(57)【要約】【課題】休止気筒の筒内環境を圧縮自着火燃焼可能な筒内環境に整える。【解決手段】内燃機関１００の制御装置２００が、気筒１０内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる自着火運転領域内において、機関運転状態に応じて少なくとも一部の気筒１０を休止気筒とする休止運転を実施し、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる際の復帰サイクルにおいて、休止気筒の吸気弁５０が全行程で閉弁したままとなるように吸気動弁装置５を制御すると共に、排気弁６０が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するように排気動弁装置６を制御し、復帰サイクルの次サイクルにおいて、休止気筒の吸気弁５０が吸気行程で開弁するように吸気動弁装置５を制御すると共に、排気弁６０が排気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御して、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備える機関本体と、
前記気筒に設けられた吸気弁及び排気弁と、
前記気筒の吸気弁を任意の時期に開閉可能に構成された吸気動弁装置と、
前記気筒の排気弁を任意の時期に開閉可能に構成された排気動弁装置と、
前記気筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁と、
を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる自着火運転領域内において、機関運転状態に応じて少なくとも一部の前記気筒を休止気筒として当該休止気筒への燃料供給を停止する休止運転を実施し、
前記休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる際の復帰サイクルにおいて、当該休止気筒の吸気弁が全行程で閉弁したままとなるように前記吸気動弁装置を制御すると共に、当該休止気筒の排気弁が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するように前記排気動弁装置を制御し、
前記復帰サイクルの次サイクルにおいて、前記休止気筒の吸気弁が少なくとも吸気行程で開弁するように前記吸気動弁装置を制御すると共に、当該休止気筒の排気弁が少なくとも排気行程で開弁するように前記排気動弁装置を制御して、当該休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させるように構成された、
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記休止運転は、一部の前記気筒を休止気筒とし、残りの前記気筒を稼働気筒として当該稼働気筒内で理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比の混合気を圧縮自着火燃焼させる減筒運転であり、
前記復帰サイクルの前記圧縮行程後半で、前記休止気筒の前記燃料噴射弁から復帰用燃料を噴射するようにさらに構成された、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記減筒運転の実施期間に基づいて、前記復帰用燃料を噴射するか否かを判定するようにさらに構成された、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記減筒運転の実施期間が短い場合と比べて長いときほど、前記復帰用燃料の噴射量を多くするようにさらに構成された、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記復帰用燃料の噴射量に上限値を設定し、前記復帰用燃料の噴射量が前記上限値のときは、前記復帰サイクルの次サイクルにおいて、予混合気の一部を前記気筒に設けられた点火プラグによって火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて残りの予混合気を自着火燃焼させる着火アシスト自着火燃焼を、前記休止気筒で実施するようにさらに構成された、
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記着火アシスト自着火燃焼を実施するときは、
前記機関本体の要求トルクに応じたメイン燃料を圧縮行程後半で噴射して前記休止気筒内に第１予混合気を形成し、
メイン燃料を噴射した後の同一サイクルの圧縮行程後半で、着火アシスト用燃料を噴射して前記休止気筒内の前記点火プラグ周りに第２予混合気を形成し、
着火アシスト用燃料を噴射した後の同一サイクルの圧縮行程後半で、前記点火プラグによって前記第２予混合気に点火して当該第２予混合気を火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて前記第１予混合気を圧縮自着火燃焼させるようにさらに構成された
請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記復帰サイクルの次サイクルにおいて、前記休止気筒で前記着火アシスト自着火燃焼を実施するときは、前記減筒運転の実施期間が短い場合と比べて長いときほど、前記着火アシスト用燃料の噴射量を多くするようにさらに構成された、
請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記復帰サイクルの次サイクルにおいて、前記休止気筒で前記着火アシスト自着火燃焼を実施するときは、前記復帰用燃料の噴射量が前記上限値に制限されることで前記復帰サイクルに噴射できなかった不足分の燃料を、前記着火アシスト用燃料の噴射量として設定するようにさらに構成された、
請求項６又は請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記自着火運転領域内では、前記気筒で前記着火アシスト自着火燃焼を実施し、
前記復帰サイクルの次サイクルに前記休止気筒で前記着火アシスト自着火燃焼を行うときの前記着火アシスト用燃料の噴射量を、前記復帰用燃料の噴射量が前記上限値に制限されることで前記復帰サイクルに噴射できなかった不足分の燃料だけ増量するようにさらに構成された、
請求項６又は請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記休止運転中は、前記休止気筒の吸気弁及び排気弁が全行程で閉弁したままとなるように前記吸気動弁装置及び前記排気動弁装置をそれぞれ制御するように構成された、
請求項１から請求項９までのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記休止運転中に、所定サイクル毎に前記休止気筒の排気弁が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するように前記排気動弁装置を制御するように構成された、
請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の従来の内燃機関の制御装置は、燃料カット運転中にスロットル弁を全閉にし、かつ、燃料カット運転中の各サイクルで排気弁が排気行程と吸気行程で開弁するように排気動弁装置を制御している。そして、燃料カット運転からの復帰条件が成立した後の復帰サイクルで、スロットル弁を開くと共に燃料噴射を開始して、気筒内の予混合気を自着火燃焼させている。
【０００３】
この従来の内燃機関の制御装置によれば、燃料カット運転中において、燃料供給が停止された休止気筒の排気弁を吸気行程で開弁することで、休止気筒に排気を吸い戻して燃料供給を停止する前に気筒内に存在していた高温の燃焼ガスを気筒内に留め、燃料カット運転中に筒内温度が低下するのを抑制できるとされている。そのため、燃料カット運転からの復帰条件が成立した後の復帰サイクルで、予混合気を安定的に自着火燃焼させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０６４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の内燃機関の制御装置では、燃料カット運転や減筒運転などの少なくとも一部の気筒を休止気筒として当該休止気筒への燃料供給を停止する休止運転中において、休止気筒の筒内温度低下を抑制するには休止気筒に排気を吸い戻す必要があり、その際にポンプ損失が生じるため燃費が悪化する。したがって前述した従来の内燃機関の制御装置では、燃料供給が停止された休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させるにあたって、休止運転中に休止気筒の排気弁を開弁して燃費の悪化を許容しなければ、休止気筒の筒内温度の低下を抑制できず、休止気筒の筒内環境を圧縮自着火燃焼可能な筒内環境に整えることができないという問題点がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、休止運転中における休止気筒の排気弁の開閉動作によらず、休止気筒の筒内環境を圧縮自着火燃焼可能な筒内環境に整えることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、複数の気筒を備える機関本体と、気筒に設けられた吸気弁及び排気弁と、気筒の吸気弁を任意の時期に開閉可能に構成された吸気動弁装置と、気筒の排気弁を任意の時期に開閉可能に構成された排気動弁装置と、気筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置が、気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる自着火運転領域内において、機関運転状態に応じて少なくとも一部の気筒を休止気筒として当該休止気筒への燃料供給を停止する休止運転を実施し、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる際の復帰サイクルにおいて、当該休止気筒の吸気弁が全行程で閉弁したままとなるように吸気動弁装置を制御すると共に、当該休止気筒の排気弁が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するように排気動弁装置を制御し、復帰サイクルの次サイクルにおいて、休止気筒の吸気弁が少なくとも吸気行程で開弁するように吸気動弁装置を制御すると共に、当該休止気筒の排気弁が少なくとも排気行程で開弁するように排気動弁装置を制御して、当該休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のこの態様によれば、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる際の復帰サイクルの吸気行程中に、吸気と比較して高温の排気のみを休止気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮して筒内温度を上昇させることができる。そのため、休止運転中における休止気筒の排気弁の開閉動作によらず、休止運転中に低下した休止気筒の筒内温度を復帰サイクルで上昇させて、休止気筒の筒内環境を次サイクルから圧縮自着火燃焼可能な環境に整えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。
【図２】図２は、各運転モードを実施する機関運転領域を示した図である。
