(57)【要約】【課題】火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切り替え時に、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、火花点火モードから圧縮着火モードへ切り替える際に、モード切り替え前の火花点火燃焼時の燃焼ガス温度よりも低温の燃焼ガス温度となる過渡燃焼モードを行った後に、圧縮着火モードに切り替える。【選択図】図８
2014051928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒を有するエンジン本体と、
前記気筒内に臨んで配設されかつ、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、
排気ガスを前記気筒内に導入するように構成された排気還流手段と、
少なくとも前記点火プラグ及び前記排気還流手段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、前記気筒内の混合気を自着火により燃焼させる圧縮着火燃焼を行って前記エンジン本体を運転する圧縮着火モードと、前記点火プラグの駆動により前記気筒内の混合気に点火をして燃焼させる火花点火燃焼を行って前記エンジン本体を運転する火花点火モードと、を切り替えるよう構成されると共に、少なくとも前記圧縮着火モードでは、前記排気還流手段の制御を通じて前記排気ガスを前記気筒内に導入し、
前記制御器はまた、前記火花点火モードから前記圧縮着火モードへ切り替える際に、モード切り替え前の火花点火燃焼時の燃焼ガス温度よりも低温の燃焼ガス温度となる過渡燃焼モードを行った後に、圧縮着火モードに切り替える火花点火式エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の火花点火式エンジンにおいて、
前記制御器は、前記過渡燃焼モード時には、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆ、又は、空気燃料比Ａ／Ｆを、モード切り替え前の火花点火燃焼時における作動ガス燃料比Ｇ／Ｆ、又は、空気燃料比Ａ／Ｆよりもリーンに設定する火花点火式エンジン。
【請求項３】
請求項２に記載の火花点火式エンジンにおいて、
前記制御器は、前記過渡燃焼モード時には、新気量を増大することによって、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆ、又は、空気燃料比Ａ／Ｆをリーンに設定する火花点火式エンジン。
【請求項４】
請求項２に記載の火花点火式エンジンにおいて、
前記排気還流手段は、冷却した前記排気ガスを前記気筒内に導入可能に構成され、
前記制御器は、前記過渡燃焼モード時には、前記気筒内に導入する冷却した排気ガス量を増大することによって、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆをリーンに設定する火花点火式エンジン。
【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において、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定の低負荷領域にあるときに、前記圧縮着火モードで前記エンジン本体を運転すると共に、前記エンジン本体の運転状態が前記所定の低負荷領域よりも負荷の高い高負荷領域にあるときに、前記火花点火モードで前記エンジン本体を運転し、
前記制御器はまた、前記エンジン本体の負荷が低下して前記高負荷領域から前記低負荷領域へ移行する際に、前記過渡燃焼モードを実行する火花点火式エンジン。
【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。このような圧縮着火燃焼を行うエンジンでは、エンジンの負荷が高くなるにつれて、圧縮着火燃焼は、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、特許文献に記載されているような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／ｄｔ）が急峻となって大きな燃焼騒音を招く虞がある。
【０００６】
尚、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切り替えは、例えばエンジンの負荷の低下に伴う場合に限らず、エンジンの負荷が等負荷であっても切り替えられる場合があると共に、例えばエンジンの温度が冷間から温間へ上昇する際にも行われ得る。
【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、火花点火燃焼から圧縮着火燃焼への切り替え時に、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替時には、その切り替え直前の火花点火燃料による燃焼ガス温を低く抑えることにより、圧縮着火燃焼への切り替え直後の気筒内に導入される排気ガス温度を低くして、当該気筒内の温度状態を低くすることにより、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に係り、気筒を有するエンジン本体と、前記気筒内に臨んで配設されかつ、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、排気ガスを前記気筒内に導入するように構成された排気還流手段と、少なくとも前記点火プラグ及び前記排気還流手段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】
