(57)【要約】【課題】触媒を早期に活性化させつつ過早着火の発生をより確実に抑制する。【解決手段】排気弁１２の閉弁時期および吸気弁１１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１３、１４を有するエンジンにおいて、排気通路４０に設けられた触媒装置４１ａを早期に活性化するための触媒暖機促進制御を実施する燃焼制御部１０２と、過早着火を予測・検出する過早着火判定部１０１とを設け、過早着火が生じたとき（生じると予測されたとき）には、気筒２に残留する既燃ガスの量が低減する方向に可変バルブ機構１３、１４を駆動する。【選択図】図６
2020090893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒と、気筒内の混合気の空燃比を変更可能な空燃比変更装置と、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、気筒から排気ポートを通じて排出された排気が流通する排気通路と、排気通路に設けられて排気を浄化するための触媒装置と、を備えたエンジンを制御する装置であって、
前記点火装置による点火が行われるよりも前に混合気が着火する過早着火が生じるか否か予測する、あるいは、過早着火が生じたか否かを検出する過早着火判定部と、
前記触媒装置の温度が予め設定された基準温度未満の場合に、気筒内の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さくなり、前記触媒装置の温度が前記基準温度以上のときよりも遅角側の時期で気筒内の混合気に点火が行われ、且つ、気筒内に既燃ガスが残留するように、前記空燃比変更装置、前記点火装置、および前記可変バルブ機構を制御する触媒暖機促進制御を実施する燃焼制御部とを備え、
前記燃焼制御部は、前記触媒暖機促進制御の実施中に前記過早着火判定部によって過早着火が生じると予測される、あるいは、過早着火が生じたと検出されたときは、前記気筒に残留する既燃ガスの量が低減する方向に前記可変バルブ機構を駆動する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の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、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの制御装置において、
前記気筒の幾何学的圧縮比は１３以上に設定されている、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンの制御装置において、
前記燃焼制御部は、少なくとも前記触媒装置の温度が前記基準温度以上の場合に、気筒の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する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを変更する可変バルブ機構を備えたエンジンを制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、その排気通路に、気筒から排出された排気を浄化するための触媒装置が設けられたものがある。このようなエンジンでは、触媒装置の温度が低いときに、触媒装置の温度を早期に活性化温度つまり排気を浄化可能な温度にまで高めるための運転が行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、触媒装置の温度が所定の温度未満のときに、気筒内に比較的多量の燃料を供給するとともに気筒内の空燃比を理論空燃比として、気筒内で生成される燃焼エネルギーを増大させるとともに、燃料と空気の混合気に点火を行う点火時期を通常の時期よりも遅角側の時期にして、気筒内で生成された高い燃焼エネルギーが排気通路に効率よく供給されるようにしたエンジンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９６６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、燃費性能を高める構成の一つとして気筒の圧縮比を高くすることが挙げられる。そして、気筒の圧縮比が高いエンジンにおいて触媒装置を設けて前記特許文献１の制御を適用することが考えられる。しかし、圧縮比が高いエンジンにおいて前記特許文献１の制御を単純に適用して、多量の空気と燃料を気筒内に導入し、且つ、その空燃比を理論空燃比近傍にすると、点火装置から点火が行われる前に混合気が燃焼を開始する過早着火が生じるおそれがある。
【０００６】
これに対して、例えば、点火時期や気筒に導入される空気量等を予め過早着火が生じない時期、量に設定しておくことが考えられる。しかしながら、過早着火の生じやすさつまり燃料の着火性は、燃料の種類によって異なる。例えば、ガソリンでは、オクタン価が低い種類の方が着火性が高く、過早着火が生じやすくなる。