驾驶性能的观点出发，最佳的值按发动机转速匹配。运算单元402参照预先准备的映射来算出与发动机转速相适合的基准值。在图中基准值记作“Ref”。
[0069]接着，对运算单元404进行说明。对运算单元404输入要求第1转矩。进而，由运算单元402算出的基准值设定给运算单元404。运算单元404基于所输入的要求第1转矩与基准值的关系来变更目标空气量的计算中所使用的假想空燃比的值。更详细而言，运算单元404将假想空燃比从第1空燃比切换成第2空燃比或者从第2空燃比切换成第1空燃比。第1空燃比是理论空燃比(例如，14.5)。在图中，第1空燃比记作“AF1”。第2空燃比是比第1空燃比稀的空燃比，被设定成某一定值(例如，22.0)。在图中，第2空燃比记作“AF2”。运算单元404相当于本发明中的假想空燃比变更单元。在要求第1转矩比基准值大的期间，运算单元404对要求第1转矩比基准值大这一情况进行响应而将假想空燃比设定成第1空燃比。当要求第1转矩与驾驶员的减速要求相应地减少而最终要求第1转矩低于基准值时，运算单元404对要求第1转矩向基准值以下的减少进行响应而将假想空燃比从第1空燃比切换成第2空燃比。
[0070]接着，对运算单元406进行说明。对运算单元406输入要求第1转矩。运算单元406使用转矩-空气量变换映射来将要求第1转矩变换为空气量。转矩-空气量变换映射的检索中，使用第1空燃比与第2空燃比的中间的空燃比，S卩，使用作为比第1空燃比稀且比第2空燃比浓的空燃比的第3空燃比。在图中，第3空燃比记作“AF3”。因此，在运算单元406中，算出在第3空燃比下实现要求第1转矩所需的空气量。以下，将由运算单元406算出的空气量称作中间空气量，在图中记作“KLi”。
[0071]接着，对运算单元408进行说明。运算单元408与运算单元406—起构成本发明的目标空燃比切换部。运算单元408中，作为目标空燃比的既定值，预先设定有在化学当量比模式中使用的第1空燃比和在稀模式中使用的第2空燃比。还预先设定有作为中间空燃比的第3空燃比。第3空燃比的具体值基于点火正时与延迟界限的关系和/或与排气性能的关系而适当地决定。对运算单元408输入由运算单元404决定的假想空燃比、由运算单元406算出的中间空气量、由运算单元162算出的目标空气量的上次步骤值、由运算单元174算出的推定空气量的上次步骤值、由运算单元164算出的目标进气管压力的上次步骤值以及由运算单元170算出的指示点火正时效率的上次步骤值。
[0072]运算单元408在检测到从运算单元404输入的假想空燃比从第1空燃比切换成第2空燃比时，按控制步骤实施中间空气量与推定空气量的比较，并且按控制步骤实施指示点火正时效率是否降低到延迟界限效率的判定。延迟界限效率是与点火正时的延迟界限对应的点火时效率。在假想空燃比刚从第1空燃比切换成第2空燃比之后，推定空气量成为比中间空气量小的值。另外，推定转矩成为了比要求第1转矩大的值，为此，指示点火正时效率成为比1小的值而进行点火正时的延迟。最终，在推定空气量达到中间空气量时，运算单元408判定该时刻的目标进气管压力是否为增压区域的下限值以上。在目标进气管压力比下限值小的情况下，即，在发动机在非增压区域运转的情况下，运算单元408在该时刻快速地将目标空燃比从第1空燃比切换成第3空燃比。
[0073]另一方面，在推定空气量达到中间空气量的时刻的目标进气管压力为下限值以上的情况下，即，在发动机在增压区域运转的情况下，运算单元408在指示点火正时效率达到延迟界限效率之前将目标空燃比保持为第1空燃比。最终，在指示点火正时效率达到延迟界限效率时，运算单元408将目标空燃比从第1空燃比切换成第3空燃比。在第3空燃比和第1空燃比中，作为更浓的空燃比的第1空燃比能够赋予排气更大的能量。另外，点火正时越延迟，则能将更大的能量赋予排气。即，在增压区域中，通过一边保持第1空燃比一边将点火正时延迟到界限，增大排气的能量，由此提高涡轮增压器的增压效果。
[0074]在目标空燃比从第1空燃比切换成第3空燃比之后，运算单元408按控制步骤实施目标空气量与推定空气量之差的计算。并且，若推定空气量足够接近目标空气量，具体而言，若目标空气量与推定空气量之差成为预定的阈值以下，则运算单元408将目标空燃比从第3空燃比切换成第2空燃比。S卩，在假想空燃比从第1空燃比切换成第2空燃比之后，将目标空燃比从第1空燃比短暂地切换成作为中间空燃比的第3空燃比，经第3空燃比而切换成第2空燃比。通过目标空燃比的切换，运转模式从化学当量比模式向稀模式切换。
[0075]由运算单元408执行的上述一系列处理能够由图3所示的流程图来表达。按该流程图，对由运算单元408进行的目标空燃比的切换步骤再次进行说明。此外，按控制步骤执行该流程图所示的一系列处理。
[0076]在流程图的步骤S1中，运算单元408判定假想空燃比从第1空燃比向第2空燃比的切换是否完成。若假想空燃比还是第1空燃比，则跳过剩余的处理而使运算单元408的处理再次返回步骤S1。若假想空燃比切换成了第2空燃比，则运算单元408的处理进入步骤S2。
