(57)【要約】【課題】複数の運転モードを有するエンジンにおいてスムーズに運転モードを切り替える。【解決手段】本発明のエンジンでは、４サイクル運転と２サイクル運転とのうちの一方と、点火を行う燃焼点火制御と、点火を行わない場合を含む自着火優先点火制御とのうちの一方と、の組み合わせに従って実行される複数の運転モードが実行される。運転モードを切り替える際には、切り替え前の第１の運転モードと切り替え後の第２の運転モードとの間に、第２の運転モードと同じサイクルタイプの運転を行い燃焼点火制御を行う移行サイクルを、１回実行する。移行サイクルは、吸排気バルブの開閉タイミングが第２の運転モードとは異なる。すべての燃焼室が移行サイクルを１回ずつ終了するまでは、移行サイクルが１回終了した燃焼室において燃焼点火制御を行う。【選択図】  図１２
2004263634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４サイクル運転と２サイクル運転とを行うことができる可変サイクルエンジンであって、
シリンダと、ピストンと、前記シリンダに設けられた吸気バルブおよび排気バルブと、前記シリンダ内に燃料を噴射することができる燃料噴射部と、前記シリンダ内の燃料に点火を行うことができる点火部と、をそれぞれ有する複数の燃焼室と、
前記吸気バルブ、前記排気バルブ、前記燃料噴射部および前記点火部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
４サイクル運転と２サイクル運転とのうちの一方と、
前記ピストンの上死点前の所定のタイミングで前記点火部による点火を行う燃焼点火制御と、前記点火部による点火を行わないか、または前記燃焼点火制御よりも遅いタイミングで前記点火部による点火を行う自着火優先点火制御と、のうちの一方と、の組み合わせに従って実行される複数の運転モードを有し、
運転モードを切り替える際には、運転モード切り替え前の第１の運転モードと、運転モード切り替え後の第２の運転モードと、の間に、前記第２の運転モードと同じサイクルタイプの運転を行い前記燃焼点火制御を行う移行サイクルを、少なくとも１回実行し、
前記移行サイクルは、前記吸気バルブを開くタイミングと、前記吸気バルブを閉じるタイミングと、前記排気バルブを開くタイミングと、前記排気バルブを閉じるタイミングと、前記燃料の噴射量と、前記燃料の噴射タイミングと、のうちの少なくとも一つが前記第２の運転モードとは異なるサイクルであり、
前記第２の運転モードが前記燃焼点火制御と前記自着火優先点火制御のうちのいずれにしたがって実行されるかにかかわらず、すべての燃焼室が前記移行サイクルを１回ずつ終了するまでは、前記移行サイクルが１回終了した燃焼室において前記燃焼点火制御を行う、エンジン。
【請求項２】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記２サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記燃焼点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルと前記第２の運転モードとは、前記吸気バルブと前記排気バルブがともに開いているオーバーラップ期間を有し、
前記移行サイクルは、前記吸気バルブを開くタイミングが、前記第２の運転モードよりも遅い、エンジン。
【請求項３】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記移行モードにおいて前記排気バルブを開くタイミングは、前記第１の運転モードにおいて前記排気バルブを開くタイミングの近傍の所定のタイミングであり、
前記第１の運転モードから前記移行モードへの移行の際には、前記第１の運転モードで燃料が噴射され、前記燃料が燃焼した後に、前記移行モードで前記排気バルブが開かれる、エンジン。
【請求項４】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記２サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記制御部は、
各燃焼室における前記第１の運転モードから前記移行モードへの移行の際には、前記第１の運転モードで燃料が噴射され、前記燃料が燃焼した後に、前記移行モードで前記排気バルブを開き、
前記移行サイクルを開始した燃焼室において前記移行サイクルに沿って最初に前記排気バルブを開いたタイミングから（７２０°／Ｎ）だけ遅れたタイミング（Ｎは前記燃焼室の数）で、他の燃焼室において前記移行サイクルに沿って最初に前記排気バルブを開く、エンジン。
【請求項５】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記２サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、実圧縮比が前記第２の運転モードよりも高い、エンジン。
【請求項６】
請求項５記載の可変サイクルエンジンであって、
前記移行サイクルは、前記吸気バルブを閉じるタイミングが前記第２の運転よりも早い、エンジン。
【請求項７】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記２サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、前記排気バルブを閉じるタイミングが前記第２の運転モードよりも早い、エンジン。
【請求項８】
請求項７記載の可変サイクルエンジンであって、
前記移行サイクルと前記第２の運転モードとは、前記排気バルブが閉じたあと前記吸気バルブが開くまでの間、前記吸気バルブと前記排気バルブがともに閉じている期間を有し、
前記移行サイクルは、さらに、前記吸気バルブを開くタイミングが前記第２の運転モードよりも遅い、エンジン。
【請求項９】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記２サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、
前記燃料噴射部による燃料の噴射量が、前記第１の運転モードにおける前記燃料噴射部による燃料の噴射量の１／２以上２／３以下であり、
前記排気バルブを開いてから前記吸気バルブを開くまでの期間が、前記第２の運転モードよりも短い、エンジン。
【請求項１０】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記２サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、前記吸気バルブを開いてから前記排気バルブを閉じるまでの期間が、前記第２の運転モードよりも長い、エンジン。
【請求項１１】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記２サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、実圧縮比が前記第２の運転モードよりも低い、エンジン。
【請求項１２】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記燃焼点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、前記排気バルブを閉じるタイミングが前記第２の運転モードよりも遅い、エンジン。
【請求項１３】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記燃焼点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、実圧縮比が前記第２の運転モードよりも低い、エンジン。
【請求項１４】
請求項１記載の可変サイクルエンジンであって、
前記第１の運転モードは、前記自着火優先点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記燃焼点火制御を行いつつ前記４サイクル運転を行う運転モードであり、
前記移行サイクルは、実圧縮比が前記第２の運転モードよりも高い、エンジン。
【請求項１５】
燃焼室内の燃料に点火を行うことができる点火部を備え、４サイクル運転と２サイクル運転とを行うことができる可変サイクルエンジンであって、
要求負荷とエンジンの回転数で規定される領域を、要求負荷が比較的高い第１の領域と、要求負荷が比較的低い第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間にある領域であって比較的エンジンの回転数が低い第３の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間にある領域であって比較的エンジンの回転数が高い第４の領域と、に区分したとき、
前記第１および第２の領域で実行され、前記ピストンの上死点前の所定のタイミングで前記点火部による点火を行う燃焼点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う第１の運転モードと、
前記第３の領域で実行され、前記点火部による点火を行わないか、または前記燃焼点火制御よりも遅いタイミングで前記点火部による点火を行う自着火優先点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う第２の運転モードと、
前記第４の領域で実行され、前記自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う第３の運転モードと、を有するエンジン。
【請求項１６】
複数の燃焼室を有し４サイクル運転と２サイクル運転とを行うことができる可変サイクルエンジンを運転する際に、複数の運転モードを切り替える方法であって、
前記複数の運転モードは、
４サイクル運転と２サイクル運転とのうちの一方と、
ピストンの上死点前の所定のタイミングで前記点火部による点火を行う燃焼点火制御と、前記点火部による点火を行わないか、または前記燃焼点火制御よりも遅いタイミングで前記点火部による点火を行う自着火優先点火制御と、のうちの一方と、の組み合わせに従って実行される複数の運転モードであり、
前記運転モードの切り替え方法は、前記各燃焼室について
（ａ）運転モード切り替え前の第１の運転モードを実行する工程と、
（ｂ）運転モード切り替え後の第２の運転モードを実行する工程と、
（ｃ）前記第１の運転モードと第２の運転モードとの間に、前記第２の運転モードと同じサイクルタイプの運転を行い前記燃焼点火制御を行う移行サイクルを、少なくとも１回実行する工程と、を有し、
前記移行サイクルは、吸気バルブを開くタイミングと、前記吸気バルブを閉じるタイミングと、排気バルブを開くタイミングと、前記排気バルブを閉じるタイミングと、燃料の噴射量と、前記燃料の噴射タイミングと、のうちの少なくとも一つが前記第２の運転モードとは異なるサイクルであり、
前記工程（ｂ）は、
前記移行サイクルが１回終了した燃焼室において、前記第２の運転モードが前記燃焼点火制御と前記自着火優先点火制御のうちのいずれにしたがって実行されるかにかかわらず、すべての燃焼室が前記工程（ｃ）において前記移行サイクルを１回ずつ終了するまでは、前記燃焼点火制御を行う工程を含む、運転モードの切り替え方法。
【請求項１７】
４サイクル運転と２サイクル運転とを行うことができる可変サイクルエンジンの運転方法であって、
要求負荷とエンジンの回転数で規定される領域を、要求負荷が比較的高い第１の領域と、要求負荷が比較的低い第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間にある領域であって比較的エンジンの回転数が低い第３の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間にある領域であって比較的エンジンの回転数が高い第４の領域と、に区分したとき、
（ａ）前記第１と第２の領域の少なくとも一方において、前記ピストンの上死点前の所定のタイミングで前記点火部による点火を行う燃焼点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う工程と、
（ｂ）前記第３の領域において、前記点火部による点火を行わないか、または前記燃焼点火制御よりも遅いタイミングで前記点火部による点火を行う自着火優先点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う工程と、
（ｃ）前記第４の領域において、前記自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う工程と、を有する可変サイクルエンジンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４サイクル運転と２サイクル運転とを行うことができる可変サイクルエンジンに関し、さらに詳しくは、可変サイクルエンジンにおいてスムーズに４サイクル運転と２サイクル運転とを切り替える技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、火花点火を行って燃料を燃やす火花点火運転と、圧縮自着火によって燃料を燃やす自着火運転と、の両方を行う内燃機関が存在する（例えば、特許文献１参照）。なお、関連文献として、特許文献２〜５がある。
【特許文献１】
特開平１１−２８０５０４号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３６６４７号公報
【特許文献３】
特開２０００−１９２８２８号公報
【特許文献４】
特開２０００−１５２９１９号公報
【特許文献５】
特開平１０−１０３０９２号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の内燃機関においては、火花点火運転を実行する運転モードと自着火運転を実行する運転モードとを十分にスムーズに切り替えることができない場合があった。
【０００４】
この発明は従来技術における上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の運転モードを有するエンジンにおいてスムーズに運転モードを切り替えることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、４サイクル運転と２サイクル運転とを行うことができる可変サイクルエンジンにおいて、所定の処理を行う。このエンジンは、シリンダと、ピストンと、シリンダに設けられた吸気バルブおよび排気バルブと、シリンダ内に燃料を噴射することができる燃料噴射部と、シリンダ内の燃料に点火を行うことができる点火部と、をそれぞれ有する複数の燃焼室を備えている。そして、このエンジンはさらに、吸気バルブ、排気バルブ、燃料噴射部および点火部を制御する制御部を備える。
