(57)【要約】【課題】火花点火燃焼を行う運転領域から、圧縮着火燃焼を行う運転領域内の相対的に高負荷の領域へ移行するときに、燃焼騒音が増大することを回避する。【解決手段】制御器（ＰＣＭ１０）は、エンジン本体（エンジン１）の運転状態が、火花点火モードを行う運転領域から圧縮着火モードを行う運転領域内の低負荷側領域へ移行するときには、モードの切り替えの際に第１の過渡モードを介在させると共に、火花点火モードを行う運転領域から圧縮着火モードを行う運転領域内の高負荷側の領域へ移行するときには、モードの切り替えの際に第２の過渡モードを介在させる。制御器は、第２の過渡モードの実行時の有効圧縮比を、移行先において設定されている有効圧縮比よりも低くかつ、第１の過渡モードの実行時の有効圧縮比よりも低く設定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒を有するエンジン本体と、
前記気筒内に供給する燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、
前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、
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ように構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記エンジン本体が所定の運転領域にあるときは、前記混合気を自着火により燃焼させる圧縮着火燃焼を行う圧縮着火モードとし、前記所定の運転領域以外の領域にあるときは、前記点火プラグの駆動により前記混合気に点火をして燃焼させる火花点火燃焼を行う火花点火モードとし、
前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が、前記火花点火モードを行う運転領域から前記圧縮着火モードを行う運転領域内の低負荷側領域へ移行するときには、モードの切り替えの際に第１の過渡モードを介在させると共に、前記火花点火モードを行う運転領域から前記圧縮着火モードを行う運転領域内の前記低負荷側領域よりも高負荷側の領域へ移行するときには、モードの切り替えの際に第２の過渡モードを介在させ、
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時の有効圧縮比を、移行先において設定されている有効圧縮比よりも低くかつ、前記第１の過渡モードの実行時の有効圧縮比よりも低く設定する火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時には、前記気筒内への吸気を減量することで、前記有効圧縮比を低下させる火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記第１の過渡モードの実行時には、前記第２の過渡モードの実行時と比較して、混合気の空燃比をリーンに設定する火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時のＥＧＲ率を、移行先において設定されているＥＧＲ率よりも低く設定する火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行前の前記火花点火モードにおいて吸気を制限しているときには、当該第２の過渡モードにおいても、その吸気制限を継続する火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記火花点火モードにおいて、スロットリング又は吸気弁の遅閉じ制御を行っているときには、第２の過渡モードにおいても当該制御を継続する火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時には、前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を、圧縮行程中期以降に設定する火花点火式エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、火花点火式エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されているように、排気エミッション性能の向上と熱効率の向上とを両立させる技術として、気筒内の混合気を圧縮着火させる燃焼形態が知られている。しかしながら、圧縮着火燃焼は、エンジンの負荷が高くなるにつれて圧力上昇の激しい燃焼となってしまい、燃焼騒音の増大を招く。そこで、特許文献１にも記載されているように、圧縮着火燃焼を行うエンジンであっても、高負荷側の運転領域では、圧縮着火燃焼ではなく、点火プラグの駆動による火花点火燃焼を行うことが一般的である。
【０００３】
特許文献２には、特許文献１のエンジンと同様に、低負荷低回転の領域において圧縮着火燃焼を行うエンジンにおいて、圧縮着火燃焼を行う領域内においては、吸排気弁の開弁期間の調整を行うことで高温の既燃ガスを気筒内に留め、気筒内の温度を高めて圧縮自己着火燃焼を促進する一方で、その圧縮着火燃焼を行う領域内における高負荷高回転の領域では、吸気弁の開弁時期を進めることで、気筒内の既燃ガスを吸気ポート側に一旦吹き戻した後に、新気と共に既燃ガスを再び気筒内に導入する技術が記載されている。こうすることで、既燃ガスの温度が新気によって低下するから、圧縮端温度及び圧縮端圧力が高くなる相対的に高負荷高回転の領域において、圧縮着火燃焼による急激な圧力上昇が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５４８５９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９７７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、火花点火燃焼は、熱効率が相対的に低いため燃焼ガス温度が高くなる。一方で、圧縮着火燃焼は、着火性の確保のために、前記の特許文献にも記載されているように、高温の既燃ガスを気筒内に導入することが行われる。そのため、エンジンの負荷の高低に応じて燃焼形態を切り替えるエンジンにおいては、火花点火燃焼を行う高負荷の運転領域から、圧縮着火燃焼を行う低負荷の運転領域へと移行して、燃焼形態が火花点火燃焼から圧縮着火燃焼へと切り替わった直後には、気筒内の温度雰囲気が比較的高くなっている上に、火花点火燃焼による高温の既燃ガスが気筒内に導入されるようになって、気筒内の温度が高くなりすぎることになる。このことは、気筒内の混合気が、例えば圧縮行程期間中に圧縮着火してしまうような過早着火を招き、気筒内の圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）が急峻となって大きな燃焼騒音を招く虞がある。
【０００６】
特に、圧縮着火燃焼を行う低負荷側の運転領域内においても、相対的に負荷の高い領域においては気筒内の温度状態が高くなり得るため、定常運転であっても過早着火を招き易いことから、火花点火燃焼を行う領域から、圧縮着火燃焼を行う低負荷側の領域内へと移行する場合であっても、当該低負荷側の領域内において相対的に負荷の高い領域へと移行するときには特に、大きな燃焼騒音を招き易くなる。
【０００７】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、火花点火燃焼を行う運転領域から、圧縮着火燃焼を行う運転領域内の相対的に負荷の高い領域へ移行するときに、燃焼騒音が増大することを回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示する技術は、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切り替え時には、過渡モードを介在させる構成において、相対的に負荷の高い領域へと移行する場合と、相対的に負荷の低い領域へと移行する場合とで、過渡モードを異ならせると共に、相対的に負荷の高い領域へと移行する過渡モードを実行する時には、その移行先の運転領域において設定されている有効圧縮比よりも低い有効圧縮比とすることで、筒内温度を低下させることにより、混合気の過早着火を回避して燃焼騒音の発生を、確実に回避するようにした。
【０００９】
具体的に、ここに開示する技術は、火花点火式エンジンの制御装置に係り、気筒を有するエンジン本体と、前記気筒内に供給する燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、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ように構成された制御器と、を備える。
【００１０】
そして、前記制御器は、前記エンジン本体が所定の運転領域にあるときは、前記混合気を自着火により燃焼させる圧縮着火燃焼を行う圧縮着火モードとし、前記所定の運転領域以外の領域にあるときは、前記点火プラグの駆動により前記混合気に点火をして燃焼させる火花点火燃焼を行う火花点火モードとし、前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が、前記火花点火モードを行う運転領域から前記圧縮着火モードを行う運転領域内の低負荷側領域へ移行するときには、モードの切り替えの際に第１の過渡モードを介在させると共に、前記火花点火モードを行う運転領域から前記圧縮着火モードを行う運転領域内の前記低負荷側領域よりも高負荷側の領域へ移行するときには、モードの切り替えの際に第２の過渡モードを介在させ、前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時の有効圧縮比を、移行先において設定されている有効圧縮比よりも低くかつ、前記第１の過渡モードの実行時の有効圧縮比よりも低く設定する。
【００１１】
