CN107524536B - 内燃机及内燃机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供内燃机及内燃机的控制方法。内燃机的电子控制单元构成为，控制燃料喷射阀并根据需要控制火花塞，使燃料进行预混合压缩自着火燃烧或火焰传播燃烧。所述电子控制单元构成为，在未发生切换故障时，在火花点火运转区域内实施通过火花塞对在燃烧室内均匀地扩散的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的均质燃烧。所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，在第2运转区域内实施通过火花塞对燃料喷射路径上的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的喷雾引导分层燃烧。

Description

内燃机及内燃机的控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机及内燃机的控制方法。
背景技术
在日本特开2011-214477中公开了一种具备能够将排气门的提升特性切换为使该排气门在排气行程开阀的第1提升特性和使该排气门在排气行程及进气行程开阀的第2提升特性的特性切换机构的内燃机。另外，在日本特开2011-214477中公开了一种构成为在使燃料进行火焰传播燃烧的运转区域将排气门的提升特性切换为第1提升特性，在使燃料进行预混合压缩自着火燃烧的运转区域将排气门的提升特性切换为第2提升特性的内燃机的控制装置。在日本特开2011-214477中，通过这样在使燃料进行预混合压缩自着火燃烧的运转区域将排气门在进气行程中再次开阀，来将在排气行程中从自气缸排出的高温的排气在随后的进气行程中吸回到自气缸，使缸内温度上升至能够实施预混合压缩自着火燃烧的温度。
发明内容
然而，在前述的日本特开2011-214477中，并未考虑到特性切换机构发生了故障的情况。因而，当特性切换机构由于某些要因而发生故障，无法将排气门的提升特性从第2提升特性切换为第1提升特性时，将会变成在使燃料进行火焰传播燃烧的运转区域也将高温的排气吸回到气缸内。因而，在使燃料进行火焰传播燃烧的运转区域中，缸内温度会变得过高，可能会发生早燃(pre-ignition)、爆震等异常燃烧。
本发明对特性切换机构发生了故障时的异常燃烧的发生进行抑制。
本发明的第1方案是一种内燃机。所述内燃机包括内燃机本体、燃料喷射阀、火花塞、特性切换机构和电子控制单元。所述燃料喷射阀构成为向所述内燃机的燃烧室直接喷射燃料。所述火花塞的电极部配置于燃料喷射路径内和燃料喷射路径附近中的某一方。所述特性切换机构构成为对第1提升特性和第2提升特性进行切换。所述第1提升特性是使所述排气门在排气行程开阀的所述排气门的提升特性。所述第2提升特性是使所述排气门在排气行程及进气行程开阀的所述排气门的提升特性。所述电子控制单元构成为以使燃料实施预混合压缩自着火燃烧和火焰传播燃烧中的某一方的燃烧的方式控制所述燃料喷射阀和所述火花塞。所述电子控制单元构成为，在预定的第1运转区域内，通过所述特性切换机构将所述排气门的提升特性切换为所述第2提升特性。所述预定的第1运转区域包括压缩自着火运转区域的至少一部分。所述压缩自着火运转区域是使所述燃料进行所述预混合压缩自着火燃烧的区域。所述电子控制单元构成为，在预定的第2运转区域内，通过所述特性切换机构将所述排气门的提升特性切换为所述第1提升特性。所述预定的第2运转区域至少包括火花点火运转区域。所述火花点火运转区域是使所述燃料进行火焰传播燃烧的区域。所述电子控制单元构成为判定是否发生了切换故障。所述切换故障是无法通过所述特性切换机构将所述排气门的提升特性从所述第2提升特性切换为所述第1提升特性的故障。所述电子控制单元构成为，在所述电子控制单元判断为未发生所述切换故障时，在所述火花点火运转区域内实施均质燃烧。所述均质燃烧是通过所述火花塞对在所述燃烧室内均匀地扩散的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。所述电子控制单元构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内实施喷雾引导分层燃烧。所述喷雾引导分层燃烧是通过所述火花塞对所述燃料喷射路径上的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。
根据所述构成，能够抑制特性切换机构发生故障时的异常燃烧的发生。
在所述内燃机中，所述内燃机可以还包括设置于进气通路的节气门。另外，所述电子控制单元可以构成为，以使所述节气门的开度成为与内燃机负荷相应的目标开度的方式控制所述节气门的开度。所述电子控制单元可以构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，以使所述节气门的开度成为最大开度和大于所述目标开度的开度中的某一方的开度的方式控制所述节气门的开度。
根据所述构成，在基于内燃机负荷将节气门开度控制成小于最大开度的目标开度的第2运转区域，能够增加在进气行程中经由进气口而作为新气向燃烧室取入的吸入空气量。因而，即使在第2运转区域在进气行程中打开了排气门，也能使经由排气口向燃烧室内吸回的排气的量减少吸入空气量的增加量，所以能够减少内部EGR气体量。其结果，能够抑制缸内温度的上升，所以能够抑制异常燃烧的发生，另外，由于内部EGR气体量也减少，所以能够抑制失火的发生。
所述内燃机中，所述内燃机可以还包括设置于排气通路的排气增压器和排气调节器。所述排气调节器可以构成为调节向所述排气增压器的涡轮流入的排气的流量。所述排气调节器可以是废气旁通阀和可变嘴中的某一方。另外所述电子控制单元可以构成为，以使所述排气调整器的开度成为与内燃机负荷相应的目标开度的方式控制所述排气调整器的开度。所述电子控制单元可以构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，以使所述排气调节器的开度成为最大开度和大于所述目标开度的开度中的某一方的方式控制所述排气调节器的开度。
根据所述构成，在基于内燃机负荷将废气旁通阀控制成小于最大开度的目标开度而控制增压压力的第2运转区域，能够减少在排气行程中从燃烧室排出的排气中的留在排气口、排气歧管的排气的比例。因而，即使在增压SI运转区域在进气行程中打开了排气门，也能减少在进气行程中经由排气口向燃烧室内吸回的排气的量，所以能够减少内部EGR气体量。其结果，能够抑制缸内温度的上升，所以能够抑制异常燃烧的发生，另外，由于内部EGR气体量也减少，所以能够抑制失火的发生。
在所述内燃机中，所述内燃机可以还包括可变排气相位机构。所述可变排气相位机构可以构成为变更排气相位。所述排气相位可以是排气凸轮轴相对于曲轴的相位。另外，所述电子控制单元可以构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，以使进气行程中的所述排气门的开阀正时成为预定正时的方式变更所述排气相位。所述预定正时可以是进气行程中的所述燃烧室的容积变化率相对变小的正时。根据所述构成，将进气行程中的排气门的开阀正时控制成燃烧室的容积变化率相对变小的正时。由此，与控制成燃烧室的容积变化率相对变大的正时的情况相比，能够减少在进气行程中经由排气口向燃烧室内吸回的排气的量，能够减少内部EGR气体量。
在所述内燃机中，所述电子控制单元可以构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，以使进气行程中的排气门的开阀正时成为进气行程的初期的方式变更所述排气相位。根据所述构成，通过以使进气行程中的排气门的开阀正时成为进气行程的初期的方式变更排气相位，能够延长在进气行程中缸内气体通过与气缸的内壁面的热交换而冷却的期间，所以能够有效地抑制缸内温度的上升。因而，能够更有效地抑制异常燃烧。
在所述内燃机中，所述电子控制单元可以构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，以使进气行程中的排气门的开阀正时成为进气行程的后期的方式变更所述排气相位。根据所述构成，通过以使进气行程中的排气门的开阀正时成为进气行程的后期的方式变更排气相位，在某种程度的空气(新气)被吸入气缸内之后吸回排气，所以能够有效地抑制内部EGR气体量的增加。因而，能够更有效地抑制失火。
在所述内燃机中，所述内燃机还包括进气相位机构。所述进气相位机构可以构成为变更进气相位。所述进气相位是进气凸轮轴相对于曲轴的相位。另外，所述电子控制单元可以构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障的情况下，在所述第2运转区域内变更所述进气相位，执行下述控制中的某一方：(i)使进气门的闭阀正时与未发生所述切换故障时相比向远离进气下止点的方向提前,(ii)使进气门的闭阀正时与未发生所述切换故障时相比向远离进气下止点的方向延迟。由此，与通常时相比能够降低缸内温度(压缩端温度)，所以能够抑制异常燃烧的发生。
在所述内燃机中，所述电子控制单元构成为，在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，在全部运转区域实施所述喷雾引导分层燃烧。根据所述构成，能够抑制由于运转模式的切换而导致燃烧变得不稳定。
在所述内燃机中，所述电子控制单元可以构成为，在所述火花点火运转区域内判定是否发生了所述切换故障。所述电子控制单元可以构成为，在所述电子控制单元判断为在所述切换故障发生后内燃机运转状态从所述第2运转区域内转移到了所述第1运转区域内时，禁止预定区域内的运转，在所述第1运转区域内使燃料进行预混合压缩自着火燃烧。所述预定区域可以是至少比所述第1运转区域靠高负荷侧的所述第2运转区域和比所述第1运转区域靠高转速侧的所述第2运转区域中的某一方。根据所述构成，在所述电子控制单元判断为发生了切换故障时，能够抑制由于在通常时不实施排气门的二度打开动作的第2运转区域内进行内燃机的运转而产生的异常燃烧等的发生。
