JP5593132B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼モードを、燃焼室に供給された混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードと、圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードとに切り換えて運転される内燃機関の制御装置に関する。

従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関では、燃焼室内の混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードと、圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードとに、燃焼モードを切り換えて運転されるとともに、所定の減速運転状態のときに、燃料の供給を停止するフューエルカットが実行される。この制御装置では、フューエルカット後の燃料供給の再開時に、本来ならば内燃機関がＨＣＣＩ燃焼モードにより運転されるべき運転状態であっても、所定期間は、ＳＩ燃焼モードによる運転を実行する。このような制御により、フューエルカットによる燃焼室の温度低下に起因する失火が防止される。

また、従来の他の内燃機関の制御装置として、特許文献２に開示されたものが知られている。この内燃機関は、車両に搭載されており、ＳＩ燃焼モードとＨＣＣＩ燃焼モードに、燃焼モードを切り換えて運転される。吸気管には、吸気管内を流れる吸入空気を過給するための電動式の過給機が設けられている。また、車両は、その動力源として、内燃機関に加えてモータを備えている。この制御装置では、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されたときに、内燃機関を停止させ、モータを駆動した後に、過給機を作動させる。その後、内燃機関を再始動させ、モータを停止し、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を実行する。このように、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を実行する前に、過給機を作動させることによって、燃焼室の圧力がＨＣＣＩ燃焼モードに適した状態に制御される。

特開２００７−５６７７２号公報 特開２００４−１７６６８８号公報

一般に、内燃機関の燃焼モードがＳＩ燃焼モードとＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられる場合、混合気の燃焼によって発生する既燃ガスの温度は、ＳＩ燃焼モードのときの方がＨＣＣＩ燃焼モードのときよりも高くなる。このため、特許文献１の制御装置では、燃焼モードがフューエルカット後のＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられたときに、燃焼室の温度がＨＣＣＩ燃焼モードに適した温度よりも高くなり、圧縮着火による燃焼タイミングが最適なタイミングよりも早くなりすぎるおそれがある。その場合には、燃焼室の圧力が急激に上昇することで、燃焼音が大きくなり、商品性の低下を招いてしまう。

また、特許文献２の制御装置では、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるときに内燃機関を停止させるため、それにより燃焼室の温度は低下する結果、特許文献１のような不具合は生じにくい。しかし、内燃機関の停止中、過給機による過給が行われるため、それによる圧力の上昇に伴って燃焼室の温度が上昇する結果、燃焼室の温度を必ずしもＨＣＣＩ燃焼モードに適した温度に制御することができない。このため、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転の開始時に、圧縮着火による燃焼タイミングが最適なタイミングよりも早くなるおそれがあり、その場合には、商品性が低下してしまう。また、上記のような制御を行うためには、動力源として、内燃機関に加えてモータを備えることが不可欠である。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられたときに、圧縮着火による燃焼タイミングを適切に制御でき、それにより、燃焼音を抑制し、商品性を向上させ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。

この目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、燃焼モードを、燃焼室３ｄ内の混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードと、圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードとに切り換えて運転されるとともに、排気弁５のバルブタイミングが変更可能な内燃機関の制御装置１であって、燃焼モードとして、ＳＩ燃焼モードおよびＨＣＣＩ燃焼モードの一方を選択する燃焼モード選択手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図５、図６）と、選択された燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換わったときに、ＳＩ燃焼モードによる運転を切換時ＳＩ燃焼運転として実行する切換時ＳＩ燃焼運転実行手段（ＥＣＵ２）と、切換時ＳＩ燃焼運転において、内燃機関３の点火時期ＩＧＬＯＧをＳＩ燃焼モード用の通常の点火時期（基本点火時期ＩＧＭＰ）よりも遅角側に制御する点火時期制御手段（ＥＣＵ２、図１２のステップ８６）と、切換時ＳＩ燃焼運転の後、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を実行するときに、排気弁５の閉弁タイミングをＳＩ燃焼モード用の閉弁タイミングよりも進角側に制御する排気バルブタイミング制御手段（ＥＣＵ２、図８、図９）と、排気バルブタイミング制御手段による閉弁タイミングの進角側への制御の開始時からＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換の完了までの期間を、閉弁タイミングの制御期間（排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸ）として算出する制御期間算出手段（ＥＣＵ２、図８のステップ３６，３７）と、を備え、排気バルブタイミング制御手段は、算出された閉弁タイミングの制御期間が切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間（遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈ）よりも短いときには、閉弁タイミングの制御期間の終了時が切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間の終了時に一致するように、閉弁タイミングの制御を切換時ＳＩ燃焼運転よりも遅れて開始し（図８のステップ４３〜４６）、切換時ＳＩ燃焼運転実行手段は、切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間が閉弁タイミングの制御期間よりも短いときには、切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間の終了時が閉弁タイミングの制御期間の終了時に一致するように、切換時ＳＩ燃焼運転を閉弁タイミングの制御よりも遅れて開始する（図１２のステップ８４）ことを特徴とする。

この内燃機関は、燃焼室内の混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードと、圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードとに、燃焼モードを切り換えて運転される。また、この制御装置によれば、選択された燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換わったときに、ＳＩ燃焼モードによる運転を、切換時ＳＩ燃焼運転として実行する。また、この切換時ＳＩ燃焼運転において、内燃機関の点火時期をＳＩ燃焼モード用の通常の点火時期よりも遅角側に制御する。このように点火時期を遅角側に制御することによって、燃焼の終了時期および伝播速度が遅くなり、排ガスの温度が高温化する。このため、点火時期の遅角制御を行った直後の排気弁の閉弁タイミングにおいて、燃焼室内に残留する既燃ガスの量が減少する。また、ＳＩ燃焼モードは、ＨＣＣＩ燃焼モードと比較して燃焼の安定性が高いため、上記のように点火時期を遅角側に制御しても、燃焼状態の安定性にはほとんど影響を及ぼさない。

