原動機の制御装置
【課題】燃焼モードの切換中に、適正な空燃比を得ることができ、それにより、内燃機関の排ガス特性および燃費を向上させることができる原動機の制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置では、燃焼モードを切り換えるべきか否かが判定され、可変動弁機構が、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる排気弁の動作特性が得られるように制御されるとともに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の燃焼モードに応じて制御される。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧パラメータに基づいて、燃焼モードの切換が許可または禁止される。さらに、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御されるとともに、燃焼モードの切換の禁止中、切換元の燃焼モードに応じて制御される。
【解決手段】制御装置では、燃焼モードを切り換えるべきか否かが判定され、可変動弁機構が、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる排気弁の動作特性が得られるように制御されるとともに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の燃焼モードに応じて制御される。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧パラメータに基づいて、燃焼モードの切換が許可または禁止される。さらに、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御されるとともに、燃焼モードの切換の禁止中、切換元の燃焼モードに応じて制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼モードを、混合気を予混合圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードに切り換えて運転される内燃機関を備える原動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の原動機の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この原動機が備える内燃機関には、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気弁および排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構が設けられている。また、この制御装置では、内燃機関の出力を得るための、筒内噴射弁によるメイン噴射の燃料量と、内燃機関の吸入空気量が、燃焼モードごとに制御され、それにより、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、ＨＣＣＩ燃焼モードではリーン側に、ＳＩ燃焼モードではリッチ側に、制御される。
【０００３】
さらに、ＨＣＣＩ燃焼モード中、圧縮着火燃焼を適切に行うために、バルブタイミング可変機構により、排気弁の閉弁タイミングを早めることと、吸気弁の開弁タイミングを遅らせることによって、排気行程から吸気行程の間で吸気弁および排気弁の双方が同時に閉弁する、いわゆるネガティブオーバーラップ（以下「ＮＯＬ」という）を発生させる。これにより、燃焼室内に残留する既燃ガスの量、すなわち内部ＥＧＲガスの量が増大することにより、気筒内の温度が上昇することによって、圧縮着火燃焼が適切に行われる。また、圧縮着火燃焼を適切に行うべく、気筒内の温度を上昇させるために、ＮＯＬ噴射が実行され、それにより、上記のメイン噴射に先立ち、このＮＯＬの発生中に燃料が噴射される。
【０００４】
また、制御装置では、ＮＯＬの期間の長さ（以下「ＮＯＬ期間」という）が検出される。さらに、ＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えるように要求されたときに、メイン噴射の燃料量および吸入空気量をＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換えるとともに、バルブタイミング可変機構の制御によりＮＯＬを発生させるものの、検出されたＮＯＬ期間が所定値以上になるまでの間は、ＮＯＬ噴射を禁止するとともに、混合気を火花点火により燃焼させることによって、ＳＩ燃焼モードが継続される。これは次の理由による。
【０００５】
すなわち、ＮＯＬ期間は、バルブタイミング可変機構の動作遅れによって、すぐには増大しない場合がある。その場合には、燃焼モードの切換の要求と同時にＮＯＬ噴射を実行すると、吸気弁および排気弁が開弁している状態でＮＯＬ噴射が実行される結果、噴射された燃料が吸気ポートや排気ポートに排出され、それにより排ガス特性が悪化することから、そのような不具合を防止するためである。また、この場合にＨＣＣＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えると、内燃機関の失火が発生するおそれがあるので、これを防止するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５６７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この従来の制御装置では、上述したように、ＨＣＣＩ燃焼モードへの切換が要求されるとすぐに、ＨＣＣＩ燃焼モード用のリーン側の空燃比を得るために、メイン噴射の燃料量および吸入空気量が、ＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換えられる。また、上述したようにバルブタイミング可変機構が動作遅れを有するのに対し、メイン噴射の燃料量は、筒内噴射弁によって変更されるため、その制御の応答性がより高い。以上により、ＨＣＣＩ燃焼モードへの切換中、バルブタイミング可変機構の動作遅れによりＳＩ燃焼モードが継続して実行されている状態で、空燃比がリーン側に切り換えられる場合があり、その場合には、触媒によるリーン雰囲気での浄化が困難な、排ガス中のＮＯｘが増大するなど、排ガス特性が悪化してしまう。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、燃焼モードの切換中に、適正な空燃比を得ることができ、それにより、内燃機関の排ガス特性および燃費を向上させることができる原動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃焼モードを、混合気を予混合圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードに切り換えて運転されるとともに、可変動弁機構（実施形態における（以下、本項において同じ）排気ＶＴ切換機構７）により排気弁５の動作特性を変更することによって、燃焼室３ｅ内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガスの量を変更可能な内燃機関３を備える原動機の制御装置１であって、燃焼モードを切り換えるべきか否かを判定する切換判定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ１３、１４、１８、図７）と、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる排気弁５の動作特性が得られるように可変動弁機構を制御するとともに、切換判定手段により燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の燃焼モードに応じて可変動弁機構を制御する機構制御手段（ＥＣＵ２、図１０のステップ３１〜３４、３９〜４１）と、内燃機関３の気筒３ｂ内の圧力を表す筒内圧パラメータを検出する筒内圧パラメータ検出手段（筒内圧センサ３４）と、切換判定手段により燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧パラメータ（筒内圧ＰＣＹＬ）に基づいて、燃焼モードの切換を許可または禁止する切換許可・禁止手段（ＥＣＵ２、ステップ１５〜１７、１９）と、内燃機関３に供給される混合気の空燃比を、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御するとともに、切換許可・禁止手段による燃焼モードの切換の禁止中、切換元の燃焼モードに応じて空燃比を制御する空燃比制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３５〜３７、４２〜４４）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ、互いに異なる排気弁の動作特性が得られるように、可変動弁機構が機構制御手段によって制御され、それにより、内部ＥＧＲガス量が互いに異なる値に制御される。これにより、各燃焼モードにおいて、適正な内部ＥＧＲガスの量を得ることが可能になり、それにより、内燃機関の燃焼室内の温度を適切に制御することができるので、内燃機関の良好な燃焼状態を確保することができる。また、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、空燃比制御手段により、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御される。これにより、各燃焼モードにおいて、適正な空燃比を得ることが可能になり、それにより、内燃機関の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。
【００１１】
さらに、燃焼モードを切り換えるべきか否かが、切換判定手段によって判定されるとともに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の燃焼モードに応じて可変動弁機構が制御される。このように、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるとすぐに、可変動弁機構が、切換先の燃焼モードに応じて制御される。また、可変動弁機構により排気弁の動作特性を変更すると、内部ＥＧＲガスの量、すなわち燃焼室から排出されずに燃焼室内に残留する既燃ガスの量が変化するため、排気弁の動作特性の変更前と変更後では、互いに異なる大きさの気筒内の圧力（以下「筒内圧」という）が得られる。したがって、この筒内圧に基づいて、排気弁の動作特性が切換先の燃焼モードに見合う動作特性に完全に切り換わっているか否かを判定することが可能である。
【００１２】
上述した構成によれば、筒内圧を表す筒内圧パラメータが検出されるとともに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧パラメータに基づき、切換許可・禁止手段によって、燃焼モードの切換の許可・禁止を行うので、燃焼モードを切り換えるべきと判定されてから、排気弁の動作特性が切換先の燃焼モードに見合う動作特性に完全に切り換わるまでの間、燃焼モードの切換を禁止するとともに、排気弁の動作特性が完全に切り換わった時点で、燃焼モードの切換を許可することができる。これにより、可変動弁機構の動作遅れなどにかかわらず、燃焼室内の温度を切換先の燃焼モードに適した温度に制御した状態で、燃焼モードを切り換えることができ、したがって、燃焼モードの切換時に、内燃機関の良好な燃焼状態を確保することができる。
【００１３】
また、上述した構成によれば、燃焼モードの切換の禁止中に、空燃比が、切換元の燃焼モードに応じて制御される。これにより、前述した従来の場合と異なり、燃焼モードの切換中に、適正な空燃比を得ることができ、それにより、内燃機関の排ガス特性および燃費を向上させることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の原動機の制御装置１において、原動機は、動力を出力する力行動作と、入力された動力を電力に変換する回生動作を実行可能な回転機２１をさらに備え、内燃機関３の出力を算出する出力算出手段（吸気圧センサ３３、ＥＣＵ２）と、内燃機関３に要求される要求出力（要求トルクＴＲＥＱ）を算出する要求出力算出手段（アクセル開度センサ３８、ＥＣＵ２、ステップ１１）と、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、算出された要求出力に対する算出された内燃機関３の出力（エンジントルクＴＥＮＧ）の不足分および余剰分を相殺するように、回転機２１の力行動作および回生動作をそれぞれ制御する回転機制御手段（ＥＣＵ２、ＰＤＵ２３、図１１のステップ５５〜５８）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、内燃機関の出力が、出力算出手段によって算出されるとともに、内燃機関に要求される要求出力が、要求出力算出手段によって算出される。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、回転機制御手段によって、要求出力に対する内燃機関の出力の不足分および余剰分が相殺されるように、回転機の力行動作および回生動作がそれぞれ制御される。すなわち、内燃機関の出力が要求出力に対して小さいときには、回転機の力行動作によって、その不足分の動力が回転機から出力されるとともに、要求出力に対して大きいときには、回転機の回生動作によって、その余剰分の動力が電力に変換される。以上により、燃焼モードの切換中に、要求出力に見合った大きさの動力を内燃機関および回転機から出力することができるので、良好なドライバビリティを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好ましい実施形態による制御装置を適用した、内燃機関および回転機から成る原動機を備える車両を概略的に示す図である。
【図２】内燃機関を概略的に示す図である。
【図３】制御装置のＥＣＵなどを示すブロック図である。
【図４】図２に示す吸気ＶＴ切換機構および排気ＶＴ切換機構の動作を説明するための、吸気弁および排気弁のバルブリフト曲線を示す図である。
【図５】ＥＣＵによって実行される処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】燃焼モード判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】燃焼モード判定処理で用いられる、運転領域の判定用のマップの一例である。
【図８】制御装置によって行われる、吸気弁および排気弁のバルブタイミングの切換の完了を判定する手法を説明するための図である。
【図９】制御装置によって行われる、吸気弁および排気弁のバルブタイミングの切換の完了を判定する手法を説明するための別の図である。
【図１０】エンジン制御処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】回転機制御処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】内燃機関および回転機を制御装置により制御したときの動作例を、燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられる場合について示す図である。
【図１３】内燃機関および回転機を制御装置により制御したときの動作例を、燃焼モードがＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えられる場合について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本実施形態による制御装置１は、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３および回転機２１の動作を制御するためのものであり、図３に示すＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２の詳細については後述する。また、エンジン３はガソリンエンジン、回転機２１は、１ロータタイプのブラシレスＤＣモータであり、両者３，２１は、図１に示す車両Ｖに原動機として搭載されている。さらに、車両Ｖは、左右の前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲを有する四輪車両である。
【００１８】
エンジン３のクランクシャフト３ａには、回転機２１のロータ（図示せず）が連結されており、このロータは、自動変速装置ＴＭ、差動ギヤ機構ＤＧおよび左右の駆動軸ＤＳ，ＤＳを介して、前輪ＷＦ，ＷＦに連結されている。以上により、エンジン３の出力トルクは、回転機２１、自動変速装置ＴＭ、差動ギヤ機構ＤＧおよび左右の駆動軸ＤＳ，ＤＳを介して、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達され、回転機２１の出力トルクは、自動変速装置ＴＭなどを介して前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される。
【００１９】
また、図２に示すように、エンジン３の気筒３ｂには、ピストン３ｃが設けられており、気筒３ｂ内における、ピストン３ｃとシリンダヘッド３ｄの間に、燃焼室３ｅが形成されている。さらに、エンジン３は、燃焼室３ｅに吸気を吸入するための吸気弁４と、燃焼室３ｅから既燃ガスを排出するための排気弁５と、吸気弁４を駆動するとともに、そのバルブタイミングを変更可能な吸気ＶＴ切換機構６と、排気弁５を駆動するとともに、そのバルブタイミングを変更可能な排気ＶＴ切換機構７を備えている。
