(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン上方に画成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるための点火プラグと、リフト量及び／又は開弁期間を制御可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃料噴射弁による燃料噴射、前記点火プラグによる火花点火、前記吸気弁及び排気弁のリフト量及び／又は開弁期間等を制御する制御手段とを有するエンジンの制御装置であって、
前記制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、燃焼モードとして、主として前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、前記点火プラグにより前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるノンスロットル火花点火式燃焼モードと、ピストンの上昇に伴う前記燃焼室の圧力上昇を利用して燃料を燃焼させる圧縮自己着火式燃焼モードと、を選択的に設定するとともに、それらモード間の切換えを行うようにされ、
前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードと前記圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値より小さくすることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
ピストン上方に画成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるための点火プラグと、リフト量及び／又は開弁期間を制御可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室に流入する空気量を制御可能なスロットル弁と、前記燃料噴射弁による燃料噴射、前記点火プラグによる火花点火、前記吸気弁及び排気弁のリフト量及び／又は開弁期間、前記スロットル弁の開度等を制御する制御手段とを有するエンジンの制御装置であって、
前記制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、燃焼モードとして、主として前記スロットル弁の開度を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、前記点火プラグにより前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させる通常スロットル火花点火式燃焼モードと、前記スロットル弁を全開ないしその近傍まで開いて、主として前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、ピストンの上昇に伴う前記燃焼室の圧力上昇を利用して燃料を燃焼させる圧縮自己着火式燃焼モードと、を選択的に設定するとともに、それらモード間の切換えを行うようにされ、
前記通常スロットル火花点火式燃焼モードと前記圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値より小さくすることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードから前記圧縮自己着火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第１の期間を設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記圧縮自己着火式燃焼モードから前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第２の期間を設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記通常スロットル火花点火式燃焼モードから前記圧縮自己着火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値より小さくする第３の期間を設定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記圧縮自己着火式燃焼モードから前記通常スロットル火花点火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第４の期間を設定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の期間の終了時期を、圧縮自己着火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第２の期間の終了時期を、火花点火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第３の期間の終了時期を、圧縮自己着火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記第４の期間の終了時期を、火花点火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第１の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以下となった時期以後に設定することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記第３の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以下となった時期以後に設定することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記第２の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以上となった時期以後に設定することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記第４の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以上となった時期以後に設定することを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１５】
前記要求エンジントルクの所定値は、前記圧縮自己着火式燃焼モードで運転して、エンジンが所定の回転速度にあるもとで、前記要求エンジントルク以上のエンジントルクを発生させた際に、空燃比が所定値以下、前記燃焼室の圧力上昇率の最大値が所定値以上、及び燃焼変動量が所定値以上の３つの条件のうちの少なくとも一つを満たしたときのエンジントルクに設定されていることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記第１、第２、第３、及び第４の期間の開始時期を、前記燃焼室内に流入する空気の温度、湿度、大気圧、前記エンジンを搭載した車両の周辺情報、及び、前記車両に搭載されたエンジンの制御装置以外の制御装置からの出力信号のうちの少なくとも一つに基づいて設定することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記モード切換過渡時における、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記燃焼室に流入する空気の温度、湿度、大気圧のうちの少なくとも一つに基づいて設定することを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記モード切換過渡時における、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記燃焼モードが切換えられる度に学習することを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用として好適なエンジンの制御装置及び制御方法に係り、特に、燃焼モードとして、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとを選択的にとり得るようにされたエンジンの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に使用されるエンジン（内燃機関）において、燃費性能の向上と排気性能（排気エミッション特性）の向上とを両立するものとして、燃料（ガソリン）と空気からなる混合気を圧縮して自己着火燃焼させる圧縮自己着火式燃焼方式が注目されている。この圧縮自己着火式燃焼方式では、点火プラグが発生する火花で混合気を点火・燃焼させる火花点火式燃焼方式に比べて、高圧縮比による高効率化、ポンプ損失低減化、及び急速燃焼による冷却損失の低減化が図られるので、燃料消費量を低減でき、また、混合気の低温燃焼によって排ガス中のNOx濃度を低減できるため、燃費性能と排気性能との両立が実現可能である。
【０００３】
圧縮自己着火式燃焼を実現する手段の１つとして、ＥＧＲの導入が挙げられる。火花点火式燃焼は空燃比が比較的リッチ側であり、ＥＧＲ率が比較的低い領域にて実行可能であるのに対して、上記ＥＧＲを適用した場合の圧縮自己着火式燃焼は、空燃比が比較的リーンであり、内部ＥＧＲ率が比較的高い領域で実行可能である。また、それぞれの領域間にはどちらの燃焼も不安定となる燃焼不安定領域が存在する。なお、ＥＧＲの導入方法としては、排気行程において吸気弁及び排気弁の双方が閉じている期間である負のオーバーラップ期間を設けることでシリンダ（燃焼室）内に燃焼廃ガス（排ガス）を残留させる方法（内部ＥＧＲ）、又は、吸気弁上流に排気通路からのバイパスを設けることで新気と一緒に排ガスを吸入する方法（外部ＥＧＲ）、又は、吸気行程にて排気弁を開くことで排ガスを再吸入する方法（排気再吸入）が用いられる。
【０００４】
上記のような圧縮自己着火式燃焼方式を採用した場合、燃焼室内に大量の排ガスを導入することから、新気量が限られることになるため、該圧縮自己着火式燃焼方式を適用できるのは、通常、要求されるエンジントルクが小さい低負荷側に限られる。また、吸気、圧縮、膨張、排気といった行程の中で、燃料が化学反応する有限の時間を確保する必要があることから、エンジン回転速度も低回転速度側に限られることになる。
【０００５】
そのため、圧縮自己着火式燃焼方式を自動車用エンジンに適用する場合には、ドライバが要求するエンジントルクを実現するため、通常、低負荷低回点領域においては圧縮自己着火式燃焼モードで運転し、他の領域では火花点火式燃焼モードで運転し、運転領域の移行時に、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへ、あるいは、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換えが必要となる。
【０００６】
このように火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換えを行う場合には、燃焼を支配するエンジンパラメータを変更する。エンジンパラメータとしては、燃料噴射態様（燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量、燃料噴射開始時期、一燃焼サイクル中での噴射回数等）、点火態様（点火プラグから火花の放出を開始する点火時期等）、燃焼室内に流入する空気量を調整するスロットル弁の開度、燃焼室に流入する空気量を調整する吸気弁又は排気弁のリフト量や開弁期間（開き始めた時点から閉じ終わった時点までの期間）等がある。エンジンパラメータを制御するアクチュエータは有限の応答特性を備えていることから、燃焼モードの切換過渡時（モード移行途中）において、燃焼不安定領域に陥り、失火やトルク変動が発生するという問題があった。
【０００７】
この問題を解決する一つの方策として、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、燃焼不安定領域に対応すべく、遷移期間を設定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、上記排気再吸入によって圧縮自己着火式燃焼を行うもので、圧縮自己着火式燃焼と火花点火式燃焼の双方を実現するための吸気弁及び排気弁のリフト量を瞬時に切換可能な可変バルブシステムを備えており、スロットル弁の開度変化による空気量の応答が動弁機構による燃焼室内ガスの応答よりも遅くなることから、圧縮自己着火式燃焼領域と火花点火式燃焼領域との間に、吸気弁のリフト量を圧縮自己着火式燃焼モードでの設定としながら、スロットル弁を大きく開いて火花点火式燃焼を実施するＴＳＩ領域を設けることで、燃焼を安定化してモード切換時のトルク変動を低減するものである。