本发明的第2形态是一种内燃机的控制方法。所述内燃机包括内燃机本体、燃料喷射阀、火花塞、特性切换机构和电子控制单元。所述燃料喷射阀构成为向所述内燃机的燃烧室直接喷射燃料。所述火花塞的电极部配置于燃料喷射路径内和燃料喷射路径附近中的某一方。所述特性切换机构构成为对第1提升特性和第2提升特性进行切换。所述第1提升特性是使所述排气门在排气行程开阀的所述排气门的提升特性。所述第2提升特性是使所述排气门在排气行程及进气行程开阀的所述排气门的提升特性。所述控制方法包括如下步骤：通过所述电子控制单元，以使燃料实施预混合压缩自着火燃烧和火焰传播燃烧中的某一方的燃烧的方式控制所述燃料喷射阀和所述火花塞；在预定的第1运转区域内，通过所述电子控制单元将所述排气门的提升特性切换为所述第2提升特性；在预定的第2运转区域内，通过所述电子控制单元将所述排气门的提升特性切换为所述第1提升特性；通过所述电子控制单元判定是否发生了切换故障；在电子控制单元判断为方式未发生所述切换故障时，在所述火花点火运转区域内，通过所述电子控制单元实施均质燃烧；及在所述电子控制单元判断为发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，通过所述电子控制单元实施喷雾引导分层燃烧。所述预定的第1运转区域包括压缩自着火运转区域的至少一部分。所述压缩自着火运转区域是使所述燃料进行所述预混合压缩自着火燃烧的区域。所述预定的第2运转区域至少包括火花点火运转区域。所述火花点火运转区域是使所述燃料进行火焰传播燃烧的区域。所述切换故障是无法通过所述电子控制单元将所述排气门的提升特性从所述第2提升特性切换为所述第1提升特性的故障。所述均质燃烧是通过所述火花塞对在所述燃烧室内均匀地扩散的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。所述喷雾引导分层燃烧是通过所述火花塞对所述燃料喷射路径上的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。
根据所述构成，能够抑制特性切换机构发生故障时的异常燃烧的发生。
附图说明
以下，参照附图对本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义进行说明，在这些附图中，相似标号表示相似要素，其中：
图1是本发明的第1实施方式的内燃机及控制内燃机的电子控制单元的概略结构图。
图2是本发明的第1实施方式的内燃机的内燃机本体的剖视图。
图3是本发明的第1实施方式的进气气门传动装置的概略立体图。
图4是本发明的第1实施方式的可变进气相位机构的概略剖视图。
图5是本发明的第1实施方式的排气气门传动装置的概略立体图。
图6是本发明的第1实施方式的特性切换机构的概略剖视图。
图7是示出内燃机本体的运转区域的图。
图8A是示出SI运转模式中的进气门及排气门的开阀动作的一例的图。
图8B是示出CI运转模式中的进气门及排气门的开阀动作的一例的图。
图9是对用于判定是否发生了切换故障的切换故障判定控制进行说明的流程图。
图10是对发生了切换故障时的本发明的第1实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。
图11是对发生了切换故障时的本发明的第2实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。
图12是对发生了切换故障的情况下的本发明的第2实施方式的各种参数的动作进行说明的时间图。
图13是分别比较示出将在进气行程中排气门开阀的正时控制成进气行程的初期、中期及后期时的内部EGR气体量和压缩端温度的图。
图14是示出通过可变排气相位机构使排气相位从基准相位提前或延迟而将在进气行程中排气门开阀的正时控制成进气行程的初期、中期及后期时的例子的图。
图15是对发生了切换故障时的本发明的第3实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。
图16是对发生了切换故障时的本发明的第3实施方式的各种参数的动作进行说明的时间图。
图17是对发生了切换故障的情况下的本发明的第4实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。
图18是对发生了切换故障时的本发明的第4实施方式的各种参数的动作进行说明的时间图。
图19是示出发生了切换故障时的进气门及排气门的开阀正时的一例的图。
图20是对发生了切换故障时的本发明的第5实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。
图21是用于对本发明的第6实施方式的燃烧控制进行说明的图。
图22是对发生了切换故障时的本发明的第6实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。
图1是示出本发明的第1实施方式的内燃机100及控制内燃机100的电子控制单元200的概略结构图。图2是内燃机100的内燃机本体1的剖视图。
内燃机100具备具有多个气缸10的内燃机本体1、燃料供给装置2、进气装置3、排气装置4、进气气门传动装置5和排气气门传动装置6。
内燃机本体1在形成于各气缸10的燃烧室11内(参照图2)使燃料燃烧，而产生用于驱动例如车辆等的动力。在内燃机本体1以面对各气缸10的燃烧室11的方式针对每个气缸设置有一个火花塞16。另外，在内燃机本体1针对每个气缸设置有一对进气门50和一对排气门60。如图2所示，在各气缸10的内部收纳接受燃烧压力而在各气缸10的内部往复运动的活塞12。活塞12经由连杆而与曲轴连结，由曲轴将活塞12的往复运动变换为旋转运动。
燃料供给装置2具备电子控制式的燃料喷射阀20、输送管21、供给泵22、燃料罐23和压送管24。
燃料喷射阀20配置于燃烧室11的中央顶部，以面对各气缸10的燃烧室11的方式在各气缸10设置一个。如图2所示，在本实施方式中，为了能够实施后述的喷雾引导分层燃烧，以使火花塞16的电极部16a位于燃料喷射阀20的燃料喷射区域R内或燃料喷射区域R的附近的方式，与火花塞16相邻地配置燃料喷射阀20。燃料喷射阀20的开阀时间(喷射量)及开阀正时(喷射正时)通过来自电子控制单元200的控制信号而变更，当燃料喷射阀20开阀后，从燃料喷射阀20向燃烧室11内直接喷射燃料。
输送管21经由压送管24而与燃料罐23连接。在压送管24的中途设置有用于将存储于燃料罐23的燃料加压并向输送管21供给的供给泵22。输送管21暂时存储从供给泵22压送来的高压燃料。当燃料喷射阀20开阀后，储存于输送管21的高压燃料从燃料喷射阀20向燃烧室11内直接喷射。在输送管21设置有用于检测输送管21内的燃料压力、即从燃料喷射阀20向气缸内喷射的燃料的压力(喷射压)的燃压传感器211。
供给泵22构成为能够变更排出量，供给泵22的排出量通过来自电子控制单元200的控制信号而变更。通过控制供给泵22的排出量，来控制输送管21内的燃料压力、即燃料喷射阀20的喷射压。
进气装置3是用于向燃烧室11内引导进气的装置，构成为能够变更向燃烧室11内吸入的进气的状态(进气压、进气温、外部EGR(Exhaust Gas Recirculation：排气再循环)气体量)。进气装置3具备进气通路30、进气歧管31和EGR通路32。
进气通路30的一端连接于空气滤清器34，另一端连接于进气歧管31的进气收集器31a。在进气通路30上从上游起依次设置有空气流量计212、排气增压器7的压缩机71、中冷器35及节气门36。
空气流量计212检测在进气通路30内流动并最终向各气缸10内吸入的空气的流量(以下称作“实际吸入空气量”)。
压缩机71具备压缩机壳体71a和配置于压缩机壳体71a内的压缩机叶轮71b。压缩机叶轮71b由安装于同轴上的排气增压器7的涡轮叶轮72b驱动而旋转，将流入到压缩机壳体71a内的进气压缩并排出。
中冷器35是用于通过例如行驶风、冷却水等来对由压缩机71压缩而成为了高温的进气进行冷却的热交换器。
节气门36通过使进气通路30的通路截面积变化来调整向进气歧管31导入的进气量。节气门36由节气门致动器36a驱动而开闭，由节气门传感器213检测其开度(节气门开度)。
进气歧管31连接于在内燃机本体1形成的进气口14(参照图2)，将从进气通路30流入的进气经由进气口14向各气缸10均等地分配。在进气歧管31的进气收集器31a设置有用于检测向缸内吸入的进气的压力(进气压)的进气压传感器214和用于检测向缸内吸入的进气的温度(进气温)的进气温传感器215。
EGR通路32是用于将排气歧管41与进气歧管31的进气收集器31a连通，通过压力差使从各气缸10排出的排气的一部分返回到进气收集器31a的通路。以下，将流入到EGR通路32的排气称作“外部EGR气体”。通过使外部EGR气体向进气收集器31a进而向各气缸10回流，能够降低燃烧温度而抑制氮氧化物(NOx)的排出。在EGR通路32上从上游起依次设置有EGR冷却器37和EGR阀38。
EGR冷却器37是用于通过例如行驶风、冷却水等来对外部EGR气体进行冷却的热交换器。
EGR阀38是能够连续地或阶段性地调整开度的电磁阀，其开度根据内燃机运转状态而由电子控制单元200控制。通过控制EGR阀38的开度，来调节向进气收集器31a回流的外部EGR气体的流量。
排气装置4是用于从缸内排出排气的装置，具备排气歧管41、排气通路42、排气后处理装置43和排气旁通通路44。
排气歧管41连接于在内燃机本体1形成的排气口15，将从各气缸10排出的排气集中向排气通路42导入。
在排气通路42上从上游起依次设置有排气增压器7的涡轮72和排气后处理装置43。
涡轮72具备涡轮壳体72a和配置于涡轮壳体72a内的涡轮叶轮72b。涡轮叶轮72b由流入到涡轮壳体72a内的排气的能量驱动而旋转，对安装于同轴上的压缩机叶轮71b进行驱动。
排气后处理装置43是用于将排气净化之后向外气排出的装置，具备净化有害物质的各种排气净化催化剂、捕获有害物质的过滤器等。
排气旁通通路44是以绕过涡轮72的方式连接于涡轮72的上游侧的排气通路42和下游侧的排气通路42的通路。
