JP2009097411A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内流動の強さを制御する場合において、混合気の良好な燃焼状態を確保できるとともに、ノッキングの発生を回避することができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関３の制御装置１は、ＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、３つの可変機構１９，５０，７０を駆動することによって、外部ＥＧＲ動作および内部ＥＧＲ動作をそれぞれ制御し、可変フラップ機構１６を駆動することによって、タンブル流の強さを制御するとともに、外部ＥＧＲ動作が実行されているとき（ステップ１０６がＹＥＳのとき）には、外部ＥＧＲ動作が停止されているとき（ステップ１０６がＮＯのとき）よりも、タンブル流を強くなるように制御する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、外部ＥＧＲ動作および内部ＥＧＲ動作がそれぞれ実行される内燃機関において、筒内流動の強さを制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、気筒毎に吸気ポート内に設けられたスワール弁と、これらのスワール弁に機械的に連結されたアクセルペダルなどを備えている。この制御装置では、内燃機関の運転中、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、スワール弁の開度を変更することによって、スワール制御が実行される。具体的には、アクセルペダルの踏み込み量が大きいほどすなわち負荷が高いほど、気筒内に発生するスワール流がより強くなるように、スワール制御が実行される。その結果、スワール流と燃料噴射弁から噴射された燃料とによって、混合気が気筒内に生成される。

特開昭５９−１１９０２１号公報

一般に、内燃機関では、高負荷運転時のノッキングの回避などを目的として、排ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ制御が実行される。これに対して、上記従来の内燃機関の制御装置によれば、スワール流の強さを内燃機関の負荷に応じて制御しているものに過ぎないので、例えば、スワール制御中にＥＧＲ制御が開始されると、筒内ガス温度が低下することで、混合気の燃焼状態が悪化するおそれがあるとともに、混合気の燃焼速度が局所的にばらつくことでノッキングが発生するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、筒内流動の強さを制御する場合において、混合気の良好な燃焼状態を確保できるとともに、ノッキングの発生を回避することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外部ＥＧＲ装置（排気還流機構１９、ＥＧＲ用スロットル弁機構８０、排気還流機構８１）によって、気筒３ａから排気通路（排気管１７）に排出された排ガスを気筒３ａ内に還流させる外部ＥＧＲ動作が実行されるとともに、筒内流動変更装置（可変フラップ機構１６，９０）によって、気筒３ａ内における筒内流動の強さが変更される内燃機関３の制御装置１であって、外部ＥＧＲ装置を駆動することによって、外部ＥＧＲ動作を制御するＥＧＲ制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５９，１０３）と、外部ＥＧＲ動作が実行されているか否かを判定する判定手段（ＥＣＵ２、ステップ７０，１１０〜１２４）と、筒内流動変更装置を駆動することによって、筒内流動の強さを制御する筒内流動制御手段（ＥＣＵ２、ステップ７１〜７４，１０６，１０７，１０９）と、を備え、筒内流動制御手段は、判定手段による判定の結果、外部ＥＧＲ動作が実行されているとき（ステップ１０６の判別結果がＹＥＳのとき）には、外部ＥＧＲ動作が停止されているとき（ステップ１０６の判別結果がＮＯのとき）よりも、筒内流動を強くなるように制御することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ制御手段によって、外部ＥＧＲ動作および内部ＥＧＲ動作がそれぞれ制御され、筒内流動制御手段によって、外部ＥＧＲ動作が実行されているときには、外部ＥＧＲ動作が停止されているときよりも、筒内流動が強くなるように制御される。その結果、外部ＥＧＲ動作の実行中、排ガスが気筒内に還流されるのに起因して、筒内ガス温度が低下したときでも、筒内流動が外部ＥＧＲ動作の停止中よりも強化されることによって、混合気の燃焼速度を高めることができ、混合気の良好な燃焼状態を確保できる。同じ理由により、混合気の燃焼速度が局所的にばらつくのを回避でき、ノッキングの発生を回避することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、気筒３ａ内で発生した既燃ガスを気筒３ａ内に残留させる内部ＥＧＲ動作を実行する内部ＥＧＲ装置（可変吸気カム位相機構５０、可変排気カム位相機構７０）を有し、ＥＧＲ制御手段は、外部ＥＧＲ動作を制御するのに加えて、内部ＥＧＲ装置を駆動することによって内部ＥＧＲ動作を制御し（ステップ５４，５５，５９，１０１〜１０３）、筒内流動制御手段は、外部ＥＧＲ動作の状態が実行状態と停止状態との間で切り換わったとき（ステップ１１３の判別結果がＮＯのとき、およびステップ１１９の判別結果がＹＥＳのとき）に、その時点での筒内流動の強さを、所定時間（積Ｘ＿ＯＮ・ΔＴに相当する時間、および積Ｘ＿ＯＦＦ・ΔＴに相当する時間）が経過するまでの間、保持するように制御する（ステップ１１４〜１１７，１２０〜１２３）ことを特徴とする。

一般に、外部ＥＧＲ装置は、排ガスが排気通路から気筒内に実際に還流されるまでに時間がかかる特性を有しているので、外部ＥＧＲ動作を停止した場合、停止後も排ガスが短時間、気筒内に還流され続けることになる。そのため、筒内流動の強さを外部ＥＧＲ動作の停止タイミングに同期して弱めると、排ガスが外部ＥＧＲ動作の停止後も気筒内に還流されることによって、混合気の燃焼速度が低下し、混合気の燃焼状態が悪化するおそれがある。これとは逆に、外部ＥＧＲ動作を開始した場合、排ガスが排気通路から気筒内に実際に還流されるまでに時間がかかるので、筒内流動の強さを外部ＥＧＲ動作の開始タイミングに同期して強くなるように変化させると、既燃ガス（内部ＥＧＲ）が残っている気筒での燃焼状態が不安定になるおそれがある。

これに対して、本発明の内燃機関の制御装置によれば、外部ＥＧＲ動作の状態が実行状態と停止状態との間で切り換わったときには、所定時間が経過するまでの間、その時点での筒内流動の強さを保持するように、筒内流動の強さが制御される。したがって、この所定時間を適切に設定することによって、外部ＥＧＲ動作を停止した場合、外部ＥＧＲ動作の停止後に排ガスが気筒内に還流され続けている間は、筒内流動の強さが外部ＥＧＲ動作の停止前の強さ（すなわち外部ＥＧＲ動作の実行中の強さ）に保持されることになり、その結果、上述したような、混合気の燃焼速度の低下を回避でき、混合気の良好な燃焼状態を確保することができる。一方、外部ＥＧＲ動作を開始した場合、外部ＥＧＲ動作の開始後に排ガスが気筒内に実際に還流されるまでの間は、筒内流動の強さが外部ＥＧＲ動作の開始前の強さ（すなわち外部ＥＧＲ動作の停止中の強さ）に保持されることになり、その結果、上述したような、既燃ガスが残っている気筒での燃焼状態が不安定になるのを回避でき、混合気の良好な燃焼状態を確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３の負荷を表す負荷パラメータ（要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する負荷パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、アクセル開度センサ３１）をさらに備え、筒内流動制御手段は、外部ＥＧＲ動作が実行されているときに、検出された負荷パラメータ（要求トルクＰＭＣＭＤ）が表す内燃機関３の負荷が大きいほど、筒内流動をより強くなるように制御する（ステップ７２，７４，１０７）ことを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、外部ＥＧＲ動作が実行されているときに、検出された負荷パラメータが表す内燃機関の負荷が大きいほど、筒内流動がより強くなるように制御される。一般に、外部ＥＧＲ動作の制御では、内燃機関の負荷が大きいほど、還流される排ガス量がより多くなるように制御されるので、上記のように筒内流動の強さを制御することによって、還流される排ガス量がより多いほど、それに応じて、筒内流動をより強くなるように適切に制御することができる。すなわち、還流される排ガス量の多少に応じて、筒内流動の強さを適切に制御することができる（なお、本明細書における「負荷パラメータの検出」は、センサなどにより負荷パラメータを直接検出することに限らず、負荷パラメータを他のパラメータに基づいて算出・推定することを含む）。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、筒内流動変更装置は、内燃機関３の吸気弁４よりも所定距離、上流側における吸気通路（吸気ポート１２ａ）の断面積を変更することによって、筒内流動の強さを変更するように構成されていることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、筒内流動変更装置が、内燃機関の吸気弁よりも所定距離、上流側における吸気通路の断面積を変更することによって、筒内流動の強さを変更するように構成されているので、この所定距離を適切に設定することによって、筒内流動の強さを適切に変更可能な筒内流動変更装置を実現することができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関３の制御装置１において、筒内流動変更装置は、吸気通路（吸気ポート１２ａ）内に設けられ、吸気通路（吸気ポート１２ａ）の断面積を変更するフラップ１６ａ，９０ａを有することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、吸気通路内に設けられフラップによって、吸気通路の断面積が変更され、筒内流動の強さが変更されるので、例えば、１気筒当たり２つの吸気弁を備えた内燃機関において、一方の吸気弁を閉弁しかつ他方を極小リフト状態に駆動することによってスワール流を発生させ、筒内流動を強化する場合と比べて、十分な吸入空気量を確保することができ、より高出力の内燃機関を実現することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この制御装置１は、図２に示すように、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、ＥＧＲ制御処理などの各種の制御処理を実行する。

