JP4477249B2

JP4477249B2 - 筒内噴射型内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP4477249B2
Application number: JP2001030841A
Authority: JP
Inventors: 賢小川; 安則江原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: US6602165B2; DE10204636A1; US20020107107A1; DE10204636B4; JP2002235579A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は筒内噴射型内燃機関の燃焼状態制御装置に関し、より詳しくは、筒内噴射型に接続されてその出力を複数の変速特性の中の選択された変速特性に従って変速する自動変速機を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射型内燃機関ではないが、リーンバーン機関を用いた例として、特開２０００−１６１０９８号公報記載の技術が提案されている。この従来技術にあっては、運転者によって選択された変速パターンに対応してリーン空燃比での運転領域を可変に設定し、よってリーンバーン機関において自動変速機の変速パターン（特性）が経済性重視のノーマルモードから加速性重視のパワーモードに切り換えられたときのトルク差によるショックを防止することを提案している。
【０００３】
より具体的には、この従来技術にあっては、加速性重視のパワーモードが選択されたとき、目標空燃比がリーンに設定されるべき領域を高負荷領域および高回転側で狭小化する、目標空燃比をリーン領域を高負荷領域および高回転側でリッチ化する、目標空燃比を全領域で比較的リッチ傾向に設定することなどを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、この従来技術にあっては、加速性重視のパワーモードが選択されたとき、経済性重視のノーマルモードに比してリーン領域を狭小化するなどしているため、燃費性能が低下する不都合があった。
【０００５】
即ち、この従来技術にあっては、変速特性の切り換えに対応して直ちに目標空燃比を変更しているため、換言すれば、変速特性の切り換えに対応して内燃機関に要求されるトルクを決定していないため、燃費性能が低下する不都合が生じると共に、運転状態によっては運転者の意図する加速性を十分満足できない場合があった。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した不都合を解消し、筒内噴射型に接続されてその出力を複数の変速特性の中の選択された変速特性に従って変速する自動変速機を備えたものの制御装置であって、変速特性の切り換えに対応して内燃機関に要求されるトルクを算出し、それに基づいて目標空燃比を含めた運転モードを決定することで、加速性を重視した変速特性に切り換えられたときも、燃費性能の低下を防止すると共に、運転者の意図する加速性も満足するようにした筒内噴射型内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１項において、ガソリン燃料が気筒内に直接噴射される筒内噴射型の火花点火式内燃機関を備えると共に、前記内燃機関に接続されてその出力を複数の変速特性の中の選択された変速特性に従って変速する自動変速機を備えた内燃機関の制御装置であって、少なくとも機関回転数および機関負荷を含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、少なくとも前記検出された機関回転数および機関負荷から前記複数の変速特性ごとに予め設定された要求トルク特性の中から前記選択された変速特性に対応する要求トルク特性に従って前記内燃機関に要求される要求トルクを算出する要求トルク算出手段、少なくとも前記算出された要求トルクに基づき、前記内燃機関の運転モードを、前記内燃機関の目標空燃比が理論空燃比に設定される理論空燃比運転モードと、前記理論空燃比よりリーン側の空燃比に設定される予混合リーン運転モードと前記リーン側の空燃比よりさらにリーン側の空燃比に設定される成層燃焼運転モードとからなる少なくとも２種の希薄燃焼運転モードとを含む３種の中のいずれかに決定する運転モード決定手段、前記決定された運転モードに応じた目標空燃比で前記検出された機関回転数および吸気管内絶対圧から予め設定された特性を検索して得られる基本燃料噴射量を補正して前記内燃機関に供給すべき燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段、および前記決定された運転モードおよび前記燃料噴射量算出手段によって算出された燃料噴射量に基づいて前記内燃機関に燃料を噴射する噴射手段を備える如く構成した。
