(57)【要約】【課題】内部ＥＧＲ度合を変更可能で自己着火燃焼モードを含む複数の燃焼モードで運転可能なターボチャージャ付きの内燃機関において、複数の燃焼モードのいずれにおいても、良好な燃焼状態を確保することができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】内部ＥＧＲ量を変更可能で４つの燃焼モードの間で切り換えて運転可能なターボチャージャ１３付きの内燃機関３の過給圧制御装置１は、ＥＣＵ２および可変ノズル機構１４を備える。ＥＣＵ２は、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤを設定し（ステップ４）、この燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤに応じて、可変ノズル機構１４のノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを決定することにより、過給圧を制御する（ステップ５，７，１２〜１４，３０〜４０）。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内で発生した既燃ガスの当該気筒内での残留量を自在に変更可能であるとともに、成層混合気を自己着火により燃焼させる成層自己着火燃焼モードと、当該成層混合気を火花点火により燃焼させる成層火炎伝播燃焼モードと、均質混合気を火花点火により燃焼させる均質火炎伝播燃焼モードとを含む複数の燃焼モードの間で切り換えて運転可能なターボチャージャ付きの内燃機関において、当該ターボチャージャによる過給圧を制御する内燃機関の過給圧制御装置であって、
前記ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギを変更する可変機構と、
前記内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータを検出する運転状態パラメータ検出手段と、
当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記複数の燃焼モードのうちのいずれかを選択する燃焼モード選択手段と、
前記選択された燃焼モードに応じて、前記可変機構の作動量を決定することにより、前記過給圧を制御する過給圧制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項２】
前記複数の燃焼モードは、成層混合気および均質混合気の双方を含む混合気を形成し、当該成層混合気を火花点火により燃焼させるとともに、当該燃焼する成層混合気を火種として前記均質混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードをさらに含み、
前記過給圧制御手段は、前記火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、前記成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも前記気筒内での前記既燃ガスの残留度合が小さくなるように、前記可変機構の作動量を決定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項３】
前記過給圧制御手段は、前記成層自己着火燃焼モードおよび前記成層火炎伝播燃焼モードの一方が選択されたときには、前記均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときよりも前記気筒内での前記既燃ガスの残留度合が大きくなるように、前記可変機構の作動量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【請求項４】
前記過給圧制御手段は、前記内燃機関の始動後、排ガス浄化用の触媒に供給される排ガスの熱容量が高くなるように当該内燃機関が運転されているときには、前記ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、前記可変機構の作動量を決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の過給圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合気を自己着火および火花点火により燃焼させるターボチャージャ付きの内燃機関において、過給圧を制御する内燃機関の過給圧制御装置に関する。
【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、混合気を自己着火により燃焼させる自己着火燃焼モードと、火花点火により燃焼させる火花点火燃焼モードとに切り換えて運転可能なものであり、図１に示す例では、内燃機関は、吸入空気量を変化させるスロットル弁機構と、吸気弁および排気弁のリフトやバルブタイミングを変化させる可変バルブ機構などを備えている。また、制御装置は、ドライバ意図、車両の走行状態および機関運転条件を検出するための、エアフローセンサ、アクセル開度センサ、ブレーキ踏力センサ、車速センサ、クランク角センサ、冷却水温度センサ、排気温度センサ、空燃比センサおよび吸気温度センサなどの各種のセンサと、これらの各種のセンサが接続されたＥＣＵを備えている。
【０００３】
このＥＣＵは、クランク角センサおよびアクセル開度センサの検出信号に基づいて、機関回転数およびアクセル開度をそれぞれ算出し、これらの算出値に基づいて、内燃機関の出力トルクを決定し、燃料噴射量および吸入空気量を決定し、決定した吸入空気量に基づいて、可変バルブ機構およびスロットル弁機構を制御する（７ページの２４〜２９行）。また、図２の制御処理では、上述した各種のセンサの検出信号に応じて、自己着火燃焼モードおよび火花点火燃焼モードの一方が燃焼モードとして選択される。そして、自己着火燃焼モードが選択された場合、自己着火に必要な熱量を確保すべく、排気開口面積を狭くして既燃ガスを燃焼室内に所定量残留させるために、図４に示す制御手法では、排気弁のリフトが、エアフローセンサおよび空燃比センサの検出信号に基づいて、火花点火燃焼モードのときよりも小さい値に制御される。以下、本明細書では、既燃ガスを燃焼室内に残留させることを「内部ＥＧＲ」といい、その残留量を「内部ＥＧＲ量」といい、燃焼室内の総ガス量における内部ＥＧＲ量の割合を「内部ＥＧＲ率」という。また、図５に示す制御手法では、図４の手法と同様に、内部ＥＧＲを確保するために、排気弁の開弁時間が、エアフローセンサおよび空燃比センサの検出信号に基づいて、火花点火燃焼モードのときよりも小さい値に制御される。
【０００４】
また、特許文献１の図２９に示す内燃機関には、吸気通路のスロットル弁機構よりも上流側に過給機が設けられている。この制御装置では、ＥＣＵにより、前述した各種のセンサの検出信号に基づいて、ドライバ意図、車両の走行状態および機関運転条件が検出されるとともに、吸入空気量を制御するために、ドライバ意図、車両の走行状態および機関運転条件に応じて、過給機およびスロットル弁機構が制御される。このように、スロットル弁機構に加えて過給機を用いるのは、高負荷高回転の機関運転条件下において、燃焼室内の混合気温度を内部ＥＧＲで制御しようとした場合、スロットル弁機構のみでは、必要な吸入空気量を確保できないことで、混合気温度を適切に制御できなくなるおそれがあるので、そのような状態を回避するためである。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０２／１４６６５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、自己着火燃焼で運転される内燃機関の場合、燃焼室内の混合気を自己着火させるのに必要な熱量を過不足なく適切に確保しなければならないので、それを達成すべく、内部ＥＧＲ量を精度よく制御する必要がある。ここで、過給機としてターボチャージャを備えた内燃機関の場合、ターボチャージャによる過給動作が実行されているときには、排気タービンが流路抵抗となり、排気通路内の排気圧が上昇するので、それに起因して、内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率が増大側に変化する。例えば、ウエストゲート弁付きのターボチャージャの場合にはウエストゲート弁の開度変化に伴って、可変ノズル式のターボチャージャの場合にはノズルベーンの開度変化に伴って、内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率がそれぞれ変化する。これに対して、上記従来の制御装置の図２９に示す例では、上述したような、過給動作中の内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率の変化が考慮されていないため、過給機としてターボチャージャを用いた場合には、内部ＥＧＲの制御精度が低下することによって、燃焼状態が不安定になり、排ガス特性や運転性が悪化するおそれがある。この問題は、上述したような、燃焼室内における熱量確保の理由により、自己着火燃焼モードのときの方が火花点火燃焼モードよりも顕著になる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、内部ＥＧＲ度合を変更可能で自己着火燃焼モードを含む複数の燃焼モードで運転可能なターボチャージャ付きの内燃機関において、複数の燃焼モードのいずれにおいても、良好な燃焼状態を確保す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、気筒３ａ内で発生した既燃ガスの気筒３ａ内での残留量を自在に変更可能であるとともに、成層混合気を自己着火により燃焼させる成層自己着火燃焼モードと、成層混合気を火花点火により燃焼させる成層火炎伝播燃焼モードと、均質混合気を火花点火により燃焼させる均質火炎伝播燃焼モードとを含む複数の燃焼モードの間で切り換えて運転可能なターボチャージャ１３付きの内燃機関３において、ターボチャージャ１３による過給圧を制御する内燃機関３の過給圧制御装置１であって、ターボチャージャ１３が排ガスから受け取る運動エネルギを変更する可変機構（可変ノズル機構１４）と、内燃機関３の運転状態を表す運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）を検出する運転状態パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、アクセル開度センサ３１）と、検出された運転状態パラメータに応じて、複数の燃焼モードのうちのいずれかを選択する燃焼モード選択手段（ＥＣＵ２、ステップ４）と、選択された燃焼モードに応じて、可変機構の作動量（ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤ）を決定することにより、過給圧を制御する過給圧制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５，７，１２〜１４，３０〜４０）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の過給圧制御装置によれば、内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて、成層自己着火燃焼モードと成層火炎伝播燃焼モードと均質火炎伝播燃焼モードとを含む複数の燃焼モードのいずれかが選択され、選択された燃焼モードに応じて、可変機構の作動量が決定されることにより、過給圧が制御される。この可変機構は、ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギを変更するものであるので、可変機構の作動量に応じて、排気通路内の排気圧が変化することになり、それに起因して、内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率が変化することになる。すなわち、この過給圧制御装置によれば、選択された燃焼モードに応じて、排気圧を制御することができ、それにより、燃焼モードに応じて、燃焼室から排出される排ガス量、言い換えれば内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率を制御することができる。その結果、ターボチャージャ付きの内燃機関において、複数の燃焼モードのいずれにおいても、吸入空気量に加えて、内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率を過不足なく適切に確保することができ、それにより、良好な燃焼状態を確保できるとともに、良好な排ガス特性や運転性を確保することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の過給圧制御装置１において、複数の燃焼モードは、成層混合気および均質混合気の双方を含む混合気を形成し、成層混合気を火花点火により燃焼させるとともに、燃焼する成層混合気を火種として均質混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードをさらに含み、過給圧制御手段（ＥＣＵ２）は、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも気筒内での既燃ガスの残留度合が小さくなるように、可変機構（可変ノズル機構１４）の作動量（ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤ）を決定する（ステップ１４，３０〜３２，３６〜３８）ことを特徴とする。