図１および図３に示すように、エンジン３は、４バルブ式直列４気筒ガソリンエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、気筒３ａ毎に設けられた一対の吸気弁４，４および一対の排気弁７，７（いずれも１つのみ図示）とを有しているとともに、図示しない車両に搭載されている。

エンジン３は、吸気カムシャフト５および吸気カム６を有するとともに各吸気弁４を開閉駆動する吸気側動弁機構４０と、排気カムシャフト８および排気カム９を有するとともに各排気弁７を開閉駆動する排気側動弁機構６０と、燃料噴射弁１０（図２参照）と、点火プラグ１１（図２参照）などを備えている。

吸気カムシャフト５および排気カムシャフト８はそれぞれ、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド３ｃに回動自在に取り付けられているとともに、気筒３ａの配列方向に沿って延びている。この吸気カムシャフト５の一端部上には、吸気スプロケット（図示せず）が同軸に配置され、回転自在に設けられている。この吸気スプロケットは、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト（図示せず）に連結され、後述する可変吸気カム位相機構５０を介して吸気カムシャフト５に連結されている。以上の構成により、吸気カムシャフト５は、クランクシャフトが２回転する毎に１回転する。

また、吸気側動弁機構４０は、クランクシャフトの回転に伴う吸気カムシャフト５の回転により、各気筒３ａの吸気弁４を開閉駆動するものであり、後述するように、吸気弁４のバルブタイミングを無段階に変更する可変式の動弁機構で構成されている。

さらに、排気カムシャフト８の一端部上には、排気スプロケット（図示せず）が同軸に配置され、回転自在に設けられている。この排気スプロケットは、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフトに連結され、後述する可変排気カム位相機構７０を介して排気カムシャフト８に連結されている。以上の構成により、排気カムシャフト８は、クランクシャフトが２回転する毎に１回転する。さらに、排気カム９は、排気カムシャフト８上にこれと一体に回転するように気筒３ａ毎に設けられている。

また、排気側動弁機構６０は、クランクシャフトの回転に伴う排気カムシャフト８の回転により、各気筒３ａの排気弁７を開閉駆動するものであり、後述するように、排気弁７のバルブタイミングを無段階に変更する可変式の動弁機構で構成されている。

一方、燃料噴射弁１０は、気筒３ａ毎に設けられ、燃料を気筒３ａ内に直接噴射するようにシリンダヘッド３ｃに取り付けられている。すなわち、エンジン３は直噴エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁１０は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、後述する燃料噴射量ＴＯＵＴに基づいて、開弁時間および開弁タイミングが制御される。すなわち燃料噴射時間および噴射タイミングが制御される。

また、点火プラグ１１も、気筒３ａ毎に設けられ、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。点火プラグ１１は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、点火時期に応じたタイミングで燃焼室内の混合気を燃焼させるように、放電状態が制御される。

一方、エンジン３には、クランク角センサ２０および水温センサ２１が設けられている。このクランク角センサ２０（負荷パラメータ検出手段）は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフトの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。

さらに、水温センサ２１は、エンジン３のシリンダブロック３ｄ内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出して、それを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

一方、エンジン３の吸気管１２には、上流側から順に、エアフローセンサ２２、ターボチャージャ１３、インタークーラ３５、スロットル弁機構１５および可変フラップ機構１６（図４参照）がそれぞれ設けられている。このエアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気管１２内を流れる新気の流量（以下「新気流量」という）ＧＩＮを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ターボチャージャ１３は、可変容量式のものであり、吸気管１２のエアフローセンサ２２よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード１３ａと、排気管１７（排気通路）の途中に設けられ、コンプレッサブレード１３ａと一体に回転するタービンブレード１３ｂと、可変ノズル機構１４と、これらを収容するハウジングなどを備えている。

このターボチャージャ１３では、排気管１７内を流れる排ガスによってタービンブレード１３ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード１３ａも同時に回転することにより、吸気管１２内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。

また、可変ノズル機構１４は、ターボチャージャ１３が発生する過給圧を変化させるためのものであり、複数の可変ノズルベーン１４ａ（２つのみ図示）と、可変ノズルベーン１４ａを駆動するベーンアクチュエータ１４ｂなどを備えている。可変ノズルベーン１４ａは、ハウジングのタービンブレード１３ｂを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。また、ベーンアクチュエータ１４ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されているとともに、可変ノズルベーン１４ａに機械的に連結されている。

ＥＣＵ２は、ベーンアクチュエータ１４ｂを介して可変ノズルベーン１４ａの開度（以下「ノズル開度」という）ＬＶＮＴを変化させ、タービンブレード１３ｂに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード１３ｂが排ガスから受け取る運動エネルギを変化させる。それにより、タービンブレード１３ｂの回転速度すなわちコンプレッサブレード１３ａの回転速度が変化することで、過給圧が変更される。

一方、インタークーラ３５は、空冷式のものであり、その内部を吸気が通過する際、ターボチャージャ１３での過給動作（加圧動作）によって温度が上昇した吸気を冷却する。

また、スロットル弁機構１５は、スロットル弁１５ａおよびこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ１５ｂなどを備えている。スロットル弁１５ａは、吸気管１２の途中に回動自在に設けられており、回動に伴う開度の変化により吸気管１２内の新気流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ１５ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの後述するＴＨ制御入力Ｕ＿ＴＨによって駆動されることにより、スロットル弁１５ａの開度を変化させる。

さらに、スロットル弁１５ａには、これを開弁方向および閉弁方向にそれぞれ付勢する２つのばね（いずれも図示せず）が取り付けられている。これら２つのばねの付勢力により、スロットル弁１５ａは、後述するように、ＴＨ制御入力Ｕ＿ＴＨが値０に設定されているときや、ＴＨ制御入力Ｕ＿ＴＨがＴＨアクチュエータ１５ｂに入力されていないときには、所定の初期開度に保持される。この初期開度は、全閉状態に近い値であって、停車中はアイドル運転やエンジン始動を適切に行うことができると同時に、走行中は低速走行状態を維持できるような吸入空気量を確保できる値（例えば６゜）に設定されている。

また、吸気管１２のスロットル弁機構１５よりも下流側には、吸気温センサ２３および吸気管内圧センサ２４（いずれも図２参照）が設けられている。この吸気温センサ２３は、吸気管１２内を流れる空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。吸気管内圧センサ２４は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管１２内の圧力（以下「吸気管内圧」という）ＰＢＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この吸気管内圧ＰＢＡは、絶対圧として検出される。

一方、可変フラップ機構１６（筒内流動変更装置）は、気筒３ａ内にタンブル流を発生させ、筒内流動を高めることで、混合気の燃焼速度を向上させるためのものであり、図４に示すように、気筒３ａ毎に設けられたフラップ１６ａ（１つのみ図示）と、これらのフラップ１６ａを同時に開閉駆動するフラップアクチュエータ１６ｂとを備えている。フラップ１６ａは、吸気弁４よりも若干、上流側の吸気ポート１２ａ（吸気通路）内に配置され、その角度ＦＡが図４に実線で示す最大角度と、図４に２点鎖線で示す最小角度との間で変更可能に構成されている。このフラップ１６ａの角度（以下「フラップ角度」という）ＦＡの変化によって、吸気ポート１２ａの断面積が変更される。

また、フラップアクチュエータ１６ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されたモータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２から後述するフラップ制御入力Ｕ＿ＦＡが供給されると、フラップ角度ＦＡすなわち吸気ポート１２ａの断面積を変化させ、それにより、気筒３ａ内に発生するタンブル流の強さを変化させる。すなわち、タンブル流の強さが制御される。この場合、タンブル流は、フラップ角度ＦＡが最大角度のときに最も強くなり、フラップ角度ＦＡが最小角度のときに最も弱くなる。

なお、この可変フラップ機構１６は、図示しない保持機構を備えており、フラップ制御入力Ｕ＿ＦＡが後述するように値０に設定されているとき、または断線などによりフラップ制御入力Ｕ＿ＦＡがフラップアクチュエータ１６ｂに入力されないときには、保持機構によって、フラップ角度ＦＡが上記最小角度に保持される。

さらに、エンジン３の排気管１７には、上流側から順に、ＬＡＦセンサ２５および三元触媒１８がそれぞれ設けられている。ＬＡＦセンサ２５は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気管１７内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２５の検出信号の値に基づき、排ガス中の空燃比を表す検出空燃比ＫＡＣＴを算出する。この場合、検出空燃比ＫＡＣＴは、具体的には当量比として算出される。