【００２０】
吸気ＶＴ切換機構６は、本出願人が特開２０００−２２７０１３号公報などで既に提案したものと同様に構成されているので、以下、その構成および動作について、簡単に説明する。この吸気ＶＴ切換機構６は、吸気弁４のバルブタイミング（以下「吸気バルブタイミング」という）を、低速バルブタイミングと高速バルブタイミングに選択的に切換可能に構成されており、エンジン３のクランクシャフト３ａに連結された吸気カムシャフトと一体の低速カムおよび高速カムと、吸気ロッカアームシャフトに回動自在に取り付けられた低速ロッカアームおよび高速ロッカアーム（いずれも図示せず）を有している。
【００２１】
また、吸気ＶＴ切換機構６は、油圧式のものであり、油路（図示せず）および吸気ＶＴ制御弁６ａ（図３参照）を介して、油圧ポンプ（図示せず）に接続されている。この油圧ポンプは、クランクシャフト３ａに連結されており、エンジン３の運転中、その動力によって駆動され、油圧を吸気ＶＴ制御弁６ａおよび後述する排気ＶＴ制御弁７ａ（図３参照）に供給する。
【００２２】
吸気ＶＴ切換機構６は、油圧が供給されないときには、吸気バルブタイミングを低速バルブタイミングに保持するとともに、油圧が供給されたときには、吸気バルブタイミングを低速バルブタイミングから高速バルブタイミングに切り換える。吸気ＶＴ制御弁６ａは、ＥＣＵ２に電気的に接続された常閉式の電磁弁で構成されており、ＯＦＦのときに閉弁状態にあって油圧ポンプからの吸気ＶＴ切換機構６側への油圧供給を停止するとともに、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＯＮされたときに開弁し、油圧ポンプからの油圧を吸気ＶＴ切換機構６側に供給する。以上の構成により、吸気ＶＴ制御弁６ａのＯＮ／ＯＦＦ状態に従って、吸気ＶＴ切換機構６の動作モードが、低速バルブタイミングモード／高速バルブタイミングモードに切り換えられる。
【００２３】
この低速バルブタイミングモードでは、吸気カムシャフトの回転中、吸気弁４は、低速カムで駆動されることにより、図４に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気バルブタイミングが低速バルブタイミングになる。一方、高速バルブタイミングモードでは、吸気カムシャフトの回転中、吸気弁４は、高速カムで駆動されることにより、図４に破線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気バルブタイミングが高速バルブタイミングになる。同図に示すように、この高速バルブタイミングでは、低速バルブタイミングと比較して、吸気弁４の最大揚程がより大きくなるとともに、吸気弁４の開弁タイミングがより早くなり且つ閉弁タイミングがより遅くなることで、開弁期間がより長くなる。その結果、空気がより高い充填効率で気筒３ｂ内に吸入される。なお、上記とは逆に、油圧が吸気ＶＴ切換機構６に供給されていないときに、吸気バルブタイミングを高速バルブタイミングに保持するとともに、油圧が供給されたときに、吸気バルブタイミングを低速バルブタイミングに切り換えるように、吸気ＶＴ切換機構６を構成してもよい。
【００２４】
また、排気ＶＴ切換機構７は、排気弁５のバルブタイミング（以下「排気バルブタイミング」という）を、高速バルブタイミングと低速バルブタイミングに選択的に切換可能に構成されており、具体的には、吸気ＶＴ切換機構６と同様に構成されている。すなわち、排気ＶＴ切換機構７も、油圧式のものであり、油路（図示せず）および排気ＶＴ制御弁７ａを介して、前述した油圧ポンプに接続されているとともに、油圧が供給されないときには、排気バルブタイミングを低速バルブタイミングに保持し、油圧が供給されたときには、排気バルブタイミングを低速バルブタイミングから高速バルブタイミングに切り換える。
【００２５】
排気ＶＴ制御弁７ａも、吸気ＶＴ制御弁６ａと同様に、ＥＣＵ２に電気的に接続された常開式の電磁弁で構成されており、ＯＦＦのときに閉弁状態にあって油圧ポンプからの排気ＶＴ切換機構７側への油圧供給を停止するとともに、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＯＮされたときに開弁し、油圧ポンプからの油圧を排気ＶＴ切換機構７側に供給する。以上の構成により、排気ＶＴ切換機構７では、排気ＶＴ制御弁７ａのＯＮ／ＯＦＦ状態に従って、動作モードが、低速バルブタイミングモード／高速バルブタイミングモードに切り換えられる。
【００２６】
この低速バルブタイミングモードでは、排気カムシャフトの回転中、排気弁５は、低速カムで駆動されることにより、図４に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気バルブタイミングが低速バルブタイミングになる。一方、高速バルブタイミングモードでは、排気カムシャフトの回転中、排気弁５は、高速カムで駆動されることにより、図４に破線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気バルブタイミングが高速バルブタイミングになる。同図に示すように、この高速バルブタイミングでは、低速バルブタイミングと比較して、排気弁５の最大揚程がより大きくなるとともに、排気弁５の開弁タイミングがより早くなり且つ閉弁タイミングがより遅くなることで、開弁期間がより長くなる。なお、上記とは逆に、油圧が排気ＶＴ切換機構７に供給されていないときに、排気バルブタイミングを高速バルブタイミングに保持するとともに、油圧が供給されたときに、排気バルブタイミングを低速バルブタイミングに切り換えるように、排気ＶＴ切換機構７を構成してもよい。
【００２７】
また、図４に実線で示すように、吸気および排気バルブタイミングの双方が低速バルブタイミングのときには、吸気弁４および排気弁５の双方が同時に閉弁する、いわゆるネガティブオーバーラップ（以下「ＮＯＬ」という）が発生する。また、ＮＯＬは、ピストン３ｃが吸気行程のＴＤＣ位置よりも前の所定の第１クランク角度位置Ｃ１に位置したときに開始するとともに、吸気行程のＴＤＣ位置よりも後の所定の第２クランク角度位置Ｃ２に位置したときに終了する。以下、この第１クランク角度位置Ｃ１から第２クランク角度位置Ｃ２までの期間を、「ＮＯＬ期間」という。また、この場合には、排気弁５の閉弁タイミングがより進角側になることによって、既燃ガスが燃焼室３ｅから排出されにくくなり、燃焼室３ｅ内に残留する既燃ガスの量、すなわち内部ＥＧＲガスの量が増大する。
【００２８】
一方、図４に破線で示すように、吸気および排気バルブタイミングの双方が高速バルブタイミングのときには、ＮＯＬは発生せず、吸気弁４および排気弁５の双方が同時に開弁するバルブオーバーラップが発生する。
【００２９】
また、エンジン３の本体には、クランク角センサ３１および水温センサ３２が設けられている。このクランク角センサ３１は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ａの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３０】
このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、ピストン３ｃが吸気行程のＴＤＣ位置（以下「吸気ＴＤＣ位置」という）よりも若干手前の所定の第３クランク角度位置Ｃ３にあることを表す信号である。図４に示すように、この第３クランク角度位置Ｃ３は、前述したＮＯＬ期間の始期である第１クランク角度位置Ｃ１よりも吸気ＴＤＣ位置側に位置している。
【００３１】
また、水温センサ３２は、サーミスタで構成されており、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３２】
さらに、エンジン３のシリンダヘッド３ｄには、気筒３ｂ内に吸気を導入するための吸気通路８が接続されており、吸気通路８には、上流側から順に、これを開閉するためのスロットル弁機構９と、吸気圧センサ３３が設けられている。
【００３３】
スロットル弁機構９は、スロットル弁９ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ９ｂを有している。スロットル弁９ａは、吸気通路８内に回動自在に設けられており、その回動に伴う開度の変化により、吸気通路８を開閉することによって、燃焼室３ｅに吸入される新気の量である吸入空気量を変化させる。ＴＨアクチュエータ９ｂは、電動機にギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせた電動式のものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号で駆動され、それにより、スロットル弁９ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）が変更されることによって、吸入空気量が制御される。
【００３４】
また、吸気圧センサ３３は、吸気通路８内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢＡを絶対圧として検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３５】
さらに、エンジン３は、点火プラグ１０、第１燃料噴射弁１１および第２燃料噴射弁１２を備えている。第１燃料噴射弁１１は、吸気ポート８ａ内に燃料を噴射するように、吸気通路８におけるインテークマニホールドの分岐部に取り付けられており、第２燃料噴射弁１２は、燃料を燃焼室３ｅ内に直接噴射するように、シリンダヘッド３ｄに取り付けられている。
【００３６】
これらの点火プラグ１０、第１および第２燃料噴射弁１１，１２はいずれも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、点火プラグ１０による混合気の点火時期と、第１燃料噴射弁１１による燃料の噴射量および噴射時期と、第２燃料噴射弁１２による燃料の噴射量および噴射時期は、ＥＣＵ２によって後述するように制御される。これにより、エンジン３は、その燃焼モードが、混合気を予混合圧縮着火により燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火により燃焼させるＳＩ燃焼モードとに切り換えて運転される。
【００３７】
また、点火プラグ１０には、圧電素子で構成された筒内圧センサ３４が一体に取り付けられている。筒内圧センサ３４は、気筒３ｂ内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
さらに、エンジン３のシリンダヘッド３ｄには、燃焼室３ｅからの排ガスを排出するための排気通路１３が接続されており、排気通路１３には、上流側から順に、ＬＡＦセンサ３５および触媒装置１４が設けられている。ＬＡＦセンサ３５は、排気通路１３を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ３５で検出された酸素濃度に基づいて、エンジン３で燃焼した混合気の実際の空燃比（以下「実空燃比」という）を算出する。また、触媒装置１４は、三元触媒で構成されており、この三元触媒の酸化・還元作用により、排ガス中の有害成分である一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。
【００３９】
また、前述した回転機２１は、供給された電力を動力に変換し、そのロータから出力する力行動作と、ロータに入力された動力を電力に変換（発電）する回生動作を実行可能に構成されている。さらに、回転機２１は、充電・放電可能なバッテリ２２に、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）２３を介して接続されており、回転機２１で発電された電力は、バッテリ２２に充電される。ＰＤＵ２３は、インバータなどからなる電気回路で構成されており、ＥＣＵ２に接続されている。また、ＥＣＵ２によるＰＤＵ２３の制御によって、バッテリ２２から回転機２１に供給される電力と、回転機２１で発電され、バッテリ２２に充電される電力が制御される。
【００４０】
さらに、回転機２１には、回転角センサ３６が設けられており（図３参照）、回転角センサ３６は、回転機２１のロータの回転角度位置を検出するとともに、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、バッテリ２２には、電流電圧センサ３７が接続されており、電流電圧センサ３７は、バッテリ２２に入出力される電流・電圧値を検出するとともに、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づいて、バッテリ２２の充電状態を算出する。
【００４１】
また、図３に示すように、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３８から、車両Ｖのアクセルペダル（図示せず）の操作量であるアクセル開度ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００４２】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ３１〜３８の検出信号などに基づいて、図５や図６などに示す各種の処理を実行する。
【００４３】
図５は、ＥＣＵ２によって実行される処理のメインルーチンであり、本処理は、前述したＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、図５のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、燃焼モード判定処理を実行する。この燃焼モード判定処理では、燃焼モードとして、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきか、またはＳＩ燃焼モードを実行すべきかが、後述するように判定される。次いで、エンジン制御処理を実行する（ステップ２）。このエンジン制御処理では、燃焼モード判定処理の判定結果に従って、エンジン３が後述するように制御される。次に、回転機制御処理を後述するように実行し（ステップ３）、本処理を終了する。
【００４４】
以下、燃焼モード判定処理、エンジン制御処理および回転機制御処理について、順に説明する。図６は、図５のステップ１で実行される燃焼モード判定処理を示している。まず、図６のステップ１１では、算出されたエンジン回転数ＮＥと、検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、要求トルクＴＲＥＱを算出する。この要求トルクＴＲＥＱは、エンジン３に要求されるトルクである。
【００４５】
次いで、そのときに得られているＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを、その前回値Ｆ＿ＨＣＣＩＺとしてシフトする（ステップ１２）。次に、エンジン回転数ＮＥと、ステップ１１で算出された要求トルクＴＲＥＱに応じ、図７に示すマップを検索することによって、エンジン３の運転領域がＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきＨＣＣＩ領域（図７にハッチングで示す領域）にあるか否かを判別する（ステップ１３）。この答がＹＥＳで、エンジン３の運転領域がＨＣＣＩ領域にあるときには、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきと判定し、そのことを表すために、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「１」に設定する（ステップ１４）。
【００４６】
ここで、上記ステップ１３の答がＹＥＳであり、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるという状況には、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行中であるという状況と、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されている状況が含まれる。また、後述するエンジン制御処理によって、吸気および排気バルブタイミングの双方が、ＨＣＣＩ燃焼モードでは低速バルブタイミングに、ＳＩ燃焼モードでは高速バルブタイミングに、それぞれ制御される。したがって、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定され、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」に設定されると、吸気および排気バルブタイミングの双方は、高速バルブタイミングから低速バルブタイミングに切り換えられる。以下、低速および高速バルブタイミングをそれぞれ、適宜、「ＨＣＣＩ用タイミング」および「ＳＩ用タイミング」という。
【００４７】
上記ステップ１４に続くステップ１５以降では、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっているか否かを判定するとともに、その判定結果に基づいて、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を、許可または禁止するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧの設定を行う。まず、ステップ１５では、そのときに検出された筒内圧ＰＣＹＬが、所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦよりも高いか否かを判別する。
