(57)【要約】【課題】燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換える際、トルク変動やトルク段差の発生を抑制することができ、運転性及び商品性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関3の制御装置1は、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換えるSIモード切換条件が成立したときに、SIモード切換制御を実行する(ステップ2,3)。このSIモード切換制御では、SIモード切換条件が成立したときに、EGR機構15の応答遅れを表す遅延時間delay_Tを算出し(ステップ51)、SIモード切換条件が成立したタイミングで、外部EGR量が増大するようにEGR機構15を制御し(ステップ39)、SIモード切換条件の成立タイミングから遅延時間delay_Tが経過したタイミングで、内部EGR量が減少するように可変排気カム位相機構51などを制御する(ステップ35〜37)。【選択図】図14
2015004324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼モードを、圧縮着火燃焼可能なリーン雰囲気の混合気を火種用の火花点火によって燃焼させる圧縮着火燃焼モードと、ストイキ雰囲気の混合気を火花点火によって燃焼させる火花点火燃焼モードとに切換可能に構成され、気筒内に残留する既燃ガス量である内部ＥＧＲ量が内部ＥＧＲ装置によって変更されるとともに、排気通路内の排ガスの一部が吸気通路に還流する還流ガス量である外部ＥＧＲ量が外部ＥＧＲ装置によって変更される内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼モードを前記圧縮着火燃焼モードから前記火花点火燃焼モードに切り換えるＳＩモード切換条件が成立したか否かを判定するＳＩモード切換条件判定手段と、
当該ＳＩモード切換条件判定手段の判定結果に基づき、前記ＳＩモード切換条件が成立したときに、前記燃焼モードを前記圧縮着火燃焼モードから前記火花点火燃焼モードに切り換えるために、前記内部ＥＧＲ装置及び前記外部ＥＧＲ装置を制御するＳＩモード切換制御を実行する制御手段と、
を備え、
当該制御手段は、
前記ＳＩモード切換制御を実行する場合において、前記ＳＩモード切換条件が成立したときに、前記外部ＥＧＲ装置の応答遅れを表す応答遅れ時間を算出する応答遅れ時間算出手段と、
前記ＳＩモード切換制御を実行する場合において、前記ＳＩモード切換条件が成立したときに、前記外部ＥＧＲ装置を制御する外部ＥＧＲ制御を開始する外部ＥＧＲ制御手段と、
前記ＳＩモード切換制御を実行する場合において、前記ＳＩモード切換条件の成立タイミングから前記応答遅れ時間が経過したときに、前記内部ＥＧＲ装置を制御する内部ＥＧＲ制御を開始する内部ＥＧＲ制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、排気弁の最大揚程である排気リフトを、前記圧縮着火燃焼モード用の値であるＨＣＣＩ用排気リフトと、前記火花点火燃焼モード用の値であるＳＩ用排気リフトとの間で切り換える排気リフト切換機構を有し、
前記制御手段は、
前記ＳＩモード切換制御の実行中、前記気筒内のガス状態が前記火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったか否かを判定するガス状態判定手段と、
当該ガス状態判定手段の判定結果に基づき、前記ＳＩモード切換制御の実行中において前記気筒内のガス状態が前記火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったときには、前記排気リフト切換機構を制御することにより、前記排気リフトを、前記ＨＣＣＩ用排気リフトから前記ＳＩ用排気リフトに切り換える排気リフト制御手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内部ＥＧＲ装置は、前記内燃機関の排気弁を駆動する排気カムシャフトのクランクシャフトに対する位相である排気カム位相を変更する可変排気カム位相機構を有し、
前記内部ＥＧＲ制御手段は、前記内部ＥＧＲ制御の実行中、前記排気カム位相の目標となる目標排気カム位相を算出するとともに、前記排気カム位相が当該目標排気カム位相になるように、前記可変排気カム位相機構を制御し、
前記ガス状態判定手段は、
前記排気カム位相を取得する排気カム位相取得手段を有し、
前記排気カム位相と前記目標排気カム位相との差分が所定範囲内になったときに、前記気筒内のガス状態が前記火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ガス状態判定手段は、
前記気筒内のガス温度を表す筒内ガス温度パラメータを取得する筒内ガス温度パラメータ取得手段を有し、
当該筒内ガス温度パラメータが表す前記気筒内のガス温度が所定温度未満になったときに、前記気筒内のガス状態が前記火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ガス状態判定手段は、
ＥＧＲ率を取得するＥＧＲ率取得手段を有し、
当該ＥＧＲ率が所定値を上回ったときに、前記気筒内のガス状態が前記火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ガス状態判定手段は、
前記気筒内の混合気の空燃比を表す空燃比パラメータを取得する空燃比パラメータ取得手段を有し、
当該空燃比パラメータが表す空燃比が所定値未満になったときに、前記気筒内のガス状態が前記火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、吸気弁を駆動する吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する位相である吸気カム位相を変更する可変吸気カム位相機構をさらに有し、
前記制御手段は、
前記ＳＩモード切換制御の実行中において、前記排気リフトが前記ＨＣＣＩ用排気リフトから前記ＳＩ用排気リフトに切り換えられた以降、前記吸気カム位相の目標となる目標吸気カム位相を算出するとともに、前記吸気カム位相が当該目標吸気カム位相になるように、前記可変吸気カム位相機構を制御する吸気カム位相制御を実行する吸気カム位相制御手段をさらに有することを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、前記吸気弁の最大揚程である吸気リフトを、前記圧縮着火燃焼モード用の値であるＨＣＣＩ用吸気リフトと、前記火花点火燃焼モード用の値であるＳＩ用吸気リフトとの間で切り換える吸気リフト切換機構をさらに有し、
前記制御手段は、
前記吸気カム位相制御の実行中、前記吸気カム位相と前記目標吸気カム位相との差分が所定範囲内になったときに、前記吸気リフト切換機構を制御することにより、前記吸気リフトを前記ＨＣＣＩ用吸気リフトから前記ＳＩ用吸気リフトに切り換える吸気リフト制御手段をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の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、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードと火花点火燃焼モードとに切換可能な内燃機関の制御装置に関し、特に、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換える際の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、スロットル弁機構、２つの可変動弁機構及び外部ＥＧＲ機構などを備えており、２つの可変動弁機構はそれぞれ、吸気弁及び排気弁のバルブタイミング及び最大揚程を自在に変更するものである。外部ＥＧＲ機構は、排気通路内の排ガスの一部を吸気通路のスロットル弁の下流側に還流するためのものであり、ＥＧＲ通路及びこれを開閉するＥＧＲ制御弁を備えている。
【０００３】
この制御装置では、内燃機関の運転領域が圧縮着火燃焼領域から火花点火燃焼領域に変化したときに、同文献の図４に示すように、内燃機関の燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換える燃焼切換制御が実行される。この燃焼切換制御では、まず、ステップ１１で、燃焼モードの切換前に、スロットル弁開度を若干減少させるとともに、空燃比を若干、リッチ化する。次いで、ステップ１２で、燃焼モードの切換と同時に、スロットル弁の開度をステップ状に減少させるとともに、空燃比をステップ状にリッチ化する。具体的には、エンジン回転数及び／又は負荷に応じて、空燃比を算出する。さらに、目標ＥＧＲ率を、エンジン回転数及び／又は負荷に応じて、ノッキングの発生を抑制できるような値として算出し、この目標ＥＧＲ率になるように、ＥＧＲ制御弁を制御する。
【０００４】
次に、ステップ１３〜１５で、実ＥＧＲ率を推定し、目標ＥＧＲ率に対する実ＥＧＲ率の乖離量を算出し、この乖離量に応じて、空燃比のリッチ化補正値を算出するとともに、このリッチ化補正値によって空燃比を補正することにより、補正後空燃比を算出する。さらに、ステップ１６で、触媒内の酸素ストレージ量を算出する。そして、ステップ１７で、酸素ストレージ量が所定値ＳＬ以下になったか否かを判別し、この判別結果がＮＯのときには、上記のステップ１３〜１６を繰り返し実行する。一方、ステップ１７の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１８に進み、空燃比を徐々に理論空燃比に復帰させた後、この燃焼切換制御を終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９１９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のように、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードと火花点火燃焼モードとの間で切換可能な内燃機関の場合、圧縮着火燃焼モードのときの方が、火花点火燃焼モードと比べて、発生トルクが小さくなる関係上、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換えた際、トルク変動やトルク段差が発生しやすいという特性を備えている。これに対して、特許文献１の制御装置によれば、上述した燃焼切換制御を実行することによって、ノッキングの発生を抑制することはできるものの、燃焼モード切換中の発生トルクを適切に制御することができず、それに起因して、燃焼モードを切り換える際、トルク変動やトルク段差が発生し、運転性及び商品性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換える際、トルク変動やトルク段差の発生を抑制することができ、運転性及び商品性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃焼モードを、圧縮着火燃焼可能なリーン雰囲気の混合気を火種用の火花点火によって燃焼させる圧縮着火燃焼モードと、ストイキ雰囲気の混合気を火花点火によって燃焼させる火花点火燃焼モードとに切換可能に構成され、気筒３ａ内に残留する既燃ガス量である内部ＥＧＲ量が内部ＥＧＲ装置（可変排気カム位相機構５１）によって変更されるとともに、排気通路７内の排ガスの一部が吸気通路６に還流する還流ガス量である外部ＥＧＲ量が外部ＥＧＲ装置（ＥＧＲ機構１５）によって変更される内燃機関３の制御装置１であって、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換えるＳＩモード切換条件が成立したか否かを判定するＳＩモード切換条件判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１７，１８）と、ＳＩモード切換条件判定手段の判定結果に基づき、ＳＩモード切換条件が成立したときに、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換えるために、内部ＥＧＲ装置及び外部ＥＧＲ装置を制御するＳＩモード切換制御を実行する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２，３）と、を備え、制御手段は、ＳＩモード切換制御を実行する場合において、ＳＩモード切換条件が成立したときに、外部ＥＧＲ装置の応答遅れを表す応答遅れ時間（遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔ）を算出する応答遅れ時間算出手段（ＥＣＵ２、ステップ５１）と、ＳＩモード切換制御を実行する場合において、ＳＩモード切換条件が成立したときに、外部ＥＧＲ装置（ＥＧＲ機構１５）を制御する外部ＥＧＲ制御を開始する外部ＥＧＲ制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３９）と、ＳＩモード切換制御を実行する場合において、ＳＩモード切換条件の成立タイミングから応答遅れ時間が経過したときに、内部ＥＧＲ装置を制御する内部ＥＧＲ制御を開始する内部ＥＧＲ制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３５〜３７）と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換えるＳＩモード切換条件が成立したときに、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに切り換えるために、内部ＥＧＲ装置及び外部ＥＧＲ装置を制御するＳＩモード切換制御が実行される。