(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火式内燃機関の吸気弁の開閉時期およびまたはリフト量を変更する可変動弁機構と、
前記内燃機関の負荷が低いときは高いときに比して気筒内の圧力が高くなるように可変動弁機構を制御する動弁機構制御手段と、
前記気筒内へ燃料を噴射するメイン噴射手段と、
前記メイン噴射手段による燃料噴射に先立って複数回のパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
前記内燃機関の排気系から吸気系へ排気の一部を還流させる排気再循環手段と、
前記メイン噴射手段及び前記パイロット噴射手段による総燃料噴射量をパラメータとして前記排気再循環手段による排気還流量を制御する排気再循環制御手段と、
前記可変動弁機構が筒内圧を低くすべく制御されているときは、筒内圧を高くすべく制御されているときに比して前記排気再循環制御に用いられる総燃料噴射量を減量補正するパラメータ補正手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式内燃機関。
【請求項２】
前記パラメータ補正手段は、各パイロット噴射の実行時期に応じて前記総燃料噴射量の減量補正量を変更することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに搭載される内燃機関に関し、特に可変動弁機構を備えた圧縮着火式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）では、高負荷時における空気過剰率の低下を防止、言い換えれば高負荷時における吸気の充填効率を向上させることを目的として、吸気弁の閉時期が吸気行程下死点以降に大きく遅角されるとともに、始動性の向上及び低負荷時における燃焼効率の向上を目的として圧縮比が高く設定されている。
【０００３】
ところで、高圧縮比の内燃機関では、シリンダヘッドやシリンダブロックの強度及び剛性を高くする必要があるため、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に比して排気量当たりの質量が大きくなり易く、その結果、車両搭載時の重量増加を招き、燃料消費量を向上させる上で不利になる可能性があった。
【０００４】
これに対し、内燃機関の圧縮比を低下させる方法が考えられるが、燃料噴射時期（圧縮行程上死点近傍）における筒内雰囲気温度、いわゆる圧縮端温度が低下するため、始動時や低負荷時に不完全燃焼となり易く、白煙や粒子状物質（Particulate Matter:PM）の排出量増加や燃料消費率の悪化などを招く虞がある。
【０００５】
そこで、従来では、圧縮比を低下させると同時に可変動弁機構を組み込んだ圧縮着火式内燃機関の開発が進められている。
【０００６】
このような低圧縮比の圧縮着火式内燃機関は、例えば、低負荷時において吸気弁開弁時期を吸気行程上死点以降まで遅角させるとともに吸気弁閉弁時期を吸気行程下死点近傍に設定し、中高負荷時において吸気弁開弁時期を吸気行程上死点の直前まで進角させるとともに吸気弁閉弁時期を吸気行程下死点以降まで遅角させている。
【０００７】
ここで、低負荷時は、吸気の慣性効果が得られにくいため、吸気の充填効率が低下する虞があるが、吸気弁開弁時期を吸気行程上死点以降まで遅角させることにより、気筒内が負圧となった状態で吸気弁が開弁されることとなり、その結果、吸気が気筒内へ勢いよく流入し、吸気の充填効率が向上する。
【０００８】
更に、低圧縮比の内燃機関では、低負荷時に圧縮端温度が低くなり易いが、吸気弁閉弁時期を吸気行程下死点の近傍に設定することにより、有効圧縮ストローク長を十分に確保することが可能となる。
【０００９】
従って、低負荷時において吸気弁開弁時期が吸気行程上死点以降まで遅角されるとともに吸気弁閉弁時期が吸気行程下死点近傍に設定されると、吸気の充填効率が向上すると同時に有効圧縮ストローク長が増加するため、圧縮端温度を高めることが可能となり、以てＰＭの発生量や燃料消費率の悪化が抑制される。
【００１０】
一方、中高負荷時は、吸気の慣性効果を得ることが容易であるため、吸気弁開弁時期を吸気行程上死点近傍に設定することにより、吸気のポンピングロスを抑制しつつ吸気の充填効率を向上させることができる。
【００１１】
更に、中高負荷時は、吸気の充填効率向上により圧縮端温度が過剰に高くなり易いが、吸気弁閉弁時期を吸気行程下死点以降まで遅角することにより、有効圧縮ストローク長を短縮することが可能となる。
【００１２】
従って、中高負荷時において吸気弁開弁時期が吸気行程上死点近傍に設定されるとともに吸気弁閉弁時期が吸気行程下死点以降まで遅角されると、吸気の充填効率を低下させることなく有効圧縮ストローク長が短縮されるため、圧縮端温度の過剰な上昇を抑制することが可能となり、以て燃料の過早着火が防止される。
【００１３】
また、近年の圧縮着火式内燃機関では、燃焼騒音の低減や排気エミッションの向上などを目的として、通常の燃料噴射（主噴射）に先だって少量の燃料噴射（パイロット噴射）を複数回行う技術が提案されている。
【００１４】
このように主噴射に先だってパイロット噴射が複数回行われると、噴射燃料がシリンダ壁面に到達して付着するボアフラッシング等を防止しつつ、気筒内に可燃雰囲気を生成することが可能となる。
【００１５】
主噴射が行われる前の気筒内に可燃雰囲気が生成されると、主噴射が開始された後の早い時期に予混合燃焼が行われるようになるため、着火遅れ期間が短縮され、予混合燃焼に供される燃料量を減少させることが可能となる。
【００１６】
この結果、燃焼騒音を低下させることが可能になるとともに、煤や窒素酸化物（ＮＯx）の発生量を抑制することが可能になる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような低圧縮比の内燃機関に対してパイロット噴射制御が適用された場合には、可変動弁機構の制御状態に応じて筒内圧が変化するため、可変動弁機構の制御状態に応じたパイロット噴射制御を行う必要がある。
【００１８】
例えば、筒内圧を高めるべく可変動弁機構が制御されているときは、パイロット噴射された燃料が比較的短い期間で可燃混合気を形成するため、その可燃混合気がメイン噴射の実行開始前に着火したり、メイン噴射の実行開始後に即座に着火してしまう場合がある。このような場合には、メイン噴射された燃料が空気と混合する期間（着火遅れ期間）が短くなるため、煤などの発生量が増加する虞がある。
【００１９】
一方、筒内圧を低めるべく可変動弁機構が制御されているときは、パイロット噴射された燃料が可燃混合気を形成するまでに時間がかかるため、メイン噴射の実行開始までに気筒内に可燃混合気を形成することができなくなる場合がある。このような場合には、着火遅れ期間が長くなるため、予混合燃焼に供される燃料量が多くなり、窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が増加する虞がある。
【００２０】
従って、可変動弁機構の制御状態を考慮せずにパイロット噴射制御が実行されると、排気エミッションの悪化が誘発される虞がある。
【００２１】
また、圧縮着火式内燃機関では、排気の一部を内燃機関に再循環させることにより窒素酸化物（ＮＯx）の発生量を抑制するＥＧＲ機構を備える場合がある。その際、ＥＧＲ機構は、内燃機関のトルク発生に寄与した燃料量と機関回転数とを主たるパラメータとして制御される。
【００２２】
ところで、可変動弁機構により筒内圧が高められた状況下ではパイロット噴射及びメイン噴射による燃料の全てが内燃機関のトルクに反映され易いが、可変動弁機構により筒内圧が低められた状況下ではパイロット噴射された燃料が内燃機関のトルクに反映され難くなる。
【００２３】
このため、内燃機関のトルクに反映された燃料量をパラメータとして用いるＥＧＲ制御では、可変動弁機構の制御状態を考慮して制御を行う必要がある。つまり、パイロット噴射された燃料が内燃機関のトルクに反映されていないときに、パイロット噴射及びメイン噴射の総燃料噴射量をパラメータとしてＥＧＲ制御が行われると、窒素酸化物（ＮＯx）の発生量に対して排気の再循環量が過剰に多くなり、燃焼性の悪化や排気エミッションの悪化が誘発される虞がある。