そのため、前記設定値を決定したときの燃料の種類と大きく異なる燃料が予期せずエンジンに供給された場合には、過早着火の発生を十分に回避できないおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであり、触媒を早期に活性化させつつ過早着火の発生をより確実に抑制できるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒内の混合気の空燃比を変更可能な空燃比変更装置と、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、気筒から排気ポートを通じて排出された排気が流通する排気通路と、排気通路に設けられて排気を浄化するための触媒装置と、を備えたエンジンを制御する装置であって、前記点火装置による点火が行われるよりも前に混合気が着火する過早着火が生じるか否か予測する、あるいは、過早着火が生じたか否かを検出する過早着火判定部と、前記触媒装置の温度が予め設定された基準温度未満の場合に、気筒内の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さくなり、前記触媒装置の温度が前記基準温度以上のときよりも遅角側の時期で気筒内の混合気に点火が行われ、且つ、気筒内に既燃ガスが残留するように、前記空燃比変更装置、前記点火装置、および前記可変バルブ機構を制御する触媒暖機促進制御を実施する燃焼制御部とを備え、前記燃焼制御部は、前記触媒暖機促進制御の実施中に前記過早着火判定部によって過早着火が生じると予測される、あるいは、過早着火が生じたと検出されたときは、前記気筒に残留する既燃ガスの量が低減する方向に前記可変バルブ機構を駆動する、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、触媒装置の温度が基準温度未満の場合に、触媒暖機促進制御が実施されて、気筒内の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比未満にされるとともに、点火時期が通常時よりも遅角側の時期とされる。そのため、気筒内で高い燃焼エネルギーを生成させ、且つ、このエネルギーを効率よく触媒装置に供給することができ、触媒装置を早期に活性化させることができる。さらに、高温の既燃ガスが気筒内に残留するように構成されていることで、気筒内の温度を高めて気筒内に供給された燃料の気化・霧化を促進し、当該燃料を適切に燃焼させることができ、確実に高い燃焼エネルギーを触媒装置に供給できるとともに未燃燃料の排出を抑制することができる。
【００１０】
しかも、本発明では、過早着火が生じることを予測するあるいは過早着火が生じたことを検出する過早着火判定部が設けられている。そして、この過早着火判定部により過早着火が生じることが予測されるあるいは過早着火が検出された場合には、気筒内に残留する既燃ガスの量、つまり、内部ＥＧＲガスの量が少なくなるように可変バルブ機構が制御される。そのため、燃料の種類が予期せず燃焼性の高いものに変わったときでも、過早着火の発生を予測あるいは検出できるとともに、これが予測あるいは検出された場合に、高温の内部ＥＧＲガスの量を少なくして気筒内の温度を低減することができ、過早着火が生じるのを抑制することができる。
【００１１】
前記構成において、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２）。
【００１２】
この構成によれば、過早着火の発生が予測あるいは検出されたきに、迅速に排気弁の閉弁時期と吸気弁の開弁時期との少なくとも一方を変更して内部ＥＧＲガスの量を低減することができる。
【００１３】
本発明によれば、触媒暖機制御の実施中に過早着火が生じるのが抑制される。そのため、気筒の幾何学的圧縮比が１３以上と高く過早着火が生じやすいエンジンに本発明が適用されれば、気筒の幾何学的圧縮比を高くして燃費性能を高くでき、且つ、過早着火の発生を防止しながら触媒を早期に暖機することができ、効果的である（請求項３）。
【００１４】
ここで、気筒の幾何学的圧縮比を高くすれば、混合気の一部を自着火により燃焼させることが可能になる。そして、この場合には、混合気の燃焼時間を短くして燃費性能をさらに高めることができる。
【００１５】
従って、前記構成において、少なくとも前記触媒装置の温度が前記基準温度以上の場合に、気筒の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させるように構成すれば、燃費性能をさらに高めつつ、過早着火の発生が防止されつつ触媒を早期に暖機できる高性能なエンジンを実現できる（請求項４）。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、触媒を早期に活性化させつつ過早着火の発生をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】吸気弁および排気弁のリフトカーブを示す図である。
【図３】エンジンの制御系統を示すブロック図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】ＡＷＳ制御実施時の吸・排気弁の制御の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、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。燃焼室６には、燃焼室６内の圧力つまり気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサＳＮ１０が設けられている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
図２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２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、前述した吸気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２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、燃焼室６内に既燃ガスが残留する内部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、前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。
