JP2016148305A - Control device of engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase generation torque by quickly shifting combustion of an engine to SI (Spark Ignition) combustion when an operation state of the engine enters a SI region from a HCCI (Homogeneous-Charge Compression Ignition) region.SOLUTION: When the number of times of combustion during a period until switching of an operation mode of an exhaust valve to a normal mode for closing the exhaust valve is completed at timing at which the operation mode is advanced more than the valve-closing timing of the exhaust valve at a special mode by an exhaust-side VVL, is not larger than a prescribed number of times, in the case where an operation state of the engine is brought into a SI region when the exhaust valve is operated at the special mode for re-introducing an exhaust gas into a cylinder from an exhaust port by being opened in an intake process, a PCM of the engine switches the combustion of the engine to SI combustion from HCCI combustion before the switching of the operation mode of the exhaust valve to a normal mode is completed.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、エンジンの制御装置に係わり、特に、運転状態が所定の予混合圧縮自己着火領域内にある場合、予混合圧縮自己着火燃焼が行われ、運転状態が所定の火花点火領域内にある場合、火花点火燃焼が行われるエンジンの制御装置に関する。   The present invention relates to an engine control device, and in particular, when the operating state is within a predetermined premixed compression self-ignition region, premixed compression self-ignition combustion is performed, and the operating state is within a predetermined spark ignition region. The present invention relates to a control device for an engine in which spark ignition combustion is performed.

従来、予混合圧縮自己着火（Homogeneous-Charge Compression Ignition：ＨＣＣＩ）による圧縮着火燃焼を行うエンジンが知られている。このＨＣＣＩ燃焼を行うエンジンでは、吸気動作中の所定の開弁期間において排気弁を開くことにより、排気ポートから燃焼室へ既燃ガスを逆流させて燃焼室内の混合ガスの温度を上昇させる、いわゆる内部ＥＧＲシステムを利用している（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, an engine that performs compression ignition combustion by premixed compression self-ignition (HComogeneous-Charge Compression Ignition: HCCI) is known. In an engine that performs this HCCI combustion, by opening the exhaust valve during a predetermined valve opening period during the intake operation, the burned gas flows backward from the exhaust port to the combustion chamber to raise the temperature of the mixed gas in the combustion chamber. An internal EGR system is used (for example, see Patent Document 1).

特開２００８−０５１０１７号公報JP 2008-051017 A

ところで、ＨＣＣＩ燃焼を安定して行うことができる運転領域は、エンジンの運転状態が相対的に低負荷側且つ低回転側の領域（ＨＣＣＩ領域）に限られている。そこで、ＨＣＣＩ燃焼を行うエンジンでは、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域にある場合にＨＣＣＩ燃焼を行い、運転状態がＨＣＣＩ領域外の相対的に高負荷側且つ高回転側の運転領域にある場合には火花点火（Spark Ignition：ＳＩ）燃焼を行うようになっている。   By the way, the operation region in which HCCI combustion can be performed stably is limited to the region where the engine operating state is relatively low load side and low rotation side (HCCI region). Therefore, in an engine that performs HCCI combustion, HCCI combustion is performed when the operating state of the engine is in the HCCI region, and when the operating state is in a relatively high load side and high rotation side operating region outside the HCCI region. Spark ignition (SI) combustion is performed.

例えば、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域内にあり、ＨＣＣＩ燃焼で運転されている場合において、ドライバがアクセルを踏み込んだことによりエンジンに対する要求負荷が増大し、エンジンの運転領域がＨＣＣＩ領域からＳＩ燃焼を行う領域（ＳＩ領域）に入った場合には、排気バルブの作動モードをＨＣＣＩ燃焼用の作動モードからＳＩ燃焼用の作動モードへ切り替えると共に、燃料の噴射量や噴射タイミング等の燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替える必要がある。   For example, when the engine operating state is in the HCCI region and the engine is operated by HCCI combustion, the required load on the engine increases when the driver depresses the accelerator, and the engine operating region starts SI combustion from the HCCI region. When the operation area (SI area) is entered, the operation mode of the exhaust valve is switched from the operation mode for HCCI combustion to the operation mode for SI combustion, and the combustion control parameters such as the fuel injection amount and the injection timing are changed to HCCI. It is necessary to switch from the set value for combustion to the set value for SI combustion.

そこで、上述したような従来のエンジンでは、排気バルブの開弁時期やリフト量を変化させる可変バルブ機構により、吸気動作中に排気バルブが開弁しないように排気バルブの作動モードを変更し、排気バルブの作動モードの切替が完了した後に燃焼制御パラメータをＳＩ燃焼用の設定値へ切り替えることにより、排気バルブの作動モードに対応した燃焼制御パラメータを用いて燃焼制御が行われるようにしている。   Therefore, in the conventional engine as described above, the operation mode of the exhaust valve is changed so that the exhaust valve does not open during the intake operation by the variable valve mechanism that changes the valve opening timing and the lift amount of the exhaust valve. By switching the combustion control parameter to the set value for SI combustion after the switching of the valve operation mode is completed, the combustion control is performed using the combustion control parameter corresponding to the operation mode of the exhaust valve.

即ち、排気バルブの作動モードの切替が完了しなければＳＩ燃焼は行われないので、作動モードの切替指示に対する可変バルブ機構の応答遅れにより、エンジンの運転領域がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った後、実際にＳＩ燃焼が開始されるまでに遅れが生じる。その結果、ドライバがアクセルを踏み込んだにも関わらず、ＳＩ燃焼により要求負荷に対応するトルクが得られるまでに遅れが生じ、ドライバに違和感を覚えさせてしまう。   That is, since SI combustion is not performed unless switching of the operation mode of the exhaust valve is completed, the engine operation region enters the SI region from the HCCI region due to a delay in response of the variable valve mechanism to the operation mode switching instruction. There is a delay before the actual SI combustion starts. As a result, a delay occurs until the torque corresponding to the required load is obtained by the SI combustion even though the driver depresses the accelerator, causing the driver to feel uncomfortable.

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やかにＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる、エンジンの制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. When the engine operating state enters the SI region from the HCCI region, the present invention quickly shifts to SI combustion to increase the generated torque. An object of the present invention is to provide an engine control device.

上記の目的を達成するために、本発明のエンジンの制御装置は、運転状態が所定の予混合圧縮自己着火領域内にある場合、予混合圧縮自己着火燃焼が行われ、運転状態が所定の火花点火領域内にある場合、火花点火燃焼が行われるエンジンの制御装置であって、エンジンの運転状態に対応した燃焼制御パラメータを選択してエンジンの燃焼を制御する燃焼制御手段と、エンジンの排気バルブの作動モードを変化させる排気側可変バルブ機構と、エンジンの運転状態が予混合圧縮自己着火領域内にある場合、排気側可変バルブ機構により、吸気工程において排気バルブを開弁させて排気ガスを排気ポートから気筒内へ再導入させる第１の作動モードで排気バルブを作動させ、エンジンの運転状態が火花点火領域内にある場合、排気側可変バルブ機構により、第１の作動モードにおける排気バルブの閉弁時期よりも進角した時期に排気バルブを閉弁させる第２の作動モードで排気バルブを作動させる可変バルブ機構制御手段と、を有し、燃焼制御手段は、排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、排気側可変バルブ機構により排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下である場合、排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了する前にエンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替えることを特徴とする。
このように構成された本発明においては、燃焼制御手段は、排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、排気側可変バルブ機構により排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下であり、第２の作動モードへの切替完了までの間に排気バルブにより気筒内へ再導入される排気ガスが火花点火燃焼を行うのに十分な酸素を含む場合には、排気バルブの作動モードの切替が完了する前にエンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替えるので、排気バルブの作動モードの切替完了を待つことなく、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やかにＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。 In order to achieve the above object, the engine control apparatus of the present invention performs premixed compression self-ignition combustion when the operating state is in a predetermined premixed compression self-ignition region, and the operating state is a predetermined spark. An engine control apparatus for performing spark ignition combustion when in the ignition region, wherein combustion control means for controlling combustion of the engine by selecting a combustion control parameter corresponding to the operating state of the engine, and an exhaust valve of the engine When the engine operating state is within the premixed compression self-ignition region, the exhaust side variable valve mechanism opens the exhaust valve in the intake process to exhaust the exhaust gas. When the exhaust valve is operated in the first operation mode to be reintroduced into the cylinder from the port, and the engine operating state is in the spark ignition region, the exhaust side variable valve And variable valve mechanism control means for operating the exhaust valve in the second operation mode for closing the exhaust valve at a timing advanced from the closing timing of the exhaust valve in the first operation mode. When the exhaust valve is operating in the first operation mode and the engine operating state is in the spark ignition region, the combustion control means uses the exhaust side variable valve mechanism to perform the second operation mode of the exhaust valve. When the number of combustions until the switching to the operation mode is completed is equal to or less than the predetermined number, the combustion of the engine is premixed compression self-ignition before the switch of the exhaust valve operation mode to the second operation mode is completed. It is characterized by switching from combustion to spark ignition combustion.
In the present invention configured as described above, the combustion control means includes the exhaust-side variable valve when the operating state of the engine is in the spark ignition region when the exhaust valve is operating in the first operation mode. The number of combustions until the switching of the operation mode of the exhaust valve to the second operation mode is completed by the mechanism is equal to or less than the predetermined number of times, and the exhaust valve operates in the cylinder until the switching to the second operation mode is completed. If the exhaust gas reintroduced into the system contains enough oxygen to perform spark ignition combustion, the engine combustion is switched from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion before the switching of the exhaust valve operating mode is completed. Therefore, without waiting for the completion of switching of the exhaust valve operation mode, when the engine operating state enters the SI region from the HCCI region, the engine immediately shifts to SI combustion. It can be increased click.

また、本発明において、好ましくは、エンジンの制御装置は、更に、エンジンの運転状態に基づき、可変バルブ機構制御手段が排気バルブの作動モードの切替を排気側可変バルブ機構に指示してから排気側可変バルブ機構による排気バルブの作動モードの切替が完了するまでの応答遅れ時間を推定する応答遅れ時間推定手段と、応答遅れ時間推定手段により推定された応答遅れ時間内におけるエンジンの燃焼回数を推定する燃焼回数推定手段とを有し、燃焼制御手段は、排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、燃焼回数推定手段により推定されたエンジンの燃焼回数が所定回数以下である場合、排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了する前にエンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替える。
このように構成された本発明においては、燃焼制御手段は、排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、燃焼回数推定手段により推定された応答遅れ時間内における燃焼回数が所定回数以下であり、第２の作動モードへの切替完了までの間に排気バルブにより気筒内へ再導入される排気ガスが火花点火燃焼を行うのに十分な酸素を含む場合には、排気バルブの作動モードの切替が完了する前にエンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替えるので、排気バルブの作動モードの切替完了を待つことなく、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やか且つ確実にＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。 In the present invention, it is preferable that the engine control device further controls the exhaust side after the variable valve mechanism control means instructs the exhaust side variable valve mechanism to switch the operation mode of the exhaust valve based on the operating state of the engine. Response delay time estimating means for estimating the response delay time until the switching of the exhaust valve operation mode by the variable valve mechanism is completed, and estimating the number of engine combustions within the response delay time estimated by the response delay time estimating means Combustion number estimating means, and the combustion control means is estimated by the combustion number estimating means when the operating state of the engine is in the spark ignition region when the exhaust valve is operating in the first operation mode. If the number of times the engine burned is less than or equal to the predetermined number of times, before the switch of the exhaust valve operation mode to the second operation mode is completed, Combustion Jin switching from homogeneous charge compression ignition combustion to spark ignition combustion.
In the present invention configured as described above, the combustion control means includes the number-of-combustions estimation means when the engine operating state is within the spark ignition region when the exhaust valve is operating in the first operation mode. The number of combustions within the response delay time estimated by the above is less than a predetermined number, and the exhaust gas re-introduced into the cylinder by the exhaust valve until the completion of switching to the second operation mode performs spark ignition combustion. If the engine contains enough oxygen, the engine combustion is switched from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion before the switching of the exhaust valve operation mode is completed. Therefore, when the operating state of the engine enters the SI region from the HCCI region, it is possible to quickly and surely shift to SI combustion and increase the generated torque.

また、本発明において、好ましくは、燃焼制御手段は、排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、排気側可変バルブ機構により排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が１回以下である場合、排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了する前にエンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替える。
このように構成された本発明においては、燃焼制御手段は、排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、排気側可変バルブ機構により排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が１回以下であり、第２の作動モードへの切替完了までの間に排気バルブにより気筒内へ再導入される排気ガスが火花点火燃焼を行うのに十分な酸素を確実に含む場合には、排気バルブの作動モードの切替が完了する前にエンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替えるので、排気バルブの作動モードの切替完了を待つことなく、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やか且つより確実にＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。 In the present invention, it is preferable that the combustion control means is controlled by the exhaust-side variable valve mechanism when the engine operating state is in the spark ignition region when the exhaust valve is operating in the first operation mode. When the number of combustions until the switching of the exhaust valve operating mode to the second operating mode is one or less, before the switching of the exhaust valve operating mode to the second operating mode is completed Switch engine combustion from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion.
In the present invention configured as described above, the combustion control means includes the exhaust-side variable valve when the operating state of the engine is in the spark ignition region when the exhaust valve is operating in the first operation mode. The number of combustions until the switching of the operation mode of the exhaust valve to the second operation mode is completed by the mechanism is 1 or less, and the exhaust valve operates in the cylinder until the switching to the second operation mode is completed. If the exhaust gas that is reintroduced into the system reliably contains enough oxygen to perform spark ignition combustion, the engine combustion is switched from premixed compression self-ignition combustion before the exhaust valve operating mode is switched. Since switching to ignition combustion, without waiting for the completion of switching of the exhaust valve operation mode, when the engine operating state enters the SI region from the HCCI region, the SI combustion is quickly and more reliably performed. It is possible to increase the generated torque on the line.