【００２４】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、可変動弁機構を備えた低圧縮比の圧縮着火式内燃機関にパイロット噴射制御が適用される場合において、可変動弁機構の制御状態に適した燃料噴射制御やＥＧＲ制御などを実現することができる技術を提供し、内燃機関の燃焼性の悪化や排気エミッションの悪化を防止することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記したような課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、上記した課題を解決するための第１の発明は、
圧縮着火式内燃機関の吸気弁の開閉時期およびまたはリフト量を変更する可変動弁機構と、
前記内燃機関の負荷が低いときは高いときに比して気筒内の圧力が高くなるように可変動弁機構を制御する動弁機構制御手段と、
前記気筒内へ燃料を噴射するメイン噴射手段と、
前記メイン噴射手段による燃料噴射に先立って複数回のパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
前記可変動弁機構が筒内圧を高くすべく制御されているときは、最初のパイロット噴射の実行時期から所定期間内に設定されたパイロット噴射の実行を禁止するパイロット噴射制御手段と、
を備えた圧縮着火式内燃機関である。
【００２６】
この発明は、低負荷時に筒内圧が高く且つ高負荷時に筒内圧が低くなるよう吸気弁の開閉時期およびまたはリフト量を変更する可変動弁機構と、通常の燃料噴射（メイン噴射）に先立って複数回のパイロット噴射を実行するパイロット噴射手段とを備えた圧縮着火式の内燃機関において、筒内圧が高くなるよう可変動弁機構が制御されているときは、最初のパイロット噴射の実行時期から所定期間内に設定されたパイロット噴射の実行を禁止することを最大の特徴としている。
【００２７】
かかる圧縮着火式内燃機関では、動弁機構制御手段は、内燃機関の負荷が低いときは筒内圧が高くなるように可変動弁機構を制御し、内燃機関の負荷が高いときは筒内圧が低くなるよう可変動弁機構を制御する。
【００２８】
ここで、内燃機関の負荷が低いときに筒内圧が高められると、圧縮行程上死点における筒内圧（所謂、圧縮端温度）が高くなるため、燃料の着火性及び燃焼安定性が向上し、その結果、粒子状物質（ＰＭ）の排出量増加や燃料消費率の悪化が防止されることになる。
【００２９】
一方、内燃機関の負荷が高いときに筒内圧が低められると、圧縮端温度が低くなるため、燃焼温度が過剰に高くなることがなく、その結果、高負荷時における窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制されることになる。
【００３０】
ところで、可変動弁機構により筒内圧が高められた場合には、パイロット噴射された燃料が比較的早期に気化して可燃混合気を形成するため、その可燃混合気がメイン噴射の実行前に着火し、或いはメイン噴射の実行開始後に即座に着火してしまい、メイン噴射された燃料が空気と混合する期間（着火遅れ期間）が過剰に短くなる虞がある。
【００３１】
これに対し、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関では、可変動弁機構により筒内圧が高くされているときには、パイロット噴射制御手段が最初のパイロット噴射の実行時期から所定期間内に設定されたパイロット噴射の実行を禁止するようにした。
【００３２】
この場合、最初のパイロット噴射の実行時期から所定期間が経過した後に初めてパイロット噴射が実行されることになるため、実際に最初のパイロット噴射が実行される時期からメイン噴射の実行が開始される時期までの期間が短くなる。
【００３３】
この結果、パイロット噴射された燃料が高い筒内圧に曝される期間が短くなり、パイロット噴射された燃料がメイン噴射の実行開始前やメイン噴射の実行開始直後に過早着火することがなくなる。
【００３４】
尚、最初のパイロット噴射実行開始時期から所定期間内に設定されたパイロット噴射の実行が禁止されると、その所定期間内に設定されていたパイロット噴射の分だけ燃料噴射量が減少するため、その分の燃料噴射量を所定期間後のパイロット噴射に上乗せするようにしてもよい。
【００３５】
また、本発明に係る圧縮着火式内燃機関において、可変動弁機構は、筒内圧が高くなる第１の開閉時期およびまたはリフト量と、筒内圧が低くなる第２の開閉時期およびまたはリフト量との何れか一方を選択可能に構成されるものであってもよく、あるいは前記第１の開閉時期およびまたはリフト量から第２の開閉時期およびまたはリフト量まで連続的に変更可能に構成されるものであってもよい。
【００３６】
この場合、動弁機構制御手段は、内燃機関の負荷が低いときは第１の開閉時期およびまたはリフト量を選択し、内燃機関の負荷が高いときは前記第２の開閉時期およびまたはリフト量を選択するよう可変動弁機構を制御する。
【００３７】
尚、パイロット噴射制御手段は、可変動弁機構が前記第１の開閉時期およびまたはリフト量から前記第２の開閉時期およびまたはリフト量へ切り換えられる際には、パイロット噴射の総量およびまたは回数を増加させるようにしてもよい。
【００３８】
これは、可変動弁機構が第１の開閉時期およびまたはリフト量から第２の開閉時期およびまたはリフト量へ切り換えられると、筒内圧が低下し、パイロット噴射された燃料が可燃混合気を形成し難くなるとともに内燃機関のトルクに反映され難くなるからである。
【００３９】
次に、上記した課題を解決するための第２の発明は、
圧縮着火式内燃機関の吸気弁の開閉時期およびまたはリフト量を変更る可変動弁機構と、
前記内燃機関の負荷が低いときは高いときに比して気筒内の圧力が高くなるように可変動弁機構を制御する動弁機構制御手段と、
前記気筒内へ燃料を噴射するメイン噴射手段と、
前記メイン噴射手段による燃料噴射に先立って複数回のパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
前記内燃機関の排気系から吸気系へ排気の一部を還流させる排気再循環手段と、
前記メイン噴射手段及び前記パイロット噴射手段による総燃料噴射量をパラメータとして前記排気再循環手段による排気還流量を制御する排気再循環制御手段と、
前記可変動弁機構が筒内圧を低くすべく制御されているときは、筒内圧を高くすべく制御されているときに比して前記排気再循環制御に用いられる総燃料噴射量を減量補正するパラメータ補正手段と、
を備える圧縮着火式内燃機関である。
【００４０】
この発明は、低負荷時に筒内圧が高く且つ高負荷時に筒内圧が低くなるよう吸気弁の開閉時期およびまたはリフト量を変更する可変動弁機構と、メイン噴射に先立って複数回のパイロット噴射を実行するパイロット噴射手段と、メイン噴射及びパイロット噴射の総燃料噴射量をパラメータとして制御される排気再循環機構とを備えた圧縮着火式の内燃機関において、筒内圧が低くなるよう可変動弁機構が制御されているときは、筒内圧が高くなるよう可変動弁機構が制御されているときに比して、排気再循環制御に用いられる総燃料噴射量を減量補正することを最大の特徴としている。
【００４１】
かかる圧縮着火式内燃機関では、動弁機構制御手段は、内燃機関の負荷が低いときは筒内圧が高くなるように可変動弁機構を制御し、内燃機関の負荷が高いときは筒内圧が低くなるよう可変動弁機構を制御する。
【００４２】
ところで、可変動弁機構により筒内圧が高められた場合には、パイロット噴射された燃料とメイン噴射された燃料との全てが内燃機関のトルクに反映され易いため、パイロット噴射及びメイン噴射による総燃料噴射量をパラメータとして排気再循環機構が制御されても問題ないが、可変動弁機構により筒内が低められた場合には、パイロット噴射された燃料の一部が内燃機関のトルクに反映され難くなるため、パイロット噴射及びメイン噴射による総燃料噴射量をパラメータとして排気再循環機構が制御されると、窒素酸化物（ＮＯx）の発生量に対して排気の再循環量が多くなる虞がある。
【００４３】
これに対し、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関では、可変動弁機構により筒内圧が低くされているときには、可変動弁機構により筒内圧が高くされているときに比して排気再循環制御に用いられる総燃料噴射量を減量補正するようにした。
