(57)【要約】【課題】４サイクル運転から２サイクル運転への切替を行なった直後に筒内ガスの温度が高すぎて、非所望の早期着火やノッキングが生じることを防止する。【解決手段】予混合火花点火４サイクル運転から予混合圧縮自着火２サイクル運転への切替が行なわれたとき、その遷移期間においては、排気バルブ１３４を長期間、あるいは二度開き、一旦排気通路１６に排出された排気ガスを再度シリンダ１４２内に吸引する。排気バルブ１３４を介して一旦排出されて再吸入される排気ガスは、熱交換によりその温度が低下しているので、予混合圧縮自着火２サイクル運転における筒内ガス温度は低下され、非所望の掃気着火やノッキングが生じることはない。【選択図】      図１
2004204745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼サイクルを４サイクルと２サイクルに切換可能な可変サイクルエンジンを制御する装置であって、
火花点火燃焼を行なう４サイクル運転から圧縮自着火燃焼を行なう２サイクル運転に切り替えるとき、切替過渡時の筒内ガス温度を低下するガス温度低下手段を備えたエンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁を、少なくとも排気および吸気行程の一部において開弁状態に調整する開弁調整手段を備えると共に、
前記ガス温度低下手段は、前記筒内ガス温度の低下を、前記切替過渡時に、前記開弁調整手段を制御して、前記吸気弁および／または排気弁を開弁状態とすることで実現する手段である
エンジン制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンが２サイクル運転されている際の掃気量を調整する掃気量調整手段を備えると共に、
前記ガス温度低下手段は、前記筒内ガス温度の低下を、該掃気量調整手段を制御することにより、前記切替過渡時における２サイクル運転の初期において、該２サイクル運転の掃気量を該切替過渡時の経過後の掃気量より増加することで実現する手段である
エンジン制御装置。
【請求項４】
請求項３記載のエンジン制御装置であって、
前記掃気量調整手段は、前記エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の開弁タイミングを調整する開弁調整手段であり、
前記ガス温度低下手段は、前記掃気量の増加を、該開弁調整手段を制御することで実現する手段である
エンジン制御装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載のエンジン制御装置であって、
前記ガス温度低下手段は、前記増加された前記２サイクル運転の掃気量を、前記切替過渡時経過後の所定期間に亘って漸減することで、前記２サイクル運転の定常的な掃気量に戻す漸減手段を備える
エンジン制御装置。
【請求項６】
請求項１記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンに備えられた排気弁の開弁を調整する開弁調整手段を備えると共に、
前記ガス温度低下手段は、前記筒内ガス温度の低下を、前記開弁調整手段を制御して、前記切替過渡時の４サイクル運転の最後のサイクルにおいて前記排気弁を一旦開いて排気を実行し、該切替過渡時の２サイクル運転の最初のサイクルにおいて前記排気弁を開いて掃気を実行すること、により実現する手段である
エンジン制御装置。
【請求項７】
請求項１記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンの排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路を介して、該エンジンの吸気に、排気の一部を再循環して混入する外部ＥＧＲ手段を備えると共に、
前記ガス温度低下手段は、前記筒内温度の低下を、前記切替過渡時において、前記外部ＥＧＲ手段を制御することにより吸気に混入される排気量を増加すること、により実現する手段である
エンジン制御装置。
【請求項８】
請求項７記載のエンジン制御装置であって、
前記ガス温度低下手段は、前記外部ＥＧＲ手段を制御して増加された該切替過渡時に混入される排気量を、前記切替過渡時経過後の所定期間に亘って漸減することで、前記２サイクル運転の定常的な量に戻す漸減手段を備える
エンジン制御装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンが２サイクル運転されている際の掃気量を調整する掃気量調整手段を備えると共に、
前記ガス温度低下手段は、前記外部ＥＧＲ手段を制御して吸気に混入される排気量を増加するのに合わせて、前記掃気量調整手段を制御して、該２サイクル運転の掃気量を前記切替過渡時の経過後の掃気量より増加する手段を備えた
エンジン制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載のエンジン制御装置であって、
前記ガス温度低下手段は、前記掃気量調整手段を制御して増加した前記掃気量を、前記切替過渡時経過後の所定期間に亘って漸減することで、前記２サイクル運転の定常的な量に戻す漸減手段を備える
エンジン制御装置。
【請求項１１】
請求項１記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンに備えられた吸気弁または排気弁の少なくとも一方の閉弁タイミングを調整する閉弁調整手段を備えると共に、
前記ガス温度低下手段は、前記筒内ガス温度の低下を、前記切替過渡時に、前記閉弁調整手段を制御して、前記吸気弁または排気弁の少なくとも一方の閉弁タイミングを遅らせることにより実現する手段である
エンジン制御装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のエンジン制御装置であって、
前記ガス温度低下手段は、前記閉弁調整手段を制御して遅らせた閉弁タイミングを、前記切替過渡時経過後の所定期間に亘って徐々に変更することで、前記２サイクル運転の定常的な量に戻す徐変手段を備える
エンジン制御装置。
【請求項１３】
請求項１記載のエンジン制御装置であって、更に、
前記切替過渡時において、該４サイクル運転の膨張行程に引き続き、該２サイクル運転の掃気・排気行程を行なって該２サイクル運転を開始する運転切替手段を備えたエンジン制御装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の開閉弁タイミングを調整する開閉弁調整手段を備えると共に、
前記運転切替手段は、前記４サイクル運転の膨張行程の終了時期を、前記開閉弁調整手段を制御することにより、前記エンジンのＢＤＣ近傍とした
エンジン制御装置。
【請求項１５】
請求項１３記載のエンジン制御装置であって、更に
前記エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の少なくとも閉弁タイミングを調整する閉弁調整手段と、
前記切替過渡時における前記２サイクル運転の最初のサイクルにおいて、前記閉弁調整手段を制御することにより、吸気バルブおよび／または排気バルブの閉弁時期を遅らせて、有効圧縮比を低下する圧縮比調整手段とを
を備えたエンジン制御装置。
【請求項１６】
請求項１３記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の開閉弁タイミングを調整する開閉弁調整手段を備えると共に、
前記運転切替手段は、前記４サイクル運転の膨張行程を、前記２サイクル運転の膨張行程と同じ期間とし、前記排気バルブの次の開弁タイミングから、２サイクル運転の定常運転時のバルブ開閉タイミングとしての運転に制御を移す
エンジン制御装置。
【請求項１７】
請求項１６記載のエンジン制御装置であって、
前記運転切替手段は、前記定常運転時の２サイクル運転の初期において、前記吸気弁および／または排気弁の閉弁タイミングを遅らせて、有効圧縮比を低下する圧縮比調整手段を備える
