(57)【要約】【課題】暖機中における燃費の悪化を抑制する。【解決手段】内燃機関１００の制御装置２００は、機関本体１の温度が暖機完了温度よりも低い切替温度未満のときには予混合気を火炎伝播燃焼させ、切替温度以上のときには予混合気を圧縮自着火燃焼させる。また制御装置２００は、スロットル弁３６の開度を所定開度に制御し、かつ、排気弁６０の開閉時期を吸気弁閉時期に所定量の排気が燃焼室１１に存在する所定開閉時期に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角するかを判定し、機関本体１の温度が切替温度以上であって暖機完了温度未満の場合に、予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角すると判定されたときはスロットル弁３６の開度を所定開度よりも小さい開度に制御すると共に、排気弁の開閉時期を所定開閉時期に制御し、機関本体１の温度が暖機完了温度以上の場合はスロットル弁３６の開度を所定開度に制御する。【選択図】図１
2018025120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体と、
前記機関本体の燃焼室に燃料を供給することができるように構成された燃料供給装置と、
前記燃焼室内に臨むように配置された点火プラグと、
前記燃焼室内に吸入される空気量を調節するためのスロットル弁と、
前記機関本体に設けられた排気弁の開閉時期を変更可能に構成された排気動弁装置と、
前記機関本体の温度を検出するための温度検出器と、
を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
機関回転速度と機関負荷とによって定まる機関運転状態が、前記燃焼室内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる自着火運転領域内にあるときに、前記機関本体の温度に基づいて、前記燃料供給装置を制御すると共に必要に応じて前記点火プラグを制御して予混合気を燃焼させる燃焼制御部と、
前記自着火運転領域において、前記スロットル弁の開度を所定開度に制御し、かつ、前記排気弁の開閉時期を吸気弁閉時期に所定量の排気が前記燃焼室に存在する所定開閉時期に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角するかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、少なくとも前記スロットル弁及び前記排気動弁装置を制御する吸気制御部と、
を備え、
前記燃焼制御部は、
前記機関本体の温度が所定の暖機完了温度よりも低い所定の切替温度未満のときには予混合気を火炎伝播燃焼させ、前記切替温度以上のときには予混合気を圧縮自着火燃焼させ、
前記吸気制御部は、
前記機関本体の温度が前記切替温度以上であって前記暖機完了温度未満の場合に、前記予想自着火時期が前記目標自着火時期よりも遅角すると判定されたときは、前記スロットル弁の開度を前記所定開度よりも小さい開度に制御すると共に、前記排気弁の開閉時期を前記所定開閉時期に制御し、
前記機関本体の温度が前記暖機完了温度以上の場合は、前記スロットル弁の開度を前記所定開度に制御する、
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、従来の内燃機関の制御装置として、予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体の運転を行うことが可能な運転領域において、暖機完了前は予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体の運転を行い、暖機完了後から予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体の運転を行うように構成されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８５６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体の運転を行った場合は、予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体の運転を行った場合と比較して熱効率が低下するため、燃費が悪化する。そのため、前述した従来の内燃機関の制御装置のように、暖機完了後から予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体の運転を行うようにすると、暖機中の燃費が悪化するという問題点がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、燃焼形態を火炎伝播燃焼又は予混合圧縮自着火燃焼に選択的に切り替えて機関本体の運転を行う内燃機関の暖機中における燃費の悪化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、機関本体と、機関本体の燃焼室に燃料を供給することができるように構成された燃料供給装置と、燃焼室内に臨むように配置された点火プラグと、燃焼室内に吸入される空気量を調節するためのスロットル弁と、機関本体に設けられた排気弁の開閉時期を変更可能に構成された排気動弁装置と、機関本体の温度を検出するための温度検出器と、を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置が、機関回転速度と機関負荷とによって定まる機関運転状態が燃焼室内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる自着火運転領域内にあるときに、機関本体の温度に基づいて、燃料供給装置を制御すると共に必要に応じて点火プラグを制御して予混合気を燃焼させる燃焼制御部と、自着火運転領域において、スロットル弁の開度を所定開度に制御し、かつ、排気弁の開閉時期を吸気弁閉時期に所定量の排気が燃焼室に存在する所定開閉時期に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角するかを判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、少なくともスロットル弁及び排気動弁装置を制御する吸気制御部と、を備える。燃焼制御部は、機関本体の温度が所定の暖機完了温度よりも低い所定の切替温度未満のときには予混合気を火炎伝播燃焼させ、切替温度以上のときには予混合気を圧縮自着火燃焼させるように構成される。吸気制御部は、機関本体の温度が切替温度以上であって暖機完了温度未満の場合に、予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角すると判定されたときはスロットル弁の開度を所定開度よりも小さい開度に制御すると共に、排気弁の開閉時期を所定開閉時期に制御し、機関本体の温度が暖機完了温度以上の場合はスロットル弁の開度を前記所定開度に制御するように構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のこの態様によれば、燃焼形態を火炎伝播燃焼又は予混合圧縮自着火燃焼に選択的に切り替えて機関本体の運転を行う内燃機関の暖機中における燃費の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による内燃機関の機関本体の断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による吸気動弁装置の概略斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による可変吸気位相機構の概略断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による排気動弁装置の概略斜視図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態によるリフト特性切替機構の概略断面図である。
【図７】図７は、機関本体の運転領域を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ＳＩモード中における吸気弁及び排気弁の開弁動作の一例を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、通常ＣＩモード及び冷間ＣＩモード中における吸気弁及び排気弁の開弁動作の一例を示した図である。