【０００８】
少なくとも機関回転数および機関負荷から複数の変速特性ごとに予め設定された要求トルク特性の中から選択された変速特性に対応する要求トルク特性に従って内燃機関に要求される要求トルクを算出すると共に、少なくとも算出された要求トルクに基づき、前記内燃機関の運転モードを決定し、さらに、決定された運転モードに応じた目標空燃比で検出された機関回転数および吸気管内絶対圧から予め設定された特性を検索して得られる基本燃料噴射量を補正して供給すべき燃料噴射量を算出する如く構成したので、換言すれば、算出された要求トルクに基づいて目標空燃比を含めた運転モードを決定すると共に、目標空燃比で基本燃料噴射量を補正する供給すべき燃料噴射量を算出するようにしたので、加速性を重視した変速特性に切り換えられたときも、燃費性能の低下を防止することができると共に、運転者の意図する加速性も満足することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１はこの発明の一つの実施の形態に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。
【００１１】
図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒の内燃機関（以下「エンジン」という）を示し、吸気管１２の先端に配置されたエアクリーナ１４から導入された吸気は、サージタンク１６を通り、スロットルバルブ１８でその流量を調節されつつ吸気（インテーク）マニホルド２０を経て、２個の吸気バルブ（図示せず）を介して第１（＃１）から第４（＃４）気筒（シリンダ）２２に流入する。図１では１つの気筒のみ示す。
【００１２】
気筒２２のそれぞれにはピストン２４が移動自在に設けられると共に、その頂部に凹部が形成され、ピストン２４の頂部とシリンダヘッド２６の内壁との間に、燃焼室２８が形成される。燃焼室２８に臨む位置の中央付近には、インジェクタ（燃料噴射弁）３０が設けられる。
【００１３】
インジェクタ３０は燃料供給管３２を通じて燃料タンク３４に接続され、燃料タンク３４の内部に配置された燃料ポンプ３４ａによって汲み上げられて高圧ポンプおよびレギュレータ（共に図示せず）で所定の高圧に調圧された燃料（ガソリン燃料）の供給を受け、開弁するとき、燃料を燃焼室２８に噴射する。
【００１４】
気筒２２の燃焼室２８には点火プラグ３６が配置される。点火プラグ３６は点火コイルを含む点火装置３８から点火エネルギの供給を受け、所定の点火時期において噴射燃料と吸入空気の混合気を点火する。点火された混合気は燃焼して爆発し、ピストン２４を駆動する。
【００１５】
このように、この実施の形態に係るエンジン１０は、ガソリン燃料をインジェクタ３０を介して各気筒２２の燃焼室２８に直接噴射する、筒内噴射型の火花点火式の内燃機関である。
【００１６】
燃焼後の排気ガスは、２個の排気バルブ（図示せず）を介して排気（エキゾースト）マニホルド４０に排出され、排気管４２を進んでＮＯｘ成分除去触媒装置４４および三元触媒装置４６に達し、そこで浄化されてエンジン１０外に排出される。
【００１７】
排気マニホルド４０の下流において、排気管４２はＥＧＲ管４８を介してスロットルバルブ１８の下流で吸気管１２に接続される。ＥＧＲ管４８にはＥＧＲ制御バルブ５０が設けられ、所定の運転状態において開放させられて流量（ＥＧＲ量）を調節しつつ排気ガスの一部を吸気系に還流させる。
【００１８】
また、燃料タンク３４の液面上方空間はキャニスタ５４に接続され、蒸発燃料はキャニスタ５４に送られ、そこに充填される活性炭に吸着される。キャニスタ５４はパージ管５６を介してスロットルバルブ１８の下流で吸気管１２に接続される。パージ管５６にはキャニスタパージ制御バルブ５８が設けられ、所定の運転状態において開弁させられて流量（パージ流量）を調節しつつ蒸発燃料の一部を吸気系にパージさせる。
【００１９】
また、スロットルバルブ１８は車両運転席床面に配置されたアクセルペダル（図示せず）と機械的に連結されず、スロットルバルブ１８はパルスモータ６０に連結され、その出力で駆動されて吸気管１２を開閉する。このように、スロットルバルブ１８は、ＤＢＷ方式で駆動される。
【００２０】
ピストン２４はコンロッド６２を介してクランクシャフト６４に連結されると共に、クランクシャフト６４の付近にはクランク角センサ６６が配置される。クランク角センサ６６は、クランクシャフト６４に取り付けられたパルサ６６ａおよびそれに対向配置された磁気ピックアップ６６ｂからなる。
【００２１】
クランク角センサ６６は、クランク角度７２０度ごとに気筒判別用のＣＹＬ信号を、各気筒２２のＢＴＤＣ所定クランク角度ごとにＴＤＣ信号を、ＴＤＣ信号間隔を６個に細分したクランク角度３０度ごとにＣＲＫ信号を出力する。
【００２２】