この場合、外部ＥＧＲ装置は、排気通路内の排ガスの一部を吸気通路に還流させるという構造上の理由により、内部ＥＧＲ装置と比べて、還流ガスが気筒内に到達するのに時間を要し、結果的に、応答遅れを生じてしまうという特性を一般的に有している。そのため、ＳＩモード切換制御を実行する際、内部ＥＧＲ装置の制御と外部ＥＧＲ装置の制御とを同じタイミングで開始した場合には、外部ＥＧＲ装置からの還流ガスが気筒内に到達していない状態で、既燃ガスが内部ＥＧＲ装置のみから気筒内に供給される状態となってしまう。それにより、両者の協調制御を適切に実行できないことで、気筒内のＥＧＲ量及びＥＧＲ率を精度よく制御することができず、その制御精度が低下してしまう。その結果、トルク変動やトルク段差を生じるおそれがある。
【００１０】
これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、ＳＩモード切換制御を実行する場合において、ＳＩモード切換条件が成立したときに、外部ＥＧＲ装置の応答遅れを表す応答遅れ時間が算出され、ＳＩモード切換条件が成立したときに、外部ＥＧＲ装置を制御する外部ＥＧＲ制御が開始されるとともに、ＳＩモード切換条件の成立タイミングから応答遅れ時間が経過したときに、内部ＥＧＲ装置を制御する内部ＥＧＲ制御が開始されるので、この応答遅れ時間を適切に算出することによって、外部ＥＧＲ装置によって還流ガスが気筒内に供給されるタイミングと、内部ＥＧＲ装置によって既燃ガスが気筒内に供給されるタイミングとを同時にすることができる。それにより、内部ＥＧＲ制御及び外部ＥＧＲ制御を互いに協調させながら、気筒内のＥＧＲ量を制御することができ、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができる。それにより、ＳＩモード切換制御を実行する際、トルク変動やトルク段差の発生を抑制することができ、運転性及び商品性を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、排気弁５の最大揚程である排気リフトを、圧縮着火燃焼モード用の値であるＨＣＣＩ用排気リフト（低リフト）と、火花点火燃焼モード用の値であるＳＩ用排気リフト（高リフト）との間で切り換える排気リフト切換機構５２を有し、制御手段は、ＳＩモード切換制御の実行中、気筒３ａ内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったか否かを判定するガス状態判定手段（ＥＣＵ２、ステップ８３〜８７）と、ガス状態判定手段の判定結果に基づき、ＳＩモード切換制御の実行中において気筒３ａ内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったときには、排気リフト切換機構５２を制御することにより、排気リフトを、ＨＣＣＩ用排気リフトからＳＩ用排気リフトに切り換える排気リフト制御手段（ＥＣＵ２、ステップ８８）と、をさらに有することを特徴とする。
【００１２】
この内燃機関の制御装置によれば、ＳＩモード切換制御の実行中、気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったか否かが判定され、ＳＩモード切換制御の実行中において気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったときには、排気リフト切換機構を制御することにより、排気リフトが、ＨＣＣＩ用排気リフトからＳＩ用排気リフトに切り換えられる。この場合、一般に、排気リフトを変更すると、排気弁の開弁期間も変化し、それに伴って、排気弁が閉じたタイミングで気筒内に残存する既燃ガス量すなわち内部ＥＧＲ量も変化することになる。したがって、このＳＩ用排気リフトを、火花点火燃焼モードに適した内部ＥＧＲ量が得られるような値に設定することによって、気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったタイミングで、内部ＥＧＲ量を火花点火燃焼モードに適した値でかつトルク変動やトルク段差の発生を抑制できる値に迅速に変更することができる。それにより、トルク変動やトルク段差の発生を抑制しながら、圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに移行することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の制御装置１において、内部ＥＧＲ装置は、内燃機関３の排気弁５を駆動する排気カムシャフトのクランクシャフト３ｃに対する位相である排気カム位相ＣＡＥＸを変更する可変排気カム位相機構５１を有し、内部ＥＧＲ制御手段は、内部ＥＧＲ制御の実行中、排気カム位相ＣＡＥＸの目標となる目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇを算出するとともに、排気カム位相ＣＡＥＸが目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇになるように、可変排気カム位相機構５１を制御し、ガス状態判定手段は、排気カム位相ＣＡＥＸを取得する排気カム位相取得手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、排気カム角センサ３３）を有し、排気カム位相ＣＡＥＸと目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇとの差分（排気カム位相偏差ＤＣＡＥＸ）が所定範囲（ＤＣＡＥＸ＜Ｄｒｅｆ）内になったときに、気筒３ａ内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定する（ステップ８７）ことを特徴とする。
【００１４】
この内燃機関の制御装置によれば、内部ＥＧＲ制御の実行中、排気カム位相の目標となる目標排気カム位相が算出され、排気カム位相が目標排気カム位相になるように、可変排気カム位相機構が制御される。さらに、排気カム位相が取得され、排気カム位相と目標排気カム位相との差分が所定範囲内になったときに、気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定される。この場合、排気カム位相が目標排気カム位相になるように、可変排気カム位相機構が制御されている関係上、排気カム位相と目標排気カム位相との差分は、内部ＥＧＲ量が目標排気カム位相に相当する値になったか否かを精度よく表すことになる。したがって、この目標排気カム位相を、火花点火燃焼モードを実行すべき内部ＥＧＲ量となる値に設定することによって、気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったことを精度よく判定することができ、それにより、圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに適切なタイミングで移行することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の制御装置１において、ガス状態判定手段は、気筒３ａ内のガス温度を表す筒内ガス温度パラメータ（圧縮初期温度Ｔ１）を取得する筒内ガス温度パラメータ取得手段（ＥＣＵ２、吸気温センサ２６、排気温センサ２８、ステップ５５）を有し、筒内ガス温度パラメータが表す気筒３ａ内のガス温度（圧縮初期温度Ｔ１）が所定温度（所定の判定値Ｔ１ｒｅｆ）未満になったときに、気筒３ａ内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定する（ステップ８３）ことを特徴とする。
【００１６】
一般に、圧縮着火燃焼を実行する場合、気筒内のガス温度は、圧縮着火燃焼に適した状態にあるか否か、すなわち火花点火燃焼モードを実行すべき状態にあるか否かという点に対して、極めて高い相関性を有している。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、筒内ガス温度パラメータが表す気筒内のガス温度が所定温度未満になったときに、気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定されるので、この所定温度を適切に設定することによって、圧縮着火燃焼モードを中止し、火花点火燃焼モードを開始すべきタイミングを精度よく判定することができる。それにより、圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに適切なタイミングで移行することができる（なお、本明細書における「筒内ガス温度パラメータの取得」などの「取得」は、筒内ガス温度パラメータをセンサなどによって直接検出することに限らず、筒内ガス温度パラメータを他のパラメータに基づいて算出することを含む）。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の制御装置１において、ガス状態判定手段は、ＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌを取得するＥＧＲ率取得手段（ＥＣＵ２、ステップ８４）を有し、ＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌが所定値ｒＲＥＦを上回ったときに、気筒３ａ内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定する（ステップ８５）ことを特徴とする。
【００１８】
前述したように、圧縮着火燃焼を実行する場合、気筒内のガス温度は、火花点火燃焼モードを実行すべき状態にあるか否かという点に対して、極めて高い相関性を有しているので、ＥＧＲ率は、火花点火燃焼モードを実行すべき状態にあるか否かを精度よく表すものとなる。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ率が所定値を上回ったときに、気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定されるので、この所定値を適切に設定することによって、圧縮着火燃焼モードを中止し、火花点火燃焼モードを開始すべきタイミングを精度よく判定することができる。それにより、圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに適切なタイミングで移行することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の制御装置１において、ガス状態判定手段は、気筒３ａ内の混合気の空燃比を表す空燃比パラメータ（空燃比Ａ／Ｆ、当量比ＫＡＣＴ、燃空比λ）を取得する空燃比パラメータ取得手段（ＥＣＵ２、ＬＡＦセンサ２９）を有し、空燃比パラメータが表す空燃比が所定値未満になったときに、気筒３ａ内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定することを特徴とする。
【００２０】