【０００６】
上記のようなエンジンにおいて、以下のような複数の運転モードによる運転を実行する。すなわち、４サイクル運転と２サイクル運転とのうちの一方と、ピストンの上死点前の所定のタイミングで点火部による点火を行う燃焼点火制御と、点火部による点火を行わないか、または燃焼点火制御よりも遅いタイミングで点火部による点火を行う自着火優先点火制御と、のうちの一方と、の組み合わせに従って実行される複数の運転モードである。
【０００７】
運転モードを切り替える際には、運転モード切り替え前の第１の運転モードと、運転モード切り替え後の第２の運転モードと、の間に、第２の運転モードと同じサイクルタイプの運転を行い燃焼点火制御を行う移行サイクルを、少なくとも１回実行することが好ましい。移行サイクルは、吸気バルブを開くタイミングと、吸気バルブを閉じるタイミングと、排気バルブを開くタイミングと、排気バルブを閉じるタイミングと、燃料の噴射量と、燃料の噴射タイミングと、のうちの少なくとも一つが第２の運転モードとは異なるサイクルであることが好ましい。
【０００８】
また、第２の運転モードが燃焼点火制御と自着火優先点火制御のうちのいずれにしたがって実行されるかにかかわらず、すべての燃焼室が移行サイクルを１回ずつ終了するまでは、移行サイクルが１回終了した燃焼室において燃焼点火制御を行うことが好ましい。以上で説明したような態様とすれば、切り替え前後の二つの運転モードの間に移行サイクルを実行することによって、失火やトルク変動を起こすことなくスムーズに運転モードを切り替えることができる。
【０００９】
なお、第１の運転モードが、２サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、燃焼点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードである場合であって、移行サイクルと第２の運転モードとが、吸気バルブと排気バルブがともに開いているオーバーラップ期間を有する場合には、次のような態様とすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、吸気バルブを開くタイミングが、第２の運転モードよりも遅いサイクルであることが好ましい。
【００１０】
２サイクル運転においては、クランクシャフトが１回転する間に爆発が１回起こり、４サイクル運転においては、クランクシャフトが２回転する間に爆発が１回起こる。このため、２サイクル運転を行った場合の方が、４サイクル運転を行う場合よりもシリンダ壁の温度が高いことがある。よって、２サイクル運転から４サイクル運転に切り替えた直後は、まだシリンダ壁の温度が高い場合がある。そのような場合には、ノッキングが起こりやすい。
【００１１】
しかし、上記のような態様においては、吸気バルブを開くタイミングが遅いため、吸気バルブと排気バルブがともに開いているオーバーラップ期間中に吸気管に吹き戻される既燃ガスの量が、第２の運転モードよりも少ない。その結果、燃焼室内に残留する既燃ガスの量が少なくなる。よって、燃焼室内の混合気の温度を下げることができ、ノッキングの発生を抑制できる。
【００１２】
また、移行モードにおいて排気バルブを開くタイミングは、第１の運転モードにおいて排気バルブを開くタイミングの近傍の所定のタイミングとすることが好ましい。そして、第１の運転モードから移行モードへの移行の際には、第１の運転モードで燃料が噴射され、その燃料が燃焼した後に、移行モードで排気バルブが開かれることが好ましい。
【００１３】
このような態様とすれば、移行サイクルを開始する前に第１の運転モードに沿って噴射された燃料の燃焼から、第１の運転モードと同じだけの仕事を取り出すことができる。よって、運転モードの移行に際してのトルク変動が少ない。
【００１４】
なお、第１の運転モードが、２サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、４サイクル運転を行う運転モードである場合には、以下のような処理を行うことが好ましい。すなわち、各燃焼室における第１の運転モードから移行モードへの移行の際には、第１の運転モードで燃料が噴射され、燃料が燃焼した後に、移行モードで排気バルブを開く。そして、移行サイクルを開始した燃焼室において移行サイクルに沿って最初に排気バルブを開いたタイミングから（７２０°／Ｎ）だけ遅れたタイミング（Ｎは燃焼室の数）で、他の燃焼室において移行サイクルに沿って最初に排気バルブを開く。このような態様とすれば、運転モード切替え後の４サイクル運転において、各燃焼室における爆発間隔が均等な運転を行うことができる。
【００１５】
また、第１の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードである場合には、次のようにすることが好ましい。すなわち、移行サイクルを、実圧縮比が第２の運転モードよりも高いサイクルとする。
【００１６】
同じ点火制御（自着火優先点火制御または燃焼点火制御）を行う運転モード同士では、２サイクル運転における既燃ガスの温度は、４サイクル運転における既燃ガスの温度よりも低い。よって、２サイクル運転を行う運転モードから４サイクル運転を行う運転モードに切り替えた直後のサイクルでは、前サイクルの既燃ガスの温度が低いため、失火が生じるおそれがある。しかし、上記のように実圧縮比が高い移行サイクルを実行すれば、運転モードの切換の際に失火が起こるのを防止することができる。
【００１７】
なお、移行サイクルは、吸気バルブを閉じるタイミングが第２の運転よりも早いサイクルとすることが好ましい。このような態様とすれば、実圧縮比を高め、失火を抑制することができる。
【００１８】
また、第１の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードである場合には、移行サイクルは、排気バルブを閉じるタイミングが第２の運転モードよりも早いサイクルとすることが好ましい。このような態様とすれば、燃焼室内に残留する既燃ガスを多くすることができる。その結果、燃焼室内の混合気の温度を高くすることができ、失火を抑制することができる。
【００１９】
移行サイクルと第２の運転モードとが、排気バルブが閉じたあと吸気バルブが開くまでの間、吸気バルブと排気バルブがともに閉じている期間を有している場合には、次のようにすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、さらに、吸気バルブを開くタイミングが第２の運転モードよりも遅いサイクルであることが好ましい。
【００２０】
４サイクル運転であって、排気バルブが閉じたあと吸気バルブが開くまでの間、吸気バルブと排気バルブがともに閉じている期間を有する運転において、排気バルブを閉じるタイミングを早くすると、燃焼室内のガスに対してピストンが行う仕事が増大する。しかし、上記のような態様とすれば、吸気バルブを開くタイミングを遅らせることによって、ガスに対してピストンが行った仕事を、ピストンの下降運動すなわちクランクシャフトの回転運動としてより多く回収することができる。その結果、エンジンの運転効率を高めることができる。
【００２１】
また、第１の運転モードが、４サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、２サイクル運転を行う運転モードである場合には、以下のような態様とすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、燃料噴射部による燃料の噴射量が、第１の運転モードにおける燃料噴射部による燃料の噴射量の１／２以上２／３以下であり、排気バルブを開いてから吸気バルブを開くまでの期間が、第２の運転モードよりも短いサイクルであることが好ましい。
【００２２】
このような態様の移行サイクルにおいては、燃焼室内の圧力が高いうちに吸気バルブが開くため、第２の運転モードにくらべてより多くの既燃ガスをいったん吸気管に送り込んで再び燃焼室内に戻すことができる。その結果、燃焼室内に残留する既燃ガスを多くすることができ、吸気管から新たに燃焼室内に導入される空気を減らすことができる。よって、トルク変動を少なくするために燃料噴射量を減らしても、オーバーリーンによる失火が起こりにくい。
【００２３】
また、第１の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う運転モードである場合には、以下のような態様とすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、吸気バルブを開いてから排気バルブを閉じるまでの期間が、第２の運転モードよりも長いサイクルであることが好ましい。
【００２４】
同じ点火制御を行う運転モード同士では、４サイクル運転における既燃ガスの温度は、２サイクル運転における既燃ガスの温度よりも高い。よって、４サイクル運転を行う運転モードから２サイクル運転を行う運転モードに切り替えた直後のサイクルでは、前サイクルの既燃ガスの温度が高いため、ピストンが十分上昇する前に自着火が起こってしまうことがある。しかし、上記のような態様とすれば、燃焼室内に残留する既燃ガスを減らして燃焼室内の混合気の温度を下げることにより、早期自着火（過早自着火）を防止することができる。
【００２５】
また、第１の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う運転モードである場合には、次のようにすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、実圧縮比が第２の運転モードよりも低いサイクルとすることが好ましい。このような態様としても、早期自着火を抑制することができる。
【００２６】
なお、第１の運転モードが、燃焼点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードである場合には、以下のようにすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、排気バルブを閉じるタイミングが第２の運転モードよりも遅いサイクルとすることが好ましい。
【００２７】
同じサイクル数の運転を行う運転モード同士では、火花点火燃焼を行う運転の既燃ガスの温度の方が、自着火燃焼を行う運転の既燃ガスの温度よりも高いことが多い。火花点火燃焼の方が相対的に空気過剰率が低い（燃料が濃い）状態でしか実行できないためである。よって、火花点火燃焼を行う運転モードから自着火燃焼をも行う運転モードに切り替えた直後のサイクルでは、前サイクルの既燃ガスの温度が高いため、ノッキングが起ることがある。
【００２８】
しかし、上記のような態様においては、排気バルブを閉じるタイミングが遅いため、第２の運転モードと比べて燃焼室内に残留する既燃ガスの量が少ない。よって、燃焼室内の混合気の温度が第２の運転モードと比べて低くなり、ノッキングが起こりにくい。
【００２９】
また、第１の運転モードが、燃焼点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードである場合には、以下のような態様とすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、実圧縮比が第２の運転モードよりも低いサイクルとすることが好ましい。このような態様としても、ノッキングを防止することができる。
【００３０】
なお、第１の運転モードが、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードであり、第２の運転モードが、燃焼点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う運転モードである場合には、以下のような態様とすることが好ましい。すなわち、移行サイクルは、実圧縮比が第２の運転モードよりも高いサイクルであることが好ましい。
【００３１】
自着火燃焼を行う運転モードから火花点火燃焼をも行う運転モードに切り替えた直後のサイクルでは、前サイクルの既燃ガスの温度が低いため、失火が起ることがある。しかし、上記のような態様においては、実圧縮比が高いため、運転モードの切換の際に失火が起こりにくい。
【００３２】
また、燃焼室内の燃料に点火を行うことができる点火部を備え、４サイクル運転と２サイクル運転とを行うことができる可変サイクルエンジンにおいて、以下のような運転を行うことも好ましい。すなわち、要求負荷とエンジンの回転数で規定される領域を、要求負荷が比較的高い第１の領域と、要求負荷が比較的低い第２の領域と、第１の領域と第２の領域との間にある領域であって比較的エンジンの回転数が低い第３の領域と、第１の領域と第２の領域との間にある領域であって比較的エンジンの回転数が高い第４の領域と、に区分したとき、次のような運転を行うことが好ましい。
【００３３】
第１および第２の領域では、ピストンの上死点前の所定のタイミングで点火部による点火を行う燃焼点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う第１の運転モードを実行する。第３の領域では、点火部による点火を行わないか、または燃焼点火制御よりも遅いタイミングで点火部による点火を行う自着火優先点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う第２の運転モードを実行する。第４の領域では、自着火優先点火制御を行いつつ４サイクル運転を行う第３の運転モードを実行する。このような態様とすれば、全体としてＮＯｘ排出量が少ない、効率的な運転を行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、可変サイクルエンジン、そのエンジンを用いた車両または移動体、運転モード切り替え方法、運転モード切り替え装置、その装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の作用・効果をより明確に説明するために、次の順序に従って、本発明の実施例について説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．装置構成：