前記制御器は、前記気筒内の混合気を自着火により燃焼させる圧縮着火燃焼を行って前記エンジン本体を運転する圧縮着火モードと、前記点火プラグの駆動により前記気筒内の混合気に点火をして燃焼させる火花点火燃焼を行って前記エンジン本体を運転する火花点火モードと、を切り替えるよう構成されると共に、少なくとも前記圧縮着火モードでは、前記排気還流手段の制御を通じて前記排気ガスを前記気筒内に導入し、前記制御器はまた、前記火花点火モードから前記圧縮着火モードへ切り替える際に、モード切り替え前の火花点火燃焼時の燃焼ガス温度よりも低温の燃焼ガス温度となる過渡燃焼モードを行った後に、圧縮着火モードに切り替える。
【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替時には、そのモード切り替え前の火花点火燃焼時の燃焼ガス温度よりも低温の燃焼ガス温度となる過渡燃焼モードを行う。これによって、過渡燃焼モードを行った後に、燃焼モードを圧縮着火モードに切り替えれば、過渡燃焼モードによる相対的に温度の低い排気ガスが、気筒内に導入されると共に、過渡燃焼モードによって気筒内の温度状態も低くなり得る。つまり、圧縮着火モードに切り替わった直後の気筒内の温度状態が低くなるから、気筒内の燃料が高い温度雰囲気に曝されることで過早着火してしまうようなことが回避され、所定のタイミングで圧縮着火するようになる。こうして、圧力上昇が急峻になることが回避され、それに伴い、燃焼騒音が増大してしまうことも回避される。
【００１２】
前記制御器は、前記過渡燃焼モード時には、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆ、又は、空気燃料比Ａ／Ｆを、モード切り替え前の火花点火燃焼時における作動ガス燃料比Ｇ／Ｆ、又は、空気燃料比Ａ／Ｆよりもリーンに設定する、としてもよい。Ａ／Ｆリーン又はＧ／Ｆリーンとすることで、燃料に対するガス量が増えるから、燃焼ガス温度が低下する。
【００１３】
前記制御器は、前記過渡燃焼モード時には、新気量を増大することによって、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆ、又は、空気燃料比Ａ／Ｆをリーンに設定する、としてもよい。
【００１４】
相対的に低温の新気量を増大させることは、気筒内の温度を低下させるから、過渡燃焼モード時における燃焼ガス温をさらに低下させる上で有利になる。このことは、火花点火モードから圧縮着火モードへの切り替え直後の気筒内の温度状態をさらに低下させ、過早着火を回避する上で有利になる。
【００１５】
前記排気還流手段は、冷却した前記排気ガスを前記気筒内に導入可能に構成され、前記制御器は、前記過渡燃焼モード時には、前記気筒内に導入する冷却した排気ガス量を増大することによって、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆをリーンに設定する、としてもよい。
【００１６】
前記と同様に、比較的温度が低い冷却した排気ガスの導入量を増大させることは、気筒内の温度を低下させると共に、過渡燃焼モード時における燃焼ガス温を、さらに低下させる。その結果、火花点火モードから圧縮着火モードへの切り替え直後の気筒内の温度状態がさらに低下し、過早着火の回避に有利になる。
【００１７】
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定の低負荷領域にあるときに、前記圧縮着火モードで前記エンジン本体を運転すると共に、前記エンジン本体の運転状態が前記所定の低負荷領域よりも負荷の高い高負荷領域にあるときに、前記火花点火モードで前記エンジン本体を運転し、前記制御器はまた、前記エンジン本体の負荷が低下して前記高負荷領域から前記低負荷領域へ移行する際に、前記過渡燃焼モードを実行する、としてもよい。
【００１８】
エンジン本体の運転状態が高負荷領域にあるときの火花点火モードでは、燃料噴射量が相対的に多くなるため、燃焼ガス温がより一層高くなっている。このため、エンジン本体の負荷が低下して高負荷領域から低負荷領域へ移行するに伴い、火花点火モードから圧縮着火モードへ切り替わる際には、その切り替え直後に、気筒内の高温の雰囲気による過早着火が、より生じ易くなる。そこで、高負荷領域から低負荷領域へ移行する際の、火花点火モードから圧縮着火モードへの切り替え直前に過渡燃焼モードを実行することは、前述したように、燃料モードの切り替え直後における過早着火を回避し燃焼騒音の増大を確実に回避する上で有利になる。つまり、過渡燃焼モードは、高負荷領域から低負荷領域へ移行することに伴う、火花点火モードから圧縮着火モードへの切り替え時に特に有効である。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、この火花点火式エンジンは、火花点火モードから圧縮着火モードへ切り替える直前に、火花点火燃焼時の燃焼ガス温度よりも低温の燃焼ガス温度となる過渡燃焼モードを行うことで、圧縮着火モードに切り替えた直後の気筒内の温度状態を低くすることができるから、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】
【００２０】
【図１】火花点火式直噴エンジンの構成を示す概略図である。
