JP5120230B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置、特に直噴式火花点火エンジン（内燃機関）と、エンジンに連結される自動変速機とを備えるものに関する。

エンジンの排出ガス浄化用の触媒を早期に暖機するために点火時期を圧縮上死点後まで遅角させつつ成層燃焼を行わせるリタード成層燃焼が知られている。

そして、エンジンの排出ガス浄化用の触媒を早期に暖機するために点火時期を遅角させると共に、吸入空気量調整弁の開度を増大させてアイドル回転速度を上昇させる触媒早期暖機制御を備えたエンジンの制御装置において、触媒早期暖機制御中に自動変速機の変速位置が中立位置から動力伝達位置に切り換えられたときに、吸入空気量調整弁の開度を徐々に小さくして吸入空気量を徐々に減少させながら点火時期を徐々に進角させる徐変制御を実行してから通常制御に切換える切換制御手段を備えるものがある（特許文献１参照）。
特開２００２−２６６６８８号公報

ところで、自動変速機のシフトレバー位置がＤレンジにあるアイドル状態での車両停止時に所定の条件の成立によりニュートラル制御を行わせるニュートラル制御が知られているが、上記触媒早期暖気制御中でもニュートラル制御を行わせることが考えられる。

この場合に、ブレーキスイッチがＯＮからＯＦＦへと切換わったときにはニュートラル制御を解除しなければならない。また、触媒が活性化したり運転者によりアクセルペダルが踏み込まれたときにはリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要がある。このようにニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に、ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角と、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角とを重複して行わせたのでは、全体の点火時期の遅角量が過大となって遅角側の燃焼安定限界を超えてしまうことが考えられ、このとき失火が発生し、運転性や排気性能が悪化する。

そこで本発明は、点火時期の遅角量が過大となって遅角側の燃焼安定限界を超えてしまうことを防止し得る車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものでない。

本発明は、エンジンに連結される自動変速機（３１）と、エンジンの排出ガス浄化用の触媒（２２）とを備え、前記自動変速機（３１）のシフトレバー位置がＤレンジにあるアイドル状態での車両停止時に所定の条件の成立によりニュートラル制御を行わせるニュートラル制御実行手段（図６ステップ１〜６、７、８参照）と、前記触媒（２２）が活性化していない場合に、点火時期を圧縮上死点以降にリタードさせつつ成層燃焼を行わせるリタード成層燃焼実行手段（図９のステップ５３、５４参照）と、前記ニュートラル制御を行わせつつ前記リタード成層燃焼を実行している場合（図９ステップ５１、５２、５３、５４参照）に、前記所定の条件の不成立による前記ニュートラル制御の解除と、前記リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じたか否かを判定し（図６ステップ１〜７、９及び図７ステップ１１〜１６参照）、この判定結果よりニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に（図６ステップ１〜７、９及び図７ステップ１１〜１６参照）、前記ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角を開始するタイミングと、前記リタード成層燃焼から前記均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角を開始するタイミングとをずらせる（図７ステップ１３、１４、１５参照）ように構成する。

ニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に、ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角と、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角とを重複して行わせたのでは、全体の点火時期の遅角量が過大となって遅角側の燃焼限界を超えてしまうことが考えられ、このとき失火が発生し、運転性や排気性能が悪化する。これに対して本発明によれば、エンジンに連結される自動変速機と、エンジンの排出ガス浄化用の触媒とを備え、自動変速機のシフトレバー位置がＤレンジにあるアイドル状態での車両停止時に所定の条件の成立によりニュートラル制御を行わせるニュートラル制御と、前記触媒が活性化していない場合に点火時期を圧縮上死点以降にリタードさせつつ成層燃焼を行わせるリタード成層燃焼と、が同時に実行されている場合に、前記所定の条件の不成立による前記ニュートラル制御の解除と、前記リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じたか否かを判定し、この判定結果よりニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に、前記ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角を開始するタイミングと、前記リタード成層燃焼から前記均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角を開始するタイミングとをずらせるので、第１と第２の２つの点火時期の遅角を重複して行わせることがなくなることから、点火時期の遅角量が過大とならず遅角側の燃焼限界を超えてしまうことがなく、これによって失火を防ぎ運転性や排気性能の悪化を抑制することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。図１はエンジンの制御装置の概略構成を、 図２は自動変速機３１及びその制御装置の概略構成を示し、エンジン１と自動変速機３１とは車両に搭載されている。

図１においてエンジン１の吸気コレクタ７の上流には、吸入空気量を制御するスロットル弁５が設置されている。スロットル弁５は、エンジンコントローラ１５からの信号により作動するステップモータ１０（スロットル開度調整手段）によりその開度が制御される。

エンジン１の燃焼室８ａには、点火プラグ２４と共に燃料噴射弁１３が設置されている。燃料噴射弁１３は、エンジンコントローラ１５からエンジン回転に同期して所定のタイミングに出力される燃料噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、燃料ポンプ１２により吐出され所定圧力に調圧された燃料タンク１１からの燃料を噴射するようになっている。

エンジン１の排気通路１９には、排気浄化用の触媒２２が設けられている。

エンジンコントローラ１５には、アクセルペダルセンサ（図示しない）により検出されるアクセル開度、クランク角センサ１６により検出されるエンジン回転速度、エアフローメータ３により検出される吸入空気流量、スロットルセンサ１８により検出されるスロットル開度、水温センサ２５により検出されるエンジン冷却水温が入力されている。

エンジンコントローラ１５は、これらの入力信号より検出されるエンジン運転条件に基づいて、燃焼方式（均質燃焼、成層燃焼）を設定し、これに合わせて、スロットル弁５の開度、燃料噴射弁１３の燃料噴射時期及び燃料噴射弁１３からの燃料噴射量、点火プラグ２４の点火時期を制御する。

エンジン１と連結される自動変速機３１は内部にトルクコンバータを備え、エンジン１の駆動力をトルクコンバータを介して内部の変速機構に伝達することで変速を実行して駆動輪側に出力している。自動変速機用コントローラ６１は、自動変速機３１を、車両の走行状態、エンジン１の運転状態及び運転者によるシフト操作に応じて要求される変速比とするために、内部のクラッチ、ブレーキの係合・開放の組合せを油圧制御回路５５を介して調整している。

図２において、自動変速機３１は、トルクコンバータ３１ａと、前進５段後進１段のドライブ機構部３１ｂとを備えている。トルクコンバータ３１ａは、ポンプインペラ４１、タービンランナ４２、ステータ４３及びロックアップ機構４４を備えたものであり、エンジン１のクランク軸２の出力をポンプインペラ４１からタービンランナ４２へ流動体を介して伝達する。

トルクコンバータ３１ａから駆動力がインプットシャフト３２を介して伝達されるドライブ機構部３１ｂは、サンギヤ５１ａ、５２ａ、５３ａ、インターナルギヤ５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ及びキャリヤ５１ｃ、５２ｃ、５３ｃからなる３列の遊星歯車装置５１、５２、５３を備えている。この３列の遊星歯車装置５１、５２、５３の回転状態は、クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４及びワンウェイクラッチＦ１、Ｆ２、Ｆ３によって調整されている。

ドライブ機構部３１ｂから駆動力はアウトプットシャフト３３、図示しないドライブシャフト、作動歯車装置を介して駆動輪に伝達される。

変速に際しては自動変速機用コントローラ６１が油圧制御回路５５を介して、前記クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１〜Ｂ４を係合・開放している。このうち、ワンウェイクラッチＦ２（フォーワードワンウェイクラッチ）は、エンジン１から駆動輪への動力伝達径路を断接するクラッチであり、自動変速機３１が前進レンジ（Ｄレンジ）にシフトされているときに係合されて動力伝達経路を接続するクラッチである。そして、油圧制御回路５５はワンウェイクラッチＦ２の油圧をコントロールバルブにより任意に調節することが可能であり、自動変速機用コントローラ６１は後述するニュートラル制御を行うことが可能となっている。