【図３】図３は、ＳＩ運転モード中における各気筒の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期、燃料噴射時期及び点火時期の一例を示したタイムチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、着火アシストを実施しない場合のＣＩ全筒運転モード中における各気筒の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期及び燃料噴射時期の一例を示したタイムチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、着火アシストを実施する場合のＣＩ全筒運転モード中における各気筒の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期、燃料噴射時期及び着火アシスト時期の一例を示したタイムチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、着火アシストを実施しない場合のＣＩ減筒運転モード中における稼働気筒と休止気筒の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期及び燃料噴射時期の一例を示したタイムチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、着火アシストを実施する場合のＣＩ減筒運転モード中における稼働気筒と休止気筒の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期、燃料噴射時期及び着火アシスト時期の一例を示したタイムチャートである。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態による全筒復帰制御の動作について説明するタイムチャートである。
【図７】図７は、各休止気筒に対して実施される本発明の第１実施形態による全筒復帰制御について説明するフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態による全筒復帰制御の動作について説明するタイムチャートである。
【図９】図９は、各休止気筒に対して実施される本発明の第２実施形態による全筒復帰制御について説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態による復帰用燃料噴射処理について説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態による復帰用燃料噴射処理について説明するフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰用燃料の目標噴射量を算出するテーブルの一例である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰用燃料の目標噴射量を算出するテーブルの一例である。
【図１３】図１３は、復帰用燃料の噴射量が上限値に制限された場合の本発明の第４実施形態による全筒復帰制御の動作について説明するタイムチャートである。
【図１４】図１４は、各休止気筒に対して実施される本発明の第４実施形態による全筒復帰制御について説明するフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第４実施形態による復帰用燃料噴射処理について説明するフローチャートである。
【図１６Ａ】図１６Ａは、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰用燃料の基本噴射量を算出するテーブルの一例である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰用燃料の目標噴射量を算出するテーブルの一例である。
【図１７】図１７は、本発明の第５実施形態によるＣＩ減筒運転モード中に各休止気筒に対して実施される排気動弁制御について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。
【００１２】
内燃機関１００は、複数の気筒１０を備える機関本体１と、燃料供給装置２と、吸気装置３と、排気装置４と、吸気動弁装置５と、排気動弁装置６と、を備える。
【００１３】
本実施形態による内燃機関１００は、気筒１０内で予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体１を運転させる火花点火運転と、圧縮自着火燃焼させて機関本体１を運転させる圧縮自着火運転と、を選択的に実施できるように構成される。また、圧縮自着火運転中に、少なくとも一部の気筒１０を休止気筒として、当該休止気筒への燃料供給を停止する休止運転を実施することができるように構成される。なお本実施形態では、休止運転として、一部の気筒１０を休止気筒とし、残りの気筒１０を稼働気筒として当該稼働気筒で予混合気を圧縮自着火燃焼させる減筒運転を想定しているが、減筒運転以外にも、例えば全ての気筒１０を休止気筒とする燃料カット運転を休止運転に含むようにしても良い。以下、内燃機関１００の各構成部品の詳細について説明する。
【００１４】
機関本体１は、各気筒１０に形成される燃焼室内で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。機関本体１には、気筒毎に１つの点火プラグ１１が、各気筒１０の燃焼室に臨むように設けられる。また機関本体１には、気筒毎に一対の吸気弁５０と一対の排気弁６０とが設けられる。
【００１５】
なお図１に示すように、本実施形態による機関本体１は４つの気筒１０を備えており、各気筒１０を左から順に第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒と称すると、本実施形態では、全筒運転時には第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順で、各気筒１０内で予混合気を火炎伝播燃焼又は圧縮自着火燃焼させて機関本体１を運転させている。一方で減筒運転時には、第２気筒及び第３気筒を休止気筒とし、第１気筒及び第４気筒を稼働気筒とし、第１気筒、第４気筒の順で、各稼働気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１を運転させている。なお、第２気筒及び第３気筒を稼働気筒とし、第１気筒及び第４気筒を休止気筒としても良い。
【００１６】
燃料供給装置２は、電子制御式の燃料噴射弁２０と、デリバリパイプ２１と、サプライポンプ２２と、燃料タンク２３と、を備える。
【００１７】
燃料噴射弁２０は、各気筒１０の燃焼室に臨むように各気筒１０に１つ設けられる。燃料噴射弁２０の開弁時間（噴射量）及び開弁時期（噴射時期）は電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁２０が開弁されると燃料噴射弁２０から気筒１０内に直接燃料が噴射される。
【００１８】
デリバリパイプ２１は、圧送パイプ２４を介して燃料タンク２３に接続される。圧送パイプ２４の途中には、燃料タンク２３に貯蔵された燃料を加圧してデリバリパイプ２１に供給するためのサプライポンプ２２が設けられる。デリバリパイプ２１は、サプライポンプ２２から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁２０が開弁されると、デリバリパイプ２１に貯蔵された高圧燃料が燃料噴射弁２０から気筒内に直接噴射される。デリバリパイプ２１には、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０から気筒内に噴射される燃料の圧力（噴射圧）を検出するための燃圧センサ２１１が設けられる。
【００１９】
サプライポンプ２２は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ２２の吐出量は、電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更される。サプライポンプ２２の吐出量を制御することで、デリバリパイプ２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０の噴射圧が制御される。
【００２０】
吸気装置３は、筒内に吸気を導くための装置であって、筒内に吸入される吸気の状態（吸気圧、吸気温、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガス量）を変更することができるように構成されている。吸気装置３は、吸気通路３０と、吸気マニホールド３１と、ＥＧＲ通路３２と、を備える。
【００２１】
吸気通路３０は、一端がエアクリーナ３４に接続され、他端が吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａに接続される。吸気通路３０には、上流から順にエアフローメータ２１２、排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７１、インタークーラ３５及びスロットル弁３６が設けられる。
【００２２】
エアフローメータ２１２は、エアクリーナ３４を介して吸気通路３０に吸入された吸気の流量（以下「吸気量」という。）を検出する。
【００２３】
コンプレッサ７１は、コンプレッサハウジング７１ａと、コンプレッサハウジング７１ａ内に配置されたコンプレッサホイール７１ｂと、を備える。コンプレッサホイール７１ｂは、同軸上に取り付けられた排気ターボチャージャ７のタービンホイール７２ｂによって回転駆動され、コンプレッサハウジング７１ａ内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。排気ターボチャージャ７のタービン７２には、タービンホイール７２ｂの回転速度を制御するための可変ノズル７２ｃが設けられており、可変ノズル７２ｃによってタービンホイール７２ｂの回転速度が制御されることで、コンプレッサハウジング７１ａ内から吐出される吸気の圧力（過給圧）が制御される。
【００２４】
インタークーラ３５は、コンプレッサ７１によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２５】
スロットル弁３６は、吸気通路３０の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド３１に導入する吸気量を調整する。スロットル弁３６は、スロットルアクチュエータ３６ａによって開閉駆動され、スロットルセンサ２１３によってその開度（スロットル開度）が検出される。
【００２６】
吸気マニホールド３１は、機関本体１に接続されており、吸気通路３０から流入してきた吸気を機関本体１に形成された吸気ポートを介して各気筒１０に均等に分配する。吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａには、筒内に吸入される吸気の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ２１４と、筒内に吸入される吸気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ２１５と、が設けられる。
【００２７】
ＥＧＲ通路３２は、排気マニホールド４１と吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａを連通し、各気筒１０から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ３１ａに戻すための通路である。以下、ＥＧＲ通路３２に流入した排気のことを「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲガスを吸気コレクタ３１ａ、ひいては各気筒１０に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑えることができる。ＥＧＲ通路３２には、上流から順にＥＧＲクーラ３７と、ＥＧＲ弁３８と、が設けられる。
【００２８】
ＥＧＲクーラ３７は、ＥＧＲガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２９】
ＥＧＲ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット２００によって制御される。ＥＧＲ弁３８の開度を制御することで、吸気コレクタ３１ａに還流させるＥＧＲガスの流量が調節される。
【００３０】