【図２】火花点火式直噴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ＣＩモードへの切替時における燃料噴射に係る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ＣＩモードへの切替時における燃焼温度に係る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モードへの切替時におけるＥＧＲ率に係る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】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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 Valve Lift）と称する）７１が設けられている。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。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、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、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。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。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し、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。
【００２５】
ＶＶＬ７１を備えた排気側の動弁系に対し、吸気側には、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 Valve Timing）と称する）７２と、吸気弁２１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（以下、ＣＶＶＬ（Continuously Variable Valve Lift）と称する）７３とが設けられている。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。また、ＣＶＶＬ７３も、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。ＶＶＴ７２及びＣＶＶＬ７３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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、各気筒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。
【００３１】
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。
【００３２】
排気通路４０の上流側の部分は、各気筒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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、吸気弁側のＶＶＴ７２及びＣＶＶＬ７３、排気弁側の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。
【００３７】
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。但し、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。
【００３８】
ＣＩモードはさらに、エンジン負荷の高低に応じて３つの領域に分けられている。具体的に、ＣＩモードにおいて負荷が最も低い領域（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、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、軽負荷である領域（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、均質なリーン混合気を形成する。混合気の空気過剰率λは、例えば２．４以上に設定してもよく、こうすることで、ＲａｗＮＯｘの生成を抑制して、排気エミッション性能を高めることが可能になる。そうして、そのリーン混合気は、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。
【００３９】
領域（１）における負荷の高い領域、具体的には、領域（１）と領域（２）との境界を含む領域では、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、気筒１８内に燃料を噴射するものの、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。
【００４０】
ＣＩモードにおいて、領域（１）よりも負荷の高い領域（２）では、領域（１）の高負荷側と同様に、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、気筒１８内に燃料を噴射し（図５（ａ）参照）、均質な理論空燃比（λ≒１）の混合気を形成する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。尚、ホットＥＧＲガス及びクールドＥＧＲガスを合わせた、気筒１８内に導入されるＥＧＲガスの割合としてのＥＧＲ率は、混合気の空燃比をλ≒１に設定する条件下で可能な限り高いＥＧＲ率に設定される。従って、領域（２）においては、エンジン負荷の増大に伴い燃料噴射量が増大するから、ＥＧＲ率は次第に低下するようになる。