一方、エンジン３には、排気還流機構１９（外部ＥＧＲ装置）が設けられている。この排気還流機構１９は、排気管１７内の排ガスの一部を吸気管１２側に還流するものであり、吸気管１２および排気管１７の間に接続されたＥＧＲ管１９ａを有している。このＥＧＲ管１９ａの一端は、排気管１７の排気マニホールドの集合部に開口し、他端は、吸気管１２のスロットル弁機構１３よりも下流側の部分に開口している。

また、ＥＧＲ管１９ａには、上流側から順に、ＥＧＲクーラ１９ｂおよびＥＧＲ制御弁１９ｃが設けられている。このＥＧＲクーラ１９ｂは、エンジン３の冷却水を冷媒として用いる水冷式のものであり、ＥＧＲ管１９ａ内を流れる排ガスは、ＥＧＲクーラ１９ｂ内を通過する際、冷却水との熱交換により冷却される。

さらに、ＥＧＲ制御弁１９ｃは、リニア電磁弁タイプのもので、ＥＣＵ２からの後述するＥＧＲリフト制御入力Ｕ＿ＬＩＦＴに応じて、そのリフト（以下「ＥＧＲリフト」という）が最大値と最小値との間でリニアに変化するように構成されており、それにより、ＥＧＲ管１９ａ内の通路断面積すなわち排気還流量（以下「外部ＥＧＲ量」という）を変化させる。

このＥＧＲ制御弁１９ｃには、ＥＧＲリフトセンサ２６（図２参照）が取り付けられており、ＥＧＲリフトセンサ２６は、ＥＧＲ制御弁１９ｃの実際のＥＧＲリフトＬＡＣＴを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、後述するように、ＥＧＲ制御弁１９ｃを介して、ＥＧＲリフトＬＡＣＴが目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤに収束するように、外部ＥＧＲ量を制御する。なお、以下の説明では、排気還流機構１９により排気を還流させることを「外部ＥＧＲ動作」という。

次に、前述した吸気側動弁機構４０について説明する。この吸気側動弁機構４０は、吸気カムシャフト５および吸気カム６に加えて、吸気ロッカアーム４１、吸気ロッカアームシャフト４２および可変吸気カム位相機構５０（内部ＥＧＲ装置）を備えている。吸気ロッカアーム４１は、吸気カムシャフト５の回転に伴い、吸気カム６によって、吸気ロッカアームシャフト４２の軸線回りに回動するように駆動され、それにより、吸気弁４を開閉する。

また、可変吸気カム位相機構５０は、吸気カムシャフト５のクランクシャフトに対する相対的な位相（以下「吸気カム位相」という）ＣＡＩＮを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、吸気カムシャフト５の吸気スプロケット側の端部に設けられている。図５に示すように、可変吸気カム位相機構５０は、ハウジング５１、３枚羽根式のベーン５２、油圧ポンプ５３および吸気カム位相電磁弁５４などを備えている。

このハウジング５１は、吸気カムシャフト５上の吸気スプロケットと一体に構成されており、互いに等間隔に形成された３つの隔壁５１ａを備えている。ベーン５２は、吸気カムシャフト５の吸気スプロケット側の端部に同軸に取り付けられ、吸気カムシャフト５から外方に放射状に延びているとともに、ハウジング５１内に回転可能に収容されている。また、ハウジング５１では、隔壁５１ａとベーン５２との間に、３つの進角室５５および３つの遅角室５６が形成されている。

油圧ポンプ５３は、クランクシャフトに連結された機械式のものであり、クランクシャフトが回転すると、それに伴って、エンジン３のオイルパン３ｅに蓄えられた潤滑用のオイルを、油路５７ｃを介して吸い込むとともに、これを昇圧した状態で、油路５７ｃを介して吸気カム位相電磁弁５４に供給する。

吸気カム位相電磁弁５４は、スプール弁機構５４ａおよびソレノイド５４ｂを組み合わせたものであり、進角油路５７ａおよび遅角油路５７ｂを介して、進角室５５および遅角室５６にそれぞれ接続されているとともに、油圧ポンプ５３から供給された油圧を、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔとして、進角室５５および遅角室５６にそれぞれ出力する。吸気カム位相電磁弁５４のソレノイド５４ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの後述する吸気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＩＮにより、スプール弁機構５４ａのスプール弁体を所定の移動範囲内で移動させることで、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔをいずれも変化させる。

以上の可変吸気カム位相機構５０では、油圧ポンプ５３の動作中、吸気カム位相電磁弁５４が吸気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＩＮに応じて作動することにより、進角油圧Ｐａｄが進角室５５に、遅角油圧Ｐｒｔが遅角室５６にそれぞれ供給され、それにより、ベーン５２とハウジング５１との間の相対的な位相が進角側または遅角側に変更される。その結果、前述した吸気カム位相ＣＡＩＮが、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化し、それにより、吸気弁４のバルブタイミングは、図６に実線で示す最遅角タイミングと、図６に２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。

なお、この可変吸気カム位相機構５０には、図示しないロック機構が設けられており、このロック機構により、吸気カム位相ＣＡＩＮが吸気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＩＮに対応する値に保持される。また、油圧ポンプ５３からの供給油圧が低いとき、吸気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＩＮが後述するように値０に設定されているとき、または断線などによりＵ＿ＣＡＩＮが吸気カム位相電磁弁５４に入力されないときには、ロック機構によって、可変吸気カム位相機構５０による吸気カム位相ＣＡＩＮの変更が禁止され、吸気カム位相ＣＡＩＮが所定の故障時用値に保持される。

一方、吸気カムシャフト５の可変吸気カム位相機構５０と反対側の端部には、吸気カム角センサ２７（図２参照）が設けられている。この吸気カム角センサ２７は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、吸気カムシャフト５の回転に伴い、パルス信号であるＩＮＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＩＮＣＡＭ信号および前述したＣＲＫ信号に基づき、吸気カム位相ＣＡＩＮを算出する。

次に、前述した排気側動弁機構６０について説明する。この排気側動弁機構６０は、排気カムシャフト８および排気カム９に加えて、排気ロッカアーム６１、排気ロッカアームシャフト６２および可変排気カム位相機構７０（内部ＥＧＲ装置）を備えている。排気ロッカアーム６１は、排気カムシャフト８の回転に伴い、排気カム９によって、排気ロッカアームシャフト６２の軸線回りに回動するように駆動され、それにより、排気弁７を開閉する。

また、可変排気カム位相機構７０は、排気カムシャフト８のクランクシャフトに対する相対的な位相（以下「排気カム位相」という）ＣＡＥＸを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、排気カムシャフト８の排気スプロケット側の端部に設けられている。

この可変排気カム位相機構７０は、前述した可変吸気カム位相機構５０と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略するが、排気カム位相電磁弁７１（図２参照）などを備えており、ＥＣＵ２からの後述する排気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸによって排気カム位相電磁弁７１が駆動されると、排気カム位相ＣＡＥＸを、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化させる。それにより、排気弁７のバルブタイミングは、図６に実線で示す最遅角タイミングと、図６に２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。

なお、この可変排気カム位相機構７０には、図示しないロック機構が設けられており、このロック機構により、排気カム位相ＣＡＥＸが排気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに対応する値に保持される。さらに、排気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸが後述するように値０に設定されているとき、または断線などにより排気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸが排気カム位相電磁弁７１に入力されないときには、ロック機構により、可変排気カム位相機構７０による排気カム位相ＣＡＥＸの変更が禁止され、排気カム位相ＣＡＥＸが所定の故障時用値に保持される。

一方、排気カムシャフト８の可変排気カム位相機構７０と反対側の端部には、排気カム角センサ２８（図２参照）が設けられている。この排気カム角センサ２８は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、排気カムシャフト８の回転に伴い、パルス信号であるＥＸＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＥＸＣＡＭ信号および前述したＣＲＫ信号に基づき、排気カム位相ＣＡＥＸを算出する。

以上のように、このエンジン３の場合、可変吸気カム位相機構５０および可変排気カム位相機構７０によって、吸気弁４および排気弁７のバルブタイミングをそれぞれ無段階に変更でき、それにより、燃焼行程後も気筒３ａ内に残留する既燃ガスの量（以下「内部ＥＧＲ量」という）を、２つの可変機構５０，７０によって自在に変更できるように構成されている。なお、以下の説明では、２つの可変機構５０，７０によって既燃ガスを気筒３ａ内に残留させることを「内部ＥＧＲ」という。

さらに、ＥＣＵ２には、フラップ角度センサ２９、大気圧センサ３０、アクセル開度センサ３１、スロットル弁開度センサ３２および排気温センサ３３が接続されている。このフラップ角度センサ２９は、ポテンショメータで構成され、フラップ角度ＦＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、大気圧センサ３０は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、アクセル開度センサ３１（負荷パラメータ検出手段）は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、スロットル弁開度センサ３２は、ポテンショメータで構成され、スロットル弁１５ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。一方、排気温センサ３３は、排気管１７内を流れる排ガスの温度（以下「排気温」という）ＴＥＸを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜３３の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別し、各種の制御処理を実行する。