【００４８】
この答がＮＯのときには、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっていないと判定する。また、この判定結果を受けて、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を禁止するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「１」に設定し（ステップ１６）、本処理を終了する。
【００４９】
一方、上記ステップ１５の答がＹＥＳで、筒内圧ＰＣＹＬが所定圧力よりも高いときには、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっていると判定する。また、この判定結果を受けて、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を許可するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「０」にリセットし（ステップ１７）、本処理を終了する。
【００５０】
ＨＣＣＩ用タイミングへの吸気および排気バルブタイミングの切換の完了を上述したように判定するのは、次の理由による。図８は、ＳＩ燃焼モード中における吸気および排気バルブタイミングと筒内圧ＰＣＹＬの関係を示しており、図９は、ＨＣＣＩ燃焼モード中における吸気および排気バルブタイミングと筒内圧ＰＣＹＬの関係を示している。前述したように、吸気および排気バルブタイミングの双方は、ＳＩ燃焼モードではＳＩ用タイミング、すなわち高速バルブタイミングに制御される一方、ＨＣＣＩ燃焼モードではＨＣＣＩ用タイミングすなわち低速バルブタイミングに制御される。これにより、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、前述したように、ＮＯＬ（ネガティブオーバーラップ）が発生し、ＳＩ燃焼モードの場合と比較して、既燃ガスが排出されにくくなる。その結果、図８と図９の比較から明らかなように、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、第１および第２クランク角度位置Ｃ１，Ｃ２で規定されるＮＯＬ期間中における筒内圧ＰＣＹＬは、ＳＩ燃焼モードの場合よりも大きくなる。
【００５１】
また、前述したように本処理がＴＤＣ信号の発生に同期して実行されることから明らかなように、ステップ１５で用いられる筒内圧ＰＣＹＬは、ＴＤＣ信号が発生したときに、すなわち、ピストン３ｃがＮＯＬ期間の始期である第１クランク角度位置Ｃ１よりも吸気ＴＤＣ位置側の第３クランク角度位置Ｃ３にあるときに、検出されたものである。また、図８および図９に示すように、ステップ１５で用いられる所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦは、吸気および排気バルブタイミングの双方が低速バルブタイミングのときに得られる筒内圧ＰＣＹＬと、高速バルブタイミングのときに得られる筒内圧ＰＣＹＬとの間に、設定されている。
【００５２】
以上から、図６のステップ１５の説明で述べた筒内圧ＰＣＹＬと所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦの比較結果に基づいて、低速バルブタイミング、すなわちＨＣＣＩ用タイミングへの吸気および排気バルブタイミングの切換の完了を適切に判定できるためである。
【００５３】
一方、図６のステップ１３の答がＮＯのとき、すなわち、エンジン３の運転領域が図７に示すＳＩ領域にあるときには、ＳＩ燃焼モードを実行すべきと判定し、そのことを表すために、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「０」に設定する（ステップ１８）。
【００５４】
ここで、ステップ１３の答がＮＯであり、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「０」であるという状況には、ＳＩ燃焼モードの実行中であるという状況と、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されている状況が含まれる。また、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定され、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「０」に設定されると、前述したように、吸気および排気バルブタイミングが、ＨＣＣＩ用タイミングからＳＩ用タイミングに切り換えられる。
【００５５】
上記ステップ１８に続くステップ１９以降では、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わっているか否かを判定するとともに、その判定結果に基づいて、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を、許可または禁止するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧの設定を行う。まず、ステップ１９では、そのときに検出された筒内圧ＰＣＹＬが、前述した所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦ以下であるか否かを判別する。
【００５６】
この答がＮＯで、ＰＣＹＬ＞ＰＣＹＬＲＥＦのときには、図８および図９を用いて説明した理由から、吸気および排気バルブタイミングが、ＳＩ用タイミングすなわち高速バルブタイミングに完全に切り換わっていないと判定する。また、この判定結果を受けて、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を禁止するために、前記ステップ１６を実行し、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「１」に設定する。
【００５７】
一方、上記ステップ１９の答がＹＥＳで、筒内圧ＰＣＹＬが所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦ以下のときには、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わっていると判定する。また、この判定結果を受けて、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を許可するために、前記ステップ１７を実行し、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「０」にリセットする。
【００５８】
なお、図６には示されていないものの、検出されたエンジン水温ＴＷが所定の下限温度よりも低いときには、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すると、エンジン３の失火が発生するおそれがあるため、前記ステップ１３〜１９の処理にかかわらずに、ＳＩ燃焼モードが実行される。
【００５９】
次に、図１０を参照しながら、図５のステップ２で実行されるエンジン制御処理について説明する。まず、図１０のステップ３１では、図６のステップ１４または１８で設定されたＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきと判定されているときには、ステップ３２および３３において、ＨＣＣＩ燃焼モード用の吸気ＶＴ制御および排気ＶＴ制御をそれぞれ実行する。これらのステップ３２および３３では、制御入力信号を吸気および排気ＶＴ制御弁６ａ，７ａに出力することによって、吸気および排気バルブタイミングが、前述したようにＨＣＣＩ用タイミングに、すなわち低速バルブタイミングに制御される。なお、この低速バルブタイミングは、ＨＣＣＩ燃焼モードにおいてエンジン３の失火およびノッキングを発生させることなく良好な燃焼状態を確保できるようなタイミングに、設定されている。
【００６０】
次いで、ＨＣＣＩ燃焼モード用のスロットル弁制御を実行する（ステップ３４）。その詳細については後述する。次に、図６のステップ１６または１７で設定された燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ３５）。
【００６１】
この答がＮＯで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝０のとき、すなわち、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行中であるときには、混合気を予混合圧縮着火で燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードを実行するために、ステップ３６、３７および３８において、ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御および点火時期制御をそれぞれ実行し、本処理を終了する。これらの制御の詳細については後述する。
【００６２】
なお、本実施形態では、ＨＣＣＩ燃焼モード中、混合気が圧縮着火燃焼するような状態で生成されるので、火花点火は本質的に不要であるが、エンジン３の失火防止と、圧縮着火燃焼タイミングを適切に制御することを目的として、ＨＣＣＩ燃焼モード中も、点火プラグ１０による火花点火が補助的に実行される。
【００６３】
一方、前記ステップ３１の答がＮＯで、ＳＩ燃焼モードを実行すべきと判定されているときには、ステップ３９および４０においてそれぞれ、ＳＩ燃焼モード用の吸気ＶＴ制御および排気ＶＴ制御を実行する。これらのステップ３９および４０では、制御入力信号を吸気および排気ＶＴ制御弁６ａ，７ａに出力することによって、吸気および排気バルブタイミングが、前述したようにＳＩ用タイミングに、すなわち高速バルブタイミングに制御される。なお、この高速バルブタイミングは、ＳＩ燃焼モードにおいてエンジン３の失火およびノッキングを発生させることなく良好な燃焼状態を確保できるようなタイミングに、設定されている。
【００６４】
次いで、ＳＩ燃焼モード用のスロットル弁制御を実行する（ステップ４１）。その詳細については後述する。次に、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ４２）。
【００６５】
この答がＮＯで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝０のとき、すなわち、ＳＩ燃焼モードの実行中であるときには、混合気を火花点火で燃焼させるＳＩ燃焼モードを実行するために、ステップ４３、４４および４５において、ＳＩ燃焼モード用の燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御および点火時期制御をそれぞれ実行し、本処理を終了する。これらの制御の詳細については後述する。
【００６６】
一方、前記ステップ３５の答がＹＥＳで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝１のとき、すなわち、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されるとともに、その切換が禁止されているときには、前記ステップ４３以降を実行し、ＳＩ燃焼モードを継続する。
【００６７】
以上のように、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定される（ステップ３１：ＹＥＳ）とすぐに、吸気および排気バルブタイミングが、ＨＣＣＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度が、ＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（ステップ３２〜３４）。また、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されていても、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっておらず、それによりＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されているとき（ステップ３５：ＹＥＳ）には、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行せずに、ＳＩ燃焼モードが継続される（ステップ４３〜４５）。そして、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わったことによって、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されると（ステップ３５：ＮＯ）、燃焼モードがＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ３６〜３８）。
【００６８】
一方、前記ステップ４２の答がＹＥＳで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝１のとき、すなわち、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されるとともに、その切換が禁止されているときには、前記ステップ３６以降を実行し、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行する。
【００６９】
以上のように、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定される（ステップ３１：ＮＯ）とすぐに、吸気および排気バルブタイミングが、ＳＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度が、ＳＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（ステップ３９〜４１）。また、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されていても、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わっておらず、それによりＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されているとき（ステップ４２：ＹＥＳ）には、ＳＩ燃焼モードを実行せずに、ＨＣＣＩ燃焼モードが継続される（ステップ３６〜３８）。そして、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わったことによって、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されると（ステップ４２：ＮＯ）、燃焼モードがＳＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ４３〜４５）。
【００７０】
次に、前記ステップ３４、３６〜３８、４１、４３〜４５における各種のパラメータの制御について説明する。
【００７１】
・ＨＣＣＩ燃焼モード用のスロットル弁制御（ステップ３４）
エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＨＣＣＩ燃焼モード用の目標開度を算出する。このマップでは、目標開度は、後述するＳＩ燃焼モード用の目標開度と比較して、同じエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに対し、より大きな値に設定されている。次いで、算出された目標開度に基づく制御入力信号を、ＴＨアクチュエータ９ｂに出力する。これにより、スロットル弁開度が目標開度になるように制御されることによって、吸入空気量が制御される。
【００７２】
・ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量・噴射時期制御（ステップ３６，３７）
まず、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＥＱおよびエンジン水温ＴＷなどのエンジン３の運転状態に応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第２燃料噴射量を算出する。この第２燃料噴射量は、燃焼室３ｅ内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁１２によって噴射すべき燃料量である。次いで、算出された第２燃料噴射量を、第２燃料噴射弁１２に供給される燃料圧に応じて補正することによって、第２噴射時間を算出する。この第２噴射時間は、第２燃料噴射弁１２の開弁時間に相当する。なお、第２燃料噴射弁１２に供給される燃料圧は、センサ（図示せず）によって検出される。
【００７３】
次に、吸入空気量を算出するとともに、算出された吸入空気量に応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本燃料噴射量を算出する。この場合、吸入空気量は、吸気ＶＴ切換機構６の動作状態と、検出された吸気管内圧ＰＢＡに応じて算出され、吸気ＶＴ切換機構６の動作状態は、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩおよび燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧに基づいて判定される。次いで、前述したＬＡＦセンサ３５の検出結果に基づいて算出された実空燃比が、理論空燃比（１４．７）よりもリーン側の値になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、空燃比補正係数を算出する。