【００４３】
ＣＩモードとＳＩモードとの切り替え境界線を含む、ＣＩモードにおいて最も負荷の高い領域（３）では、気筒１８内の圧縮端温度がさらに高くなるため、領域（１）や領域（２）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。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（３）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（３）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。
【００４４】
領域（３）では、領域（２）と同様に、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。このことにより、気筒１８内の圧縮端温度を適切にして圧縮着火燃焼の安定化を図る。
【００４５】
エンジン負荷の高低に応じて３つの領域に分けられたＣＩモードに対して、ＳＩモードは、エンジン回転数の高低に応じて、領域（４）と領域（５）との２つの領域に分けられている。領域（４）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に相当し、領域（５）は高速域に相当する。領域（４）と領域（５）との境界はまた、図４に示す運転領域において、負荷の高低に対して回転数方向に傾いているが、領域（４）と領域（５）との境界は図例に限定されるものではない。
【００４６】
領域（４）及び領域（５）のそれぞれにおいて、混合気は、領域（２）及び領域（３）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。これは、三元触媒の利用を可能にする。また、領域（４）及び領域（５）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。こうして気筒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。領域（４）及び領域（５）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。
【００４７】
尚、領域（４）及び領域（５）では、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。
【００４８】
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。
【００４９】
そこでこのエンジン１では、ＳＩモードの領域（４）や領域（５）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（４）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（５）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（５）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、ＣＶＶＬ７３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。
【００５０】
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（４））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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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（３）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。
【００６２】
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／ｄｔ）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。
【００６３】
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ようになる。そのため、領域（５）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。
【００６４】
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の高い領域（５）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。
【００６５】
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（５）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。
【００６６】
尚、領域（５）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（５）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。
【００６７】