具体的には、ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じて、後述するように、燃料噴射制御処理、ＥＧＲ制御処理、タンブル制御処理、点火時期制御処理および可変機構制御処理などを実行する。これらの制御処理により、エンジン３は、その燃焼モードが圧縮着火燃焼モードと火花点火燃焼モードとの間で切り換えて運転される。

この圧縮着火燃焼モードは、燃料を圧縮行程のみで噴射することにより成層混合気を生成し、これを自己着火燃焼させるものであり、後述する圧縮着火燃焼モードの実行条件が成立しているときに実行される。なお、この圧縮着火燃焼モードの場合、成層混合気が自己着火燃焼するので、火花点火は本質的に不要であるが、失火防止と、自己着火燃焼タイミングを適切に制御することを目的として、本実施形態の後述する点火時期制御処理では、圧縮着火燃焼モードでも、点火プラグ１１による火花点火が実行される。

また、火花点火燃焼モードは、燃料を吸気行程で噴射することにより、均質混合気を生成し、これを火花点火により火炎伝播燃焼させるものであり、圧縮着火燃焼モードの実行条件が不成立のときに実行される。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、ＥＧＲ制御手段、判定手段、筒内流動制御手段、および負荷パラメータ検出手段に相当する。

以下、図７を参照しながら、ＥＣＵ２により、ＴＤＣ信号の発生に同期する制御周期ΔＴで実行される各種の制御処理について説明する。なお、以下の説明において算出される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。

この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＰＭＣＭＤ（負荷パラメータ）を算出する。このマップでは、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きなエンジン出力負荷が要求されるためである。

次いで、ステップ２に進み、圧縮着火燃焼フラグＦ＿ＨＣＣＩの設定処理を実行する。この処理では、圧縮着火燃焼フラグＦ＿ＨＣＣＩが、圧縮着火燃焼モードの実行条件が成立しているとき、すなわち以下の４つの条件（ｆ１）〜（ｆ４）がいずれも成立しているときに「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。
（ｆ１）排気還流機構１９、可変吸気カム位相機構５０および可変排気カム位相機構７０がいずれも正常であること。
（ｆ２）エンジン水温ＴＷが所定値以上であること。
（ｆ３）排気温ＴＥＸが所定値以上であること。
（ｆ４）要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥの組み合わせが、圧縮着火燃焼モードを実行すべき所定の運転領域にあること。

ステップ２に続くステップ３で、燃料噴射制御処理を実行する。この燃料噴射制御処理は、燃料噴射弁１０を介して気筒３ａ内に噴射すべき燃料量（以下「燃料噴射量」という）ＴＯＵＴおよびその噴射時期などを算出するものであり、その詳細については後述する。

次いで、ステップ４で、ＥＧＲ制御処理を実行する。このＥＧＲ制御処理は、排気還流機構１９を介して外部ＥＧＲ量を制御するために、ＥＧＲリフトＬＡＣＴの目標となる目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤを算出するとともに、２つの可変機構５０，７０を介して内部ＥＧＲ量を制御するために、排気カム位相ＣＡＥＸおよび吸気カム位相ＣＡＩＮのそれぞれの目標となる目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤおよび目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを算出するものであり、その詳細については後述する。

次に、ステップ５に進み、タンブル制御処理を実行する。このタンブル制御処理は、可変フラップ機構１６を介してタンブル流の強さを制御するために、フラップ角度ＦＡの目標となる目標フラップ角度ＦＡ＿ＣＭＤを算出するものであり、その詳細については後述する。

ステップ５に続くステップ６で、過給圧制御処理を実行する。この過給圧制御処理では、前述した圧縮着火燃焼フラグＦ＿ＨＣＣＩ＝１のときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、圧縮着火燃焼モード用の目標ノズル開度ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが算出される。一方、Ｆ＿ＨＣＣＩ＝０のときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、火花点火燃焼モード用の目標ノズル開度ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが算出される。

次に、ステップ７に進み、スロットル弁制御処理を実行する。このスロットル弁制御処理では、Ｆ＿ＨＣＣＩ＝１のときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、圧縮着火燃焼モード用の目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤが算出される。一方、Ｆ＿ＨＣＣＩ＝０のときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、火花点火燃焼モード用の目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤが算出される。

次いで、ステップ８で、点火時期制御処理を実行する。この点火時期制御処理では、Ｆ＿ＨＣＣＩ＝１のときには、後述する圧縮着火燃焼モード用の燃料噴射タイミングおよびエンジン回転数ＮＥなどに基づき、所定の演算手法により、圧縮着火燃焼モード用の点火時期が算出される。この圧縮着火燃焼モード用の点火時期は、前述したように、圧縮着火燃焼モードにおける失火を防止できるとともに、自己着火燃焼タイミングを適切に制御できるような値に算出される。

一方、Ｆ＿ＨＣＣＩ＝０のときには、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン水温ＴＷなどの各種の運転状態パラメータに応じて、マップ検索などの所定の演算手法により、火花点火燃焼モード用の点火時期が算出される。

ステップ８に続くステップ９で、可変機構制御処理を実行する。この可変機構制御処理は、前述したステップ４〜７で算出された各種の目標値に応じて、各種の可変機構への制御入力を算出するものであり、その詳細については後述する。このステップ９を実行した後、本処理を終了する。

以下、図８を参照しながら、前述した燃料噴射制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ２０で、基本燃料噴射量ＴＩＭを算出する。この基本燃料噴射量ＴＩＭは、エアフローセンサ２２により検出された新気流量ＧＩＮ、エンジン回転数ＮＥおよび吸気カム位相ＣＡＩＮなどのパラメータに基づいて算出される。

次いで、ステップ２１に進み、実新気率ＫＥＧＲを算出する。この実新気率ＫＥＧＲは、以下に述べるように、算出される。すなわち、まず、実新気率ＫＥＧＲのテーブル検索値の今回値を、吸気温ＴＡに応じてテーブル検索することにより算出する。次いで、ＲＡＭに記憶されている前回以前の制御タイミングで算出された所定個数の実新気率ＫＥＧＲのテーブル検索値と、上記今回値とを用い、これらに移動平均演算処理を施すことによって、実新気率ＫＥＧＲが算出される。なお、この実新気率ＫＥＧＲは、気筒３ａ内に吸入された新気量と総ガス量（新気量＋内部ＥＧＲ量＋外部ＥＧＲ量）との比率に相当する。

ステップ２１に続くステップ２２で、内部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮおよび外部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＥＸを算出する。これらの値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮ，ＫＥＧＲＣＭＤＥＸは、具体的には図９に示すように算出される。

すなわち、まず、ステップ４０で、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、実新気率ＫＥＧＲの目標値ＫＥＧＲＣＭＤを算出する。

次いで、ステップ４１に進み、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを算出する。その後、ステップ４２で、外部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＥＸを、値１から内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを減算した値に設定する。

次に、ステップ４３で、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮおよび目標値ＫＥＧＲＣＭＤに基づき、下式（１）により、内部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮを算出する。すなわち、内部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮは、値１から、総ＥＧＲ量における内部ＥＧＲ量の割合の目標値を減算した値に相当し、言い換えれば、外部ＥＧＲ量が値０に制御されていると仮定した場合において、内部ＥＧＲ量の制御により、気筒３ａ内に吸入すべき新気量の割合の目標値に相当する。

次いで、ステップ４４で、外部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＥＸおよび目標値ＫＥＧＲＣＭＤに基づき、下式（２）により、外部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＥＸを算出した後、本処理を終了する。すなわち、外部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＥＸは、値１から、総ＥＧＲ量における外部ＥＧＲ量の割合の目標値を減算した値に相当し、言い換えれば、内部ＥＧＲ量が値０に制御されていると仮定した場合において、外部ＥＧＲ量の制御により、気筒３ａ内に吸入すべき新気量の割合の目標値に相当する。

図８に戻り、ステップ２２で以上のように２つの目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮ，ＫＥＧＲＣＭＤＥＸを算出した後、ステップ２３に進み、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する。

次いで、ステップ２４で、空燃比補正係数ＫＡＦを算出する。この空燃比補正係数ＫＡＦは、具体的には、以下に述べるように算出される。すなわち、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているときには、空燃比補正係数ＫＡＦは、検出空燃比ＫＡＣＴを目標空燃比ＫＣＭＤに収束させるように、所定のフィードバック制御アルゴリズム（例えば、ＰＩＤ制御アルゴリズムや応答指定型制御アルゴリズムなど）により算出される。一方、空燃比フィードバック制御の実行条件が不成立であるときには、空燃比補正係数ＫＡＦは、値１に設定される。