【００４４】
可変動弁機構により筒内圧が低くされているときに、排気再循環機構の制御に用いられる総燃料噴射量が減量補正されると、窒素酸化物（ＮＯx）の発生量に対して排気の再循環量が過剰に多くなることがなく、内燃機関の燃焼性や排気エミッションが悪化しなくなる。
【００４５】
尚、本発明に係る圧縮着火式内燃機関において、パラメータ補正手段は、各パイロット噴射の実行時期に応じて前記総燃料噴射量の減量補正量を変更するようにしてもよい。これは、パイロット噴射の時期が早くなるほど、パイロット噴射された燃料が内燃機関のトルクに反映され難くなるからである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００４７】
＜実施の形態１＞
先ず、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の第１の実施の形態について図１〜図９に基づいて説明する。
【００４８】
図１は、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の概略構成を示す図である。
図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４ストローク・サイクル・ディーゼル機関であり、圧縮比が比較的低く設定されている。
【００４９】
内燃機関１の各気筒２には、吸気弁２０と排気弁２１とがそれぞれ二つ配設されるとともに、図示しない燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁３が配置されている。更に、各気筒２には、筒内の圧力に対応した電気信号を出力する筒内圧センサ４が設けられている。
【００５０】
前記した各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）５と連通している。このコモンレール５には、該コモンレール５内の燃料の圧力（コモンレール圧）に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ５ａが取り付けられている。
【００５１】
前記コモンレール５は、燃料供給管６を介して燃料ポンプ７と連通している。この燃料ポンプ７は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ７の入力軸に取り付けられたポンププーリ７ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト８を介して連結されている。
【００５２】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ７の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ７は、クランクシャフトから該燃料ポンプ７の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００５３】
前記燃料ポンプ７から吐出された燃料は、燃料供給管６を介してコモンレール５へ供給され、コモンレール５にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に所定の駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００５４】
次に、内燃機関１には、吸気枝管９が接続されており、吸気枝管９の各枝管は、各気筒２の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。前記吸気枝管９は、吸気管１０に接続され、この吸気管１０は、上流にて図示しないエアクリーナボックスやエアダクトと接続されている。
【００５５】
前記吸気管１０の途中には、該吸気管１０内を流れる吸気の流量を絞る吸気絞り弁６０が取り付けられ、この吸気絞り弁６０には、ステップモータなどからなり印加電力の大きさに応じて前記吸気絞り弁６０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ６１が取り付けられている。
【００５６】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックスに流入した吸気が該エアクリーナボックス内のエアクリーナによって吸気中の塵や埃等が除去された後に吸気管１０へ導かれる。吸気管１０に導かれた吸気は、吸気絞り弁６０により必要に応じて流量を絞られた後に吸気枝管９へ流入し、次いで吸気枝管９の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気弁２０が開弁した際に、各気筒２の燃焼室内へ吸入されることになる。
【００５７】
一方、内燃機関１には、排気枝管１１が接続され、排気枝管１１の各枝管が図示しない排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記排気枝管１１は、排気管１２と接続され、その排気管１２は下流にて排気浄化触媒に接続されている。
【００５８】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１１へ排出され、次いで排気枝管１１から排気管１２へ排出される。排気管１２へ流入した排気は、該排気管１２下流の排気浄化触媒にて浄化された後に大気中へ放出されることになる。
【００５９】
また、吸気枝管９と排気枝管１１とは、排気枝管１１内を流れる排気の一部を吸気枝管９へ導く排気再循環通路（ＥＧＲ通路）１３を介して連通されている。このＥＧＲ通路１３の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路１３内を流れる排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）１４が設けられている。
【００６０】
前記ＥＧＲ通路１３においてＥＧＲ弁１４より上流の部位には、該ＥＧＲ通路１３内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１５が設けられている。
【００６１】
このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁１４が開弁されると、ＥＧＲ通路１３が導通状態となり、排気枝管１１内を流れる排気の一部が前記ＥＧＲ通路１３へ流入し、ＥＧＲクーラ１５を経て吸気枝管９へ導かれる。
【００６２】
その際、ＥＧＲクーラ１５では、ＥＧＲ通路１３内を流れるＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。
【００６３】
ＥＧＲ通路１３を介して排気枝管１１から吸気枝管９へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管９の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【００６４】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００６５】
更に、ＥＧＲクーラ１５においてＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下するとともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少することもなくなる。
【００６６】
また、本実施の形態に係る内燃機関１には、吸気弁２０のリフト量及び作用角を変更する可変動弁機構１００が設けられている。
【００６７】
この可変動弁機構１００は、機関始動時及び低負荷時における内燃機関１の運転性及び排気エミッションの向上と、中高負荷時における内燃機関１の運転性及び排気エミッションの向上とを両立するために設けられた機構である。
【００６８】
これは、低圧縮比の圧縮着火式ディーゼル機関は、吸気の慣性効果が得られやすく吸気の充填効率を高めやすい中高負荷運転領域では圧縮端温度の過剰な上昇を抑制して窒素酸化物（ＮＯx）や煤の発生量を抑制しつつ燃焼安定性を確保することが可能となるが、吸気の慣性効果が得られ難く吸気の充填効率が低下し易い低負荷運転領域では圧縮端温度を高めることが困難となるため、着火性や燃焼安定の低下による運転性の低下及び排気エミッションの悪化を招く場合があるからである。