自動変速機用コントローラ６１には、運転者によるシフトレバーの位置を検出するシフトポジションスイッチ７１、自動変速機３１のアウトプットシャフト３３の回転速度から車速を検出する車速センサ７２、タービンランナの回転速度（＝自動変速機のインプットシャフト３２の回転速度）を検出するタービンセンサ７３、フットブレーキによる制動状態を検出するブレーキスイッチ７４などからの信号が入力されている。

自動変速機用コントローラ６１では上述した各種センサからの検出内容に基づいて、予め設定されたスロットル開度と車速とをパラメータとする変速点マップに従って、油圧制御回路５５内のソレノイドバルブ等を駆動している。このことにより前述したごとく各クラッチＣ１〜Ｃ３、ブレーキＢ１〜Ｂ４の係合の組合せを行って変速制御を行っている。

また、自動変速機用コントローラ６１はエンジンコントローラ１５との間で通信を行い、互いに必要な情報をやりとりしている。

一層の燃費向上のため自動変速機３１のシフトレバー位置がＤレンジにあるアイドル状態（以下単に「Ｄレンジアイドル状態」という。）での車両停止時にニュートラル制御を行うものがある。ここで、「ニュートラル制御」とは、Ｄレンジアイドル状態での車両停止時に、自動変速機内のフォワードワンウェイクラッチＦ２を開放するかまたはスリップ状態とすることで自動変速機３１をニュートラル状態やこれに近い状態とし、エンジンに作用する変速機負荷（エンジン負荷）を減らすようにするものである。アイドル時にエンジン回転速度を目標アイドル回転速度へと維持するフィードバック制御を行うにしても、エンジン負荷を減らせばその分燃料噴射量を少なくでき、これによって燃費を向上させることができるわけである。

一方、エンジンの排出ガス浄化用の触媒を早期に暖機するために点火時期を圧縮上死点後まで遅角させつつ成層燃焼を行わせるリタード成層燃焼が知られている（たとえば、特開２００８−２５５３５号公報参照）。このリタード成層燃焼について概説すると、触媒２２が活性化していない場合に、点火時期を圧縮上死点後の例えば１５〜３０ｄｅｇに設定して点火を行う。また、燃料噴射時期（燃料噴射開始時期のこと。以下同じ。）を、圧縮上死点後でかつ点火時期の前、つまり膨張行程に設定して燃料噴射を行う。燃料噴射はさらに２回に分割し、２回目の燃料噴射を膨張行程での燃料噴射とし、これに先立つ１回目の燃料噴射として圧縮行程で燃料噴射を行う。また、燃料噴射による燃焼室内の空燃比（燃料噴射を２回に分割しているので２回の燃料噴射トータルによる燃焼室内の空燃比）は、理論空燃比から若干リーン側の空燃比（例えば１６〜１７）とする。このように２回目の燃料噴射に先立ち、１回目の燃料噴射として圧縮行程での燃料噴射を行うと、１回目の燃料噴射が吸気行程での燃料噴射である場合に比べて、圧縮行程での燃料噴射のほうがその燃料噴霧によるガス乱れの減衰が遅くなる分、１回目の燃料噴射によるガス乱れが燃焼室内に残るため、その状態で２回目の燃料噴射（膨張行程での燃料噴射）を行うことで、１回目の燃料噴射で生成したガス乱れを助長するようにガス乱れを強化でき、膨張行程においても燃焼室内ガス流動を十分に強化できることとなる。点火時期を圧縮上死点後に遅らせてのこうした燃焼も成層燃焼であるが、点火時期が圧縮上死点前にくる通常の成層燃焼と区別するため、点火時期を圧縮上死点後に遅らせているこのような燃焼形態を「リタード成層燃焼」と名付けている。

特開２００８−２５５３５号公報に記載のリタード成層燃焼はスプレーガイド方式といわれるものであるが、本実施形態で採用するリタード成層燃焼はこれに限らずウォールガイド方式のリタード成層燃焼でもかまわない。上記のスプレーガイド方式のリタード成層燃焼では、ピストン冠面は平面であるため、燃料噴射弁からの噴霧（特に２回目の燃料噴射による噴霧）を噴霧の貫徹力を利用して直接点火プラグ周りに到達させるようにしているが、ウォールガイド方式のリタード成層燃焼では、ピストン冠面にキャビティを形成し、燃料噴射弁からの噴霧（特に２回目の燃料噴射による噴霧）をこのキャビティに向かわせた後に、キャビティ内で反転させて点火プラグ周りに到達させるようにしている。このため、ウォールガイド方式のリタード成層燃焼では噴射時期がスプレーガイド方式のリタード成層燃焼と若干相違し、１回目の燃料噴射は圧縮行程前半での燃料噴射、２回目の燃料噴射は圧縮行程後半での燃料噴射となっている。

本実施形態は、これらリタード成層燃焼を２回の分割噴射により行うものに限定されるものでない。すなわち、リタード成層燃焼を１回のみの燃料噴射により行う場合（たとえば、リタード成層燃焼を２回の分割噴射により行うものにおいて１回目の燃料噴射を省略し、２回目の燃料噴射だけを行う場合）でもかまわない。また、リタード成層燃焼では、点火時期の遅角に伴うエンジン発生トルクの減少を補わせる目的で、スロットル開度をアイドル相当値よりも大きな所定値としている。

さて、ニュートラル制御中にブレーキスイッチがＯＮからＯＦＦへと切換わった（ニュートラル制御を行わせるための条件の一つが不成立となった）ときには運転者の車両発進に備えるため、ニュートラル制御を解除しなければならない。すなわち、自動変速機内のフォワードワンウェイクラッチＦ２を開放するかまたはスリップ状態としていたのを中止し、代わってフォワードワンウェイクラッチＦ２を締結し、エンジンに作用する変速機負荷を増すことで自動変速機３１をニュートラル制御を行う前の状態（つまり車両にクリープが生じる状態）としなければならない。また、ニュートラル制御の解除中に触媒２２が活性化したり運転者によりアクセルペダルが踏み込まれたときには、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要がある。このようにニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に、ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショック（変速ショック）を回避するための第１の点火時期の遅角と、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角とを重複して行わせたのでは、全体の点火時期の遅角量が過大となって遅角側の燃焼安定限界を超えてしまうことが考えられ、このとき失火が発生し、運転性や排気性能が悪化する。また、燃焼安定限界を考慮して遅角量に上限値を設けるなど制約をつけると、十分なトルクダウンを行うことができずにアイドル時のエンジン回転速度が上昇し、その回転上昇分だけ自動変速機３１のクラッチ等に加わる負荷が大きくなり、自動変速機の耐久性が悪化したり、変速ショックが発生することが考えられる。

そこで本実施形態では、ニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に、ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角を開始するタイミングと、リタード成層燃焼から前記均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角を開始するタイミングとがずれるようにリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える指令を出す（後述するように燃焼切換指令フラグをゼロから１へと切換え）。

この制御を図３を参照してさらに説明する。図３はＤレンジアイドル状態でのニュートラル制御中かつリタード成層燃焼中にｔ１でブレーキスイッチがＯＮからＯＦＦへと切換わったためにニュートラル制御の解除を開始し、そのニュートラル制御解除中にｔ２で触媒２２が活性化したためリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える場合に、燃焼切換条件、ブレーキスイッチ、ニュートラル制御フラグ、目標アイドル回転速度、スロットル開度、シリンダ（燃焼室８ａ）に流入するシリンダ吸入空気量（以下単に「シリンダ吸入空気量」という。）、フォワードワンウェイクラッチ、燃焼形態、点火時期がどのように変化するのかをモデルで示している。