一般に、圧縮着火燃焼を実行する場合、気筒内の混合気の空燃比は、混合気が圧縮着火燃焼に適した状態にあるか否かという点に対して、極めて高い相関性を有しているので、気筒内の混合気の空燃比を表す空燃比パラメータは、混合気が圧縮着火燃焼に適した状態にあるか否か、すなわち火花点火燃焼モードを実行すべき状態にあるか否かを精度よく表すものとなる。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、空燃比パラメータが表す空燃比が所定値未満になったときに、気筒内のガス状態が火花点火燃焼モードを実行すべき状態になったと判定されるので、この所定値を適切に設定することによって、圧縮着火燃焼モードを中止し、火花点火燃焼モードを開始すべきタイミングを精度よく判定することができる。それにより、圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに適切なタイミングで移行することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項２ないし６のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、吸気弁４を駆動する吸気カムシャフトのクランクシャフト３ｃに対する位相である吸気カム位相ＣＡＩＮを変更する可変吸気カム位相機構４１をさらに有し、制御手段は、ＳＩモード切換制御の実行中において、排気リフトがＨＣＣＩ用排気リフトからＳＩ用排気リフトに切り換えられた以降、吸気カム位相ＣＡＩＮの目標となる目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇを算出するとともに、吸気カム位相ＣＡＩＮが目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇになるように、可変吸気カム位相機構４１を制御する吸気カム位相制御を実行する吸気カム位相制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１０１）をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
この内燃機関の制御装置によれば、ＳＩモード切換制御の実行中において、排気リフトがＨＣＣＩ用排気リフトからＳＩ用排気リフトに切り換えられた以降、吸気カム位相の目標となる目標吸気カム位相を算出するとともに、吸気カム位相が目標吸気カム位相になるように、可変吸気カム位相機構を制御する吸気カム位相制御が実行される。この場合、可変吸気カム位相機構によって変更される吸気カム位相は、内燃機関の吸気弁を駆動する吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する位相であるので、これを変更することにより、気筒内に吸入される総ガス量（すなわち新気量と外部ＥＧＲ量の和）を迅速に変更することができる。したがって、目標吸気カム位相を適切に設定することによって、ＳＩモード切換制御の実行中において気筒内のガス状態が圧縮着火燃焼可能でなくなったときに、気筒内に吸入される総ガス量（すなわち新気量と外部ＥＧＲ量の和）を、火花点火燃焼に適した値でかつトルク変動やトルク段差の発生を抑制できる値に迅速に変更することができ、トルク変動やトルク段差の発生を精度よく抑制することができる。それにより、運転性及び商品性をさらに向上させることができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、吸気弁４の最大揚程である吸気リフトを、圧縮着火燃焼モード用の値であるＨＣＣＩ用吸気リフトと、火花点火燃焼モード用の値であるＳＩ用吸気リフトとの間で切り換える吸気リフト切換機構４２をさらに有し、制御手段は、吸気カム位相制御の実行中、吸気カム位相ＣＡＩＮと目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇとの差分（吸気カム位相偏差ＤＣＡＩＮ）が所定範囲（ＤＣＡＩＮ＜Ｄｒｅｆ）内になったときに、吸気リフト切換機構４２を制御することにより、吸気リフトをＨＣＣＩ用吸気リフトからＳＩ用吸気リフトに切り換える吸気リフト制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１０４）をさらに有することを特徴とする。
【００２４】
この内燃機関の制御装置によれば、吸気カム位相制御の実行中、吸気カム位相と目標カム位相との差分が所定範囲内になったときに、吸気リフト切換機構を制御することにより、吸気リフトがＨＣＣＩ用吸気リフトからＳＩ用吸気リフトに切り換えられる。この場合、一般に、吸気リフトを変更すると、吸気弁の開弁期間も変化し、それに伴って、充填効率が変化することになる。したがって、このＳＩ用吸気リフトを、火花点火燃焼モードに適した充填効率が得られるような値に設定することによって、ＳＩモード切換制御の実行中、気筒内のガス状態が圧縮着火燃焼可能でなくなり、気筒内に吸入される総ガス量が、火花点火燃焼に適した値に変更されたタイミングにおいて、吸気リフトを、火花点火燃焼モードに適した充填効率が得られるように変更することができる。それにより、トルク変動やトルク段差の発生をより一層、精度よく抑制することができ、運転性及び商品性をより一層、向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置及びこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】可変吸気カム位相機構及び可変排気カム位相機構による吸気弁及び排気弁のバルブタイミングの変更可能な範囲を示すバルブリフト曲線である。
【図４】吸気リフト切換機構及び排気リフト切換機構による吸気弁及び排気弁の最大揚程の切換状態を示すバルブリフト曲線である。
【図５】吸排気制御処理を示すフローチャートである。
【図６】燃焼モード判定処理を示すフローチャートである。
【図７】ＨＣＣＩ領域の判定に用いるマップの一例を示す図である。
【図８】ＳＩモード切換制御処理を示すフローチャートである。
【図９】パラメータ算出処理を示すフローチャートである。
【図１０】内部ＥＧＲ率の算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】位相＆リフト制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】吸気側制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】燃焼制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えたときの制御結果の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。本実施形態の制御装置１は、後述するように、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３の燃焼モードなどを制御するものであり、図２に示すＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２は、後述する各種の制御処理を実行する。
【００２７】
エンジン３は、複数組の気筒３ａ及びピストン３ｂ（１組のみ図示）を有する直列多気筒ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。このエンジン３は、第１燃料噴射弁１１、第２燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３（図２参照）を備えており、これらの２つ燃料噴射弁１１，１２及び点火プラグ１３はいずれも、気筒３ａ毎に設けられている（いずれも１つのみ図示）。
【００２８】
第１燃料噴射弁１１は、各気筒３ａの吸気ポート内に燃料を噴射するように、吸気通路６の吸気マニホールド６ａの分岐部に取り付けられており、第２燃料噴射弁１２は、燃料を燃焼室内に直接噴射するようにシリンダヘッドに取り付けられている。
【００２９】
２つ燃料噴射弁１１，１２及び点火プラグ１３はいずれも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２によって、２つの燃料噴射弁１１，１２による燃料の噴射量及び噴射時期と、点火プラグ１３による混合気の点火時期とが制御される。それにより、後述するように、エンジン３は、燃焼モードを圧縮着火燃焼モードと火花点火燃焼モードとに切り換えて運転される。なお、以下の説明では、適宜、圧縮着火燃焼モードを「ＨＣＣＩ燃焼モード」、火花点火燃焼モードを「ＳＩ燃焼モード」という。
【００３０】
また、エンジン３は、気筒３ａ毎に設けられた吸気弁４及び排気弁５と、これらの弁４，５をそれぞれ開閉駆動する可変吸気動弁機構４０及び可変排気動弁機構５０と、スロットル弁機構１４と、ＥＧＲ機構１５（外部ＥＧＲ装置）などを備えている。
【００３１】
この可変吸気動弁機構４０は、可変吸気カム位相機構４１及び吸気リフト切換機構４２を備えている。この可変吸気カム位相機構４１は、吸気カムシャフト（図示せず）のクランクシャフト３ｃに対する相対的な位相（以下「吸気カム位相」という）ＣＡＩＮを無段階に進角側又は遅角側に変更するものであり、吸気カムシャフトの吸気スプロケット側の端部に設けられている。
【００３２】
この可変吸気カム位相機構４１は、具体的には、本出願人が特開２０００−２２７０１３号公報などで提案済みのものと同様に構成されているので、その詳細な説明は省略するが、吸気カム位相制御弁４１ａ（図２参照）などを備えている。この可変吸気カム位相機構４１は、ＥＣＵ２により吸気カム位相制御弁４１ａが制御されることにより、吸気カム位相ＣＡＩＮを、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化させる。それにより、吸気弁４のバルブタイミングは、図３に実線で示す最遅角タイミングと、図３に１点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
【００３３】
この場合、吸気カム位相ＣＡＩＮの最遅角値は値０に設定され、最進角値は所定の正値に設定されており、そのため、吸気カム位相ＣＡＩＮが値０から増大するほど、吸気弁４のバルブタイミングが最遅角タイミングから進角側に変更される。
【００３４】
一方、吸気カムシャフトの可変吸気カム位相機構４１と反対側の端部には、吸気カム角センサ３２（図２参照）が設けられている。この吸気カム角センサ３２（吸気カム位相取得手段）は、例えばマグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、吸気カムシャフトの回転に伴い、パルス信号である吸気ＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この吸気ＣＡＭ信号及び後述するＣＲＫ信号に基づき、吸気カム位相ＣＡＩＮを算出する。
【００３５】
また、上述した吸気リフト切換機構４２は、本出願人が特開２０００−２２７０１３号公報などで既に提案したものと同様に構成されているので、その詳細な説明はここでは省略するが、吸気弁４の最大揚程（以下「吸気リフト」という）を２段階に変更するものであり、吸気カムシャフトに一体に設けられた低リフトカム及び高リフトカム（いずれも図示せず）と、ＥＣＵ２に接続された吸気リフト制御弁４２ａ（図２参照）などを備えている。
【００３６】
この吸気リフト切換機構４２では、ＥＣＵ２により吸気リフト制御弁４２ａが制御されることによって、吸気リフト切換機構４２の動作モードが低リフトモード又は高リフトモードに切り換えられる。この低リフトモードでは、吸気カムシャフトが回転した際、吸気弁４は、低リフトカムのみによって開閉駆動され、それにより、吸気弁４は、図４に１点鎖線で示すように、所定の低リフトでかつ所定の開弁期間で開閉する。
【００３７】
一方、高リフトモードでは、吸気カムシャフトが回転した際、吸気弁４は、高リフトカムのみによって駆動されることで、図４に実線で示すように、低リフトモードのときよりも高い所定の高リフトでかつより長い開弁期間で開閉する。それにより、吸気通路６内のガスがより高い充填効率で気筒３ａ内に吸入される。
【００３８】
また、このエンジン３の場合、可変吸気動弁機構４０及び可変排気動弁機構５０の動作状態によっては、吸気弁４と排気弁５のオーバーラップが発生することなく、吸気弁４の閉弁後に吸気弁４及び排気弁５がいずれも閉弁状態に保持される期間、すなわちネガティブオーバーラップ期間が発生するように構成されている。この場合、ネガティブオーバーラップ期間が長いほど、気筒３ａ内に残留する既燃ガス量が増大することになる。なお、以下の説明では、既燃ガスを気筒３ａ内に残留させることを「内部ＥＧＲ」といい、その残留する既燃ガスを「内部ＥＧＲガス」といい、その残留量を「内部ＥＧＲ量」という。
