JP2017180170A

JP2017180170A - エンジンの排気装置

Info

Publication number: JP2017180170A
Application number: JP2016065522A
Authority: JP
Inventors: 二郎加藤; Jiro Kato; 一徳桑原; Kazunori Kuwabara; 賢也末岡; Kenya Sueoka; 祐介丸谷; Yusuke Marutani
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP6350573B2

Abstract

【課題】ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードに切り替わる過渡期に、燃焼効率の低下を抑えつつ、燃料の過早着火、ひいては燃焼騒音を生ずることを防止する。【解決手段】ＳＩ燃焼モードでは排気バルブを第１の開閉特性を有する第１モードで駆動し、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替時には、少なくとも最初にＣＩ燃焼が行なわれた気筒の排気バルブを、第１モードよりも排気行程での閉時期が進角した第２の開閉特性で開閉する第２モードで駆動し、該第２モードでの駆動後に、第２モードよりも排気行程での閉時期が遅角し且つ排気行程に加えて吸気行程でも開弁する第３の開閉特性で開閉する第３モードで駆動する。【選択図】図４

Description

本発明はエンジンの排気装置に関する。

エンジン本体の運転状態に応じて、混合気を自着火により燃焼させる圧縮自着火燃焼（以下、「ＣＩ燃焼」という。）モードと、混合気を点火プラグによって点火して燃焼させる火花点火燃焼（以下、「ＳＩ燃焼」という。）モードとを切り替えるようにしたエンジンは知られている。また、ＣＩ燃焼モードの燃焼安定性の観点から、気筒内温度を高くするべく、内部ＥＧＲを実行することも知られている。

ところで、ＳＩ燃焼では、ＣＩ燃焼に比べて熱効率が低いため燃焼ガス温度が高くなる。従って、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードに切り替わった直後は、気筒内の温度雰囲気が比較的高くなっている上に、ＣＩ燃焼直前のＳＩ燃焼による高温の排気ガスが内部ＥＧＲ制御によって気筒内に導入されることになる。その場合、気筒内の温度が高くなりすぎ、ＣＩ燃焼において、混合気の過早着火を招き、気筒内の圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）が急峻となって燃焼騒音を招く虞がある。

これに対して、特許文献１には、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替時に過渡モードを介在させることが記載されている。その過渡モードでは、例えば、圧縮行程中期以降に燃料を気筒内に噴射し、燃料の気化潜熱によって気筒内の温度を強制的に低下させるようにされている。これにより、ＣＩ燃焼モードへの切替直後の内部ＥＧＲで気筒内に導入される排気ガス温度を低くし、そのことで、混合気の過早着火を回避して燃焼騒音の発生を防止するというものである。

また、特許文献１には、ＣＩ燃焼において、排気バルブを排気行程及び吸気行程のそれぞれにおいて開弁させる二度開きによって、内部ＥＧＲを実行することも記載されている。

特開２０１４−１８５６２３号公報

しかし、特許文献１に記載されている圧縮行程中期以降に燃料を気筒内に噴射する過渡モードでは、燃料噴射時期の遅角によって燃料のミキシング期間が短くなるため、燃焼効率が低くなって燃費の悪化を招く懸念がある。

そこで、本発明は、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードに切り替わる過渡期に、燃焼効率の低下を避けながら、燃料の過早着火、ひいては燃焼騒音を生ずることを防止する。

本発明は、前記課題を解決するために、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードに切り替わる過渡期には、少なくとも排気バルブの早閉じを行なうことによって内部ＥＧＲを確保するようにした。

ここに開示するエンジンの排気装置は、複数の気筒を有するエンジン本体と、
前記複数の気筒各々に上流端側が接続された複数の独立排気通路と、
前記各独立排気通路の前記上流端側の開口を開閉する排気バルブと、
前記各独立排気通路を通過した排気ガスが合流するように当該各独立排気通路の下流端側が接続された集合部と、
前記各気筒内に燃料を供給すべく当該各気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、
前記各気筒内の混合気に点火するべく当該各気筒毎に設けられた点火プラグと、
少なくとも前記燃料噴射弁及び前記点火プラグを制御することによって、前記エンジン本体を運転する制御器と、を備え、
前記制御器は、前記混合気を自着火により燃焼させるＣＩ燃焼モードと、前記混合気を前記点火プラグによって点火して燃焼させるＳＩ燃焼モードとを、前記エンジン本体の運転状態に応じて切り替えるよう構成されていることを前提とする。

そうして、このエンジンの排気装置は、
前記各気筒の前記排気バルブを、第１の開閉特性で開閉する第１モードと、前記第１モードよりも排気行程での閉時期が進角した第２の開閉特性で開閉する第２モードと、該第２モードよりも排気行程での閉時期が遅角し且つ排気行程に加えて吸気行程でも開弁期間を有する第３の開閉特性で開閉する第３モードとに切り替えて駆動する可変動弁機構を備え、
前記制御器は、前記ＳＩ燃焼モードでは前記排気バルブが前記第１モードで駆動され、前記ＳＩ燃焼モードから前記ＣＩ燃焼モードへ切り替えるときは、少なくとも最初に前記ＣＩ燃焼モードで前記混合気の燃焼が行なわれた気筒において前記排気バルブが前記第２モードで駆動され、該第２モードでの駆動後に前記第３モードで駆動されるように、前記可変動弁機構を制御することを特徴とする。

ここで、「エンジン本体の運転状態に応じて（ＣＩ燃焼モードとＳＩ燃焼モードとを）切り替える」ことには、エンジン本体の負荷状態が変化することに応じて、ＣＩ燃焼モードとＳＩ燃焼モードとを切り替える場合、また、エンジン本体の温度状態から所定温度未満の冷間乃至半暖機状態から、温間状態へと変化することに伴い、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへと切り替える場合、アイドル状態であってＳＩ燃焼モード状態のエンジン本体が、アイドル以外の領域に移行することに伴い、ＣＩ燃焼モードに切り替える場合、並びに、減速フューエルカットから燃料供給を開始する際にＳＩ燃焼モードとして復帰し、その後、通常のＣＩ燃焼モードへと切り替える場合、を含み得る。また、エンジン本体の負荷状態が実質的に変化せずに、ＣＩ燃焼モードとＳＩ燃焼モードとが切り替わる場合もある。

