(57)【要約】【課題】HCCI燃焼モードにある気筒の非HCCI燃焼モードへの移行を抑制しつつ、HCCI燃焼エンジンの動的応答性を向上させる。【解決手段】複数の気筒(30)のうちの第1群を予混合圧縮着火（HCCI）モードで運転する工程と、そのうちの第2群を非予混合圧縮着火（非HCCI）モードで運転する工程と、要求トルクの高周波変化に応答して第2気筒群から供給されるトルクを調整し、要求トルクの低周波変化に応答して第1気筒群から供給されるトルクを調整する工程と、を有する電動バルブ駆動を用いる複数の気筒を備えた内燃機関（10）の制御方法。【選択図】図5
2008144765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動バルブ駆動を用いる複数の気筒を備えたエンジンの制御方法であって、
上記複数の気筒のうちの第1群を予混合圧縮着火モードで運転する工程と、
上記複数の気筒のうちの第2群を非予混合圧縮着火モードで運転する工程と、
要求トルクの変化に応じて、上記エンジンの負荷を動的に平準化すべく、上記第2群の気筒のバルブタイミングを調整する工程と、
を有する方法。
【請求項２】
エンジン運転状態、エンジン構成、及び、車両構成に応じて、上記第1群の気筒数の上記第2群の気筒数に対する比を調整する工程を更に有する、請求項1の方法。
【請求項３】
上記要求トルクの変化中に上記第2群の気筒の燃焼モードを変更する、請求項1又は2の方法。
【請求項４】
上記第2群の気筒の少なくとも一部を、直接噴射成層充填火花点火、均一充填火花点火、或いは非均一充填圧縮着火のいずれか一つの状態で運転する、請求項3の方法。
【請求項５】
上記要求トルクの変化中に、上記第2群の気筒の少なくとも一部を休止させる、前記請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
上記第1群及び第2群の気筒をクランク角で等間隔に運転する工程、を更に有する、前記請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
電動バルブ駆動を用いる複数の気筒を備えたエンジンの制御システムであって、
予混合圧縮着火モードで動作する第1群の気筒と、
非予混合圧縮着火モードで動作する第2群の気筒と、
上記第1群及び第2群の気筒に制御可能に接続されたエンジン制御器と、を有し、
上記エンジン制御器が、要求トルクの変化に応じて上記エンジンの負荷を動的に平準化すべく上記第2群の気筒のバルブタイミングを調整する、
システム。
【請求項８】
上記エンジン制御器が、エンジン運転状態、エンジン構成、及び、車両構成に応じて、上記第1群の気筒数の上記第2群の気筒数に対する比を調整可能に構成されている、請求項7のシステム。
【請求項９】
上記エンジン制御器が、上記要求トルクの変化中に、上記第2群の気筒の燃焼モードを変更する、請求項7又は8のシステム。
【請求項１０】
上記第2群の少なくとも一部の気筒が、直接噴射成層充填火花点火、均一充填火花点火、或いは、不均一充填圧縮着火のいずれか一つの状態で運転される、請求項9のシステム。
【請求項１１】
上記エンジン制御器が、上記要求トルクの変化中に上記第2群の少なくとも一部の気筒を休止可能に構成されている、前記請求項7〜10のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１２】
上記エンジン制御器が、上記第1群及び第2群の気筒をクランク角で等間隔に運転可能に構成されている、前記請求項7〜11のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１３】
上記エンジン制御器が、エンジン回転速度の上昇に従って気筒の運転間隔を段階的に変更し、クランク角で等間隔の運転を終えるように構成されている、請求項12のシステム。
【請求項１４】
上記複数の気筒がそれぞれ電子的に作動するバルブを備えている、前請求項7〜13のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１５】
電動バルブ駆動を用いる複数の気筒を備えたエンジンの制御方法であって、
上記複数の気筒のうちの第1群を予混合圧縮着火モードで運転する工程と、
上記複数の気筒のうちの第2群を非予混合圧縮着火モードで運転する工程と、
要求トルクの高周波変化に応答して上記第2群の気筒から供給されるトルクを調整し、要求トルクの低周波変化に応答して上記第1群の気筒から供給されるトルクを調整する工程と、
を有する方法。
【請求項１６】