【特許文献１】特開2003-148180号（特許3936901号）公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に開示された技術を適用することにより、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換時におけるトルク変動を、ある程度は抑制することが可能である。ただし、上記開示技術は火花点火式燃焼時の燃焼室内に流入する空気量調整を主にスロットル弁により行うものであった（通常スロットル運転）。近年では、燃費規制の強化に対応すべく、スロットル弁を大きく開いて（例、全開とする）、吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を連続的に変化させることで燃焼室内に流入する空気量を調整して火花点火式燃焼を行うノンスロットル運転の適用が進みつつある。このノンスロットル運転は、スロットル部でのポンプ損失を低減できるので、火花点火式燃焼時の燃費を大幅に低減可能である。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に所載のものでは、通常スロットル運転を前提としており、さらにノンスロットル運転を可能とする、吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を連続的に調整可能な可変バルブシステムを想定していないことから、ノンスロットル運転での火花点火式燃焼を実現することはできず、したがって、ノンスロットル運転での火花点火式燃焼モード（ノンスロットル火花点火式燃焼モード）と圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に発生するトルク変動等を低減することはできないという問題があった。また、通常スロットル火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に発生するトルク変動等の低減化も充分ではなかった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換時に発生するトルク変動等を可及的に低減できるエンジンの制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの制御装置の第１態様は、基本的には、ピストン上方に画成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるための点火プラグと、リフト量及び／又は開弁期間を制御可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃料噴射弁による燃料噴射、前記点火プラグによる火花点火、前記吸気弁及び排気弁のリフト量及び／又は開弁期間等を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、燃焼モードとして、主として前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、前記点火プラグにより前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるノンスロットル火花点火式燃焼モードと、ピストンの上昇に伴う燃焼室の圧力上昇を利用して燃料を燃焼させる圧縮自己着火式燃焼モードと、を選択的に設定するとともに、それらモード間の切換えを行うようにされ、前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードと前記圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値より小さくすることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係るエンジンの制御装置の第２態様は、基本的には、ピストン上方に画成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるための点火プラグと、リフト量及び／又は開弁期間を制御可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室に流入する空気量を制御可能なスロットル弁と、前記燃料噴射弁による燃料噴射、前記点火プラグによる火花点火、前記吸気弁及び排気弁のリフト量及び／又は開弁期間、前記スロットル弁の開度等を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、燃焼モードとして、主として前記スロットル弁の開度を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、前記点火プラグにより前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させる通常スロットル火花点火式燃焼モードと、前記スロットル弁を全開ないしその近傍まで開いて、主として前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、ピストンの上昇に伴う前記燃焼室の圧力上昇を利用して燃料を燃焼させる圧縮自己着火式燃焼モードと、を選択的に設定するとともに、それらモード間の切換えを行うようにされ、前記通常スロットル火花点火式燃焼モードと前記圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値より小さくするようにされる。
【００１４】
次に、本発明に係るエンジンの制御装置の他の好ましい態様を列挙する。
前記制御手段は、前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードから前記圧縮自己着火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第１の期間を設定する。
【００１５】
前記制御手段は、前記圧縮自己着火式燃焼モードから前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第２の期間を設定する。
【００１６】
前期制御手段は、前記通常スロットル火花点火式燃焼モードから前記圧縮自己着火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値より小さくする第３の期間を設定する。
【００１７】
前記制御手段は、前記圧縮自己着火式燃焼モードから前記通常スロットル火花点火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第４の期間を設定する。
【００１８】
前記制御手段は、前記第１の期間の終了時期を、圧縮自己着火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定する。
【００１９】
前記制御手段は、前記第２の期間の終了時期を、火花点火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定する。
【００２０】
前記制御手段は、前記第３の期間の終了時期を、圧縮自己着火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定する。
【００２１】
前記制御手段は、前記第４の期間の終了時期を、火花点火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定する。
【００２２】
前記制御手段は、前記第１の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以下となった時期以後に設定する。
【００２３】
前記制御手段は、前記第３の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以下となった時期以後に設定する。
【００２４】
前記制御手段は、前記第２の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以上となった時期以後に設定する。
【００２５】
前記制御手段は、前記第４の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以上となった時期以後に設定する。
【００２６】
前記要求エンジントルクの所定値は、前記圧縮自己着火式燃焼モードで運転して、エンジンが所定の回転速度にあるもとで、前記要求エンジントルク以上のエンジントルクを発生させた際に、空燃比が所定値以下、前記燃焼室の圧力上昇率の最大値が所定値以上、及び燃焼変動量が所定値以上の３つの条件のうちの少なくとも一つを満たしたときのエンジントルクに設定される。
【００２７】
前記制御手段は、前記第１、第２、第３、及び第４の期間の開始時期を、前記燃焼室内に流入する空気の温度、湿度、大気圧、前記エンジンを搭載した車両の周辺情報、及び、前記車両に搭載されたエンジンの制御装置以外の制御装置からの出力信号のうちの少なくとも一つに基づいて設定する。
【００２８】
前記制御手段は、前記モード切換過渡時における、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記燃焼室に流入する空気の温度、湿度、大気圧のうちの少なくとも一つに基づいて設定する。
【００２９】
前記制御手段は、前記モード切換過渡時における、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記燃焼モードが切換えられる度に学習する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、前記吸気弁のリフト量及び／又は開弁期間を、前記圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値より小さくする期間を設けるようにされるので、燃焼モード切換時のトルク変動や失火等を効果的に低減することができ、そのため、燃焼安定性が向上して、燃費性能及び排気性能の両方の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る制御装置の一実施形態を自動車用ガソリンエンジン（実施例１〜３で共通）に適用した場合を示す概略構成図である。
【００３３】
図１において、エンジン３０は、ノンスロットル火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードの双方をとり得るようにされており、シリンダブロック及びシリンダヘッドからなるシリンダ１５、該シリンダ１５内に摺動自在に嵌挿されたピストン１４、該ピストン１４上方に画成される燃焼室７に吸気弁５ａ、排気弁５ｂを介して連通する吸気通路６、排気通路８を備えている。
【００３４】
吸気通路６には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ１、燃焼室７に流入する空気量を調整する電制スロットル弁２等が配在されている。燃焼室７の吸気側には、燃料を噴射する燃料噴射弁３が臨設され、燃焼室７の天井部中央には、点火エネルギーを供給する点火プラグ４が臨設されている。
【００３５】
前記吸気弁５ａ、排気弁５ｂは、リフト量及び開弁期間（開き始めた時点から閉じ終わった時点までの期間）を任意に変更可能な、例えば電磁式開閉弁から構成されており、この前記吸気弁５ａ、排気弁５ｂのリフト量及び開弁期間は後述するコントロールユニット（ＥＣＵ）２０により制御される。
【００３６】
さらに、排気通路８には、排気ガスを浄化する三元触媒１０、三元触媒１０の上流側にて排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ９、三元触媒１０の上流側にて排気ガスの温度を検出する排気温センサ１１が配備されている。また、クランク軸１２には、回転速度・位相を検出するためのクランク角センサ１３が備えられている。さらに、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７が備えられている。
【００３７】
エアフローセンサ１、空燃比センサ９、排気温センサ１１、クランク角センサ１３、アクセル開度センサ１７等から得られる信号は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０に送られる。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１７の出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ１７は、ドライバのエンジンへの要求トルクを検出する要求トルク検出手段として用いられる。また、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ１３の出力信号に基づいて、エンジンの回転速度を演算する。ＥＣＵ２０は、上記各センサ類の出力から得られるエンジンの運転状態に基づき、吸入空気量、燃料噴射量、点火時期、吸気弁５ａ、排気弁５ｂのリフト量及び開弁期間等のエンジンの主要な操作量を演算する。
【００３９】
ＥＣＵ２０で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁３に送られる。また、ＥＣＵ２０で演算された点火時期で点火されるように、点火プラグ駆動信号が点火プラグ４に送られる。また、ＥＣＵ２０で演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号として電制スロットル弁２に送られる。また、ＥＣＵ２０は、吸気弁５ａ、排気弁５ｂが演算されたリフト量及び開弁期間をもって開閉するように所定のタイミングでそれらに駆動信号を送る。
【００４０】
前記したエアフローセンサ１、空燃比センサ９、排気温センサ１１、クランク角センサ１３の出力信号は、図２に示される如くに、ＥＣＵ２０の入力回路２０ａに入力される。ただし、入力信号はこれらだけに限られない。入力された各センサ類からの信号は入出力ポート２０ｂ内の入力ポートに送られる。入出力ポート２０ｂに送られた値は、ＲＡＭ２０ｃに保管され、ＣＰＵ２０ｅで演算処理される。演算処理内容を記述した制御プログラムは、ＲＯＭ２０ｄに予め書き込まれている。
【００４１】
制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの操作量を示す値は、ＲＡＭ２０ｃに保管された後、入出力ポート２０ｂ内の出力ポートに送られ、各駆動回路を経て各アクチュエータに送られる。本実施形態の場合は、駆動回路として、電制スロットル駆動回路２０ｆ、燃料噴射弁駆動回路２０ｇ、点火出力回路２０ｈ、吸排気弁駆動回路２０ｊがある。各回路は、それぞれ、電制スロットル弁２、燃料噴射弁３、点火プラグ４、吸排気弁５ａ、５ｂを制御する。本実施形態においては、ＥＣＵ２０内に上記駆動回路を備えた装置であるが、これに限るものではなく、上記駆動回路のいずれかをＥＣＵ２０内に備えるものであってもよい。