在排气旁通通路44上设置有由废气旁通阀致动器(未图示)驱动而能够连续地或阶段性地调节排气旁通通路44的通路截面积的废气旁通阀45。当废气旁通阀45打开后，在涡轮72的上游侧的排气通路42中流过来的排气的一部分或全部向排气旁通通路44流入，绕过涡轮72而向外气排出。因而，通过调节废气旁通阀45的开度(以下称作“废气旁通阀开度”)，能够调节向涡轮72流入的排气的流量而控制涡轮72的转速。即，通过调节废气旁通阀开度，能够控制由压缩机71压缩的空气的压力(增压压力)。
进气气门传动装置5是用于驱动各气缸10的进气门50开闭的装置，设置于内燃机本体1。本实施方式的进气气门传动装置5构成为能够使各气缸10的进气门50在进气行程中开阀。关于进气气门传动装置5的详细结构，将参照图3及图4在后面叙述。
排气气门传动装置6是用于驱动各气缸10的排气门60开闭的装置，设置于内燃机本体1。本实施方式的排气气门传动装置6构成为能够使各气缸10的排气门60在排气行程中开阀，并且根据需要在进气行程中也使其开阀。关于排气气门传动装置6的详细结构，将参照图5及图6在后面叙述。
电子控制单元200由数字计算机构成，具备由双向性总线201相互连接的ROM(只读存储器)202、RAM(随机存取存储器)203、CPU(微处理器)204、输入端口205及输出端口206。
前述的燃压传感器211等的输出信号经由对应的各AD变换器207向输入端口205输入。另外，作为用于检测内燃机负荷的信号，产生与加速器踏板220的踩踏量(以下称作“加速器踩踏量”)成比例的输出电压的负荷传感器217的输出电压经由对应的AD变换器207向输入端口205输入。另外，作为用于算出内燃机转速等的信号，每当内燃机本体1的曲轴旋转例如15°时产生输出脉冲的曲轴角传感器218的输出信号向输入端口205输入。这样，控制内燃机100所需的各种传感器的输出信号向输入端口205输入。
输出端口206经由对应的驱动电路208连接于燃料喷射阀20等各控制部件。
电子控制单元200基于输入到输入端口205的各种传感器的输出信号，从输出端口206输出用于控制各控制部件的控制信号来控制内燃机100。
图3是本实施方式的进气气门传动装置5的概略立体图。
进气气门传动装置5具备在气缸列方向上延伸的进气凸轮轴51、用于驱动进气门50的进气门驱动机构52和用于使进气凸轮轴51相对于曲轴的相位(以下称作“进气相位”)变化的可变进气相位机构53。
进气凸轮轴51以能够相对于内燃机本体1自由旋转的方式安装于内燃机本体1。进气凸轮轴51经由设置于其一端部的链轮55而通过带或链条与曲轴相连，与曲轴联动地绕轴旋转。在进气凸轮轴51针对每个气缸固定有一个与进气凸轮轴51成为一体而旋转的进气凸轮54。
进气门驱动机构52具备进气支撑轴521和Y字型摇臂522。
进气支撑轴521配置于进气凸轮轴51的下方并且与进气凸轮轴51平行地在气缸列方向上延伸，固定支撑于内燃机本体1。
Y字型摇臂522的顶端侧分为两股，以能够以进气支撑轴521的轴心为中心在预定的旋转范围摆动(上下移动)的方式在Y字型摇臂522的基端侧插入有进气支撑轴521。并且，在分为两股的Y字型摇臂522的顶端部固定有进气门50的杆部50a。另外，Y字型摇臂522在其中央部具备供进气凸轮54滑动接触的滚针522a，当进气凸轮轴51与曲轴联动地旋转时，滚针522a由进气凸轮54按下。由此，Y字型摇臂522以进气支撑轴521的轴心为中心在预定的旋转范围内摆动，进气门50开阀。
可变进气相位机构53设置于进气凸轮轴51的一端部。关于可变进气相位机构53，将进一步参照图4进行说明。
图4是可变进气相位机构53的概略剖视图。
如图4所示，可变进气相位机构53具备圆筒状壳体531、旋转轴532、多个分隔壁533、叶片534、提前用油压室535、延迟用油压室536和工作油供给控制阀56。圆筒状壳体531与链轮55一起旋转。旋转轴532与进气凸轮轴51一起旋转且能够相对于圆筒状壳体531进行相对旋转。多个分隔壁533从圆筒状壳体531的内周面延伸至旋转轴532的外周面。叶片534在各分隔壁533之间从旋转轴532的外周面延伸至圆筒状壳体531的内周面。提前用油压室535和延迟用油压室536分别形成于各叶片534的两侧。工作油供给控制阀56对提前用油压室535及延迟用油压室536进行工作油的供排控制。
工作油供给控制阀56具备连结于提前用油压室535的提前用油压口561、连结于延迟用油压室536的延迟用油压口562、被供给从油压泵57排出的工作油的供给口563、第1泄口564、第2泄口565和进行各口(提前用油压口561、延迟用油压口562、供给口563、第1泄口564及第2泄口565)之间的连通切断控制的滑阀566。
在应该使进气相位提前时，在图4中使滑阀566向右方移动，将从供给口563供给的工作油经由提前用油压口561向提前用油压室535供给。而且，将延迟用油压室536内的工作油从第2泄口565排出。此时，旋转轴532相对于圆筒状壳体531向箭头方向相对旋转。
相对于此，在应该使进气相位延迟时，在图4中使滑阀566向左方移动，将从供给口563供给的工作油经由延迟用油压口562向延迟用油压室536供给。而且，将提前用油压室535内的工作油从第1泄口564排出。此时，旋转轴532相对于圆筒状壳体531向与箭头相反的方向相对旋转。
在旋转轴532相对于圆筒状壳体531相对旋转时，若使滑阀566回到图4所示的中立位置，则旋转轴532的相对旋转动作停止，旋转轴532被保持于此时的相对旋转位置。这样，能够通过可变进气相位机构53使进气相位提前或延迟期望的量。
图5是本实施方式的排气气门传动装置6的概略立体图。
排气气门传动装置6具备在气缸列方向上延伸的排气凸轮轴61、用于驱动排气门60的排气门驱动机构62、用于使排气凸轮轴61相对于曲轴的相位(以下称作“排气相位”)变化的可变排气相位机构63和能够将排气门60的提升特性切换为使排气门60在排气行程开阀的第1提升特性和使排气门60在排气行程及进气行程开阀的第2提升特性的特性切换机构64。
排气凸轮轴61以能够相对于内燃机本体1自由旋转的方式安装于内燃机本体1。排气凸轮轴61经由设置于其一端部的链轮67而通过带或链条与曲轴相连，与曲轴联动地绕轴旋转。
在排气凸轮轴61针对每个气缸固定有一组与排气凸轮轴61成为一体而旋转的第1排气凸轮65及第2排气凸轮66。第1排气凸轮65是用于使各气缸10的排气门60在排气行程开阀的凸轮。第2排气凸轮66是用于使各气缸10的排气门60在排气行程及进气行程开阀的凸轮。第2排气凸轮66具备用于使排气门60在排气行程开阀的凸轮凸起66a和用于使排气门60在进气行程开阀的凸轮凸起66b。第2排气凸轮66的凸轮凸起66a和凸轮凸起66b以使进气行程中的排气门60的提升量小于排气行程中的排气门60的提升量的方式形成。
排气门驱动机构62具备排气支撑轴621和Y字型摇臂622。
排气支撑轴621配置于排气凸轮轴61的下方并且与排气凸轮轴61平行地在气缸列方向上延伸，固定支撑于内燃机本体1。
Y字型摇臂622的顶端侧分为两股，以能够以排气支撑轴621的轴心为中心在预定的旋转范围内摆动的方式，在Y字型摇臂622的基端侧插入有排气支撑轴621。并且，在分为两股的Y字型摇臂622的顶端部固定有排气门60的杆部60a。另外，Y字型摇臂622在其中央部具备根据特性切换机构64的切换状态而供第1排气凸轮65及第2排气凸轮66中的某一方滑动接触的滚针622a，当排气凸轮轴61与曲轴联动地旋转时，滚针522a根据特性切换机构64的切换状态而由第1排气凸轮65及第2排气凸轮66中的某一方按下。由此，Y字型摇臂622以排气支撑轴621的轴心为中心在预定的旋转范围内摆动，排气门60开阀。
可变排气相位机构63设置于排气凸轮轴61的一端部。可变排气相位机构63的结构是与可变进气相位机构53同样的结构，所以在此省略说明。通过可变排气相位机构63能够使排气相位提前或延迟期望量。
特性切换机构64设置于排气凸轮轴61的另一端部。关于特性切换机构64，进一步参照图6进行说明。
图6是特性切换机构64的概略剖视图。
特性切换机构64具备圆筒状壳体641、滑块642、电磁体643和螺旋弹簧644。
圆筒状壳体641是设置于排气凸轮轴61的另一端侧，用于在其内部收纳滑块642、电磁体643、螺旋弹簧644及排气凸轮轴61的一部分的外壳。
滑块642设置于排气凸轮轴61的另一端部，与排气凸轮轴61成为一体而旋转。另外，滑块642由磁性体构成。而且，滑块642以在向电磁体643通入了励磁电流时能够抵抗螺旋弹簧644的弹簧力而与排气凸轮轴61一起朝向排气凸轮轴61的轴向一端侧(图中右侧)移动的方式收纳于圆筒状壳体641的内部。
电磁体643配置于滑块642的周围。对于电磁体643的励磁电流的控制由电子控制单元200进行。
螺旋弹簧644以比自然长度短的状态配置于圆筒状壳体641的内部，将滑块642朝向排气凸轮轴61的轴向另一端侧(图中左侧)始终按压。
以下，对电子控制单元200实施的内燃机100的控制进行说明。
电子控制单元200基于内燃机运转状态(内燃机转速及内燃机负荷)，将内燃机本体1的运转模式切换为火花点火运转模式(以下称作“SI运转模式”)和压缩自着火运转模式(以下称作“CI运转模式”)中的任一者。
具体而言，若内燃机运转状态处于图7的实线所包围的压缩自着火运转区域(以下称作“CI运转区域”)内，则电子控制单元200将运转模式切换为CI运转模式。而且，若内燃机运转状态处于CI运转区域以外的火花点火运转区域(以下称作“SI运转区域”)内，则电子控制单元200将运转模式切换为SI运转模式。并且，电子控制单元200实施与各运转模式相应的内燃机本体1的控制。
此外，如图7所示，在本实施方式中，在CI运转区域内的高负荷侧的运转区域实施增压，并且在SI运转区域内的高负荷侧的运转区域实施增压。在以下的说明中，在需要特别区分实施增压的区域和不实施增压的区域时，将在CI运转区域内及SI运转区域内实施增压的运转区域分别称作“增压CI运转区域”及“增压SI运转区域”。另外，将在CI运转区域内及SI运转区域内不实施增压的运转区域分别称作“自然进气CI运转区域”及“自然进气SI运转区域”。