エンジン運転状態、エンジン構成、及び、車両構成に応じて、上記第1群の気筒数と上記第2群の気筒数との比を調整する工程を更に有する、請求項15の方法。
【請求項１７】
上記要求トルクの変化中に上記第2群の気筒の燃焼モードを変更する、請求項15又は16の方法。
【請求項１８】
上記第2群の少なくとも一部の気筒を、直接噴射成層充填火花点火、均一充填火花点火、或いは、不均一充填圧縮着火のいずれか一つの状態で運転する、請求項17の方法。
【請求項１９】
上記要求トルクの変化中に上記第2群の少なくとも一部の気筒を休止させる、請求項15〜18のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
上記第1群及び第2群の気筒をクランク角で等間隔に運転する工程、を更に有する、請求項15〜19のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電動バルブ駆動を用いる複数の気筒を備えたエンジンの制御方法及びシステムに関し、より詳細には、同エンジンにおける動的な負荷制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジン（内燃機関）には、様々なモードで動作するものがある。１つの例として、火花点火（spark ignition: SI）モードで動作可能なエンジンがある。SIモードにおいては、燃焼室内で火花点火装置により作り出される火花によって、空気と燃料の混合気が着火させられる。別の例として、圧縮着火モードで動作するエンジンもある。圧縮着火モードにおいては、空気と燃料の混合気が燃焼室内でピストンによって圧縮され、火花点火装置からの火花を必ずしも必要としないで着火させられる。
【０００３】
圧縮着火の１つの形式として知られている均一充填圧縮着火、所謂、予混合圧縮着火（homogeneous charge compression ignition略してHCCI）は、燃料と空気との実質的に均一な混合気の圧縮を利用して、制御された自己着火（controlled auto-ignition: CAI）を行う。HCCI燃焼においては、火花点火に代わる圧縮の結果として燃焼室全体でほぼ同時に着火が起こる。この燃焼過程が制御上の課題となる。HCCI燃焼は、均一な混合気を燃焼させるという点でガソリンエンジンと同様であるが、圧縮着火という点ではディーゼルエンジンと同様である。HCCI燃焼エンジンは、ガソリンエンジンの低排出レベルとディーゼルエンジンの高効率とを組み合わせるのに用いることが出来る。
【０００４】
HCCI燃焼エンジンでは、他の燃焼過程よりも穏やかに運転状態を変更するのが一般的である。内部残留物（既燃ガスなど）、吸気温度、及び、燃焼過程の安定範囲のような気筒の状態を制御するために用いられるエンジンのハードウェアが、動的応答性を制限している。
【０００５】
取り組みの一つにおいて、例えば特許文献１に記載されているように、動的応答性を向上するために、エンジンの燃焼モードを変更することが考えられる。特許文献1には、具体的には、気筒の一部をHCCI燃焼モードからSI燃焼モードへ移行させるというように、第1から第2の燃焼モードへ移行させることによって、運転者が要求したトルクに見合う正味トルクを得ることについて述べられている。
【特許文献１】米国特許第６７２５８２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この取り組みには不利な点が存在する。具体的には、気筒の燃焼モードの移行は燃焼制御上の課題が大きく、圧縮着火気筒による効率の向上作用を減殺し、そして、排出レベルの増大やノイズ、振動及びハーシュネス（noise，vibration and harshness: NVH）の増大を招き、その結果、供給されるトルクが滑らかさに欠けたものとなる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載されているように、第一の方法においては、電磁バルブ駆動を使用する複数の気筒を持つ内燃機関を、上記複数気筒のうち第1の気筒群を予混合圧縮着火（HCCI）燃焼モードで運転し、第2の気筒群を非HCCI燃焼モードで運転し、そして、要求トルクの変化に応じて、上記内燃機関の負荷を動的に平準化すべく、上記第2の気筒群のバルブ・タイミングを調節することによって、上記課題を解決している。
【０００８】
また、本明細書に記載されている第二の方法においては、複数の気筒を持つ内燃機関の第1の気筒群をHCCIモードで運転し、第2の気筒群を非HCCI燃焼モードで運転し、そして、要求トルクの変化に応じて上記第2の気筒群から提供されるトルク調整量を、上記第１の気筒群から供給されるトルク調整量よりも大きくすることによって、上記課題を解決している。つまり、両方の気筒群によってトルクを調整しながら、非HCCI燃焼気筒がより多くのトルク調整を担うので、HCCI燃焼気筒の制御性が向上できる。