【００３９】
以上の構成により、この可変吸気動弁機構４０の場合、ネガティブオーバーラップ期間が発生する条件下では、ネガティブオーバーラップ期間は、吸気リフト切換機構４２の動作モードが低リフトモードにあるときの方が、高リフトモードにあるときよりも長くなるとともに、吸気カム位相ＣＡＩＮが遅角側にあるほど、より長くなる。したがって、可変吸気動弁機構４０の場合、吸気リフト切換機構４２の動作モードが低リフトモードにあって、吸気カム位相ＣＡＩＮが前述した所定の最遅角位置にあるときに、内部ＥＧＲ量が最も大きくなる。
【００４０】
一方、前述した可変排気動弁機構５０は、可変排気カム位相機構５１及び排気リフト切換機構５２を備えている。この可変排気カム位相機構５１（内部ＥＧＲ装置）は、排気カムシャフト（図示せず）のクランクシャフト３ｃに対する相対的な位相（以下「排気カム位相」という）ＣＡＥＸを無段階に進角側又は遅角側に変更するものであり、排気カムシャフトの排気スプロケット側の端部に設けられている。
【００４１】
この可変排気カム位相機構５１は、具体的には、前述した可変吸気カム位相機構４１と同様に構成されており、排気カム位相制御弁５１ａ（図２参照）などを備えている。この可変排気カム位相機構５１は、ＥＣＵ２により排気カム位相制御弁５１ａが制御されることにより、排気カム位相ＣＡＥＸを、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化させる。それにより、排気弁４のバルブタイミングは、図３に実線で示す最遅角タイミングと、図３に１点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
【００４２】
この場合、排気カム位相ＣＡＥＸの最遅角値は値０に設定され、最進角値は所定の正値に設定されており、そのため、排気カム位相ＣＡＥＸが値０から増大するほど、排気弁５のバルブタイミングが最遅角タイミングからより進角側に変更される。
【００４３】
一方、排気カムシャフトの可変排気カム位相機構５１と反対側の端部には、排気カム角センサ３３（図２参照）が設けられている。この排気カム角センサ３３（排気カム位相取得手段）は、前述した吸気カム角センサ３２と同様に構成されており、排気カムシャフトの回転に伴い、パルス信号である排気ＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この排気ＣＡＭ信号及び後述するＣＲＫ信号に基づき、排気カム位相ＣＡＥＸを算出する。
【００４４】
また、上述した排気リフト切換機構５２は、排気弁５の最大揚程（以下「排気リフト」という）を２段階に変更するものである。この排気リフト切換機構５２は、具体的には、前述した吸気リフト切換機構４２と同様に構成されており、ＥＣＵ２に接続された排気リフト制御弁５２ａ（図２参照）などを備えている。
【００４５】
この排気リフト切換機構５２の場合、ＥＣＵ２により排気リフト制御弁５２ａが制御されることによって、その動作モードが低リフトモード又は高リフトモードに切り換えられる。この低リフトモードでは、排気カムシャフトが回転した際、排気弁４は、低速リフトカムのみによって開閉駆動され、それにより、排気弁４は、図４に１点鎖線で示すように、所定の低リフトでかつ所定の開弁期間で開閉する。
【００４６】
一方、高リフトモードでは、排気カムシャフトが回転した際、排気弁４は、高リフトカムのみによって駆動されることで、図４に実線で示すように、低リフトモードのときよりも高い所定の高リフトでかつより長い開弁期間で開閉する。
【００４７】
以上の構成により、この可変排気動弁機構５０の場合、ネガティブオーバーラップ期間が発生する条件下では、ネガティブオーバーラップ期間は、排気リフト切換機構５２の動作モードが低リフトモードにあるときの方が、高リフトモードにあるときよりも長くなるとともに、排気カム位相ＣＡＥＸが進角側にあるほど、より長くなる。したがって、可変排気動弁機構５０の場合、排気リフト切換機構５２の動作モードが低リフトモードにあって、排気カム位相ＣＡＥＸが前述した所定の最進角位置にあるときに、内部ＥＧＲ量が最も大きくなる。
【００４８】
一方、前述したスロットル弁機構１４は、吸気通路６を流れる新気量を変化させるものであり、スロットル弁１４ａ及びこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ１４ｂなどを備えている。スロットル弁１４ａは、吸気通路６の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁１４ａを通過する新気の流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ１４ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２によって制御されることにより、スロットル弁１４ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを変化させる。
【００４９】
また、前述したＥＧＲ機構１５は、排気通路７内の排ガスの一部を吸気通路６側に還流させるものであり、吸気通路６及び排気通路７の間に接続されたＥＧＲ通路１５ａと、このＥＧＲ通路１５ａを開閉するＥＧＲ制御弁１５ｂなどで構成されている。ＥＧＲ通路１５ａの一端は、排気通路７の図示しない触媒装置よりも上流側の部位に開口し、他端は、吸気通路６のスロットル弁１４ａよりも下流側の、吸気マニホールド６ａの吸気チャンバ６ｂに開口している。
【００５０】
ＥＧＲ制御弁１５ｂは、そのリフト（以下「ＥＧＲリフト」という）ＬＡＣＴが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成されており、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ制御弁１５ｂを介して、ＥＧＲ通路１５ａの開度を変化させることにより、排ガスの還流量すなわちＥＧＲ量を制御する。なお、以下の説明では、ＥＧＲ機構１５によって排気を還流させることを「外部ＥＧＲ」といい、その還流ガスを「外部ＥＧＲガス」といい、還流ガス量を「外部ＥＧＲ量」という。
【００５１】
また、ＥＧＲ制御弁１５ｂには、ＥＧＲリフトセンサ３１（図２参照）が設けられており、このＥＧＲリフトセンサ３１は、ＥＧＲリフトＬＡＣＴを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５２】
一方、図２に示すように、ＥＣＵ２には、前述したセンサ３１〜３３に加えて、各種のセンサ２０〜３０が接続されている。このクランク角センサ２０（排気カム位相取得手段、吸気カム位相取得手段）は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５３】
このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒のピストンが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。
【００５４】
また、水温センサ２１は、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５５】
さらに、エアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気通路６のスロットル弁１４ａよりも上流側の入り口付近に配置されているとともに、吸気通路６内を流れる新気の質量流量（以下「新気量」という）Ｍａｉｒを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このエアフローセンサ２２の検出信号に基づき、新気量Ｍａｉｒを算出する。
【００５６】
一方、大気圧センサ２３及び新気温センサ２４は、吸気通路６の入り口付近に配置されており、この大気圧センサ２３は、大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、新気温センサ２４は、吸気通路６内を流れる新気の温度（以下「新気温」という）Ｔａｉｒを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５７】
また、吸気圧センサ２５及び吸気温センサ２６は、吸気通路６の吸気チャンバ６ｂに設けられている。この吸気圧センサ２５は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気チャンバ６ｂ内の圧力（以下「吸気圧」という）Ｐｉｎを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この吸気圧Ｐｉｎは、絶対圧として検出される。
【００５８】
さらに、吸気温センサ２６（筒内ガス温度パラメータ取得手段）は、吸気チャンバ６ｂ内の吸入ガスの温度（以下「吸気温」という）Ｔｉｎを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５９】
一方、排気圧センサ２７、排気温センサ２８及びＬＡＦセンサ２９は、排気通路７に設けられている。この排気圧センサ２７は、排気通路７内の排ガスの圧力を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この排気圧センサ２７の検出信号に基づき、外部ＥＧＲ圧Ｐｅｇｒを算出する。この外部ＥＧＲ圧Ｐｅｇｒは、ＥＧＲ制御弁１５ｂの上流側の外部ＥＧＲガスの圧力に相当する。
【００６０】
また、排気温センサ２８（筒内ガス温度パラメータ取得手段）は、排気通路７内の排ガスの温度を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この排気温センサ２８の検出信号に基づき、内部ＥＧＲ温Ｔｅｘ及び外部ＥＧＲ温Ｔｅｇｒを算出する。この内部ＥＧＲ温Ｔｅｘは、内部ＥＧＲガスの温度に相当し、外部ＥＧＲ温Ｔｅｇｒは外部ＥＧＲガスの温度に相当する。
【００６１】
さらに、ＬＡＦセンサ２９は、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気通路７内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２９の検出信号の値に基づき、排ガス中の空燃比Ａ／Ｆ、当量比ＫＡＣＴ及び燃空比λなどを算出する。
【００６２】
また、アクセル開度センサ３０は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００６３】
一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、以上の各種のセンサ２０〜３３の検出信号などに基づき、エンジン３の運転状態に応じて、以下に述べるように、吸排気制御処理及び燃焼制御処理などを実行する。これらの制御処理により、エンジン３は、ＨＣＣＩ燃焼モードとＳＩ燃焼モードとの間で切り換えて運転される。
【００６４】
このＨＣＣＩ燃焼モードは、以下に述べるように、混合気を燃焼させるものである。すなわち、１回の燃焼サイクルにおいて、まず、第１燃料噴射弁１１から燃料を吸気行程で噴射することにより、均質混合気を生成し、次いで、第２燃料噴射弁１２から燃料を圧縮行程で極少量噴射することにより、成層混合気を点火プラグ１３の付近に集中させ、かつその周囲を均質混合気で取り囲むように、混合気を生成する。
【００６５】
そして、点火プラグ１３を介して、成層混合気を火花点火により火炎伝播燃焼させることによって、筒内温度を上昇させ、均質混合気を自己着火燃焼させる。この場合、ＨＣＣＩ燃焼モードでの混合気は、火花点火を行わなくても、圧縮自着火可能であるが、点火時期を適切なタイミングに制御するために、火花点火が実行される。
【００６６】
また、ＳＩ燃焼モードは、第１燃料噴射弁１１から燃料を吸気行程で噴射することにより、均質混合気を生成し、これを点火プラグ１３によって点火することにより燃焼させるものである。
【００６７】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、ＳＩモード切換条件判定手段、制御手段、応答遅れ時間算出手段、外部ＥＧＲ制御手段、内部ＥＧＲ制御手段、ガス状態判定手段、排気リフト制御手段、筒内ガス温度パラメータ取得手段、ＥＧＲ率取得手段、排気カム位相取得手段、吸気カム位相取得手段、吸気カム位相制御手段、及び吸気リフト制御手段に相当する。