パルスモータ６０にはスロットル開度センサ６８が接続され、パルスモータ開度を通じてスロットルバルブ１８の開度ＴＨに応じた信号を出力する。
【００２３】
吸気管１２のスロットルバルブ１８の配置位置付近には絶対圧（ＭＡＰ）センサ７０が設けられ、スロットル下流の吸気圧力を図示しない通路を介して導入して吸気管内絶対圧ＰＢＡ（エンジン負荷）に応じた信号を出力する。また、吸気管１２においてスロットルバルブ１８の配置位置の上流側には吸気温センサ７２が設けられ、吸入空気の温度ＴＡに応じた信号を出力する。
【００２４】
また、気筒２２の付近には水温センサ７４が設けられ、エンジン水温ＴＷに応じた信号を出力する。排気マニホルド４０の集合部下流で触媒装置４４，４６の上流側において排気管４２には空燃比センサ７６が１個設けられ、排気空燃比、より正確には排気ガス中の酸素濃度に比例した信号を出力する。
【００２５】
また、触媒装置４４，４６の下流側にはＯ₂センサ８０が設けられ、排気空燃比が理論空燃比に対してリーンあるいはリッチ方向に変化する度に反転する信号を出力する。
【００２６】
さらに、アクセルペダルの付近にはアクセル開度センサ８２が設けられ、運転者により操作されるアクセル開度（アクセルペダル位置）ＡＰに応じた信号を出力する。また、エンジン１０の適宜位置には大気圧センサ８４が設けられ、エンジン１０が位置する場所の大気圧ＰＡに応じた信号を出力する。
【００２７】
これらセンサ出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）９０に送られる。ＥＣＵ９０はマイクロコンピュータからなり、入力回路９０ａ、ＣＰＵ９０ｂ，メモリ９０ｃおよび出力回路９０ｄならびにカウンタ（図示せず）を備える。
【００２８】
クランク角センサ６６が出力するＣＲＫ信号は、カウンタでカウントされてエンジン回転数ＮＥが検出されてメモリ９０ｃに記憶（格納）されると共に、その他のセンサ出力はＡ／Ｄ変換処理などを経てメモリ９０ｃに記憶（格納）される。ＥＣＵ９０は、検出されたエンジン回転数ＮＥおよび入力したセンサ出力値に基づいて後述のように燃料噴射量および点火時期を算出する。
【００２９】
エンジン１０の後段には自動変速機（以下「トランスミッション」という）１００が配置される。トランスミッション１００は破線で示すようにエンジン１０に接続されてその出力を変速する。トランスミッション１００は、公知の前進５段、後進１段の有段式変速機からなる。
【００３０】
トランスミッション１００の制御のためにシフトコントローラ１０２が設けられる。シフトコントローラ１０２は、電磁ソレノイドからなる油圧制御回路１０４を介してトランスミッション１００に接続される。シフトコントローラ１０２も、前記したＥＣＵ９０と同様にマイクロコンピュータからなり、入力回路、ＣＰＵ，メモリおよび出力回路ならびにカウンタ（全て図示せず）を備える。シフトコントローラ１０２とＥＣＵ９０は、相互に通信自在に接続される。
【００３１】
エンジン１０およびトランスミッション１００が搭載される車両（図示せず）のドライブシャフト（図示せず）の付近には車速センサ１０６が設けられ、車両の走行速度（車速）Ｖに応じた信号を出力する。また、車両運転席（図示せず）の付近にはレンジセレクタ（図示せず）が設けられ、運転者が、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ５，Ｄ４，Ｄ３，２，１の８つのレンジのいずれかを選択可能に構成されると共に、変速特性（変速パターン。ギアシフトスケジューリングマップ）を、経済性を重視したノーマルモードと加速性を重視したパワーモードの間で選択可能に構成される。
【００３２】
レンジセレクタの付近にはレンジセレクタスイッチ１１０が設けられて運転者の選択レンジに応じた信号を出力すると共に、モード切り換えスイッチ１１２が設けられて運転者の選択した変速特性（モード）に応じた信号を出力する。
【００３３】
これらセンサの出力は、シフトコントローラ１０２に送られる。さらに、前記したアクセル開度センサ８２の出力もシフトコントローラ１０２に送られる。
【００３４】
シフトコントローラ１０２は、Ｄレンジが選択されているとき、ノーマルモードとパワーモードごとに予め設定されたギアシフトスケジューリングマップ（変速特性）の中の選択されたモードに対応するマップ（変速特性）を検出された車速Ｖとアクセル開度ＡＰ（エンジン負荷を示すパラメータ）で検索し、目標ギア段ＳＨを算出し、算出した目標ギア段ＳＨが油圧制御回路１０４の電磁ソレノイドへの通電指令値を介して検出した現在ギア段ＮＧＡＲと異なるときは、目標ギア段ＳＨとなるように変速処理を行う。
【００３５】
尚、ノーマルモードおよびパワーモードからなるギアシフトスケジューリングマップは公知であるため、特性の図示は省略するが、同一車速および同一アクセル開度に対し、ノーマルモードに比してパワーモードは目標ギア段ＳＨが変速比で大となるように、換言すれば、低ギア側となるように設定される。
