JP2020084937A - 車両用エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力トルクを一時的に低下させるトルクダウンの要求があったときに、燃焼安定性を確保しつつ高応答に出力トルクを低下させる。【解決手段】本発明の車両用エンジンの制御装置は、エンジンの出力トルクを一時的に低下させるトルクダウンの要求の有無を判定するトルクダウン判定部と、トルクダウン判定部によりトルクダウンの要求が確認された場合に、内部ＥＧＲの量が減少する方向に可変バルブ機構を駆動し、かつエンジンの出力トルクが低下するように点火装置による点火時期をリタードさせる燃焼制御部とを備える。【選択図】図８

Description

本発明は、バルブタイミングを変更する可変バルブ機構を備えた車両用エンジンを制御する装置に関する。

自動車等の車両に搭載される車両用エンジンは、その駆動力が変速機等を介して車輪に伝達される。このような車両用エンジンにおいて、変速機のギヤ段（変速比）を変更するシフトチェンジが行われる際には、変速ショックを抑制する等の目的で出力トルクを一時的に増減させる制御が要求される場合がある。

上記シフトチェンジ時のエンジンの出力制御の一例として、下記特許文献１のものが知られている。具体的に、この特許文献１では、自動変速機のアップシフト変速中に、エンジンの出力トルクを一時的に低下させるべく、スロットル弁（電子制御スロットル）の開度を低下させる制御（第１のトルクダウン制御）が少なくとも実行されるとともに、必要に応じて点火時期をリタードさせる制御（第２のトルクダウン制御）がさらに実行される。すなわち、出力トルクの低下目標値が所定値以下である場合には、スロットルを閉弁する第１のトルクダウン制御が実行され、出力トルクの低下目標値が所定値以下である場合には、当該第１のトルクダウン制御に加えて、点火時期をリタードさせる第２のトルクダウン制御が実行されるようになっている。

特開平９−２１３３７号公報

上記特許文献１の技術によれば、出力トルクの低下目標値に応じて、第１のトルクダウン制御のみを実行するか、第１および第２のトルクダウン制御の双方を実行するかを切り替えることにより、トルクダウン量を幅広い範囲で調整できるものと考えられる。

ただし、上記特許文献１では、スロットル弁の開度を低下させる第１のトルクダウン制御を必ず実行する必要があるので、応答性の面で改善の余地があった。すなわち、スロットル弁の開度を低下させても、実際に気筒内の吸入空気量が減少するまでにはある程度の時間が必要である。このため、アップシフト変速中の適切な時期に所望のトルクダウン量が得られなくなって、変速ショックが予想以上に増大してしまう可能性がある。

一方で、点火時期をリタードさせる第２のトルクダウン制御は、スロットル弁を用いる第１のトルクダウン制御よりも応答性の面で優れているといえる。このため、応答性を考慮すれば、必要なトルクダウン量の全部もしくは多くを第２のトルクダウン制御（点火リタード制御）によって賄うことが好ましい。しかしながら、このようにした場合には、出力トルクの低下目標値が大きくなるほど点火時期の所要リタード量も大きくなる。このため、点火時期の大幅リタードによって燃焼安定性が悪化したり、最悪の場合は失火を招くといったおそれがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、出力トルクを一時的に低下させるトルクダウンの要求があったときに、燃焼安定性を確保しつつ高応答に出力トルクを低下させることが可能な車両用エンジンの制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒内の混合気に点火する点火装置と、気筒に吸気を導入するための吸気ポートを開閉する吸気弁と、気筒から排気ガスを排出するための排気ポートを開閉する排気弁と、排気弁の閉弁時期および吸気弁の開弁時期の少なくとも一方を変更する可変バルブ機構とを備え、かつ車両に搭載された車両用エンジンを制御する装置であって、前記エンジンの出力トルクを一時的に低下させるトルクダウンの要求の有無を判定するトルクダウン判定部と、前記トルクダウン判定部により前記トルクダウンの要求が確認された場合に、前記気筒における内部ＥＧＲの量が減少する方向に前記可変バルブ機構を駆動し、かつ前記エンジンの出力トルクが低下するように前記点火装置による点火時期をリタードさせる燃焼制御部とを備えた、ことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、トルクダウンの要求に伴い点火時期がリタードされるので、例えばトルクダウンのために吸入空気量を低減するなどした場合と異なり、優れた応答性でエンジンの出力トルクを低下させることができる。しかも、点火時期のリタード（出力トルクの低下）と併せて、内部ＥＧＲ量が減少する方向にバルブタイミングを変更する制御が実行されるので、気筒内に存在する不活性ガス（既燃ガス）を減らすことができ、点火リタード中の燃焼安定性を高めることができる。すなわち、点火時期がリタードされると、膨張行程がある程度進行するまで（言い換えると筒内圧力・温度がかなり低下するまで）燃焼が継続されることになるので、仮にこのような燃焼を不活性ガスの量が多い環境下で試みると、特に燃焼の後半における燃焼安定性が悪化し、最悪の場合は失火に至るおそれがある。これに対し、本発明では、点火リタードと併せて内部ＥＧＲ量を減らす制御が実行されるので、燃焼途中で失火するといった前記のような事態を回避でき、燃焼安定性を効果的に高めることができる。

本発明の制御装置を適用し得るエンジンは、点火装置による点火時期に応じて出力トルクを調整可能なエンジンであればよく、必ずしも混合気の全てを火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）させる従来型の火花点火式エンジンに限定されるものではない。言い換えると、本発明の制御装置は、混合気の一部を自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）させるエンジン、つまり、混合気の一部を前記点火装置による点火点からの火炎伝播によりＳＩ燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼が実行されるエンジンにも適用可能である（請求項２）。