また、本発明において、好ましくは、エンジンは、複数の気筒を有し、排気側可変バルブ機構は、複数の気筒のそれぞれに設けられ、可変バルブ機構制御手段は、各排気側可変バルブ機構により、排気バルブの作動モードを気筒毎に変化させ、燃焼制御手段は、各気筒の排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、排気側可変バルブ機構により排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下となった気筒から順に、排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了する前にその気筒における燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替える。
このように構成された本発明においては、燃焼制御手段は、各気筒の排気バルブが第１の作動モードで作動しているときにエンジンの運転状態が火花点火領域内になった場合において、排気側可変バルブ機構により排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下となり、第２の作動モードへの切替完了までの間に排気バルブにより気筒内へ再導入される排気ガスが火花点火燃焼を行うのに十分な酸素を含むことが確実な気筒から順に、排気バルブの作動モードの第２の作動モードへの切替が完了する前にその気筒における燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替えるので、排気バルブの作動モードの切替完了を待つことなく、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合により速やかにＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。 In the present invention, preferably, the engine has a plurality of cylinders, an exhaust side variable valve mechanism is provided in each of the plurality of cylinders, and a variable valve mechanism control means is provided by each exhaust side variable valve mechanism, The operation mode of the exhaust valve is changed for each cylinder, and the combustion control means is configured such that when the exhaust valve of each cylinder is operating in the first operation mode and the operating state of the engine is in the spark ignition region, The second operation in the exhaust valve operation mode is performed in order from the cylinder in which the number of combustions until the switching of the exhaust valve operation mode to the second operation mode is completed by the exhaust-side variable valve mechanism is less than a predetermined number. Before the switching to the mode is completed, the combustion in the cylinder is switched from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion.
In the present invention configured as described above, the combustion control means performs exhaust when the engine operating state is in the spark ignition region when the exhaust valve of each cylinder is operating in the first operation mode. The number of combustions until the switching of the exhaust valve operation mode to the second operation mode is completed by the side variable valve mechanism is less than the predetermined number of times, and the exhaust valve operates until the switch to the second operation mode is completed. The exhaust gas re-introduced into the cylinder, in order from the cylinder that is sure to contain enough oxygen to perform spark ignition combustion, before the switching of the exhaust valve operating mode to the second operating mode is completed. Since the combustion in the cylinder is switched from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion, the engine operating state is changed from the HCCI region to SI without waiting for completion of switching of the exhaust valve operation mode. When entering the range makes it possible to quickly increase the generated torque goes to SI combustion.

また、本発明において、好ましくは、排気側可変バルブ機構は、エンジンの回転に応じて回転するカム軸と、このカム軸上に排気バルブ毎に複数設けられて排気バルブを作動させるカム部と、カム軸に対して回転方向に結合し且つ軸方向にスライド可能に嵌合されたカム要素部と、カム要素部に設けられた傾斜部に摺接してそのカム要素部をスライドさせることで排気バルブを作動させるカム部を切り替える作動位置と、カム要素部の傾斜部から退避する不作動位置との間で進退可能なピン部とを備え、応答遅れ時間推定手段は、エンジンの運転状態に基づき、可変バルブ機構制御手段が排気バルブの作動モードの切替を排気側可変バルブ機構に指示してからピン部が作動位置に進出するまでのピン動作遅れ時間を推定し、このピン動作遅れ時間に基づき、排気バルブ毎に、ピン部を作動位置に進出させることが可能になるピン動作可能時期を推定すると共に、ピン部を作動位置に進出させてから排気バルブを作動させるカム部の切替が完了するまでの切替時間を推定し、ピン動作可能時期及び切替時間に基づき、応答遅れ時間を推定する。
このように構成された本発明においては、応答遅れ時間推定手段は、可変バルブ機構制御手段が排気バルブの作動モードの切替を排気側可変バルブ機構に指示してからピン部が作動位置に進出するまでのピン動作遅れ時間に基づき、排気バルブ毎に、ピン部を作動位置に進出させることが可能になるピン動作可能時期を推定すると共に、ピン部を作動位置に進出させてから排気バルブを作動させるカム部の切替が完了するまでの切替時間を推定し、ピン動作可能時期及び切替時間に基づき、応答遅れ時間を推定するので、応答遅れ時間を正確に推定することができ、これにより、排気バルブの作動モードの切替完了を待つことなく、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合により速やか且つ確実にＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。 In the present invention, it is preferable that the exhaust-side variable valve mechanism includes a camshaft that rotates according to the rotation of the engine, a cam portion that is provided on the camshaft for each exhaust valve and that operates the exhaust valve, A cam element portion that is coupled to the cam shaft in the rotational direction and is slidably fitted in the axial direction, and an exhaust valve by sliding the cam element portion in sliding contact with an inclined portion provided in the cam element portion And a pin portion capable of moving back and forth between an operation position for switching the cam portion for operating the cam portion and a non-operation position retracted from the inclined portion of the cam element portion, and the response delay time estimation means is based on the operating state of the engine, The variable valve mechanism control means estimates the pin operation delay time from when the exhaust side variable valve mechanism is instructed to switch the exhaust valve operation mode until the pin part moves to the operating position, and this pin operation delay Based on the above, for each exhaust valve, estimate the pin operation possible time when it becomes possible to advance the pin part to the operating position, and switch the cam part to operate the exhaust valve after the pin part has advanced to the operating position Is estimated, and the response delay time is estimated based on the pin operation possible time and the switching time.
In the present invention configured as described above, the response delay time estimation means is configured such that the variable valve mechanism control means instructs the exhaust side variable valve mechanism to switch the operation mode of the exhaust valve, and then the pin portion advances to the operation position. For each exhaust valve, based on the pin operation delay time until the pin operation possible time is estimated, and the exhaust valve is operated after the pin portion is advanced to the operating position. The switching time until the switching of the cam portion to be completed is estimated, and the response delay time is estimated based on the pin operation possible timing and the switching time, so that the response delay time can be accurately estimated, and thus the exhaust Without waiting for the completion of switching of the valve operation mode, when the engine operating state enters the SI region from the HCCI region, it shifts to SI combustion more quickly and reliably. It can be increased torque.

本発明によるエンジンの制御装置によれば、エンジンの運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やかにＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。   According to the engine control apparatus of the present invention, when the engine operating state enters the SI region from the HCCI region, it is possible to quickly shift to SI combustion and increase the generated torque.

本発明の実施形態によるエンジンの制御装置が適用されたエンジンの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine to which an engine control device according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施形態によるエンジンの制御装置に関する電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure regarding the control apparatus of the engine by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるエンジンの運転領域の説明図である。It is explanatory drawing of the driving | operation area | region of the engine by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による排気側ＶＶＬの概略構成を示す正面図である。It is a front view which shows schematic structure of the exhaust-side VVL by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による吸気バルブ及び排気バルブのリフトカーブを示す線図であり、（ａ）はエンジンのＨＣＣＩ領域の低負荷側、（ｂ）はエンジンのＨＣＣＩ領域の高負荷側、（ｃ）はエンジンのＳＩ領域における吸気バルブ及び排気バルブのリフトカーブを示す線図である。It is a diagram which shows the lift curve of the intake valve and exhaust valve by embodiment of this invention, (a) is the low load side of the HCCI area | region of an engine, (b) is the high load side of the HCCI area | region of an engine, (c). FIG. 4 is a diagram showing lift curves of intake valves and exhaust valves in the SI region of the engine. 本発明の実施形態によるエンジンの燃焼制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of the combustion control process of the engine by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるエンジンの燃焼制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of the combustion control process of the engine by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるエンジンの運転領域がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域へ切り替わったときの、排気バルブの作動モードの切替タイミングとエンジンの燃焼制御の切替タイミングとを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the switching timing of the operation mode of an exhaust valve, and the switching timing of combustion control of an engine when the operation area | region of the engine by embodiment of this invention switches from HCCI area | region to SI area | region.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置を説明する。   Hereinafter, an engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

［装置構成］
図１は、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置が適用されたエンジン（エンジン本体）１の概略構成を示し、図２は、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置を示すブロック図である。 [Device configuration]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine (engine body) 1 to which an engine control device according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram showing the engine control device according to the embodiment of the present invention. .

エンジン１は、車両に搭載されると共に、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンである。エンジン１は、複数の気筒１８が設けられたシリンダブロック１１（なお、図１では、１つの気筒のみを図示するが、例えば４つの気筒が直列に設けられる）と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン１３とを有している。各気筒１８内には、コンロッド１４２を介してクランクシャフト１５と連結されているピストン１４が往復動可能に嵌挿されている。ピストン１４の頂面には、ディーゼルエンジンでのリエントラント型のようなキャビティ１４１が形成されている。キャビティ１４１は、ピストン１４が圧縮上死点付近に位置するときには、後述するインジェクタ６７に相対する。シリンダヘッド１２と、気筒１８と、キャビティ１４１を有するピストン１４とは、燃焼室１９を画定する。なお、燃焼室１９の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ１４１の形状、ピストン１４の頂面形状、及び、燃焼室１９の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。   The engine 1 is a gasoline engine that is mounted on a vehicle and supplied with a fuel containing at least gasoline. The engine 1 includes a cylinder block 11 provided with a plurality of cylinders 18 (in FIG. 1, only one cylinder is illustrated, but four cylinders are provided in series, for example), and the cylinder block 11 is disposed on the cylinder block 11. The cylinder head 12 is provided, and an oil pan 13 is provided below the cylinder block 11 and stores lubricating oil. A piston 14 connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 142 is fitted in each cylinder 18 so as to be able to reciprocate. A cavity 141 like a reentrant type in a diesel engine is formed on the top surface of the piston 14. The cavity 141 is opposed to an injector 67 described later when the piston 14 is positioned near the compression top dead center. The cylinder head 12, the cylinder 18, and the piston 14 having the cavity 141 define a combustion chamber 19. The shape of the combustion chamber 19 is not limited to the shape illustrated. For example, the shape of the cavity 141, the top surface shape of the piston 14, the shape of the ceiling portion of the combustion chamber 19, and the like can be changed as appropriate.

このエンジン１は、理論熱効率の向上や、後述する圧縮着火燃焼の安定化等を目的として、１５以上の比較的高い幾何学的圧縮比に設定されている。なお、幾何学的圧縮比は１５以上２０以下程度の範囲で、適宜設定すればよい。   The engine 1 is set to a relatively high geometric compression ratio of 15 or more for the purpose of improving the theoretical thermal efficiency and stabilizing the compression ignition combustion described later. In addition, what is necessary is just to set a geometric compression ratio suitably in the range of about 15-20.

シリンダヘッド１２には、気筒１８毎に、吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されていると共に、これら吸気ポート１６及び複数の排気ポート１７には、燃焼室１９側の開口を開閉する吸気バルブ２１及び排気バルブ２２がそれぞれ配設されている。   An intake port 16 and an exhaust port 17 are formed in the cylinder head 12 for each cylinder 18, and an intake valve 21 that opens and closes an opening on the combustion chamber 19 side in the intake port 16 and the plurality of exhaust ports 17. And an exhaust valve 22 are provided.

吸気バルブ２１及び排気バルブ２２をそれぞれ駆動する動弁系の内、排気側には、排気バルブ２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える、例えば油圧作動式の可変バルブリフト機構（図２参照。以下、ＶＶＬ（Variable Valve Lift）と称する）７１と、クランクシャフト１５に対する排気カムシャフトの回転位相を変更することが可能な位相可変機構（以下、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）と称する）７５と、が設けられている。ＶＶＬ７１は、詳細は後述するが、リフト棚部を有する第１のカム部とリフト棚部を有さずに一つのカム山を有する第２のカム部との、カムプロフィールの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２のカム部のいずれか一方のカム部の作動状態を選択的に排気バルブ２２に伝達するカムシフティング機構を含んで構成されている。第２のカム部の作動状態を排気バルブ２２に伝達しているときには、排気バルブ２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第１のカム部の作動状態を排気バルブ２２に伝達しているときには、排気バルブ２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。ＶＶＬ７１の通常モードと特殊モードとは、エンジンの運転状態に応じて切り替えられる。具体的には、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用される。なお、排気バルブ２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。   Of the valve systems that drive the intake valve 21 and the exhaust valve 22, respectively, on the exhaust side, the operation mode of the exhaust valve 22 is switched between a normal mode and a special mode, for example, a hydraulically operated variable valve lift mechanism (FIG. 2). (Hereinafter referred to as VVL (Variable Valve Lift)) 71 and a phase variable mechanism (hereinafter referred to as VVT (Variable Valve Timing)) 75 capable of changing the rotational phase of the exhaust camshaft with respect to the crankshaft 15. , Is provided. The VVL 71, which will be described in detail later, has two types of cams having different cam profiles: a first cam portion having a lift shelf and a second cam portion having no lift shelf and having a single cam peak. And a cam shifting mechanism that selectively transmits the operating state of one of the first and second cam portions to the exhaust valve 22. When the operating state of the second cam portion is transmitted to the exhaust valve 22, the exhaust valve 22 operates in the normal mode in which the valve is opened only once during the exhaust stroke, whereas the operation of the first cam portion is performed. When the state is transmitted to the exhaust valve 22, the exhaust valve 22 is operated in a special mode in which the exhaust valve 22 is opened during the exhaust stroke and is also opened during the intake stroke. . The normal mode and the special mode of the VVL 71 are switched according to the operating state of the engine. Specifically, the special mode is used in the control related to the internal EGR. An electromagnetically driven valve system that drives the exhaust valve 22 by an electromagnetic actuator may be employed.