【０００９】
やはり本願に記載されているように、本発明は、多気筒内燃機関を制御するためのシステムであって、予混合圧縮着火モードで運転する第1気筒群、火花点火モードで運転する第2気筒群、及び、上記第1及び第2気筒群に制御可能に接続されたエンジン制御器、を有し、上記エンジン制御器が、要求トルクの変化に応じて、上記内燃機関の負荷を動的に平準化すべく、上記第2の気筒群のバルブ・タイミングを調節するように構成されたシステムによって、上記課題を解決している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図1が、自動車の推進システムに含まれ得る多気筒エンジン10の1つの気筒を示す概略図である。エンジン10は、制御器12を含む制御システムによって少なくとも部分的に制御され、そして、車両運転者132により、入力装置130を介して、少なくとも部分的に制御される。この例において入力装置130は、アクセル・ペダルと、ペダル位置に比例するペダル位置信号PPを生成するためのペダル位置センサー134とを含む。エンジン10の気筒内にはその壁面32に摺接するようにピストン36が配置されて、燃焼室30が区画される。ピストン36は、その往復運動がクランクシャフトの回転運動に変換されるように、クランクシャフト40に連結される。クランクシャフト40は、動力伝達装置を介して乗用車の駆動輪の少なくとも1つと連結され得る。さらに、スタータモーターが、エンジン10の始動を可能とするために、フライホイールを介してクランクシャフト40に連結され得る。
【００１１】
燃焼室30は、吸気マニホールド42を介して吸気通路44から吸気を受け入れ、排気通路48を介して燃焼ガスを排出し得る。吸気通路44と排気通路48は、それぞれ吸気バルブ52と排気バルブ54を介して選択的に燃焼室30に連通可能である。実施形態によっては、燃焼室30に、2つ又は2つより多い数の吸気バルブ、及び/又は、2つ又は2つより多い数の排気バルブを備えることが出来る。
【００１２】
吸気バルブ52は、電動バルブ・アクチュエータ（electric valve actuator: EVA）51を介して制御器12により制御されるものとすることが出来る。同様に、排気バルブ54も、EVA 51を介して制御器12により制御されるものとすることが出来る。所定条件の成立中に制御器12が吸気バルブ及び排気バルブの夫々を開閉制御するように、アクチュエータ51，53に供給される信号を変更するものとすることが出来る。吸気バルブ52及び排気バルブ54の位置は、それぞれバルブ位置センサー55及び57によって検出され得る。代替実施形態において、1つ或いは１つより多い数の吸気バルブ及び排気バルブが、1つ或いは1つより多い数のカムによって駆動され、そして、バルブ動作を変えるために、カムプロフィールスイッチング（cam profile switching: CPS）、可変カムタイミング（variable cam timing: VCT）、可変バルブタイミング（variable valve timing: VVT）及び/もしくは可変バルブリフト（variable valve lift: VVL）の1つ以上を利用する場合がある。例えば、気筒30は、電動バルブ作動によって制御される吸気バルブと、CPS及び/もしくはVCTを含むカム作動によって制御される排気バルブとを、選択的に含んでもよい。
【００１３】
また、燃料噴射弁66が、電気ドライバ68を介して制御器12からの信号（FPW）のパルス幅に比例した燃料を燃焼室に直接的に噴射するために、燃焼室30に直接的に連結されている。この様に、燃料噴射弁66は、燃料の直接噴射として知られている方法で、燃焼室30に燃料を供給する。燃料噴射弁66は、例えば燃焼室の側面、或いは、燃焼室の頂部に取り付けられ得る。
【００１４】
燃料は、燃料タンク、燃料ポンプ、及び、燃料レールを含む燃料システム（不図示）により、燃料噴射弁66へ供給される。実施形態のいくつかにおいては、燃料噴射弁66の代わりに、もしくはそれに加えて、燃焼室30の吸気ポート上流に、ポート噴射として知られる構成になるように燃料噴射弁を配設することもできる。
【００１５】