【００３６】
図２は、図１に示すＥＣＵ９０およびシフトコントローラ１０２の動作を機能的に示す機能ブロック図である。
【００３７】
同図を参照して説明すると、ＥＣＵ９０は、要求トルク算出部２００と燃焼状態決定部２０２と運転パラメータ決定部２０４を備える。要求トルク算出部２００は、検出されたエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰと前記したモード（ノーマルモードとパワーモード。フラグＦ．ＰＭＯＤＥで示す）から、エンジン１０に要求される要求トルク（目標エンジン負荷あるいは運転者要求出力）ＰＭＣＭＤを算出する。
【００３８】
燃焼状態決定部２０２は、算出された要求トルクＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥ、エンジン水温ＴＷ、ＥＧＲ制御バルブ５０の実リフト量ＬＡＣＴなどから、より具体的には算出された要求トルクＰＭＣＭＤと検出されたエンジン回転数ＮＥから燃費性能およびエミッション性能が最良となるように運転モード（燃焼モード）を決定すると共に、目標空燃比ＫＣＭＤを設定（決定）する。
【００３９】
具体的には、燃焼状態決定部２０２は、算出された要求トルクＰＭＣＭＤが高負荷であるとき、運転モードを、目標空燃比ＫＣＭＤを理論空燃比あるいはその近傍、例えば、１２．０：１から１５．０：１に設定する理論空燃比運転モードに決定する。
【００４０】
また、燃焼状態決定部２０２は、算出された要求トルクＰＭＣＭＤが中負荷であるとき、運転モードを、目標空燃比ＫＣＭＤを理論空燃比よりリーン側の空燃比、例えば１５．０：１から２２．０：１に設定する予混合リーン運転モードに決定すると共に、低負荷であるときは前記リーン側の空燃比よりさらにリーン側の空燃比、例えば２２．０：１から６０．０：１に設定する成層燃焼運転モードに決定する。
【００４１】
このように、エンジン１０は予混合リーン運転モードおよび成層燃焼運転モードからなる２種の希薄燃焼運転モードを備える。運転モードはラベルＳＴ．ＥＭＯＤ０とフラグＦ．ＣＭＤで表現され、具体的には、Ｆ．ＣＭＤ＝１のときは２回噴射モード、Ｆ．ＣＭＤ＝０でＳＴ．ＥＭＯＤ０＝０のときは理論空燃比運転モード、Ｆ．ＣＭＤ＝０でＳＴ．ＥＭＯＤ０＝１のときは予混合リーン運転モード、Ｆ．ＣＭＤ＝０でＳＴ．ＥＭＯＤ０＝２のときは成層燃焼運転モードを意味する。
【００４２】
運転パラメータ決定部２０４は、検出されたエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧（エンジン負荷）ＰＢＡなどから出力燃料噴射量ＴＯＵＴを算出し、決定された運転モードに基づき、理論空燃比運転モードあるいは予混合リーン運転モードに決定されるときは吸入行程の所定の噴射時期θｉｎｊ（運転状態に応じて決定）でインジェクタ３０を介して燃料噴射を実行する。噴射された燃料は吸入空気と一体化し、運転パラメータ決定部２０４は、所定の点火時期ＩＧ（運転状態に応じて）で点火装置３８と点火プラグ３６を同期して点火して予混合燃焼（均質燃焼）を生じさせる。
【００４３】
運転パラメータ決定部２０４は、成層燃焼運転モードに決定されるときは、圧縮行程（および必要に応じて部分的に吸入工程）で燃料噴射を実行して成層燃焼（Direct Injection Stratified Charge) を生じさせると共に、理論空燃比運転モードあるいは予混合リーン運転モードに決定されるときは吸入行程で燃料噴射を実行して均一燃焼を生じさせる。
【００４４】
尚、前記したように、燃焼状態決定部２０２は検出されたエンジン回転数ＮＥと算出された要求トルクＰＭＣＭＤとから運転モードを決定するが、運転パラメータ決定部２０４は点火プラグ近傍の空燃比が、運転モード（負荷）に関わらず１２．０：１から１５．０：１となるように燃料噴射を実行する。
【００４５】
具体的には、運転パラメータ決定部２０４は、出力燃料噴射量ＴＯＵＴを以下のように算出する。
ＴＯＵＴ＝（ＴＣＹＬ−Ｂ×ＴＷＰ）／Ａ
上記で、ＴＷＰは壁面付着燃料量で、以下のように算出する。
ＴＷＰ＝（１−Ａ）×ＴＯＵＴ＋（１−Ｂ）×ＴＷＰ
上記で、Ａ：壁面付着パラメータ直接率、Ｂ：壁面付着パラメータ持ち去り率である。
【００４６】
ＴＣＹＬは当該気筒の要求燃料噴射量で、以下のように算出する。
ＴＣＹＬ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤＭ×ＫＡＦ×ＫＴ＋ＴＴ
上記で、ＴＩＭ：検出されたエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡから予め設定されたマップを検索して得られる基本燃料噴射量、ＫＡＦ：空燃比センサ出力に基づく空燃比フィードバック補正係数、ＫＴ：残余のエンジン水温ＴＷ、外気温ＴＡなどによる乗算形式による補正項、ＴＴ：残余の加算形式による補正項である。
