JP3661407B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼方式を成層燃焼や均質燃焼の間で切り換えるタイプの内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用の内燃機関においては、燃費を向上させること及び十分な機関出力を得ることの両立を図るために、機関運転状態に応じて燃焼方式を切り換えるタイプの内燃機関が提案され、実用化されている。こうしたタイプの内燃機関としては、特開平８−１９３５３５号公報に記載されたものがあげられる。
【０００３】
同公報に記載された内燃機関は、燃焼室に燃料を供給するための燃料噴射弁を備えている。そして、高出力が要求される高回転高負荷時には、空気に対して燃料が均等に混合された均質混合気を燃焼させる「均質燃焼」を実行し、十分な機関出力を得るようにしている。この「均質燃焼」は、内燃機関の吸気行程にて噴射された燃料が空気に均等に混ぜ合わされ、燃焼室内で上記空気及び燃料からなる混合気に点火プラグにより点火がなされることによって実行される。
【０００４】
また、あまり高出力が要求されない低回転低負荷時には、点火プラグ周りの燃料濃度を高めて着火性を向上させるとともに、混合気の平均空燃比を理論空燃比よりも大きくすることで燃費を向上させることが可能な「成層燃焼」を実行する。この「成層燃焼」は、内燃機関の圧縮行程にて燃焼室内に噴射供給された燃料がピストン頭部の窪みに当たって点火プラグ周りに集められ、その集められた燃料と燃焼室内の空気とからなる混合気に点火プラグにより点火がなされることによって実行される。
【０００５】
上記のように内燃機関の燃焼方式を、機関運転状態に応じて「均質燃焼」と「成層燃焼」との間で切り換えることにより、燃費を向上させることができるとともに十分な機関出力が得られるようになる。
【０００６】
また、上記公報に記載の内燃機関においては、その出力軸が自動変速機に連結され、内燃機関の出力トルクは同自動変速機に伝達される。ところで、このような自動変速機の変速時には、変速ショック低減を意図して内燃機関の出力トルクダウンが行われる。こうした変速時のトルクダウン制御が行われる内燃機関としては、例えば特開平９−３１０６２７号公報に記載されたものが知られている。
【０００７】
同公報に記載された内燃機関では、変速時にトルクダウンが要求されると、吸入空気量減量によって機関出力トルクが強制的に低下されるとともに、点火時期遅角制御と燃料供給量減量との少なくとも一方によっても機関出力トルクが強制的に低下される。上記のように内燃機関の出力トルクを低下させることで、吸入空気量減量に対する同空気量の変化に応答遅れが生じても、点火時期遅角や燃料供給量減量によって応答性よく機関出力トルクを強制的に低下させることができるようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように吸入空気量減量だけでなく、点火時期遅角や燃料供給量減量によっても内燃機関の出力トルクを低下させることで、変速時など内燃機関の出力トルクダウンが要求されたとき、応答性よく機関出力トルクを低下させることができるようにはなる。
【０００９】
しかし、吸入空気量減量、点火時期遅角及び燃料供給量減量といった複数のトルクダウン制御方式が用いられる上記のようなトルクダウン制御を、先に述べた燃焼方式が切り換えられる内燃機関に適用した場合、燃焼方式が切り換えられることについて考慮されていないため、必ずしも燃焼方式に応じた最適なトルクダウン制御方式が用いられるとは限らない。
【００１０】
即ち、「成層燃焼」時に過度に点火時期遅角が行われると、その点火時期遅角によって燃焼が不安定となって失火を招くおそれがある。これは、「成層燃焼」時には点火プラグ周りに燃料濃度の高い混合気が存在するときに点火を実行する必要があるが、上記のように点火時期遅角が行われることによって点火プラグ周りに燃料濃度の高い混合気が存在していないときに点火が行われてしまうためである。
【００１１】
また、「均質燃焼」時には、内燃機関の吸入空気量を一定とした状態のもとでは、燃料噴射量を過度に減量させると失火が生じてしまう。そのため、燃料噴射量減量によっては出力トルクを大幅に低下させることができず、燃料噴射量減量による出力トルクの低下幅が小さいものとなって同出力トルクを要求される値まで低下させることは困難になる。
【００１２】
なお、こうした問題は、自動変速機の変速時に出力トルクダウンが要求されたときのみならず、自動車のトラクションコントロールにおいてホイールスピンを防止するために出力トルクダウンが要求されたときや、アクセルペダルが急激に踏み込まれたときのショック防止のために出力トルクダウンが要求されたときなどにおいても、概ね共通したものとなっている。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃焼方式が成層燃焼や均質燃焼の間で切り換えられる内燃機関にあっても、適切に出力トルクダウンを実行することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、機関運転状態に応じて燃焼方式を少なくとも成層燃焼、均質リーン燃焼及び均質ストイキ燃焼の間で切り換える内燃機関にあって、同機関の出力トルクダウンが要求されたときには所定制御方式のトルクダウン制御を実行する内燃機関の制御装置において、内燃機関の出力トルクダウンが要求されたときに同機関の燃焼方式が均質リーン燃焼であるときには、前記トルクダウン制御に先立って燃焼方式を成層燃焼又は均質ストイキ燃焼へと強制的に切り換える強制切換手段と、内燃機関の燃焼方式に応じて設定されたトルクダウン制御の各種制御方式の内から、燃焼方式が強制的に切り換えられなかったときには前記出力トルクダウンが要求されたときの燃焼方式に基づいて、燃焼方式が強制的に切り換えられたときには切り換え後の燃焼方式に基づいて前記トルクダウン制御の制御方式を選択する制御方式選択手段とを備えた。
【００１５】
均質リーン燃焼では、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で混合気を燃焼させるため、燃料噴射量減量や点火時期遅角によって失火が生じ易い。同構成によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されたときに均質リーン燃焼が行われているときには、燃焼方式が成層燃焼又は均質ストイキ燃焼に強制的に切り換えられ、成層燃焼又は均質ストイキ燃焼の状態で燃焼方式に適した制御方式でのトルクダウン制御により出力トルクの低下が図られる。従って、トルクダウンが要求されたときに均質リーン燃焼が行われていたとしても、トルクダウン制御によって失火が生じることはなく、出力トルクダウンを適切に実行することができるようになる。
【００１６】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記制御方式選択手段は、成層燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として燃料噴射量の減量を選択するものとした。
【００１７】
同構成によれば、出力トルクダウンが要求されたときの燃焼方式が成層燃焼であるときには、燃料噴射量を減量することによって出力トルクダウンが実行される。そして、成層燃焼時に燃料噴射量を減量すると、点火プラグ周りに燃料濃度の高い混合気が存在した状態で、その混合気の分布範囲が小さくなって出力トルクが適切に低下するようになる。
【００１８】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記制御方式選択手段は、成層燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として前記燃料噴射量の減量に加えて点火時期及び燃料噴射時期の遅角を選択するものとした。
【００１９】
同構成によれば、成層燃焼時に燃料噴射量の減量のみならず、点火時期及び燃料噴射時期の遅角によっても出力トルクの低下が図られる。成層燃焼時に点火時期及び燃料噴射時期を遅角させると、点火プラグ周りに燃料濃度の高い混合気が存在した状態での点火が維持されたままで、混合気の燃焼エネルギーをピストンの往復移動へ変換する効率が低下する。従って、燃料噴射量の減量と、点火時期及び燃料噴射時期の遅角とによって、成層燃焼時での出力トルクダウン要求に対して、適切に出力トルクを低下させることができるようになる。
【００２０】
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記制御方式選択手段は、均質ストイキ燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として点火時期の遅角を選択するものとした。
【００２１】
同構成によれば、出力トルクダウンが要求されたときの燃焼方式が均質ストイキ燃焼であるときには、点火時期を遅角することによって出力トルクダウンが実行される。そして、均質ストイキ燃焼時に点火時期を遅角させると、混合気の燃焼エネルギーをピストンの往復移動へ変換する効率が低下し、出力トルクが適切に低下するようになる。
【００２２】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記制御方式選択手段は、均質ストイキ燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として前記点火時期の遅角に加えて吸入空気量の減量を選択するものとした。
【００２３】
同構成によれば、均質ストイキ燃焼時に点火時期の調整のみならず、吸入空気量の調整によっても出力トルクの低下が図られる。均質ストイキ燃焼時に吸入空気量を低下させると、内燃機関の燃焼室内にて燃焼する混合気の量が少なくなる。従って、点火時期の遅角と、吸入空気量の減量とによって、均質ストイキ燃焼時での出力トルクダウン要求に対して、適切に出力トルクを低下させることができるようになる。
【００２６】
請求項６記載の発明では、機関運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と、均質燃焼との間で切り換える内燃機関にあって、同機関の出力トルクダウンが要求されたときにはトルクダウン制御を行う内燃機関の制御装置において、内燃機関の出力トルクダウンが要求されたとき、前記トルクダウン制御に先立って燃焼方式を強制的に均質ストイキ燃焼に切り換える強制切換手段と、前記出力トルクダウン要求時に行われるトルクダウン制御を均質ストイキ燃焼に応じた制御方式にて実行するトルクダウン制御手段とを備えた。
【００２７】
同構成によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されると、燃焼方式が強制的に均質ストイキ燃焼に切り換えられる。そして、均質ストイキ燃焼に応じたトルクダウン制御の制御方式にて同トルクダウン制御が行われ、出力トルクの低下が適切に実行されるようになる。
【００２８】
請求項７記載の発明では、請求項６記載の発明において、前記トルクダウン制御手段は、前記出力トルクダウン要求時に行われるトルクダウン制御として点火時期の遅角を実行するものとした。
【００２９】
同構成によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されると、燃焼方式が強制的に均質ストイキ燃焼に切り換えられるとともに、点火時期の遅角によって混合気の燃焼エネルギーをピストンの往復移動へ変換する効率が低下され、出力トルクの低下が適切に実行されるようになる。
【００３０】