エンジン制御装置。
【請求項１８】
請求項１３記載のエンジン制御装置であって、
前記エンジンに供給する燃料量を調整する燃料供給量調整手段と、
前記切替過渡時における前記４サイクル運転の少なくとも最終サイクルにおいて、前記エンジンに供給する燃料量を増量する燃料増量手段と
を備えたエンジン制御装置。
【請求項１９】
燃焼サイクルを４サイクルと２サイクルに切換可能な可変サイクルエンジンを制御する方法であって、
火花点火燃焼を行なう４サイクル運転から圧縮自着火燃焼を行なう２サイクル運転に切り替えるとき、該切替過渡時の所定期間に亘って、筒内ガス温度を低下する処置を行なう
エンジン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼サイクルを４サイクルと２サイクルに切換可能な可変サイクルエンジンを制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、運転サイクルを４サイクルと２サイクルで切り替えて運転される可変サイクルエンジンが知られている。こうした可変サイクルエンジンは、広範なダイナミックレンジで運転されるエンジンにおいて、両サイクルの利点を充分に引き出そうとするものである。かかるエンジンは、例えば以下の特許文献１に記載されている。また、近年、運転サイクルに燃焼方式を組み合わせて、エンジンの性能を最大限に引き出そうとする技術が提案されている（下記特許文献２参照）。
【特許文献１】
特許第２７４２８２５号
【特許文献２】
特開２００２−２５６９１１
【０００３】
かかる技術は、予め形成した混合気をエンジンのシリンダ内に吸引してから火花点火して燃焼させる予混合燃焼方式と２サイクルおよび４サイクル運転を組み合わせ、一方、吸気行程前半に気筒内に燃料噴射を行なうことで形成された混合気を圧縮して自着火燃焼させる方式と４サイクル運転とを組み合わせて、広い運転範囲でノッキングの発生を回避しつつ、エンジンを効率良く運転しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に４サイクル運転で予混合火花点火燃焼を行ない、所定の運転条件下で、２サイクルでは予混合圧縮自着火燃焼を行なわせると、両燃焼方式の切替時に不具合が発生しやすいという問題が見い出された。特に、４サイクル運転では、筒内のガス温度が２サイクル運転より高くなっているので、そのまま２サイクル自着火運転に移行すると、筒内ガス温度が高すぎて早期着火やノッキングが発生しやすくなってしまう。また、これに伴って、打音の発生や、エンジンのシリンダの耐久性を低下させてしまうという問題も指摘されていた。
【０００５】
本発明の装置は、こうした問題を解決し、可変サイクルエンジンにおいて燃焼方式の切替をスムーズ行なうことを目的としてなされた。
【０００６】
【課題を解決するための手段及びその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決する本発明のエンジン制御装置は、
燃焼サイクルを４サイクルと２サイクルに切換可能な可変サイクルエンジンを制御する装置であって、
火花点火燃焼を行なう４サイクル運転から圧縮自着火燃焼を行なう２サイクル運転に切り替えるとき、切替過渡時の筒内ガス温度を低下するガス温度低下手段を備えたことを要旨としている。
【０００７】
また、このエンジン制御装置に対応したエンジン制御方法の発明は、
燃焼サイクルを４サイクルと２サイクルに切換可能な可変サイクルエンジンを制御する方法であって、
火花点火燃焼を行なう４サイクル運転から圧縮自着火燃焼を行なう２サイクル運転に切り替えるとき、切替過渡時の所定期間に亘って、筒内ガス温度を低下する処置を行なうこと
を要旨としている。
【０００８】
係るエンジン制御装置およびその方法によれば、火花点火燃焼を行なう４サイクル運転から圧縮自着火燃焼を行なう２サイクル運転に切り替えるとき、切替過渡時の筒内ガス温度を低下するので、自着火が非所望な早期に生じたりノッキングを生じたりすることがない。なお、本明細書における圧縮自着火燃焼は、予め形成された混合気（予混合気）を圧縮して自着火させる燃焼方式を意味している。こうした混合気は、吸気行程において筒内に燃料噴射を行なうことによって形成しても良いし、吸気ポート等に燃料を供給することで形成しても良い。
【０００９】
こうしたエンジン制御装置および方法において、筒内ガスの温度を低下する手法は種々考えられるが、例えば、エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁を、少なくとも排気および吸気行程の一部において開弁状態に調整可能とし、運転サイクルの切替過渡時に、吸気弁および／または排気弁を開弁状態とすることで実現することができる。排気行程および吸気行程の一部において、吸気弁，排気弁の少なくとも一方を開弁状態とすると、筒内の高温のガスは、一旦吸気または排気バルブを介して外部に出て、その後、その一部は筒内に戻ってくる。吸気バルブおよび／または排気バルブを介したガスの出入りにより、その熱量の一部は通過するバルブや吸排気管に奪われるから、筒内ガスの温度は低下する。
【００１０】
この他、例えばエンジンが２サイクル運転されている際の掃気量を調整する機構を設け、これを制御することにより、運転サイクルの切替過渡時における２サイクル運転の初期において、２サイクル運転の掃気量を切替過渡時の経過後の掃気量より増加することによっても、筒内ガスの温度を低下することができる。掃気量が増加すれば、高温の筒内ガスは、それだけ置換されるからである。
【００１１】
こうした掃気量の増加は、エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の開弁タイミングを調整可能とし、これらの弁の開弁タイミングを制御することで実現することができる。早めにバルブを開くことで、掃気量を増加することができるからである。もとより、掃気のための予圧手段において予圧の大きさが調整可能であれば、予圧を高めることにより掃気量を増加することもできる。
【００１２】
こうした掃気量を増加することで筒内ガスの温度を低下する構成では、一旦増加された２サイクル運転の掃気量を、運転サイクルの切替過渡時の経過後の所定期間に亘って漸減することで、２サイクル運転の定常的な掃気量に戻すものとしても良い。掃気量の増加は、運転サイクルの切替に伴って行なわれるので、素早く行なうことが望ましいが、掃気量の低減は、徐々に行なった方が、エンジンの出力トルクに急変を招くことがなく、好適である。
【００１３】
運転サイクルの切替過渡時において筒内ガスの温度を低下する制御は、エンジンに備えられた排気弁の開弁を調整する機構を設け、切替過渡時の４サイクル運転の最後のサイクルにおいて排気弁を一旦開いて排気を実行し、切替過渡時の２サイクル運転の最初のサイクルにおいて吸気弁を開いて掃気を実行することにより実現することもできる。こうすれば、ガスの入れ替えにより筒内ガスの温度を急速に低下することができ、しかも切替過渡時に１サイクルの時間が空くことになるので、筒内ガスの温度を更に低下することができる。従って、２サイクル運転の最初のサイクルにおける早期着火を抑制できる。また、排気弁をできるだけ全開状態にすれば、ガス交換に伴うポンピングロスを低減することができ、熱効率の点からも好適である。更に、切替後の２サイクル運転においては、その最初のサイクルから通常の２サイクル運転としてのバルブの開閉が可能となるので、バルブ開閉の制御が簡略化できるという利点も得られる。この結果、バルブ制御の高速化や制御の安定性を高めることもできる。
【００１４】