また、この制御装置によれば、切換時ＳＩ燃焼運転後にＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を実行するとともに、そのときの排気弁の閉弁タイミングをＳＩ燃焼モード用の閉弁タイミングよりも進角側に制御する。これにより、燃焼室に残留する既燃ガスの量が増加するため、燃焼室の圧力および温度が上昇する。上述したように、切換時ＳＩ燃焼運転中の点火時期の遅角側への制御によって、点火時期の遅角制御を行った直後の排気弁の閉弁タイミングにおいて、燃焼室内に残留する既燃ガスの量が減少し、その後の吸気弁の閉弁タイミングにおける燃焼室内の新気量が増加する。したがって、燃料供給量が同一であれば、空燃比をリーン化でき、それにより、圧縮着火タイミングを遅角側に制御することができる。

以上により、ＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードへの切換時における燃焼状態の安定性を維持しながら、ＨＣＣＩ燃焼モードにおける圧縮着火による燃焼タイミングを適切に制御でき、それにより、燃焼音を抑制し、商品性を向上させることができる。

この構成によれば、閉弁タイミングの進角側への制御の開始からＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換の完了までの期間を、閉弁タイミングの制御期間として算出し、算出された閉弁タイミングの制御期間が切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間よりも短いときには、閉弁タイミングの制御を切換時ＳＩ燃焼運転よりも遅れて開始することによって、また、切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間が閉弁タイミングの制御期間よりも短いときには、切換時ＳＩ燃焼運転を前記閉弁タイミングの制御よりも遅れて開始することによって、切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間の終了時と閉弁タイミングの制御期間の終了時を互いに一致させる。

これは以下の理由による。ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が先に完了した場合には、その後、切換時ＳＩ燃焼運転が終了するまでの間、燃焼室内に残留する既燃ガスの量が多い状態で切換時ＳＩ燃焼運転が行われる結果、燃焼状態が悪化してしまう。一方、切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間が閉弁タイミングの制御期間よりも短いときには、その後、閉弁タイミングの進角側への制御が終了するまでの間、遅角制御を伴わない通常のＳＩ燃焼モードによる運転が行われる結果、切換時ＳＩ燃焼運転によって一旦、低下した燃焼室の温度が、再び上昇してしまう。したがって、上記のように閉弁タイミングの制御期間の終了時と切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間の終了時を互いに一致させることによって、切換時ＳＩ燃焼運転における燃焼状態を良好に維持しながら、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転の開始時における燃焼室の混合気の状態を、さらに適切に制御することができる。

請求項２に係る発明は、燃焼モードを、燃焼室３ｄ内の混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードと、圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードとに切り換えて運転されるとともに、排気弁５のバルブタイミングが変更可能な内燃機関の制御装置１であって、燃焼モードとして、ＳＩ燃焼モードおよびＨＣＣＩ燃焼モードの一方を選択する燃焼モード選択手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図５、図６）と、選択された燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換わったときに、ＳＩ燃焼モードによる運転を切換時ＳＩ燃焼運転として実行する切換時ＳＩ燃焼運転実行手段（ＥＣＵ２）と、切換時ＳＩ燃焼運転において、内燃機関３の点火時期ＩＧＬＯＧをＳＩ燃焼モード用の通常の点火時期（基本点火時期ＩＧＭＰ）よりも遅角側に制御する点火時期制御手段（ＥＣＵ２、図１２のステップ８６）と、切換時ＳＩ燃焼運転の後、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を実行するときに、排気弁５の閉弁タイミングをＳＩ燃焼モード用の閉弁タイミングよりも進角側に制御する排気バルブタイミング制御手段（ＥＣＵ２、図８、図９）と、閉弁タイミングの制御期間に基づいて、前記ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が完了したか否かを判定する第１判定手段（ＥＣＵ２、図１２のステップ８４）と、内燃機関の燃焼状態を表す燃焼パラメータ（筒内圧の最大値ＰＣＹＬＭＡＸ）を検出する燃焼パラメータ検出手段（筒内圧センサ２４）と、検出された燃焼パラメータに基づいて、ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が完了したか否かを判定する第２判定手段（ＥＣＵ２、図１１）と、を備え、切換時ＳＩ燃焼運転実行手段は、第１判定手段により閉弁タイミングの切換が完了したと判定された場合において、第２判定手段により閉弁タイミングの切換が完了していないと判定されたときに、切換時ＳＩ燃焼運転を継続する（図１２のステップ８１，８６）ことを特徴とする。

この構成によれば、閉弁タイミングの制御期間に基づいて、ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が完了したか否かを判定する。また、内燃機関の燃焼状態を表す燃焼パラメータに基づいて、ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が完了したか否かを判定する。そして、閉弁タイミングの制御期間に基づく判定により閉弁タイミングの切換が完了したと判定された場合において、燃焼パラメータに基づく判定により閉弁タイミングの切換が完了していないと判定されたときに、切換時ＳＩ燃焼運転を継続する。閉弁タイミングの制御期間は、内燃機関の個体差や経年劣化によって変化する。したがって、上記の２つの判定結果が互いに異なる場合には、内燃機関の実際の燃焼状態を表す燃焼パラメータに基づく判定を優先し、この判定により閉弁タイミングの切換が完了していないと判定されたときに、切換時ＳＩ燃焼運転を継続する。これにより、閉弁タイミングの切換が確実に完了した状態で、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を開始することができ、それにより、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転の開始時における燃焼室の混合気の状態および圧力をより適切に制御することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ２０）と、内燃機関３の負荷（要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する負荷検出手段（クランク角センサ２０、アクセル開度センサ２２）と、検出された内燃機関３の回転数および負荷に応じて、切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間を決定する実行期間決定手段（ＥＣＵ２、図８のステップ３８，３９）と、をさらに備えることを特徴とする。