【００７４】
次に、算出された基本燃料噴射量に、算出された空燃比補正係数を乗算した値から、算出された第２燃料噴射量を減算する（基本燃料噴射量・空燃比補正係数−第２燃料噴射量）ことによって、第１燃料噴射量を算出する。この第１燃料噴射量は、吸気ポート８ａ内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁１１によって噴射すべき燃料量である。次に、算出された第１燃料噴射量を、第１燃料噴射弁１１に供給される燃料圧に応じて補正することによって、第１噴射時間を算出する。この第１噴射時間は、第１燃料噴射弁１１の開弁時間に相当する。なお、第１燃料噴射弁１１に供給される燃料圧は、センサ（図示せず）によって検出される。
【００７５】
次いで、第１噴射時期および第２噴射時期を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、それぞれのＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出する。第１および第２噴射時期はそれぞれ、第１および第２燃料噴射弁１１，１２の開弁タイミングであり、吸気行程中および圧縮行程中のタイミングとして算出される。
【００７６】
以上のようにして各種のパラメータが算出されると、第１噴射時間および第１噴射時期に基づく制御入力信号が第１燃料噴射弁１１に出力され、それにより、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射量が、第１燃料噴射量に制御されるとともに、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射開始時期が、第１噴射時期に制御される。また、第２噴射時間および第２噴射時期に基づく制御入力信号が第２燃料噴射弁１２に出力され、それにより、第２燃料噴射弁１２による燃料噴射量が、第２燃料噴射量に制御されるとともに、第２燃料噴射弁１２による燃料噴射開始時期が、第２噴射時期に制御される。
【００７７】
・ＨＣＣＩ燃焼モード用の点火時期制御（ステップ３８）
エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標点火時期を算出するとともに、算出された目標点火時期に基づく制御入力信号を、点火プラグ１０に出力する。これにより、目標点火時期のタイミングで、点火プラグ１０による放電が実行される。
【００７８】
以上の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御によって、第２燃料噴射弁１２による燃料噴射により生成された混合気を火種として、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射により生成された混合気が予混合圧縮着火によって燃焼し、ＨＣＣＩ燃焼モードが実行される。また、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、基本的には、エンジン３の出力トルク（以下「エンジントルク」という）が、要求トルクＴＲＥＱになるように制御される。
【００７９】
さらに、周知のように、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、ＳＩ燃焼モードの場合と異なり、空燃比をリーン側に制御しても、混合気の燃焼温度が高くなりすぎることがなく、ＮＯｘが増大することがない。これに対し、エンジン３に供給される混合気の空燃比が、上述したスロットル弁制御および燃料噴射量制御によって理論空燃比よりもリーン側の値に制御されるので、エンジン３の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。また、吸気および排気バルブタイミングを低速バルブタイミングに制御することによって、ＮＯＬが発生し、内部ＥＧＲガスの量がＨＣＣＩ燃焼モードに適した大きさに制御されるので、燃焼室３ｅ内の温度を適正な温度に制御することができ、エンジン３の失火およびノッキングを防止し、良好な燃焼状態を確保することができる。
【００８０】
・ＳＩ燃焼モード用のスロットル弁制御（ステップ４１）
基本的には、ＨＣＣＩ燃焼モード用のスロットル弁制御と同様に実行され、スロットル弁開度の目標開度として、ＳＩ燃焼モード用の目標開度を算出する点のみが異なっている。前述したように、この目標開度は、同じエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに対し、ＨＣＣＩ燃焼モード用の目標開度よりも小さな値に算出される。
【００８１】
・ＳＩ燃焼モード用の燃料噴射量・噴射時期制御（ステップ４３，４４）
基本的には、ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量・噴射時期制御と同様に実行される。以下、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と異なる点を中心に説明する。まず、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＥＱおよびエンジン水温ＴＷなどのエンジン３の運転状態に応じ、ＳＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第２燃料噴射量を算出する。次いで、算出された第２燃料噴射量を用い、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同じ算出手法によって、第２噴射時間を算出する。
【００８２】
次いで、算出された吸入空気量に応じ、ＳＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本燃料噴射量を算出するとともに、空燃比補正係数を、実空燃比が理論空燃比になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出する。次に、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同様、基本燃料噴射量に空燃比補正係数を乗算した値から第２燃料噴射量を減算することによって、第１燃料噴射量を算出する。次いで、算出された第１燃料噴射量を用い、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同じ算出手法によって、第１噴射時間を算出する。
【００８３】
次に、第１噴射時期および第２噴射時期を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、それぞれのＳＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することにより、吸気行程中および圧縮行程中のタイミングとしてそれぞれ算出する。なお、ＳＩ燃焼モードでは、第１および第２燃料噴射弁１１，１２の双方を用いた燃料噴射は、ＳＩ燃焼モードへの切換時にのみ行われ、ＳＩ燃焼モードの継続中には、第２燃料噴射量は値０に設定され、第１燃料噴射弁１１のみによって燃料噴射が行われる。
【００８４】
・ＳＩ燃焼モード用の点火時期制御（ステップ４５）
基本的には、ＨＣＣＩ燃焼モード用の点火時期制御と同様に実行され、ＳＩ燃焼モード用の目標点火時期を算出する点のみが異なっている。
【００８５】
以上の各種のパラメータの制御によって、第１および第２燃料噴射弁１１，１２による燃料噴射により生成された混合気が、点火プラグ１０による火花点火によって燃焼し、ＳＩ燃焼モードが実行される。また、ＳＩ燃焼モードでは、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同様、基本的には、エンジントルクが、要求トルクＴＲＥＱになるように制御される。さらに、以上のスロットル弁制御および燃料噴射量制御によって、エンジン３に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に制御され、それにより、三元触媒で構成された触媒装置１４によって排ガスを適切に浄化することができるので、良好な排ガス特性を得ることができる。また、吸気および排気バルブタイミングを高速バルブタイミングに制御することによって、内部ＥＧＲガスの量がＳＩ燃焼モードに適した大きさに制御されるので、燃焼室３ｅ内の温度を適正な温度に制御することができ、エンジン３の失火およびノッキングを防止し、良好な燃焼状態を確保することができる。
【００８６】
次に、図１１を参照しながら、図５のステップ３で実行される回転機制御処理について説明する。まず、図１１のステップ５１では、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「１」であるか否かを判別する。この切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣは、回転機２１の後述する燃焼モード切換中制御を実行しているときに、「１」に設定されるものである。この答がＮＯのとき、すなわち、回転機２１の燃焼モード切換中制御の実行中でないときには、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグの今回値Ｆ＿ＨＣＣＩが前回値Ｆ＿ＨＣＣＩＺと等しいか否かを判別する（ステップ５２）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、燃焼モードを切り換えるように判定されておらず、燃焼モードの切換時でないときには、通常時用の回転機制御を実行し（ステップ５３）、本処理を終了する。
【００８７】
この通常時用の回転機制御では、アクセル開度ＡＰや、算出されたバッテリ２２の充電状態に応じて、回転機２１の力行動作および回生動作が制御される。これにより、車両Ｖの走行中に、適宜、回転機２１によるエンジン３のアシストが行われ、車両Ｖの減速走行中に、適宜、車両Ｖの慣性エネルギが電力に変換され、バッテリ２２に充電される。
【００８８】
一方、上記ステップ５２の答がＮＯで、燃焼モードの切換時であるときには、回転機２１の燃焼モード切換中制御を実行するために、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣを「１」に設定し（ステップ５４）、続くステップ５５以降において、燃焼モード切換中制御を実行する。また、このステップ５４を実行した後には、上記ステップ５１の答がＹＥＳになり、その場合には、ステップ５５以降を実行する。
【００８９】
まず、ステップ５５では、エンジントルクＴＥＮＧを算出する。この算出は、前述したように吸気ＶＴ切換機構６の動作状態と吸気管内圧ＰＢＡに応じて算出された吸入空気量に基づいて、行われる。次いで、算出されたエンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱとほぼ等しいか否かを判別する（ステップ５６）。この答がＮＯで、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱとほぼ等しくないときには、要求トルクＴＲＥＱからエンジントルクＴＥＮＧを減算することによって、トルク偏差ＤＴＲＱを算出する（ステップ５７）。
【００９０】
次いで、算出されたトルク偏差ＤＴＲＱに基づいて、回転機２１の力行動作または回生動作を制御し（ステップ５８）、本処理を終了する。このステップ５８では、トルク偏差ＤＴＲＱが正値のとき、すなわち、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱよりも小さいときには、バッテリ２２から回転機２１に電力を供給するとともに、供給れる電力を制御することによって、トルク偏差ＤＴＲＱが値０になるように、回転機２１の出力トルクを制御する。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分が相殺されるように、回転機２１の力行動作が制御される結果、その不足分のトルクが回転機２１から出力される。
【００９１】
一方、トルク偏差ＤＴＲＱが負値のとき、すなわち、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱよりも大きいときには、回転機２１において、エンジン３から伝達される動力を用いて発電を行い、発電した電力をバッテリ２２に充電するとともに、発電される電力を制御することによって、トルク偏差ＤＴＲＱが値０になるように、発電に伴って発生する回転機２１の出力トルク（負荷トルク）を制御する。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクの余剰分が相殺されるように、回転機２１の回生動作が制御される結果、その余剰分のトルクが、電気エネルギとしてバッテリ２２に充電される。
【００９２】
一方、前記ステップ５６の答がＹＥＳで、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱとほぼ等しくなったときには、燃焼モード切換中制御を終了するために、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣを「０」にリセットする（ステップ５９）とともに、前記ステップ５３を実行し、通常時用の回転機制御を実行する。
【００９３】
なお、上述した燃焼モード切換中制御において、算出されたバッテリ２２の充電状態が所定の下限値とほぼ等しいときには、バッテリ２２の過放電を防止するために、回転機２１の力行動作の実行が禁止される一方、バッテリ２２の充電状態が所定の上限値とほぼ等しいときには、バッテリ２２の過充電を防止するために、回転機２１の回生動作の実行が禁止される。
【００９４】
次に、図１２および図１３を参照しながら、制御装置１によりエンジン３および回転機２１を制御したときの動作例について説明する。図１２は、燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられたときの動作例を示しており、これとは逆に、図１３は、ＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えられたときの動作例を示している。なお、図１２および図１３において、ＴＨおよびＧＡＩＲはそれぞれ、スロットル弁開度および吸入空気量であり、ＧＦＵＥＬは、第１および第２燃料噴射弁１１，１２から噴射される燃料量の和（以下「総燃料噴射量」という）である。また、Ａ／ＦＡＣＴおよびＡ／ＦＳはそれぞれ、実空燃比および理論空燃比であり、ＴＭＯＴは、回転機２１の出力トルク（以下「回転機トルク」という）、ＴＰＭは、エンジントルクＴＥＮＧと回転機トルクＴＭＯＴの和（以下「原動機トルク」という）である。
【００９５】
図１２に示すように、ＳＩ燃焼モードの実行中（時点ｔ０〜）、ＨＣＣＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えるべきと判定され（図６のステップ１３：ＮＯ→ＹＥＳ）、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」に設定されると（時点ｔ１、ステップ１４）、その時点ですぐに、吸気および排気バルブタイミングが、切換先のＨＣＣＩ燃焼モードに応じたＨＣＣＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度ＴＨが、ＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（図１０のステップ３１〜３４）。前述したように、スロットル弁９ａを駆動するＴＨアクチュエータ９ｂが、制御の応答性の高い電動式であるので、スロットル弁開度ＴＨは、上記の制御に応じてすぐに増大し、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。これに対し、吸気および排気ＶＴ切換機構６，７がいずれも、制御の応答性の低い油圧式であるので、吸気および排気バルブタイミングは、スロットル弁開度ＴＨと異なり、すぐにはＨＣＣＩ用タイミング、すなわち低速バルブタイミングに切り換わらず、その結果、ＮＯＬが発生しない。
【００９６】
また、上記のように吸気および排気バルブタイミングが低速バルブタイミングに完全に切り換わっていないとき（時点ｔ１〜時点ｔ２）には、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」に設定される（ステップ１５，１６）。これにより、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されることによって、燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御として、ＨＣＣＩ燃焼モード用の制御が実行されずに、ＳＩ燃焼モード用の制御が継続して実行される（ステップ３５、４３〜４５）結果、ＳＩ燃焼モードが継続される。
【００９７】