【００１１】
この内燃機関の過給圧制御装置によれば、複数の燃焼モードが、成層混合気および均質混合気の双方を含む混合気を形成し、成層混合気を火花点火により燃焼させるとともに、燃焼する成層混合気を火種として均質混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードをさらに含んでおり、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも気筒内での既燃ガスの残留度合が小さくなるように、可変機構の作動量が決定される。これらの成層自己着火燃焼モードおよび火種自己着火燃焼モードを比較した場合、火種自己着火燃焼モードでは、火花点火により成層混合気を燃焼させるとともに、燃焼する成層混合気を火種として均質混合気を自己着火燃焼させるので、成層混合気のみを自己着火燃焼させる成層自己着火燃焼モードと比べて、混合気の燃焼によって発生する熱エネルギが高くなり、その結果、燃焼室内における熱エネルギを確保するのに必要な内部ＥＧＲ量も少なくて済むことになる。したがって、この過給圧制御装置によれば、そのような２つの燃焼モード間の熱エネルギの差に応じて、可変機構の作動量を適切に決定できるので、成層自己着火燃焼モードおよび火種自己着火燃焼モードの双方において、内部ＥＧＲ量を過不足なく適切に確保することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の過給圧制御装置１において、過給圧制御手段（ＥＣＵ２）は、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードの一方が選択されたときには、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときよりも気筒３ａ内での既燃ガスの残留度合が大きくなるように、可変機構（可変ノズル機構１４）の作動量（ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤ）を決定する（ステップ１４，３０〜３６，３９，４０）ことを特徴とする。
【００１３】
この場合、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードでは、均質火炎伝播燃焼モードと比べて、燃焼室内における熱エネルギを確保するのに必要な内部ＥＧＲ量が多くなる。これに対して、この内燃機関の過給圧制御装置によれば、成層自己着火燃焼モードまたは成層火炎伝播燃焼モードが選択されたときには、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときよりも気筒内での既燃ガスの残留度合が大きくなるように、可変機構の作動量が決定されるので、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードの双方において、内部ＥＧＲ量を過不足なく適切に確保することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の過給圧制御装置１において、過給圧制御手段（ＥＣＵ２）は、内燃機関３の始動後、排ガス浄化用の触媒（触媒装置１７）に供給される排ガスの熱容量が高くなるように内燃機関３が運転されているとき（ステップ１１の判別結果がＹＥＳのとき）には、ターボチャージャ１３が排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、可変機構（可変ノズル機構１４）の作動量（ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤ）を決定する（ステップ１８）ことを特徴とする。
【００１５】
この内燃機関の過給圧制御装置によれば、内燃機関の始動後、排ガス浄化用の触媒に供給される排ガスの熱容量が高くなるように内燃機関が運転されているときには、ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、可変機構の作動量が決定されるので、排ガスを、その熱エネルギ損失を最小に抑制しながら触媒に供給することができ、それにより、触媒を迅速に活性化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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過給圧制御装置について説明する。図２に示すように、この過給圧制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、過給圧制御処理などの各種の制御処理を実行する。
【００１７】
図１および図３に示すように、エンジン３は、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）を有する直列４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とともに、各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間に燃焼室３ｇが形成されている。
【００１８】
エンジン３は、気筒３ａ毎に設けられた一対の吸気弁４，４（１つのみ図示）および一対の排気弁７，７（１つのみ図示）と、吸気カムシャフト５および吸気カム６を有するとともに各吸気弁４を開閉駆動する吸気側動弁機構４０と、排気カムシャフト８および排気カム９を有するとともに各排気弁７を開閉駆動する排気側動弁機構６０と、燃料噴射弁１０（図２参照）と、点火プラグ１１（図２参照）などを備えている。
【００１９】
吸気弁４は、そのステム４ａがガイド４ｂに摺動自在に嵌合しており、このガイド４ｂは、シリンダヘッド３ｃに固定されている。さらに、吸気弁４は、上下のスプリングシート４ｃ，４ｄと、これらの間に設けられたバルブスプリング４ｅとにより、閉弁方向に付勢されている。
【００２０】
また、吸気カムシャフト５および排気カムシャフト８はそれぞれ、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド３ｃに回動自在に取り付けられているとともに、気筒３ａの配列方向に沿って延びている。この吸気カムシャフト５の一端部上には、吸気スプロケット（図示せず）が同軸に配置され、回転自在に設けられている。
【００２１】
この吸気スプロケットは、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト３ｄに連結され、後述する吸気カム位相可変機構５０を介して吸気カムシャフト５に連結されている。以上の構成により、吸気カムシャフト５は、クランクシャフト３ｄが２回転する毎に１回転する。また、吸気カム６は、気筒３ａ毎に吸気カムシャフト５上にこれと一体に回転するように設けられている。
【００２２】
さらに、吸気側動弁機構４０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴う吸気カムシャフト５の回転により、各気筒３ａの吸気弁４を開閉駆動するものであり、後述するように、吸気弁４のバルブタイミングを無段階に変更する可変式の動弁機構で構成されている。
【００２３】
一方、排気弁７は、そのステム７ａがガイド７ｂに摺動自在に嵌合しており、このガイド７ｂは、シリンダヘッド３ｃに固定されている。さらに、排気弁７は、上下のスプリングシート７ｃ，７ｄと、これらの間に設けられたバルブスプリング７ｅとにより、閉弁方向に付勢されている。
【００２４】
また、排気カムシャフト８の一端部上には、排気スプロケット（図示せず）が同軸に配置され、回転自在に設けられている。この排気スプロケットは、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト３ｄに連結され、後述する排気カム位相可変機構９０を介して排気カムシャフト８に連結されている。以上の構成により、排気カムシャフト８は、クランクシャフト３ｄが２回転する毎に１回転する。さらに、排気カム９は、排気カムシャフト８上にこれと一体に回転するように気筒３ａ毎に設けられている。
【００２５】
さらに、排気側動弁機構６０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴う排気カムシャフト８の回転により、各気筒３ａの排気弁７を開閉駆動するものであり、後述するように、排気弁７の最大リフトおよびバルブタイミングを無段階に変更する可変式の動弁機構で構成されている。なお、本実施形態では、「排気弁７の最大リフト（以下「排気リフト」という）」は、排気弁７の最大揚程を表すものとする。
【００２６】
一方、燃料噴射弁１０は、気筒３ａ毎に設けられ、燃料を燃焼室３ｇ内に直接噴射するようにシリンダヘッド３ｃに取り付けられている。すなわち、エンジン３は直噴エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁１０は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、後述する燃料噴射タイミングに基づいて、開閉タイミングが制御される。
【００２７】
また、点火プラグ１１も、気筒３ａ毎に設けられ、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。点火プラグ１１は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、後述する点火時期ＩＧ＿ＬＯＧに応じたタイミングで燃焼室３ｇ内の混合気を火花点火するように、放電状態が制御される。
【００２８】
一方、エンジン３には、クランク角センサ２０および水温センサ２１が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２９】
このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）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３ａのピストン３ｂ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。なお、本実施形態では、クランク角センサ２０が運転状態パラメータ検出手段に相当し、エンジン回転数ＮＥが運転状態パラメータに相当する。
【００３０】
さらに、水温センサ２１は、エンジン３のシリンダブロック３ｅ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。
【００３１】
一方、エンジン３の吸気管１２には、上流側から順に、エアフローセンサ２２、ターボチャージャ１３およびスロットル弁機構１４がそれぞれ設けられている。このエアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気管１２内を流れる新気の流量（以下「新気流量」という）ＧＩＮを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３２】