吸気マニホールド42は、スロットル弁62を含んでいてもよい。この具体的な実施例において、スロットル弁62の弁体64の位置は、それに付属する電気モーター或いはアクチュエータに供給される信号を介して、制御器12によって変更され得る。この構成は一般に、電気スロットル制御（electronic throttle control : ETC）と呼ばれる。この様に、スロットル弁62は、図示されている気筒以外の他のエンジン気筒の燃焼室30に供給される吸気をも変化させるべく、作動され得る。スロットル弁62の弁体64の位置は、スロットル位置信号TPによって制御器12に供給され得る。吸気マニホールド42は、信号MAF及びMAPの夫々を制御器12に供給するためのエアフローセンサー120及び吸気圧センサー122を備えてもよい。
【００１６】
選ばれた運転モードの下で点火装置88が、制御器12からの点火進角信号SAに応じて点火プラグ92を介して燃焼室30に点火火花を供給する。図1には火花点火部品が示されているが、実施形態の幾つかにおいては、エンジン10の燃焼室30、または、1つまたは１つより多い数の燃焼室は、点火火花を使用する圧縮着火モード、若しくは、点火火花を使用しない圧縮着火モードにて作動され得る。
【００１７】
排気ガスセンサー126が、排出物制御装置70の上流で排気通路48と連結されているのが示されている。センサー126は、リニア酸素センサー、汎用排気ガス酸素(universal or wide-range exhaust gas oxygen: UEGO)センサー、二状態酸素センサー、EGOセンサー、HEGO（ヒーター付EGO）センサー、NOｘセンサー、HCセンサー、または、COセンサーのような、排気ガスの空燃比の指標を提供するのに適切なものであれば如何なるセンサーでもあり得る。
【００１８】
排出物制御装置70は、排気通路48に沿って排気ガスセンサー126の下流に設置されている。この排出物制御装置70は、三元触媒、窒素酸化物吸着剤（NOxトラップ）、種々の他の排出物制御装置、或いは、それらの組み合わせであり得る。実施形態のいくつかにおいてエンジン10の動作中、排出物制御装置70は、少なくとも1つの気筒を所定の空燃比範囲で運転することにより、周期的にリセットされ得る。
【００１９】
図1に示すように、制御器12は、マイクロプロセッサ102、入出力ポート104、この特定の例において読み取り専用メモリ（read only memory: ROM）チップ、ランダム・アクセス・メモリ（random access memory: RAM）108、キープ・アライブ・メモリ110、及び、データバスを含む、マイクロコンピューターとして示される。
【００２０】
制御器12は、前記の信号に加えて、質量空気流量センサー120からの質量空気流量の測定値（MAF）、冷却スリーブ114に結合された温度センサー112からのエンジン冷媒温度の測定値（ECT）、クランクシャフト40に結合されたホール効果式（或いは他の形式の）センサー118からのプロファイル点火ピックアップ信号（profile ignition pickup signal: PIP）、スロットル位置センサーからのスロットル位置（TP）及び、センサー122からのマニホールド圧信号MAPを含む、エンジン10に結合されているセンサーから種々の信号を受信し得る。エンジン速度信号RPMが、制御器12によってPIP信号から生成され得る。マニホールド圧センサーからのマニホールド圧信号MAPが、吸気マニホールド内の負圧あるいは圧力の指標を提供する。MAPセンサー無しでMAFセンサーを使用することや、その逆など、上述したセンサーの種々の組み合わせが使用可能であることに留意されたい。
【００２１】
ストイキ運転の間、MAPセンサーは、エンジントルクの指標を提供することが出来る。さらに、このセンサーは、エンジン回転速度に加えて、気筒内に導入される（空気を含む）吸気の推定量を提供し得る。実施例の1つにおいて、エンジン回転速度センサーとしても使用されるセンサー118は、クランクシャフト回転毎に所定数の等間隔のパルスを生成し得る。上述したように、図1は単に複数気筒のエンジンの気筒の1つを示したものであり、夫々の気筒が同様に、それ自身の一連の吸気/排気バルブ、燃料噴射弁、点火プラグなどを備え得る。
【００２２】
図2、3及び4は、上記のように図1を参照して記述された吸気バルブまたは排気バルブの1つとして使用され得るEVAシステム及びバルブの詳細図を示す。図2、3を参照すると、気筒のバルブ212の全閉位置（図2）と全開位置（図3）との間の動きを制御するためのEVAシステム210が示されている。EVAシステム210は、バルブ212の動きを制御するための電動バルブ・アクチュエータ（EVA）214を含み、この電動バルブ・アクチュエータ（EVA）214は、上側スプリング222及び下側スプリング224の力に抗してアーマチャ220を電磁的に駆動するために、上側コイル216及び下側218を備えている。