Ａ−２．運転領域に応じた運転モードによる運転：
Ａ−３．各運転モードにおけるバルブの開閉タイミング：
Ａ−４．４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードへの移行：
Ａ−５．２サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードへの移行：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．２サイクル自着火モードから４サイクル自着火モードへの移行：
Ｂ−２．４サイクル自着火モードから２サイクル自着火モードへの移行：
Ｃ．第３実施例：
Ｃ−１．４サイクル火花点火モードから４サイクル自着火モードへの移行：
Ｃ−２．４サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードへの移行：
Ｄ．第４実施例：
Ｄ−１．４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードへの移行：
Ｄ−２．２サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードへの移行：
Ｅ．変形例：
【００３６】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．装置構成：
図１は、第１実施例のエンジン１０の構造を概念的に示した説明図である。第１実施例のエンジン１０は、４サイクル運転と、２サイクル運転とを含む複数の運転モードを選択的に実行することができる。「４サイクル運転」（正確には「４ストローク／１サイクル運転」）とは、吸気、圧縮、膨張、排気の４つのピストン行程で１サイクルが構成される運転である。「２サイクル運転」（正確には「２ストローク／１サイクル運転」）とは、ピストンが１往復する間の、掃気・圧縮期間と膨張期間の２つの期間で１サイクルが構成される運転である。
【００３７】
図１では、エンジン１０の構造を示すために、燃焼室１５０のほぼ中央で断面を取って一つの燃焼室ユニット１０ａを表示している。エンジン１０の本体は、シリンダブロック１４０の上部にシリンダヘッド１３０が組み付けられて構成されている。このシリンダブロック１４０とシリンダヘッド１３０とで、円筒形のシリンダ１４２が構成されており、このシリンダ１４２の内部をピストン１４４が上下に摺動する。シリンダヘッド１３０のうち、ピストンの往復方向の延長線上でピストンと向かい合う部分が、「天井部」１３０ｒである。天井部１３０ｒと、ピストン１４４の頂部と、シリンダ１４２の側壁と、で囲まれた空間が燃焼室１５０となる。
【００３８】
ピストン１４４は、コネクティングロッド１４６を介してクランクシャフト１４８に接続されており、ピストン１４４はクランクシャフト１４８の回転にともなってシリンダ１４２内を上下に摺動する。
【００３９】
シリンダヘッド１３０には、燃焼室１５０に吸入空気を取り入れるための吸気通路１２と、燃焼室１５０内の混合気に点火するための点火プラグ１３６と、燃焼室１５０内で発生した燃焼ガスを排出するための排気通路１６が設けられている。吸気通路１２を通ってきた酸素を含む空気は、シリンダヘッド１３０の天井部１３０ｒに設けられた吸気口１２ｏを介して燃焼室１５０内に流入する。また、燃焼室内の既燃ガスは、天井部１３０ｒに設けられた排気口１６ｏを介して排気通路１６から排出される。
【００４０】
シリンダヘッド１３０には、さらに、吸気バルブ１３２と排気バルブ１３４とが設けられている。吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４は、それぞれに電動アクチュエータ１６２，１６４によって任意のタイミングで駆動され、ピストン１４４の動きに同期して吸気口１２ｏおよび排気口１６ｏを開閉する。
【００４１】
吸気通路１２には、スロットル弁２２が設けられている。電動アクチュエータ２４を駆動してスロットル弁２２を適切な開度に制御することで、燃焼室１５０内に吸入される空気量を制御することができる。
【００４２】
第１実施例のエンジン１０は、シリンダヘッド１３０に設けられた燃料噴射部１５を備えている。燃料噴射部１５は、燃焼室１５０内にガソリンを直接噴射するものである。燃料噴射部１５は、ガソリンの噴射圧力を変えることで単位時間当たりに噴射するガソリンの量を増減させることができる。ガソリンは図示しないガソリンタンクに蓄えられており、図示しない燃料ポンプで汲み上げられて燃料噴射部１５に供給されている。
【００４３】
エンジン１０の動作は、エンジン制御用ユニット（以下、ＥＣＵ）３０によって制御されている。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ａ／Ｄ変換素子、Ｄ／Ａ変換素子などをバスで相互に接続して構成された周知のマイクロコンピュータである。ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度Ｎｅ  やアクセル開度θａｃを検出し、これらに基づいてスロットル弁２２を適切な開度に制御する。エンジン回転速度Ｎｅ  は、クランクシャフト１４８の先端に設けたクランク角センサ３２によって検出することができる。アクセル開度θａｃは、アクセルペダルに内蔵されたアクセル開度センサ３４によって検出することができる。ＥＣＵ３０は、燃料噴射部１５、点火プラグ１３６などを適切に駆動する制御も司っている。
【００４４】
また、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度Ｎｅ  やアクセル開度θａｃを検出し、これらに基づいて４サイクル運転と２サイクル運転とを含む複数の運転モードを切り替える制御も行う。４サイクル運転では、ピストンが２往復する間に１回の割合で、混合気の吸入と燃焼と排気とを行うのに対し、２サイクル運転では、ピストンが１往復するたびに、吸入と燃焼と排気とを行う。ピストン１４４の動きに同期させて、吸気バルブ１３２、排気バルブ１３４を開閉させるタイミングを変更し、また、燃料噴射部１５、点火プラグ１３６などを駆動するタイミングを切り替えてやれば、４サイクル運転と２サイクル運転とを切り替えることができる。
【００４５】
具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度Ｎｅ  やアクセル開度θａｃに基づいて、吸気バルブ１３２、排気バルブ１３４の開閉タイミングを設定する。そして、それら吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の開閉タイミングは、電磁駆動弁駆動回路４０に伝えられる。電磁駆動弁駆動回路４０は、それらの値にしたがって、電動アクチュエータ１６２，１６４を適切なタイミングで駆動する。
【００４６】
なお、ここでは説明を簡単にするために、一セットの燃焼室ユニット１０ａのみを図１に示して説明した。しかし、実際には、エンジン１０は、シリンダ１４２、シリンダヘッド１３０およびピストン１４４を備える燃焼室ユニットを３セット備えている。すなわち、吸気通路１２は、スロットル弁２２よりも下流で３本に分岐しており、それぞれ燃焼室ユニット１０ａ〜１０ｃに接続されている。図１において破線で囲った構成が燃焼室ユニットである。破線内の各構成は、クランクシャフト１４８を除いて、各燃焼室ユニット１０ａ〜ｃにそれぞれ独立に設けられている。図１では特に示さないが、以下で、各燃焼室ユニット１０ａ〜ｃがそれぞれ備える構成を区別して説明する場合には、各符号の後にａ〜ｃの符号を付す。
【００４７】
燃焼室ユニット１０ａ〜１０ｃのピストン１４４ａ〜ｃは、それぞれに接続されているコネクティングロッド１４６ａ〜ｃを介して共通の１本のクランクシャフト１４８に接続されている。クランクシャフト１４８は、１２０度ずつ位相が異なるクランクアーム１４９ａ〜１４９ｃを備えている。燃焼室ユニット１０ａ〜１０ｃの各コネクティングロッド１４６ａ〜ｃは、それら１２０度ずつ位相が異なるクランクアーム１４９ａ〜１４９ｃにそれぞれ接続されている。その結果、ピストン１４４ａ〜ｃは、１２０°ずつずれた位相でシリンダ内を往復動し、共通のクランクシャフト１４８を回転させる。
【００４８】
Ａ−２．運転領域に応じた運転モードによる運転：
図２は、エンジンの運転条件によって異なる運転モードが設定されているマップを示す説明図である。図２の横軸は、クランクシャフト１４８の単位時間当たりの回転数Ｎｅを表す。そして、図２の縦軸は、ＥＣＵ３０がアクセル開度などに基づいて設定する、エンジン１０に対する要求負荷（要求トルク）Ｌを表す。ＥＣＵ３０は、図２のマップをＲＯＭに記憶しており、そのマップにしたがって運転モードを決定する。
【００４９】
ＥＣＵ３０は、低負荷のとき（領域Ｉ）および高負荷のとき（領域ＩＶ）に、４サイクル運転であって、点火プラグ１３６で点火を行う４サイクル火花点火モードで運転を行う。そして、中負荷のとき（領域ＩＩおよびＩＩＩ）に、燃料に自着火を起こさせる自着火モードで運転を行う。また、中負荷の領域にあって、比較的低回転の領域（領域ＩＩ）においては、２サイクル運転であって燃料に自着火を起こさせる２サイクル自着火モードによる運転を行い、比較的高回転の領域（領域ＩＩＩ）においては、４サイクル運転であって燃料に自着火を起こさせる４サイクル自着火モードによる運転を行う。
【００５０】
自着火燃焼では燃焼室内で短時間にいっきに燃焼が起こる。このため、一般的な火花点火燃焼のような、初期に燃焼した領域が長時間にわたって高温に維持されることによる影響が少ない。さらに、自着火燃焼は、火花点火燃焼が困難な希薄な混合気においても短時間で燃料が燃焼するという特徴を有するため、火花点火燃焼に比べてＮＯｘ発生量が著しく低くなる条件が存在する。よって、できるだけ広い運転領域で、このような自着火燃焼を利用する自着火モードによる運転を行うことが好ましい。
【００５１】
しかし、要求負荷Ｌが小さい領域では、燃焼室内に吸入される空気量および燃料量が少ないので、燃焼室内の混合気の圧縮開始時の圧力が低くなる。このため、ピストンで圧縮しても混合気が自着火し難い傾向がある。そこで、要求負荷Ｌが小さい領域では、４サイクル火花点火モードで運転を行う。
【００５２】
また、自着火燃焼では燃焼室内で短時間にいっきに燃焼が起こる。このため、自着火燃焼では、要求負荷Ｌが大きい領域では、火花点火燃焼の場合に比べて燃焼騒音が大きくなる。よって、要求負荷Ｌが大きい領域では、４サイクル火花点火モードで運転を行う。
【００５３】
さらに、中負荷の領域（領域ＩＩおよびＩＩＩ）においては、自着火モードによる運転を行うが、比較的回転数の低い領域ＩＩにおいては２サイクル自着火モードによる運転を行い、比較的高回転の領域ＩＩＩでは４サイクル自着火モードによる運転を行う。これは、回転数が高くなると、２サイクル運転の掃気期間において十分に既燃ガスを排出し、吸気を行うことが難しくなるためである。なお、「掃気期間」とは、２サイクル運転において、排気バルブ１３４と吸気バルブ１３２がともに開いている期間である。
【００５４】
なお、「２サイクル自着火モード」および「４サイクル自着火モード」の名称は、このモードにおいて常に自着火燃焼が起こっていることを示すものではない。すなわち、後述するように、２サイクル自着火モードや４サイクル自着火モードにおいても火花点火燃焼を起こさせる場合がある。
【００５５】
Ａ−３．各運転モードにおけるバルブの開閉タイミング：
図３は、低負荷時（図２における領域Ｉ）の４サイクル火花点火モードにおいて、ピストン１４４の動きに同期させて吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４を開閉させるタイミングを示した説明図である。図３において、「ＴＤＣ」はピストンが上死点となるタイミングを示し、「ＢＤＣ」はピストンが下死点となるタイミングを示している。そして、吸気バルブ１３２を開くタイミングを「ＩＶＯ」で表し、吸気バルブ１３２を閉じるタイミングを「ＩＶＣ」で表す。また、排気バルブ１３４を開くタイミングを「ＥＶＯ」で表し、排気バルブ１３４を閉じるタイミングを「ＥＶＣ」で表す。なお、図中には、点火プラグ１３６から火花を飛ばしてガソリンの混合気に点火するタイミング「ＥＧ」を併せて表示している。
【００５６】
図３においては、各バルブの開閉タイミングおよび火花点火のタイミングは、ピストン１４４が上死点と下死点の間を往復する間のクランクシャフト１４８の回転角度に対応させて、たとえば、上死点前５°、下死点前４０°のように表す。図３において、「ＢＴＤＣ」は「上死点前」を表し、「ＡＴＤＣ」は「上死点後」を表す。そして、「ＢＢＤＣ」は「下死点前」を表し、「ＡＢＤＣ」は「下死点後」を表す。
【００５７】
図３に示すように、低負荷時の４サイクル火花点火モードにおいては、ピストン１４４が上死点前５°のときに吸気バルブ１３２を開く。このとき、排気バルブ１３４は開いている。そして、ピストン１４４が上死点ＴＤＣを越えて上死点後５°の位置にきたときに排気バルブ１３４を閉じる。この上死点前５°から上死点後５°までの、吸気バルブ１３２と排気バルブ１３４とがともに開いている期間が、オーバーラップ期間である。その後、ピストン１４４が下降して下死点ＢＤＣを越え、上昇に転じて、下死点後６０°の位置にきたときに、吸気バルブ１３２を閉じる。吸気バルブ１３２が開いており、ピストン１４４が下降している間に、吸気通路１２から吸気が行われ（吸気行程）、所定のタイミングで燃料噴射部１５から燃料噴射が行われる。ここでは、上死点後３０°近傍の所定の時間区間で燃料噴射が行われるものとする。その後、ピストン１４４がさらに上昇して燃焼室１５０内の燃料ガスを圧縮し（圧縮行程）、上死点前２０°の位置にきたときに、点火プラグ１３６で火花を飛ばして燃焼室１５０内の燃料に点火する。
【００５８】
火花点火により燃焼室１５０内の燃料が燃えてピストン１４４を押し下げ（爆発行程）、ピストン１４４が下死点前４０°の位置にきたときに、排気バルブ１３４を開く。そして、ピストン１４４が下降から上昇に転じ、ピストン１４４が上死点前５°の位置にきたときに吸気バルブ１３２を開く。その後、ピストン１４４が上死点ＴＤＣを越えて上死点後５°の位置にきたときに排気バルブ１３４を閉じる。排気バルブ１３４が開いており、ピストン１４４が上昇している間に、排気通路１６から既燃ガスの排出が行われる（排気行程）。
【００５９】