（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、圧縮着火燃焼を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。
【００６８】
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、内部ＥＧＲガス又は外部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。
【００６９】
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／ｄｔ）が急峻になって大きな燃焼騒音が発生する虞がある。
【００７０】
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直後の過早着火を回避し、燃焼騒音の増大を回避するための、様々な過渡制御を実行する。
【００７１】
ここで、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。尚、ＳＩモードとＣＩモードとの境界付近においては、エンジン１が等負荷の状態でＳＩモードからＣＩモードへ切り替わる場合もある。
【００７２】
また、エンジン１の温度が所定温度未満の冷間乃至半暖機時には、圧縮着火燃焼が安定化しないことから、図示は省略するが、ＣＩモードが実行されず、エンジン１の全ての運転領域でＳＩモードが実行される。一方で、図４に示すように、エンジン１の温度が所定温度以上の温間時には、ＣＩモードが実行される。そのため、エンジン１の温度が上昇して温間状態になることに伴い、エンジン負荷が等負荷で、ＳＩモードからＣＩモードへと切り替わる場合もある。
【００７３】
（高圧リタードを利用した圧縮着火初期モード）
図７は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え直後に、高圧リタード噴射を利用する圧縮着火初期モードを実行することで、燃焼モードの切り替え直後における過早着火を回避するようにした制御例を示している。具体的に、図７は、ＳＩモードからＣＩモードへの切替時における、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においては、理解容易のために、エンジン１が等負荷で、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わるとし、ＳＩモードでは、ＥＧＲガスを導入せずに、スロットル弁３６の開度調整を行うようにしている。
【００７４】
先ず、図７における最も左側の１サイクル目では、ＳＩモードで運転をしており、ここでは、吸気行程期間中に燃料噴射を実行すると共に、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、スロットル弁を絞る（図７の最下段に示す気筒内のガス状態も参照）。また、ＳＩモードである１サイクル目では、排気弁２２のＶＶＬ７１はオフである（つまり、内部ＥＧＲガスは導入しない）。
【００７５】
続く２サイクル目は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え直前のサイクルに相当する。ここでは、スロットル開度を全開に設定するＣＩモードへの切り替えに備え、スロットル弁を全開方向に開け、気筒１８内のガス量（新気量）を増量する。その増量した新気量に見合う燃料量を噴射することで、理論空燃比を維持する。ここでの燃料噴射は、前述した高圧リタード噴射であり、圧縮上死点付近において燃料噴射を行うと共に、圧縮上死点以降において火花点火を実行する。こうして、火花点火時期を遅らせることにより、等負荷（等トルク）を維持する。また、吸気弁２１の開弁時期は、ＶＶＬ７１をオンにするＣＩモードへの切り替えに備え、１サイクル目よりも遅角する。
【００７６】
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のサイクルに相当し、前述の圧縮着火初期モードに対応する。ＣＩモード（正確には圧縮着火初期モード）では、ＶＶＬ７１をオンすることによって、排気二度開きを行う、それによって、２サイクル目の火花点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。この既燃ガスは火花点火燃焼によるため、その温度が比較的高くなる。こうして、高温の既燃ガスが導入される結果、気筒１８内の温度状態は比較的高くなる。
【００７７】
３サイクル目の圧縮着火初期モードでも、高圧リタード噴射を利用する。つまり、圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内で、燃料噴射を行う。こうして燃料噴射時期を遅らせることにより、気筒１８内の温度状態が比較的高くなっていても、圧縮行程期間中の過早着火は回避される。
【００７８】
また、上述したように、高圧リタード噴射によって、比較的均質な混合気が早期に形成されると共に、気筒１８内の温度状態は比較的高いため、その均質混合気は圧縮上死点付近、又は、圧縮上死点以降に、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。
【００７９】
圧縮着火燃焼の燃焼ガス温は相対的に低くなる。また、ＣＩモードでは、混合気の空気燃料比Ａ／Ｆを理論空燃比に設定する一方で、ＥＧＲガスが導入されるため、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆはリーンになる。そのため、燃焼ガス温はさらに低くなる。