さて、Ｄレンジアイドル状態での車両停止時に触媒２２が活性化していなければ、ニュートラル制御とリタード成層燃焼とが行われている。ニュートラル制御フラグはニュートラル制御を行うか、それともニュートラル制御を解除するかを指示するフラグであり、ニュートラル制御中はニュートラル制御フラグ＝１となっている（図３第３段目を参照）。このとき、フォワードワンウェイクラッチＦ２は開放されている（図３第７段目を参照）。

また、リタード成層燃焼では、スロットル開度をアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌより上昇代ΔＴＶＯ（＝ΔＴＶＯ１＋ΔＴＶＯ２）だけ高い所定値ＴＶＯ１（＝ＴＶＯｉｄｌ＋ΔＴＶＯ）とし、点火時期を圧縮上死点後の値（例えばＡＴＤＣ２０［ｄｅｇ］）としている。ここで、スロットル開度をアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌから上昇代ΔＴＶＯだけステップ的に大きくするのは、リタード成層燃焼における、均質燃焼時の点火時期からの大きな点火時期リタード（遅角）によってエンジン発生トルクが低下するので、そのエンジン発生トルクの低下分を、スロットル開度を上昇代ΔＴＶＯだけステップ的に大きくすることによってシリンダ吸入空気量を増やし、このシリンダ吸入空気量の増加分だけ燃料噴射弁１３からの燃料噴射量を増やしエンジン発生トルクを増加させることで、相殺させ、リタード成層燃焼時にもエンジンを安定して回転させるためである。

さらに本実施形態では、目標アイドル回転速度をＤレンジアイドル状態での目標アイドル回転速度（例えば８００ｒｐｍ）より一定値だけ高い所定値（例えば１０００ｒｐｍ）としている。このように、ニュートラル制御時かつリタード成層燃焼時に目標アイドル回転速度を一定値だけ高くするのは、燃料噴射量をさらに増やしてリタード成層燃焼での燃焼安定性をより確実にするためである。ただし、本発明はこの場合に限らず、ニュートラル制御時かつリタード成層燃焼時にＤレンジアイドル時の目標アイドル回転速度（８００ｒｐｍ）のままとするものにも適用がある。

次に、Ｄレンジアイドル状態での車両停止時に運転者がブレーキペダルを離したことによりブレーキスイッチがｔ１のタイミングでＯＮからＯＦＦに切換わると、ニュートラル制御を解除するため、ニュートラル制御フラグがｔ１で１よりゼロに切換わる（図３第３段目を参照）。このニュートラル制御フラグのゼロへの切換を受けて、フォワードワンウェイクラッチＦ２を締結する信号をエンジンコントローラ１５が出す。この信号はエンジンコントローラ１５より自動変速機用コントローラ６１に送信され、自動変速機用コントローラ６１では油圧制御回路５５を介してフォワードワンウェイクラッチＦ２を締結する。この場合、エンジンコントローラ１５と自動変速機用コントローラ６１との間の通信に所定の時間を要しないとしても、自動変速機用コントローラ６１が締結指令を油圧制御回路５５に出力するタイミングから実際にフォワードワンウェイクラッチＦ２が締結完了状態となるまでには機械的な応答遅れがあるので、ｔ１より大きく遅れたｔ３のタイミングでフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が実際に完了している（図３第７段目参照）。すなわち、ｔ１でニュートラル制御の解除を開始したとき、ｔ３でニュートラル制御の解除が完了するのであり、ｔ１よりｔ３までがニュートラル制御の解除中を表す期間となる。

このｔ１からｔ３までの期間では、フォワードワンウェイクラッチＦ２の締結に伴うショックが生じてしまう。このショックを抑制するためにはｔ１のタイミングより点火時期の遅角を行わせることである。このようなクラッチ締結に伴うショックを抑制するための点火時期の遅角（図３では「遅角Ａ」で略記。）を、以下「第１の点火時期の遅角」という。第１の点火時期の遅角量は次のように与える。すなわち、クラッチ締結に伴うショックは実エンジン回転速度Ｎｅの上昇として現れるので、目標アイドル回転速度ＮＳＥＴと実エンジン回転速度Ｎｅの差ΔＮｅ（＝Ｎｅ−ＮＳＥＴ）を算出し、その回転速度差ΔＮｅに比例させて第１の点火時期の遅角量を、つまり
第１の点火時期の遅角量＝ΔＮｅ×比例ゲイン …（補１）
の式により第１の点火時期の遅角量を算出する。この結果、第１の点火時期の遅角量は図３最下段に示したようにｔ１で最も大きく、その後、時間と共に小さくなる値となる。

また、フォワードワンウェイクラッチＦ２が締結し始めて変速機負荷がエンジンに作用した状態でもリタード燃焼を行わせると、燃焼振動が車両側に伝達されやすくなる。そこで、スロットル開度を所定値ＴＶＯ１から、この所定値ＴＶＯ１とアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌの間の中間値ＴＶＯ２（＝ＴＶＯ１−ΔＴＶＯ１）へとステップ的に小さくして、アイドル回転速度を１０００ｒｐｍから８００ｒｐｍへと落とす。これにより、アイドル回転速度の低下によって車両側に伝達される燃焼振動を抑制できる。

一方、ニュートラル制御の解除中であるｔ２のタイミングで触媒２２が活性化したとすると、リタード成層燃焼から均質燃焼への燃焼切換条件が成立するため、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要がある。図示していないが、ｔ２のタイミングでスロットル開度を中間値ＴＶＯ２よりアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌへとステップ変化させる共に、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えるときには、今度はｔ２からシリンダ吸入空気量の応答遅れに伴うトルク増加と燃焼形態の切換に伴うトルク増加とが合わせて生じる。このｔ２からのシリンダ吸入空気量の応答遅れに伴うトルク増加と燃焼形態の切換に伴うトルク増加とを抑制するため、ｔ２より点火時期の遅角を行わなければならない。このようにシリンダ吸入空気量の応答遅れに伴うトルク増加とリタード成層燃焼から均質燃焼への切換えに伴うトルク増加とをともに回避するための点火時期の遅角を、以下「第２の点火時期の遅角」という。

しかしながら、上記第１の点火時期の遅角はｔ１で瞬時に終わるものでなく、図３最下段に示したように暫くは第１の点火時期の遅角が続いている。このため、第１の点火時期の遅角を行っている途中のｔ２のタイミングで第２の点火時期の遅角を行うとすれば、２つの点火時期の遅角が重複することとなり、制御の干渉が生じて好ましくない事態が生じ得る。

本実施形態ではこうした２つの点火時期の遅角が重複することによるこうした制御の干渉を避けるため、ニュートラル制御の解除が完了するタイミング、つまりフォワードワンウェイクラッチの締結が完了するｔ３のタイミングまでリタード成層燃焼から均質燃焼への切換及び第２の点火時期の遅角の開始を遅らせる。言い替えると、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換及び第２の点火時期の遅角を開始するか否かは燃焼切換指令が出ているか否かに依存させているので、燃焼切換条件が成立するｔ２のタイミングで即座に燃焼切換指令を出すのではなく、ニュートラル制御の解除が完了するタイミング、つまりフォワードワンウェイクラッチの締結が完了するｔ３のタイミングまで待って燃焼切換指令を出す（燃焼切換指令フラグをゼロから１へと切換える）のである。この結果、図３においてｔ３のタイミングでは第１の点火時期の遅角量はかなり小さくなっており、従ってｔ３で第２の点火時期の遅角を開始しても問題ないレベルにあると考えられる。