【００４７】
尚、基本燃料噴射量ＴＩＭおよび要求燃料噴射量ならびに出力燃料噴射量ＴＯＵＴは、インジェクタ３０の開弁時間で算出する。また、ＫＣＭＤＭは目標空燃比補正係数であり、前記した目標空燃比ＫＣＭＤに充填効率補正を施して算出する。その目標空燃比ＫＣＭＤは、具体的には、以下のように算出する。
ＫＣＭＤ＝ＫＢＳ×ＫＷＯＴ×ＫＬＥＡＮ×ＫＭＦ
【００４８】
上記で、ＫＢＳ：エンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡ（あるいは要求トルクＰＭＣＭＤ）から予め設定されたマップを検出して得られる基本値（運転モードによって別々に検索）、ＫＷＯＴ：スロットルバルブ１８が全開開度にあるときのリッチ化補正係数、ＫＬＥＡＮ：始動後の（ＨＣ低減用の）リーン化補正係数、ＫＭＦ：失火検知によるドライバビリティ補償用空燃比補正係数である。
【００４９】
尚、目標空燃比ＫＣＭＤの算出にはさらに他の補正係数を使用するが、この発明の要旨と直接の関連を有しないため、説明を省略する。また目標空燃比ＫＣＭＤも目標空燃比補正係数ＫＣＭＤＭも、実際には、当量比で示される。
【００５０】
また、運転パラメータ決定部２０４は、出力点火時期ＩＧを以下のように算出する。
ＩＧ＝ＩＧＭＡＰ＋ＩＧＣＲ
上記で、ＩＧＭＡＰは、予混合リーン運転モードおよび理論空燃比運転モードにおいては検出されたエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡから、また成層燃焼運転モードにおいては検出されたエンジン回転数ＮＥと要求トルクＰＭＣＭＤから予め設定されたマップを検索して得られる基本点火時期である。
【００５１】
また、ＩＧＣＲは点火時期の補正項の総和であり、以下のように算出する。
ＩＧＣＲ＝ＩＧＴＷ＋ＩＧＴＡ＋ＩＧＡＤＶ
上記でＩＧＴＷ：エンジン水温ＴＷによる点火時期補正項、ＩＧＴＡ：外気温ＴＡによる点火時期補正項、ＩＧＡＤＶ：空燃比による点火時期進角補正項（リーン化時の進角補正項）である。尚、ＩＧＣＲの算出にはさらに他の補正係数も使用するが、この発明の要旨と直接の関連を有しないため、説明を省略する。
【００５２】
そして、運転パラメータ決定部２０４は、算出した点火時期に相当するクランク角度において点火装置３８および点火プラグ３６を介して混合気を着火する。さらに、運転パラメータ決定部２０４は、ＥＧＲ制御バルブ５０の通電指令値ＬＣＭＤ、パルスモータ６０への通電（スロットル開度）指令値ＴＨＣＭＤ、可変バルブタイミング機構（図示せず）の駆動回路への指令値ＶＴＣＣＭＤなどを決定して出力するが、それらについてもこの発明の要旨と直接の関連を有しないため、説明を省略する。また、シフトコントローラ１０２の動作は図１に関して説明したので、図２での説明を省略する。
【００５３】
上記を前提として、この発明に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置の動作を説明する。これは具体的にはＥＣＵ９０の動作であり、より具体的には要求トルク算出部２００の動作である。
【００５４】
図３はその動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムはＴＤＣあるいはその付近の所定クランク角度で実行される。
【００５５】
以下説明すると、先ずＳ１０においてエンジン１０が始動モードにあるか否か適宜な手法で判断し、肯定されるときはＳ１２に進み、データをイニシャル値にセットし、Ｓ１４に進み、フラグＦ．ＦＢのビットを０にリセットし、Ｓ１６に進み、始動モード時の要求トルクＰＭＣＲＳＴを算出する。
【００５６】
尚、このフロー・チャートでＦ．ＦＢのビットを０にリセットすることはアイドル回転数フィードバック制御を実行しないことを、１にセットすることは実行することを意味する。アイドル回転数フィードバック制御の詳細は、この発明の要旨と直接の関連を有しないことから、説明を省略する。
【００５７】
他方、Ｓ１０で否定されるときはＳ１８に進み、フラグＦ．ＦＩＲＥのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは図示しない別ルーチンで三元触媒装置４６の昇温制御（活性化制御）実行と判断されたとき、そのビットが１にセットされる。
【００５８】
Ｓ１０で否定されてエンジン１０が始動モードにないと判断されてＳ１８に進むとき、所定時間の間はＳ１８の判断は通例肯定されてＳ２０に進み、昇温制御許可フラグＦ．ＦＩＲＥＯＮのビットが１にセットされているか否か判断し、肯定されるときはＳ２２に進み、前記したフラグＦ．ＦＢのビットを０にリセットすると共に、Ｓ２４に進み、昇温制御（「ＦＩＲＥモード」と示す）を実行する。
【００５９】