【００８０】
４サイクル目は、圧縮着火初期モードの終了後に相当し、３サイクル目と同様に、ＶＶＬ７１をオンにし、３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を、気筒１８内に導入するが、前述したように、この既燃ガスは比較的低温であるため、気筒１８内の温度状態は低くなる。これにより、過早着火が回避されるから、燃料噴射時期を、吸気行程期間中に設定する。これにより、強い吸気流動と長い混合気形成期間とが相俟って、均質な混合気が形成され、その均質混合気は、圧縮上死点付近において圧縮着火する。
【００８１】
図７は、エンジン１が等負荷で、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わった際の制御を例に説明したが、前述した圧縮着火初期モードは、前述したように、エンジン１が高負荷から低負荷へと負荷が低下することに伴い、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わった際において、特に有効である。なぜなら、エンジン１が高負荷から低負荷へと負荷が低下する場合、ＳＩモードとなる高負荷領域では、燃料噴射量が相対的に多いため、燃焼ガス温がさらに高くなり得るためであり、この場合、ＳＩモードからＣＩモードへと切り替わった直後は、気筒１８内の温度状態がさらに高くなり、過早着火が生じ易くなる。しかしながら、前述の通り、圧縮着火初期モードでは、高圧リタード噴射によって、圧縮行程期間中の過早着火を確実に回避することが可能であるから、エンジン負荷の低下に伴うモード切替時に燃焼騒音が増大してしまうことが、確実に回避される。
【００８２】
エンジン負荷の低下に伴う、燃焼モード切替の具体例としては、図４に示す温間時の運転マップでは、ＳＩモードである領域（４）又は領域（５）から、ＣＩモードである領域（２）又は領域（１）への移行を例示することができる。つまり、領域（２）又は領域（１）へと移行した直後に、圧縮着火初期モードを実行すればよい。圧縮着火初期モードの終了後には、領域（２）又は領域（１）において設定されている燃料噴射時期（つまり、吸気行程から圧縮行程中期までの期間内）となるように、燃料噴射時期を進角させればよい。
【００８３】
ここで、ＣＩモードである領域（３）は、前述したように、リタード噴射を行う領域であるため、領域（４）又は領域（５）から、領域（３）へ移行する場合は、圧縮着火初期モードの実行を省略してもよい。また、領域（４）又は領域（５）から、領域（３）へ移行した直後には、当該領域（３）において設定されている燃料噴射時期（つまり、リタード期間内の噴射時期）よりも、さらに遅角した時期で燃料を噴射する圧縮着火初期モードを実行してもよい。このときの噴射時期は、リタード期間内であってもよいし、リタード期間よりもさらに遅角した時期であってもよい。そうして、その圧縮着火初期モードの終了後に、領域（３）において設定されているリタード期間内の燃料噴射時期となるように、噴射時期を進角させてもよい。
【００８４】
尚、前述の通り、エンジン１の温度が上昇して、冷間状態から温間状態になることに伴い、エンジン負荷が等負荷でＳＩモードからＣＩモードへと切り替わる場合にも、図７に示すような圧縮着火初期モードは、燃焼騒音が増大することを回避する上で有効である。
【００８５】
図７の制御例では、圧縮着火初期モードを１サイクルだけ行っているが、圧縮着火初期モードを数サイクル行ってもよい。また、図７の制御例では、ＳＩモードにおいて、ＥＧＲガスを導入せずにスロットル弁３６の開度を調整しているが、ＥＧＲガスを導入するようにしてもよい。
【００８６】
（燃焼モードの切り替え直前の燃焼ガス温を低下させる過渡燃焼モード）
図８は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え直前に、燃料空燃比Ａ／Ｆをリーンすることによって、火花点火燃焼の燃焼ガス温を低くする過渡燃焼モードを実行することによって、燃焼モードの切り替え直後における過早着火を回避するようにした制御例を示している。
【００８７】
具体的に図８は、図７と同様に、ＳＩモードからＣＩモードへの切替時における、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おり、図８においても、理解容易のために、エンジン１が等負荷で、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わるとし、ＳＩモードでは、ＥＧＲガスを導入せずに、スロットル弁３６の開度調整を行うようにしている。
【００８８】
図８における最も左側の１サイクル目は、図７における１サイクル目と同じである。つまり、ＳＩモードで運転をしており、ここでは、吸気行程期間中に燃料噴射を実行すると共に、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、スロットル弁を絞る。また、ＳＩモードである１サイクル目では、排気弁２２のＶＶＬ７１はオフである（つまり、内部ＥＧＲガスは導入しない）。
【００８９】
続く２サイクル目は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え直前のサイクルに相当する。ここでは、燃料量は１サイクル目と同じにしたままで、スロットル弁を全開方向に開け、気筒１８内のガス量（新気量）を増量する。これによって気筒１８内の混合気は、空気燃料比Ａ／Ｆがリーンになり、同時に作動ガス燃料比Ｇ／Ｆもリーンになる（図８の最下段に示す気筒内のガス状態も参照）。燃料噴射は、前述した高圧リタード噴射であり、圧縮上死点付近において燃料噴射を行うと共に、火花点火を実行する。こうして、Ａ／Ｆ（及びＧ／Ｆ）をリーンに設定することで、燃料量に対するガス量が増大するから、火花点火燃焼による燃焼ガス温が低下するようになる。比較的温度が低い新気の導入量を増大することは、気筒１８内の温度を低くして、燃焼ガス温を低くする上で特に有効である。この２サイクル目が、過渡燃焼モードに相当する。