排気装置４は、筒内から排気を排出するための装置であって、排気マニホールド４１と、排気通路４２と、を備える。
【００３１】
排気マニホールド４１は、機関本体１に接続されており、各気筒１０から排出された排気を纏めて排気通路４２に導入する。
【００３２】
排気通路４２には、上流から順に排気ターボチャージャ７のタービン７２と、排気後処理装置４３と、が設けられる。
【００３３】
タービン７２は、タービンハウジング７２ａと、タービンハウジング７２ａ内に配置されたタービンホイール７２ｂと、を備える。タービンホイール７２ｂは、タービンハウジング７２ａ内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール７１ｂを駆動する。
【００３４】
タービンホイール７２ｂの外側には、前述した可変ノズル７２ｃが設けられている。可変ノズル７２ｃは絞り弁として機能し、可変ノズル７２ｃのノズル開度（弁開度）は電子制御ユニット２００によって制御される。可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることでタービンホイール７２ｂを駆動する排気の流速をタービンハウジング７２ａ内で変化させることができる。すなわち、可変ノズル７２ｃのノズル開度を変化させることで、タービンホイール７２ｂの回転速度を変化させて過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル７２ｃのノズル開度を小さくする（可変ノズル７２ｃを絞る）と、排気の流速が上がってタービンホイール７２ｂの回転速度が増大し、過給圧が増大する。
【００３５】
排気後処理装置４３は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。
【００３６】
吸気動弁装置５は、各気筒１０の吸気弁５０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による吸気動弁装置５は、各気筒１０の吸気弁５０を吸気行程中に開弁させることができるように構成される。また、休止気筒の吸気弁５０については、閉弁させたままの状態にすることができるように構成される。本実施形態ではこのような吸気動弁装置５として、電子制御ユニット２００によって制御される電磁アクチュエータを採用し、各気筒１０の吸気弁５０を電磁アクチュエータによって開閉駆動することで、吸気弁５０の開閉時期やリフト量を任意の時期及びリフト量に制御している。
【００３７】
排気動弁装置６は、各気筒１０の排気弁６０を開閉駆動するための装置であって、機関本体１に設けられる。本実施形態による排気動弁装置６は、各気筒１０の排気弁６０を排気行程中に開弁させると共に、必要に応じて吸気行程中にも開弁させることができるように構成される。また、休止気筒の排気弁６０については、閉弁させたままの状態にすることができるように構成される。本実施形態ではこのような排気動弁装置６として、電子制御ユニット２００によって制御される電磁アクチュエータを採用し、各気筒１０の排気弁６０を電磁アクチュエータによって開閉駆動することで、排気弁６０の開閉時期やリフト量を任意の時期及びリフト量に制御している。
【００３８】
なお、吸気動弁装置５及び排気動弁装置６としては、電磁アクチュエータに限らず、例えば油圧等によってカムプロフィールを変更することで吸気弁５０及び排気弁６０の開閉時期やリフト量を変更する動弁装置を採用することもできる。
【００３９】
電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。
【００４０】
入力ポート２０５には、前述した燃圧センサ２１１、エアフローメータ２１２、スロットルセンサ２１３、吸気圧センサ２１４、吸気温センサ２１５などの出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また、入力ポート２０５には、アクセルペダル２２１の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１７の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。さらに入力ポート２０５には、機関回転速度を算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１８の出力信号が入力される。このように入力ポート２０５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
【００４１】
出力ポート２０６は、対応する駆動回路２０８を介して、吸気動弁装置５の各電磁アクチュエータ、排気動弁装置６の各電磁アクチュエータ、点火プラグ１１、燃料噴射弁２０、サプライポンプ２２、スロットルアクチュエータ３６ａ、ＥＧＲ弁３８及び可変ノズル７２ｃなどに接続される。
【００４２】
電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力して内燃機関１００を制御する。以下、図２から図７を参照して、電子制御ユニット２００が実施する内燃機関１００の制御について説明する。
【００４３】
＜電子制御ユニットによる内燃機関の制御概要＞
電子制御ユニット２００は、機関運転状態に基づいて、機関本体１の運転モードを火花点火運転モード（以下「ＳＩ運転モード」という。）、圧縮自着火全筒運転モード（以下「ＣＩ全筒運転モード」という。）又は圧縮自着火減筒運転モード（以下「ＣＩ減筒運転モード」という。）のいずれかに切り替える。
【００４４】
具体的には電子制御ユニット２００は、図２に示すように、機関回転速度と機関負荷（アクセル踏込量）と基づいて定まる機関運転点（機関運転状態）が、低中回転かつ低負荷領域にあれば運転モードをＣＩ減筒運転モードに切り替え、低中回転かつ中負荷領域にあれば運転モードをＣＩ全筒運転モードに切り替え、これら以外の領域であれば運転モードをＳＩ運転モードに切り替える。そして電子制御ユニット２００は、各運転モードに応じた吸気動弁装置５、排気動弁装置６、燃料噴射弁２０及び点火プラグ１１の制御を実施する。
【００４５】
ＳＩ運転モードとは、全ての気筒１０の燃焼室内に、理論空燃比又は理論空燃比近傍の均質予混合気を形成して点火プラグ１１による点火を行い、その均質予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体１の運転を行うモードのことをいう。
【００４６】
ＣＩ全筒運転モードとは、全ての気筒１０の燃焼室内に、理論空燃比よりもリーンな空燃比（例えば３０〜４０程度）の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行うモードのことをいう。本実施形態では、予混合気として燃焼室内の中央部に可燃層を有し、気筒内壁面の周りに空気層を有する成層予混合気を形成しているが、予混合気として均質混合気を形成しても良い。
【００４７】
ＣＩ減筒運転モードとは、休止気筒では燃焼を実施せずに、稼働気筒の燃焼室内にのみ理論空燃比よりもリーンな空燃比（例えば３０〜４０程度）の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体１の運転を行うモードのことをいう。本実施形態では、このＣＩ減筒運転モード中もＣＩ全筒運転モード中と同様に、予混合気として成層予混合気を形成しているが、予混合気として均質混合気を形成しても良い。
【００４８】
なお、予混合気を燃焼室内で圧縮自着火燃焼させるには、予混合気を自着火させることが可能な温度まで筒内温度を上昇させる必要があり、ＳＩ運転モード中のように予混合気を燃焼室内で全て火炎伝播燃焼させるときよりも筒内温度を高温にする必要がある。そのため本実施形態では、ＣＩ全筒運転モード中は全ての気筒１０の排気弁６０が、またＣＩ全筒減筒モード中は稼働気筒の排気弁６０が、排気行程の他に吸気行程でも開弁するように排気動弁装置６を制御している。このように、排気弁６０を吸気行程中に再度開弁する排気弁２度開き動作を実施することで、排気行程中に自気筒から排出された高温の排気を直後の吸気行程中に自気筒に吸い戻すことができる。これにより筒内温度を上昇させて、各気筒１０の筒内温度を圧縮自着火燃焼可能な温度に維持している。
【００４９】
また、予混合気を燃焼室内で圧縮自着火燃焼させるにあたって、必要に応じて点火プラグ１１による予混合気の着火アシストを行って予混合気の一部を火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて筒内温度を強制的に上昇させることで、残りの予混合気を圧縮自着火燃焼させることもできる。このような着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、筒内温度が比較的低い状態であっても予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能になると共に、予混合気の着火時期を任意の時期に制御することが容易となる。
【００５０】
＜ＳＩ運転モード中の基本的な制御＞
以下ではまず、図３を参照してＳＩ運転モード中における吸気動弁装置５、排気動弁装置６、燃料噴射弁２０及び点火プラグ１１の基本的な制御について説明する。図３は、ＳＩ運転モード中における各気筒１０の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期、燃料噴射時期及び点火時期の一例を示したタイムチャートである。
【００５１】
電子制御ユニット２００は、運転モードがＳＩ運転モードに設定されているときは、全ての気筒１０の吸気弁５０が吸気行程中に開弁するように吸気動弁装置５を制御する。また電子制御ユニット２００は、全ての気筒１０の排気弁６０が排気行程中に開弁するように排気動弁装置６を制御する。
【００５２】
そして電子制御ユニット２００は、予めＲＯＭ２０２に記憶されたマップ等を参照し、機関運転状態に基づいて、気筒毎に要求トルクに応じた目標噴射量、目標噴射時期及び目標点火時期を設定する。そして電子制御ユニット２００は、燃料噴射量が目標噴射量となるように、また燃料噴射時期が目標噴射時期となるように各気筒１０の燃料噴射弁２０を制御する。また電子制御ユニット２００は、点火時期が目標点火時期となるように各気筒１０の点火プラグ１１を制御する。
【００５３】
この結果、図３に示すように、基本的にＳＩ運転モード中は、全ての気筒１０の吸気弁５０が吸気行程中に開弁されて、吸気行程中に各気筒内に空気が導入されると共に、吸気行程の前半に各気筒１０の燃料噴射弁２０から燃料が噴射される。これにより、各気筒１０の燃焼室内に理論空燃比又は理論空燃比近傍の均質混合気が形成される。そして、燃焼室内に形成した均質混合気を圧縮上死点付近で点火プラグ１１によって点火することで火炎伝播燃焼させる。その後、全ての気筒１０の排気弁６０が排気行程中に開弁されて、各気筒内の排気（燃焼ガス）が排気ポートへと排出される。
【００５４】
＜ＣＩ全筒運転モード中における基本的な制御＞
次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照してＣＩ全筒運転モード中における吸気動弁装置５、排気動弁装置６及び燃料噴射弁２０の基本的な制御について説明する。図４Ａは、着火アシストを実施しない場合のＣＩ全筒運転モード中における各気筒１０の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期及び燃料噴射時期の一例を示したタイムチャートである。
【００５５】
電子制御ユニット２００は、運転モードがＣＩ全筒運転モードに設定されているときは、全ての気筒１０の吸気弁５０が吸気行程中に開弁するように吸気動弁装置５を制御する。また電子制御ユニット２００は、全ての気筒１０の排気弁６０が排気行程と吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御する。
【００５６】
そして電子制御ユニット２００は、予めＲＯＭ２０２に記憶されたマップ等を参照し、機関運転状態に基づいて、気筒毎に要求トルクに応じた目標噴射量及び目標噴射時期を設定する。そして電子制御ユニット２００は、燃料噴射量が目標噴射量となるように、また燃料噴射時期が目標噴射時期となるように燃料噴射弁２０を制御する。
