JP4618236B2

JP4618236B2 - 予混合圧縮着火機関及びその制御方法

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Publication number: JP4618236B2
Application number: JP2006322913A
Authority: JP
Inventors: 裕史葛山
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2026-11-30
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Description

本発明は、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを切り換えて運転を行なう予混合圧縮着火機関及びその制御方法に関する。

火花点火燃焼（ＳＩ、Spark Ignition）と圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ、Homogeneous Charge Compression Ignition）とを切り換えて運転を行なう予混合圧縮着火機関は、例えば、特許文献１に開示されているような制御方法により制御される。

特許文献１の技術においては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換の際に点火時期を遅角して、火花点火に対して圧縮着火を先行させることで、圧縮着火燃焼に確実かつ円滑に移行させている。このようにして点火時期を徐々に遅角させるのに伴い、燃焼時の発生圧力、すなわちトルクなどの出力が徐々に低下するので、トルクの変動幅（トルク段差）を小さく抑制することができると共に、出力が小さい状態で圧縮着火燃焼に切り換えることができる。従って、この制御方法によると、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換期間において、筒内温度を低下でき、過早着火やノッキングによる燃焼騒音等を抑制できる。
特開２０００−２２０４５８号公報

ところで、多気筒エンジンの場合、排気弁、吸気弁の開閉に用いられるカムシャフトは各気筒に共通のものが用いられ、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼との間の切換タイミング（すなわち、火花点火燃焼用カム及び圧縮着火燃焼用カムの切換タイミング）は、通常、各気筒に共通のタイミングに指定する。一方で、多気筒エンジンの場合、各気筒で排気弁、吸気弁のバルブタイミングは、ずらされているために異なっている。

図７は、従来の多気筒エンジンにおける二種類のパターン（パターン１、パターン２）のバルブタイミングを示したチャートである。なお、ここでは二つのパターンのみ示しているが、気筒数に応じて、これ以上の数のパターンが存在し得る。

例えば、ある一つの気筒において、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換ポイントが、火花点火燃焼における吸気行程終了後の圧縮行程に当たるタイミングである場合（パターン１とする。図７参照）、次に排気弁が開くときから圧縮着火燃焼のバルブタイミングに切り換わることになり（排気弁からの切換、すなわち最初に切り換えられるのが排気弁）、その気筒においては、切換後、負のオーバーラップ期間を有するバルブタイミングでの運転が問題なく行なわれる。そして、上記の特許文献１の制御方法は、このような（パターン１の）バルブタイミングを有する気筒においては有効に機能する。

一方、別のバルブタイミングで動作している他の気筒もあり、そのような他の気筒において、上記の共通の切換ポイントが排気行程（排気弁が開いているタイミング）に当たるタイミングである場合（パターン２とする。図７参照）、次に吸気弁が開くときから圧縮着火燃焼のバルブタイミングに切り換わることになる（吸気弁からの切換、すなわち最初に切り換えられるのが吸気弁となる）。この場合には、切換ポイントで開いていた排気弁は、火花点火燃焼のバルブタイミング、すなわち通常のバルブタイミング（燃焼サイクルにおいて、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換前（火花点火燃焼の定常運転時）の排気弁の閉弁時期が、切換後（圧縮着火燃焼の定常運転時）の排気弁の閉弁時期よりも遅いバルブタイミング、図７の（Ａ）参照）で動作し、次に開く吸気弁は、圧縮着火燃焼のバルブタイミング、すなわち（定常運転時のバルブタイミングにおいて）負のオーバーラップ期間を有するバルブタイミング（遅開き）で動作することになる。このようなパターンのバルブタイミングを有する気筒では、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換の際、排気弁が圧縮上死点付近で閉じ、吸気弁が遅開きすることになる。

特開２００４−２９３４５８号広報に記載されているように、圧縮着火エンジンにおいては、排気弁が通常のバルブタイミングで（圧縮上死点付近で）閉じ、吸気弁が遅開きすると（上記公報の図１（ａ）参照）、燃焼室内が負圧になったところで吸気が始まり、吸気が勢いよく燃焼室内に流れ込んで断熱圧縮効果により効率良く加熱されるという「吸気加熱効果」が生じる（図７の（Ｂ）参照）。これにより、圧縮着火燃焼が効率的に行なわれる。そして、このバルブタイミングは、上記の「他の気筒」におけるバルブタイミングと同様のものであるため、上記のパターン２のバルブタイミングを有する他の気筒においても、切換期間において吸気加熱効果が生じる。

この吸気加熱効果は、高温の内部ＥＧＲが得られていないエンジン始動時等においては有効に利用できるものであるが、通常運転時にはその影響が強過ぎるために、上記のように吸気弁から切り換わるようなバルブタイミングを有する気筒においては、切換期間において過早着火やノッキングといった異常燃焼が発生してしまう。そのため、このような（パターン２の）バルブタイミングを有する気筒においては、切換の際に点火時期を遅角することのみによっては過早着火やノッキングを抑制するのは困難であり、上記の特許文献１の制御方法は有効に機能しない。

そこで、本発明の目的は、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換が吸気弁から行なわれる場合であっても、切換期間における過早着火やノッキングを抑制することができる予混合圧縮着火機関及びその制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

上記の目的を達成するために、本発明の予混合圧縮着火機関の制御方法は、燃焼室と、吸気弁と、排気弁と、火花点火燃焼用吸気弁カムと、圧縮着火燃焼用吸気弁カムと、火花点火燃焼用排気弁カムと、圧縮着火燃焼用排気弁カムと、を有し、前記火花点火燃焼用吸気弁カムおよび前記火花点火燃焼用排気弁カムと前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムおよび前記圧縮着火燃焼用排気弁カムとを切り換えることで火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを切り換えて運転を行ない、圧縮着火燃焼の定常運転時には圧縮上死点に対して排気弁が早く閉じ、吸気弁が遅く開く負のオーバーラップ期間を有するように開閉制御され、且つ、同一気筒内において、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換前の排気弁の閉弁時期が、切換後の排気弁の閉弁時期よりも遅い予混合圧縮着火機関を制御するための予混合圧縮着火機関の制御方法である。そして、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記吸気弁の開弁時期を、前記圧縮着火燃焼の定常運転時よりも進角した状態にする。