他方、Ｓ１８およびＳ２０で否定されるときはＳ２６に進み、フラグＦ．ＩＤＬＥのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグのビットが１にセットされていることは前記したアイドル回転数フィードバック制御可能領域にあることを意味するので、肯定されるときはＳ２８に進み、検出された車速Ｖが０か否か判断し、肯定されるときはＳ３０に進み、アイドル回転数フィードバック制御（「ＩＤＬＥモード」と示す）を実行する。
【００６０】
また、Ｓ２６あるいはＳ２８で否定されるときはＳ３２に進み、前記したフラグＦ．ＦＢのビットを０にリセットし、Ｓ３４に進み、走行モードと判断して前記した要求トルクを算出する。
【００６１】
図４はその処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００６２】
以下説明すると、Ｓ１００においてアクセル開度ＡＰが０、即ち、運転者がアクセルペダルを操作していないか否か判断し、否定されるときはＳ１０２に進み、要求トルクＰＭＣＭＤの基本値ＰＭＥＭＡＰを算出（検索）する。
【００６３】
図５はその処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００６４】
以下説明すると、Ｓ２００においてフラグＦ．ＰＭＯＤＥのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグのビットは前記したモード切り換えスイッチ１１２の出力に応じて図示しないルーチンで設定され、モード切り換えスイッチ１１２が運転者によってノーマルモードが選択されていることを示すときはそのビットが０にリセットされると共に、パワーモードが選択されていることを示すときはそのビットが１にセットされる。
【００６５】
Ｓ２００において否定されるときはＳ２０２に進み、検出されたエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰ（エンジン負荷を示すパラメータ）から前記したノーマルモードとパワーモードからなる２種（複数）の変速特性（ギアシフトスケジューリングマップ）ごとに予め設定された要求トルク特性の中から選択された変速特性、この場合はノーマルモードに対応する要求トルク特性に従ってエンジン１０に要求される要求トルクＰＭＣＭＤ、より詳しくはその基本値ＰＭＥＭＡＰを算出（検索）する。
【００６６】
図６はその要求トルク特性、より詳しくはその基本値ＰＭＥＭＡＰの特性を示す説明グラフであり、同図（ａ）はアクセル開度ＡＰ一定のときのエンジン回転数ＮＥに対して設定された要求トルクの基本値ＰＭＥＭＡＰの特性、同図（ｂ）はエンジン回転数ＮＥ一定のときのアクセル開度ＡＰに対して設定された要求トルクの基本値ＰＭＥＭＡＰの特性を示す。
【００６７】
同図（ａ）（ｂ）においてノーマルモードに対応する特性を実線で、パワーモードに対応する特性を破線で示す。ノーマルモードに対応する特性もパワーモードに対応する特性も、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに対してエンジンの燃費性能（経済性）およびエミッション性能が最適になるような値を実験を通じて求めて設定される。
【００６８】
ただし、図示の如く、パワーモードに対応する特性は、よって算出（検索）される基本値ＰＭＥＭＡＰが、ノーマルモードに対応する特性よりも大きく、換言すれば燃費性能（経済性）を犠牲にして加速性をその分だけ重視した値となるように設定される。
【００６９】
他方、Ｓ２００において肯定されるときはＳ２０４に進み、同様に検出されたエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰから、破線で示すパワーモードに対応する特性に従って要求トルクＰＭＣＭＤの基本値ＰＭＥＭＡＰを算出（検索）する。
【００７０】
図４フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１０４に進み、要求トルクの水温補正項ＰＭＴＷと始動後補正項ＰＭＡＳＴを適宜な特性（図示せず）に従って算出（検索）する。
【００７１】
次いでＳ１０６に進み、ＡＣＧ（交流発電機。図１で図示省略）の駆動に消費される損失を補償するためにＡＣＧ駆動による補正項ＰＭＥＡＣＧを適宜な特性（図示せず）に従って算出（検索）する。
【００７２】
次いでＳ１０８に進み、エアコンディショナ（図１で図示省略）を除く電気機器の駆動に消費される損失を補償するために電気機器駆動による補正項ＰＭＥＬを適宜な特性（図示せず）に従って算出（検索）する。
【００７３】
次いでＳ１１０に進み、エアコンディショナの駆動に消費される損失を補償するためにエアコンディショナ駆動による補正項ＰＭＨＡＣを適宜な特性（図示せず）に従って算出（検索）する。
【００７４】