一般に、燃焼室の温度は、内燃機関の回転数および負荷に応じて変化する。この構成によれば、検出された実際の内燃機関の回転数および負荷に応じて、切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間を決定するので、その終了時における燃焼室の温度を適切に低下させることができるとともに、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を適切なタイミングで開始することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３の負荷（要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する負荷検出手段（クランク角センサ２０、アクセル開度センサ２２）と、内燃機関３の排ガスの温度（排気温ＴＥＸ）を検出する排ガス温度検出手段（排気温センサ２３）と、をさらに備え、点火時期制御手段は、検出された内燃機関３の負荷および排ガスの温度に応じて、切換時ＳＩ燃焼運転中の点火時期の遅角量（遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈ）を設定する（図１２のステップ８５，８６）ことを特徴とする。

一般に、内燃機関の負荷が異なると、点火時期の遅角量に対する燃焼室の温度変化量が異なるとともに、失火などが生じることなく燃焼状態の安定性を維持することが可能な点火時期の限界遅角量が異なる。また、排ガスの温度は燃焼室の温度を反映するので、排ガスの温度が異なれば、点火時期の遅角量に対する燃焼室の温度変化量も、限界遅角量も異なる。この構成によれば、検出された実際の内燃機関の負荷および排ガスの温度に応じて、切換時ＳＩ燃焼運転中の点火時期の遅角量を設定するので、切換時ＳＩ燃焼運転における燃焼状態の安定性を確実に維持しながら、その終了時に燃焼室の温度を適切に低下させることができる。

本発明の実施形態による内燃機関の制御装置を、内燃機関とともに概略的に示す図である。 制御装置のブロック図である。 吸気ＶＴ切換機構および排気ＶＴ切換機構によるバルブタイミングの変更に応じた吸気弁および排気弁のバルブリフト曲線を示す図である。 内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。 燃焼モード判定処理を示すフローチャートである。 運転領域の判定に用いるマップの一例を示す図である。 バルブタイミング制御処理を示すフローチャートである。 排気バルブタイミング制御処理を示すフローチャートである。 排気バルブタイミング制御処理の残りの部分を示すフローチャートである。 排気バルブタイミング判定処理を示すフローチャートである。 実バルブタイミング判定処理を示すフローチャートである。 点火時期設定処理を示すフローチャートである。 図１２の点火時期設定処理で用いられる点火時期の遅角補正量を算出するためのマップである。 実施形態による内燃機関の制御処理によって得られる動作例を示す図である。 実施形態による内燃機関の制御処理によって得られる他の動作例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示す、本実施形態による燃料噴射制御装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒のガソリンエンジンである。

エンジン３のシリンダヘッド３ｃには、気筒３ａごとに、吸気管８および排気管１３が接続されるとともに、筒内燃料噴射弁１２および点火プラグ１０が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている（いずれも１つのみ図示）。筒内燃料噴射弁１２は、圧縮着火による燃焼を行う際に、圧縮行程において、燃料を燃焼室３ｄ内の点火プラグ１０の付近に噴射することにより、混合気を生成するものである。筒内燃料噴射弁１２の開弁時間および開閉タイミングは、ＥＣＵ２によって制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射時期が制御される。

また、エンジン３は、気筒３ａごとに、吸気弁４および排気弁５と、吸気弁４の開閉およびバルブタイミングの切換を行う吸気ＶＴ切換機構６と、排気弁５の開閉およびバルブタイミングの切換を行う排気ＶＴ切換機構７を備えている。

吸気ＶＴ切換機構６は、吸気弁４のバルブタイミング（以下「吸気バルブタイミング」という）を、高速バルブタイミングと低速バルブタイミングの２段階に切り換える周知のものであり、吸気カムシャフトに一体に設けられた低速カムおよび高速カム（いずれも図示せず）と、吸気ロッカアームシャフトに回動自在に取り付けられた低速ロッカアームおよび高速ロッカアーム（いずれも図示せず）などを備えている。

また、吸気ＶＴ切換機構６は油圧式のものであり、油路（図示せず）および吸気ＶＴ制御弁６ａ（図２参照）を介して、油圧ポンプ（図示せず）に接続されている。この油圧ポンプは、クランクシャフト３ｅに連結されており、エンジン３によって駆動され、油圧を吸気ＶＴ制御弁６ａおよび後述する排気ＶＴ制御弁７ａ（図２参照）に供給する。

この吸気ＶＴ切換機構６では、油圧が供給されていないときに、吸気バルブタイミングが低速バルブタイミングに設定されるとともに、油圧が供給されているときには、吸気バルブタイミングが高速バルブタイミングに設定される。吸気ＶＴ制御弁６ａは常閉式の電磁弁で構成されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＯＦＦされたときに閉弁し、油圧ポンプからの吸気ＶＴ切換機構６側への油圧供給を停止するとともに、ＯＮされたときに開弁し、油圧ポンプからの油圧を吸気ＶＴ切換機構６側に供給する。以上の構成により、吸気ＶＴ制御弁６ａのＯＮ／ＯＦＦに従って、吸気ＶＴ切換機構６の動作モードが、高速バルブタイミングモードと低速バルブタイミングモードに切り換えられる。

低速バルブタイミングモードでは、吸気カムシャフトの回転に伴い、吸気弁４は、低速カムに従って駆動されることで、図３に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気バルブタイミングが低速バルブタイミングとなる。一方、高速バルブタイミングモードでは、吸気カムシャフトの回転に伴い、吸気弁４は、高速カムに従って駆動されることで、図３に破線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気バルブタイミングが高速バルブタイミングとなる。同図に示すように、この高速バルブタイミングでは、低速バルブタイミングと比べて、吸気弁４の最大揚程が大きくなるとともに、吸気弁４の開弁タイミングが早く（進角側に）なり、かつ閉弁タイミングがより遅く（遅角側に）なることで、開弁期間がより長くなる。その結果、空気がより高い充填効率で気筒３ａ内に吸入される。