【図９】図９は、吸気行程中に排気弁が開弁する時期を、吸気行程の初期、中期、及び後期に制御した場合における内部ＥＧＲガス量と圧縮端温度とをそれぞれ比較して示した図である。
【図１０】図１０は、可変排気位相機構によって排気位相を基準位相から進角又は遅角させて、吸気行程中に排気弁が開弁する時期を、吸気行程の初期、中期、及び後期に制御した場合の例を示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による運転モード切替制御について説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、運転モードが通常ＣＩモードに設定されたときに実施される本発明の一実施形態による吸気制御について説明するフローチャートである。
【図１３】図１３は、運転モードが冷間ＣＩモードに設定されたときに実施される本発明の一実施形態による吸気制御について説明するフローチャートである。
【図１４】図１４は、温度差ΔＴ２の絶対値に基づいて目標スロットル開度を設定するためのテーブルである。
【図１５】図１５は、温度差ΔＴ２の絶対値に基づいて目標排気位相を設定するためのテーブルである。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態による吸気制御の動作について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】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。図２は、内燃機関１００の機関本体１の断面図である。
【００１１】
内燃機関１００は、複数の気筒１０を備える機関本体１と、燃料供給装置２と、吸気装置３と、排気装置４と、吸気動弁装置５と、排気動弁装置６と、を備える。
【００１２】
機関本体１は、各気筒１０に形成される燃焼室１１内（図２参照）で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。機関本体１には、気筒毎に１つの点火プラグ１６が、各気筒１０の燃焼室１１に臨むように設けられる。また機関本体１には、気筒毎に一対の吸気弁５０と一対の排気弁６０とが設けられる。図２に示すように、各気筒１０の内部には、燃焼圧力を受けて各気筒１０の内部を往復運動するピストン１２が収められる。ピストン１２は、コンロッドを介してクランクシャフトと連結されており、クランクシャフトによってピストン１２の往復運動が回転運動に変換される。
【００１３】
燃料供給装置２は、電子制御式の燃料噴射弁２０と、デリバリパイプ２１と、サプライポンプ２２と、燃料タンク２３と、圧送パイプ２４と、を備える。
【００１４】
燃料噴射弁２０は、燃焼室１１の中央頂部に配置され、各気筒１０の燃焼室１１に臨むように各気筒１０に１つ設けられる。図２に示すように本実施形態では、点火プラグ１６の電極部１６ａが、燃料噴射弁２０の燃料噴射領域Ｒ内又は燃料噴射領域Ｒの近傍に位置するように、点火プラグ１６に隣接して燃料噴射弁２０が配置される。燃料噴射弁２０の開弁時間（噴射量）及び開弁時期（噴射時期）は電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁２０が開弁されると燃料噴射弁２０から燃焼室１１内に直接燃料が噴射される。
【００１５】
デリバリパイプ２１は、圧送パイプ２４を介して燃料タンク２３に接続される。圧送パイプ２４の途中には、燃料タンク２３に貯蔵された燃料を加圧してデリバリパイプ２１に供給するためのサプライポンプ２２が設けられる。デリバリパイプ２１は、サプライポンプ２２から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁２０が開弁されると、デリバリパイプ２１に貯蔵された高圧燃料が燃料噴射弁２０から燃焼室１１内に直接噴射される。デリバリパイプ２１には、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０から気筒内に噴射される燃料の圧力（噴射圧）を検出するための燃圧センサ２１１が設けられる。
【００１６】
サプライポンプ２２は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ２２の吐出量は、電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更される。サプライポンプ２２の吐出量を制御することで、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０の噴射圧が制御される。
【００１７】
吸気装置３は、燃焼室１１内に吸気を導くための装置であって、燃焼室１１内に吸入される吸気の状態（吸気圧、吸気温、外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス量）を変更することができるように構成されている。吸気装置３は、吸気通路３０と、吸気マニホールド３１と、ＥＧＲ通路３２と、を備える。
【００１８】
吸気通路３０は、一端がエアクリーナ３４に接続され、他端が吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａに接続される。吸気通路３０には、上流から順にエアフローメータ２１２、排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７１、インタクーラ３５及びスロットル弁３６が設けられる。
【００１９】
エアフローメータ２１２は、吸気通路３０内を流れて最終的に各気筒１０内に吸入される空気の流量（以下「実吸入空気量」という。）を検出する。
【００２０】
コンプレッサ７１は、コンプレッサハウジング７１ａと、コンプレッサハウジング７１ａ内に配置されたコンプレッサホイール７１ｂと、を備える。コンプレッサホイール７１ｂは、同軸上に取り付けられた排気ターボチャージャ７のタービンホイール７２ｂによって回転駆動され、コンプレッサハウジング７１ａ内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。
【００２１】
インタクーラ３５は、コンプレッサ７１によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２２】
スロットル弁３６は、吸気通路３０の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド３１に導入される空気の流量を調整する。スロットル弁３６は、スロットルアクチュエータ３６ａによって開閉駆動され、スロットルセンサ２１３によってその開度（スロットル開度）が検出される。
【００２３】
吸気マニホールド３１は、機関本体１に形成された吸気ポート１４（図２参照）に接続されており、吸気通路３０から流入してきた吸気を、吸気ポート１４を介して各気筒１０に均等に分配する。吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａには、筒内に吸入される吸気の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ２１４と、筒内に吸入される吸気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ２１５と、が設けられる。
【００２４】
ＥＧＲ通路３２は、排気マニホールド４１と吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａを連通し、各気筒１０から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ３１ａに戻すための通路である。以下、ＥＧＲ通路３２に流入した排気のことを「外部ＥＧＲガス」という。外部ＥＧＲガスを吸気コレクタ３１ａ、ひいては各気筒１０に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑えることができる。ＥＧＲ通路３２には、上流から順にＥＧＲクーラ３７と、ＥＧＲ弁３８と、が設けられる。
【００２５】
ＥＧＲクーラ３７は、外部ＥＧＲガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２６】
ＥＧＲ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は機関運転状態に応じて電子制御ユニット２００によって制御される。ＥＧＲ弁３８の開度を制御することで、吸気コレクタ３１ａに還流させる外部ＥＧＲガスの流量が調節される。