また、ターボチャージャ１３は、可変容量式のものであり、吸気管１２のエアフローセンサ２２よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード１３ａと、排気管１６の途中に設けられ、コンプレッサブレード１３ａと一体に回転するタービンブレード１３ｂと、可変ノズル機構１４と、これらを収容するハウジングなどを備えている。
【００３３】
このターボチャージャ１３では、排気管１６内を流れる排ガスによってタービンブレード１３ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード１３ａも同時に回転することにより、吸気管１２内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
【００３４】
また、可変ノズル機構１４（可変機構）は、ターボチャージャ１３が発生する過給圧を変化させるためのものであり、複数の可変ノズルベーン１４ａ（２つのみ図示）と、可変ノズルベーン１４ａを駆動するベーンアクチュエータ１４ｂなどを備えている。可変ノズルベーン１４ａは、ハウジングのタービンブレード１３ｂを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。また、ベーンアクチュエータ１４ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されているとともに、可変ノズルベーン１４ａに機械的に連結されている。
【００３５】
ＥＣＵ２は、ベーンアクチュエータ１４ｂを介して可変ノズルベーン１４ａの開度（以下「ノズル開度」という）ＬＶＮＴを変化させ、タービンブレード１３ｂに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード１３ｂが排ガスから受け取る運動エネルギを変化させる。それにより、タービンブレード１３ｂの回転速度すなわちコンプレッサブレード１３ａの回転速度が変化することで、過給圧が変更される。
【００３６】
さらに、スロットル弁機構１５は、スロットル弁１５ａおよびこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ１５ｂなどを備えている。スロットル弁１５ａは、吸気管１２の途中に回動自在に設けられており、回動に伴う開度の変化により吸気管１２内の新気流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ１５ｂ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からの制御入力信号によって駆動されることにより、スロットル弁１５ａの開度を変化させる。
【００３７】
また、吸気管１２のスロットル弁機構１５よりも下流側には、吸気温センサ２３および吸気管内圧センサ２４（いずれも図２参照）が設けられている。この吸気温センサ２３は、吸気管１２内を流れる空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
吸気管内圧センサ２４は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管１２内の圧力（以下「吸気管内圧」という）ＰＢＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この吸気管内圧ＰＢＡは、絶対圧として検出される。
【００３９】
一方、エンジン３の排気管１６には、上流側から順に、ＬＡＦセンサ２５および触媒装置１７（触媒）がそれぞれ設けられている。ＬＡＦセンサ２５は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、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、排気管１６内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２５の検出信号の値に基づき、排ガス中の空燃比を表す検出空燃比ＫＡＣＴを算出する。
【００４０】
また、エンジン３には、排気還流機構１８が設けられている。この排気還流機構１８は、排気管１６内の排ガスを吸気管１２側に還流させるものであり、吸気管１２および排気管１６の間に接続されたＥＧＲ管１８ａと、このＥＧＲ管１８ａを開閉するＥＧＲ制御弁１８ｂなどで構成されている。ＥＧＲ管１８ａの一端は、排気管１６の触媒装置１５よりも上流側の部分に開口し、他端は、吸気管１２のスロットル弁機構１３よりも下流側の部分に開口している。
【００４１】
また、ＥＧＲ制御弁１８ｂは、リニア電磁弁タイプのもので、ＥＣＵ２からの制御入力信号に応じて、そのリフト（以下「ＥＧＲリフト」という）が最大値と最小値との間でリニアに変化するように構成されており、それにより、ＥＧＲ管１８ａの開度すなわち排気還流量（以下「外部ＥＧＲ量」という）を変化させる。
【００４２】
このＥＧＲ制御弁１８ｂには、ＥＧＲリフトセンサ２６が取り付けられており、ＥＧＲリフトセンサ２６は、ＥＧＲ制御弁１８ｂの実際の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。ＥＣＵ２は、後述するように、ＥＧＲ制御弁１８ｂを介して、ＥＧＲリフトＬＡＣＴが目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤに収束するように、外部ＥＧＲ量を制御する。なお、以下の説明では、排気還流機構１８により排気を還流させることを「外部ＥＧＲ」という。
【００４３】
次に、前述した吸気側動弁機構４０について説明する。この吸気側動弁機構４０は、図４に示すように、吸気カムシャフト５、吸気カム６、ロッカアームシャフト４２、２つのロッカアーム４３，４３および吸気カム位相可変機構５０などを備えている。この吸気弁側動弁機構４０では、吸気カムシャフト５が回転すると、ロッカアームシャフト４２を中心として、２つのロッカアーム４３，４３が回動し、それにより、吸気弁４が開閉駆動される。
【００４４】
また、吸気カム位相可変機構５０は、吸気カムシャフト５のクランクシャフト３ｄに対する相対的な位相（以下「吸気カム位相」という）ＣＡＩＮを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、本出願人が特開２００５−３１５１６１号公報で既に提案したものと同様に構成されているので、以下、その概略を簡単に説明する。
【００４５】
この吸気カム位相可変機構５０は、吸気カムシャフト５の吸気スプロケット側の端部に設けられており、吸気カム位相電磁弁５１と、これを介して油圧が供給される進角室および遅角室などを備えている。この吸気カム位相電磁弁５１は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号に応じて、進角室および遅角室に供給する油圧を変化させることで、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無段階に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６に実線で示す最遅角タイミングと、図６に２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。
【００４６】
一方、吸気カムシャフト５の吸気カム位相可変機構５０と反対側の端部には、吸気カム角センサ２７（図２参照）が設けられている。この吸気カム角センサ２７は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、吸気カムシャフト５の回転に伴い、パルス信号であるＩＮＣＡＭ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ＩＮＣＡＭ信号および前述したＣＲＫ信号に基づき、吸気カム位相ＣＡＩＮを算出する。
【００４７】
次に、前述した排気側動弁機構６０について説明する。この排気側動弁機構６０は、図５に示すように、排気カムシャフト８、排気カム９、排気リフト可変機構７０および排気カム位相可変機構９０などを備えている。
【００４８】
この排気リフト可変機構７０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴う排気カムシャフト８の回転により排気弁７を開閉駆動するとともに、排気リフトを値０と所定の最大値ＬＥＸＭＡＸ（図７参照）との間で無段階に変更するものであり、本出願人が特願２００５−２８８０５７号で既に提案したものと同様に構成されているので、以下、その概略を簡単に説明する。
【００４９】
この排気リフト可変機構７０は、コントロールシャフト７１およびロッカアームシャフト７２と、これらのシャフト７１，７２上に気筒３ａ毎に設けられたロッカアーム機構７３と、これらのロッカアーム機構７３を同時に駆動する排気リフトアクチュエータ８０（図２参照）などを備えている。
【００５０】
このロッカアーム機構７３は、リンク７４ａ、ローラ軸７４ｂ、ローラ７４ｃ、ロッカアーム７５などを備えている。また、排気リフトアクチュエータ８０は、モータおよび減速ギヤ機構（いずれも図示せず）などを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって駆動されると、コントロールシャフト７１を回動させ、それにより、リンク７４ａをローラ軸７４ｂを中心として回動させる。
【００５１】
このリンク７４ａが図５に実線で示すゼロリフト位置にある場合、排気カム９が回転し、そのカムノーズによりローラ７４ｃがロッカアームシャフト７２側に押されると、リンク７４ａはコントロールシャフト７１を中心として、図５の時計回りに回動する。その際、ロッカアーム７５の案内面７５ａがコントロールシャフト７１を中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、バルブスプリング７ｅの付勢力により、ロッカアーム７５は図５に示す閉弁位置に保持される。それにより、排気リフトは値０に保持され、排気弁７は閉弁状態に保持される。
【００５２】
一方、リンク７４ａがゼロリフト位置から最大リフト位置（図５の破線で示す位置）側の位置まで回動し、その位置に保持されている状態では、排気カム９の回転により、リンク７４ａがコントロールシャフト７１を中心として図５の時計回りに回動すると、ロッカアーム７５は、バルブスプリング７ｅの付勢力に抗しながら、図５に示す閉弁位置から下方に回動し、排気弁７を開放する。その際、ロッカアーム７５の回動量すなわち排気リフトは、リンク７４ａが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きくなる。
【００５３】
以上の理由により、排気弁７は、リンク７４ａが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きなリフトで開弁し、具体的には、排気カム９の回転中、排気弁７は、リンク７４ａが最大リフト位置にあるときには、図７に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気リフトは、その最大値ＬＥＸＭＡＸを示す。したがって、この排気リフト可変機構７０では、排気リフトアクチュエータ８０を介して、リンク７４ａをゼロリフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、排気リフトを値０と所定の最大値ＬＥＸＭＡＸとの間で無段階に変化させることができる。
【００５４】
また、排気リフト可変機構７０には、回動角センサ２８が設けられており（図２参照）、この回動角センサ２８は、コントロールシャフト７１の回動角ＳＡＡＥＸを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５５】
次に、排気カム位相可変機構９０について説明する。この排気カム位相可変機構９０は、排気カムシャフト８のクランクシャフト３ｄに対する相対的な位相（以下「排気カム位相」という）ＣＡＥＸを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、排気カムシャフト８の排気スプロケット側の端部に設けられている。
【００５６】