以下、同様に運転サイクルが繰り返される。なお、図３において、吸気バルブ１３２が開いている区間を、両端に矢印を付した円弧ＩＶで示す。そして、排気バルブ１３４が開いている区間を、両端に矢印を付した円弧ＥＶで示す。
【００６０】
図４は、高負荷時（図２における領域ＩＶ）の４サイクル火花点火モードにおいて、ピストン１４４の動きに同期させて吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４を開閉させるタイミングを示した説明図である。図中の各表記は図３と同様である。高負荷時の４サイクル火花点火モードにおいては、吸気バルブ１３２は、ピストンが下死点後６０°ではなく下死点後９０°の位置にあるときに閉じられる。他の点は、図３に示した低負荷時の４サイクル火花点火モードにおける各バルブの開閉タイミングと同様である。
【００６１】
図５は、中負荷高回転時（図２における領域ＩＩＩ）の４サイクル自着火モードにおいて、ピストン１４４の動きに同期させて吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４を開閉させるタイミングを示した説明図である。図中の各表記は図３と同様である。図５に示すように、中負荷高回転時の４サイクル自着火モードにおいては、ピストン１４４が上死点後４５°のときに吸気バルブ１３２を開く。このとき、排気バルブ１３４はすでに閉じている。その後、ピストン１４４が下降して下死点ＢＤＣを越え、上昇に転じて、下死点後４０°の位置にきたときに、吸気バルブ１３２を閉じる。吸気バルブ１３２が開いており、ピストン１４４が下降している間に、吸気通路１２から吸気が行われ（吸気行程）、所定のタイミングで燃料噴射部１５から燃料噴射が行われる。その後、ピストン１４４がさらに上昇して燃焼室１５０内の空気および燃料を圧縮すると（圧縮行程）、上死点前１０°近辺で燃料が自着火を起こし、ピストン１４４を押し下げる（爆発行程）。
【００６２】
なお、４サイクル自着火モードにおいても、点火プラグ１３６による火花点火が行われる。しかし、点火のタイミングは、４サイクル火花点火モードの場合とは異なり、上死点前１０°である。４サイクル自着火モードにおいては、このようなタイミングで点火プラグ１３６による火花点火を行うため、自着火が生じなかった場合にも、失火が起こるおそれがない。
【００６３】
また、４サイクル自着火モードにおいては、火花点火燃焼を起こさせる場合（図３および図４参照）に比べて遅いタイミングで点火を行っている。このため、自着火が起こる状態であるにもかかわらず、自着火が起こる前に点火プラグ１３６による点火で混合気を火炎伝播燃焼させてしまうことがない。よって、ＮＯｘの発生量が少ない自着火燃焼を優先的に起こさせることができる。
【００６４】
その後、ピストン１４４が押し下げられて下死点前４０°の位置にきたときに、排気バルブ１３４を開く。そして、ピストン１４４が下降から上昇に転じ、ピストン１４４が上死点前４５°に来たときに排気バルブ１３４を閉じる。排気バルブ１３４が開いており、ピストン１４４が上昇している間に、排気通路１６から既燃ガスの排出が行われる（排気行程）。その後、ピストン１４４が上死点ＴＤＣを越えて上死点後４５°の位置にきたときに吸気バルブ１３２を開く。以下、同様に運転サイクルが繰り返される。
【００６５】
図６は、中負荷低回転時（図２における領域ＩＩ）の２サイクル自着火モードにおいて、ピストン１４４の動きに同期させて吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４を開閉させるタイミングを示した説明図である。図中の各表記は図３と同様である。図６に示すように、中負荷低回転時の２サイクル自着火モードにおいては、ピストン１４４が下降して下死点前７０°の位置にきたときに排気バルブ１３４を開く。このとき、吸気バルブ１３２は閉じている。そして、ピストン１４４がさらに下降して下死点前５０°の位置にきたときに吸気バルブ１３２を開く。ピストン１４４が下死点前７０°から下死点前５０°にある間、排気通路１６から排気が行われる。
【００６６】
その後、ピストン１４４が下降から上昇に転じて下死点後４０°の位置にきたとき、排気バルブ１３４を閉じる。ピストン１４４が下死点前５０°から下死点後４０°にある間、吸気通路１２から吸気が行われ、同時に排気通路１６から既燃ガスの排出が行われる。すなわち、掃気が行われる（掃気期間）。掃気期間中の所定のタイミングで燃料噴射部１５から燃料噴射が行われる。ここでは、下死点近傍の所定の時間区間で燃料噴射が行われるものとする。
【００６７】
その後、ピストン１４４が下死点後５０°の位置にきたときに、吸気バルブ１３２を閉じる。ピストン１４４が下死点後４０°から下死点後５０°にある間、吸気通路１２から吸気が行われる。吸気バルブ１３２を閉じた後、所定のタイミングで燃料噴射部１５から燃料噴射が行われる。そして、ピストン１４４が上昇して燃焼室１５０内の空気および燃料を圧縮すると（圧縮期間）、上死点ＴＤＣ近辺で燃料が自着火を起こし、ピストン１４４を押し下げる（爆発期間）。以下、同様に運転サイクルが繰り返される。
【００６８】
なお、図３および図４に示すように、４サイクル火花点火モードにおいては、排気バルブ１３４は上死点を超えてから閉じられる。すなわち、ピストン１４４がもっとも上昇したときにまだ排気バルブ１３４が開いている。その結果、前のサイクルの既燃ガスは、燃焼室１５０から排出される。しかし、４サイクル自着火モードおよび２サイクル自着火モードにおいては、図５おとび図６に示すように、ピストン１４４が上死点に達する前に閉じられる。その結果、前のサイクルの高温の既燃ガスが完全には燃焼室１５０外に排出されず、燃焼室１５０内に残る。４サイクル自着火モードおよび２サイクル自着火モードにおいては、このため燃焼室１５０内は高温であり、次のサイクルで吸気通路１２から吸気された燃料ガスは、燃焼室１５０内において自着火を起こしやすい。
【００６９】
Ａ−４．４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードへの移行：
ここでは、高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷低回転時の２サイクル自着火モードへの移行の際に実行される移行サイクルＴ１について説明する。ここで説明する運転モードの移行を、図２において、矢印Ｔ１で示す。
【００７０】
図７は、高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷低回転時の２サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ１における、吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の開閉タイミングを示した説明図である。２サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ１においては、移行後の２サイクル自着火モードと同じ、２サイクル運転が行われる。この明細書においては、４サイクル運転と２サイクル運転との区別を「サイクルタイプ」と表記することがある。移行サイクルでは、モード切替え後の運転モードと同じサイクルタイプの運転を行う。
【００７１】
移行サイクルＴ１は、４サイクル火花点火モードと２サイクル自着火モードとの間で１回だけ行われる。より詳細には、モード移行前の４サイクル火花点火モードにしたがって燃焼が行われた後、図７に示したタイミングにしたがって、まず、排気バルブ１３４を開き（ＢＢＤＣ４０°）、吸気バルブ１３２を開く（ＢＢＤＣ３０°）。そして、排気バルブ１３４および吸気バルブ１３２を閉じ（ＡＢＤＣ６５°）、火花点火（ＢＴＤＣ２０°）を行って燃焼を行う。その後、排気バルブ１３４の開弁は、モード移行後の２サイクル自着火モードのタイミングで行われる。
【００７２】
以下では、高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷低回転時の２サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ１について、モード移行前の４サイクル火花点火モードおよび移行後の２サイクル自着火モードの運転と比較して説明する。
【００７３】
（１）排気バルブの開弁タイミングと燃料噴射量：
移行サイクルＴ１においては、図７に示すように、排気バルブ１３４を開くタイミングを下死点前４０°とする。このタイミングは、モード移行前の４サイクル火花点火モードにおいて排気バルブ１３４を閉じるタイミングと同じである（図４参照）。よって、移行サイクルＴ１においては、移行サイクルＴ１の直前のサイクルにおいて噴射された燃料の燃焼から、モード移行前の４サイクル火花点火モードと同じ量の仕事を取り出すことができる。その結果、移行サイクルＴ１においてクランクシャフト１４８に伝達されるトルクが、モード移行前の４サイクル火花点火モードと同じになり、４サイクル火花点火モード終了後、移行サイクルＴ１を実施する際にトルク変動が生じない。
【００７４】
また、移行サイクルＴ１においては、排気バルブ１３４を開くタイミングが移行後の２サイクル自着火モードに比べて、クランク角にして３０°分だけ遅い（図６および図７参照）。このため、燃焼室１５０内の圧力が低下してから排気バルブ１３４を燃焼室１５０内に押し開くことになる。このため、燃焼室１５０内の圧力が高い時点で排気バルブ１３４を開く場合に比べて、安定して排気バルブ１３４を操作することができる。
【００７５】
また、移行サイクルＴ１において噴射される燃料の量は、モード移行前の４サイクル火花点火モードにおいて噴射される燃料の量の５０％〜６０％の所定の量とする。
【００７６】
４サイクル運転においては、燃料の燃焼はピストン１４４が２往復する間に１回だけ行われるが、２サイクル運転においては、燃料の燃焼はピストン１４４が１往復する間に１回行われる。このため、１回に燃焼させる燃料の量を同じにすると、４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードに移行する際に、急激にトルクが増大してしまう。
【００７７】
しかし、移行サイクルＴ１において噴射される燃料の量は、モード移行前の４サイクル火花点火モードにおいて噴射される燃料の量の５０％〜６０％の所定の量である。このため、移行サイクルＴ１で噴射した燃料が燃焼して、次の２サイクル自着火モードのサイクルでその燃焼から仕事が取り出されたときにも、モード移行前の４サイクル火花点火モードと単位時間当たり同程度の仕事（トルク）を取り出すことができる。よって、たとえば図２の矢印Ｔ１に沿うように、スムーズにトルクを減少させて運転モードを切り替えることができる。
【００７８】
（２）吸気バルブの開弁タイミングと点火タイミング：
移行サイクルＴ１においては、上死点前４０°で排気バルブ１３４を開いた後、クランクシャフト１４８が１０°回転した後、すなわち上死点前３０°で吸気バルブ１３２を開く。これに対して、モード移行後の２サイクル自着火モードにおいては、上死点前７０°で排気バルブ１３４を開いた後、クランクシャフト１４８が２０°回転した後、すなわち上死点前５０°で吸気バルブ１３２を開く（図６参照）。言い換えれば、移行サイクルＴ１においては、排気バルブ１３４を開いた後、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて短い時間で、吸気バルブ１３２を開く。これは、移行サイクルＴ１では、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて排気期間が短い、と表現することもできる。
【００７９】
モード移行前の４サイクル火花点火モードにおいては、図４に示すように、排気バルブ１３４が既に閉じており吸気バルブ１３２のみが開いている状態で、ピストン１４４は下死点を通過する。そして、その後、下死点後９０°の時点で吸気バルブ１３２が閉じる。したがって、ピストン１４４が下死点からストロークの中央まで上昇する間、吸気バルブ１３２は開かれている。このため、その間に、燃焼室１５０内の混合気だけでなく、吸気通路１２内の空気や燃料も圧縮される。よって、次に吸気バルブ１３２が開いたときには、吸気通路１２内の高圧のガスが燃焼室１５０内に向かって流入する。
【００８０】
一方、モード移行後の２サイクル自着火モードにおいては、図６に示すように、下死点後４０°の時点で排気バルブ１３４が閉じ、その後、下死点後５０°の時点で吸気バルブ１３２が閉じる。排気バルブ１３４が開いている間は、燃焼室１５０内の圧力は排気通路１６内の圧力、すなわち、大気圧に近い圧力である。排気バルブ１３４が閉じてから吸気バルブ１３２が閉じるまでの間、ピストン１４４はわずかしか上昇しないため、吸気通路１２内のガスは、４サイクル火花点火モードほどには圧縮されない。すなわち、次に吸気バルブ１３２が開くときの吸気通路１２内の圧力は、４サイクル火花点火モードの方が、２サイクル自着火モードよりも高い。
【００８１】
直前まで４サイクル火花点火モードによる運転が行われていた移行サイクルＴ１において、２サイクル自着火モードと同様のバルブタイミングで運転を行ったのでは、高圧の吸気通路１２から燃焼室１５０内により多くの新気が導入されてしまう。その結果、燃料に対して空気が過剰となり、失火が生じる恐れもある。
【００８２】
しかし、移行サイクルＴ１においては、排気バルブ１３４が開いた後、比較的短い時間の後、吸気バルブ１３２が開く。このため、移行サイクルＴ１においては、吸気バルブ１３２が開いた時点における燃焼室１５０内の圧力は、排気通路１６への排気によって十分下がりきっておらず、燃焼室１５０内の圧力はモード移行後の２サイクル自着火モードに比べて高い。その結果、移行サイクルＴ１においては、吸気バルブ１３２が開いた後、掃気期間中に、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて多くの既燃ガスが吸気通路１２内に吹き戻される。
【００８３】
いったん吸気通路１２内に吹き戻された既燃ガスは、その後、新気とともに再び燃焼室内に戻される。移行サイクルＴ１においては、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて多くの既燃ガスが燃焼室１５０と吸気通路１２内とを往復する。このため、移行サイクルＴ１においては、その後に排気バルブ１３４が閉じた時点で、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて多くの既燃ガスが燃焼室１５０内に残留することになる。その結果、吸気期間に燃焼室１５０内に吸入される空気の量は、モード移行後の２サイクル自着火モードと同じタイミングでバルブを開閉した場合に比べて少なくなる。