この場合、前記トルクダウンの要求時には混合気の燃焼形態を切り替えることが好ましい。すなわち、前記部分圧縮着火燃焼により前記エンジンが運転されている状態で前記トルクダウンの要求が確認された場合、前記燃焼制御部は、混合気がＳＩ燃焼のみによって燃焼するタイミングにまで前記点火時期をリタードさせることが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、点火時期のリタードによって単に燃焼開始時期が遅くなるだけでなく、混合気の燃焼形態がＣＩ燃焼を含む形態（部分圧縮着火燃焼）からＣＩ燃焼を含まない形態（ＳＩ燃焼）へと切り替わるので、出力トルクを十分に低下させることができる。言い換えると、燃焼速度の速いＣＩ燃焼の有無によるトルク落差を生じさせることができるので、点火時期を大幅に（例えば圧縮上死点よりもかなり遅角側のタイミングにまで）リタードさせなくても、出力トルクを十分に低下させることができる。このことと、上述した内部ＥＧＲ量の低下との相乗効果により、点火リタード中においても十分な燃焼安定性を確保することができる。

好ましくは、前記トルクダウン判定部は、前記エンジンに連結された変速機のギヤ段を高くするアップシフト変速の要求を受けたときに、前記トルクダウンが要求されたと判定する（請求項４）。

この構成によれば、アップシフト変速の要求に応じて点火時期がリタードされるので、当該点火リタードに伴う出力トルクの低下により、エンジン回転数をアップシフト後の変速比に対応した回転数（同期回転数）まで迅速に低下させることができ、アップシフト変速に要する時間（変速期間）を短縮することができる。

前記トルクダウン判定部は、車両の走行性確保のために車輪の駆動トルクを一時的に低下させる要求を受けたときに、前記トルクダウンが要求されたと判定するものであってもよい（請求項５）。

この構成によれば、例えば車輪のスリップ状態が検知されるなどした場合に点火時期をリタードさせることができ、当該点火リタードに伴う出力トルクの低下によって車両の走行性を適正に確保することができる。

好ましくは、前記可変バルブ機構は、電動モータの駆動によりバルブの開閉位相を変更する電動式の可変機構である（請求項６）。

この構成によれば、トルクダウンの要求があったときに、迅速にバルブタイミングを変更して内部ＥＧＲ量を低減することができる。

以上説明したように、本発明の車両用エンジンの制御装置によれば、出力トルクを一時的に低下させるトルクダウンの要求があったときに、燃焼安定性を確保しつつ高応答に出力トルクを低下させることができる。

本発明の一実施形態にかかる車両用エンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。 上記エンジンの制御系統を示すブロック図である。 上記エンジンの回転数／負荷に応じた制御の相違を説明するための運転マップである。 ＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）時の熱発生率の波形を示すグラフである。 上記エンジンの第１運転領域において設定される内部ＥＧＲ率および外部ＥＧＲ率の一例を示す図である。 吸気弁および排気弁のリフトカーブを示す図である。 変速機のアップシフト変速時に上記エンジンに対し行われる制御の手順を示すフローチャートである。 図７の制御が実行された場合の各種状態量の時間変化の一例を示すタイムチャートである。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の制御装置が適用された車両用エンジン（以下、単にエンジンともいう）の好ましい実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された４サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流する外部ＥＧＲ装置５０を備えている。

エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。エンジン本体１は、典型的には複数の（例えば４つの）気筒を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、１つの気筒２のみに着目して説明を進める。

ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、この燃焼室６には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室６で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力を受けてピストン５が上下方向に往復運動する。

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。

クランク軸７は、図外のトルクコンバータ等を介して自動変速機１１０（図２）と連結されている。自動変速機１１０は、変速比の異なる複数のギヤ段を達成可能な多段式の変速機構（図示省略）を内蔵している。変速機構は、例えば、遊星歯車機構と、遊星歯車機構による動力伝達経路を切り替えるためのクラッチやブレーキ等を含む複数の摩擦締結要素と、各摩擦締結要素に供給される油圧を制御してその締結／解放を切り替えるソレノイドバルブ等からなる油圧制御弁とを有している。

気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）に好適な値として、１３以上３０以下、好ましくは１４以上１８以下に設定される。

シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転数（エンジン回転数）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。

シリンダヘッド４には、吸気通路３０から供給される空気を燃焼室６に導入するための吸気ポート９と、燃焼室６で生成された排気ガスを排気通路４０に導出するための排気ポート１０と、吸気ポート９の燃焼室６側の開口を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０の燃焼室６側の開口を開閉する排気弁１２とが設けられている。

吸気弁１１および排気弁１２は、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。

吸気弁１１用の動弁機構には、吸気弁１１の開閉時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３が内蔵されている。同様に、排気弁１２用の動弁機構には、排気弁１２の開閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４が内蔵されている。吸気ＶＶＴ１３（排気ＶＶＴ１４）は、いわゆる位相式の可変機構であり、吸気弁１１（排気弁１２）の開弁時期および閉弁時期を同時にかつ同量だけ変更する。また、吸気ＶＶＴ１３（排気ＶＶＴ１４）は、その駆動源として電動モータ１３ａ（１４ａ）を備えた電動式のものであり（図２参照）、この電動モータ１３ａ（１４ａ）の作動に応じて吸気弁１１（排気弁１２）の開閉時期を変更する。なお、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４は、請求項にいう「可変バルブ機構」の一例に該当する。

図６は、吸気弁１１および排気弁１２のリフトカーブを示す図である（ＩＮは吸気弁１１のリフトカーブを、ＥＸは排気弁１２のリフトカーブをそれぞれ示している）。本図に示すように、吸気弁１１および排気弁１２は、排気上死点（図６中のＴＤＣ）を跨いで開弁期間が重複するように駆動されることがある。この重複期間、つまり吸気弁１１および排気弁１２の双方が開弁する期間は、バルブオーバーラップ期間と呼ばれる。バルブオーバーラップ期間は、上述した吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４の制御により調整することが可能である。図６における実線の波形は、バルブオーバーラップ期間が比較的長くされた場合を例示しており、この場合には、排気上死点を過ぎてから（吸気行程の初期に）排気弁１２がしばらく開弁されることにより、排気ポート１０から燃焼室６へと既燃ガスが引き戻されて、内部ＥＧＲが実現される。逆に、破線の波形として示すように、バルブオーバーラップ期間が短縮された場合には、上記のように排気ポート１０から引き戻される既燃ガスの量が減少する結果、内部ＥＧＲが抑制または停止される。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から燃焼室６に噴射された燃料と吸入空気とが混合された混合気に点火する点火プラグ１６（点火装置）とが設けられている。

吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。

吸気通路３０には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３２と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機３３と、過給機３３により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３５と、サージタンク３６とが設けられている。

吸気通路３０の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ２と、吸気の温度を検出する吸気温センサＳＮ３と、吸気の圧力を検出する吸気圧センサＳＮ４とが設けられている。エアフローセンサＳＮ２および吸気温センサＳＮ３は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部位に設けられ、当該部位を通過する吸気の流量および温度を検出する。吸気圧センサＳＮ４は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の圧力を検出する。

過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係された機械式の過給機（スーパーチャージャ）である。過給機３３の具体的な形式は特に問わないが、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを過給機３３として用いることができる。

過給機３３とエンジン本体１との間には、締結／解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ３４が介設されている。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。一方、電磁クラッチ３４が解放されると、上記駆動力の伝達が遮断されて、過給機３３による過給が停止される。

吸気通路３０には、過給機３３をバイパスするためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１とを互いに接続している。バイパス通路３８には開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガスは、排気ポート１０および排気通路４０を通じて外部に排出される。

排気通路４０には触媒コンバータ４１が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが内蔵されている。

外部ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２およびＥＧＲ弁５３とを有している。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部位と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部位とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（外部ＥＧＲガス）を熱交換により冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲクーラ５２よりも下流側（吸気通路３０に近い側）のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気ガスの流量を調整する。

（２）制御系統
図２は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＰＣＭ１００は、エンジン等を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

ＰＣＭ１００には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ＰＣＭ１００は、上述したクランク角センサＳＮ１、エアフローセンサＳＮ２、吸気温センサＳＮ３、吸気圧センサＳＮ４と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報（つまりクランク角、エンジン回転数、吸気流量、吸気温、吸気圧）がＰＣＭ１００に逐次入力されるようになっている。

また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度（以下、アクセル開度という）を検出するアクセルセンサＳＮ５と、車両の走行速度（以下、車速という）を検出する車速センサＳＮ６とが設けられており、これらのセンサＳＮ５，ＳＮ６による検出信号もＰＣＭ１００に逐次入力される。

ＰＣＭ１００は、上記各センサからの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部および自動変速機１１０を制御する。すなわち、ＰＣＭ１００は、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４の各電動モータ１３ａ，１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、ＥＧＲ弁５３、および自動変速機１１０（詳しくはこれに内蔵されたソレノイドバルブ等の油圧制御弁）等と電気的に接続されており、上記演算等の結果に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。

具体的に、ＰＣＭ１００は、演算部１０１、燃焼制御部１０２、および変速制御部１０３を機能的に有している。なお、演算部１０１は、請求項にいう「トルクダウン判定部」に相当する。

燃焼制御部１０２は、燃焼室６での混合気の燃焼を制御する制御モジュールであり、エンジンの出力トルク等がドライバーの要求に応じた適切な値となるようにエンジンの各部（吸・排気ＶＶＴ１３，１４、インジェクタ１５、点火プラグ１６‥‥等）を制御する。変速制御部１０３は、自動変速機１１０を制御する制御モジュールであり、自動変速機１１０のギヤ段として車両の走行状態に応じた適切なギヤ段が得られるように上記油圧制御弁等を制御する。演算部１０１は、これら各制御部１０２，１０３による制御目標値を決定したりエンジンの運転状態を判定するといった各種演算を実行するための制御モジュールである。

（３）運転状態に応じた制御
図３は、エンジンの回転数／負荷に応じた制御の相違を説明するための運転マップである。本図に示すように、エンジンの運転領域は、燃焼形態の相違によって２つの運転領域Ａ１，Ａ２に大別される。それぞれ第１運転領域Ａ１、第２運転領域Ａ２とすると、第２運転領域Ａ２は、回転数が高い高速領域であり、第１運転領域Ａ１は、第２運転領域Ａ２以外の残余の領域、つまり回転数が低いか中程度の低・中速領域である。これら第１・第２運転領域Ａ１，Ａ２では、それぞれ次のような燃焼制御が実行される。

（３−１）第１運転領域
エンジンの低・中速領域である第１運転領域Ａ１では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６から発生する火花により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことであり、ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮等により十分に高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。そして、これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、当該ＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態のことである。なお、「ＳＰＣＣＩ」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。

図４は、上記のようなＳＰＣＣＩ燃焼が行われた場合の燃焼波形、つまりクランク角による熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を示したグラフである。本図に示すように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼による熱発生とＣＩ燃焼による熱発生とがこの順に連続して発生する。このとき、ＣＩ燃焼の方が燃焼速度が速いという性質上、ＳＩ燃焼時よりもＣＩ燃焼時の方が熱発生の立ち上がりが急峻になる。このため、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるタイミング（後述するθｃｉ）で現れる変曲点Ｘを有している。

ここで、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との比率を運転条件に応じてコントロールすることが重要である。そこで、当実施形態では、ＳＰＣＣＩ燃焼（ＳＩ燃焼およびＣＩ燃焼）による全熱発生量に対するＳＩ燃焼による熱発生量の割合であるＳＩ率に着目し、このＳＩ率が適正な値になるようにエンジンの各部を制御する。

上記ＳＩ率を図４を用いて説明する。図４において、燃焼形態がＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わる変曲点Ｘに対応するクランク角θｃｉをＣＩ燃焼の開始時期とする。この場合、ＳＩ燃焼による熱発生量は、当該θｃｉ（ＣＩ燃焼の開始時期）よりも進角側の熱発生率の波形の面積Ｒ１に相当し、ＣＩ燃焼による熱発生量は、当該θｃｉよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｒ２に相当するとみなすことができる。そして、上記ＳＩ率は、これら各面積Ｒ１，Ｒ２を用いて、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）と定義することができる。

ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる第１運転領域Ａ１では、上述したＳＩ率およびθｃｉが予め定められた目標値に一致するように、エンジンの各部が制御される。すなわち、第１運転領域Ａ１では、エンジン負荷・回転数が異なる種々の条件ごとに、ＳＩ率の目標値である目標ＳＩ率とθｃｉの目標値である目標θｃｉとがそれぞれ定められている。そして、点火プラグ１６による火花点火の時期（点火時期）、インジェクタ１５からの燃料の噴射量／噴射時期、およびＥＧＲ率（外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率）といった複数の制御量が、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現可能な組合せとなるように制御される。なお、外部ＥＧＲ率とは、燃焼室６内の全ガスのうち外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ通路５１を通じて燃焼室６に還流される排気ガス）が占める重量割合のことであり、内部ＥＧＲ率とは、燃焼室６内の全ガスのうち内部ＥＧＲガス（内部ＥＧＲにより燃焼室６に残留する既燃ガス）が占める重量割合のことである。

例えば、点火時期および燃料の噴射量／噴射時期は、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを考慮して予め定められたマップにより決定される。すなわち、マップには、エンジン負荷・回転数の条件ごとに、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するのに適した点火時期および燃料の噴射量／噴射時期がそれぞれ記憶されている。ＰＣＭ１００は、このマップに記憶された点火時期および噴射量／噴射時期に従って、インジェクタ１５および点火プラグ１６を制御する。なお、上記マップにより定められる点火時期は、圧縮上死点の近傍、例えば圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングに設定される。

一方、外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率は、所定のモデル式を用いた演算により決定される。すなわち、ＰＣＭ１００は、燃焼サイクルごとに、上記目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するために火花点火の時点で必要とされる筒内温度（目標筒内温度）を所定のモデル式を用いて算出するとともに、この算出した目標筒内温度に基づいて、ＥＧＲ弁５３の開度および吸・排気弁１１，１２のバルブタイミングを決定する。より具体的に、ＰＣＭ１００は、吸気温センサＳＮ５により検出される吸入空気（新気）の温度と、燃焼室６の圧縮が実質的に開始される時点である吸気弁１１の閉弁時期（ＩＶＣ）とを含む各種パラメータを、当該パラメータを入力要素とする上記モデル式に代入することにより、上記目標筒内温度を実現するのに必要な外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率を算出する。そして、算出された外部ＥＧＲ率を実現するのに必要なＥＧＲ弁５３の開度を目標開度として算出し、この目標開度が実現されるようにＥＧＲ弁５３を制御する。また、算出された内部ＥＧＲ率を実現するのに必要な吸・排気弁１１，１２のバルブオーバーラップ期間（図６）を目標オーバーラップ期間として算出し、この目標オーバーラップ期間が実現されるように吸・排気ＶＶＴ１３，１４を制御する。

図５は、上記のような吸・排気ＶＶＴ１３，１４およびＥＧＲ弁５３の制御により得られる外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率の典型例を示している。具体的に、図５では、第１運転領域Ａ１内で回転数を固定したまま負荷のみを変化させた場合における外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率の変化を示している。なお、当実施形態では、上述したように、ＳＰＣＣＩ燃焼に適した筒内温度（目標ＳＩ率および目標θｃｉに適合する筒内温度）が得られるように演算によって内部ＥＧＲ率および外部ＥＧＲ率が決定されるので、各ＥＧＲ率の値は実際のところ種々の要因によって変動し得るが、大まかな傾向は図５と共通するようになっている。

図５に示すように、第１運転領域Ａ１の運転時は、主に低・中負荷域において内部ＥＧＲが実行され、主に中・高負荷域において外部ＥＧＲが実行される。具体的に、第１運転領域Ａ１における内部ＥＧＲ率は、比較的低い負荷域Ｗ１において最も大きい値Ｐ１に設定され、当該負荷域Ｗ１から低負荷側または高負荷側に離れるほど小さい値に設定される（グラフ（ａ）参照）。例えば、内部ＥＧＲ率は、最低負荷Ｌ０において、ゼロより大きくかつ上記最大値Ｐ１より小さい値Ｐ２に設定されるとともに、最高負荷Ｌ３より低くかつ上記負荷域Ｗ１より高い負荷Ｌ２において、ゼロに設定される。

一方、外部ＥＧＲ率は、比較的高い負荷域Ｗ２において最も大きい値Ｑ１に設定され、当該負荷域Ｗ２から低負荷側または高負荷側に離れるほど小さい値に設定される（グラフ（ｂ）参照）。例えば、外部ＥＧＲ率は、最低負荷Ｌ０より高くかつ上記負荷域Ｗ２より低い負荷Ｌ１において、ゼロに設定されるとともに、最高負荷Ｌ３において、ゼロより大きくかつ上記最大値Ｑ１より小さい値Ｑ２に設定される。なお、外部ＥＧＲ率がゼロになる負荷Ｌ１は、内部ＥＧＲ率が最大値Ｐ１になる負荷域Ｗ１の上限とほぼ一致し、内部ＥＧＲ率がゼロになる負荷Ｌ２は、外部ＥＧＲ率が最大値Ｑ１になる負荷域Ｗ２の下限とほぼ一致する。

以上のように、第１運転領域Ａ１では、モデル式を用いた演算と予め定められたマップとを併用した方法により、点火時期、燃料の噴射量／噴射時期、吸・排気弁１１，１２の開閉タイミング、およびＥＧＲ弁５３の開度が、運転条件ごとに予め定められた適正なＳＩ率およびθｃｉ（目標ＳＩ率および目標θｃｉ）が得られる組合せとなるように制御される。

さらに、第１運転領域Ａ１では、上記のような制御と併せて、スロットル弁３２および過給機３２が次のように制御される。

すなわち、スロットル弁３２の開度は、基本的に、理論空燃比相当の空気量が吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入されるような開度、つまり、燃焼室６内の空気（新気）と燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（１４．７）に略一致するような開度に設定される。ただし、第１運転領域Ａ１の低負荷側の一部では、例えば負荷・回転数が安定している等の所定の条件が成立したときに限り、空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンとなるように（例えば空気過剰率λが２を超えるように）スロットル弁３２の開度が調整され得る。