【００２７】
排気装置４は、筒内から排気を排出するための装置であって、排気マニホールド４１と、排気通路４２と、排気後処理装置４３と、を備える。
【００２８】
排気マニホールド４１は、機関本体１に形成された排気ポート１５に接続されており、各気筒１０から排出された排気を纏めて排気通路４２に導入する。
【００２９】
排気通路４２には、上流から順に排気ターボチャージャ７のタービン７２と、排気後処理装置４３と、が設けられる。
【００３０】
タービン７２は、タービンハウジング７２ａと、タービンハウジング７２ａ内に配置されたタービンホイール７２ｂと、を備える。タービンホイール７２ｂは、タービンハウジング７２ａ内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール７１ｂを駆動する。
【００３１】
タービンホイール７２ｂの外側には、前述した可変ノズル７２ｃが設けられている。可変ノズル７２ｃは絞り弁として機能し、可変ノズル７２ｃのノズル開度（弁開度）は電子制御ユニット２００によって制御される。可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることでタービンホイール７２ｂを駆動する排気の流速をタービンハウジング７２ａ内で変化させることができる。すなわち、可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることで、タービンホイール７２ｂの回転速度を変化させて過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル７２ｃのノズル開度を小さくする（可変ノズル７２ｃを絞る）と、排気の流速が上がってタービンホイール７２ｂの回転速度が増大し、過給圧が増大する。
【００３２】
排気後処理装置４３は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。
【００３３】
吸気動弁装置５は、各気筒１０の吸気弁５０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による吸気動弁装置５は、各気筒１０の吸気弁５０を吸気行程中に開弁させることができるように構成される。吸気動弁装置５の詳細な構成については、図３及び図４を参照して後述する。
【００３４】
排気動弁装置６は、各気筒１０の排気弁６０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による排気動弁装置６は、各気筒１０の排気弁６０を排気行程中に開弁させると共に、必要に応じて吸気行程中にも開弁させることができるように構成される。排気動弁装置６の詳細な構成については、図５及び図６を参照して後述する。
【００３５】
電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。
【００３６】
入力ポート２０５には、前述した燃圧センサ２１１などの出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、機関負荷を検出するための信号として、アクセルペダル２２０の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１７の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、機関回転速度などを算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１８の出力信号が入力される。さらに入力ポート２０５には、機関本体１の温度を検出するための信号として、機関本体１を冷却する冷却水の温度（以下「冷却水温」という。）を検出する水温センサ２１９の出力信号が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。なお、機関本体１の温度を検出するための信号としては、水温センサ２１９の出力信号に限らず、例えば機関本体１の摩擦摺動部を潤滑する潤滑油の温度を検出する油温センサを備える場合には、当該油温センサの出力信号を用いても良い。このように入力ポート２０５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
【００３７】
出力ポート２０６は、対応する駆動回路２０８を介して、燃料噴射弁２０などの各制御部品に接続される。
【００３８】
電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力して内燃機関１００を制御する。
【００３９】
図３は、本実施形態による吸気動弁装置５の概略斜視図である。
【００４０】
吸気動弁装置５は、気筒列方向に延びる吸気カムシャフト５１と、吸気弁５０を駆動するための吸気弁駆動機構５２と、クランクシャフトに対する吸気カムシャフト５１の位相（以下「吸気位相」という。）を変化させるための可変吸気位相機構５３と、を備える。
【００４１】
吸気カムシャフト５１は、機関本体１に対して自由に回転できるように、機関本体１に取り付けられる。吸気カムシャフト５１は、その一端部に設けられたスプロケット５５を介して、ベルトやチェーンでクランクシャフトと連係されており、クランクシャフトと連動して軸周りに回転する。吸気カムシャフト５１には、吸気カムシャフト５１と一体となって回転する吸気カム５４が、気筒毎に１つ固定されている。
【００４２】
吸気弁駆動機構５２は、吸気支持シャフト５２１と、Ｙ字型ロッカアーム５２２と、を備える。
【００４３】
吸気支持シャフト５２１は、吸気カムシャフト５１の下方に配置されると共に吸気カムシャフト５１と平行に気筒列方向に延びており、機関本体１に固定支持されている。
【００４４】
Ｙ字型ロッカアーム５２２は、その先端側が二股に分かれており、吸気支持シャフト５２１の軸心を中心として所定の回転範囲で揺動（上下動）させることができるように、その基端側に吸気支持シャフト５２１が挿入されている。そして、二股に分かれたＹ字型ロッカアーム５２２の先端部に、吸気弁５０のステム部５０ａが固定されている。またＹ字型ロッカアーム５２２は、その中央部に吸気カム５４が摺接するニードルローラ５２２ａを備えており、吸気カムシャフト５１がクランクシャフトと連動して回転すると、ニードルローラ５２２ａが吸気カム５４によって押し下げられる。これにより、Ｙ字型ロッカアーム５２２が吸気支持シャフト５２１の軸心を中心として所定の回転範囲で揺動し、吸気弁５０が開弁する。
【００４５】
可変吸気位相機構５３は、吸気カムシャフト５１の一端部に設けられる。可変吸気位相機構５３については、さらに図４を参照して説明する。
【００４６】
図４は、可変吸気位相機構５３の概略断面図である。
【００４７】
図４に示すように、可変吸気位相機構５３は、スプロケット５５と一緒に回転する円筒状ハウジング５３１と、吸気カムシャフト５１と一緒に回転しかつ円筒状ハウジング５３１に対して相対回転可能な回転軸５３２と、円筒状ハウジング５３１の内周面から回転軸５３２の外周面まで延びる複数個の仕切壁５３３と、各仕切壁５３３の間で回転軸５３２の外周面から円筒状ハウジング５３１の内周面まで延びるベーン５３４と、各ベーン５３４の両側にそれぞれ形成された進角用油圧室５３５と遅角用油圧室５３６と、進角用油圧室５３５及び遅角用油圧室５３６に対して作動油の給排制御を行うための作動油供給制御弁５６と、を備える。
【００４８】
作動油供給制御弁５６は、進角用油圧室５３５に連結された進角用油圧ポート５６１と、遅角用油圧室５３６に連結された遅角用油圧ポート５６２と、油圧ポンプ５７から吐出された作動油が供給される供給ポート５６３と、第１ドレンポート５６４と、第２ドレンポート５６５と、各ポート（進角用油圧ポート５６１、遅角用油圧ポート５６２、供給ポート５６３、第１ドレンポート５６４、及び第２ドレンポート５６５）間の連通遮断制御を行うスプール弁５６６と、を備える。
【００４９】
吸気位相を進角すべきときは、図４においてスプール弁５６６が右方に移動させられ、供給ポート５６３から供給された作動油が進角用油圧ポート５６１を介して進角用油圧室５３５に供給されると共に、遅角用油圧室５３６内の作動油が第２ドレンポート５６５から排出される。このとき回転軸５３２は円筒状ハウジング５３１に対して矢印方向に相対回転させられる。
【００５０】
これに対し、吸気位相を遅角すべきときは、図４においてスプール弁５６６が左方に移動させられ、供給ポート５６３から供給された作動油が遅角用油圧ポート５６２を介して遅角用油圧室５３６に供給されると共に、進角用油圧室５３５内の作動油が第１ドレンポート５６４から排出される。このとき回転軸５３２は円筒状ハウジング５３１に対して矢印と反対方向に相対回転させられる。