前記エンジンの排気装置によれば、ＳＩ燃焼モードでは、排気バルブが第１の開閉特性で開閉する第１モードで駆動される。そして、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替時には、最初にＣＩ燃焼モードで混合気の燃焼を行なわれた気筒では、排気バルブが排気行程での閉時期を第１モードよりも進角させた第２モードで駆動される。これによれば、排気バルブの所謂早閉じによって燃焼ガスが気筒内に閉じ込められて内部ＥＧＲが確保されるため、当該燃焼モード切替前の他気筒のＳＩ燃焼モードによる高温の排気ガスが気筒内に導入されることがない。

つまり、排気バルブの二度開きによって内部ＥＧＲを行なう場合は、自気筒から延びる独立排気通路に残存するＣＩ燃焼による排気ガスだけでなく、集合部に残存する他気筒からのＳＩ燃焼による高温の排気ガスも自気筒に導入される。そのため、自気筒の筒内温度が想定温度よりも高くなる可能性がある。内部ＥＧＲガスの導入量が多い軽負荷領域においてはその影響が大きい。これに対して、前記エンジンの排気装置では、排気バルブの早閉じにより、自気筒のＣＩ燃焼による温度が比較的低いガスによって内部ＥＧＲが行なわれる。そのため、筒内温度が過度に上昇することが避けられ、すなわち、燃料の過早着火、及びそれに伴う燃焼騒音の発生が避けられる。

また、独立排気通路の容積を大きくすれば（例えば、通路長を長くすれば）、集合部に残存する高温の排気ガスが排気バルブの二度開きによって自気筒に導入されることが避けられるが、その場合は独立排気通路の容積が大きくなることでエンジンの大型化を招く。これに対して、上述の排気バルブの早閉じによれば、独立排気通路の容積を大きくする必要がなく、エンジンをコンパクトにする上で有利になる。

また、上述の排気バルブの早閉じによれば、圧縮行程中期以降に燃料を気筒内に噴射し、燃料の気化潜熱によって気筒内温度を強制的に低下させる場合のような、燃焼効率が低くなって燃費の悪化を招くことも避けられる。

ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替時には、最初にＣＩ燃焼が行なわれた気筒だけでなく、続いてＣＩ燃焼が行なわれた気筒についても排気バルブを第２モードで駆動するようにしてもよい。好ましいのは、複数の気筒のうちの最後にＣＩ燃焼に切り替えられる気筒を除く、他の燃焼モード切替に伴って１回目のＣＩ燃焼が行なわれた気筒の排気バルブを第２モードで駆動することである。なお、最後にＣＩ燃焼に切り替えられた気筒については、既に集合部には他気筒からのＳＩ燃焼による高温の排気ガスは存在しないため、排気バルブの早閉じによって内部ＥＧＲを実行する必要は特にない。もちろん、制御ロジックの簡素化等を目的として全気筒について、１回目のＣＩ燃焼が行なわれたときに排気バルブを第２モードで駆動し、２回目のＣＩ燃焼から排気バルブを第３モードで駆動するようにしてもよい。

排気バルブは、第２モードで駆動された後の次のＣＩ燃焼サイクルでは、第２モードよりも閉時期が遅角し且つ排気行程に加えて吸気行程でも開弁する第３の開閉特性で開閉する。従って、第２モードによるポンピングロスは少なくて済み、排気行程での閉時期は遅角するものの、吸気行程での排気バルブの開弁により、ＣＩ燃焼モードで必要なＥＧＲ量を確保することができる。

ここで、「排気行程に加えて吸気行程でも開弁する第３の開閉特性」には、排気バルブが排気行程において実質的に閉弁した後、吸気行程において再度開弁するリフト特性（つまり、排気バルブのリフトカーブの山がクランク角の進行に対して２つ並ぶリフト特性（所謂二度開き））に限らず、排気行程において一旦リフトした排気バルブが閉弁せずに、所定開度を維持したまま、吸気行程に至るリフト特性（つまり、排気バルブのリフトカーブの山は実質的に１つであるものの、山の裾野がクランク角の進行に対して延びるようなリフト特性）も含む。

ここに、好ましい実施形態では、第１モードに対する第２モードにおける排気バルブの閉時期の進角度合いは、エンジンの運転状態に応じて変更され、エンジンの負荷が相対的に低いほど前記進角度合いが大きく設定される。

排気バルブの閉時期を進角させる第２モードでは、さらに、排気バルブを排気行程において閉じた後に吸気行程において再度開弁させる二度開きを行なうようにし、当該第２モードにおける吸気行程での排気バルブの作用角を、第３モードにおける吸気行程での排気バルブの作用角よりも小さくするようにしてもよい。

安定したＣＩ燃焼のためにはＥＧＲ率を高くする必要があるところ、排気バルブの閉時期の進角で必要なＥＧＲ量を確保するには、その閉時期を大きく進角しなければならないため、ポンピングロスが大きくなる。また、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更する位相可変機構（以下、「ＶＶＴ」という。）で排気バルブの閉時期を大きく進角させると、その開時期も同時に膨張行程側に大きく進角する。その結果、有効膨張比が小さくなるので、エンジントルク低下の影響が自動車の運転者に違和感として伝わる可能性がある。

そこで、排気バルブの閉時期は過度に進角させず、排気バルブの二度開きによって、すなわち、吸気行程において排気バルブを開くことによって、閉時期の進角だけでは不足するＥＧＲ量を確保するものである。この場合、ＥＧＲの不足分を二度開きで補うだけであるから、吸気行程での排気バルブの作用角は小さくすることができる。ＥＧＲの不足分を当該気筒に接続された独立排気通路に残存するＣＩ燃焼による排気ガスで補うという趣旨である。前記作用角を小さくするから、集合部に残存する他気筒からのＳＩ燃焼による排気ガスが当該気筒に導入されないようにすることができ、よって、気筒内温度が想定よりも高くなることを避けることができる。

複数の気筒各々に接続された独立排気通路のうちの一部の独立排気通路の容積が他の独立排気通路の容積と異なるケースでは、排気バルブが第２モードで駆動されるときの排気行程での閉時期を、独立排気通路の容積が小さい気筒になるほど進角させるようにしてもよい。