また、排気ＶＴ切換機構７は、排気弁５のバルブタイミング（以下「排気バルブタイミング」という）を、高速バルブタイミングと低速バルブタイミングの２段階に切り換えるものであり、図示しないが上述した吸気ＶＴ切換機構６と同様の構成を有している。このため、排気ＶＴ切換機構７では、排気ＶＴ制御弁７ａのＯＮ／ＯＦＦ状態に従って、動作モードが、高速バルブタイミングモードと低速バルブタイミングモードに切り換えられる。

高速バルブタイミングモードでは、排気カムシャフトの回転に伴い、排気弁５は、高速カムに従って駆動されることで、図３に破線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気バルブタイミングが高速バルブタイミングとなる。一方、低速バルブタイミングモードでは、排気カムシャフトの回転に伴い、排気弁５は、低速カムに従って駆動されることで、図３に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気バルブタイミングが低速バルブタイミングとなる。

同図に示すように、低速バルブタイミングでは、高速バルブタイミングと比べて、排気弁５の最大揚程が小さくなるとともに、排気弁５の開弁タイミングが遅く（遅角側に）なり、かつ閉弁タイミングが早く（進角側に）なることで、開弁期間が短くなる。これに加えて、吸気弁４とのバルブオーバーラップがなくなり、その結果、燃焼室３ｄ内に残留する既燃ガス量、すなわち内部ＥＧＲ量が増大する。

後述するように、本実施形態では、排気バルブタイミングが、ＨＣＣＩ燃焼モードのときには低速バルブタイミングに、ＳＩ燃焼モードのときには高速バルブタイミングにそれぞれ設定されるので、以下の説明では、排気バルブタイミングにおいて、低速バルブタイミングを「ＨＣＣＩ用タイミング」といい、高速バルブタイミングを「ＳＩ用タイミング」という。

また、点火プラグ１０は、筒内燃料噴射弁１２からの燃料によって生成された混合気を火花点火することにより、圧縮着火を生じさせるための火種を生成する。点火プラグ１０の点火時期は、ＥＣＵ２によって制御される。

また、筒内燃料噴射弁１２には、筒内圧センサ２４が一体に取り付けられている。この筒内圧センサ２４は、リング状の圧電素子で構成されており、気筒３ａ内の圧力の変化量を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づき、気筒３ａ内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬを算出する。

一方、エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ２０が設けられている。クランク角センサ２０は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、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、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、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。ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒３ａにおいてピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。

また、吸気管８の吸気マニホールドには、ポート燃料噴射弁１１が気筒３ａごとに設けられている。ポート燃料噴射弁１１は、圧縮着火による燃焼を行う際に、吸気行程において、燃料を吸気ポート８ａに向かって噴射する。また、ポート燃料噴射弁１１の開弁時間および開閉タイミングは、ＥＣＵ２によって制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射時期が制御される。

また、吸気管８には、スロットル弁９が設けられている。スロットル弁９の開度は、ＥＣＵ２からの制御信号により、ＴＨアクチュエータ（図示せず）を駆動することによって制御され、それにより、エンジン３に吸入される吸気量が制御される。

また、吸気管８のスロットル弁９よりも下流側には、吸気圧センサ２５が設けられている。吸気圧センサ２５は、吸気管８内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、ＥＣＵ２には、水温センサ２１からエンジン３の冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、アクセル開度センサ２２から、アクセルペダル（図示せず）の開度（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、排気温センサ２３から気筒３ａから排出される排ガスの温度（以下「排気温」という）ＴＥＸを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２５からの検出信号に応じ、エンジン３の運転状態を判定するとともに、その判定結果に応じて、エンジン３の各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、燃焼モード選択手段、切換時ＳＩ燃焼運転実行手段、点火時期制御手段、排気バルブタイミング制御手段、制御期間算出手段、第１判定手段、第２判定手段および実行期間決定手段に相当する。

図４は、ＥＣＵ２で実行されるエンジン３の制御処理を示す。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、要求トルクＰＭＣＭＤを算出する。

次に、ステップ２において、燃焼モード判定処理を実行する。この燃焼モード判定処理は、実行すべき燃焼モードとして、ＨＣＣＩ燃焼モードまたはＳＩ燃焼モードのいずれかを選択するものであり、図５はそのサブルーチンを示す。

本処理ではまず、ステップ１０において、エンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷＨＣＣＩよりも高いか否かを判別する。この所定温度ＴＷＨＣＣＩは、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行可能なエンジン水温ＴＷの下限値に設定されている。この答がＹＥＳのときには、ステップ１１において、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、図６に示すマップを検索することによって、エンジン３がＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきＨＣＣＩ領域（図中にハッチングで示す領域）にあるか否かを判別する。

この答がＹＥＳで、エンジン３がＨＣＣＩ領域にあるときには、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行条件が成立しており、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきと判定し、そのことを表すために、ステップ１２において、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「１」にセットし、本処理を終了する。

一方、上記ステップ１０の答がＮＯで、ＴＷ≦ＴＷＨＣＣＩのとき、または上記ステップ１１の答がＮＯで、エンジン３がＳＩ領域にあるときには、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行条件が成立しておらず、ＳＩ燃焼モードを実行すべきと判定し、そのことを表すために、ステップ１３において、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「０」にセットし、本処理を終了する。

図４に戻り、ステップ２に続くステップ３では、バルブタイミング制御処理を実行する。このバルブタイミング制御処理は、上記のように選択された燃焼モードに応じて、吸気バルブタイミングおよび排気バルブタイミングを制御するものであり、その詳細については後述する。

次に、ステップ４において、排気バルブタイミング（排気ＶＴ）判定処理を実行する。この排気バルブタイミング判定処理は、選択された燃焼モードとそれらの推移などに応じて、排気バルブタイミングを判定するものであり、その詳細については後述する。