【００２３】
1つ又は1つより大きな数のセンサー228、230及び232が、アーマチャ220の位置、速度、及び/又は加速度の検出のために設けられる場合がある。実施形態の1つとして、センサー228、230及び232の少なくとも1つは、アーマチャ220がセンサーの領域内を通過したときを検出するスイッチ形式のセンサーを含み得る。実施形態の幾つかにおいて、センサー228、230、及び、232の少なくとも1つは、アーマチャ、及び/又は、バルブの位置に関し、連続的な位置データ、速度データ、及び/又は、加速度データを、制御装置に供給する場合がある。
【００２４】
制御器12の中に組み込まれ得るか、或いは、制御装置の独立した制御器部分として動作し得る制御器234が、位置センサー228、230、及び、232に制御可能に接続され、そして、バルブの発動（actuation）と着地（landing）を制御すべく、上側コイル216及び下側コイル218に制御可能に接続されている。上述したように、エンジン10は、その運転状態に応じてリフト高さ、リフト期間、及び/又は、開閉タイミングを変えるために使用され得る、1つ又は1つより多い数の電動バルブ・アクチュエータを備えている。
【００２５】
図4は、二重コイル式振動質量型アクチュエータ（dual coil oscillating mass actuator）を含む、EVAシステムの代替実施形態を示す。この二重コイル式振動質量型アクチュエータは、図2や図3のアクチュエータとは異なり、一組の対向するバルブスプリング242，244の力に打ち勝つように設定された対向する電磁石コイル（例えば、ソレノイド）によってバルブを駆動するようになっている。
【００２６】
図4のEVAシステムの他の部品は、エンジンの気筒の吸気ポート又は排気ポートであり得るポート250が示されていることを除き、図2及び図3のそれと同じである。電磁石のコイルに対して可変電圧を加えることで電流の流れを誘導し、各電磁石によって生成される力を制御する。幾つかのEVAシステムに関しては、アクチュエータを形成する電磁石の夫々は、コイル内の電流の極性に関わらず一方向へのみの力を生成可能であり得る。
【００２７】
上述したように、エンジン内にあって電気的に作動するバルブは、アクチュエータが電圧を加えられていないとき（例えば、電流が供給されていないとき）、半開位置に留まり得る。従って、気筒の燃焼動作に先立って、各バルブが初期化サイクルを経る場合がある。初期化サイクルの間、アクチュエータは、バルブが完全閉位置若しくは完全開位置となるように、電流を用いて所定の方法でパルス駆動され得る。更に、この初期化サイクルはEVAシステムの1つ又は1つ以上の数の磁気コイルに関する保持電流のベース値の判定を含む場合がある。
【００２８】
その初期化サイクルに続き、バルブは、目標バルブタイミング及び点火順序に従って、バルブ開動作を行うための第一電磁石コイル（例えば、下側コイル）、及び、バルブ閉動作を行うための第二電磁石（例えば、上側コイル）から成る電磁石コイルの組によって、連続的に駆動され得る。
【００２９】
各電磁石の磁気特性は、常に1つだけの電磁石コイル（上側コイル、又は、下側コイル）が電圧を掛けられているようにされ得る。コイルの1つ（例えば、上側コイル）が各エンジン・サイクルの大部分においてバルブ閉状態を保持しているとき、そのコイルは他のコイル（例えば、下側コイル）よりも、ずいぶん長い時間割合で動作させられ得る。
【００３０】
エンジン10の幾つかの気筒がHCCI燃焼モードとされ、多の幾つかの気筒が非HCCI燃焼モードとされるとき、当該エンジン10は、HCCI燃焼モードのトルクを緩やかに変化させながら、非HCCI燃焼モードの気筒を用いて総エンジントルクを迅速に変更することにより、トルク要求の変化に対応することが出来る。
【００３１】
実施形態によっては、非HCCI燃焼モードの気筒の幾つか又は全てが、燃焼モード、空気充填量、動作状態等を変更することにより、或いは、気筒の幾つかを休止することによってでも、迅速なトルク応答を提供することが出来る。実施形態の1つにおいて多気筒エンジン10は、燃焼モード間の遷移を減らすか或いはなくすために、また、制御性やエンジン効率を改善し、排出物やNVH（noise, vibration and harshness）を低減し、そして、滑らかなトルク提供のために、少なくとも1つの気筒においてHCCI燃焼中に電動バルブ駆動（EVA）を利用する場合がある。
【００３２】