この排気カム位相可変機構９０は、前述した吸気カム位相可変機構５０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、排気カム位相電磁弁９１などを備えており、ＥＣＵ２からの制御入力信号により排気カム位相電磁弁９１が駆動されると、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７のバルブタイミングは、図６に実線で示す最遅角タイミングと、図６に２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。
【００５７】
一方、排気カムシャフト８の排気カム位相可変機構９０と反対側の端部には、排気カム角センサ２９（図２参照）が設けられている。この排気カム角センサ２９は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、排気カムシャフト８の回転に伴い、パルス信号であるＥＸＣＡＭ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ＥＸＣＡＭ信号および前述したＣＲＫ信号に基づき、排気カム位相ＣＡＥＸを算出する。
【００５８】
以上のように、このエンジン３では、吸気側動弁機構４０により、吸気弁４のバルブタイミングを無段階に変更できるとともに、排気側動弁機構６０により、排気弁７のリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更でき、それにより、気筒３ａ内に残留する既燃ガスの量すなわち内部ＥＧＲ量を、２つの動弁機構４０，６０により自在に変更できるように構成されている。この既燃ガスは、排気還流機構１６により還流される排ガスよりも高い温度を示す。
【００５９】
なお、以下の説明では、吸気カム位相可変機構５０、排気リフト可変機構７０および排気カム位相可変機構９０をまとめて「３つの可変機構５０，７０，９０」という。
【００６０】
さらに、ＥＣＵ２には、大気圧センサ３０、アクセル開度センサ３１、スロットル弁開度センサ３２およびイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）３３が接続されている。この大気圧センサ３０は、半導体圧力センサで構成されており、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。アクセル開度センサ３１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。なお、本実施形態では、アクセル開度センサ３１が運転状態パラメータ検出手段に相当し、アクセル開度ＡＰが運転状態パラメータに相当する。
【００６１】
また、スロットル弁開度センサ３２は、ポテンショメータで構成され、スロットル弁１４ｂの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、ＩＧ・ＳＷ３３は、イグニッションキー（図示せず）操作によりＯＮ／ＯＦＦされるとともに、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す信号をＥＣＵ２に出力する。
【００６２】
一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび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、前述した各種のセンサ２０〜３２の検出信号およびＩＧ・ＳＷ３３のＯＮ／ＯＦＦ信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、各種の制御処理を実行する。
【００６３】
具体的には、ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じて、後述するように、燃料噴射制御処理、過給圧制御処理、点火時期制御処理および可変機構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、後述する燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤに応じて、成層自己着火燃焼モード、成層火炎伝播燃焼モード、火種自己着火燃焼モードおよび均質火炎伝播燃焼モードのいずれかの燃焼モードで運転される。
【００６４】
この成層自己着火燃焼モードは、燃料を圧縮行程のみで噴射することにより成層混合気を生成し、これを自己着火燃焼させるものであり、エンジン３の運転状態が所定の第１運転域にあるとき、より具体的には、エンジン回転数ＮＥが所定の低回転域にあり、かつ後述する要求トルクＰＭＣＭＤが所定の低負荷域にあるときに実行される。なお、この成層自己着火燃焼モードの場合、成層混合気が自己着火燃焼するような状態で生成されるので、火花点火は本質的に不要であるが、失火防止と、自己着火燃焼タイミングを適切に制御することを目的として、本実施形態の後述する点火時期制御処理では、成層自己着火燃焼モードでも、点火プラグ１１による火花点火が実行される。
【００６５】
また、成層火炎伝播燃焼モードは、燃料を圧縮行程のみで噴射することにより成層混合気を生成し、これを火花点火により火炎伝播燃焼させるものであり、エンジン３の運転状態が所定の第２運転域（低中回転域かつ上記第１運転域よりも低負荷側の領域で、成層混合気が自己着火燃焼しないような領域）にあるときに実行される。
【００６６】
さらに、火種自己着火燃焼モードは、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た後、燃料を圧縮行程で極少量噴射することにより、均質混合気と成層混合気の双方を含む混合気を生成し、そのうちの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り、これを火種として均質混合気を自己着火燃焼させるものである。この火種自己着火燃焼モードは、エンジン３の運転状態が所定の第３運転域（低中回転域で上記第１運転域よりも高負荷側の領域）にあるときに実行される。
【００６７】
一方、均質火炎伝播燃焼モードは、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、これを火花点火により火炎伝播燃焼させるものであり、エンジン３の運転状態が上記の第１〜３運転域以外の所定の第４運転域にあるときに実行される。
【００６８】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、運転状態パラメータ検出手段、燃焼モード選択手段および過給圧制御手段に相当する。
【００６９】
以下、図８を参照しながら、ＥＣＵ２において、タイマ設定により所定周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される制御処理について説明する。なお、以下の制御処理において算出または設定される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。
【００７０】
この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤ、後述する目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ、後述する目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤおよび後述する目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤなどの各種のデータを読み込む。
【００７１】
次いで、ステップ２に進み、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴの設定処理を実行する。このエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴの設定は、エンジン回転数ＮＥおよびＩＧ・ＳＷ３３のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて、エンジン始動制御中すなわちクランキング中であるか否かを判定し、その判定結果に基づいて実行される。具体的には、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴは、エンジン始動制御中であるときには「１」に、それ以外のときには「０」にそれぞれ設定される。
【００７２】
ステップ２に続くステップ３で、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮの設定処理を実行する。この触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮの設定は、エンジン始動後の経過時間、エンジン水温ＴＷおよびアクセル開度ＡＰなどに基づいて、触媒装置１７内の触媒をエンジン始動後に急速に活性化させる触媒暖機制御の実行条件が成立しているか否かを判定し、その判定結果に基づいて実行される。具体的には、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮは、触媒暖機制御の実行条件が成立していることで、触媒暖機制御が実行されるときには「１」に、それ以外のときには「０」にそれぞれ設定される。
【００７３】
次いで、ステップ４で、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤの設定処理を実行する。この燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤは、前述したように、エンジン３の燃焼モードとして、前述した４つの燃焼モードのいずれが選択されているのかを表すものであり、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより設定される。
【００７４】
より具体的には、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤが前述した所定の第１運転域にあることで、エンジン３の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されたときには「１」に設定され、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤが前述した所定の第２運転域にあることで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されたときには「２」に設定される。さらに、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤが前述した所定の第３運転域にあることで、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには「３」に設定され、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤが前述した所定の第４運転域にあることで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときには「４」に設定される。
【００７５】
ステップ４に続くステップ５で、過給圧制御処理を実行する。この過給圧制御処理は、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤ（可変機構の作動量）を算出するものであり、その詳細については後述する。
【００７６】
次いで、ステップ６で、アクセル開度ＡＰおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出する。
【００７７】
次に、ステップ７に進み、可変機構制御処理を実行する。この可変機構処理は、以下に述べるように、可変ノズル機構１４、スロットル弁機構１５、排気還流機構１８、吸気カム位相可変機構５０、排気リフト可変機構７０および排気カム位相可変機構９０をそれぞれ制御するための制御入力信号の値を算出するものである。
【００７８】