この構成によると、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換期間において、吸気弁から切換が行なわれる気筒があっても、吸気弁の開弁時期を進角することによって、切換開始直後の吸気加熱効果を低減できる。その結果、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換が吸気弁から行なわれる場合であっても、切換期間における過早着火やノッキングを抑制することができる予混合圧縮着火機関の制御方法が得られる。

なお、本発明において、負のオーバーラップ期間とは、排気上死点付近において、排気弁及び吸気弁の両方が閉じている期間であって、排気弁が排気上死点に至る前に閉じているものをいう。

前記予混合圧縮着火機関は点火手段をさらに有し、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記燃焼室内において、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始後、少なくとも最初の燃焼サイクルの間は、前記点火手段による点火を行なってもよい。これによると、吸気加熱効果を低減することにより切換開始直後の燃焼サイクルにおいて発生しうる失火の発生を抑制できる。

前記予混合圧縮着火機関は点火手段をさらに有し、前記燃焼室内において、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始直前の燃焼サイクルにおいては、前記点火手段による点火時期を、前記火花点火燃焼の定常運転時の点火時期よりも遅角させてもよい。これによると、吸気加熱効果を抑制し、且つ、筒内温度を低下させることで、過早着火、ノッキングの発生をより強力に抑制することができる。

火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始後の最初の燃焼サイクルの終了後に、前記吸気弁の開弁時期を遅角させ始め、当該開弁時期を前記圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期まで遅角させてもよい。本来、圧縮着火燃焼においては、燃費を向上させるため、ＴＤＣ（上死点）からの排気弁閉時期の進角量と吸気弁開時期の遅角量とが同程度であることが望ましい（内部ＥＧＲの吹き返しによるポンプロスを少なくするため）。すなわち、この観点においては、吸気弁の開弁時期は遅い方がよく、開弁時期を進角している期間は短い方がよい。一方、本発明の予混合圧縮着火機関においては、過早着火抑制のために吸気弁の開弁時期を進角させる。ここで、進角している期間が長すぎると、（ポンプロスが増大して）進角させた分だけ燃費は悪化してしまう。しかし、進角している期間が短すぎると、吸気加熱効果の低減効果があまり得られない。そこで、過早着火を抑制するために必要な最小限の期間だけ吸気弁の開弁時期を進角しておいて、その後はできるだけ早く遅角することで、過早着火を抑制しつつ、燃費の悪化を最小限に抑制することができる。

火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始直前の燃焼サイクルにおいては、前記吸気弁の開弁時期を、前記火花点火燃焼の定常運転時よりも進角した状態にしてもよい。機関の動作遅れ（時間遅れ）があるので、切換開始後に進角した状態にするには、予めバルブタイミングを進角しておく必要がある。そこで、切換開始直前の燃焼サイクルにおいて、予め吸気弁の開弁時期を進角した状態にしておくことで、切換開始後に、適切に進角した状態（所望の進角状態）にすることが可能となる。

ここで、火花点火燃焼の定常運転時の開弁時期と、切換開始前の最大進角時の開弁時期との差は、切換開始後の最大進角時の開弁時期と、圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期との差に等しくなるようにする。このようにすることで、切換直後には、開弁時期を適切に進角した状態にすることができる。

また、上記の予混合圧縮着火機関の制御方法によって制御される予混合圧縮着火機関であって、少なくとも二種類の異なるバルブタイミングを備える複数の気筒を有し、前記二種類の内、一の種類の前記バルブタイミングにおいては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉され、前記二種類の内、他の種類の前記バルブタイミングにおいては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される予混合圧縮着火機関を用いることによって、複数気筒を有し、排気弁からの切換と吸気弁からの切換との両方のパターンが存在する予混合圧縮着火機関において、切換期間における過早着火やノッキングを抑制することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の説明において、「切換ポイント」とは、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始のタイミングを示しており、「切換開始」とは、火花点火燃焼時の弁リフト制御から圧縮着火燃焼時の弁リフト制御へ切り換えるための切換信号が発信されるタイミングをいう。また、「切換期間」とは、切換開始以後、圧縮着火燃焼の定常運転状態に入るまでの期間である。また、「切換の際」とは、切換ポイント前後のことである。また、「開弁時期」とは、開弁の開始時期に相当する。

（全体構成）
まず、図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係る予混合圧縮着火機関の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る予混合圧縮着火機関の一気筒を含む概略構成図である。

本実施形態においては、予混合圧縮着火機関１は直列配置された４つの気筒を有している。ここでは、これらの気筒を、配置順に、第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒とする。図１には、その中から一つの気筒を示している（第１乃至第４気筒のそれぞれで同様の構成となっている）。また、第１乃至第４気筒は、それぞれに異なる燃焼サイクルを有しており、第１乃至第４気筒のバルブタイミングは、それぞれクランク角度で９０度ずつずらされたものとなっている。なお、気筒の数は４つでなくてもよい。

図１に示すように、予混合圧縮着火機関１は、燃焼室１０、燃焼室１０へ連通する吸気ポート１１ｐ、吸気バルブ１１ｖ、排気バルブ１２ｖ、排気ポート１２ｐ、を有しており、運転条件（負荷及び機関回転数）に応じて、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを適宜切り換えて運転を行なうものである。このように、運転条件に応じて圧縮着火燃焼と火花点火燃焼とを切り換えることで、圧縮着火燃焼による低燃費と火花点火燃焼による高出力とを両立させることができる。

また、予混合圧縮着火機関１は、吸気ポート１１ｐの途中に混合部４を有しており、混合部４へは、燃料供給路２ｐを通って燃料が供給される。そして、混合部４において空気と燃料とが混合される。なお、燃料としては、ガス燃料を使用してもよく、ガス燃料以外のガソリン等を使用してもよい。また、混合部４としては、具体的には、ミキサ（ガス燃料の場合）、キャブレタ等が用いられる。