この構成によると、火花点火モードから圧縮着火モードへの切り替えは、エンジン本体の運転状態が、前記圧縮着火モードを行う運転領域内の相対的に低負荷側領域へ移行するときと、前記圧縮着火モードを行う運転領域内の相対的に高負荷側領域へ移行するときとに分けられる。この内、前者の移行に係る火花点火モードから圧縮着火モードへの切り替えの際には、第１の過渡モードを介在させ、後者の移行に係る火花点火モードから圧縮着火モードへの切り替えの際には、第２の過渡モードを介在させる。
【００１２】
第２の過渡モードは、その実行時の有効圧縮比を、移行先において設定されている有効圧縮比よりも低くする。これにより、第２の過渡モードの実行時には、圧縮端温度が低くなり、筒内の温度状態が低下する。第２の過渡モードでは、圧縮着火燃焼を行うようにしてもよく、その場合、筒内温度が比較的低いため、過早着火を招くことなく、圧縮着火燃焼を安定的に行うことが可能になると共に、燃焼ガス温度を低下させて、排出する排気ガス温度も低下する。その結果、第２の過渡モードを実行した後に、移行先の運転領域で圧縮着火モードを行ったときには、気筒内の温度状態が比較的低くなっていると共に、比較的低温の排気ガスが気筒内に導入されるから、過早着火が回避される。こうして、火花点火燃焼を行う運転領域から、圧縮着火燃焼を行う運転領域内の相対的に高負荷の領域へ移行するときに、燃焼騒音が増大することを回避することが可能になる。
【００１３】
一方、火花点火モードの運転領域から圧縮着火モードの運転領域内の相対的に低負荷側領域へ移行するときには、過早着火は相対的に生じ難くかつ、燃焼騒音の増大が相対的に回避しやすいため、第１の過渡モードの実行時の有効圧縮比を、第２の過渡モードの実行時の有効圧縮比と異ならせることが可能である。
【００１４】
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時には、前記気筒内への吸気を減量することで、前記有効圧縮比を低下させる、としてもよい。つまり、第２の過渡モードにおいては、移行先において設定されている吸気量よりも減量することによって、有効圧縮比を、移行先において設定されている有効圧縮比よりも低下させてもよい。吸気減量によって有効圧縮比を調整することは、その調整を応答性良くかつ、簡易に実現することが可能であり、モード切り替えの際の過渡モードにおいて、特に有効である。
【００１５】
前記制御器は、前記第１の過渡モードの実行時には、前記第２の過渡モードの実行時と比較して、混合気の空燃比をリーンに設定する、としてもよい。
【００１６】
有効圧縮比を低く設定することで、筒内温度の低下を図る第２の過渡モードとは異なり、第１の過渡モードでは、混合気の空燃比を相対的にリーンに設定する。これにより、燃料量に対するガス量が増えるため、燃焼ガス温度が低下する結果、排気ガス温度が低下する。こうして、火花点火モードから圧縮着火モードを行う運転領域内の相対的に低負荷領域へ移行するときにも、圧縮着火モードへの切り替え直後に、気筒内の温度状態が高くなり過ぎることが回避される。その結果、過早着火を回避して、燃焼騒音が増大してしまうことが回避される。第１の過渡モードにおいては、例えばスロットル弁を全開にして新気量を増大させるようにしてもよい。こうすることで、第１の過渡モードにおいては、ポンピングロスの低減も可能になる。
【００１７】
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時のＥＧＲ率を、移行先において設定されているＥＧＲ率よりも低く設定する、としてもよい。
【００１８】
つまり、第２の過渡モードの実行時には、気筒内に導入するＥＧＲガス量を減らすことによって、有効圧縮比を低くすることが可能になると共に、比較的温度の高いＥＧＲガスが減ることによって、気筒内の温度状態も低下する。その結果、圧縮着火モードを行う運転領域内の相対的に高負荷の領域へ移行したときには、筒内の温度状態が高すぎる状態になることを、より確実に回避して、過早着火の回避及び燃焼騒音の増大回避が可能になる。
【００１９】
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行前の前記火花点火モードにおいて吸気を制限しているときには、当該第２の過渡モードにおいても、その吸気制限を継続する、としてもよい。
【００２０】
こうすることで、モード切り替えの際の制御応答性を高めることが可能になる。この場合、火花点火モードから第２の過渡モードに至るまで継続した吸気制限は、圧縮着火モードに切り替えたときに解除される（つまり、有効圧縮比が相対的に高くなる）。
【００２１】
前記制御器は、前記火花点火モードにおいて、スロットリング又は吸気弁の遅閉じ制御を行っているときには、第２の過渡モードにおいても当該制御を継続する、としてもよい。
【００２２】
前記制御器は、前記第２の過渡モードの実行時には、前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を、圧縮行程中期以降に設定する、としてもよい。
【００２３】
前述したように、第２の過渡モードの実行時には、有効圧縮比を低く設定することで、筒内温度を低く抑制しているものの、それでもなお、過早着火を招く虞がある。燃料噴射時期を圧縮行程中期以降に遅らせることは、混合気の反応可能時間が短くなるから、過早着火の回避、ひいては燃焼騒音の増大回避に有利になる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、この火花点火式エンジンの制御装置は、火花点火モードの運転領域から圧縮着火モードの運転領域内の相対的に高負荷領域へ移行するときには、有効圧縮比を、移行先において設定されている有効圧縮比よりも低くかつ、圧縮着火モードの運転領域内の相対的に低負荷領域へ移行するときの有効圧縮比よりも低く設定することで、特に燃焼騒音の増大を招き易い移行時に、過早着火を回避して燃焼騒音の増大を回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】火花点火式エンジンの構成を示す概略図である。
【図２】火花点火式エンジンの制御に係るブロック図である。
【図３】燃焼室を拡大して示す断面図である。
【図４】エンジンの運転領域を例示する図である。
【図５】（ａ）ＣＩモードにおいて吸気行程噴射を行う場合の燃料噴射時期の一例と、それに伴うＣＩ燃焼の熱発生率の例示、（ｂ）ＣＩモードにおいて高圧リタード噴射を行う場合の燃料噴射時期の一例と、それに伴うＣＩ燃焼の熱発生率の例示、（ｃ）ＳＩモードにおいて高圧リタード噴射を行う場合の燃料噴射時期及び点火時期の一例と、それに伴うＳＩ燃焼の熱発生率の例示、（ｄ）ＳＩモードにおいて吸気行程噴射と高圧リタード噴射との分割噴射を行う場合の燃料噴射時期及び点火時期の一例と、それに伴うＳＩ燃焼の熱発生率の例示である。
【図６】高圧リタード噴射によるＳＩ燃焼の状態と、従来のＳＩ燃焼の状態とを比較する図である。
【図７】ＳＩモードから相対的に高負荷のＣＩモードへの切り替え時の過渡制御を説明するタイムチャートである。
【図８】ＳＩモードから相対的に低負荷のＣＩモードへの切り替え時の過渡制御を説明するタイムチャートである。
【図９】ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え時の過渡制御のフローチャートである。
【図１０】ＳＩモードから相対的に高負荷のＣＩモードへの切り替え時の、図７とは異なる過渡制御を説明するタイムチャートである。
【図１１】ＳＩモードから相対的に低負荷のＣＩモードへの切り替え時の、図８とは異なる過渡制御を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、火花点火式直噴エンジンの実施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、例示である。図１，２は、エンジン（エンジン本体）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火花点火式ガソリンエンジンである。エンジン１は、複数の気筒１８が設けられたシリンダブロック１１（尚、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、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、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、図３に拡大して示すように、ディーゼルエンジンでのリエントラント型のようなキャビティ１４１が形成されている。キャビティ１４１は、ピストン１４が圧縮上死点付近に位置するときには、後述するインジェクタ６７に相対する。シリンダヘッド１２と、気筒１８と、キャビティ１４１を有するピストン１４とは、燃焼室１９を区画する。尚、燃焼室１９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。
【００２７】
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。尚、幾何学的圧縮比は１５以上２０以下程度の範囲で、適宜設定すればよい。一例として、このエンジン１の幾何学的圧縮比は１８である。
【００２８】
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１９側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。
【００２９】