ＶＶＴ７５は、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての図示は省略する。排気バルブ２２は、ＶＶＴ７５によって、その開弁時期及び閉弁時期を、所定の範囲内で連続的に変更可能である。   The VVT 75 may employ a hydraulic, electromagnetic, or mechanical structure as appropriate, and illustration of the detailed structure is omitted. The exhaust valve 22 can continuously change the valve opening timing and valve closing timing within a predetermined range by the VVT 75.

ＶＶＬ７１及びＶＶＴ７５を備えた排気側の動弁系と同様に、吸気側には、図２に示すように、ＶＶＬ７４とＶＶＴ７２とが設けられている。吸気側のＶＶＬ７４は、排気側のＶＶＬ７１とは異なる。吸気側のＶＶＬ７４は、吸気バルブ２１のリフト量を相対的に大きくする大リフトカムと、吸気バルブ２１のリフト量を相対的に小さくする小リフトカムとの、カムプロフィールの異なる２種類のカム、及び、大リフトカム及び小リフトカムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に吸気バルブ２１に伝達するカムシフティング機構を含んで構成されている。ＶＶＬ７４が大リフトカムの作動状態を吸気バルブ２１に伝達しているときには、吸気バルブ２１は、相対的に大きいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も長くなる。これに対し、ＶＶＬ７４が小リフトカムの作動状態を吸気バルブ２１に伝達しているときには、吸気バルブ２１は、相対的に小さいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も短くなる。大リフトカムと小リフトカムとは、閉弁時期又は開弁時期を同じにして切り替わるように設定されている。   As shown in FIG. 2, a VVL 74 and a VVT 72 are provided on the intake side in the same manner as the valve system on the exhaust side provided with the VVL 71 and the VVT 75. The intake side VVL 74 is different from the exhaust side VVL 71. The VVL 74 on the intake side includes two types of cams having different cam profiles: a large lift cam that relatively increases the lift amount of the intake valve 21 and a small lift cam that relatively decreases the lift amount of the intake valve 21; and The cam shifting mechanism is configured to selectively transmit the operating state of one of the large lift cam and the small lift cam to the intake valve 21. When the VVL 74 is transmitting the operating state of the large lift cam to the intake valve 21, the intake valve 21 is opened with a relatively large lift amount, and the valve opening period is also lengthened. On the other hand, when the VVL 74 is transmitting the operating state of the small lift cam to the intake valve 21, the intake valve 21 is opened with a relatively small lift amount and the valve opening period is also shortened. The large lift cam and the small lift cam are set to be switched at the same valve closing timing or valve opening timing.

吸気側のＶＶＴ７２は、排気側のＶＶＴ７５と同様に、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての図示は省略する。吸気バルブ２１もまた、ＶＶＴ７２によって、その開弁時期及び閉弁時期を、所定の範囲内で連続的に変更可能である。なお、吸気側にＶＶＬ７４を適用せずに、ＶＶＴ７２のみを適用し、吸気バルブ２１の開弁時期及び閉弁時期のみを変更するようにしてもよい。   As with the VVT 75 on the exhaust side, the intake-side VVT 72 may adopt a known hydraulic, electromagnetic, or mechanical structure as appropriate, and the detailed structure is not shown. The intake valve 21 can also continuously change its valve opening timing and valve closing timing within a predetermined range by the VVT 72. Note that, instead of applying the VVL 74 to the intake side, only the VVT 72 may be applied and only the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 21 may be changed.

シリンダヘッド１２にはまた、気筒１８毎に、気筒１８内に燃料を直接噴射する（直噴）インジェクタ６７が取り付けられている。インジェクタ６７は、その噴口が燃焼室１９の天井面の中央部分から、その燃焼室１９内に臨むように配設されている。インジェクタ６７は、エンジン１の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン１の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室１９内に直接噴射する。この例において、インジェクタ６７は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型のインジェクタである。これによって、インジェクタ６７は、燃料噴霧が、燃焼室１９の中心位置から放射状に広がるように、燃料を噴射する。ピストン１４が圧縮上死点付近に位置するタイミングで、燃焼室１９の中央部分から放射状に広がるように噴射された燃料噴霧は、ピストン頂面に形成されたキャビティ１４１の壁面に沿って流動する。キャビティ１４１は、ピストン１４が圧縮上死点付近に位置するタイミングで噴射された燃料噴霧を、その内部に収めるように形成されている、と言い換えることが可能である。この多噴口型のインジェクタ６７とキャビティ１４１との組み合わせは、燃料の噴射後、混合気形成期間を短くすると共に、燃焼期間を短くする上で有利な構成である。なお、インジェクタ６７は、多噴口型のインジェクタに限定されず、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。   In addition, for each cylinder 18, an injector 67 that directly injects fuel into the cylinder 18 (direct injection) is attached to the cylinder head 12. The injector 67 is disposed so that its nozzle hole faces the inside of the combustion chamber 19 from the central portion of the ceiling surface of the combustion chamber 19. The injector 67 directly injects an amount of fuel into the combustion chamber 19 at an injection timing set according to the operating state of the engine 1 and according to the operating state of the engine 1. In this example, the injector 67 is a multi-hole injector having a plurality of nozzle holes, although detailed illustration is omitted. Thereby, the injector 67 injects the fuel so that the fuel spray spreads radially from the center position of the combustion chamber 19. At the timing when the piston 14 is positioned near the compression top dead center, the fuel spray injected radially from the central portion of the combustion chamber 19 flows along the wall surface of the cavity 141 formed on the top surface of the piston. It can be paraphrased that the cavity 141 is formed so that the fuel spray injected at the timing when the piston 14 is located near the compression top dead center is contained therein. This combination of the multi-hole injector 67 and the cavity 141 is an advantageous configuration for shortening the mixture formation period and the combustion period after fuel injection. In addition, the injector 67 is not limited to a multi-hole injector, and may be an open valve type injector.

図外の燃料タンクとインジェクタ６７との間は、燃料供給経路によって互いに連結されている。この燃料供給経路上には、燃料ポンプ６３とコモンレール６４とを含みかつ、インジェクタ６７に、比較的高い燃料圧力で燃料を供給することが可能な燃料供給システム６２が介設されている。燃料ポンプ６３は、燃料タンクからコモンレール６４に燃料を圧送し、コモンレール６４は圧送された燃料を、比較的高い燃料圧力で蓄えることが可能である。インジェクタ６７が開弁することによって、コモンレール６４に蓄えられている燃料がインジェクタ６７の噴口から噴射される。ここで、燃料ポンプ６３は、図示は省略するが、プランジャー式のポンプであり、エンジン１によって駆動される。このエンジン駆動のポンプを含む構成の燃料供給システム６２は、３０ＭＰａ以上の高い燃料圧力の燃料を、インジェクタ６７に供給することを可能にする。燃料圧力は、最高で１２０ＭＰａ程度に設定してもよい。インジェクタ６７に供給される燃料の圧力は、後述するように、エンジン１の運転状態に応じて変更される。なお、燃料供給システム６２は、この構成に限定されるものではない。   A fuel tank (not shown) and the injector 67 are connected to each other by a fuel supply path. A fuel supply system 62 including a fuel pump 63 and a common rail 64 and capable of supplying fuel to the injector 67 at a relatively high fuel pressure is interposed on the fuel supply path. The fuel pump 63 pumps fuel from the fuel tank to the common rail 64, and the common rail 64 can store the pumped fuel at a relatively high fuel pressure. When the injector 67 is opened, the fuel stored in the common rail 64 is injected from the injection port of the injector 67. Here, although not shown, the fuel pump 63 is a plunger type pump and is driven by the engine 1. The fuel supply system 62 configured to include this engine-driven pump enables the fuel with a high fuel pressure of 30 MPa or more to be supplied to the injector 67. The fuel pressure may be set to about 120 MPa at the maximum. The pressure of the fuel supplied to the injector 67 is changed according to the operating state of the engine 1 as will be described later. The fuel supply system 62 is not limited to this configuration.

シリンダヘッド１２にはまた、燃焼室１９内の混合気に強制点火する点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、この例では、エンジン１の排気側から斜め下向きに延びるように、シリンダヘッド１２内を貫通して配置されている。点火プラグ２５の先端は、圧縮上死点に位置するピストン１４のキャビティ１４１内に臨んで配置される。   A spark plug 25 that forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 19 is also attached to the cylinder head 12. In this example, the spark plug 25 is disposed through the cylinder head 12 so as to extend obliquely downward from the exhaust side of the engine 1. The tip of the spark plug 25 is disposed facing the cavity 141 of the piston 14 located at the compression top dead center.

エンジン１の一側面には、図１に示すように、各気筒１８の吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、エンジン１の他側面には、各気筒１８の燃焼室１９からの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。   As shown in FIG. 1, an intake passage 30 is connected to one side of the engine 1 so as to communicate with the intake port 16 of each cylinder 18. On the other hand, an exhaust passage 40 for discharging burned gas (exhaust gas) from the combustion chamber 19 of each cylinder 18 is connected to the other side of the engine 1.

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設され、その下流側には、各気筒１８への吸入空気量を調節するスロットル弁３６が配設されている。また、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、気筒１８毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１８の吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。   An air cleaner 31 that filters intake air is disposed at the upstream end of the intake passage 30, and a throttle valve 36 that adjusts the amount of intake air to each cylinder 18 is disposed downstream thereof. A surge tank 33 is disposed near the downstream end of the intake passage 30. The intake passage 30 on the downstream side of the surge tank 33 is an independent passage branched for each cylinder 18, and the downstream end of each independent passage is connected to the intake port 16 of each cylinder 18.

吸気通路３０におけるスロットル弁３６とサージタンク３３との間には、気筒１８に導入する新気にオゾンを添加するオゾン発生器（Ｏ3発生器）７６が介設されている。オゾン発生器７６は、吸気に含まれる酸素を原料ガスとして、無声放電によりオゾンを生成する。つまり、電極に対して、図外の電源から高周波交流高電圧を印加することにより、放電間隙において無声放電が発生し、そこを通過する空気（つまり、吸気）がオゾン化される。こうしてオゾンが添加された吸気は、サージタンク３３から吸気ポート１６を介して、各気筒１８内に導入される。オゾン発生器７６の電極に対する電圧の印加態様を変更する、及び／又は、電圧を印加する電極の数を変更することによって、オゾン発生器７６を通過した後の、吸気中のオゾン濃度を調整することが可能である。ＰＣＭ１０は、こうしたオゾン発生器７６に対する制御を通じて、気筒１８内に導入する吸気中のオゾン濃度の調整を行う。 Between the throttle valve 36 and the surge tank 33 in the intake passage 30, an ozone generator (O 3 generator) 76 that adds ozone to fresh air introduced into the cylinder 18 is interposed. The ozone generator 76 generates ozone by silent discharge using oxygen contained in the intake air as a source gas. That is, when a high frequency alternating current high voltage is applied to the electrode from a power source (not shown), silent discharge is generated in the discharge gap, and the air (that is, intake air) passing therethrough is ozonized. The intake air thus added with ozone is introduced into each cylinder 18 from the surge tank 33 via the intake port 16. The ozone concentration in the intake air after passing through the ozone generator 76 is adjusted by changing the voltage application mode to the electrodes of the ozone generator 76 and / or changing the number of electrodes to which the voltage is applied. It is possible. The PCM 10 adjusts the ozone concentration in the intake air introduced into the cylinder 18 through the control of the ozone generator 76.

排気通路４０の上流側の部分は、気筒１８毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２とがそれぞれ接続されている。直キャタリスト４１及びアンダーフットキャタリスト４２はそれぞれ、筒状ケースと、そのケース内の流路に配置した、例えば三元触媒とを備えて構成されている。   The upstream portion of the exhaust passage 40 is constituted by an exhaust manifold having an independent passage branched for each cylinder 18 and connected to the outer end of the exhaust port 17 and a collecting portion where the independent passages gather. A direct catalyst 41 and an underfoot catalyst 42 are connected downstream of the exhaust manifold in the exhaust passage 40 as exhaust purification devices for purifying harmful components in the exhaust gas. Each of the direct catalyst 41 and the underfoot catalyst 42 includes a cylindrical case and, for example, a three-way catalyst disposed in a flow path in the case.

吸気通路３０におけるサージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分と、排気通路４０における直キャタリスト４１よりも上流側の部分とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ通路５０を介して接続されている。このＥＧＲ通路５０は、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２が配設された主通路５１を含んで構成されている。主通路５１には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するためのＥＧＲ弁５１１が配設されている。   A portion between the surge tank 33 and the throttle valve 36 in the intake passage 30 and a portion upstream of the direct catalyst 41 in the exhaust passage 40 are used for returning a part of the exhaust gas to the intake passage 30. They are connected via a passage 50. The EGR passage 50 includes a main passage 51 in which an EGR cooler 52 for cooling the exhaust gas with engine coolant is disposed. The main passage 51 is provided with an EGR valve 511 for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas to the intake passage 30.

エンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御器を構成する。   The engine 1 is controlled by a powertrain control module (hereinafter referred to as PCM) 10. The PCM 10 includes a microprocessor having a CPU, a memory, a counter timer group, an interface, and a path connecting these units. This PCM 10 constitutes a controller.

ＰＣＭ１０には、図１、２に示すように、各種のセンサＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４〜ＳＷ１６の検出信号が入力される。具体的には、ＰＣＭ１０には、エアクリーナ３１の下流側で、新気の流量を検出するエアフローセンサＳＷ１の検出信号と、新気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ２の検出信号と、ＥＧＲ通路５０における吸気通路３０との接続部近傍に配置されかつ、外部ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温センサＳＷ４の検出信号と、吸気ポート１６に取り付けられかつ、気筒１８内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサＳＷ５の検出信号と、シリンダヘッド１２に取り付けられかつ、気筒１８内の圧力を検出する筒内圧センサＳＷ６の検出信号と、排気通路４０におけるＥＧＲ通路５０の接続部近傍に配置されかつ、それぞれ排気温度及び排気圧力を検出する排気温センサＳＷ７及び排気圧センサＳＷ８の検出信号と、直キャタリスト４１の上流側に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ2センサＳＷ９の検出信号と、直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２との間に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するラムダＯ2センサＳＷ１０の検出信号と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１１の検出信号と、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ１２の検出信号と、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ１３の検出信号と、吸気側及び排気側のカム角センサＳＷ１４、ＳＷ１５の検出信号と、燃料供給システム６２のコモンレール６４に取り付けられかつ、インジェクタ６７に供給する燃料圧力を検出する燃圧センサＳＷ１６の検出信号と、が入力される。 As shown in FIGS. 1 and 2, detection signals from various sensors SW 1, SW 2, SW 4 to SW 16 are input to the PCM 10. Specifically, on the downstream side of the air cleaner 31, the PCM 10 includes a detection signal of an air flow sensor SW 1 that detects a flow rate of fresh air, a detection signal of an intake air temperature sensor SW 2 that detects the temperature of fresh air, and an EGR passage 50. The detection signal of the EGR gas temperature sensor SW4 that is disposed in the vicinity of the connection portion with the intake passage 30 and detects the temperature of the external EGR gas, and the intake air that is attached to the intake port 16 and immediately before flowing into the cylinder 18 The detection signal of the intake port temperature sensor SW5 for detecting the temperature, the detection signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 attached to the cylinder head 12 and detecting the pressure in the cylinder 18, and the vicinity of the connection portion of the EGR passage 50 in the exhaust passage 40 And the detection signals of the exhaust temperature sensor SW7 and the exhaust pressure sensor SW8 that detect the exhaust temperature and the exhaust pressure, respectively. And it is disposed on the upstream side of the direct catalyst 41, disposed between the detection signal of the linear O 2 sensor SW9 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, the direct catalyst 41 and underfoot catalyst 42 and the exhaust A detection signal of a lambda O 2 sensor SW10 that detects the oxygen concentration of the engine, a detection signal of a water temperature sensor SW11 that detects the temperature of engine cooling water, a detection signal of a crank angle sensor SW12 that detects the rotation angle of the crankshaft 15, A detection signal of an accelerator opening sensor SW13 that detects an accelerator opening corresponding to an operation amount of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, detection signals of intake side and exhaust side cam angle sensors SW14 and SW15, and a fuel supply system A fuel pressure sensor S that is attached to the common rail 64 of 62 and detects the fuel pressure supplied to the injector 67. 16 a detection signal, is input.

ＰＣＭ１０は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ６７、点火プラグ２５、吸気バルブ側のＶＶＴ７２及びＶＶＬ７４、排気バルブ側のＶＶＴ７５及びＶＶＬ７１、燃料供給システム６２、各種の弁（スロットル弁３６、ＥＧＲ弁５１１）のアクチュエータ、並びに、オゾン発生器７６へ制御信号を出力する。こうしてＰＣＭ１０は、エンジン１を運転する。詳細は後述するが、ＰＣＭ１０は、本発明におけるエンジンの制御装置に相当し、燃焼制御手段、可変バルブ機構制御手段、応答遅れ時間推定手段、及び燃焼回数推定手段として機能する。   The PCM 10 determines the state of the engine 1 and the vehicle by performing various calculations based on these detection signals, and accordingly, the injector 67, the spark plug 25, the VVT 72 and VVL 74 on the intake valve side, and the exhaust valve side Control signals are output to the VVT 75 and VVL 71, the fuel supply system 62, actuators of various valves (throttle valve 36, EGR valve 511), and the ozone generator 76. Thus, the PCM 10 operates the engine 1. Although details will be described later, the PCM 10 corresponds to an engine control device according to the present invention, and functions as a combustion control means, a variable valve mechanism control means, a response delay time estimation means, and a combustion frequency estimation means.

［運転領域］
次に、図３を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの運転領域について説明する。図３は、エンジン１の運転制御マップの一例を示している。このエンジン１は、燃費の向上や排気エミッション性能の向上を目的として、エンジン負荷が相対的に低い低負荷域では、点火プラグ２５による点火を行わずに、予混合圧縮自己着火（Homogeneous-Charge Compression Ignition：ＨＣＣＩ）による圧縮着火燃焼を行う。しかしながら、エンジン１の負荷が高くなるに従って、圧縮着火燃焼では、燃焼が急峻になりすぎてしまい、例えば燃焼騒音等の問題を引き起こすことになる。そこで、このエンジン１では、エンジン負荷が相対的に高い高負荷域では、圧縮着火燃焼を止めて、点火プラグ２５を利用した強制点火燃焼（ここでは火花点火燃焼（Spark Ignition：ＳＩ））に切り替える。このように、このエンジン１は、エンジン１の運転状態、特にエンジン１の負荷に応じて、予混合圧縮自己着火燃焼を行うＨＣＣＩモードと、火花点火燃焼を行うＳＩモードとを切り替えるように構成されている。但し、モード切り替えの境界線は、図例に限定されるものではない。 [Operation area]
Next, with reference to FIG. 3, the operating region of the engine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 shows an example of the operation control map of the engine 1. In order to improve fuel efficiency and exhaust emission performance, the engine 1 is not subjected to ignition by the spark plug 25 in a low load region where the engine load is relatively low, and is premixed compression self-ignition (Homogeneous-Charge Compression) Compression ignition combustion by Ignition (HCCI) is performed. However, as the load on the engine 1 increases, in the compression ignition combustion, the combustion becomes too steep and causes problems such as combustion noise. Therefore, in the engine 1, in a high load region where the engine load is relatively high, compression ignition combustion is stopped and switched to forced ignition combustion (here, spark ignition combustion (SI)) using the spark plug 25. . As described above, the engine 1 is configured to switch between the HCCI mode in which the premixed compression self-ignition combustion is performed and the SI mode in which the spark ignition combustion is performed in accordance with the operation state of the engine 1, in particular, the load of the engine 1. ing. However, the boundary line for mode switching is not limited to the illustrated example.

［吸気バルブ及び排気バルブの動作］
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施形態による吸気バルブ及び排気バルブの動作を説明する。図４は、本発明の実施形態による排気側ＶＶＬの概略構成を示す正面図である。また、図５は、本発明の実施形態による吸気バルブ及び排気バルブのリフトカーブを示す線図であり、（ａ）はエンジンのＨＣＣＩ領域の低負荷側、（ｂ）はエンジンのＨＣＣＩ領域の高負荷側、（ｃ）はエンジンのＳＩ領域における吸気バルブ及び排気バルブのリフトカーブの一例を示している。 [Operation of intake valve and exhaust valve]
Next, operations of the intake valve and the exhaust valve according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a front view showing a schematic configuration of the exhaust side VVL according to the embodiment of the present invention. 5 is a diagram showing lift curves of the intake valve and the exhaust valve according to the embodiment of the present invention, where (a) is a low load side of the HCCI region of the engine, and (b) is a high curve of the HCCI region of the engine. The load side, (c) shows an example of lift curves of the intake valve and the exhaust valve in the SI region of the engine.

まず、図４により、本発明の実施形態による排気側のＶＶＬ７１の概略構成を説明する。エンジン１が直列４気筒のエンジンである場合、図４に示すように、エンジン１のシリンダヘッド１２には、４つの気筒１８のそれぞれについて２つずつ合計８つの排気バルブ２２と、排気バルブ２２を閉方向にそれぞれ付勢するリターンスプリング７７とが設けられている。また、シリンダヘッド１２の上部において、ロッカーアーム７８を介してリターンスプリング７７の付勢力に抗して排気バルブ２２を開動させる排気側のカム軸７９を備えている。   First, the schematic configuration of the exhaust-side VVL 71 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. When the engine 1 is an in-line four-cylinder engine, as shown in FIG. 4, the cylinder head 12 of the engine 1 includes a total of eight exhaust valves 22 and two exhaust valves 22 for each of the four cylinders 18. Return springs 77 are provided for urging each in the closing direction. Further, an exhaust side camshaft 79 that opens the exhaust valve 22 against the urging force of the return spring 77 via the rocker arm 78 is provided at the upper part of the cylinder head 12.

なお、吸気バルブ２１を開動させる吸気側のカム軸７９の構成は、排気側のカム軸７９と略同様であるため、以下、排気側のカム軸７９の構成についてのみ説明する。   The configuration of the intake-side cam shaft 79 that opens the intake valve 21 is substantially the same as that of the exhaust-side cam shaft 79, and therefore only the configuration of the exhaust-side cam shaft 79 will be described below.

カム軸７９は、シリンダヘッド１２における各気筒１８の中心位置にそれぞれ設けられた軸受部８０に回転自在に支持されていて、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。   The cam shaft 79 is rotatably supported by bearings 80 provided at the center positions of the cylinders 18 in the cylinder head 12 and is rotationally driven by a crankshaft (not shown) via a chain.

カム軸７９には、筒状のカム要素部８１がスプライン嵌合されている。これにより、カム要素部８１は、カム軸７９に対して回転方向に結合して一体回転するとともに、軸方向にスライド可能に嵌合されている。カム要素部８１は、各気筒１８にそれぞれ対応するように、カム軸７９上でカム軸方向に列状に配置されている。カム要素部８１は、ロッカーアーム７８のカムフォロア７８ａに摺接することで排気バルブ２２を開閉させる第１のカム部８１ａ及び第２のカム部８１ｂとを有する。   A cylindrical cam element portion 81 is spline fitted to the cam shaft 79. As a result, the cam element portion 81 is coupled to the cam shaft 79 in the rotational direction and integrally rotates, and is fitted so as to be slidable in the axial direction. The cam element portions 81 are arranged in a row in the cam shaft direction on the cam shaft 79 so as to correspond to the respective cylinders 18. The cam element portion 81 includes a first cam portion 81 a and a second cam portion 81 b that open and close the exhaust valve 22 by sliding contact with the cam follower 78 a of the rocker arm 78.

第１のカム部８１ａ及び第２のカム部８１ｂは、互いに隣接して設けられている。第１のカム部８１ａは、ＨＣＣＩ領域で選択されるカム部であり、第２のカム部８１ｂは、ＳＩ領域で選択されるカム部である。   The first cam portion 81a and the second cam portion 81b are provided adjacent to each other. The first cam portion 81a is a cam portion selected in the HCCI region, and the second cam portion 81b is a cam portion selected in the SI region.

第１のカム部８１ａ及び第２のカム部８１ｂは、ベースサークル８１ｃが共通で、リフト量が異なるノーズ部がベースサークル８１ｃ上にわずかに位相差をもって設けられている。なお、ベースサークル８１ｃが共通であるとは、第１のカム部８１ａと第２のカム部８１ｂとのベースサークル８１ｃのベース円径が同じであることを意味する。   The first cam portion 81a and the second cam portion 81b have a base circle 81c in common, and nose portions having different lift amounts are provided on the base circle 81c with a slight phase difference. The common base circle 81c means that the base circle diameter of the base circle 81c of the first cam portion 81a and the second cam portion 81b is the same.

カム要素部８１の軸方向の両端部には、傾斜部としての端面カム８２がそれぞれ設けられている。端面カム８２は、回転方向に対して基準面から軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置で基準面に戻るように形成されている。   End cams 82 as inclined portions are respectively provided at both end portions of the cam element portion 81 in the axial direction. The end face cam 82 is formed such that the lift amount in the axial direction gradually increases from the reference surface with respect to the rotation direction, and returns to the reference surface at the lift end position.

カム要素部８１の上方で且つカム軸方向両側の端面カム８２に対応する位置には、操作部材としての電磁式アクチュエータ８３が配設されている。電磁式アクチュエータ８３は、通電時にカム軸７９に向かって突出可能なピン部８４を有する。電磁式アクチュエータ８３に通電しない状態では、ピン部８４は、アクチュエータ内部に設けられた永久磁石によって上方の不作動位置に保持される。一方、電磁式アクチュエータ８３に通電されると、ピン部８４は、永久磁石に抗して下方へ突出して作動位置に進出する。   An electromagnetic actuator 83 as an operating member is disposed above the cam element portion 81 and at a position corresponding to the end face cams 82 on both sides in the cam axis direction. The electromagnetic actuator 83 has a pin portion 84 that can project toward the cam shaft 79 when energized. In a state in which the electromagnetic actuator 83 is not energized, the pin portion 84 is held at the upper inoperative position by a permanent magnet provided inside the actuator. On the other hand, when the electromagnetic actuator 83 is energized, the pin portion 84 protrudes downward against the permanent magnet and advances to the operating position.