【００４２】
ここで、本実施形態のエンジン３０で行われる、ノンスロットル運転での火花点火式燃焼モードと圧縮着火式燃焼モードについて説明する。
【００４３】
図４は、横軸にエンジン回転速度Ｎｅがとられ、縦軸にエンジントルクＴｅがとられて、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードの運転領域が示されている。
【００４４】
火花点火式燃焼モード(ＳＩ：Spark Ignition)は、エンジン回転速度Ｎｅが低回転速度から高回転速度まで、また、エンジントルクＴｅが低トルクから高トルクまでの広い領域で実行可能である。
【００４５】
一方、圧縮自己着火式燃焼モード（ＨＣＣＩ：Homogeneous Charge Compression Ignition）を実現する方法としては、吸気加熱、高圧縮化、及び内部ＥＧＲ導入などがある。この中で、コスト及び火花点火式燃焼モードでの運転を考慮すると、吸排気弁５ａ、５ｂの開閉タイミング（開弁期間）の操作による内部ＥＧＲ導入が実現性の高い方法である。内部ＥＧＲ導入による圧縮自己着火式燃焼時には、燃焼室７内の内部ＥＧＲ量を多量とする必要がある。これによって燃焼室７内に流入する新気量が制限されることと、混合気形成から燃焼に至るまでの化学反応に有限の時間が必要であることから、自然吸気エンジンでは、図４に示される如くに、低負荷・低回転速度の領域において、圧縮自己着火式燃焼モードＨＣＣＩが実現可能である。
【００４６】
次に、本実施形態の制御装置４０による燃焼モード切換制御の実施例１〜３について説明する。
［実施例１］
本実施例１においては、ＥＣＵ２０により、火花点火式燃焼モードでは、吸気弁５ａ及び排気弁５ｂは、図５に示される作動プロフィールを描くように制御される。また、スロットル弁２は全開とされ、吸気弁５ａの閉時期を調整することで同時にリフト量及び開弁期間が変更され、燃焼室７内に流入する空気量が調整される。
【００４７】
一方、圧縮自己着火式燃焼モードでは、吸気弁５ａ及び排気弁５ｂは、図６に示される作動プロフィールを描くように制御される。この圧縮自己着火式燃焼モードでは、負のオーバーラップ期間を調整することで、内部ＥＧＲ量を調整する。なお、この圧縮自己着火燃焼モードでもスロットル弁２は全開とされる。
【００４８】
図３は、ＥＣＵ２０が実行する燃焼モード切換に際しての制御システム図である。
本実施例では、ＥＣＵ２０は、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間のモード切換えを行う際には、運転性能悪化を抑制する制御を行う。より具体的には、燃焼モード切換過渡時に、吸気弁５ａの開弁期間を、圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値以下とする期間を設けることによって、切換過渡時の空気量の変動を抑制し、燃焼モードの切換過渡時におけるトルク変動等の低減化を図るものである。
【００４９】
これを以下に説明する。ＥＣＵ２０は、機能的には、燃焼モード切換判定手段２１と、圧縮自己着火式燃焼用操作量演算手段２３と、火花点火式燃焼用操作量演算手段２５と、燃焼モード切換手段２７と、燃焼モード切換補正手段２８と、加算手段２９とを備えている。なお、図示の各手段は、燃焼モードの切換制御に用いるものであり、他の手段・構成については図示を省略している。
【００５０】
燃焼モード切換判定手段２１は、エンジン３０に要求される要求エンジントルクＴｅ*と、エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、燃焼モードを切換可能か否かを判定し、燃焼モード切換フラグＦｅｘをセットする。要求エンジントルクＴｅ*は、前述したように、アクセル開度センサ１７によって検出されたアクセル開度に基づいて、ＥＣＵ２０で別途算出される。
【００５１】
ここでは、燃焼モード切換判定手段２１は、例えば、図４に示される如くのエンジントルクＴｅとエンジン回転速度Ｎｅとで表される領域マップを備えており、燃焼モード切換判定手段２１は、火花点火式燃焼モードで運転中に、要求エンジントルクＴｅ*とエンジン回転速度Ｎｅが、図４に示されるマップにおいて、圧縮自己着火式燃焼（実行可能）領域ＨＣＣＩに入ったと判断された場合には、燃焼モード切換フラグＦｅｘをＯＮ（＝１）にセットする。これに対し、圧縮自己着火式燃焼モードで運転中に、要求エンジントルクＴｅ*とエンジン回転速度Ｎｅが、図４に示されるマップにおいて、火花点火式燃焼領域ＳＩに入ったと判断された場合には、燃焼モード切換フラグＦｅｘをＯＦＦ（＝０）にセットする。燃焼モード切換フラグＦｅｘは、燃焼モード切換手段２７及び燃焼モード切換補正手段２８に出力される。なお、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩと火花点火式燃焼領域ＳＩとの境界にはいわゆるハンチングを防止するため、所定幅の不感帯が設定される。
【００５２】
圧縮自己着火式燃焼用操作量演算手段２３は、要求エンジントルクＴｅ*と、エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、圧縮自己着火式燃焼に必要なエンジンパラメータの操作量を算出する。エンジンパラメータとしては、燃料噴射弁４から噴射される燃料噴射量、燃料噴射開始時期、点火プラグ４から点火火花の放出を開始する点火開始時期、スロットル弁２の開度、吸気弁５ａ及び排気弁５ｂのリフト量及び開弁期間等がある。
【００５３】
火花点火式燃焼用操作量演算手段２５は、要求エンジントルクＴｅ*と、エンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、火花点火式燃焼に必要なエンジンパラメータの操作量を算出する。
【００５４】
燃焼モード切換手段２７は、燃焼モード切換判定手段２１からの燃焼モード切換フラグＦｅｘにタイマ処理をするタイマ２７ａと、タイマ処理を行った後のフラグＦｅｘ２に応じて、圧縮自己着火式燃焼用操作量演算手段２３からの圧縮自己着火式燃焼用操作量か、火花点火式燃焼用操作量演算手段２５からの火花点火式燃焼用操作量のいずれかを選択する選択手段２７bにより構成される。タイマ２７ａでは、燃焼モード切換フラグＦｅｘが切換えられた後、所定時間だけ遅れてＦｅｘ２を変化させる。具体的には、図１３に示される如くに、ＦｅｘがＯＦＦ（＝０）からＯＮ（＝１）へと変化した時点ｔａから所定時間To経過後の時点ｔｂにおいて、Ｆｅｘ２をＯＦＦ（＝０）からＯＮ（＝１）へと変化させる。選択手段２７ｂでは、燃焼モード切換フラグＦｅｘ２がＯＮ（＝１）の場合には、圧縮自己着火式燃焼用操作量が選択される。また、燃焼モード切換フラグＦｅｘ２がＯＦＦ（＝０）の場合には、火花点火式燃焼用操作量が選択される。
【００５５】
さらに、ＥＣＵ２０は、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換えを行う際に動作する燃焼モード切換補正手段２８を備えている。燃焼モード切換補正手段２８は、補正量切換判定手段２８ａと、切換補正量演算手段２８ｂと、切換補正量選択手段２８ｃとを備えている。
【００５６】
補正量切換判定手段２８ａには、燃焼モード切換フラグＦｅｘが入力されており、火花点火式燃焼中に、燃焼モード切換フラグがＯＦＦ（＝０）からＯＮ（＝１）に切換わった際には、一定時間Tsが経過する間、フラグFhoにＯＦＦ（＝０）をセットし、Ts経過時点ｔｂから所定時間Tm内は、フラグFhoにＯＮ（＝１）をセットし、Tm経過後、ＯＦＦ（＝０）をセットする。なお、所定時間Tmは、エンジン回転速度Ｎｅに応じて変える。例えば、エンジン回転速度が低い場合には、１００ｍｓ程度とし、エンジン回転速度が高い場合には、３００ｍｓ程度とする。
【００５７】
切換補正量演算手段２８ｂは、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時における火花点火式燃焼用操作量に対する補正量を演算し、出力する。
【００５８】
切換補正量選択手段２８ｃは、補正量切換判定手段２８ａの出力がＯＮ（＝１）の場合、切換用補正量演算手段２８ｂが出力する火花点火式燃焼用操作量に対する補正量を選択し、加算手段２９に出力する。また、補正量切換判定手段２８ａの出力がＯＦＦ（＝０）の場合は、補正量として０を選択し、加算手段２９に出力する。
【００５９】
また、加算手段２９では、燃焼モード切換手段２７にて選択された値に、燃焼モード切換補正手段２８の出力結果を加算し、目標操作量ＯＰtgtとして、図２の電制スロットル弁駆動回路２０ｆ、燃料噴射弁駆動回路２０ｇ、点火出力回路２０ｈ、吸排気弁駆動回路２０ｊなどに出力する。
【００６０】
その結果、エンジン３０は、要求エンジントルクＴｅ*が出力されるように、圧縮自己着火式燃焼モードもしくは火花点火式燃焼モードのいずれかの燃焼モードで運転される。
【００６１】
ここで、目標操作量ＯＰtgtとは、エンジン３０を制御する際に操作する、スロットル弁２の開度（スロットル開度）、燃料噴射弁３への燃料噴射パルス幅や燃料噴射時期、点火プラグ４による点火時期、吸気弁５ａの開時期及び開弁期間、及び排気弁５ｂの開閉時期である。
【００６２】
なお、所定時間Ts及び所定時間Tmは予め設定されたものであってもよいし、上記エンジンパラメータに応じて設定されてもよい。より具体的には、吸気弁５ａや排気弁５ｂの内部ＥＧＲ量を所定量だけ減量又は増量させる期間であってもよい。また、燃焼室７内の燃焼状態をセンサの出力結果に基づいて設定したものであってもよい。より具体的には、燃焼室７内の圧力を直接検出する圧力センサの出力値に基づき、圧力上昇率の最大値が所定量だけ増量又は減量した期間としてもよい。
【００６３】
後述の説明では、所定時間Ts及び所定時間Tmは、予め設定された期間であるものとする。また、所定時間Toと所定時間Tsはほぼ同等であるものとする。
【００６４】
本実施例１では、切換補正量演算手段２８ｂから出力され、火花点火式燃焼用操作量演算手段２５に加算される切換補正量は、吸気弁５ａの開弁期間である。
【００６５】
次に、図７を参照しながら、本実施例の燃焼モード切換制御について説明する。
図７においては、横軸に空燃比Ａ／Ｆがとられている。図の右側が、理論空燃比＝１４．７よりもリーンＬｅであり、左側がリッチＲｉである。また、縦軸には、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲがとられている。図の上側が内部ＥＧＲ率が高く、下側が低くなっている。
【００６６】
内部ＥＧＲ導入による圧縮自己着火式燃焼を実現する自然吸気エンジンにおける、燃焼室７内の空燃比Ａ／Ｆと内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲに関して注目した場合の、火花点火式燃焼領域ＳＩと圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩを示す。ただし、領域全体において、エンジントルク及びエンジン回転速度はほぼ一定であるものとする。また、火花点火式燃焼領域ＳＩでの燃料噴射時期は吸気行程とし、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩでの燃料噴射時期は、負のオーバーラップ期間中か、吸気行程中か、あるいはそれら双方の期間中である場合のものである。
【００６７】
図７において、火花点火式燃焼領域ＳＩは、空燃比Ａ／Ｆが比較的リッチ側であり、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲが比較的低い領域である。これに対して、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩは、空燃比Ａ／Ｆが比較的リーンであり、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲが比較的高い領域である。それぞれの燃焼領域の間には双方の燃焼が不安定となる燃焼不安定領域ＣＩＳが存在する。
【００６８】
本実施例において、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換時（切換過渡時）には、例えば、点Ａのように、空燃比Ａ／Ｆが１４．７付近で、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲが低い火花点火式燃焼領域ＳＩで運転されている状態から、空燃比をほぼ一定に維持したまま、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲを高めて、点Ｂの状態に移行させる。その後、点Ｂの状態から、空燃比をほぼ一定に維持したまま、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲをさらに高めて、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩ内の点Ｃに移行させる。ただし、火花点火式燃焼領域ＳＩと、圧縮自己着火式燃焼ＨＣＣＩの間には燃焼不安定領域ＣＩＳが存在する。点Ｂから点Ｃへの移行は燃焼状態を大きく変化させるため、エンジンパラメータ、特に吸気弁５ａと排気弁５ｂの開閉時期を大きく変化させるので、燃焼室内ガスの状態がＡ／Ｆなどが変動する場合がある。Ａ／Ｆが大きく変動した場合には、燃焼が不安定領域ＣＩＳへと遷移し易く、その結果、失火を引き起こす可能性が高いことから、点Ｂから点Ｃへの移行には空気量及び内部ＥＧＲ量の変動を抑制する技術が必要である。点Ｂから点Ｃへの移行後は、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩの中で、空燃比Ａ／Ｆをリーン側の点Ｄに移行させる。これにより、燃焼モードが火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと切換えられる。