【００６８】
次に、図５を参照しながら、吸排気制御処理について説明する。この吸排気制御処理は、前述したスロットル弁機構１４、ＥＧＲ機構１５、可変吸気動弁機構４０及び可変排気動弁機構５０を制御することによって、新気量、外部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲ量を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。
【００６９】
同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、燃焼モード判定処理を実行する。この燃焼モード判定処理は、燃焼モードとして、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきか、ＳＩ燃焼モードを実行すべきか、両者の間で切り換えるべきかを判定するものであり、具体的には、図６に示すように実行される。
【００７０】
同図に示すように、まず、ステップ１０で、ＨＣＣＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｈが「１」であるか否かを判別する。このＨＣＣＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｈは、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるＨＣＣＩモード切換条件が成立したか否かを表すものであり、その値は後述するように設定される。
【００７１】
ステップ１０の判別結果がＮＯのときには、ステップ１１に進み、ＳＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓが「１」であるか否かを判別する。このＳＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓは、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えるＳＩモード切換条件が成立したか否かを表すものであり、その値は後述するように設定される。
【００７２】
ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、ステップ１２に進み、要求トルクＴＲＱ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図７に示すマップを検索することにより、エンジン３の運転領域がＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきＨＣＣＩ領域（図中にハッチングで示す領域）にあるか否かを判別する。この要求トルクＴＲＱは、燃焼制御処理において、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。
【００７３】
ステップ１２の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転領域がＨＣＣＩ領域にあるときには、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行条件が成立していると判定して、ステップ１３に進み、それを表すために、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「１」に設定する。
【００７４】
次いで、ステップ１４に進み、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグの前回値Ｆ＿ＨＣＣＩｚが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＨＣＣＩ燃焼モードを継続して実行すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。
【００７５】
一方、ステップ１４の判別結果がＮＯのときには、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるＨＣＣＩモード切換条件が成立したと判定して、ステップ１５に進み、それを表すために、ＨＣＣＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｈを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００７６】
一方、前述したステップ１２の判別結果がＮＯで、エンジン３の運転領域がＳＩ領域にあるときには、ＳＩ燃焼モードを実行すべきであると判定して、ステップ１６に進み、それを表すために、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「０」に設定する。
【００７７】
次いで、ステップ１７に進み、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグの前回値Ｆ＿ＨＣＣＩｚが「０」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＳＩ燃焼モードを継続して実行すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。
【００７８】
一方、ステップ１７の判別結果がＮＯのときには、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えるＳＩモード切換条件が成立したと判定して、ステップ１８に進み、それを表すために、ＳＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００７９】
図５に戻り、ステップ１で、以上のように燃焼モード判定処理を実行した後、ステップ２に進み、上述したＳＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＳＩモード切換条件が成立しているときには、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えるためのＳＩモード切換制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ３に進み、ＳＩモード切換制御処理を実行した後、本処理を終了する。このＳＩモード切換制御処理の詳細については後述する。
【００８０】
一方、ステップ２の判別結果がＮＯのときには、ステップ４に進み、上述したＨＣＣＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｈが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＨＣＣＩモード切換条件が成立しているときには、ステップ５に進み、ＨＣＣＩモード切換制御処理を実行する。このＨＣＣＩモード切換制御処理の内容はここでは図示しないが、この制御処理では、トルク段差が発生することなく、燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに円滑に切り換わるように、スロットル弁機構１４、ＥＧＲ機構１５、可変吸気動弁機構４０及び可変排気動弁機構５０が制御される。以上のように、ステップ５を実行した後、本処理を終了する。
【００８１】
一方、ステップ４の判別結果がＮＯのときには、ステップ６に進み、前述したＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、エンジン３をＨＣＣＩ燃焼モードで運転すべきであると判定して、ステップ７に進み、ＨＣＣＩ燃焼モード制御処理を実行する。このＨＣＣＩ燃焼モード制御処理の内容はここでは図示しないが、この制御処理では、ＨＣＣＩ燃焼モードを適切に実行できるように、スロットル弁機構１４、ＥＧＲ機構１５、可変吸気動弁機構４０及び可変排気動弁機構５０が制御される。以上のように、ステップ７を実行した後、本処理を終了する。
【００８２】
一方、ステップ６の判別結果がＮＯのときには、エンジン３をＳＩ燃焼モードで運転すべきであると判定して、ステップ８に進み、ＳＩ燃焼モード制御処理を実行する。このＳＩ燃焼モード制御処理の内容はここでは図示しないが、この制御処理では、ＳＩ燃焼モードを適切に実行できるように、スロットル弁機構１４、ＥＧＲ機構１５、可変吸気動弁機構４０及び可変排気動弁機構５０が制御される。以上のように、ステップ８を実行した後、本処理を終了する。
【００８３】
次に、図８を参照しながら、前述したＳＩモード切換制御処理について説明する。この制御処理の場合、同図に示すように、まず、ステップ３０で、パラメータ算出処理を実行する。このパラメータ算出処理は、以下に述べる各種のパラメータを算出するものであり、具体的には、図９に示すように実行される。
【００８４】
同図に示すように、まず、ステップ５０で、遅延時間算出済みフラグＦ＿ＣＡＬが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ５１に進み、遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔを算出する。この遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔは、新気及び外部ＥＧＲガスが気筒３ａ内に到達するのに要する時間、すなわち応答遅れ時間を表すものであり、具体的には、吸気マニホールド６ａの容量、ＥＧＲ通路１５ａの容量、吸気圧Ｐｉｎ及び外部ＥＧＲ圧Ｐｅｇｒに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。
【００８５】
次いで、ステップ５２に進み、下式（１）により、遅延カウンタ用の判定値ＣＴｄｅｌを算出する。
【数１】
2015004324.tif 000003
【００８６】
次に、遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔを算出済みであることを表すために、ステップ５３で、遅延時間算出済みフラグＦ＿ＣＡＬを「１」に設定した後、ステップ５４に進む。このように、ステップ５３で、遅延時間算出済みフラグＦ＿ＣＡＬが「１」に設定されると、前述したステップ５０の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ５４に進む。
【００８７】
以上のステップ５０又は５３に続くステップ５４で、内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘを算出する。この内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘの算出処理は、具体的には、図１０に示すように実行される。
【００８８】
同図に示すように、まず、ステップ７０で、体積効率ηＶを算出する。この体積効率ηＶは、具体的には、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧Ｐｉｎ、吸気カム位相ＣＡＩＮ及び排気カム位相ＣＡＥＸに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。
【００８９】
次いで、ステップ７１に進み、下式（２）により、最大吸入ガス量Ｍｍａｘを算出する。この最大吸入ガス量Ｍｍａｘは、現在の制御タイミングにおいて気筒３ａ内に吸入可能なガス量に相当する。
【数２】
2015004324.tif 000004
この式（２）において、Ｖｃｙｌは気筒３ａの容量であり、Ｒは気体定数である。
【００９０】
次に、ステップ７２で、下式（３）により、外部ＥＧＲガスの密度ρを算出する。
【数３】
2015004324.tif 000005
【００９１】
ステップ７２に続くステップ７３で、ＥＧＲリフトＬＡＣＴに応じて、図示しないマップを検索することにより、流量関数ＣＡｅｇｒを算出する。この流量関数ＣＡｅｇｒは、ＥＧＲ制御弁１５ｂの有効開口面積と流体係数の積に相当する値である。
【００９２】
次いで、ステップ７４に進み、下式（４）により、通過ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを算出する。この通過ＥＧＲ量Ｑｅｇｒは、ＥＧＲ制御弁１５ｂを通過した外部ＥＧＲの質量流量に相当する。