また、予混合圧縮着火機関１は、スロットル３、燃料弁２ｖを有して構成されている。さらに、予混合圧縮着火機関１はＥＣＵ（Electronic Control Unit、制御手段）５を有しており、ＥＣＵ５には、燃料弁２ｖ、スロットル３、吸気弁１１ｖ、点火プラグ（点火手段）６０ｃ、排気弁１２ｖが、制御用ケーブル５ａ〜５ｅを介して電気的に接続されている。ＥＣＵ５は、第１乃至第４気筒に共通のものである。そして、ＥＣＵ５は、燃料弁２ｖ、スロットル３、吸気弁１１ｖ、点火プラグ６０ｃ、排気弁１２ｖの動作を制御するように構成されている。

そして、ＥＣＵ５が（カムシャフトの制御により）カム１１ｃ、１２ｃの動作を制御することで吸気弁１１ｖ及び排気弁１２ｖが開閉するようになっている。図１では簡略化して示しているが、本実施形態においては、後述するように可変バルブタイミング機構が用いられており、吸気弁１１ｖのバルブ開閉タイミングが適宜変更可能となっている。また、本実施形態においては、後述するように可変動弁機構が用いられている。そして、カム１１ｃ、１２ｃは、より詳細には、リフト量の小さい低リフトカム（圧縮着火燃焼用）と、リフト量の大きい高リフトカム（火花点火燃焼用）とをそれぞれが有して構成され（図では手前側の一種類のみ示している）、これらが運転条件によって切り換えられることにより、バルブリフト量及びバルブ開閉タイミングが変化するようになっている（例えば、特開平５−１０６４１１、特開平１０−１８８２６に記載されているような技術が用いられる）。

また、スロットル３は、図１に示すように、軸３ｃ、弁部３ｖを有して構成され、ＥＣＵ５がスロットル３を制御することで、弁部３ｖの開度が調整され、それにより、吸気ポート１１ｐを通って燃焼室１０へ供給される吸気量が調整される。また、燃料弁２ｖは、燃料供給路２ｐの途中に設けられており、ＥＣＵ５が燃料弁２ｖを制御することで、燃料弁２ｖの開度が調整され、それにより、吸気ポート１１ｐへ供給される燃料の供給量が調整される。

（可変バルブタイミング機構について）
本実施形態における可変バルブタイミング機構の概略について図１０の概略図を参照しながら説明する。予混合圧縮着火機関１のシリンダヘッドにおいて、排気弁駆動用の排気側カムシャフト５７と吸気弁駆動用の吸気側カムシャフト５６とが隣接して設けられている。また、排気側カムシャフト５７の一端部に設けられた排気カムプーリ６６と、クランクシャフト２２の一端部に設けられたクランクプーリ６３との間にタイミングベルト（チェーン）６８が巻き掛けられている。さらに、排気側カムシャフト５７の他端部に取り付けられた駆動ギヤ４９が、吸気側カムシャフト５６の端部に取り付けられた従動ギヤ４８に噛み合わされている。そして、クランクシャフト２２が回転することにより、排気側カムシャフト５７がプーリ、タイミングベルトを介して回転駆動し、吸気側カムシャフト５６が駆動ギヤ４９、従動ギヤ４８を介して回転駆動するようになっている。

ここで、従動ギヤ４８には、従動ギヤ４８を駆動４９ギヤに対して軸方向へずらすタイプの可変バルブタイミング装置（ＶＶＴ）が設けられている。そして、このＶＶＴの作用により従動ギヤ４８が軸方向へずらされることにより、吸気側カムシャフト５６の回転位相がずれて、各気筒における吸気弁１１ｖのバルブ開閉タイミングが適宜変更されるようになっている。なお、この構成は概略的に示したものであり、この構成には限られない。

そして、可変バルブタイミング機構がこのように構成されるため、予混合圧縮着火機関１の４つの気筒において、バルブタイミングを進角、遅角制御するための吸気側カムシャフト５６、排気側カムシャフト５７は、それぞれ共通のものであるため、バルブタイミングの進角、遅角制御は、全ての気筒に影響することになる。例えば、ある気筒の吸気弁のバルブタイミングを進角させようとした場合、全気筒において吸気弁のバルブタイミングが進角することになる。また、カムシャフトは、火花点火燃焼用及び圧縮着火燃焼用として両方に共通のものであり、一方の進角、遅角制御は他方に影響する。

（可変動弁機構について）
次に、可変動弁機構の構成について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態における可変動弁機構を示す斜視概略図である。図１１においては、吸気弁１１ｖ用のカム１１ｃについて説明するが、排気弁１２ｖ用のカム１２ｃについても同様の構成である。

可変動弁機構１１０は、吸気弁１１ｖのバルブ開閉タイミング又はバルブリフト量を、低リフト（圧縮着火燃焼）及び高リフト（火花点火燃焼）の２段階の間で適宜切り換えられるように構成されている。シリンダヘッドには、ロッカシャフト５９を支持するサポート（図示せず）が取り付けられ、ロッカシャフト５９には気筒ごとに低リフト用ロッカアーム３９ｒ、３９ｒ、高リフト用ロッカアーム２４ｒが揺動可能に並べて取り付けられている。低リフト用ロッカアーム３９ｒは、作用角又はリフト量の小さい低リフトカム３９の回転によって図の上下方向に揺動し、これに伴って吸気弁１１ｖ（又は排気バルブ１２ｖ）が開閉する。また、高リフト用ロッカアーム２４ｒは、作用角又はリフト量の大きい高リフトカム２４の回転によって図の上下方向に揺する。そして、低リフト用ロッカアーム３９ｒと、高リフト用ロッカアーム２４ｒとは、適宜連結、切り離しが可能となっている。

具体的には、圧縮着火燃焼時には、高リフト用ロッカアーム２４ｒが低リフト用ロッカアーム３９ｒから切り離される。従って、高リフト用ロッカアーム２４ｒは高リフト用カム２４の回転により空揺動する（吸気弁１１ｖのリフトには影響しない）一方、低リフト用ロッカアーム３９ｒは低リフト用カム３９の回転により揺動し、結果として、吸気弁１１ｖが低リフト用のバルブタイミング及びバルブリフト量で開閉する。