請求項８記載の発明では、請求項７記載の発明において、前記トルクダウン制御手段は、前記出力トルクダウン要求時に行われるトルクダウン制御として点火時期の遅角に加えて吸入空気量の減量を実行するものとした。
【００３１】
同構成によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されると、燃焼方式が強制的に均質ストイキ燃焼に切り換えられるとともに、点火時期の遅角のみならず、吸入空気量の減量によっても出力トルクの低下が図られれる。均質ストイキ燃焼時に吸入空気量を低下させると、内燃機関の燃焼室内にて燃焼する混合気の量が少なくなる。従って、点火時期の遅角と、吸入空気量の減量とによって、出力トルクダウン要求に対して、適切に出力トルクを低下させることができるようになる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を自動車に搭載される直列４気筒のガソリンエンジンに適用した第１実施形態を図１〜図１０に従って説明する。
【００３３】
図１に示すように、エンジン１１は、そのシリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられた合計四つのピストン１２（図１には一つのみ図示）を備えている。これらピストン１２は、コンロッド１３を介して出力軸であるクランクシャフト１４に連結されている。そして、ピストン１２の往復移動は、上記コンロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換されるようになっている。このクランクシャフト１４は、自動変速機（図示せず）等を介して自動車の車輪に連結されている。
【００３４】
クランクシャフト１４にはシグナルロータ１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。また、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジションセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランクシャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力されるようになる。
【００３５】
また、シリンダブロック１１ａの上端にはシリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１５とピストン１２との間には燃焼室１６が設けられている。この燃焼室１６には、シリンダヘッド１５に設けられた一対の吸気ポート１７a，１７ｂと、同じく一対の排気ポート１８ａ，１８ｂとが連通している（図１には一方の吸気ポート１７ｂ及び排気ポート１８ｂのみ図示）。これら吸気及び排気ポート１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂの平断面形状を図２に示す。
【００３６】
同図に示されるように、吸気ポート１７ａは湾曲して延びるヘリカルポートとなっており、吸気ポート１７ｂは直線状に延びるストレートポートとなっている。そして、吸気ポート（ヘリカルポート）１７ａを通過して燃焼室１６に空気が吸入されると、その燃焼室１６内に破線矢印で示す方向へスワールが発生するようになる。こうした吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポート１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気バルブ１９及び排気バルブ２０が設けられている。
【００３７】
一方、図１に示すように、シリンダヘッド１５には、上記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０を開閉駆動するための吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転可能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト２１，２２は、タイミングベルト及びギヤ（共に図示せず）等を介してクランクシャフト１４に連結され、同ベルト及びギヤ等によりクランクシャフト１４の回転が伝達されるようになる。そして、吸気カムシャフト２１が回転すると、吸気バルブ１９が開閉駆動されて、吸気ポート１７ａ，１７ｂと燃焼室１６とが連通・遮断される。また、排気カムシャフト２２が回転すると、排気バルブ２０が開閉駆動されて、排気ポート１８ａ，１８ｂと燃焼室１６とが連通・遮断される。
【００３８】
シリンダヘッド１５において、吸気カムシャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面に設けられた突起２１ａを検出して検出信号を出力するカムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そして、吸気カムシャフト２１が回転すると、同シャフト２１の突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ２１ｂから上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎に検出信号が出力されるようになる。
【００３９】
吸気ポート１７ａ，１７ｂ及び排気ポート１８ａ，１８ｂには、それぞれ吸気管３０及び排気管３１が接続されている。この吸気管３０内及び吸気ポート１７ａ，１７ｂ内は吸気通路３２となっており、排気管３１内及び排気ポート１８ａ，１８ｂ内は排気通路３３となっている。排気通路３３の途中には、エンジン１１の排気を浄化するための排気浄化触媒３３ａが設けられている。一方、吸気通路３２の上流部分にはスロットルバルブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２３は、スロットル用モータ２４の駆動により回動されて開度調節がなされる。そして、スロットルバルブ２３の開度は、スロットルポジションセンサ４２によって検出される。
【００４０】
また、上記スロットル用モータ２４の駆動は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏込量に基づき制御される。即ち、自動車の運転者がアクセルペダル２５を踏込操作すると、アクセルペダル２５の踏込量がアクセルポジションセンサ２６によって検出され、同センサ２６の検出信号に基づきスロットル用モータ２４が駆動制御される。このスロットル用モータ２４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２３の開度調節により、吸気通路３２の空気流通面積が変化して燃焼室１６へ吸入される空気の量が調整されるようになる。
【００４１】
吸気通路３２においてスロットルバルブ２３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そして、バキュームセンサ３６は、検出した吸気通路３２内の圧力に対応した検出信号を出力する。また、吸気通路３２において、バキュームセンサ３６よりも下流側に位置して吸気ポート（ストレートポート）１７ｂに連通する部分には、スワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）３４が設けられている。このＳＣＶ３４は、スワール用モータ３５の駆動により回動されて開度調節がなされる。そして、ＳＣＶ３４の開度が小さくなるほど、図２に示される吸気ポート（ヘリカルポート）１７ａを通過する空気の量が多くなり、燃焼室１６内に生じるスワールが強くなる。
【００４２】
一方、図１に示すように、シリンダヘッド１５には、燃料噴射弁４０と点火プラグ４１とが設けられている。そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内へ噴射された燃料が吸気通路３２を介して燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ合わされることによって、燃焼室１６内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更に、燃焼室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気通路３３に送り出されて排気浄化触媒３３ａによって浄化される。なお、上記点火プラグ４１による混合気への点火時期は、点火プラグ４１の上方に設けられたイグナイタ４１ａによって調整される。
【００４３】
次に、本実施形態におけるエンジン１１の制御装置の電気的構成を図３に基づいて説明する。
この制御装置は、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、点火時期制御及びＳＣＶ開度制御など、エンジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６等を備える論理演算回路として構成されている。
【００４４】
ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９６はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されている。
【００４５】
外部入力回路９８には、クランクポジションセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセルポジションセンサ２６、バキュームセンサ３６、及びスロットルポジションセンサ４２等が接続されている。一方、外部出力回路９９には、スロットル用モータ２４、スワール用モータ３５、燃料噴射弁４０、及びイグナイタ４１ａ等が接続されている。
【００４６】
このように構成されたＥＣＵ９２は、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥを求める。更に、アクセルポジションセンサ２６及びバキュームセンサ３６からの検出信号に基づき、それぞれアクセルペダル２５の踏込量（アクセル踏込量）及び吸気圧を求める。そして、上記エンジン回転数ＮＥとアクセル踏込量、或いは上記エンジン回転数ＮＥと吸気圧に基づき、周知のマップを参照してエンジン１１の負荷を表す基本燃料噴射量Ｑ0 を求める。こうして求められた基本燃料噴射量Ｑ0 は、エンジン回転数ＮＥ、アクセル踏込量及び吸気圧が大きくなるほど大きい値として算出される。
【００４７】
また、ＥＣＵ９２は、図４のマップを参照してエンジン回転数ＮＥ及び基本燃料噴射量Ｑ0 からエンジン１１の燃焼方式を決定するための燃焼モードＦＭＯＤＥを設定する。このマップは、均質ストイキ燃焼領域Ａ、均質リーン燃焼領域Ｂ、弱成層燃焼領域Ｃ及び成層燃焼領域Ｄを備えている。そして、燃焼モードＦＭＯＤＥは、エンジン回転数ＮＥ及び基本燃料噴射量Ｑ0 が領域Ａ〜Ｄのいずれの領域に位置する状態かにより、例えば「ＦＭＯＤＥ＝０（成層燃焼）」、「ＦＭＯＤＥ＝４（弱成層燃焼）」、「ＦＭＯＤＥ＝８（均質リーン燃焼）」、「ＦＭＯＤＥ＝１２（均質ストイキ燃焼）」のように設定される。こうして燃焼モードＦＭＯＤＥが設定されると、ＥＣＵ９２は、その燃焼モードＦＭＯＤＥに対応した燃焼方式、即ち「成層燃焼」、「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」又は「均質ストイキ燃焼」を実行する。
【００４８】
上記マップから明らかなように、エンジン１１の運転状態が高回転高負荷へと移行するに従い、エンジン１１の燃焼方式は「成層燃焼」、「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」、「均質ストイキ燃焼」へと順次変化することとなる。このように燃焼方式を変化させるのは、高出力が要求される高回転高負荷時には「均質燃焼」とし混合気の空燃比を小さくしてエンジン出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転低負荷時には「成層燃焼」とし空燃比を大きくして燃費の向上を図るためである。