次いでＳ１１２に進み、ダッシュポット制御による補正項ＰＭＤＰを適宜な特性（図示せず）に従って算出（検索）し、Ｓ１１４に進み、エンジン１０が搭載される車両がＥＰＳ（パワーアシスト用電動モータ。図１で図示省略）を搭載するか否か判断し、肯定されるときはＳ１１６に進み、その駆動に消費される損失を補償するためにＥＰＳ駆動による補正項ＰＭＰＳを適宜な特性（図示せず）に従って算出（検索）すると共に、否定されるときはＳ１１８に進み、その補正項ＰＭＰＳを０とする。
【００７５】
次いでＳ１２０に進み、エンジン１０が搭載される車両がＡＴ（自動変速機）を備えている車両か否か判断する。前記した如く、この車両はトランスミッション１００を装備していることから、当然に肯定されるときはＳ１２２に進み、アイドル運転のインギア時のトルクコンバータ負荷に応じた補正項ＰＭＡＴを適宜な特性（図示せず）に従って算出（検索）する。尚、Ｓ１２０で否定されて手動変速機を備えると判断されるときはＳ１２４に進み、その補正項ＰＭＡＴを０とする。
【００７６】
次いでＳ１２６に進み、算出（検索）した基本値ＰＭＥＭＡＰに上記の如くして算出した補正項を加算して要求トルクＰＭＣＭＤを算出する。尚、Ｓ１００で肯定されるときは以降の処理をスキップする。
【００７７】
この実施の形態に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置にあっては、上記の如く、変速特性（ノーマルモードおよびパワーモード）の切り換えに対応してエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＰからエンジン１０に要求される要求トルクＰＭＣＭＤ、より具体的にはその基本値ＰＭＥＭＡＰを算出し、各種の補正項を加算して要求トルクＰＭＣＭＤを算出するようにした。
【００７８】
さらに、算出した要求トルクＰＭＣＭＤに基づいて目標空燃比ＫＣＭＤを含めた運転モードを決定すると共に、目標空燃比ＫＣＭＤで基本燃料噴射量ＴＩＭを補正して出力燃料噴射量ＴＯＵＴを算出するようにしたので、加速性を重視したパワーモード（変速特性）に切り換えられたときも、燃費性能の低下を防止することができると共に、運転者の意図に沿った加速性を与えることで、加速性も満足することができる。
【００７９】
さらに、変速特性（ノーマルモードおよびパワーモード）ごとに目標空燃比ＫＣＭＤを記憶する必要がないので、その分だけＥＣＵ９０のメモリ９０ｃの容量を低減することができる。
【００８０】
この実施の形態にあっては上記の如く、ガソリン燃料が気筒（２２）内に直接噴射される筒内噴射型の火花点火式内燃機関（エンジン１０）を備えると共に、前記内燃機関に接続されてその出力を複数の変速特性（ノーマルモードとパワーモード。ギアシフトスケジューリングマップ）の中の選択された変速特性に従って変速する自動変速機（トランスミッション１００）を備えた内燃機関の制御装置であって、少なくとも機関回転数（エンジン回転数ＮＥ）および機関負荷（アクセル開度ＡＰ）を含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ６６、アクセル開度センサ８２、ＥＣＵ９０、要求トルク算出部２００）、少なくとも前記検出された機関回転数および機関負荷から前記複数の変速特性ごとに予め設定された要求トルク特性の中から前記選択された変速特性に対応する要求トルク特性に従って前記内燃機関に要求される要求トルクＰＭＣＭＤ、より具体的にはその基本値ＰＭＥＭＡＰを算出する要求トルク算出手段（ＥＣＵ９０、要求トルク算出部２００，Ｓ３４，Ｓ１００からＳ１０２，Ｓ２００からＳ２０４）、少なくとも前記算出された要求トルクに基づき、前記内燃機関の運転モードを、前記内燃機関の目標空燃比ＫＣＭＤが理論空燃比に設定される理論空燃比運転モードと、前記理論空燃比よりリーン側の空燃比に設定される予混合リーン運転モードと前記リーン側の空燃比よりさらにリーン側の空燃比に設定される成層燃焼運転モードとからなる少なくとも２種の希薄燃焼運転モードとを含む３種の中のいずれかに決定する運転モード決定手段（ＥＣＵ９０、燃焼状態決定部２０２）、前記決定された運転モードに応じた目標空燃比ＫＣＭＤで前記検出された機関回転数および吸気管内絶対圧ＰＢＡから予め設定された特性を検索して得られる基本燃料噴射量ＴＩＭを補正して前記内燃機関に供給すべき燃料噴射量（出力燃料噴射量ＴＯＵＴ）を算出する燃料噴射量算出手段（ＥＣＵ９０、運転パラメータ決定部２０４）、および前記決定された運転モードおよび前記燃料噴射量算出手段によって算出された燃料噴射量に基づいて前記内燃機関に燃料を噴射する噴射手段（インジェクタ３０，ＥＣＵ９０、運転パラメータ決定部２０４）を備える如く構成した。
【００８１】
尚、この発明の実施の形態をノーマルモードとパワーモードの２種の変速特性を備える場合を例にとって説明したが、この発明は、３種以上の変速特性を備えるものにも妥当する。
【００８２】