電磁式アクチュエータ８３のピン部８４が作動位置に進出すると、ピン部８４の先端部が対応する端面カム８２に摺接することとなり、カム要素部８１がカム軸方向へスライドされる。   When the pin portion 84 of the electromagnetic actuator 83 advances to the operating position, the tip portion of the pin portion 84 comes into sliding contact with the corresponding end face cam 82, and the cam element portion 81 is slid in the cam shaft direction.

具体的に、カム要素部８１の一端側の電磁式アクチュエータ８３を作動させて、ピン部８４をカム要素部８１の一端側の端面カム８２に摺接させると、カム要素部８１は、カム軸方向の他端側にスライドして、ロッカーアーム７８のカムフォロア７８ａが第１のカム部８１ａに摺接するようにシフトする。また、カム要素部８１の他端側の電磁式アクチュエータ８３を作動させて、ピン部８４をカム要素部８１の他端側の端面カム８２に摺接させると、カム要素部８１は、カム軸方向の一端側にスライドして、ロッカーアーム７８のカムフォロア７８ａが第２のカム部８１ｂに摺接するようにシフトする。このように、カム要素部８１の軸方向へのシフトによって、第１のカム部８１ａ及び第２のカム部８１ｂのうちで排気バルブ２２を開閉させるカム部が切り替えられることになる。   Specifically, when the electromagnetic actuator 83 on one end side of the cam element portion 81 is operated and the pin portion 84 is brought into sliding contact with the end face cam 82 on one end side of the cam element portion 81, the cam element portion 81 is The cam follower 78a of the rocker arm 78 is slidably contacted with the first cam portion 81a. Further, when the electromagnetic actuator 83 on the other end side of the cam element portion 81 is operated so that the pin portion 84 is brought into sliding contact with the end face cam 82 on the other end side of the cam element portion 81, the cam element portion 81 is The cam follower 78a of the rocker arm 78 is slidably brought into sliding contact with the second cam portion 81b. Thus, the cam part which opens and closes the exhaust valve 22 is switched among the first cam part 81a and the second cam part 81b by the shift of the cam element part 81 in the axial direction.

次に、図５により、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の動きを説明する。吸気側のＶＶＬ７４における小リフトカムのプロフィールは、図５（ａ）及び（ｂ）に実線で例示するように、相対的に小さいリフト量の１つのカム山を有し、吸気側のＶＶＬ７４における大リフトカムのプロフィールは、図５（ｃ）に実線で例示するように、相対的に大きいリフト量の１つのカム山を有している。
ＶＶＬ７４が小リフトカムの作動状態を吸気バルブ２１に伝達しているときには、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、吸気バルブ２１は、相対的に小さいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も短くなる。これに対し、ＶＶＬ７４が大リフトカムの作動状態を吸気バルブ２１に伝達しているときには、図５（ｃ）に示すように、吸気バルブ２１は、相対的に大きいリフト量で開弁すると共に、その開弁期間も長くなる。図５の例では、大リフトカムと小リフトカムとは、開弁時期を同じにして切り替わるように設定されているので、ＶＶＬ７４が大リフトカムの作動状態を吸気バルブ２１に伝達している場合、吸気バルブ２１の閉弁時期は圧縮工程中まで遅れるように設定され、遅閉じミラーサイクルが実現される。 Next, the movement of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 will be described with reference to FIG. The profile of the small lift cam in the VVL 74 on the intake side has one cam crest with a relatively small lift amount, as exemplified by the solid line in FIGS. 5A and 5B, and the large lift cam in the VVL 74 on the intake side. This profile has one cam crest having a relatively large lift amount, as illustrated by a solid line in FIG.
When the VVL 74 is transmitting the operating state of the small lift cam to the intake valve 21, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the intake valve 21 is opened with a relatively small lift amount. The valve opening period is also shortened. On the other hand, when the VVL 74 is transmitting the operating state of the large lift cam to the intake valve 21, as shown in FIG. 5 (c), the intake valve 21 is opened with a relatively large lift amount. The valve opening period also becomes longer. In the example of FIG. 5, the large lift cam and the small lift cam are set so as to be switched at the same valve opening timing. Therefore, when the VVL 74 transmits the operating state of the large lift cam to the intake valve 21, the intake valve The valve closing timing 21 is set so as to be delayed until the compression process, and a delayed closing mirror cycle is realized.

排気側のＶＶＬ７１における第１のカム部８１ａのカムプロフィールは、図５（ａ）及び（ｂ）に破線で例示するように、リフトカーブにおける閉弁側に、クランク角の進行に対してリフトを略一定に維持するリフト棚部２２２を有し、第２のカム部８１ｂのカムプロフィールは、図５（ｃ）に破線で例示するように、リフト棚部を有さずに、一つのカム山を有する。   The cam profile of the first cam portion 81a in the VVL 71 on the exhaust side is lifted with respect to the progress of the crank angle on the valve closing side in the lift curve as illustrated by broken lines in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The cam profile of the second cam portion 81b has a lift shelf 222 that is maintained substantially constant, and the cam profile of the second cam portion 81b does not have a lift shelf as illustrated by a broken line in FIG. Have

排気側のＶＶＬ７１のカムシフティング機構が、第１のカム部８１ａの作動状態を排気バルブ２２に伝達しているときには、図５（ａ）及び（ｂ）に破線で例示するように、排気バルブ２２は、開弁をした後、クランク角の進行に伴いリフト量が次第に大きくなり、少なくとも排気行程中で所定のピークに至った後、リフト棚部２２２において所定リフト量を維持した上で、閉弁に至る特殊モードで作動をする。これに対し、カムシフティング機構が、第２のカム部８１ｂの作動状態を排気バルブ２２に伝達しているときには、図５（ｃ）に破線で例示するように、排気バルブ２２は開弁をした後、クランク角の進行に伴いリフト量が次第に大きくなり、少なくとも排気行程中で所定のピークに至った後、リフト量が次第に小さくなって、そのまま閉弁する通常モードで作動をする。ＶＶＬ７１の通常モードと特殊モードとは、エンジン１の運転状態に応じて切り替えられ、具体的に、特殊モードは、ＨＣＣＩ領域において内部ＥＧＲガスを気筒１８内に導入する際に利用され、通常モードは、それ以外のときに利用される。以下の説明においては、ＶＶＬ７１を通常モードで作動させることを、「ＶＶＬ７１をオフにする」といい、ＶＶＬ７１を特殊モードで作動させ、内部ＥＧＲ制御を行うことを、「ＶＶＬ７１をオンにする」という場合がある。   When the cam shifting mechanism of the VVL 71 on the exhaust side is transmitting the operating state of the first cam portion 81a to the exhaust valve 22, the exhaust valve is illustrated as illustrated by broken lines in FIGS. 5 (a) and 5 (b). After the valve is opened, the lift amount gradually increases with the progress of the crank angle. At least after reaching a predetermined peak during the exhaust stroke, the lift shelf 222 maintains the predetermined lift amount and then closes. Operates in a special mode leading to the valve. On the other hand, when the cam shifting mechanism is transmitting the operating state of the second cam portion 81b to the exhaust valve 22, the exhaust valve 22 is not opened as illustrated by a broken line in FIG. After that, the lift amount gradually increases with the progress of the crank angle, and at least after reaching a predetermined peak during the exhaust stroke, the lift amount gradually decreases and operates in the normal mode in which the valve is closed as it is. The normal mode and the special mode of the VVL 71 are switched according to the operating state of the engine 1, and specifically, the special mode is used when introducing the internal EGR gas into the cylinder 18 in the HCCI region. Used at other times. In the following description, operating the VVL 71 in the normal mode is referred to as “turning off the VVL 71”, and operating the VVL 71 in the special mode and performing the internal EGR control is referred to as “turning on the VVL 71”. There is a case.

ここで、図５（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、排気側のＶＶＬ７１における第１のカム部８１ａのカムプロフィールについて、さらに詳細に説明をする。図５（ａ）の破線は、排気バルブ２２の閉時期の位相を最も遅角側に設定したときの、排気バルブ２２のリフトカーブ２２１であり、図３（ｂ）の破線は、排気バルブ２２の閉時期の位相を最も進角側に設定したときの、排気弁２２のリフトカーブ２２１である。第１のカム部８１ａは、上述の通り、そのリフトカーブ２２１における閉弁側にリフト棚部２２２を有するように構成されている。ここで、リフトカーブ２２１における閉弁側とは、リフトカーブ２２１におけるピークを挟んだ両側を、開弁側と閉弁側とに分けたときの閉弁側に相当する。図５（ａ）に示すように、ＶＶＴ７５によって排気バルブ２２の閉時期の位相を遅角したときに、リフト棚部２２２は、吸気行程の、少なくとも前半に位置するようになる。ここでいう「前半」は、吸気行程を前半と後半とに２等分したときの前半に相当する。従って、排気行程中に排気ポート１７に排出された排気ガスの一部は、吸気行程時に排気バルブ２２が開弁することに伴い、気筒１８内に戻される。こうして、排気ガスの一部が、実質的に、気筒１８内に残留することになる（つまり、内部ＥＧＲ制御）。   Here, the cam profile of the first cam portion 81a in the VVL 71 on the exhaust side will be described in more detail with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). The broken line in FIG. 5A is the lift curve 221 of the exhaust valve 22 when the phase of the closing timing of the exhaust valve 22 is set to the most retarded side, and the broken line in FIG. This is the lift curve 221 of the exhaust valve 22 when the phase of the closing timing is set to the most advanced side. As described above, the first cam portion 81a is configured to have the lift shelf 222 on the valve closing side of the lift curve 221. Here, the valve closing side in the lift curve 221 corresponds to the valve closing side when the both sides sandwiching the peak in the lift curve 221 are divided into the valve opening side and the valve closing side. As shown in FIG. 5A, when the phase of the closing timing of the exhaust valve 22 is retarded by the VVT 75, the lift shelf 222 is positioned at least in the first half of the intake stroke. The “first half” here corresponds to the first half when the intake stroke is divided into the first half and the second half. Accordingly, part of the exhaust gas discharged to the exhaust port 17 during the exhaust stroke is returned to the cylinder 18 as the exhaust valve 22 is opened during the intake stroke. Thus, a part of the exhaust gas substantially remains in the cylinder 18 (that is, internal EGR control).

リフト棚部２２２のリフト量は、リフトカーブ２２１のピークよりも低いリフト量に設定されている。図５（ａ）に示すように、ＶＶＴ７５によって排気バルブ２２の開閉時期の位相を遅角したときに、リフト棚部２２２は上死点（Top Dead Center：ＴＤＣ）に位置する場合がある。そのため、実施形態では、リフト棚部２２２のリフト量は、上死点に位置するピストン１４の上面と干渉しない限度において、最大リフト量となるように設定される。こうすることで、内部ＥＧＲの最大量を、できるだけ多い量に設定することが可能になる。例えば、リフト棚部２２２のリフト量は、リフトカーブ２２１のピークにおけるリフト量に対して、１／２以下の範囲で、適宜、設定することが可能である。
また、リフト棚部２２２の長さ（つまり、クランク角の進行方向の長さ）は、設定可能な最大リフト量に基づいて、要求される最大の内部ＥＧＲガス量を満足することができるように設定される。 The lift amount of the lift shelf 222 is set to a lift amount lower than the peak of the lift curve 221. As shown in FIG. 5A, when the phase of the opening / closing timing of the exhaust valve 22 is retarded by the VVT 75, the lift shelf 222 may be located at the top dead center (TDC). Therefore, in the embodiment, the lift amount of the lift shelf 222 is set to be the maximum lift amount as long as it does not interfere with the upper surface of the piston 14 located at the top dead center. In this way, the maximum amount of internal EGR can be set as large as possible. For example, the lift amount of the lift shelf 222 can be appropriately set within a range of 1/2 or less with respect to the lift amount at the peak of the lift curve 221.
Further, the length of the lift shelf 222 (that is, the length of the crank angle in the traveling direction) can satisfy the required maximum internal EGR gas amount based on the maximum lift amount that can be set. Is set.

なお、排気バルブ２２の特殊モードにおいては、図５に示したように、排気行程での開弁後、リフト棚部２２２を通じて開弁状態を維持した上で、吸気行程で閉弁するようなカムプロフィールの代わりに、排気行程での開弁後に一旦閉弁をした後、吸気行程で再び開弁するようなカムプロフィールを採用してもよい。   In the special mode of the exhaust valve 22, as shown in FIG. 5, after opening in the exhaust stroke, the valve is kept open through the lift shelf 222 and then closed in the intake stroke. Instead of the profile, a cam profile that once closes after opening in the exhaust stroke and then opens again in the intake stroke may be employed.