非HCCI燃焼モードの気筒は、パラレル式ハイブリッド・システムにおける電気モーターと同様の動的な負荷の平準化を、相当に低いコストで提供することが出来る。例えば、バルブタイミングの制御によって気筒に供給される空気充填量を調整すれば、運転状態の迅速な変化を可能とするモードで運転している気筒を用いて、迅速なトルク応答を提供することができる。
【００３３】
エンジンの過渡運転状態で非HCCI燃焼モードの気筒はエンジントルクを素早く変更することが出来る一方で、HCCI燃焼モードの気筒は、トルクをかなりゆっくり変化させることになるであろう。そして、HCCI燃焼モードの気筒が適切な定常運転状態に到達すれば、非HCCI燃焼モードの気筒は総トルク要求に合うようにその出力を増減するであろう。NVHを低減するため、HCCI燃焼する気筒すなわち基本燃焼気筒は、クランク角で等間隔に点火され得る。
【００３４】
或る実施形態においては、エンジン回転速度が高まるにつれてクランク角での等間隔点火状態を徐々にフェードアウトする場合がある。別の実施形態においては、HCCI燃焼モードの気筒数の非HCCI燃焼モードの気筒数に対する比率を、エンジン運転状態、エンジン構成、及び、車両構成に応じて、過渡的なトルク要求をより良く満足させる為、或いは、燃料経済性を改善する為に、調整する場合がある。
【００３５】
図5が、エンジンにおける負荷を動的に平準化するための方法300を示すフローチャートである。ブロック312において、複数の気筒を有するエンジン10は、そのうちの第1の気筒群をHCCI燃焼モードで運転され得る。ブロック314において第2の気筒群が非HCCI燃焼モードで運転され得る。実施形態の幾つかにおいて、非HCCI気筒の少なくとも一部は、直接噴射の成層充填火花点火気筒、均一充填火花点火気筒、或いは、不均一充填圧縮着火気筒であり得る。
【００３６】
ブロック320では過渡トルク要求（要求トルクの変化）が判定され、これに応じてブロック322では、第2の気筒群のバルブタイミングが、エンジン10における負荷の動的な平準化のために調整され得る。過渡トルク要求は、要求トルクの増加或いは減少であり得る。
【００３７】
実施形態の幾つかにおいて、前記の方法300には、エンジンの運転状態、エンジン構成、及び、自動車の構成に応じて、HCCI燃焼モードの気筒数の、非HCCI燃焼モードの気筒数に対する比率を調節する工程を更に含めてもよい。さらに、或る実施形態では、過渡トルク要求の間に非HCCI気筒の少なくとも一部を休止する場合がある。実施形態によってはNVHを低減するために、第１気筒群と第2気筒群とはクランク角で等間隔の状態で動作され得る。或る実施形態においてはクランク角での等間隔状態が、エンジン回転速度の上昇に応じて段階的に無くなる場合がある。
【００３８】
もしも前記非HCCI気筒のバルブタイミング調整が、過渡トルク要求を満たすのに充分で無いならば（判定ブロック324において、いいえ）バルブタイミングはさらに調整され得る。代替実施形態においては、非HCCI気筒を用いてトルク要求に対する迅速な応答を得るために、空気充填や燃焼モードなどの他の要因を調整する場合もある。加えて、或る実施形態では、判定ブロック324を省略し、判定ブロック320において開始している過渡トルク要求ループに単純に入る場合がある。
【００３９】
ブロック326において、バルブタイミングは、HCCI気筒及び非HCCI気筒の全体に亘って負荷を平準化（バランス）するために調節され得る。ブロック320における過渡トルク要求に応じてブロック322でバルブタイミングを調整した後、エンジン10は、負荷がHCCI気筒及び非HCCI気筒に亘って所望のバランスになるまで、非HCCI気筒の出力が所定の範囲に留まるようにバルブタイミングを調整するとともに、HCCI気筒のバルブタイミングの調整を継続することによって、負荷を平準化させることが出来る。つまり、前記の方法300は、過渡応答を高めるために非HCCI気筒のトルクを大幅に増加或いは減少させ、そして更に、トルク要求に応じてバルブタイミングが調節された後には非HCCI気筒とHCCI気筒との間の負荷をバランスさせるものである。負荷平準化とも呼ばれる負荷のバランスはまた、各気筒群に供給されるトルクを所定の範囲に維持するために、異なるモードにある気筒の数を変更する場合もある。
【００４０】
このようにしてHCCIモードから非HCCIモードへの移行を低減し、且つ、気筒がHCCIモードに留まることの出来る時間を延ばしながら、少なくとも幾つかの気筒をHCCIモードで運転するエンジンの動的応答性を高めることができる。過渡トルク要求の後にHCCI気筒が定常状態に近づけば、総トルク要求に一致させるように非HCCI気筒の出力を増減させることが出来る。
【００４１】