独立排気通路の容積が小さい気筒では、その独立排気通路に残存するＣＩ燃焼による排気ガス量が少ない。従って、排気バルブの早閉じだけでは不足するＥＧＲ量を排気バルブの二度開きによって補うようにした場合、集合部に残存する他気筒のＳＩ燃焼による排気ガスが当該気筒に導入される懸念がある。

そこで、独立排気通路の容積が小さい気筒では、前記排気行程での閉時期の進角を大きくして、この早閉じによる内部ＥＧＲ量を多くするものである。これにより、二度開きによるＥＧＲ量を相対的に減らすことができ、集合部に残存する高温の排気ガスが当該気筒に導入されることを避ける上で有利になる。

複数の気筒各々に接続された独立排気通路は、互いの通路容積が等しいものであってもよい。このケースでは、全気筒の第２モードにおける排気バルブの排気行程での閉時期を同じにすることができる。従って、各気筒の排気カムのプロフィールを同じにすることができるので、エンジン組立時においてカムシャフトに対するカムの誤組付けを防止することができる。

本発明によれば、ＳＩ燃焼モードでは排気バルブを第１の開閉特性で開閉する第１モードで駆動し、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替時には、少なくとも最初にＣＩ燃焼が行なわれた気筒において排気バルブを第１モードよりも排気行程での閉時期が進角した第２の開閉特性で開閉する第２モードで駆動し、該第２モードでの駆動後に、第２モードよりも排気行程での閉時期が遅角し且つ排気行程に加えて吸気行程でも開弁する第３の開閉特性で開閉する第３モードで駆動するようにしたから、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードに切り替わる過渡期に、燃焼効率の低下を避けながら、燃料の過早着火、ひいては燃焼騒音を生ずることを防止する上で有利になる。

エンジンの構成を示す概略図。排気マニホールドの構成を模式的に示す図。可変動弁機構の一部を示す一部断面にした正面図。排気バルブの開閉特性を示すグラフ図。エンジンの制御に係るブロック図。エンジンの運転領域を示すグラフ図。排気バルブ制御の基本的流れを示すフロー図。排気バルブ制御の具体的流れを示すフロー図。別の実施形態に係る排気バルブの開閉特性を示すグラフ図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１，２は、実施形態に係る４サイクル直噴の多気筒エンジン１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンである。エンジン本体２は、複数の気筒１８が設けられたシリンダブロック１１（図１では、１つの気筒のみを図示するが、例えば４つの気筒が直列に設けられる）と、シリンダヘッド１２と、潤滑油が貯留されたオイルパン１３とを有している。各気筒１８内には、コンロッド１４２を介してクランクシャフト１５と連結されているピストン１４が往復動可能に嵌挿されている。ピストン１４の頂面にはキャビティ１４１が形成されている。シリンダヘッド１２と気筒１８とピストン１４とが、エンジンの燃焼室を区画する。

なお、燃焼室の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ１４１の形状、ピストン１４の頂面形状、及び、燃焼室１９の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。

このエンジン１は、理論熱効率の向上や、後述する圧縮着火燃焼の安定化等を目的として、１５以上の比較的高い幾何学的圧縮比に設定されている。幾何学的圧縮比は例えば１５以上２０以下程度の範囲で適宜設定すればよい。

シリンダヘッド１２には、気筒１８毎に、吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されていると共に、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７には、燃焼室側の開口を開閉する吸気バルブ２１及び排気バルブ２２がそれぞれ配設されている。

シリンダヘッド１２には、気筒１８毎に、気筒１８内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁６７が取り付けられている。燃料噴射弁６７は、その噴口が燃焼室の天井面の中央部分から、その燃焼室内に臨むように配設されている。燃料噴射弁６７は、エンジン本体２の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン本体２の運転状態に応じた量の燃料を噴射する。

図外の燃料タンクと燃料噴射弁６７との間は、燃料供給経路によって互いに連結されている。この燃料供給経路上には、燃料ポンプ６３とコモンレール６４とを含みかつ、燃料噴射弁６７に、比較的高い燃料圧力で燃料を供給することが可能な燃料供給システム６２が介設されている。燃料ポンプ６３は、燃料タンクからコモンレール６４に燃料を圧送する。コモンレール６４は圧送された燃料を比較的高い燃料圧力で蓄えることが可能である。燃料噴射弁６７が開弁することによって、コモンレール６４に蓄えられている燃料が燃料噴射弁６７の噴口から噴射される。ここで、燃料ポンプ６３は、図示は省略するが、プランジャー式のポンプであり、エンジン１によって駆動される。このエンジン駆動のポンプを含む構成の燃料供給システム６２は、３０ＭＰａ以上の高い燃料圧力の燃料を、燃料噴射弁６７に供給することを可能にする。燃料圧力は、最大で１２０ＭＰａ程度に設定してもよい。なお、燃料供給システム６２は、この構成に限定されるものではない。

シリンダヘッド１２には、気筒１８毎に、気筒内の混合気に点火する点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、この例では、エンジン１の排気側から斜め下向きに延びるように、シリンダヘッド１２内を貫通して配置されている。点火プラグ２５の先端は、ピストン１４が圧縮上死点に位置するときのキャビティ１４１内に臨むように配置されている。

エンジン１の一側面には、各気筒１８の吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、エンジン１の他側面には、各気筒１８からの排気ガス（既燃ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。また、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、気筒１８毎に分岐する独立吸気通路とされ、これら各独立吸気通路の下流端が各気筒１８の吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、冷却水の熱を利用して空気を加熱する、インターウォーマ３４と、各気筒１８への吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。吸気通路３０にはまた、インターウォーマ３４をバイパスするインターウォーマバイパス通路３５が接続されており、このインターウォーマバイパス通路３５には、当該通路３５を通過する空気流量を調整するためのインターウォーマバイパス弁３５１が配設されている。インターウォーマバイパス弁３５１の開度調整を通じて、インターウォーマバイパス通路３５の通過流量とインターウォーマ３４の通過流量との割合を調整することにより、気筒１８に導入する新気の温度を調整することが可能である。