在运转模式为SI运转模式时，电子控制单元200基本上通过在进气行程喷射燃料来在燃烧室11内形成理论空燃比或理论空燃比附近的均质的预混合气并通过火花塞16进行点火，使该预混合气进行火焰传播燃烧来进行内燃机本体1的运转。即，在运转模式为SI运转模式时，电子控制单元200实施通过火花塞16对在燃烧室11内均匀地扩散的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的均质燃烧。
另外，在运转模式为CI运转模式时，电子控制单元200基本上通过在压缩行程喷射燃料来在燃烧室11内形成比理论空燃比稀的空燃比(例如30～40左右)的预混合气，使该预混合气进行压缩自着火燃烧来进行内燃机本体1的运转。即，预混合压缩时着火燃烧是Premixed Charge Compression Ignition(PCCI)。
预混合压缩自着火燃烧与火焰传播燃烧相比，即使使空燃比较稀也能实施，另外，即使使压缩比较高也能实施。因而，通过实施预混合压缩自着火燃烧，能够提高燃料经济性，并且提高热效率。另外，预混合压缩自着火燃烧与火焰传播燃烧相比燃烧温度较低，所以能够抑制NOx的产生。而且，由于在燃料周围存在充足的氧，所以也能够抑制未燃HC的产生。
此外，要想实施预混合压缩自着火燃烧，需要使缸内温度上升至能够使预混合气自着火的温度，与在SI运转模式中使预混合气在燃烧室11内全部进行火焰传播燃烧时相比，需要使缸内温度成为高温。
于是，在本实施方式中，如图8A所示，在SI运转模式中，通过特性切换机构64将排气门60的提升特性切换为第1提升特性，使得排气门60仅在排气行程开阀。
并且，如图8B所示，在CI运转模式中，通过特性切换机构64将排气门60的提升特性切换为第2提升特性，使排气门60除了在排气行程之外也在进气行程开阀。通过实施使排气门60在进气行程中再次开阀的排气门二度打开动作，能够将在排气行程中从自气缸排出的高温的排气在随后的进气行程中吸回到自气缸。在CI运转模式中，通过实施该排气门二度打开动作来使缸内温度上升，将各气缸10的缸内温度维持为能够实施预混合压缩自着火燃烧的温度。以下说明中，为了与外部EGR气体进行区分，将通过该排气门二度打开动作吸回到自气缸的排气称作“内部EGR气体”。
这样，在本实施方式中，通过特性切换机构64，在SI运转模式中将排气门60的提升特性切换为第1提升特性。而且，通过特性切换机构64，在CI运转模式中将排气门60的提升特性切换为第2提升特性。
此外，在本实施方式中，在CI运转模式中，在CI运转区域内的全部运转区域将排气门60的提升特性切换为第2提升特性来实施排气门二度打开动作，但若在CI运转区域内的高负荷侧的运转区域实施排气门二度打开动作，则有时缸内温度会反过来变得过高。在这样的情况下，也可以仅在CI运转区域内的低中负荷侧的一部分运转区域将排气门60的提升特性切换为第2提升特性来实施排气门二度打开动作。在以下的说明中，将在未发生切换故障时(以下称作“通常时”)实施排气门二度打开动作的运转区域根据需要称作“第1运转区域”。另一方面，将在通常时不实施排气门二度打开动作的运转区域根据需要称作“第2运转区域”。因此，在本实施方式中，如图7所示，CI运转区域内的全部运转区域成为第1运转区域，SI运转区域内的全部运转区域成为第2运转区域。
在此，在由于例如螺旋弹簧644的劣化等而导致将滑块642朝向排气凸轮轴61的轴向另一端侧施力的螺旋弹簧644的弹簧力变弱的情况、配线短路而在电磁体643中持续流动励磁电流的情况等下，特性切换机构64可能会由于某些要因而产生在将排气门60的提升特性切换为第2提升特性之后无法切换为第1提升特性的故障(以下称作“切换故障”)。
并且，当发生切换故障时，在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域会产生以下这样的问题。
即，在如本实施方式这样SI运转区域内的全部运转区域为第2运转区域的情况下，若发生切换故障而在SI运转模式中实施排气门二度打开动作，则缸内温度会变得过高，可能会出现在通过火花塞16进行点火前预混合气引起自着火的早燃。另外，在SI运转模式中，在燃烧室11内的整体形成均质的预混合气并使其进行火焰传播燃烧。因而，若缸内温度变得过高，则在通过火花塞16进行点火后的火焰传播中，存在于气缸10的内壁面周围的未燃混合气(尾气)会被压靠于活塞12或气缸10的内壁面，可能会产生该尾气引起自着火的爆震。
另外，在除了SI运转区域内的全部运转区域之外、CI运转区域内的高负荷侧的一部分运转区域也成为了第2运转区域的情况下，在CI运转区域内的高负荷侧的一部分运转区域，缸内温度会变得过高。因而，可能会产生预混合气在通常的自着火正时之前引起自着火的早期自着火。
这样，若在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域实施排气门二度打开动作，则可能会断续地或持续地产生早燃、爆震、早期自着火等异常燃烧，内燃机本体1可能会劣化。
另外，当发生切换故障而在SI运转模式中实施排气门二度打开动作时，会向气缸10内吸回大量的排气，所以无法谋求预混合气的均质化而燃烧容易变得不稳定，可能会出现例如火焰传播中断而招致失火(英文：miss fire)的可能性。
于是，在本实施方式中，在发生了切换故障的情况下，在内燃机运转状态处于在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内时，将运转模式切换为失效安全用(退避行驶用)的运转模式。具体而言，切换为喷雾引导火花点火运转模式(以下称作“SGSI运转模式”)。
SGSI运转模式是实施通过所谓的喷雾引导在火花塞16的电极部16a的附近形成分层混合气并使该分层混合气进行火焰传播燃烧的分层燃烧(以下称作“喷雾引导分层燃烧”)来进行内燃机本体1的运转的运转模式。
喷雾引导是用于形成具有可燃层和空气层的分层混合气来实施分层燃烧的方法之一，作为用于形成分层混合气来实施分层燃烧的方法，除了喷雾引导之外还已知有壁面引导、空气引导等。
壁面引导是指朝向形成于活塞冠面的腔室喷射燃料，利用腔室将燃料向火花塞16的附近引导而在火花塞16的附近局部地形成可燃层，从而形成分层混合气的方法。
空气引导是指主要利用在进气门50开阀时向燃烧室11内吸入的进气的气体流动来将从燃料喷射阀20喷射出的燃料向火花塞16的附近引导而在火花塞16的附近形成可燃层，从而形成分层混合气的方法。
与此相对，喷雾引导是指如下方法：不利用腔室和进气的气体流动，以使火花塞16的电极部16a位于燃料喷射阀20的燃料喷射区域R内或燃料喷射区域R的附近的方式配置火花塞16。并且，通过朝向火花塞16的电极部16a的附近的空间直接喷射燃料，利用在燃料向燃烧室11整体扩散前暂时在火花塞16的电极部16a的附近形成的可燃层来形成分层混合气。
要想通过壁面引导或空气引导实施分层燃烧，需要利用腔室或进气的气体流动将从燃料喷射阀20喷射出的燃料引导至火花塞16的电极部16a的附近。因而，从喷射燃料到形成分层混合气，需要一定的时间间隔。因此，需要在从喷射燃料起空出一定的时间之后进行点火，在燃料喷射正时与点火正时之间会产生一定的时间间隔。另外，需要在活塞12处于预定的位置的期间、直到进气的气体流动衰减为止的期间实施燃料喷射，燃料喷射正时受到制限。
与此相对，喷雾引导分层燃烧不利用腔室和进气的气体流动，朝向火花塞16的电极部16a的附近的空间直接喷射燃料。由此，通过对在燃料向燃烧室11整体扩散前暂时在火花塞16的电极部16a的附近形成的可燃层(分层混合气)进行点火来进行分层燃烧。因而，燃料喷射正时不受活塞位置等左右，能够在能够形成分层混合气的范围内在自由的正时进行燃料喷射。另外，由于从喷射燃烧到形成分层混合气的时间间隔非常短，所以能够在与燃料喷射正时大致相同的正时对分层混合气进行点火。
即，在实施喷雾引导分层燃烧的情况下，与通过壁面引导或空气引导实施分层燃烧的情况相比，能够在能够形成分层混合气的范围内自由地设定燃料喷射正时。另外，能够缩短从燃料喷射正时到点火正时的时间间隔。
在此，喷射到燃烧室11内的燃料伴随缸内温度及缸内压力的上升而阶段性地引起各种化学反应而到达自着火。因而，在燃料到达自着火之前需要一定程度的时间。
因而，在发生了切换故障的情况下，通过在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域(在本实施方式中为SI运转区域)实施喷雾引导分层燃烧，能够缩短从燃料喷射正时到点火正时的时间间隔。因而，能够在到达自着火之前进行点火，能够抑制早燃的发生。
另外，如前所述，在喷雾引导分层燃烧中，通过对在燃料向燃烧室11整体扩散前暂时在火花塞16的电极部16a的附近形成的可燃层(分层混合气)点火来进行分层燃烧。因而，能够形成在燃烧室11内的中央部具有可燃层，在气缸10的内壁面的周围具有空气层的分层混合气。因而，在气缸10的内壁面的周围基本不存在未燃混合气，所以也能抑制爆震的发生。
而且，在向气缸10内吸回大量的排气而无法谋求预混合气的均质化从而火焰传播燃烧变得不稳定的状况下，也能够通过实施对在燃烧室11内局部地形成的可燃层进行点火的分层燃烧来谋求燃烧的稳定性。因而，能够抑制失火的发生。
以下，对电子控制单元200实施的各控制进行说明。
图9是对用于判定是否发生了切换故障的切换故障判定控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转中以预定的运算周期反复执行本例程。
在步骤S1中，电子控制单元200读入基于曲轴角传感器218的输出信号算出的内燃机转速、由负荷传感器217检测到的内燃机负荷，来检测内燃机运转状态。
在步骤S2中，电子控制单元200判定内燃机运转状态是否处于SI运转区域内。若内燃机运转状态处于SI运转区域内，则电子控制单元200进入步骤S3的处理。另一方面，若内燃机运转状态处于CI运转区域内，则电子控制单元200结束本次的处理。
在步骤S3中，电子控制单元200读入由空气流量计212检测到的实际吸入空气量。
在步骤S4中，电子控制单元200判定是否发生了切换故障。具体而言，若从根据内燃机负荷预先设定的目标吸入空气量减去实际吸入空气量后的差分值为预定的阈值以上，则电子控制单元200判定为发生了切换故障。之所以能够通过这样的方法来判定是否发生了切换故障，是因为若假设发生了切换故障，则实际吸入空气量会比目标吸入空气量少出通过排气门二度打开动作而在进气行程中吸回的排气的量。若发生了切换故障，则电子控制单元200进入步骤S5的处理。另一方面，若未发生切换故障，则电子控制单元200结束本次的处理。