筒内ガス温度を低下する他の構成としては、エンジンの排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路を介して、エンジンの吸気に、排気の一部を再循環して混入する機構を設け、運転サイクルの切替過渡時において、再循環して吸気に混入される排気量を増加する構成を考えることができる。再循環して吸気に混入される排気は温度が低下しているので、筒内ガスの温度を素早く低下することができる。このため、吸排気バルブの開閉弁タイミングの切替を、応答性の低い可変カム方式の動弁系を用いた場合でも、筒内ガスの温度制御を素早く行なうことができ、早期着火の発生を抑制することができる。もとより、応答性の高い電磁駆動弁系にこうしたＥＧＲ量の調整機構を組み合わせても差し支えない。
【００１５】
なお、該切替過渡時に増加された排気の量は、切替過渡時経過後の所定期間に亘って漸減することで、２サイクル運転の定常的な量に戻すことが望ましい。徐々に戻していくことでトルクの大きな変化を生じることがなく、かつ所定期間に亘って筒内ガス温度を低下することによる早期着火防止の効果を享受することができるからである。
【００１６】
こうしたＥＧＲ通路を介して吸気に混入される排気の量の増加に合わせて、エンジンが２サイクル運転されている際の掃気量を調整する機構を制御して、２サイクル運転の掃気量を切替過渡時の経過後の掃気量より増加するものとしても良い。こうすれば、再循環される排気量の増加による筒内ガス温度の低下に加えて、掃気量の増加による筒内ガス温度の低下という効果も得ることができる。もとより、こうした掃気量は、切替過渡時経過後の所定期間に亘って漸減することができる。この場合も、掃気量の急変によるトルク変動などが生じることがなく、かつ所定期間に亘って筒内ガス温度を低下することによる早期着火防止の効果を享受することができ、好適である。
【００１７】
筒内ガス温度の上昇を防止する他の手法として、筒内の有効圧縮比の低減を採用することも可能である。有効圧縮比は、例えばピストンのストロークを可変したり、シリンダ長を可変することでも調整することができるが、簡易には、エンジンに備えられた吸気弁または排気弁の少なくとも一方の閉弁タイミングを調整可能とし、運転サイクルの切替過渡時に、吸気弁または排気弁の少なくとも一方の閉弁タイミングを遅らせることによっても実現することができる。有効圧縮比を低く制御すれば、圧縮行程での筒内ガス温度の上昇を抑え、ひいては筒内ガス温度を低くすることができる。しかも、かかる手法は応答性が極めて高いので、過渡制御性に優れるという利点が得られる。
【００１８】
なお、こうした有効圧縮比の制御を運転サイクルの切替過渡時に行なった場合、遅らせた閉弁タイミングは、切替過渡時経過後の所定期間に亘って徐々に変更し、２サイクル運転の定常的な量に戻すことが望ましいのは、他の制御と同様である。
【００１９】
運転サイクルの切替手法としては、切替過渡時において、４サイクル運転の膨張行程に引き続き、２サイクル運転の掃気・排気行程を行なって２サイクル運転を開始することができる。こうすれば、運転サイクルの切替に余分な期間を要しない。即ち、切替に伴うトルクの低下などを招致することがなく、切替期間の最初からスムーズにトルクを引き継ぐことができる。更に、切替後の２サイクル運転においては、その最初のサイクルから通常の２サイクル運転としてのバルブの開閉が可能となるので、バルブ開閉の制御が簡略化できるという利点も得られる。この結果、バルブ制御の高速化や制御の安定性を高めることもできる。
【００２０】
かかる制御に加えて、エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の開閉弁タイミングを調整する機構を設け、これを制御することで、４サイクル運転の膨張行程の終了時期を、エンジンのＢＤＣ近傍とすることができる。係る構成を採用すれば、膨張による仕事を生かして熱効率を高めることができる。また、膨張行程が長くなる結果、燃焼した筒内ガスの温度が低下され、早期着火の弊害を抑制することができる。
【００２１】
あるいは、エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の少なくとも閉弁タイミングを調整する機構を設け、これを制御することにより、運転サイクルの切替過渡時における２サイクル運転の最初のサイクルにおいて、吸気バルブおよび／または排気バルブの閉弁時期を遅らせて、有効圧縮比を低下するものとしてもよい。有効圧縮比の低下が、筒内ガス温度の低下に有効であることは、既に説明した通りである。
【００２２】
また、エンジンに備えられた吸気弁および／または排気弁の開閉弁タイミングを調整する機構を設け、４サイクル運転の膨張行程を、２サイクル運転の膨張行程と同じ期間とし、排気バルブの次の開弁タイミングから、２サイクル運転の定常運転時のバルブ開閉タイミングとしての運転に制御を移すものとしても良い。こうすれば、切替に伴うトルクの低下などを招致することがなく、切替期間の最初からスムーズにトルクを引き継ぐことができる。更に、切替後の２サイクル運転においては、その最初のサイクルから通常の２サイクル運転としてのバルブの開閉が可能となるので、バルブ開閉の制御が簡略化できるという利点も得られる。この結果、バルブ制御の高速化や制御の安定性を高めることもできる。
【００２３】
係る制御に加えて、定常運転時の２サイクル運転の初期において、吸気弁および／または排気弁の閉弁タイミングを遅らせて、有効圧縮比を低下する制御を行なうことも、前述の通り好適である。
【００２４】
あるいは、エンジンに供給する燃料量、例えば燃料噴射量を調整する機構を設け、運転サイクルの切替過渡時における４サイクル運転の少なくとも最終サイクルにおいて、エンジンに供給する燃料量を増量することも差し支えない。４サイクルの最後のサイクルでは、膨張により取り出される仕事が、それ以前のサイクルより低下するが、燃料量を増加することで、切替に伴うトルクの低下を抑制することができる。この結果、スムースな切替が可能となる。
【００２５】
【発明の他の態様】
本願発明は、種々の気筒数のエンジンに適用することができる。また、エンジンは自動車用に限らず、船舶や航空機などのエンジンに適用することも可能である。更に、本願発明は、上述したエンジンの制御装置のみならず、係る制御装置を搭載した移動機器（車両など）として把握することも可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
（１）実施例の全体構成：
はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は、第１実施例のエンジン１０とその制御装置であるエンジン制御用ユニット（以下、ＥＣＵという）３０とを示す概略構成図である。このエンジン１０は、後述するように、４サイクル運転と２サイクル運転とを切り替えて運転可能なタイプである。このガソリンエンジン１０は、３つの気筒♯１ないし♯３を備える。これらの気筒は、４サイクル運転の場合には、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４つの行程を繰り返しながら燃焼室内で混合気を燃焼させて、そのときに発生する燃焼熱を機械的仕事に変換して動力として出力する。他方、２サイクル運転される場合には、吸入・圧縮行程と、爆発・掃気行程の２つの行程を繰り返しながら、混合気を燃焼させて、動力を得ている。
【００２７】
ガソリンエンジン１０の燃焼室は、シリンダブロック１４０内に設けられた円筒形のシリンダ１４２と、シリンダ１４２内を上下に摺動するピストン１４４と、シリンダブロックの上部に設けられたシリンダヘッド１３０などによって形成されている。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に接続されている。ピストン１４４は、クランクシャフト１４８の回転に応じてシリンダ１４２内を上下に摺動する。
【００２８】