【００８４】
移行サイクルＴ１においては、以上で説明した操作により、燃焼室１５０内に導入される新気の量を少なくしている。このため、燃料に対して空気が過剰になってしまうことがない。よって、移行サイクルＴ１においては、燃料の噴射量がモード移行前の４サイクル火花点火モードに比べて少なく、吸気通路１２の圧力がモード移行後の２サイクル自着火モードよりも高くても、失火が生じるおそれは少ない。
【００８５】
また、移行サイクルＴ１においては、点火プラグ１３６による点火は上死点前２０°のタイミングで行われる。運転モードを切り替える際には燃焼が不安定となるが、移行サイクルＴ１においては、上死点前２０°のタイミングで火花点火を行っているため、失火を防止することができる。
【００８６】
（３）吸気バルブおよび排気バルブの閉弁タイミング：
移行サイクルＴ１においては、排気バルブ１３４および吸気バルブ１３２を閉じるタイミングを下死点後６５°とする。これに対して、モード移行後の２サイクル自着火モードにおいては、排気バルブ１３４が下死点後４０°で閉じ、吸気バルブ１３２が下死点後５０°で閉じることから、排気バルブ１３４および吸気バルブ１３２がいずれも閉じられるタイミングは、ＡＢＤＣ５０°である（図６参照）。すなわち、モード移行後の２サイクル自着火モードにおいて実質的に圧縮が始まるタイミングが、下死点後５０°であるのに対して、移行サイクルＴ１においては、実質的に圧縮が始まるタイミングは下死点後６５°である。その結果、移行サイクルＴ１においては、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて、実圧縮比が低くなる。
【００８７】
火花点火モードにおいては、空気過剰率が１の混合気で燃焼が行われる。すなわち、混合気中には、過不足なく燃焼が生じる割合で空気と燃料とが存在する。ここで、「空気過剰率」は、混合気中に含まれる燃料と過不足なく燃焼するだけの空気の量に対して、実際の混合気中に含まれている空気は何倍であるか、を表す指標である。たとえば、空気過剰率が「２」であるとき、混合気中には、空気と燃料とが互いに過不足なく燃焼する量の２倍だけ、空気が含まれている。自着火モードでは、空気過剰率が１を超える割合で空気が存在する。よって、火花点火モードにおいては、既燃ガスの温度は自着火モードの場合に比べて高い。このため、火花点火モードから自着火モードに運転モードを切り替えた場合、切換え直後のサイクルにおいては残留既燃ガスの温度が高く、そのために燃焼室１５０内の混合気の温度が高くなる。その結果、ピストン１４４が十分上昇していないうちに自着火が生じてしまうことがある。
【００８８】
しかし、移行サイクルＴ１においては、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて、実圧縮比を低くしている。このため、ピストン１４４が十分上昇していないうちに自着火が生じてしまう可能性が低い。
【００８９】
なお、移行サイクルＴ１においては、前述のように、２サイクル自着火モードに比べてより多くの既燃ガスを燃焼室１５０と吸気通路１２内との間を往復させて、燃焼室１５０内に残留する既燃ガスの量を多くしている。燃焼室１５０内に残留する既燃ガスが多い場合には、燃焼室内の混合気の温度が上昇してしまう恐れもある。しかし、移行サイクルＴ１においては、いったん吸気通路１２内に吹き戻された既燃ガスは、吸気通路１２内にある間に、シリンダ壁に比べて温度が低い吸気通路１２の壁部に熱を奪われて、温度が低くなる。したがって、移行サイクルＴ１においては、燃焼室１５０内に残留する既燃ガスの量は多くなるが、燃焼室１５０内の混合気の過度の温度上昇は押さえられる。よって、残留既燃ガスの増大による早期の自着火を抑制することができる。
【００９０】
なお、ここでは、高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷低回転時の２サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ１について説明した。しかし、低負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷低回転時の２サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ１Ｌも同様に実施することができる（図２参照）。
【００９１】
Ａ−５．２サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードへの移行：
ここでは、中負荷低回転時の２サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ２について説明する。ここで説明する運転モードの移行を、図２において、矢印Ｔ２で示す。
【００９２】
図８は、移行サイクルＴ２における、吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の開閉タイミングを示した説明図である。４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ２においては、移行後の４サイクル火花点火モードと同じ、４サイクル運転が行われる。
【００９３】
移行サイクルＴ２は、２サイクル自着火モードと４サイクル火花点火モードとの間で１回だけ行われる。より詳細には、モード移行前の２サイクル自着火モードにしたがって燃焼が行われた後、図８に示したタイミングにしたがって、まず、排気バルブ１３４を開き（ＢＢＤＣ７０°）、吸気バルブ１３２を開き（ＡＴＤＣ５°）、排気バルブ１３４を閉じる（ＡＴＤＣ１５°）。そして、吸気バルブ１３２を閉じ（ＡＢＤＣ１００°）、火花点火（ＢＴＤＣ２０°）を行って燃焼を行う。その後、排気バルブ１３４の開弁は、４サイクル火花点火モードのタイミングで行われる。以下では、移行サイクルＴ２の各動作について、移行前の２サイクル自着火モードおよびモード移行後の４サイクル火花点火モードの動作と比較して説明する。
【００９４】
（１）排気バルブの開弁タイミングと燃料噴射量：
移行サイクルＴ２においては、図８に示すように、排気バルブ１３４を開くタイミングを、モード移行前の２サイクル自着火モードと同じ下死点前７０°とする（図６参照）。このため、移行サイクルＴ２においてクランクシャフトに伝達されるトルクが、モード移行前の２サイクル自着火モードと同じになり、２サイクル自着火モード終了後、移行サイクルＴ２を実施する際にトルク変動が生じない。
【００９５】
移行サイクルＴ２においては、上死点後３０°近傍において燃料噴射部１５から燃焼室１５０内に燃料が噴射される。移行サイクルＴ２において噴射される燃料の量は、モード移行前の２サイクル自着火モードにおいて噴射される燃料の量の１５０％〜２００％の所定の量である。このため、２サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードに移行する際に、たとえば図２の矢印Ｔ２に沿って、スムーズにトルクを増大させて運転モードを切り替えることができる。
【００９６】
（２）吸気バルブの閉弁および開弁タイミング：
移行サイクルＴ２においては、吸気バルブ１３２を閉じるタイミングを下死点後１００°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル火花点火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ遅い（図４参照）。よって、移行サイクルＴ２における圧縮に関しては、４サイクル火花点火モードよりも実圧縮比が小さくなる。
【００９７】
４サイクル運転においては、ピストン１４４が２往復する間に１回の燃焼が行われる。一方、２サイクル運転においては、ピストン１４４が１往復する間に１回の燃焼が行われる。このため、各サイクルで燃料の燃焼を行う時点では、シリンダ壁の温度は、２サイクル運転を行う場合の方が４サイクル運転を行う場合に比べて高い場合がある。そのような場合には、２サイクル運転から４サイクル運転への運転モードの切換の際、２サイクル運転を終了した直後の数サイクルは、まだシリンダ壁の温度が高いことがある。このため、２サイクル自着火モードを終了した後、そのまま４サイクル火花点火モードのサイクルを実行すると、ノッキングが生じることがある。しかし、移行サイクルＴ２においては、４サイクル火花点火モードよりも実圧縮比が小さい。よって、ノッキングの発生を低減できる。
【００９８】
また、移行サイクルＴ２においては、吸気バルブ１３２を開くタイミングを上死点後５°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル火花点火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ遅い（図４参照）。よって、４サイクル火花点火モードと比べて、吸気口１２ｏから吹き戻される既燃ガスの量が少なく、その結果、最終的に吸気バルブ１３２が閉じた段階で燃焼室１５０内に残留する高温の既燃ガスの量が少なくなる。よって、この点からもモード移行後の４サイクル火花点火モードにおいて、ノッキングが生じるのを抑制することができる。
【００９９】
なお、移行サイクルＴ２においては、単に吸気バルブ１３２を開くタイミングを遅らせているだけでなく、ピストン１４４が上死点を越えて下降を始めてから吸気バルブ１３２を開いている。このため、既燃ガスの吸気通路１２への吹き戻し量をより少なくすることができる。
【０１００】
（２）排気バルブの閉弁タイミングと点火タイミング：
移行サイクルＴ２においては、排気バルブ１３４を閉じるタイミングを上死点後１５°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル火花点火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ遅い（図４参照）。よって、吸気バルブ１３２と排気バルブ１３４とがともに開いているオーバーラップ期間が、クランクシャフト１４８の回転角で１０°分だけ設けられる。このため、移行サイクルＴ２においては、ガスの流れの慣性を利用して効率的に排気と吸気を行うことができる。このため、前述のように燃料噴射量を増大させても、空気が不足してしまうことがない。
【０１０１】
移行サイクルＴ２においても、点火プラグ１３６による点火は上死点前２０°のタイミングで行われる。このため、失火を防止することができる。
【０１０２】
なお、ここでは、中負荷低回転時の２サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ２について説明した。しかし、中負荷低回転時の２サイクル自着火モードから低負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ２Ｌも同様に実施することができる（図２参照）。
【０１０３】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、中負荷低回転時の２サイクル自着火モードと、中負荷高回転時の４サイクル自着火モードと、の間の相互の運転モードの切換について説明する。２サイクル自着火モードから４サイクル自着火モードへの移行を、図２において矢印Ｔ３で示す。４サイクル自着火モードから２サイクル自着火モードへの移行を、図２において矢印Ｔ４で示す。なお、エンジン１０のハードウェア構成、各運転モードにおける運転に仕方は、第１実施例と同じである。
【０１０４】
Ｂ−１．２サイクル自着火モードから４サイクル自着火モードへの移行：
図９は、中負荷低回転時の２サイクル自着火モードから中負荷高回転時の４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ３における、吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の開閉タイミングを示した説明図である。４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ３においては、４サイクル運転が行われる。図９に示された各操作が、排気バルブ１３４の開弁から順に１回だけ行われる点は、移行サイクルＴ２と同様である。
【０１０５】
移行サイクルＴ３において、排気バルブ１３４を開くタイミングを、モード移行前の２サイクル自着火モードと同じ、下死点前７０°とする（図６参照）。このためトルク変動を少なくすることができる。
【０１０６】
移行サイクルＴ３において噴射される燃料の量は、モード移行前の２サイクル自着火モードにおいて噴射される燃料の量の１５０％〜２００％の所定の量である。このため、２サイクル自着火モードから４サイクル自着火モードに移行する際に、たとえば図２の矢印Ｔ３に沿って、スムーズに運転モードを切り替えることができる。
【０１０７】
また、移行サイクルＴ３においては、排気バルブ１３４を閉じるタイミングを上死点前５５°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル自着火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ早い（図５参照）。このため、４サイクル自着火モードと比べて燃焼室１５０内に残留する既燃ガスの量が多くなる。よって、燃焼室内の混合気の温度が高くなる。
【０１０８】
２サイクル自着火運転においては、既燃ガスの温度は４サイクル自着火運転よりも低い。これは、運転モードを切り替える境界近辺の領域においては、エンジンが発生させるトルクがほぼ等しいようにするため、２サイクル運転を行う運転モードにおける燃料噴射量を４サイクル運転を行う運転モードに対して５０〜６０％とするためである。このため、２サイクル自着火モードから４サイクル自着火モードに切り替えた直後は、既燃ガスの温度が低いために失火が起こりやすい。しかし、移行サイクルＴ３においては、上述したような運転を行い燃焼室内の混合気の温度を高くしているため、運転モード移行後の４サイクル自着火モードにおいても、失火が起こりにくい。
【０１０９】