【００４９】
「ＦＭＯＤＥ＝１２（均質ストイキ燃焼）」のとき、ＥＣＵ９２は、バキュームセンサ３６からの検出信号に基づき求められる吸気圧とエンジン回転数ＮＥとに基づき基本燃料噴射量Ｑ0 を周知のマップから求める。ＥＣＵ９２は、その基本燃料噴射量Ｑ0 から求められる最終燃料噴射量Ｑに基づき燃料噴射弁４０を駆動制御し、エンジン１１の吸気行程中に燃料噴射弁４０から燃料を噴射させる。また、ＥＣＵ９２は、酸素センサ３７からの検出信号に基づき基本燃料噴射量Ｑ0 を補正し、燃焼室１６内における混合気の空燃比を理論空燃比へとフィードバック制御する。更に、ＥＣＵ９２は、スワール用モータ３５を駆動制御することでＳＣＶ３４を開度調節し、燃焼室１６内の混合気がスワールによって均質なものとなるようにする。
【００５０】
また、「ＦＭＯＤＥ＝８（均質リーン燃焼）」のとき、ＥＣＵ９２は、アクセルポジションセンサ２６からの検出信号に基づきアクセル踏込量を求める。そして、求められたアクセル踏込量とエンジン回転数ＮＥとに基づき基本燃料噴射量Ｑ0 を周知のマップから求める。ＥＣＵ９２は、その基本燃料噴射量Ｑ0 から求められる最終燃料噴射量Ｑに基づき燃料噴射弁４０を駆動制御し、吸気行程中に燃料噴射弁４０から燃料を噴射させて混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きい値（例えば１５〜２３）にする。更に、ＥＣＵ９２は、スワール用モータ３５を駆動制御することでＳＣＶ３４を開度調節し、理論空燃比よりも大きい空燃比の混合気をスワールによって安定して燃焼させる。
【００５１】
また、「ＦＭＯＤＥ＝４（弱成層燃焼）」のとき、ＥＣＵ９２は、上記と同様にアクセル踏込量及びエンジン回転数ＮＥとから基本燃料噴射量Ｑ0 を求める。ＥＣＵ９２は、その基本燃料噴射量Ｑ0 から求められる最終燃料噴射量Ｑに基づき燃料噴射弁４０を駆動制御して、エンジン１１の吸気行程と圧縮行程とに燃料を噴射させ、混合気の空燃比を「均質リーン燃焼」時の空燃比よりも大きい値（例えば２０〜２３）となるようにする。
【００５２】
こうした「弱成層燃焼」時において、吸気行程のときに噴射供給された燃料はスワールによって燃焼室１６内の空気に均等に分散され、圧縮行程のときに噴射供給された燃料はスワール及びピストン１２の頭部に設けられた窪み１２ａ（図１）によって点火プラグ４１の周りに集められる。ＥＣＵ９２は、スワールの強さが上記のような燃料の分散及び集合に適したものとなるよう、スワール用モータ３５を駆動制御してＳＣＶ３４の開度調整を行う。上記のように吸気行程と圧縮行程との二回に分けて燃料噴射を行うことで、上記「均質リーン燃焼」と後述する「成層燃焼」との中間の燃焼方式（弱成層燃焼）で混合気の燃焼が行われ、その「弱成層燃焼」によって「均質リーン燃焼」と「成層燃焼」との切り換え時のトルクショックが抑えられる。
【００５３】
一方、「ＦＭＯＤＥ＝０（成層燃焼）」のとき、ＥＣＵ９２は、上記と同様にアクセル踏込量及びエンジン回転数ＮＥとから基本燃料噴射量Ｑ0 を求める。ＥＣＵ９２は、その基本燃料噴射量Ｑ0 から求められる最終燃料噴射量Ｑに基づき燃料噴射弁４０を駆動制御し、エンジン１１の圧縮行程に燃料を噴射させて混合気の空燃比を「弱成層燃焼」時の空燃比よりも大きい値（例えば２５〜５０）となるようにする。また、ＥＣＵ９２は、スワール用モータ３５を駆動制御して燃焼室１６内にスワールが生じるよう駆動制御してＳＣＶ３４を開度調整し、そのスワールによって噴射供給された燃料を点火プラグ４１の周りに集める。このように点火プラグ４１の周りに燃料を集めることによって、燃焼室１６内の混合気全体の平均空燃比を「弱成層燃焼」時より大きくしても、同プラグ４１周りの混合気の燃料濃度が高められて良好な混合気への着火が行われる。
【００５４】
次に、上記構成のＥＣＵ９２を通じて実行されるエンジン１１のトルクダウン制御の概要について説明する。
ＥＣＵ９２は、エンジン１１の出力トルクダウン要求に応じて、どの程度の速さで出力トルクダウンを実行するか決定するための要求トルクダウンスピードＴＱＤＳを設定する。なお、上記のようなエンジン１１の出力トルクダウン要求は、例えば自動変速機の変速が行われるとき、トラクションコントロールが行われている自動車の車輪がホイールスピンを起こしたとき、及び自動車を急加速させようとしてアクセルペダル２５を急激に踏み込んたとき等になされることとなる。また、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳは、例えば「ＴＱＤＳ＝０（出力トルクダウン要求無し）」、「ＴＱＤＳ＝１（出力トルクダウン要求スピード小）」、「ＴＱＤＳ＝２（出力トルクダウン要求スピード中）」又は「ＴＱＤＳ＝３（出力トルクダウン要求スピード大）」のように設定される。
【００５５】
エンジン１１の燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」のとき、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「０」以外の値に設定されると、燃料噴射量の減量と、点火時期及び燃料噴射時期の遅角とによってエンジン１１の出力トルクダウンが図られる。即ち、「ＴＱＤＳ＝１（出力トルクダウン要求スピード小）」のときには、燃料噴射量の少量の減量というトルクダウン制御の制御方式が選択される。また、「ＴＱＤＳ＝２（出力トルクダウン要求スピード中）」のときには、燃料噴射量の多量の減量というトルクダウン制御の制御方式が選択され、その燃料噴射量の多量の減量によってエンジン１１の出力トルクダウンが図られる。このように燃料噴射量の減量が行われた場合、燃焼室１６内において点火プラグ４１周りに存在する燃料濃度の高い混合気の分布範囲が小さくなって、エンジン１１の出力トルクが低下することとなる。
【００５６】
更に、「ＴＱＤＳ＝３（出力トルクダウン要求スピード大）」のときには、上記燃料噴射量の減量だけでなく、点火時期及び燃料噴射時期の遅角というトルクダウン制御の制御方式が併せ選択され、その点火時期及び燃料噴射時期の遅角によっても出力トルクダウンが図られる。このように点火時期及び燃料噴射時期の遅角が行われた場合、点火プラグ４１周りに燃料濃度の高い混合気が存在した状態での点火が維持されたままで、混合気の燃焼エネルギーをピストン１２の往復移動へ変換する際の効率が低下し、エンジン１１の出力トルクが低下することとなる。従って、「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」時に「ＴＱＤＳ＝３」であって出力トルクダウン要求スピードが大となっても、上記燃料噴射量の減量と、点火時期及び燃料噴射時期の遅角とによって、失火等を招くことなく適切にエンジン１１の出力トルクが低下するようになる。
【００５７】
一方、エンジン１１の燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」又は「均質リーン燃焼」のときに、出力トルクダウン要求がなされて要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「０」以外の値になることもある。「均質リーン燃焼」時に出力トルクダウン要求がなされると、ＥＣＵ９２は、エンジン１１の燃焼方式を強制的に「成層燃焼」に切り換える。これは、「均質リーン燃焼」では、理論空燃比よりもリーン側の空燃比（本実施形態では１５〜２３）で混合気を燃焼させる関係上、出力トルクダウンのための点火時期遅角や燃料噴射量減量を過度に行うと、失火が生じてしまうためである。
【００５８】
また、エンジン１１が「均質ストイキ燃焼」を実行しているとき、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「０」以外の値に設定されると、スロットルバルブ２３の閉じ制御（吸入空気量の減量）と、点火時期の遅角とによってエンジン１１の出力トルクダウンが図られる。即ち、「ＴＱＤＳ＝１（出力トルクダウン要求スピード小）」のときには、スロットルバルブ２３の閉じ制御というトルクダウン制御の制御方式が選択されることとなる。これは、「ＴＱＤＳ＝１」であって出力トルクダウン要求スピードが小とされるときには、出力トルクダウンの応答性が過度に求められることがない関係上、出力トルクダウンの応答遅れが生じるスロットルバルブ２３の閉じ制御であっても、出力トルクダウン要求に十分対応させることができるためである。
【００５９】
また、「ＴＱＤＳ＝２（出力トルクダウン要求スピード中）」のときには、点火時期の遅角というトルクダウン制御の制御方式が選択され、その点火時期の遅角によってエンジン１１の出力トルクダウンが図られる。このように点火時期の遅角が行われた場合、混合気の燃焼エネルギーをピストン１２の往復移動に変換する際の効率が低下し、エンジン１１の出力トルクが低下することとなる。更に、「ＴＱＤＳ＝３（出力トルクダウン要求スピード大）」のときには、上記スロットルバルブ２３の閉じ制御と上記点火時期の遅角とがトルクダウン制御の制御方式として併せ選択され、それらを行うことによって適切にエンジン１１の出力トルクが低下するようになる。上記点火時期の遅角による出力トルクダウンは応答性よく行われるため、「ＴＱＤＳ＝２」や「ＴＱＤＳ＝３」であって出力トルクダウン要求スピードが中や大となっても、十分な応答性をもってエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。
【００６０】
次に、エンジン１１の出力トルクダウンが要求されたとき、燃焼方式が「均質リーン燃焼」である場合に燃焼方式を強制的に「成層燃焼」に切り換えるための燃焼モード切換手順について図５を参照して説明する。図５は、燃焼モードＦＭＯＤＥを強制的に切り換えるための燃焼モード切換ルーチンを示すフローチャートである。この燃焼モード切換ルーチンはトルクダウン制御に先立って実行され、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００６１】
このルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１の処理として、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「０」でないか否か、即ちエンジン１１の出力トルクダウン要求がなされたか否かを判断する。そして、「ＴＱＤＳ≠０」であって出力トルクダウン要求がなされている旨判断されると、ステップＳ１０２に進んで現在の燃料モードＦＭＯＤＥが「８」であるか否か、即ち現在の燃焼方式が「均質リーン燃焼」であるか否かを判断する。そして、「ＦＭＯＤＥ＝８」であって現在の燃焼方式が「均質リーン燃焼」である旨判断すると、ステップＳ１０３に進む。
【００６２】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理として、燃焼モードＦＭＯＤＥを強制的に「０（成層燃焼）」に設定した後、この燃焼モード切換ルーチンを一旦終了する。なお、上記ステップＳ１０１，Ｓ１０２でＮＯと判断された場合にも、ＥＣＵ９２は、この燃焼モード切換ルーチンを一旦終了する。上記ステップＳ１０３の処理で、燃焼モードＦＭＯＤＥが強制的に「０（成層燃焼）」に設定されると、ＥＣＵ９２は、エンジン１１の燃焼方式を「均質リーン燃焼」から「成層燃焼」へと強制的に切り換える。従って、失火などの原因になるために点火時期遅角や吸入空気量減量等による出力トルクダウンが行いにくい「均質リーン燃焼」時に出力トルクダウン要求がなされたときには、トルクダウン制御を行い易い「成層燃焼」へと強制的に切り換えられることとなる。