【００５７】
この結果、図４Ａに示すように、基本的にＣＩ全筒運転モード中は、全ての気筒１０の吸気弁５０及び排気弁６０が吸気行程中に開弁される。これにより、吸気行程中に各気筒内に空気が導入されると共に、直前の排気行程中に自気筒から排出された高温の排気が、吸気行程中に自気筒に吸い戻される。このようにＣＩ全筒運転モード中は、吸気行程中に空気と高温の排気とを各気筒内に導入することで、各気筒１０の筒内温度が自着火運転可能な温度に維持される。そして、圧縮行程後半に各気筒１０の燃料噴射弁２０から燃料を噴射して各気筒１０の燃焼室内にリーン空燃比の成層予混合気を形成し、圧縮上死点近傍で当該成層予混合気を圧縮自着火燃焼させる。その後、全ての気筒１０の排気弁６０が排気行程中に開弁されて、各気筒内の排気が排気ポートへと排出される。
【００５８】
なお前述したように、このＣＩ全筒運転モード中において、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることも可能である。以下、図４Ｂを参照して、着火アシストを実施する場合のＣＩ全筒運転モード中における吸気動弁装置５、排気動弁装置６、燃料噴射弁２０及び点火プラグ１１の基本的な制御について説明する。
【００５９】
図４Ｂは、着火アシストを実施する場合のＣＩ全筒運転モード中における各気筒１０の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期、燃料噴射時期及び着火アシスト時期の一例を示したタイムチャートである。
【００６０】
電子制御ユニット２００は、ＣＩ全筒運転モード中に着火アシストを実施して成層予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合も、着火アシストを実施しないときと同様に、全ての気筒１０の吸気弁５０が吸気行程中に開弁するように吸気動弁装置５を制御し、全ての気筒１０の排気弁６０が排気行程と吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御する。
【００６１】
また電子制御ユニット２００は、ＣＩ全筒運転モード中に着火アシストを実施して成層予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合は、予めＲＯＭ２０２に記憶されたマップ等を参照し、機関運転状態に基づいて、気筒毎に要求トルクに応じたメイン燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定する。
【００６２】
そして電子制御ユニット２００は、ＣＩ全筒運転モード中に着火アシストを実施して成層予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合は、気筒毎に着火アシスト用燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を設定する。着火アシスト用燃料の目標噴射量及び目標噴射時期はそれぞれ予め設定した一定値としても良いし、機関運転状態に基づいて、マップ等を参照して気筒毎に要求筒内温度に応じた目標噴射量及び目標噴射時期を設定しても良い。なおメイン燃料の目標噴射量は、ＣＩ全筒運転モード中に着火アシストを実施する場合の要求トルクに応じた目標噴射量よりも、着火アシスト用燃料の目標噴射量分だけ減量されている。
【００６３】
この結果、図４Ｂに示すように、着火アシストを実施する場合は、圧縮行程後半で少なくとも２回燃料が噴射され、１回目の燃料噴射（メイン燃料の噴射）で燃焼室内に成層予混合気を形成し、２回目の燃料噴射（着火アシスト用燃料の噴射）で点火プラグ１１周りにこの成層予混合気よりもリッチな空燃比のリッチ混合気を形成する。そして、２回目の燃料噴射よりも後の圧縮行程後半にこのリッチ混合気に対して点火プラグ１１による点火（着火アシスト）を行って火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて筒内温度を強制的に上昇させることで、１回目の燃料噴射で形成した成層予混合気を圧縮自着火燃焼させる。
【００６４】
＜ＣＩ減筒運転モード中における基本的な制御＞
最後に、図５Ａ及び図５Ｂを参照してＣＩ減筒運転モード中における制御について説明する。図５Ａは、着火アシストを実施しない場合のＣＩ減筒運転モード中における稼働気筒（本実施形態では第１気筒と第４気筒）と休止気筒（本実施形態では第２気筒と第３気筒）の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期及び燃料噴射時期の一例を示したタイムチャートである。
【００６５】
電子制御ユニット２００は、運転モードがＣＩ減筒運転モードに設定されているときは、稼働気筒の吸気弁５０については吸気行程中に開弁するように吸気動弁装置５を制御する。一方で休止気筒の吸気弁５０については閉弁したままの状態となるように吸気動弁装置５を制御する。また電子制御ユニット２００は、稼働気筒の排気弁６０については排気行程と吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御する。一方で休止気筒の排気弁６０については閉弁したままの状態となるように排気動弁装置６を制御する。
【００６６】
このように、ＣＩ減筒運転モード中は、休止気筒の吸気弁５０及び排気弁６０を全行程で閉弁したままの状態としている。これにより、休止気筒でポンプ損失が生じるのを抑制できるので、休止気筒で通常通り吸気弁５０及び排気弁６０を開弁させる場合と比べて燃費を向上させることができる。
【００６７】
また電子制御ユニット２００は、休止気筒については燃料噴射を停止する。一方で稼働気筒については、予めＲＯＭ２０２に記憶されたマップ等を参照し、機関運転状態に基づいて、稼働気筒毎に要求トルクに応じた目標噴射量及び目標噴射時期を設定する。そして電子制御ユニット２００は、燃料噴射量が目標噴射量となるように、また燃料噴射時期が目標噴射時期となるように各稼働気筒の燃料噴射弁２０を制御する。
【００６８】
この結果、図５Ａに示すようにＣＩ減筒運転モード中は、稼働気筒についてはＣＩ全筒運転モード時と同様に吸気動弁装置５、排気動弁装置６及び燃料噴射弁２０が制御される。一方で休止気筒については、燃料噴射が停止されると共に、吸気弁５０及び排気弁６０が閉弁したままの状態とされる。
【００６９】
なお前述したように、このＣＩ減筒運転モード中においても、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることも可能である。図５Ｂは、着火アシストを実施する場合のＣＩ減筒運転モード中における稼働気筒と休止気筒の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期、燃料噴射時期及び着火アシスト時期の一例を示したタイムチャートである。
【００７０】
図５Ｂに示すように、ＣＩ減筒運転モード中に着火アシストする場合は、稼働気筒についてはＣＩ全筒運転モード時と同様に吸気動弁装置５、排気動弁装置６、燃料噴射弁２０及び点火プラグ１１が制御される。一方で休止気筒については、燃料噴射が停止されると共に、吸気弁５０及び排気弁６０が閉弁したままの状態とされる。
【００７１】
＜ＣＩ減筒運転モードからＣＩ全筒運転モードへの運転モード切替時の問題点＞
ここで、運転モードをＣＩ減筒運転モードからＣＩ全筒運転モードに切り替える要求（以下「全筒復帰要求」という。）が出た後、休止気筒の復帰１サイクル目から成層予混合気を圧縮自着火燃焼させようとすると、以下のような問題が生じる。
【００７２】
前述したように予混合気を燃焼室内で圧縮自着火燃焼させるには、筒内温度を高温にする必要がある。そのため本実施形態では、ＣＩ減筒運転モード中は稼働気筒の排気弁６０を吸気行程中に再度開弁する排気弁２度開き動作を実施することで、排気行程中に自気筒から排出された高温の排気を、直後の吸気行程中に自気筒に吸い戻して、稼働気筒の筒内温度を高温に維持している。
【００７３】
しかしながら、ＣＩ減筒運転モード中は休止気筒では燃焼が行われていないため、稼働気筒と比較して休止気筒の筒内温度が徐々に低下していく。また、全筒復帰要求が出た後、休止気筒の復帰１サイクル目の排気行程中に休止気筒から排出される排気は燃焼ガスではないため、直後の吸気行程中に自気筒に吸い戻したとしても筒内温度の上昇幅は小さい。
【００７４】
そのため、休止気筒の復帰１サイクル目から予混合気を圧縮自着火燃焼させようとすると、休止気筒の筒内温度は稼働気筒の筒内温度と比較して低いので、着火時期の遅延や失火を招くおそれがある。
【００７５】
このような問題の解決方法としては、例えば、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目では、休止気筒内に理論空燃比の均質予混合気を形成して点火プラグ１１による点火を行い、その均質予混合気を火炎伝播燃焼させることが考えられる。しかしながら、このような方法を取ると、予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合と比較して、熱効率が低下すると共に火炎温度自体は高くなるため、燃費が悪化すると共にＮＯｘの排出量が増加して排気エミッションが悪化するおそれがある。
【００７６】
そこで本実施形態では、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目では、休止気筒の吸気弁５０については、ＣＩ減筒運転モード中と同様に全行程で閉弁したままの状態となるように吸気動弁装置５を制御する。そして、休止気筒の排気弁６０については、排気行程及び吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御して、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目では、休止気筒の排気弁６０を少なくとも吸気行程で開弁させ、直後の圧縮行程で閉弁させる。
【００７７】
これにより、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目において、排気マニホールド４１内に存在する稼働気筒から排出された高温の排気のみを吸気行程中に休止気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮して筒内温度を上昇させることができる。そのため、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目において、休止気筒の吸気弁５０と排気弁６０とをそれぞれ吸気行程に開弁した場合と比較して筒内温度を高くすることができる。これにより、ＣＩ減筒運転モード中に低下した休止気筒の筒内温度を、休止気筒の復帰１サイクル目で上昇させて、休止気筒の筒内環境を復帰２サイクル目から自着火運転可能な環境に整えることができる。
【００７８】
以下、この本実施形態によるＣＩ減筒運転モードからＣＩ全筒運転モードに運転モードを切り替えるときの運転モード切替制御（以下「全筒復帰制御」という。）について説明する。
【００７９】
＜第１実施形態による全筒復帰制御の動作＞
図６は、本実施形態による全筒復帰制御の動作について説明するタイムチャートであり、ＣＩ減筒運転モードからＣＩ全筒運転モードに切り替えるときの各気筒１０の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期及び燃料噴射時期の一例をそれぞれ示したタイムチャートである。
【００８０】
図６に示すように、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目では、休止気筒の吸気弁５０については、ＣＩ減筒運転モード中と同様に、全行程で閉弁したままの状態となるように吸気動弁装置５を制御する。一方で休止気筒の排気弁６０については、排気行程と吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御する。