【００６９】
ここで、点Ｃは三元触媒１０にて排ガス成分中のＮＯｘを浄化することを考えた場合、Ａ／Ｆを１４．７とすることが望ましいが、圧縮自己着火式燃焼モードではＮＯｘ生成量が低いため、それに限らなくてもよい。また、点Ｃにおける内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲに関しても、点Ｄと同等でなくてもよく、エンジン３０の運転状態に応じて変えてもよい。
【００７０】
一方、上記とは逆に、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換時（切換過渡時）には、点Ｄのように、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩの中で空燃比Ａ／Ｆがリーン側の状態から、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩの中で空燃比Ａ／Ｆがほぼ１４．７である点Ｃへと移行させる。その後、点Ｃから、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲが低く、空燃比Ａ／Ｆがほぼ１４．７である、火花点火式燃焼領域ＳＩ内の点Ｂへと移行させた後、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲを減らすことで点Ａへと移行させる。これにより、燃焼モードが圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと切換えられる。
【００７１】
圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと切換える際においても、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと切換える場合と同様に、点Ｃから点Ｂへの移行には、燃焼室内ガスの状態が大きく変動しやすいため、これを抑制する技術が必要である。
【００７２】
次に、図８から図１２のフローチャート及び図１３以降のタイムチャートを参照しながら、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式モードとの間の燃焼モード切換制御を具体的に説明する。
【００７３】
まず、モード切換制御内容全体を示す図８において、ステップＳ１００では、燃焼モードを火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへ切換えるべきか否か、あるいは、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへ切換えるべきか否かを判断して、燃焼モード切換フラグＦｅｘにＯＮ（＝１）又はＯＦＦ（＝０）をセットする。ここで、変数ｔは時間を示す。なお、ステップＳ１００の詳細については、図９を用いて後述する。
【００７４】
図８のステップＳ１１０においては、ステップＳ１００の結果である燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）に応じた燃焼モードで運転すべく、選択された燃焼モードに適した操作量をセットする。また、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換開始直後、又は、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換開始直後は、運転性能の悪化を抑制するための切換補正量を演算する。なお、ステップＳ１１０の詳細については、図１０を用いて後述する。
【００７５】
図９は、図８のステップＳ１００（燃焼モード切換判定処理）の詳細を示しており、ここでは、ステップＳ１０１において、現在の要求エンジントルクＴｅ*とエンジン回転速度Ｎｅを図４のマップに照合し、続くステップＳ１０２において、火花点火式燃焼領域ＳＩであるか否かを判断し、火花点火式燃焼領域ＳＩではない、すなわち、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩであると判断された場合は、ステップＳ１０３において、前回は圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩか否かを判断し、前回も圧縮自己着火式燃焼モードＨＣＣＩであったと判断された場合は元に戻り、前回は火花点火式燃焼領域ＳＩであったと判断された場合は、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換えを行うべくステップ１０４に進んで、燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）にＯＮ（＝１）をセットして元に戻る。
【００７６】
一方、ステップＳ１０２において、火花点火式燃焼領域ＳＩであると判断された場合には、ステップＳ１０５において、前回は火花点火式燃焼領域ＳＩであったか否かを判断し、前回も火花点火式燃焼領域ＳＩであったと判断された場合は元に戻り、前回は火花点火式燃焼領域ＳＩではない、すなわち、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩであったと判断された場合は、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換えを行うべく、ステップＳ１０６に進み、燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）にＯＦＦ（＝０）をセットして元に戻る。
【００７７】
図１０は、図８のステップＳ１１０（燃焼モード切換処理）の詳細を示しており、ここでは、ステップＳ１１１において、ステップＳ１００でセットされた燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）がＯＮ（＝１）であるか否かを判断する。燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）＝１であると判断された場合は、ステップＳ１１３に進み、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換処理を実行して元に戻る。また、ステップＳ１１１において燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）＝０であると判断された場合には、ステップＳ１１５に進み、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換処理を実行して元に戻る。
【００７８】
次に、図１１を参照しながら図１０のステップＳ１１３（火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換処理）の詳細を説明する。
【００７９】
図１１のステップＳ１１３１において、ステップＳ１００でセットされた燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）がＯＮ（＝１）である場合には、ステップＳ１１３２に進む。燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）がＯＦＦ（＝０）である場合には、ステップ１１３８に進む。ステップＳ１１３２では、時点ｔのΔｔ時間前（時点ｔ−Δｔ）の燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ−Δｔ）がＯＮ（＝１）であった場合には、Ｆｅｘ（ｔ）＝１の状態が継続すると判断し、ステップＳ１１３４に進む。燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ−Δｔ）がＯＦＦ（＝０）であった場合には、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換開始と判断し、ステップＳ１１３３に進む。ステップＳ１１３３では切換開始時点ｔａに現在の時点ｔをセットし、ステップＳ１１３４に進む。
【００８０】
ステップＳ１１３４では切換開始からの時点ｔ−ｔａが所定時間Tsよりも大きいか否かを判断し、小さい場合にはステップＳ１１３８へ進む。大きい場合には、ステップＳ１１３５へと進む。ステップＳ１１３８では火花点火式燃焼モードを実行すべく、目標操作量ＰＯtgtに火花点火式燃焼用操作量をセットして元に戻る。ステップＳ１１３５では、燃焼モード切換開始からの時点ｔ−ｔａが所定時間Tsと所定時間Tmとを加算した時間Ts＋Tmよりも大きいか否かを判断し、時点ｔ−ｔａが時間Ts＋Tmよりも小さい場合には、ステップＳ１１３７へ進み、大きい場合にはステップＳ１１３６へと進む。
【００８１】
ステップＳ１１３６では、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードを切換える際に、切換補正量を加算する時間Ts＋Tmの期間中に目標操作量ＯＰtgtに、火花点火式燃焼用操作量と切換補正量を加算した結果をセットして元に戻る。
【００８２】
ステップＳ１１３７では、切換補正が終了し、その後の圧縮自己着火式燃焼モードを継続すべく、目標操作量ＯＰtgtに圧縮自己着火式燃焼用操作量をセットして元に戻る。
【００８３】
次に、図１２を参照しながら、図１０のステップＳ１１５（圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換処理）の詳細を説明する。
【００８４】
図１２のステップＳ１１５１において、ステップＳ１００でセットされた燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）がＯＮ（＝０）である場合には、ステップＳ１１５２に進む。燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ）がＯＦＦ（＝１）である場合には、ステップ１１５８に進む。ステップＳ１１５２では、時点ｔのΔｔ時間前（時点ｔ−Δｔ）の燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ−Δｔ）がＯＮ（＝０）であった場合には、Ｆｅｘ（ｔ）＝０の状態が継続すると判断し、ステップＳ１１５４に進む。燃焼モード切換フラグＦｅｘ（ｔ−Δｔ）がＯＦＦ（＝１）であった場合には、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードを切換開始と判断し、ステップＳ１１５３に進む。
【００８５】
ステップＳ１１５３では切換開始時点ｔａに現在の時点ｔをセットし、ステップＳ１１５４に進む。ステップＳ１１５４では切換開始からの時点ｔ−ｔａが所定時点Tsよりも大きいか否かを判断し、小さい場合にはステップＳ１１５８へ進む。大きい場合には、ステップＳ１１５５へと進む。ステップＳ１１５８では圧縮自己着火式燃焼モードを実行すべく、目標操作量ＰＯtgtに火花点火式燃焼用操作量をセットして元に戻る。
【００８６】
ステップＳ１１５５では、燃焼モード切換開始からの時点ｔ−ｔａが所定時間Tsと所定時間Tmとを加算した時間Ts＋Tmよりも大きいか否かを判断し、時点ｔ−ｔａが時間Ts＋Tmよりも小さい場合には、ステップＳ１１５７へ進み、大きい場合にはステップＳ１１５６へと進む。
【００８７】
ステップＳ１１５６では、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードを切換える際に、切換補正量を加算する時間Ts＋Tmの期間中に目標操作量ＯＰtgtに、圧縮自己着火式燃焼用操作量と切換補正量を加算した結果をセットして元に戻る。
【００８８】
ステップＳ１１５７では、切換補正が終了し、その後の火花点火式燃焼モードを継続すべく、目標操作量ＯＰtgtに火花点火式燃焼用操作量をセットして元に戻る。
【００８９】
次に、図１３のタイムチャートを参照しながら、本実施例における火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換制御内容をより詳細に説明する。なお、切換補正量としては、吸気弁５ａの開弁期間を用いている。
【００９０】
図１３（Ａ）の縦軸は、燃焼モード切換フラグＦｅｘのＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。図１３（Ｂ）の縦軸は、燃焼モード切換フラグＦｅｘにタイマ処理をした後のフラグＦｅｘ２のＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。図１３（Ｃ）の縦軸は補正量切換判定フラグＦｈｏのＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。図１３（Ｄ）はスロットル弁２の開度（スロットル開度）θＴＨを示している。図の上側ほど、スロットル開度θＴＨは大である。図１３（Ｅ）は、排気弁５ｂの閉時期ＥＶＣを示している。図の上側ほど、排気弁閉時期ＥＶＣが早められる。図１３（Ｆ）は、吸気弁５ａの開時期ＩＶＯを示している。図の上側ほど、吸気弁開時期ＩＶＯが早められる。図１３（Ｇ）は、吸気弁５ａの開弁期間IVeventを示している。図の上側ほど、吸気弁５ａの開弁期間IVeventは長くなる。図１３（Ｈ）は、図７の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示される燃焼室７内の状態Ｓｔａｔｅを示す。
【００９１】