この燃焼室内には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁１４と、噴射した燃料に点火するための点火プラグ１３６とが設けられている。また、各燃焼室には、吸入空気を取り入れるための吸気通路１２と、燃焼室内で発生した燃焼ガスを排出するための排気通路１６などが接続されている。以下、吸気系と排気系の構成について説明する。
【００２９】
吸気通路１２には、上流側から、塵埃の除去を行なうエアクリーナ２０、吸入空気量Ｑを検出するエアフロメータ１３、過給器５０のコンプレッサ５４、過給により上昇した吸気温度を低下するインタクーラ６２、吸気量の調整を行なうスロットル弁２２、吸気の脈動を緩和するサージタンク６０が設けられている。また、吸気通路１２には、吸気温度ＴＡを検出する吸気温度センサ１５が設けられている。ＥＣＵ３０からの制御を受けて電動アクチュエータ２４がスロットル弁２２を適切な開度に制御することで、燃焼室内に吸入される空気量が調整される。
【００３０】
吸気通路１２が接続されたシリンダヘッドには、上述した燃料噴射弁１４の他、吸気バルブ１３２、排気バルブ１３４、点火プラグ１３６などが設けられている。各燃焼室に設けられた燃料噴射弁１４には、図示しない燃料ポンプで高圧に加圧された燃料が供給されている。吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４には、それぞれ電動アクチュエータ１６２，１６４が設けられており、両バルブ１３２，１３４は、通常のカム機構ではなく、電動アクチュエータ１６２，１６４で駆動されている。これら電動アクチュエータ１６２，１６４は、円盤状の電歪素子を複数枚積み重ねた構造となっている。ＥＣＵ３０から信号を出力して、電歪素子に印加する電圧を変更することにより、電動アクチュエータ１６２，１６４は、任意のタイミングでそれぞれの吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４を開閉することが可能である。このため、本実施例における各気筒のバルブの開弁期間（開弁タイミングから閉弁タイミングまでの期間）は、自由に制御することができる。例えば、排気バルブ１３４を排気行程において開き、その後一旦閉じてから、吸気行程において短時間再度開弁するといったことも可能である。各バルブ１３２，１３４の開閉弁タイミングについては、後で詳しく説明する。
【００３１】
排気通路１６の下流には、過給器５０の排気側タービン５２を介して、触媒２６が設けられている。触媒２６は、排気ガスに含まれる大気汚染物質を浄化するための公知の触媒である。この他、排気通路１６には、燃焼室内に形成された混合気の空気過剰率λを検出する空気過剰率センサ２８や排気温度ＴＢを検出する排気温度センサ２９などが設けられている。過剰率センサ２８（空燃比センサとも言う）は、排気ガスに含まれる酸素濃度を検出することにより、燃焼室内に形成された混合気の空気過剰率を検出することができる。
【００３２】
ガソリンエンジン１０の動作は、ＥＣＵ３０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。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。また、ＥＣＵ３０は、エアフロメータ１３を用いて検出した吸入空気量Ｑに基づいて、燃料噴射弁１４を適切なタイミングで駆動することにより、燃焼室内に適切な量の燃料を適切なタイミングで供給する。更に、排気通路１６に空気過剰率センサ２８が設けられていることから、空気過剰率センサ２８からの出力に基づいて、燃料噴射弁１４の駆動時間あるいはスロットル弁２２の開度を制御することで、燃焼室内に形成する混合気の空気過剰率が適切な値となるように制御することも可能である。
【００３３】
また、ＥＣＵ３０は、点火プラグ１３６に火花を形成するタイミングを制御する点火時期制御や、吸気バルブ１３２，排気バルブ１３４の開閉弁タイミングの制御も行なっている。本実施例では、予混合火花点火燃焼を行なう４サイクル運転と、予混合圧縮自着火燃焼を行なう２サイクル運転とを切り替えて、エンジン１０を運転するので、ＥＣＵ３０は、４サイクル運転では点火時期制御も行なってる。吸排気バルブ１３２，１３４の開閉弁タイミングの制御は運転サイクルにより大きく異なる。以下、燃焼サイクルと吸排気バルブ１３２，１３４の開閉弁タイミングの制御、特に運転サイクルの切替過渡時の制御について、詳しく説明する。
【００３４】
（２）運転サイクル
本実施例のガソリンエンジン１０は、エンジン回転速度に応じて、２サイクル運転と４サイクル運転とを切り換える。すなわち、エンジン回転速度が比較的低い範囲では熱効率の高い２サイクル運転を行ない、エンジン回転速度の高い範囲では高速回転が容易な４サイクル運転を行なう。２サイクル運転を行なう場合と、４サイクル運転を行なう場合とでは、ピストンの動きに対するバルブの開閉時期が異なっているが、このガソリンエンジン１０では、電動アクチュエータ１６２，１６４で吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４を駆動しているので、これらバルブを開閉時期を容易に切り換えることができることは既に説明した。
【００３５】
図２は、本実施例において、ＥＣＵ３０が、エンジン回転速度および負荷に応じて運転条件を切り換える様子を概念的に示した説明図である。図中でハッチングを付した領域が４サイクル運転を行なう領域であり、ハッチングが付されていない領域が２サイクル運転を行なう領域である。また、２サイクル運転の領域は、負荷に応じて更に４つの領域に分けられており、混合気の形成を調整しているが、以下、低負荷条件時の運転を例にして、予混合圧縮自着火燃焼による２サイクル運転について説明する。公知の４サイクル運転や２サイクルでの他の運転条件については、詳しい説明は省略する。
【００３６】
図３は、ガソリンエンジン１０の低負荷条件時における動作を概念的に示した説明図である。４サイクル式のガソリンエンジンとは異なり、２サイクル式のガソリンエンジンは掃気行程と呼ばれる行程を有している。更に、２サイクルエンジンは、クランクシャフト１４８が１回転する間に全ての行程を一巡する点でも４サイクルエンジンとは異なっている。図３（ａ）〜（ｆ）には、２サイクルエンジンの膨張行程、排気行程、掃気行程（前記および後期）、吸気行程、圧縮行程のそれぞれの行程が概念的に示されている。２サイクルエンジンでは、シリンダ１４２内でピストン１４４を上下動させながら、吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４の２つのバルブを適切なタイミングで開閉させることにより、これらの行程を次々と切り換えていく。ピストンの動きに伴う吸気バルブ１３２，排気バルブ１３４の開閉状態も、図３には、模式的に示してある。
【００３７】
説明の都合上、燃焼室内の混合気を燃焼させた状態から説明する。混合気を燃焼させると、燃焼室内には高圧の燃焼ガスが発生してピストン１４４を押し下げようとする。図３（ａ）に示すように膨張行程では、ピストン１４４を降下させながら、燃焼室内で発生した圧力をトルクに変換して動力としてクランクシャフト１４８に出力する。ピストン１４４がある程度まで降下したら、適切なタイミングで排気バルブ１３４を開く。燃焼室内には、燃焼ガスが未だ高い圧力のまま閉じこめられているから、ピストン１４４の降下中でも、排気バルブ１３４を開くことにより燃焼ガスを排出させることができる（図３（ｂ）参照）。
【００３８】
続いて、適切なタイミングで吸気バルブを１３２開くと、過給器５０によって加圧された吸気通路１２内の空気が流入し、燃焼室内に残っている燃焼ガスを押し出すようにして排気バルブ１３４から排出させる（図３（ｃ）参照）。図において、ハッチングが付されている部分は、燃焼ガスが残存している領域を示しており、ハッチングを付されていない部分は、吸入空気が流入した領域を表している。このように、吸入空気で押し出すようにして燃焼室内から燃焼ガスを排出させる動作は「掃気」と呼ばれる。また、掃気を行なう行程は掃気行程と呼ばれる。２サイクルエンジンでは、吸気通路内が加圧されているので、ピストン１４４が下死点（以下、ＢＤＣとも言う）を過ぎて上昇に転じても、なお燃焼室内の燃焼ガスを掃気することができる。図３（ｄ）は、掃気行程の後半にピストン１４４を上昇させながら、燃焼室内を掃気している様子を概念的に示している。２サイクル運転では、このタイミングで燃料噴射弁１４を開弁して、所定量の燃料を噴射する。この結果、筒内には混合気が形成される。