さて、燃焼切換指令を出すｔ３タイミングでリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える、つまりスロットル開度を中間値ＴＶＯ２からアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌへとステップ的に小さくすると共に、リタード成層燃焼での点火時期及び噴射開時期から均質燃焼での点火時期及び噴射開始時期へと一気に切換えるときには、シリンダ吸入空気量の応答遅れに伴うトルク増加と燃焼形態の切換に伴うトルク増加とが生じＤレンジアイドル状態でのエンジン回転速度がｔ３より目標アイドル回転速度（８００ｒｐｍ）を超えて一時的に大きくなるので（図３第４段目の一点鎖線参照）、このシリンダ吸入空気量の応答遅れに伴うトルク増加と燃焼形態の切換に伴うトルク増加とを抑制するため、第２の点火時期の遅角を行う。

さらに本実施形態では、スロットル開度を中間値ＴＶＯ２からアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌへとステップ的に小さくするタイミングと、リタード成層燃焼での点火時期及び噴射開時期から均質燃焼での点火時期及び噴射開始時期へと切換えるタイミングとを同じにするのではなく、スロットル開度を減少させるタイミングと燃焼形態を切換えるタイミングとを時間的にずらせている。すなわち、ｔ３ではスロットル開度を中間値ＴＶＯ２からアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌへと減少させるのみとし、ｔ３よりも遅れたｔ４のタイミングで燃焼形態をリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えるようにしている。このように燃焼形態の切換をｔ３よりｔ４へと遅らせるようにしたのは次の理由による。すなわち、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えた当初の第２の点火時期の遅角量は、Ｄレンジアイドル状態での最適な点火時期、つまりＭＢＴより若干遅角側の点火時期（図３では例えばＢＴＤＣ１５［ｄｅｇ］）を基準として最大の遅角量となる。そして、この最大の遅角量を初期値としてその後の第２の点火時期の遅角量は、シリンダ吸入空気量の応答と同じ応答で小さくなり、やがてシリンダ吸入空気量が収束するｔ５のタイミングでゼロとなる。この場合に、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えた当初の点火時期（つまりＧ点の点火時期）が均質燃焼での点火時期の遅角側の燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄと仮に一致していれば、ｔ４より早いタイミングでリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えることはできない。これは、ｔ４より早いタイミングでリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えるとすれば、そのときの点火時期として均質燃焼での点火時期の遅角側の燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄを超えてリタードする値を与えてしまうことになり、失火を生じる恐れがあるためである。言い替えると、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えた当初の点火時期が均質燃焼での点火時期の遅角側の燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄと一致するタイミング（図３でｔ４）まで待って燃焼形態をリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えなければならないのである。

このように本実施形態では、ニュートラル制御の解除が完了するｔ３のタイミングではなく、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えた当初の点火時期が均質燃焼での点火時期の遅角側の燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄと一致するｔ４のタイミングまで待って燃焼形態をリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換え、このｔ４のタイミングより第２の点火時期の遅角（図３では「遅角Ｂ」で略記。）を開始する。第２の点火時期の遅角量は、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えた当初の点火時期、つまり図３で最大の遅角量Ｃ（＝ＬＭＴｌｔｄとＢＴＤＣ１５［ｄｅｇ］との差）を初期値として一次遅れで小さくなる値で与える。この第２の点火時期の遅角量の応答の時定数はシリンダ吸入空気量の応答の時定数と同じである。具体的には図４に示したように初期値と第２の点火時期の遅角量との差を中間処理値とすると、中間処理値は、
中間処理値＝初期値×Ｋ＋中間処理値（前回）×（１−Ｋ） …（補２）

ただし、中間処理値（前回）；中間処理値の前回値、
Ｋ；加重平均係数、
の式により漸化式として求めることができる。そして、上記（補２）式により求まる中間処理値を用いれば、第２の点火時期の遅角量を、
第２点火時期遅角量＝初期値−中間処理値値 …（補３）
の式により求めることができる。

ここで、上記（補２）式の初期値、つまり図３で最大の遅角量Ｃを定める均質燃焼での点火時期の遅角側の燃焼安定限界ＬＭＴｌｔｄと、Ｄレンジアイドル状態での最適な点火時期（ＢＴＤＣ１５［ｄｅｇ］）とはエンジンの仕様と使用燃料の素質とから定まるので、実験やシミュレーションにより適合値を予め求めておく。（補２）式の加重平均係数Ｋはシリンダ吸入空気量の応答の時定数と逆数の関係にあり、この値も実験やシミュレーションにより最適値を予め求めておく。

次に、図３においてｔ３での点火時期（Ｅ点の点火時期）からｔ４での点火時期（Ｇ点の点火時期）までの点火時期を与える方法を説明する。図５はエンジン回転速度とエンジントルクとを一定に保った状態でリタード成層燃焼から均質燃焼へと燃焼形態を切換えるときの、点火時期ＡＤＶとシリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌとの関係がどうなるのかをまとめた実験結果を示している。図５には図３最下段に示したＥ点、Ｆ点、Ｇ点、Ｈ点に相当する点に同じＥ点、Ｆ点、Ｇ点、Ｈ点を書き入れている。図５においてＦ点よりＧ点までがリタード成層燃焼が成立する領域、Ｈ点から右側が均質燃焼の領域、そしてＧ点からＨ点までがリタード成層燃焼から均質燃焼への遷移領域である。また、Ｅ点はＧ点からＦ点までの曲線を左上方向に延長させた延長線の上にある。リタード成層燃焼と均質燃焼との燃焼効率差による定常的な空気量段差があるため、リタード成層燃焼が成立する領域内でも、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換に際しては図示のＦ点からＧ点へと、シリンダ吸入空気量の減少につれて圧縮上死点後にある点火時期を進角させていかなければならない。同様にして図示のＥ点からＦ点へも、シリンダ吸入空気量の減少につれて圧縮上死点後にある点火時期を進角させていかなければならない。また、Ｇ点ではリタード燃焼を解除して遷移領域での制御へと切換える必要がある。従って、Ｅ点からＧ点までの点火時期を与えるには、図５を特性とするテーブルを記憶させておき、そのときのシリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌからそのテーブルを検索させることによりＥ点からＧ点までの点火時期を求めればよいことがわかる。

自動変速機用コントローラ６１と協動しつつエンジンコントローラ１５で実行されるこの制御を図６から図８までのフローチャートに基づいて詳述する。ただし、自動変速機用コントローラ６１ではエンジンコントローラ１５からの指令を受けてフォワードワンウェイクラッチＦ２を締結状態から開放状態にすると共に、フォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了したか否かの情報をエンジンコントローラ１５に提供するだけであり、残りは全てエンジンコントローラ１５が実行する。

まず、図６はニュートラル制御開始フラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１〜６では
〈１〉Ｄレンジであること、
〈２〉アイドル状態であること（アクセルペダルが踏み込まれていないこと）、
〈３〉ブレーキスイッチ７４がＯＮであること、
〈４〉車速がゼロまたは所定値以下であること、
〈５〉冷却水温が所定範囲にあること、
〈６〉変速機の油温が所定範囲にあること
の各条件が成立するか否かをみて、いずれか一つでも成立しないときにはステップ９に進んでニュートラル制御開始フラグ＝０とする。これに対して上記〈１〉〜〈６〉の全ての条件が成立するときにはニュートラル制御条件が成立したと判断しステップ７に進んでニュートラル制御開始フラグ＝１とすると共に、ステップ８で自動変速機をニュートラル状態とするためフォワードワンウェイクラッチＦ２を開放することを自動変速機用コントローラ６１に送信する。自動変速機用コントローラ６１ではこの送信を受けてフォワードワンウェイクラッチＦ２を締結状態から開放状態へと切換える。

ここで、上記〈１〉のＤレンジであるか否かはシフトポジションスイッチ７１により検出される。上記〈２〉のアイドル状態であるか否かはアクセルペダルセンサ（図示しない）により検出される。上記〈４〉の車速がゼロまたは所定値以下であるか否かは車速センサ７２により検出される。上記〈５〉の冷却水温が所定範囲にあるか否かは水温センサ２５により検出される。上記〈６〉の変速機の油温が所定範囲にあるか否かは図示しない油温センサにより検出される。