【００６９】
可変動弁機構１００は、図２に示すように、内燃機関１のシリンダヘッドに回転自在に支持されたインテークカムシャフト３０と、前記インテークカムシャフト３０と平行にシリンダヘッドに固定されたロッカシャフト３３と、前記ロッカシャフト３３に回転自在に支持されたロッカアーム３４と、前記ロッカアーム３４の回動により開閉駆動される吸気弁２０と、前記吸気弁２０を閉弁方向へ付勢するバルブスプリング２００とを備えている。
【００７０】
前記インテークカムシャフト３０には、カムプロフィールの異なる２種類のカム３１，３２がそれぞれ気筒数と同数（本実施の形態では４つ）設けられている。これら２種類のカム３１，３２は、一方のカム３１のプロフィールが他方のカム３２のプロフィールに比してリフト量及び作用角が大きくなるよう形成されている。以下では、カム３１を高リフトカム３１と称し、カム３２を低リフトカム３２と称する。
【００７１】
前記インテークカムシャフト３０の斜め下方には、前記したロッカシャフト３３が配設され、そのロッカシャフト３３には、前記ロッカアーム３４の基端部が回転自在に支持されている。その際、ロッカシャフト３３には、気筒数と同数個のロッカアーム３４が取り付けられているものとする。
【００７２】
前記した各ロッカアーム３４の先端部にはアーム３５が突設されている。前記アーム３５の先端部は二股に分岐しており、分岐した二つの先端部が各気筒２の二つの吸気弁２０の基端部とそれぞれ当接している。
【００７３】
また、各ロッカアーム３４の表面には、図３に示すように、高リフトカム３１と当接可能な可動カムフォロワ３６と、低リフトカム３２と当接可能なローラカムフォロワ３７とが配設されている。
【００７４】
前記ローラカムフォロワ３７は、ロッカアーム３４に回転可能に支持されており、低リフトカム３２と転がり接触しつつ低リフトカム３２の押圧力をロッカアーム３４へ伝達するように構成されている。
【００７５】
前記可動カムフォロワ３６は、ロッカアーム３４に対して上下方向に摺動自在に配設されている。この可動カムフォロワ３６とロッカアーム３４との間には、可動カムフォロワ３６を高リフトカム３１へ向けて付勢するコイルスプリング３８が介設されている。
【００７６】
ここで、前記したロッカアーム３４には、該ロッカアーム３４に対する前記可動カムフォロワ３６の相対摺動を選択的に許容または規制（ロック）するロック機構３９が備えられている。
【００７７】
前記ロック機構３９は、図４に示すように、ロッカアーム３４を上下方向に貫通し前記可動カムフォロワ３６を摺動自在に支持する摺動孔４０と、前記摺動孔４０と交差するようロッカアーム３４内に形成されたシリンダ孔４１と、前記シリンダ孔４１内に摺動自在に遊嵌されたロックピン４２と、前記シリンダ孔４１内に配置され、前記ロックピン４２を前記摺動孔４０から離間する方向へ付勢するコイルスプリング４３と、を備えている。
【００７８】
前記ロックピン４２の摺動孔４０側の端部には、ストッパ４４が突設されている。このストッパ４４は、ロックピン４２がシリンダ孔４１の基端に位置するときは図４に示すように該ストッパ４４の大部分がシリンダ孔４１内に収容され、ロックピン４２がシリンダ孔４１の先端に位置するときは図５に示すように該ストッパ４４の大部分が前記摺動孔４０内に突出するよう構成されている。
【００７９】
また、前記シリンダ孔４１において前記ロックピン４２により区画された基端側の空間４５は、ロックピン４２を摺動させるための作動油が導入される油圧室となっている。この油圧室４５には、ロッカアーム３４内に形成されたロッカアーム油通路４６が連通している。このロッカアーム油通路４６は、前記ロッカシャフト３３内に形成されたロッカシャフト油通路４７（図１及び図２参照）と連通している。
【００８０】
前記ロッカシャフト油通路４７は、図３に示すように、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）５０と油通路４８を介して連通している。前記ＯＣＶ５０には、オイル供給通路５１とオイルリターン通路５２とが接続されている。
【００８１】
前記オイル供給通路５１は、内燃機関１の潤滑油を強制循環させるためのオイルポンプ５３に接続され、前記オイルリターン通路５２は、内燃機関１の潤滑油を貯蔵するためのオイルパン５４に接続されている。
【００８２】
前記したＯＣＶ５０は、オイル供給通路５１とオイルリターン通路５２との何れか一方を選択的に前記油通路４８と導通させるものである。このＯＣＶ５０は、例えば、ソレノイドバルブで構成され、駆動電流が印加されていないときにはオイルリターン通路５２と前記油通路４８と導通させ、駆動電流が印加されたときにはオイル供給通路５１と前記油通路４８と導通させる。
【００８３】
このように構成されたロック機構３９では、ＯＣＶ５０に駆動電流が印加されていないときは、油通路４８とオイルリターン通路５２とが導通するため、油圧室４５内の作動油がロッカアーム油通路４６→ロッカシャフト油通路４７→油通路４８→オイルリターン通路５２を経てオイルパン５４へ排出される。
【００８４】
前記油圧室４５の作動油がオイルパン５４へ排出されると、前記油圧室４５の油圧が低下するため、ロックピン４２がコイルスプリング４３の付勢力を受けてシリンダ孔４１の基端へ移動し（図４参照）、それに伴ってストッパ４４がシリンダ孔４１内に収容される。
【００８５】
この場合、可動カムフォロワ３６が摺動孔４０内を摺動自在となる。すなわち、ロッカアーム３４に対する可動カムフォロワ３６の相対摺動が許容されることになる。
【００８６】
ロッカアーム３４に対する可動カムフォロワ３６の相対摺動が許容された場合には、高リフトカム３１から可動カムフォロワ３６へ伝達される押圧力はコイルスプリング３８を介してロッカアーム３４へ伝達されることになる。
【００８７】
その際、コイルスプリング３８の付勢力がバルブスプリング２００の付勢力に比して十分に小さく設定されているため、高リフトカム３１から可動カムフォロワ３６へ伝達された押圧力はコイルスプリング３８の伸縮動作（言い換えれば、可動カムフォロワ３６の摺動動作）によって吸収されることになる。言い換えれば、高リフトカム３１からロッカアーム３４に対し、バルブスプリング２００の付勢力より大きな力が伝達されることはない。
【００８８】
この結果、ロッカアーム３４は、低リフトカム３２からローラカムフォロワ３７へ伝達される押圧力により揺動されることになり、このロッカアーム３４の揺動に伴って吸気弁２０が開閉駆動されることになる。すなわち、吸気弁２０は、低リフトカム３２のカムプロフィール形状に従って開閉駆動されることになる。
【００８９】
一方、ＯＣＶ５０に駆動電流が印加されているときは、油通路４８とオイル供給通路５１とが導通するため、オイルポンプ５３から吐出された作動油がオイル供給通路５１→油通路４８→ロッカシャフト油通路４７→ロッカアーム油通路４６を経て油圧室４５へ供給される。
【００９０】
前記オイルポンプ５３から前記油圧室４５へ作動油が供給されると、前記油圧室４５の油圧が上昇するため、ロックピン４２がコイルスプリング４３の付勢力に抗してシリンダ孔４１の先端へ移動し（図５参照）、それに伴ってストッパ４４が摺動孔４０内に突出するようになる。
【００９１】
この場合、可動カムフォロワ３６が最上位に変位した状態で該可動カムフォロワ３６の底面がストッパ４４と当接するため、ロッカアーム３４に対する可動カムフォロワ３６の相対摺動が規制（ロック）されることになる。
【００９２】
ロッカアーム３４に対する可動カムフォロワ３６の相対摺動が規制（ロック）された場合には、高リフトカム３１から可動カムフォロワ３６へ伝達される押圧力がストッパ４４及びロックピン４２を介してロッカアーム３４に伝達されるようになる。
【００９３】
この結果、ロッカアーム３４は、高リフトカム３１から可動カムフォロワ３６及びロックピン４２へ伝達される押圧力によって揺動されることになり、このロッカアーム３４の揺動に伴って吸気弁２０が開閉駆動される。すなわち、吸気弁２０は、高リフトカム３１のカムプロフィール形状に従って開閉駆動されることになる。