さらに、上記のＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換の禁止中（時点ｔ１〜時点ｔ２）、空燃比Ａ／ＦＡＣＴが、切換元のＳＩ燃焼モードに応じた理論空燃比Ａ／ＦＳになるように、第１および第２燃料噴射弁１１，１２による総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御される。これにより、空燃比Ａ／ＦＳが理論空燃比Ａ／ＦＳに保持されるとともに、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが、上述したように増大する吸入空気量ＧＡＩＲに応じて増大する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが増大し、要求トルクＴＲＥＱよりも大きくなる。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるのと同時に、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「１」に設定され（図１１のステップ５２、５４）、前述した回転機２１の燃焼モード切換中制御が開始される（ステップ５５〜５８）。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの余剰分が相殺されるように、回転機２１の回生動作が制御され、その結果、エンジントルクＴＥＮＧと回転機トルクＴＭＯＴ（負荷トルク）の和である原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【００９８】
そして、吸気および排気バルブタイミングが低速バルブタイミングに完全に切り換わり、ＮＯＬが発生すると（時点ｔ２）、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「０」にリセットされる（ステップ１５，１７）。これにより、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されることによって、ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御が開始され、燃焼モードがＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ３５〜３８）。
【００９９】
また、このＨＣＣＩ燃焼モードの切換時（時点ｔ２）、吸気バルブタイミングが、吸気弁４の最大揚程が小さな低速バルブタイミングに切り換えられることによって、吸入空気量ＧＡＩＲが減少する。このことと、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、前述したように空燃比Ａ／ＦＡＣＴが理論空燃比Ａ／ＦＳよりもリーン側の値になるように、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御されることから、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬは、吸入空気量ＧＡＩＲに応じて減少する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが減少し、要求トルクＴＲＥＱよりも小さくなる。これに対し、回転機２１の燃焼モード切換中制御によって、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分が相殺されるように、回転機２１の力行動作が制御される結果、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【０１００】
そして、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換後（時点ｔ２以降）、スロットル弁開度ＴＨが、要求トルクＴＲＥＱに応じてさらに増大側に制御され、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。このことと、それに応じて総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが増大することによって、エンジントルクＴＥＮＧが増大し、それに応じて回転機２１の力行動作が制御される結果、回転機トルクＴＭＯＴが減少し、この場合にも、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。その後、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱと等しくなると（時点ｔ３、ステップ５６：ＹＥＳ）、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「０」にリセットされ（ステップ５９）、回転機２１の燃焼モード切換中制御が終了される。
【０１０１】
また、図１３に示すように、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行中（時点ｔ０’〜）、ＳＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えるべきと判定され（ステップ１３：ＹＥＳ→ＮＯ）、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「０」に設定されると（時点ｔ１、ステップ１８）、その時点ですぐに、吸気および排気バルブタイミングが、切換先のＳＩ燃焼モードに応じたＳＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度ＴＨが、ＳＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（ステップ３９〜４１）。これにより、スロットル弁開度ＴＨが減少することによって、吸入空気量ＧＡＩＲが減少する。一方、吸気および排気バルブタイミングは、すぐにはＳＩ用タイミング、すなわち高速バルブタイミングに切り換わらず、その結果、ＮＯＬが発生した状態に保持される。
【０１０２】
また、上記のように吸気および排気バルブタイミングが高速バルブタイミングに完全に切り換わっていないとき（時点ｔ１’〜時点ｔ２’）には、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」に設定される（ステップ１９，１６）。これにより、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されることによって、燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御として、ＳＩ燃焼モード用の制御が実行されずに、ＨＣＣＩ燃焼モード用の制御が継続して実行される（ステップ４２、３６〜３８）結果、ＨＣＣＩ燃焼モードが継続される。
【０１０３】
さらに、上記のＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換の禁止中（時点ｔ１’〜時点ｔ２’）、実空燃比Ａ／ＦＡＣＴが、切換元のＨＣＣＩ燃焼モードに応じた、理論空燃比Ａ／ＦＳよりもリーン側の値になるように、第１および第２燃料噴射弁１１，１２による総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御される。これにより、空燃比Ａ／ＦＳがリーン側の値に保持されるとともに、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが、上述したように減少する吸入空気量ＧＡＩＲに応じて減少する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが減少し、要求トルクＴＲＥＱよりも小さくなる。また、この場合にも、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるのと同時に、回転機２１の燃焼モード切換中制御が開始される。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分が相殺されるように、回転機２１の力行動作が制御される結果、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【０１０４】
そして、吸気および排気バルブタイミングが高速バルブタイミングに完全に切り換わると（時点ｔ２’）、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「０」にリセットされる（ステップ１９，１７）。これにより、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されることによって、ＳＩ燃焼モード用の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御が開始され、燃焼モードがＳＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ４２〜４５）。
【０１０５】
また、このＳＩ燃焼モードの切換時（時点ｔ２’）、吸気バルブタイミングが、吸気弁４の最大揚程が大きな高速バルブタイミングに切り換えられることによって、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。このことと、ＳＩ燃焼モードでは、前述したように空燃比Ａ／ＦＡＣＴが理論空燃比Ａ／ＦＳになるように、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御されることから、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬは、吸入空気量ＧＡＩＲに応じて増大する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが増大し、要求トルクＴＲＥＱよりも大きくなる。これに対し、回転機２１の燃焼モード切換中制御によって、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの余剰分が相殺されるように、回転機２１の回生動作が制御される結果、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【０１０６】
そして、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換後（時点ｔ２’以降）、スロットル弁開度ＴＨが、要求トルクＴＲＥＱに応じて減少側に制御され、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが減少する。この場合、吸気バルブタイミングが、吸気弁４の最大揚程が大きな高速バルブタイミングであることによって、吸入空気量ＧＡＩＲは、応答遅れをもって、漸減する。このことと、それに応じて総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが漸減することによって、エンジントルクＴＥＮＧが漸減し、それに応じて回転機２１の回生動作が制御される結果、負値である回転機トルクＴＭＯＴの絶対値が漸減し、この場合にも、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。その後、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱと等しくなると（時点ｔ３’）、図１２の場合と同様、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「０」にリセットされ、回転機２１の燃焼モード切換中制御が終了される。
【０１０７】
また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態における排気ＶＴ切換機構７が、本発明における可変動弁機構に相当し、本実施形態における吸気圧センサ３３、筒内圧センサ３４およびアクセル開度センサ３８が、出力算出手段、筒内圧パラメータ検出手段および要求出力算出手段にそれぞれ相当する。また、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における切換判定手段、機構制御手段、切換許可・禁止手段、空燃比制御手段、出力算出手段、要求出力算出手段、および回転機制御手段に相当するとともに、本実施形態におけるＰＤＵ２３が、回転機制御手段に相当する。さらに、本実施形態における筒内圧ＰＣＹＬ、エンジントルクＴＥＮＧおよび要求トルクＴＲＥＱが、本発明における筒内圧パラメータ、算出された内燃機関の出力、および要求出力にそれぞれ相当する。
【０１０８】
以上のように、本実施形態によれば、吸気および排気バルブタイミングが、ＨＣＣＩ燃焼モードでは低速バルブタイミングに、ＳＩ燃焼モードでは高速バルブタイミングに、それぞれ制御される。これにより、各燃焼モードにおいて、適正な内部ＥＧＲガスの量が得られ、それにより、燃焼室３ｅ内の温度を適切に制御することができるので、エンジン３の良好な燃焼状態を確保することができる。また、エンジン３に供給される混合気の空燃比が、ＨＣＣＩ燃焼モードでは理論空燃比Ａ／ＦＳよりもリーン側に、ＳＩ燃焼モードでは理論空燃比Ａ／ＦＳに、それぞれ制御されるので、エンジン３の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。
【０１０９】
さらに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるとすぐに、切換先の燃焼モードに応じて、吸気および排気バルブタイミングが制御される。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、吸気および排気バルブタイミングが完全に切り換わるまでの間、燃焼モードの切換が禁止されるとともに、吸気および排気バルブタイミングが完全に切り換わった時点で、燃焼モードの切換が許可される。これにより、吸気および排気ＶＴ切換機構６，７の動作遅れなどにかかわらず、燃焼室３ｅ内の温度を切換先の燃焼モードに適した温度に制御した状態で、燃焼モードを切り換えることができ、したがって、燃焼モードの切換時に、エンジン３の良好な燃焼状態を確保することができる。
【０１１０】
また、燃焼モードの切換の禁止中に、実空燃比Ａ／ＦＡＣＴが、切換元の燃焼モードに応じて制御される。これにより、前述した従来の場合と異なり、燃焼モードの切換中に、適正な空燃比を得ることができ、それにより、エンジン３の排ガス特性および燃費を向上させることができる。
【０１１１】
さらに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分および余剰分が相殺されるように、回転機２１の力行動作および回生動作がそれぞれ制御される。したがって、燃焼モードの切換中に、要求トルクＴＲＥＱに見合った大きさのトルクをエンジン３および回転機２１から出力することができるので、良好なドライバビリティを得ることができる。
【０１１２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、排気ＶＴ切換機構７は、排気弁５の動作特性として、排気バルブタイミングおよび排気弁５の最大揚程の双方を同時に変更可能であるが、排気バルブタイミングのみ、または排気弁５の最大揚程のみを変更可能なものでもよい。また、排気ＶＴ切換機構７は、油圧式であるが、電磁式でもよい。さらに、排気ＶＴ切換機構７は、排気バルブタイミングを、低速バルブタイミングと高速バルブタイミングの間で段階的に切換可能であるが、３つ以上の複数のバルブタイミングの間で段階的に切換可能なものでもよい。
【０１１３】
また、実施形態では、本発明における筒内圧パラメータは、筒内圧ＰＣＹＬであるが、筒内圧を表すパラメータであれば、他の適当なパラメータ、例えば、筒内圧の変化量や、エンジン３のクランク軸３ａの角加速度でもよい。さらに、実施形態では、エンジントルクＴＥＮＧを算出するためのパラメータとして、吸気ＶＴ切換機構６の動作状態および吸気圧ＰＢＡを用いているが、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射量および／または第２燃料噴射弁１２による燃料噴射量を用いてもよい。また、実施形態では、本発明における内燃機関の出力として、エンジントルクＴＥＮＧ（Ｎ・ｍ）を算出しているが、エンジン３の動力（Ｎ・ｍ／ｓ）を算出してもよく、また、本発明における要求出力として、要求トルクＴＲＥＱを算出しているが、エンジン３に要求される動力を算出してもよい。
【０１１４】
さらに、実施形態では、燃焼モードの切換の許可・禁止の判定に、ＴＤＣ信号が発生したタイミングで検出された筒内圧ＰＣＹＬを用いているが、図８および図９を用いて説明した、吸気および排気バルブタイミングの切換の完了の判定手法から明らかなように、ピストン３ｃが吸気ＴＤＣ位置に位置したタイミングで検出された筒内圧ＰＣＹＬを用いてもよい。あるいは、第１および第２クランク角度位置Ｃ１，Ｃ２で規定されるＮＯＬ期間中における筒内圧ＰＣＹＬの最大値を算出するとともに、算出された最大値を用いてもよい。また、排気弁の最大揚程のみを変更する可変動弁機構を用いることによりＮＯＬがほとんど発生しないような場合、ピストン３ｃが吸気ＴＤＣ位置に位置したときに、燃焼室３ｅ内の既燃ガスが最も圧縮されることから、吸気ＴＤＣ位置または吸気ＴＤＣ位置付近に位置したタイミングで検出された筒内圧ＰＣＹＬを、燃焼モードの切換の許可・禁止の判定に用いてもよい。あるいは、吸気ＴＤＣ位置を含む、排気行程の終期から吸気行程の初期までの所定の期間における筒内圧ＰＣＹＬの最大値を算出するとともに、算出された最大値を用いてもよい。
【０１１５】
さらに、実施形態では、回転機２１は、ブラシレスＤＣモータであるが、本発明における回転機の機能を有するものであればよく、例えばＡＣモータでもよい。また、実施形態では、回転機２１への電力供給と、回転機２１による発電電力の充電とを行うための蓄電装置として、バッテリ２２を用いているが、充電・放電可能なものであれば、キャパシタでもよい。さらに、実施形態では、回転機２１のロータを、エンジン３のクランク軸３ａに直接、連結しているが、クラッチや変速装置を介してクランク軸３ａに連結してもよく、あるいは、クランク軸３ａに連結せずに、車両Ｖの後輪ＷＲ，ＷＲに連結してもよい。また、これとは逆に、回転機２１のロータを前輪ＷＦ，ＷＦに、クランク軸３ａを後輪ＷＲ，ＷＲに、それぞれ連結してもよい。