排気通路４０の上流側の部分は排気マニホールドによって構成されている。図２に４気筒エンジンの例を示すように、排気マニホールドは、＃１〜＃４の気筒１８毎に分岐して図１に示す排気ポート１７の外側端に上流端側が接続された独立排気通路４３と、該各独立排気通路４３を通過した排気ガスが合流するように当該各独立排気通路４３の下流端側が接続された集合部４４とを有する。

図１に示すように、排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２とがそれぞれ接続されている。直キャタリスト４１及びアンダーフットキャタリスト４２はそれぞれ、筒状ケースと、そのケース内の流路に配置した、例えば三元触媒とを備えて構成されている。

吸気通路３０におけるサージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分と、排気通路４０における直キャタリスト４１よりも上流側の部分とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ通路５０を介して接続されている。このＥＧＲ通路５０は、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２が配設された主通路５１と、ＥＧＲクーラ５２をバイパスするためのＥＧＲクーラバイパス通路５３と、を含んで構成されている。主通路５１には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するためのＥＧＲ弁５１１が配設され、ＥＧＲクーラバイパス通路５３には、ＥＧＲクーラバイパス通路５３を流通する排気ガスの流量を調整するためのＥＧＲクーラバイパス弁５３１が配設されている。

図３に示すように、排気バルブ２２にはその作動モードを切り替える可変動弁機構が設けられている。本実施形態では、気筒１８毎に２つの排気バルブ２２が設けられている。可変動弁機構は、例えば油圧作動式のＶＶＬを有する。このＶＶＬは、その構成の詳細な図示は省略するが、カムプロフィールが相違する第１カム２３と第２カム２４を備えたカム要素２６、及びそのカム要素２６のカム２３，２４のいずれか一方のカムの作動を選択的に排気バルブ２２に伝達するための電磁式操作装置２７，２８を含んで構成されている。

カム要素２６は、２つの排気バルブ２２各々に対応して設けられた一対のカム部を備え、各カム部に第１及び第２のカム２３，２４が設けられている。カム要素２６の両端には操作装置２７，２８との協働によってカム要素２６を軸方向に移動させるための移動用カム２９が設けられている。

カム要素２６は、軸受３７に支持されたカムシャフト３８の軸部３８ａにスプライン嵌合している。カム要素２６とカムシャフト３８の軸部３８ａとの嵌合部には、カム２３，２４を排気バルブ２２のロッカーアーム３９に対して選択的に位置決めするためのディテント機構が設けられている。

操作装置２７，２８は、内部に電磁式アクチュエータを有する本体２７ａ，２８ａと、そのアクチュエータへの通電によって移動用カム２９に向かって突出するピン２７ｂ，２８ｂと、ピン２７ｂ，２８ｂを本体２７ａ，２８ａ側に戻すリターンスプリング（図示省略）とを備えている。

一方の操作装置２７のアクチュエータに通電されると、ピン２７ｂが突出してカム要素２６の一方の移動用カム２９に係合する。カムシャフト３８の回転に伴ってピン２７ｂが移動用カム２９のカム面を摺接することにより、カム要素２６が軸方向に移動して、第１カム２３によって排気バルブ２２が開閉作動するように、ディテント機構によって位置決めされる。この位置決め後、前記通電が絶たれ、ピン２７ｂはリターンスプリングの付勢によって元位置に戻る。他方の操作装置２８のアクチュエータに通電されると、ピン２８ｂが突出してカム要素２６の他方の移動用カム２９に係合する。カムシャフト３８の回転に伴ってピン２８ｂが移動用カム２９のカム面を摺接することにより、カム要素２６が軸方向に移動して、第２カム２４によって排気バルブ２２が開閉作動するように、ディテント機構によって位置決めされる。この位置決め後、前記通電が絶たれ、ピン２８ｂはリターンスプリングの付勢によって元位置に戻る。

また、前記可変動弁機構は、クランクシャフト１５に対するカムシャフト３８の回転位相を変更することが可能なＶＶＴを備えている。ＶＶＴは、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての図示は省略する。

第１カム２３はカム山を一つ有するカムである。排気バルブ２２は、第１カム２３の作動が伝達されるときは、第１の開閉特性で開閉する第１モードで駆動された状態になる。すなわち、排気バルブ２２は、図４（Ａ）に実線で示すように、膨張行程の下死点付近で開き排気行程の上死点付近で閉じる。第２カム２４は大小２つのカム山を有するカムである。排気バルブ２２は、第２カム２４の作動が伝達されるときは、第３の開閉特性（二度開き）で開閉する第３モードで駆動された状態になる。すなわち、排気バルブ２２は、図４（Ｃ）実線でに示すように、膨張行程の下死点付近で開き排気行程の上死点付近で閉じた後、吸気行程で再び開弁する。

そうして、第１カム２３の作動が排気バルブ２２に伝達された状態で、ＶＶＴを作動させたときは、排気バルブ２２は、第２の開閉特性で開閉する第２モードで駆動された状態になる。すなわち、排気バルブ２２は、図４（Ｂ）に実線で示すように、第１モード（図４（Ａ））よりも排気行程での閉時期がカムの回転方向に進角した早閉じとなり、排気行程において吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の双方が閉じたネガティブオーバーラップ期間が設けられる。ネガティブオーバーラップ期間の長さは内部ＥＧＲ率に応じて変更され、内部ＥＧＲ率が高いほど長くなる。すなわち、第２モードにおける排気バルブ２２の排気行程での閉時期の進角度合いは、エンジンの運転状態に応じて変更され、エンジンの負荷が相対的に低くなるほど前記進角度合いが大きくなる。第２モードでは、排気バルブ２２の開時期も膨張行程側に進角することになる。

なお、図４においては、吸気バルブ２１のリフト特性を破線で示しており、第２モードにおいては排気行程に設けられたネガティブオーバーラップ期間と同程度のネガティブオーバーラップ期間が吸気行程においても設けられる。その理由は、排気行程後半にネガティブオーバーラップ期間を設けていることにより、ピストンが排気行程上死点に到達した時点では内部ＥＧＲガスが圧縮された状態であるため、筒内の圧力がネガティブオーバーラップを行なわない場合よりも高くなっており、このような状態で、吸気行程上死点から吸気バルブを開くと内部ＥＧＲガスが筒内から吸気通路に流出する。そこで、吸気行程前半にもネガティブオーバーラップ期間を設けることで、吸気行程において筒内に存在する内部ＥＧＲガスが吸気通路方向に出ていくことを抑制するのである。