【００２８】
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とが設けられている。点火プラグ１６は、請求項の「点火装置」に相当する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、前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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。触媒コンバータ４１には、三元触媒４１ａの温度を検出するための触媒温度センサＳＮ１１が取り付けられている。本実施形態では、三元触媒４１ａの直上流側部分に触媒温度センサＳＮ１１が取り付けられている。以下では、適宜、触媒温度センサＳＮ１１により検出された三元触媒４１ａの温度を、触媒温度という。三元触媒４１ａは、請求項の「触媒装置」の一例に該当する。
【００３７】
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。
【００３８】
（２）制御系統
図３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。
【００３９】
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、前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、筒内圧センサＳＮ１０、触媒温度センサＳＮ１１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、筒内圧、触媒温度）がＰＣＭ１００に逐次入力されるようになっている。
【００４０】
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。
【００４１】
ＰＣＭ１００は、前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、およびＥＧＲ弁５３等と電気的に接続されており、前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。
【００４２】
具体的に、ＰＣＭ１００は、演算部１０１および燃焼制御部１０２を機能的に有している。
【００４３】
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。演算部１０１は、燃焼制御部１０２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。演算部１０１は、請求項の「過早着火判定部」に相当する。
【００４４】
（３）触媒暖機促進制御
本実施形態では、三元触媒４１ａの温度が所定の基準温度未満であって三元触媒４１ａが十分に活性化していないときには、三元触媒４１ａを昇温して三元触媒４１ａの活性化を促進する触媒暖機促進制御が実施される。以下では、触媒暖機促進制御を、適宜、ＡＷＳ制御という。本実施形態では、前記の基準温度は、三元触媒４１ａの浄化率が５０％となる活性化温度に設定されている。
【００４５】
演算部１０１は、触媒温度センサＳＮ１１で検出された触媒温度が基準温度未満であるか否かを判定する。演算部１０１は、触媒温度が基準温度未満であると判定すると、燃焼制御部１０２にＡＷＳ制御を実施するように指令し、触媒温度が基準温度以上であると判定すると、燃焼制御部１０２に通常の制御を実施するように指令する。本実施形態では、アクセル開度が踏み込まれた場合には、ＡＷＳ制御の実施が禁止されるようになっており、演算部１０１は、触媒温度が基準温度未満であってもアクセル開度が踏み込まれていると判定した場合は、燃焼制御部１０２に通常の制御を実施するように指令する。
【００４６】
ＡＷＳ制御では、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さくなる状態で多量の空気と燃料が燃焼室６内に供給され、ＡＷＳ制御の非実施時つまり通常運転時よりも遅角側の時期で混合気に点火が行われ、且つ、燃焼室６内に既燃ガスが残留するように、スロットル弁３２、点火プラグ１６、インジェクタ１５、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４が制御される。本実施形態では、ＡＷＳ制御の実施時、燃焼室６内の空燃比は理論空燃比とされる。
【００４７】
具体的には、演算部１０１からＡＷＳ制御実施の指令を受けると、燃焼制御部１０２は、スロットル弁３２の開度を全開にするとともに、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比となるような量の燃料をインジェクタ１５から噴射させる。詳細には、燃焼制御部１０２は、エアフローセンサＳＮ２の検出値等に基づいて燃焼室６内に導入される空気の量を推定し、推定した空気量に対して空燃比が理論空燃比となる燃料の量を算出して、算出した量の燃料が燃焼室６内に噴射されるようにインジェクタ１５を駆動する。このように、本実施形態では、スロットル弁３２とインジェクタ１５とが、燃焼室６内（気筒２内）の混合気の空燃比を変更する空燃比変更装置として機能する。