また、火花点火燃焼時には、高リフト用ロッカアーム２４ｒが低リフト用ロッカアーム３９ｒに連結される。従って、高リフト用カム２４の回転により高リフト用ロッカアーム２４ｒ及び低リフト用ロッカアーム３９ｒが一体に揺動し、吸気弁１１ｖが高リフト用のバルブタイミング及びバルブリフト量で開閉する。なお、図１１では、低リフト用カムを二つ、高リフト用カムを一つ有する可変動弁機構について説明しているが、このような構成には限られない。

（火花点火燃焼、圧縮着火燃焼のバルブリフトについて）
図４は、定常運転時のバルブリフト（量・タイミング）を示す概略図である。ここで、図４は、同一気筒内における、火花点火燃焼時及び圧縮着火燃焼時の、燃焼サイクル内の周期的なバルブリフトを示しており、図４においては、火花点火燃焼のバルブリフトを「ＳＩ＿Ｖ」で、圧縮着火燃焼のバルブリフトを「ＨＣＣＩ＿Ｖ」で示している。また、図４において横軸はクランク角度である。燃焼、排気、吸気、圧縮の四行程分で一周期（一燃焼サイクル）とすると、吸気弁１１ｖ、排気弁１２ｖは、この燃焼サイクルにおいて、周期的なバルブリフトにて動作する。

また、図４に示すように、予混合圧縮着火機関１は、火花点火燃焼（ＳＩ）と圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ）とで、それぞれのバルブリフト量・タイミングを有している。そのため、火花点火燃焼時及び圧縮着火燃焼時には、それぞれの所定のバルブリフト（量・タイミング）において、排気弁１２ｖ、吸気弁１１ｖが開閉する（図４参照）。そして、予混合圧縮着火機関１は、圧縮着火燃焼の定常運転時には、吸気弁１１ｖと排気弁１２ｖとが負のオーバーラップ期間を有するように動作する。すなわち、排気上死点付近において、排気弁１２ｖ及び吸気弁１１ｖの両方が閉じている期間があり、且つ、排気弁１２ｖが排気上死点に至る前に閉じるようになっている（図４参照）。そして、予混合圧縮着火機関１は、この構成により内部ＥＧＲを用いて圧縮着火燃焼を行なう。このように、負のオーバーラップ期間を設け内部ＥＧＲを利用することで、圧縮着火燃焼時の着火性が向上する。

一方、予混合圧縮着火機関１において、同一気筒内で、火花点火燃焼の定常運転時の排気弁１２ｖの閉弁時期（図４の（１）参照）が、この火花点火燃焼の燃焼サイクルと対応する圧縮着火燃焼の定常運転時の排気弁１２ｖの閉弁時期（図４の（２）参照）よりも遅くなっている（図３の（Ａ）参照。図３については後述）。すなわち、対応する燃焼サイクルにおいて、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換前の排気弁１２ｖの閉弁時期が、切換後の排気弁１２ｖの閉弁時期よりも遅くなっている。そして、火花点火燃焼の定常運転時には、通常のバルブタイミングにおいて排気弁１２ｖが動作する（吸気弁１１ｖも同様）。ここで、「対応する燃焼サイクルにおいて」とは、図４のように、圧縮着火燃焼及び火花点火燃焼運転時の周期的なバルブリフトを重ねて示した状態において比較した（同一の燃焼サイクルで比較した）ということを意味している。

（各気筒の燃焼サイクルのパターンについて）
予混合圧縮着火機関１の第１乃至第４気筒は、それぞれ異なる（４パターンの）バルブタイミングを有している。ここで、「異なるバルブタイミング」としているが、これは、上記のように、バルブタイミングが（９０度ずつ）ずれているということを意味しており、バルブタイミングの周期（燃焼サイクルの周期）としては各気筒で同一である。そして、その二種類の内、一の種類のバルブタイミング（パターン１とする）においては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に最初に切り換えられるのが排気弁１２ｖとなっている。また、その二種類の内、他の種類のバルブタイミング（パターン２とする）においては、（切換ポイントにおいて既に開いているのは排気弁１２ｖであるが）火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に最初に切り換えられるのが吸気弁１１ｖとなっている。そして、本実施形態においては、第３気筒がパターン１のバルブタイミング、第２気筒がパターン２のバルブタイミングとなるように設定されている。また、「開弁時期」のタイミングについて、図４の圧縮着火燃焼での吸気弁１１ｖを例として説明すると、吸気弁１１ｖの開弁時期は矢印（３）の時期に相当する。

（パターン１、２のバルブタイミングについて）
図３は、本実施形態における予混合圧縮着火機関１の、二種類のパターンのバルブタイミングを示したチャートである。図３においては、上がパターン１、下がパターン２のバルブタイミングを表わしており、それぞれのパターンについて、上の方が火花点火燃焼（ＳＩ）のバルブタイミング、下の方が圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ）のバルブタイミングを示している。上記のように、パターン１は第３気筒のバルブタイミングを示し、パターン２は第２気筒のバルブタイミングを示している。そして、横軸はクランク角度であり、パターン１と２とで共通のものである。すなわち、図３において「切換ポイント」というのは、パターン１と２とで共通のタイミングであり、ＥＣＵ５によって切換信号が発信されるタイミングを表わしている。そして、切換ポイントは、「切換開始」のタイミングを示している。また、切換信号とは、可変動弁機構１１０の制御によって、カム１１ｃ、１２ｃにおいて、火花点火燃焼時の弁リフト制御から圧縮着火燃焼時の弁リフト制御へと切り換えるための信号である。また、図３において、ＴＤＣは上死点、ＢＤＣは下死点を表わしており、「爆発」のタイミングとなるのが圧縮上死点である。また、図３のバルブタイミングにおいて示しているのは、開弁している（弁が動作・リフトしている）期間である。運転時には、可変動弁機構１１０の制御によって、カムの切換により火花点火燃焼用のカム及び圧縮着火燃焼用のカムのいずれか一方が使用されるため、使用されているカムと使用されていないカムとが存在することになる。そして、図３の実線部は使用されているカムを用いたときのバルブタイミングを示しており、使用されていないカムを用いたときのバルブタイミングについては破線で示している。また、図３において、使用されていないカムを用いたときのバルブタイミングについては「吸気」「排気」の文字に括弧を付けて示している。