図6は、エンジンにおける負荷を動的に平準化するための別の方法400を示すフローチャートである。ブロック412において、複数の気筒を有するエンジン10は、そのうちの第1の気筒群をHCCI燃焼モードで運転され得る。ブロック414において第2の気筒群が非HCCI燃焼モードで運転され得る。実施形態の幾つかにおいて、非HCCI気筒の少なくとも一部は、直接噴射の成層充填火花点火気筒、均一充填火花点火気筒、或いは、不均一充填圧縮着火気筒であり得る。
【００４２】
もしも迅速なトルク要求（要求トルクの急変）があれば（判定ブロック420において、はい）、ブロック422において、第2の気筒群のバルブタイミングがエンジン10の動的負荷平準化のために調整される。迅速なトルク要求とは、要求トルクの比較的急な増加もしくは減少であり得る。
【００４３】
実施形態の幾つかにおいて、前記の方法400には、エンジンの運転状態、エンジン構成、及び、自動車構成に応じて、非HCCI気筒数に対するHCCI気筒数の比率を調整する工程を更に含めてもよい。さらに、或る実施形態では要求トルクの急変に対応して非HCCI気筒の少なくとも一部を休止させる場合が或る。実施形態によっては、第１気筒群及び第2気筒群が、NVHを低減するために、クランク角で等間隔に燃焼される場合がある。或る実施形態においては、そのクランク角の等間隔状態が、エンジン回転速度の上昇に従って徐々に無くされる場合がある。
【００４４】
判定ブロック424において、非HCCI気筒のバルブタイミング調整が要求トルクの急変に対応するのに不十分であると判定されるならば（いいえ）、バルブタイミングは更に調整され得る。代替実施形態においては、非HCCI気筒を用いてトルク要求に対する迅速な応答を得るために、空気充填や燃焼モードなどの他の変数を調整する場合もある。加えて、或る実施形態では、判定ブロック424を省略して、判定ブロック420において開始している要求トルクの高周波変化ループに単純に入る場合がある。
【００４５】
ブロック426において、バルブタイミングは、HCCI気筒及び非HCCI気筒の全体に亘って負荷を平準化（バランス）するために調節され得る。ブロック420における迅速なトルク要求に応じてブロック422でバルブタイミングを調整した後、エンジン10は、負荷がHCCI気筒及び非HCCI気筒に亘って所望のバランスになるまで、非HCCI気筒の出力が所定の範囲に留まるようにバルブタイミングを調整するとともに、HCCI気筒のバルブタイミングの調整を継続することによって、負荷を平準化させることが出来る。つまり、前記の方法400は、種々のトルク応答の要求に対応するために非HCCI気筒のトルクを大幅に増加或いは減少させ、そして更に、トルク要求に応じてバルブタイミングが調節された後には非HCCI気筒とHCCI気筒との間の負荷をバランスさせるものである。負荷平準化とも呼ばれる負荷のバランスはまた、各気筒群に供給されるトルクを所定の範囲に維持するため、異なるモードにある気筒の数を変更する場合もある。
【００４６】
一例として、要求トルクには、エンジン回転速度の平均値、エンジンの平均効率、平均負荷などに関連する定常的な成分が含まれる他に、それらの時間経過や傾きの変化、さらにはスロットルの急な開閉などの過渡的成分も含まれる。定常的な成分は、比較的静的なトルク要求、或いは平均トルク要求に対応し、低い振動数のトルク要求と見なされ得る。一方、過渡的成分は、要求トルクの増加又は減少のいずれにおいても、高い振動数のトルク要求と見なされ得る。
【００４７】
トルク要求を高周波成分と低周波数成分に分けることにより、方法400は、要求トルクの低周波変化（比較的緩やかな変化）に応答する為にHCCI気筒及び非HCCI気筒を利用しながら、最も適した気筒、例えば非HCCI気筒を、要求トルクの高周波変化（比較的急な変化）に対応させることが出来る。実施形態の幾つかにおいて、低周波成分は、必要とされるトルク（要求トルク）及び現在の負荷バランスに応じて、HCCI気筒と非HCCI気筒との間に分割され得る。例えば、HCCI気筒をHCCI燃焼モードに維持しながら、高周波及び低周波の両方に主として非HCCI気筒の出力の変化にて応答するように、エンジン負荷を振り分けることができる。
【００４８】
このようにして、気筒のHCCIモードからの移行を減らし、且つ、気筒がHCCIモードに留まることの出来る時間を増大しながら、少なくとも幾つかの気筒をHCCI運転するエンジンの動的応答性を高めることができる。要求トルクの高周波変化の後にHCCI気筒が定常状態運転に近づいたとき、非HCCI気筒の出力を総トルク要求に一致させるように増減することが出来る。
【００４９】