図７は燃焼切換指令フラグを設定するためのもので、図６のフローに続けて一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１１〜１４では
〈７〉Ｄレンジアイドル状態であること、
〈８〉ニュートラル制御フラグ（図６により設定済み）＝０であること、
〈９〉触媒２２は活性状態にあること、
〈１０〉フォワードワンウェイクラッチの締結が完了していること
の各条件が成立するか否かをみて、いずれか一つでも成立しないときにはステップ１６に進んで燃焼切換指令フラグ＝０とする。これに対して上記〈７〉〜〈１０〉の全ての条件が成立するときには燃焼形態をリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換えるためステップ１５に進んで燃焼切換指令フラグ＝１とする。さらに述べると、ステップ１３で触媒２２が活性状態となっていてもステップ１４でフォワードワンウェイクラッチの締結が完了していなければ燃焼切換指令フラグはゼロから１へと切換わらない。すなわち、燃焼切換指令フラグは触媒２２が活性状態となるタイミングではなくて、それより遅れてフォワードワンウェイクラッチの締結が完了するタイミングでゼロから１へと切換わる。

ここで、上記〈９〉の触媒２２が活性状態にあるか否かは触媒温度センサ（図示しない）により検出される。上記〈１０〉のフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了しているか否かはフォワードワンウェイクラッチＦ２の前後に設けたセンサ（図示しない）により検出される回転速度差に基づいて自動変速機用コントローラ６１により検出される。そして、その結果は自動変速機用コントローラ６１よりエンジンコントローラ１５に送信されているため、エンジンコントローラ１５では、この送信結果を用いることとなる。

図８はＤレンジアイドル状態での目標スロットル開度を算出するためのもので、図７のフローに続けて一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ２１ではＤレンジアイドル状態であるか否かをみる。Ｄレンジアイドル状態であるときにはステップ２２、２３、２８に進み今回と前回のニュートラル制御フラグ（図６により設定済み）をみる。ステップ２２、２３で今回にニュートラル制御フラグ＝０でありかつ前回にニュートラル制御フラグ＝１であったとき、つまり今回にニュートラル制御フラグが１からゼロに切換わったときにはステップ２４に進み、中間値ＴＶＯ２をスロットル開度基本値ＴＶＯｂに入れる。中間値ＴＶＯ２は適合により予め定めておく。

これに対してステップ２２、２３で今回にニュートラル制御フラグ＝０でありかつ前回にニュートラル制御フラグ＝０であったとき、つまりニュートラル制御フラグ＝０が継続しているときにはステップ２５に進み、燃焼切換指令フラグ（図７により設定済み）をみる。燃焼切換指令フラグ＝０であるときにはステップ２６に進み、スロットル開度基本値ＴＶＯｂを維持、つまり前回のスロットル開度基本値（＝ＴＶＯ２）をそのまま今回のロットル開度基本値ＴＶＯｂに移す。ステップ２５で燃焼切換指令フラグ＝１であるときにはステップ２７に進み、アイドル相当値ＴＶＯｉｄｌ（Ｄレンジアイドル状態でのスロットル開度）をスロットル開度基本値ＴＶＯｂに入れる。

一方、ステップ２２、２８で今回にニュートラル制御フラグ＝１でありかつ前回にニュートラル制御フラグ＝０であった、つまり今回にニュートラル制御フラグがゼロから１に切換わったときにはステップ２９に進み、所定値ＴＶＯ１（＝ＴＶＯｉｄｌ＋ΔＴＶＯ）をスロットル開度基本値ＴＶＯｂに入れる。

これに対してステップ２２、２８で今回にニュートラル制御フラグ＝１でありかつ前回にニュートラル制御フラグ＝１であったとき、つまりニュートラル制御フラグ＝１が継続しているときにはステップ２６に進み、スロットル開度基本値ＴＶＯｂを維持、つまり前回のスロットル開度基本値（＝ＴＶＯ１）をそのまま今回のロットル開度基本値ＴＶＯｂに移す。

ステップ３０〜３６は実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度と一致するようにスロットル開度のフィードバック制御を行う部分である。ステップ３０では、目標アイドル回転速度ＮＳＥＴと実エンジン回転速度Ｎｅの偏差を、つまり
ΔＮ２＝ＮＳＥＴ−Ｎｅ …（１）

ただし、ＮＳＥＴ；目標アイドル回転速度、
Ｎｅ；実エンジン回転速度、
の式により回転速度偏差ΔＮ２を算出し、ステップ３１でこの回転速度偏差ΔＮ２の絶対値｜ΔＮ２｜と許容値を比較する。許容値はアイドル状態で実エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴの付近に収まっているか否かを判定するための値で、例えば２５ｒｐｍである。回転速度偏差絶対値｜ΔＮ２｜が許容値を超えているときには実エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴの付近に収まっていないと判断しステップ３２に進んで回転速度偏差ΔＮ２とゼロとを比較する。回転速度偏差ΔＮ２が正、つまり実エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴ−許容値を下回っているときには実回転速度Ｎｅを高くして目標アイドル回転速度ＮＳＥＴの付近に戻すためステップ３３で前回のフィードバック量に所定値ＺＯＵを加算した値を今回のフィードバック量として、つまり、
ＦＢ＝ＦＢ（前回）＋ＺＯＵ …（２）

ただし、ＦＢ（前回）：前回のＦＢ、
ＺＯＵ：所定値、
の式によりスロットル開度のフィードバック量ＦＢを更新する。これに対して、ステップ３２で回転速度偏差ΔＮ２が負、つまり実エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴ＋許容値を上回っているときには実回転速度Ｎｅを低くして目標アイドル回転速度ＮＳＥＴの付近に戻すためステップ３４進み前回のフィードバック量から所定値ＧＥＮを減算した値を今回のフィードバック量として、つまり、
ＦＢ＝ＦＢ（前回）−ＧＥＮ …（３）

ただし、ＦＢ（前回）：前回のＦＢ、
ＧＥＮ：所定値、
の式によりスロットル開度のフィードバック量ＦＢを更新する。一方、ステップ３１で回転速度偏差ΔＮ２の絶対値｜ΔＮ２｜が許容値以下であるときには実エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴの付近に収まっていると判断しステップ３５に進み、スロットル開度のフィードバック量を維持、つまり前回のフィードバック量を今回のフィードバック量に移す。

ステップ３６では、このようにして得たスロットル開度のフィードバック量ＦＢをスロットル開度基本値ＴＶＯｂに加算して、つまり
ＴＶＯｍ＝ＴＶＯｂ＋ＦＢ …（４）
の式によりＤレンジアイドル状態での目標スロットル開度ＴＶＯｍを算出する。

このようにして算出した目標スロットル開度ＴＶＯｍは、図示しないフローにおいてステップモータ１０へのステップ数に変換され、このステップ数がステップモータ１０に出力される。これによりＤレンジアイドル状態で実エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴと一致するようにスロットル開度のフィードバック制御が行われる。

図９はＤレンジアイドル状態での点火時期を算出すると共に燃焼形態に応じた噴射開始時期を設定するためのもので、図７のフローに続けて一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ここで、均質燃焼での点火時期は圧縮上死点前にあり、リタード成層燃焼での点火時期は圧縮上死点後にある。このため、圧縮上死点を起点として進角側に計測するクランク角［ｄｅｇＢＴＤＣ］を採用すると、リタード成層燃焼での点火時期は負の値となって扱いにくい。そこで、本実施形態では、例えば吸気下死点（ＢＤＣ）を起点として遅角側に計測するクランク角［ｄｅｇＡＢＤＣ］を採用している。このように点火時期の起点を取り直すことで、均質燃焼時、リタード成層燃焼時のいずれも点火時期を正の値で扱うことができる。