図１３において、時点ｔａは、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換を開始した時点を示している。時間Toは、燃焼モード切換フラグＦｅｘの変化からＦｅｘ２が変化するまでの時間を示している。時間Tsは、燃焼モード切換フラグＦｅｘが変化してから、フラグＦｈｏが変化するまで（時点ｔｂまで）の時間を示している。時間Tmは、フラグＦｈｏが時点ｔｂでＯＮ（＝１）となってから時点ｔｃまでの時間、すなわち、目標操作量に切換用の補正量が加算される時間を示している。
【００９２】
時点ｔａ以前では、エンジンは、エンジンパラメータが火花点火式燃焼モード用に設定されており、図７の点Ａの状態である。その後、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードの切換が可能と判断され、所定時間Toの期間中、燃焼状態は、内部ＥＧＲ率ＲＩ−ＥＧＲが高い点Ｂの状態へ移行する。その後、所定時点ｔａ＋To（又はｔａ＋Ts）、すなわち時点ｔｂ以後、圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩ内の点Ｃの状態へ移行し、その後、時点ｔａ＋To＋Tm（又はｔａ＋Ts＋Tm）、すなわち時点ｔｃ以降は、点Ｄの状態となり、燃焼モードが圧縮自己着火式燃焼モードに切換えられる。
【００９３】
また、吸気弁５ａの開弁期間を示す図１３（Ｇ）において、時点ｔａ＋To（又はｔａ＋Ts）＝時点ｔｂから時点ｔａ＋To＋Tm（又はｔａ＋Ts＋Tm）＝時点ｔｃの間において、破線は、前記切換用補正量を加算しなかった場合の目標操作量を示しており、実線は、本実施例での、圧縮自己着火式燃焼操作量に対して、切換用補正量が加算された場合の操作量を示している（開弁期間が短縮されている）。
【００９４】
前記所定時間To、Ts、及びTmは、エンジン回転速度Ｎｅに応じて変えられる。例えば、エンジン回転速度が低い場合には、吸気弁５ａ、排気弁５ｂの応答時間に合わせて、長い時間としたり、エンジン回転速度が高い場合には、短い時間に設定する。ただし、これだけに限るものではなく、操作量を操作した際の燃焼室内ガスの挙動の応答時間に応じて決定するようにしてもよい。
【００９５】
次に、本実施例のように前記操作量の切換補正を行った場合の作用効果を、前記操作量の切換補正を行わない場合と比較して説明する。
【００９６】
まず、前記操作量の切換補正を行わない場合について説明する。この場合は、図１３（Ａ）に示されるように、時点ｔａにおいて、圧縮自己着火式燃焼が実行可能と判断されると、燃焼モード切換フラグＦｅｘがＯＮ（＝１）とされ、燃焼モードの切換準備として、排気弁閉時期ＥＶＣを早め（図１３（Ｅ）、吸気弁開時期ＩＶＯを遅らせる（図１３（Ｆ））。この期間では、ノンスロットル火花点火式燃焼を行うため、スロットル開度θＴＨは最大（図１３（Ｄ））、吸気弁開弁期間IVeventは時点ｔａ以前と同等とされる（図１３（Ｇ））。上記操作を行うことで燃焼状態が図７の点Ａから点Ｂへと移行する。時点ｔａ＋To（又はｔａ＋Ts）＝時点ｔｂより、Ｆｅｘ２がＯＮ（＝１）となることで、排気弁閉時期ＥＶＣがさらに早まり（図１３（Ｅ））、吸気弁開時期ＩＶＯがさらに遅くなり（図１３（Ｆ））、吸気弁開弁期間IVeventが短縮（図１３（Ｇ））され、図７の点Ｄの圧縮自己着火式燃焼モードを実行するように操作量がセットされる。
【００９７】
次に、本実施例による操作量の切換補正を行った場合について説明する。
この場合は、図１３（Ａ）に示されるように、時点ｔａにおいて、圧縮自己着火式燃焼を実行可能と判断されると、燃焼モード切換フラグＦｅｘにＯＮ（＝１）をセットし、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードの切換を開始する。図１３（Ｂ）に示されるように、Ｆｅｘの変化から所定時間To後にＦｅｘ２がＯＮ（＝１）へとセットされる。また、図１３（Ｃ）に示されるように、Ｆｅｘの変化に基づき、所定時間Ts後の時点ｔｂから所定時間Tm後の時点ｔｃまでフラグＦｈｏをＯＮ（＝１）にセットする。
【００９８】
また、図１３（Ｄ）に示されるように、火花点火式燃焼モード及び圧縮自己着火式燃焼モードにおいても、スロットル開度θＴＨは大きく開いた状態を保持する。
【００９９】
さらに、図１３（Ｅ）に示されるように、排気弁閉時期ＥＶＣは、時点ｔａでは図７の点Ｂの状態を得るべく早められ、時点ｔａ＋To（又はｔａ＋Ts）＝時点ｔｂでは、図７の点Ｃ（又は点Ｄ）の状態とすべく、さらに早められる。
【０１００】
図１３（Ｆ）に示されるように、吸気弁開時期ＩＶＯは、時点ｔａでは図７の点Ｂの状態とすべく遅くされ、時点ｔａ＋To（又はｔａ＋Ts）＝時点ｔｂでは、図７の点Ｃ（又は点Ｄ）の状態を得るべく、さらに遅くされる。
【０１０１】
図１３（Ｇ）に示されるように、吸気弁開弁期間IVeventは、時点ｔａ＋To（又はｔａ＋Ts）＝時点ｔｂまでは一定に保持されるが、時点ｔｂから時点ｔｃまでは、図７の点Ｄの目標操作量に補正量が加算され、図７の点Ｄの目標操作量よりも開弁期間が短くされる。時点ｔｃ以後は、図７の点Ｄの圧縮自己着火式燃焼モード用の開弁期間へと変更する。
【０１０２】
ここで、火花点火式燃焼用操作量、圧縮自己着火式燃焼用操作量、切換用補正量、所定時間To、所定時間Ts、所定時間Tmは、予め試験又はシミュレーションにて決定した設定値であり、エンジン３０の運転状態に応じて異なるものである。なお、燃焼室７内の燃焼状態を検出するセンサ（例、筒内圧力センサ、ノックセンサ、空燃比センサなど）の出力結果に基づいて設定してもよいものである。
【０１０３】
また、吸気弁開弁期間IVeventの切換補正量に関しては、燃焼室内７に吸入する空気の温度を検出する吸気温度センサ、空気の湿度を検出する湿度センサ、大気圧を検出する大気圧センサなどの出力結果に基づいて設定してもよい。
【０１０４】
さらに、切換補正量は、火花点火式燃焼モード及び圧縮自己着火式燃焼モードにおいて、外部環境の変化に応じて補正した量を学習した結果をもって、その値を設定するものであってもよい。
【０１０５】
次に、図１４のタイムチャートを用いて、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの燃焼モード切換制御を行った場合の各部の挙動について説明する。
【０１０６】
図１４（Ａ）の縦軸は、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを示している。図の上側ほど内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒは大である。図１４（Ｂ）の縦軸は、吸入空気量Ｑａｉｒを示している。図の上側ほど、吸入空気量Ｑａｉｒは大である。図１４（Ｃ）の縦軸は、空燃比Ａ／Ｆを示している。図の上側ほど、空燃比Ａ／Ｆはリーンである。図１４（Ｄ）の縦軸は、エンジントルクＴｅを示している。図の上側ほど、エンジントルクＴｅは大である。図１４（Ｅ）の縦軸は、エンジン回転速度Ｎｅを示している。図の上側ほど、エンジン回転速度Ｎｅは大である。図１４（Ｆ）は、図７の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示される燃焼室７内の状態Ｓｔａｔｅを示す。
【０１０７】
図１４において、実線は、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換過渡時において、前記操作量の切換補正を行った場合を示している。また、破線は、前記切換補正を行わなかった場合を示している。
【０１０８】
まず、前記操作量の切換補正を行わない場合について説明する。
時点ｔａからの操作量の準備を経て、時点ｔａ＋To（又はｔａ＋Ts）＝時点ｔｂにおいて、各操作量を圧縮自己着火式燃焼モードを実現するための設定値に切換える。それに従って、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒが増大（図１４（Ａ））、空気量Ｑａｉｒが増大される（図１４（Ｂ））。この操作により、燃焼モードが火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと移行する。
【０１０９】
この際、時点ｔｂから時点ｔｃまでの期間Ｔｍは、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒと空気量Ｑａｉｒを変化させるため、吸気弁５ａの開閉時期と排気弁５ｂの開閉時期を大きく変化させる。これに伴い、吸入空気量Ｑａｉｒは、筒内の内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒによる筒内圧力や、ピストン動作に対する吸気弁５ａの開閉時期が変化することが主要因で、図１４（Ｂ）のように一時的に増大又は減少したり増減変動し、所望の吸入空気量Ｑａｉｒとは相違する場合がある。この吸入空気量Ｑａｉｒの変動により、空燃比Ａ／Ｆがリーンとなり（図１４（Ｃ））、図７の燃焼不安定領域ＣＩＳに陥ることによって、失火し、エンジントルクＴｅの変動（図１４（Ｄ））やエンジン回転速度の変動（図１４（Ｅ））といった問題が生じる場合がある。
【０１１０】
また、吸入空気量Ｑａｉｒの変動は、吸気弁５ａの開閉時期や排気弁５ｂの開閉時期の応答時間の違いによっても発生する。
【０１１１】
次に、前記操作量の切換補正を行った場合について説明する。
本実施例では、吸入空気量Ｑａｉｒの変動が発生する期間である時点ｔｂから時点ｔｃの期間中に、吸気弁５ａの開弁期間を補正し、圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値よりも短くすることにより、吸入空気量Ｑａｉｒを減少させる（図１４（Ｂ））。これにより、図７の点Ｂから点Ｄへの移行時における空燃比Ａ／Ｆの一時的なリーン化（図１４（Ｃ））を抑制し、点Ｃへと移行させることによって、エンジントルクＴｅの低下を抑制する（図１４（Ｄ））とともに、エンジン回転速度Ｎｅの変動を抑制（図１４（Ｅ））することで、スムーズな燃焼モードの切換を実現することができる。
【０１１２】
また、図中には示されていないが、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの燃焼モード切換時に、時点ｔｂから時点ｔｃまでの期間で、ドライバの要求などにより、燃焼モード切換フラグがＯＮ（＝１）からＯＦＦ（＝０）へと切換わった場合には、火花点火式燃焼モードへの切換が必要と判断し、火花点火式燃焼を実現すべく、火花点火式燃焼用操作量を目標操作量とする。
【０１１３】
次に、図１５のタイムチャートを用いて、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換制御を行った場合の各部の挙動について説明する。
【０１１４】
図１５（Ａ）の縦軸は、燃焼モード切換フラグＦｅｘのＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。図１５（Ｂ）の縦軸は、燃焼モード切換フラグＦｅｘにタイマ処理をした後のフラグＦｅｘ２ＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。図１５（Ｃ）の縦軸はフラグＦｈｏのＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。図１５（Ｄ）はスロットル開度θＴＨを示している。図の上側ほど、スロットル開度θＴＨは大である。図１５（Ｅ）は、排気弁閉時期ＥＶＣを示している。図の上側ほど、排気弁閉時期ＥＶＣが早められる。図１５（Ｆ）は、吸気弁開時期ＩＶＯを示している。図の上側ほど、吸気弁開時期が早められる。図１５（Ｇ）は、吸気弁開弁期間IVeventを示している。図の上側ほど、吸気弁開弁期間IVeventは長くなる。図１５（Ｈ）は、図７において点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示される燃焼室内の状態Ｓｔａｔｅを示す。
【０１１５】
時点ｔａは、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと切換を開始した時点を示している。時間Toは、燃焼モード切換フラグＦｅｘの変化からＦｅｘ２が変化するまでの時間を示している。時間Tsは、フラグＦｅｘが変化してから、フラグＦｈｏが変化するまでの時間を示している。時間Tmは、フラグＦｈｏがＯＦＦ（＝０）となり、目標操作量に切換用の補正量が加算される時間を示している。
【０１１６】
時点ｔａ以前は、エンジンパラメータが圧縮自己着火式燃焼モード用に設定されており、図７の点Ｄの状態で運転されている。その後、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードの切換が可能と判断されると、時点ｔａからｔｂまでの期間Ｔｍ中、図７の点Ｃの状態を得るべく、空燃比Ａ／Ｆをほぼ１４．７（ストイキ近傍）に移行させて、その後、図７の点Ｂの状態への移行が行われ、その後、図７の点Ａの状態への移行が行われる。
【０１１７】
また、図１５（Ｇ）において、時点ｔａから時点ｔｂまでの間において、破線は、切換量補正量を加算しなかった場合の目標操作量を示しており、実線は、切換用補正量が加算された場合の操作量を示している。
【０１１８】
ここで、図１３に示される火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換とは異なり、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換時には、時間To及び時間Tsは０（ゼロ）となる。
【０１１９】
まず、前記操作量の切換補正を行わない場合について説明する。