【００５１】
回転軸５３２が円筒状ハウジング５３１に対して相対回転させられているときにスプール弁５６６が図４に示される中立位置に戻されると回転軸５３２の相対回転動作は停止させられ、回転軸５３２はそのときの相対回転位置に保持される。このようにして、可変吸気位相機構５３によって吸気位相を所望の量だけ進角又は遅角させることができる。
【００５２】
図５は、本実施形態による排気動弁装置６の概略斜視図である。
【００５３】
排気動弁装置６は、気筒列方向に延びる排気カムシャフト６１と、排気弁６０を駆動するための排気弁駆動機構６２と、クランクシャフトに対する排気カムシャフト６１の位相（以下「排気位相」という。）を変化させるための可変排気位相機構６３と、排気弁６０のリフト特性を、排気弁６０を排気行程で開弁させる第１リフト特性と、排気弁６０を排気行程及び吸気行程で開弁させる第２リフト特性と、に切り替え可能なリフト特性切替機構６４と、備える。
【００５４】
排気カムシャフト６１は、機関本体１に対して自由に回転できるように、機関本体１に取り付けられる。排気カムシャフト６１は、その一端部に設けられたスプロケット６７を介して、ベルトやチェーンでクランクシャフトと連係されており、クランクシャフトと連動して軸周りに回転する。
【００５５】
排気カムシャフト６１には、排気カムシャフト６１と一体となって回転する第１排気カム６５及び第２排気カム６６が、気筒毎に１組固定されている。第１排気カム６５は、各気筒１０の排気弁６０を排気行程で開弁させるためのカムである。第２排気カム６６は、各気筒１０の排気弁６０を排気行程及び吸気行程で開弁させるためのカムである。第２排気カム６６は、排気弁６０を排気行程に開弁するためのカム山６６ａと、排気弁６０を吸気行程に開弁するためのカム山６６ｂと、を備える。第２排気カム６６のカム山６６ａとカム山６６ｂとは、排気行程における排気弁６０のリフト量に対して、吸気行程における排気弁６０のリフト量が小さくなるように形成されている。
【００５６】
排気弁駆動機構６２は、排気支持シャフト６２１と、Ｙ字型ロッカアーム６２２と、を備える。
【００５７】
排気支持シャフト６２１は、排気カムシャフト６１の下方に配置されると共に排気カムシャフト６１と平行に気筒列方向に延びており、機関本体１に固定支持されている。
【００５８】
Ｙ字型ロッカアーム６２２は、その先端側が二股に分かれており、排気支持シャフト６２１の軸心を中心として所定の回転範囲で揺動させることができるように、その基端側に排気支持シャフト６２１が挿入されている。そして、二股に分かれたＹ字型ロッカアーム６２２の先端部に、排気弁６０のステム部６０ａが固定されている。またＹ字型ロッカアーム６２２は、その中央部に、リフト特性切替機構６４の切替状態に応じて第１排気カム６５及び第２排気カム６６のいずれか一方が摺接するニードルローラ６２２ａを備えており、排気カムシャフト６１がクランクシャフトと連動して回転すると、リフト特性切替機構６４の切替状態に応じてニードルローラ５２２ａが第１排気カム６５及び第２排気カム６６のいずれか一方によって押し下げられる。これにより、Ｙ字型ロッカアーム６２２が排気支持シャフト６２１の軸心を中心として所定の回転範囲で揺動し、排気弁６０が開弁する。
【００５９】
可変排気位相機構６３は、排気カムシャフト６１の一端部に設けられる。可変排気位相機構６３の構成は、可変吸気位相機構５３と同様の構成なので、ここでは説明を省略する。可変排気位相機構６３によって排気位相を所望の量だけ進角又は遅角させることができる。
【００６０】
リフト特性切替機構６４は、排気カムシャフト６１の他端部に設けられる。リフト特性切替機構６４については、さらに図６を参照して説明する。
【００６１】
図６は、リフト特性切替機構６４の概略断面図である。
【００６２】
リフト特性切替機構６４は、円筒状ハウジング６４１と、スライダ６４２と、電磁石６４３と、コイルスプリング６４４と、を備える。
【００６３】
円筒状ハウジング６４１は、排気カムシャフト６１の他端側に設けられて、その内部にスライダ６４２、電磁石６４３、コイルスプリング６４４、及び排気カムシャフト６１の一部を収めるための筐体である。
【００６４】
スライダ６４２は、排気カムシャフト６１の他端部に設けられて、排気カムシャフト６１と一体となって回転する。またスライダ６４２は、磁性体で構成されており、電磁石６４３に励磁電流を流したときに、コイルスプリング６４４のバネ力に抗して排気カムシャフト６１と共に排気カムシャフト６１の軸方向一端側（図中右側）に向かって移動できるように、円筒状ハウジング６４１の内部に収められている。
【００６５】
電磁石６４３は、スライダ６４２の周囲に配置される。電磁石６４３に対する励磁電流の制御は、電子制御ユニット２００によって行われる。
【００６６】
コイルスプリング６４４は、自然長よりも短くした状態で円筒状ハウジング６４１の内部に配置され、スライダ６４２を排気カムシャフト６１の軸方向他端側（図中左側）に向かって常に押圧する。
【００６７】
以下、電子制御ユニット２００が実施する内燃機関１００の制御について説明する。
【００６８】
電子制御ユニット２００は、機関回転速度と機関負荷とによって定まる機関運転状態が、図７において実線で囲まれた自着火運転領域ＲＲ内にあるときには、機関本体１の温度（本実施形態では冷却水温Ｔｗ）に応じて、機関本体１の運転モードを火花点火運転モード（以下「ＳＩモード」という。）、通常圧縮自着火運転モード（以下「通常ＣＩモード」という。）、又は冷間圧縮自着火運転モード（以下「冷間ＣＩモード」という。）のいずれかに切り替える。また電子制御ユニット２００は、機関運転状態が自着火運転領域ＲＲ外にあるときには、機関本体１の温度にかかわらず、機関本体１の運転モードをＳＩ運転モードに切り替える。そして電子制御ユニット２００は、各運転モードに応じた燃焼制御、すなわち燃料供給装置２を制御すると共に必要に応じて点火プラグ１６を制御して予混合気を燃焼させる制御を実施する。
【００６９】
電子制御ユニット２００は、運転モードがＳＩモードのときには、基本的に吸気行程に燃料を噴射することで燃焼室１１内に理論空燃比又は理論空燃比近傍の均質な予混合気を形成して点火プラグ１６による点火を行い、その予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体１の運転を行う。
【００７０】
また電子制御ユニット２００は、運転モードが通常ＣＩモード、又は冷間ＣＩモードのときには、基本的に圧縮行程に燃料を噴射して燃焼室１１内に理論空燃比よりもリーンな空燃比（例えば３０〜４０程度）の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行う。
【００７１】
予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて空燃比をリーンにしても実施でき、また圧縮比を高くしても実施できる。そのため、予混合圧縮自着火燃焼を実施することで、燃費を向上させることができると共に、熱効率を向上させることができる。また、予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて燃焼温度が低くなるため、ＮＯｘの発生を抑制することができる。さらに燃料の周りには十分な酸素が存在するため、未燃ＨＣの発生も抑制することができる。
【００７２】
なお、予混合圧縮自着火燃焼を実施するには、予混合気を自着火させることが可能な温度まで筒内温度を上昇させる必要があり、ＳＩモード中のように予混合気を燃焼室１１内で全て火炎伝播燃焼させるときよりも筒内温度を高温にする必要がある。
【００７３】
そこで本実施形態では、図８Ａに示すように、ＳＩモード中は、リフト特性切替機構６４によって排気弁６０のリフト特性を第１リフト特性に切り替えて、排気弁６０が排気行程だけ開弁するようにしている。また図８Ｂに示すように、通常ＣＩモード中、及び冷間ＣＩモード中は、リフト特性切替機構６４によって排気弁６０のリフト特性を第２リフト特性に切り替えて、排気弁６０が排気行程の他に吸気行程でも開弁するようにしている。
【００７４】
図８Ｂに示すように、排気弁６０を吸気行程中に再度開弁する排気弁２度開き動作を実施することで、排気行程中に自気筒から排出された高温の排気を直後の吸気行程中に自気筒に吸い戻すことができる。通常ＣＩモード中、及び冷間ＣＩモード中は、この排気弁２度開き動作を実施することで筒内温度を上昇させて、各気筒１０の筒内温度を予混合圧縮自着火燃焼を実施可能な温度に維持している。以下の説明では、外部ＥＧＲガスと区別するために、この排気弁２度開き動作によって自気筒に吸い戻された排気のことを「内部ＥＧＲガス」という。