パターン１の場合には、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換ポイントが、火花点火燃焼における吸気行程終了後の圧縮行程に当たるタイミングであり、次に排気弁１２ｖが開くときから圧縮着火燃焼のバルブタイミング・バルブリフトに切り換わる（排気弁１２ｖからの切換、すなわち最初に切り換えられるのが排気弁１２ｖとなる）。つまり、可変動弁機構１１０の制御による切換開始後、最初に（圧縮着火燃焼用の）低リフトカムが機能するのは、排気用カムから、ということになる。そして、パターン１で動作する第３気筒においては、切換開始後、負のオーバーラップ期間を有するバルブタイミングでの運転が問題なく行なわれる（図３のパターン１参照）。なお、本実施形態では、「最初に切り換えられる」とは、「可変動弁機構１１０によりカムが切り換えられる」こととして説明しているが、このような形態には限られず、「可変バルブタイミング機構によりバルブの開閉タイミングが変えられる」ことであってもよい。また、これらの両方であってもよい。

図４では、パターン１の場合の、切換開始直後の第３気筒におけるバルブリフト（量・タイミング）を実線にて示している。図４に示すように、パターン１においては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へのバルブタイミングの切換は、排気弁１２ｖから行われるため、切換開始直後から、圧縮着火燃焼のバルブタイミングによって排気弁１２ｖ、吸気弁１１ｖが開閉する（なお、後述するように、厳密には、切換開始直後の吸気弁のリフトタイミングは定常運転時よりは進角しているが、ここでは省略して示している）。

一方、パターン２の場合には、図３に示すように、上記の切換ポイントが排気行程に当たるタイミングであり、次に吸気弁１１ｖが開くときから圧縮着火燃焼のバルブタイミング・バルブリフトに切り換わる（吸気弁１１ｖからの切換、すなわち最初に切り換えられるのが吸気弁１１ｖとなる）。つまり、可変動弁機構１１０の制御による切換開始後、最初に（圧縮着火用の）低リフトカムが機能するのは、吸気用カムから、ということになる。また、（低リフトカムへの）切換前は、火花点火燃焼用のカムにより排気弁１２ｖが開閉し、排気弁１２ｖは通常のバルブタイミングで動作する（図３の実線参照）。そして、（低リフトカムへの）切換直後は、圧縮着火燃焼用のカムにより吸気弁１１ｖが開閉する（図３の実線参照）。

図５は、パターン２の場合の、切換の際の第２気筒におけるバルブリフト（量・タイミング）を示す概略図である。ここで、図５は、図４と同様に同一気筒内での燃焼サイクル内におけるバルブリフトを示している。図５から、パターン２の場合、低リフトカムへの切換前は、火花点火燃焼のバルブリフトで排気弁１２ｖが開閉し、低リフトカムへの切換直後は、圧縮着火燃焼のバルブリフトで吸気弁１１ｖが開閉することが分かる。

そして、詳しくは後述するが、図５に示すように、パターン２の場合には、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換期間において、吸気弁１１ｖの開弁時期が、圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期（図５の二点鎖線部参照）よりも進角した状態になるように、カム１１ｃ（可変バルブタイミング機構）が制御される。

（制御方法）
次に、予混合圧縮着火機関１の制御方法について、図２を参照しながら説明する。ここでは、予混合圧縮着火機関１の制御方法を、ＥＣＵ５による予混合圧縮着火機関１の制御という形式で説明する。図２は、パターン２の場合の、予混合圧縮着火機関１の点火時期及び吸気弁１１ｖの開弁時期（ＩＶＯ）を示したチャートであり、横軸は燃焼サイクル数となっている。図２では、上がより進角した状態、下がより遅角した状態となっている。また、図２から、点火時期および吸気弁開弁時期のそれぞれについての進角量、遅角量を読み取ることができる（すなわち、図２を見ると、点火時期、吸気弁開弁時期について、それぞれの進角量、遅角制御は独立して行なわれていることがわかる）。また、横軸のサイクル数については、点火時期と開弁時期とで共通である。

ここで、第１乃至第４気筒の中に、可変動弁機構１１０による火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に最初に切り換えられるのが吸気弁１１ｖとなるような気筒（パターン２の気筒）がある場合には、ＥＣＵ５によって以下に説明するような制御が行なわれる。ここで、パターン２のバルブタイミングを有する気筒があるかどうかをＥＣＵ５に認識させる必要がある。これについては、例えば、運転者がＥＣＵ５に対して、パターン２のバルブタイミングを有する気筒が存在しているという情報を、予め入力装置等を用いて伝達してもよいし、パターン２のバルブタイミングを有する気筒が存在しているかどうかを、設置されたセンサの検出値等に基づいてＥＣＵ５が判断してもよい。本実施形態においては、第２気筒がパターン２のバルブタイミングを有する気筒に該当し、それを認識したＥＣＵ５は、以下のような制御を行なう。

（吸気弁の開弁時期について）
まず、吸気弁１１ｖの開弁時期の制御について説明する。火花点火燃焼の定常運転時には、吸気弁１１ｖの開弁時期が、火花点火燃焼の定常運転時における要求開弁時期（進角量）となるようにカム１１ｃ（可変バルブタイミング機構）が制御される（図２の（１）参照）。なお、この制御は、パターン２のバルブタイミングを有する気筒が存在しない場合であっても同様に行なわれるものである。

次に、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始直前の燃焼サイクルにおいては、吸気弁１１ｖの開弁時期が、火花点火燃焼の定常運転時よりも進角した状態となるようにカム１１ｃ（可変バルブタイミング機構）が制御される（図２の（２）（３）参照）。このように、切換開始前のタイミングで一旦開弁時期を進角させているのは、後述する動作遅れ（時間遅れ）が問題となるからである。