時点ｔａにおいて、火花点火式燃焼を実行可能と判断されると、燃焼モード切換フラグＦｅｘがＯＦＦ（＝０）となり（図１５（Ａ））、それと共にフラグＦｅｘ２がＯＦＦ（＝０）にセットされる（図１５（Ｂ））。切換補正量を変更するフラグＦｈｏは時点ｔａにてＯＮ（＝１）にセットされ、時間Tmの間、目標操作量を補正すべく、ＯＮ（＝１）の状態が保たれ、その後、ＯＦＦ（＝０）にセットされる（図１５（Ｃ））。スロットル開度θＴＨは圧縮自己着火式燃焼モード及び火花点火式燃焼モードにおいて、全開状態に保たれる。排気弁閉時期ＥＶＣは時間Ｔｍが経過した時点ｔｂにて内部ＥＧＲ率が高い火花点火式燃焼モード（図７の点Ｂの状態）にすべく、遅くされ、その後、図７の点Ａの状態すべくさらに遅くされる（図１５（Ｅ））。吸気弁開時期ＩＶＯは排気弁閉時期と同様に、時点ｔｂにて早められた後、さらに早められる（図１５（Ｆ））。吸気弁開弁期間ＩＶeventは時点ｔｂにて長くされる（図１５（G））。
【０１２０】
次に、前記操作量の切換補正を行った場合について説明する。
時点ｔａにおいて、図１５（Ａ）に示されるように、圧縮自己着火式燃焼を実行可能と判断されると、燃焼モード切換フラグＦｅｘにOFF（＝０）をセットし、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードの切換を開始する。図１５（Ｂ）に示されるように、Ｆｅｘの変化直後にＦｅｘ２がOFF（＝０）へとセットされる。また、図１５（Ｃ）に示されるように、フラグＦｅｘの変化に基づき、時点ｔａ後から所定時間Tm経過後の時点ｔｂまでフラグＦｈｏをＯＮ（＝１）にセットする。
【０１２１】
図１５（Ｄ）に示されるように、圧縮自己着火式燃焼モード及び火花点火式燃焼モードにおいても、スロットル開度θＴＨは全開状態を保持する。
【０１２２】
図１５（Ｅ）に示されるように、排気弁閉時期ＥＶＣは、時点ｔｂにて、図７の点Ｃの状態から点Ｂの状態へと移行すべく、遅くされ、その後、さらに図７の点Ａの状態へと移行すべく遅くされる。
【０１２３】
図１５（Ｆ）に示されるように、吸気弁開時期ＩＶＯは、時点ｔｂでは図７の点Ｃの状態から点Ｂの状態へと移行すべく、早められ、さらに図７の点Ｂの状態から点Ａの状態へと移行するために、さらに早められる。
【０１２４】
図１５（Ｇ）に示されるように、吸気弁開弁期間IVeventは、時点ｔａから時点ｔｂまでは、圧縮自己着火式燃焼モード用の目標操作量に補正量が加算され、図７の点Ｃの状態に移行すべく、短くされる。その後、時点ｔｂにて、火花点火式燃焼モードで運転すべく、長くされる。
【０１２５】
次に、図１６のタイムチャートを用いて、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの燃焼モード切換制御を行った場合の各部の挙動について説明する。
【０１２６】
図１６（Ａ）の縦軸は、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを示している。図の上側ほど内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒが大である。図１６（Ｂ）の縦軸は、吸入空気量Ｑａｉｒを示している。図の上側ほど、吸入空気量Ｑａｉｒが大でる。図１６（Ｃ）の縦軸は、空燃比Ａ／Ｆを示している。図の上側ほど、空燃比Ａ／Ｆはリーンである。図１６（Ｄ）の縦軸は、エンジントルクＴｅを示している。図の上側ほど、エンジントルクＴｅは大である。図１６（Ｅ）の縦軸は、エンジン回転速度Ｎｅを示している。図の上側ほど、エンジン回転速度Ｎｅは大である。図１６（Ｆ）は、図７において点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示される燃焼室内の状態Ｓｔａｔｅを示す。
【０１２７】
図１６において、実線は、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換において、前記操作量の切換補正を行った場合を示している。また、破線は、前記切換補正を行わなかった場合を示している。
【０１２８】
まず、前記操作量の切換補正を行わない場合について説明する。
時点ｔａ＋Tm＝時点ｔｂにおいて、各操作量を火花点火式燃焼モードを実現するための設定値に切換える。それに従って、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒが減少（図１６（Ａ））、空気量Ｑａｉｒが増大される（図１６（Ｂ））。この操作により、燃焼モードが圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと移行する。その後、火花点火式燃焼モードにおいて、内部ＥＧＲ量を低下させることで、図７の点Ａの状態へと移行させる。
【０１２９】
この際、時点ｔａから時点ｔｂまでの期間中に、吸気弁開弁期間IVｅｖｅｎｔを補正していないため、吸入空気量Ｑａｉｒは時点ｔａ以前の状態に保たれ、目標の切換状態とは異なり、吸入空気量Ｑａｉｒが多く、空燃比Ａ／Ｆがリーンの状態となる。さらに、時点ｔｂ以降では、吸気弁の開閉時期と排気弁の開閉時期を大きく変化させるが、吸入空気量Ｑａｉｒが多量であるため、切換途中において、吸入空気量Ｑａｉｒが、燃焼室内の内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒによる筒内圧力や、ピストン動作に対する吸気弁の開閉時期が変化することによって、図１６（Ｂ）のように一時的に増大する場合がある。この吸入空気量Ｑａｉｒの一時的な増量により、空燃比Ａ／Ｆがリーンとなり（図１６（Ｃ））、図７の燃焼不安定領域ＣＩＳに陥ることによって、失火、エンジントルクＴｅの変動（図１６（Ｄ））やエンジン回転速度の変動（図１６（Ｅ））といった問題が生じる場合がある。
【０１３０】
次に、前記操作量の切換補正を行った場合について説明する。
時点ｔａから時点ｔｂまでの期間において、図７の点Ｃの状態に移行すべく、空燃比Ａ／Ｆがほぼ１４．７（ストイキ近傍）となるように、吸気弁開弁期間IVeventを補正することで、時点ｔａ＋Tmでの燃焼モードの切換に先立ち、吸入空気量Ｑａｉｒが減少し、これにより、時点ｔａ＋Tmでの各操作量の切換による吸入空気量Ｑａｉｒの一時的な増大を抑制することが可能となる（図１６（Ｂ））。この結果、時点ｔｂ以降の空燃比Ａ／Ｆの一時的なリーン化が抑制され（図１６（Ｃ））、エンジントルクＴｅの変動を抑制（図１６（Ｄ））及びエンジン回転速度Ｎｅの変動を抑制することが可能となり（図１６（Ｅ））、スムーズな燃焼モードの切換を実現することができる。
【０１３１】
また、図中には示されていないが、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの燃焼モード切換時に、時点ｔａから時点ｔｂまでの期間で、ドライバの要求などにより、燃焼モード切換フラグがＯＦＦ（＝１）からＯＮ（＝０）へと切換わった場合には、圧縮自己着火式燃焼への切換が要求されたと判断し、圧縮自己着火式燃焼を実現すべく、圧縮自己着火式燃焼用操作量を目標操作量とする。
【０１３２】
本実施例では、吸気弁開弁期間IVeventが、火花点火式燃焼モード時の設定値よりも、圧縮自己着火式燃焼モード時の設定値の方が短くされているが、これに限るのではなく、吸気弁開弁期間IVeventはエンジントルクＴｅ及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて設定されるものであり、その関係が逆転、又は同等であってもよい。ただし、切換補正量は吸気弁開弁期間IVeventを短くする方向に加算されることに変化はない。
【０１３３】
次に、図１７から図２１を用いて、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換に際しての、切換補正量を加算する期間である時点ｔｂ〜時点ｔｃ（時点ｔａ＋Tsから時点ｔａ＋Ts＋Tm）について説明する。
【０１３４】
火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換に際し、そのトリガとなる代表的なものとして、要求エンジントルクＴｅ＊とエンジン回転速度Ｎｅがある。火花点火式燃焼モードでの運転中に、エンジン回転速度Ｎｅとドライバが要求する要求エンジントルクＴｅ＊が、図４に示される圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩ内に入った場合に、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードの切換が行われる。この際、あるエンジン回転速度Ｎｅにおける圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩの上限を示す要求エンジントルクＴｅ＊の決定方法が重要である。
【０１３５】
図１７に、要求エンジントルクＴｅ＊と燃焼モード切換フラグＦｅｘのタイムチャートを示す。図１７（Ａ）の縦軸は、要求エンジントルクＴｅ＊を示している。図の上側ほど、要求エンジントルクＴｅ＊が大である。図１７（Ｂ）の縦軸は、燃焼モード切換フラグＦｅｘのＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。なお、図１７（Ａ）のｓＴｅ＊は当該運転状態における図４の圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩの上限を示す要求エンジントルクＴｅ＊を示している。
【０１３６】
ドライバからの要求エンジントルクＴｅ＊が低下し、時点ｔｔ１にて所定値ｓＴｅ＊以下となった際に、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと切換えるべく、燃焼モード切換フラグＦｅｘをＯＦＦ（＝０）からＯＮ（＝１）へと切換える。
【０１３７】
図１８は、要求エンジントルクＴｅ＊の変化に応じて、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードを切換える際の、要求エンジントルクＴｅ＊と燃焼モード切換フラグＦｅｘのタイムチャートを示している。図１８（Ａ）の縦軸は、要求エンジントルクＴｅ＊を示している。図の上側ほど、要求エンジントルクＴｅ＊が大である。図１８（Ｂ）の縦軸は、燃焼モード切換フラグＦｅｘのＯＮ（＝１）、ＯＦＦ（＝０）を示している。なお、図１７と同様に、ｓＴｅ＊は、当該運転状態でのエンジン回転速度Ｎｅにおける、図４に示される圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩの上限を示す要求エンジントルクＴｅ＊である。
【０１３８】
上限のエンジントルクｓＴｅ＊以上であり、圧縮自己着火式燃焼モードで運転中に、要求エンジントルクＴｅ＊が減少し、時点ｔｔ２において上限のエンジントルクｓＴｅ＊以下となった際に、燃焼モードを圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと切換えるべく、燃焼モード切換フラグＦｅｘをＯＮ（＝１）からＯＦＦ（＝０）へと切換える。
【０１３９】
火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換においては、図１７に示される燃焼モード切換フラグＦｅｘの変化に基づき、時間Ts経過後の時点ｔｂから時間Tmが経過するまでの間、目標操作量を切換補正量にて補正する期間を設ける。
【０１４０】
従って、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換では、要求エンジントルクＴｅ＊が所定のエンジントルクｓＴｅ＊以上となった時点と同時又はそれ以後に、切換補正量の補正を開始する。
【０１４１】
圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換においては、図１８に示される燃焼モード切換フラグＦｅｘの変化に基づき、時点ｔａから時間Tm経過するまでの間、目標操作量を切換補正量にて補正する期間を設ける。
【０１４２】
従って、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換では、要求エンジントルクＴｅ＊が所定のエンジントルクｓＴｅ＊以下となった時点と同時又はそれ以後に、切換補正量の補正を開始する。
【０１４３】
上記の所定のエンジントルクｓＴｅ＊（図４の圧縮自己着火式燃焼領域ＨＣＣＩの上限値）を決定する方法に関して、図１９を用いて説明する。
【０１４４】
図１９の横軸は、要求エンジントルクＴｅ＊を示している。図の右側ほど、要求エンジントルクＴｅ＊が大である。図１９（Ａ）の縦軸は、燃焼室７内の圧力上昇率ｄＰｉｍａｘを示している。図の上側ほど、圧力上昇率ｄＰｉｍａｘは大である。図１９（Ｂ）の縦軸は、空燃比Ａ／Ｆを示している。図の上側ほど、空燃比Ａ／Ｆはリーンである。図１９（Ｃ）の縦軸は、燃焼変動率ｃＰｉを示している。図の上側ほど、燃焼変動率ｃＰｉは大である。なお、図１９（Ａ）のｓｄＰｉｍａｘは、圧力上昇率ｄＰｉｍａｘの許容値を示している。図１９（Ｂ）のｓＡ／Ｆは、空燃比Ａ／Ｆの許容値を示している。図１９（Ｃ）のｓｃＰｉは、燃焼変動率ｃＰｉの許容値を示している。
【０１４５】
図１９（Ａ）に示されているように、要求エンジントルクＴｅ＊が大きくなるに従い、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘは増大していくが、エンジントルクｓＴｅ＊は、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘが所定値ｓｄＰｉｍａｘとなる要求エンジントルクであってもよい。
【０１４６】
また、図１９（Ｂ）に示されているように、要求エンジントルクＴｅ＊が大きくなるに従い、空燃比Ａ／Ｆはリッチ化していくが、エンジントルクｓＴｅ＊は、空燃比Ａ／Ｆが所定の空燃比ｓＡ／Ｆとなる要求エンジントルクｓＴｅ２とするものであってもよい。
【０１４７】
また、図１９（Ｃ）に示されているように、要求エンジントルクＴｅ＊が大きくなるに従い、燃焼変動率ｃＰｉは減少していくが、エンジントルクはｓＴｅ＊は、燃焼変動率ｃＰｉが所定の燃焼変動率ｓｃＰｉとなる要求エンジントルクｓＴｅ３により決定されるものであってもよい。