また、移行サイクルＴ３においては、吸気バルブ１３２を閉じるタイミングを下死点後３０°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル自着火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ早い（図５参照）。よって、移行サイクルＴ３では、４サイクル自着火モードよりも実圧縮比が大きくなる。よって、この点からも、運転モード移行後の４サイクル自着火モードにおいて失火が起こりにくい。
【０１１０】
さらに、移行サイクルＴ３においても、点火プラグ１３６による点火は上死点前２０°のタイミングで行われる。このため、失火を防止することができる。
【０１１１】
移行サイクルＴ３においては、吸気バルブ１３２を開くタイミングを上死点後５５°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル自着火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ遅い（図５参照）。
【０１１２】
排気バルブ１３４と吸気バルブ１３２がともに閉じている期間（図５においてＢＴＤＣ４５°〜ＡＴＤＣ４５°）、いわゆる負のオーバーラップ期間を有する運転において、前述のように排気バルブ１３４を閉じるタイミングを早くすると、ピストン１４４が燃焼室１５０内の既燃ガスに対して行う仕事が増大する。しかし、第２実施例においては、排気バルブ１３４を閉じるタイミングを早くするのとともに、吸気バルブ１３２を開くタイミングを遅らせている。このため、既燃ガスに対してピストン１４４が行った仕事を、上死点後のピストン１４４の下降運動すなわちクランクシャフト１４８の回転運動として回収することができる。その結果、エンジンの運転効率を高めることができる。特に、第２実施例では、排気バルブ１３４を上死点前５５°で閉じているのに対して吸気バルブ１３２を上死点後５５°で開いている。このため、ピストン１４４が既燃ガスに対して行った仕事をほぼすべてクランクシャフト１４８の回転運動として回収することができる。
【０１１３】
Ｂ−２．４サイクル自着火モードから２サイクル自着火モードへの移行：
中負荷高回転時の４サイクル自着火モードから中負荷低回転時の２サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ４（図２参照）における、吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の開閉タイミングは、図７に示した移行サイクルＴ１と同様である。また、図７に示された各操作が、排気バルブ１３４の開弁から順に１回だけ行われる点も、移行サイクルＴ１と同様である。
【０１１４】
移行サイクルＴ４においては、図７に示すように、排気バルブ１３４を開くタイミングを、モード移行前の４サイクル自着火モードと同じ、下死点前４０°とする（図５参照）。このため、４サイクル自着火モード終了後、移行サイクルＴ４を実施する際にトルク変動が生じない。
【０１１５】
移行サイクルＴ４において噴射される燃料の量は、モード移行前の４サイクル自着火モードにおいて噴射される燃料の量の５０％〜６０％の所定の量である。このため、４サイクル自着火モードから２サイクル自着火モードに移行する際に、たとえば図２の矢印Ｔ４に沿って、スムーズに運転モードを切り替えることができる。
【０１１６】
また、移行サイクルＴ４においては、吸気バルブ１３２を開くタイミングを下死点前３０°とする。すなわち、排気バルブ１３４が開いてから吸気バルブ１３２が開くまでの期間が、モード移行後の２サイクル自着火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ短い（図６参照）。よって、２サイクル自着火モードと比べて、吸気口１２ｏから吸気通路１２内に吹き戻される既燃ガスの量が多く、その結果、最終的に吸気バルブ１３２が閉じた段階で燃焼室１５０内に残留する既燃ガスの量が多くなる。その結果、吸気期間に燃焼室１５０内に吸入される空気の量は、モード移行後の２サイクル自着火モードに比べて少なくなる。このため、空気が過剰であることに起因する失火が起きにくい。
【０１１７】
また、移行サイクルＴ４においても、点火プラグ１３６による点火は上死点前２０°のタイミングで行われる。このため、失火を防止することができる。
【０１１８】
また、移行サイクルＴ４においては、排気バルブ１３４および吸気バルブ１３２を閉じるタイミングを下死点後６５°とする。すなわち、モード移行後の２サイクル自着火モードと比べて、クランクシャフト１４８の回転角で、それぞれ２５°と１５°だけ遅い（図６参照）。よって、モード移行後の２サイクル自着火モードと比べて実圧縮比が低い。このため、４サイクル自着火運転後の既燃ガスは比較的高温であるが、ピストン１４４が十分上昇していないうちに自着火が生じてしまう可能性が低い。よって、早期自着火による排ガス中のＮＯｘの増加や騒音の増大を、抑制することができる。なお、移行サイクルＴ４は、移行後のモードに比べて掃気期間が長い点でも、早期自着火の抑制に有効である。
【０１１９】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、高負荷時の４サイクル火花点火モードと４サイクル自着火モードと、の間の相互の運転モードの切換について説明する。高負荷時の４サイクル火花点火モードから４サイクル自着火モードへの移行を、図２において矢印Ｔ５で示す。４サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードへの移行を、図２において矢印Ｔ６で示す。なお、エンジン１０のハードウェア構成、各運転モードにおける運転に仕方は、第１実施例と同じである。
【０１２０】
Ｃ−１．４サイクル火花点火モードから４サイクル自着火モードへの移行：
図１０は、高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷高回転時の４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ５における、吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の開閉タイミングを示した説明図である。４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ５においては、４サイクル運転が行われる。図に示された各操作が、排気バルブ１３４の開弁から順に１回だけ行われる点は、移行サイクルＴ２と同様である。
【０１２１】
移行サイクルＴ５において噴射される燃料の量は、モード移行前の４サイクル火花点火モードにおいて噴射される燃料の量から減らされる。このため、４サイクル火花点火モードから４サイクル自着火モードに移行する際に、たとえば図２の矢印Ｔ５に沿って、スムーズに運転モードを切り替えることができる。
【０１２２】
また、移行サイクルＴ５においては、排気バルブ１３４を閉じるタイミングを上死点前３５°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル自着火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ遅い（図５参照）。このため、４サイクル自着火モードと比べて燃焼室１５０内に残留する既燃ガスの量が少なくなる。よって、運転モード移行後の４サイクル自着火モードにおいても、早期の自着火が起こりにくい。よって、早期自着火による排ガス中のＮＯｘの増加や騒音の増大を、抑制することができる。
【０１２３】
また、移行サイクルＴ５においては、吸気バルブ１３２を閉じるタイミングを下死点後５０°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル自着火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ遅い（図５参照）。よって、移行サイクルＴ５では、４サイクル自着火モードよりも実圧縮比が小さくなる。よって、この点からも、運転モード移行後の４サイクル自着火モードにおいて早期自着火が起こりにくい。
【０１２４】
なお、ここでは、高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷高回転時の４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ５について説明した。しかし、低負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷高回転時の４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルＴ５Ｌも同様に実施することができる（図２参照）。
【０１２５】
Ｃ−２．４サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードへの移行：
図１１は、中負荷高回転時の４サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ６における、吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の開閉タイミングを示した説明図である。４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ６においては、４サイクル運転が行われる。図に示された各操作が、排気バルブ１３４の開弁から順に１回だけ行われる点は、移行サイクルＴ２と同様である。
【０１２６】
移行サイクルＴ６において噴射される燃料の量は、モード移行前の４サイクル火花点火モードにおいて噴射される燃料の量から増やされる。このため、４サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードに移行する際に、たとえば図２の矢印Ｔ６に沿って、スムーズに運転モードを切り替えることができる。
【０１２７】
また、移行サイクルＴ６においては、吸気バルブ１３２を閉じるタイミングを下死点後８０°とする。すなわち、モード移行後の４サイクル火花点火モードと比べてクランクシャフト１４８の回転角で１０°だけ早い（図４参照）。よって、移行サイクルＴ６では、４サイクル火花点火モードよりも実圧縮比が大きくなる。
【０１２８】
４サイクル自着火運転においては、シリンダ壁の温度が低い。このため、４サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードに切り替えた直後は、燃焼室内の混合気の温度が低くなり、失火が起こりやすい。また、燃焼が後半、緩慢となり、ＨＣが増加しやすい。しかし、移行サイクルＴ６においては、上述したような運転を行い実圧縮比を大きくしている。このため、失火が起こりにくく、ＨＣが増加しにくい。
【０１２９】
なお、ここでは、中負荷高回転時の４サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ６について説明した。しかし、中負荷高回転時の４サイクル自着火モードから低負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルＴ６Ｌも同様に実施することができる（図２参照）。
【０１３０】
Ｄ．第４実施例：
第４実施例では、高負荷時の４サイクル火花点火モードと２サイクル自着火モードとの間で運転モードを切り替える際の、エンジン全体での運転モード切り替え手順について説明する。
【０１３１】
Ｄ−１．４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードへの移行：
図１２は、３気筒エンジン１０の運転が、高負荷時の４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードに移行する様子を示すタイムチャートである。図１２は、各燃焼室ユニット１０ａ〜１０ｃに対応する３つのタイムチャートが示されている。１番目の燃焼室ユニット１０ａのタイムチャートが下段に示され、２番目の燃焼室ユニット１０ｂのタイムチャートが中段に示され、３番目の燃焼室ユニット１０ｃのタイムチャートが上段に示されている。左上の矢印Ｆ１で示すタイミングが、４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードに移行する要求があった時刻である。ここで、「モードを移行する要求があった時刻」とは、要求負荷またはエンジンの回転数が変化して、エンジンの運転状態が図２のマップ上における各運転モードの領域の境界を越えた時刻であるものとする。
【０１３２】
それぞれのタイムチャートの下部の横線は、クランクシャフト１４８の回転角（本明細書において「クランク角」とも表記する。）を示している。４サイクル運転においては、クランクシャフト１４８が２回転する間に１サイクルの運転が行われる。このため、４サイクル運転を実行する部分では、下部の横線には、０〜７２０°の角度が示されている。一方、２サイクル運転においては、クランクシャフト１４８が１回転する間に１サイクルの運転が行われる。このため、２サイクル運転を実行する部分では、下部の横線には、０〜３６０°の角度が示されている。なお、横軸上の０，３６０°，７２０°のタイミングが、ピストンが上死点にあるタイミングＴＤＣであり、横軸上の１８０°、５４０°のタイミングが、ピストンが下死点にあるタイミングＢＤＣである（図３〜図１１参照）。
【０１３３】
各タイムチャートの上部には、運転モードを示している。ここでは、（ＩＶ）は４サイクル火花点火モードを示し、（ＩＩ）は２サイクル自着火モードを示している。各モードを表す数字は、図２において各モードが実行される領域の番号に対応している。そして、（Ｔ１）は、移行サイクルＴ１を示している。各タイムチャートの中段においては、ＩＶ１〜ＩＶ３の欄に示した両端に矢印を有する線分が、吸気バルブ１３２が開いている区間を示し、ＥＶ１〜ＥＶ３の欄に示した両端に矢印を有する線分が、排気バルブ１３４が開いている区間を示す。そして、ＩＶ１〜ＩＶ３の各欄に示した白い星印が、火花点火のタイミングを示す。
【０１３４】
運転モード切替え前の４サイクル火花点火モードにおける各燃焼室ユニットの運転は、図１２の最下段に示す１番目の燃焼室ユニット１０ａ、中段に示す２番目の燃焼室ユニット１０ｂ、最上段に示す３番目の燃焼室ユニット１０ｃの順で、位相を２４０°ずつずらして実行される。４サイクル運転においては、クランクシャフト１４８が２回転する間（７２０°）に１サイクルの運転が行われる。このため、３気筒エンジンにおいては、各燃焼室ユニットについて、７２０°を気筒数で割った値である２４０°ずつ、位相をずらして運転を行うことで、各燃焼室ユニットの爆発間隔を均等にして、スムーズな運転を実現することができる。