【０１１６】
さらに、実施形態では、本発明における内燃機関として、第１および第２燃料噴射弁１１，１２を備えるエンジン３を用いているが、ＨＣＣＩ燃焼モードとＳＩ燃焼モードに切り換えて運転される内燃機関であれば、第１および第２燃料噴射弁１１，１２の一方のみを備えるものを用いてもよい。また、実施形態では、ＨＣＣＩ燃焼モード中に、点火プラグ１０による火花点火を補助的に実行しているが、省略してもよい。さらに、実施形態は、本発明を、車両Ｖ用のエンジン３に適用した例であるが、本発明は、これに限らず、船舶推進機用のエンジンや、航空機用のエンジンに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 制御装置
２ ＥＣＵ（切換判定手段、機構制御手段、切換許可・禁止手段、
空燃比制御手段、出力算出手段、要求出力算出手段、
回転機制御手段）
３ エンジン
３ｂ 気筒
３ｅ 燃焼室
５ 排気弁
７ 排気ＶＴ切換機構（可変動弁機構）
２１ 回転機
２３ ＰＤＵ（回転機制御手段）
３３ 吸気圧センサ（出力算出手段）
３４ 筒内圧センサ（筒内圧パラメータ検出手段）
３８ アクセル開度センサ（要求出力算出手段）
ＰＣＹＬ 筒内圧（筒内圧パラメータ）
ＴＥＮＧ エンジントルク（算出された内燃機関の出力）
ＴＲＥＱ 要求トルク（要求出力）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼モードを、混合気を予混合圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードに切り換えて運転される内燃機関を備える原動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の原動機の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この原動機が備える内燃機関には、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気弁および排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構が設けられている。また、この制御装置では、内燃機関の出力を得るための、筒内噴射弁によるメイン噴射の燃料量と、内燃機関の吸入空気量が、燃焼モードごとに制御され、それにより、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、ＨＣＣＩ燃焼モードではリーン側に、ＳＩ燃焼モードではリッチ側に、制御される。
【０００３】
さらに、ＨＣＣＩ燃焼モード中、圧縮着火燃焼を適切に行うために、バルブタイミング可変機構により、排気弁の閉弁タイミングを早めることと、吸気弁の開弁タイミングを遅らせることによって、排気行程から吸気行程の間で吸気弁および排気弁の双方が同時に閉弁する、いわゆるネガティブオーバーラップ（以下「ＮＯＬ」という）を発生させる。これにより、燃焼室内に残留する既燃ガスの量、すなわち内部ＥＧＲガスの量が増大することにより、気筒内の温度が上昇することによって、圧縮着火燃焼が適切に行われる。また、圧縮着火燃焼を適切に行うべく、気筒内の温度を上昇させるために、ＮＯＬ噴射が実行され、それにより、上記のメイン噴射に先立ち、このＮＯＬの発生中に燃料が噴射される。
【０００４】
また、制御装置では、ＮＯＬの期間の長さ（以下「ＮＯＬ期間」という）が検出される。さらに、ＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えるように要求されたときに、メイン噴射の燃料量および吸入空気量をＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換えるとともに、バルブタイミング可変機構の制御によりＮＯＬを発生させるものの、検出されたＮＯＬ期間が所定値以上になるまでの間は、ＮＯＬ噴射を禁止するとともに、混合気を火花点火により燃焼させることによって、ＳＩ燃焼モードが継続される。これは次の理由による。
【０００５】
すなわち、ＮＯＬ期間は、バルブタイミング可変機構の動作遅れによって、すぐには増大しない場合がある。その場合には、燃焼モードの切換の要求と同時にＮＯＬ噴射を実行すると、吸気弁および排気弁が開弁している状態でＮＯＬ噴射が実行される結果、噴射された燃料が吸気ポートや排気ポートに排出され、それにより排ガス特性が悪化することから、そのような不具合を防止するためである。また、この場合にＨＣＣＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えると、内燃機関の失火が発生するおそれがあるので、これを防止するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５６７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この従来の制御装置では、上述したように、ＨＣＣＩ燃焼モードへの切換が要求されるとすぐに、ＨＣＣＩ燃焼モード用のリーン側の空燃比を得るために、メイン噴射の燃料量および吸入空気量が、ＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換えられる。また、上述したようにバルブタイミング可変機構が動作遅れを有するのに対し、メイン噴射の燃料量は、筒内噴射弁によって変更されるため、その制御の応答性がより高い。以上により、ＨＣＣＩ燃焼モードへの切換中、バルブタイミング可変機構の動作遅れによりＳＩ燃焼モードが継続して実行されている状態で、空燃比がリーン側に切り換えられる場合があり、その場合には、触媒によるリーン雰囲気での浄化が困難な、排ガス中のＮＯｘが増大するなど、排ガス特性が悪化してしまう。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、燃焼モードの切換中に、適正な空燃比を得ることができ、それにより、内燃機関の排ガス特性および燃費を向上させることができる原動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃焼モードを、混合気を予混合圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードに切り換えて運転されるとともに、可変動弁機構（実施形態における（以下、本項において同じ）排気ＶＴ切換機構７）により排気弁５の動作特性を変更することによって、燃焼室３ｅ内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガスの量を変更可能な内燃機関３を備える原動機の制御装置１であって、燃焼モードを切り換えるべきか否かを判定する切換判定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ１３、１４、１８、図７）と、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる排気弁５の動作特性が得られるように可変動弁機構を制御するとともに、切換判定手段により燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の燃焼モードに応じて可変動弁機構を制御する機構制御手段（ＥＣＵ２、図１０のステップ３１〜３４、３９〜４１）と、内燃機関３の気筒３ｂ内の圧力を表す筒内圧パラメータを検出する筒内圧パラメータ検出手段（筒内圧センサ３４）と、切換判定手段により燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧パラメータ（筒内圧ＰＣＹＬ）に基づいて、燃焼モードの切換を許可または禁止する切換許可・禁止手段（ＥＣＵ２、ステップ１５〜１７、１９）と、内燃機関３に供給される混合気の空燃比を、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御するとともに、切換許可・禁止手段による燃焼モードの切換の禁止中、切換元の燃焼モードに応じて空燃比を制御する空燃比制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３５〜３７、４２〜４４）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ、互いに異なる排気弁の動作特性が得られるように、可変動弁機構が機構制御手段によって制御され、それにより、内部ＥＧＲガス量が互いに異なる値に制御される。これにより、各燃焼モードにおいて、適正な内部ＥＧＲガスの量を得ることが可能になり、それにより、内燃機関の燃焼室内の温度を適切に制御することができるので、内燃機関の良好な燃焼状態を確保することができる。また、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、空燃比制御手段により、ＨＣＣＩ燃焼モードおよびＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御される。これにより、各燃焼モードにおいて、適正な空燃比を得ることが可能になり、それにより、内燃機関の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。
【００１１】
さらに、燃焼モードを切り換えるべきか否かが、切換判定手段によって判定されるとともに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の燃焼モードに応じて可変動弁機構が制御される。このように、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるとすぐに、可変動弁機構が、切換先の燃焼モードに応じて制御される。また、可変動弁機構により排気弁の動作特性を変更すると、内部ＥＧＲガスの量、すなわち燃焼室から排出されずに燃焼室内に残留する既燃ガスの量が変化するため、排気弁の動作特性の変更前と変更後では、互いに異なる大きさの気筒内の圧力（以下「筒内圧」という）が得られる。したがって、この筒内圧に基づいて、排気弁の動作特性が切換先の燃焼モードに見合う動作特性に完全に切り換わっているか否かを判定することが可能である。
【００１２】
上述した構成によれば、筒内圧を表す筒内圧パラメータが検出されるとともに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧パラメータに基づき、切換許可・禁止手段によって、燃焼モードの切換の許可・禁止を行うので、燃焼モードを切り換えるべきと判定されてから、排気弁の動作特性が切換先の燃焼モードに見合う動作特性に完全に切り換わるまでの間、燃焼モードの切換を禁止するとともに、排気弁の動作特性が完全に切り換わった時点で、燃焼モードの切換を許可することができる。これにより、可変動弁機構の動作遅れなどにかかわらず、燃焼室内の温度を切換先の燃焼モードに適した温度に制御した状態で、燃焼モードを切り換えることができ、したがって、燃焼モードの切換時に、内燃機関の良好な燃焼状態を確保することができる。
【００１３】
また、上述した構成によれば、燃焼モードの切換の禁止中に、空燃比が、切換元の燃焼モードに応じて制御される。これにより、前述した従来の場合と異なり、燃焼モードの切換中に、適正な空燃比を得ることができ、それにより、内燃機関の排ガス特性および燃費を向上させることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の原動機の制御装置１において、原動機は、動力を出力する力行動作と、入力された動力を電力に変換する回生動作を実行可能な回転機２１をさらに備え、内燃機関３の出力を算出する出力算出手段（吸気圧センサ３３、ＥＣＵ２）と、内燃機関３に要求される要求出力（要求トルクＴＲＥＱ）を算出する要求出力算出手段（アクセル開度センサ３８、ＥＣＵ２、ステップ１１）と、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、算出された要求出力に対する算出された内燃機関３の出力（エンジントルクＴＥＮＧ）の不足分および余剰分を相殺するように、回転機２１の力行動作および回生動作をそれぞれ制御する回転機制御手段（ＥＣＵ２、ＰＤＵ２３、図１１のステップ５５〜５８）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、内燃機関の出力が、出力算出手段によって算出されるとともに、内燃機関に要求される要求出力が、要求出力算出手段によって算出される。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、回転機制御手段によって、要求出力に対する内燃機関の出力の不足分および余剰分が相殺されるように、回転機の力行動作および回生動作がそれぞれ制御される。すなわち、内燃機関の出力が要求出力に対して小さいときには、回転機の力行動作によって、その不足分の動力が回転機から出力されるとともに、要求出力に対して大きいときには、回転機の回生動作によって、その余剰分の動力が電力に変換される。以上により、燃焼モードの切換中に、要求出力に見合った大きさの動力を内燃機関および回転機から出力することができるので、良好なドライバビリティを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好ましい実施形態による制御装置を適用した、内燃機関および回転機から成る原動機を備える車両を概略的に示す図である。
【図２】内燃機関を概略的に示す図である。
【図３】制御装置のＥＣＵなどを示すブロック図である。
【図４】図２に示す吸気ＶＴ切換機構および排気ＶＴ切換機構の動作を説明するための、吸気弁および排気弁のバルブリフト曲線を示す図である。
【図５】ＥＣＵによって実行される処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】燃焼モード判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】燃焼モード判定処理で用いられる、運転領域の判定用のマップの一例である。
【図８】制御装置によって行われる、吸気弁および排気弁のバルブタイミングの切換の完了を判定する手法を説明するための図である。
【図９】制御装置によって行われる、吸気弁および排気弁のバルブタイミングの切換の完了を判定する手法を説明するための別の図である。
【図１０】エンジン制御処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】回転機制御処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】内燃機関および回転機を制御装置により制御したときの動作例を、燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられる場合について示す図である。
【図１３】内燃機関および回転機を制御装置により制御したときの動作例を、燃焼モードがＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えられる場合について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本実施形態による制御装置１は、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３および回転機２１の動作を制御するためのものであり、図３に示すＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２の詳細については後述する。また、エンジン３はガソリンエンジン、回転機２１は、１ロータタイプのブラシレスＤＣモータであり、両者３，２１は、図１に示す車両Ｖに原動機として搭載されている。さらに、車両Ｖは、左右の前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲを有する四輪車両である。
【００１８】
エンジン３のクランクシャフト３ａには、回転機２１のロータ（図示せず）が連結されており、このロータは、自動変速装置ＴＭ、差動ギヤ機構ＤＧおよび左右の駆動軸ＤＳ，ＤＳを介して、前輪ＷＦ，ＷＦに連結されている。以上により、エンジン３の出力トルクは、回転機２１、自動変速装置ＴＭ、差動ギヤ機構ＤＧおよび左右の駆動軸ＤＳ，ＤＳを介して、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達され、回転機２１の出力トルクは、自動変速装置ＴＭなどを介して前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される。
【００１９】
また、図２に示すように、エンジン３の気筒３ｂには、ピストン３ｃが設けられており、気筒３ｂ内における、ピストン３ｃとシリンダヘッド３ｄの間に、燃焼室３ｅが形成されている。さらに、エンジン３は、燃焼室３ｅに吸気を吸入するための吸気弁４と、燃焼室３ｅから既燃ガスを排出するための排気弁５と、吸気弁４を駆動するとともに、そのバルブタイミングを変更可能な吸気ＶＴ切換機構６と、排気弁５を駆動するとともに、そのバルブタイミングを変更可能な排気ＶＴ切換機構７を備えている。
【００２０】
吸気ＶＴ切換機構６は、本出願人が特開２０００−２２７０１３号公報などで既に提案したものと同様に構成されているので、以下、その構成および動作について、簡単に説明する。この吸気ＶＴ切換機構６は、吸気弁４のバルブタイミング（以下「吸気バルブタイミング」という）を、低速バルブタイミングと高速バルブタイミングに選択的に切換可能に構成されており、エンジン３のクランクシャフト３ａに連結された吸気カムシャフトと一体の低速カムおよび高速カムと、吸気ロッカアームシャフトに回動自在に取り付けられた低速ロッカアームおよび高速ロッカアーム（いずれも図示せず）を有している。