【００８１】
これにより、排気マニホールド４１内に存在する稼働気筒から排出された高温の排気のみを復帰１サイクル目の吸気行程中に休止気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮して筒内温度を上昇させることができる。そのため、ＣＩ減筒運転モード中に低下した休止気筒の筒内温度を、休止気筒の復帰１サイクル目で上昇させて、休止気筒の筒内環境を自着火運転可能な環境に整えることができる。
【００８２】
その結果、復帰２サイクル目から休止気筒の吸気弁５０を吸気行程中に開弁するように吸気動弁装置５を制御すると共に、直後の圧縮行程で燃料噴射を実施して休止気筒内に成層予混合気を形成することで、着火時期の遅延や失火の発生を抑制しつつ、圧縮上死点近傍で当該成層予混合気を圧縮自着火燃焼させることができる。すなわち、休止気筒の復帰２サイクル目から、休止気筒に対する制御を前述したＣＩ全筒運転モード中における制御に切り替えることができる。
【００８３】
＜第１実施形態による全筒復帰制御のフローチャート＞
図７は、各休止気筒に対して実施される本実施形態による全筒復帰制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを機関運転中に所定の演算周期（例えば１０[ｍｓ]）ごとに繰り返し実行する。
【００８４】
ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、機関運転点（機関回転速度及び機関負荷）を読み込む。
【００８５】
ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、ＣＩ減筒運転モードからＣＩ全筒運転モードへの切替処理実施フラグＦ１が０に設定されているか否かを判定する。切替処理実施フラグＦ１は、初期値が０に設定されているフラグであって、後述するステップＳ３で全筒復帰要求があると判定されたときに１に設定される。
【００８６】
ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、全筒復帰要求があるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、ステップＳ１で読み込んだ今回の機関運転点がＣＩ全筒運転領域にあり、本ルーチンの前回実施時においてステップＳ１で読み込んだ機関運転点がＣＩ減筒運転領域にあったときに、全筒復帰要求があると判定する。電子制御ユニット２００は、全筒復帰要求がなければ今回の処理を終了し、全筒復帰要求があればステップＳ４の処理に進む。
【００８７】
ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、切替処理実施フラグＦ１を１に設定する。
【００８８】
ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の吸気弁５０については全行程で閉弁したままの状態とし、休止気筒の排気弁６０の動作を先行して再開させる。具体的には、休止気筒の排気弁６０が排気行程と吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御する。
【００８９】
ステップＳ６において、電子制御ユニット２００は、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目（排気行程が最初の行程）が終了したか否かを判定する。このような判定は、例えばクランク角等に基づいて実施することができる。電子制御ユニット２００は、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目が終了していればステップＳ７の処理に進み、終了前であれば今回の処理を終了する。
【００９０】
ステップＳ７において、電子制御ユニット２００は、切替処理実施フラグＦ１を０に戻す。
【００９１】
ステップＳ８において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の吸気弁５０が吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御して休止気筒の吸気弁５０の動作を再開すると共に、休止気筒の燃料噴射弁２０からの燃料噴射を再開して、休止気筒での圧縮自着火燃焼を再開させる。
【００９２】
なお、これまでに説明してきた本実施形態による全筒復帰制御は、ＣＩ全筒運転モード中に燃料カット運転を実施した場合に、燃料カット運転から復帰する復帰要求が出た後の各気筒１０の復帰１サイクル目に適用しても良い。またＣＩ減筒運転モード中に燃料カット運転を実施した場合に、燃料カット運転から復帰する復帰要求が出た後の各稼働気筒の復帰１サイクル目に適用しても良い。燃料カット運転はＣＩ減筒運転と比較して実施期間が短い場合が多く、このようにすることで、吸気と比較して高温の排気のみを各気筒や各稼働気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮して筒内温度を上昇させることができる。
【００９３】
以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、複数の気筒１０を備える機関本体１と、気筒１０に設けられた吸気弁５０及び排気弁６０と、気筒１０の吸気弁５０を任意の時期に開閉可能に構成された吸気動弁装置５と、各気筒の排気弁６０を任意の時期に開閉可能に構成された排気動弁装置６と、気筒１０内に燃料を噴射するための燃料噴射弁２０と、を備える。
【００９４】
そして、この内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）が、気筒１０内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる自着火運転領域内において、機関運転状態に応じて少なくとも一部の気筒１０を休止気筒として当該休止気筒への燃料供給を停止する休止運転を実施し、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる際の復帰サイクル（復帰１サイクル目）において、休止気筒の吸気弁５０が全行程で閉弁したままとなるように吸気動弁装置５を制御すると共に、休止気筒の排気弁６０が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するように排気動弁装置６を制御し、復帰サイクルの次サイクル（復帰２サイクル目）において、休止気筒の吸気弁５０が少なくとも吸気行程で開弁するように吸気動弁装置５を制御すると共に、休止気筒の排気弁６０が少なくとも排気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御して、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させるように構成されている。
【００９５】
これにより、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる復帰要求が出た後の復帰１サイクル目の吸気行程中に、吸気と比較して高温の排気のみを休止気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮して筒内温度を上昇させることができる。そのため、休止運転中に低下した休止気筒の筒内温度を復帰１サイクル目で上昇させて休止気筒の筒内環境を復帰２サイクル目から圧縮自着火燃焼可能な環境に整えることができる。また休止気筒の筒内環境を復帰１サイクル目で自着火運転可能な環境に整えた後の復帰２サイクル目から休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開するので、着火時期の遅延や失火の発生を抑制することができる。さらに、休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる際に、休止気筒で火花点火運転を実施しないので、燃費及び排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００９６】
特に休止運転が減筒運転であった場合は、排気マニホールド４１内に存在する稼働気筒から排出された高温の排気のみを復帰１サイクル目の吸気行程中に休止気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮することができるので、効果的に筒内温度を上昇させることができる。そのため、ＣＩ減筒運転モード中に低下した休止気筒の筒内温度を、休止気筒の復帰１サイクル目で上昇させて、休止気筒の筒内環境を復帰２サイクル目から圧縮自着火燃焼可能な環境に整えることができる。
【００９７】
また本実施形態による電子制御ユニット２００は、休止運転中において、休止気筒の吸気弁５０及び排気弁６０が全行程で閉弁したままとなるように吸気動弁装置５及び排気動弁装置６をそれぞれ制御するように構成されている。
【００９８】
これにより、休止運転中に休止気筒でポンプ損失が生じるのを抑制できる。休止運転中に休止気筒の排気弁で排気弁２度開き動作を実施する場合と比べて燃費を向上させることができる。
【００９９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による全筒復帰制御について説明する。本実施形態による全筒復帰制御は、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程中に、当該休止気筒の噴射弁から予め設定された所定量の復帰用燃料を噴射する点で、第１実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１００】
＜第２実施形態による全筒復帰制御の動作＞
図８は、本実施形態による運転モード切替制御の動作について説明するタイムチャートであり、ＣＩ減筒運転モードからＣＩ全筒運転モードに切り替えるときの各気筒１０の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期及び燃料噴射時期一例をそれぞれ示した図である。
【０１０１】
前述した第１実施形態では、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目において、排気マニホールド４１内に存在する稼働気筒から排出された高温の排気のみを復帰１サイクル目の吸気行程中に休止気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮することで筒内温度を上昇させていた。
【０１０２】
ここでＣＩ減筒運転モード中は、稼働気筒においてリーン空燃比の成層予混合気を圧縮自着火燃焼させている。そのため、排気マニホールド４１内に存在する稼働気筒から排出された排気には酸素が含まれている。したがって、図８に示すように、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に燃料を噴射すれば、休止気筒内で噴射燃料を圧縮自着火燃焼させることができ、筒内温度をさらに上昇させることができる。これにより、復帰２サイクル目から休止気筒で予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させるにあたって、休止気筒の筒内環境を自着火燃焼可能な環境に容易に整えることができる。
【０１０３】
＜第２実施形態による全筒復帰制御のフローチャート＞
図９は、各休止気筒に対して実施される本実施形態による全筒復帰制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを機関運転中に所定の演算周期（例えば１０[ｍｓ]）ごとに繰り返し実行する。
【０１０４】
ステップＳ１からステップＳ８までの処理は、図７を参照して説明した処理と同様の処理が実施されるので、ここで説明を省略する。
【０１０５】