此外，是否发生了切换故障的判定方法不限于如上所述的方法。在具备例如爆震传感器、缸内压传感器的情况下，也可以在内燃机运转状态从CI运转区域内转移到SI运转区域内而将运转模式切换为SI运转模式后的预定期间内发生了爆震时，判定为发生了切换故障。
在步骤S5中，电子控制单元200使发动机警告灯(MIL)点亮，催促驾驶员进行特性切换机构64的修理。
在步骤S6中，电子控制单元200将切换故障判定标志F设定为1。切换故障判定标志F是初始值设定为0的标志，且是在判定为发生了切换故障时被设定为1的标志。此外，切换故障判定标志F在例如特性切换机构64的修理结束时等恢复为0。
图10是对发生了切换故障的情况下的燃烧控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转中以预定的运算周期反复执行本例程。
在步骤S11中，电子控制单元200判定切换故障判定标志F是否被设定为1。若切换故障判定标志F被设定为1，则电子控制单元200进入步骤S12的处理。另一方面，若切换故障判定标志F被设定为0，则电子控制单元200结束本次的处理。
在步骤S12中，电子控制单元200判定内燃机运转状态是否处于实施排气门二度打开动作的第1运转区域内(在本实施方式中为CI运转区域内)。若内燃机运转状态处于第1运转区域内，则电子控制单元200进入步骤S13的处理。另一方面，若内燃机运转状态不处于第1运转区域内，则电子控制单元200进入步骤S14的处理。
在步骤S13中，电子控制单元200将运转模式切换为CI运转模式来进行内燃机本体1的运转。
在步骤S14中，电子控制单元200不是将运转模式切换为SI运转模式而是将运转模式切换为SGSI运转模式，来进行内燃机本体1的运转。
根据以上说明的本实施方式，所述内燃机包括内燃机本体1、燃烧室11、燃料喷射阀20、火花塞16、特性切换机构64和电子控制单元200。所述燃料喷射阀20构成为向所述燃烧室11直接喷射燃料。所述火花塞16的电极部16a配置于燃料喷射路径内和燃料喷射路径附近中的某一方。所述特性切换机构64构成为切换第1提升特性和第2提升特性。所述第1提升特性是使所述排气门60在排气行程开阀的所述排气门60的提升特性。所述第2提升特性是使所述排气门60在排气行程及进气行程开阀的所述排气门60的提升特性。所述电子控制单元200构成为，以使燃料实施预混合压缩自着火燃烧和火焰传播燃烧中的某一方的燃烧的方式控制所述燃料喷射阀20和所述火花塞16。所述电子控制单元200构成为，在预定的第1运转区域内，通过所述特性切换机构64将所述排气门60的提升特性切换为所述第2提升特性。所述预定的第1运转区域包括压缩自着火运转区域的至少一部分。所述压缩自着火运转区域是使所述燃料进行所述预混合压缩自着火燃烧的区域。所述电子控制单元200构成为，在预定的第2运转区域内，通过所述特性切换机构64将所述排气门60的提升特性切换为所述第1提升特性。所述预定的第2运转区域至少包括火花点火运转区域。所述火花点火运转区域是使所述燃料进行火焰传播燃烧的区域。所述电子控制单元200构成为判定是否发生了切换故障。所述切换故障是无法通过所述特性切换机构将所述排气门的提升特性从所述第2提升特性切换为所述第1提升特性的故障。所述电子控制单元200构成为，在未发生所述切换故障时，在所述火花点火运转区域内实施均质燃烧。所述均质燃烧是通过所述火花塞16对在所述燃烧室内均匀地扩散的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。所述电子控制单元200构成为，在发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内实施喷雾引导分层燃烧。所述喷雾引导分层燃烧是通过所述火花塞16对所述燃料喷射路径上的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。
这样，在发生了切换故障时，通过在通常时将排气门60的提升特性切换为第1提升特性的第2运转区域内实施喷雾引导分层燃烧，能够缩短从燃料喷射正时到点火正时为止的时间间隔。因而，能够在到达自着火之前进行点火，能够抑制早燃的发生。另外，在第2运转区域包含CI运转区域内的高负荷侧的运转区域的情况下，能够抑制预混合气在通常的自着火正时之前引起自着火的早期自着火的发生。
另外，通过实施喷雾引导分层燃烧，能够形成在燃烧室11内的中央部具有可燃层，在气缸10的内壁面的周围具有空气层的分层混合气。因而，在气缸10的内壁面的周围基本上不存在未燃混合气，所以也能够抑制爆震的发生。
而且，在向气缸10内吸回大量的排气而无法谋求预混合气的均质化从而燃烧变得不稳定的状况下，也能够通过实施分层燃烧来谋求燃烧的稳定性，所以能够抑制失火的发生。
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，在发生了切换故障的情况下，在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域，将运转模式切换为SGSI运转模式，并且对节气门36及废气旁通阀45实施与通常时不同的控制。以下，以该不同点为中心进行说明。
在前述的第1实施方式中，在发生了切换故障的情况下，通过在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内实施喷雾引导分层燃烧，抑制了异常燃烧和失火的发生。然而，若内部EGR气体量变多，则即使实施喷雾引导分层燃烧，也有可能无法充分地抑制异常燃烧和失火的发生。
于是，在本实施方式中，在发生了切换故障的情况下，在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内(在本实施方式中为SI运转区域内)实施喷雾引导分层燃烧，并且一并实施用于减少内部EGR气体量的控制(以下称作“内部EGR气体量减少控制”)。
具体而言，为了降低进气阻力来提高进气效率，以无论内燃机负荷如何都使节气门开度成为最大开度的方式控制节气门36。由此，在基于内燃机负荷将节气门开度控制成小于最大开度的目标开度的自然进气SI运转区域，能够增加在进气行程中经由进气口14而作为新气向燃烧室11取入的吸入空气量。因而，即使在自然进气SI运转区域在进气行程中打开了排气门60，也能使经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量减少吸入空气量的增加量，所以能够减少内部EGR气体量。此外，在内燃机运转状态处于增压SI运转区域时，电子控制单元200以从通常时起使节气门开度成为最大开度的方式控制节气门36。
另外，为了降低背压来提高排气效率，以无论内燃机运转状态如何都使废气旁通阀开度成为最大开度的方式控制废气旁通阀45。由此，在基于内燃机负荷将废气旁通阀45控制成小于最大开度的目标开度而控制增压压力的增压SI运转区域，能够减少在排气行程中从燃烧室11排出的排气中留在排气口15、排气歧管41的排气的比例。因而，即使在增压SI运转区域在进气行程中打开了排气门60，也能减少在进气行程中经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量。因而，能够减少内部EGR气体量。此外，在内燃机运转状态处于自然进气SI运转区域时，电子控制单元200以从通常时起使废气旁通阀开度成为最大开度的方式控制废气旁通阀45。
此外，在本实施方式中，在增压SI运转区域，通过控制废气旁通阀45的开度来控制增压压力，但控制增压压力的方法不限于此。例如也可以在涡轮叶轮72b的外侧设置作为节流阀的可变嘴，通过使可变嘴的嘴开度(阀开度)变化来使驱动涡轮叶轮72b的排气的流速在涡轮壳体72a内变化。即，也可以通过使可变嘴的嘴开度变化，来使涡轮叶轮72b的转速变化从而使增压压力变化。通过减小可变嘴的嘴开度(缩小可变嘴)，排气的流速上升而涡轮叶轮72b的转速增大，所以能够使增压压力增大。因此，在通过可变嘴来控制增压压力的情况下发生了切换故障时，在第2运转区域内，以使嘴开度成为最大开度或大于目标开度的开度的方式控制可变嘴。
图11是对发生了切换故障时的本实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转期间以预定的运算周期反复执行本例程。
步骤S11至步骤S14的处理与第1实施方式是同样的，所以在此省略说明。
在步骤S21中，电子控制单元200实施内部EGR气体量减少控制。在本实施方式中，电子控制单元200无论内燃机负荷如何都以使节气门开度成为最大的方式控制节气门36，并且以使废气旁通阀开度成为最大开度的方式控制废气旁通阀45。
此外，在本实施方式中，虽然以无论内燃机负荷如何都使节气门开度成为全开的方式控制节气门36，但只要至少在自然进气SI运转区域以使得成为大于与内燃机负荷相应的通常时的目标开度的开度的方式控制节气门36即可。另外，虽然以无论内燃机运转状态如何都使废气旁通阀开度成为最大开度的方式控制废气旁通阀45，但只要至少在增压SI运转区域以使得成为大于与内燃机运转状态相应的通常时的目标开度的开度的方式控制废气旁通阀45即可。
图12是对发生了切换故障时的各种参数的动作进行说明的时间图。此外，在图12中，实线表示发生了切换故障时的各种参数的动作。另一方面，虚线表示通常时的各种参数的动作。
当在时刻t1内燃机运转状态从CI运转区域内(更详细而言是增压CI运转区域内)向SI运转区域内(更详细而言是自然进气SI运转区域内)转移时，运转模式从CI运转模式切换为SI运转模式。由此，在时刻t1以后，在时刻t1以前的增压CI运转区域内被控制为最大开度的节气门36被控制成与内燃机负荷相应的目标开度。
另外，当在时刻t1内燃机运转状态从CI运转区域内向SI运转区域内转移时，提升特性从第2提升特性切换为第1提升特性。此时，若发生了切换故障，则在进气行程中排气被吸回到气缸10内，所以实际吸入空气量比目标吸入空气量少出该排气量。因而，在发生了切换故障的情况下，在时刻t1以后，实际吸入空气量比目标吸入空气量少，输出转矩比通常时的输出转矩小。