【数４】
2015004324.tif 000006
この式（４）は、ＥＧＲ制御弁１５ｂをオリフィスと見なし、オリフィスの式を適用することで導出される。
【００９３】
次に、ステップ７５で、下式（５）により、筒内吸入外部ＥＧＲ量Ｍｅｇｒを算出する。この筒内吸入外部ＥＧＲ量Ｍｅｇｒは、気筒３ａ内に流入したと推定される外部ＥＧＲの質量流量に相当する。
【数５】
2015004324.tif 000007
【００９４】
ステップ７５に続くステップ７６で、下式（６）により、内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘを算出した後、本処理を終了する。
【数６】
2015004324.tif 000008
【００９５】
図９に戻り、ステップ５４で、内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘを以上のように算出した後、ステップ５５に進み、下式（７）により、圧縮初期温度Ｔ１を算出する。この圧縮初期温度Ｔ１は、圧縮行程開始時における筒内ガスの温度に相当する。
【数７】
2015004324.tif 000009
【００９６】
次いで、ステップ５６に進み、目標外部ＥＧＲ率ｒＥＧＲ＿ｔｒｇを算出する。この目標外部ＥＧＲ率ｒＥＧＲ＿ｔｒｇは、具体的には、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＱ、エンジン水温ＴＷ、新気温Ｔａｉｒ及び大気圧ＰＡに応じて、図示しないマップを検索することにより算出されるとともに、ＨＣＣＩ燃焼モードのときよりも外部ＥＧＲ量が増大するような値として算出される。
【００９７】
次に、ステップ５７で、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標圧縮初期温度Ｔ１＿ｔｒｇを算出する。
【００９８】
ステップ５７に続くステップ５８で、下式（８）により、目標吸気温Ｔｉｎ＿ｔｒｇを算出する。
【数８】
2015004324.tif 000010
【００９９】
次いで、ステップ５９に進み、下式（９）により、目標内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘ＿ｔｒｇを算出した後、本処理を終了する。
【数９】
2015004324.tif 000011
【０１００】
図８に戻り、ステップ３０で、パラメータ算出処理を以上のように実行した後、ステップ３１に進み、遅延終了フラグＦ＿ＴＩＭＥＵＰが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ３２に進み、ＳＩモード切換フラグの前回値Ｆ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓｚが「０」であるか否かを判別する。
【０１０１】
この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち今回の制御タイミングが前述したＳＩモード切換条件が成立直後のタイミングであるときには、ステップ３３に進み、遅延カウンタの計数値ＣＴを値０に設定する。
【０１０２】
一方、ステップ３２の判別結果がＮＯのとき、すなわち今回の制御タイミングがＳＩモード切換条件の成立後における２回目以降のタイミングであるときには、ステップ３４に進み、遅延カウンタの計数値ＣＴをその前回値ＣＴｚと値１の和ＣＴｚ＋１に設定する。すなわち、遅延カウンタの計数値ＣＴを値１インクリメントする。
【０１０３】
以上のステップ３３又は３４に続くステップ３５で、遅延カウンタの計数値ＣＴが前述した判定値ＣＴｄｅｌ以上であるか否かを判定する。この判別結果がＮＯで、前述した遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔに相当する時間が経過していないときには、ステップ３８に進み、ＴＨ制御処理を実行する。
【０１０４】
このＴＨ制御処理においては、図示しないが、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱなどに応じて、目標開度を算出し、この目標開度に対応する制御入力信号がＴＨアクチュエータ１４ｂに供給される。それにより、スロットル弁開度ＴＨが目標開度になるように制御される。この目標開度は、ＨＣＣＩ燃焼モードのときよりも新気量が減少するような値として算出される。
【０１０５】
ステップ３８で、以上のようにＴＨ制御処理を実行した後、ステップ３９に進み、外部ＥＧＲ制御処理を実行する。この外部ＥＧＲ制御処理においては、図示しないが、前述した目標外部ＥＧＲ率ｒＥＧＲ＿ｔｒｇに対応する制御入力信号がＥＧＲ制御弁１５ｂに供給される。それにより、実際の外部ＥＧＲ率が目標外部ＥＧＲ率ｒＥＧＲ＿ｔｒｇになるように制御される。
【０１０６】
ステップ３９で、以上のように外部ＥＧＲ制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【０１０７】
一方、制御の進行に伴い、前述した遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔに相当する時間が経過すると、前述したステップ３５の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ３６に進み、遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔに相当する時間が経過したことを表すために、遅延終了フラグＦ＿ＴＩＭＥＵＰを「１」に設定した後、ステップ３７に進む。
【０１０８】
このように、ステップ３６で遅延終了フラグＦ＿ＴＩＭＥＵＰが「１」に設定されると、前述したステップ３１の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ３７に進む。
【０１０９】
以上のステップ３１又は３６に続くステップ３７で、位相＆リフト制御処理を実行する。この位相＆リフト制御処理は、前述した可変吸気カム位相機構４１、吸気リフト切換機構４２、可変排気カム位相機構５１及び排気リフト切換機構５２を制御するものであり、具体的には、図１１に示すように実行される。なお、以下の説明では、可変吸気カム位相機構４１、吸気リフト切換機構４２、可変排気カム位相機構５１及び排気リフト切換機構５２をまとめて、「４つの可変機構４１，４２，５１，５２」という。
【０１１０】
同図に示すように、まず、ステップ８０で、排気側高リフトモードフラグＦ＿ＥＸＬＩＦＴ＿Ｈが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、排気リフト切換機構５２の動作モードが低リフトモードであるときには、ステップ８１に進み、目標内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘ＿ｔｒｇに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇを算出する。この目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇは、ＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに移行するのに適した値、すなわち内部ＥＧＲ量が減少するような値として算出される。
【０１１１】
次いで、ステップ８２に進み、目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇに対応する制御入力信号を排気カム位相制御弁５１ａに供給することにより、排気カム位相ＣＡＥＸが目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇになるように、可変排気カム位相機構５１を制御する。
【０１１２】
次に、ステップ８３で、圧縮初期温度Ｔ１が所定の判定値Ｔ１ｒｅｆよりも低くなったか否かを判定する。この判定値Ｔ１ｒｅｆは、混合気の圧縮着火燃焼を維持可能な圧縮初期温度Ｔ１の下限値に設定されている。
【０１１３】
ステップ８３の判別結果がＮＯのときには、ステップ８４に進み、下式（１０）により、ＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌを算出する。このＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌは、気筒３ａ内の総ＥＧＲ量と総ガス量との比率に相当する。
【数１０】
2015004324.tif 000012
【０１１４】
次いで、ステップ８５に進み、ＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌが所定値ｒＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この所定値ｒＲＥＦは、混合気の圧縮着火燃焼を維持可能なＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌの上限値に設定されている。
【０１１５】
このステップ８５の判別結果がＮＯのときには、ステップ８６に進み、下式（１１）により、排気カム位相偏差ＤＣＡＥＸを算出する。
【数１１】
2015004324.tif 000013
【０１１６】
次に、ステップ８７で、排気カム位相偏差ＤＣＡＥＸが所定値Ｄｒｅｆよりも小さいか否かを判別する。この所定値Ｄｒｅｆは値０に近い正値に設定されている。
【０１１７】
このステップ８７の判別結果がＮＯのとき、すなわちステップ８３，８５，８７の判別結果がいずれもＮＯのときには、気筒３ａ内の混合気が圧縮着火燃焼を維持可能な状態にあると判定して、そのまま本処理を終了する。
【０１１８】
一方、ステップ８３，８５，８７のいずれかの判別結果がＹＥＳのときには、混合気の圧縮着火燃焼が維持不能な状態になり、混合気の火花点火燃焼に移行すべきであると判定して、ステップ８８に進み、排気リフト切換機構５２の動作モードが低リフトモードから高リフトモードに切り換わるように、排気リフト切換機構５２を制御する。
【０１１９】
次いで、ステップ８９に進み、排気リフト切換機構５２の動作モードが高リフトモードに切り換えられたことを表すために、排気側高リフトモードフラグＦ＿ＥＸＬＩＦＴ＿Ｈを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【０１２０】
ステップ８９で、以上のように排気側高リフトモードフラグＦ＿ＥＸＬＩＦＴ＿Ｈが「１」に設定されると、前述したステップ８０の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ９０に進み、吸気側制御処理を実行する。
【０１２１】
この吸気側制御処理は、可変吸気カム位相機構４１及び吸気リフト切換機構４２を制御するものであり、具体的には、図１２に示すように実行される。同図に示すように、まず、ステップ１００で、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇを算出する。
【０１２２】
次いで、ステップ１０１に進み、目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇに対応する制御入力信号を吸気カム位相制御弁４１ａに供給することにより、吸気カム位相ＣＡＩＮが目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇになるように、可変吸気カム位相機構４１を制御する。
【０１２３】
次に、ステップ１０２で、下式（１２）により、吸気カム位相偏差ＤＣＡＩＮを算出する。
【数１２】
2015004324.tif 000014
【０１２４】
ステップ１０２に続くステップ１０３で、吸気カム位相偏差ＤＣＡＩＮが所定値Ｄｒｅｆ２よりも小さいか否かを判別する。この所定値Ｄｒｅｆ２は値０に近い正値に設定されている。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【０１２５】
一方、ステップ１０３の判別結果がＹＥＳで、吸気カム位相ＣＡＩＮが目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇ付近に収束したときには、ステップ１０４に進み、吸気リフト切換機構４２の動作モードが低リフトモードから高リフトモードに切り換わるように、吸気リフト切換機構４２を制御する。