【００２１】
また、吸気ＶＴ切換機構６は、油圧式のものであり、油路（図示せず）および吸気ＶＴ制御弁６ａ（図３参照）を介して、油圧ポンプ（図示せず）に接続されている。この油圧ポンプは、クランクシャフト３ａに連結されており、エンジン３の運転中、その動力によって駆動され、油圧を吸気ＶＴ制御弁６ａおよび後述する排気ＶＴ制御弁７ａ（図３参照）に供給する。
【００２２】
吸気ＶＴ切換機構６は、油圧が供給されないときには、吸気バルブタイミングを低速バルブタイミングに保持するとともに、油圧が供給されたときには、吸気バルブタイミングを低速バルブタイミングから高速バルブタイミングに切り換える。吸気ＶＴ制御弁６ａは、ＥＣＵ２に電気的に接続された常閉式の電磁弁で構成されており、ＯＦＦのときに閉弁状態にあって油圧ポンプからの吸気ＶＴ切換機構６側への油圧供給を停止するとともに、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＯＮされたときに開弁し、油圧ポンプからの油圧を吸気ＶＴ切換機構６側に供給する。以上の構成により、吸気ＶＴ制御弁６ａのＯＮ／ＯＦＦ状態に従って、吸気ＶＴ切換機構６の動作モードが、低速バルブタイミングモード／高速バルブタイミングモードに切り換えられる。
【００２３】
この低速バルブタイミングモードでは、吸気カムシャフトの回転中、吸気弁４は、低速カムで駆動されることにより、図４に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気バルブタイミングが低速バルブタイミングになる。一方、高速バルブタイミングモードでは、吸気カムシャフトの回転中、吸気弁４は、高速カムで駆動されることにより、図４に破線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気バルブタイミングが高速バルブタイミングになる。同図に示すように、この高速バルブタイミングでは、低速バルブタイミングと比較して、吸気弁４の最大揚程がより大きくなるとともに、吸気弁４の開弁タイミングがより早くなり且つ閉弁タイミングがより遅くなることで、開弁期間がより長くなる。その結果、空気がより高い充填効率で気筒３ｂ内に吸入される。なお、上記とは逆に、油圧が吸気ＶＴ切換機構６に供給されていないときに、吸気バルブタイミングを高速バルブタイミングに保持するとともに、油圧が供給されたときに、吸気バルブタイミングを低速バルブタイミングに切り換えるように、吸気ＶＴ切換機構６を構成してもよい。
【００２４】
また、排気ＶＴ切換機構７は、排気弁５のバルブタイミング（以下「排気バルブタイミング」という）を、高速バルブタイミングと低速バルブタイミングに選択的に切換可能に構成されており、具体的には、吸気ＶＴ切換機構６と同様に構成されている。すなわち、排気ＶＴ切換機構７も、油圧式のものであり、油路（図示せず）および排気ＶＴ制御弁７ａを介して、前述した油圧ポンプに接続されているとともに、油圧が供給されないときには、排気バルブタイミングを低速バルブタイミングに保持し、油圧が供給されたときには、排気バルブタイミングを低速バルブタイミングから高速バルブタイミングに切り換える。
【００２５】
排気ＶＴ制御弁７ａも、吸気ＶＴ制御弁６ａと同様に、ＥＣＵ２に電気的に接続された常開式の電磁弁で構成されており、ＯＦＦのときに閉弁状態にあって油圧ポンプからの排気ＶＴ切換機構７側への油圧供給を停止するとともに、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＯＮされたときに開弁し、油圧ポンプからの油圧を排気ＶＴ切換機構７側に供給する。以上の構成により、排気ＶＴ切換機構７では、排気ＶＴ制御弁７ａのＯＮ／ＯＦＦ状態に従って、動作モードが、低速バルブタイミングモード／高速バルブタイミングモードに切り換えられる。
【００２６】
この低速バルブタイミングモードでは、排気カムシャフトの回転中、排気弁５は、低速カムで駆動されることにより、図４に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気バルブタイミングが低速バルブタイミングになる。一方、高速バルブタイミングモードでは、排気カムシャフトの回転中、排気弁５は、高速カムで駆動されることにより、図４に破線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気バルブタイミングが高速バルブタイミングになる。同図に示すように、この高速バルブタイミングでは、低速バルブタイミングと比較して、排気弁５の最大揚程がより大きくなるとともに、排気弁５の開弁タイミングがより早くなり且つ閉弁タイミングがより遅くなることで、開弁期間がより長くなる。なお、上記とは逆に、油圧が排気ＶＴ切換機構７に供給されていないときに、排気バルブタイミングを高速バルブタイミングに保持するとともに、油圧が供給されたときに、排気バルブタイミングを低速バルブタイミングに切り換えるように、排気ＶＴ切換機構７を構成してもよい。
【００２７】
また、図４に実線で示すように、吸気および排気バルブタイミングの双方が低速バルブタイミングのときには、吸気弁４および排気弁５の双方が同時に閉弁する、いわゆるネガティブオーバーラップ（以下「ＮＯＬ」という）が発生する。また、ＮＯＬは、ピストン３ｃが吸気行程のＴＤＣ位置よりも前の所定の第１クランク角度位置Ｃ１に位置したときに開始するとともに、吸気行程のＴＤＣ位置よりも後の所定の第２クランク角度位置Ｃ２に位置したときに終了する。以下、この第１クランク角度位置Ｃ１から第２クランク角度位置Ｃ２までの期間を、「ＮＯＬ期間」という。また、この場合には、排気弁５の閉弁タイミングがより進角側になることによって、既燃ガスが燃焼室３ｅから排出されにくくなり、燃焼室３ｅ内に残留する既燃ガスの量、すなわち内部ＥＧＲガスの量が増大する。
【００２８】
一方、図４に破線で示すように、吸気および排気バルブタイミングの双方が高速バルブタイミングのときには、ＮＯＬは発生せず、吸気弁４および排気弁５の双方が同時に開弁するバルブオーバーラップが発生する。
【００２９】
また、エンジン３の本体には、クランク角センサ３１および水温センサ３２が設けられている。このクランク角センサ３１は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ａの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３０】
このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、ピストン３ｃが吸気行程のＴＤＣ位置（以下「吸気ＴＤＣ位置」という）よりも若干手前の所定の第３クランク角度位置Ｃ３にあることを表す信号である。図４に示すように、この第３クランク角度位置Ｃ３は、前述したＮＯＬ期間の始期である第１クランク角度位置Ｃ１よりも吸気ＴＤＣ位置側に位置している。
【００３１】
また、水温センサ３２は、サーミスタで構成されており、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３２】
さらに、エンジン３のシリンダヘッド３ｄには、気筒３ｂ内に吸気を導入するための吸気通路８が接続されており、吸気通路８には、上流側から順に、これを開閉するためのスロットル弁機構９と、吸気圧センサ３３が設けられている。
【００３３】
スロットル弁機構９は、スロットル弁９ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ９ｂを有している。スロットル弁９ａは、吸気通路８内に回動自在に設けられており、その回動に伴う開度の変化により、吸気通路８を開閉することによって、燃焼室３ｅに吸入される新気の量である吸入空気量を変化させる。ＴＨアクチュエータ９ｂは、電動機にギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせた電動式のものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号で駆動され、それにより、スロットル弁９ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）が変更されることによって、吸入空気量が制御される。
【００３４】
また、吸気圧センサ３３は、吸気通路８内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢＡを絶対圧として検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３５】
さらに、エンジン３は、点火プラグ１０、第１燃料噴射弁１１および第２燃料噴射弁１２を備えている。第１燃料噴射弁１１は、吸気ポート８ａ内に燃料を噴射するように、吸気通路８におけるインテークマニホールドの分岐部に取り付けられており、第２燃料噴射弁１２は、燃料を燃焼室３ｅ内に直接噴射するように、シリンダヘッド３ｄに取り付けられている。
【００３６】
これらの点火プラグ１０、第１および第２燃料噴射弁１１，１２はいずれも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、点火プラグ１０による混合気の点火時期と、第１燃料噴射弁１１による燃料の噴射量および噴射時期と、第２燃料噴射弁１２による燃料の噴射量および噴射時期は、ＥＣＵ２によって後述するように制御される。これにより、エンジン３は、その燃焼モードが、混合気を予混合圧縮着火により燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火により燃焼させるＳＩ燃焼モードとに切り換えて運転される。
【００３７】
また、点火プラグ１０には、圧電素子で構成された筒内圧センサ３４が一体に取り付けられている。筒内圧センサ３４は、気筒３ｂ内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
さらに、エンジン３のシリンダヘッド３ｄには、燃焼室３ｅからの排ガスを排出するための排気通路１３が接続されており、排気通路１３には、上流側から順に、ＬＡＦセンサ３５および触媒装置１４が設けられている。ＬＡＦセンサ３５は、排気通路１３を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ３５で検出された酸素濃度に基づいて、エンジン３で燃焼した混合気の実際の空燃比（以下「実空燃比」という）を算出する。また、触媒装置１４は、三元触媒で構成されており、この三元触媒の酸化・還元作用により、排ガス中の有害成分である一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。
【００３９】
また、前述した回転機２１は、供給された電力を動力に変換し、そのロータから出力する力行動作と、ロータに入力された動力を電力に変換（発電）する回生動作を実行可能に構成されている。さらに、回転機２１は、充電・放電可能なバッテリ２２に、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）２３を介して接続されており、回転機２１で発電された電力は、バッテリ２２に充電される。ＰＤＵ２３は、インバータなどからなる電気回路で構成されており、ＥＣＵ２に接続されている。また、ＥＣＵ２によるＰＤＵ２３の制御によって、バッテリ２２から回転機２１に供給される電力と、回転機２１で発電され、バッテリ２２に充電される電力が制御される。
【００４０】
さらに、回転機２１には、回転角センサ３６が設けられており（図３参照）、回転角センサ３６は、回転機２１のロータの回転角度位置を検出するとともに、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、バッテリ２２には、電流電圧センサ３７が接続されており、電流電圧センサ３７は、バッテリ２２に入出力される電流・電圧値を検出するとともに、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づいて、バッテリ２２の充電状態を算出する。
【００４１】
また、図３に示すように、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３８から、車両Ｖのアクセルペダル（図示せず）の操作量であるアクセル開度ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００４２】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ３１〜３８の検出信号などに基づいて、図５や図６などに示す各種の処理を実行する。
【００４３】
図５は、ＥＣＵ２によって実行される処理のメインルーチンであり、本処理は、前述したＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、図５のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、燃焼モード判定処理を実行する。この燃焼モード判定処理では、燃焼モードとして、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきか、またはＳＩ燃焼モードを実行すべきかが、後述するように判定される。次いで、エンジン制御処理を実行する（ステップ２）。このエンジン制御処理では、燃焼モード判定処理の判定結果に従って、エンジン３が後述するように制御される。次に、回転機制御処理を後述するように実行し（ステップ３）、本処理を終了する。
【００４４】
以下、燃焼モード判定処理、エンジン制御処理および回転機制御処理について、順に説明する。図６は、図５のステップ１で実行される燃焼モード判定処理を示している。まず、図６のステップ１１では、算出されたエンジン回転数ＮＥと、検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、要求トルクＴＲＥＱを算出する。この要求トルクＴＲＥＱは、エンジン３に要求されるトルクである。
【００４５】
次いで、そのときに得られているＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを、その前回値Ｆ＿ＨＣＣＩＺとしてシフトする（ステップ１２）。次に、エンジン回転数ＮＥと、ステップ１１で算出された要求トルクＴＲＥＱに応じ、図７に示すマップを検索することによって、エンジン３の運転領域がＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきＨＣＣＩ領域（図７にハッチングで示す領域）にあるか否かを判別する（ステップ１３）。この答がＹＥＳで、エンジン３の運転領域がＨＣＣＩ領域にあるときには、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきと判定し、そのことを表すために、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「１」に設定する（ステップ１４）。
【００４６】
ここで、上記ステップ１３の答がＹＥＳであり、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるという状況には、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行中であるという状況と、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されている状況が含まれる。また、後述するエンジン制御処理によって、吸気および排気バルブタイミングの双方が、ＨＣＣＩ燃焼モードでは低速バルブタイミングに、ＳＩ燃焼モードでは高速バルブタイミングに、それぞれ制御される。したがって、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定され、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」に設定されると、吸気および排気バルブタイミングの双方は、高速バルブタイミングから低速バルブタイミングに切り換えられる。以下、低速および高速バルブタイミングをそれぞれ、適宜、「ＨＣＣＩ用タイミング」および「ＳＩ用タイミング」という。
【００４７】
上記ステップ１４に続くステップ１５以降では、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっているか否かを判定するとともに、その判定結果に基づいて、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を、許可または禁止するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧの設定を行う。まず、ステップ１５では、そのときに検出された筒内圧ＰＣＹＬが、所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦよりも高いか否かを判別する。
【００４８】
この答がＮＯのときには、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっていないと判定する。また、この判定結果を受けて、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を禁止するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「１」に設定し（ステップ１６）、本処理を終了する。