本実施形態では、吸気バルブ２１に関しても、気筒１８毎に２つの吸気バルブ２１が設けられ、排気バルブ２２側と同じく、その作動モードを切り替えるＶＶＬ及びＶＶＴを備えた可変動弁機構が設けられている。

以上のように構成されたエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御器を構成する。

ＰＣＭ１０には、図１，５に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１７及び自動変速機の現在選択されているギヤ段を検出するギヤ段検出手段４３の検出信号が入力される。

各種のセンサには次のセンサが含まれる。すなわち、エアクリーナ３１の下流側で、新気の流量を検出するエアフローセンサＳＷ１及び新気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ２、インターウォーマ３４の下流側に配置された、インターウォーマ３４を通過した後の新気の温度を検出する、第２吸気温度センサＳＷ３、ＥＧＲ通路５０における吸気通路３０との接続部近傍に配置された、外部ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温センサＳＷ４、吸気ポート１６に取り付けられかつ、気筒１８内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサＳＷ５、シリンダヘッド１２に取り付けられた、気筒１８内の圧力を検出する筒内圧センサＳＷ６、排気通路４０におけるＥＧＲ通路５０の接続部近傍に配置された、それぞれ排気温度及び排気圧力を検出する排気温センサＳＷ７及び排気圧センサＳＷ８、直キャタリスト４１の上流側に配置された、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ２センサＳＷ９、直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２との間に配置された、排気中の酸素濃度を検出するラムダＯ２センサＳＷ１０、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１１、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ１２、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ１３、吸気側及び排気側のカム角センサＳＷ１４，ＳＷ１５、燃料供給システム６２のコモンレール６４に取り付けられた、燃料噴射弁６７に供給する燃料圧力を検出する燃圧センサＳＷ１６、並びに、車速センサＳＷ１７である。

ＰＣＭ１０は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じて燃料噴射弁６７、点火プラグ２５、排気側のＶＶＬ７１及びＶＶＴ７２、吸気側のＶＶＬ７３及びＶＶＴ７４、燃料供給システム６２、並びに、各種の弁（スロットル弁３６、インタークーラバイパス弁３５１、ＥＧＲ弁５１１、及びＥＧＲクーラバイパス弁５３１）のアクチュエータへ制御信号を出力する。本実施例においては、アクセル開度センサＳＷ１３により検出されたアクセル開度と、車速センサＳＷ１７により検出された車速と、ギヤ段検出手段により検出されたギヤ段と、に基づいて車両の目標加速度が決定され、それに伴い、エンジンの目標負荷が決定される。

図６は、エンジン本体２の温間時における運転領域の一例を示している。このエンジン本体２では、燃費の向上や排気エミッション性能の向上を目的として、エンジン負荷が相対的に低い低負荷域では、点火プラグ２５による点火を行わずに、圧縮自己着火によって混合気の燃焼を行うＣＩ燃焼を行う。しかし、エンジン本体２の負荷が高くなるに従って、ＣＩ燃焼では、燃焼が急峻になりすぎてしまい、例えば燃焼騒音等の問題を引き起こすことになる。そのため、エンジン負荷が相対的に高い高負荷域では、ＣＩ燃焼を止めて、点火プラグ２５を利用したＳＩ燃焼に切り替える。このように、エンジン１は、エンジン本体２の運転状態、特にエンジン負荷に応じて、ＣＩ燃焼モードとＳＩ燃焼モードとを切り替えるように構成されている。なお、燃焼モード切替えの境界線は、図例に限定されるものではない。

また、混合気がＣＩ燃焼するためには、高温・高圧の環境が必要であるから、例えばエンジンが暖機する前の冷間始動直後のアイドル運転時等は、ＣＩ燃焼は相応しくない。そのような場合は、エンジンが暖機するまでは、ＳＩ燃焼でアイドル運転をすることになり、暖機完了後にＣＩ燃焼モードに切り替えることになる。

（ＳＩモードからＣＩモードへの切替時の制御）
ＳＩ燃焼は、ＣＩ燃焼と比較して熱効率が低いため、燃焼ガスの温度が相対的に高くなる。一方、ＣＩ燃焼モードでは、圧縮自着火性を確保するために、図４（Ｃ）に示す第３モード（二度開き）での排気バルブ制御により、内部ＥＧＲガスを気筒１８内に導入することで、気筒１８内の温度状態を高くしている。

ＳＩ燃焼は、エンジン外部に設けたＥＧＲクーラを通過した排気ガスを気筒内に導入し、そのＥＧＲ率も約３０％未満の状態で行なわれるが、ＣＩ燃焼においては、ＳＩ燃焼よりも熱効率が高く排気ガス温度も相対的に低いため、ＥＧＲクーラを介さずに筒内に排気ガスを導入する内部ＥＧＲを行なう必要がある。また、安定したＣＩ燃焼のためには、多量の内部ＥＧＲガスが求められる。エンジン負荷が低いほど混合気の温度が低くなりやすいことから、ＣＩ燃焼領域では、例えば、ＥＧＲ率で略３０〜５０％の範囲で、エンジンの目標負荷が低いほど目標ＥＧＲ率が高く設定される。また、ＣＩ燃焼運転領域の中でも相対的に負荷の低い領域での運転が継続される場合には、目標ＥＧＲ率が例えば５０〜８０％の高い値に設定されることもある。

ここに、燃焼ガス温度が相対的に高いＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへと切り替わった直後は、ＣＩ燃焼が継続して実行されている時よりも排気ガスの温度が高い。その場合に、排気バルブ２２の二度開きによって内部ＥＧＲを実行すると、他気筒１８でのＳＩ燃焼によって生じた高温の排気ガスが自気筒１８内に導入されることになり、所望のＣＩ燃焼状態が得られず、燃焼騒音が発生する虞がある。

図２において、最初に＃１気筒１８おいてＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードに切り替わったケースを考える。同図に模式的に示すように、＃１気筒１８の独立排気通路４３にはＣＩ燃焼による排気ガス（右下降斜線）があり、他気筒１８の独立排気通路４３にはＳＩ燃焼による排気ガス（左下降斜線）がある。また、集合部４４には、＃１気筒１８からのＣＩ燃焼による排気ガスと、他気筒１８からのＳＩ燃焼による相対的に温度が高い排気ガスが混ざった状態で存在する。