【００９４】
ここで、前記した高リフトカム３１のカムプロフィールは、例えば、図６中の実線で示されるように、吸気弁２０の開弁時期が吸気行程上死点（TDC:TOP DEAD CENTER）より２°早い時期（BTDC 2°, BTDC:BEFORE TOP DEAD CENTER）となり、且つ、吸気弁２０の閉弁時期が吸気行程下死点（BDC:BOTTOM DEAD CENTER）より３０°遅い時期（ABDC 30°, ABDC:AFTER BOTTOM DEAD CENTER）となるよう形成されるものとする。
【００９５】
このように形成された高リフトカム３１が選択された場合には、吸気弁２０が吸気行程上死点の直前で開弁するため、吸気のポンピングロスが少なくなるとともに、吸気弁が吸気行程下死点より大幅に遅れて閉弁するため、有効圧縮ストローク長が短くなり、気筒２内の圧力が比較的低くなる。
【００９６】
この場合、各気筒２の圧縮端温度が過剰に高くなることがなく、それに応じて混合気の燃焼温度も比較的低くなる。従って、吸気の慣性効果が得られ易く吸気の充填効率が高くなり易い中高負荷運転領域において高リフトカム３１が選択されれば、ポンピングロスの低下によって機関出力の低下を防止することが可能になるとともに、有効圧縮ストローク長の短縮によって圧縮端温度及び燃焼温度の過剰な上昇を防止することが可能となる。
【００９７】
一方、低リフトカム３２のカムプロフィールは、例えば、図６中の破線で示されるように、吸気弁２０の開弁時期が吸気行程上死点より６０°遅い時期（ATDC 60°）となり、且つ、吸気弁２０の閉弁時期が吸気行程下死点より２０°遅い時期（ABDC 20°）となるように形成されるものとする。
【００９８】
このように形成された低リフトカム３２が選択された場合には、吸気弁２０が吸気行程の半ばで開弁することになるため、吸気弁２０の開弁時に気筒２内が負圧となり、吸気が勢いよく気筒２内へ流入するようになる。また、吸気弁２０が吸気行程下死点後の比較的早い時期に閉弁されるため、有効圧縮ストローク長が長くなり、気筒２内の圧力を高めることができる。
【００９９】
この場合、各気筒２の圧縮端温度が上昇し、それに応じて混合気の燃焼温度も比較的高くなる。従って、吸気の慣性効果が得られ難く吸気の充填効率が低くなり易い低負荷運転領域において低リフトカム３２が選択されれば、気筒２内へ流入する吸気の勢いを増大させることによって吸気の充填効率を高めることが可能になるとともに、有効圧縮ストローク長の増加によって圧縮端温度を高めることが可能となる。
【０１００】
ここで図１に戻り、内燃機関１には、該内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１８が併設されている。このＥＣＵ１８は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びバックアップＲＡＭ等を備えた算術論理演算回路として構成されている。
【０１０１】
ＥＣＵ１８には、前述した筒内圧センサ４やコモンレール圧センサ５ａに加え、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば、１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６、内燃機関１のウォータジャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１７、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１９などが電気的に接続され、各種センサの出力信号がＥＣＵ１８に入力されるようになっている。
【０１０２】
また、ＥＣＵ１８には、燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１４、及び可変動弁機構１００のＯＣＶ５０が電気的に接続され、ＥＣＵ１８の出力信号が上記した燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１４、及び可変動弁機構１００に入力されるようになっている。
【０１０３】
このように構成されたＥＣＵ１８は、予めＲＯＭに記憶されている各種のアプリケーションプログラムに従って、ＥＧＲ制御や可変動弁制御に加え、本発明の要旨となる燃料噴射制御を実行する。
【０１０４】
ＥＧＲ制御では、ＥＣＵ１８は、先ず、クランクポジションセンサ１６、水温センサ１７の出力信号（冷却水温度）、及びアクセル開度センサ１９の出力信号（アクセル開度）を入力する。ＥＣＵ１８は、クランクポジションセンサ１６の出力信号に基づいて機関回転数を算出し、その機関回転数とアクセル開度とから内燃機関１の負荷（機関負荷）を判定する。
【０１０５】
次いで、ＥＣＵ１８は、前記した機関負荷、冷却水温度、アクセル開度からＥＧＲ制御実行条件が成立しているか否かを判別する。ＥＧＲ制御実行条件としては、冷却水温度が所定温度以上である、内燃機関１の運転状態が高負荷運転領域にない、内燃機関１の運転状態が減速運転領域にない、等の条件を例示することができる。これらの条件は、冷間時における運転性を確保するとともに、高負荷運転時の黒煙排出量を低減するための条件である。
【０１０６】
上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立していると判定された場合には、ＥＣＵ１８は、機関回転数と１サイクル当たりの総燃料噴射量とをパラメータとしてＥＧＲ弁１４の目標開度を算出し、ＥＧＲ弁１４の開度が前記目標開度と一致するようにＥＧＲ弁１４を制御する。
【０１０７】
また、ＥＣＵ１８は、内燃機関１の吸入空気量が所定の目標吸入空気量となるようにＥＧＲ弁１４の開度をフィードバック制御するようにしてもよい。例えば、内燃機関１の実際の吸入空気量が目標吸入空気量より少ない場合は、ＥＣＵ１８は、ＥＧＲ弁１４を所定量閉弁させる。この場合、ＥＧＲ通路１３から吸気枝管９へ流入するＥＧＲガス量が減少し、それに応じて内燃機関１の各気筒２内へ吸入されるＥＧＲガス量が減少することになる。その結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される空気の量は、ＥＧＲガスが減少した分だけ増加する。
【０１０８】
一方、内燃機関１の実際の吸入空気量が目標吸入空気量より多い場合は、ＥＣＵ１８は、ＥＧＲ弁１４を所定量開弁させる。この場合、ＥＧＲ通路１３から吸気枝管９へ流入するＥＧＲガス量が増加し、それに応じて内燃機関１の各気筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が増加する。この結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される空気の量は、ＥＧＲガスが増加した分だけ減少することになる。
【０１０９】
次に、可変動弁制御では、ＥＣＵ１８は、アクセル開度と機関回転数とから機関負荷を判定する。機関負荷が低負荷領域にあるときは、ＥＣＵ１８は、低リフトカム３２により吸気弁２０を開閉駆動すべくＯＣＶ５０に対する駆動電流の印加を停止する。また、機関負荷が中高負荷領域にあるときは、ＥＣＵ１８は、高リフトカム３１により吸気弁２０を開閉駆動すべくＯＣＶ５０に対して駆動電流を印加する。
【０１１０】
先に述べたように、内燃機関１の中高負荷運転領域において高リフトカム３１が選択されると、ポンピングロスによる機関出力の低下が防止されるとともに圧縮端温度の過剰な上昇が防止されるため、内燃機関１の出力を低下させることなく燃焼温度の低下を図ることが可能となる。その結果、内燃機関１の運転性を確保しつつ、窒素酸化物（ＮＯx）や煤の発生量を抑制することができる。
【０１１１】
また、内燃機関１の始動時や低負荷運転領域において低リフトカム３２が選択されると、圧縮端温度の好適に上昇させることが可能となるため、燃料の着火性及び燃焼安定性を高めることが可能となる。その結果、内燃機関１の運転性を確保しつつ未燃燃料成分の排出量を低下させることができる。
【０１１２】
次に、燃料噴射制御では、ＥＣＵ１８は、先ず機関回転数とアクセル開度とをパラメータとして基本噴射量：Ｑbaseを算出する。その際、機関回転数とアクセル開度と基本噴射量：Ｑbaseとの関係を予めマップ化してＲＯＭに記憶しておくようにしてもよい。