[0077]在步骤S2中，运算单元408判定推定空气量是否达到了中间空气量。若推定空气量没有达到中间空气量，则运算单元408的处理进入步骤S6。在步骤S6中，将目标空燃比维持为第1空燃比。在步骤S6后，运算单元408的处理进入步骤S7。在步骤S7中，运算单元408判定推定空气量是否达到了目标空气量。在该阶段，推定空气量没有达到目标空气量，所以跳过剩余的处理而使运算单元408的处理再次返回步骤S1。另一方面，若在步骤S2的判定中推定空气量没有达到中间空气量，则运算单元408的处理进入步骤S3。
[0078]在步骤S3中，运算单元408判定目标进气管压力是否成为了增压区域的下限值以上。即，判定发动机是否进入了增压区域。若目标进气管压力没有达到增压区域的下限值，则运算单元408的处理进入步骤S5。在步骤S5中，将目标空燃比从第1空燃比切换成第3空燃比。在步骤S5后，运算单元408的处理进入步骤S7。
[0079]另一方面，若在步骤S3的判定中目标进气管压力成为了增压区域的下限值以上，则运算单元408的处理进入步骤S4。在步骤S4中，运算单元408判定指示点火正时效率是否达到了延迟界限效率。在指示点火正时效率没有达到延迟界限效率的情况下，运算单元408的处理进入步骤S6，目标空燃比仍维持为第1空燃比。并且，在指示点火正时效率没有达到延迟界限效率的情况下，运算单元408的处理进入步骤S6，目标空燃比仍维持为第1空燃比。最终，当指示点火正时效率达到延迟界限效率时，运算单元408的处理进入步骤S5，目标空燃比从第1空燃比切换成第3空燃比。在步骤S5后，运算单元408的处理进入步骤S7。
[0080]到步骤S7的判定结果成为肯定为止，运算单元408将目标空燃比维持为第3空燃比。最终，当推定空气量达到目标空气量时，运算单元408的处理进入步骤S8。在步骤S8中，运算单元408将目标空燃比从第3空燃比切换成第2空燃比。由此，目标空燃比从第1空燃比向第2空燃比的切换完成。
[0081]再次返回图2，最后对运算单元410进行说明。运算单元410计算切换用目标第2转矩。如前述那样，切换用目标第2转矩与要求第2转矩和/或其他第2转矩一起被输入运算单元146，由运算单元146选择其中的最小值。要求第2转矩和/或其他第2转矩通常是无效值，仅在发生了特定的事件的情况下被切换成有效值。对于切换用目标第2转矩也是同样的，运算单元410通常将切换用目标第2转矩的输出值设为无效值。
[0082]对运算单元410输入要求第1转矩、目标空燃比以及假想空燃比。根据运算单元404,408的逻辑，目标空燃比与假想空燃比在运转模式的切换处理的开始前一致，在切换处理的完成后也一致。但是，在运转模式的切换处理的中途，在目标空燃比与假想空燃比之间产生乖离。运算单元410仅在目标空燃比与假想空燃比之间产生了乖离的期间，算出具有有效值的切换用目标第2转矩。在此，用作切换用目标第2转矩的有效值的是要求第1转矩。即，在目标空燃比与假想空燃比之间产生了乖离的期间，从运算单元410输出第1转矩作为切换用目标第2转矩。
[0083]以上是运算单元122的逻辑、即本实施方式中所采用的运转模式的切换的逻辑的详情。接着，使用图对按照上述逻辑执行了发动机控制的情况下的控制结果进行说明。
[0084]图4和图5是示出本实施方式的ECU的控制结果的表象的时间图。另一方面，图6是示出比较例的表象的时间图。图4所示的控制结果是在非增压区域中进行运转模式的切换的情况下的控制结果，图5所示的控制结果是在增压区域进行运转模式的切换的情况下的控制结果。比较例是按照与非增压区域相同的逻辑(目标空燃比的切换逻辑)进行增压区域下的运转模式的切换的情况下的控制结果。
[0085]图4、图5、图6中的第1阶的图都示出转矩的时间变化。如前述那样，“TQlr”是要求第1转矩，“TQ2c”是切换用目标第2转矩，“TQe”是推定转矩。此外，此处，设为要求第1转矩成为最终的目标第1转矩，切换用目标第2转矩成为最终的目标第2转矩。另外，与这些转矩不同，在图中由虚线表示实际转矩。但是，实际转矩在实际的发动机控制中不被计测。图中描绘的实际转矩的线是由试验结果支持的图线。
[0086]图4、图5、图6中的第2阶的图示出空气量的时间变化。如前述那样，“KLt”是目标空气量，“KLe”是推定空气量，“KLi ”是中间空气量。图中，实际空气量与这些空气量一起由虚线示出。但是，实际空气量在实际的发动机控制中不被计测。图中描绘的实际空气量的线是由试验结果支持的图线。
[0087]图4、图5、图6的第3阶的图示出切换用目标效率的时间变化。如前述那样，“ n tc”是切换用目标效率。此外，此处设为切换用目标效率成为最终的目标效率。
[0088]图4、图5、图6的第4阶的图示出指示点火正时效率的时间变化。如前述那样，“ n i”是指示点火正时效率。另外，在图5的图中，由双点划线示出与点火正时的延迟界限对应的延迟界限效率。
[0089]图4、图5、图6的第5阶的图示出点火正时的时间变化。如前述那样，“SA”是点火正时。图中由双点划线示出点火正时的延迟界限。
[0090]图4、图5、图6的第6阶的图示出空燃比的时间变化。如前述那样，“AFt”是目标空燃比，“AFh”是假想空燃比。另外，“AF1”是第1空燃比，“AF2”是第2空燃比，“AF3”是第3空燃比。并且，图4、图5、图6的第7阶的图中示出实际空燃比的时间变化。
[0091]首先，基于图4对本实施方式所采用的非增压区域下的目标空燃比的切换逻辑的控