【００４８】
また、燃焼制御部１０２は、点火プラグ１６が混合気に点火を行う時期である点火時期を、通常運転時（ＡＷＳ制御の非実施時）の時期よりも遅角側の時期に設定する。すなわち、同じエンジン回転数およびエンジン負荷であっても、ＡＷＳ制御の実施時の方が通常運転時よりも点火時期が遅角側に設定される。そして、燃焼制御部１０２は、設定した点火時期で点火プラグ１６に点火を行わせる。例えば、通常運転時の点火時期が、後述するように、圧縮上死点付近あるいは圧縮行程後期に設定されるのに対して、ＡＷＳ制御時の点火時期は、圧縮上死点から２０°ＣＡ（クランク角）程度遅角側の時期に設定される。このＡＷＳ制御実施時の点火時期は、予め設定されて燃焼制御部１０２に記憶されている。
【００４９】
また、燃焼制御部１０２は、排気弁１２が排気上死点よりも遅角側の時期で閉弁し、且つ、吸気弁１１が排気上死点よりも進角側の時期で開弁し、吸気弁１１と排気弁１２とが排気上死点を跨いでともに開弁するように、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４を駆動する。吸気弁１１と排気弁１２とがこのように開閉されると、前記のように、内部ＥＧＲが実現されて、燃焼室６内に比較的多量の既燃ガスが残留することになる。
【００５０】
本実施形態では、ＡＷＳ制御実施時の排気弁１２の開閉時期および吸気弁１１の開閉時期の基本値である基本開閉時期が予め設定されて燃焼制御部１０２に記憶されている。演算部１０１からＡＷＳ制御の実施指令が出されると、燃焼制御部１０２は、吸・排気弁１１、１２の開閉時期がそれぞれこの基本値となるように、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４を駆動する。前記基本開閉時期は、例えば、吸気弁１１と排気弁１２のバルブオーバーラップ期間が４０℃Ａ程度になるように設定されている。
【００５１】
このように、ＡＷＳ制御では、多量の燃料と空気とが燃焼室６に導入され、且つ、その空燃比が理論空燃比とされて、これにより燃焼室６内で生成される燃焼エネルギーが高くされる。特に、内部ＥＧＲガスが実現されることで燃焼室６内の温度が高められて燃料の気化・霧化が促進されるので、多量の燃料が適切に燃焼し、確実に高い燃焼エネルギーが生成される。また、未燃燃料の排出も抑制される。そして、点火時期が遅角側とされることで、燃焼エネルギーが生成されるタイミングが排気弁１２の開弁時期に近くなり、燃焼室６内で生成された高い燃焼エネルギーが排気通路４０内に効率よく排出される。これにより、三元触媒４１ａが昇温される。
【００５２】
（４）通常運転時の制御
次に、ＡＷＳ制御の非実施時つまり通常運転時の制御について説明する。
【００５３】
まず、エンジン水温が所定の温度以上であるときつまり温間時の制御について説明する。
【００５４】
図４は、温間時における、エンジンの回転数／エンジン負荷に応じた制御の相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、３つの運転領域Ａ１〜Ａ３に大別される。それぞれ第１運転領域Ａ１、第２運転領域Ａ２、第３運転領域Ａ３とすると、第１運転領域Ａ１は、回転速度および負荷の双方が低い低速・低負荷の領域であり、第２運転領域Ａ２は、回転速度が低くかつ負荷が高い低速・高負荷の領域であり、第３運転領域Ａ３は、回転速度が高い高速領域である。温間時であるか否か（エンジン水温が前記の所定の温度以上であるか否か）、および、第１〜第３運転領域Ａ１〜Ａ３のいずれの運転領域でエンジンが運転されているかは、演算部１０１によって判定される。
【００５５】
（ａ）第１運転領域Ａ１および第２運転領域Ａ２
第１運転領域Ａ１および第２運転領域Ａ２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形態のことであり、ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮により高温・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内の残り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。
【００５６】
図５は、ＳＰＣＣＩ燃焼が起きたときの燃焼波形、つまりクランク角に対する熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を示したグラフである。ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時の熱発生がＣＩ燃焼時の熱発生よりも穏やかになる。例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われたときの熱発生率の波形は、図５に示すように、立ち上がりの傾きが相対的に小さくなる。また、燃焼室６における圧力変動（つまりｄＰ／ｄθ：Ｐは筒内圧  θはクランク角度）も、ＳＩ燃焼時はＣＩ燃焼時よりも穏やかになる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい第１熱発生率部（Ｑ１で示した部分）と、ＣＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい第２熱発生部と（Ｑ２で示した部分）が、この順に連続するように形成される。
【００５７】