【０１１３】
更に、ＥＣＵ１８は、現時点の機関回転数において各気筒２で理論上燃焼可能な燃料量の最大値（以下、基本最大噴射量と称する）を算出する。次いで、ＥＣＵ１８は、前記した基本最大噴射量を各種のパラメータ（例えば、吸気圧力、吸気温度、燃料温度、冷却水温度など）に応じて補正することにより、最大噴射量：Ｑfullを算出する。
【０１１４】
ＥＣＵ１８は、上記したように基本噴射量：Ｑbaseと最大噴射量：Ｑfullを算出すると、これら二つの噴射量を比較して少ない方の噴射量を最終の目標燃料噴射量として決定する。
【０１１５】
このようにして目標燃料噴射量が決定されると、ＥＣＵ１８は、最終の目標燃料噴射量を総パイロット噴射量とメイン噴射量とに分割する。その際、ＥＣＵ１８は、機関回転数やアクセル開度などの機関運転状態を示すパラメータと前記目標燃料噴射量とに従って総パイロット噴射量を決定し、その総パイロット噴射量を前記目標燃料噴射量から減算してメイン噴射量を決定する。
【０１１６】
続いて、ＥＣＵ１８は、前記総パイロット噴射量と機関運転状態を示すパラメータとに従って、パイロット噴射の実行回数を決定するとともに各パイロット噴射の噴射量を決定する。
【０１１７】
このようにしてメイン噴射量と個々のパイロット噴射量とが決定されると、ＥＣＵ１８は、機関回転数とアクセル開度とをパラメータとして基本となるメイン噴射の実行時期（基本メイン噴射時期）及び各パイロット噴射の実行時期（基本パイロット噴射時期）を算出し、それら基本メイン噴射時期と基本パイロット噴射時期を各種パラメータ（例えば、吸気圧力、冷却水温度、コモンレール圧など）に応じて補正して最終の目標メイン噴射時期及び目標パイロット噴射時期を算出する。
【０１１８】
目標メイン噴射時期及び目標パイロット噴射時期が決定されると、ＥＣＵ１８は、クランクポジションセンサ１６の出力信号から各気筒２のクランク位置を求め、目標パイロット噴射時期と各気筒２のクランク位置とが一致した時点、及び目標メイン噴射時期と各気筒２のクランク位置とが一致した時点で各気筒２の燃料噴射弁３へ駆動電流を印加する。
【０１１９】
ここで、圧縮着火式内燃機関の燃焼は、燃料噴射開始から燃料の蒸発拡散により可燃混合気が形成されるまでの着火遅れ期間と、可燃混合気が自己着火して燃焼する予混合燃焼期間と、燃料噴射弁から継続して噴射される燃料に火炎が拡散する拡散燃焼期間と、燃料噴射終了後の気筒内に存在する燃料が燃焼する後燃え期間とから成り立っている。そして、通常の燃料噴射制御においては、目標メイン噴射時期は、上記した予混合燃焼期間が圧縮行程上死点付近となるように設定され、目標パイロット噴射時期は、吸気行程の後半から圧縮行程の後半までの期間内で適当に設定される。
【０１２０】
ところで、可変動弁機構１００において高リフトカム３１が選択されている場合は、気筒２内の圧力（筒内圧）が比較的低くなるため、パイロット噴射された燃料が気筒２内に可燃雰囲気を形成するまでにある程度の時間を要するが、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されている場合は、筒内圧が高くなるため、パイロット噴射された燃料が比較的短期間に可燃雰囲気を形成することになる。
【０１２１】
このため、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されている場合に、可変動弁機構１００において高リフトカム３１が選択されている場合と同様の時期に目標パイロット噴射時期が設定されると、パイロット噴射された燃料がメイン噴射の実行前に過早着火し、又はメイン噴射の実行開始後に直ちに着火してしまい、着火遅れ期間が過剰に短くなることが想定される。
【０１２２】
着火遅れ期間が過剰に短くなると、メイン噴射された燃料が空気不足の状態で燃焼に供されることとなり、煤などの粒子状物質（ＰＭ）が多量に発生する虞がある。
【０１２３】
そこで、本実施の形態では、ＥＣＵ１８は、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されているときは、複数回のパイロット噴射のうち、最初のパイロット噴射の目標パイロット噴射時期から所定期間内に目標パイロット噴射時期が設定されているパイロット噴射の実行を禁止するとともに、禁止されたパイロット噴射の燃料噴射量を前記所定期間後に目標パイロット噴射時期が設定されているパイロット噴射に上乗せするようにした。
【０１２４】
具体的には、図７に示すように、メイン噴射：Qmainの前に５回のパイロット噴射：Qsub1〜Qsub5が設定されている場合には、ＥＣＵ１８は、最初のパイロット噴射：Qsub1の実行開始時期から所定期間（以下、パイロット噴射禁止期間と称する）：△ｔの間に設定されたパイロット噴射：Qsub1〜Qsub2の実行を禁止するとともに、それらのパイロット噴射量：Qsub1＋Qsub2を前記パイロット噴射禁止期間：△ｔ後に設定されているパイロット噴射：Qsub3〜Qsub5のうちの最初のパイロット噴射：Qsub3に上乗せする（Qsub3＝Qsub1＋Qsub2＋Qsub3）。
【０１２５】
この場合、実質的に最初のパイロット噴射となるQsub3の実行開始時期からメイン噴射：Qmainの実行開始までの期間が短縮されることになるため、パイロット噴射された燃料が高い筒内圧に曝される時間が短くなり、以てパイロット噴射された燃料がメイン噴射の実行開始前や実行開始直後に過早着火することがなくなる。
【０１２６】
この結果、メイン噴射：Qmainによる燃料が空気と混合するための着火遅れ期間が過剰に短縮されることがなく、煤などのＰＭが多量に発生することを防止することができる。
【０１２７】
尚、前記したパイロット噴射禁止期間：△ｔは、予め実験的に求められた固定値であってもよいが、低リフトカム３２が選択されている場合においても内燃機関１の運転状態に応じて実際の筒内圧が変化するため、各気筒２に設けられた筒内圧センサ４の出力信号値に基づいて前記した所定期間を決定することが好ましい。
【０１２８】
そこで、本実施の形態では、低リフトカム３２選択時において基本となるパイロット噴射禁止期間（以下、基本パイロットパイロット噴射禁止期間と称する）：△ｔbaseを予め実験的に求めておき、その基本パイロット噴射禁止期間：△ｔbaseを筒内圧センサ４の出力信号値に基づいて補正することにより、パイロット噴射禁止期間：△ｔを算出するようにした。
【０１２９】
以下、本実施の形態に係る燃料噴射制御について図８のフローチャートに沿って説明する。
【０１３０】
図８に示すフローチャートは、燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。この燃料噴射制御ルーチンは、予めＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１８によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ１６がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるようになっている。
【０１３１】
燃料噴射制御ルーチンでは、ＥＣＵ１８は、先ずＳ８０１において、機関回転数、アクセル開度、吸気圧力、吸気温度、燃料温度、冷却水温度などをパラメータとして、目標メイン噴射量と目標総パイロット噴射量とを算出する。
【０１３２】
Ｓ８０２では、ＥＣＵ１８は、目標総パイロット噴射量と機関回転数とアクセル開度をパラメータとして、パイロット噴射の実行回数と各パイロット噴射の目標パイロット噴射量を算出する。
【０１３３】
Ｓ８０３では、ＥＣＵ１８は、機関回転数とアクセル開度とをパラメータとして、目標メイン噴射時期と個々のパイロット噴射の目標パイロット噴射時期とを算出する。
【０１３４】
Ｓ８０４では、ＥＣＵ１８は、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されているか否か、具体的にはＯＣＶ５０に駆動電流が印加された状態であるか否かを判別する。
【０１３５】