ステップ２４に続くステップ２５で、総補正係数ＫＴＯＴＡＬおよびバッテリ電圧補正項ＴＩＶＢを算出する。この総補正係数ＫＴＯＴＡＬは、各種の運転パラメータ（例えば、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷおよび大気圧ＰＡなど）に応じて各種のマップを検索することで、各種の補正係数を算出するとともに、これらの各種の補正係数を互いに乗算することにより算出される。また、バッテリ電圧補正項ＴＩＶＢは、バッテリ電圧に応じて、図示しないマップを検索することにより、算出される。

次に、ステップ２６で、以上のように算出した各種の値に基づき、下式（３）により、燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する。

ステップ２６に続くステップ２７で、前述した圧縮着火燃焼フラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、圧縮着火燃焼運転モードの実行条件が成立しているときには、ステップ２８に進み、圧縮着火燃焼モード用の噴射時期算出処理を実行する。図示しないが、このステップ２８では、燃料噴射弁１０による燃料噴射の終了タイミングおよび噴射時間が、上記ステップ２６で算出した燃料噴射量ＴＯＵＴに基づき、混合気を圧縮着火燃焼させるのに最適な値として算出される。以上のようにステップ２８を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２７の判別結果がＮＯで、圧縮着火燃焼運転モードの実行条件が成立していないときには、ステップ２９に進み、火花点火燃焼モード用の噴射時期算出処理を実行する。図示しないが、このステップ２９では、燃料噴射弁１０による燃料噴射の終了タイミングおよび噴射時間が、上記ステップ２６で算出した燃料噴射量ＴＯＵＴに基づき、混合気を火花点火燃焼させるのに最適な値として算出される。以上のようにステップ２９を実行した後、本処理を終了する。

以下、図１０を参照しながら、前述したＥＧＲ制御処理について説明する。本処理では、まず、ステップ５０において、フィードバック補正係数（以下「ＦＢ補正係数」という）ＫＥＧＲＦＢの算出処理を実行する。この処理では、以下に述べるように、ＦＢ補正係数ＫＥＧＲＦＢに加えて、その内部ＥＧＲ用学習値ＫＥＧＲＲＥＦＩＮおよび外部ＥＧＲ用学習値ＫＥＧＲＲＥＦＥＸが算出される。

このＦＢ補正係数ＫＥＧＲＦＢは、実新気率ＫＥＧＲを目標値ＫＥＧＲＣＭＤに収束させるための値であり、具体的には、所定のフィードバック制御アルゴリズム（例えば、ＰＩＤ制御アルゴリズムや応答指定型制御アルゴリズムなど）によって算出される。また、内部ＥＧＲ用学習値ＫＥＧＲＲＥＦＩＮは、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮ＝１で内部ＥＧＲのみが実行されているときに、ＦＢ補正係数ＫＥＧＲＦＢと、内部ＥＧＲ用学習値ＫＥＧＲＲＥＦＩＮの前回値との加重平均演算によって算出される。

また、外部ＥＧＲ用学習値ＫＥＧＲＲＥＦＥＸは、外部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＥＸ＝１で外部ＥＧＲ動作のみが実行されているときに、ＦＢ補正係数ＫＥＧＲＦＢと、外部ＥＧＲ用学習値ＫＥＧＲＲＥＦＥＸの前回値との加重平均演算によって算出される。

次に、ステップ５１に進み、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮが値０．５以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち内部ＥＧＲ量が外部ＥＧＲ量以上のときには、ステップ５２で、前述した内部ＥＧＲ目標値とＦＢ補正係数の積ＫＥＧＲＣＭＤＩＮ・ＫＥＧＲＦＢを、補正後内部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＭＡＰＩＮとして設定する。

一方、ステップ５１の判別結果がＮＯで、内部ＥＧＲ量が外部ＥＧＲ量よりも小さいときには、ステップ５３で、内部ＥＧＲ目標値とＦＢ補正係数の内部ＥＧＲ用学習値との積ＫＥＧＲＣＭＤＩＮ・ＫＥＧＲＲＥＦＩＮを、補正後内部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＭＡＰＩＮとして設定する。

ステップ５２または５３に続くステップ５４で、補正後内部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＭＡＰＩＮおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤを算出する。この目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤは、後述するように、排気カム位相ＣＡＥＸの目標値として用いられる。

次に、ステップ５５に進み、補正後内部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＭＡＰＩＮおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを算出する。この目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤは、後述するように、吸気カム位相ＣＡＩＮの目標値として用いられる。

ステップ５５に続くステップ５６で、外部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＥＸが値０．５よりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、外部ＥＧＲ量が内部ＥＧＲ量よりも大きいときには、ステップ５７に進み、前述した外部ＥＧＲ目標値とＦＢ補正係数の積ＫＥＧＲＣＭＤＥＸ・ＫＥＧＲＦＢを、補正後外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＭＡＰＥＸとして設定する。

一方、上記ステップ５６の判別結果がＮＯで、外部ＥＧＲ量が内部ＥＧＲ量以下のときには、ステップ５８で、外部ＥＧＲ目標値とＦＢ補正係数の外部ＥＧＲ用学習値との積ＫＥＧＲＣＭＤＥＸ・ＫＥＧＲＲＥＦＥＸを、補正後外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＭＡＰＥＸとして設定する。

次いで、ステップ５９で、補正後外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＭＡＰＥＸおよび吸気管内ゲージ圧ＨＰＢＧＡに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤを算出した後、本処理を終了する。この吸気管内ゲージ圧ＨＰＢＧＡは、吸気管内圧ＰＢＡおよび大気圧ＰＡに基づいて算出される。また、目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤは、後述するように、ＥＧＲリフトＬＡＣＴの目標値として用いられる。

次に、図１１を参照しながら、前述したタンブル制御処理について説明する。本処理では、まず、ステップ７０において、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理を実行する。このタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶは、タンブル制御の実行条件が成立しているか否かを表すものであり、その設定処理は、具体的には、図１２に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ８０で、タンブル停止遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ８１に進み、タンブル開始遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ８２に進み、ＥＧＲリフトの前回値ＬＡＣＴ＿Ｌが値０であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち前回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作が停止されていたときには、ステップ８３に進み、ＥＧＲリフトの今回値ＬＡＣＴが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、今回の制御タイミングにおいても外部ＥＧＲ動作が停止されているときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ８３の判別結果がＮＯで、今回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作が開始されたときには、ステップ８４に進み、制御開始ディレイカウンタの計数値の前回値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＮＺを所定値Ｘ＿ＯＮに設定する。この所定値Ｘ＿ＯＮは、エンジン３の運転状態を表すパラメータ（例えば、エンジン回転数ＮＥや排ガスの空間速度など）に応じて、図示しないマップを検索することにより、正値として算出される。

次いで、ステップ８５に進み、タンブル制御の開始タイミングを遅延中であることを表すために、タンブル開始遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＮを「１」に設定した後、後述するステップ８６に進む。このように、ステッ８５でタンブル開始遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＮが「１」に設定されると、次回以降の制御タイミングにおいて、前述したステップ８１の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ８６に進む。

ステップ８１または８５に続くステップ８６で、制御開始ディレイカウンタの計数値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＮを、その前回値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＮＺから値１を減算した値に設定する。すなわち、制御開始ディレイカウンタの計数値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＮを値１デクリメントする。

次に、ステップ８７に進み、制御開始ディレイカウンタの計数値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＮが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＮ＞０のときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ８７の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＣ＿ＴＣＶ＿ＯＮ＝０が成立し、外部ＥＧＲ動作の開始から、所定値Ｘ＿ＯＮと制御周期ΔＴの積Ｘ＿ＯＮ・ΔＴに相当する時間（所定時間）が経過したときには、タンブル制御の実行条件が成立し、タンブル制御を実行すべきであると判定して、ステップ８８に進み、それを表すためにタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶを「１」に設定するとともに、タンブル開始遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＮを「０」にリセットする。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ８２の判別結果がＮＯのとき、すなわち前回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作を実行中であったときには、ステップ８９に進み、ＥＧＲリフトの今回値ＬＡＣＴが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、今回の制御タイミングにおいても外部ＥＧＲ動作を実行中であるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ８９の判別結果がＹＥＳで、今回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作が停止されたときには、ステップ９０に進み、制御停止ディレイカウンタの計数値の前回値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦＺを所定値Ｘ＿ＯＦＦに設定する。この所定値Ｘ＿ＯＦＦは、前述した所定値Ｘ＿ＯＮと同様に、エンジン３の運転状態を表すパラメータ（例えば、エンジン回転数ＮＥや排ガスの空間速度など）に応じて、図示しないマップを検索することにより、正値として算出される。