ＳＩ燃焼によって、燃焼室６内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、ＣＩ燃焼が開始される。図５に例示するように、この自着火のタイミング（つまりＣＩ燃焼が開始するタイミング）で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＣＩ燃焼が開始するタイミングθｃｉで現れる変曲点（図５のＸ）を有している。
【００５８】
ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン５の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、ＣＩ燃焼時のｄｐ／ｄθが過大になることが回避される。このように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるｄｐ／ｄθが過大になり難く、単純なＣＩ燃焼（全ての燃料をＣＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼騒音を抑制することができる。
【００５９】
ＣＩ燃焼の終了に伴いＳＰＣＣＩ燃焼も終了する。ＣＩ燃焼はＳＩ燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なＳＩ燃焼（全ての燃料をＳＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、ＳＰＣＣＩ燃焼では、単純なＳＩ燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。
【００６０】
ここで、ＣＩ燃焼を実現するためには、燃焼室６内の温度、圧力を十分に高くする必要がある。これに対して、本実施形態では、前記のように、エンジンの幾何学的圧縮比が高くされていることで、圧縮上死点付近において燃焼室６内の温度、圧力を高くすることができ、混合気の一部をＣＩ燃焼させることができる。
【００６１】
（第１運転領域）
演算部１０１により、エンジン水温が所定温度以上であり、且つ、第１運転領域Ａ１でエンジンが運転されていると判定されると、エンジンの各部は、燃焼制御部１０２によって次のように制御される。
【００６２】
第１運転領域Ａ１では、インジェクタ１５は、１サイクル中に噴射すべき燃料の全量または大半を圧縮行程中に噴射する。例えば、第１運転領域Ａ１では、インジェクタ１５は、圧縮行程の中期から後期にかけた２回に分けて燃料を噴射する。具体的には、燃焼制御部１０２は、エンジン回転数とアクセルペダルの開度等からエンジンに要求されているトルクを算出するとともに、この要求トルクを実現するために必要な燃料量を算出する。そして、燃焼制御部１０２は、この算出した量の燃料の全量または大半が圧縮行程中に噴射されるようにインジェクタ１５を駆動する。以下では、このエンジンに要求されているトルクを実現するための燃料噴射をメイン噴射という。
【００６３】
第１運転領域Ａ１では、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比よりも高く（リーンに）なるように、スロットル弁３２の開度が全開付近とされて多量の空気が燃焼室６に導入される。例えば、第１運転領域Ａ１において燃焼室６内の空燃比は３０程度とされる。
【００６４】
第１運転領域Ａ１では、点火プラグ１６は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。このときの点火時期は、ＡＷＳ制御時と同様に、予め設定されて燃焼制御部１０２に記憶されている。
【００６５】
第１運転領域Ａ１では、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４は、吸・排気弁１１、１２の双方が排気上死点を跨いで開弁されて内部ＥＧＲが実現されるように駆動される。ＥＧＲ弁５３は所定の開度まで開弁され、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０内のガスが外部ＥＧＲガスとして燃焼室６内に還流される。このように、第１運転領域Ａ１では、前記のように空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比よりもリーンに設定される上に、燃焼室６にＥＧＲガス（外部ＥＧＲガスおよび内部ＥＧＲガス）が導入されるので、燃焼室６内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比（Ｇ／Ｆ）がリーンとなる。
【００６６】
過給機３３は、第１運転領域Ａ１のうち回転速度が低い側ではＯＦＦ状態とされる。すなわち、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、運転領域Ａ１のうち回転速度が高い側では、過給機３３はＯＮ状態とされる。すなわち、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、第２吸気圧センサＳＮ７により検出されるサージタンク３６内の圧力（過給圧）が、運転条件（回転速度／負荷）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。
【００６７】
（第２運転領域）
演算部１０１により、エンジン水温が所定温度以上であり、且つ、第２運転領域Ａ２でエンジンが運転されていると判定されると、エンジンの各部は、燃焼制御部１０２によって次のように制御される。
【００６８】