ステップ５１ではＤレンジアイドル状態であるか否かをみる。Ｄレンジアイドル状態であるときにはステップ５２、５５に進んで触媒２２が活性状態及びニュートラル制御フラグ（図６により設定済み）、燃焼切換指令フラグ（図７により設定済み）をみる。ステップ５２で触媒２２が未活性状態にありかつニュートラル制御フラグ＝１であるときにはステップ５３に進み、点火時期ＡＤＶ［ｄｅｇＡＢＤＣ］に所定値ＡＤＶ１［ｄｅｇＡＢＤＣ］を入れる。本実施形態では、Ｄレンジアイドル状態での車両停止時にニュートラル制御を行いつつつリタード成層燃焼を行って触媒２２の早期暖機を行わせるので、所定値ＡＤＶ１はこのリタード成層燃焼での最適な点火時期（図３ではＡＴＤＣ２０［ｄｅｇ］）である。

これに対してステップ５２、５５で触媒２２の活性状態にあるか否かに拘わらず、ニュートラル制御フラグ＝０かつ燃焼切換指令フラグ＝０であるときには、フォワードワンウェイクラッチの締結に伴うショックが生じると判断し、ステップ５６〜５８でこのショックを回避するための点火時期の遅角、つまり第１の点火時期の遅角を行わせる。すなわち、ステップ５６では実エンジン回転速度Ｎｅから目標アイドル回転速度ＮＳＥＴを差し引いて回転速度偏差を、つまり、
ΔＮ１＝ＮＳＥＴ−Ｎｅ …（５）

ただし、ＮＳＥＴ；目標アイドル回転速度、
Ｎｅ；実エンジン回転速度、
の式により回転速度偏差ΔＮ１を算出し、その回転速度差ΔＮｅに比例させて第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１を、つまり
ＲＴＤ１＝ΔＮｅ×Ｇｐ …（６）

ただし、Ｇｐ；比例ゲイン、
の式により第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１［ｄｅｇ］を算出する。この結果、第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１は図３最下段に示したようにｔ１で最も大きく、その後は時間と共に小さくなる値となる。

ステップ５８では、この第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１を所定値ＡＤＶ１に加算した値を点火時期ＡＤＶ［ｄｅｇＡＢＤＣ］として算出する。上記のように点火時期ＡＤＶには吸気下死点（ＢＤＣ）を起点として遅角側に計測するクランク角［ｄｅｇＡＢＤＣ］を採用しているので、（６）式において第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１を加算することは、点火時期を遅角側に補正することを意味する。

ステップ５４ではリタード成層燃焼での噴射開始時期を設定する。リタード成層燃焼での噴射開始時期はウォールガイド方式の場合、１回目は圧縮行程前半、２回目は圧縮行程後半にある。

一方、ステップ５２、５５でニュートラル制御フラグ＝０かつ燃焼切換指令フラグ＝１であるときにはニュートラル制御の解除が完了したと判断し、ステップ５９以降に進む。ステップ５９、６０は図３最下段においてＥ点からＧ点直前までの点火時期を、これに対してステップ６１〜６５は図３最下段においてＧ点以降の点火時期、つまり均質燃焼での点火時期を算出する部分である。まず、ステップ５９では、そのときのシリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌから図５を内容とするテーブルを検索することにより、Ｅ点からＧ点直前までの点火時期ＡＤＶ［ｄｅｇＡＢＤＣ］を算出する。ここで、シリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌの算出方法は特開２００１−５００９１号公報により公知である。ステップ６０ではこの算出した点火時期ＡＤＶと均質燃焼での点火時期の遅角側燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄ［ｄｅｇＡＢＤＣ］とを比較する。ここで、均質燃焼での点火時期の遅角側燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄは予め適合により求めておく。点火時期ＡＤＶが均質燃焼での点火時期の遅角側燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄより大きいときにはまだ均質燃焼での点火時期の遅角側燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄに到達していないと判断し、リタード成層燃焼を継続するためステップ５４に進み、ステップ５４の操作を実行する。

一定周期でステップ５９での点火時期ＡＤＶの算出を繰り返すと、やがて点火時期ＡＤＶが均質燃焼での点火時期の遅角側燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄ以下となる。このときには、ステップ６０よりステップ６１に進み、中間処理値［ｄｅｇ］を、
中間処理値＝Ｃ×Ｋ＋中間処理値（前回）×（１−Ｋ） …（７）
ただし、中間処理値（前回）；中間処理値の前回値、
Ｃ；最大の遅角量［ｄｅｇ］、
Ｋ；加重平均係数［無名数］、
の式により漸化式として算出し、ステップ６２でこの中間処理値を用いて第２の点火時期の遅角量ＲＴＤ２［ｄｅｇ］を、
ＲＴＤ２＝Ｃ−中間処理値 …（８）
の式により算出する。（７）式、（８）式の最大の遅角量Ｃは均質燃焼での点火時期の遅角側燃焼安定限界ＬＭＴｒｔｄと後述する所定値ＡＤＶ２との差の値であり、予め定まっている。

ステップ６３ではこの第２の点火時期の遅角量ＲＴＤ２と許容値［ｄｅｇ］を比較する。第２の点火時期の遅角量ＲＴＤ２が許容値を超えているときにはステップ６４に進み、この第２の点火時期の遅角量ＲＴＤ２を所定値ＡＤＶ２［ｄｅｇＡＢＤＣ］に加算した値を点火時期ＡＤＶ［ｄｅｇＡＢＤＣ］として算出する。ここでも第２の点火時期の遅角量ＲＴＤ２を加算することは、点火時期を遅角側に補正することを意味する。所定値ＡＤＶ２はＤレンジアイドル状態での最適な点火時期、つまりＭＢＴより若干遅角側の点火時期である。

これに対してステップ６３で第２の点火時期の遅角量ＲＴＤ２が許容値以下であるときには第２の点火時期の遅角量ＲＴＤ２が収束したと判断し、ステップ６５に進んで所定値ＡＤＶ２をそのまま点火時期ＡＤＶとする。

ステップ６６では均質燃焼での噴射開始時期を設定する。均質燃焼での噴射開始時期は吸気行程前半にある。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

ニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に、ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角と、成層燃焼から均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角とを重複して行わせたのでは、点火時期の遅角量が過大となって遅角側の燃焼限界を超えてしまうことが考えられ、このとき失火が発生し、運転性や排気性能が悪化するのであるが、本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、エンジンに連結される自動変速機３１と、エンジンの排出ガス浄化用の触媒２２とを備え、自動変速機３１のシフトレバー位置がＤレンジにあるアイドル状態での車両停止時に所定の条件の成立によりニュートラル制御を行わせるニュートラル制御と、触媒が活性化していない場合に点火時期を圧縮上死点以降にリタードさせつつ成層燃焼を行わせるリタード成層燃焼と、が同時に実行されている場合（図９ステップ５１、５２、５３、５４参照）に、前記所定の条件の不成立によるニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じたか否かを判定し（図６ステップ１〜７、９及び図７ステップ１１〜１６参照）、この判定結果よりニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に（図６ステップ１〜６、９及び図７ステップ１１〜１４、１６参照）、ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角を開始するタイミングと、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角を開始するタイミングとをずらせる（図７ステップ１３、１４、１５参照）ので、第１と第２の２つの点火時期の遅角を重複して行わせることがなくなることから、点火時期の遅角量が過大とならず遅角側の燃焼安定限界を超えてしまうことがなく、これによって失火を防ぎ運転性や排気性能の悪化を抑制することができる。