この処理では、まず、可変ノズル機構１４への制御入力信号の値が、前述したノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤに基づいて算出され、そのように算出された制御入力信号が可変ノズル機構１４のベーンアクチュエータ１４ｂに供給されることにより、ノズル開度ＬＶＮＴがフィードフォワード制御される。その結果、過給圧が制御される。この場合、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが大きいほど、ターボチャージャ１３のタービンブレード１３ｂが排ガスから受け取る運動エネルギがより小さくなり、それにより、過給圧がより小さくなるように制御される。
【００７９】
また、スロットル弁機構１５への制御入力信号の値が、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのように算出された制御入力信号がスロットル弁機構１５のＴＨアクチュエータ１５ｂに供給されることにより、スロットル弁開度ＴＨがフィードバック制御される。その結果、吸入空気量が制御される。
【００８０】
さらに、排気還流機構１８への制御入力信号の値が、ＥＧＲリフトＬＡＣＴが目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのような算出された制御入力信号が排気還流機構１８のＥＧＲ制御弁１８ｂに供給されることにより、外部ＥＧＲが制御される。その結果、外部ＥＧＲ割合が後述する算出値ＥＧＲＤＩＶＥＸになるように制御される。
【００８１】
一方、吸気カム位相可変機構５０への制御入力信号の値が、吸気カム位相ＣＡＩＮが目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのように算出された制御入力信号が吸気カム位相可変機構５０の吸気カム位相電磁弁５１に供給されることにより、吸気カム位相ＣＡＩＮがフィードバック制御される。
【００８２】
また、排気リフト可変機構７０への制御入力信号の値が、回動角ＳＡＡＥＸが目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのように算出された制御入力信号が排気リフト可変機構７０の排気リフトアクチュエータ８０に供給されることにより、排気リフトがフィードバック制御される。
【００８３】
さらに、排気カム位相可変機構９０への制御入力信号の値が、排気カム位相ＣＡＥＸが目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、、そのように算出された制御入力信号が排気カム位相可変機構９０の排気カム位相電磁弁９１に供給されることにより、排気カム位相ＣＡＥＸがフィードバック制御される。以上のように、吸気カム位相ＣＡＩＮ、排気リフトおよび排気カム位相ＣＡＥＸがそれぞれ制御されることにより、内部ＥＧＲが制御され、その結果、内部ＥＧＲ割合が後述する算出値ＥＧＲＤＩＶＩＮになるように制御される。
【００８４】
ステップ７の可変機構制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００８５】
次に、図９を参照しながら、前述した過給圧制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ１０で、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。
【００８６】
この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ１８に進み、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを所定の最大値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＨ（例えば１００％）に設定した後、本処理を終了する。このように、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが所定の最大値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＨに設定された場合、ターボチャージャ１３のタービンブレード１３ｂが排ガスから受け取る運動エネルギが最小になることで、過給がほとんど行われない状態となる。
【００８７】
一方、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、前述した触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、触媒暖機制御中であるときには、前述したように、ステップ１８を実行した後、本処理を終了する。
【００８８】
一方、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、ノズル開度指令値の基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥを算出する。この基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥは、具体的には、図１０に示すように算出される。まず、ステップ３０で、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「１」であるか否かを判別する。
【００８９】
この判別結果がＹＥＳで、エンジン３の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ３１に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図１１に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩを算出する。同図の記号ｉ，ｊは、正の整数を示しており、この点は以下の説明においても同様である。
【００９０】
次いで、ステップ３２に進み、基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥを成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩに設定した後、本処理を終了する。
【００９１】
一方、ステップ３０の判別結果がＮＯのときには、ステップ３３に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「２」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ３４に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図１２に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の成層火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＤＩＳＣを算出する。
【００９２】
次いで、ステップ３５に進み、基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥを成層火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＤＩＳＣに設定した後、本処理を終了する。
【００９３】
一方、ステップ３３の判別結果がＮＯのときには、ステップ３６に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「３」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ３７に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図１３に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の火種自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＣＣを算出する。
【００９４】
次いで、ステップ３８に進み、基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥを火種自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＣＣに設定した後、本処理を終了する。
【００９５】
一方、ステップ３３の判別結果がＮＯで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ３９に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図１４に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の均質火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＳＴＫを算出する。
【００９６】
次いで、ステップ４０に進み、基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥを均質火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＳＴＫに設定した後、本処理を終了する。
【００９７】
以上の図１１〜１４の各マップにおいて、ノズル開度指令値の３種類の値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩ，ＬＶＮＴ＿ＣＣ，ＬＶＮＴ＿ＳＴＫは、図１５に示すような関係に設定されている。なお、成層火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＤＩＳＣは、図１５中には示されていないが、成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩとほぼ同じ値に設定されている。
【００９８】
同図は、エンジン回転数ＮＥが低回転域の所定値ＮＥＸ（例えば２０００ｒｐｍ）にあるときの、要求トルクＰＭＣＭＤに対する３種類の値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩ，ＬＶＮＴ＿ＣＣ，ＬＶＮＴ＿ＳＴＫの関係を示しており、図中の値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＬは、所定の最小値（例えば０％）を表している。
【００９９】
同図に示すように、均質火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＳＴＫは、要求トルクＰＭＣＭＤの大小にかかわらず、最大値ＬＶＮＴ＿ＭＡＸに設定される。これは、均質火炎伝播燃焼モードの場合、低回転域では、内部ＥＧＲ量が多いと燃焼状態が不安定になるので、ノズル開度ＬＶＮＴをできるだけ大きな値に制御し、排気圧の上昇を抑制することで、内部ＥＧＲ量の増大を回避し、燃焼状態の安定性を確保するためである。
【０１００】
また、成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩは、低負荷域では、最小値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＬに設定されている。これは、低負荷域では、排気圧を高め、内部ＥＧＲ量を増大させることで、燃焼室内の温度を成層混合気が適切に自己着火燃焼するような値まで上昇させるためである。これに加えて、成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩは、中高負荷域では、要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、中高負荷域では、要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きなエンジン出力を確保すべく、過給圧をより高める必要があることによる。
【０１０１】
さらに、火種自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＣＣは、極低負荷域および極高負荷域では、成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩと同じ値に設定されているとともに、それ以外の負荷域では、成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩと同じような傾向で、これよりも若干大きな値に設定されている。これは、火種自己着火燃焼モードの場合、成層自己着火燃焼モードと比べると、火種となる成層混合気の燃焼に伴って熱エネルギが発生し、燃焼室内の温度が上昇するので、排気圧を低下させることで、その温度上昇分、内部ＥＧＲ量を減少させるためである。