ここで、動作遅れによる問題について説明する。切換ポイントにおいてＥＣＵ５から（可変動弁機構１１０に対する）切換信号が発信されたときに、上記のカム１１ｃ、１２ｃにおいて、高リフトカムから低リフトカムへと切り換わることになる。ここで、例えば、火花点火燃焼の定常運転時の開弁時期（図２の（１）の時期）から直接（切換開始前に一旦進角させずに）切り換えようとした場合には、まず、（可変動弁機構１１０により高リフトカムから低リフトカムへと切り換えることで）圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期（図２の（７）の時期）へと切り換え、そこから、可変バルブタイミング機構により、所望の進角した開弁時期（図２の（５）の時期）へとさらに進角させる必要がある。しかし、可変バルブタイミング機構等の動作遅れがあるために、開弁時期を、図２の（７）の時期から（５）の時期まで進角させるには時間がかかり、その期間において吸気加熱効果が生じてしまう。そこで、切換開始直前の一つの燃焼サイクルにおいて、予め吸気弁１１ｖの開弁時期を進角した状態にしておくことで、（可変動弁機構１１０による）切換開始後に、直接、所望の進角状態にして、後述のように切換開始直後の吸気加熱効果を低減することが可能となる。

ここで、火花点火燃焼の定常運転時の開弁時期（１）と切換開始前の最大進角時の開弁時期（３）との差は、圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期（７）と切換開始後の最大進角時の開弁時期（５）と、の差に等しい。このようにすることで、（可変動弁機構１１０による）切換開始直後に、可変バルブタイミング機構の制御により、開弁時期が適切に進角した状態へ直接移行することができる。これは、後述するように、可変動弁機構１１０を用いた高リフトカムから低リフトカムへの切換が極めて短期間に行なわれることにも起因している（図２の（４）参照）。なお、本実施形態ではこのような制御が行なわれるが、この制御には限られない。

なお、本実施形態においては、圧縮着火燃焼時に、負のオーバーラップ期間が設けられる範囲内で（可変バルブタイミング機構の作用により）吸気弁１１ｖの開弁時期が進角制御されるために、その進角量は、最大でもＴＤＣ（排気上死点）の角度までとなる（図２の「進角範囲」参照）。

次に、（第２気筒においては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に最初に切り換えられるのが吸気弁１１ｖであるので）火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換期間においては、吸気弁１１ｖの開弁時期が、圧縮着火燃焼の定常運転時よりも進角した状態となるようにカム１１ｃ（可変動弁機構１１０及び可変バルブタイミング機構）が制御される（図２の（７）に対する（５）参照）。具体的には、切り換えポイントにおいてＥＣＵ５から切換信号が発信され、上記のカム１１ｃ、１２ｃ（可変動弁機構１１０）が、高リフトカムから低リフトカムへと切り換わるようにが制御される（図２の（４）参照）。

このような制御方法により、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換期間において、吸気弁１１ｖから切換が行なわれる気筒（本実施形態においては第２気筒）があっても、吸気弁１１ｖの開弁時期を進角することになるため、切換開始直後の吸気加熱効果を低減できる。その結果、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換が吸気弁１１ｖから行なわれる場合（パターン２の場合）であっても、切換期間における過早着火やノッキングを抑制することができる。

また、上記のように、（可変バルブタイミング機構により）圧縮自着火燃焼に切り換わる直前の火花点火燃焼時において吸気弁１１ｖの開弁時期を火花点火燃焼の定常運転時よりも進角した状態にしているため、（可変動弁機構１１０による）切り換わり直後には、圧縮自着火燃焼の定常運転時より所望の量進角した開弁時期へと直接移行される。ここで、可変動弁機構１１０による高リフトカムから低リフトカムへの切換は極めて短期間で行なわれ、このカム切換に要する期間の長さは図２では無視できる程度であるため、開弁時期が、図２の（４）ではほぼ垂直に下方（遅角方向）へ移行している。このため、切換開始直後の吸気加熱効果を効率的に低減できる。

次に、ＥＣＵ５は、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後の最初の燃焼サイクルの終了後に吸気弁１１ｖの開弁時期を遅角させ始め、当該開弁時期を圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期まで遅角させるように、カム１１ｃ（可変バルブタイミング機構）を制御する（図２の（５）（６）（７）参照）。

本来、圧縮着火燃焼においては、燃費を向上させるため、ＴＤＣ（上死点）からの排気弁閉時期の進角量と吸気弁開時期の遅角量とが同程度であることが望ましい（内部ＥＧＲの吹き返しによるポンプロスを少なくするため）。すなわち、この観点においては、吸気弁１１ｖの開弁時期は遅い方がよく、開弁時期を進角している期間は短い方がよい。一方、予混合圧縮着火機関１においては、過早着火抑制のために吸気弁１１ｖの開弁時期を進角させる。ここで、進角している期間が長すぎると、（ポンプロスが増大して）進角させた分だけ燃費は悪化してしまう。しかし、進角している期間が短すぎると、吸気加熱効果の低減効果があまり得られない。そこで、過早着火を抑制するために必要な最小限の期間だけ吸気弁１１ｖの開弁時期を進角しておいて、その後はできるだけ早く遅角することで、過早着火を抑制しつつ、燃費の悪化を最小限に抑制することができる。なお、このような制御には限られず、例えば、切換開始後の１サイクル終了後でなく、２サイクル終了後に遅角を開始してもよい。

そして、圧縮着火燃焼への切換が完了し、その後は圧縮着火燃焼が行なわれる（図２の（７）参照）。なお、この制御は、図２の（１）と同様、パターン２のバルブタイミングを有する気筒が存在しない場合であっても同様に行なわれるものである。

（点火時期について）
次に、点火プラグ６０ｃの点火時期の制御について説明する。まず、火花点火燃焼の定常運転時には、点火時期が火花点火燃焼の定常運転時の要求時期となるように、点火プラグ６０ｃが制御される（図２の（i）参照）。この制御も、パターン２のバルブタイミングを有する気筒が存在しない場合であっても同様に行なわれるものである。