次いで、ステップ９１に進み、タンブル制御の停止タイミングを遅延中であることを表すために、タンブル停止遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦを「１」に設定した後、後述するステップ９２に進む。このように、ステップ９１でタンブル停止遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦが「１」に設定されると、次回以降の制御タイミングにおいて、前述したステップ８０の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ９２に進む。

ステップ８０または９１に続くステップ９２で、制御停止ディレイカウンタの計数値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦを、その前回値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦＺから値１を減算した値に設定する。すなわち、制御停止ディレイカウンタの計数値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦを値１デクリメントする。

次に、ステップ９３に進み、制御停止ディレイカウンタの計数値Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、Ｃ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦ＞０のときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ９３の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＣ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦ＝０が成立し、外部ＥＧＲ動作の停止時点から、所定値Ｘ＿ＯＦＦと制御周期ΔＴの積Ｘ＿ＯＦＦ・ΔＴに相当する時間（所定時間）が経過したときには、タンブル制御を停止すべきであると判定して、ステップ９４に進み、それを表すためにタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶを「０」にリセットするとともに、タンブル停止遅延中フラグＦ＿ＴＣＶ＿ＯＦＦを「０」にリセットする。その後、本処理を終了する。

以上のように、図１２の設定処理では、外部ＥＧＲ動作が開始された場合、外部ＥＧＲ動作の開始タイミングから、所定値Ｘ＿ＯＮと制御周期ΔＴの積Ｘ＿ＯＮ・ΔＴに相当する時間が経過した時点で、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが「１」に設定され、外部ＥＧＲ動作が停止された場合、外部ＥＧＲ動作の停止タイミングから、所定値Ｘ＿ＯＦＦと制御周期ΔＴの積Ｘ＿ＯＦＦ・ΔＴに相当する時間が経過した時点で、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが「０」にリセットされる。

図１１に戻り、ステップ７０でタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理を以上のように実行した後、ステップ７１に進み、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ７１の判別結果がＹＥＳで、タンブル制御の実行条件が成立しているときには、ステップ７２に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図１３に示すマップを検索することにより、目標フラップ角度のマップ値ＦＡ＿ＭＡＰを算出する。

同図おいて、ＮＥ１〜ＮＥ４は、ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３＜ＮＥ４が成立するように設定されるエンジン回転数ＮＥの所定値である。このマップでは、目標フラップ角度のマップ値ＦＡ＿ＭＡＰは、中高負荷域において、エンジン回転数ＮＥが低いほど、または要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きい値（すなわち最大角度により近い値）に設定されている。これは、中高負荷域では、エンジン回転数ＮＥが低いほど、または要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、燃焼効率をより高めるために、より強いタンブル流を発生させる必要があることによる。

ステップ７２に続くステップ７３で、吸気温ＴＡに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、吸気温補正係数ＫＴＡＦＡを算出する。

次いで、ステップ７４に進み、目標フラップ角度ＦＡ＿ＣＭＤを、吸気温補正係数ＫＴＡＦＡとマップ値ＦＡ＿ＭＡＰの積ＫＴＡＦＡ・ＦＡ＿ＭＡＰに設定した後、本処理を終了する。

次に、図１４を参照しながら、前述した可変機構制御処理について説明する。この制御処理は、以下に述べるように、６つの制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸ，Ｕ＿ＣＡＩＮ，Ｕ＿ＬＩＦＴ，Ｕ＿ＴＨ，Ｕ＿ＬＶＮＴ，Ｕ＿ＦＡを算出するものであり、これらの６つの制御入力によって、前述した６つの可変機構、すなわち可変排気カム位相機構７０、可変吸気カム位相機構５０、排気還流機構１９、スロットル弁機構１５、可変ノズル機構１４および可変フラップ機構１６がそれぞれ制御される。なお、これらの６つの制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸ，Ｕ＿ＣＡＩＮ，Ｕ＿ＬＩＦＴ，Ｕ＿ＴＨ，Ｕ＿ＬＶＮＴ，Ｕ＿ＦＡはいずれも、パルス幅変調方式の信号値として算出される。

この処理では、まず、ステップ１００において、可変機構故障フラグＦ＿ＶＤＮＧが「１」であるか否かを判別する。この可変機構故障フラグＦ＿ＶＤＮＧは、６つの可変機構１４〜１６，１９，５０，７０の少なくとも１つが故障していると判定されたときに「１」に設定され、それ以外のときに「０」に設定される。

このステップ１００の判別結果がＮＯで、６つの可変機構１４〜１６，１９，５０，７０がいずれも正常なときには、ステップ１０１に進み、排気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸを算出する。この排気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸは、可変排気カム位相機構７０を制御するためのものであり、具体的には、排気カム位相ＣＡＥＸが目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズム（例えばＰＩＤ制御アルゴリズムや応答指定型制御アルゴリズム）によって算出される。

次に、ステップ１０２で、上記ステップ１０１と同様の手法により、可変吸気カム位相機構５０を制御するための吸気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＩＮを算出する。すなわち、吸気位相制御入力Ｕ＿ＣＡＩＮは、吸気カム位相ＣＡＩＮが目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出される。

ステップ１０２に続くステップ１０３で、上記ステップ１０１，１０２と同様の手法により、排気還流機構１９を制御するためのＥＧＲリフト制御入力Ｕ＿ＬＩＦＴを算出する。すなわち、ＥＧＲリフト制御入力Ｕ＿ＬＩＦＴは、ＥＧＲリフトＬＡＣＴが目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出される。

次に、ステップ１０４に進み、スロットル弁機構１５を制御するためのＴＨ制御入力Ｕ＿ＴＨを、前述したステップ１０１〜１０３と同様の手法により算出する。すなわち、ＴＨ制御入力Ｕ＿ＴＨは、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出される。

ステップ１０４に続くステップ１０５で、前述した目標ノズル開度ＬＶＮＴ＿ＣＭＤに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、可変ノズル機構１４を制御するためのノズル制御入力Ｕ＿ＬＶＮＴを算出する。

次いで、ステップ１０６に進み、タンブル制御フラグＦ＿ＴＣＶが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、タンブル制御を実行すべきであると判定して、ステップ１０７に進み、可変フラップ機構１６を制御するためのフラップ制御入力Ｕ＿ＦＡを、前述したステップ１０１〜１０３と同様の手法により算出する。すなわち、フラップ制御入力Ｕ＿ＦＡは、フラップ角度ＦＡが目標フラップ角度ＦＡ＿ＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出される。ステップ１０７で以上のようにフラップ制御入力Ｕ＿ＦＡを算出した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１０６の判別結果がＮＯのときには、タンブル制御を停止すべきであると判定して、ステップ１０９に進み、フラップ制御入力Ｕ＿ＦＡを値０に設定した後、本処理を終了する。このようにフラップ制御入力Ｕ＿ＦＡが値０に設定された場合、フラップ角度ＦＡが前述した最小角度になるように（すなわちタンブル流が最も弱くなるように）、可変フラップ機構１６が制御される。

一方、前述したステップ１００の判別結果がＹＥＳで、６つの可変機構１４〜１６，１９，５０，７０の少なくとも１つが故障しているときには、ステップ１０８に進み、５つの制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸ，Ｕ＿ＣＡＩＮ，Ｕ＿ＬＩＦＴ，Ｕ＿ＴＨ，Ｕ＿ＬＶＮＴを、いずれも値０に設定する。次いで、ステップ１０９で、前述したように、フラップ制御入力Ｕ＿ＦＡを値０に設定した後、本処理を終了する。このように６つの制御入力がいずれも値０に設定された場合、所定の吸入空気量および排気状態が確保され、それにより、停車中は、アイドル運転およびエンジン始動が可能となるとともに、走行中は低速走行を継続することが可能となる。

以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、図１２の処理において、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが、外部ＥＧＲ動作が実行されているときに「１」に、外部ＥＧＲ動作が停止されているときに「０」にそれぞれ設定される。そして、図１１および図１４の処理によって、Ｆ＿ＴＣＶ＝１のときには、フラップ制御入力Ｕ＿ＦＡが、フラップ角度ＦＡが目標フラップ角度ＦＡ＿ＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出され、Ｆ＿ＴＣＶ＝０のときには、フラップ制御入力Ｕ＿ＦＡが値０に設定される。その結果、外部ＥＧＲ動作が実行されているときには、外部ＥＧＲ動作が停止されているときよりも、タンブル流すなわち筒内流動が強くなるように制御されるので、外部ＥＧＲ動作の実行により、排ガスが気筒３ａ内に還流されるのに起因して、筒内ガス温度が外部ＥＧＲ動作の停止中よりも低下したときでも、タンブル流が外部ＥＧＲ動作の停止中よりも強くなるように制御されることによって、混合気の燃焼速度を高めることができ、混合気の良好な燃焼状態を確保できる。