【００７５】
図９は、吸気行程中に排気弁６０が開弁する時期を、図１０に示すように可変排気位相機構６３によって吸気行程の初期、中期、及び後期に制御した場合における内部ＥＧＲガス量と圧縮端温度とをそれぞれ比較して示した図である。
【００７６】
図９に示すように、吸気行程中に排気弁６０が開弁する時期を、吸気行程の中期に制御した方が、吸気行程の初期及び後期に制御した場合よりも内部ＥＧＲガス量が多くなり、その結果として圧縮端温度（筒内温度）を高くすることができる。
【００７７】
ピストン１２は各気筒１０の内部で往復運転をしているため、各行程におけるピストンの移動速度は、各行程の初期及び後期と比較して中期の方が相対的に速くなる。すなわち、各行程における燃焼室１１の容積変化率は、各行程の初期及び後期と比較して中期の方が相対的に大きくなる。
【００７８】
そして吸気行程中であれば、燃焼室１１の容積変化率が大きいときほど、単位時間当たりに燃焼室１１内に吸い込まれる気体の流量も多くなる。そのため、吸気行程中における排気弁６０の開弁時期を、燃焼室１１の容積変化率が相対的に大きくなる吸気行程の中期時期に制御することで、燃焼室１１の容積変化率が相対的に小さくなる吸気行程の初期及び後期に制御する場合よりも、吸気行程中に排気ポート１５を介して燃焼室１１内に吸い戻される排気の量を増大させることができる。その結果、内部ＥＧＲガス量を増大させて、圧縮端温度（筒内温度）を高くすることができるのである。
【００７９】
一方、吸気行程中に排気弁６０が開弁する時期を、吸気行程の初期及び後期に制御すると、中期に制御した場合よりも内部ＥＧＲガス量及び圧縮端温度（筒内温度）のそれぞれが低減する。
【００８０】
このとき内部ＥＧＲガス量に関しては、吸気行程中に排気弁６０が開弁する時期を、吸気行程の後期に制御した方が、初期に制御にした場合よりも減少させることができる。これは、吸気行程中における排気弁６０の開弁時期を吸気行程の後期に制御した場合には、ある程度の空気（新気）が筒内に吸入された後に排気が吸い戻されることになるためである。
【００８１】
圧縮端温度に関しては、これとは逆に、吸気行程中における排気弁６０の開弁時期を、吸気行程の初期に制御した方が、後期に制御にした場合よりも低下させることができる。これは、吸気行程中における排気弁６０の開弁時期を吸気行程の初期に制御した場合には、後期に制御した場合よりも内部ＥＧＲガス量自体は多くなるものの、吸気行程中において筒内ガスが気筒１０の内壁面との熱交換によって冷却される期間が長くなるためである。
【００８２】
このように、排気弁２度開き動作を実施するタイミングに応じて、筒内温度の上昇幅を制御することができる。
【００８３】
図１１は、本実施形態による運転モード切替制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを所定の演算周期で繰り返し実行する。
【００８４】
ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、クランク角センサ２１８の出力信号に基づいて算出された機関回転速度と、負荷センサ２１７によって検出された機関負荷と、を読み込み、機関運転状態を検出する。
【００８５】
ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、機関運転状態が自着火運転領域ＲＲ外にあるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、機関運転状態が自着火運転領域ＲＲ外にあればステップＳ３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、機関運転状態が自着火運転領域ＲＲ内にあればステップＳ４の処理に進む。
【００８６】
ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、運転モードをＳＩモードに設定して機関本体１の運転を行う。運転モードがＳＩモードに設定されているときは、電子制御ユニット２００は、排気弁６０のリフト特性が第１リフト特性となるようにリフト特性切替機構６４を制御すると共に、機関運転状態に応じた目標スロットル開度、目標吸気位相、及び目標排気位相となるように、スロットル弁、可変吸気位相機構、及び可変排気位相機構を制御する。
【００８７】
ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、冷却水温Ｔｗが所定の切替温度Ｔｗ１未満か否かを判定する。切替温度Ｔｗ１は、後述する暖機完了温度Ｔｗ２よりも低い温度であって、自着火運転領域ＲＲ内で予混合気を火花点火燃焼させて機関本体１の運転を行うか、又は予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行うかを判断するための閾値である。電子制御ユニット２００は、冷却水温Ｔｗが切替温度Ｔｗ１未満であればステップＳ３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、冷却水温Ｔｗが切替温度Ｔｗ１以上であればステップＳ５の処理に進む。
【００８８】
ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、冷却水温が暖機完了温度Ｔｗ２以上か否かを判定する。暖機完了温度Ｔｗ２は、機関本体１の暖機が完了したことを判定するための閾値である。電子制御ユニット２００は、冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｗ２以上であればステップＳ６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、冷却水温が暖機完了温度Ｔｗ２未満である場合、すなわち冷却水温Ｔｗが切替温度Ｔｗ１から暖機完了温度Ｔｗ２までの範囲内にある場合は、ステップＳ７の処理に進む。
【００８９】
ステップＳ６において、電子制御ユニット２００は、運転モードを通常ＣＩモードに設定して機関本体１の運転を行う。
【００９０】
ステップＳ７において、電子制御ユニット２００は、運転モードを冷間ＣＩモードに設定して機関本体１の運転を行う。
【００９１】
図１２は、運転モードが通常ＣＩモードに設定されているときに実施されるスロットル弁３６及び排気動弁装置６の制御（吸気制御）について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、運転モードが通常ＣＩモードに設定されているときに本ルーチンを所定の演算周期で繰り返し実行する。
【００９２】
ステップＳ１１において、電子制御ユニット２００は、排気弁６０のリフト特性が第２リフト特性となるように、リフト特性切替機構６４を制御する。
【００９３】
ステップＳ１２において、電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成されたマップを参照し、機関運転状態に基づいて、通常ＣＩモード時用の目標スロットル開度、及び目標排気位相をそれぞれ算出する。なお本実施形態では、機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時の目標スロットル開度は、基本的に最大開度（本実施形態では全開）となる。また機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時の目標排気位相は、基本的に吸気行程中における排気弁の開閉時期が吸気行程の後期となる排気位相となる。
【００９４】
ステップＳ１３において、電子制御ユニット２００は、機関運転状態に応じた目標自着火時期（最適自着火時期）に予混合気を自着火させることができる目標自着火時期における筒内温度の要求値（以下「要求筒内温度」という。）Ｔｉｇｎを算出する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、機関運転状態と要求筒内温度Ｔｉｇｎとを関連付けたマップを参照することによって、機関運転状態に基づいて要求筒内温度Ｔｉｇｎを算出している。要求筒内温度Ｔｉｇｎは、機関回転速度が同じであれば、基本的に機関負荷が高いときほど高くなる傾向にあり、機関負荷が同じであれば、基本的に機関回転速度が高いときほど高くなる傾向にある。
【００９５】