当在时刻t2从通常时的目标吸入空气量减去实际吸入空气量而得到的差分值成为预定的阈值以上时，判定为发生了切换故障，切换故障判定标志被设定为1。由此，在时刻t2以后，运转模式从SI运转模式切换为SGSI运转模式。
另外，与此同时，在时刻t2以后，无论内燃机负荷如何都以使节气门开度成为最大开度的方式控制节气门36，并且以使废气旁通阀开度成为最大开度的方式控制废气旁通阀45。
由此，在到通常时基于内燃机负荷将节气门开度控制成小于最大开度的目标开度的时刻t3为止的自然进气SI运转区域，即使在进气行程中打开了排气门60，也能使经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量减少吸入空气量的增加量。其结果，能够使内部EGR气体量减少。
另外，在通常时基于内燃机负荷将废气旁通阀45控制成小于最大开度的目标开度的时刻t3以后的增压SI运转区域，即使在进气行程中打开了排气门60，也能使在进气行程中经由排气口向燃烧室11内吸回的排气的量减少。其结果，能够减少内部EGR气体量。
以上说明的本实施方式的电子控制单元200(控制装置)还具备将设置于内燃机100的进气通路30的节气门36的开度控制成与内燃机负荷相应的目标开度的节气门控制部。并且，节气门控制部构成为，在发生了切换故障时，在第2运转区域内将节气门36的开度控制成最大开度或大于目标开度的开度。
由此，在基于内燃机负荷将节气门开度控制成小于最大开度的目标开度的自然进气SI运转区域，能够使在进气行程中经由进气口14而作为新气向燃烧室11取入的吸入空气量增加。因而，即使在自然进气SI运转区域在进气行程中打开了排气门60，也能使经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量减少吸入空气量的增加量，所以能够减少内部EGR气体量。其结果，能够抑制缸内温度的上升，所以能够抑制异常燃烧的发生，另外，由于内部EGR气体量也减少，所以能够抑制失火的发生。
另外，本实施方式的电子控制单元200(控制装置)还具备将用于调节向设置于内燃机100的排气通路42的排气增压器7的涡轮72流入的排气的流量的废气旁通阀45或可变嘴的开度控制成与内燃机负荷相应的目标开度的增压压力控制部。并且，增压压力控制部构成为，在发生了切换故障时，在第2运转区域内将废气旁通阀45或可变嘴的开度控制成最大开度或大于目标开度的开度。
由此，在基于内燃机负荷将废气旁通阀45控制成小于最大开度的目标开度来控制增压压力的增压SI运转区域，能够减少在排气行程中从燃烧室11排出的排气中留在排气口15、排气歧管41的排气的比例。因而，即使在增压SI运转区域在进气行程中打开了排气门60，也能使在进气行程中经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量减少，所以能够减少内部EGR气体量。其结果，能够抑制缸内温度的上升，所以能够抑制异常燃烧的发生，另外，由于内部EGR气体量也减少，所以能够抑制失火的发生。
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。本实施方式在内部EGR量减少控制的内容上与第2实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
在前述的第2实施方式中，作为内部EGR量减少控制而实施节气门36及废气旁通阀45的控制，但在本实施方式中，实施可变排气相位机构63的控制。具体而言，以使进气行程中的排气门60的开阀正时成为燃烧室11的容积变化率相对变小的正时(活塞12的移动速度相对变慢的正时)的方式控制可变排气相位机构63。
活塞12在各气缸10的内部进行往复运转，所以各行程中的活塞的移动速度在各行程的中期，与初期及后期相比相对变快。即，各行程中的燃烧室11的容积变化率在各行程的中期，与初期及后期相比相对变大。
并且，若处于进气行程中，则燃烧室11的容积变化率越大，则每单位时间向燃烧室11内吸入的气体的流量也越多。因而，将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成燃烧室11的容积变化率相对变小的正时。由此，与控制成燃烧室11的容积变化率相对变大的正时的情况相比，能够减少在进气行程中经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量，能够减少内部EGR气体量。
于是，在本实施方式中，在发生了切换故障的情况下，在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内实施喷雾引导分层燃烧，并且一并通过可变排气相位机构63使排气相位从基准相位提前或延迟。由此，将在进气行程中排气门60开阀的正时控制成燃烧室11的容积变化率相对变小的正时。
图13是分别比较示出在如图14所示那样通过可变排气相位机构63使排气相位从基准相位提前或延迟而将在进气行程中排气门60开阀的正时控制成进气行程的初期、中期及后期时的内部EGR气体量和压缩端温度的图。此外，如图14所示，在本实施方式中，将在进气行程的中期排气门60打开的排气相位设定为基准相位(通常时的排气相位)。
如图13所示，在将在进气行程中排气门60开阀的正时控制成进气行程的初期及后期的情况下，与控制成中期的情况相比，能够分别减少内部EGR气体量及压缩端温度(缸内温度)。
此时，关于内部EGR气体量，在将进气行程中排气门60开阀的正时控制成进气行程的后期的情况下，与控制成初期的情况相比，能够减少内部EGR气体量。这是因为，在将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的后期的情况下，在某种程度的空气(新气)被吸入缸内之后吸回排气。
另一方面，关于压缩端温度，与此相反，在将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的初期的情况下，与控制成后期的情况相比，能够降低压缩端温度。这是因为，在将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的初期的情况下，与控制成后期的情况相比，虽然内部EGR气体量自身变多，但在进气行程中缸内气体通过与气缸10的内壁面的热交换而冷却的期间变长。
因此，在尤其想要抑制异常燃烧的情况下，将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的初期即可，而在尤其想要抑制失火的情况下，将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的后期即可。关于将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的初期及后期中的哪一方，根据这样的观点适当选择即可。
图15是对发生了切换故障时的本实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转期间以预定的运算周期反复执行本例程。
步骤S11至步骤S14的处理与第1实施方式是同样的，所以在此省略说明。
在步骤S31中，电子控制单元200实施内部EGR气体量减少控制。在本实施方式中，电子控制单元200通过可变排气相位机构63使排气相位从基准相位提前或延迟，将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成燃烧室11的容积变化率相对变小的正时。
此时，若通过可变排气相位机构63使排气相位从基准相位提前而将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的初期，则能够有效地抑制缸内温度的上升，所以能够更有效地抑制异常燃烧。另一方面，若通过可变排气相位机构63使排气相位从基准相位延迟而将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的后期，则能够有效地抑制内部EGR气体量的增加，所以能够更有效地抑制失火。
图16是对发生了切换故障时的各种参数的动作进行说明的时间图。此外，在图16中，实线表示发生了切换故障时的各种参数的动作。另一方面，虚线表示通常时的各种参数的动作。
当时刻t2从通常时的目标吸入空气量减去实际吸入空气量而得到的差分值成为预定的阈值以上而判定为发生了切换故障时，切换故障判定标志被设定为1。由此，在时刻t2以后，运转模式从SI运转模式切换为SGSI运转模式。
另外，与此同时，通过可变排气相位机构63将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成燃烧室11的容积变化率相对变小的正时。在该时间图中，通过可变排气相位机构63使排气相位从基准相位提前，将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成进气行程的初期。通过这样将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成燃烧室11的容积变化率相对变小的正时，与将燃烧室11的容积变化率控制成相对变大的正时的情况相比，能够减少在进气行程中经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量。其结果，能够减少内部EGR气体量。
此外，在本实施方式中，在发生了切换故障时仅控制了可变排气相位机构63。但是，也可以如第2实施方式那样，无论内燃机负荷如何都以使节气门开度成为最大的方式控制节气门36，并且以使废气旁通阀开度成为最大开度的方式控制废气旁通阀45，而且一并通过可变排气相位机构63将进气行程中排气门60开阀的正时控制成燃烧室11的容积变化率相对变小的正时。由此，能够进一步减少内部EGR气体量。