【０１２６】
次いで、ステップ１０５に進み、ＳＩモード切換制御処理を終了すべきであると判定して、前述した４つのフラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｈ，Ｆ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓ，Ｆ＿ＴＩＭＥＵＰ，Ｆ＿ＣＡＬをいずれも「０」に設定した後、本処理を終了する。このように、２つのフラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｈ，Ｆ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓがいずれも「０」に設定されると、前述したステップ２，４の判別結果がいずれもＮＯとなることによって、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩの値に基づいて、ＨＣＣＩ燃焼モード制御処理又はＳＩ燃焼モード制御処理が実行される。
【０１２７】
図１１に戻り、ステップ９０で、以上のように吸気側制御処理を実行した後、図１１の位相＆リフト制御処理を終了する。図８に戻り、ステップ３７で、以上のように位相＆リフト制御処理を実行した後、前述したように、ステップ３８，３９を実行する。その後、図８のＳＩモード切換制御処理を終了する。以上のように、図８のＳＩモード切換制御処理では、その制御開始と同時に、ＴＨ制御処理及び外部ＥＧＲ制御処理が開始されるとともに、制御開始タイミングから、遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔに相当する時間が経過したタイミングで、位相＆リフト制御処理が実行される。これは、ＴＨ制御処理及び外部ＥＧＲ制御処理は、位相＆リフト制御処理と比べて、後述するように、応答遅れを生じるので、この応答遅れを補償するためである。
【０１２８】
次に、図１３を参照しながら、前述した燃焼制御処理について説明する。この燃焼制御処理は、以下に述べるように、第１燃料噴射弁１１及び第２燃料噴射弁１２による燃料噴射量及び噴射時期と、点火プラグ１３による混合気の点火時期を制御するものであり、ＥＣＵ２によってＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。
【０１２９】
同図に示すように、この制御処理の場合、まず、ステップ１１０で、前述したＳＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、前述したＳＩモード切換条件が成立しているときには、ステップ１１１に進み、前述した排気側高リフトモードフラグＦ＿ＥＸＬＩＦＴ＿Ｈが「１」であるか否かを判別する。
【０１３０】
この判別結果がＮＯで、排気リフト切換機構５２の動作モードが低リフトモードであるときには、ステップ１１２に進み、ＳＩモード切換用の燃料制御処理を実行する。この制御処理では、図示しないが、トルク変動やトルク段差の発生を抑制しながら、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに適切に切り換えることができるように、２つの燃料噴射弁１１，１２における燃料噴射量及び噴射時期が制御される。
【０１３１】
ステップ１１２で、以上のようにＳＩモード切換用の燃料制御処理を実行した後、ステップ１１３に進み、ＳＩモード切換用の点火時期制御処理を実行する。この制御処理では、図示しないが、トルク変動やトルク段差の発生を抑制しながら、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに適切に切り換えることができるように、点火プラグ１３による混合気の点火時期が制御される。ステップ１１３で、以上のようにＳＩモード切換用の点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【０１３２】
一方、ステップ１１１の判別結果がＹＥＳで、排気リフト切換機構５２の動作モードが高リフトモードになっているときには、ステップ１２０に進み、ＳＩ燃焼モード用の燃料制御処理を実行する。この制御処理では、図示しないが、エンジン３をＳＩ燃焼モードで適切に運転できるように、２つの燃料噴射弁１１，１２における燃料噴射量及び噴射時期が制御される。
【０１３３】
ステップ１２０で、以上のようにＳＩ燃焼モード用の燃料制御処理を実行した後、ステップ１２１に進み、ＳＩ燃焼モード用の点火時期制御処理を実行する。この制御処理では、図示しないが、エンジン３をＳＩ燃焼モードで適切に運転できるように、点火プラグ１３による混合気の点火時期が制御される。ステップ１２１で、以上のようにＳＩ燃焼モード用の点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【０１３４】
一方、前述したステップ１１０の判別結果がＮＯのときには、ステップ１１４に進み、前述したＨＣＣＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｈが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、前述したＨＣＣＩモード切換条件が成立しているときには、ステップ１１５に進み、ＨＣＣＩモード切換用の燃料制御処理を実行する。
【０１３５】
この制御処理では、図示しないが、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに適切に切り換えることができるように、２つの燃料噴射弁１１，１２における燃料噴射量及び噴射時期が制御される。
【０１３６】
ステップ１１５で、以上のようにＨＣＣＩモード切換用の燃料制御処理を実行した後、ステップ１１６に進み、ＨＣＣＩモード切換用の点火時期制御処理を実行する。この制御処理では、図示しないが、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに適切に切り換えることができるように、点火プラグ１３による混合気の点火時期が制御される。ステップ１１６で、以上のようにＨＣＣＩモード切換用の点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【０１３７】
一方、前述したステップ１１４の判別結果がＮＯのときには、ステップ１１７に進み、前述したＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３をＨＣＣＩ燃焼モードで運転すべきであるときには、ステップ１１８に進み、ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料制御処理を実行する。
【０１３８】
この制御処理では、図示しないが、エンジン３をＨＣＣＩ燃焼モードで適切に運転できるように、２つの燃料噴射弁１１，１２における燃料噴射量及び噴射時期が制御される。ステップ１１８で、以上のようにＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料制御処理を実行した後、ステップ１１９に進み、ＨＣＣＩ燃焼モード用の点火時期制御処理を実行する。
【０１３９】
この制御処理では、図示しないが、エンジン３をＨＣＣＩ燃焼モードで適切に運転できるように、点火プラグ１３による混合気の点火時期が制御される。ステップ１１９で、以上のようにＨＣＣＩ燃焼モード用の点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【０１４０】
一方、ステップ１１７の判別結果がＮＯで、エンジン３をＳＩ燃焼モードで運転すべきであるときには、前述したように、ステップ１２０，１２１を実行した後、本処理を終了する。
【０１４１】
次に、図１４を参照しながら、本実施形態の制御装置１による各種の制御処理を、以上のように実行したときの制御結果について説明する。同図は、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えたときの制御結果の一例（以下「本制御例」という）を示している。同図において、値Ｍａｌｌは、気筒３ａ内の総ガス量を、値Ｍｅｘ＿ａｃｔは実際の内部ＥＧＲ量を、値Ｍｅｇｒ＿ａｃｔは、実際の外部ＥＧＲ量をそれぞれ示しており、図中の破線で示す曲線は、気筒３ａ内の総ＥＧＲ量を示している。
【０１４２】
同図に示すように、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行中、時刻ｔ１で、エンジン３の運転領域がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に変化すると、前述したステップ１６で、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「０」に設定され、さらに、前述したステップ１７の判別結果がＮＯとなることで、ＳＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓが「１」に設定される。それにより、図８のＳＩモード切換制御処理において、ステップ３８，３９のＴＨ制御処理及び外部ＥＧＲ制御処理が開始されることで、時間の経過に伴って、スロットル弁開度ＴＨが減少するとともに、ＥＧＲリフトＬＡＣＴが増大する。
【０１４３】
そして、時刻ｔ１から遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔに相当する時間が経過したタイミング（時刻ｔ２）で、外部ＥＧＲガスが気筒３ａ内に到達し、実際の外部ＥＧＲ量Ｍｅｇｒ＿ａｃｔが増大し始める。これと同時に、遅延終了フラグＦ＿ＴＩＭＥＵＰが「１」に設定されることで、ステップ３７の位相＆リフト制御処理が開始される。それにより、排気カム位相ＣＡＥＸが遅角側に制御されることによって、ネガティブオーバーラップ期間が減少し、実際の内部ＥＧＲ量Ｍｅｘ＿ａｃｔが減少する。これに加えて、時刻ｔ２以降、ステップ１１２，１１３のＳＩモード切換用の燃料制御処理及び点火時期制御処理が実行されることで、空燃比Ａ／Ｆがよりリッチ側の値に変化する。
【０１４４】
そして、時刻ｔ３で、前述したステップ８３，８５，８７のいずれかの判別結果がＹＥＳとなることで、排気リフト切換機構５２の動作モードが低リフトモードから高リフトモードに切り換えられ、前述した排気側高リフトモードフラグＦ＿ＥＸＬＩＦＴ＿Ｈが「１」に設定される。それにより、時刻ｔ３以降、ステップ９０の吸気側制御処理が実行されることで、吸気カム位相ＣＡＩＮが進角側に制御され、総ガス量ＭａｌｌがＳＩ燃焼モードに適した値に変化する。これに加えて、時刻ｔ３以降、ステップ１２０，１２１のＳＩ燃焼モード用の燃料制御処理及び点火時期制御処理が実行されることで、空燃比Ａ／ＦがＳＩ燃焼モードに適した値に制御される。
【０１４５】
そして、時刻ｔ４で、前述したステップ１０３の判別結果がＹＥＳとなることで、吸気リフト切換機構４２の動作モードが低リフトモードから高リフトモードに切り換えられると同時に、ＳＩモード切換フラグＦ＿ＣＨＡＮＧ＿Ｓ及び遅延終了フラグＦ＿ＴＩＭＥＵＰが「０」にリセットされる。そして、時刻ｔ４以降、エンジン３がＳＩ燃焼モードで運転される。
【０１４６】
以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えるＳＩモード切換条件が成立したときに、ＳＩモード切換制御処理が実行される。このＳＩモード切換制御処理では、ＳＩモード切換条件の成立タイミングで、スロットル弁機構１４を制御するＴＨ制御処理と、ＥＧＲ機構１５を制御する外部ＥＧＲ制御処理とが同時に開始される。さらに、ＳＩモード切換条件が成立したタイミングから、遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔに相当する時間が経過したタイミングで、前述した４つの可変機構４１，４２，５１，５２を制御する位相＆リフト制御処理が実行される。これは以下の理由による。
【０１４７】