ステップＳ１４において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度、及び排気位相がそれぞれ機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時用の目標値に制御されているときの、吸気弁閉時期における筒内温度の推定値（以下「通常ＣＩモード時の初期筒内温度」という。）Ｔｉｖｃを算出する。一般的に吸気弁閉時期における筒内温度は、スロットル開度、及び排気位相に応じて変化する実吸入空気量（新気量）、及び内部ＥＧＲガス量の他、吸気温によっても変化する。そこで本実施形態による電子制御ユニット２００は、機関運転状態及び吸気温と、通常ＣＩモード時の初期筒内温度Ｔｉｖｃと、を関連付けたマップを参照することによって、機関運転状態及び吸気温に基づいて、通常ＣＩモード時の初期筒内温度Ｔｉｖｃを算出している。
【００９６】
ステップＳ１５において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度、及び排気位相がそれぞれ機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時用の目標値に制御されているときの、目標自着火時期における筒内温度の推定値（以下「通常ＣＩモード時の基準推定筒内温度」という。）Ｔｍｂｔを、下記の（１）から算出する。
Ｔｍｂｔ＝Ｔｉｖｃ×（Ｖｉｖｃ／Ｖｍｂｔ）ｋ−１×α      …（１）
【００９７】
（１）式は、吸気弁閉時期から断熱圧縮が行われたと仮定した場合の目標自着火時期における筒内温度の推定値に、水温センサ２１９で検出された現在の冷却水温Ｔｗに応じた補正係数α（＜１）を乗じたものである。補正係数αは、冷却水温Ｔｗが低くなるほど小さい値に設定される。これは、冷却水温Ｔｗが低くなるほど冷却損失が大きくなるためである。
【００９８】
また（１）式において、Ｖｉｖｃは、吸気弁閉時期における燃焼室容積であり、Ｖｍｂｔは、目標自着火時期における燃焼室容積であり、ｋは比熱比（ポリトロープ指数）である。燃焼室容積Ｖｉｖｃは、目標吸気位相（目標吸気弁閉時期）が定まれば機械的に定まる値であり、また同様に、燃焼室容積ＶＷ２も、目標自着火時期が定まれば機械的に定まる値である。したがって本実施形態では、通常ＣＩモード時の基準推定筒内温度Ｔｍｂｔを算出するにあたって、目標吸気位相と燃焼室容積Ｖｉｖｃとを関連付けたテーブルを予め実験等によって作成しておき、当該テーブルを参照することによって、目標吸気位相に基づいて燃焼室容積Ｖｉｖｃを算出している。また同様に、目標自着火時期と燃焼室容積Ｖｍｂｔとを関連付けたテーブルを予め実験等によって作成しておき、当該テーブルを参照することによって、目標自着火時期に基づいて燃焼室容積Ｖｍｂｔを算出している。
【００９９】
ステップＳ１６において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度、及び排気位相をそれぞれ機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時用の目標値に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が、目標自着火時期になるか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、要求筒内温度Ｔｉｇｎから通常ＣＩモード時の基準推定筒内温度Ｔｍｂｔを減算した温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満か否かを判定し、温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満であれば、予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期になると判定する。電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満であれば、ステップ１７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ以上であればステップＳ１８の処理に進む。
【０１００】
ステップＳ１７において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度、及び排気位相が、それぞれステップＳ１３で算出された通常ＣＩモード時用の目標スロットル開度、及び目標排気位相となるように、スロットル弁３６、及び可変排気位相機構６３を制御する。
【０１０１】
ステップＳ１８において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度、及び排気位相を通常ＣＩモード時用の目標値に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が、目標自着火時期よりも遅角するか否かを判定する。
【０１０２】
本実施形態では電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ１が正の値であれば、スロットル開度、及び排気位相を通常ＣＩモード時用の目標値に制御したのでは、目標自着火時期に筒内温度を要求筒内温度Ｔｉｇｎまで昇温させることができずに予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角すると判定し、ステップＳ１９の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ１が負の値であれば、スロットル開度、及び排気位相を通常ＣＩモード時用の目標値に制御したのでは、目標自着火時期よりも早期に筒内温度が要求筒内温度Ｔｉｇｎまで昇温してしまって予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも進角すると判定し、ステップＳ２１の処理に進む。
【０１０３】
ステップＳ１９において、電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満となるように、通常ＣＩモード時の目標排気位相を変更する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、筒内温度の上昇幅を大きくして温度差ΔＴ１が許容温度差Ｔｃｒｅｑ未満となるように、目標排気位相を、ステップＳ１２で算出された目標排気位相（吸気行程中における排気弁の開閉時期が吸気行程の後期となる排気位相）から、吸気行程中における排気弁の開閉時期が吸気行程の中期となる排気位相に変更する。
【０１０４】
ステップＳ２０において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度がステップＳ１２で算出された通常ＣＩモード時用の目標スロットル開度となるように、スロットル弁３６を制御する。また電子制御ユニット２００は、排気位相がステップＳ１９で変更された目標排気位相となるように可変排気位相機構６３を制御する。
【０１０５】
ステップＳ２１において、電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満となるように、通常ＣＩモード時の目標排気位相を変更する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、筒内温度の上昇幅を小さくして温度差ΔＴの絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満となるように、目標排気位相を、ステップＳ１２で算出された目標排気位相（吸気行程中における排気弁の開閉時期が吸気行程の後期となる排気位相）から、吸気行程中における排気弁の開閉時期が吸気行程の初期となる排気位相に変更する。
【０１０６】
ステップＳ２２において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度がステップＳ１２で算出された通常ＣＩモード時用の目標スロットル開度となるように、スロットル弁を制御する。また電子制御ユニット２００は、排気位相がステップＳ２１で変更された目標排気位相となるように可変排気位相機構を制御する。
【０１０７】
このように通常ＣＩモード時には、温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ以上であれば、目標スロットル開度については変更せずに通常の目標値（最大開度）のままとし、目標排気位相だけを変更することで、温度差ΔＴ１の絶対値が許容温度差Ｔｃｒｅｑ未満となるように筒内温度が調節される。これにより、ポンピングロスの増加による燃費の悪化を抑制ししつつ、目標自着火時期に予混合気を自着火させることができる。