前記Ｓ８０４において低リフトカム３２が選択されていないと判定された場合、言い換えれば、高リフトカム３１が選択されている場合は、ＥＣＵ１８は、Ｓ８１２へ進み、前記Ｓ８０２で算出された目標パイロット噴射量と、前記Ｓ８０３で算出された目標パイロット噴射時期に従ってパイロット噴射を実行する。
【０１３６】
続いて、ＥＣＵ１８は、Ｓ８１１へ進み、前記Ｓ８０１で算出された目標メイン噴射量と前記Ｓ８０３で算出された目標メイン噴射時期とに従ってメイン噴射を実行し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３７】
一方、前記Ｓ８０４において低リフトカム３２が選択されていると判定された場合は、ＥＣＵ１８は、Ｓ８０５へ進み、基本パイロット噴射禁止期間：△ｔbaseをＲＯＭから読み出す。
【０１３８】
Ｓ８０６では、ＥＣＵ１８は、筒内圧センサ４の出力信号値（筒内圧）を入力する。
【０１３９】
Ｓ８０７では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ８０６で入力した筒内圧をパラメータとして図９に示すようなマップへアクセスし、前記筒内圧に対応した筒内圧補正係数：kvvtを算出する。
【０１４０】
ここで、筒内圧補正係数：kvvtは、図９に示すように、筒内圧が第１の所定
圧以上且つ第２の所定圧（＞第１の所定圧）以下の範囲にあるときは、１未満の正数の範囲（０＜kvvt＜１）内で筒内圧が高くなるほど大きな値となるよう設定される。更に、筒内圧補正係数：kvvtは、筒内圧が第１の所定圧未満であるときは“０”に設定されるとともに、筒内圧が第１の所定圧より高いときは“１”に設定される。
【０１４１】
上記したような方法により筒内圧補正係数：kvvtが算出されると、ＥＣＵ１８は、Ｓ８０８へ進み、前記Ｓ８０５で読み出された基本パイロット噴射禁止期間：△ｔbaseと前記Ｓ８０７で算出された筒内圧補正係数：kvvtとを積算して、パイロット噴射禁止期間：△ｔを算出する。
【０１４２】
Ｓ８０９では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ８０８で算出されたパイロット噴射禁止期間：△ｔに従って、前記Ｓ８０２で算出された目標パイロット噴射量と前記Ｓ８０３で算出された目標パイロット噴射時期とを補正する。
【０１４３】
具体的には、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ８０３で設定された複数回のパイロット噴射のうち最初の目標パイロット噴射時期から前記パイロット噴射禁止期間：△ｔ内に目標パイロット噴射時期が設定されているパイロット噴射の実行を禁止するとともに、それら禁止されたパイロット噴射の燃料噴射量を、前記パイロット噴射禁止期間：△ｔ後の最初のパイロット噴射の目標パイロット噴射量に加算する。
【０１４４】
Ｓ８１０では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ８０９において補正された目標パイロット噴射時期及び目標パイロット噴射量に従ってパイロット噴射を実行する。
【０１４５】
Ｓ８１１では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ８０１で算出された目標メイン噴射量と前記Ｓ８０３で算出された目標メイン噴射時期とに従ってメイン噴射を実行し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１４６】
このようにＥＣＵ１８が燃料噴射制御ルーチンを実行することにより、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されているときには、複数回のパイロット噴射のうち最初のパイロット噴射の実行時期から所定期間：△ｔ内に設定されているパイロット噴射の実行が禁止されるため、実質的にパイロット噴射の開始時期が遅角されることとなり、最初のパイロット噴射の開始時期からメイン噴射の実行開始時期までの期間が短縮されることになる。
【０１４７】
この結果、パイロット噴射された燃料がメイン噴射の実行前又は実行開始直後に過早着火することがなくなるため、着火遅れ期間の過剰な短縮が防止され、煤の発生を抑制することが可能となる。
【０１４８】
従って、本実施の形態によれば、パイロット噴射制御が行われる圧縮着火式内燃機関に可変動弁機構１００が適用された場合に、可変動弁機構１００の制御状態に適したパイロット噴射制御を実行することが可能となり、以てＰＭの発生量を抑制することが可能となる。
【０１４９】
また、本実施の形態に係る圧縮着火式内燃機関において、可変動弁機構１００が低リフトカム３２選択状態から高リフトカム３１選択状態へ移行する場合には、ＥＣＵ１８は、パイロット噴射の実行回数及び目標総パイロット噴射量を増加させるようにすることが好ましい。
【０１５０】
具体的には、ＥＣＵ１８は、可変動弁機構１００において低リフトカム３２から高リフトカム３１への切り換え制御が開始された時点（すなわち、ＥＣＵ１８からＯＣＶ５０へ切り換え信号が送信された時点）から実際にカムの切り換えが完了する時点までの期間において、パイロット噴射回数を増加及び目標総パイロット噴射量を増加させる。
【０１５１】
これは、可変動弁機構１００において低リフトカム３２から高リフトカム３１へ切り換えられるときは、筒内圧が低くなり、内燃機関１のトルクに反映される燃料量が減少するため、内燃機関１のトルクが急激に変動する虞があるからである。
【０１５２】
但し、内燃機関１の筒内圧が過剰に高い状況下でパイロット噴射回数及目標総パイロット噴射量が増加されると、燃焼圧（燃焼温度）の過剰な上昇や燃料の過早着火を誘発する虞があるため、筒内圧センサ４の出力信号値が所定圧以上のときは、上記の制御を行わないようにすることが好ましい。
【０１５３】
尚、本実施の形態では、低リフトカム３２選択時における気筒２内の圧力を考慮してパイロット噴射禁止期間：△ｔを決定しているが、気筒２内における燃料の着火性は気筒２内で圧縮された空気と燃料噴射弁３から噴射される燃料との温度差が大きくなるほど高くなるため、冷却水温度、吸気温度、潤滑油の温度、吸気圧力、燃料温度などをパラメータとして圧縮空気と燃料との温度差を推定し、その推定値と気筒２内の圧力とを考慮してパイロット噴射禁止期間：△ｔを決定するようにしてもよい。
【０１５４】
また、本実施の形態では、油圧により高リフトカムと低リフトカムとの切り換えを行う可変動弁機構を例に挙げたが、電磁力や負圧を利用してカムの切換を行うものであってもよい。
【０１５５】
また、本実施の形態では、本発明に係る可変動弁機構として、高リフトカム３１と低リフトカム３２との二つのカムを内燃機関の運転状態に応じて切り換える二段切り換え式の可変動弁機構１００を例に挙げて説明したが、上記した高リフトカム３１と同様のカムプロフィール（高リフトカムプロフィール）から低リフトカム３２と同様のカムプロフィール（低リフトカムプロフィール）まで連続的にカムプロフィールを変更可能な三次元カムを備えた可変動弁機構であってもよい。
【０１５６】
その場合のパイロット噴射禁止期間：△ｔは、高リフトカムプロフィールが選択されているときは“０”に設定され、選択されたカムプロフィールが低リフトカムプロフィール寄りになるほど長くなるようにすればよい。
【０１５７】
＜実施の形態２＞
次に、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の第２の実施の形態について図１０〜図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同一の構成については説明を省略する。
【０１５８】
前述した第１の実施の形態では、可変動弁機構１００の制御状態に応じてパイロット噴射の制御方法を変更する例について述べたが、本実施の形態では、可変動弁機構１００の制御状態に応じてＥＧＲ弁１４の制御方法を変更する例について述べる。
【０１５９】
通常のＥＧＲ制御では、機関回転数と燃料噴射量とをパラメータとしてＥＧＲ弁１４の開度を制御しており、その際の燃料噴射量としては内燃機関１のトルクに反映される燃料噴射量が用いられる。
【０１６０】