【０１３５】
一方、運転モード切替え後の２サイクル自着火モードにおける各燃焼室ユニットの運転は、図１２の最上段に示す３番目の燃焼室ユニット１０ｃ、中段に示す２番目の燃焼室ユニット１０ｂ、最下段に示す１番目の燃焼室ユニット１０ａの順で、位相を１２０°ずつずらして実行される。２サイクル運転においては、クランクシャフト１４８が１回転する間に１サイクルの運転が行われる。このため、３気筒エンジンにおいては、各燃焼室ユニットについて、３６０°を気筒数で割った値である１２０°ずつ、位相をずらして運転を行うことで、各燃焼室ユニットの爆発間隔を均等にして、スムーズな運転を実現することができる。
【０１３６】
なお、図１２では、各運転モードが行われている期間を分かりやすくするために、４サイクル運転を行う運転モードにおいてはクランク角０と７２０°、２サイクル運転を行う運転モードにおいては、クランク角０と３６０°の位置に一点鎖線で境目を入れた。そして、その一点鎖線で区切られた領域内にそれぞれの運転モードや移行サイクルを表す符号（ＩＶ）、（ＩＩ）、（Ｔ１）を示した。しかし、実際の運転モードの切換は、クランク角０、３６０、７２０のタイミングで行われるのではなく、排気バルブ１３４を開くタイミングで行われる。すなわち、運転モードが切り替えられる際には、各移行サイクルの説明において述べたように、まず最初に、次の運転モードや移行サイクルに沿ったタイミングで排気バルブ１３４が開かれ、その後、排気バルブ１３４の閉弁、吸気バルブ１３２の開閉、燃料噴射等が、移行後の運転モードや移行サイクルに沿って行われる。
【０１３７】
図１３は、複数のシリンダを持つエンジンにおいて運転モードを切り替える手順を示すフローチャートである。運転モード切換要求があったときは、ＥＣＵ３０は、まずステップＳ２で、シリンダカウンタＣＣをＮとし、角度カウンタＣＡを０にする。シリンダカウンタＣＣは、運転モード切換要求があった後、まだ運転モードの切換を行っていないシリンダがいくつ残っているかを表すカウンタである。Ｎはエンジンが備えているシリンダの数である。ここでは、Ｎは３である。角度カウンタＣＡは、直前に移行サイクルを開始したシリンダにおいて排気バルブ１３４を開いてから、クランクシャフト１４８がどれだけ回転したかを表すカウンタである。
【０１３８】
ＥＣＵ３０は、ステップＳ４において、ステップＳ４で処理を行っている時刻の後、各燃焼室ユニットにおいて引き続き４サイクル火花点火モードの運転が行われたと仮定して、次に最も早く排気バルブ１３４が開く燃焼室ユニットを選択する。図１２においては、モード切換要求Ｆ１があり処理が開始された時点で、各燃焼室ユニットにおいて次に最も早く排気バルブを開く予定の時間区間を、ＥＶ１〜ＥＶ３の欄に、両端に矢印のついた破線の線分で示す。図１２の例では、モード切換要求Ｆ１があった直後の時点で、次に最も早く排気バルブ１３４が開く燃焼室ユニットは、最下段の１番目の燃焼室ユニット１０ａである。よって、図１２の例では、ステップＳ４において、燃焼室ユニット１０ａが選択される。
【０１３９】
その後、ステップＳ６で、シリンダカウンタＣＣがＮであるか否か、すなわち、選択された燃焼室ユニットが、移行モードを実施する最初の燃焼室ユニットか否かが検討される。シリンダカウンタＣＣがＮであり、判定結果がＹｅｓである場合は、ステップＳ１４において、その燃焼室ユニットについて、次のサイクルで移行サイクルを実行する旨が指定される。そして、その燃焼室ユニットについて、次のサイクルで排気バルブ１３４が開いた時点で、角度カウンタＣＡが初期化され、０とされる。図１２の例では、ステップＳ１４で、１番目の燃焼室ユニット１０ａについて、次のサイクルで移行サイクルＴ１を実行する旨が指定される。そして、燃焼室ユニット１０ａにおいて、移行サイクルＴ１にしたがって排気バルブ１３４が開いたタイミング（ＢＢＤＣ４０°）において、角度カウンタＣＡが０とされる。
【０１４０】
その後、ステップＳ１６では、シリンダカウンタＣＣが１だけ減らされる。図１２を使用した説明の例では、ステップＳ１６において、シリンダカウンタＣＣは３から１だけ減って２になる。ここでは、シリンダカウンタＣＣの値２は、まだモードが切り替わっていない燃焼室ユニット１０ｂと１０ｃの数２を表している。
【０１４１】
ステップＳ１８では、シリンダカウンタＣＣが０になったか否か、すなわち、すべての燃焼室ユニットについて運転モードの移行が完了したか否かが検討される。シリンダカウンタＣＣが０であり、判定結果がＹｅｓである場合は、運転モードの移行処理を終了する。シリンダカウンタＣＣが０ではなく、判定結果がＮｏである場合は、ステップＳ２０にすすむ。図１２を使用した例では、シリンダカウンタＣＣは２であるから、ステップＳ１８においては、判定結果はＮｏとなる。
【０１４２】
ステップＳ２０では、直前に移行サイクルを開始した燃焼室ユニットにおいて排気バルブ１３４を開いてから、クランクシャフト１４８がどれだけ回転したかを表す角度カウンタＣＡの値が、改めて取得される。そして、ステップＳ４に戻る。図１２を使用した例では、ステップＳ２０で、燃焼室ユニット１０ａにおいて排気バルブ１３４を開いてからのクランクシャフト１４８の回転角が、改めて角度カウンタＣＡとして取得される。
【０１４３】
ステップＳ４では、前述のように、ステップＳ４で処理を行っている時刻の後、次に最も早く排気バルブ１３４が開く燃焼室ユニットが選択される。図１２の例では、ステップＳ４で処理を行っている時刻は、最下段に示す１番目の燃焼室ユニット１０ａにおいて排気バルブ１３４が開いた直後であるので、次に最も早く排気バルブ１３４が開く燃焼室ユニットは、中段に示す２番目の燃焼室ユニット１０ｂである。
【０１４４】
その後、ステップＳ６で、シリンダカウンタＣＣがＮであるか否か、すなわち、選択された燃焼室ユニットが、移行モードを実施する最初の燃焼室ユニットか否かが検討される。図１２の例では、今回はシリンダカウンタＣＣは２であり、燃焼室ユニットの数３と等しくないので、ステップＳ６の判定結果はＮｏとなる。
【０１４５】
ステップＳ８においては、ステップＳ４で選択された燃焼室ユニットが、すでに運転モードを切り替えた燃焼室ユニットであるか否かが判定される。選択された燃焼室ユニットが、すでに運転モードを切り替えた燃焼室ユニットであり、判定結果がＹｅｓである場合には、ステップＳ２０において、角度カウンタＣＡの値が取得される。選択された燃焼室ユニットが、まだ運転モードを切り替えられておらず、ステップＳ８の判定結果がＮｏである場合には、ステップＳ１０にすすむ。図１２の例では、ステップＳ４で選択された中段の燃焼室ユニット１０ｂは、まだモードを切り替えられていないので、判定結果はＮｏとなり、ステップＳ１０の処理が行われる。
【０１４６】
ステップＳ１０では、モード切換要求の内容が判定される。モード切換要求の内容が、２サイクル運転を行う運転モードから４サイクル運転を行う運転モードへの移行である場合については後述する。モード切換要求の内容が、４サイクル運転を行う運転モードから２サイクル運転を行う運転モードへの移行、または４サイクル運転を行う運転モードから４サイクル運転を行う運転モードへの移行である場合には、ステップＳ１４にすすむ。移行サイクルを使って表現すれば、ステップＳ１４にすすむ場合とは、移行サイクルの種類がＴ１、Ｔ４〜Ｔ６である場合である。
【０１４７】
ステップＳ１４においては、選択された燃焼室ユニットについて、次のサイクルで移行サイクルを実行する旨が指定され、指定された燃焼室ユニットにおいて排気バルブ１３４が開いたタイミングにおいて、角度カウンタＣＡが０とされる。図１２の例では、ステップＳ１４では、２番目の燃焼室ユニット１０ｂについて、次のサイクルで移行サイクルＴ１を実行する旨が指定される。そして、燃焼室ユニット１０ｂにおいて、移行サイクルＴ１に沿って排気バルブ１３４が開いたタイミング（ＢＢＤＣ４０°）において角度カウンタＣＡが０とされる。
【０１４８】
その後、ステップＳ１６では、シリンダカウンタＣＣが１だけ減らされる。図１２を使用した例では、ステップＳ１６において、シリンダカウンタＣＣは２から１だけ減って１になる。そして、ステップＳ１８では、シリンダカウンタＣＣが０になったか否かが検討される。図１２を使用した例では、シリンダカウンタＣＣは１であるから、ステップＳ１８においては、判定結果はＮｏとなる。そして、ステップＳ２０で角度カウンタＣＡの値が取得されて、ステップＳ４に戻る。
【０１４９】
同様にして、図１２の最上段に表された３番目の燃焼室ユニット１０ｃについて運転モードの切換が行われる。３番目の燃焼室ユニット１０ｃについて運転モードの切換が行われると、ステップＳ１６においてシリンダカウンタの値は０となる。このため、ステップＳ１８の判定結果はＹｅｓとなり、運転モードの移行処理が終了する。
【０１５０】
図１２に示すように、移行サイクルは各燃焼室ユニットについて１回ずつ行われる。このため、エンジン全体で、迅速に運転モードを切り替えることができる。
【０１５１】
なお、運転モードが自着火運転モードに切り替えられる場合にも、移行サイクルにおいては、自着火運転モードとは異なる点火制御が行われる。そして、ＥＣＵ３０は、移行サイクルだけではなく、その後も一定期間、各燃焼室ユニットについて移行サイクルと同様の点火制御を行う。図１２の例では、モード切替後の２サイクル自着火モードにおいては、通常は、上死点前１０°のタイミングで火花点火が行われる（図６参照）。そして、移行サイクルＴ１においては、上死点前２０°のタイミングで火花点火が行われる（図４参照）。さらに、モード切換要求があってから全燃焼室ユニットについて移行サイクルＴ１が完了するまでの期間Ｐｔ１（図１２において最下段に示す）内に、その燃焼室ユニットで行われているサイクルの３６０°（ＴＤＣ）のタイミングが入っている燃焼室ユニットについては、それらのサイクルでは、移行サイクルＴ１と同様に、上死点前２０°のタイミングで火花点火が行われる。
【０１５２】
このような運転を行うことで、運転モード切り替え後も失火を起こすことなく安定した運転を行うことができる。なお、上死点前２０°のタイミングで火花点火が行われる場合には、図１２において点火タイミングを表す白い星印は、クランク角０の一点鎖線と接している。上死点前１０°のタイミングで火花点火が行われる場合には、白い星印は、クランク角０の一点鎖線をまたいで表されている。
【０１５３】
なお、下段の燃焼室ユニット１０ａの欄には、２サイクル自着火モードにおけるバルブ開閉タイミングと、移行サイクルＴ１におけるバルブ開閉タイミングとを比較するために、２サイクル自着火モードの最初のサイクル中に移行サイクルＴ１におけるバルブ開閉タイミングを一点鎖線で示した。
【０１５４】
Ｄ−２．２サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードへの移行：
ここでは、エンジン全体での２サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードへの移行について説明しつつ、図１３のフローチャートのうち、ステップＳ１０，Ｓ１２についても説明する。
【０１５５】
図１４は、３気筒エンジン１０の運転が、２サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する様子を示すタイムチャートである。上段の矢印Ｆ２で示すタイミングが、２サイクル自着火モードから４サイクル火花点火モードに移行する要求があった時刻である。図中の他の表記は、図１２と同様である。
【０１５６】
運転モード切替え前の２サイクル自着火モードにおける各燃焼室ユニットの運転は、図１４の最上段に示す３番目の燃焼室ユニット１０ｃ、中段に示す２番目の燃焼室ユニット１０ｂ、最下段に示す１番目の燃焼室ユニット１０ａの順で、位相を１２０°ずつずらして実行される。一方、モード切替え後の４サイクル火花点火モードにおける各燃焼室ユニットの運転は、最下段に示す１番目の燃焼室ユニット１０ａ、中段に示す２番目の燃焼室ユニット１０ｂ、最上段に示す３番目の燃焼室ユニット１０ｃの順で、位相を２４０°ずつずらして実行される。このように各燃焼室ユニットが均等に位相をずらして運転されることで、各運転モードにおいてスムーズな運転が実現される。
【０１５７】
図１４の例では、モード切換要求Ｆ２がありモード切替処理が開始された時点で、次に最も早く排気バルブ１３４を開くのは、図中最下段に示された燃焼室ユニット１０ｃである。よって、図１３のフローチャートに沿って行われるモード切替処理は、燃焼室ユニット１０ｃから開始される。
【０１５８】
図１４の例で、最下段に示される１番目の燃焼室ユニット１０ａにおいて、移行サイクルＴ２で排気バルブを開いた直後の状態（図１３のステップＳ１４が終了した直後の状態）を考える。その時点で、次にステップＳ４で選択される、最初に排気バルブを開く予定の燃焼室ユニットは、最上段に示される３番目の燃焼室ユニット１０ｃである。
【０１５９】
そして、すでに最下段に示される１番目の燃焼室ユニット１０ａについては移行サイクルＴ２が実行されているため、このときのシリンダカウンタＣＣは２である。よって、ステップＳ４に引き続いて行われるステップＳ６の判定結果は、Ｎｏとなる。また、最上段に示される３番目の燃焼室ユニット１０ｃは、まだ運転モードの切換が行われていないので、ステップＳ８の判定結果もＮｏとなる。
【０１６０】
前述のように、ステップＳ１０ではモード切換要求の内容が判定される。ここで説明している４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードへの移行は、２サイクル運転を行う運転モードから４サイクル運転を行う運転モードへの移行に該当するので、次にステップＳ１２の処理が行われる。
【０１６１】
ステップＳ１２では、角度カウンタＣＡの値が実質的に７２０°／Ｎ以上であるか否かが判定される。Ｎは、エンジンが備えている燃焼室ユニットの数であり、ここでは３である。角度カウンタＣＡは、直前に移行サイクルを開始したシリンダにおいて排気バルブ１３４を開いてから、クランクシャフト１４８がどれだけ回転したかを表すカウンタである。
【０１６２】