過給機３３は、図３に示される過給ラインＴの内側領域でＯＦＦ状態とされ、過給ラインＴの外側領域でＯＮ状態とされる。過給機３３がＯＦＦ状態とされる過給ラインＴの内側領域、つまり低速・低負荷の領域では、電磁クラッチ３４が解放されて過給機３３とエンジン本体１との連結が解除されるとともに、バイパス弁３９が全開とされることにより、過給機３３による過給が停止される。一方、過給機３３がＯＮ状態とされる過給ラインＴの外側領域、つまり第１運転領域Ａ１のうち低速・低負荷を除く領域では、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結されることにより、過給機３３による過給が行われる。このとき、吸気圧センサＳＮ４により検出されるサージタンク３６内の圧力（過給圧）が、エンジン負荷・回転数の条件ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、バイパス弁３９の開度が制御される。

（３−２）第２運転領域
第１運転領域Ａ１よりも回転数が高い第２運転領域Ａ２では、通常のＳＩ燃焼が実行される。例えば、少なくとも吸気行程の一部と重複する所定期間にわたりインジェクタ１５から燃料が噴射されるとともに、圧縮行程後期に点火プラグ１６による火花点火が実行される。そして、この火花点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。

（４）アップシフト変速時の制御
次に、自動変速機１１０のギヤ段を高くする（減速比を小さくする）アップシフト変速時の制御について説明する。図７は、アップシフト変速時にエンジンに対し行われる制御の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す制御がスタートすると、ＰＣＭ１００の演算部１０１は、ステップＳ１において、エンジンの現運転ポイントが図３に示した第１運転領域Ａ１に含まれるか否かを判定する。具体的に、演算部１０１は、アクセルセンサＳＮ５により検出されるアクセルペダルの操作状態やエアフローセンサＳＮ２により検出される吸気流量等からエンジン負荷（要求トルク）を特定し、このエンジン負荷と、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転数とに基づいて、現時点のエンジンの運転ポイントが図３の運転マップ中の第１運転領域Ａ１に含まれるか否かを判定する。

上記ステップＳ１でＹＥＳと判定されてエンジンの現運転ポイントが第１運転領域Ａ１に含まれていることが確認された場合、言い換えるとエンジンがＳＰＣＣＩ燃焼により運転されていることが確認された場合、演算部１０１は、ステップＳ２に移行して、自動変速機１１０のギヤ段を高くするアップシフト変速の要求があるか否かを判定する。例えば、演算部１０１は、ギヤ段として２速（または３速、４速‥等）が選択されている状態での車両走行中に、クランク角センサＳＮ１、アクセルセンサＳＮ５、および車速センサＳＮ６により検出されるエンジン回転数、アクセル開度、および車速の少なくともいずれかが変化して、これら各値の組合せにより定まる条件が３速（または４速、５速‥等）を選択すべき条件に適合した場合に、アップシフト変速の要求が発せられたと判定する。

上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されてアップシフト変速の要求があることが確認された場合、ＰＣＭ１００の変速制御部１０３は、ステップＳ３に移行して、自動変速機１１０の変速段が高くなるように変速機構の各部を駆動するアップシフト変速の制御を開始する。

すなわち、変速制御部１０３は、上記アップシフト変速として、現ギヤ段を達成するために締結されている摩擦締結要素（以下、解放側要素という）を解放し、かつアップシフト後のギヤ段を達成するために締結が必要な別の摩擦締結要素（以下、締結側要素という）を締結する、いわゆる摩擦締結要素の掛け替えを行う。より詳しくは、変速制御部１０３は、上記解放側要素および締結側要素に供給される油圧に関連する特定の油圧制御弁を駆動して、解放側要素に供給される油圧を低下させ、かつ締結側要素に供給される油圧を上昇させる。これにより、解放側要素を締結状態から解放状態に変位させるとともに、締結側要素を解放状態から締結状態に変位させ、これによって自動変速機１１０のギヤ段を高くする。

なお、上記のように摩擦締結要素の掛け替えにより実現されるアップシフト変速は、その開始から終了までの間にある程度の期間（変速期間）を要する。この変速期間には、例えば、締結側要素の締結油圧室やこれに通じる油路に作動油を充満させるのに必要な時間（プリチャージ時間）や、変速ショックの抑制のために締結側要素を準締結状態（スリップ状態）に保持する時間等が含まれる。一方、この変速期間中に、エンジン回転数は、アップシフト後の変速比に対応した回転数（同期回転数）まで低下するが、このエンジン回転数の低下（回転同期）に時間がかかると、変速期間が長期化し、車両の商品性が低下する。そこで、エンジン回転数を同期回転数まで速やかに低下させるために、ＰＣＭ１００は次のような制御を実行する。

すなわち、ＰＣＭ１００の燃焼制御部１０２は、上記アップシフト変速（Ｓ３）の開始とほぼ同時に、ステップＳ４に移行して、吸・排気弁１１，１２のバルブオーバーラップ期間を短縮する制御を実行する。具体的に、燃焼制御部１０２は、吸気弁１１の開閉タイミングが遅角するように吸気ＶＶＴ１３の電動モータ１３ａを駆動するとともに、排気弁１２の開閉タイミングが進角するように排気ＶＶＴ１４の電動モータ１４ａを駆動する。これにより、図６において破線のリフトカーブで示すように、バルブオーバーラップ期間が短縮されて、内部ＥＧＲ量が減少する。

ここで、第１運転領域Ａ１でアップシフト変速が行われるのは、低負荷から中負荷の条件のときである。また、図５に示したように、この低負荷から中負荷の条件では、適正なＳＰＣＣＩ燃焼の実現のために内部ＥＧＲが行われており、上記バルブオーバーラップ期間が拡大されている。このため、上記ステップＳ４の制御によるバルブオーバーラップ期間の短縮は、内部ＥＧＲ量（率）を減少させることにつながる。