上記と同じ理由により、混合気の燃焼速度が局所的にばらつくのを回避でき、ノッキングの発生を回避することができる。特に、本実施形態のエンジン３のように、圧縮着火燃焼モードで成層混合気を燃焼させる場合、成層混合気は、筒内流動が強いと、その燃焼状態が悪化しやすく、良好な燃焼状態を得にくいものであるのに対して、以上のように、外部ＥＧＲ動作が実行されるときに、外部ＥＧＲ動作の停止時よりもタンブル流を強くなるように制御することによって、外部ＥＧＲ動作の実行中も、良好な燃焼状態を確保できる。さらに、以上のように、外部ＥＧＲ動作を実行しながら、タンブル流の強さを制御することによって、良好な燃焼状態を確保しながら燃焼温度の上昇を抑制することができ、ノッキングの発生を抑制することができるので、過給圧をより高い値に制御することができ、エンジン出力を向上させることができるとともに、燃費を向上させることができる。すなわち、高出力かつ高効率のエンジン３を実現することができる。

また、前述したように、本実施形態の排気還流機構１９のような排気還流機構は、排ガスが排気弁７から気筒３ａ内に実際に還流されるまでに時間がかかる特性を有しているので、外部ＥＧＲ動作を停止した場合、停止後も排ガスが短時間、気筒３ａ内に還流され続けることになる。そのため、タンブル流の強さを外部ＥＧＲ動作の停止タイミングに同期して弱めると、排ガスが外部ＥＧＲ動作の停止後も気筒３ａ内に還流されることによって、混合気の燃焼速度が低下し、混合気の燃焼状態が悪化するおそれがある。これとは逆に、外部ＥＧＲ動作を開始した場合、排ガスが排気通路から気筒３ａ内に実際に還流されるまでに時間がかかるので、タンブル流の強さを外部ＥＧＲ動作の開始タイミングに同期して強くなるように変化させると、既燃ガス（内部ＥＧＲ）が残っている気筒３ａでの燃焼状態が不安定になるおそれがある。

これに対して、本実施形態の制御装置１によれば、前述した図１２の処理において、外部ＥＧＲ動作が開始された場合（ステップ８３の判別結果がＮＯの場合）、外部ＥＧＲ動作の開始タイミングから、所定値Ｘ＿ＯＮと制御周期ΔＴの積Ｘ＿ＯＮ・ΔＴに相当する時間が経過した時点で、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが「１」に設定されるので、外部ＥＧＲ動作の開始後に排ガスが気筒３ａ内に実際に還流されるまでの間は、タンブル流が外部ＥＧＲ動作の開始前の強さ（すなわち外部ＥＧＲ動作の停止中の強さ）に保持されることになり、その結果、上述したような、既燃ガスが残っている気筒３ａでの燃焼状態が不安定になるのを回避でき、混合気の良好な燃焼状態を確保することができる。

また、外部ＥＧＲ動作が停止された場合（ステップ８９の判別結果がＹＥＳの場合）、外部ＥＧＲ動作の停止タイミングから、所定値Ｘ＿ＯＦＦと制御周期ΔＴの積Ｘ＿ＯＦＦ・ΔＴに相当する時間が経過した時点で、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが「０」にリセットされるので、外部ＥＧＲ動作の停止後も排ガスが気筒３ａ内に実際に還流されている間は、タンブル流が外部ＥＧＲ動作の停止前の強さ（すなわち外部ＥＧＲ動作の実行中の強さ）に保持されることになり、その結果、前述したような、混合気の燃焼速度の低下を回避でき、混合気の良好な燃焼状態を確保することができる。

さらに、図１１の処理において、Ｆ＿ＴＣＶ＝１で外部ＥＧＲ動作が実行されている場合、ステップ７２で、要求トルクＰＭＣＭＤすなわちエンジン３の負荷が大きいほど、目標フラップ角度のマップ値ＦＡ＿ＭＡＰがより大きい値に設定されるので、エンジン３の負荷が大きいほど、タンブル流がより強くなるように制御される。この場合、外部ＥＧＲ量は、エンジン３の負荷が大きいほど、より多くなるように制御されるので、上記のようにタンブル流の強さを制御することによって、外部ＥＧＲ量がより多いほど、それに応じて、タンブル流をより強くなるように適切に制御することができる。すなわち、外部ＥＧＲ量の多少に応じて、タンブル流の強さを適切に制御することができる。

また、可変フラップ機構１６によるフラップ角度ＦＡの変更によって、タンブル流の強さが変更されるので、例えば、１気筒当たり２つの吸気弁を備えた内燃機関において、一方の吸気弁を閉弁しかつ他方を極小リフト状態に駆動することによってスワール流を発生させ、筒内流動を強化する場合と比べて、十分な吸入空気量を確保することができ、より高出力のエンジン３を実現することができる。

なお、実施形態は、内部ＥＧＲ装置として、可変吸気カム位相機構５０および可変排気カム位相機構７０を用いた例であるが、本発明の内部ＥＧＲ装置はこれに限らず、既燃ガスを気筒内に残留させる内部ＥＧＲ動作を実行可能なものであればよい。例えば、吸気弁４および排気弁７の少なくとも一方のリフトを自在に変更可能な可変リフト機構をエンジン３に設け、この可変リフト機構によって、既燃ガスを気筒内に残留させる内部ＥＧＲ動作を実行するように構成してもよく、この可変リフト機構に、実施形態の可変吸気カム位相機構５０および可変排気カム位相機構７０を組み合わせて用いることによって、既燃ガスを気筒内に残留させる内部ＥＧＲ動作を実行するように構成してもよい。

また、実施形態は、外部ＥＧＲ装置として、排気還流機構１９を用いた例であるが、本発明の外部ＥＧＲ装置はこれに限らず、気筒から排気通路に排出された排ガスを気筒内に還流させる外部ＥＧＲ動作を実行可能なものであればよい。例えば、外部ＥＧＲ装置として、図１５に示すＥＧＲ用スロットル弁機構８０および排気還流機構８１を用いてもよい。なお、以下の図１５の説明では、図１と同じ構成に関しては、同じ符号を付すとともに、その説明は適宜、省略する。

同図に示すように、ＥＧＲ用スロットル弁機構８０は、吸気管１２のコンプレッサブレード１３ａよりも上流側に配置されたＥＧＲ用スロットル弁８０ａと、これを開閉駆動するアクチュエータ８０ｂを備えている。このアクチュエータ８０ｂは、前述したＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、外部ＥＧＲ量を制御する際、アクチュエータ８０ｂを駆動することによって、ＥＧＲ用スロットル弁８０ａの下流側の負圧が外部ＥＧＲ量に応じた値になるように、ＥＧＲ用スロットル弁８０ａの開度を制御する。

一方、排気還流機構８１は、排気還流機構１９と比べて低圧の排ガスを気筒３ａ内に還流するものであり、吸気管１２および排気管１７の間に接続されたＥＧＲ管８１ａを有している。このＥＧＲ管８１ａの一端は、排気管１７の三元触媒１８よりも下流側の部分に開口し、他端は、吸気管１２のコンプレッサブレード１３ａとＥＧＲ用スロットル弁８０ａの間の部分に開口している。

また、ＥＧＲ管８１ａには、上流側から順に、ＥＧＲクーラ８１ｂおよびＥＧＲ制御弁８１ｃが設けられている。これらのＥＧＲクーラ８１ｂおよびＥＧＲ制御弁８１ｃは、前述したＥＧＲクーラ１９ｂおよびＥＧＲ制御弁１９ｃと同様に構成されているので、これらの詳細な説明はここでは省略する。以上のように構成されたＥＧＲ用スロットル弁機構８０および排気還流機構８１を用いた場合、前述した排気還流機構１９と同様に、外部ＥＧＲ量を自在に変更することができる。

さらに、実施形態は、筒内流動変更装置として、可変フラップ機構１６を用いた例であるが、本発明の筒内流動変更装置はこれに限らず、気筒内における筒内流動の強さを変更できるものであればよい。

例えば、筒内流動変更装置として、図１４の可変フラップ機構１６に代えて、図１６に示す可変フラップ機構９０を用いてもよい。なお、以下の図１６の説明では、前述した図４と同じ構成に関しては、同じ符号を付すとともに、その説明は適宜、省略する。

同図に示すように、このエンジン３の各吸気ポート１２ａには、隔壁１２ｂが設けられており、この隔壁１２ｂによって、吸気ポート１２ａは上下に２分割されている。また、可変フラップ機構９０は、前述した可変フラップ機構１６と同様に、気筒３ａ内にタンブル流を発生させ、筒内流動を高めることで、混合気の燃焼速度を向上させるためのものであり、気筒３ａ毎に設けられたフラップ９０ａ（１つのみ図示）と、これらのフラップ９０ａを同時に開閉駆動するフラップアクチュエータ９０ｂとを備えている。フラップ９０ａは、隔壁１２ｂの上流側端部に取り付けられており、その角度が図１６に実線で示す最大角度と、図１６に２点鎖線で示す最小角度との間で変更可能に構成されている。このフラップ９０ａの角度変化によって、隔壁１２ｂよりも下側の部分の吸気ポート１２ａの断面積が変更される。