【０１０８】
図１３は、運転モードが冷間ＣＩモードに設定されているときに実施される吸気制御の内容について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、運転モードが冷間ＣＩモードに設定されているときに本ルーチンを機関運転中に繰り返し実行する。
【０１０９】
ステップＳ３１において、電子制御ユニット２００は、排気弁６０のリフト特性が第２リフト特性となるように、リフト特性切替機構６４を制御する。
【０１１０】
ステップＳ３２において、電子制御ユニット２００は、前述したステップＳ１３と同様に機関運転状態と要求筒内温度Ｔｉｇｎとを関連付けたマップを参照することによって、機関運転状態に基づいて要求筒内温度Ｔｉｇｎを算出する。
【０１１１】
ステップＳ３３において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度を最大開度（本実施形態では全開）とし、排気位相を内部ＥＧＲガス量（圧縮端温度）が最大となる排気位相（以下「基準位相」という。本実施形態では吸気行程中における排気弁の開閉時期が吸気行程の中期となる排気位相）としたときの吸気弁閉時期における筒内温度の推定値（以下「冷間ＣＩモード時の基準初期筒内温度」という。）Ｔｉｖｃ＿ｃｏｏｌを算出する。具体的には電子制御ユニット２００は、機関運転状態及び吸気温と、冷間ＣＩモード時の基準初期筒内温度Ｔｉｖｃ＿ｃｏｏｌと、を関連付けたマップを参照することによって、機関運転状態及び吸気温に基づいて、冷間ＣＩモード時の基準初期筒内温度Ｔｉｖｃ＿ｃｏｏｌを算出する。
【０１１２】
ステップＳ３４において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの、機関運転状態に応じた目標自着火時期における筒内温度の推定値（以下「冷間ＣＩモード時の基準推定筒内温度」という。）Ｔｍｂｔ＿ｃｏｏｌを、下記の（２）から算出する。
Ｔｍｂｔ＿ｃｏｏｌ＝Ｔｃｉｖｃ＿ｃｏｏｌ×（Ｖｉｖｃ／Ｖｍｂｔ）ｋ−１×α      …（２）
【０１１３】
ステップＳ３５において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの予混合気の予想自着火時期が、目標自着火時期になるか否かを判定する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、要求筒内温度Ｔｉｇｎから冷間ＣＩモード時の基準推定筒内温度Ｔｍｂｔ＿ｃｏｏｌを減算した温度差ΔＴ２の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満か否かを判定し、温度差ΔＴ２の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満であれば、予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期になると判定する。電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ２の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ未満であれば、ステップ３６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ２の絶対値が許容温度差Ｔｒｅｑ以上であればステップＳ３７の処理に進む。
【０１１４】
ステップＳ３６において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度を最大開度（本実施形態では全開）に制御すると共に、排気位相を基準排気位相（本実施形態では吸気行程中における排気弁の開閉時期が吸気行程の中期となる排気位相）に制御する。
【０１１５】
ステップＳ３７において、電子制御ユニット２００は、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの予混合気の予想自着火時期が、目標自着火時期よりも遅角するか否かを判定する。
【０１１６】
本実施形態では電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ２が正の値であれば、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたのでは、目標自着火時期に筒内温度を要求筒内温度Ｔｉｇｎまで昇温させることができずに予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角すると判定し、ステップＳ３８の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、温度差ΔＴ２が負の値であれば、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたのでは、目標自着火時期よりも早期に筒内温度が要求筒内温度Ｔｉｇｎまで昇温してしまって予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも進角すると判定し、ステップＳ４０の処理に進む。
【０１１７】
ステップＳ３８において、電子制御ユニット２００は、図１４のテーブルを参照し、温度差ΔＴ２の絶対値に基づいて目標スロットル開度を設定する。
【０１１８】
図１４のテーブルに示すように、目標スロットル開度は、基本的に温度差ΔＴ２の絶対値が大きくなるほど最大開度よりも小さくなる。
【０１１９】
これは、スロットル開度を小さくするほど、実吸入空気量（新気量）を減少させることができ、その分だけ筒内ガス中に占める内部ＥＧＲガス量の割合を高くすることができるので、筒内温度を上昇させることができるためである。特に本実施形態のように、吸気行程中に排気弁６０を開くことで内部ＥＧＲガスを筒内に吸入している場合は、スロットル開度を小さくするほど、吸気行程中における筒内圧を小さく（負圧が大きく）することができるので、スロットル開度が最大開度のときと比較してより多くの内部ＥＧＲガスを筒内に吸入することができる。そのため、この場合は更に効果的に筒内温度を上昇させることができる。なお図１４のテーブルに示すように、本実施形態では目標スロットル開度が所定の下限開度以下にならないようにしている。これは、内部ＥＧＲガス量が或る一定量を超えると燃焼安定性が急激に低下するためである。
【０１２０】
ステップＳ３９において、電子制御ユニット２００は、ステップＳ３８で設定された目標スロットル開度となるようにスロットル弁３６を制御すると共に、基準排気位相となるように可変排気位相機構６３を制御する。
【０１２１】
ステップＳ４０において、電子制御ユニット２００は、図１５のテーブルを参照し、温度差ΔＴ２の絶対値に基づいて目標排気位相を設定する。
【０１２２】
図１５のテーブルに示すように、目標排気位相は、基本的に温度差ΔＴ２の絶対値が大きくなるほど、内部ＥＧＲガス量（圧縮端温度）が最大となる基準排気位相、すなわち吸気行程中における排気弁６０の開閉時期が吸気行程の中期となる排気位相よりも遅角させた排気位相となる。これは、図９に示す通り、吸気行程中における排気弁６０の開閉時期を吸気行程の中期から遅角させることで、内部ＥＧＲガス量を低減させて筒内温度を低下させることができるためである。
【０１２３】
なお目標排気位相を、吸気行程中における排気弁６０の開閉時期が吸気行程の中期となる排気位相よりも進角させた排気位相としても良いが、本実施形態では通常ＣＩモード時用の目標排気位相が、基本的に吸気行程中における排気弁６０の開閉時期が吸気行程の後期となる排気位相に設定されている。そのため、運転モードを冷間ＣＩモードからスムーズに通常ＣＩモードに切り替えることができるように、本実施形態では目標排気位相を、吸気行程中における排気弁６０の開閉時期が吸気行程の中期となる排気位相よりも遅角させた排気位相としている。
【０１２４】
ステップＳ４１において、電子制御ユニット２００は、最大開度となるようにスロットル弁３６を制御すると共に、ステップＳ４０で設定された目標排気位相となるように可変排気位相機構６３を制御する。
【０１２５】
図１６は、本実施形態による吸気制御の動作について説明するタイムチャートである。なお図１６は、機関負荷が一定の場合の動作の一例を示している。
【０１２６】