次に、ステップ５において、点火時期設定処理を実行し、本処理を終了する。点火時期設定処理の詳細については後述する。

以下、図７を参照しながら、図４のステップ３において実行されるバルブタイミング制御処理について説明する。本処理ではまず、ステップ２０において、吸気バルブタイミング（吸気ＶＴ）制御処理を実行する。この吸気バルブタイミング制御処理では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤなどに応じて、吸気ＶＴ制御弁６ａのＯＮ／ＯＦＦ状態が制御され、それにより、吸気バルブタイミングがＳＩ用タイミングおよびＨＣＣＩ用タイミングの一方に制御される。

次に、ステップ２１において、排気バルブタイミング制御処理を実行する。図８はそのサブルーチンを示す。本処理ではまず、ステップ３０において、前回時にセットされ、記憶された排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳをその前回値Ｆ＿ＶＴＥＣＥＸＳＺにシフトする。

次に、ステップ３１において、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、ＳＩ燃焼モードが選択されているときには、後述する点火時期の遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈおよび遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈをいずれも０にリセットする（ステップ３２，３３）とともに、排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳを「０」にセットし（ステップ３４）、本処理を終了する。このように排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳが「０」にセットされると、排気ＶＴ制御弁７ａがＯＦＦされ、それにより、排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに制御される。

一方、上記ステップ３１の答がＹＥＳで、ＨＣＣＩ燃焼モードが選択されているときには、ステップ３５において、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグの前回値Ｆ＿ＨＣＣＩＺが「０」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、選択された燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換わった直後のときには、ステップ３６において、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン水温ＴＷに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、マップ値ＣＶＴＥＣＥＨＭを算出するとともに、ステップ３７において、算出されたマップ値ＣＶＴＥＣＥＨＭを排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸとして設定する。この排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸは、排気バルブタイミングの切換に要する時間に相当するものである。このマップでは、マップ値ＣＶＴＥＣＥＨＭは、エンジン回転数ＮＥが低いほど、またエンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されている。

次に、ステップ３８において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、マップ値ＣＳＲＤＳ２ＨＭを算出するとともに、ステップ３９において、算出されたマップ値ＣＳＲＤＳ２ＨＭを遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈとして設定する。この遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈは、後述する点火時期の遅角補正制御の実行期間に相当する。このマップでは、マップ値ＣＳＲＤＳ２ＨＭは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、また要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きな値に設定されている。

次に、ステップ４０において、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈ以上であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御を開始すべきと判定し、ステップ４１において、排気ＶＴ切換ディレイＤＶＴＥＣＥＸを０に設定し、ステップ４２において、排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳを「１」にセットし、本処理を終了する。この排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳが「１」にセットされると、排気ＶＴ制御弁７ａがＯＮされ、それにより、排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに制御される。

一方、上記ステップ４０の答がＮＯで、ＣＶＴＥＣＥＸ＜ＣＳＲＤＳ２Ｈのときには、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御を開始しないものと判定し、ステップ４３において、排気ＶＴ切換ディレイＤＶＴＥＣＥＸを、遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈと排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸとの差（＝ＣＳＲＤＳ２Ｈ−ＣＶＴＥＣＥＸ）に設定し、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３５の答がＮＯで、選択された燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換わった直後でないときには、ステップ４４において、排気ＶＴ切換ディレイＤＶＴＥＣＥＸが０であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御をまだ開始しないものと判定し、ステップ４５において、排気ＶＴ切換ディレイＤＶＴＥＣＥＸをデクリメントし、本処理を終了する。

一方、上記ステップ４４の答がＹＥＳで、ＤＶＴＥＣＥＸ＝０になったときには、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御を開始すべきと判定し、ステップ４６において、排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳを「１」にセットすることで、排気バルブタイミングをＨＣＣＩ用タイミングに制御し、本処理を終了する。

次に、図１０を参照しながら、図４のステップ４で実行される排気バルブタイミング判定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、排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳが「０」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、ステップ５１において、排気ＶＴ設定フラグの前回値Ｆ＿ＶＴＥＣＥＸＳＺが「１」であるか否かを判別する。

この答がＹＥＳで、排気バルブタイミングのＳＩ用タイミングへの制御が開始された直後のときには、ステップ５２において、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン水温ＴＷに応じ、所定のＳＩ用マップ（図示せず）を検索することによって、マップ値ＣＶＴＥＣＥＳＭを算出するとともに、ステップ５３において、算出されたマップ値ＣＶＴＥＣＥＳＭを排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸとして設定し、ステップ５４に進む。

一方、ステップ５１の答がＮＯで、排気バルブタイミングのＳＩ用タイミングへの制御が開始された直後でないときには、上記ステップ５２および５３をスキップし、ステップ５４に進む。

このステップ５４では、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが０であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ステップ５５において、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸをデクリメントするとともに、排気バルブタイミングが実際にはまだＳＩ用タイミングに切り換わっていないとして、ステップ５６において、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦを「１」にセットし、後述するステップ６４に進む。

一方、ステップ５４の答がＹＥＳで、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸ＝０になったときには、排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに実際に切り換わったとして、ステップ５７において、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦを「０」にセットし、ステップ６４に進む。

以上のように、排気バルブタイミングのＳＩ用タイミングへの制御が開始されてから、ステップ５２で算出されたマップ値ＣＶＴＥＣＥＳＭに対応する時間が経過したときに、排気バルブタイミングのＳＩ用タイミングへの切換が完了したと判定し、そのことを表すために、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦが「０」にセットされる。

一方、前記ステップ５０の答がＮＯのときには、ステップ５８において、排気ＶＴ設定フラグの前回値Ｆ＿ＶＴＥＣＥＸＳＺが「０」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御が開始された直後のときには、ステップ５９において、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン水温ＴＷに応じ、所定のＨＣＣＩ用マップ（図示せず）を検索することによって、マップ値ＣＶＴＥＣＥＨＭを算出するとともに、ステップ６０において、算出されたマップ値ＣＶＴＥＣＥＨＭを排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸとして設定し、ステップ６１に進む。