【０１４８】
上記の切換補正量を加算する期間の開始時期については、要求エンジントルクＴｅ＊に基づくものに限らず、燃焼室７内への吸入空気量の温度及び湿度、又は大気圧を検出するセンサの信号に基づくものであってもよく、本実施形態のエンジン３０の制御装置４０を搭載した車両において、車間距離や地図情報といった車両の周辺情報を検出する装置又はセンサからの出力信号に基づいて決定されるものであってもよく、さらに本実施形態のエンジン３０の制御装置４０以外の制著装置からの出力信号に基づいて決定されるものであってもよい。
【０１４９】
次に、図２０及び図２１のタイムチャートを用いて、目標操作量に切換補正量を加算する期間の終了時期について説明する。
【０１５０】
図２０は、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードを切換えた際の圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘと内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを示している。
【０１５１】
図２０（Ａ）の縦軸は、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘを示している。図の上側ほど、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘは大である。図２０（Ｂ）の縦軸は、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを示している。図の上側ほど、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒは大である。なお、図２０（Ａ）のｓｄＰｉｍａｘ２は圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘの所定値を示している。図２０（Ｂ）のｓＱｅｇｒ１は、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒの所定値を示している。
【０１５２】
図２０（Ａ）に示されているように、燃焼モードを圧縮自己着火式燃焼モードへと切換えた際に、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘが上昇した後、燃焼状態が安定してｄＰｉｍａｘが低下し、所定値ｓｄＰｉｍａｘ２以下となった時点ｔｔｘをもって、燃焼モードの切換が終了したと判断し、切換補正量の加算を終了するものであってもよい。
【０１５３】
また、図２０（Ｂ）に示しているように、燃焼モードを圧縮自己着火式燃焼モードへと切換えた際に、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒが増大した後、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒが所定値ｓＱｅｇｒ１以上となった時点ｔｔｗをもって、燃焼モードの切換が終了したと判断し、切換補正量の加算を終了するものであってもよい。
【０１５４】
図２１は、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードを切換えた際の圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘと内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを示している。
【０１５５】
図２１（Ａ）の縦軸は、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘを示している。図の上側ほど、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘは大である。図２１（Ｂ）の縦軸は、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを示している。図の上側ほど、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒは大である。なお、図２１（Ａ）のｓｄＰｉｍａｘ３は圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘの所定値を示している。図２１（Ｂ）のｓＱｅｇｒ２は、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒの所定値を示している。
【０１５６】
図２１（Ａ）に示されているように、燃焼モードを火花点火式燃焼モードへと切換えた際に、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘが低下し、所定値ｓｄＰｉｍａｘ３以下となった時点ｔｔzをもって、燃焼モードの切換が終了したと判断し、切換補正量の加算を終了するものであってもよい。
【０１５７】
また、図２１（Ｂ）に示しているように、燃焼モードを火花点火式燃焼モードへと切換えた際に、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒが減少した後、内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒが所定値ｓＱｅｇｒ２以下となった時点ｔｔｙをもって、燃焼モードの切換が終了したと判断し、切換補正量の加算を終了するものであってもよい。
【０１５８】
すなわち、目標操作量に切換補正量を加算する期間の終了時期は、燃焼モードが、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと切換わった時期（圧縮自己着火式燃焼開始時期）、又は、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと切換わった時期（火花点火式燃焼開始時期）と同時又はそれより若干早期に設定する。
【０１５９】
図２０及び図２１に示したように、燃焼モードの切換の終了時期を決定するものは、圧力上昇率の最大値ｄＰｉｍａｘ又は内部ＥＧＲ量Ｑｅｇｒに限ったものではなく、筒内圧力や燃焼変動率、空気量、空燃比など、その他の燃焼モードに関わる信号を検出した結果に基づいて決定するものであってもよい。
【０１６０】
以上説明したように、本実施例では、燃焼モード切換時の、吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期の変化に伴う、空気量の変動を抑制するために、燃焼モード切換過渡時に、吸気弁５ａの開弁期間（又はリフト量）を低減補正する期間を設ける方法を採用している。これにより、燃焼モード切換過渡時時の空気量の変動に起因する、エンジントルクＴｅ及びエンジン回転速度Ｎｅの変動が低減され、運転性能の悪化を抑制することができる。
【０１６１】
［実施例２］
次に、図２２及び図２３を用いて、燃焼モード切換制御の実施例２を説明する。
なお、本実施例２が適用されるエンジンやシステム構成等は、基本的には、図１、図２、図３に示されるものと同じであるので、その重複説明を省略し、以下においては、実施例１との相異点を重点的に説明する。
【０１６２】
本実施例２においては、図３に示される燃焼モード切換補正手段２８が出力する切換用補正量が実施例１とは異なっている。この点について、以下に説明する。
【０１６３】
まず、図２２のタイムチャートを用いて、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換制御について説明する。
【０１６４】
図１３に示される実施例１では、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードを切換える際に、図７の点Ａの状態から点Ｂの状態を経由して点Ｄの状態へと移行する途中にて、吸気弁５ａの開弁期間を減量補正することによって、図７の点Ｃの状態を経由することにより、エンジントルク変動等を低減している。
【０１６５】
しかしながら、実施例１の切換制御のみでは、図７の点Ｂの状態から点Ｃの状態への移行時に吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期が大きく変更するため、空気量が一時的に所望値より増大してしまう場合がある。
【０１６６】
この問題を解決すべく、本実施例２では、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換では、点Ｂの状態から点Ｃの状態への移行時において、吸気弁５ａの開弁期間を減量補正することで、燃焼モード切換時の運転性能の悪化を抑制するものである。
【０１６７】
図２２（Ａ）から図２２（Ｈ）の縦軸は、図１３（Ａ）から図１３（Ｈ）の縦軸と同じである。また、図２２中の実線は、本実施例２での操作量等を示し、図２２中の破線は、図１３に示される実施例１での操作量等を示す。
【０１６８】
図２２（Ｃ）の時点ｔe＋To（又はｔe＋Ts）＝時点ｔｆから時点ｔe＋To＋Tm（又はｔe＋Ts＋Tm）＝時点ｔｇにおいて、燃焼モード切換フラグＦｅｘとフラグＦｅｘ２の変化に伴い、フラグＦｈｏはＯＮ（＝１）にセットされる。
【０１６９】
図２２（Ｇ）の吸気弁の開弁期間IVeventは、フラグＦｈｏの上記変化に応じて、時点ｔｆから時点ｔｇまでの間、図７の点Ｃの状態を実現する吸気弁の開弁期間IVeventを減量補正する。また、時点ｔｇから時点ｔｈまでの間は、図７の点Ｃの状態を実現する吸気弁の開弁期間に設定され、時点ｔｈ以後は、点Ｄの状態を実現する値に設定される。
【０１７０】
このようにされることにより、図７の点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄの各状態を遷移し、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードを切換える途中にて、点Ｂの状態から点Ｃの状態への移行時における吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期の変化に伴う空気量の一時的な増大を抑制し、切換過渡時のエンジントルクの変動を抑制することが可能である。
【０１７１】
次に、図２３のタイムチャートを用いて、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換制御ついて説明する。
【０１７２】
図１４に示される実施例１では、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードを切換える際に、図７の点Ｄの状態から点Ｂの状態を経由して点Ａの状態へと移行する途中にて、吸気弁５ａの開弁期間を減量補正することにより、図７の点Ｃ近傍を経由して、エンジントルク変動を低減している。
【０１７３】
しかしながら、この場合も実施例１の切換制御のみでは、図７の点Ｃの状態から点Ｂの状態への移行時に吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期が大きく変化するので、空気量が一時的に増大してしまう場合がある。
【０１７４】
この問題を解決すべく、本実施例２では、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換では、点Ｃの状態から点Ｂの状態への移行時において、吸気弁５ａの開弁期間を減量補正することで、燃焼モード切換時の運転性能の悪化を抑制するものである。
【０１７５】
図２３（Ａ）から図２３（Ｈ）の縦軸は、図１４（Ａ）から図１４（Ｈ）の縦軸を同じである。また、図２３中の実線は、本実施例２での操作量等を示し、図２３中の破線は、図１３に示される実施例１での操作量等を示す。
【０１７６】
図２３（Ｂ）の時点ｔeにて燃焼モード切換フラグＦｅｘがＯＮ（＝１）からＯＦＦ（＝０）へと変化すると、時点ｔe＋To（又はｔe＋Ts）＝時点ｔｆにてフラグＦｅｘ２をＯＮ（＝１）からＯＦＦ（＝０）へと変化させる。
【０１７７】
図２３（Ｃ）では、時点ｔｆでのＦｅｘ２の変化に伴い、時点ｔｆから時点ｔe＋To＋Tm（又はｔe＋Ts＋Tm）＝ｔｇの間、図７の点Ｂの状態を実現する火花点火式燃焼モード用の開弁期間を減量補正する。さらに、時点ｔｇから時点ｔｈまでは点Ｂの状態を実現する吸気弁開弁期間に設定した後、時点ｔｈ以後は、点Ａの状態を実現する設定値へと変更する。
【０１７８】
このようにされることにより、図７の点Ｄ、点Ｃ、点Ｂ、点Ａの各状態を遷移し、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードを切換える途中にて、点Ｃから点Ｂへと吸気弁及び排気弁の開閉時期の変化に伴う空気量の一時的な増大を抑制し、切換期間中のエンジントルクの変動を抑制することが可能である。
【０１７９】
以上説明したように、本実施例では、燃焼モードの切換途中にて、吸気弁の開弁期間（又はリフト量）を減量補正することにより、燃焼モード切換時の運転性能の悪化を抑制することができる。
【０１８０】
［実施例３］
次に、図２４から図２６を用いて、燃焼モード切換制御の実施例３を説明する。
なお、本実施例３が適用されるエンジンやシステム構成等は、基本的には、図１、図２、図３に示されるものと同じであるので、その重複説明を省略し、以下においては、実施例１、２との相異点を重点的に説明する。
【０１８１】
本実施例３では、火花点火式燃焼モードでの吸入空気量の調整がスロットル弁２の開度により調整するようになっており（通常スロットル火花点火式燃焼モード）、この点が、吸気弁５ａの開弁期間を制御することで吸入空気量を調整するようにされている実施例１、２（ノンスロットル火花点火式燃焼モード）とは異なる。したがって、本実施例３では、吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの作動プロフィールは、図２４に示されるように、リフト量及び開弁期間を実施例１、２より大きくとっている。ただし、吸気弁５ａ及び排気弁５ｂは開弁期間とリフト量の変化が拘束されており、開弁期間の連続的な減少に伴って、リフト量が連続的に減少するものとなっている。