第２運転領域Ａ２では、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比となるように、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じてスロットル弁３２の開度が設定される。また、インジェクタ１５は、メイン噴射を吸気行程と圧縮行程とに分けて実施する。つまり、インジェクタ１５は、要求トルクに対応する量の燃料の一部を吸気行程中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に噴射する。点火プラグ１６は、第１運転領域Ａ１と同様に、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。このときの点火時期も、ＡＷＳ制御時等と同様に、予め設定されて燃焼制御部１０２に記憶されている。
【００６９】
吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４は、第２運転領域Ａ２の低負荷側の一部においてのみ内部ＥＧＲが行われるように（言い換えると高負荷側では内部ＥＧＲが停止されるように）駆動される。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲ通路５１を通じて還流される排気（外部ＥＧＲガス）の量が高負荷側ほど少なくなるように制御される。エンジンの最高負荷の近傍では、ＥＧＲ弁５３は全閉とされて、外部ＥＧＲガスの量はほぼゼロとされる。これに伴い、第２運転領域Ａ２でも、燃焼室６内のガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。
【００７０】
過給機３３は、第２運転領域Ａ２のうち回転速度および負荷がともに低い領域では、ＯＦＦ状態される。一方、第２運転領域Ａ２のその他の領域では、過給機３３はＯＮ状態とされる。
【００７１】
（ｂ）第３運転領域
演算部１０１により、エンジン水温が所定温度以上であり、且つ、第３運転領域Ａ３でエンジンが運転されていると判定されたときは、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ってメイン噴射が実施されるとともに、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。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。なお、このときの点火時期も、ＡＷＳ制御時等と同様に、予め設定されて燃焼制御部１０２に記憶されている。
【００７２】
（ｃ）冷間時
前記のように温間時は、エンジンの運転領域に応じて異なる燃焼形態が実現される。一方、演算部１０１により、エンジン水温が所定温度未満である、つまり、エンジン冷間時であると判定されたときは、全運転領域において、第３運転領域と同様に通常のＳＩ燃焼が実施される。なお、このときの点火時期も、ＡＷＳ制御時等と同様に、予め設定されて燃焼制御部１０２に記憶されている。
【００７３】
（５）過早着火防止制御
次に、点火時期よりも早いタイミングで混合気が燃焼を開始する過早着火が生じるのを防止するための制御について説明する。
【００７４】
前記のように、点火時期は、エンジンの運転条件に応じて予め設定されて燃焼制御部１０２に記憶されており、燃焼制御部１０２は、エンジンの運転条件に応じた値を抽出して点火時期に設定する。例えば、エンジン回転数とエンジン負荷とについてそれぞれ点火時期が設定されてマップ化されているとともに、このマップが、ＡＷＳ制御時と、温間時の通常運転時と、冷間時の通常運転時とについてそれぞれ設定されて、燃焼制御部１０２に記憶されている。
【００７５】
燃焼制御部１０２に記憶されている点火時期は、燃焼室６内で混合気の燃焼を適切に開始できる時期として実験等に基づいて決められた時期である。しかしながら、温間時の過渡時に外部ＥＧＲガスの燃焼室６内への導入遅れが生じたとき等には、過早着火が生じるおそれがある。これは、燃焼室６内の温度が点火時期を設定したときの温度よりも高くなることに起因する。ここで、このように、過早着火は、温間時等の燃焼室６内の温度が高いときに生じると考えられる。しかし、本願発明者らは、エンジン始動時等の燃焼室６内の温度が比較的低いときに実施されるＡＷＳ制御の実施中にも過早着火が生じるおそれがあることを突き止めた。これは、ＡＷＳ制御では前記のように点火時期が比較的遅角側の時期に設定されているためであり、着火性が過度に高い種類の燃料がエンジンに供給されたときには、点火時期に至る前に混合気が着火してしまう場合がありうる。
【００７６】
これより、本実施形態では、ＡＷＳ制御時および温間時において、過早着火が生じるか否かの判定を行い、過早着火が生じると判定されるとこれを防止するための制御を実施する。
【００７７】
（過早着火判定）
過早着火の判定手順について説明する。この判定は、演算部１０１により行われる。
【００７８】
ＡＷＳ制御の実施中は、演算部１０１は、過早着火が実際に生じたか否かを判定する。具体的には、演算部１０１は、筒内圧センサＳＮ１０で検出された筒内圧を用いて熱発生率を算出する。そして、点火時期よりも前に熱発生率が予め設定された第１判定値以上になると、過早着火が生じたと判定する。第１判定値は０よりも大きい値に設定されている。
【００７９】
一方、演算部１０１は、エンジンの温間時は、過早着火が生じるか否かを判定する。具体的には、演算部１０１は、点火時期よりも前に、筒内圧の上昇率（単位時間あたりの上昇量）が第２判定値以上になると、その後、過早着火が生じると判定する。第２判定値は、モータリング時の筒内圧の上昇率の最大値よりも大きい値に設定されている。
【００８０】
（温間時の過早着火防止制御）