ステップＳ２０において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半で燃料を噴射するための復帰用燃料噴射処理を実施する。復帰用燃料噴射処理の詳細については図１０を参照して説明する。
【０１０６】
図１０は、本実施形態による復帰用燃料噴射処理について説明するフローチャートである。
【０１０７】
ステップＳ２０１において、電子制御ユニット２００は、本フローチャートとは別途に算出しているＣＩ減筒運転モードの実施期間を読み込む。
【０１０８】
ステップＳ２０２において、電子制御ユニット２００は、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射するか否かを判定する。これは、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が所定期間未満であれば、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射しなくても、復帰２サイクル目から休止気筒で十分に圧縮自着火燃焼を実施できるためである。ここで本実施形態では、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が所定期間以上のときに、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射する必要があると判定している。なお、このような方法以外にも、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に加えて機関回転速度や機関負荷などの機関運転状態を考慮して復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射するか否かを判定しても良い。例えばＣＩ減筒運転モードの実施期間に加えて機関運転状態を考慮して筒内温度を推定し、この推定した筒内温度が所定値以下のときに、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射する必要があると判定しても良い。いずれにしてもＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射するか否かが判定されることになる。
【０１０９】
電子制御ユニット２００は、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射すると判定したときはステップＳ２０３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射しないと判定したときは今回の処理を終了する。
【０１１０】
ステップＳ２０３において、電子制御ユニット２００は、復帰１サイクル目で噴射する復帰用燃料の噴射時期か否かを判定する。本実施形態では、復帰用燃料の噴射時期を、復帰１サイクル目の圧縮行程後半の任意の時期に固定しているが、機関運転状態に応じて可変制御するようにしても良い。電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射時期であればステップＳ２０４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射時期でなければ今回の処理を終了する。
【０１１１】
ステップＳ２０４において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の燃料噴射弁２０から噴射される復帰用燃料の噴射量が、予め設定された所定噴射量となるように、休止気筒の燃料噴射弁２０を制御する。
【０１１２】
以上説明した本実施形態による電子御ユニット２００は、ＣＩ減筒運転モード中に稼働気筒内で理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比の予混合気を圧縮自着火燃焼させ、復帰サイクル（復帰１サイクル目）の圧縮行程後半で、休止気筒の燃料噴射弁２０から復帰用燃料を噴射するようにさらに構成されている。
【０１１３】
これにより、休止気筒の復帰１サイクル目の吸気行程中に当該休止気筒に吸い戻された、排気マニホールド４１内に存在する稼働気筒から排出された高温の排気には酸素が含まれているので、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に復帰用燃料を供給することで、休止気筒内で圧縮自着火燃焼を生じさせることができる。そのため、休止気筒の復帰１サイクル目で筒内温度をさらに上昇させることができる、休止気筒の筒内環境を復帰２サイクル目から圧縮自着火燃焼可能な環境に整えることが容易となる。
【０１１４】
また本実施形態による電子制御ユニット２００は、ＣＩ減筒運転モード（減筒運転）の実施期間に基づいて、復帰用燃料を噴射するか否かを判定するように構成されている。
【０１１５】
これにより、休止気筒の筒内環境が、復帰１サイクル目で復帰用燃料を噴射しなくても復帰２サイクル目から休止気筒で十分に圧縮自着火燃焼を実施できる環境のときに、無駄に燃料を噴射して燃費が悪化するのを抑制できる。
【０１１６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による全筒復帰制御について説明する。本実施形態による全筒復帰制御は、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に噴射する復帰用燃料の噴射量を、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて制御する点で、第２実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１１７】
前述した第２実施形態による全筒復帰制御では、全筒復帰要求が出た後の休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に噴射する復帰用燃料の噴射量を一定としていた。しかしながら、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が長くなるほど、休止気筒の筒内温度は低下する。そのため、復帰用燃料の噴射量を一定とすると、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が長くなった場合、復帰２サイクル目で圧縮自着火燃焼を再開させたときに着火時期の遅延や失火を招くおそれがある。
【０１１８】
そこで本実施形態では、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が長くなるほど休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に噴射する復帰用燃料の噴射量を増大させ、復帰用燃料を燃焼させたときに得られる熱量を増大させる。
【０１１９】
＜第３実施形態による全筒復帰制御のフローチャート＞
図１１は、本実施形態による復帰用燃料噴射処理について説明するフローチャートである。なお本実施形態による全筒復帰制御のメインルーチンは図９と同様なので、ここでは処理内容が異なる復帰用燃料噴射処理の内容について説明する。
【０１２０】
ステップＳ２１１において、電子制御ユニット２００は、本フローチャートとは別途に算出しているＣＩ減筒運転モードの実施期間を読み込む。
【０１２１】
ステップＳ２１２において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に噴射する復帰用燃料の目標噴射量を設定する。具体的には電子制御ユニット２００は、例えば図１２Ａや図１２Ｂのテーブルを参照し、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰用燃料の目標噴射量を算出する。図１２Ａや図１２Ｂの各テーブルは、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が短い場合と比べて長いときほど、復帰用燃料の目標噴射量が多くなるように設定されている。これにより、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が短い場合と比べて長いときほど、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に噴射される復帰用燃料の噴射量が多くなる。本実施形態では、この復帰用燃料の目標噴射量が、休止気筒の筒内温度を、当該休止気筒において復帰２サイクル目から成層予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能な温度（要求筒内温度）まで上昇させるために、復帰１サイクル目に噴射する必要のある燃料噴射量に相当する。
【０１２２】
ステップＳ２１３において、電子制御ユニット２００は、復帰１サイクル目で噴射する復帰用燃料の噴射時期か否かを判定する。本実施形態では、復帰用燃料の噴射時期を、復帰１サイクル目の圧縮行程後半の任意の時期に固定しているが、機関運転状態に応じて可変制御するようにしても良い。電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射時期であればステップＳ２１４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射時期でなければ今回の処理を終了する。
【０１２３】
ステップＳ２１４において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の燃料噴射弁２０から噴射される復帰用燃料の噴射量が、ステップＳ２１２で設定した復帰用燃料の目標噴射量となるように、休止気筒の燃料噴射弁２０を制御する。
【０１２４】
以上説明した本実施形態による電子制御ユニット２００は、ＣＩ減筒運転モード（減筒運転）の実施期間が短い場合と比べて長いときほど、復帰用燃料の噴射量を多くするようにさらに構成されている。これにより、ＣＩ減筒運転モードの実施期間の長さにかかわらず、休止気筒の筒内環境を復帰２サイクル目から圧縮自着火燃焼可能な環境に整えることができる。
【０１２５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による全筒復帰制御について説明する。本実施形態による全筒復帰制御は、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に噴射する復帰用燃料の噴射量に上限値を設ける点で、第３実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１２６】
前述した第３実施形態のように、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が長くなるにしたがって復帰用燃料の目標噴射量を比例的に増大させてしまうと、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が長くなったときに、休止気筒の復帰１サイクル目で過濃混合気を燃焼させることになる。そのため、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が長くなると、休止気筒から排出される排気中の有害成分（ＮＯｘやスモークなど）が増加して排気エミッションが悪化するおそれがある。
【０１２７】
そこで本実施形態では、復帰用燃料の噴射量に上限値を設けることとした。これにより、休止気筒から排出される排気中の有害成分の増加を抑制して排気エミッションが悪化を抑制することができる。
【０１２８】
しかしながら、復帰用燃料の噴射量に上限値を設けると、復帰１サイクル目における復帰用燃料の燃焼によって得られる熱量が制限されることになる。そのため、休止気筒の筒内温度を、復帰２サイクル目から予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能な温度まで上昇させることができないおそれがある。
【０１２９】
そこで本実施形態では、復帰用燃料の噴射量が上限値となった場合は、復帰２サイクル目において、点火プラグ１１による着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることとした。