上記ステップＳ４でバルブオーバーラップ期間が短縮される際には、基本的に、吸気弁１１および排気弁１２の開閉タイミングがそれぞれ同程度ずつシフトされる。例えば、アップシフト変速の要求直前において、吸気弁１１の開弁時期および排気弁１２の閉弁時期が、それぞれ排気上死点を基準としてＢＴＤＣ約２０°ＣＡ／ＡＴＤＣ約２０°ＣＡにそれぞれ設定され、これによってバルブオーバーラップ期間が約４０°ＣＡに設定されていたとする。この場合、上記ステップＳ４で仮にバルブオーバーラップ期間をほぼ半減させる（つまりオーバーラップを約２０°ＣＡにする）とすれば、吸気弁１１の開弁時期および排気弁１２の閉弁時期は、それぞれＢＴＤＣ約１０°ＣＡ／ＡＴＤＣ約１０°ＣＡへと変更されることになる。なお、ここで例示される開弁時期および閉弁時期は、バルブリフトカーブの最初と最後の部分に設けられるランプ部（バルブリフト量の変化が緩やな緩衝区間）を除いた実質的な開弁期間をバルブの開弁期間と定義した場合における開弁／閉弁のタイミングであって、バルブリフト量が完全にゼロになる時期を指すわけではない。

上記のようにしてバルブオーバーラップ期間を短縮した後、燃焼制御部１０２は、ステップＳ５に移行して、点火プラグ１６による火花点火の時期（点火時期）をリタードさせる制御を開始する。なお、上記ステップＳ４によるバルブオーバーラップ期間の短縮は、ＶＶＴ１３，１４の電動モータ１３ａ，１４ａの作動によるものであるので、当該制御を開始してからバルブオーバーラップ期間が実際に目標値まで短縮されるまでの間には、わずかながら時間が必要である。この場合に、燃焼制御部１０２は、バルブオーバーラップ期間がほぼ目標値まで短縮されるのを待ってから、上記ステップＳ５による点火時期のリタード制御を開始する。

上記ステップＳ５の制御により、点火時期は、圧縮上死点よりも遅角側の時期にまで変更される。ここで、第１運転領域Ａ１のうち少なくともアップシフト変速が行われるような領域（主に低負荷から中負荷域）では、変速時以外の通常時において、点火時期が圧縮上死点よりも進角側（例えばＢＴＤＣ２０〜５°ＣＡ程度）に設定される。そこで、上記ステップＳ５において、燃焼制御部１０２は、当該点火時期が圧縮上死点よりも遅角側までシフトされるように、点火時期のリタード幅を１０〜２５°ＣＡに設定する。

上記のように点火時期が大幅にリタードされて圧縮上死点よりも遅角側に設定されると、燃焼室６で生じる燃焼の形態は、もはやＳＰＣＣＩ燃焼を維持できなくなり、ＳＩ燃焼へと切り替わる。すなわち、点火時期が圧縮上死点よりも遅角側にリタードされると、その点火からほどなくして火炎伝播を生じさせることはできるものの、当該火炎伝播（ＳＩ燃焼）の開始時点でピストン５は既にある程度下降している（燃焼室６が膨張を始めている）ため、ＳＩ燃焼の開始後であっても筒内温度・圧力はそれほど高くならない。これにより、混合気の自着火が生じなくなり、混合気は実質的にその全てがＳＩ燃焼によって燃焼するようになる。言い換えると、上記ステップＳ５による点火時期のリタード制御は、燃焼形態がＳＰＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り替わるようなタイミングにまで点火時期をリタードさせる制御である。

次いで、演算部１０１は、ステップＳ６に移行して、アップシフト変速が実質的に終了したか否かを判定する。具体的に、演算部１０１は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転数がアップシフト後の変速比に対応した同期回転数まで低下した時点（つまり回転同期が完了した時点）で、アップシフト変速が終了したと判定する。

上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されてアップシフト変速が終了したことが確認された場合、燃焼制御部１０２は、ステップＳ７に移行して、吸・排気弁１１，１２のバルブオーバーラップ期間が拡張される方向に吸・排気ＶＶＴ１３，１４を駆動する制御、つまり、上記ステップＳ４の制御により短縮されていた吸・排気弁１１，１２のバルブオーバーラップ期間を本来の値（図５に示したＳＰＣＣＩ燃焼用の内部ＥＧＲ率を実現する値）に戻す制御を実行する。

次いで、燃焼制御部１０２は、ステップＳ８に移行して、上記ステップＳ５から継続されていた点火時期のリタード制御を終了し、点火時期をアドバンス（進角）させて本来の値（ＳＰＣＣＩ燃焼の点火時期）に戻す制御を実行する。なお、このステップＳ８の制御は、上述したステップＳ５（点火リタード開始）のときとは異なり、ＶＶＴ１３，１４の駆動が開始されるのとほぼ同時に（バルブオーバーラップ期間が実際に拡大されるのを待つことなく）開始される。

図８は、以上のようなフローチャート（図７）による制御が実行された場合の各種状態量の時間変化の一例を示すタイムチャートである。この図８のタイムチャートでは、自動変速機１１０のギヤ段を２速から３速に切り替えるアップシフト変速を例示しており、アップシフト変速が要求された時点をｔ１とし、アップシフト変速が終了した時点をｔ３としている（チャート（ａ））。この場合、エンジン回転数、点火時期、およびバルブオーバーラップ期間は、それぞれ次のような態様で変化することになる。

時点ｔ１でアップシフト変速が要求されると、これとほぼ同時にバルブオーバーラップ期間の目標値が小さくされる（チャート（ｄ））。すると、バルブオーバーラップ期間が短縮される方向に吸・排気ＶＶＴ１３，１４が駆動されるとともに、当該駆動開始からやや遅れて、実際のバルブオーバーラップ期間が目標値に到達する（チャート（ｅ））。これにより、排気ポート１０から燃焼室６に逆流する既燃ガスの量が減少し、内部ＥＧＲ率が低下する。

バルブオーバーラップ期間の短縮が終了する（実際のバルブオーバーラップ期間が目標値に到達する）と、それ以後の時点ｔ２において、点火時期がリタードされる（チャート（ｃ））。この点火時期のリタードにより、エンジンの燃焼形態は、リタード前に継続されていたＳＰＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へと切り替わる。また、この点火リタードと燃焼形態の切り替わりとによる影響で、エンジンの出力トルクは大幅に低下することになる。