［ＶＶＬによる排気バルブの作動モードの切替処理］
次に、図６乃至８を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの燃焼制御処理を説明する。図６は、本発明の実施形態によるエンジンの燃焼制御処理のフローチャートであり、図７は、本発明の実施形態による排気側ＶＶＬ７１が排気バルブ２２の作動モードの切替を完了するまでの応答遅れ時間を推定する応答遅れ時間推定処理のフローチャートであり、図８は、本発明の実施形態によるエンジンの運転領域がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域へ切り替わったときの、排気バルブの作動モードの切替タイミングとエンジンの燃焼制御の切替タイミングとを示すタイミングチャートである。図６に示す処理は、ＰＣＭ１０によって、エンジン１の運転領域がＨＣＣＩ領域内であり、排気バルブ２２が特殊モードで作動しているときに所定の周期で繰り返し実行される。 [Exhaust valve operation mode switching by VVL]
Next, an engine combustion control process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is a flowchart of the engine combustion control process according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a response delay time until the exhaust-side VVL 71 completes the switching of the operation mode of the exhaust valve 22 according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flowchart of response delay time estimation processing for estimating the exhaust valve operation mode switching timing when the engine operating region is switched from the HCCI region to the SI region according to the embodiment of the present invention. It is a timing chart which shows the switching timing of combustion control. The processing shown in FIG. 6 is repeatedly executed by the PCM 10 at a predetermined cycle when the operating region of the engine 1 is in the HCCI region and the exhaust valve 22 is operating in the special mode.

図６に示すように、エンジン１の燃焼制御処理が開始されると、まず、ステップＳ１において、ＰＣＭ１０は、各種のセンサから入力された検出信号等に基づき、エンジン１の運転状態を取得する。   As shown in FIG. 6, when the combustion control process of the engine 1 is started, first, in step S1, the PCM 10 acquires the operation state of the engine 1 based on detection signals and the like input from various sensors.

次に、ステップＳ２において、ＰＣＭ１０は、各種のセンサから入力された検出信号等に基づき、エンジン１に要求される運転状態を取得する。例えば、ＰＣＭ１０は、アクセル開度センサＳＷ１３から入力されたアクセル開度や、ステップＳ１において取得したエンジン１の運転状態に基づき、エンジン１に要求される運転状態を取得する。   Next, in step S <b> 2, the PCM 10 acquires an operation state required for the engine 1 based on detection signals and the like input from various sensors. For example, the PCM 10 acquires the operating state required for the engine 1 based on the accelerator opening input from the accelerator opening sensor SW13 and the operating state of the engine 1 acquired in step S1.

次に、ステップＳ３において、ＰＣＭ１０は、ステップＳ２において取得したエンジン１に対する要求運転状態がＳＩ領域内に含まれるか否かを判定する。その結果、エンジン１に対する要求運転状態がＳＩ領域内に含まれる場合、ステップＳ４に進み、ＰＣＭ１０は、排気バルブ２２の作動モードを特殊モードから通常モードに切り替える指示をＶＶＬ７１に出力する。   Next, in step S3, the PCM 10 determines whether or not the requested operation state for the engine 1 acquired in step S2 is included in the SI region. As a result, when the required operation state for the engine 1 is included in the SI region, the process proceeds to step S4, and the PCM 10 outputs an instruction to switch the operation mode of the exhaust valve 22 from the special mode to the normal mode to the VVL 71.

次に、ステップＳ５において、ＰＣＭ１０は、ステップＳ４において排気バルブ２２の作動モードを特殊モードから通常モードに切り替える指示をＶＶＬ７１に出力してからＶＶＬ７１による排気バルブ２２の作動モードの切替が完了するまでの応答遅れ時間を推定する応答遅れ時間推定処理を実行する。   Next, in step S5, the PCM 10 outputs an instruction to switch the operation mode of the exhaust valve 22 from the special mode to the normal mode in step S4 to the VVL 71 until the switching of the operation mode of the exhaust valve 22 by the VVL 71 is completed. Response delay time estimation processing for estimating the response delay time is executed.

図７に示すように、応答遅れ時間推定処理が開始されると、まず、ステップＳ１１において、ＰＣＭ１０は、図６に示した燃焼制御処理のステップＳ１で取得したエンジン１の運転状態に基づき、排気バルブ２２の作動モードを特殊モードから通常モードに切り替える指示をＶＶＬ７１に出力してからピン部８４が電磁式アクチュエータ８３により作動位置に進出するまでのピン動作遅れ時間を推定する。
例えば、ＰＣＭ１０は、ＶＶＬ７１の応答遅れ時間に影響を及ぼす油圧、油温、水温、バッテリ電圧等のエンジン状態とピン動作遅れ時間との関係を示すマップを予め記憶しておき、このマップを参照することにより、ステップＳ１１で取得したエンジン１の運転状態に対応するピン動作遅れ時間を取得する。 As shown in FIG. 7, when the response delay time estimation process is started, first, in step S11, the PCM 10 determines the exhaust gas based on the operating state of the engine 1 acquired in step S1 of the combustion control process shown in FIG. A pin operation delay time from when the instruction to switch the operation mode of the valve 22 from the special mode to the normal mode is output to the VVL 71 until the pin portion 84 is advanced to the operation position by the electromagnetic actuator 83 is estimated.
For example, the PCM 10 stores in advance a map showing the relationship between the engine state such as oil pressure, oil temperature, water temperature, battery voltage, etc., which affects the response delay time of the VVL 71, and the pin operation delay time, and refers to this map. Thus, the pin operation delay time corresponding to the operating state of the engine 1 acquired in step S11 is acquired.

次に、ステップＳ１２において、ＰＣＭ１０は、燃焼制御処理のステップＳ１で取得したエンジン１の運転状態と、ステップＳ１１において推定したピン動作遅れ時間とに基づき、排気バルブ２２毎に、ピン部８４を作動位置に進出させることが可能になるピン動作可能時期を推定する。
具体的には、ＰＣＭ１０は、ピン部８４を不作動位置から突出させると端面カム８２の傾斜面ではなく外周面に衝突してしまうこと等により、作動位置へのピン部８４の進出が制限されるクランク角範囲（以下、「ピン作動制限範囲」という）を排気バルブ２２毎に予め記憶しておき、このピン作動制限範囲と、燃焼制御処理のステップＳ１で取得したクランク角と、ステップＳ１２において推定したピン動作遅れ時間に基づき、排気バルブ２２毎に、ピン部８４を作動位置に進出させることができる最も早い時期をピン動作可能時期として推定する。 Next, in step S12, the PCM 10 activates the pin portion 84 for each exhaust valve 22 based on the operating state of the engine 1 acquired in step S1 of the combustion control process and the pin operation delay time estimated in step S11. Estimate when the pin can be moved to the position.
Specifically, in the PCM 10, when the pin portion 84 is protruded from the non-operating position, the advancement of the pin portion 84 to the operating position is restricted by colliding with the outer peripheral surface rather than the inclined surface of the end face cam 82. A crank angle range (hereinafter referred to as “pin operation limit range”) is stored in advance for each exhaust valve 22, and this pin operation limit range, the crank angle acquired in step S1 of the combustion control process, and in step S12 Based on the estimated pin operation delay time, for each exhaust valve 22, the earliest time at which the pin portion 84 can be advanced to the operating position is estimated as the pin operation possible time.

次に、ステップＳ１３において、ＰＣＭ１０は、ピン部８４を作動位置に進出させてから排気バルブ２２を作動させるカム部の切替が完了するまでの切替時間を推定する。
具体的には、ＰＣＭ１０は、ピン部８４を作動位置に進出させた後、排気バルブ２２を作動させるカム部が第１のカム部８１ａから第２のカム部８１ｂへ切り替わる（即ち、作動位置に進出したピン部８４の先端部が端面カム８２に摺接し、カム要素部８１をカム軸方向の一端側から他端側にスライドさせ、ロッカーアーム７８のカムフォロア７８ａが第２のカム部８１ｂに摺接するようにシフトする）までのクランクシャフト１５の回転角と、燃焼制御処理のステップＳ１で取得したエンジン回転数に基づき、切替時間を推定する。 Next, in step S13, the PCM 10 estimates a switching time from when the pin portion 84 is advanced to the operating position until the switching of the cam portion that operates the exhaust valve 22 is completed.
Specifically, in the PCM 10, after the pin portion 84 is advanced to the operating position, the cam portion that operates the exhaust valve 22 is switched from the first cam portion 81a to the second cam portion 81b (that is, to the operating position). The tip end of the advanced pin portion 84 is in sliding contact with the end face cam 82, the cam element portion 81 is slid from one end side to the other end side in the cam shaft direction, and the cam follower 78a of the rocker arm 78 slides on the second cam portion 81b. The switching time is estimated on the basis of the rotation angle of the crankshaft 15 until the shift is made and the engine speed acquired in step S1 of the combustion control process.

次に、ステップＳ１４において、ＰＣＭ１０は、ステップＳ１２において推定したピン動作可能時期及びステップＳ１３において推定した切替時間に基づき、応答遅れ時間を推定する。
具体的には、ＰＣＭ１０は、排気バルブ２２毎に、燃焼制御処理のステップＳ４において排気バルブ２２の作動モードを特殊モードから通常モードに切り替える指示をＶＶＬ７１に出力した後、ステップＳ１２において推定したピン動作可能時期からステップＳ１３において推定した切替時間が経過した時点までの時間を、応答遅れ時間として推定する。
ステップＳ１４の後、ＰＣＭ１０は応答遅れ時間推定処理を終了し、図６のメインルーチンに戻る。 Next, in step S14, the PCM 10 estimates a response delay time based on the pin operation possible time estimated in step S12 and the switching time estimated in step S13.
Specifically, the PCM 10 outputs, for each exhaust valve 22, an instruction to switch the operation mode of the exhaust valve 22 from the special mode to the normal mode in step S4 of the combustion control process to the VVL 71, and then the pin operation estimated in step S12. The time from the possible time to the time when the switching time estimated in step S13 has elapsed is estimated as the response delay time.
After step S14, the PCM 10 ends the response delay time estimation process and returns to the main routine of FIG.

図６に戻り、ステップＳ５において応答遅れ時間推定処理を実行した後、ステップＳ６に進み、ＰＣＭ１０は、応答遅れ時間推定処理において推定した応答遅れ時間内における各気筒１８の燃焼回数を推定する。
具体的には、ＰＣＭ１０は、ステップＳ１で取得したクランク角及びエンジン回転数と、ステップＳ５の応答遅れ時間推定処理で推定した応答遅れ時間に基づき、ＶＶＬ７１による排気バルブ２２の作動モードの切替が完了するまでの間にクランクシャフト１５が回転するクランク角範囲を特定し、そのクランク角範囲内において排気行程が開始される回数を燃焼回数として気筒１８毎に推定する。 Returning to FIG. 6, after executing the response delay time estimation process in step S5, the process proceeds to step S6, and the PCM 10 estimates the number of combustions of each cylinder 18 within the response delay time estimated in the response delay time estimation process.
Specifically, the PCM 10 completes switching of the operation mode of the exhaust valve 22 by the VVL 71 based on the crank angle and engine speed acquired in step S1 and the response delay time estimated in the response delay time estimation process in step S5. Until then, the crank angle range in which the crankshaft 15 rotates is specified, and the number of times the exhaust stroke is started within the crank angle range is estimated for each cylinder 18 as the number of combustion times.

次に、ステップＳ７において、ＰＣＭ１０は、ステップＳ６において推定した応答遅れ時間内における燃焼回数が１回以下の気筒１８について、その気筒１８における燃料の噴射量や噴射タイミング等の燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替える。このとき、ＰＣＭ１０は、応答遅れ時間内における最後の排気行程が開始されるタイミングで燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替える。   Next, in step S7, the PCM 10 sets the combustion control parameters such as the fuel injection amount and the injection timing in the cylinder 18 for HCCI combustion for the cylinder 18 in which the number of combustion within the response delay time estimated in step S6 is 1 or less. The setting value for SI is switched to the setting value for SI combustion. At this time, the PCM 10 switches the combustion control parameter from the set value for HCCI combustion to the set value for SI combustion at the timing when the last exhaust stroke within the response delay time is started.

更に、ステップＳ８において、ＰＣＭ１０は、ステップＳ６において推定した応答遅れ時間内における燃焼回数が１回以下ではない（２回以上である）気筒１８について、その気筒１８における燃料の噴射量や噴射タイミング等の燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値に維持する。   Further, in step S8, the PCM 10 determines the fuel injection amount, the injection timing, etc. in the cylinder 18 for the cylinder 18 in which the number of combustions within the response delay time estimated in step S6 is not less than one (two or more). The combustion control parameter is maintained at the set value for HCCI combustion.

次に、ステップＳ９において、ＰＣＭ１０は、全ての気筒１８の燃焼制御パラメータがＳＩ燃焼用の設定値に切り替えられたか否かを判定する。その結果、全ての気筒１８の燃焼制御パラメータがＳＩ燃焼用の設定値に切り替えられていない（即ち、ステップＳ６において推定した応答遅れ時間内における燃焼回数が２回以上の気筒１８が残っている）場合、ステップＳ６に戻る。以降、ＰＣＭ１０は、全ての気筒１８の燃焼制御パラメータがＳＩ燃焼用の設定値に切り替えられるまで、ステップＳ６からＳ７の処理を繰り返す。   Next, in step S9, the PCM 10 determines whether or not the combustion control parameters of all the cylinders 18 have been switched to the set values for SI combustion. As a result, the combustion control parameters of all the cylinders 18 are not switched to the set values for SI combustion (that is, the cylinders 18 in which the number of combustions is two or more within the response delay time estimated in step S6 remains). If so, the process returns to step S6. Thereafter, the PCM 10 repeats the processes of steps S6 to S7 until the combustion control parameters of all the cylinders 18 are switched to the set values for SI combustion.