一方、ステップ５８の答がＮＯで、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御が開始された直後でないときには、上記ステップ５９および６０をスキップし、ステップ６１に進む。

このステップ６１では、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが０であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ステップ６２において、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸをデクリメントするとともに、排気バルブタイミングが実際にはまだＨＣＣＩ用タイミングに切り換わっていないとして、ステップ６３において、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦを「０」にセットし、ステップ６４に進む。

一方、ステップ６１の答がＹＥＳで、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸ＝０になったときには、排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに実際に切り換わったとして、前述したステップ５６を実行し、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦを「１」にセットする。このように、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御が開始されてから、ステップ５９で算出されたマップ値ＣＶＴＥＣＥＨＭに対応する時間が経過したときに、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの切換が完了したと判定し、そのことを表すために、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦが「１」にセットされる。

ステップ５６、５７または６３に続くステップ６４では、実バルブタイミング（実ＶＴ）判定処理を実行し、本処理を終了する。上述した制御では、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸに基づいて排気バルブタイミングが実際に切り換わったか否かが判定されるのに対し、この実バルブタイミング判定処理は、検出された筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、実際の排気バルブタイミングを確認的に判定するものである。図１１はそのサブルーチンを示す。

本処理ではまず、ステップ７０において、排気行程において検出された筒内圧ＰＣＹＬの最大値ＰＣＹＬＭＡＸが所定値ＰＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、最大値ＰＣＹＬＭＡＸが大きいため、排気弁５の閉弁タイミングが早いと推定されることから、実際の排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングであると判定し、ステップ７１において、実ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＰを「１」にセットし、本処理を終了する。

一方、上記ステップ７０の答がＮＯで、ＰＣＹＬＭＡＸ＜ＰＲＥＦのときには、実際の排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングであると判定し、ステップ７２において、実ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＰを「０」にセットし、本処理を終了する。

次に、図１２を参照しながら、点火時期設定処理について説明する。本処理ではまず、ステップ８０において、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ステップ８３において、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが０であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ステップ８４において、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈ以下であるか否かを判別する。

この答がＹＥＳのとき、すなわち、排気バルブタイミングのＳＩ用タイミングからＨＣＣＩ用タイミングへの制御中で、かつ、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈ以下のときには、切換時ＳＩ燃焼運転として、点火時期ＩＧＬＯＧの遅角補正制御を実行する。

具体的には、ステップ８５において、要求トルクＰＭＣＭＤおよび排気温ＴＥＸに応じ、図１３に示すマップを検索することによって、マップ値ＤＩＧＲＳ２ＨＭを算出するとともに、ステップ８６において、算出されたマップ値ＤＩＧＲＳ２ＨＭを点火時期ＩＧＬＯＧの遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈとして設定し、後述するステップ８７に進む。このマップでは、マップ値ＤＩＧＲＳ２ＨＭは、２つの要求トルクＰＭＣＭＤ（ＰＭＣＭＤ１＜ＰＭＣＭＤ２）および排気温ＴＥＸに対し、要求トルクＢＭＥＰが小さいほど、また排気温ＴＥＸが高いほど、より大きな値に設定されている。なお、要求トルクＰＭＣＭＤが上記の２つの値以外のときには、マップ値ＤＩＧＲＳ２ＨＭは、補間計算によって算出される。

一方、上記以外のとき、具体的には、前記ステップ８０の答がＹＥＳで、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸに基づいて、排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングであると判定されているとき、上記ステップ８３の答がＹＥＳで、排気バルブタイミングの制御中でないとき、または、上記ステップ８４の答がＮＯで、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈよりも大きいときには、ステップ８１に進む。

このステップ８１では、実ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＰが「０」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、実際の排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングであると判定されているときには、ステップ８２において、遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈを０に設定し、ステップ８７に進む。

一方、上記ステップ８１の答がＹＥＳで、実際の排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングであると判定されているときには、前記ステップ８５，８６に進み、点火時期ＩＧＬＯＧの遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈをマップ値ＤＩＧＲＳ２ＨＭに設定する。

ステップ８２または８６に続くステップ８７では、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢＡに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、マップ値ＩＧＭＡＰを算出するとともに、ステップ８８において、算出されたマップ値ＩＧＭＡＰを基本点火時期ＩＧＭＰとして設定する。

次に、ステップ８９において、点火時期ＩＧＬＯＧを、基本点火時期ＩＧＭＰと遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈとの差（＝ＩＧＭＰ−ＤＩＧＲＳ２Ｈ）に設定し、本処理を終了する。

図１４は、これまでに説明したエンジン３の制御処理によって得られる動作例を、排気ＶＴ切換カウンタの設定値（＝マップ値ＣＶＴＥＣＥＨＭ）が遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈよりも大きい場合について示している。この例では、時点ｔ１までは、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行条件が成立していないため、ＳＩ燃焼モードが選択されており、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩは「０」にセットされ、ＳＩ燃焼モードによる運転が行われている。また、排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに制御されるのに応じて、排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳは「０」にセットされており、遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈは０に設定されている。

この状態からＨＣＣＩ燃焼モードの実行条件が成立すると（ｔ１）、ＨＣＣＩ燃焼モードが選択されるのに応じて、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」にセットされ（図５のステップ１２）、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが値ＣＶＴＥＣＥＨＭに設定される（図８のステップ３７）。また、それと同時に、排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳが「１」にセットされ（図８のステップ４２）、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御が開始される。