また、この発明の実施の形態を筒内噴射型の火花点火式ガソリンエンジンを例にとって説明したが、この発明は、ガソリン燃料を吸気弁の前に噴射する通常のエンジンで理論空燃比運転モードと予混合リーン運転モードで運転されるものにも、妥当する。
【００８３】
また、スロットルバルブ１８の駆動にパルスモータ６０を使用したが、パルスモータ６０に代え、トルクモータあるいはＤＣモータなどのアクチュエータを用いても良い。
【００８４】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、少なくとも機関回転数および機関負荷から複数の変速特性ごとに予め設定された要求トルク特性の中から選択された変速特性に対応する要求トルク特性に従って内燃機関に要求される要求トルクを算出すると共に、少なくとも算出された要求トルクに基づき、前記内燃機関の運転モードを決定し、さらに、設定された目標空燃比で基本燃料噴射量を補正して供給すべき燃料噴射量を算出する如く構成したので、換言すれば、算出された要求トルクに基づいて目標空燃比を含めた運転モードを決定すると共に、目標空燃比で基本燃料噴射量を補正する供給すべき燃料噴射量を算出するようにしたので、加速性を重視した変速特性に切り換えられたときも、燃費性能の低下を防止することができると共に、運転者の意図する加速性も満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る筒内噴射型内燃機関（エンジン）の制御装置を、前記内燃機関に接続される自動変速機（トランスミッション）も含めて全体的に示す概略図である。
【図２】図１装置の制御装置を構成する内燃機関制御用のＥＣＵおよび自動変速機制御用のシフトコントローラの動作を、要求トルク算出部などと表示しつつ、機能的に示す機能ブロック図である。
【図３】図１装置の動作、より具体的には図２に示す要求トルク算出部の動作を示すメインフロー・チャートである。
【図４】図３フロー・チャートの中の走行モード処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図５】図４フロー・チャートの中の要求トルクの基本値ＰＭＥＭＡＰの算出処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【図６】図５フロー・チャートで使用する変速特性（ノーマルモードとパワーモード）ごとに設定された要求トルク特性を示す説明グラフである。
【符号の説明】
１０内燃機関（エンジン）
１２吸気管
２２気筒（シリンダ）
２８燃焼室
３６点火プラグ
３８点火装置
５０ＥＧＲ制御バルブ
６６クランク角センサ
７０絶対圧（ＭＡＰ）センサ
７６空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）
８２アクセル開度センサ
９０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１００自動変速機（トランスミッション）
１０２シフトコントローラ
１１２モード切り換えスイッチ
２００要求トルク算出部
２０２燃焼状態決定部
２０４運転パラメータ決定部

Claims

ガソリン燃料が気筒内に直接噴射される筒内噴射型の火花点火式内燃機関を備えると共に、前記内燃機関に接続されてその出力を複数の変速特性の中の選択された変速特性に従って変速する自動変速機を備えた内燃機関の制御装置であって、
ａ．少なくとも機関回転数および機関負荷を含む前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、
ｂ．少なくとも前記検出された機関回転数および機関負荷から前記複数の変速特性ごとに予め設定された要求トルク特性の中から前記選択された変速特性に対応する要求トルク特性に従って前記内燃機関に要求される要求トルクを算出する要求トルク算出手段、
ｃ．少なくとも前記算出された要求トルクに基づき、前記内燃機関の運転モードを、前記内燃機関の目標空燃比が理論空燃比に設定される理論空燃比運転モードと、前記理論空燃比よりリーン側の空燃比に設定される予混合リーン運転モードと前記リーン側の空燃比よりさらにリーン側の空燃比に設定される成層燃焼運転モードとからなる少なくとも２種の希薄燃焼運転モードとを含む３種の中のいずれかに決定する運転モード決定手段、
ｄ．前記決定された運転モードに応じた目標空燃比で前記検出された機関回転数および吸気管内絶対圧から予め設定された特性を検索して得られる基本燃料噴射量を補正して前記内燃機関に供給すべき燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段、
および
ｅ．前記決定された運転モードおよび前記燃料噴射量算出手段によって算出された燃料噴射量に基づいて前記内燃機関に燃料を噴射する噴射手段、
を備えることを特徴とする筒内噴射型内燃機関の制御装置。