また、フラップアクチュエータ９０ｂは、前述したＥＣＵ２に電気的に接続されたモータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２によって駆動されることによって、フラップ９０ａの角度を変化させ、それにより、気筒３ａ内に発生するタンブル流の強さを変化させる。すなわち、タンブル流の強さが制御される。この場合、タンブル流は、フラップ９０ａの角度が最大角度のときに最も強くなり、フラップ９０ａの角度が最小角度のときに最も弱くなる。

以上のように構成された可変フラップ機構９０を用いた場合でも、前述した可変フラップ機構１６と同様に、筒内流動としての、気筒３ａ内に発生するタンブル流の強さを自在に変更することができる。

一方、実施形態は、判定手段としてＥＣＵ２を用いるとともに、その判定を図１２に示すように実行した例であるが、本発明の判定手段はこれに限らず、外部ＥＧＲ動作が実行されているか否かを判定できるものであればよい。例えば、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理を、実施形態の図１２の手法に代えて、図１７に示す手法により実行してもよい。同図に示すように、この処理の内容は、ステップ１１２，１１３，１１９以外はすべて、図１２と同様に構成されているので、以下、ステップ１１２，１１３，１１９を中心として説明する。

この処理では、ステップ１１１の判別結果がＮＯで、Ｆ＿ＴＣＶ＿ＯＮ＝０のときには、ステップ１１２に進み、外部ＥＧＲ割合の前回値ＥＧＲＤＩＶＥＸ＿Ｌが値０であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち前回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作が停止されていたときには、ステップ１１３に進み、外部ＥＧＲ割合の今回値ＥＧＲＤＩＶＥＸが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、今回の制御タイミングにおいても外部ＥＧＲ動作が停止された状態にあるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１１３の判別結果がＮＯで、今回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作が開始されたときには、前述したステップ８４〜８８と同様に、ステップ１１４〜１１８を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１１２の判別結果がＮＯのとき、すなわち前回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作を実行中であったときには、ステップ１１９に進み、外部ＥＧＲ割合の今回値ＥＧＲＤＩＶＥＸが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、今回の制御タイミングにおいても外部ＥＧＲ動作を実行中であるときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１１９の判別結果がＹＥＳで、今回の制御タイミングにおいて外部ＥＧＲ動作が停止されたときには、前述したステップ９０〜９４と同様に、ステップ１２０〜１２４を実行した後、本処理を終了する。

以上のように、図１７のタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理を実行した場合でも、図１２の設定処理を実行した場合と同じ作用効果を得ることができる。すなわち、外部ＥＧＲ動作が実行されているか否かを判定できる。これに加えて、外部ＥＧＲ動作が開始された場合、その開始後に排ガスが気筒３ａ内に実際に還流されるまでの間は、タンブル流が外部ＥＧＲ動作の開始前の強さ（すなわち外部ＥＧＲ動作の停止中の強さ）に保持されるので、既燃ガスが残っている気筒３ａでの燃焼状態が不安定になるのを回避でき、混合気の良好な燃焼状態を確保することができる。

また、外部ＥＧＲ動作が停止された場合、その停止後に排ガスが気筒３ａ内に実際に還流されている間は、タンブル流が外部ＥＧＲ動作の停止前の強さ（すなわち外部ＥＧＲ動作の実行中の強さ）に保持されるので、混合気の燃焼速度の低下を回避でき、混合気の良好な燃焼状態を確保することができる。

また、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理を図１８に示すように実行してもよい。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ１３０で、目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、タンブル制御を実行すべきであると判定して、ステップ１３１に進み、それを表すためにタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ１３０の判別結果がＮＯのときには、タンブル制御を停止すべきであると判定して、ステップ１３２に進み、それを表すためにタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

以上のように、図１８のタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理では、目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤが値０であるか否か、すなわち外部ＥＧＲ動作が実行されているか否かに応じて、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが「１」または「０」に設定される。この目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤは、前述したように、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、マップを検索することによって算出されるので、エンジン３の運転領域を判定することによって、タンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶが設定されることになる。

そのため、この図１８の手法によってタンブル実行フラグＦ＿ＴＣＶを設定した場合、前述した図１２および１７の手法を用いた場合と異なり、外部ＥＧＲ動作の開始後に排ガスが気筒３ａ内に実際に還流されるまでの間、タンブル流を外部ＥＧＲ動作の開始前の強さに保持することができないとともに、外部ＥＧＲ動作の停止後に排ガスが気筒３ａ内に還流され続けている間、タンブル流を外部ＥＧＲ動作の停止前の強さに保持することもできないので、その点において、図１２および１７の設定処理の方が優れている。

本発明の一実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す模式図である。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 内燃機関の吸気側動弁機構および排気側動弁機構の概略構成を示す断面図である。 可変フラップ機構の概略構成を示す模式図である。 可変吸気カム位相機構の概略構成を示す模式図である。 可変吸気カム位相機構により吸気カム位相が最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線と、可変排気カム位相機構により排気カム位相が最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの排気弁のバルブリフト曲線をそれぞれ示す図である。 ＴＤＣ信号の発生に同期する制御周期ΔＴで実行される制御処理を示すフローチャートである。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 内部および外部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮ，ＫＥＧＲＣＭＤＥＸの算出処理を示すフローチャートである。 ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。 タンブル制御処理を示すフローチャートである。 タンブル制御フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理を示すフローチャートである。 目標フラップ角度のマップ値ＦＡ＿ＭＡＰの算出に用いるマップの一例を示す図である。 可変機構制御処理を示すフローチャートである。 排気還流機構の変形例を備えた内燃機関の概略構成を示す模式図である。 可変フラップ機構の変形例を示す模式図である。 タンブル制御フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理の変形例を示すフローチャートである。 タンブル制御フラグＦ＿ＴＣＶの設定処理の他の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（ＥＧＲ制御手段、判定手段、筒内流動制御手段、負荷パラメータ検出手
段）
３ 内燃機関
３ａ 気筒
１２ａ 吸気ポート（吸気通路）
１６ 可変フラップ機構（筒内流動変更装置）
１６ａ フラップ
１７ 排気管（排気通路）
１９ 排気還流機構（外部ＥＧＲ装置）
２０ クランク角センサ（負荷パラメータ検出手段）
３１ アクセル開度センサ（負荷パラメータ検出手段）
５０ 可変吸気カム位相機構（内部ＥＧＲ装置）
７０ 可変排気カム位相機構（内部ＥＧＲ装置）
８０ ＥＧＲ用スロットル弁機構（外部ＥＧＲ装置）
８１ 排気還流機構（外部ＥＧＲ装置）
９０ 可変フラップ機構（筒内流動変更装置）
９０ａ フラップ
Ｘ＿ＯＮ・ΔＴ 積（所定時間に相当する値）
Ｘ＿ＯＦＦ・ΔＴ 積（所定時間に相当する値）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（負荷パラメータ）

Claims (5)

1. 外部ＥＧＲ装置によって、気筒から排気通路に排出された排ガスを当該気筒内に還流させる外部ＥＧＲ動作が実行されるとともに、筒内流動変更装置によって、前記気筒内における筒内流動の強さが変更される内燃機関の制御装置であって、
   前記外部ＥＧＲ装置を駆動することによって、前記外部ＥＧＲ動作を制御するＥＧＲ制御手段と、
   前記外部ＥＧＲ動作が実行されているか否かを判定する判定手段と、
   前記筒内流動変更装置を駆動することによって、前記筒内流動の強さを制御する筒内流動制御手段と、
   を備え、
   前記筒内流動制御手段は、前記判定手段による判定の結果、前記外部ＥＧＲ動作が実行されているときには、前記外部ＥＧＲ動作が停止されているときよりも、前記筒内流動を強くなるように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、前記気筒内で発生した既燃ガスを前記気筒内に残留させる内部ＥＧＲ動作を実行する内部ＥＧＲ装置を有し、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記外部ＥＧＲ動作を制御するのに加えて、前記内部ＥＧＲ装置を駆動することによって前記内部ＥＧＲ動作を制御し、
   前記筒内流動制御手段は、前記外部ＥＧＲ動作の状態が実行状態と停止状態との間で切り換わったときに、その時点での前記筒内流動の強さを、所定時間が経過するまでの間、保持するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関の負荷を表す負荷パラメータを検出する負荷パラメータ検出手段をさらに備え、
   前記筒内流動制御手段は、前記外部ＥＧＲ動作が実行されているときに、前記検出された負荷パラメータが表す内燃機関の負荷が大きいほど、前記筒内流動をより強くなるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記筒内流動変更装置は、前記内燃機関の吸気弁よりも所定距離、上流側における吸気通路の断面積を変更することによって、前記筒内流動の強さを変更するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記筒内流動変更装置は、前記吸気通路内に設けられ、前記吸気通路の断面積を変更するフラップを有することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

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