吸気弁２１及び排気弁２２をそれぞれ駆動する動弁系の内、排気側には、排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える、例えば油圧作動式の可変機構（図２参照。以下、ＶＶＬ（Variable ValveLift）と称する）７１が設けられている。排気側のＶＶＬ７１は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を一つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁に伝達するロストモーション機構を含んで構成されている。第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する（図７等参照）。排気側のＶＶＬ７１の通常モードと特殊モードとは、エンジンの運転状態に応じて切り替えられる。具体的に、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用される。以下の説明においては、排気側のＶＶＬ７１を通常モードで作動させ、排気二度開きを行わないことを、「ＶＶＬ７１をオフにする」といい、排気側のＶＶＬ７１を特殊モードで作動させ、排気二度開きを行うことを、「ＶＶＬ７１をオンにする」という場合がある。
【００３０】
ここで、排気の二度開きは、排気弁２２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ようなリフト特性（つまり、排気弁２２のリフトカーブの山がクランク角の進行に対して２つ並ぶようなリフト特性）とすること以外でも、排気行程において一旦リフトした排気弁２２が閉弁せずに、所定開度を維持したまま、吸気行程に至るようなリフト特性（つまり、排気弁２２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。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。
【００３１】
また、内部ＥＧＲの実行は、排気二度開きのみによって実現されるのではない。例えば吸気弁２１を二回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。吸気の二度開きも、排気の二度開きと同様に、吸気弁２１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ようなリフト特性（つまり、排気弁２２のリフトカーブの山がクランク角の進行に対して２つ並ぶようなリフト特性）とすること以外でも、排気行程において一旦リフトした吸気弁２１が閉弁せずに、所定開度を維持したまま、吸気行程に至るようなリフト特性（つまり、吸気弁２１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とは逆向きに延びるようなリフト特性）も含む。さらに、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを気筒１８内に残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。
【００３２】
吸気側の動弁系もまた、ＶＶＬ７１を備えた排気側の動弁系と同様に、ＶＶＬ７３を備えている。但し、吸気側のＶＶＬ７３は、排気側のＶＶＬ７１とは異なり、吸気弁２１のリフト量を相対的に大きくする大リフトカムと、吸気弁２１のリフト量を相対的に小さくする小リフトカムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その大リフトカム及び小リフトカムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に吸気弁２１に伝達するロストモーション機構を含んで構成されている。図７等に示すように、大リフトカムの作動状態を吸気弁２１に伝達しているときには、吸気弁２１は、相対的に大きいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も長くなるのに対し、小リフトカムの作動状態を吸気弁２１に伝達しているときには、吸気弁２１は、相対的に小さいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も短くなる。吸気側にはまた、図２に示すように、クランクシャフト１５に対する吸気カムシャフトの回転位相を変更することが可能な位相可変機構（以下、ＶＶＴ（Variable ValveTiming）と称する）７２が設けられている。ＶＶＴ７２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。ＶＶＴ７２及びＶＶＬ７３によって、吸気弁２１はその開弁タイミング及び閉弁タイミング、並びに、リフト量をそれぞれ変更することが可能である。
【００３３】
シリンダヘッド１２にはまた、気筒１８毎に、気筒１８内に燃料を直接噴射するインジェクタ６７が取り付けられている。インジェクタ６７は、図３に拡大して示すように、その噴口が燃焼室１９の天井面の中央部分から、その燃焼室１９内に臨むように配設されている。インジェクタ６７は、エンジン１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１の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室１９内に直接噴射する。この例において、インジェクタ６７は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型のインジェクタである。これによって、インジェクタ６７は、燃料噴霧が、燃焼室１９の中心位置から放射状に広がるように、燃料を噴射する。図３に矢印で示すように、ピストン１４が圧縮上死点付近に位置するタイミングで、燃焼室１９の中央部分から放射状に広がるように噴射された燃料噴霧は、ピストン頂面に形成されたキャビティ１４１の壁面に沿って流動する。キャビティ１４１は、ピストン１４が圧縮上死点付近に位置するタイミングで噴射された燃料噴霧を、その内部に収めるように形成されている、と言い換えることが可能である。この多噴口型のインジェクタ６７とキャビティ１４１との組み合わせは、燃料の噴射後、混合気形成期間を短くすると共に、燃焼期間を短くする上で有利な構成である。尚、インジェクタ６７は、多噴口型のインジェクタに限定されず、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。
【００３４】
図外の燃料タンクとインジェクタ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、インジェクタ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に燃料を圧送し、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。インジェクタ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インジェクタ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、インジェクタ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。インジェクタ６７に供給される燃料の圧力は、後述するように、エンジン１の運転状態に応じて変更される。尚、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。
【００３５】
シリンダヘッド１２にはまた、図３に示すように、燃焼室１９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。図３に示すように、点火プラグ２５の先端は、圧縮上死点に位置するピストン１４のキャビティ１４１内に臨んで配置される。
【００３６】
エンジン１の一側面には、図１に示すように、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の燃焼室１９からの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。
【００３７】
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毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立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。
【００３８】
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、空気を冷却又は加熱する、水冷式のインタークーラ／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、インタークーラ／ウォーマ３４をバイパスするインタークーラバイパス通路３５が接続されており、このインタークーラバイパス通路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クーラバイパス弁３５１が配設されている。インタークーラバイパス弁３５１の開度調整を通じて、インタークーラバイパス通路３５の通過流量とインタークーラ／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。
【００３９】
排気通路４０の上流側の部分は、気筒１８毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路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。
【００４０】
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。
【００４１】
こ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。
【００４２】