この場合に、＃１気筒１８の排気バルブ２２の二度開きによってその吸気行程において排気バルブ２２が開くと、＃１気筒１８の独立排気通路４３に存するＣＩ燃焼排気ガスだけでなく、集合部４４に存する他気筒１８からのＳＩ燃焼排気ガスが＃１気筒１８に導入されることになる。例えば、気筒容積が５００ｃｃであり、ＥＧＲ率が３０％であるとすると、１気筒当たり１５０ｃｃのＥＧＲガスが必要になる。従って、＃１気筒１８の独立排気通路４３の容積が例えば１２０ｃｃであれば、他気筒１８からの高温のＳＩ燃焼排気ガスが＃１気筒１８に３０ｃｃ弱導入されることになる。そのため、当該＃１気筒１８の筒内温度が想定よりも高くなる可能性がある。

そこで、実施形態に係るエンジン１では、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切り替えの過渡期に前記第２モードによる排気バルブ制御を実行するようにしている。

図７はＰＣＭ１０が実行する排気バルブ制御の基本フローを示す。スタート後のステップＳ１においてエンジン本体２の運転状態が読み込まれる。続くステップＳ２で当該運転状態に基づいて可変動弁機構による排気バルブ２２の制御目標が決定され、続くステップＳ３でその制御目標に基づいて可変動弁機構による排気バルブ２２の制御が実行される。

排気バルブ制御の具体的な流れは図８に示されている。スタート後のステップＡ１において、エンジン本体２の運転状態パラメータ（エアフローセンサＳＷ１，クランク角センサＳＷ１２，アクセル開度センサＳＷ１３，車速センサＳＷ１７、ギヤ段検出手段４３等からの信号）が読み込まれる。続くステップＡ２ではエンジンがＳＩ燃焼モードでの運転中か否かが判定される。すなわち、クランク角センサＳＷ１２からの信号によりエンジン回転数を演算し、車速、ギヤ段及びアクセル開度に基づいて目標加速度を求め、該目標加速度に応じてエンジン本体２への要求トルク（エンジン負荷）を演算する。そうして、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づき、図６の制御マップを参照して、エンジンの運転状態がＣＩ領域にあるか、ＳＩ領域にあるか判定する。但し、ＣＩ領域であっても、エンジン冷却水温度が低い場合には、ＳＩ燃焼が実行されるので、エンジン冷却水温度を加味して、ＳＩ燃焼モードでの運転中か否かが判定される。

エンジンがＳＩ燃焼モードでの運転中であれば、ステップＡ３に進んで第１排気バルブ制御が実行される。エンジンがＳＩ燃焼モードでの運転中でないとき、すなわち、ＣＩ燃焼モードでの運転中であるときは、後述するステップＡ８に進んで第３排気バルブ制御が実行される。

ステップＡ３の第１排気バルブ制御は、図４（Ａ）に示す第１モードによるバルブ制御である。前記エンジン負荷等のデータに基づいて、予め設定したＳＩ燃焼に係る目標ＥＧＲマップから内部ＥＧＲガス量の目標値（目標ＥＧＲ量）を読み出される。この目標ＥＧＲマップはＰＣＭ１０のメモリ（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等）に電子的に格納されている。この目標ＥＧＲマップは、ＳＩ燃焼におけるエンジンの運転状態に対応する最適な目標ＥＧＲ量を予め実験的に求めて、この値をエンジン負荷とエンジン回転速度とに対応付けてマップとして設定したものである。なお、ＳＩ燃焼における目標ＥＧＲ率は０〜２０％くらいである。

そうして、目標ＥＧＲ量から、これに対応する吸気及び排気の各ＶＶＴ７２，７４の制御量が決定される。この決定された制御量に応じて、各ＶＶＴ７２，７４をそれぞれ進角又は遅角作動させることにより、目標ＥＧＲ量となるように吸排気バルブ２１，２２のオーバーラップ量が制御される。この場合、排気のＶＶＬ７１では、カム山が一つである第１カム２３によって排気バルブ２２が開閉作動するようにカム要素２６の位置決め制御がされる。ＶＶＴ７２，７４の制御量については、目標ＥＧＲ量とエンジン負荷及びエンジン回転速度とに対応する最適値を予め実験的に求めてＶＶＴマップとして設定しておき、このＶＶＴマップから読み出すようにすればよい。

続くステップＡ４では、エンジン本体の運転状態がＣＩ燃焼を実行する運転領域にあるか否かが判定される。この判定は、ステップＡ２と同じく、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づき、図６の制御マップを参照して行なう。

エンジン本体の運転状態がＣＩ燃焼を実行する運転領域になければ、ＳＩ燃焼に係る第１排気バルブ制御（ステップＡ３）が継続される。エンジン本体の運転状態がＣＩ燃焼を実行する運転領域にあれば、ステップＡ５に進んで、ＣＩ燃焼の実行が可能か否かが判定される。すなわち、エンジン冷却水温度が低いときには、燃焼安定性の観点からＣＩ燃焼は相応しくないので、ＰＣＭ１０は、水温センサＳＷ１１からの検出結果に基づいて、エンジン冷却水温度が所定値以上であるか否かが判定される。つまり、エンジン冷却水の温度から気筒１８内の温度を間接的に判定する。

エンジン冷却水温度が所定値未満であれば、ＳＩ燃焼に係る第１排気バルブ制御（ステップＡ３）が継続される。エンジン冷却水温度が所定値以上であるとき（ＣＩ燃焼の実行が可能であるとき）は、ステップＡ６に進んで第２排気バルブ制御が実行される。この第２排気バルブ制御は、図４（Ｂ）に示す第２モードによるバルブ制御である。

本実施形態の場合、第２排気バルブ制御が実行されるのは、最初にＣＩ燃焼が行なわれる気筒１８のみではない。本実施形態のエンジン１は４気筒エンジンであるから、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替が順に行なわれる３つ目の気筒１８まで、第２排気バルブ制御が実行される。そして、ＣＩ燃焼モードに切り替わった４つ目の気筒１８以降については、第３排気バルブ制御が実行されるようにしている。つまり、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替の過渡期においては、３つの気筒１８について、１回目のＣＩ燃焼が行なわれたときに第２排気バルブ制御が実行される。