温間時、演算部１０１により過早着火が生じると判定されると、燃焼制御部１０２は、メイン噴射とは別にインジェクタ１５から燃料を噴射させて、燃焼室６内に追加の燃料を供給する。
【００８１】
燃焼室６内に追加の燃料が供給されると、この燃料の気化潜熱によって燃焼室６内の混合気の温度は低下する。従って、混合気の反応が緩慢となり過早着火が防止される。ここで、追加された燃料の一部は、未燃のまま燃焼室６から排出されるおそれがあるが、ＡＷＳ制御の非実施時は基本的に三元触媒４１ａは活性化している。そのため、未燃の燃料は三元触媒４１ａによって浄化され、排ガス性能は良好に維持される。
【００８２】
（ＡＷＳ制御実施時の過早着火防止制御）
前記のように、温間時であってＡＷＳ制御の非実施時は、追加の燃料噴射に過早着火を防止しつつ排ガス性能を良好に維持できる。しかしながら、ＡＷＳ制御の実施時は、三元触媒４１ａが充分に活性化していないので、追加の燃料噴射を行うと未燃の燃料が浄化されずに排出されるおそれがある。そこで、ＡＷＳ制御の実施時は、追加の燃料噴射を行うのではなく、内部ＥＧＲガスの量を低減することで燃焼室６内の温度を下げ、これにより過早着火を防止する。本実施形態では、吸気弁１１と排気弁１２とのバルブオーバーラップ期間を低減することで、内部ＥＧＲガスの量を低減する。
【００８３】
具体的には、ＡＷＳ制御の実施中に演算部１０１によって過早着火が生じたと判定されると、燃焼制御部１０２は、吸気弁１１の開弁時期が所定量進角するように吸気ＶＶＴ１３を駆動するとともに、排気弁１２の閉弁時期が所定量遅角するように排気ＶＶＴ１４を駆動する。本実施形態では、吸気弁１１の開弁時期の進角量と排気弁１２の遅角量とは同じ値に設定されている。例えば、これらの値は、５°ＣＡ程度に設定されており、前記判定が行われると、バルブオーバーラップ期間は１０°ＣＡ程度低減される。前記のように、本実施形態では、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４が電動式であることから、吸気弁１１の開弁時期と排気弁１２お閉弁時期とは燃焼制御部１０２からの指令を受けた後すぐさま変更され、過早着火が生じたと判定された燃焼サイクルの次の燃焼サイクルでバルブオーバーラップ期間は低減される。
【００８４】
ＡＷＳ制御実施時の吸・排気弁１１、１２の制御の流れを図６のフローチャートに示す。
【００８５】
まず、ステップＳ１では、演算部１０１が、ＡＷＳ制御の開始条件が成立したか否かを判定する。前記のように、本実施形態では、アクセルペダルが踏み込まれていない状態で触媒の温度が判定温度未満であり、かつ、ＡＷＳ制御がまだ開始されていない場合に、ＡＷＳ制御を開始する条件が成立したと判定される。この判定がＮＯであってＡＷＳ制御の開始条件が非成立の場合は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、燃焼制御部１０２は、通常の制御を実施して処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。
【００８６】
一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであってＡＷＳ制御開始条件が成立した場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、燃焼制御部１０２は、吸・排気弁１１、１２の開閉時期が前記の基本開閉時期となるように吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４を駆動する。
【００８７】
ステップＳ２の後はステップＳ３に進む。ステップＳ３では、演算部１０１によって、過早着火が生じたか否かが判定される。この判定がＮＯであって、過早着火が生じなかった場合は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、燃焼制御部１０２は、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４を駆動せず、吸・排気弁１１、１２の開閉時期を現在の時期に維持する。
【００８８】
一方、ステップＳ３の判定がＹＥＳであって、過早着火が生じた場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、燃焼制御部１０２は、吸気弁１１の開弁時期が現在の開弁時期（前回の演算サイクル時の開弁時期）よりも前記の所定量分進角するように吸気ＶＶＴ１３を駆動するとともに、排気弁１２の閉弁時期が現在の閉弁時期（前回の演算サイクル時の閉弁時期）よりも前記の所定量分進角するように排気ＶＶＴ１４を駆動する。これにより、吸・排気弁１１、１２のバルブオーバーラップ期間が短くされる。
【００８９】
ステップＳ５の後は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、演算部１０１により、ＡＷＳ制御を終了するか否かが判定される。具体的には、演算部１０１は、触媒温度が判定温度以上になったとき、あるいは、アクセルペダルが踏み込み操作されたときに、ＡＷＳ制御を終了すると判定する。ステップＳ６の判定がＹＥＳであって演算部１０１によってＡＷＳ制御を終了すると判定されると、ステップＳ７に進み、燃焼制御部１０２は通常制御を実施して処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。
【００９０】