一方、全ての気筒１８の燃焼制御パラメータがＳＩ燃焼用の設定値に切り替えられた場合、ＰＣＭ１０は、燃焼制御処理を終了する。   On the other hand, when the combustion control parameters of all the cylinders 18 are switched to the set values for SI combustion, the PCM 10 ends the combustion control process.

また、ステップＳ３において、ステップＳ２で取得したエンジン１に対する要求運転状態がＳＩ領域内に含まれていない場合、エンジン１の運転状態はＨＣＣＩ領域内に維持されるので、ステップＳ１０に進み、ＰＣＭ１０は、排気バルブ２２の作動モードを特殊モードに維持する。その後、ＰＣＭ１０は、燃焼制御処理を終了する。   In step S3, if the required operating state for the engine 1 acquired in step S2 is not included in the SI region, the operating state of the engine 1 is maintained in the HCCI region, so the process proceeds to step S10, and the PCM 10 The operation mode of the exhaust valve 22 is maintained in the special mode. Thereafter, the PCM 10 ends the combustion control process.

図８に示した例では、時刻Ｔ0においてエンジン１に対する要求運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に切り替わり、ＰＣＭ１０が排気バルブ２２の作動モードを特殊モードから通常モードに切り替える指示をＶＶＬ７１に出力した場合、各気筒１８におけるＶＶＬ７１の応答遅れ時間は、気筒＃２、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４の順に短い。
従って、応答遅れ時間内における最後の排気行程が開始（即ちＶＶＬ７１による排気バルブ２２の作動モードの切替が完了する直前の排気行程が開始）され、ＰＣＭ１０が燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替えるタイミングは、図８において実線で示すように、気筒＃２、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４の順に到来する。
このように、応答遅れ時間内における最後の排気行程が開始される気筒１８から順次燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替えることにより、ＶＶＬ７１による排気バルブ２２の作動モードの切替が完了した後に排気行程が開始されるタイミングで燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替える場合（図８において点線で示す）と比較して、エンジン１の燃焼をＳＩ燃焼に移行するタイミングが各気筒１８において１サイクルずつ早められる。 In the example shown in FIG. 8, the requested operating state for the engine 1 is switched from the HCCI region to the SI region at time T 0 , and the PCM 10 outputs an instruction to switch the operation mode of the exhaust valve 22 from the special mode to the normal mode to the VVL 71 The response delay time of VVL 71 in each cylinder 18 is shorter in the order of cylinder # 2, cylinder # 1, cylinder # 3, and cylinder # 4.
Therefore, the last exhaust stroke within the response delay time is started (that is, the exhaust stroke immediately before the switching of the operation mode of the exhaust valve 22 by the VVL 71 is completed), and the PCM 10 sets the combustion control parameter from the set value for HCCI combustion. The timing for switching to the set value for SI combustion comes in the order of cylinder # 2, cylinder # 1, cylinder # 3, and cylinder # 4, as shown by the solid line in FIG.
In this way, the operation of the exhaust valve 22 by the VVL 71 is performed by sequentially switching the combustion control parameter from the setting value for HCCI combustion to the setting value for SI combustion from the cylinder 18 in which the last exhaust stroke is started within the response delay time. Compared to the case where the combustion control parameter is switched from the setting value for HCCI combustion to the setting value for SI combustion (shown by a dotted line in FIG. 8) at the timing when the exhaust stroke is started after the mode switching is completed, the engine 1 The timing for shifting the combustion to SI combustion is advanced by one cycle in each cylinder 18.

上述のように、応答遅れ時間内における最後の排気行程が開始されるタイミングで燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替えた場合、排気バルブ２２の作動モードが特殊モードである状態でＳＩ燃焼が行われることになる。即ち、特殊モードで作動する排気バルブ２２が、排気行程中において開弁すると共に吸気行程中においても開弁する（排気の二度開きを行う）ことにより、内部ＥＧＲガスが気筒１８内に導入された状態で、ＳＩ燃焼用の燃焼制御パラメータによりＳＩ燃焼が行われることになる。ここで気筒１８内に導入される内部ＥＧＲガスは、直前のＨＣＣＩ燃焼によって発生した排気ガスであるが、ＨＣＣＩ燃焼では空気過剰の希薄混合気を燃焼させるので、その排気ガスにはＳＩ燃焼を行うのに十分な酸素が含まれており、問題なくＳＩ燃焼を行うことができる。
一方、ＳＩ燃焼では理論空燃比又は燃料過剰の混合気を燃焼させるので、その排気ガスに残存する酸素量は非常に少ない。従って、ＳＩ燃焼で発生した排気ガスを内部ＥＧＲガスとして気筒１８内に導入した場合、酸素充填量が低下し、正常なＳＩ燃焼を行うことができない可能性がある。従って、ＶＶＬ７１の応答遅れ時間内における燃焼回数が２回以上である場合、即ち排気バルブ２２の作動モードが特殊モードの状態で排気行程が開始される回数が２回以上である場合には、燃焼制御パラメータをＳＩ燃焼用に切り替えず、ＨＣＣＩ燃焼用の設定値に維持することが望ましい。 As described above, when the combustion control parameter is switched from the set value for HCCI combustion to the set value for SI combustion at the timing when the last exhaust stroke within the response delay time is started, the operation mode of the exhaust valve 22 is special. SI combustion is performed in the mode. That is, the exhaust valve 22 operating in the special mode opens during the exhaust stroke and also opens during the intake stroke (opens exhaust twice), so that the internal EGR gas is introduced into the cylinder 18. In this state, SI combustion is performed using the combustion control parameters for SI combustion. Here, the internal EGR gas introduced into the cylinder 18 is exhaust gas generated by the immediately preceding HCCI combustion. However, since HCCI combustion burns a lean air-fuel mixture, SI combustion is performed on the exhaust gas. Therefore, SI combustion can be performed without any problem.
On the other hand, in SI combustion, a stoichiometric air-fuel ratio or an excess fuel mixture is combusted, so that the amount of oxygen remaining in the exhaust gas is very small. Therefore, when the exhaust gas generated by the SI combustion is introduced into the cylinder 18 as the internal EGR gas, the oxygen filling amount may decrease, and normal SI combustion may not be performed. Therefore, when the number of combustions within the response delay time of the VVL 71 is 2 times or more, that is, when the number of times the exhaust stroke is started with the operation mode of the exhaust valve 22 being in the special mode is 2 times or more, It is desirable to maintain the control parameter at the set value for HCCI combustion without switching to SI combustion.

次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
まず、上述した実施形態では、排気側のＶＶＬ７１は、リフト棚部２２２を有する第１のカム部８１ａとリフト棚部２２２を有さずに一つのカム山を有する第２のカム部８１ｂとの、カムプロフィールの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２のカム部８１ａ、８１ｂのいずれか一方のカム部の作動状態を選択的に排気バルブ２２に伝達する電磁駆動のカムシフティング機構を含んで構成されていると説明したが、これとは異なる構成のＶＶＬを用いてもよく、油圧駆動や空気圧駆動のＶＶＬを用いてもよい。 Next, further modifications of the embodiment of the present invention will be described.
First, in the above-described embodiment, the VVL 71 on the exhaust side includes the first cam portion 81 a having the lift shelf 222 and the second cam portion 81 b having one lift without the lift shelf 222. Electromagnetically driven cam shifting for selectively transmitting the operating state of two types of cams having different cam profiles and one of the first and second cam portions 81a and 81b to the exhaust valve 22 Although described as including a mechanism, a VVL having a different configuration may be used, or a hydraulically driven or pneumatically driven VVL may be used.

また、上述した実施形態では、図６に示した燃焼制御処理において、ＰＣＭ１０は、推定した応答遅れ時間内における各気筒１８の燃焼回数を推定し（ステップＳ６）、応答遅れ時間内における燃焼回数が１回以下の気筒１８における燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替えると説明したが、燃焼回数を推定することなく、各気筒１８の応答遅れ時間に基づいて決定した所定の待機時間が経過した場合に、その気筒１８における燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替えるようにしてもよい。
また、応答遅れ時間内における燃焼回数が１回以下ではなくても、応答遅れ時間内に排気バルブ２２により気筒１８内へ再導入される排気ガスがＳＩ燃焼を行うのに十分な酸素を含む所定回数以下である場合には、その気筒１８における燃焼制御パラメータをＨＣＣＩ燃焼用の設定値からＳＩ燃焼用の設定値へ切り替えるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, in the combustion control process shown in FIG. 6, the PCM 10 estimates the number of combustions of each cylinder 18 within the estimated response delay time (step S6), and the number of combustions within the response delay time is Although it has been described that the combustion control parameter in the cylinder 18 at one time or less is switched from the setting value for HCCI combustion to the setting value for SI combustion, it is determined based on the response delay time of each cylinder 18 without estimating the number of combustion times. When the predetermined standby time has elapsed, the combustion control parameter in the cylinder 18 may be switched from the set value for HCCI combustion to the set value for SI combustion.
Further, even if the number of combustions within the response delay time is not less than one, the exhaust gas reintroduced into the cylinder 18 by the exhaust valve 22 within the response delay time contains oxygen sufficient to perform SI combustion. When the number is less than the number of times, the combustion control parameter in the cylinder 18 may be switched from the set value for HCCI combustion to the set value for SI combustion.

次に、上述した本発明の実施形態及び本発明の実施形態の変形例によるエンジンの制御装置１の作用効果を説明する。   Next, functions and effects of the above-described embodiment of the present invention and the engine control device 1 according to the modification of the embodiment of the present invention will be described.

まず、ＰＣＭ１０は、排気バルブ２２が特殊モードで作動しているときにエンジン１の運転状態がＳＩ領域内になった場合において、排気側ＶＶＬ７１により排気バルブ２２の作動モードの通常モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下であり、通常モードへの切替完了までの間に排気バルブ２２により気筒１８内へ再導入される排気ガスがＳＩ燃焼を行うのに十分な酸素を含む場合には、排気バルブ２２の作動モードの切替が完了する前にエンジン１の燃焼をＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り替えるので、排気バルブ２２の作動モードの切替完了を待つことなく、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やかにＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。   First, the PCM 10 switches the operation mode of the exhaust valve 22 to the normal mode by the exhaust side VVL 71 when the operating state of the engine 1 is in the SI region when the exhaust valve 22 is operating in the special mode. The number of combustions until completion is equal to or less than a predetermined number, and the exhaust gas re-introduced into the cylinder 18 by the exhaust valve 22 until completion of switching to the normal mode has sufficient oxygen to perform SI combustion. If included, the combustion of the engine 1 is switched from the HCCI combustion to the SI combustion before the switching of the operation mode of the exhaust valve 22 is completed, so that the operation of the engine 1 can be performed without waiting for the completion of switching of the operation mode of the exhaust valve 22. When the state enters the SI region from the HCCI region, it is possible to quickly shift to SI combustion and increase the generated torque.

また、ＰＣＭ１０は、排気バルブ２２が特殊モードで作動しているときにエンジン１の運転状態がＳＩ領域内になった場合において、ＰＣＭ１０により推定された応答遅れ時間内における燃焼回数が所定回数以下であり、通常モードへの切替完了までの間に排気バルブ２２により気筒１８内へ再導入される排気ガスがＳＩ燃焼を行うのに十分な酸素を含む場合には、排気バルブ２２の作動モードの切替が完了する前にエンジン１の燃焼をＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り替えるので、排気バルブ２２の作動モードの切替完了を待つことなく、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やか且つ確実にＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。   In addition, when the exhaust valve 22 is operating in the special mode and the operating state of the engine 1 is in the SI region, the PCM 10 has the number of combustions within the response delay time estimated by the PCM 10 equal to or less than a predetermined number. Yes, when the exhaust gas re-introduced into the cylinder 18 by the exhaust valve 22 before completion of switching to the normal mode contains sufficient oxygen to perform SI combustion, the operation mode of the exhaust valve 22 is switched. Since the combustion of the engine 1 is switched from the HCCI combustion to the SI combustion before the operation is completed, it is possible to promptly execute when the operation state of the engine 1 enters the SI region from the HCCI region without waiting for the completion of the switching of the operation mode of the exhaust valve 22. And it can transfer to SI combustion reliably and can generate | occur | produce torque.

また、ＰＣＭ１０は、排気バルブ２２が特殊モードで作動しているときにエンジン１の運転状態がＳＩ領域内になった場合において、排気側ＶＶＬ７１により排気バルブ２２の作動モードの通常モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が１回以下であり、通常モードへの切替完了までの間に排気バルブ２２により気筒１８内へ再導入される排気ガスがＳＩ燃焼を行うのに十分な酸素を確実に含む場合には、排気バルブ２２の作動モードの切替が完了する前にエンジン１の燃焼をＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り替えるので、排気バルブ２２の作動モードの切替完了を待つことなく、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合に速やか且つより確実にＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。   Further, the PCM 10 switches the operation mode of the exhaust valve 22 to the normal mode by the exhaust side VVL 71 when the operating state of the engine 1 is in the SI region when the exhaust valve 22 is operating in the special mode. The number of combustions until completion is one or less, and the exhaust gas re-introduced into the cylinder 18 by the exhaust valve 22 before completion of switching to the normal mode has sufficient oxygen to perform SI combustion. If it is included reliably, the combustion of the engine 1 is switched from HCCI combustion to SI combustion before the switching of the operation mode of the exhaust valve 22 is completed. Therefore, the engine 1 is not waited for completion of switching of the operation mode of the exhaust valve 22. When the operating state enters the SI region from the HCCI region, it is possible to shift to SI combustion quickly and more reliably and increase the generated torque.