【０１３０】
＜第４実施形態による全筒復帰制御の動作＞
図１３は、復帰用燃料の噴射量が上限値となった場合の本実施形態による全筒復帰制御の動作について説明するタイムチャートである。図１３には、各気筒１０の吸気弁開閉時期、排気弁開閉時期、燃料噴射時期及び着火アシスト時期の一例を示した。
【０１３１】
図１３に示すように、休止気筒の復帰１サイクル目で復帰用燃料の噴射量が上限値になったときは、復帰２サイクル目の圧縮行程後半で少なくとも２回燃料を噴射する。これにより、１回目の燃料噴射で燃焼室内に成層予混合気を形成し、２回目の燃料噴射で復帰１サイクル目に噴射できなかった不足分の燃料を噴射して点火プラグ１１周りにこの成層混合気よりもリッチな空燃比のリッチ混合気を形成する。そして、燃料噴射後の圧縮行程後半でこのリッチ混合気に対して点火プラグ１１による点火を行ってリッチ混合気を火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて筒内温度を上昇させることで成層予混合気の着火アシストを実施して、１回目の燃料噴射で形成した成層予混合気を圧縮自着火燃焼させる。
【０１３２】
このように、復帰用燃料の噴射量が上限値になったときは、復帰１サイクル目に噴射できなかった不足分の燃料を着火アシスト用の燃料として噴射して火炎伝播燃焼さることで、復帰１サイクル目で筒内温度を上昇させるために不足した熱量を、復帰２サイクル目で補うことができる。したがって、復帰用燃料の噴射量が上限値に制限されて、休止気筒の復帰１サイクル目で筒内温度を十分に上昇させることができなかった場合でも、着火アシストを実施することで、着火時期の遅延や失火の発生を抑制しつつ、復帰２サイクル目から休止気筒で圧縮自着火燃焼を再開させることができる。
【０１３３】
＜第４実施形態による全筒復帰制御のフローチャート＞
図１４は、各休止気筒に対して実施される本実施形態による全筒復帰制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを機関運転中に所定の演算周期（例えば１０[ｍｓ]）ごとに繰り返し実行する。
【０１３４】
ステップＳ１からステップＳ６までの処理は、図７を参照して説明した処理と同様の処理が実施されるので、ここで説明を省略する。
【０１３５】
ステップＳ２０において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半で復帰用燃料を噴射するための本実施形態による復帰用燃料噴射処理を実施する。図１５は、この本実施形態による復帰用燃料噴射処理について説明するフローチャートである。
【０１３６】
ステップＳ２２１において、電子制御ユニット２００は、本フローチャートとは別途に算出しているＣＩ減筒運転モードの実施期間を読み込む。
【０１３７】
ステップＳ２２２において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の復帰１サイクル目の圧縮行程後半に噴射する復帰用燃料の目標噴射量を設定する。具体的には電子制御ユニット２００は、まず図１６Ａのテーブルを参照し、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰用燃料の基本噴射量を算出する。本実施形態では、この基本噴射量が、休止気筒の筒内温度を、当該休止気筒において復帰２サイクル目から成層予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能な温度まで上昇させるために、復帰１サイクル目に噴射する必要のある燃料噴射量に相当する。そして電子制御ユニット２００は、基本噴射量が、図１６Ａのテーブルに示す上限値未満のときは、基本噴射量を復帰用燃料の目標噴射量として設定する。一方で電子制御ユニット２００は、基本噴射量が上限値以上のときは、上限値を復帰用燃料の目標噴射量として設定する。なお、これ以外にも、例えば図１６Ｂに示すような予め上限値を設けたテーブルを参照し、ＣＩ減筒運転モードの実施期間に基づいて、復帰用燃料の目標噴射量を直接算出しても良い。
【０１３８】
ステップＳ２２３において、電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の目標噴射量が上限値に制限されているか否かを判定する。換言すれば、復帰用燃料の目標噴射量が上限値か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の目標噴射量が上限値に制限されていればステップＳ２２４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の目標噴射量が上限値に設定されていなければステップＳ２２６の処理に進む。
【０１３９】
ステップＳ２２４において、電子制御ユニット２００は、復帰２サイクル目に点火プラグ１１周りにリッチ混合気を形成するために噴射する燃料噴射量の目標値、すなわち着火アシスト用燃料の目標噴射量を設定する。具体的には電子制御ユニット２００は、基本噴射量から上限値を引いたものを着火アシスト用燃料の目標噴射量として設定する。
【０１４０】
ステップＳ２２５において、電子制御ユニット２００は、着火アシスト要求フラグＦ２を１に設定する。着火アシスト要求フラグＦ２は、初期値が０に設定されているフラグである。
【０１４１】
ステップＳ２２６において、電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射時期か否かを判定する。本実施形態でも、復帰用燃料の噴射時期は圧縮行程後半の任意の時期に固定しているが、機関運転状態に応じて可変制御するようにしても良い。電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射時期であればステップＳ２２７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射時期の噴射時期でなければ今回の処理を終了する。
【０１４２】
ステップＳ２２７において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の燃料噴射弁２０から噴射される燃料噴射量が、ステップＳ２２２で設定した復帰用燃料の目標噴射量となるように、休止気筒の燃料噴射弁２０を制御する。
【０１４３】
図１４に戻り、ステップＳ４１において、電子制御ユニット２００は、復帰１サイクル目が終了したか否かを判定するための判定フラグＦ３を１に設定する。判定フラグＦ３は、初期値が０に設定されているフラグである。
【０１４４】
ステップＳ４２において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の吸気弁５０の動作を再開して休止気筒の吸気弁５０が吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御する。
【０１４５】
ステップＳ４３において、電子制御ユニット２００は、着火アシスト要求フラグＦ２が１に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、着火アシスト要求フラグＦ２が１に設定されていれば、復帰２サイクル目に着火アシストを実施する必要があると判定してステップＳ４４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、着火アシスト要求フラグＦ２が１に設定されていれば、復帰２サイクル目に着火アシストを実施する必要がないと判定してステップＳ４８の処理に進む。
【０１４６】
ステップ４４において、電子制御ユニット２００は、復帰２サイクル目で着火アシストを実施して休止気筒での成層予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる。
【０１４７】
ステップＳ４５において、電子制御ユニット２００は、切替処理実施フラグＦ１、着火アシスト要求フラグＦ２及び判定フラグＦ３を、それぞれ０に戻す。
【０１４８】
ステップＳ４６において、電子制御ユニット２００は、復帰３サイクル目からは着火アシストを実施せずに休止気筒で成層予混合気を圧縮自着火燃焼させる。
【０１４９】
ステップＳ４７において、電子制御ユニット２００は、切替処理実施フラグＦ１及び判定フラグＦ３を、それぞれ０に戻す。
【０１５０】
ステップＳ４８において、電子制御ユニット２００は、着火アシストを実施せずに、復帰２サイクル目から休止気筒で成層予混合気の圧縮自着火燃焼を再開させる。
【０１５１】
ステップＳ４９において、電子制御ユニット２００は、判定フラグＦ３が１に設定されているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、判定フラグＦ３が０に設定されていればステップＳ２０の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、判定フラグＦ３が１に設定されていればステップＳ４３の処理に進む。
【０１５２】
以上説明した本実施形態による電子制御ユニット２００は、復帰用燃料の噴射量に上限値を設定し、復帰用燃料の噴射量が上限値のときは、復帰２サイクル目において、予混合気の一部を気筒１０毎に設けられた点火プラグ１１によって火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて残りの予混合気を圧縮自着火燃焼させる着火アシスト圧縮自着火燃焼を、休止気筒で実施するようにさらに構成されている。
【０１５３】
これにより、復帰用燃料の噴射量が上限値になったときは、復帰１サイクル目に噴射できなかった不足分の燃料の少なくとも一部が復帰２サイクル目で着火アシスト用の燃料として噴射されて部分的に火炎伝播燃焼が行われる。これにより、復帰１サイクル目で不足した熱量を、復帰２サイクル目の着火アシストによって生じる熱量によって補うことができる。したがって、復帰用燃料の噴射量が上限値に制限されて、休止気筒の復帰１サイクル目で筒内温度を十分に上昇させることができなかった場合でも、着火アシストを実施することで、着火時期の遅延や失火の発生を抑制しつつ、復帰２サイクル目から休止気筒で圧縮自着火燃焼を再開させることができる。
【０１５４】
また本実施形態による電子制御ユニット２００は、着火アシスト圧縮自着火燃焼を実施するときは、機関本体１の要求トルクに応じたメイン燃料を圧縮行程後半で噴射して気筒１０内に成層予混合気（第１予混合気）を形成し、メイン燃料を噴射した後の同一サイクルの圧縮行程後半で、着火アシスト用燃料を噴射して気筒１０内の点火プラグ１１周りにリッチ予混合気（第２予混合気）を形成し、着火アシスト用燃料を噴射した後の同一サイクルの圧縮行程後半で、点火プラグ１１によってリッチ予混合気に点火して当該リッチ予混合気を火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて成層予混合気を圧縮自着火燃焼させるように構成されている。
【０１５５】
さらに電子制御ユニット２００は、復帰２サイクル目において休止気筒で着火アシスト圧縮自着火燃焼を実施するときは、復帰用燃料の噴射量が上限値に制限されることで復帰１サイクル目に噴射できなかった不足分の燃料を、着火アシスト用燃料の噴射量として設定するように構成されている。ここで図１６Ａのテーブルに示すように、復帰１サイクル目に噴射できなかった不足分の燃料（基本噴射量−上限値）は、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が短い場合と比べて長いときほど多くなる。したがって換言すれば、電子制御ユニット２００は、復帰２サイクル目において休止気筒で着火アシスト圧縮自着火燃焼を実施するときは、ＣＩ減筒運転モード（減筒運転）の実施期間が短い場合と比べて長いときほど、着火アシスト用燃料の噴射量を多くするように構成されているということもできる。
【０１５６】