エンジン回転数は、上記点火リタードの開始時点ｔ２とほぼ同時に低下し始める（チャート（ｂ））。またこのとき、自動変速機１１０では、３速を達成するのに締結が必要な摩擦締結要素（締結側要素）の締結油圧室が既に作動油で充満されており、その後の油圧上昇によって、当該締結側要素が解放状態から準締結状態（スリップ状態）へと移行し始めている。エンジン回転数は、このように時点ｔ２で開始される点火リタードと、その近傍で開始される締結側要素の準締結（スリップ状態への移行）とにより、比較的大きい変化率で低下し始める。

そして、エンジン回転数は、時点ｔ３において同期回転数まで低下し、これによって３速へのアップシフト変速が終了する。すると、この時点ｔ３とほぼ同時に、バルブオーバーラップ期間の目標値が大きくされ（チャート（ｄ））、かつ点火時期がアドバンス（進角）される（チャート（ｃ））。例えば、バルブオーバーラップ期間の目標値は、アップシフト変速が要求される直前（時点ｔ１の直前）に設定されていた目標値とほぼ同一の値まで大きくされ、点火時期は、変速終了時（時点ｔ３）におけるエンジン回転数に適合したＳＰＣＣＩ燃焼用の点火時期までアドバンスされる。

上記のように時点ｔ３（変速終了時点）とほぼ同時に点火時期がアドバンスされることにより、エンジンの燃焼形態はＳＩ燃焼からＳＰＣＣＩ燃焼に切り替わる。ただし、点火時期をアドバンスした直後は、実際にはバルブオーバーラップ期間が目標値まで拡大されておらず、内部ＥＧＲ率は上昇する過程にある（時点ｔ３から時点ｔ４まで）。この期間（ｔ３〜ｔ４）を復帰遅れ期間とすると、この復帰遅れ期間中に限っては、内部ＥＧＲ率が図５に示した理想値（目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するのに必要な内部ＥＧＲ率）よりも低くなるので、ＳＰＣＣＩ燃焼は理想的な状態にならず、ＣＩ燃焼の割合が理想よりも低くなる（ＳＩ率が目標ＳＩ率よりも大きくなる）と考えられる。しかしながら、このような復帰遅れ期間の長さは非常に限られたものであり、また、当該期間中の（理想ではない）ＳＰＣＣＩ燃焼によっても、エンジンの出力トルクは、点火時期が大幅にリタードされた（ＳＩ燃焼が行われる）時点ｔ２〜ｔ３のときの出力トルクに比べれば十分に増大する。このため、変速終了後のエンジンの運転に実質的な支障が生じることはない。

（５）作用効果
以上説明したように、当実施形態の車両用エンジンでは、自動変速機１１０のギヤ段を高めるアップシフト変速の要求があったときに、内部ＥＧＲの量が減少する方向（つまりバルブオーバーラップ期間が短縮される方向）に吸・排気ＶＶＴ１３，１４を駆動し、かつエンジンの出力トルクが低下するように点火プラグ１６よる火花点火の時期（点火時期）をリタードさせる制御が実行される。このような構成によれば、燃焼安定性を確保しつつ高応答に出力トルクを低下させることができ、アップシフト変速の変速期間を短縮できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、アップシフト変速の要求に伴い点火時期がリタードされるので、例えば当該制御に代えて吸入空気量を低減するなどの制御を採用した場合と異なり、優れた応答性でエンジンの出力トルクを低下させることができ、エンジン回転数をアップシフト後の変速比に対応した回転数（同期回転数）まで迅速に低下させることができる。このため、例えばアップシフト後のギヤ段を達成するのに締結が必要な摩擦締結要素（締結側要素）を変速ショック抑制のために準締結状態（スリップ状態）に保持する時間を短縮することができ、アップシフト変速に要する時間（変速期間）を短縮することができる。

しかも、上記実施形態では、上記点火時期のリタード（出力トルクの低下）と併せて、内部ＥＧＲ量が減少する方向にバルブタイミングを変更する制御が実行されるので、燃焼室６に存在する不活性ガス（既燃ガス）を減らすことができ、点火リタード中の燃焼安定性を高めることができる。すなわち、点火時期がリタードされると、膨張行程がある程度進行するまで（言い換えると筒内圧力・温度がかなり低下するまで）燃焼が継続されることになるので、仮にこのような燃焼を不活性ガスの量が多い環境下で試みると、特に燃焼の後半における燃焼安定性が悪化し、最悪の場合は失火に至るおそれがある。これに対し、上記実施形態では、点火リタードと併せて内部ＥＧＲ量を減らす制御が実行されるので、膨張行程の途中で失火するといった上記のような事態を回避でき、燃焼安定性を効果的に高めることができる。

特に、上記実施形態では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼が可能なエンジンにおいて上記の制御が採用されているので、燃焼安定性を確保しつつアップシフト変速中の出力トルクを十分に低下させることができる。

すなわち、上記実施形態では、ＳＰＣＣＩ燃焼が選択される第１運転領域Ａ１での運転中にアップシフト変速が要求されると、それ以前に設定されていたＳＰＣＣＩ燃焼に適した（圧縮上死点よりも進角側の）点火時期がリタードされて、ＳＩ燃焼しか起きないようなタイミング（圧縮上死点よりも遅角側のタイミング）にまで変更されるので、単に燃焼開始時期を遅くできるだけでなく、混合気の燃焼形態をＣＩ燃焼を含む形態（ＳＰＣＣＩ燃焼）からＣＩ燃焼を含まない形態（ＳＩ燃焼）へと切り替えることができ、エンジンの出力トルクを十分に低下させることができる。言い換えると、燃焼速度の速いＣＩ燃焼の有無によるトルク落差を生じさせることができるので、点火時期を圧縮上死点に対し大幅にリタードしなくても、出力トルクを十分に低下させることができる。このことと、上述した内部ＥＧＲ量の低下との相乗効果により、点火リタード中においても十分な燃焼安定性を確保することができる。