次に、燃焼室１０内において、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始直前の燃焼サイクルにおいては、ＥＣＵ５は、点火プラグ６０ｃによる点火時期を、圧縮着火運転の定常運転時の点火時期よりも遅角させるように、点火プラグ６０ｃの制御を行なう（図２の（ii）（iii）参照）。これにより、吸気加熱効果を抑制し、且つ、筒内温度を低下させることで、過早着火、ノッキングの発生をより強力に抑制することができる。なお、吸気弁１１ｖの開弁時期の進角制御による吸気加熱効果の低減だけで十分である場合には、このような制御は行なわれなくてもよい。

次に、（パターン２のバルブタイミングを有する第２気筒があるので）燃焼室１０内において、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後、最初の燃焼サイクルの間は、点火プラグ６０ｃによる点火が行なわれるように、点火プラグ６０ｃが制御される（図２の（iv）参照）。ここで、既に切換ポイントにおいて、カムは（火花点火燃焼用の）高リフトカムから（圧縮着火燃焼用の）低リフトカムへと切り換わっているが、実質的には、切換開始後の一燃焼サイクルの間は、火花点火燃焼が行なわれているということになる（図２の（iv）の期間参照）。上記のように、吸気弁１１ｖの開弁時期の進角制御により吸気加熱効果を低減させているので、この低減作用が強すぎると、切換開始直後の最初の燃焼サイクルにおいて失火が発生しうる。しかし、このように点火プラグ６０ｃの制御をすることで、切換開始直後の失火の発生を抑制できる。なお、このような制御は行なわれなくてもよいし、切換開始後、最初の一燃料サイクルだけでなく、最初の二燃焼サイクル（又はこれ以上の燃焼サイクル）の間、点火が行なわれるようにしてもよい。

そして、その後は点火プラグ６０ｃによる点火は行なわれず、圧縮着火燃焼への切換が完了する。

以上のように、予混合圧縮着火機関１は、上記のような予混合圧縮着火機関の制御方法によって制御される。そして、予混合圧縮着火機関１は、二種類の異なるバルブタイミング（パターン１、２）を有する（少なくとも二種類を含む四種類の異なるバルブタイミングを有する）複数の気筒を有し、その二種類の内、一の種類のバルブタイミング（パターン１）においては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に最初に切り換えられるのが排気弁１２ｖであり、その二種類の内、他の種類のバルブタイミング（パターン２）においては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に最初に切り換えられるのが吸気弁１１ｖである。そして、このような予混合圧縮着火機関１を用いることによって、複数気筒であり、排気弁１２ｖからの切換と吸気弁１１ｖからの切換との両方のパターンが存在する予混合圧縮着火機関１において、切換期間における過早着火やノッキングを抑制することができる。ここで、複数の気筒は、二種類以上のバルブタイミングを有していてもよい。

なお、多気筒エンジンの場合には、通常、いずれかの気筒において、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に吸気弁１１ｖが最初に切り換えられる（パターン２）。しかし、いずれの気筒においても切換開始後に吸気弁１１ｖが最初に切り換えられず、排気弁１２ｖからの切換のみ行なわれるような場合には、吸気加熱効果は発生しないので、ＥＣＵ５は、上記のような吸気弁１１ｖの開弁時期の進角制御を行なわなくてもよい。

（従来の制御を行なった場合について）
ここで、本実施形態のように吸気弁の進角制御を行なわずに、従来通りの制御を行なった場合の、多気筒エンジンにおけるバルブタイミングについて説明する。この多気筒エンジンにおいても、本実施形態と同様に、各気筒でバルブタイミングが異なっているものとする。

従来の制御が行なわれた場合、多気筒エンジンにおける二種類のパターン（パターン１、パターン２）のバルブタイミングは図７のようになる。そして、この場合のパターン２における切換の際のバルブリフトは図８のようになる。図８に示すように、パターン２（吸気弁からの切換）の場合には、（カムの）切換前は、火花点火燃焼の定常運転時のバルブタイミングにおいて排気弁が開閉し、排気弁は通常のバルブタイミングで動作する（図の実線参照）。そして、（カムの）切換直後は、圧縮着火燃焼の定常運転時のバルブタイミングにおいて吸気弁が開閉し（図の実線参照）、吸気弁は火花点火燃焼時（図の破線参照）よりも遅開きする。そのため、パターン２のバルブタイミングを有する気筒において、図８のようなバルブリフトで制御が行なわれた場合には、切換期間において吸気加熱効果が発生する。

このように、パターン２のバルブタイミングを有する気筒において、従来の制御を行なった場合の筒内圧は図９のようになる。図９の横軸はクランク角度となっており、０度となるところが圧縮上死点に相当する。図９に示すように、火花点火燃焼（ＳＩ）時の筒内圧に比べて、圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ）１サイクル目の筒内圧は高くなっており、２、３、４サイクルと、燃焼サイクルが増加するに従い、筒内圧は高くなっている。そして、圧縮上死点付近におけるピーク位置内圧の増加が特に著しい。この図から、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換後に、吸気加熱効果の影響が顕著となっていることが分かる。そして、これが過早着火、ノッキングの原因となる。

（本発明に係る制御を行なった場合について）
図３、図５は、予混合圧縮着火機関１において、上記のような進角制御が行なわれた場合のバルブタイミングを示している。図３、図５に示すように、パターン２のバルブタイミングを有する第２気筒において、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換期間において、吸気弁１１ｖの開弁時期を、圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期（図３の破線部、図５の二点鎖線部参照）よりも進角した状態にしている（図３の実線部及び矢印（進角（１））、図５の実線部及び矢印（進角）参照）。これにより、排気弁１２ｖが通常のバルブタイミングで（圧縮上死点付近で）閉じてから、吸気弁１１ｖが開くまでの期間を短くすることができるので、開弁時期を制御しない場合（図７の（Ｂ）参照）に比べて、吸気加熱効果を低減させることが可能となる（図３の（Ｃ）参照）。