【０１０２】
図９に戻り、ステップ１２で以上のように基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥを算出した後、ステップ１３に進み、フィードバック補正項ＬＶＮＴ＿ＦＢを以下に述べるように算出する。まず、エンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、吸気管内圧ＰＢＡ（すなわち過給圧）の目標値ＰＢＡ＿ＣＭＤを算出する。そして、吸気管内圧ＰＢＡが目標値ＰＢＡ＿ＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより、フィードバック補正項ＬＶＮＴ＿ＦＢが算出される。
【０１０３】
次いで、ステップ１４で、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを、基本値とフィードバック補正項の和ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥ＋ＬＶＮＴ＿ＦＢに設定する。その後、ステップ１５〜１８で、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤのリミット処理を実行する。
【０１０４】
すなわち、ステップ１５で、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが最小値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＬ以下であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１７で、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを最小値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＬに設定した後、本処理を終了する。
【０１０５】
一方、ステップ１５の判別結果がＮＯのときには、ステップ１６に進み、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが最大値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＨ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、前述したように、ステップ１８で、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを最大値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＨに設定した後、本処理を終了する。
【０１０６】
一方、ステップ１６の判別結果がＮＯで、ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＬ＜ＬＶＮＴ＿ＣＭＤ＜ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＨのときには、そのまま本処理を終了する。
【０１０７】
以下、図１６を参照しながら、ＥＣＵ２において、ＴＤＣ信号の発生に同期する制御周期で実行される制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ５０で、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴ、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮおよび燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤなどの各種のデータを読み込む。
【０１０８】
次いで、ステップ５１で、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図１７に示すマップを検索することにより、要求トルクＰＭＣＭＤを算出する。このマップでは、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、エンジン負荷がより大きい状態になるので、それに対応するためである。
【０１０９】
ステップ５１に続くステップ５２で、燃料噴射制御処理を実行する。この制御処理は、燃料噴射弁１０を介して気筒３ａ内に噴射すべき燃料量（以下「燃料噴射量」という）ＴＯＵＴおよびその噴射タイミングなどを算出するものであり、その詳細については後述する。
【０１１０】
次に、ステップ５３で、ＥＧＲ制御処理を実行する。この制御処理は、排気還流機構１８を介して外部ＥＧＲ量を制御するための、目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤを算出し、３つの可変機構５０，７０，９０を介して内部ＥＧＲ量を制御するための、目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤ、目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤおよび目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを算出するものであり、その詳細については後述する。
【０１１１】
次いで、ステップ５４で、後述するように、点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【０１１２】
次に、図１８を参照しながら、前述した燃料噴射制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ６０で、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ６１に進み、エンジン始動用の燃料噴射制御処理を実行する。この処理では、燃料噴射量ＴＯＵＴが、エンジン水温ＴＷなどの各種の運転状態パラメータに基づいて算出され、その算出値に基づいて、燃料噴射弁１０の開閉タイミングすなわち燃料噴射タイミングが算出される。その後、本処理を終了する。
【０１１３】
一方、ステップ６０の判別結果がＮＯのときには、ステップ６２に進み、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、触媒暖機制御中であるときには、ステップ６３に進み、触媒暖機制御用の燃料噴射制御処理を実行する。この処理では、燃料噴射量ＴＯＵＴが、エンジン水温ＴＷなどの各種の運転状態パラメータに基づいて算出され、その算出値に基づいて、燃料噴射タイミングが算出される。その後、本処理を終了する。
【０１１４】
一方、ステップ６２の判別結果がＮＯのときには、ステップ６４に進み、通常用の燃料噴射制御処理を実行した後、本処理を終了する。この通常用の燃料噴射制御処理は、具体的には、図１９に示すように実行される。
【０１１５】
まず、ステップ７０で、新気流量ＧＩＮ、エンジン回転数ＮＥ、吸気カム位相ＣＡＩＮ、エンジン水温ＴＷ、吸気温ＴＡ、検出空燃比ＫＡＣＴおよび要求トルクＰＭＣＭＤなどの各種の運転状態パラメータを用いて、マップ検索を含む所定の演算手法により、燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する。
【０１１６】
次いで、ステップ７１に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ７２に進み、燃料噴射量ＴＯＵＴおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングは、圧縮行程中のタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。
【０１１７】
一方、ステップ７１の判別結果がＮＯのときには、ステップ７３に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「２」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ７４に進み、燃料噴射量ＴＯＵＴおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、成層火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この成層火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングも、成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングと同様に、圧縮行程中のタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。
【０１１８】
一方、ステップ７３の判別結果がＮＯのときには、ステップ７５に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「３」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ７６に進み、燃料噴射量ＴＯＵＴおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索するとともに、その検索値を用いた所定の演算式により、火種自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この火種自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングは、吸気行程中および圧縮行程中の２つのタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。
【０１１９】
一方、ステップ７５の判別結果がＮＯで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ７７に進み、燃料噴射量ＴＯＵＴおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、均質火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この均質火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングは、吸気行程中のタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。
【０１２０】
次に、図２０を参照しながら、前述したＥＧＲ制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ８０で、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標新気率ＫＥＧＲＣＭＤを算出する。
【０１２１】
次いで、ステップ８１に進み、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを算出する。この内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮは、具体的には、図２１に示すように算出される。すなわち、まず、ステップ９０で、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「１」であるか否かを判別する。
【０１２２】
この判別結果がＹＥＳで、エンジン３の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ９１に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図２２に示すマップを検索することにより、内部ＥＧＲ割合の成層自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＨＣＣＩを算出する。
【０１２３】