【００９０】
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のサイクルに相当し、ＶＶＬ７１をオンすることによって、排気二度開きを行う。これにより、２サイクル目の火花点火燃焼によって生じた排気ガスの一部が気筒１８内に導入され、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆはリーンになる。尚、空気燃料比Ａ／Ｆは理論空燃比（λ≒１）である。３サイクル目では、気筒１８内に内部ＥＧＲガスが導入されるが、前述したように、２サイクル目における排気ガスの温度は比較的低温に抑制されているため、気筒１８内の温度状態は比較的低くなる。
【００９１】
こうして、３サイクル目においては、ＣＩモードで予め設定されているように吸気行程期間中に燃料噴射を行っても過早着火が回避され、均質混合気は、圧縮上死点付近において圧縮着火し、燃焼する。４サイクル目は、３サイクル目と同じである。
【００９２】
尚、図８の例では、過渡燃焼モードにおいて、空気燃料比Ａ／Ｆをリーンに設定した火花点火燃焼を行うことにより、三元触媒によるＮＯｘの浄化率が低下する虞があるため、必要に応じて、ＮＯｘ触媒（例えばＬＮＴ）を設けてもよい。
【００９３】
また、図８の制御例の２サイクル目に相当する過渡燃焼モード時には、気筒１８内の、高温の残留ガス（図８の最下段に示す気筒内のガス状態を参照）を掃気することで、気筒内の温度を低下させると共に、残留ガスを掃気する分だけ気筒１８内に導入する新気量を増やしてもよい。気筒１８の掃気は、例えば高速の排気流速に伴うエゼクタ効果によって、排気ポート内を負圧にする動圧掃気システムを採用してもよい。また、排気脈動によって排気ポート内に負圧波を作用させる、いわゆる４−２−１タイプの排気システムを採用してもよい。
【００９４】
さらに、図８における２サイクル目に相当する過渡燃焼モード時には、ＥＧＲガスを気筒１８内に導入することによって、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆをリーン設定してもよい。過渡燃焼モード時に導入するＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ５２を通過することによって冷却されたクールドＥＧＲガスが好ましく、こうすることで気筒１８内の温度が低くなり、燃焼ガス温を低下させる上で有利になる。
【００９５】
尚、図８に示すような過渡燃焼モードは、図８に示すようにエンジン１が等負荷でＳＩモードからＣＩモードへと切り替わる際に適用されるだけでなく、エンジン１が高負荷から低負荷へと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際においても適用可能である。また、エンジン１が冷間状態から温間状態へと温度が上昇することに伴い、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わる際においても有効である。
【００９６】
図８の制御例では、過渡燃焼モードを１サイクルだけ行っているが、過渡燃焼モードを数サイクル行ってもよい。また、図８の制御例では、ＳＩモードにおいて、ＥＧＲガスを導入しないが、ＥＧＲガスを導入してもよい。
【００９７】
さらに、図８の制御例と図７の制御例とを組み合わせることも可能である。つまり、図８の制御例における３サイクル目、つまり、ＣＩモードへの切り替え直後に、高圧リタード噴射を利用した圧縮燃焼初期モードを実行してもよい。過渡燃焼モードと圧縮燃焼初期モードとの組み合わせは、燃焼騒音の増大を、より一層確実に回避する上で有効となる場合がある。
【００９８】
（燃焼モードの切り替え直後のＥＧＲ率を低下させる過渡燃焼モード）
図９は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え直後に、ＥＧＲ率を一時的に低下させる過渡燃焼モードを実行することによって、燃焼モードの切り替え直後における気筒１８内の温度状態を低くし、過早着火を回避するようにした制御例を示している。
【００９９】
具体的に図９は、図７と同様に、ＳＩモードからＣＩモードへの切替時における、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おり、図９においても、理解容易のために、エンジン１が等負荷で、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わるとし、ＳＩモードでは、ＥＧＲガスを導入せずに、スロットル弁３６の開度調整を行うようにしている。
【０１００】
図９における最も左側の１サイクル目は、図７における１サイクル目と同じである。つまり、ＳＩモードで運転をしており、ここでは、吸気行程期間中に燃料噴射を実行すると共に、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、スロットル弁を絞る。また、ＳＩモードである１サイクル目では、排気弁２２のＶＶＬ７１はオフである（つまり、内部ＥＧＲガスは導入しない）。
【０１０１】