その後、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが減少し、遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈと等しくなったときに（ｔ２、図１２のステップ８４：ＹＥＳ）、切換時ＳＩ燃焼運転が開始され、遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈが値ＤＩＧＲＳ２ＨＭに設定される（図１２のステップ８６）ことで、点火時期ＩＧＬＯＧの遅角側への制御が開始され、点火時期ＩＧＬＯＧは、それまでの基本点火時期ＩＧＭＰから遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈだけ遅角した値（＝ＩＧＭＰ−ＤＩＧＲＳ２Ｈ）に設定される（図１２のステップ８９）。

その後、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが０になり（図１２のステップ８３：ＹＥＳ）、排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに切り換わったときに（ｔ３）、排気ＶＴ判定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＦが「１」にセットされ（図１０のステップ５６）、遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈが０に戻る（図１２のステップ８０，８２）ことで、点火時期ＩＧＬＯＧの遅角側への制御が終了し、それ以降（ｔ３以降）はＨＣＣＩ燃焼モードによる運転が行われる。

図１５は、エンジン３の制御処理によって得られる動作例を、排気ＶＴ切換カウンタの設定値が遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈがよりも大きい場合について示している。その他の条件は図１４の場合と同じである。この例では、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行条件が成立し（ｔ１１）、ＨＣＣＩ燃焼モードが選択されるのに応じて、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」にセットされても、排気ＶＴ切換ディレイＤＶＴＥＣＥＸが０になるまで（ｔ１１〜ｔ１２）、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御は開始されない（図９のステップ４４：ＮＯ）。一方、切換時ＳＩ燃焼運転としての点火時期ＩＧＬＯＧの遅角側への制御は、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行条件の成立と同時に開始される（図１２のステップ８４：ＹＥＳ）。

その後、排気ＶＴ切換ディレイＤＶＴＥＣＥＸが０になったときに（ｔ１２、図９のステップ４４：ＹＥＳ）、排気ＶＴ設定フラグＦ＿ＶＴＥＣＥＸＳが「１」にセットされ（図９のステップ４６）、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御が開始され、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが減少し始める（図１０のステップ５５）。その後（ｔ１２以降）の動作は、図１４の場合（ｔ２以降）と同じである。

以上のように、本実施形態によれば、ＳＩ燃焼モードによる運転中、ＨＣＣＩ燃焼モードが選択されたときに、点火時期ＩＧＬＯＧを、それまでの基本点火時期ＩＧＭＰから遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈだけ遅角側に制御する切換時ＳＩ燃焼運転を実行するので、それまでの通常のＳＩ燃焼モードによる運転中よりも燃焼室３ｄの温度を低下させることができる。また、ＳＩ燃焼モードは、ＨＣＣＩ燃焼モードと比較して燃焼の安定性が高いため、上記のように点火時期ＩＧＬＯＧを遅角側に制御しても、燃焼状態の安定性を維持することができる。

また、この制御装置によれば、切換時ＳＩ燃焼運転の後、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を開始するとともに、そのときの排気バルブタイミングを、ＳＩ用タイミングよりも閉弁タイミングが進角側であるＨＣＣＩ用タイミングに制御する。これにより、筒内圧ＰＣＹＬおよび燃焼室３ｄの温度が上昇するとともに、切換時ＳＩ燃焼運転により、ＨＣＣＩ燃焼による運転の開始時には燃焼室３ｄの温度が一旦、低下しているため、燃焼室３ｄの温度を、過度に上昇させることなく、適切に制御することができる。したがって、ＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードへの切換時における燃焼状態の安定性を維持しながら、ＨＣＣＩ燃焼モードにおける圧縮着火による燃焼タイミングを適切に制御でき、それにより、燃焼音を抑制し、商品性を向上させることができる。

また、検出された実際のエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、切換時ＳＩ燃焼運転の実行時間に相当する遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈを算出するので、切換時ＳＩ燃焼運転の終了時における燃焼室３ｄの温度を適切に低下させることができるとともに、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を適切なタイミングで開始することができる。

また、検出された実際の要求トルクＰＭＣＭＤおよび排気温ＴＥＸに応じて、点火時期ＩＧＬＯＧの遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈを算出するので、点火時期ＩＧＬＯＧの遅角制御を適切に行うことができ、それにより、切換時ＳＩ燃焼運転における燃焼状態の安定性を確実に維持しながら、その終了時における燃焼室３ｄの温度を適切に低下させることができる。

また、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転の開始に先立ち、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの制御を開始するので、実施形態のように本来的に応答性の低い油圧式の排気ＶＴ切換機構７を用いた場合でも、ＨＣＣＩ用タイミングへの切換が完了した状態で、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を開始することができる。

また、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸと遅角サイクル数ＣＳＲＤＳ２Ｈとの比較結果に基づいて、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの切換の終了時と点火時期ＩＧＬＯＧの遅角制御の終了時が互いに一致するように制御するので、切換時ＳＩ燃焼運転における燃焼状態を良好に維持しながら、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転の開始時における燃焼室３ｄの温度を、さらに適切に制御することができる。

また、排気ＶＴ切換カウンタ値ＣＶＴＥＣＥＸが０になっても、筒内圧ＰＣＹＬの最大値ＰＣＹＬＭＡＸに基づいて、実際の排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングであると判定されるまでは、切換時ＳＩ燃焼運転を継続するので、排気バルブタイミングのＨＣＣＩ用タイミングへの切換が確実に完了した状態で、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を開始することができ、それにより、ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転の開始時における燃焼室３ｄの温度や筒内圧ＰＣＹＬなどをより適切に制御することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈを一定値に設定しているが、切換時ＳＩ燃焼運転の開始時からの経過時間に応じて変化させてもよく、例えば、時間の経過につれて、遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈを減少させてもよい。

また、実施形態では、排気ＶＴ切換機構として、油圧式のものを用いているが、それに代えて電気式のものを用いてもよい。さらに、排気ＶＴ切換機構として、排気カムシャフトのクランクシャフト３ｅに対する位相を変更するものを用いてもよい。