時刻ｔ１で、冷却水温Ｔｗが切替温度Ｔｗ１以上になると、運転モードがＳＩモードから冷間ＣＩモードに切り替えられる。運転モードが冷間ＣＩモードに切り替えられると、冷間ＣＩモード時用の吸気制御が実施される。
【０１２７】
すなわち、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角するか否かが判定され、その判定結果に基づいてスロットル弁３６及び排気動弁装置６の制御が実施される。
【０１２８】
図１６に示す例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角すると判定されている。
【０１２９】
そのため、排気位相が基準排気位相となるように可変排気位相機構６３が制御され、スロットル開度が最大開度よりも小さい開度となるようにスロットル弁３６が制御される。これにより、スロットル開度を最大開度に制御した場合と比較して内部ＥＧＲガス量を増大させて筒内温度の上昇幅を大きくすることができる。
【０１３０】
そのため、冷却水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｗ２よりも低い温度のときから、予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行うことができるので、熱効率を向上させて燃費を向上させることができる。また、スロットル開度が最大開度よりも小さい開度となるようにスロットル弁３６が制御されるものの、予混合気を火炎伝播燃焼させる場合よりはスロットル開度を大きくすることができる。そのため、ポンピングロスも低減することができる。
【０１３１】
時刻ｔ１以降は、冷却水温Ｔｗの上昇に伴って、筒内温度を上昇させるために必要な内部ＥＧＲガス量が徐々に低下していくため、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において、スロットル開度は徐々に最大開度に向かって大きくされる。
【０１３２】
時刻ｔ２で、冷却水温Ｔｗが切替温度Ｔｗ１からある程度高くなると、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期となる。その結果、時刻ｔ２からは、スロットル開度が最大開度となるようにスロットル弁３６が制御される。また排気位相は、引き続き基準排気位相に維持される。
【０１３３】
そして冷却水温Ｔｗがさらに高くなると、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの予混合気の予想自着火時期が、目標自着火時期よりも進角する場合がある。図１６に示す例では、時刻ｔ３で、スロットル開度を最大開度とし、排気位相を基準排気位相としたときの予混合気の予想自着火時期が、目標自着火時期よりも進角すると判定されている。
【０１３４】
この場合は、内部ＥＧＲガス量が過剰となっているため、スロットル開度を最大開度に維持しつつ、排気位相を基準排気位相から徐々に遅角させることで、内部ＥＧＲガス量を減少させて、筒内温度の上昇幅を抑制する。
【０１３５】
時刻ｔ４で冷却水温Ｔ２が暖機完了温度Ｔｗ２まで上昇すると、通常ＣＩモード時用の吸気制御が実施される。
【０１３６】
すなわち、スロットル開度、及び排気位相をそれぞれ機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時用の目標値に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角するか否かが判定され、その判定結果に基づいてスロットル弁３６及び排気動弁装置６の制御が実施される。
【０１３７】
図１６に示す例では、時刻ｔ４以降は、機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時用の目標値に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が、目標自着火時期になると判定されている。そのため時刻ｔ４以降は、スロットル開度、及び排気位相が、それぞれ機関運転状態に応じた通常ＣＩモード時用の目標値に制御される。
【０１３８】
以上説明した本実施形態によれば、機関本体１と、機関本体１の燃焼室１１に燃料を供給することができるように構成された燃料供給装置２と、燃焼室１１内に臨むように配置された点火プラグ１６と、燃焼室１１内に吸入される空気量を調節するためのスロットル弁３６と、機関本体１に設けられた排気弁６０の開閉時期を変更可能に構成された排気動弁装置６と、機関本体１の温度を検出するための水温センサ２１９（温度検出器）と、を備える内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００（制御装置）が、機関回転速度と機関負荷とによって定まる機関運転状態が燃焼室１１内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる自着火運転領域ＲＲ内にあるときに、機関本体１の温度に基づいて、燃料供給装置２を制御すると共に必要に応じて点火プラグ１６を制御して予混合気を燃焼させる燃焼制御部と、自着火運転領域ＲＲにおいて、スロットル弁３６の開度を所定開度に制御し、かつ、排気弁６０の開閉時期を吸気弁閉時期に所定量の排気が燃焼室１１内に存在する所定開閉時期に制御した場合の予混合気の予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角するかを判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、少なくともスロットル弁３６及び排気動弁装置６を制御する吸気制御部と、を備える。
【０１３９】
そして燃焼制御部は、機関本体１の温度が所定の暖機完了温度Ｔｗ２よりも低い所定の切替温度Ｔｗ１未満のときには予混合気を火炎伝播燃焼させ、切替温度Ｔｗ１以上のときには予混合気を圧縮自着火燃焼させるように構成されている。また吸気制御部は、機関本体１の温度が切替温度Ｔｗ１以上であって暖機完了温度Ｔｗ２未満の場合に、予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角すると判定されたときは、スロットル弁３６の開度を所定開度よりも小さい開度に制御すると共に、排気弁６０の開閉時期を所定開閉時期に制御し、機関本体１の温度が暖機完了温度Ｔｗ２以上の場合は、スロットル弁３６の開度を所定開度に制御するように構成されている。
【０１４０】
これにより、機関本体１の温度が切替温度Ｔｗ１以上であって暖機完了温度Ｔｗ２未満であるときの暖機完了前において、スロットル開度を小さくすることで燃焼室１１内に吸入される空気量を減らして筒内ガス中に占める内部ＥＧＲガスの割合を高くすることができる。その結果、筒内温度の上昇幅を大きくすることができるので、暖機完了前から筒内温度を要求筒内温度Ｔｉｇｎまで昇温させて予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行うことが可能となり、暖機中における燃費の悪化を抑制することができる。
【０１４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１４２】
例えば上記の実施形態では、リフト特性切替機構６４によって排気弁２度開き動作を実施することで、内部ＥＧＲガスを燃焼室１１に導入するようにしていたが、内部ＥＧＲガスの導入方法はこれに限られるものではない。例えば、リフト特性切替機構６４を備えていない場合であっても、可変排気位相機構６３によって排気弁閉時期を排気行程中に設定することで、燃焼室１１内の排気の一部をそのまま燃焼室１１内に残存させるようにしても良い。この場合は、排気弁閉時期を排気上死点から遅角させるほど内部ＥＧＲガス量を多くすることができる。
【０１４３】
また上記の実施形態では、基本的にスロットル弁３６を制御することで吸入空気量の調節を実施していたが、例えば吸気弁５０の開閉時期を制御することで調節するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１４４】
１    機関本体
２    燃料供給装置
１１    燃焼室
１６    点火プラグ
２０    燃料噴射弁
３６    スロットル弁
６０    排気弁
１００    内燃機関
２００    電子制御ユニット（制御装置）
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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