電子制御ユニット２００をこのように構成することで、復帰１サイクル目に不足した熱量を、復帰２サイクル目の着火アシストで確実に補うことができる。よって、復帰２サイクル目から休止気筒で圧縮自着火燃焼を再開させたときに、着火時期の遅延や失火の発生するのを抑制できる。また、着火アシスト用燃料の噴射量を必要最小限に抑えることができるので、燃費の悪化を抑制することができる。
【０１５７】
＜第４実施形態の変形例＞
なお本実施形態では、ＣＩ全筒運転モード中において、基本的に着火アシストを実施せずに予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合の制御について説明している。この場合は、ＣＩ全筒運転モード中に各気筒で予混合気を圧縮自着火燃焼させるために必要な筒内温度を、着火アシストを実施しなくても、排気弁２度開き動作などを実施することにより確保できることを前提としている。したがってこの場合は、図１３に示すように、復帰１サイクル目に復帰用燃料の噴射量が上限値になったときは、復帰２サイクル目に着火アシストを実施して休止気筒で圧縮自着火燃焼を再開させるが、復帰３サイクル目以降は着火アシストを実施する必要がなく、復帰３サイクル目以降は着火アシストを実施せずに休止気筒で予混合気を圧縮自着火燃焼させることになる。
【０１５８】
これに対し、ＣＩ全筒運転モード中において、基本的に着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合は、ＣＩ全筒運転モード中に各気筒で予混合気を圧縮自着火燃焼させるために必要な筒内温度を、着火アシストによって確保することを前提としている。したがってこの場合は、各気筒で予混合気を圧縮自着火燃焼させるためには着火アシストによって熱量を発生させて筒内温度を上昇させる必要があり、復帰３サイクル目以降も着火アシストを実施して休止気筒で予混合気を圧縮自着火燃焼させることになる。
【０１５９】
ここで、着火アシスト用燃料の目標噴射量は、着火アシストによって発生させる必要のある熱量によって決まるものであり、ＣＩ減筒運転モード中の基本的な制御の欄で前述したように、予め設定した一定値にしたり、機関運転状態に基づいて設定したりすることが可能である。しかしながら、ＣＩ減筒運転モード中に着火アシストをする場合に、このようにして設定される通常の着火アシスト用燃料の目標噴射量は、直前のサイクルで圧縮自着火燃焼が実施されていたことを前提して設定されるものである。
【０１６０】
そのため、復帰１サイクル目に復帰用燃料の噴射量が上限値に制限されて、復帰２サイクル目に着火アシストを実施して休止気筒で圧縮自着火燃焼を再開する場合に、復帰２サイクル目の着火アシスト用燃料の目標噴射量を、このような通常の着火アシスト用燃料の目標噴射量に設定してしまうと、復帰２サイクル目で着火アシストしたときの熱量が不足するおそれがある。
【０１６１】
すなわち、復帰１サイクル目に復帰用燃料の目標噴射量が上限値に制限されたときは、復帰２サイクル目に休止気筒で圧縮自着火燃焼を実施するために必要な熱量が、復帰１サイクル目に噴射できなかった燃料の熱量分だけ通常よりも大きくなる。そのため、復帰２サイクル目の着火アシスト用燃料の目標噴射量を、通常の着火アシスト用燃料の目標噴射量に設定してしまうと、復帰２サイクル目で着火アシストしたときの熱量が不足するのである。
【０１６２】
そこで、ＣＩ全筒運転モード中において基本的に着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合は、復帰２サイクル目の着火アシスト用燃料の目標噴射量を、通常の着火アシスト用燃料の目標噴射量よりも増量する。具体的には、復帰２サイクル目の着火アシスト用燃料の目標噴射量を、復帰用燃料の目標噴射量が上限値に制限されることで復帰１サイクル目に噴射できなかった不足分の燃料だけ通常の着火アシスト用燃料の目標噴射量よりも増量する。
【０１６３】
これにより、ＣＩ全筒運転モード中において基本的に着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合も、着火時期の遅延や失火の発生を抑制しつつ、復帰２サイクル目から休止気筒で着火アシストを実施した圧縮自着火燃焼を再開させることができる。
【０１６４】
以上説明した本実施形態の変形例による電子制御ユニット２００は、自着火運転領域内では気筒１０で着火アシスト自着火燃焼を実施し、復帰２サイクル目に休止気筒で着火アシスト圧縮自着火燃焼を行うときの着火アシスト用燃料の噴射量を、復帰用燃料の噴射量が上限値に制限されることで復帰１サイクル目に噴射できなかった不足分の燃料だけ増量するように構成されている。
【０１６５】
これにより、ＣＩ全筒運転モード中において基本的に着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させている場合でも、着火時期の遅延や失火の発生を抑制しつつ、復帰２サイクル目から休止気筒で着火アシストを実施した圧縮自着火燃焼を再開させることができる。
【０１６６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本発明の第５実施形態は、ＣＩ減筒運転モード中に、所定サイクル毎に休止気筒の排気弁６０が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するよう排気動弁装置６を制御する点で、上記の各実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１６７】
上記の各実施形態では、運転モードがＣＩ減筒運転モードに設定されているときは、休止気筒の吸気弁５０及び排気弁６０については、それぞれ閉弁したままの状態となるように吸気動弁装置５及び排気動弁装置６を制御していた。
【０１６８】
しかしながら、ＣＩ減筒運転モードの実施期間が長期に亘ると、休止気筒の筒内温度が過度に低下するおそれがある。そうすると、復帰１サイクル目の圧縮行程後半で復帰用燃料を噴射しても、休止気筒の筒内環境を復帰２サイクル目から自着火運転可能な環境に整えることができないおそれがある。また、必要な復帰用燃料量も増加するので、燃費や排気エミッションが悪化するおそれがある。
【０１６９】
そこで本実施形態では、ＣＩ減筒運転モード中に、所定サイクル毎に休止気筒の排気弁６０が排気行程及び吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御する。これにより、ＣＩ減筒運転モード中に、所定サイクル毎に休止気筒の排気弁６０が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するようにする。この結果、ＣＩ減筒運転モード中に、所定サイクル毎に排気マニホールド４１内に存在する稼働気筒から排出された高温の排気のみを吸気行程中に休止気筒に吸い戻し、直後の圧縮行程でこの吸い戻した排気を圧縮して筒内温度を定期的に上昇させることができる。
【０１７０】
以下、図１７のフローチャートを参照して、このＣＩ減筒運転モード中に各休止気筒に対して実施される排気動弁制御について説明する。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを機関運転中に所定の演算周期（例えば１０[ｍｓ]）ごとに繰り返し実行する。
【０１７１】
ステップＳ５１において、電子制御ユニット２００は、排気弁駆動フラグＦ４が０に設定されているか否かを判定する。排気弁駆動フラグＦ４は、ＣＩ減筒運転モード中に休止気筒の排気弁６０が排気行程及び吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御しているときに１に設定されるフラグであり、初期値は０に設定される。電子制御ユニット２００は、排気弁駆動フラグＦ４が０に設定されていればステップＳ５２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、排気弁駆動フラグＦ４が１に設定されていればステップＳ５５の処理に進む。
【０１７２】
ステップＳ５２において、電子制御ユニット２００は、休止気筒のサイクル数が所定の駆動開始サイクル数以上となったか否かを判定する。駆動開始サイクル数は、ＣＩ減筒運転モード中における休止気筒の筒内温度の低下傾向などを考慮して、少なくとも１回以上の任意のサイクル数に設定すれば良い。電子制御ユニット２００は、休止気筒のサイクル数が駆動開始サイクル数以上であればステップＳ５３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、休止気筒のサイクル数が駆動開始サイクル数未満であれば今回の処理を終了する。
【０１７３】
ステップＳ５３において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の排気弁６０が排気行程及び吸気行程で開弁するように排気動弁装置６を制御して、排気弁６０の動作を一時的に再開させる。
【０１７４】
ステップＳ５４において、電子制御ユニット２００は、排気弁駆動フラグＦ４を１に設定する。
【０１７５】
ステップＳ５５において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の排気弁６０が排気行程及び吸気行程で開弁するように排気動弁装置６の制御してからのサイクル数が所定の駆動停止サイクル数以上になったか否かを判定する。駆動停止サイクル数は、休止気筒の筒内温度をどの程度上昇させたいかなどを考慮して、少なくとも１回以上の任意のサイクル数に設定すれば良い。電子制御ユニット２００は、休止気筒のサイクル数が駆動停止サイクル数以上であればステップＳ５６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、休止気筒のサイクル数が駆動停止サイクル数未満であれば今回の処理を終了する。
【０１７６】
ステップＳ５６において、電子制御ユニット２００は、休止気筒の排気弁６０が全行程で閉弁するように排気動弁装置６を制御して、排気弁６０の動作を停止させる。
【０１７７】
ステップＳ５７において、電子制御ユニット２００は、排気弁駆動フラグＦ４を０に戻す。
【０１７８】
なお、これまでに説明してきた本実施形態によるＣＩ減筒運転モード中の休止気筒に対する制御は、ＣＩ全筒運転モード及びＣＩ減筒運転モード中に燃料カット運転しているときに、その燃料カット運転中の各気筒に対して実施しても良い。
【０１７９】
以上説明した本実施形態による電子制御ユニット２００は、休止運転中に、所定サイクル毎に休止気筒の排気弁６０が少なくとも吸気行程で開弁し、直後の圧縮行程で閉弁するように前記排気動弁装置６を制御するように構成されている。これにより、休止運転中に、休止気筒の筒内温度が過度に低下するのを抑制できる。
【０１８０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１８１】
例えば、上記の各実施形態では４つの気筒を備える機関本体１を例に説明したが、気筒数は特に限られるものではなく、少なくとも２つ以上あればよい。また吸気弁５０及び排気弁６０の数も特に限られるものではなく、少なくとも１つ以上あればよい。
【符号の説明】
【０１８２】
１    機関本体
５    吸気動弁装置
６    排気動弁装置
１０    気筒
１１    点火プラグ
２０    燃料噴射弁
５０    吸気弁
６０    排気弁
１００    内燃機関
２００    電子制御ユニット（制御装置）
【図１】
2017115587.tif 000003
【図２】
2017115587.tif 000004
【図３】
2017115587.tif 000005
【図４Ａ】
2017115587.tif 000006
【図４Ｂ】
2017115587.tif 000007
【図５Ａ】
2017115587.tif 000008
【図５Ｂ】
2017115587.tif 000009
【図６】
2017115587.tif 000010
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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