【００６３】
次に、スロットル閉制御、点火時期遅角、燃料噴射量減量、及び点火・燃料噴射時期遅角などのトルクダウン制御を行うか否か判断するための各種フラグの操作手順について図６を参照して説明する。図６は要求トルクダウンスピードＴＱＤＳに応じて各種フラグを操作するためのフラグ操作ルーチンを示すフローチャートである。このフラグ操作ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００６４】
このルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理として、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「１」であるか否か、即ち出力トルクダウン要求スピードが小であるか否かを判断する。そして、ステップＳ２０１の処理において、「ＴＱＤＳ＝１」であって出力トルクダウン要求スピードが小である旨判断されると、ステップＳ２０７に進む。
【００６５】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０７の処理で、スロットル閉じフラグＸＤＴＲＴ及び燃料小減量フラグＸＤＱＬとして、それぞれ「１」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。上記スロットル閉じフラグＸＤＴＲＴは、スロットルバルブ２３の閉じ制御（吸入空気量減量）による出力トルクダウンを行うか否か判断するためのものである。また、上記燃料小減量フラグＸＤＱＬは、燃料噴射量の少量の減量による出力トルクダウンを行うか否か判断するためのものである。
【００６６】
更に、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０７の処理で、点火遅角フラグＸＤＳＡ、燃料大減量フラグＸＤＱＨ、及び点火・噴射遅角フラグＸＤＩＮＴとして、それぞれ「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。上記点火遅角フラグＸＤＳＡは、点火時期の遅角による出力トルクダウンを行うか否かを判断するためのものである。また、上記燃料大減量フラグＸＤＱＨは、燃料噴射量の多量の減量による出力トルクダウンを行うか否か判断するためのものである。また、上記点火・噴射遅角フラグＸＤＩＮＴは、点火時期及び燃料噴射時期の遅角による出力トルクダウンを行うか否か判断するためのものである。
【００６７】
従って、ステップＳ２０７の処理によって、「ＸＤＴＲＴ＝１」及び「ＸＤＱＬ＝１」とされるため、出力トルクダウン要求スピードが小のときには、スロットル閉じ制御や燃料噴射量の少量の減量といったトルクダウン制御の制御方式を採用することが可能となる。以上のようにステップＳ２０７のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【００６８】
一方、上記ステップＳ２０１の処理において、「ＴＱＤＳ＝１」でなく出力トルクダウン要求スピードが小でない旨判断された場合には、ステップＳ２０２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理として、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「２」であるか否か、即ち出力トルクダウン要求スピードが中であるか否かを判断する。そして、ステップＳ２０２の処理において、「ＴＱＤＳ＝２」であって出力トルクダウン要求スピードが中である旨判断されると、ステップＳ２０６に進む。
【００６９】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０６の処理で、スロットル閉じフラグＸＤＴＲＴ、点火遅角フラグＸＤＳＡ、燃料大減量フラグＸＤＱＨ、燃料小減量フラグＸＤＱＬ、及び点火・噴射遅角フラグＸＤＩＮＴとして、それぞれ「０」、「１」、「１」、「０」、及び「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。
【００７０】
従って、ステップＳ２０６の処理によって、「ＸＤＳＡ＝１」及び「ＸＤＱＨ＝１」とされるため、出力トルクダウン要求スピードが中のときには、点火時期の遅角や燃料噴射量の多量の減量といったトルクダウン制御の制御方式を採用することが可能となる。以上のようにステップＳ２０６のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【００７１】
一方、上記ステップＳ２０２の処理において、「ＴＱＤＳ＝２」でなく出力トルクダウン要求スピードが中でない旨判断された場合には、ステップＳ２０３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０３の処理として、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「３」であるか否か、即ち出力トルクダウン要求スピードが大であるか否かを判断する。そして、ステップＳ２０３の処理において、「ＴＱＤＳ＝３」であって出力トルクダウン要求スピードが大である旨判断されると、ステップＳ２０５に進む。
【００７２】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理で、スロットル閉じフラグＸＤＴＲＴ、点火遅角フラグＸＤＳＡ、燃料大減量フラグＸＤＱＨ、燃料小減量フラグＸＤＱＬ、及び点火・噴射遅角フラグＸＤＩＮＴとして、それぞれ「１」、「１」、「１」、「０」、及び「１」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。
【００７３】
従って、ステップＳ２０５の処理によって、「ＸＤＴＲＴ＝１」、「ＸＤＳＡ＝１」、「ＸＤＱＨ＝１」、及び「ＸＤＩＮＴ＝１」とされるため、出力トルクダウン要求スピードが大のときには、スロットル閉じ制御（吸入空気量減量）、点火時期の遅角、燃料噴射量の多量の減量、及び点火・噴射時期の遅角といったトルクダウン制御の制御方式を採用することが可能となる。以上のようにステップＳ２０５のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【００７４】
一方、上記ステップＳ２０３の処理において、「ＴＱＤＳ＝３」でなく出力トルダウン要求スピードが大でない旨判断された場合には、ステップＳ２０４に進む。こうしてステップＳ２０４に進んだ場合には、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「０」であって、出力トルクダウンが要求されていないことになる。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理で、各フラグＸＤＴＲＴ，ＸＤＳＡ，ＸＤＱＨ，ＸＤＱＬ，ＸＤＩＮＴとして、それぞれ「０」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。
【００７５】
従って、ステップＳ２０４の処理によって、全フラグＸＤＴＲＴ，ＸＤＳＡ，ＸＤＱＨ，ＸＤＱＬ，ＸＤＩＮＴが「０」にリセットされることとなる。以上のようにステップＳ２０４のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【００７６】
次に、出力トルクダウンのためのスロットル閉じ量を算出する手順について図７を参照して説明する。図７は、スロットル閉じ量を算出するためのスロットル閉じ量算出ルーチンを示すフローチャートである。このスロットル閉じ量算出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。なお、スロットル閉じ量算出ルーチンの実行周期は、上記燃焼モード切換ルーチン（図５）及びフラグ操作ルーチン（図６）の実行周期よりも十分に長いものとする。
【００７７】
スロットル閉じ量算出ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ３０１の処理として、燃焼モードＦＭＯＤＥが「１２」であるか否か、即ち現在の燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」であるか否か判断する。そして、「ＦＭＯＤＥ＝１２」であって現在の燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」である旨判断されると、ステップＳ３０２に進んでスロットル閉じフラグＸＤＴＲＴとして「１」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か判断する。上記ステップＳ３０１，３０２のいずれかのにおいてＮＯと判断された場合、ＥＣＵ９２は、このスロットル閉じ量算出ルーチンを一旦終了する。
【００７８】
また、上記ステップＳ３０２の処理において、「ＸＤＴＲＴ＝１」である旨判断されると、ステップＳ３０３に進むこととなる。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０３の処理として、エンジン回転数ＮＥやアクセル踏込量などエンジン１１の運転状態に基づきスロットル閉じ量ΔＴＣを算出した後、このスロットル閉じ量算出ルーチンを一旦終了する。
【００７９】
こうしてスロットル閉じ量ΔＴＣが算出された後、ＥＣＵ９２は、別のルーチンによって、スロットルポジションセンサ４２からの検出信号に基づき、スロットル閉じ量ΔＴＣに対応した分だけスロットルバルブ２３を閉じ側に制御する。このスロットル閉じ制御によってエンジン１１の吸入空気量が減量し、エンジン１１の出力トルクダウンが図られる。なお、スロットル閉じ制御による出力トルクの低下量はスロットル閉じ量ΔＴＣの大きさによって決定されるが、本実施形態のスロットル閉じ量ΔＴＣは、過度に出力トルクが低下することなく且つ適切に出力トルクを低下させることのできる値として上記ステップＳ３０３の処理により算出される。
【００８０】
上記のようにスロットル閉じ制御（吸入空気量減量）による出力トルクダウンが行われるのは、上述したように、燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」であって、出力トルクダウン要求がなされて要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「１」又は「３」となったときである。即ち、「均質ストイキ燃焼」が行われている状態にあって、出力トルクダウン要求スピードが小（「ＴＱＤＳ＝１」）又は大（「ＴＱＤＳ＝３」）になると、トルクダウン制御の制御方式としてスロットル閉じ制御が選択され、そのスロットル閉じ制御によって出力トルクダウンが図られるようになる。
【００８１】
次に、出力トルクダウンのための点火時期制御手順について図８を参照して説明する。図８は、出力トルクダウン要求時に目標点火時期を操作して点火時期を遅角させるための点火時期操作ルーチンを示すフローチャートである。この点火時期操作ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。なお、点火時期操作ルーチンの実行周期は、上記燃焼モード切換ルーチン（図５）及びフラグ操作ルーチン（図６）の実行周期よりも十分に長いものとする。
【００８２】