【００３９】
掃気の進行と混合気の形成に伴って、図３（ｅ）に示すように、排気バルブ１３４は閉じられるが、燃焼室内の圧力が吸気通路内の圧力に達するまでは、吸気バルブ１３２を介して吸入空気がなお流入する。燃焼室内圧力が吸気通路内の圧力に達したタイミングを見計らって、吸気バルブ１３２を閉じる。すると、ピストン１４４の上昇に伴って、燃焼室内の混合気は圧縮される（図３（ｆ）参照）。圧縮された混合気は自着火し、爆発燃焼を起こす。こうして運転サイクルは図３（ａ）に戻り、再び、膨張・排気行程から運転が繰り返される。なお、本実施例のガソリンエンジン１０では、２サイクル運転では、図４に示すようにピストンの下死点（ＢＤＣ）前、約３０°のタイミングで、吸気バルブ１３２を開いている。また、この実施例では、燃料噴霧の噴射期間はピストンの下死点（ＢＤＣ）付近から排気バルブ１３４が閉じる直前までの期間、具体的には、掃気行程の下死点前２０度から下死点後６０度の範囲内で設定された適切な期間に設定されている。
【００４０】
燃料を噴射後、所定のタイミングで排気バルブ１３４を閉じた後は、図３（ｅ）に示すように、吸気バルブ１３２から加圧された空気が燃焼室内に流入する。排気バルブ１３４を閉じるタイミングＥＸＣ１は、ピストンの下死点（ＢＤＣ）後、約２０°〜約５０°の範囲で好適に設定することができる（図４参照）。掃気行程の後半で噴射された燃料噴霧は、吸入空気の流れによって、燃焼室内に分散され、吸入空気と混合する。本実施例のエンジン１０では、低負荷条件でこうして形成される混合気の空気過剰率が、約１．２〜３の値となるように、燃料噴射量が設定されている。
【００４１】
そして、所定のタイミングで吸気バルブ１３２を閉じてやると、それ以降は、ピストンの上昇とともに燃焼室内の混合気が圧縮される。実施例のエンジン１０においては、吸気バルブ１３２を閉じるタイミングＩＮＣ１は、図４に示すようにピストンの下死点（ＢＤＣ）後、約６０°に設定されている。吸気バルブ１３２を閉じるタイミングは、代表的には約５０°〜約７０°の範囲で適宜設定することができる。このようなタイミングに設定することにより、混合気の実質的な圧縮比を、１０〜１４の範囲の所望の値とすることができる。実施例のエンジン１０では、実質的な圧縮比は１２に設定されている。
【００４２】
適切なタイミングで吸気バルブ１３２を閉じた後、ピストン１４４を上昇していくと、図３（ｆ）に示すように、燃焼室内で混合気が圧縮され、ピストンの上死点（以下、ＴＤＣとも言う）付近で自着火する。その結果、燃焼室内の形成された混合気は速やかに爆発燃焼する。
【００４３】
（３）運転サイクル切替過渡時の制御−第１実施例−
図２に示した高回転条件下で４サイクル運転されていたエンジン１０が、運転条件が変化して２サイクル運転に切り替えられる場合の制御について、以下詳しく説明する。図５および図６は、第１実施例においてＥＣＵ３０が行なう制御を示すフローチャートである。また、図７は、４サイクル運転から２サイクル運転に切り替える場合の行程と吸気バルブ１３２，排気バルブ１３４の開閉弁タイミングを示す説明図である。以下、これらの図面を参照しながら、過渡時制御について説明する。
【００４４】
図５に示した切替過渡時制御処理ルーチンは、所定のインターバルで繰り返し実行される。このルーチンが起動されると、まず、運転サイクルの切替の要求が存在するか否かの判断を行なう（ステップＳ１００）、要求がなければ、何も行なわずに本ルーチンをそのまま終了する。エンジン１０に対する負荷条件が変化して、運転条件が、図２に示した高回転条件（図示ハッチング領域）から、低回転条件（図示ハッチングのない領域）へと変化したとき、４サイクル運転から２サイクル運転への切替の要求が生じていると判断することになる。
【００４５】
この場合には、次に、サイクルの切替が可能なタイミングであるか否かの判断を行なう（ステップＳ１１０）。切替が可能なタイミングとは、４サイクル運転の一つの燃焼サイクルが完了した時点以降を意味する。運転サイクルの切替を行なおうとする一つの気筒について、既に制御が始まった４サイクル運転の排気行程が完了する以前には、運転サイクルの切替は行なえないからである。エンジンの運転は、吸気から排気までをもって燃焼サイクルと考えることができるから、４サイクル運転では、結局排気行程が完了した後の上死点（ＴＤＣ）をもって４サイクルの運転が完了したと判断している。なお、本実施例の各気筒の吸気バルブ１３２，排気バルブ１３４は、共通のカムシャフトで駆動されるカムを用いておらず、電動アクチュエータ１６２，１６４を用いて個別に駆動されているので、気筒毎に自由にその動作タイミングを切り替えることができる。従って、本実施例では、４サイクル→２サイクル運転の切替は、気筒毎に行なっている。もとより、総ての気筒についての４サイクルの運転が完了するのを待ち、その後、２サイクル運転に切り替えることも差し支えない。
【００４６】
切替可能なタイミングでないと判断すれば、何も行なわずに本処理ルーチンを終了する。着目している気筒が４サイクル運転の一燃焼サイクルを完全に完了していれば、次に切替期間は終了しているか否かの判断を行なう（ステップＳ１２０）。完全に２サイクル運転に移行した後は、切替過渡時の制御は必要ないからである。切替期間が完了している場合も、何も行なわずに本ルーチンを終了する。一方、４サイクル運転から２サイクル運転への切替の要求があり、かつ着目する気筒が４サイクルでの燃焼サイクルが完了して切替可能となっており、切替期間が終了していない場合には、サイクル毎のバルブタイミングの制御を行なう（ステップＳ１３０）。
【００４７】
このサイクル毎のバルブタイミングの制御の詳細を、図６に示した。即ち、２サイクルでの運転への切替制御に入り、かつ２サイクル運転の開始前までの遷移期間（これを第０サイクルとも言う）、第１サイクル、第２サイクル・・・、第ｎサイクルで、それぞれ吸気バルブ１３２，排気バルブ１３４の開閉弁のタイミングを制御する処理を行なうのである。処理を示すフローチャートである図６およびバルブ開閉タイミングを示す説明図である図７に依拠して、以下、このバルブタイミングの制御について説明する。なお、図示の都合上、図７では、吸気バルブ、排気バルブを、それぞれ「吸気弁」「排気弁」と記載する。
【００４８】
バルブタイミング制御ルーチンを起動すると、まず現在のサイクル数ｎが、値０であるか否かの判断を行なう（ステップＳ２００）。図７に示したように、４サイクル運転は、排気行程が完了する上死点をもって完了するが、２サイクル運転は、吸排気が同時に進行する掃気行程と共に開始するから、２サイクル運転の一サイクルは、下死点（ＢＤＣ）から次の下死点までとなっている。従って、４サイクル運転の最後の上死点（ＴＤＣ）から２サイクル運転の最初の上死点（ＢＤＣ）までの遷移期間（第０サイクル）では、２，４サイクル運転のいずれにも属さない制御を行なうとして、遷移期間のバルブタイミングを選択する処理を行なう（ステップＳ２１０）。このバルブタイミングは第１実施例では、図７に示したように、排気バルブ１３４を開弁したまま保持し、２サイクル運転の最初のサイクル（第１サイクル）に入る少し前から吸気バルブ１３２を開弁するものである。係るバルブタイミングを選択して、その後クランクシャフト１４８の回転に同期して、電動アクチュエータ１６２，１６４を制御し、吸気バルブ１３２，排気バルブ１３４を駆動する開閉弁制御を行なう（ステップＳ２２０）。
【００４９】