第２排気バルブ制御においては、第１排気バルブ制御の場合と同じく、前記エンジン負荷等のデータに基づいて、予め設定したＣＩ燃焼に係る目標ＥＧＲマップから内部ＥＧＲガス量の目標値（目標ＥＧＲ量）が読み出される。

そうして、目標ＥＧＲ量から、これに対応する吸気及び排気の各ＶＶＴ７２，７４の制御量が決定される。この決定された制御量に応じて、各ＶＶＴ７２，７４をそれぞれ進角又は遅角作動させることにより、目標ＥＧＲ量となるように吸排気バルブ２１，２２の開閉時期が制御される。この場合、排気バルブ２２は、その早閉じによって内部ＥＧＲを確保すべく、目標ＥＧＲ量が多くなるほど大きく進角するように制御される。ＶＶＴ７２，７４の制御量は、目標ＥＧＲ量とエンジン負荷及びエンジン回転速度とに対応する最適値を予め実験的に求めてＶＶＴマップとして設定しておき、このＶＶＴマップから読み出すようにすればよい。

続くステップＡ７では、全気筒１８についてＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替が完了したか否かが判定される。そして、全気筒１８について当該切替が完了していないときは第２排気バルブ制御（ステップＡ６）が継続される。全気筒１８について当該切替が完了すると、ステップＡ８に進んで第３排気バルブ制御が実行される。

第３排気バルブ制御は、図４（Ｃ）に示す第３モードによるバルブ制御である。従って、排気バルブ２２の二度開きを行なうべく、排気のＶＶＬ７１では、カム山が二つある第２カム２４によって排気バルブ２２が開閉作動するようにカム要素２６の位置決め制御がされる。

第３排気バルブ制御においても、第２排気バルブ制御と同じく、前記エンジン負荷等のデータに基づいて、予め設定したＣＩ燃焼に係る目標ＥＧＲマップから内部ＥＧＲガス量の目標値（目標ＥＧＲ量）が読み出される。この目標ＥＧＲ量から、これに対応する吸気及び排気の各ＶＶＴ７２，７４の制御量が決定され、該各ＶＶＴ７２，７４をそれぞれ進角又は遅角作動させることにより、目標ＥＧＲ量となるように吸排気バルブ２１，２２の開閉時期が制御される。ＶＶＴ７２，７４の制御量は、目標ＥＧＲ量とエンジン負荷及びエンジン回転速度とに対応する最適値を予め実験的に求めてＶＶＴマップとして設定しておき、このＶＶＴマップから読み出すようにすればよい。

以上のように、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替の過渡期において、ＣＩ燃焼が行なわれた気筒１８では排気バルブ２２の早閉じによって必要な内部ＥＧＲ量が確保される。従って、それよりも前の他気筒１８からのＳＩ燃焼による高温の排気ガスが当該気筒１８に導入されることが避けられる。よって、当該気筒１８の筒内温度が過度に上昇することがなく、すなわち、筒内温度をＣＩ燃焼に適正な温度にすることが容易になる。そのため、次の燃焼サイクルのＣＩ燃焼において、燃料の過早着火、及びそれに伴う燃焼騒音が発生することが避けられる。

そうして、排気バルブの早閉じによれば、圧縮行程中期以降に燃料を気筒内に噴射し、燃料の気化潜熱によって気筒内温度を強制的に低下させる場合のような、燃焼効率が低くなって燃費の悪化を招くことも避けられる。また、集合部に残存する高温の排気ガスが自気筒に導入されないように、独立排気通路４３の容積を大きくする必要もなく、エンジンのコンパクト化に有利になる。

また、上記実施形態では、最初にＣＩ燃焼モードに切り替わった気筒だけでなく、３つ目の気筒１８まで排気バルブ２２の早閉じによる内部ＥＧＲが行なわれるから、ＣＩ燃焼において燃料の過早着火を生ずることを確実に避けることができる。但し、ＣＩ燃焼モードへの切替が進むにつれて集合部４４に存するＳＩ燃焼による高温の排気ガスの割合が少なくなっていくから、最初にＣＩ燃焼が行なわれる気筒１８に限って、或いは最初にＣＩ燃焼が行なわれる気筒１８と次にＣＩ燃焼が行なわれる気筒１８に限って、排気バルブ２２の早閉じを行なうようにしてもよい。これにより、早閉じによるポンピングロスを少なくすることができる。

（別の実施形態）
前記実施形態では、排気バルブ２２を駆動する第１カム２３としてカム山を一つ有するカムを採用したが、当該実施形態は第１カム２３として大小２つのカム山を有するカムを採用するケースである。このケースにおける排気バルブ２２の開閉特性を図９に示す。

図９（Ａ）に示すように、ＳＩ燃焼モードにおいて実行される第１排気バルブ制御（第１モード）では、排気バルブ２２は、２つのカム山を有する第１カム２３の作動によって、排気行程上死点付近で閉じた後、吸気行程で開く二度開きとなる。排気バルブ２２が二度開きする点では、第２カム２４の場合（図９（Ｃ）の第３モード）と同じであるが、吸気行程での排気バルブの作用角は、第１カム２３の方が第２カム２４よりも小さい。

図９（Ｂ）に示すように、ＳＩ燃焼モードからＣＩ燃焼モードへの切替の過渡期に実行される第２排気バルブ制御（第２モード）では、排気のＶＶＴ７２の作動により、排気バルブ２２の開閉時期が進角される。従って、排気バルブ２２は排気行程においては早閉じとなり、ネガティブオーバーラップ期間が設けられることになる。

なお、図９に示す実施形態においても、図４に示す実施形態と同じく、吸気行程において筒内に存在する内部ＥＧＲガスが吸気通路方向に出ていくことを抑制するべく、第２モードにおいては、吸気バルブ２１のリフト特性を破線で示すように、排気行程に設けられたネガティブオーバーラップ期間と同程度のネガティブオーバーラップ期間が吸気行程においても設けられている。