ＰＣＭ１０には、図１，２に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１６の検出信号が入力される。この各種のセンサには、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、インタークーラ／ウォーマ３４の下流側に配置されかつ、インタークーラ／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かつ、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に取り付けられかつ、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かつ、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かつ、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との間に配置されかつ、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、及び、燃料供給システム６２のコモンレール６４に取り付けられかつ、インジェクタ６７に供給する燃料圧力を検出する燃圧センサＳＷ１６である。
【００４３】
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、これに応じてインジェクタ６７、点火プラグ２５、ＶＶＴ７２及び吸気側のＶＶＬ７３、排気側のＶＶＬ７１、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。こうしてＰＣＭ１０は、エンジン１を運転する。
【００４４】
図４は、エンジン１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１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燃焼を行う圧縮着火燃焼を行う。しかしながら、エンジン１の負荷が高くなるに従って、圧縮着火燃焼では、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、このエンジン１では、エンジン負荷が相対的に高い高負荷域では、圧縮着火燃焼を止めて、点火プラグ２５を利用した火花点火燃焼に切り替える。このように、このエンジン１は、エンジン１の運転状態、特にエンジン１の負荷に応じて、圧縮着火燃焼を行うＣＩ（Compression Ignition）モードと、火花点火燃焼を行うＳＩ（Spark Ignition）モードとを切り替えるように構成されている。尚、モード切り替えの境界線は、図例に限定されるものではない。また、エンジン１は、負荷の高低の他にも、後述するように、様々な状況下において、その運転状態に応じてモードの切り替えを行うように構成されている。
【００４５】
ＣＩモードはさらに、エンジン負荷の高低に応じて２つの領域に分けられている。具体的に、ＣＩモードにおいて低乃至中負荷の領域（１）では、圧縮着火燃焼の着火性及び安定性を高めるために、相対的に温度の高いホットＥＧＲガスを気筒１８内に導入する。これは、排気側のＶＶＬ７１をオンにして、排気弁２２を吸気行程中に開弁する排気の二度開きを行うことによる。ホットＥＧＲガスの導入は、気筒１８内の圧縮端温度を高め、領域（１）において、圧縮着火燃焼の着火性及び安定性を高める上で有利になる。領域（１）ではまた、図５（ａ）に示すように、少なくとも吸気行程から圧縮行程中期までの期間内において、インジェクタ６７が気筒１８内に燃料を噴射することにより、均質な混合気を形成する。領域（１）において、混合気の空燃比は、基本的には、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７±０．５、空気過剰率λ≒１）に設定される。但し、図４に一点鎖線で示すように、領域（１）において、相対的に低負荷かつ低速の一部領域では、混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーンに設定する。
【００４６】
そうして、この領域（１）においては、燃焼室１９内の混合気は、図５（ａ）に示すように、圧縮上死点付近において圧縮自己着火する。
【００４７】
ＣＩモードにおいて、領域（１）よりも負荷の高い領域（２）では、混合気の空燃比を理論空燃比（λ≒１）に設定する。理論空燃比にすることにより、三元触媒が利用可能になると共に、後述の通り、ＳＩモードにおいても混合気の空燃比を理論空燃比にすることから、ＳＩモードとＣＩモードとの間の切り替え時の制御が簡素化し、さらに、ＣＩモードを高負荷側へ拡大可能にすることにも寄与する。
【００４８】
領域（２）ではまた、エンジン負荷の上昇に伴い気筒１８内の温度が自然と高まることから、過早着火を回避するためにホットＥＧＲガス量を低下させる。これは、気筒１８内に導入する内部ＥＧＲガス量の調整による。また、ＥＧＲクーラ５２をバイパスした外部ＥＧＲガス量を調整することによって、ホットＥＧＲガス量が調整されることもある。
【００４９】
領域（２）ではさらに、相対的に温度の低いクールドＥＧＲガスを気筒１８内に導入する。こうして高温のホットＥＧＲガスと低温のクールドＥＧＲガスとを適宜の割合で気筒１８内に導入することにより、気筒１８内の圧縮端温度を適切にし、圧縮着火の着火性を確保しつつも急激な燃焼を回避して、圧縮着火燃焼の安定化を図る。
【００５０】
このようにして、ＣＩモードとＳＩモードとの切り替え境界線を含む領域（２）では、気筒１８内の温度を下げるようにしているものの、それでもなお、気筒１８内の圧縮端温度がさらに高くなり得る。領域（１）のように、吸気行程から圧縮行程中期までの期間内で気筒１８内に燃料を噴射してしまうと、過早着火等の異常燃焼が生じるようになる場合がある。一方、温度の低いクールドＥＧＲガスを大量に導入して気筒内の圧縮端温度を低下させようとすると、今度は、圧縮着火の着火性が悪化してしまう。つまり、気筒１８内の温度制御だけでは、圧縮着火燃焼を安定して行い得ないため、この領域（２）では、気筒１８内の温度制御に加えて、燃料噴射形態を工夫することによって過早着火等の異常燃焼を回避しつつ、圧縮着火燃焼の安定化を図る。具体的に、この燃料噴射形態は、従来と比較して大幅に高圧化した燃料圧力でもって、図５（ｂ）に示すように、少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間（以下、この期間をリタード期間と呼ぶ）内で、気筒１８内に燃料噴射を実行するものである。この特徴的な燃料噴射形態を、以下においては「高圧リタード噴射」又は単に「リタード噴射」と呼ぶ。このような高圧リタード噴射により、領域（２）での異常燃焼を回避しつつ、圧縮着火燃焼の安定化が図られる。この高圧リタード噴射に詳細については、後述する。
【００５１】
エンジン負荷の高低に応じて２つの領域に分けられたＣＩモードに対して、ＳＩモードは、おおよそエンジン回転数の高低に応じて、領域（３）と領域（４）との２つの領域に分けられている。領域（３）は、図例においては、エンジン１の運転領域を低速、高速の２つに区分したときの低速域と、高速域の低負荷側の一部に相当し、領域（４）は高速域の高負荷側の一部に相当する。尚、領域（３）と領域（４）との境界は図例に限定されるものではない。
【００５２】
領域（３）及び領域（４）のそれぞれにおいて、混合気は、領域（２）と同等に、理論空燃比（λ≒１）に設定される。従って、混合気の空燃比は、ＣＩモードとＳＩモードとの境界を跨って理論空燃比（λ≒１）で一定にされる。また、ＳＩモードでは（つまり、領域（３）及び領域（４）では）、基本的には、スロットル弁３６を全開にする一方で、ＥＧＲ弁５１１の開度調整により、気筒１８内に導入する新気量及び外部ＥＧＲガス量を調整する。尚、ＳＩモードの領域においても、比較的負荷の低い領域においては、スロットル弁３６を絞る場合がある。気筒１８内に導入するガス割合を調整することは、ポンプ損失の低減と共に、大量のＥＧＲガスを気筒１８内に導入することにより、火花点火燃焼の燃焼温度が低く抑えられ冷却損失の低減も図られる。ＳＩモードの領域では、主にＥＧＲクーラ５２を通じて冷却した外部ＥＧＲガスを、気筒１８に導入する。このことによって、異常燃焼の回避に有利になると共に、Ｒａｗ ＮＯｘの生成を抑制するという利点もある。尚、全開負荷域では、ＥＧＲ弁５１１を閉弁することにより、外部ＥＧＲをゼロにする。
【００５３】
尚、ＳＩモードの領域で、ＥＧＲガスを導入するのではなく、その導入を中止する一方で、噴射される燃料量に応じてスロットル弁３６の開度を制御することにより、理論空燃比（λ≒１）となるよう、気筒１８内に導入する新気量を調整してもよい。
【００５４】
このエンジン１の幾何学的圧縮比は、前述の通り、１５以上（例えば１８）に設定されている。高い圧縮比は、圧縮端温度及び圧縮端圧力を高くするため、ＣＩモードの、特に低負荷の領域（例えば領域（１））では、圧縮着火燃焼の安定化に有利になる。一方で、この高圧縮比エンジン１は、高負荷域であるＳＩモードにおいては、過早着火やノッキングといった異常燃焼が生じやすくなるという問題がある。
【００５５】
そこでこのエンジン１では、ＳＩモードの領域（３）や領域（４）においては、前述した高圧リタード噴射を行うことにより、異常燃焼を回避するようにしている。より詳細には、領域（３）においては、３０ＭＰａ以上の高い燃料圧力でもって、図５（ｃ）に示すように、圧縮行程後期から膨張行程初期にかけてリタード期間内で、気筒１８内に燃料噴射を実行する高圧リタード噴射のみを行う。これに対し、領域（３）においては、図５（ｄ）に示すように、噴射する燃料の一部を、吸気弁２１が開弁している吸気行程期間内で気筒１８内に噴射すると共に、残りの燃料をリタード期間内で気筒１８内に噴射する。つまり、領域（４）では、燃料の分割噴射を行う。ここで、吸気弁２１が開弁している吸気行程期間とは、ピストン位置に基づいて定義した期間ではなく、吸気弁の開閉に基づいて定義した期間であり、ここで言う吸気行程は、ＶＶＬ７３やＶＶＴ７２によって変更される吸気弁２１の閉弁時期によって、ピストンが吸気下死点に到達した時点に対しずれる場合がある。