点火時期操作ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ４０１の処理として、燃焼モードＦＭＯＤＥが「１２」であるか否か、即ち現在の燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」であるか否か判断する。そして、「ＦＭＯＤＥ＝１２」であって現在の燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」である旨判断されると、ステップＳ４０２に進んで点火遅角フラグＸＤＳＡとして「１」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か判断する。そして、ステップＳ４０２において、「ＸＤＳＡ＝１」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２は、この点火時期操作ルーチンを一旦終了する。
【００８３】
また、上記ステップＳ４０２において、「ＸＤＳＡ＝１」である旨判断されると、続くステップＳ４０３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０３の処理として、基本点火時期ＳＡ0 から均質時点火時期遅角量ΔＳＡ１を減算した値を目標点火時期ＳＡとして算出した後、この点火時期操作ルーチンを一旦終了する。なお、上記基本点火時期ＳＡ0 は、エンジン回転数ＮＥと負荷を表す吸気圧とに基づき周知のマップを参照してマップ演算される。こうして算出された基本点火時期ＳＡ0 は、エンジン１１が低回転高負荷になるほど遅角側の値になる。また、上記均質時点火時期遅角量ΔＳＡ１は、エンジン回転数ＮＥや吸気圧などエンジン１１の運転状態に基づき算出される。
【００８４】
上記ステップＳ４０３の処理によって目標点火時期ＳＡが算出された後、ＥＣＵ９２は、別のルーチンによって、カムポジションセンサ２１ｂからの検出信号に基づきイグナイタ４１ａを駆動制御し、実際の点火時期が目標点火時期ＳＡと一致するように同実際の点火時期を遅角させる。この点火時期の遅角によって混合気の燃焼エネルギーがピストン１２の往復移動に変換される際の効率が低下し、エンジン１１の出力トルクダウンが図られる。なお、点火時期の遅角による出力トルクの低下量は均質時点火時期遅角量ΔＳＡ１の大きさによって決定されるが、本実施形態の均質時点火時期遅角量ΔＳＡ１は、過度に出力トルクが低下することなく且つ適切に出力トルクを低下させることのできる値として上記ステップＳ４０３の処理にて算出される。
【００８５】
上記のように点火時期の遅角による出力トルクダウンが行われるのは、上述したように、燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」であって、出力トルクダウン要求がなされて要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「２」又は「３」となったときである。即ち、「均質ストイキ燃焼」が行われている状態にあって、出力トルクダウン要求スピードが中（「ＴＱＤＳ＝２」）又は大（「ＴＱＤＳ＝３」）になると、トルクダウン制御の制御方式として点火時期の遅角が選択され、その点火時期遅角によって出力トルクダウンが図られるようになる。
【００８６】
従って、エンジン１１が「均質ストイキ燃焼」の状態で出力トルクダウン要求がなされると、出力トルクダウン要求スピードが小（「ＴＱＤＳ＝１」）のときにスロットル閉じ制御が行われ、出力トルクダウン要求スピードが中（「ＴＱＤＳ＝２」）のときに点火時期の遅角が行われる。また、出力トルクダウン要求スピードが大（「ＴＱＤＳ＝３」）のときにはスロットル閉じ制御と点火時期遅角との両方が行われる。これらトルクダウン制御の各種制御方式により、「均質ストイキ燃焼」での出力トルクダウン要求に対し、エンジン１１の出力トルクダウンが適切に実行されることとなる。
【００８７】
一方、上記ステップＳ４０１の処理において、「ＦＭＯＤＥ＝１２」でなく燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」でない旨判断されると、ステップＳ４０４に進む。このようにステップＳ４０４に進んだ場合には、エンジン１１の燃焼方式として「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」が行われていることになる。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０４の処理で、点火・噴射遅角フラグＸＤＩＮＴとして「１」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か判断する。そして、ステップＳ４０４の処理において、「ＸＤＩＮＴ＝１」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２は、この点火時期操作ルーチンを一旦終了する。
【００８８】
また、ステップＳ４０４の処理において、「ＸＤＩＮＴ＝１」である旨判断さると、ステップＳ４０５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０５の処理として、基本点火時期ＳＡ0 から成層時点火時期遅角量ΔＳＡ２を減算したものを目標点火時期ＳＡとして算出した後、この点火時期操作ルーチンを一旦終了する。なお、上記成層時点火時期遅角量ΔＳＡ２は、エンジン回転数ＮＥやアクセル踏込量などエンジン１１の運転状態に基づき算出される。
【００８９】
上記ステップＳ４０５の処理によって目標点火時期ＳＡが算出された後、ＥＣＵ９２は、クランクポジションセンサ２１ｂからの検出信号に基づきイグナイタ４１ａを駆動制御し、実際の点火時期が目標点火時期ＳＡと一致するように同実際の点火時期を遅角させる。また、ＥＣＵ９２は、後述する燃焼噴射時期操作ルーチンによって、燃料噴射弁４０を駆動制御して点火時期の遅角と同期して燃料噴射時期を遅角させる。こうした点火時期及び燃料噴射時期の遅角により、点火プラグ４１に周りに燃料濃度の高い混合気を存在させた状態での点火が維持されたままで、混合気の燃焼エネルギーをピストン１２の往復移動に変換される際の効率が低下され、エンジン１１の出力トルクダウンが図られる。
【００９０】
次に、上記燃料噴射時期の制御手順について図９を参照して説明する。図９は、出力トルクダウン要求時に「成層燃焼」や「弱成層燃焼」での点火時期遅角に同期させて目標燃料噴射時期を操作して燃料噴射時期を遅角させるための燃料噴射時期操作ルーチンを示すフローチャートである。この燃料噴射時期操作ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。なお、燃料噴射時期操作ルーチンの実行周期は、上記燃焼モード切換ルーチン（図５）及びフラグ操作ルーチン（図６）の実行周期よりも十分に長いものとする。
【００９１】
燃料噴射時期操作ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ５０１の処理として、燃焼モードＦＭＯＤＥが「０」又は「４」か否か、即ち燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」か否かを判断する。そして、「ＦＭＯＤＥ＝０」又は「ＦＭＯＤＥ＝４」であって燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」である旨判断されると、ステップＳ５０２に進んで点火・噴射遅角フラグＸＤＩＮＴとして「１」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か判断する。上記ステップＳ５０１，５０２のいずれかのにおいてＮＯと判断された場合、ＥＣＵ９２は、この燃料噴射時期操作ルーチンを一旦終了する。
【００９２】
また、上記ステップＳ５０２の処理において、「ＸＤＩＮＴ＝１」である旨判断されると、ステップＳ５０３に進むこととなる。ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０３の処理として、基本燃料噴射時期ＡＩＮＪＣ0 から燃料噴射時期遅角量ΔＡを減算したものを目標燃料噴射時期ＡＩＮＪＣとして算出した後、この燃料噴射時期操作ルーチンを一旦終了する。なお、上記基本燃料噴射時期ＡＩＮＪＣ0 は、エンジン回転数ＮＥとアクセル踏込量とに基づき周知のマップを参照してマップ演算される。こうして算出された基本燃料噴射時期ＡＩＮＪＣ0 は、エンジン１１が低回転高負荷になるほど遅角側の値になる。また、上記燃料噴射時期遅角量ΔＡは、エンジン回転数ＮＥやアクセル踏込量などエンジン１１の運転状態に基づき算出される。
【００９３】
上記ステップＳ５０３の処理によって目標燃料噴射時期ＡＩＮＪＣが算出された後、ＥＣＵ９２は、別のルーチンによって燃料噴射弁４０を駆動制御し、実際の燃料噴射時期が目標燃料噴射時期ＡＩＮＪＣと一致するように同実際の燃料噴射時期を遅角させる。この燃料噴射時期の遅角によって、上述した点火時期操作ルーチンによる点火時期の遅角に同期して燃料噴射時期が遅角される。従って、「成層燃焼」や「弱成層燃焼」における出力トルクダウンために上記のように点火時期及び燃料噴射時期が遅角されたとしても、点火プラグ４１に周りに燃料濃度の高い混合気を存在させた状態での点火が維持されるようになる。
【００９４】
なお、上記点火時期及び燃料噴射時期の遅角による出力トルクの低下量は、成層時点火時期遅角量ΔＳＡ２及び燃料噴射時期遅角量ΔＡの大きさによって決定される。本実施形態の成層時点火時期遅角量ΔＳＡ２及び燃料噴射時期遅角量ΔＡは、過度に出力トルクが低下することなく且つ適切に出力トルクを低下させることのできる値として、上記ステップＳ５０３の処理及び点火時期操作ルーチン（図８）のステップＳ４０５の処理にて算出される。
【００９５】
上記のように点火時期及び燃料噴射時期の遅角による出力トルクダウンが行われるのは、上述したように、燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」であって、出力トルクダウン要求がなされて要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「３」となったときである。即ち、「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」が行われている状態にあって、出力トルクダウン要求スピードが大（「ＴＱＤＳ＝３」）になると、トルクダウン制御の制御方式として点火時期及び燃料噴射時期の遅角が選択され、その点火・噴射時期の遅角によって出力トルクダウンが図られるようになる。
【００９６】
次に、出力トルクダウンのための燃料噴射量制御手順について図１０を参照して説明する。図１０は、出力トルクダウン要求時に最終燃料噴射量を操作して燃料噴射量を減量するための燃料噴射量操作ルーチンを示すフローチャートである。この燃料噴射量操作ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。なお、点火時期操作ルーチンの実行周期は、上記燃焼モード切換ルーチン（図５）及びフラグ操作ルーチン（図６）の実行周期よりも十分に長いものとする。
【００９７】
燃料噴射量操作ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ６０１の処理として、燃焼モードＦＭＯＤＥが「０」又は「４」か否か、即ち燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」か否かを判断する。そして、ステップＳ６０１の処理において、「ＦＭＯＤＥ＝０」又は「ＦＭＯＤＥ＝４」でなく燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２は、この燃料噴射量操作ルーチンを一旦終了する。