図９に示す実施形態によれば、前記燃焼モード切替の過渡期には、排気バルブ２２の早閉じと二度開きによって必要な内部ＥＧＲ量を確保することができる。ここに、ＶＶＴ７２による排気バルブ２２の閉時期の進角（早閉じ）は、必要なＥＧＲ量の確保に有効であるが、排気バルブ２２の開時期も同時に膨張行程側に進角する結果、エンジンの有効膨張比が小さくなる。そこで、排気バルブ２２の閉時期は過度に進角させず、閉時期の進角だけでは不足するＥＧＲ量を排気バルブ２２の二度開きによって確保するものである。

第２モードにおいて、吸気行程での排気バルブ２２の作用角を小さくするのは、集合部に残存する他気筒からのＳＩ燃焼による排気ガスが当該気筒に導入されないようにするためである。ＥＧＲの不足分を二度開きで補うだけであるから、前記作用角を小さくすることができる。

図２に示すように、複数の独立排気通路４３の容積が同一でないケース（＃２及び＃３の気筒１８の独立排気通路４３は、＃１及び＃４の気筒１８の独立排気通路４３よりも短く、通路容積が小さい）について説明する。この場合、通路容積が小さい＃２及び＃３の気筒１８では、通路容積が大きい＃１及び＃４の気筒１８よりも、排気バルブ２２が第２モードで駆動されるときの排気行程での閉時期が進角した状態になるように、各々の第１カム２３のプロフィールが定められている。

＃２及び＃３の気筒１８では、独立排気通路４３の容積が小さいため、該独立排気通路４３に残存するＣＩ燃焼による排気ガス量が少ない。従って、排気バルブ２２の二度開きを行なった場合、集合部４４に残存する他気筒１８のＳＩ燃焼による排気ガスが当該気筒に導入される懸念がある。

そこで、独立排気通路４３の容積が小さい＃２及び＃３の気筒１８では、排気バルブ２２の排気行程での閉時期の進角を大きくして、この早閉じによる内部ＥＧＲ量を多くし、二度開きによるＥＧＲ量を相対的に減らして、集合部に残存する高温の排気ガスが当該気筒１８に導入されることを防止するものである。

＃１〜＃４の気筒１８の独立排気通路４３の互いの容積が等しいケースでは、全気筒１８の第２モードにおける排気バルブ２２の排気行程での閉時期を同じにすることができる。従って、各気筒１８のカム要素２６のプロフィールを同じにすることができるので、エンジン組立時においてカムシャフト３８に対するカム要素２６の誤組付けを防止することができる。

上記各実施形態では、排気側の可変動弁機構としてＶＶＴ及びＶＶＬを採用したが、カムによってロッカーアームを介して排気バルブを駆動するのではなく、カムの駆動力を液圧に変換し、液圧によって排気バルブ２２を駆動する液圧駆動式可変動弁機構を採用してもよい。この液圧駆動式の場合、排気バルブがカムの回転に伴って液圧によって開弁した後、その液圧をリリーフすれば、その時点で排気バルブが閉じることになる。従って、第２モードにおいて、排気バルブの開時期を膨張行程側に大きく進角させることなく、早閉じを行なうことができる。よって、先に説明した別の実施形態のような二度開きをせずとも、エンジンの有効膨張比を確保することができる。

１エンジン
２エンジン本体
１０ＰＣＭ（制御器）
１８気筒
２２排気バルブ
２５点火プラグ
４３独立排気通路
４４集合部
６７燃料噴射弁

Claims

複数の気筒を有するエンジン本体と、
前記複数の気筒各々に上流端側が接続された複数の独立排気通路と、
前記各独立排気通路の前記上流端側の開口を開閉する排気バルブと、
前記各独立排気通路を通過した排気ガスが合流するように当該各独立排気通路の下流端側が接続された集合部と、
前記各気筒内に燃料を供給すべく当該各気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、
前記各気筒内の混合気に点火するべく当該各気筒毎に設けられた点火プラグと、
少なくとも前記燃料噴射弁及び前記点火プラグを制御することによって、前記エンジン本体を運転する制御器と、を備え、
前記制御器は、前記混合気を自着火により燃焼させる圧縮自着火燃焼モードと、前記混合気を前記点火プラグによって点火をして燃焼させる火花点火燃焼モードとを、前記エンジン本体の運転状態に応じて切り替えるよう構成されているエンジンの排気装置であって、
前記各気筒の前記排気バルブを、第１の開閉特性で開閉する第１モードと、前記第１モードよりも排気行程での閉時期が進角した第２の開閉特性で開閉する第２モードと、該第２モードよりも排気行程での閉時期が遅角し且つ排気行程に加えて吸気行程でも開弁期間を有する第３の開閉特性で開閉する第３モードとに切り替えて駆動する可変動弁機構を備え、
前記制御器は、前記火花点火燃焼モードでは前記排気バルブが前記第１モードで駆動され、前記火花点火燃焼モードから前記圧縮自着火燃焼モードへ切り替えるときは、少なくとも最初に前記圧縮自着火燃焼モードで前記混合気の燃焼が行なわれた気筒において前記排気バルブが前記第２モードで駆動され、該第２モードでの駆動後に前記第３モードで駆動されるように、前記可変動弁機構を制御することを特徴とするエンジンの排気装置。
請求項１において、
前記第１モードに対する前記第２モードにおける前記排気バルブの閉時期の進角度合いは、エンジンの運転状態に応じて変更され、
エンジンの負荷が相対的に低いほど前記進角度合いが大きく設定されることを特徴とするエンジンの排気装置。
請求項１または２において、
前記排気バルブの閉時期を進角させる前記第２モードでは、さらに、前記排気バルブを排気行程において閉じた後に吸気行程において再び開弁させる二度開きを行ない、
前記第２モードにおける吸気行程での前記排気バルブの作用角を、前記第３モードにおける吸気行程での前記排気バルブの作用角よりも小さくすることを特徴とするエンジンの排気装置。
請求項３において、
前記複数の独立排気通路のうちの一部の独立排気通路は、その通路容積が他の独立排気通路とは異なり、
前記通路容積が相対的に小さい独立排気通路が接続されている気筒では、前記排気バルブが前記第２モードで駆動されるときの排気行程での閉時期が、前記通路容積が相対的に大きい独立排気通路が接続されている気筒よりも、進角されることを特徴とするエンジンの排気装置。
請求項１ないし４において、
前記複数の独立排気通路は、互いの通路容積が等しいことを特徴とするエンジンの排気装置。