続く２サイクル目は、ＳＩモードからＣＩモードへの切り替え直前のサイクルに相当する。このサイクルも、図７における２サイクル目と同じである。つまり、スロットル弁を全開方向に開け、気筒１８内のガス量（新気量）を増量する。その増量した新気量に見合う燃料量を噴射することで、理論空燃比を維持する。ここでの燃料噴射は、前述した高圧リタード噴射であると共に、圧縮上死点以降において火花点火を実行する。こうして点火時期を遅らせることにより、等負荷（等トルク）を維持する。尚、燃焼期間を遅らせることで、排気ガス（既燃ガス）の温度は高くなる。また、吸気弁２１の開弁時期は、１サイクル目よりも遅角させる。
【０１０２】
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のサイクルに相当し、過渡燃焼モードに相当する。具体的には、ＶＶＬ７１をオンするＣＩモードへ切り替わったにも拘わらず、過渡燃焼モードではＶＶＬ７１をオフのままにし、排気二度開きを行わない。これにより、モードの切り替えがスムースになると共に、２サイクル目の火花点火燃焼によって生じた高温の既燃ガスは、気筒１８内に導入されなくなる。その結果、気筒１８内の温度状態は比較的低くなる。尚、ＶＶＬ７１をオンにしつつ、内部ＥＧＲガス量を、ＣＩモードにおいて設定されている内部ＥＧＲガス量よりも減量するようにしてもよい。
【０１０３】
３サイクル目においては、ＣＩモードで予め設定されているように吸気行程期間中に燃料噴射を行うが気筒１８内の温度状態が比較的低いため、過早着火が回避され、均質混合気は、圧縮上死点付近において圧縮着火し、燃焼する。前述の通り、２サイクル目における既燃ガスの温度が高くなるため、３サイクル目における気筒１８内の残留ガスの温度が高くなる結果、排気二度開きを行わないものの、気筒１８内の温度が低すぎることは回避される。そのため、圧縮上死点付近において、均質な混合気を確実に圧縮着火させて、安定的に燃焼させることが可能になる。尚、３サイクル目の燃焼は圧縮着火燃焼であると共に、作動ガス燃料比Ｇ／Ｆがリーンであるから、燃焼ガス温は低くなる。
【０１０４】
４サイクル目は、過渡燃焼モードの終了後に相当し、これは、図７における４サイクル目と同じである。つまり、通常のＣＩモードで設定されているように、ＶＶＬ７１をオンにし、３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を、気筒１８内に導入するが、この既燃ガスは比較的低温であるため、気筒１８内の温度状態は低くなる。これにより、燃料噴射時期は、吸気行程期間中に設定されるが、過早着火は回避される。均質な混合気は、圧縮上死点付近において圧縮着火する。
【０１０５】
尚、過渡燃焼モードは、図８に示すようにエンジン１が等負荷でＳＩモードからＣＩモードへと切り替わる際に適用されるだけでなく、エンジン１が高負荷から低負荷へと負荷が低下することに伴い、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わった際においても有効である。また、エンジン１が冷間状態から温間状態へと温度が上昇することに伴い、ＳＩモードからＣＩモードへ切り替わる際においても有効である。
【０１０６】
また、図９の制御例では、過渡燃焼モードを１サイクルだけ行っているが、過渡燃焼モードを数サイクル行ってもよい。また、図９の制御例では、ＳＩモードにおいて、ＥＧＲガスを導入せずにスロットル弁３６の開度を調整しているが、ＥＧＲガスを導入するようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、図９の制御例と図７の制御例とを組み合わせることも可能である。つまり、図９の制御例における３サイクル目、つまり、ＣＩモードへの切り替え直後に、過渡燃焼モードと共に、高圧リタード噴射を利用した圧縮燃焼初期モードを実行してもよい。過渡燃焼モードと圧縮燃焼初期モードとの組み合わせは、燃焼騒音の増大を、より一層確実に回避する上で有効となる場合がある。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
さらに、前記の説明では、所定の運転領域において混合気の空燃比を理論空燃比（λ≒１）に設定しているが、混合気の空燃比をリーンに設定してもよい。但し、空燃比を理論空燃比に設定することは、三元触媒の利用が可能になるという利点がある。
【０１１１】
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。
【０１１２】
また、高圧リタード噴射は、必要に応じて分割噴射にしてもよく、同様に、吸気行程噴射もまた、必要に応じて分割噴射にしてもよい。これらの分割噴射では、吸気行程と圧縮行程とのそれぞれにおいて燃料を噴射してもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１    エンジン（エンジン本体）
１０  ＰＣＭ（制御器）
１８  気筒
２５  点火プラグ
５０  ＥＧＲ通路（排気還流手段）
５１  主通路（排気還流手段）
５１１  ＥＧＲ弁（排気還流手段）
５２  ＥＧＲクーラ（排気還流手段）
５３  ＥＧＲクーラバイパス通路（排気還流手段）
５３１  ＥＧＲクーラバイパス弁（排気還流手段）
６２  燃料供給システム（燃圧設定機構）
６７  インジェクタ（燃料噴射弁）
７１  ＶＶＬ（排気還流手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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