ニュートラル制御の解除のため、エンジンコントローラ１５が自動変速機用コントローラ６１に指令信号を出力してから実際にフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了するまでには所要の時間を要する。このため、実際にフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了するタイミング（図３でｔ３）では第１の点火時期の遅角量はかなり小さくなっており、従ってこのタイミング（ｔ３）で第２の点火時期の遅角を開始しても問題ないレベルにあると考えられる。この点を考慮し、本実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、自動変速機３１はトルクコンバータ３１ａとドライブ機構部３１ｂとフォワードワンウェイクラッチＦ２とを有し、ニュートラル制御は、フォワードワンウェイクラッチＦ２を開放するかまたはスリップ状態とすることによりドライブ機構部３１ｂがエンジンによりトルクコンバータ３１ａを介して駆動されるニュートラル状態とすることであり、ニュートラル制御の解除は、フォワードワンウェイクラッチＦ２を締結することであり、第２の点火時期の遅角を開始するタイミングは、フォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了するタイミング（ｔ３）であるので、第１の点火時期の遅角と第２の点火時期の遅角との重複を避けることができる。

本実施形態（請求項７に記載の発明）によれば、ニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合はニュートラル制御の解除中にリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要が生じた場合であり、この場合に、ニュートラル制御の解除タイミング（図３でｔ１）で所定値ＴＶＯ１から所定値ＴＶＯ１とアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌとの間の中間値ＴＶＯ２へとスロットル開度を減少させ、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換タイミング（図３でｔ３）で中間値ＴＶＯ２からアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌへとスロットル開度を減少させるので（図８ステップ２２、２３、２４、ステップ２２、２３、２５、２７参照）、変速機負荷がエンジンに作用した状態でリタード成層燃焼を行わせても、アイドル回転速度の低下によって車両側に伝達される燃焼振動を抑制できる。

図１０は第２実施形態で、第１実施形態の図３と置き換わるものである。

第１実施形態は、シフトレバー位置をＤレンジとしたままアクセルペダルを踏み込まない（つまりアイドル状態を継続する）場合が対象であったが、第２実施形態は、ニュートラル制御の解除中にアクセルペダルが踏み込まれる場合を対象とするものである。このため、図１０では最上段にアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）の動きを追加して示している。すなわち、図１０には、Ｄレンジアイドル状態でのニュートラル制御中かつリタード成層燃焼中にｔ１でブレーキスイッチがＯＮからＯＦＦへと切換わったためにニュートラル制御の解除を開始し、そのニュートラル制御の解除中にｔ２’で運転者がアクセルペダルを踏み込んで車両を発進させたためリタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える場合に、アクセル開度、燃焼切換条件、ブレーキスイッチ、ニュートラル制御フラグ、エンジン回転速度、スロットル開度、シリンダ吸入空気量、フォワードワンウェイクラッチ、燃焼形態、点火時期がどのように変化するのかをモデルで示している。

ニュートラル制御の解除中にｔ２’でアクセルペダルが踏み込まれたからといって、即座にｔ２’でアクセル開度を中間値ＴＶＯ２からアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌへと切換えると共に、リタード成層燃焼より均質燃焼へと燃焼形態を切換えたのでは、シリンダ吸入空気量の応答遅れに伴うトルク増加と燃焼形態の切換に伴うトルク増加とが合わせて生じるため、これらのトルク増加を回避するための点火時期の遅角、つまり第２の点火時期の遅角を行う必要がある。この場合、ニュートラル制御の解除開始タイミングであるｔ１でアクセル開度を所定値ＴＶＯ１から中間値ＴＶＯ２へと減少させ、このときのショックを回避するための点火時期の遅角、つまり第１の点火時期の遅角（図示の遅角Ａ）をｔ１で開始しているため、ｔ２’のタイミングでは第１の点火時期の遅角継続中にある。従って、ｔ２’からこの第１の点火時期の遅角に加えて第２の点火時期の遅角が重複して行われると制御の干渉が生じてしまう。

そこで、第２実施形態では、ニュートラル制御の解除中に、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合に、アクセルペダルを踏み込んだｔ２’のタイミングではアクセル開度に応じてスロットル弁５を開くことはせずｔ１のタイミングからのスロットル開度、つまり中間値ＴＶＯ２をそのまま維持する。また、ｔ２’のタイミングで燃焼形態の切換を行うこともしない。そして、ニュートラル制御の解除が完了するタイミング、つまりフォワードワンウェイクラッチの締結が完了するｔ３のタイミングまで待って、均質燃焼への燃焼切換指令を出す（燃焼切換指令フラグをゼロから１へと切換える）と共に、このニュートラル制御の解除が完了するｔ３のタイミングよりアクセル開度に応じてスロットル弁５を開かせるようにする。

具体的に説明すると、図１０においてｔ１でブレーキスイッチがＯＮからＯＦＦへと切換わったためにニュートラル制御の解除を開始している。すなわち、ｔ１でフォワードワンウェイクラッチＦ２を締結する信号をエンジンコントローラ１５が出している。この信号はエンジンコントローラ１５より自動変速機用コントローラ６１に送信され、自動変速機用コントローラ６１では油圧制御回路５５を介してフォワードワンウェイクラッチＦ２を締結する。また、ｔ１で目標アイドル回転速度を１０００ｒｐｍから８００ｒｐｍに下げると共に、スロットル開度を所定値ＴＶＯ１から中間値ＴＶＯ２へと小さくし、ｔ１よりショックを回避するための点火時期の遅角（第１の点火時期の遅角）を行っている。

このようなニュートラル制御の解除中にｔ２’で運転者がアクセルペダルを踏み込んだとすると、このｔ２’のタイミングからもｔ２’のタイミング直前のスロットル開度である中間値ＴＶＯ２を保持し、フォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了するｔ３のタイミングでスロットル開度を中間値ＴＶＯ２からアイドル相当値ＴＶＯｉｄｌへと戻した後、アクセル開度に応じたスロットル開度を与えている。つまり、ニュートラル制御の解除中のアクセル開度の動きに対しては、時間差（ｔ１〜ｔ３の間）を付けてスロットル開度を動かすのである。

なお、図１０ではｔ３よりアイドル状態を外れるため、ｔ３以降の基本点火時期はＭＢＴとなり、このＭＢＴを第２の点火時期の遅角量で補正した値が点火時期となる。実際にはＭＢＴは図３で示したＢＴＤＣ１５［ｄｅｇ］より若干進角側の値であるが、図１０にはその差を無視して記載している。

第２実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要が生じた場合は運転者によりアクセルペダルが踏み込まれた場合である。つまり、ニュートラル制御の解除中にｔ２’でアクセルペダルが踏み込まれた場合であっても、ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角を開始するタイミング（図１０でｔ１）と、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角を開始するタイミング（図１０でｔ３）とをずらせるので、ニュートラル制御の解除中にアクセルペダルが踏み込まれた場合でも、点火時期の遅角の重複を防ぐことができる。

図１１は第３実施形態で、第１実施形態の図３と置き換わるものである。

第１実施形態では、自動変速機用コントローラ６１がニュートラル制御の解除が完了したか否か、つまりフォワードワンウェイクラッチの締結が完了したか否かを判定し、その判定結果を自動変速機用コントローラ６１がエンジンコントローラ１５に向けて送信するようにしており、エンジンコントローラ１５がこの判定結果を用いてリタード成層燃焼から均質燃焼への燃焼切換指令を出す構成であった。第３実施形態は、自動変速機用コントローラ６１からのこの判定結果の送信を受けることなく、エンジンコントローラ１５のみでニュートラル制御の解除が完了したか否かを判定し、ニュートラル制御の解除が完了したと判定したタイミングでリタード成層燃焼から均質燃焼への燃焼切換指令を出す（燃焼切換指令フラグをゼロから１へ切換える）ものである。