なお、「実質的に７２０°／Ｎ以上」であるという判断基準は、エンジンの回転速度がとりうる範囲と図１３のフローチャートのサイクルの速度とに応じて定めることができる。たとえば、ステップＳ１２では、「７１５°／Ｎ以上」であるか否かを基準として判定を行ってもよいし、エンジンの回転速度がとりうる値に対して図１３のフローチャートのサイクルの速度が十分速ければ、「７１９°／Ｎ以上」であるか否かを基準として判定を行ってもよい。すなわち、ステップＳ１２における判断の後、ステップＳ１４で切り替え処理を行った場合に、対象とする燃焼室ユニットの排気バルブ１３４の開弁タイミングと、直前に移行サイクルを実行した燃焼室ユニットの排気バルブ１３４の開弁タイミングとの間隔が７２０°／Ｎとなるような判断を行えばよい。ここでは、説明を簡単にするために、ステップＳ１２では、「７２０°／Ｎ以上」であるか否かを基準として判定を行うものとする。
【０１６３】
ステップＳ１２において、直前に移行サイクルを開始したシリンダにおいて排気バルブ１３４を開いてからクランクシャフト１４８が２４０°未満しか回転しておらず、判定結果がＮｏである場合は、ステップＳ２０において、あらためてそのときの角度カウンタＣＡの値が取得される。そして、ステップＳ４に戻る。そして、直前に移行サイクルを開始したシリンダにおいて排気バルブ１３４を開いてからのクランクシャフト１４８の回転角度が２４０°になるまで、ステップＳ４〜Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ２０の処理が繰り返される。
【０１６４】
一方、ステップＳ１２において、直前に移行サイクルを開始したシリンダにおいて排気バルブ１３４を開いてからクランクシャフト１４８が２４０°に達しており、判定結果がＹｅｓである場合には、ステップＳ１４においてモード切替え処理が行われる。
【０１６５】
図１４の例で、最下段に示される１番目の燃焼室ユニット１０ａにおいて、移行サイクルＴ２で排気バルブを開いた直後の状態においては、まだクランクシャフト１４８が２４０°未満しか回転していない。よって、次にステップＳ１２の処理が行われるときには、判定結果はＮｏとなり、ステップＳ２０で角度カウンタＣＡの値が取得されて、手順はステップＳ４に戻る。
【０１６６】
その後、何回かステップＳ４〜Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ２０の処理が行われるうちに、図１４の最上段に示される３番目の燃焼室ユニット１０ｃにおいて、モード移行前の２サイクル自着火モードに沿って排気バルブ１３４が開く。その時点でも、まだクランクシャフト１４８は２４０°未満しか回転していない。しかし、燃焼室ユニット１０ｃにおいて排気バルブ１３４が開いたことによって、ステップＳ４において選択される燃焼室ユニットは、燃焼室ユニット１０ｃから燃焼室ユニット１０ｂにかわる。
【０１６７】
さらにその後、何回かステップＳ４〜Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ２０の処理が行われるうちに、直前に移行サイクルを開始した燃焼室ユニット１０ａにおいて排気バルブ１３４を開いてからクランクシャフト１４８が２４０°回転する。すると、ステップＳ１２の判定結果はＹｅｓとなり、ステップＳ１４で、燃焼室ユニット１０ｂについて、モード切替処理が行われる。このような手順を実行することで、運転モード切り替え後、各燃焼室ユニットを、位相を７２０°／Ｎ、すなわち２４０°ずつずらして運転することができる。その結果、運転モード切り替え後の各燃焼室ユニットの爆発間隔を均等にすることができ、トルク変動の少ない運転を行うことができる。
【０１６８】
なお、点火プラグ１３６による点火については、モード切換要求があってから全燃焼室ユニットについて移行サイクルＴ２が完了するまでの期間Ｐｔ２内に、その燃焼室ユニットで行われているサイクルの７２０°（ＴＤＣ）のタイミングが入っている燃焼室ユニットについては、それらのサイクルでは、移行サイクルＴ２と同様に、上死点前２０°のタイミングで火花点火が行われる。
【０１６９】
なお、ここでは、中負荷低回転時の２サイクル自着火モードと高負荷時の４サイクル火花点火モードとの相互の移行の際の手順について説明した。しかし、他のモード間の移行（図２参照）についても同様の手順で実行することができる。
【０１７０】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１７１】
（１）上記各実施例では、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを、クランク角で具体的に示して説明したが、これらの値は一例に過ぎず、燃焼室の形状や燃料の性状、空気過剰率などに応じて他の値とすることもできる。たとえば、各実施例では、火花点火モードおよび移行サイクル、およびモード切り替え直後の運転モードにおけるサイクル（図１２において区間Ｐｔ１内にあるサイクル、および図１４において区間Ｐｔ２内にあるサイクル）においては、上死点前２０°で火花点火を行っていた。しかし、これらのサイクルにおいて行う火花点火は、他のタイミングで行ってもよい。ただし、上死点前１５°〜３０°の所定のタイミングで行うことが好ましい。
【０１７２】
そして、各火花点火モードおよび移行サイクル、およびモード切り替え直後の運転モードにおけるサイクルにおいて行う点火のタイミングも、互いに異なっていてもよい。この火花点火モードおよび移行サイクル、およびモード切り替え直後の運転モードにおけるサイクルにおいて、それぞれ上死点前の所定のタイミングで行っている点火の制御が、特許請求の範囲にいう「燃焼点火制御」に相当する。
【０１７３】
また、火花点火モードで行う各サイクルの火花点火のタイミング、および移行サイクルの火花点火のタイミングは、一定でなくともよい。すなわち、シリンダ壁の温度や燃焼室内の温度、燃焼室内の圧力、エンジン回転数などに応じて、点火タイミングを変動させることができる。
【０１７４】
なお、４サイクル自着火モードおよび２サイクル自着火モードにおいては、火花点火モードよりも遅い上死点前１０°で点火を行っていた。しかし、点火は他のタイミングで行うこととしてもよい。すなわち、火花点火モードよりも遅いタイミングであればよい。
【０１７５】
また、各実施例では、移行サイクルは、移行後の運転モードとは様々のバルブ開閉タイミングが異なっていた。しかし、移行サイクルは、移行後の運転モードと同じサイクルの運転を行うサイクルであって、いずれかのバルブの開閉のいずれかのタイミング、または燃料噴射量もしくは燃料噴射時期が、移行後の運転モードと異なっていればよい。
【０１７６】
（３）上記各実施例においては、移行サイクルは１サイクルだけ行われた。しかし、移行サイクルは、２サイクル以上実施することとしてもよい。
【０１７７】
（３）上記各実施例においては、移行サイクルの前に実行している運転モードにおける排気バルブ１３４の閉弁タイミングと、移行サイクルにおける排気バルブ１３４の閉弁タイミングとは、一致していた。しかし、これらは必ずしも一致している必要はなく、移行サイクルにおける排気バルブの閉弁タイミングが、移行サイクルの前に実行している運転モードにおける排気バルブの閉弁タイミングの近傍の所定のタイミングであればよい。ここで、あるタイミングの「近傍の所定のタイミング」とは、そのタイミングを中心として、その前後クランク角５°の範囲内に含まれるタイミングを意味する。
【０１７８】
（４）上記各実施例では、４種類の運転モードが実行されていた。しかし、３種類以下または５種類以上の運転モードを実行してもよい。また、上記各実施例では、燃焼点火制御を行いつつ２サイクル運転を行う運転モードは実行されなかったが、そのような運転モードを含む態様とすることもできる。ただし、要求負荷とエンジンの回転数で規定される領域を、要求負荷が比較的高い第１の領域と、要求負荷が比較的低い第２の領域と、第１の領域と第２の領域との間にある第３の領域と、に区分したとき、それぞれ異なる運転モードを実行することが好ましい。そして、第１および第２の領域において、燃焼点火制御を行い、第３の領域において、自着火優先点火制御を行うことが好ましい。
【０１７９】
（５）上記各実施例では、３気筒エンジンを例に説明した。しかし、エンジンのシリンダの数、すなわち燃焼室の数は他の数であってもよい。ただし、燃焼室の数は３の倍数であることが好ましい。そして、２サイクル運転を行う運転モードから４サイクル運転を行う運転モードに切り替える際には、各燃焼室は、（７２０°／シリンダ数）の間隔を開けて移行サイクルに沿って排気バルブを開くことが好ましい。ただし、４個以上の燃焼室を有するエンジンにおいて、他のタイミングで４サイクル運転を行う運転モードに移行することもできる。たとえば、６個の燃焼室を有するエンジンにおいて、２４０°の間隔を開けて、燃焼室２個ごとに、移行サイクルに沿って排気バルブを開く態様とすることもできる。そのような３の整数倍の数の燃焼室を有するエンジンにおいては、｛７２０°／（３×ｍ）｝の間隔を開けて、４サイクル運転を行う運転モードに移行することが好ましい。ここで、ｍは、０より大きく（シリンダ数／３）以下の整数である。
【０１８０】
（６）上記実施例では、吸気バルブ１３２と排気バルブ１３４は、それぞれ電動アクチュエータ１６２，１６４によって駆動されることとした。しかし、吸気バルブ１３２と排気バルブ１３４は油圧によって駆動するものなど、他の手段で駆動してもよい。すなわち、このエンジンは、吸気バルブの開閉のタイミングを変えることができる吸気バルブ駆動部と、排気バルブの開閉のタイミングを変えることができる排気バルブ駆動部を備えるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のエンジンの構造を概念的に示した説明図。
【図２】エンジンの運転条件によって異なる運転モードが設定されているマップを示す説明図。
【図３】低負荷時の４サイクル火花点火モードにおいて、ピストンの動きに同期させて吸気バルブおよび排気バルブを開閉させるタイミングを示した説明図。
【図４】高負荷時の４サイクル火花点火モードにおいて、ピストンの動きに同期させて吸気バルブおよび排気バルブを開閉させるタイミングを示した説明図。
【図５】中負荷高回転時の４サイクル自着火モードにおいて、ピストンの動きに同期させて吸気バルブおよび排気バルブを開閉させるタイミングを示した説明図。
【図６】中負荷低回転時の２サイクル自着火モードにおいて、ピストンの動きに同期させて吸気バルブおよび排気バルブを開閉させるタイミングを示した説明図。
【図７】高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷低回転時の２サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルにおける、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを示した説明図。
【図８】中負荷低回転時の２サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルにおける、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを示した説明図。
【図９】中負荷低回転時の２サイクル自着火モードから中負荷高回転時の４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルにおける、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを示した説明図。
【図１０】高負荷時の４サイクル火花点火モードから中負荷高回転時の４サイクル自着火モードに移行する際の移行サイクルにおける、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを示した説明図。
【図１１】中負荷高回転時の４サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する際の移行サイクルにおける、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを示した説明図。
【図１２】３気筒エンジンの運転が、高負荷時の４サイクル火花点火モードから２サイクル自着火モードに移行する様子を示すタイムチャート。
【図１３】複数のシリンダを持つエンジンにおいて運転モードを切り替える手順を示すフローチャート。
【図１４】３気筒エンジンの運転が、２サイクル自着火モードから高負荷時の４サイクル火花点火モードに移行する様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン
１０ａ〜１０ｃ…燃焼室ユニット
１２…吸気通路
１２ｏ…吸気口
１５…燃料噴射部
１６…排気通路
１６ｏ…排気口
２２…スロットル弁
２３…圧力センサ
２４…電動アクチュエータ
２５…ノックセンサ
２７…温度センサ
３０…ＥＣＵ
３２…クランク角センサ
３４…アクセル開度センサ
４０…電磁駆動弁駆動回路
５０…過給器
６２…インタークーラ
１３０…シリンダヘッド
１３０ｒ…天井部
１３２…吸気バルブ
１３４…排気バルブ
１３６…点火プラグ
１４０…シリンダブロック
１４２…シリンダ
１４４，１４４ａ…ピストン
１４６，１４６ａ…コネクティングロッド
１４８…クランクシャフト
１４９ａ〜１４９ｃ…クランクアーム
１５０…燃焼室
１６２，１６４…電動アクチュエータ
ＣＡ…角度カウンタ
ＣＣ…シリンダカウンタ
ＥＶ…排気バルブが開いている区間
Ｆ１，Ｆ２…モード切換要求があったタイミング
Ｉ，ＩＶ…４サイクル火花点火モードを実行する領域
ＩＩ…２サイクル自着火モードを実行する領域
ＩＩＩ…４サイクル自着火モードを実行する領域
ＩＶ…吸気バルブが開いている区間
Ｌ…要求負荷
Ｎｅ…エンジン回転速度
Ｐｔ１，Ｐｔ２…移行サイクルが実行されている期間
Ｔ１〜Ｔ５…移行サイクル
Ｔ１Ｌ，Ｔ２Ｌ，Ｔ５Ｌ，Ｔ６Ｌ…移行サイクル
θａｃ…アクセル開度
【図１】
2004263634.tif 000003
【図２】
2004263634.tif 000004
【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】
2004263634.tif 000013
【図１２】
2004263634.tif 000014
【図１３】
2004263634.tif 000015
【図１４】
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