図7は、符号525で示すような要求トルクの変化に応じて、エンジンにおける負荷の平準化を動的に行う、この実施形態によるエンジントルクの変化を示す。同図は要求トルクの増加を示しているが、実施形態は要求トルクの減少にも対応し得る。図を参照すると、丁度4秒のところから約6.5秒かけて、総要求トルクが凡そ50N・m（ニュートン・メートル）から100N・mまで増加している。
【００５０】
この過渡トルク要求に応じて非HCCI気筒はHCCI気筒よりも素早くトルクを増大させるべく制御される。このことは、非HCCI気筒の出力トルクを示すライン530の傾きと、HCCI気筒の出力トルクを示すライン525の傾きとを比較することによって、確認することが出来る。
【００５１】
実施形態のいくつかにおいて、総要求トルクが一定になったとき、非HCCI気筒の動的トルク応答は低減され、そして、HCCI気筒によって供給されるトルクがゆっくりと調整され、そうして、総要求トルクが実質的に満たされるようになる。
【００５２】
ここに記述された例としての制御ルーチン、及び、判断ルーチンが、種々のエンジン構成、及び/又は、種々の車両システム構成と共に使用され得ることに留意されたい。ここに記述する具体的なルーチンは、イベント駆動、多重タスク処理、マルチスレディング及び、それらの類型のような数多くの処理方式のうちの一つ以上を表し得る。記述された種々のステップ、作動、又は機能は、それ自体、記述された順番で、または並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。同様に、ここに記載された処理の順番は、ここに記述する例としての実施形態の特徴及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されたものである。示された動作或いは機能の1つ以上が、使用される具体的な制御に依存して繰り返し実行され得る。さらに、記述されたステップは、エンジン制御器の中のコンピューター読み出し可能な記憶媒体の中にプログラムされるべきコードを、図形として表し得る。
【００５３】
ここに記述する構成及びルーチンが、本質的に例示に過ぎず、多数の変形例が可能であるため、これらの具体的な実施形態が本発明を限定する意味で考慮されるものではないことは理解できるであろう。例えば、上述の技術は、V型6気筒エンジン、直列4気筒エンジン、直列6気筒エンジン、V型12気筒エンジン、対向4気筒エンジン、及びその他のエンジン形式に適用され得る。本明細書の主題は、ここに記述された種々のシステム及び構成、そして他の特徴、機能及び/又は特性の新規で非自明な全ての組み合わせ及び一部組み合わせ（sub-combination）を含む。
【００５４】
特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「一つの第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は特性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが本件請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態によるエンジンの一例を示す概略図である。
【図２】電動バルブ・アクチュエータが第1の位置にある状態を示す、電動バルブ・アクチュエータの概略図である。
【図３】電動バルブ・アクチュエータが第2の位置にある状態を示す、電動バルブ・アクチュエータの概略図である。
【図４】別の電動バルブ・アクチュエータの概略図である。
【図５】気筒の一部をHCCIモードで運転するエンジンにおける動的負荷平準化の方法を示すフローチャートである。
【図６】要求トルクの高周波変化に対応するために気筒の一部を利用し、低周波変化に対応するために別の気筒を利用することによる、エンジンにおける動的負荷平準化の方法を示すフローチャートである。
【図７】要求トルクの変化に応じてエンジンにおける負荷の平準化を動的に行うための実施形態によるトルク変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
10  エンジン
12  エンジン制御器
30  気筒（燃焼室）
51  電動バルブ・アクチュエータ（EVA）
52  吸気バルブ
53  電動バルブ・アクチュエータ（EVA）
54  排気バルブ
92  点火プラグ
130  入力装置（アクセルペダル）  
210  EVAシステム
【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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