【００５６】
次に、図６を参照しながら、ＳＩモードにおける高圧リタード噴射について説明する。図６は、前述した高圧リタード噴射によるＳＩ燃焼（実線）と、吸気行程中に燃料噴射を実行する従来のＳＩ燃焼（破線）とにおける、熱発生率（上図）及び未燃混合気反応進行度（下図）の違いを比較する図である。図６の横軸はクランク角である。この比較の前提として、エンジン１の運転状態は共に高負荷の低速域（つまり、領域（３））であり、噴射する燃料量は、高圧リタード噴射によるＳＩ燃焼と従来のＳＩ燃焼との場合で互いに同じである。
【００５７】
先ず、従来のＳＩ燃焼では、吸気行程中に気筒１８内に所定量の燃料噴射を実行する（上図の破線）。気筒１８内では、その燃料の噴射後、ピストン１４が圧縮上死点に至るまでの間に、比較的均質な混合気が形成される。そして、この例では、圧縮上死点以降の、白丸で示す所定タイミングで点火が実行され、それによって燃焼が開始する。燃焼の開始後は、図６の上図に破線で示すように、熱発生率のピークを経て燃焼が終了する。燃料噴射の開始から燃焼の終了までの間が未燃混合気の反応可能時間（以下、単に反応可能時間という場合がある）に相当し、図６の下図に破線で示すように、この間に未燃混合気の反応は次第に進行する。同図における点線は、未燃混合気が着火に至る反応度である、着火しきい値を示しており、従来のＳＩ燃焼は、低速域であることと相俟って、反応可能時間が非常に長く、その間、未燃混合気の反応が進行し続けてしまうことから、点火の前後に未燃混合気の反応度が着火しきい値を超えてしまい、過早着火又はノッキングといった異常燃焼を引き起こす。
【００５８】
これに対し、高圧リタード噴射は反応可能時間の短縮を図り、そのことによって異常燃焼を回避することを目的とする。すなわち、反応可能時間は、図６にも示しているように、インジェクタ６７が燃料を噴射する期間（（１）噴射期間）と、噴射終了後、点火プラグ２５の周りに可燃混合気が形成されるまでの期間（（２）混合気形成期間）と、点火によって開始された燃焼が終了するまでの期間（（３）燃焼期間）と、を足し合わせた時間、つまり、（１）＋（２）＋（３）である。高圧リタード噴射は、噴射期間、混合気形成期間及び燃焼期間をそれぞれ短縮し、それによって、反応可能時間を短くする。このことについて、順に説明する。
【００５９】
先ず、高い燃料圧力は、単位時間当たりにインジェクタ６７から噴射される燃料量を相対的に多くする。このため、燃料噴射量を一定とした場合に、燃料圧力と燃料の噴射期間との関係は概ね、燃料圧力が低いほど噴射期間は長くなり、燃料圧力が高いほど噴射期間は短くなる。従って、燃料圧力が従来に比べて大幅に高く設定された高圧リタード噴射は、噴射期間を短縮する。
【００６０】
また、高い燃料圧力は、気筒１８内に噴射する燃料噴霧の微粒化に有利になると共に、燃料噴霧の飛翔距離を、より長くする。このため、燃料圧力と燃料蒸発時間との関係は概ね、燃料圧力が低いほど燃料蒸発時間は長くなり、燃料圧力が高いほど燃料蒸発時間は短くなる。また、燃料圧力と点火プラグ２５の周りに燃料噴霧が到達するまでの時間は概ね、燃料圧力が低いほど到達までの時間は長くなり、燃料圧力が高いほど到達までの時間は短くなる。混合気形成期間は、燃料蒸発時間と、点火プラグ２５の周りへの燃料噴霧到達時間とを足し合わせた時間であるから、燃料圧力が高いほど混合気形成期間は短くなる。従って、燃料圧力が従来に比べて大幅に高く設定された高圧リタード噴射は、燃料蒸発時間及び点火プラグ２５の周りへの燃料噴霧到達時間がそれぞれ短くなる結果、混合気形成期間を短縮する。これに対し、同図に白丸で示すように、従来の、低い燃料圧力での吸気行程噴射は、混合気形成期間が大幅に長くなる。尚、多噴口型のインジェクタ６７とキャビティ１４１との組み合わせは、ＳＩモードにおいては、燃料の噴射後、点火プラグ２５の周りに燃料噴霧が到達するまでの時間を短くする結果、混合気形成期間の短縮に有効である。
【００６１】
このように、噴射期間及び混合気形成期間を短縮することは、燃料の噴射タイミング、より正確には、噴射開始タイミングを、比較的遅いタイミングにすることを可能にする。そこで、高圧リタード噴射では、図６の上図に示すように、圧縮行程後期から膨張行程初期にかけてのリタード期間内に燃料噴射を行う。高い燃料圧力で気筒１８内に燃料を噴射することに伴い、その気筒内の乱れが強くなり、気筒１８内の乱れエネルギが高まるが、この高い乱れエネルギは、燃料噴射のタイミングが比較的遅いタイミングに設定されることと相俟って、燃焼期間の短縮に有利になる。
【００６２】
すなわち、燃料噴射をリタード期間内に行った場合、燃料圧力と燃焼期間内での乱流エネルギとの関係は概ね、燃料圧力が低いほど乱流エネルギが低くなり、燃料圧力が高いほど乱流エネルギは高くなる。ここで、仮に高い燃料圧力で気筒１８内に燃料を噴射するとしても、その噴射タイミングが吸気行程中にある場合は、点火タイミングまでの時間が長いことや、吸気行程後の圧縮行程において気筒１８内が圧縮されることに起因して、気筒１８内の乱れは減衰してしまう。その結果、吸気行程中に燃料噴射を行った場合、燃焼期間内での乱流エネルギは、燃料圧力の高低に拘わらず比較的低くなってしまう。
【００６３】
燃焼期間での乱流エネルギと燃焼期間との関係は概ね、乱流エネルギが低いほど燃焼期間が長くなり、乱流エネルギが高いほど燃焼期間が短くなる。従って、燃料圧力と燃焼期間との関係は、燃料圧力が低いほど燃焼期間は長くなり、燃料圧力が高いほど燃焼期間は短くなる。すなわち、高圧リタード噴射は、燃焼期間を短縮する。これに対し、従来の、低い燃料圧力での吸気行程噴射は、燃焼期間が長くなる。尚、多噴口型のインジェクタ６７は、気筒１８内の乱れエネルギの向上に有利であって、燃焼期間の短縮に有効であると共に、その多噴口型のインジェクタ６７とキャビティ１４１との組み合わせによって、燃料噴霧をキャビティ１４１内に収めることもまた、燃焼期間の短縮に有効である。
【００６４】
このように高圧リタード噴射は、噴射期間、混合気形成期間、及び、燃焼期間をそれぞれ短縮し、その結果、図６に示すように、燃料の噴射開始タイミングＳＯＩから燃焼終了時期θｅｎｄまでの、未燃混合気の反応可能時間を、従来の吸気行程中での燃料噴射の場合と比較して大幅に短くすることを可能にする。この反応可能時間を短縮する結果、図６の上段に示す図のように、従来の低い燃料圧力での吸気行程噴射では、白丸で示すように、燃焼終了時における未燃混合気の反応進行度が、着火しきい値を超えてしまい、異常燃焼が発生してしまうところ、高圧リタード噴射は、黒丸で示すように、燃焼終了時における未燃混合気の反応の進行を抑制し、異常燃焼を回避することが可能になる。尚、図６の上図における白丸と黒丸とで、点火タイミングは互いに同じタイミングに設定している。
【００６５】
燃料圧力は、例えば３０ＭＰａ以上に設定することによって、燃焼期間を効果的に短縮化することが可能である。また、３０ＭＰａ以上の燃料圧力は、噴射期間及び混合気形成期間も、それぞれ有効に短縮化することが可能である。尚、燃料圧力は、少なくともガソリンを含有する、使用燃料の性状に応じて適宜設定するのが好ましい。その上限値は、一例として、１２０ＭＰａとしてもよい。
【００６６】
高圧リタード噴射は、気筒１８内への燃料噴射の形態を工夫することによってＳＩモードにおける異常燃焼の発生を回避する。これとは異なり、異常燃焼の回避を目的として点火タイミングを遅角することが、従来から知られている。点火タイミングの遅角化は、未燃混合気の温度及び圧力の上昇を抑制することによって、その反応の進行を抑制する。しかしながら、点火タイミングの遅角化は熱効率及びトルクの低下を招くのに対し、高圧リタード噴射を行う場合は、燃料噴射の形態の工夫によって異常燃焼を回避する分、点火タイミングを進角させることが可能であるから、熱効率及びトルクが向上する。つまり、高圧リタード噴射は、異常燃焼を回避するだけでなく、その回避可能な分だけ、点火タイミングを進角することを可能にして、燃費の向上に有利になる。
【００６７】
以上説明したように、ＳＩモードでの高圧リタード噴射は、噴射期間、混合気形成期間及び燃焼期間をそれぞれ短縮することが可能であるが、ＣＩモードの領域（２）で行う高圧リタード噴射は、噴射期間及び混合気形成期間をそれぞれ短縮することが可能である。つまり、気筒１８内に高い燃料圧力で燃料を噴射することにより気筒１８内の乱れが強くなることで、微粒化した燃料のミキシング性が高まり、圧縮上死点付近の遅いタイミングで燃料を噴射しても、比較的均質な混合気を速やかに形成することが可能になるのである。
【００６８】
ＣＩモードでの高圧リタード噴射は、比較的負荷の高い領域において、圧縮上死点付近の遅いタイミングで燃料を噴射することにより、例えば圧縮行程期間中の過早着火を防止しつつ、前述の通り、概ね均質な混合気が速やかに形成されるため、圧縮上死点以降において、確実に圧縮着火させることが可能になる。そうして、モータリングにより気筒１８内の圧力が次第に低下する膨張行程期間において、圧縮着火燃焼が行われることで、燃焼が緩慢になり、圧縮着火燃焼に伴う気筒１８内の圧力上昇（ｄＰ／ｄθ）が急峻になってしまうことが回避される。こうして、ＮＶＨの制約が解消される結果、ＣＩモードの領域が高負荷側に拡大する。
【００６９】
ＳＩモードの説明に戻り、前述の通り、ＳＩモードの高圧リタード噴射は、燃料噴射をリタード期間内に行うことによって未燃混合気の反応可能時間を短縮させるものの、この反応可能時間の短縮は、エンジン１の回転数が比較的低い低速域においては、クランク角変化に対する実時間が長いため、有効であるのに対し、エンジン１の回転数が比較的高い高速域においては、クランク角変化に対する実時間が短いため、それほど有効でない。逆に、リタード噴射では、燃料噴射時期を圧縮上死点付近に設定するため、圧縮行程においては、燃料を含まない筒内ガス、言い換えると比熱比の高い空気が圧縮されるようになる。その結果、高速域においては、気筒１８内の圧縮端温度が高くなり、この高い圧縮端温度がノッキングを招く場合がある。そのため、高負荷でかつ高速域であって、噴射すべき燃料量が増える領域（４）においてリタード噴射のみを行うときには、点火タイミングを遅角化して、ノッキングを回避しなければならない場合も起き得る。