また、ＰＣＭ１０は、各気筒１８の排気バルブ２２が特殊モードで作動しているときにエンジン１の運転状態がＳＩ領域内になった場合において、排気側ＶＶＬ７１により排気バルブ２２の作動モードの通常モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下となり、通常モードへの切替完了までの間に排気バルブ２２により気筒１８内へ再導入される排気ガスがＳＩ燃焼を行うのに十分な酸素を含むことが確実な気筒１８から順に、排気バルブ２２の作動モードの通常モードへの切替が完了する前にその気筒１８における燃焼をＨＣＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へ切り替えるので、排気バルブ２２の作動モードの切替完了を待つことなく、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合により速やかにＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。   Further, the PCM 10 is configured to operate the normal mode of the operation mode of the exhaust valve 22 by the exhaust side VVL 71 when the operation state of the engine 1 is in the SI region when the exhaust valve 22 of each cylinder 18 is operating in the special mode. The number of combustions until the switching to the engine is completed is less than the predetermined number, and the exhaust gas re-introduced into the cylinder 18 by the exhaust valve 22 until the switching to the normal mode is completed is sufficient for performing SI combustion. Since the combustion in the cylinder 18 is switched from HCCI combustion to SI combustion before the switching of the operation mode of the exhaust valve 22 to the normal mode is completed in order from the cylinder 18 that surely contains oxygen, the operation of the exhaust valve 22 Without waiting for the completion of the mode switching, when the operating state of the engine 1 enters the SI region from the HCCI region, it shifts to SI combustion more quickly. The Te generated torque can be increased.

また、ＰＣＭ１０は、排気バルブ２２の作動モードの切替を排気側ＶＶＬ７１に指示してからピン部８４が作動位置に進出するまでのピン動作遅れ時間に基づき、排気バルブ２２毎に、ピン部８４を作動位置に進出させることが可能になるピン動作可能時期を推定すると共に、ピン部８４を作動位置に進出させてから排気バルブ２２を作動させるカム部８１ａ、８１ｂの切替が完了するまでの切替時間を推定し、ピン動作可能時期及び切替時間に基づき、応答遅れ時間を推定するので、応答遅れ時間を正確に推定することができ、これにより、排気バルブ２２の作動モードの切替完了を待つことなく、エンジン１の運転状態がＨＣＣＩ領域からＳＩ領域に入った場合により速やか且つ確実にＳＩ燃焼に移行して発生トルクを増大させることができる。   Further, the PCM 10 sets the pin portion 84 for each exhaust valve 22 based on the pin operation delay time from instructing the exhaust side VVL 71 to switch the operation mode of the exhaust valve 22 until the pin portion 84 advances to the operation position. The time required for the pin operation that can be advanced to the operating position is estimated, and the switching time from when the pin portion 84 is advanced to the operating position until the switching of the cam portions 81a and 81b that operate the exhaust valve 22 is completed. Since the response delay time is estimated based on the pin operation possible timing and the switching time, the response delay time can be accurately estimated, thereby waiting for completion of switching of the operation mode of the exhaust valve 22 When the operating state of the engine 1 enters the SI region from the HCCI region, it is possible to shift to SI combustion more quickly and reliably to increase the generated torque. Kill.

１ エンジン（エンジン本体）
１０ ＰＣＭ
１６ 吸気ポート
１７ 排気ポート
１８ 気筒
２２ 排気バルブ
７１ ＶＶＬ（排気側）
７４ ＶＶＬ（吸気側）
７５ ＶＶＴ（排気側）
７９ カム軸
８１ カム要素部
８１ａ 第１のカム部
８１ｂ 第２のカム部
８２ 端面カム
８４ ピン部 1 Engine (Engine body)
10 PCM
16 Intake port 17 Exhaust port 18 Cylinder 22 Exhaust valve 71 VVL (Exhaust side)
74 VVL (intake side)
75 VVT (exhaust side)
79 Cam shaft 81 Cam element portion 81a First cam portion 81b Second cam portion 82 End face cam 84 Pin portion

Claims (5)

運転状態が所定の予混合圧縮自己着火領域内にある場合、予混合圧縮自己着火燃焼が行われ、運転状態が所定の火花点火領域内にある場合、火花点火燃焼が行われるエンジンの制御装置であって、
上記エンジンの運転状態に対応した燃焼制御パラメータを選択して上記エンジンの燃焼を制御する燃焼制御手段と、
上記エンジンの排気バルブの作動モードを変化させる排気側可変バルブ機構と、
上記エンジンの運転状態が上記予混合圧縮自己着火領域内にある場合、上記排気側可変バルブ機構により、吸気工程において上記排気バルブを開弁させて排気ガスを排気ポートから気筒内へ再導入させる第１の作動モードで上記排気バルブを作動させ、上記エンジンの運転状態が上記火花点火領域内にある場合、上記排気側可変バルブ機構により、上記第１の作動モードにおける上記排気バルブの閉弁時期よりも進角した時期に上記排気バルブを閉弁させる第２の作動モードで上記排気バルブを作動させる可変バルブ機構制御手段と、を有し、
上記燃焼制御手段は、上記排気バルブが上記第１の作動モードで作動しているときに上記エンジンの運転状態が上記火花点火領域内になった場合において、上記排気側可変バルブ機構により上記排気バルブの作動モードの上記第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下である場合、上記排気バルブの作動モードの上記第２の作動モードへの切替が完了する前に上記エンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替えることを特徴とするエンジンの制御装置。 When the operating state is within a predetermined premixed compression self-ignition region, premixed compression self-ignition combustion is performed, and when the operating state is within a predetermined spark ignition region, the engine control device performs spark ignition combustion. There,
Combustion control means for controlling combustion of the engine by selecting a combustion control parameter corresponding to the operating state of the engine;
An exhaust-side variable valve mechanism for changing an operation mode of the exhaust valve of the engine;
When the operating state of the engine is in the premixed compression self-ignition region, the exhaust side variable valve mechanism opens the exhaust valve in the intake process to reintroduce exhaust gas from the exhaust port into the cylinder. When the exhaust valve is operated in the first operation mode and the operating state of the engine is in the spark ignition region, the exhaust-side variable valve mechanism causes the exhaust valve in the first operation mode to be closed from the closing timing. Variable valve mechanism control means for operating the exhaust valve in a second operation mode for closing the exhaust valve at a time when the exhaust valve is advanced,
When the exhaust valve is operating in the first operation mode and the engine operating state is in the spark ignition region, the combustion control means is configured to cause the exhaust valve by the exhaust-side variable valve mechanism. When the number of combustions until the switching of the operation mode to the second operation mode is not more than a predetermined number, before the switching of the operation mode of the exhaust valve to the second operation mode is completed And switching the combustion of the engine from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion. 更に、上記エンジンの運転状態に基づき、上記可変バルブ機構制御手段が上記排気バルブの作動モードの切替を上記排気側可変バルブ機構に指示してから上記排気側可変バルブ機構による上記排気バルブの作動モードの切替が完了するまでの応答遅れ時間を推定する応答遅れ時間推定手段と、
上記応答遅れ時間推定手段により推定された上記応答遅れ時間内における上記エンジンの燃焼回数を推定する燃焼回数推定手段とを有し、
上記燃焼制御手段は、上記排気バルブが上記第１の作動モードで作動しているときに上記エンジンの運転状態が上記火花点火領域内になった場合において、上記燃焼回数推定手段により推定された上記エンジンの燃焼回数が所定回数以下である場合、上記排気バルブの作動モードの上記第２の作動モードへの切替が完了する前に上記エンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替える、請求項１に記載のエンジンの制御装置。 Further, based on the operating state of the engine, the variable valve mechanism control means instructs the exhaust side variable valve mechanism to switch the exhaust valve operating mode, and then the exhaust valve operating mode by the exhaust side variable valve mechanism. Response delay time estimation means for estimating the response delay time until the switching of
Combustion number estimation means for estimating the number of combustions of the engine within the response delay time estimated by the response delay time estimation means,
The combustion control means is configured to estimate the combustion number estimating means when the engine operating state is in the spark ignition region when the exhaust valve is operating in the first operation mode. When the number of combustions of the engine is equal to or less than a predetermined number, the combustion of the engine is switched from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion before the switching of the operation mode of the exhaust valve to the second operation mode is completed. The engine control device according to claim 1. 上記燃焼制御手段は、上記排気バルブが上記第１の作動モードで作動しているときに上記エンジンの運転状態が上記火花点火領域内になった場合において、上記排気側可変バルブ機構により上記排気バルブの作動モードの上記第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が１回以下である場合、上記排気バルブの作動モードの上記第２の作動モードへの切替が完了する前に上記エンジンの燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替える、請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。   When the exhaust valve is operating in the first operation mode and the engine operating state is in the spark ignition region, the combustion control means is configured to cause the exhaust valve by the exhaust-side variable valve mechanism. When the number of combustions until the switching of the operation mode to the second operation mode is 1 or less, before the switching of the operation mode of the exhaust valve to the second operation mode is completed The engine control device according to claim 1 or 2, wherein the combustion of the engine is switched from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion. 上記エンジンは、複数の気筒を有し、
上記排気側可変バルブ機構は、上記複数の気筒のそれぞれに設けられ、
上記可変バルブ機構制御手段は、上記各排気側可変バルブ機構により、上記排気バルブの作動モードを上記気筒毎に変化させ、
上記燃焼制御手段は、上記各気筒の排気バルブが上記第１の作動モードで作動しているときに上記エンジンの運転状態が上記火花点火領域内になった場合において、上記排気側可変バルブ機構により上記排気バルブの作動モードの上記第２の作動モードへの切替が完了するまでの間の燃焼回数が所定回数以下となった気筒から順に、上記排気バルブの作動モードの上記第２の作動モードへの切替が完了する前にその気筒における燃焼を予混合圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り替える、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。 The engine has a plurality of cylinders,
The exhaust side variable valve mechanism is provided in each of the plurality of cylinders,
The variable valve mechanism control means uses the exhaust side variable valve mechanisms to change the operation mode of the exhaust valve for each cylinder,
The combustion control means uses the exhaust side variable valve mechanism when the engine operating state is in the spark ignition region when the exhaust valve of each cylinder is operating in the first operation mode. In order from the cylinder in which the number of combustions before the switching of the operation mode of the exhaust valve to the second operation mode is completed is a predetermined number or less, the operation mode of the exhaust valve is changed to the second operation mode. The engine control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the combustion in the cylinder is switched from premixed compression self-ignition combustion to spark ignition combustion before the switching of the engine is completed. 上記排気側可変バルブ機構は、上記エンジンの回転に応じて回転するカム軸と、このカム軸上に上記排気バルブ毎に複数設けられて上記排気バルブを作動させるカム部と、上記カム軸に対して回転方向に結合し且つ軸方向にスライド可能に嵌合されたカム要素部と、上記カム要素部に設けられた傾斜部に摺接してそのカム要素部をスライドさせることで上記排気バルブを作動させる上記カム部を切り替える作動位置と、上記カム要素部の傾斜部から退避する不作動位置との間で進退可能なピン部とを備え、
上記応答遅れ時間推定手段は、上記エンジンの運転状態に基づき、上記可変バルブ機構制御手段が上記排気バルブの作動モードの切替を上記排気側可変バルブ機構に指示してから上記ピン部が上記作動位置に進出するまでのピン動作遅れ時間を推定し、このピン動作遅れ時間に基づき、上記排気バルブ毎に、上記ピン部を上記作動位置に進出させることが可能になるピン動作可能時期を推定すると共に、上記ピン部を上記作動位置に進出させてから上記排気バルブを作動させるカム部の切替が完了するまでの切替時間を推定し、上記ピン動作可能時期及び上記切替時間に基づき、上記応答遅れ時間を推定する、請求項２に記載のエンジンの制御装置。 The exhaust-side variable valve mechanism includes a camshaft that rotates according to the rotation of the engine, a plurality of camshafts that are provided on the camshaft for each exhaust valve and that operate the exhaust valve, and the camshaft. The exhaust valve is operated by sliding the cam element portion in sliding contact with the cam element portion that is coupled in the rotational direction and slidably fitted in the axial direction, and the inclined portion provided in the cam element portion. An operating position for switching the cam portion and a pin portion capable of moving back and forth between an inoperative position retracted from the inclined portion of the cam element portion,
The response delay time estimating means is configured so that the variable valve mechanism control means instructs the exhaust variable valve mechanism to switch the operation mode of the exhaust valve based on the operating state of the engine, and then the pin portion is in the operating position. Estimate the pin operation delay time until advance to the position, and based on this pin operation delay time, for each exhaust valve, estimate the pin operation possible time when it is possible to advance the pin portion to the operating position , Estimating the switching time from the time when the pin portion is advanced to the operating position to the time when the switching of the cam portion for operating the exhaust valve is completed, and the response delay time based on the pin operable time and the switching time. The engine control device according to claim 2, wherein
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