一般に、スロットル弁機構１４を制御した場合、新気は吸気通路６を介して気筒３ａ内に到達する関係上、気筒３ａ内の新気量が変化するタイミングは、４つの可変機構４１，４２，５１，５２を制御したときの内部ＥＧＲ量及び吸入ガス量の変化タイミングよりも遅くなる。すなわち、スロットル弁機構１４の制御は、４つの可変機構４１，４２，５１，５２の制御に対して、応答遅れ特性を備えている。これに加えて、ＥＧＲ機構１５を制御した場合にも、外部ＥＧＲガスが、ＥＧＲ通路１５ａ及び吸気通路６を介して気筒３ａ内に到達する関係上、気筒３ａ内の外部ＥＧＲ量が変化するタイミングは、４つの可変機構４１，４２，５１，５２を制御したときの内部ＥＧＲ量の変化タイミングよりも遅くなる。すなわち、ＥＧＲ機構１５の制御も、スロットル弁機構１４の制御と同様に、４つの可変機構４１，４２，５１，５２の制御に対して、応答遅れ特性を備えている。
【０１４８】
そのため、スロットル弁機構１４及びＥＧＲ機構１５の制御開始タイミングと、４つの可変機構４１，４２，５１，５２の制御開始タイミングとを同時に設定した場合には、スロットル弁機構１４及びＥＧＲ機構１５の応答遅れに起因して、新気及び外部ＥＧＲガスが気筒３ａ内に到達していない状態で、内部ＥＧＲ量の制御が開始されてしまうことで、気筒３ａ内のＥＧＲ量及びＥＧＲ率を精度よく制御することができず、その制御精度が低下してしまう。その結果、トルク変動やトルク段差を生じるおそれがある。
【０１４９】
これに対して、前述したように、本実施形態の制御装置１によれば、ＳＩモード切換条件の成立タイミングで、ＴＨ制御処理及び外部ＥＧＲ制御処理を同時に開始するとともに、そのタイミングから遅延時間ｄｅｌａｙ＿Ｔに相当する時間が経過したタイミングで、位相＆リフト制御処理が実行されるので、スロットル弁機構１４及びＥＧＲ機構１５の応答遅れを補償しながら、新気及び外部ＥＧＲガスが気筒３ａ内に到達するタイミングと、内部ＥＧＲ量の制御開始タイミングとを一致させることができる。それにより、外部ＥＧＲ量の制御処理と内部ＥＧＲ量の制御処理を互いに協調させながら、気筒３ａ内の総ＥＧＲ量を制御することができ、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができる。それにより、ＳＩモード切換制御を実行する際、トルク変動やトルク段差の発生を抑制することができ、運転性及び商品性を向上させることができる。
【０１５０】
また、位相＆リフト制御処理では、まず、排気カム位相ＣＡＥＸが目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇになるように、可変排気カム位相機構５１が制御され、その制御中、圧縮初期温度Ｔ１が所定の判定値Ｔ１ｒｅｆよりも低くなったとき、ＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌが所定値ｒＲＥＦよりも大きいとき、又は、排気カム位相偏差ＤＣＡＥＸが所定値Ｄｒｅｆよりも小さくなったときに、気筒３ａ内のガス状態がＳＩ燃焼モードを実行すべき状態になったと判定され、排気リフト切換機構５２の動作モードが、低リフトモードから高リフトモードに切り換えられる。
【０１５１】
この場合、圧縮初期温度Ｔ１及びＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌはいずれも、気筒３ａ内のガス状態が圧縮着火燃焼に適した状態にあるか否かという点に対して、極めて高い相関性を有している。さらに、目標内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘ＿ｔｒｇが前述した式（９）によって算出され、この目標内部ＥＧＲ率ｒＥＧＲｅｘ＿ｔｒｇに応じて、目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇが算出される関係上、この目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇは、ＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに移行するのに適した値として算出される。そのため、排気カム位相偏差ＤＣＡＥＸが所定値Ｄｒｅｆよりも小さいときには、内部ＥＧＲ量が減少し、圧縮着火燃焼に適していない状態、すなわちＳＩ燃焼モードを実行すべき状態になっていることになる。したがって、上記の判定手法により、ＳＩ燃焼モードを実行すべき状態になっているか否かを精度よく判定することができる。
【０１５２】
また、排気リフト切換機構５２の動作モードを、低リフトモードから高リフトモードに切り換えた場合、ネガティブオーバーラップ期間を迅速に短縮でき、内部ＥＧＲ量を迅速に低減することができるので、気筒３ａ内のガス状態がＳＩ燃焼モードを実行すべき状態になったタイミングで、内部ＥＧＲ量をＳＩ燃焼モードに適した値に迅速に変更することができる。
【０１５３】
さらに、位相＆リフト制御処理では、排気リフト切換機構５２の動作モードが、低リフトモードから高リフトモードに切り換えられた以降、目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇがＳＩ燃焼モードに適した値として算出され、吸気カム位相ＣＡＩＮが目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇになるように、可変排気カム位相機構５１が制御される。このように吸気カム位相ＣＡＩＮを制御することにより、気筒３ａ内に吸入される総ガス量を、ＳＩ燃焼モードに適した値に迅速に変更することができる。
【０１５４】
これに加えて、位相＆リフト制御処理では、吸気カム位相偏差ＤＣＡＩＮが所定値Ｄｒｅｆ２よりも小さくなり、吸気カム位相ＣＡＩＮが目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇ付近に収束したときに、吸気リフト切換機構４２の動作モードが低リフトモードから高リフトモードに切り換えられる。それにより、気筒３ａ内に吸入される総ガス量が火花点火燃焼に適した値に変更されたタイミングにおいて、吸気リフトを、ＳＩ燃焼モードに適した充填効率が得られるように迅速に変更することができる。以上のように、位相＆リフト制御処理においては、４つの可変機構４１，４２，５１，５２を制御することによって、トルク変動やトルク段差の発生を抑制しながら、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに移行することができる。それにより、トルク変動やトルク段差の発生をさらに精度よく抑制することができ、運転性及び商品性をさらに向上させることができる。
【０１５５】
なお、実施形態は、筒内ガス温度パラメータとして、圧縮初期温度Ｔ１を用いた例であるが、本発明の筒内ガス温度パラメータはこれに限らず、気筒内のガス温度を表すものであればよい。例えば、筒内ガス温度パラメータとして、圧縮端温度を用いてもよい。その場合には、圧縮端温度を、各種のエンジンパラメータに基づいて、圧縮初期温度Ｔ１と同様の手法により算出し、前述したステップ８３で、圧縮端温度が所定値を上回っているか否かを判別するとともに、圧縮端温度が所定値を上回っているときに、ステップ８８に進むように構成すればよい。
【０１５６】
また、実施形態では、前述したステップ８５において、ＥＧＲ率ｒＥＧＲａｌｌが所定値ｒＲＥＦを上回っているか否かを判別したが、これに代えて、ＬＡＦセンサ２９の検出信号に基づいて算出した空燃比Ａ／Ｆが所定値を下回っているか否か、又はＬＡＦセンサ２９の検出信号に基づいて算出した当量比ＫＡＣＴ（又は燃空比λ）が所定値を上回っているか否かを判別するように構成してもよい。このように構成した場合でも、実施形態と同様の作用効果を得ることができる。このように構成した場合、ＬＡＦセンサ２９及びＥＣＵ２が空燃比パラメータ取得手段に相当し、空燃比ＡＦ、当量比ＫＡＣＴ及び燃空比λが空燃比パラメータに相当する。
【０１５７】
さらに、実施形態は、内部ＥＧＲ温Ｔｅｘを排気温センサ２８の検出信号に基づいて算出した例であるが、内部ＥＧＲ温Ｔｅｘの算出手法はこれに限らず、その他の手法を用いてもよい。例えば、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＱ及び点火時期ＩＧなどの各種のパラメータを変数とするモデル式を用いて、内部ＥＧＲ温Ｔｅｘを算出したり、筒内圧センサを用いて、筒内圧を検出し、この筒内圧を気体の状態方程式に適用することにより、内部ＥＧＲ温Ｔｅｘを算出したりしてもよい。
【０１５８】
一方、実施形態は、排気カム位相と目標排気カム位相との差分として、排気カム位相偏差ＤＣＡＥＸを用いた例であるが、排気カム位相と目標排気カム位相との差分として、例えば、排気カム位相ＣＡＥＸ及び目標排気カム位相ＣＡＥＸ＿ｔｒｇの一方と他方の偏差（すなわち、ＣＡＥＸ−ＣＡＥＸ＿ｔｒｇ又はＣＡＥＸ＿ｔｒｇ−ＣＡＥＸ）を用いてもよい。その場合には、所定範囲として、−Ｄｒｅｆ＜偏差＜Ｄｒｅｆを用いればよい。
【０１５９】
また、実施形態は、吸気カム位相と目標吸気カム位相との差分として、吸気カム位相偏差ＤＣＡＩＮを用いた例であるが、吸気カム位相と目標吸気カム位相との差分として、例えば、吸気カム位相ＣＡＩＮ及び目標吸気カム位相ＣＡＩＮ＿ｔｒｇの一方と他方の偏差（すなわち、ＣＡＩＮ−ＣＡＩＮ＿ｔｒｇ又はＣＡＩＮ＿ｔｒｇ−ＣＡＩＮ）を用いてもよい。その場合には、所定範囲として、−Ｄｒｅｆ２＜偏差＜Ｄｒｅｆ２を用いればよい。
【０１６０】
さらに、実施形態は、内部ＥＧＲ装置として、可変排気カム位相機構５１を用いた例であるが、本発明の内部ＥＧＲ装置はこれに限らず、内部ＥＧＲ量を変更できるものであればよい。例えば、内部ＥＧＲ装置として、排気弁５及び／又は吸気弁４の最大揚程及び開弁期間を同時に無段階に変更できる可変バルブタイミング機構を用いてもよい。さらに、内部ＥＧＲ装置として、可変吸気カム位相機構４１を用いてもよい。
【０１６１】
一方、実施形態は、本発明の制御装置１を車両用の内燃機関３に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能であることは言うまでもない。
【０１６２】
また、実施形態は、可変吸気カム位相機構４１及び可変排気カム位相機構５１として、油圧駆動式のものを用いた例であるが、可変吸気カム位相機構４１及び可変排気カム位相機構５１として、電気モータを駆動源とする電動式のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１６３】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（ＳＩモード切換条件判定手段、制御手段、応答遅れ時間算出手段、外部        ＥＧＲ制御手段、内部ＥＧＲ制御手段、ガス状態判定手段、排気リフト制御手段        、筒内ガス温度パラメータ取得手段、ＥＧＲ率取得手段、排気カム位相取得手段        、空燃比パラメータ取得手段、吸気カム位相取得手段、吸気カム位相制御手段、        吸気リフト制御手段）
３  内燃機関
３ａ  気筒
３ｃ  クランクシャフト
４  吸気弁
５  排気弁
６  吸気通路
７  排気通路
１５  ＥＧＲ機構（外部ＥＧＲ装置）
２０  クランク角センサ（排気カム位相取得手段、吸気カム位相取得手段）
２６  吸気温センサ（筒内ガス温度パラメータ取得手段）
２８  排気温センサ（筒内ガス温度パラメータ取得手段）
２９  ＬＡＦセンサ（空燃比パラメータ取得手段）
３２  吸気カム角センサ（吸気カム位相取得手段）
３３  排気カム角センサ（排気カム位相取得手段）
４１  可変吸気カム位相機構
４２  吸気リフト切換機構
５１  可変排気カム位相機構（内部ＥＧＲ装置）
５２  排気リフト切換機構
ＣＡＩＮ  吸気カム位相
ＣＡＩＮ＿ｔｒｇ  目標吸気カム位相
ＤＣＡＩＮ  吸気カム位相偏差（吸気カム位相と目標吸気カム位相との差分）
Ｄｒｅｆ２  所定値（所定範囲）
ＣＡＥＸ  排気カム位相
ＣＡＥＸ＿ｔｒｇ  目標排気カム位相
ＤＣＡＥＸ  排気カム位相偏差（排気カム位相と目標排気カム位相との差分）
Ｄｒｅｆ  所定値（所定範囲）
ｄｅｌａｙ＿Ｔ  遅延時間（応答遅れ時間）
Ｔ１  圧縮初期温度（筒内ガス温度パラメータ、気筒内のガス温度）
Ｔ１ｒｅｆ  所定の判定値（所定温度）
ｒＥＧＲａｌｌ  ＥＧＲ率
ｒＲＥＦ  所定値
【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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【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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