一方、ステップＳ６の判定がＮＯであって演算部１０１によってＡＷＳ制御をまだ継続すると判定されると、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３からステップＳ６が繰り返される。つまり、ＡＷＳ制御を終了するまでの間、演算部１０１は繰り返し過早着火が生じたか否かを判定し続け、過早着火が生じたと判定されるたびに吸気弁１１の開弁時期を所定量ずつ進角させ、排気弁１２の閉弁時期を所定量ずつ遅角させる。
【００９１】
（６）作用効果
以上説明したように、本実施形態では、触媒温度が基準温度未満の場合に、前記のように、ＡＷＳ制御が実施されるため、触媒を早期に活性化して、排ガス性能を高めることができる。特に、ＡＷＳ制御の実施時に内部ＥＧＲが実施されて、高温の既燃ガスが燃焼室６内に残留するように構成されていることで、未燃燃料の排出を抑制しながら触媒をより早期に活性化させることができる。
【００９２】
しかも、ＡＷＳ制御の実施中にも過早着火が生じたか否かの判定が行われて、ＡＷＳ制御の実施中に過早着火が生じたときには、吸・排気弁１１、１２のバルブオーバーラップ期間が短くなって燃焼室６内の内部ＥＧＲガスの量が少なくなるように、吸気ＶＶＴ１３および排気ＶＶＴ１４が制御される。そのため、高温の内部ＥＧＲガスの量を少なくして燃焼室６内の温度を低減することができ、過早着火が連続して生じるのを抑制することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、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。そのため、例えば油圧式のＶＶＴを採用した場合に比して、過早着火が生じたと判定されたとき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。
【００９４】
また、本実施形態では、気筒２の圧縮比が高くされて、ＳＰＣＣＩ燃焼が実現されるようになっており、燃費性能を高めることができる一方で、燃焼室６内の温度が上昇しやすく過早着火が生じやすい。これに対して、前記のように過早着火の発生を防止することができ、燃費性能を高めつつ混合気の適切な燃焼が可能となる。
【００９５】
（７）変形例
前記実施形態では、ＡＷＳ制御の実施中に過早着火が生じたと判定されたときに、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量が低減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。
【００９６】
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１１、１２の双方が開弁する期間）を短縮する前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、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、ＡＷＳ制御の実施中に過早着火が生じたと判定されたときに内部ＥＧＲを減少させる前記制御として、前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。
【００９７】
また、本発明が適用され得るエンジンは、前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。
【００９８】
また、前記実施形態では、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。
【００９９】
また、前記実施形態では、ＡＷＳ制御の実施中、筒内圧センサＳＮ１０で検出された筒内圧を用いて過早着火が生じたか否かを判定した場合について説明したが、過早着火が生じたか否かの判定方法はこれに限らない。例えば、ノッキングの発生の有無を検出するノックセンサを用い、ノックセンサの検出結果に基づいて過早着火が生じたか否かを判定してもよい。
【０１００】
さらに、ＡＷＳ制御の実施中においても、実際に過早着火が生じたか否かではなく、過早着火が生じるか否かを予測して、過早着火が生じると予測されたときに前記のように内部ＥＧＲガスの量が低減するように各ＶＶＴ１３、１４を制御するようにしてもよい。例えば、筒内圧の最大値が所定値以上のときには、次の燃焼サイクルにて過早着火が生じると予測するようにしてもよい。
【０１０１】
また、前記実施形態では、ＡＷＳ制御の実施中、燃焼室６内の空燃比を理論空燃比にする場合について説明したが、前記のように、この空燃比は理論空燃比よりもわずかに高くてもよい。また、理論空燃比よりも小さくされてもよい。ただし、三元触媒４１ａの早期活性化を図るために、ＡＷＳ制御の実施中の燃焼室６内の空燃比は１５．５程度以下とされるのが望ましい。
【０１０２】
また、排気通路に設けられてAWS制御の対象となる触媒装置は、三元触媒４１ａに限らない。
【符号の説明】
【０１０３】
２  気筒
６  燃焼室
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
１５  インジェクタ（空燃比変更装置）
１６  点火プラグ（点火装置）
３２  スロットル弁（空燃比変更装置）
４１ａ  三元触媒（触媒装置）
１０１  演算部（過早着火判定部）
１０２  燃焼制御部
【図１】
2020090893.tif 000003
【図２】
2020090893.tif 000004
【図３】
2020090893.tif 000005
【図４】
2020090893.tif 000006
【図５】
2020090893.tif 000007
【図６】
2020090893.tif 000008