図７に示したように、この遷移期間（第０サイクル）で、排気バルブ１３４を開いたままにしておくと、通常の燃焼サイクルと比べて、より多くの排気が排気バルブ１３４を介して排気通路１６側に排出される。通常の燃焼サイクルでは、燃焼した後の燃焼ガスはすべてが排出される訳ではなく、その一部は筒内に残って、次の燃焼サイクルにおける混合気の温度を高温に保つのに利用されている。これに対して遷移期間において排気バルブ１３４を開いたままにしておくことにより、通常より多くの燃焼ガスが、排気バルブ１３４を通過して、排気通路１６側に出ていくことになる。この過程で、燃焼ガスは、排気バルブ１３４や排気通路１６などの部材に接し、その温度を低下する。遷移期間の後半では、ピストン１４４は、下降していくので、一旦外に出て温度の低下した燃焼ガスが、排気通路１６側から、排気バルブ１３４を介して、燃焼室内に戻る。このため、２サイクル運転が開始される時点での筒内の残留ガスの温度は、燃焼サイクルが連続する場合と比べて低下する。
【００５０】
遷移期間（ｎ＝０）において上記制御を行なって筒内ガスの温度を低下した上で、２サイクル運転が開始される。このとき、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２３０の制御に移行し、現在のサイクル数ｎについての判別を行なう（ステップＳ２３０）。続いて、判別したサイクル数ｎに基づいて、第ｎサイクルのバルブタイミングを選択する処理を行なう（ステップＳ２４０）。続いて、サイクル数ｎに応じて選択したバルブタイミングで吸排気バルブ１３２，１３４を駆動することにより（ステップＳ２２０）、この実施例では、２サイクル運転が開始された直後の第１サイクルでは、排気バルブ１３４の開弁時間を通常のサイクルより長くし、第２サイクル、第３サイクル・・となるに従って、通常の開弁時間に徐々に近づけていく制御が実現される。即ち、４サイクル運転から２サイクル運転に切り替えられたときには、遷移期間に引き続く２サイクル運転の最初の５サイクル程度を切替過渡期間とみなして、排気バルブ１３４の開弁期間を徐々に短くし、排気バルブ１３４を介して排出・再吸引される排ガス量を徐変させるのである。この様子を、図８に示した。図において、縦軸は、排気バルブ１３４を介して一旦排出され、その後、再吸引される排ガス量を示しているが、後述する他の実施例では、同様に掃気量を徐変しているので、図を共通化するために、縦軸には「掃気量」も併せて示している。
【００５１】
以上説明した第１実施例のエンジン１０およびその制御装置によれば、点火プラグ１３６に形成される火花により混合気に点火して爆発燃焼を行なわせる４サイクル運転から、混合気を圧縮することで自着火による爆発燃焼を行なわせる２サイクル運転に切り替える際、排気バルブ１３４を通常の制御より長く開いて、燃焼ガスを排気バルブ１３４を介して出し入れし、筒内に残留するガスの温度を低下することができる。燃焼により高温にされた排気は、排気バルブ１３４や排気ポートを通過して出入りするため、排気弁や排気ポートにより熱量が奪われ、その温度は低下するからである。この結果、４サイクル運転において高温に保たれた筒内ガスの温度を２サイクル運転の開始までに低下させ、２サイクル運転において、非所望の早期着火やノッキングの発生などを未然に防止することができる。従って、切替過渡時の振動や異音の発生といった問題を招致することもなく、ドライバビリティや耐久性の点からも望ましい結果を得ることかできる。なお、吸気バルブ１３２についても排気行程と吸気行程で開弁時間を長くとると、排気の一部は吸気バルブ１３２を介して一旦吸気ポートの側に出て再度吸入されるので、同様にその温度は低下する。したがって、吸気バルブについても、同様の制御を行なって、同様の効果を奏することができる。
【００５２】
しかも、この実施例では、遷移期間を利用して、大量の燃焼ガスの排出・再吸引を行なうので、筒内の残留ガスの温度を短期間のうちに急速に低下することができる。更に、その後、２サイクル運転が始まると、すぐに排気バルブ１３４の開弁タイミングを元に戻すのではなく、徐変期間（本実施例では第１サイクルから第５サイクル）に亘って、徐々に通常のタイミングに戻していくので、開弁時間を長くしたことによる筒内ガス温度の低下という作用・効果を所定期間に亘って確保できる上、排気バルブ１３４の閉弁タイミングを急変することに起因するエンジン１０のトルクショックなどを生じることがない。なお、本実施例では、徐変期間は、５サイクル程度としたが、その長さは、エンジンの特性などに応じて適宜定めれば良い。また、バルブタイミングを徐々に変更するのではなく、予めいくつかのタイミングを定めておき、サイクル数ｎに応じて、切り替えるものとしても良い。
【００５３】
（４）変形例：
次に、第１実施例の変形例について説明する。変形例では、図９に示したように、４サイクル運転から２サイクル運転への切替自体は、第１実施例と同様に行ない、筒内に残留するガスの温度を低下するメカニズムも、第１実施例と同様である。変形例では、４サイクル運転の最終サイクルおよび遷移期間での排気バルブ１３４の開閉弁のタイミングが異なる。図９に示したように、排気バルブ１３４は、４サイクル運転の最終サイクルの排気行程の途中のタイミングｔ１で、一旦閉弁される。燃焼ガスは、ブローダウンにより排気通路１６側に排出されるのは、第１実施例と同様である。その後遷移期間において、排気バルブ１３４は、再び開弁され（図示、タイミングｔ２）、更にこれに引き続いて、吸気バルブ１３２が開弁される。吸気バルブ１３２の開弁タイミングは、通常の２サイクル運転の掃気行程に相当する開弁タイミングとなっている。二度目に排気バルブ１３４が開くと、すぐに吸気バルブ１３２も開いて掃気が開始される。この結果、２サイクル運転の開始前に掃気が充分に行なわれ、燃焼に関与していない新気が吸気通路１２側から筒内に入るので、筒内のガス温度は充分に低下する。
【００５４】
係る制御を行なうと、第１実施例と同様に非所望の早期着火やノッキングなどの発生を防止できる上、排気バルブ１３４を長期に亘って全開にすることがないので、ガス交換に伴う無駄なポンプ損失を生じることがない。この結果、熱効率の過度の低下、ひいては燃費の悪化を招くことがなく、全体として熱効率を高くすることができる。また、２サイクル運転の第１サイクルから、通常のバルブ開閉タイミングで制御することができるので、バルブ制御の安定を高めることができる。なお、掃気を充分に行なって筒内ガス温度を低下する制御は、２サイクル運転が開始されてからしばらく継続することも好適である。図８を用いて説明したように、掃気量の制御も、徐変期間を設けて徐々に通常の２サイクル運転の掃気量に近づけていくことができる。本実施例および変形例では、吸排気バルブ１３２，１３４の駆動に電動アクチュエータを用いているので、図９に示した間欠的なバルブ開閉を容易に実現することができる。もとより、４サイクル運転用のカムシャフトおよび駆動用カムと、２サイクル運転用のカムシャフトおよび駆動用カムを用意しておき、これを切り替える構成を用いてれば、図９に示した程度の制御は容易に実現することができる。
【００５５】
（５）第２実施例における切替過渡時の制御：
次に、本発明の第２実施例について説明する。図１０は、第２実施例のガソリンエンジン１００の概略構成図である。このエンジン１００は、第１実施例とほぼ同様の構成を備えるが、更に排気通路１６から吸気通路１２に排気ガスを再循環させる外部ＥＧＲ機構を備える点で第１実施例と異なっている。この排気ガスの再循環機構は、排気通路１６から吸気通路１２に至る再循環通路１７０と、再循環するガス量を調整するＥＧＲ量調整用バルブ１７２とから構成されている。説明の都合上、図１０において、係る再循環機構以外の部材は、図１と同一の符号を付した。ＥＧＲ量調整用バルブ１７２は、ＥＣＵ３０に接続されており、その開度を調整することにより、排気通路１６から吸気通路１２に循環する排気量を制御することができる。第１実施例で説明した燃焼ガスが一旦排気通路１６に排出された後、排気バルブ１３４を介して再度筒内に戻ることも、ＥＧＲの一種と考えられるので、ＥＧＲ量調整用バルブ１７２を介して排気通路１６から吸気通路１２に排気ガスを戻す構成との区別が必要な場合には、後者を、外部ＥＧＲと呼ぶものとする。