【００９８】
また、上記ステップＳ６０１の処理において、「ＦＭＯＤＥ＝０」又は「ＦＭＯＤＥ＝４」であって燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」である旨判断されると、ステップＳ６０２に進んで燃料小減量フラグＸＤＱＬとして「１」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か判断する。そして、「ＸＤＱＬ＝１」である旨判断されると、ステップＳ６０３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ６０３の処理として、基本燃料噴射量Ｑ0 から燃料小減量値ΔＱＬを減算したものを最終燃料噴射量Ｑとして算出する。なお、その燃料小減量値ΔＱＬは、エンジン回転数ＮＥやアクセル踏込量などエンジン１１の運転状態に基づき算出される。このように最終燃料噴射量Ｑが算出された後、ＥＣＵ９２は、この燃料噴射量操作ルーチンを一旦終了する。
【００９９】
一方、上記ステップＳ６０２の処理において、「ＸＤＱＬ＝１」でない旨判断されると、ステップＳ６０４に進んで燃料大減量フラグＸＤＱＨとして「０」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か判断する。そして、ステップＳ６０４の処理において、「ＸＤＱＨ＝１」でない旨判断されると、ＥＣＵ９２は、この燃料噴射量算出ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ６０４の処理において、「ＸＤＱＨ＝１」である旨判断されるとステップＳ６０５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ６０５の処理として、基本燃料噴射量Ｑ0 から燃料大減量値ΔＱＨを減算したものを最終燃料噴射量Ｑとして算出する。なお、その燃料大減量値ΔＱＨエンジン回転数ＮＥやアクセル踏込量などエンジン１１の運転状態に基づき算出される。このように最終燃料噴射量Ｑが算出された後、ＥＣＵ９２は、この燃料噴射量操作ルーチンを一旦終了する。
【０１００】
上記ステップＳ６０３，６０５の処理によって最終燃料噴射量Ｑが算出された後、ＥＣＵ９２は、別のルーチンによって燃料噴射弁４０を駆動制御し、最終燃料噴射量Ｑに対応した量の燃料を燃焼室１６内に噴射させる。この最終燃料噴射量Ｑは基本燃料噴射量Ｑ0 から燃料小減量値ΔＱＬ又は燃料大減量値ΔＱＨを減算することによって算出されるるため、エンジン１１の出力トルクダウン要求がなされると、実際の燃料噴射量が減量されて出力トルクダウンが図られるようになる。なお、上記燃料噴射量の減量による出力トルクの低下量は、燃料小減量値ΔＤＱＬ及び燃料大減量値ΔＤＱＨの大きさによって決定される。本実施形態の燃料小減量値ΔＱＬ及び燃料大減量値ΔＱＨは、過度に出力トルクが低下することなく且つ適切に出力トルクを低下させることのできる値として、上記ステップＳ６０３，Ｓ６０５の処理にて算出される。
【０１０１】
上記のように燃料噴射量の減量による出力トルクダウンが行われるのは、上述したように、燃焼方式が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」であって、出力トルクダウン要求がなされて要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「１」〜「３」のいずれかになったときである。即ち、「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」が行われている状態にあって、出力トルクダウン要求スピードが小〜大（「ＴＱＤＳ＝１〜３」）のいずれかになると、トルクダウン制御の制御方式として燃料噴射量の減量が選択され、その燃料噴射量の減量によって出力トルクダウンが図られるようになる。
【０１０２】
従って、エンジン１１が「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」の状態で出力トルクダウン要求がなされると、出力トルクダウン要求スピードが小（「ＴＱＤＳ＝１」）のときに燃料噴射量の少量の減量が行われ、出力トルクダウン要求スピードが中（「ＴＱＤＳ＝２」）のときに燃料噴射量の多量の減量が行われる。また、出力トルクダウン要求スピードが大（「ＴＱＤＳ＝３」）のときには燃料噴射量の多量の減量と、点火時期及び燃料噴射時期の遅角との両方が行われる。これらトルクダウン制御の各種制御方式により、「成層燃焼」及び「弱成層燃焼」での出力トルクダウン要求に対し、エンジン１１の出力トルクダウンが適切に実行されることとなる。
【０１０３】
以上詳述した処理が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン１１の出力トルクダウン要求がなされたときの燃焼方式に応じてトルクダウン制御の制御方式が選択される。そのため、選択されたトルクダウン制御の制御方式を出力トルクダウン要求時の燃焼方式に対して適切なものとすることができ、燃焼方式が切り換えられるエンジン１１の出力トルクダウンを適切に実行することができる。
【０１０４】
（２）「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」のときに出力トルクダウン要求がなされ、出力トルクダウン要求スピードが小〜大（「ＴＱＤＳ＝１〜３」）になると、燃料噴射量の減量というトルクダウン制御の制御方式が選択され、エンジン１１の出力トルクダウンのための燃料噴射量の減量が行われる。このように燃料噴射量の減量が行われた場合、燃焼室１６内において点火プラグ４１周りに存在する燃料濃度の高い混合気の分布範囲が小さくなるため、適切にエンジン１１の出力トルクダウンを図ることができる。
【０１０５】
（３）「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」の状態であって、出力トルクダウン要求スピードが大（「ＴＱＤＳ＝３」）のときには、トルクダウン制御の制御方式として上記燃料噴射量の減量に加えて点火時期及び燃料噴射時期の遅角が併せ選択される。そして、出力トルクダウンのための点火時期及び燃料噴射時期の遅角も、上記燃料噴射量の減量に併せて実行されるようになる。このように点火時期及び燃料噴射時期の遅角が行われた場合、点火プラグ４１周りに燃料濃度の高い混合気が存在した状態での点火が維持されたままで、混合気の燃焼エネルギーをピストン１２の往復移動へ変換する際の効率が低下し、エンジン１１の出力トルクが低下することとなる。従って、「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」時に「ＴＱＤＳ＝３」であって出力トルクダウン要求スピードが大となっても、上記燃料噴射量の減量と、点火時期及び燃料噴射時期の遅角とによって、失火等を招くことなく適切にエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。
【０１０６】
（４）「均質リーン燃焼」時に出力トルクダウン要求がなされると、エンジン１１の燃焼方式を強制的に「成層燃焼」に切り換えられる。従って、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で混合気を燃焼させるために、出力トルクダウンのための点火時期遅角や燃料噴射量減量を過度に行うと失火が生じ易い「均質リーン燃焼」の状態にて、その燃料噴射量減量や点火時期遅角といったトルクダウン制御が行われることがない。従って、そのトルクダウン制御が「均質リーン燃焼」時に行われることによって生じる失火を防止することができる。
【０１０７】
（５）「均質ストイキ燃焼」のときに出力トルクダウン要求スピードが小（「ＴＱＤＳ＝１」）になると、スロットル閉じ制御（吸入空気量の減量）というトルクダウン制御の制御方式が選択され、エンジン１１の出力トルクダウンのためのスロットル閉じ制御による吸入空気量の減量が行われる。このようにスロットル閉じ制御が行われた場合、吸入空気量の減量に応答遅れが生じて出力トルクが速やかに低下しないが、出力トルクダウン要求スピードが小であって出力トルクダウンの応答性が過度に求められていないため、そのスロットル閉じ制御による出力トルクダウンの応答性は十分なものとなる。従って、「均質ストイキ燃焼」時に「ＴＱＤＳ＝１」であるときには、上記スロットル閉じ制御（吸入空気量減量）によって、適切にエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。
【０１０８】
（６）「均質ストイキ燃焼」の状態にあって出力トルクダウン要求スピードが中又は大（「ＴＱＤＳ＝２，３」）になると、点火時期の遅角というトルクダウン制御の制御方式が選択され、エンジン１１の出力トルクダウンのための点火時期遅角が行われる。この点火時期の遅角が行われた場合、混合気の燃焼エネルギーをピストン１２の往復移動に変換する際の効率が低下し、適切にエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。また、点火時期の遅角による出力トルクダウンは応答性よく行われるため、「ＴＱＤＳ＝２」や「ＴＱＤＳ＝３」であって出力トルクダウン要求スピードが中や大となっても、十分な応答性をもってエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。
【０１０９】
（７）「均質ストイキ燃焼」の状態であって、出力トルクダウン要求スピードが大（「ＴＱＤＳ＝３」）のときには、トルクダウン制御の制御方式として上記スロットル閉じ制御（吸入空気量減量）と点火時期の遅角とが併せ選択される。そして、出力トルクダウンのためにスロットル閉じ制御と点火時期の遅角との両方が実行され、「ＴＱＤＳ＝３（出力トルクダウン要求スピード大）」であっても、適切にエンジン１１の出力トルクを低下させることができるようになる。
【０１１０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図１１〜図１４に従って説明する。なお、本実施形態では、出力トルクダウン要求がなされたとき燃焼方式を強制的に「均質ストイキ燃焼」へ切り換えることにより、「均質ストイキ燃焼」に適したトルクダウン制御の制御方式を実行するだけで、出力トルクダウン要求時の出力トルクダウンを図れるようにしている。本実施形態では、燃焼モード切換ルーチン、フラグ操作ルーチン、スロットル閉じ量算出ルーチン、及び点火時期操作ルーチンが第１実施形態と異なっており、第１実施形態における燃料噴射量時期操作ルーチン及び燃料噴射量操作ルーチンに相当する処理は実行されない。従って、本実施形態においては第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一部分については詳しい説明を省略する。
【０１１１】
図１１は、本実施形態の燃焼モード切換ルーチンを示すフローチャートである。この燃焼モード切換ルーチンはトルクダウン制御に先立って実行され、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。同ルーチンでは第１実施形態における燃焼モード切換ルーチン（図５）のステップＳ１０２に相当する処理が行われず、ステップＳ１０３に相当する処理（Ｓ７０２）が第１実施形態と異なっている。
【０１１２】
同ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ７０１の処理として、出力トルクダウンが要求されたか否か判断する。そして、ステップＳ７０１の処理において、出力トルクダウンが要求されていない旨（「ＴＱＤＳ＝０」）判断されると、ＥＣＵ９２は、この燃焼モード切換ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ７０１の処理において、出力トルクダウンが要求された旨（「ＴＱＤＳ≠０」）判断されると、ステップＳ７０２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ７０２の処理として、燃焼モードＦＭＯＤＥを強制的に「１２（均質ストイキ燃焼）」に設定した後、この燃焼モード切換ルーチンを一旦終了する。上記ステップＳ７０２の処理で、燃焼モードＦＭＯＤＥが強制的に「１２（均質ストイキ燃焼）」に設定されると、ＥＣＵ９２は、エンジン１１の燃焼方式を「均質ストイキ燃焼」へと強制的に切り換える。従って、出力トルクダウンが要求されるとエンジン１１がいずれの燃焼方式を実行していたとしても、その燃焼方式が「均質ストイキ燃焼」へと強制的に切り換えられるようになる。
【０１１３】
図１２は、本実施形態のフラグ操作ルーチンを示すフローチャートである。このフラグ操作ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。同ルーチンでは第１実施形態におけるフラグ操作ルーチン（図６）のステップＳ２０４〜Ｓ２０７に相当する処理（Ｓ８０４〜Ｓ８０７）のみが第１実施形態と異なっている。
【０１１４】
同ルーチンにおいてＥＣＵ９２は、ステップＳ８０１〜Ｓ８０３の処理によって、要求トルクダウンピードＴＱＤＳが「０」〜「３」のいずれであるか判断する。そして、「ＴＱＤＳ＝1（出力トルクダウン要求スピード小）」である旨判断されるとステップＳ８０７に進み、ＥＣＵ９２は、スロットル閉じフラグＳＤＴＲＴ及び点火遅角フラグＸＤＳＡをそれぞれ「１」及び「０」に設定する。従って、出力トルクダウン要求スピードが小のときには、スロットル閉じ制御（吸入空気量減量）というトルクダウン制御の制御方式が採用されることとなる。以上のようにステップＳ８０７のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【０１１５】
また、「ＴＱＤＳ＝２（出力トルクダウン要求スピード中）」である旨判断されるとステップＳ８０６に進み、ＥＣＵ９２は、スロットル閉じフラグＳＤＴＲＴ及び点火遅角フラグＸＤＳＡをそれぞれ「０」及び「１」に設定する。従って、出力トルクダウン要求スピードが中のときには、点火時期の遅角というトルクダウン制御の制御方式が採用されることとなる。以上のようにステップＳ８０６のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【０１１６】
更に、「ＴＱＤＳ＝３（出力トルクダウン要求スピード大）」である旨判断されるとステップＳ８０５に進み、ＥＣＵ９２は、スロットル閉じフラグＳＤＴＲＴ及び点火遅角フラグＸＤＳＡをそれぞれ「１」に設定する。従って、出力トルクダウン要求スピードが大のときには、スロットル閉じ制御（吸入空気量減量）及び点火時期の遅角という上記二つのトルクダウン制御の制御方式が併せて採用されることとなる。以上のようにステップＳ８０５のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【０１１７】
一方、「ＴＱＤＳ＝０（出力トルクダウン要求無し）」である旨判断されると、ＥＣＵ９２は、スロットル閉じフラグＳＤＴＲＴ及び点火遅角フラグＸＤＳＡをそれぞれ「０」設定する。従って、ステップＳ８０４の処理によって、フラグＸＤＴＲＴ，ＸＤＳＡが「０」にリセットされることとなる。以上のようにステップＳ８０４のフラグ操作処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、このフラグ操作ルーチンを一旦終了する。
【０１１８】
図１３は、本実施形態のスロットル閉じ量算出ルーチンを示すフローチャートである。このスロットル閉じ量算出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。なお、スロットル閉じ量算出ルーチンの実行周期は、上記燃焼モード切換ルーチン（図１１）及びフラグ操作ルーチン（図１２）の実行周期よりも十分に長いものとする。このスロットル閉じ量算出ルーチンでは、第１実施形態のスロットル閉じ量算出ルーチン（図７）におけるステップＳ３０１に相当する処理が行われないようになっている。このように同ステップＳ３０１に相当する処理を省略できるのは、出力トルクダウン要求時に燃焼方式を強制的に「均質ストイキ燃焼」に切り換えるようにしたためである。
【０１１９】
本実施形態のスロットル閉じ量算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ９０１の処理で、スロットル閉じフラグＸＤＴＲＴが「１」に設定されているか否か判断する。そして、ステップＳ９０１の処理において「ＸＤＴＲＴ＝１」でない旨判断されるとＥＣＵ９２は、このスロットル閉じ量算出ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ９０１の処理において、「ＸＤＴＲＴ＝１」である旨判断されると、ステップＳ９０２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ９０２の処理として、スロットル閉じ量ΔＴＣを算出した後、このスロットル閉じ量算出ルーチンを一旦終了する。
【０１２０】
こうしてスロットル閉じ量ΔＴＣが算出された後、ＥＣＵ９２は、別のルーチンによって、スロットル閉じ量ΔＴＣに対応した分だけスロットルバルブ２３を閉じ側に制御する。このスロットル閉じ制御によってエンジン１１の吸入空気量が減量し、エンジン１１の出力トルクダウンが図られる。このようにスロットル閉じ制御（吸入空気量減量）による出力トルクダウンが行われるのは、出力トルクダウンが要求されて強制的に「均質ストイキ燃焼」へ切り換えられ、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「１」又は「３」となったときである。
【０１２１】
図１４は、本実施形態の点火時期操作ルーチンを示すフローチャートである。この点火時期操作ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。なお、点火時期操作ルーチンの実行周期は、上記燃焼モード切換ルーチン（図１１）及びフラグ操作ルーチン（図１２）の実行周期よりも十分に長いものとする。この点火時期操作ルーチンでは、第１実施形態の点火時期操作ルーチン（図８）におけるステップＳ４０２，Ｓ４０３に相当する処理（Ｓ１００１，Ｓ１００２）のみが実行される。本実施形態の点火時期操作ルーチンにおいて、第１実施形態の点火時期操作ルーチンにおけるステップＳ４０１，Ｓ４０４，Ｓ４０５に相当する処理を省略できるのは、出力トルクダウン要求時に燃焼方式を強制的に「均質ストイキ燃焼」に切り換えるようにしたためである。
【０１２２】
本実施形態の点火時期操作ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１００１の処理で、点火遅角フラグＸＤＳＡが「１」に設定されているか否か判断する。そして、ステップＳ１００１の処理において「ＸＤＳＡ＝１」でない旨判断されるとＥＣＵ９２は、この点火時期操作ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ１００１の処理において、「ＸＤＳＡ＝１」である旨判断されると、ステップＳ１００２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１００２の処理として、基本点火時期ＳＡ0 から均質時点火時期遅角量ΔＳＡ１を減算した値を目標点火時期ＳＡとして算出した後、この点火時期操作ルーチンを一旦終了する。
【０１２３】
上記ステップＳ１００２の処理によって目標点火時期ＳＡが算出された後、ＥＣＵ９２は、別のルーチンによって、実際の点火時期が目標点火時期ＳＡと一致するように同実際の点火時期を遅角させる。この点火時期の遅角によって混合気の燃焼エネルギーがピストン１２の往復移動に変換される際の効率が低下し、エンジン１１の出力トルクダウンが図られる。このように点火時期の遅角による出力トルクダウンが行われるのは、出力トルクダウンが要求されて強制的に「均質ストイキ燃焼」へ切り換えられ、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「２」又は「３」となったときである。
【０１２４】
つまり、本実施形態では、エンジン１１の出力トルクダウン要求時に、要求トルクダウンスピードＴＱＤＳが「０」以外の値に設定されると、エンジンの燃焼方式がいずれであっても、その燃焼方式が強制的に「均質ストイキ燃焼」へと切り換えられる。更に、その「均質ストイキ燃焼」に適したトルクダウン制御の制御方式として、スロットル閉じ制御（吸入空気量減量）や点火時期の遅角が実行され、それらによってエンジン１１の出力トルクダウンが図られる。
【０１２５】
即ち、「ＴＱＤＳ＝１（出力トルクダウン要求スピード小）」のときには、スロットル閉じ制御というトルクダウン制御方式によって出力トルクダウンが図られる。また、「ＴＱＤＳ＝２（出力トルクダウン要求スピード中）」のときには、点火時期の遅角というトルクダウン制御の制御方式が選択され、その点火時期の遅角によってエンジン１１の出力トルクダウンが図られる。更に、「ＴＱＤＳ＝３（出力トルクダウン要求スピード大）」のときには、上記スロットル閉じ制御と上記点火時期の遅角との両方が実行され、それらを行うことによって適切にエンジン１１の出力トルクダウンが図られる。
【０１２６】
以上詳述した処理が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（８）エンジン１１の出力トルクダウン要求がなされたとき、燃焼方式が強制的に「均質ストイキ燃焼」へと切り換えられ、その「均質ストイキ燃焼」に適したトルクダウン制御としてスロットル閉じ制御（吸入空気量減量）や点火時期遅角が実行される。即ち、出力トルクダウン要求時であって出力トルクダウン要求スピードが小（「ＴＱＤＳ＝１」）のときには、スロットル閉じ制御が行われることにより、適切にエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。また、出力トルクダウン要求スピードが中（「ＴＱＤＳ＝２」）のときには、点火時期の遅角が行われることにより、適切にエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。更に、出力トルクダウン要求スピードが大（「ＴＱＤＳ＝３」）のときには、スロットル閉じ制御と点火時期遅角との両方が行われることにより、適切にエンジン１１の出力トルクを低下させることができる。
【０１２７】
（９）「均質リーン燃焼」時に出力トルクダウン要求がなされた場合、エンジン１１の燃焼方式を強制的に「均質ストイキ燃焼」に切り換えられ、その「均質ストイキ燃焼」に適したトルクダウン制御によって出力トルクダウンが図られる。従って、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で混合気を燃焼させるために、出力トルクダウンのための点火時期遅角や燃料噴射量減量を過度に行うと失火が生じ易い「均質リーン燃焼」の状態にて、その燃料噴射量減量や点火時期遅角といったトルクダウン制御が行われることがない。従って、そのトルクダウン制御が「均質リーン燃焼」時に行われることによって失火が生じるのを防止することができる。
【０１２８】