エンジンコントローラ１５と自動変速機用コントローラ６１とに制御を分担させると共に、必要な信号（情報）を共用できるように２つのコントローラの間で双方向通信を行わせるようにしている。しかしながら、通信にはどうしても所定の時間を要するので、実際にフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了するタイミングよりエンジンコントローラ１５がこのフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結完了を認識するタイミングまでに所定の遅れが生じる。このように、エンジンコントローラ１５で、ニュートラル制御の解除完了タイミングが実際よりも遅れて認識するのでは、その分、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換が遅くなってしまう。

そこで、第３実施形態では、図１１最下段に示したように、所定値を導入し、この所定値と第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１とを比較させ、第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１が所定値を下回ったことを判定したとき、フォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了したと判断し、リタード成層燃焼から均質燃焼への燃焼切換指令を出す。つまり、所定値が、フォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了したか否かを判定するためのしきい値として構成されている。言い替えると、第１の点火時期の遅角量ＲＴＤ１が所定値を下回るタイミングと、実際にフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了するタイミングとが一致するように、所定値を実験やシミュレーションにより予め適合しておくのである。

第３実施形態（請求項８に記載の発明）によれば、第１実施形態と同じに、第１の点火時期の遅角を実行する手段は、リタード成層燃焼を行い得る点火時期（ＡＤＶ１）を設定する点火時期設定手段（図９ステップ５３参照）と、この設定点火時期（ＡＤＶ１）からの遅角量（ＲＴＤ１）を算出する遅角量算出手段（図９ステップ５６、５７、５８参照）と、この算出した遅角量（ＲＴＤ１）によって設定点火時期（ＡＤＶ１）を補正する点火時期補正手段（図９ステップ５８参照）とからなっている。この場合に、設定点火時期からの遅角量（ＲＴＤ１）と所定値とを比較する比較手段を備え、第２の点火時期の遅角を開始するタイミングは、設定点火時期（ＡＤＶ１）からの遅角量（ＲＴＤ１）が所定値を下回ったタイミング（図１１でｔ３’）であるので、エンジンコントローラ１５は自動変速機用コントローラ６１との間で通信を行うことなく、フォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了したか否かを実質的に判定することが可能となると共に、リタード成層燃焼から均質燃焼への切換を、エンジンコントローラ１５と自動変速機用コントローラ６１との間で通信を行ってフォワードワンウェイクラッチＦ２の締結が完了したか否かの情報をやりとりする場合よりも早めることができる。

請求項１においてニュートラル制御実行手段の機能は図６のステップ１〜６、７、８により、リタード成層燃焼実行手段の機能は図９のステップ５３、５４により、解除・必要判定手段の機能は図６のステップ１〜７、９及び図７のステップ１１〜１６により、指令出力手段の機能は図７のステップ１３、１４、１５により果たされている。

本発明の第１実施形態のエンジンの制御装置の概略構成図。 本発明の第１実施形態の自動変速機及びその制御装置の概略構成図。 ニュートラル制御中かつリタード成層燃焼中より均質燃焼への切換時の燃焼切換条件、ブレーキスイッチ、ニュートラル制御フラグ、目標アイドル回転速度、スロットル開度、シリンダ吸入空気量、フォワードワンウェイクラッチ、燃焼形態、点火時期の変化を示すタイミングチャート。 第２の点火時期の遅角量を算出する方法を説明するための特性図。 リタード成層燃焼から均質燃焼への切換時の点火時期と吸入空気量の関係を示す特性図。 ニュートラル制御フラグの設定を説明するためのフローチャート。 燃焼切換指令フラグの設定を説明するためのフローチャート。 目標スロットル開度の算出を説明するためのフローチャート。 点火時期の算出と燃料噴射時期の設定を説明するためのフローチャート。 第２実施形態のニュートラル制御中かつリタード成層燃焼中より均質燃焼への切換時のアクセル開度、燃焼切換条件、ブレーキスイッチ、ニュートラル制御フラグ、エンジン回転速度、スロットル開度、シリンダ吸入空気量、フォワードワンウェイクラッチ、燃焼形態、点火時期の変化を示すタイミングチャート。 第３実施形態のニュートラル制御中かつリタード成層燃焼中より均質燃焼への切換時の燃焼切換条件、ブレーキスイッチ、ニュートラル制御フラグ、目標アイドル回転速度、スロットル開度、シリンダ吸入空気量、フォワードワンウェイクラッチ、燃焼形態、点火時期の変化を示すタイミングチャート。

符号の説明

８ａ 燃焼室
１３ 燃料噴射弁
１５ エンジンコントローラ
２２ 触媒
２４ 点火プラグ

Claims (9)

1. エンジンに連結される自動変速機と、
   エンジンの排出ガス浄化用の触媒と、
   前記自動変速機のシフトレバー位置がＤレンジにあるアイドル状態での車両停止時に所定の条件の成立によりニュートラル制御を行わせるニュートラル制御実行手段と、
   前記触媒が活性化していない場合に、点火時期を圧縮上死点以降にリタードさせつつ成層燃焼を行わせるリタード成層燃焼実行手段と、
   前記ニュートラル制御を行わせつつ前記リタード成層燃焼を実行している場合に、前記所定の条件の不成立による前記ニュートラル制御の解除と、前記リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じたか否かを判定する解除・必要判定手段と、
   この判定結果よりニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合に、前記ニュートラル制御の解除及びその解除に伴うショックを回避するための第１の点火時期の遅角を開始するタイミングと、前記リタード成層燃焼から前記均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角を開始するタイミングとをずらせるタイミングずらせ手段と
   を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 先に前記第１の点火時期の遅角を行い、その後に前記第２の点火時期の遅角を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記自動変速機はトルクコンバータとドライブ機構部とフォワードワンウェイクラッチとを有し、
   前記ニュートラル制御は、前記フォワードワンウェイクラッチを開放するかまたはスリップ状態とすることにより前記ドライブ機構部が前記エンジンによりトルクコンバータを介して駆動されるニュートラル状態とすることであり、
   前記ニュートラル制御の解除は、前記フォワードワンウェイクラッチを締結することであり、
   前記第２の点火時期の遅角を開始するタイミングは、前記フォワードワンウェイクラッチの締結が完了するタイミングであることを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要が生じた場合は前記触媒が活性化した場合であることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
5. 前記リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要が生じた場合は運転者によりアクセルペダルが踏み込まれた場合であることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
6. スロットル開度を調整するスロトル開度調整手段を備え、
   前記リタード成層燃焼には、このスロットル開度をアイドル相当値よりも大きくした所定値とすることを含む特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
7. 前記ニュートラル制御の解除と、リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要とが生じた場合は前記ニュートラル制御の解除中に前記リタード成層燃焼から均質燃焼へと切換える必要が生じた場合であり、
   この場合に、前記ニュートラル制御の解除タイミングで前記所定値から前記所定値と前記アイドル相当値との間の中間値へとスロットル開度を減少させ、前記リタード成層燃焼から前記均質燃焼への切換タイミングで前記中間値から前記アイドル相当値へとスロットル開度を減少させることを特徴とする請求項６に記載の車両の制御装置。
8. 前記第１の点火時期の遅角を実行する手段は、
   前記リタード成層燃焼を行い得る点火時期を設定する点火時期設定手段と、
   この設定点火時期からの遅角量を算出する遅角量算出手段と、
   この算出した遅角量によって前記設定点火時期を補正する点火時期補正手段と
   からなり、
   前記設定点火時期からの遅角量と所定値とを比較する比較手段を備え、
   前記第２の点火時期の遅角を開始するタイミングは、前記設定点火時期からの遅角量が前記所定値を下回ったタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
9. 前記タイミングずらせ手段は、前記リタード成層燃焼から前記均質燃焼への切換及びその切換に伴うトルク増加を回避するための第２の点火時期の遅角を開始するタイミングとがずれるように前記リタード成層燃焼から前記均質燃焼へと切換える指令を出す指令出力手段であることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。

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