【０１８２】
まず、図２５を用いて、通常スロットル火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換制御について説明する。
【０１８３】
本実施例３では、図２２に示される実施例２と同様に、図７の点Ｂの状態から点Ｃの状態への移行時に吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期が大きく変更されるため、空気量が一時的に増大する場合があり、これを抑制するために、吸気弁５ａの開弁期間を減量補正することによって、燃焼モード切換時の運転性能の悪化を抑制するものである。
【０１８４】
図２５のタイムチャートは、実施例２を示す図２２のタイムチャートに対応しており、図２５（Ａ）から図２５（Ｈ）の縦軸は、図２２（Ａ）から図２２（Ｈ）の縦軸と同じである。また、図２５中の実線は、本実施例３での操作量等を示し、図２５中の破線は、図２２に示される実施例２での操作量等を示す。
【０１８５】
図２５（Ｄ）では、時点ｔｉまでは、図７の点Ａの状態を実現すべく、スロットル開度θＴＨを小開度とし、時点ｔｉから時点ｔｉ＋To（又はｔｉ＋Ts）＝時点ｔｊまでの間は、点Ｂの状態を実現するため、空気量をほぼ一定に保持しながら内部ＥＧＲ率を増量し、スロットル開度θＴＨを少し大きくする。その後、時点ｔｊから時点ｔｌまでの間には、点Ｃの状態を実現すべく、スロットル開度θＴＨを大きくし、時点ｔｌ以後は、ほぼ全開とする。
【０１８６】
図２５（Ｇ）では、時点ｔｉから時点ｔｊの間、図７の点Ｂの状態を実現するため、吸気弁の開弁期間IVeventを短くし、時点ｔｊから時点ｔｉ＋To＋Tm（又はｔｉ＋Ts＋Tm）＝時点ｔｋの間には、フラグＦｈｏがＯＮ（＝１）にセットされるため、ｔｌ以後の圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値から減量補正を行い、時点ｔｌ以後では、図７の点Ｄを実現する吸気弁の開弁期間に設定する。
【０１８７】
このようにされることにより、通常スロットル火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換を行う際にも、図７の点Ａの状態から点Ｄの状態への遷移途中にて、点Ｂの状態から点Ｃの状態へと吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期の変化に伴う空気量の一時的な増大を抑制し、切換期間中のエンジントルクの変動を抑制することが可能である。
【０１８８】
次に、図２６を用いて、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換制御について説明する。
【０１８９】
本実施例３では、図２３に示される実施例２と同様に、図７の点Ｃの状態から点Ｂの状態への移行時に吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期が大きく変更されるため、空気量が一時的に増大する場合があり、これを抑制するために、吸気弁５ａの開弁期間を減量補正することによって、燃焼モード切換時の運転性能の悪化を抑制するものである。
【０１９０】
図２６のタイムチャートは、実施例２を示す図２３のタイムチャートに対応しており、図２６（Ａ）から図２６（Ｈ）の縦軸は、図２３（Ａ）から図２３（Ｈ）の縦軸と同じである。また、図２６中の実線は、本実施例３での操作量等を示し、図２６中の破線は、図２２に示される実施例２での操作量等を示す。
【０１９１】
図２６（Ｄ）では、時点ｔｉまでは、図７の点Ｄの状態を実現すべく、スロットル開度θＴＨを大開度とし、時点ｔｉから時点ｔｉ＋To（又はｔｉ＋Ts）＝ｔｊまでの間には、点Ｃの燃焼状態を実現すべく圧縮自己着火式燃焼モードにて吸入空気量を減量して、スロットル開度θＴＨを小さくする。その後、時点ｔｊから時点ｔｌの間には、点Ｂの状態を実現すべく、スロットル開度θＴＨをさらに小さくし、時点ｔｌ以後は、図７の点Ａの状態を実現するスロットル開度θＴＨに設定する。
【０１９２】
図２６（Ｇ）では、時点ｔｊまで、吸気弁の開弁期間IVeventを保持し、時点ｔｊから時点ｔｋまでの間は、フラグＦｈｏがＯＮ（＝１）にセットされるため、時点ｔｋ以後の火花点火式燃焼モードの設定値から減量補正を行い、時点ｔｋから時点ｔｌの間には、図７の点Ｂの状態を実現する開弁期間へと設定し、時点ｔｌ以後は図７の点Ａの状態を実現する吸気弁の開弁期間へとセットする。
【０１９３】
このようにされることにより、圧縮自己着火式燃焼モードから通常スロットル火花点火式燃焼モードへの切換を行う際にも、図７の点Ｄの状態から点Ａの状態への遷移途中にて、点Ｃの状態から点Ｂの状態への移行時における吸気弁５ａ及び排気弁５ｂの開閉時期の変化に伴う空気量の一時的な増大を抑制し、切換期間中のエンジントルクの変動を抑制することが可能である。
【０１９４】
このように、本実施形態では、燃焼モードの切換過渡時にて、吸気弁５ａの開弁期間（又はリフト量）を減量補正することにより、燃焼モード切換時の運転性能の悪化を抑制することができる。
【０１９５】
以上、本発明の実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができる。
【０１９６】
例えば、前記実施形態では、吸気弁５ａの開弁期間とリフト量に拘束条件があったが、これに限るものではなく、リフト量とは関係なく、開弁期間のみを連続的に変化させることのできる吸気弁及び排気弁を用いてもよい。
【０１９７】
また、燃焼モードの切換前後にて、運転条件がほぼ一定であることを前提としたが、それに限るものではなく、燃焼モードの切換前後において、要求エンジントルクやエンジン回転速度が変更される場合であってもよい。
【０１９８】
例えば、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換可否は、要求エンジントルクとエンジン回転速度のみではなく、水温、又は、排気温度、又は、吸気温度、又は、燃料温度を直接又は間接的に検出するセンサの出力信号の少なくとも１つに基づいて、判断するようにしてもよい。
【０１９９】
本発明を適用することにより、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとを切換える際に、吸気弁及び排気弁の開閉時期が大きく変更されることによる吸入空気量の一時的な増大を抑制することか可能であり、運転性能の悪化を抑制しながら燃焼モードのスムーズな切換を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】本発明に係る制御装置の一実施形態を自動車用ガソリンエンジンに適用した場合を示す概略構成図。
【図２】図１に示されるＥＣＵの内部構成の説明に供される図。
【図３】図１に示される制御装置の制御システム図。
【図４】火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの領域の説明に供される図。
【図５】実施例１、２でのノンスロットル火花点火式燃焼モードにおける吸気弁及び排気弁の作動プロフィールを示す図。
【図６】実施例１、２での圧縮自己着火式燃焼モードにおける吸気弁及び排気弁の作動プロフィールを示す図。
【図７】実施例１、２、３における燃焼モード切換制御の説明に供される図。
【図８】実施例１の燃焼モード切換制御内容の全体を示すフローチャート。
【図９】図８のステップＳ１００（燃焼モード切換判定処理）の詳細を示すフローチャート。
【図１０】図８のステップＳ１１０（燃焼モード切換処理）の詳細を示すフローチャート。
【図１１】図１０のステップＳ１１３（火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換）の詳細を示すフローチャート。
【図１２】図１０のステップＳ１１５（圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換）の詳細を示すフローチャート。
【図１３】実施例１における、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換制御の説明に供されるタイムチャート。
【図１４】実施例１における、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換時の各部の挙動等を示すタイムチャート。
【図１５】実施例１における、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換制御の説明に供されるタイムチャート。
【図１６】実施例１における、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換時の各部の挙動等を示すタイムチャート。
【図１７】実施例１における、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換時の要求エンジントルクと燃焼モード切換フラグの変化を示すタイムチャート。
【図１８】実施例１における、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換時の要求エンジントルクと燃焼モード切換フラグの変化を示すタイムチャート。
【図１９】実施例１における、要求エンジントルク、圧力上昇率の最大値、空燃比、燃焼変動率の説明に供される図。
【図２０】実施例１における、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換時の圧力上昇率の最大値と内部ＥＧＲ量の変化を示すタイムチャート。
【図２１】実施例１における、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換時の圧力上昇率の最大値と内部ＥＧＲ量の変化を示すタイムチャートである。
【図２２】実施例２における、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換制御の説明に供されるタイムチャート。
【図２３】実施例２における、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換制御の説明に供されるタイムチャート。
【図２４】実施例３での通常スロットル火花点火式燃焼モードにおける吸気弁及び排気弁の作動プロフィールを示す図。
【図２５】実施例３における、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへの切換制御の説明に供されるタイムチャート。
【図２６】実施例３における、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへの切換制御の説明に供されるタイムチャート。
【符号の説明】
【０２０１】
１    …エアフローセンサ
２    …電制スロットル弁
３    …燃料噴射弁
４    …点火プラグ
５ａ  …吸気弁
５ｂ  …排気弁
６    …吸気通路
７    …燃焼室
８    …排気通路
９    …空燃比センサ
１０  …三元触媒
１１  …排気温センサ
１２  …クランク軸
１３  …クランク角センサ
１４  …ピストン
１５  …シリンダ
２０  …ＥＣＵ
３０  …ガソリンエンジン
４０  …制御装置
２０ａ…入力回路
２０ｂ…入力ポート
２０ｃ…ＲＡＭ
２０ｄ…ＲＯＭ
２０ｅ…ＣＰＵ
２０ｆ…電制スロットル弁駆動回路
２０ｇ…燃料噴射弁駆動回路
２０ｈ…点火出力回路
２０ｊ…吸排気弁駆動回路
２１  …燃焼モード切換判定手段
２３  …圧縮自己着火式燃焼用操作量演算手段
２５  …火花点火式燃焼用操作量演算手段
２７  …燃焼モード切換手段
２７ａ…タイマ
２７ｂ…燃焼モード用操作量選択手段
２８  …燃焼モード切換補正手段
２８ａ…補正量切換判定手段
２８ｂ…切換用補正量演算手段
２８ｃ…切換補正量選択手段
２９  …加算手段
【図１】
0004642095.tif 000002
【図２】
0004642095.tif 000003
【図３】
0004642095.tif 000004
【図４】
0004642095.tif 000005
【図５】
0004642095.tif 000006
【図６】
0004642095.tif 000007
【図７】
0004642095.tif 000008
【図８】
0004642095.tif 000009
【図９】
0004642095.tif 000010
【図１０】
0004642095.tif 000011
【図１１】
0004642095.tif 000012
【図１２】
0004642095.tif 000013
【図１３】
0004642095.tif 000014
【図１４】
0004642095.tif 000015
【図１５】
0004642095.tif 000016
【図１６】
0004642095.tif 000017
【図１７】
0004642095.tif 000018
【図１８】
0004642095.tif 000019
【図１９】
0004642095.tif 000020
【図２０】
0004642095.tif 000021
【図２１】
0004642095.tif 000022
【図２２】
0004642095.tif 000023
【図２３】
0004642095.tif 000024
【図２４】
0004642095.tif 000025
【図２５】
0004642095.tif 000026
【図２６】
0004642095.tif 000027