【００７０】
そこで、図４に示すように、ＳＩモードにおいて相対的に回転数が高くかつ、負荷の高い領域（４）では、図５（ｄ）に示すように、噴射する燃料の一部を、吸気行程期間内で気筒１８内に噴射すると共に、残りの燃料をリタード期間内で気筒１８内に噴射をする。吸気行程噴射では、圧縮行程中の筒内ガス（つまり、燃料を含む混合気）の比熱比を下げ、それによって圧縮端温度を低く抑えることが可能である。こうして、圧縮端温度が低くなることで、ノッキングを抑制することが可能になるから、点火タイミングを進角させることが可能になる。
【００７１】
また、高圧リタード噴射を行うことにより、前述の通り、圧縮上死点付近の気筒１８内（燃焼室１９内）において乱れが強くなり、燃焼期間が短くなる。このこともまた、ノッキングの抑制に有利になり、点火タイミングをさらに進角させることが可能になる。そうして、領域（４）においては、吸気行程噴射と高圧リタード噴射との分割噴射を行うことにより、異常燃焼を回避しつつ、熱効率を向上させることが可能になる。
【００７２】
尚、領域（４）において燃焼期間を短縮させるために、高圧リタード噴射を行う代わりに多点点火構成を採用してもよい。つまり、複数の点火プラグを燃焼室内に臨んで配置し、領域（４）においては、吸気行程噴射を実行すると共に、その複数の点火プラグのそれぞれを駆動することにより、多点点火を行う。こうすることで、燃焼室１９内の複数の火種のそれぞれから火炎が広がるため、火炎の広がりが早くて燃焼期間が短くなる。その結果、高圧リタード噴射を採用した場合と同様に燃焼期間を短くして、熱効率の向上に有利になる。
【００７３】
（ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え時の制御）
火花点火燃焼は、圧縮着火燃焼と比較して熱効率が低いため、燃焼ガス温が相対的に高くなる。一方で、圧縮着火燃焼を行うＣＩモードでは、前述したように、圧縮着火の着火性を確保するために、少なくとも内部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。
【００７４】
燃焼ガス温が相対的に高いＳＩモードから、ＣＩモードへと切り替わった直後には気筒１８内は高温の雰囲気であると共に、火花点火燃焼によって生じた温度の高い排気ガスが気筒１８内に導入されることによって、気筒１８内の温度状態が高い状態で、圧縮着火燃焼が行われることになる。この場合、例えば吸気行程中のような比較的早い時期に気筒１８内に燃料噴射をしてしまうと、圧縮行程期間中での過早着火が生じ、気筒１８内の圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ）が急峻になって大きな燃焼騒音が発生する虞がある。
【００７５】
そこで、このエンジン１では、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替えの際の過早着火を回避し、燃焼騒音の増大を回避するための過渡制御を実行する。
【００７６】
ＳＩモードからＣＩモードへの切り替えは、例えば図４に示す温間時の運転マップにおいては、エンジン１の負荷がＳＩモードとなる高負荷領域から、ＣＩモードとなる低負荷領域へと移行する場合に相当し得る。つまり、エンジン１の負荷が低下することに伴い、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わる。
【００７７】
ここで、前述したように、ＣＩモードとなる低負荷領域においても、前述したように、相対的に高負荷の領域（２）では、気筒内の温度状態が相対的に高くなり、定常運転時においても、過早着火を招き易い。これに対し、相対的に低負荷の領域（１）では、領域（２）と比較して過早着火は生じ難い。そのため、ＳＩモードからＣＩモードへと切り替わる際でも、エンジン１の運転状態の移行先が、相対的に高負荷の領域（２）である場合（図４における（ａ）の矢印参照）の方が、相対的に低負荷の領域（１）に移行する場合（図４における（ｂ）の矢印参照）よりも、過早着火を招き易く、過渡制御においても、より一層の対策が必要となる。
【００７８】
そこで、このエンジン１では、ＳＩモードからＣＩモードへと切り替わる際に、エンジン１の運転状態の移行先が、相対的に低負荷の領域（１）である場合の過渡制御（つまり、第１の過渡モード）と、相対的に高負荷の領域（２）である場合の過渡制御（つまり、第２の過渡モード）とを、互いに異ならせている。
【００７９】
図７は、ＳＩモードからＣＩモードにおける領域（２）への切り替え時における過渡制御のタイムチャートを示しており、具体的に、図７は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え時における、燃料噴射時期及び火花点火時期の変更、筒内圧力の変化、吸排気弁の開弁状態の変更、スロットル弁の開度変更、並びに、気筒内のガス状態の変化の一例を示している。図７においては、紙面左から右の方向にクランク角（つまり、時間）が進行している。尚、図７に示す燃料噴射時期や火花点火時期、及び、筒内圧力の変化は、発明の説明における例示であって、図示されたタイミングに限定されるものではない（図８等も同様である）。
【００８０】
先ず、図７における最も左側の１サイクル目では、高負荷のＳＩモードで運転をしており、ここでは、圧縮行程後期から膨張行程初期の期間内で燃料噴射を実行する（つまり、高圧リタード噴射）と共に、圧縮上死点付近において火花点火を実行する。混合気の空燃比は理論空燃比（λ≒１）に設定しており、燃料噴射量に見合った新気量となるよう、吸気側のＶＶＬ７３は、吸気弁２１を大リフトカムで駆動するようにした上で、ＶＶＴ７２は、その閉弁時期を吸気下死点後の遅い時期に設定する。こうして吸気弁２１を遅閉じにすることで、新気量を制限する（図７の最下段に示す気筒内のガス状態も参照）。また図例では、１サイクル目において、吸気弁２１の制御だけでは新気量の制限が足りない分を、スロットル弁３６を絞ることによって補っている。また、ＥＧＲ弁５１１及び／又はＥＧＲクーラバイパス弁５３１を開けることによって外部ＥＧＲガスを、気筒１８内に導入している。尚、排気側のＶＶＬ７１はオフであり、内部ＥＧＲガスは導入しない。こうして、火花点火燃焼を実行する１サイクル目では、排気ガス温度が高くなる（高温既燃ガス）。
【００８１】
２サイクル目は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え時のサイクルに相当し、第２の過渡モードに対応する。この第２の過渡モードでは、有効圧縮比を低くし、それによって筒内の温度状態を低下させる。つまり、２サイクル目では、スロットル開度を絞ると共に、吸気側のＶＶＬ７３は、大リフトカムから小リフトカムへと切り替えかつ、その閉弁時期を吸気下死点後に設定する。これにより、気筒１８内に導入される新気量が減少する。また、ＥＧＲ弁５１１及び／又はＥＧＲクーラバイパス弁５３１は開状態のままであり、気筒１８内には外部ＥＧＲガスが導入されている。また、排気側のＶＶＬ７１もオフのままであり、内部ＥＧＲガスは、気筒１８内に導入されていない。これにより、有効圧縮比は、１サイクル目よりも低下すると共に、後述する３サイクル目よりも低下する。
【００８２】
インジェクタ６７が噴射する燃料量は、１サイクル目とほぼ同量に設定されるものの、その噴射時期は、圧縮行程中期以降に設定される。
【００８３】
そうして、２サイクル目では、点火プラグ２５を作動させず、混合気を圧縮自己着火させる。前述したように、新気量を制限して有効圧縮比を低下することにより、圧縮端温度及び圧縮端圧力は低下するものの、１サイクルまでの火花点火燃焼によって筒内の温度状態は比較的高いと共に、高温既燃ガスが外部ＥＧＲガスとして気筒１８内に導入されていると共に、燃料の噴射時期を遅らせたリタード噴射とすることで、混合気は、圧縮上死点付近において確実に自己着火しかつ、安定的に燃焼するようになる。
【００８４】
こうして、２サイクル目においては、有効圧縮比を低下させた状態で、圧縮着火燃焼を行うことで、筒内の温度状態が低下すると共に、２サイクル目の燃焼後に排出される排気ガス温度も低下するようになる。尚、図７の最下段に示すガス状態においては、「既燃ガス」の温度の高低を、ハッチングのピッチ幅の大小で示しており、ピッチ幅が狭いことは、既燃ガスの温度が高いことに対応し、ピッチ幅が広いことは、既燃ガスの温度が低いことに対応する。
【００８５】
続く３サイクル目は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え直後（つまり、領域（２）への移行後）のサイクルに相当する。３サイクル目では、ＶＶＴ７２を作動させて、吸気弁２１の閉弁時期を、２サイクル目よりも進角させると共に、排気側のＶＶＬ７１をオンすることによって、排気の二度開きを行う。それによって、２サイクル目の圧縮着火燃焼によって生じた既燃ガスの一部は、気筒１８内に導入されるものの、前述したように、この既燃ガスは温度が低く抑制されていると共に、２サイクル目において筒内の温度状態も低く抑制されているため、３サイクル目における気筒１８内の温度状態は、それほど高くならない。また、３サイクル目では、２サイクル目においては開度を絞っていたスロットル弁３６を全開にする一方で、ＥＧＲ弁５１１及び／又はＥＧＲクーラバイパス弁５３１を継続して開けることで外部ＥＧＲガスを気筒１８内に導入する。こうして、３サイクル目において気筒１８内に導入される吸気（ガス量）は、２サイクル目と比較して増量するため、３サイクル目の有効圧縮比は、２サイクル目の有効圧縮比よりも高くなる。また、３サイクル目におけるＥＧＲ率は、２サイクル目におけるＥＧＲ率と比較して、内部ＥＧＲガスが導入されている分だけ高くなる。このことは、２サイクル目においては、ＥＧＲ率が３サイクル目よりも低くなりかつ、気筒１８内の既燃ガス量が減少する分だけ、筒内温度の低下に有利になる、と言い換えることが可能である。