【００５６】
第２実施例では、ＥＣＵ３０は、第１実施例とほぼ同様の制御を行なうが、バルブタイミング制御ルーチンについて、図５に示した処理に代えて、図１１に示す処理を実行する。なお、図１１に示した処理のうち、下２桁が図５の処理と同一のものは、処理内容も同一である。即ち、第２実施例では、ステップＳ３１５とステップＳ３４５が加わった点が、第１実施例の制御と異なる。
【００５７】
第２実施例のバルブタイミング制御ルーチンでは、４サイクル運転から２サイクル運転への切替が開始されると、その遷移期間（ｎ＝０）では、遷移期間に独自のバルブタイミングで排気バルブ１３４を開弁し、吸気バルブ１３２を開弁する（ステップＳ３００→Ｓ３１０）。バルブの切替タイミングを選択した後、第２実施例では、遷移期間のＥＧＲ量の調整を行なう（ステップＳ３１５）。同様に、２サイクル運転が開始されてから、第１サイクル，第２サイクル・・・では、サイクル数ｎを判別して第ｎサイクルのバルブタイミングを選択した後（ステップＳ３３０→Ｓ３４０）、第ｎサイクルのＥＧＲ量の設定を行なう（ステップＳ３４５）。バルブタイミングとＥＧＲ量の制御の一例を、図１２に示した。図示するように、この実施例では、ＥＧＲ量は、遷移期間で最大とし、その後、サイクルを追うに連れて、段階的に低減される。この結果、４サイクル運転から２サイクル運転への切替過渡時においては、外部ＥＧＲ量が調整されることになる。なお、バルブの開閉タイミングは、図９に示したタイミングと同一としても良いし、排気バルブ１３４は通常の開閉弁タイミングとし、筒内に残留する燃焼ガスを、排気バルブ１３４を介して戻すという制御を行なわないものとしてもよい。
【００５８】
第２実施例における外部ＥＧＲ量は、４サイクル運転時と比べて、切替過渡時において増加される。再循環通路１７０を介して吸気系に循環し、筒内に吸入される排気ガスの温度は、かなり低下しているから、第２実施例に拠れば、運転サイクルの切替過渡時に、筒内のガス温度を急速に低下することができる。この結果、２サイクル運転に切り替えた直後に非所望の早期着火やノッキングを生じることがない。このため、打音の発生や耐久性の低下と言った問題を招致することがない。
【００５９】
なお、第２実施例においても、外部ＥＧＲは、切替過渡時の数サイクルに亘って行なうことができるが、外部ＥＧＲを加えるこの期間は、エンジン１０の特性などに応じて適宜定めればよい。また、第１実施例と同様、外部ＥＧＲ量を徐々に変更したり、数段階に亘って切り替えたりすることも好適である。本実施例では、バルブタイミングの切替も併せて行なったが（ステップＳ３１０，Ｓ３４０）、バルブタイミングの制御は行なわず、外部ＥＧＲ量のみで、筒内のガス温度を低下させてもよい。この場合には、運転サイクルの切替に伴うバルブタイミングの制御が不要となるという利点が得られる。また、電動アクチュエータ１６２，１６４に代えて、応答性のさほど高くない動弁系のシステムを用いてバルブタイミングの切替を行なう場合でも、外部ＥＧＲにより筒内のガス温度を早期に低下できるという利点も得られる。
【００６０】
次に、上記実施例の変形例について説明する。この変形例では、第１実施例または第２実施例と同一のハードウェア構成・制御を行なった上で、更に２サイクル運転に切り替えられた最初の数サイクルにおいて、吸気バルブ１３２，排気バルブ１３４の少なくとも一方の閉弁タイミングを遅め、ピストン１４４により混合気の圧縮の程度を低くして有効圧縮率を低下する制御を行なっている。即ち、図４に示した通常の２サイクルの開閉弁タイミングに対して、図１３に示すように、吸気バルブ１３２の閉弁タイミングＩＮＣ２を角度θｉまで遅らせ、あるいは排気バルブ１３４の閉弁タイミングＥＸＣ２を角度θｏまで遅らせる制御を行なっている。
【００６１】
この結果、筒内の混合気の有効圧縮率は、自着火が可能な範囲で低下され、その温度上昇は抑制され、結果的に筒内ガス温度の過度の上昇による非所望の早期着火やノッキングの発生といった問題を生じることがない。吸排気バルブ１３２，１３４の閉弁タイミングを遅らせることによる有効圧縮率の制御は、他の制御と同様、２サイクル運転が開始された後、徐々に通常のバルブタイミングまで変更していっても良い。こうした徐変制御を行なえば、トルクショックなどを生じることなくエンジン１０の運転状態を、２サイクル運転の通常制御に切り替えることができ、好適である。なお、この制御は単独で行なっても良いが、切替過渡時の排気バルブ１３４を介した燃焼ガスの排出と再吸入や切替過渡時の外部ＥＧＲ量の制御などと併せて行なえば、更に筒内ガス温度の低下に資することは勿論である。有効圧縮率を低下する制御は、この変形例では、吸排気バルブの閉弁タイミングを調整して実現したが、機械的な圧縮率可変機構を有するエンジンであれば、その機構を制御して実現しても良い。こうした機械的な圧縮率可変機構としては、ピストン１４４とクランクシャフト１４８とを連結するコネクティングロッド１４６を複数の部材に分割し、途中に正味の長さを可変する機構を有する中折れロッド方式や、クランクピンを偏心させてストロークを可変するタイプ、シリンダが揺動または移動して圧縮比を可変する機構など、種々の構成が知られている。
【００６２】
（６）第３実施例の制御：
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例では、ハードウェア構成は、第１または第２実施例と同様であるが、４サイクル運転から２サイクル運転への切替過渡時に第１または第２実施例とは異なり、遷移期間に相当する期間を設けることなく切替を行なう。即ち、図５に示した切替過渡時処理ルーチンにおいて、「切替可能なタイミングか？」という判断（ステップＳ１１０）において、第１，第２実施例では、４サイクル運転の最後のＴＤＣまで待ち、その後遷移期間（ｎ＝０）を経てから２サイクル運転に移行したのに対して、この実施例では、４サイクル運転の最後のＢＤＣをもって、「２サイクル運転への切替可能」と判断し、かつ遷移期間を経ることなく、２サイクル運転を開始している。この様子を図１４に示した。
【００６３】
従って、第３実施例では、バルブタイミング制御ルーチン（図６，図１１）において、サイクル数ｎが値０であるか否かの判断や、ｎ＝０である場合の処理（ステップＳ２１０，Ｓ３１０，Ｓ３１５）などは存在しない。４サイクル運転の最終サイクルの最後のＢＤＣから、２サイクル運転の第１サイクルが始まっているとみなし、以後、２サイクル運転の第ｎサイクル（ｎ＝１，２，・・・）かによって、バルブタイミングを変更する。４サイクル運転の最終サイクル（つまり、２サイクル運転の第１サイクル）では、特に排気バルブ１３４を開弁するタイミングをＢＤＣ付近まで遅らせる。この結果、４サイクル運転の最終サイクルでは、エンジン１０は、膨張による仕事を最後まですることになり、エネルギは仕事して取り出され、筒内ガスの温度は充分に低下する。この結果、２サイクル運とが開始された時点の筒内のガス温度の過度の上昇を防いで、非所望な早期着火やノッキングの発生を抑制することができる。４サイクル運転の最終サイクルで、膨張行程を充分に取っていることから、エンジン１０の熱効率を高くすることも可能である。更に、本実施例によれば、４サイクル運転の最終サイクルから２サイクル運転の第１サイクルまでに、燃焼サイクルに関与しない遷移期間を設ける必要がないので、エンジントルクの一時的な落ち込みと言った問題を生じることもない。また、特に遷移期間を設けることなく直ちに２サイクル運転の制御を開始するので、吸排気バルブ１３２，１３４のバルブタイミングの制御を簡素なものとすることができ、バルブ開閉弁制御を簡略にでき、バルブ制御を安定に行なうことができる。また、バルブ制御の周期を短くすることもできる。