また、上記実施形態では、吸・排気ＶＶＴ１３，１４として、電動モータ１３ａ，１４ａの駆動によりバルブの開閉位相を変更する電動式のＶＶＴが用いられているので、例えば油圧式のＶＶＴを採用した場合に比して、アップシフト変速時に迅速にバルブオーバーラップ期間を短縮することができ、高応答に内部ＥＧＲ量を低減することができる。

（６）変形例
上記実施形態では、自動変速機１１０のギヤ段を高くするアップシフト変速が要求されたときに、内部ＥＧＲ量を減少させつつ点火時期（点火プラグ１６による火花点火の時期）をリタードさせる制御を実行するようにしたが、同様の制御は、エンジンの出力トルクを一時的に低下させるトルクダウンが要求される状況であれば、アップシフト変速時に限らず実行可能である。例えば、車輪が空回りするスリップ状態が検知された場合に、いわゆるトラクション・コントロールの一環として、エンジンの出力トルクを一時的に低下させる要求が発せられることがある。このような事情によるトルクダウン要求（車両の走行性確保のためのトルクダウン要求）の際にも、上記実施形態と同様の制御（内部ＥＧＲ量を減少させつつ点火時期をリタードさせる制御）を実行することが可能である。

上記実施形態では、自動変速機１１０のアップシフト変速が要求されたとき、つまりエンジンのトルクダウンが要求されたときに、点火時期をリタードさせる制御と併せて、排気上死点を挟んで吸・排気弁１１，１２の双方が開弁するバルブオーバーラップ期間を短縮する（それによって内部ＥＧＲ量を減少させる）制御を実行するようにしたが、内部ＥＧＲ量が減少する方向にバルブタイミングを変更できればよく、その限りにおいて種々の制御を採用可能である。例えば、内部ＥＧＲを減少させる制御として、吸気弁１１の開閉時期を一定に維持しつつ排気弁１２の開閉時期を進角側に変更する制御を実行してもよい。この制御によっても、吸気行程中における排気弁１２の開弁期間が短くなるので、内部ＥＧＲ量を減少させることができる。

また、内部ＥＧＲ量を減少させる制御は、バルブオーバーラップ期間（吸・排気弁の双方が開弁する期間）を短縮する上記のような制御に限られない。例えば、エンジンによっては、トルクダウンが要求されていない通常時に、内部ＥＧＲを実現するための制御として、排気上死点を挟んで吸・排気弁１１，１２の双方が閉弁するいわゆるネガティブオーバーラップ期間を形成し、それによって既燃ガスを燃焼室６に閉じ込めることが考えられる。このようなタイプのエンジンでは、トルクダウンの要求時に、内部ＥＧＲを減少させる上記制御として、上記ネガティブオーバーラップ期間が短縮される方向にバルブタイミングを変更する制御を実行すればよい。

さらに、本発明が適用され得るエンジンは、上述したバルブオーバーラップ期間またはネガティブオーバーラップ期間の変更によって内部ＥＧＲ量を調整することが可能なエンジンであればよく、必ずしも吸気弁および排気弁の双方の開閉時期を変更できるものである必要はなく、また、開弁時期および閉弁時期を同時にかつ同量だけ変更する位相式の可変機構（ＶＶＴ）を備える必要もない。言い換えると、本発明における可変バルブ機構は、少なくとも排気弁の閉弁時期および吸気弁の開弁時期の少なくとも一方を変更可能な可変機構であればよい。

上記実施形態では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼を組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）が可能なエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明を適用可能なエンジンは、点火プラグ等の点火装置による点火時期に応じて出力トルクを調整可能なエンジンであればよく、例えば混合気の全てをＳＩ燃焼（点火点からの火炎伝播による燃焼）させる従来型な火花点火式エンジンにも本発明を適用可能である。

２ 気筒
９ 吸気ポート
１０ 排気ポート
１１ 吸気弁
１２ 排気弁
１３ 吸気ＶＶＴ（可変バルブ機構）
１４ 排気ＶＶＴ（可変バルブ機構）
１３ａ 電動モータ
１４ａ 電動モータ
１６ 点火プラグ（点火装置）
１０１ 演算部（トルクダウン判定部）
１０２ 燃焼制御部
１１０ 自動変速機

Claims (6)

1. 気筒と、気筒内の混合気に点火する点火装置と、気筒に吸気を導入するための吸気ポートを開閉する吸気弁と、気筒から排気ガスを排出するための排気ポートを開閉する排気弁と、排気弁の閉弁時期および吸気弁の開弁時期の少なくとも一方を変更する可変バルブ機構とを備え、かつ車両に搭載された車両用エンジンを制御する装置であって、
   前記エンジンの出力トルクを一時的に低下させるトルクダウンの要求の有無を判定するトルクダウン判定部と、
   前記トルクダウン判定部により前記トルクダウンの要求が確認された場合に、前記気筒における内部ＥＧＲの量が減少する方向に前記可変バルブ機構を駆動し、かつ前記エンジンの出力トルクが低下するように前記点火装置による点火時期をリタードさせる燃焼制御部とを備えた、ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記燃焼制御部は、前記混合気の一部を前記点火装置による点火点からの火炎伝播によりＳＩ燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる部分圧縮着火燃焼を実行可能である、ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記部分圧縮着火燃焼により前記エンジンが運転されている状態で前記トルクダウンの要求が確認された場合、前記燃焼制御部は、混合気がＳＩ燃焼のみによって燃焼するタイミングにまで前記点火時期をリタードさせる、ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記トルクダウン判定部は、前記エンジンに連結された変速機のギヤ段を高くするアップシフト変速の要求を受けたときに、前記トルクダウンが要求されたと判定する、ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記トルクダウン判定部は、車両の走行性確保のために車輪の駆動トルクを一時的に低下させる要求を受けたときに、前記トルクダウンが要求されたと判定する、ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用エンジンの制御装置において、
   前記可変バルブ機構は、電動モータの駆動によりバルブの開閉位相を変更する電動式の可変機構である、ことを特徴とする車両用エンジンの制御装置。