【００８６】
インジェクタ６７が噴射する燃料量は、２サイクル目と同程度であり、混合気のＡ／Ｆは、理論空燃比に設定される。また、燃料の噴射時期は、領域（２）において設定されているように、圧縮行程後期から膨張行程初期の期間内である（つまり、リタード噴射）。３サイクル目の混合気のＡ／Ｆは、エンジン１の運転状態に応じて、理論空燃比又は理論空燃比よりもリーンに設定すればよい。
【００８７】
そうして、この３サイクル目でも、２サイクル目と同様に、点火プラグ２５を非作動とする。前述したように、３サイクル目では、気筒１８内の温度状態が高くなりすぎずかつ、リタード噴射を行うことによって、過早着火することなく、圧縮上死点付近で確実に圧縮着火して、安定的に燃焼する。こうして、高負荷のＳＩモードから、ＣＩモードにおける相対的に負荷の高い領域（２）への切り替え直後に燃焼騒音が増大することが回避される。ＳＩモードからＣＩモードへの切り替えが完了した３サイクル目以降は、エンジン１の運転状態に応じた燃焼制御が実行されることになる。
【００８８】
図８は、ＳＩモードからＣＩモードにおける領域（１）への切り替え時における過渡制御のタイムチャートを示している。つまり、図８における最も左側の１サイクル目では、高負荷のＳＩモードで運転をしており、ここでは、圧縮行程期間中に燃料噴射を実行する（つまり、高圧リタード噴射）と共に、圧縮上死点付近において火花点火を実行する。混合気の空燃比は理論空燃比（λ≒１）に設定しており、燃料噴射量に見合った新気量となるよう、吸気側のＶＶＬ７３は、吸気弁２１を大リフトカムで駆動するようにした上で、ＶＶＴ７２は、その閉弁時期を吸気下死点後の遅い時期に設定する。こうして吸気弁２１を遅閉じにすることで、新気量を制限する。また、１サイクル目ではスロットル弁３６を絞ると共に、スロットル弁３６を全開にする領域（１）への移行に備えてスロットル弁３６を全開方向に次第に開けている。また、１サイクル目においてＥＧＲ弁５１１及び／又はＥＧＲクーラバイパス弁５３１を開けることによって外部ＥＧＲガスを、気筒１８内に導入する点は、図７のタイムチャートと同じである。尚、排気側のＶＶＬ７１はオフであり、内部ＥＧＲガスは導入しない。火花点火燃焼を行う１サイクル目では、排気ガス温度は高くなり得る。
【００８９】
続く２サイクル目（つまり、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え時のサイクルに相当する第１の過渡モード）は、図７とは異なり、スロットル開度を全開に設定する一方で、吸気側のＶＶＬ７３は、大リフトカムから小リフトカムへと切り替える。このとき、吸気弁２１の位相は変化せず、これによって、吸気弁２１の閉弁時期は、吸気下死点付近へと瞬時に切り替わる。その結果、気筒１８内に導入される新気量は増大する。尚、吸気弁２１の開閉時期は、後述する排気二度開きに対応している。また、領域（１）への移行後には、外部ＥＧＲガスが導入されないため、ＥＧＲ弁５１１及びＥＧＲクーラバイパス弁５３１を全閉にして、外部ＥＧＲガスの気筒１８内への導入を停止する。しかしながら、外部ＥＧＲは制御応答性が低く、ＥＧＲ弁５１１及びＥＧＲクーラバイパス弁５３１を全閉にした後も、ＥＧＲ通路５０に残留している比較的高温の排気ガスが、２サイクル目の気筒１８内に導入されることになる（図８の最下段のガス状態を参照）。こうして、領域（１）へ移行するときの第１の過渡モードでは、領域（２）へ移行する第２の過渡モードと比較して、その過渡モードにおける気筒１８内への吸気量（ガス量）が多くなり、有効圧縮比が相対的に高くなる。また、第１の過渡モードではポンピングロスの低減も図られる。
【００９０】
インジェクタ６７が噴射する燃料量は、１サイクル目とほぼ同量に設定され、これにより、２サイクル目では、新気量が増大する分、混合気のＡ／Ｆは、１サイクル目での混合気のＡ／Ｆ（つまり、理論空燃比）と比較してリーンに設定される。また、領域（２）へ移行するときの第２の過渡モードと比較しても、Ａ／Ｆはリーンになる。尚、燃料噴射のタイミングは、図８に例示するように、吸気行程中に設定され、それによって比較的均質なリーン混合気が形成される。
【００９１】
そうして、２サイクル目では、点火プラグ２５を作動させず、前述した理論空燃比よりもリーンの混合気を、圧縮上死点付近において圧縮自己着火させる。混合気をリーンにすることで、燃料量に対するガス量が増えるため、燃焼ガス温度の低下に有利になると共に、圧縮着火燃焼を行うことによっても、火花点火燃焼と比較して燃焼ガス温度が低下するから、２サイクル目の燃焼後に排出される排気ガス温度は大幅に低くなる。
【００９２】
続く３サイクル目では、排気側のＶＶＬ７１をオンすることによって、排気の二度開きを行う。それによって、２サイクル目の圧縮着火燃焼によって生じた既燃ガスの一部は、気筒１８内に導入されるものの、前述したように、この既燃ガスは温度が低く抑制されていると共に、２サイクル目において筒内の温度状態も低く抑制されているため、３サイクル目における気筒１８内の温度状態は、それほど高くならない。また、３サイクル目では、２サイクル目と同じく、吸気弁２１は小リフトのままであると共に、スロットル弁３６は全開に設定されるため、図７に示すように、内部ＥＧＲガスが気筒１８内に導入される分、新気量は低減する。その結果、３サイクル目の混合気のＡ／Ｆは、２サイクル目の混合気のＡ／Ｆよりも、リッチになる。３サイクル目の混合気のＡ／Ｆは、エンジン１の運転状態に応じて、理論空燃比又は理論空燃比よりもリーンに設定すればよい。尚、３サイクル目においても、燃料噴射は、吸気行程中に設定される。
【００９３】
そうして、この３サイクル目でも、２サイクル目と同様に、点火プラグ２５を非作動とする。前述したように、３サイクル目では、気筒１８内の温度状態が高くなりすぎないため、吸気行程中に燃料を噴射することで、気筒１８内に形成された比較的均質の混合気は、過早着火することなく、圧縮上死点付近で確実に圧縮着火して、安定的に燃焼する。こうして、ＳＩモードからＣＩモードにおける相対的に負荷の低い領域（１）への切り替え直後に燃焼騒音が増大することが回避される。  
【００９４】
このように、ＳＩモードからＣＩモードにおいて相対的に負荷の高い領域（２）へ移行する際には、有効圧縮比を、移行先の運転領域において設定されている有効圧縮比よりも低く設定した圧縮着火燃焼を行うことで、筒内の温度状態が高くなることを回避するのに対し、ＳＩモードからＣＩモードにおいて相対的に負荷の低い領域（１）へ移行する際には、混合気のＡ／Ｆを理論空燃比よりもリーンにして圧縮着火燃焼を行うことで、排気ガス温度を低下しており、これにより、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え時に、燃焼騒音が増大してしまうことが有効に回避される。
【００９５】
ここで、ＳＩモードにおける相対的に軽負荷の領域では、スロットリングや吸気弁の遅閉じ制御により、吸気（新気）の導入を制限している場合がある。そのような状態から、ＣＩモードにおける領域（２）に移行する際には、第２の過渡モード時に、ＳＩモード時のスロットリングや吸気弁の遅閉じ制御をそのまま継続するようにしてもよい。こうすることで、第２の過渡モード時には、その有効圧縮比を、移行先において設定されている有効圧縮比よりも低く設定することが可能になる上に、制御性が高まるという利点がある。
【００９６】
次に、前述した過渡制御について、ＰＣＭ１０が実行する制御フローを、図９を参照しながら説明する。図９のフローは、ＳＩモードの状態でスタートし、スタート後のステップＳ９１で、ＰＣＭ１０は、各種パラメータ（例えば水温、外気温、エンジン負荷、エンジン回転数、燃料の噴射時期、燃料圧力、点火時期、吸気弁の開閉タイミング、及び、排気弁の開閉タイミング等）を読み込み、エンジン１の運転状態を把握する。そうして、ステップＳ９２で、要求負荷が減少したか、つまり、ＳＩモードからＣＩモードへ移行するか否かを判断する。移行しないとき（つまり、ＮＯのとき）には、ステップＳ９１及びＳ９２を繰り返すのに対し、ＣＩモードへ移行するとき（つまり、ＹＥＳのとき）には、ステップＳ９３に移行する。フローのスタートからステップＳ１１２までが、図７及び図８に示すタイムチャートの１サイクル目に対応する。
【００９７】
ステップＳ９３では、移行先の負荷が中負荷であるか否か、つまり、移行先が領域（２）であるか否かを判定する。移行先が領域（２）であるとき（つまり、ＹＥＳのとき）には、ステップＳ９４に進み、移行先が領域（１）であるとき（つまり、ＮＯのとき）には、ステップＳ９９に進む。ステップＳ９４への移行は、第２の過渡モードに対応し、ステップＳ９９への移行は、第１の過渡モードに対応する。
【００９８】
ステップＳ９４では、ＳＩモードにおいて、スロットリング又は吸気弁２１の遅閉じ制御による吸気量の減量制御が行われているか否かを判定し、減量制御が既に行われているとき（つまり、ＹＥＳのとき）には、ステップＳ９５に移行する一方で、減量制御が行われていないとき（つまり、ＮＯのとき）には、ステップＳ９６に移行する。ステップＳ９６では、吸気弁２１の遅閉じ制御、及び／又は、スロットル弁３６の絞り制御によって、吸気量（新気量）を減量する。これによって、有効圧縮比を下げる。
【００９９】
ステップＳ９５では、圧縮行程中期以降での燃料噴射を行い、続くステップＳ９７で圧縮着火燃焼を行う。こうして、前述したように第２の過渡モードでの圧縮着火燃焼の安定性を図る。ステップＳ９４〜Ｓ９７が、図７に示すタイムチャートの２サイクル目に対応する。
【０１００】
こうして、第２の過渡モードが終了すれば、ステップＳ９８に移行して、吸気の減量制御を終了すると共に、排気側のＶＶＬ７１をオンにして、排気二度開きを開始する。そうして、有効圧縮比を相対的に高めた上で、圧縮着火燃焼を行う。このステップＳ９８が、図７に示すタイムチャートの３サイクル目に対応する。