なお、上記のように、可変バルブタイミング機構による進角制御は、全気筒のバルブタイミングに、且つ、火花点火燃焼及び圧縮着火燃焼の両方のバルブタイミングに影響が及ぶ。そして、図２に示すように、切換期間の前後においても、吸気弁１１ｖの開弁時期の進角制御を行っているため、図３の吸気弁のバルブタイミングにおいて、（定常運転状態のバルブタイミングに対して）進角しているバルブタイミングは、「進角（１）」「進角（２）」「進角（３）」と特記して示したもの以外にもあるが、図３は概略図であり、その他の進角されているバルブタイミングについては特記していない。

火花点火機関から圧縮着火燃焼への切換期間において、予混合圧縮着火機関１の第２気筒における筒内圧を示したものを図６に示す。図６の横軸はクランク角度となっており、０度となるところが圧縮上死点に相当する。図６に示すように、火花点火燃焼（ＳＩ）時の筒内圧と、切換開始後の最初の燃焼サイクル（１サイクル目）の筒内圧とは殆ど同様である。これは、切換開始後の最初の燃焼サイクルの間は、圧縮着火燃焼は殆ど行なわれず、点火プラグ６０ｃによる点火を行なっているからである（図２の（iv）参照）。また、圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ）への切換開始後、２、３サイクル目の筒内圧は、火花点火燃焼及び切換後１サイクル目の筒内圧よりは増加しているが、吸気弁１１ｖの開始時期を進角制御していない図９の場合と比べると、筒内圧は減少している。具体的には、図６の圧縮上死点付近におけるピーク位置において、最大となる筒内圧は６０[ｂａｒ]以下であるが、図９では９０[ｂａｒ]程度であるため、図９と比べて筒内圧が減少していることが分かる。以上から、本発明に係る予混合圧縮着火機関１及びその制御方法を用いることで、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換後の吸気加熱効果の影響が低下しており、過早着火、ノッキングの発生が抑制されていることが分かる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

例えば、可変バルブタイミング機構の動作の時間遅れがない場合には、切換前のサイクルから進角させずに、切換とほぼ同時となるタイミングで進角させるようにしてもよい。

また、火花点火燃焼及び圧縮着火燃焼の切換において、カムの切換は使用せずに、バルブの開閉タイミングだけを変えるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る予混合圧縮着火機関の位置気筒を含む概略構成図。図１の予混合圧縮着火機関の点火時期及び吸気弁の開弁時期を示したチャート。図１の予混合圧縮着火機関の二種類のパターンのバルブタイミングを示したチャート。図１の予混合圧縮着火機関の、切換開始直後におけるパターン１の場合のバルブリフトを示す概略図。図１の予混合圧縮着火機関の、切換の際におけるパターン２の場合のバルブリフトを示す概略図。図１の予混合圧縮着火機関の筒内圧を示すグラフ。従来の多気筒エンジンにおける二種類のパターンのバルブタイミングを示したチャート。従来の多気筒エンジンの、切換の際におけるパターン２の場合のバルブリフトを示す概略図。従来の多気筒エンジンの筒内圧を示すグラフ。本実施形態に係る予混合圧縮着火機関における可変バルブタイミング機構の概略図。本実施形態に係る予混合圧縮着火機関における可変動弁機構の構成を示す斜視概略図。

符号の説明

１予混合圧縮着火機関
１０燃焼室
５ＥＣＵ
１１ｖ吸気弁
１２ｖ排気弁
６０ｃ点火プラグ（点火手段）

Claims

燃焼室と、吸気弁と、排気弁と、火花点火燃焼用吸気弁カムと、圧縮着火燃焼用吸気弁カムと、火花点火燃焼用排気弁カムと、圧縮着火燃焼用排気弁カムと、を有し、前記火花点火燃焼用吸気弁カムおよび前記火花点火燃焼用排気弁カムと前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムおよび前記圧縮着火燃焼用排気弁カムとを切り換えることで火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを切り換えて運転を行ない、圧縮着火燃焼の定常運転時には圧縮上死点に対して排気弁が早く閉じ、吸気弁が遅く開く負のオーバーラップ期間を有するように開閉制御され、且つ、同一気筒内において、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換前の排気弁の閉弁時期が、切換後の排気弁の閉弁時期よりも遅い予混合圧縮着火機関を制御するための予混合圧縮着火機関の制御方法において、
火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記吸気弁の開弁時期を、前記圧縮着火燃焼の定常運転時よりも進角した状態にすることを特徴とする予混合圧縮着火機関の制御方法。
前記予混合圧縮着火機関は点火手段をさらに有し、
火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記燃焼室内において、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始後、少なくとも最初の燃焼サイクルの間は、前記点火手段による点火を行なうことを特徴とする請求項１に記載の予混合圧縮着火機関の制御方法。
前記予混合圧縮着火機関は点火手段をさらに有し、
前記燃焼室内において、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始直前の燃焼サイクルにおいては、前記点火手段による点火時期を、前記火花点火燃焼の定常運転時の点火時期よりも遅角させることを特徴とする請求項１又は２に記載の予混合圧縮着火機関の制御方法。
火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始後の最初の燃焼サイクルの終了後に、前記吸気弁の開弁時期を遅角させ始め、当該開弁時期を前記圧縮着火燃焼の定常運転時の開弁時期まで遅角させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の予混合圧縮着火機関の制御方法。
火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉される場合に、前記火花点火燃焼から前記圧縮着火燃焼への切換開始直前の燃焼サイクルにおいては、前記吸気弁の開弁時期を、前記火花点火燃焼の定常運転時よりも進角した状態にすることを特徴とする請求項１乃至４に記載の予混合圧縮着火機関の制御方法。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の予混合圧縮着火機関の制御方法によって制御される予混合圧縮着火機関であって、
少なくとも二種類の異なるバルブタイミングを備える複数の気筒を有し、
前記二種類の内、一の種類の前記バルブタイミングにおいては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉され、
前記二種類の内、他の種類の前記バルブタイミングにおいては、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切換開始後に前記圧縮着火燃焼用排気弁カムによって前記排気弁が開閉されるよりも先に前記圧縮着火燃焼用吸気弁カムによって前記吸気弁が開閉されることを特徴とする予混合圧縮着火機関。