以上说明的本实施方式的电子控制单元200(控制装置)还具备对能够变更排气凸轮轴61相对于曲轴的相位即排气相位的可变排气相位机构63进行控制的排气相位控制部。并且，排气相位控制部构成为，在发生了切换故障时，在第2运转区域内，以使进气行程中的排气门60的开阀正时成为进气行程中的燃烧室11的容积变化率相对变小的正时的方式变更排气相位。
由此，与将进气行程中的排气门60的开阀正时控制成燃烧室11的容积变化率相对变大的正时的情况相比，能够减少在进气行程中经由排气口15向燃烧室11内吸回的排气的量，能够减少内部EGR气体量。因而，能够抑制失火的发生，并且也能够抑制缸内温度的上升，所以能够抑制异常燃烧的发生。
此时，通过以使进气行程中的排气门的开阀正时成为进气行程的初期的方式变更排气相位，能够延长在进气行程中缸内气体通过与气缸10的内壁面的热交换而冷却的期间，所以能够有效地抑制缸内温度的上升。因而，能够更有效地抑制异常燃烧。
另一方面，以使进气行程中的排气门的开阀正时成为进气行程的后期的方式变更排气相位。由此，在某种程度的空气(新气)被吸入气缸10内之后吸回排气，所以能够有效地抑制内部EGR气体量的增加。因而，能够更有效地抑制失火。
接着，对本发明的第4实施方式进行说明。本实施方式在发生了切换故障的情况下实施用于降低实际压缩比的控制这一点上与第1实施方式至第3实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
在前述的第2实施方式及第3实施方式中，在发生了切换故障的情况下，在第2运转区域内，通过减少内部EGR气体量来使缸内温度降低而抑制异常燃烧的发生。相对于此，在本实施方式中，在发生了切换故障的情况下，在第2运转区域内，通过与通常时相比使实际压缩比降低来使缸内温度(压缩端温度)降低，从而抑制异常燃烧的发生。
具体而言，通过可变进气相位机构53使进气相位提前或延迟来使进气门关闭正时与通常时相比向远离进气下止点的方向提前或延迟，由此使实际压缩比降低。由此，与通常时相比能够使缸内温度(压缩端温度)降低，所以能够抑制异常燃烧的发生。
图17是对发生了切换故障时的本实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转期间以预定的运算周期反复执行本例程。
步骤S11至步骤S14的处理与第1实施方式是同样的，所以在此省略说明。
在步骤S41中，电子控制单元200通过可变进气相位机构53使进气相位提前或延迟，使进气门关闭正时与通常时相比向远离进气下止点的方向提前或延迟，由此使实际压缩比降低。
图18是对发生了切换故障时的各种参数的动作进行说明的时间图。此外，在图18中，实线表示发生了切换故障时的各种参数的动作。另一方面，虚线表示通常时的各种参数的动作。
当在时刻t2从通常时的目标吸入空气量减去实际吸入空气量而得到的差分值成为预定的阈值以上而判定为发生了切换故障时，切换故障判定标志被设定为1。由此，在时刻t2以后，运转模式从SI运转模式切换为SGSI运转模式。
另外，与此同时，通过可变进气相位机构53使进气相位提前或延迟，使进气门关闭正时与通常时相比向远离进气下止点的方向提前或延迟，由此使实际压缩比降低。在该时间图中，通过可变进气相位机构53使进气相位与通常时相比延迟，使进气门关正时向远离进气下止点的方向延迟。通过这样使实际压缩比降低，能够与通常时相比使缸内温度(压缩端温度)降低，所以能够抑制异常燃烧的发生。
此外，也可以如第2实施方式那样，无论内燃机负荷如何都以使节气门开度成为最大的方式控制节气门36，并且以使废气旁通阀开度成为最大开度的方式废气旁通阀45，而且一并以通过可变进气相位机构53使进气门关闭正时比进气下止点提前或延迟的方式控制进气相位。由此，能够进一步减少缸内温度，所以能够进一步抑制异常燃烧的发生。
而且，也可以除此之外还如第3实施方式那样控制可变排气相位机构63。在该情况下，可以例如如图19所示，通过可变排气相位机构63尽量使排气相位提前，另一方面通过可变进气相位机构53尽量使进气相位延迟，从而能够缩短在进气行程中进气门及排气门60同时开阀的期间。因而，能够进一步减少内部EGR气体量，另外也能够进一步减少缸内温度，所以能够进一步抑制异常燃烧和失火的发生。
以上说明的本实施方式的电子控制单元200(控制装置)还具备对能够变更进气凸轮轴51相对于曲轴的相位即进气相位的可变进气相位机构53进行控制的进气相位控制部。并且，进气相位控制部构成为，在发生了切换故障的情况下，在第2运转区域中变更进气相位，与未发生切换故障时相比，使进气门的闭阀正时向远离进气下止点的方向提前或延迟。
由此，与通常时相比能够使实际压缩比降低而使缸内温度(压缩端温度)降低，所以能够抑制异常燃烧的发生。
接着，对本发明的第5实施方式进行说明。本实施方式在发生切换故障而将运转模式切换为SGSI运转模式之后，无论内燃机运转状态如何都将运转模式维持为SGSI运转模式不变这一点上与第1实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
在前述的第1实施方式至第4实施方式中，在发生了切换故障之后，在内燃机运转状态转移到了在通常时实施排气门二度打开动作的第1运转区域内时，也将运转模式从SGSI运转模式切换为CI运转模式。并且，在将运转模式切换为CI运转模式之后，在内燃机运转状态转移到了在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内时，将运转模式切换为SGSI运转模式。
然而，在运转模式切换时燃烧方式会发生变化，所以燃烧可能会暂时变得不稳定。于是，在本实施方式中，在发生切换故障而将运转模式切换为SGSI运转模式之后，无论内燃机运转状态如何，都将运转模式维持为SGSI运转模式不变。即，在发生了切换故障时，在全部运转区域实施喷雾引导分层燃烧来进行内燃机本体1的运转。由此，能够抑制由于运转模式的切换而导致燃烧变得不稳定。
图20是对发生了切换故障时的本实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转期间以预定的运算周期反复执行本例程。
在步骤S51中，电子控制单元200判定切换故障判定标志F是否被设定为1。若切换故障判定标志F被设定为1，则电子控制单元200进入步骤S52的处理。另一方面，若切换故障判定标志F被设定为0，则电子控制单元200结束本次的处理。
在步骤S52中，电子控制单元200无论内燃机运转状态如何都将运转模式切换为SGSI运转模式，进行内燃机本体1的运转。
根据以上说明的本实施方式，电子控制单元200(控制装置)的燃烧控制部还构成为，在发生了切换故障时，在全部运转区域实施喷雾引导分层燃烧。由此，能够抑制由于运转模式的切换而导致燃烧变得不稳定。
接着，对本发明的第6实施方式进行说明。本实施方式在发生了切换故障之后即使内燃机运转状态向比在通常时实施排气门二度打开动作的第1运转区域靠高负荷侧或高转速侧的运转区域转移，也在该第1运转区域内进行内燃机本体1的运转这一点上与第1实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
在前述的第1实施方式至第4实施方式中，在发生了切换故障时，在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内将运转模式切换为SGSI运转模式来进行内燃机本体1的运转，由此抑制异常燃烧等的发生。
然而，在发生了切换故障的状况下，即使假设将运转模式切换为SGSI运转模式而进行了内燃机本体1的运转，在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内也可能会发生异常燃烧等。
于是，在本实施方式中，在发生了切换故障的情况下，在内燃机运转状态一度转移到了在通常时实施排气门二度打开动作的第1运转区域内时，即使内燃机运转状态向比该运转区域靠高负荷侧或高转速侧的运转区域转移，也在该第1运转区域内进行内燃机本体1的运转。
即，如图21所示，在发生了切换故障的情况下，在内燃机运转状态一度转移到了在通常时实施排气门二度打开动作的第1运转区域内的内燃机运转状态P之后，成为了例如比第1运转区域靠高负荷侧的运转区域内的内燃机运转状态A时，将内燃机负荷限制为第1运转区域的上限负荷A’，在将运转模式维持为CI运转模式的状态下进行内燃机本体1的运转。另外，在内燃机运转状态转移到了在通常时实施排气门二度打开动作的第1运转区域内的内燃机运转状态P之后，成为了例如比第1运转区域靠高转速侧的运转区域内的内燃机运转状态B时，将内燃机转速限制为第1运转区域的上限转速B’，在将运转模式维持为CI运转模式的状态下进行内燃机本体1的运转。
由此，即使发生了切换故障，也能在内燃机运转状态一度转移到了实施排气门二度打开动作的第1运转区域内时，在将运转模式维持为CI运转模式的状态下，将输出转矩限制为在第1运转区域能够输出的转矩来进行内燃机本体1的运转。因而，在发生了切换故障时，能够抑制由于在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内进行内燃机本体1的运转而产生的异常燃烧等的发生。
另一方面，如图21所示，在内燃机运转状态一度转移到了在通常时实施排气门二度打开动作的第1运转区域内的内燃机运转状态P之后，成为了例如比实施排气门二度打开动作的运转区域靠低负荷侧的运转区域内的内燃机运转状态C时，将运转模式切换为SGSI运转模式来进行内燃机本体1的运转。
由此，能够确保怠速运转区域附近的燃烧的稳定性，所以能够可靠地实施退避行驶。
图22是对发生了切换故障时的本实施方式的燃烧控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转期间以预定的运算周期反复执行本例程。
步骤S11至步骤S14的处理与第1实施方式是同样的，所以在此省略说明。
在步骤S61中，电子控制单元200在判定为发生了切换故障之后，判定内燃机运转状态是否一度转移到了在通常时实施排气门二度打开动作的第1运转区域内。若在判定为发生了切换故障之后，内燃机运转状态一度转移到了第1运转区域内，则电子控制单元200进入步骤S62的处理。