【０１０１】
一方、ステップＳ９９は、相対的に低負荷側の領域（１）への移行に対応し、スロットル開度を全開にしかつ、続くステップＳ９１０でＥＧＲ弁５１１及びＥＧＲクーラバイパス弁５３１をそれぞれ閉じる。そうして、ステップＳ９１１で吸気行程乃至圧縮行程初期での燃料噴射を行い、前述の通り、比較的均質でかつ、Ａ／Ｆが理論空燃比よりもリーンな混合気を圧縮着火燃焼させる（ステップＳ９１２）。このステップＳ９９〜Ｓ９１２が、図８に示すタイムチャートの２サイクル目に対応する。
【０１０２】
その後、フローは、ステップＳ９１３において、排気側のＶＶＬ７１をオンにして、排気二度開きを開始し、Ａ／Ｆを、ステップＳ９１１、Ｓ９１２に対し相対的にリッチにして圧縮着火燃焼を行う。このステップＳ９１３が、図８に示すタイムチャートの３サイクル目に対応する。
【０１０３】
ここで、前記の構成では、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替えの際に、第１の過渡モード及び第２の過渡モードをそれぞれ１サイクルだけ介在させているが、排気ガス温度が所望のレベルまで低下したか否かを判定するようにし、所望のレベルに低下するまで、第１及び第２の過渡モードを、複数サイクル継続するようにしてもよい。排気ガス温度は、例えばＰＣＭ１０が、読み込んだ各種パラメータに基づいて推定するようにしてもよい。
【０１０４】
また、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え前後のエンジン１の運転状態等に基づいて、第１の過渡モード及び第２の過渡モードを実行するサイクル数を予め設定してＰＣＭ１０に記憶しておき、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え時には、設定しているサイクル数だけ、第１の過渡モード及び第２の過渡モードを継続するように構成してもよい。
【０１０５】
尚、前記の構成では、吸気弁２１の動弁機構を、大リフトカムと小リフトカムとの切り替えを行うＶＶＬ７３を含んで構成しているが、吸気弁２１の動弁機構は、ＶＶＬに代えて、そのリフト量を連続的に変更することが可能なリフト量可変機構（ＣＶＶＬ（Continuously VariableValve Lift））を備えるようにしてもよい。ＣＶＶＬは、公知の種々の構造を適宜採用することが可能であり、その詳細な構造についての図示は省略する。ＶＶＴ及びＣＶＶＬにより、吸気弁２１は、その開弁時期及び閉弁時期、並びに、リフト量（及び開弁期間）、をそれぞれ連続的に変更することが可能である。
【０１０６】
図１０、１１はそれぞれ、吸気弁２１の動弁機構がＣＶＶＬを含んだ構成での、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え制御を示している。この内、図１０は、高負荷のＳＩモードからＣＩモードにおける相対的に高負荷の領域（２）への切り替えに係り、これは、図７に対応する。また、図１１は、高負荷のＳＩモードからＣＩモードにおける相対的に低負荷の領域（１）への切り替えに係り、これは、図８に対応する。
【０１０７】
先ず、図１０における最も左側の１サイクル目では、高負荷のＳＩモードで運転をしており、混合気の空燃比は理論空燃比（λ≒１）に設定している。燃料噴射量に見合った新気量となるよう、吸気弁２１のＣＶＶＬは、吸気弁２１を比較的小リフトで駆動すると共に、ＶＶＴ７２は、その閉弁時期を吸気下死点前の比較的早い時期に設定する。こうして吸気弁２１を早閉じにすることで、新気量を制限する。また、１サイクル目では吸気弁２１の制御だけでは新気量の制限が足りない分を、スロットル弁３６を絞ることで補う。また、ＥＧＲ弁５１１及び／又はＥＧＲクーラバイパス弁５３１を開けることによって外部ＥＧＲガスを、気筒１８内に導入している。尚、排気側のＶＶＬ７１はオフであり、内部ＥＧＲガスは導入しない。
【０１０８】
２サイクル目は、第２の過渡モードに対応する。２サイクル目では、スロットル開度を絞ると共に、吸気側のＶＶＴ７２は、吸気弁２１の閉弁時期を吸気下死点後の遅閉じに設定する。これにより、気筒１８内に導入される新気量が減少する。また、ＥＧＲ弁５１１及び／又はＥＧＲクーラバイパス弁５３１は開状態のままであり、気筒１８内には外部ＥＧＲガスが導入されている。また、排気側のＶＶＬ７１もオフのままであり、内部ＥＧＲガスは、気筒１８内に導入されていない。これにより、有効圧縮比は、１サイクル目よりも低下すると共に、３サイクル目よりも低下する。
【０１０９】
そうして、圧縮着火燃焼を行う２サイクル目では、新気量を制限して有効圧縮比を低下することによって圧縮端温度及び圧縮端圧力が低下することから、筒内の温度状態が低下する。一方で、燃料のリタード噴射を行うことによって圧縮着火燃焼が安定的に行われる。その結果、２サイクル目の燃焼後に排出される排気ガス温度が低下するようになる。
【０１１０】
３サイクル目は、領域（２）への移行後のＣＩモードのサイクルに相当する。３サイクル目では、ＶＶＴ７２を作動させて、吸気弁２１の閉弁時期を、２サイクル目よりも進角させると共に、排気側のＶＶＬ７１をオンすることによって、排気の二度開きを行う。それによって、２サイクル目の圧縮着火燃焼によって生じた既燃ガスの一部は、気筒１８内に導入されるものの、前述したように、この既燃ガスは温度が低く抑制されていると共に、２サイクル目において筒内の温度状態も低く抑制されているため、３サイクル目における気筒１８内の温度状態は、それほど高くならない。また、３サイクル目では、２サイクル目においては開度を絞っていたスロットル弁３６を全開にする一方で、ＥＧＲ弁５１１及び／又はＥＧＲクーラバイパス弁５３１を継続して開けることで外部ＥＧＲガスを気筒１８内に導入する。こうして、３サイクル目において気筒１８内に導入される吸気（ガス量）は、２サイクル目と比較して増量するため、３サイクル目の有効圧縮比は、２サイクル目の有効圧縮比よりも高くなる。また、３サイクル目におけるＥＧＲ率は、２サイクル目におけるＥＧＲ率と比較して、内部ＥＧＲガスが導入されている分だけ高くなる。
【０１１１】
そうして、この３サイクル目でも圧縮着火燃焼を行うが、前述したように、３サイクル目では、気筒１８内の温度状態が高くなりすぎずかつ、リタード噴射を行うことによって、過早着火することなく、圧縮上死点付近で確実に圧縮着火して、安定的に燃焼する。
【０１１２】
次に、図１１における最も左側の１サイクル目では、高負荷のＳＩモードで運転をしており、混合気の空燃比は理論空燃比（λ≒１）に設定している。燃料噴射量に見合った新気量となるよう、吸気弁２１のＣＶＶＬは、吸気弁２１を比較的小リフトで駆動すると共に、ＶＶＴ７２は、その閉弁時期を吸気下死点前の比較的早い時期に設定することで、新気量を制限する。また、１サイクル目では、スロットル弁３６を絞っているものの、スロットル弁３６を全開方向に次第に開けている点は、図８と同じである。されに、外部ＥＧＲガスを気筒１８内に導入していると共に、排気弁２２のＶＶＬ７１はオフである。
【０１１３】
２サイクル目は、スロットル開度を全開に設定する一方で、吸気側のＶＶＴ７２は、吸気弁２１の閉弁時期を吸気下死点付近に遅らせる。その結果、気筒１８内に導入される新気量は増大する。また、ポンピングロスは低減する。２サイクル目ではまた、ＥＧＲ弁５１１及びＥＧＲクーラバイパス弁５３１を全閉にして、外部ＥＧＲガスの気筒１８内への導入を停止するものの、ＥＧＲ通路５０に残留している比較的高温の排気ガスが、２サイクル目の気筒１８内に導入される。こうして、領域（１）への移行時には、領域（２）への移行時と比較して、その過渡モードにおける有効圧縮比が相対的に高くなる。２サイクル目では、吸気行程乃至圧縮行程初期の期間内に燃料が気筒１８内に噴射され、比較的均質でかつ、理論空燃比よりもリーンな混合気が、圧縮上死点近傍で自己着火して燃焼する。これにより、排気ガス温度は低下する。
【０１１４】
３サイクル目では、排気側のＶＶＬ７１をオンにして排気の二度開きを開始し、低温になった排気ガスが気筒１８内に導入されることで、過早着火を招くことなく、圧縮着火燃焼を安定的に行うことが可能になる。
【０１１５】
このように、ＣＶＶＬを含む吸気弁２１の動弁機構においても、前記と同様の、第１の過渡モード及び第２の過渡モードを切り替える過渡制御を行うことが可能である。但し、ＶＶＬ７３は、吸気の切り替えを瞬時に行うことができ、過渡制御の応答性を高めて、モードの切り替えがスムースになる点で優れている。
【０１１６】
尚、ここに開示する技術は、前述したエンジン構成への適用に限定されるものではない。例えば、吸気行程期間内における燃料噴射は、気筒１８内に設けたインジェクタ６７ではなく、別途、吸気ポート１６に設けたポートインジェクタを通じて、吸気ポート１６内に燃料を噴射してもよい。
【０１１７】
また、エンジン１は、直列４気筒エンジンに限らず、直列３気筒、直列２気筒、直列６気筒エンジン等に適用してもよい。また、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、水平対向４気筒等の各種のエンジンに適用可能である。
【０１１８】
また、図４に示す運転領域は例示であり、これ以外にも様々な運転領域を設けることが可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１    エンジン（エンジン本体）
１０  ＰＣＭ（制御器）
１８  気筒
２１  吸気弁
２２  排気弁
２５  点火プラグ
３６  スロットル弁
６７  インジェクタ（燃料噴射弁）
【図１】
2014185624.tif 000003
【図２】
2014185624.tif 000004
【図３】
2014185624.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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