次いで、ステップ９２に進み、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを成層自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＨＣＣＩに設定した後、本処理を終了する。
【０１２４】
一方、ステップ９０の判別結果がＮＯのときには、ステップ９３に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「２」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ９４に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図２３に示すマップを検索することにより、内部ＥＧＲ割合の成層火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＤＩＳＣを算出する。
【０１２５】
次いで、ステップ９５に進み、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを成層火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＤＩＳＣに設定した後、本処理を終了する。
【０１２６】
一方、ステップ９３の判別結果がＮＯのときには、ステップ９６に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「３」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ９７に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図２４に示すマップを検索することにより、内部ＥＧＲ割合の火種自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＣＣを算出する。
【０１２７】
次いで、ステップ９８に進み、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを火種自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＣＣに設定した後、本処理を終了する。
【０１２８】
一方、ステップ９６の判別結果がＮＯで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ９９に進み、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、図２５に示すマップを検索することにより、内部ＥＧＲ割合の均質火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＳＴＫを算出する。
【０１２９】
次いで、ステップ１００に進み、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを均質火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＳＴＫに設定した後、本処理を終了する。
【０１３０】
以上の図２２〜２５の各マップにおいて、内部ＥＧＲ割合の４種類の値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＨＣＣＩ，ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＤＩＳＣ，ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＣＣ，ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＳＴＫは、以下のような関係に設定されている。すなわち、所定の低回転域では、成層自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＨＣＣＩと成層火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＤＩＳＣがほぼ同じ値に設定されているとともに、火種自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＣＣは、前述した熱エネルギの差異に起因して、成層自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＨＣＣＩよりも小さい値に設定されている。さらに、均質火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＳＴＫは、前述したように、燃焼の安定性を確保するために、内部ＥＧＲ量がほぼ値０になるような小さい値に設定されている。
【０１３１】
図２０に戻り、ステップ８１で、以上のように内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを算出した後、ステップ８２に進み、外部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＥＸを、値１から内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮを減算した値に設定する。
【０１３２】
次いで、ステップ８３に進み、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮおよび目標新気率ＫＥＧＲＣＭＤに基づき、下式（１）により、内部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮを算出する。
ＥＧＲＤＩＶＩＮ＝１−（１−ＫＥＧＲＣＭＤ）・ＥＧＲＤＩＶＩＮ    ……（１）
【０１３３】
ステップ８３に続くステップ８４で、外部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＥＸおよび目標新気率ＫＥＧＲＣＭＤに基づき、下式（２）により、外部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＥＸを算出する。
ＥＧＲＤＩＶＥＸ＝１−（１−ＫＥＧＲＣＭＤ）・ＥＧＲＤＩＶＥＸ    ……（２）
【０１３４】
次に、ステップ８５で、内部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤを算出する。その後、ステップ８６で、内部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮおよびエンジン回転数ＮＥ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ＣＡＥＸＣＭＤを算出する。
【０１３５】
ステップ８６に続くステップ８７で、内部ＥＧＲ目標値ＫＥＧＲＣＭＤＩＮおよびエンジン回転数ＮＥ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ＣＡＩＮＣＭＤを算出する。
【０１３６】
次いで、ステップ８８で、外部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＥＸおよび吸気管内ゲージ圧ＨＰＢＧＡに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標ＥＧＲリフトＬＣＭＤを算出した後、本処理を終了する。この吸気管内ゲージ圧ＨＰＢＧＡは、吸気管内圧ＰＢＡおよび大気圧ＰＡに基づいて算出される。
【０１３７】
次に、図２６を参照しながら、前述した点火時期制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ１１０で、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ１１１に進み、点火時期ＩＧ＿ＬＯＧを、所定のエンジン始動用値ＩＧ＿ＣＲＫに設定した後、本処理を終了する。
【０１３８】
一方、ステップ１１０の判別結果がＮＯのときには、ステップ１１２に進み、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、触媒暖機制御中であるときには、ステップ１１３に進み、点火時期の触媒暖機制御用値ＩＧ＿ＦＩＲＥを算出する。この触媒暖機制御用値ＩＧ＿ＦＩＲＥは、所定のフィードバック制御アルゴリズムを含む算出式により、エンジン回転数ＮＥが所定の触媒暖機制御用の回転数に保持され、かつ排ガスの熱容量が大きくなるような遅角側の値として算出される。
【０１３９】
次いで、ステップ１１４で、点火時期ＩＧ＿ＬＯＧを、触媒暖機制御用値ＩＧ＿ＦＩＲＥに設定した後、本処理を終了する。
【０１４０】
一方、ステップ１１２の判別結果がＮＯのときには、ステップ１１５に進み、通常点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。この通常点火時期制御処理は、具体的には、図２７に示すように実行される。
【０１４１】
まず、ステップ１２０で、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤ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の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ１２１に進み、成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングおよびエンジン回転数ＮＥなどに基づき、所定の演算手法により、点火時期の成層自己着火燃焼用値ＩＧ＿ＨＣＣＩを算出する。この成層自己着火燃焼用値ＩＧ＿ＨＣＣＩは、前述したように、成層自己着火燃焼モードにおける失火を防止できるとともに、自己着火燃焼タイミングを適切に制御できるような値に算出される。
【０１４２】
次いで、ステップ１２２に進み、点火時期ＩＧ＿ＬＯＧを成層自己着火燃焼用値ＩＧ＿ＨＣＣＩに設定した後、本処理を終了する。
【０１４３】
一方、ステップ１２０の判別結果がＮＯのときには、ステップ１２３に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「２」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ１２４に進み、成層火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングおよびエンジン回転数ＮＥなどに基づき、所定の演算手法により、点火時期の成層火炎伝播燃焼用値ＩＧ＿ＤＩＳＣを算出する。
【０１４４】
次いで、ステップ１２５に進み、点火時期ＩＧ＿ＬＯＧを成層火炎伝播燃焼用値ＩＧ＿ＤＩＳＣに設定した後、本処理を終了する。
【０１４５】
一方、ステップ１２３の判別結果がＮＯのときには、ステップ１２６に進み、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤが「３」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ１２７に進み、火種自己着火燃焼用の圧縮行程での燃料噴射タイミングおよびエンジン回転数ＮＥなどに基づき、所定の演算手法により、点火時期の火種自己着火燃焼用値ＩＧ＿ＣＣを算出する。
【０１４６】
次いで、ステップ１２８に進み、点火時期ＩＧ＿ＬＯＧを火種自己着火燃焼用値ＩＧ＿ＣＣに設定した後、本処理を終了する。
【０１４７】
一方、ステップ１２６の判別結果がＮＯで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ１２９に進み、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン水温ＴＷなどの各種の運転状態パラメータに応じて、マップ検索などの所定の演算手法により、点火時期の均質火炎伝播燃焼用値ＩＧ＿ＳＴＫを算出する。
【０１４８】
次いで、ステップ１３０に進み、点火時期ＩＧ＿ＬＯＧを均質火炎伝播燃焼用値ＩＧ＿ＳＴＫに設定した後、本処理を終了する。
【０１４９】