另一方面，若在判定为发生了切换故障之后，内燃机运转状态一次也没有转移到第1运转区域内，则电子控制单元200进入步骤S14的处理。这是因为，在本实施方式中，在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域(SI运转区域)判定是否发生了切换故障，因而，若在检测到切换故障的阶段将输出转矩限制为在第1运转区域能够输出的转矩，则可能会招致急剧的转矩变动。
在步骤S62中，电子控制单元200判定内燃机运转状态是否处于比第1运转区域靠高负荷或高转速侧的运转区域内。若内燃机运转状态处于比第1运转区域靠高负荷或高转速侧的运转区域内，则电子控制单元200进入步骤S63的处理。另一方面，若内燃机运转状态不处于比第1运转区域靠高负荷或高转速侧的运转区域内，则电子控制单元进入步骤S14的处理。
在步骤S63中，电子控制单元200一边在第1运转区域维持CI运转模式，一边将输出转矩限制为在第1运转区域能够输出的转矩来进行内燃机本体1的运转。
根据以上说明的本实施方式，电子控制单元200(控制装置)的切换故障判定部还构成为，在所述火花点火运转区域内判定是否发生了切换故障。并且，燃烧控制部还构成为，在切换故障发生后内燃机运转状态从第2运转区域内转移到了第1运转区域内时，禁止在比该第1运转区域靠高负荷侧或高转速侧的第2运转区域内的运转，在该第1运转区域内使燃料进行预混合压缩自着火燃烧。
由此，在发生了切换故障时，能够抑制由于在通常时不实施排气门二度打开动作的第2运转区域内进行内燃机本体1的运转而产生的异常燃烧等的发生。
以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。
例如，在上述各实施方式中，在使预混合气在燃烧室11内进行压缩自着火燃烧时，也可以实施使燃料的一部分进行火焰传播燃烧、使用此时产生的热使剩余的燃料进行预混合压缩自着火燃烧的着火辅助自着火燃烧。

Claims (11)

1.一种内燃机，其特征在于，具备：
内燃机本体；
燃料喷射阀，其构成为向所述内燃机的燃烧室直接喷射燃料；
火花塞，所述火花塞的电极部配置于燃料喷射路径内和燃料喷射路径附近中的某一方；
特性切换机构，其构成为能够在第1提升特性与第2提升特性之间切换提升特性，所述第1提升特性是使排气门在排气行程开阀的所述排气门的提升特性，所述第2提升特性是使所述排气门在排气行程及进气行程开阀的所述排气门的提升特性；及
电子控制单元，其构成为以通过预混合压缩自着火燃烧和火焰传播燃烧中的某一方来使燃料燃烧的方式控制所述燃料喷射阀和所述火花塞，
所述电子控制单元构成为，在预定的第1运转区域内，通过所述特性切换机构将所述排气门的提升特性切换为所述第2提升特性，所述预定的第1运转区域包括压缩自着火运转区域的至少一部分，所述压缩自着火运转区域是使所述燃料进行所述预混合压缩自着火燃烧的区域，
所述电子控制单元构成为，在预定的第2运转区域内，通过所述特性切换机构将所述排气门的提升特性切换为所述第1提升特性，所述预定的第2运转区域至少包括火花点火运转区域，所述火花点火运转区域是使所述燃料进行火焰传播燃烧的区域，
所述电子控制单元构成为判定是否发生了切换故障，所述切换故障是无法通过所述特性切换机构将所述排气门的提升特性从所述第2提升特性切换为所述第1提升特性的故障，
所述电子控制单元构成为，在未发生所述切换故障时，在所述火花点火运转区域内实施均质燃烧，所述均质燃烧是通过所述火花塞对在所述燃烧室内均匀地扩散的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内实施喷雾引导分层燃烧，所述喷雾引导分层燃烧是通过所述火花塞对所述燃料喷射路径上的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，
还具备设置于进气通路的节气门，
所述电子控制单元构成为，以使所述节气门的开度成为与内燃机负荷相应的目标开度的方式控制所述节气门的开度，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，以使所述节气门的开度成为最大开度和大于所述目标开度的开度中的某一方的开度的方式控制所述节气门的开度。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，还具备：
设置于排气通路的排气增压器；及
排气调节器，其构成为调节向所述排气增压器的涡轮流入的排气的流量，所述排气调节器是废气旁通阀和可变嘴中的某一方，
所述电子控制单元构成为，以使所述排气调节器的开度成为与内燃机负荷相应的目标开度的方式控制所述排气调节器的开度，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，以使所述排气调节器的开度成为最大开度和大于所述目标开度的开度中的某一方的方式控制所述排气调节器的开度。
4.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，还具备：
设置于排气通路的排气增压器；及
排气调节器，其构成为调节向所述排气增压器的涡轮流入的排气的流量，所述排气调节器是废气旁通阀和可变嘴中的某一方，
所述电子控制单元构成为，以使所述排气调节器的开度成为与内燃机负荷相应的目标开度的方式控制所述排气调节器的开度，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，以使所述排气调节器的开度成为最大开度和大于所述目标开度的开度中的某一方的方式控制所述排气调节器的开度。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的内燃机，其特征在于，
还具备构成为变更排气相位的可变排气相位机构，所述排气相位是排气凸轮轴相对于曲轴的相位，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，以使进气行程中的所述排气门的开阀正时成为预定正时的方式变更所述排气相位，所述预定正时是进气行程中的所述燃烧室的容积变化率相对变小的正时。
6.根据权利要求5所述的内燃机，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，以使进气行程中的所述排气门的开阀正时成为进气行程的初期的方式变更所述排气相位。
7.根据权利要求5所述的内燃机，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，以使进气行程中的排气门的开阀正时成为进气行程的后期的方式变更所述排气相位。
8.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的内燃机，其特征在于，
还具备构成为变更进气相位的可变进气相位机构，所述进气相位是进气凸轮轴相对于曲轴的相位，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障的情况下，在所述第2运转区域内变更所述进气相位，执行使进气门的闭阀正时与未发生所述切换故障时相比向远离进气下止点的方向提前和使进气门的闭阀正时与未发生所述切换故障时相比向远离所述进气下止点的方向延迟中的某一方的控制。
9.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的内燃机，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，在发生了所述切换故障时，在全部运转区域中实施所述喷雾引导分层燃烧。
10.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的内燃机，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，在所述火花点火运转区域内判定是否发生了所述切换故障，
所述电子控制单元构成为，在所述切换故障发生后内燃机运转状态从所述第2运转区域内转移到了所述第1运转区域内时，禁止预定区域内的运转，在所述第1运转区域内使燃料进行预混合压缩自着火燃烧，所述预定区域至少是比所述第1运转区域靠高负荷侧的所述第2运转区域和比所述第1运转区域靠高转速侧的所述第2运转区域中的某一方。
11.一种内燃机的控制方法，其特征在于，
所述内燃机包括内燃机本体、燃料喷射阀、火花塞、特性切换机构和电子控制单元，
所述燃料喷射阀构成为向所述内燃机的燃烧室直接喷射燃料，所述火花塞的电极部配置于燃料喷射路径内和燃料喷射路径附近中的某一方，所述特性切换机构构成为对第1提升特性和第2提升特性进行切换，所述第1提升特性是使排气门在排气行程开阀的所述排气门的提升特性，所述第2提升特性是使所述排气门在排气行程及进气行程开阀的所述排气门的提升特性，
所述控制方法包括如下步骤：
通过所述电子控制单元，以使燃料实施预混合压缩自着火燃烧和火焰传播燃烧中的某一方的燃烧的方式控制所述燃料喷射阀和所述火花塞；
在预定的第1运转区域内，通过所述电子控制单元将所述排气门的提升特性切换为所述第2提升特性；
在预定的第2运转区域内，通过所述电子控制单元将所述排气门的提升特性切换为所述第1提升特性；
通过所述电子控制单元判定是否发生了切换故障；
在未发生所述切换故障时，在火花点火运转区域内，通过所述电子控制单元实施均质燃烧；及
在发生了所述切换故障时，在所述第2运转区域内，通过所述电子控制单元实施喷雾引导分层燃烧，
所述预定的第1运转区域包括压缩自着火运转区域的至少一部分，所述压缩自着火运转区域是使所述燃料进行所述预混合压缩自着火燃烧的区域，所述预定的第2运转区域至少包括火花点火运转区域，所述火花点火运转区域是使所述燃料进行火焰传播燃烧的区域，所述切换故障是无法通过所述电子控制单元将所述排气门的提升特性从所述第2提升特性切换为所述第1提升特性的故障，所述均质燃烧是通过所述火花塞对在所述燃烧室内均匀地扩散的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧，所述喷雾引导分层燃烧是通过所述火花塞对所述燃料喷射路径上的燃料进行点火而使其进行火焰传播燃烧的燃烧。
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