ところで、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されているときは、筒内圧が高くなるため、パイロット噴射及びメイン噴射による燃料噴射量の全て（総燃料噴射量）が内燃機関１のトルクに反映され易いが、可変動弁機構１００において高リフトカム３１が選択されているときは、筒内圧が低くなるため、総燃料噴射量の一部、特に吸気行程の途中や圧縮行程の途中でパイロット噴射された燃料が内燃機関１のトルクに反映され難くなる。
【０１６１】
従って、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されているときは、パイロット噴射及びメイン噴射の総燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとしてＥＧＲ弁１４が制御されても問題ないが、可変動弁機構１００において高リフトカム３１が選択されているときは、パイロット噴射及びメイン噴射の総燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとしてＥＧＲ弁１４が制御されると、窒素酸化物（ＮＯx）の発生量に対してＥＧＲガス量が過剰となり、内燃機関１の燃焼安定性が低下するとともに、煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の排出量が過剰に増加してしまう虞がある。
【０１６２】
そこで、本実施の形態では、可変動弁機構１００の制御状態をパラメータとして、内燃機関１のトルクに反映される燃料量（以下、トルク反映燃料量）：Ｑtrqを推定し、そのトルク反映燃料量：Ｑtrqに従ってＥＧＲ弁１４を制御するようにした。
【０１６３】
以下、本実施の形態に係るＥＧＲ制御について図１０のフローチャートに沿って説明する。
【０１６４】
図１０に示すフローチャートは、ＥＧＲ制御ルーチンを示すフローチャートである。このＥＧＲ制御ルーチンは、予めＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１８によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ１６がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行される。
【０１６５】
ＥＧＲ制御ルーチンでは、ＥＣＵ１８は、先ずＳ１００１において、アクセル開度、機関回転数：Ne、冷却水温度、目標メイン噴射量、目標パイロット噴射量、目標メイン噴射時期、目標パイロット噴射時期などの各種データをＲＡＭから読み出す。
【０１６６】
Ｓ１００２では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ１００１において読み出されたデータに基づいてＥＧＲ制御実行条件が成立しているか否かを判別する。
【０１６７】
前記Ｓ１００２においてＥＧＲ制御実行条件が成立していないと判定された場合は、ＥＣＵ１８は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１６８】
一方、前記Ｓ１００２においてＥＧＲ制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＥＣＵ１８は、Ｓ１００３へ進み、可変動弁機構１００において低リフトカム３２が選択されているか否かを判別する。
【０１６９】
前記Ｓ１００３において低リフトカム３２が選択されてると判定された場合は、ＥＣＵ１８は、Ｓ１００４へ進み、目標メイン噴射量と全ての目標パイロット噴射量とを加算して総燃料噴射量：Ｑfinを算出し、その総燃料噴射量：Ｑfinをトルク反映燃料量：ＱtrqとしてＲＡＭに記憶する。
【０１７０】
Ｓ１００５では、ＥＧＲは、前記Ｓ１００４で算出されたトルク反映燃料量：Ｑtrqと前記Ｓ１００１で読み込まれた機関回転数：Neとをパラメータとして目標ＥＧＲ開度：θを算出する。その際、トルク反映燃料量：Ｑtrqと機関回転数：Neと目標ＥＧＲ開度：θとの関係を予めマップ化してＲＯＭに記憶しておくようにしてもよい。
【０１７１】
Ｓ１００６では、ＥＣＵ１８は、前記Ｓ１００５で算出された目標ＥＧＲ開度に従ってＥＧＲ弁１４を制御し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１７２】
一方、前述したＳ１００３において低リフトカム３２が選択されていないと判定された場合、言い換えれば、可変動弁機構１００において高リフトカム３１が選択されていると判定された場合は、ＥＣＵ１８は、目標メイン噴射量と全ての目標パイロット噴射量との総和である総燃料噴射量：Ｑfinを減量補正して、トルク反映燃料量：Ｑtrqを算出する。
【０１７３】
具体的には、ＥＣＵ１８は、先ず、ＲＯＭから基本となる減量補正係数：ｋｆ１を読み出す。この減量補正係数：ｋｆ１は、予め設定された１未満の正数である。
【０１７４】
続いて、ＥＣＵ１８は、図１１に示すようなマップに基づき、各パイロット噴射の目標パイロット噴射時期に応じた減量補正係数：ｋｆ２を算出するとともに、メイン噴射の噴射時期に応じた減量補正係数：；ｋｆ２を算出する。
【０１７５】
ＥＣＵ１８は、メイン噴射の目標メイン噴射量に前記した減量補正係数：ｋｆ１とｋｆ２を乗算して、メイン噴射される燃料のうち内燃機関１のトルクに反映される燃料量を算出する。さらに、各パイロット噴射の目標パイロット噴射量に前記した減量補正係数：ｋｆ１とｋｆ２とを乗算して、各パイロット噴射で噴射される燃料のうち内燃機関１のトルクに反映される燃料量を算出する。
【０１７６】
ＥＣＵ１８は、減量補正後のメイン噴射量と全てのパイロット噴射量とを加算して、トルク反映燃料量：Ｑtrqを算出する。
【０１７７】
このようにしてトルク反映燃料量：Ｑtrqが算出されると、ＥＣＵ１８は、Ｓ１００５へ進み、前記Ｓ１００７で算出されたトルク反映燃料量：Ｑtrqと前記Ｓ１００１で算出された機関回転数：Neとをパラメータとして目標ＥＧＲ開度：θを算出する。
【０１７８】
続いて、ＥＣＵ１８は、Ｓ１００６へ進み、前記Ｓ１００５で算出された目標ＥＧＲ弁開度：θに従ってＥＧＲ弁１４を制御する。
【０１７９】
以上述べたようにＥＣＵ１８がＥＧＲ制御ルーチンを実行することにより、ＥＧＲ制御のパラメータとして用いられる燃料噴射量を可変動弁機構１００の制御状態に応じて最適化することが可能となるため、窒素酸化物（ＮＯx）の発生量に対してＥＧＲガス量が過剰に多くなることがなく、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量を抑制しつつＰＭの排出量を抑制することが可能となる。
【０１８０】
【発明の効果】
本発明によれば、パイロット噴射制御が行われる圧縮着火式内燃機関に可変動弁機構を適用した場合において、可変動弁機構の制御状態に適した燃料噴射制御やＥＧＲ制御などを行うことが可能となり、内燃機関の燃焼性の悪化や排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に係る圧縮着火式内燃機関の概略構成を示す図
【図２】  可変動弁機構の構成を示す（１）
【図３】  可変動弁機構の構成を示す図（２）
【図４】  ロック機構の構成を示す図
【図５】  ロック機構の動作を説明する図
【図６】  高リフトカム及び低リフトカムのカムプロフィールを示す図
【図７】  パイロット噴射時期とパイロット噴射量の補正方法を示す図
【図８】  燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート図
【図９】  筒内圧と筒内圧補正係数との関係を示す図
【図１０】  ＥＧＲ制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１１】  燃料噴射時期と減量補正係数との関係を示す図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・筒内圧センサ
１３・・・ＥＧＲ通路
１４・・・ＥＧＲ通路
１８・・・ＥＣＵ
２０・・・吸気弁
１００・・可変動弁機構
【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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