（１０）エンジン１１の出力トルクダウン要求がなされたとき、燃焼方式が強制的に「均質ストイキ燃焼」へと切り換えられるため、その「均質ストイキ燃焼」での出力トルクダウンに適したトルクダウン制御、即ちスロットル閉じ制御（吸入空気量減量）や点火時期遅角だけ実行すればよい。従って、燃焼方式が切り換えられるエンジン１１において、出力トルクダウン要求に基づく出力トルクダウンを複雑な制御を行うことなく実行することができる。
【０１２９】
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記各実施形態において、「均質ストイキ燃焼」での出力トルクダウン要求時であって「ＴＱＤＳ＝１」のときにスロットル閉じ制御（吸入空気量減量）を実行する代わりに、点火時期の遅角を実行して出力トルクダウンを図ってもよい。
【０１３０】
・上記各実施形態において、「均質ストイキ燃焼」での出力トルクダウン要求時であって「ＴＱＤＳ＝３」のときに、必ずしもスロットル閉じ制御（吸入空気量減量）を実行する必要はない。
【０１３１】
・第１実施形態において、「均質リーン燃焼」での出力トルクダウン要求時には、燃焼方式を強制的に「成層燃焼」へと切り換えるようにしたが、これに代えて燃焼方式を強制的に「弱成層燃焼」や「均質ストイキ燃焼」へと切り換えるようにしてもよい。
【０１３２】
・第１実施形態において、「成層燃焼」又は「弱成層燃焼」での出力トルクダウン要求時にあって「ＴＱＤＳ＝３」のときに、必ずしも点火時期及び燃料噴射時期の遅角を実行する必要はない。
【０１３３】
・上記各実施形態では、トルクダウン制御の制御方式としてスロットル閉じ制御（吸入空気量減量）、点火時期の遅角、燃料噴射量の減量、並びに点
火時期及び燃料噴射時期の遅角などを例示したが、燃料カット等その他のトルクダウン制御の制御方式を更に採用してもよい。
【０１３４】
・上記各実施形態において、スロットル閉じ量ΔＴＣ、均質時点火時期遅角量ΔＳＡ１、成層時点火時期遅角量ΔＳＡ２、燃料小減量値ΔＱＬ、燃料大減量値ΔＱＨ、及び燃料噴射時期遅角量ΔＡを、実験等によって予め求められる固定値としてもよい。
【０１３５】
・上記各実施形態では、燃焼方式を「成層燃焼」、「弱成層燃焼」、「均質リーン燃焼」、及び「均質ストイキ燃焼」の四種類の間で切り換えるタイプのエンジン１１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されない。即ち、それらの燃焼方式の内から二つか三つの燃焼方式の間で同燃焼方式を切り換えるタイプのエンジンに本発明を適用してもよい。この場合、「均質リーン燃焼」を行わないようにするならば、第１実施形態のように「均質リーン燃焼」での出力トルクダウン要求時に燃焼方式を「成層燃焼」へと強制的に切り換える必要はなくなる。
【０１３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されたときに均質リーン燃焼が行われているときには、燃焼方式が成層燃焼又は均質ストイキ燃焼に強制的に切り換えられ、成層燃焼又は均質ストイキ燃焼の状態で燃焼方式に適した制御方式でのトルクダウン制御により出力トルクの低下が図られる。従って、トルクダウンが要求されたときに均質リーン燃焼が行われていたとしても、トルクダウン制御によって失火が生じることはなく、出力トルクダウンを適切に実行することができるようになる。
【０１３７】
請求項２記載の発明によれば、出力トルクダウンが要求されたときの燃焼方式が成層燃焼であるときには、燃料噴射量を減量することによって出力トルクダウンが実行される。そして、成層燃焼時に燃料噴射量を減量すると、点火プラグ周りに燃料濃度の高い混合気が存在した状態で、その混合気の分布範囲が小さくなって出力トルクが適切に低下するようになる。
【０１３８】
請求項３記載の発明によれば、成層燃焼時に燃料噴射量の減量のみならず、点火時期及び燃料噴射時期の遅角によっても出力トルクの低下が図られる。成層燃焼時に点火時期及び燃料噴射時期を遅角させると、点火プラグ周りに燃料濃度の高い混合気が存在した状態での点火が維持されたままで、混合気の燃焼エネルギーをピストンの往復移動へ変換する効率が低下する。従って、燃料噴射量の減量と、点火時期及び燃料噴射時期の遅角とによって、成層燃焼時での出力トルクダウン要求に対して、適切に出力トルクを低下させることができる。
【０１３９】
請求項４記載の発明によれば、出力トルクダウンが要求されたときの燃焼方式が均質ストイキ燃焼であるときには、点火時期を遅角することによって出力トルクダウンが実行される。そして、均質ストイキ燃焼時に点火時期を遅角させると、混合気の燃焼エネルギーをピストンの往復移動へ変換する効率が低下し、出力トルクが適切に低下するようになる。
【０１４０】
請求項５記載の発明によれば、均質ストイキ燃焼時に点火時期の調整のみならず、吸入空気量の調整によっても出力トルクの低下が図られる。均質ストイキ燃焼時に吸入空気量を低下させると、内燃機関の燃焼室内にて燃焼する混合気の量が少なくなる。従って、点火時期の遅角と、吸入空気量の減量とによって、均質ストイキ燃焼時での出力トルクダウン要求に対して、適切に出力トルクを低下させることができる。
【０１４２】
請求項６記載の発明によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されると、燃焼方式が強制的に均質ストイキ燃焼に切り換えられる。そして、均質ストイキ燃焼に応じたトルクダウン制御の制御方式にて同トルクダウン制御が行われ、出力トルクの低下が適切に実行されるようになる。従って、燃焼方式が切り換えられる内燃機関にあっても、適切に出力トルクダウンを実行することができる。
【０１４３】
請求項７記載の発明によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されると、燃焼方式が強制的に均質ストイキ燃焼に切り換えられるとともに、点火時期の遅角によって混合気の燃焼エネルギーをピストンの往復移動へ変換する効率が低下され、適切に出力トルクを低下させることができる。
【０１４４】
請求項８記載の発明によれば、内燃機関の出力トルクダウンが要求されると、燃焼方式が強制的に均質ストイキ燃焼に切り換えられるとともに、点火時期の遅角のみならず、吸入空気量の減量によっても出力トルクの低下が図られれる。均質ストイキ燃焼時に吸入空気量を低下させると、内燃機関の燃焼室内にて燃焼する混合気の量が少なくなる。従って、点火時期の遅角と、吸入空気量の減量とによって、出力トルクダウン要求に対して、適切に出力トルクを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御装置が適用されたエンジン全体を示す断面図。
【図２】同エンジンにおける吸気及び排気ポートの形状を示すシリンダヘッドの断面図。
【図３】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】エンジンの燃焼方式を決定する際に参照されるマップ。
【図５】第１実施形態の燃焼モード切換手順を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態のフラグ操作手順を示すフローチャート。
【図７】第１実施形態のスロットル閉じ量算出手順を示すフローチャート。
【図８】第１実施形態の点火時期操作手順を示すフローチャート。
【図９】第１実施形態の燃料噴射時期操作手順を示すフローチャート。
【図１０】第１実施形態の燃料噴射量操作手順を示すフローチャート。
【図１１】第２実施形態の燃焼モード切換手順を示すフローチャート。
【図１２】第２実施形態のフラグ操作手順を示すフローチャート。
【図１３】第２実施形態のスロットル閉じ量算出手順を示すフローチャート。
【図１４】第２実施形態の点火時期操作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、２１ｂ…カムポジションセンサ、２３…スロットルバルブ、２４…スロットル用モータ、２５…アクセルペダル、２６…アクセルポジションセンサ、３６…バキュームセンサ、４０…燃焼噴射弁、４１…点火プラグ、４１ａ…イグナイタ、４２…スロットルポジションセンサ、９２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

Claims (8)

1. 機関運転状態に応じて燃焼方式を少なくとも成層燃焼、均質リーン燃焼及び均質ストイキ燃焼の間で切り換える内燃機関にあって、同機関の出力トルクダウンが要求されたときには所定制御方式のトルクダウン制御を実行する内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の出力トルクダウンが要求されたときに同機関の燃焼方式が均質リーン燃焼であるときには、前記トルクダウン制御に先立って燃焼方式を成層燃焼又は均質ストイキ燃焼へと強制的に切り換える強制切換手段と、
   内燃機関の燃焼方式に応じて設定されたトルクダウン制御の各種制御方式の内から、燃焼方式が強制的に切り換えられなかったときには前記出力トルクダウンが要求されたときの燃焼方式に基づいて、燃焼方式が強制的に切り換えられたときには切り換え後の燃焼方式に基づいて前記トルクダウン制御の制御方式を選択する制御方式選択手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御方式選択手段は、成層燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として燃料噴射量の減量を選択する
   請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御方式選択手段は、成層燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として前記燃料噴射量の減量に加えて点火時期及び燃料噴射時期の遅角を選択する
   請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御方式選択手段は、均質ストイキ燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として点火時期の遅角を選択する
   請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御方式選択手段は、均質ストイキ燃焼での出力トルクダウン要求がなされたとき、前記トルクダウン制御の制御方式として前記点火時期の遅角に加えて吸入空気量の減量を選択する
   請求項４記載の内燃機関の制御装置。
6. 機関運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切 り換える内燃機関にあって、同機関の出力トルクダウンが要求されたときにはトルクダウン制御を行う内燃機関の制御装置において、
   内燃機関の出力トルクダウンが要求されたとき、前記トルクダウン制御に先立って燃焼方式を強制的に均質ストイキ燃焼に切り換える強制切換手段と、
   前記出力トルクダウン要求時に行われるトルクダウン制御を均質ストイキ燃焼に応じた制御方式にて実行するトルクダウン制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 前記トルクダウン制御手段は、前記出力トルクダウン要求時に行われるトルクダウン制御として点火時期の遅角を実行する
   請求項６記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記トルクダウン制御手段は、前記出力トルクダウン要求時に行われるトルクダウン制御として点火時期の遅角に加えて吸入空気量の減量を実行する
   請求項７記載の内燃機関の制御装置。

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