以上のように、本実施形態では、ＥＣＵ２により、燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤの値が、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて設定され、そのように設定された燃焼モード値ＳＴＳ＿ＢＵＲＮＣＭＤの値に応じて、成層自己着火燃焼モード、成層火炎伝播燃焼モード、火種自己着火燃焼モードおよび均質火炎伝播燃焼モードのいずれかの燃焼モードが選択されるとともに、その選択された燃焼モードでエンジン３を運転すべく、各種の制御処理が実行される。
【０１５０】
その際、過給圧制御処理では、選択された燃焼モードに応じて、可変ノズル機構１４のノズル開度指令値の基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥが、４つの値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩ，ＬＶＮＴ＿ＤＩＳＣ，ＬＶＮＴ＿ＣＣ，ＬＶＮＴ＿ＳＴＫのいずれかに設定され、この基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥにフィードバック補正項ＬＶＮＴ＿ＦＢを加算することにより、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが算出される。この可変ノズル機構１４は、ターボチャージャ１３が排ガスから受け取る運動エネルギを変更するものであるので、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤに応じて、排気管１６内の排気圧が変化することになり、それに起因して、内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率が変化することになる。
【０１５１】
すなわち、この過給圧制御装置１によれば、選択された燃焼モードに応じて、排気圧を制御することができ、それにより、燃焼モードに応じて、燃焼室３ｇから排出される排ガス量、言い換えれば内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率を制御することができる。その結果、ターボチャージャ１３付きの内燃機関３において、４つの燃焼モードのいずれにおいても、吸入空気量に加えて、内部ＥＧＲ量または内部ＥＧＲ率を過不足なく適切に確保することができ、それにより、良好な燃焼状態を確保でき、良好な排ガス特性や運転性を確保することができる。
【０１５２】
また、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、可変ノズル機構１４のノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが、成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも小さい値に設定される。この場合、火種自己着火燃焼モードでは、火花点火により成層混合気を燃焼させるとともに、燃焼する成層混合気を火種として均質混合気を自己着火燃焼させるので、成層混合気のみを自己着火燃焼させる成層自己着火燃焼モードと比べて、混合気の燃焼によって発生する熱エネルギが高くなり、その結果、燃焼室３ｇ内における熱エネルギを確保するのに必要な内部ＥＧＲ量も少なくて済むことになる。したがって、上記のようにノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを設定することにより、２つの燃焼モード間での混合気の燃焼によって発生する熱エネルギの差に応じて、可変ノズル機構１４のノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを適切に設定することができ、それにより、成層自己着火燃焼モードおよび火種自己着火燃焼モードの双方において、内部ＥＧＲ量を過不足なく適切に確保することができる。
【０１５３】
さらに、成層自己着火燃焼モードまたは成層火炎伝播燃焼モードが選択されたときには、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤの基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥが、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときよりも小さい値に設定される。すなわち、気筒３ａ内での既燃ガスの残留度合がより大きくなるように、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤが設定される。この場合、自着火を発生させるため、筒内温度を高くする必要があるので、均質火炎伝播燃焼モードと比べて、燃焼室内における熱エネルギを確保するのに必要な内部ＥＧＲ量も多くなる。したがって、上記のようにノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤを設定することにより、成層自己着火燃焼モードまたは成層火炎伝播燃焼モードが選択された場合には、均質火炎伝播燃焼モードが選択された場合よりも気筒内での既燃ガスの残留度合が大きくなるように、過給圧を制御できるので、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードの双方において、内部ＥＧＲ量を過不足なく適切に確保することができる。
【０１５４】
これに加えて、過給圧制御装置１によれば、エンジン３の始動後、触媒暖機制御処理が実行され、排ガス浄化用の触媒装置１７に供給される排ガスの熱容量が高くなるようにエンジン３が運転されているときには、ターボチャージャ１３が排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、ノズル開度指令値ＬＶＮＴ＿ＣＭＤがその最大値ＬＶＮＴ＿ＬＭＴＨに設定されるので、排ガスをその熱エネルギ損失を最小に抑制しながら触媒装置１７に供給することができ、それにより、触媒装置１７の触媒を迅速に活性化することができる。
【０１５５】
なお、実施形態は、可変機構として可変ノズル機構１４を用いた例である例であるが、本願発明の可変機構はこれに限らず、ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギを変更できるものであればよい。例えば、可変機構としてウエストゲート弁を用いてもよい。
【０１５６】
また、実施形態は、内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮすなわち内部ＥＧＲ量を変更する機構として、３つの可変機構５０，７０，９０を用いた例であるが、内部ＥＧＲ量を変更する機構はこれらに限らず、内部ＥＧＲ量を自在に変更できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る過給圧制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す模式図である。
【図２】過給圧制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】内燃機関の吸気側動弁機構および排気側動弁機構の概略構成を示す断面図である。
【図４】吸気側動弁機構の概略構成を示す模式図である。
【図５】排気側動弁機構の概略構成を示す模式図である。
【図６】吸気カム位相可変機構により吸気カム位相が最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線と、排気カム位相可変機構により排気カム位相が最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの排気弁のバルブリフト曲線をそれぞれ示す図である。
【図７】排気リフト可変機構による排気リフトの変更状態を示す図である。
【図８】タイマ設定により所定周期で実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図９】過給制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】ノズル開度指令値の基本値ＬＶＮＴ＿ＢＡＳＥの算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】ノズル開度指令値の成層自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１２】ノズル開度指令値の成層火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＤＩＳＣの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１３】ノズル開度指令値の火種自己着火燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＣＣの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１４】ノズル開度指令値の均質火炎伝播燃焼用値ＬＶＮＴ＿ＳＴＫの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１５】ＮＥ＝ＮＥｘの場合において、要求トルクＰＭＣＭＤに対する３種類の値ＬＶＮＴ＿ＨＣＣＩ，ＬＶＮＴ＿ＣＣ，ＬＶＮＴ＿ＳＴＫの関係を示す図である。
【図１６】ＴＤＣ信号の発生に同期する制御周期で実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図１７】要求トルクＰＭＣＭＤの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１８】燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図１９】通常用の燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図２０】ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。
【図２１】内部ＥＧＲ割合ＥＧＲＤＩＶＩＮの算出処理を示すフローチャートである。
【図２２】内部ＥＧＲ割合の成層自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＨＣＣＩの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図２３】内部ＥＧＲ割合の成層火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＤＩＳＣの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図２４】内部ＥＧＲ割合の火種自己着火燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＣＣの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図２５】内部ＥＧＲ割合の均質火炎伝播燃焼用値ＥＧＲＤＩＶＩＮ＿ＳＴＫの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図２６】点火時期制御処理を示すフローチャートである。
【図２７】通常点火時期制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５８】
１  過給圧制御装置
２  ＥＣＵ（運転状態パラメータ検出手段、燃焼モード選択手段、過給圧制御手段）
３  内燃機関
３ａ  気筒
１３  ターボチャージャ
１４  可変ノズル機構（可変機構）
１７  触媒装置（触媒）
２０  クランク角センサ（運転状態パラメータ検出手段）
３１  アクセル開度センサ（運転状態パラメータ検出手段）
ＮＥ  エンジン回転数（運転状態パラメータ）
ＡＰ  アクセル開度（運転状態パラメータ）
ＬＶＮＴ＿ＣＭＤ  ノズル開度指令値（可変機構の作動量）
ＥＧＲＤＩＶＩＮ  内部ＥＧＲ割合（既燃ガスの残留量の割合）
【図１】
2008128141.tif 000003
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2008128141.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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