また、実施形態では、ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が完了したか否かを判定するための燃焼パラメータとして、筒内圧ＰＣＹＬの最大値ＰＣＹＬＭＡＸを用いているが、これに限らず、エンジン３の燃焼状態を表す他の適当なパラメータ、例えば、燃焼室３ｄの温度や排気温ＴＥＸを用いてもよい。

また、実施形態では、遅角補正量ＤＩＧＲＳ２Ｈを算出するためのパラメータとして、要求トルクＰＭＣＭＤおよび排気温ＴＥＸを用いているが、これらに加えて、燃焼室３ｄの温度に相関する他のパラメータを用いてもよく、例えば、エンジン回転数ＮＥを用いてもよい。

また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（燃焼モード選択手段、切換時ＳＩ燃焼運転実行手段、点火時期制御手段 、排気バルブタイミング制御手段、制御期間算出手段、第１判定手段、
第２判定手段、実行期間決定手段）
３ エンジン（内燃機関）
３ｄ 燃焼室
５ 排気弁
２０ クランク角センサ（回転数検出手段、負荷検出手段）
２２ アクセル開度センサ（負荷検出手段）
２３ 排気温センサ（排ガス温度検出手段）
ＩＧＬＯＧ 点火時期
ＩＧＭＰ 基本点火時期（ＳＩ燃焼モード用の通常の点火時期）
ＣＶＴＥＣＥＸ 排気ＶＴ切換カウンタ値（閉弁タイミングの制御期間）
ＰＣＹＬＭＡＸ 筒内圧の最大値（燃焼パラメータ）
ＣＳＲＤＳ２Ｈ 遅角サイクル数（切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の負荷）
ＴＥＸ 排気温（排ガスの温度）
ＤＩＧＲＳ２Ｈ 点火時期の遅角補正量（点火時期の遅角量）

Claims (4)

1. 燃焼モードを、燃焼室内の混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードと、圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードとに切り換えて運転されるとともに、排気弁のバルブタイミングが変更可能な内燃機関の制御装置であって、
   前記燃焼モードとして、前記ＳＩ燃焼モードおよび前記ＨＣＣＩ燃焼モードの一方を選択する燃焼モード選択手段と、
   当該選択された燃焼モードが前記ＳＩ燃焼モードから前記ＨＣＣＩ燃焼モードに切り換わったときに、前記ＳＩ燃焼モードによる運転を切換時ＳＩ燃焼運転として実行する切換時ＳＩ燃焼運転実行手段と、
   当該切換時ＳＩ燃焼運転において、前記内燃機関の点火時期を前記ＳＩ燃焼モード用の通常の点火時期よりも遅角側に制御する点火時期制御手段と、
   前記切換時ＳＩ燃焼運転の後、前記ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を実行するときに、前記排気弁の閉弁タイミングを前記ＳＩ燃焼モード用の閉弁タイミングよりも進角側に制御する排気バルブタイミング制御手段と、
   前記排気バルブタイミング制御手段による前記閉弁タイミングの進角側への制御の開始時から前記ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換の完了までの期間を、前記閉弁タイミングの制御期間として算出する制御期間算出手段と、を備え、
   前記排気バルブタイミング制御手段は、当該算出された閉弁タイミングの制御期間が前記切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間よりも短いときには、前記閉弁タイミングの制御期間の終了時が前記切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間の終了時に一致するように、前記閉弁タイミングの制御を前記切換時ＳＩ燃焼運転よりも遅れて開始し、
   前記切換時ＳＩ燃焼運転実行手段は、前記切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間が前記閉弁タイミングの制御期間よりも短いときには、前記切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間の終了時が前記閉弁タイミングの制御期間の終了時に一致するように、前記切換時ＳＩ燃焼運転を前記閉弁タイミングの制御よりも遅れて開始することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 燃焼モードを、燃焼室内の混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードと、圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードとに切り換えて運転されるとともに、排気弁のバルブタイミングが変更可能な内燃機関の制御装置であって、
   前記燃焼モードとして、前記ＳＩ燃焼モードおよび前記ＨＣＣＩ燃焼モードの一方を選択する燃焼モード選択手段と、
   当該選択された燃焼モードが前記ＳＩ燃焼モードから前記ＨＣＣＩ燃焼モードに切り換わったときに、前記ＳＩ燃焼モードによる運転を切換時ＳＩ燃焼運転として実行する切換時ＳＩ燃焼運転実行手段と、
   当該切換時ＳＩ燃焼運転において、前記内燃機関の点火時期を前記ＳＩ燃焼モード用の通常の点火時期よりも遅角側に制御する点火時期制御手段と、
   前記切換時ＳＩ燃焼運転の後、前記ＨＣＣＩ燃焼モードによる運転を実行するときに、前記排気弁の閉弁タイミングを前記ＳＩ燃焼モード用の閉弁タイミングよりも進角側に制御する排気バルブタイミング制御手段と、
   前記閉弁タイミングの制御期間に基づいて、前記ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が完了したか否かを判定する第１判定手段と、
   前記内燃機関の燃焼状態を表す燃焼パラメータを検出する燃焼パラメータ検出手段と、
   当該検出された燃焼パラメータに基づいて、前記ＨＣＣＩ燃焼モード用の閉弁タイミングへの切換が完了したか否かを判定する第２判定手段と、を備え、
   前記切換時ＳＩ燃焼運転実行手段は、前記第１判定手段により前記閉弁タイミングの切換が完了したと判定された場合において、前記第２判定手段により前記閉弁タイミングの切換が完了していないと判定されたときに、前記切換時ＳＩ燃焼運転を継続することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
   前記検出された内燃機関の回転数および負荷に応じて、前記切換時ＳＩ燃焼運転の実行期間を決定する実行期間決定手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
   前記内燃機関の排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段と、をさらに備え、
   前記点火時期制御手段は、前記検出された内燃機関の負荷および排ガスの温度に応じて、前記切換時ＳＩ燃焼運転中の点火時期の遅角量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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