【００６４】
更に、２サイクル運転の第１サイクルでは、吸排気バルブ１３２，１３４の閉弁時期を遅らせて有効圧縮率を低くすれば、筒内ガスの温度を一層効率的に引き下げることができる。また第１実施例の変形例として説明した掃気量の増加による筒内ガス温度の低下や、第２実施例で説明した外部ＥＧＲ量の増加による筒内ガス温度の低下といった制御、あるいは第２実施例の変形例として説明した有効圧縮率を低くする処理などを、上記第３実施例の制御に組み合わせることも容易である。こうすれば、筒内ガスの温度を一層低下することができる。
【００６５】
（７）第３実施例の変形例：
次に上記第３実施例の変形例について説明する。この変形例では、図１５に示すように、４サイクル運転の最終サイクルのＢＤＣから２サイクル運転の最初のサイクルを開始する点で、第３実施例と同様である。この変形例では、４サイクル運転の最終サイクルにおける排気バルブ１３４の閉弁タイミングが第３実施例より早くなっており、膨張行程が２サイクル運転の場合とほぼ同じ期間とされている。即ち、排気バルブ１３４は、ＢＤＣのかなり前に開弁する。一方、次の排気バルブ１３４の開弁タイミングは、通常の２サイクル運転のタイミングとしている。
【００６６】
この変形例では、バルブの開閉弁タイミングが更にシンプルなものになり、制御が簡単で安定性を高めることができる。なお、筒内ガス温度を低下する制御は、上述したいくつかの実施例の手法を組み合わせればよい。例えば、掃気・圧縮行程における吸排気バルブ１３２，１３４の閉弁タイミングを遅らせて、有効圧縮率を低くすることにより、筒内ガス温度を低下すればよい。あるいは、外部ＥＧＲ量を増加しても良い（図１１参照）。また、４サイクル運転の最終サイクルにおける膨張行程の仕事を、第３実施例より小さなものとしたことにより、エンジン１０からの出力トルクは見かけ上低下するから、これを補償するように、最終サイクルにおける燃料噴射量を増量補正することも、エンジン１０のトルク変動を押さえる上で有用である。図１６に、最終サイクルで燃料を増量補正する場合の処理の一例を記載した。ＥＣＵ３０は、運転サイクルの切替要求があると（ステップＳ４００）、燃料噴射が既に行なわれているか否かを判断し（ステップＳ４０１）、行なわれていなければ、そのサイクルｍの燃料噴射量Ｔｍを係数Ｋｖ（Ｋｖ＞１）だけ増量補正する処理を行なう（ステップＳ４０２）。他方、既にそのサイクルの燃料噴射が行なわれていれば、燃料噴射量の補正は行なわない。その後、運転サイクルの切替が可能か否かを判別（ステップＳ４１０）するが、以後の処理は、図５に示した第１実施例と基本的に同じなので、説明は省略する。
【００６７】
上記の各実施例では、吸排気バルブは、電動アクチュエータにより駆動するものとしたが、カムを用いて、クランクシャフトの回転を利用して開閉することも可能である。この場合、４サイクル運転と２サイクル運転とでは、弁の開閉タイミングが大きく異なることから、吸排気バルブの開閉弁タイミングを自由に調整することができる機構が必要になる。こうした動弁系については、種々の機構が知られているので、詳細な説明は省略するが、２サイクル運転と４サイクル運転とでは、クランクシャフト１４８の一回転に対する弁の動きが大きく異なることから、それぞれ専用のカムシャフトを用意しておき、運転サイクルの切替に伴ってこのカムシャフトを切り替えるものとしてもよい。こうした動弁系の切替機構は公知のものである。また、動作中のカムシャフトにおいて、吸排気バルブの開弁タイミングおよび閉弁タイミングを自由を制御する機構は、バルブ駆動用のカムによるバルブリフト量を可変して開弁期間を制御する機構と、この駆動用カムのクランクシャフト１４８の回転に対する位相を可変する機構とを組み合わせることで変更する機構とから構成することができる。吸気バルブ１３２および排気バルブ１３４のリフト量とクランクシャフトに対する位相とを調整することにより、結果的に、各弁の開弁タイミングと閉弁タイミングの両者を自由に制御することができるのである。バルブリフト量の調整は、カムプロファイルをトレースする部材と吸排気バルブとを接続する部材の長さを可変する機構を設けることで簡易に実現することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施例では、３気筒エンジンを例にしたが、３気筒以外のエンジン、例えば４気筒、５気筒、６気筒、８気筒、１２気筒など、気筒数の異なるエンジンに適用することができる。また、運転サイクルを２サイクル運転に切り替えた時点の筒内ガス温度を低下する他の構成として、例えばインタクーラによる吸気温度の一時的な低下や、半導体素子を用いたシリンダブロックの冷却など、その他の手法を採用できることは勿論である。こうした筒内ガス温度の低下方法としては、温度の低い（あるいは低下させた）ガス（外部ＥＧＲや新気など）を導入する手法、排ガスの温度自体を下げる方法、シリンダブロックの温度を急速に低下して結果的に筒内ガス温度を低下する方法、など種々の手法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としてのエンジン１０およびその制御装置の概略構成図である。
【図２】エンジンの回転数および負荷と運転サイクルとの関係を示す説明図である。
【図３】２サイクル運転の行程について説明する説明図である。
【図４】２サイクル運転における吸排気バルブの開閉弁タイミングを示す説明図である。
【図５】切替過渡時処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】切替過渡時におけるバルブタイミング制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第１実施例における運転サイクルの切替時のバルブタイミングを示す説明図である。
【図８】再吸引排気ガス量や掃気量の徐変の様子を示す説明図である。
【図９】第１実施例の変形例における運転サイクルの切替時のバルブタイミングを示す説明図である。
【図１０】第２実施例のエンジン１００とその制御装置の概略構成図である。
【図１１】第２実施例におけるバルブタイミング制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】第２実施例における運転サイクルの切替時のバルブタイミングを示す説明図である。
【図１３】第２実施例の変形例における吸排気バルブの開閉弁タイミングを示す説明図である。
【図１４】第３実施例における運転サイクルの切替時のバルブタイミングを示す説明図である。
【図１５】第３実施例の変形例における運転サイクルの切替時のバルブタイミングを示す説明図である。
【図１６】第３実施例の変形例における切替過渡時処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…ガソリンエンジン
１２…吸気通路
１３…エアフロメータ
１４…燃料噴射弁
１５…吸気温度センサ
１６…排気通路
２０…エアクリーナ
２２…スロットル弁
２４…電動アクチュエータ
２６…触媒
２８…空気過剰率センサ
２９…排気温度センサ
３０…ＥＣＵ
３２…クランク角センサ
３４…アクセル開度センサ
５０…過給器
５２…排気側タービン
５４…コンプレッサ
６０…サージタンク
６２…インタクーラ
１００…ガソリンエンジン
１３０…シリンダヘッド
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…ピストン
１４６…コネクティングロッド
１４８…クランクシャフト
１４８…クランクシャフト
１６２，１６４…電動アクチュエータ
１７０…再循環通路
１７２…ＥＧＲ量調整用バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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