【００４９】
一方、上記ステップ１５の答がＹＥＳで、筒内圧ＰＣＹＬが所定圧力よりも高いときには、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっていると判定する。また、この判定結果を受けて、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を許可するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「０」にリセットし（ステップ１７）、本処理を終了する。
【００５０】
ＨＣＣＩ用タイミングへの吸気および排気バルブタイミングの切換の完了を上述したように判定するのは、次の理由による。図８は、ＳＩ燃焼モード中における吸気および排気バルブタイミングと筒内圧ＰＣＹＬの関係を示しており、図９は、ＨＣＣＩ燃焼モード中における吸気および排気バルブタイミングと筒内圧ＰＣＹＬの関係を示している。前述したように、吸気および排気バルブタイミングの双方は、ＳＩ燃焼モードではＳＩ用タイミング、すなわち高速バルブタイミングに制御される一方、ＨＣＣＩ燃焼モードではＨＣＣＩ用タイミングすなわち低速バルブタイミングに制御される。これにより、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、前述したように、ＮＯＬ（ネガティブオーバーラップ）が発生し、ＳＩ燃焼モードの場合と比較して、既燃ガスが排出されにくくなる。その結果、図８と図９の比較から明らかなように、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、第１および第２クランク角度位置Ｃ１，Ｃ２で規定されるＮＯＬ期間中における筒内圧ＰＣＹＬは、ＳＩ燃焼モードの場合よりも大きくなる。
【００５１】
また、前述したように本処理がＴＤＣ信号の発生に同期して実行されることから明らかなように、ステップ１５で用いられる筒内圧ＰＣＹＬは、ＴＤＣ信号が発生したときに、すなわち、ピストン３ｃがＮＯＬ期間の始期である第１クランク角度位置Ｃ１よりも吸気ＴＤＣ位置側の第３クランク角度位置Ｃ３にあるときに、検出されたものである。また、図８および図９に示すように、ステップ１５で用いられる所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦは、吸気および排気バルブタイミングの双方が低速バルブタイミングのときに得られる筒内圧ＰＣＹＬと、高速バルブタイミングのときに得られる筒内圧ＰＣＹＬとの間に、設定されている。
【００５２】
以上から、図６のステップ１５の説明で述べた筒内圧ＰＣＹＬと所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦの比較結果に基づいて、低速バルブタイミング、すなわちＨＣＣＩ用タイミングへの吸気および排気バルブタイミングの切換の完了を適切に判定できるためである。
【００５３】
一方、図６のステップ１３の答がＮＯのとき、すなわち、エンジン３の運転領域が図７に示すＳＩ領域にあるときには、ＳＩ燃焼モードを実行すべきと判定し、そのことを表すために、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩを「０」に設定する（ステップ１８）。
【００５４】
ここで、ステップ１３の答がＮＯであり、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「０」であるという状況には、ＳＩ燃焼モードの実行中であるという状況と、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されている状況が含まれる。また、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定され、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「０」に設定されると、前述したように、吸気および排気バルブタイミングが、ＨＣＣＩ用タイミングからＳＩ用タイミングに切り換えられる。
【００５５】
上記ステップ１８に続くステップ１９以降では、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わっているか否かを判定するとともに、その判定結果に基づいて、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を、許可または禁止するために、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧの設定を行う。まず、ステップ１９では、そのときに検出された筒内圧ＰＣＹＬが、前述した所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦ以下であるか否かを判別する。
【００５６】
この答がＮＯで、ＰＣＹＬ＞ＰＣＹＬＲＥＦのときには、図８および図９を用いて説明した理由から、吸気および排気バルブタイミングが、ＳＩ用タイミングすなわち高速バルブタイミングに完全に切り換わっていないと判定する。また、この判定結果を受けて、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を禁止するために、前記ステップ１６を実行し、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「１」に設定する。
【００５７】
一方、上記ステップ１９の答がＹＥＳで、筒内圧ＰＣＹＬが所定圧力ＰＣＹＬＲＥＦ以下のときには、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わっていると判定する。また、この判定結果を受けて、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換を許可するために、前記ステップ１７を実行し、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧを「０」にリセットする。
【００５８】
なお、図６には示されていないものの、検出されたエンジン水温ＴＷが所定の下限温度よりも低いときには、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すると、エンジン３の失火が発生するおそれがあるため、前記ステップ１３〜１９の処理にかかわらずに、ＳＩ燃焼モードが実行される。
【００５９】
次に、図１０を参照しながら、図５のステップ２で実行されるエンジン制御処理について説明する。まず、図１０のステップ３１では、図６のステップ１４または１８で設定されたＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行すべきと判定されているときには、ステップ３２および３３において、ＨＣＣＩ燃焼モード用の吸気ＶＴ制御および排気ＶＴ制御をそれぞれ実行する。これらのステップ３２および３３では、制御入力信号を吸気および排気ＶＴ制御弁６ａ，７ａに出力することによって、吸気および排気バルブタイミングが、前述したようにＨＣＣＩ用タイミングに、すなわち低速バルブタイミングに制御される。なお、この低速バルブタイミングは、ＨＣＣＩ燃焼モードにおいてエンジン３の失火およびノッキングを発生させることなく良好な燃焼状態を確保できるようなタイミングに、設定されている。
【００６０】
次いで、ＨＣＣＩ燃焼モード用のスロットル弁制御を実行する（ステップ３４）。その詳細については後述する。次に、図６のステップ１６または１７で設定された燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ３５）。
【００６１】
この答がＮＯで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝０のとき、すなわち、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行中であるときには、混合気を予混合圧縮着火で燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードを実行するために、ステップ３６、３７および３８において、ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御および点火時期制御をそれぞれ実行し、本処理を終了する。これらの制御の詳細については後述する。
【００６２】
なお、本実施形態では、ＨＣＣＩ燃焼モード中、混合気が圧縮着火燃焼するような状態で生成されるので、火花点火は本質的に不要であるが、エンジン３の失火防止と、圧縮着火燃焼タイミングを適切に制御することを目的として、ＨＣＣＩ燃焼モード中も、点火プラグ１０による火花点火が補助的に実行される。
【００６３】
一方、前記ステップ３１の答がＮＯで、ＳＩ燃焼モードを実行すべきと判定されているときには、ステップ３９および４０においてそれぞれ、ＳＩ燃焼モード用の吸気ＶＴ制御および排気ＶＴ制御を実行する。これらのステップ３９および４０では、制御入力信号を吸気および排気ＶＴ制御弁６ａ，７ａに出力することによって、吸気および排気バルブタイミングが、前述したようにＳＩ用タイミングに、すなわち高速バルブタイミングに制御される。なお、この高速バルブタイミングは、ＳＩ燃焼モードにおいてエンジン３の失火およびノッキングを発生させることなく良好な燃焼状態を確保できるようなタイミングに、設定されている。
【００６４】
次いで、ＳＩ燃焼モード用のスロットル弁制御を実行する（ステップ４１）。その詳細については後述する。次に、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ４２）。
【００６５】
この答がＮＯで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝０のとき、すなわち、ＳＩ燃焼モードの実行中であるときには、混合気を火花点火で燃焼させるＳＩ燃焼モードを実行するために、ステップ４３、４４および４５において、ＳＩ燃焼モード用の燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御および点火時期制御をそれぞれ実行し、本処理を終了する。これらの制御の詳細については後述する。
【００６６】
一方、前記ステップ３５の答がＹＥＳで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝１のとき、すなわち、燃焼モードをＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されるとともに、その切換が禁止されているときには、前記ステップ４３以降を実行し、ＳＩ燃焼モードを継続する。
【００６７】
以上のように、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定される（ステップ３１：ＹＥＳ）とすぐに、吸気および排気バルブタイミングが、ＨＣＣＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度が、ＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（ステップ３２〜３４）。また、燃焼モードをＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されていても、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わっておらず、それによりＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されているとき（ステップ３５：ＹＥＳ）には、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行せずに、ＳＩ燃焼モードが継続される（ステップ４３〜４５）。そして、吸気および排気バルブタイミングがＨＣＣＩ用タイミングに完全に切り換わったことによって、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されると（ステップ３５：ＮＯ）、燃焼モードがＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ３６〜３８）。
【００６８】
一方、前記ステップ４２の答がＹＥＳで、Ｆ＿ＳＷＮＧ＝１のとき、すなわち、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されるとともに、その切換が禁止されているときには、前記ステップ３６以降を実行し、ＨＣＣＩ燃焼モードを実行する。
【００６９】
以上のように、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定される（ステップ３１：ＮＯ）とすぐに、吸気および排気バルブタイミングが、ＳＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度が、ＳＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（ステップ３９〜４１）。また、燃焼モードをＳＩ燃焼モードに切り換えるべきと判定されていても、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わっておらず、それによりＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されているとき（ステップ４２：ＹＥＳ）には、ＳＩ燃焼モードを実行せずに、ＨＣＣＩ燃焼モードが継続される（ステップ３６〜３８）。そして、吸気および排気バルブタイミングがＳＩ用タイミングに完全に切り換わったことによって、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されると（ステップ４２：ＮＯ）、燃焼モードがＳＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ４３〜４５）。
【００７０】
次に、前記ステップ３４、３６〜３８、４１、４３〜４５における各種のパラメータの制御について説明する。
【００７１】
・ＨＣＣＩ燃焼モード用のスロットル弁制御（ステップ３４）
エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＨＣＣＩ燃焼モード用の目標開度を算出する。このマップでは、目標開度は、後述するＳＩ燃焼モード用の目標開度と比較して、同じエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに対し、より大きな値に設定されている。次いで、算出された目標開度に基づく制御入力信号を、ＴＨアクチュエータ９ｂに出力する。これにより、スロットル弁開度が目標開度になるように制御されることによって、吸入空気量が制御される。
【００７２】
・ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量・噴射時期制御（ステップ３６，３７）
まず、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＥＱおよびエンジン水温ＴＷなどのエンジン３の運転状態に応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第２燃料噴射量を算出する。この第２燃料噴射量は、燃焼室３ｅ内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁１２によって噴射すべき燃料量である。次いで、算出された第２燃料噴射量を、第２燃料噴射弁１２に供給される燃料圧に応じて補正することによって、第２噴射時間を算出する。この第２噴射時間は、第２燃料噴射弁１２の開弁時間に相当する。なお、第２燃料噴射弁１２に供給される燃料圧は、センサ（図示せず）によって検出される。
【００７３】
次に、吸入空気量を算出するとともに、算出された吸入空気量に応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本燃料噴射量を算出する。この場合、吸入空気量は、吸気ＶＴ切換機構６の動作状態と、検出された吸気管内圧ＰＢＡに応じて算出され、吸気ＶＴ切換機構６の動作状態は、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩおよび燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧに基づいて判定される。次いで、前述したＬＡＦセンサ３５の検出結果に基づいて算出された実空燃比が、理論空燃比（１４．７）よりもリーン側の値になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、空燃比補正係数を算出する。
【００７４】
次に、算出された基本燃料噴射量に、算出された空燃比補正係数を乗算した値から、算出された第２燃料噴射量を減算する（基本燃料噴射量・空燃比補正係数−第２燃料噴射量）ことによって、第１燃料噴射量を算出する。この第１燃料噴射量は、吸気ポート８ａ内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁１１によって噴射すべき燃料量である。次に、算出された第１燃料噴射量を、第１燃料噴射弁１１に供給される燃料圧に応じて補正することによって、第１噴射時間を算出する。この第１噴射時間は、第１燃料噴射弁１１の開弁時間に相当する。なお、第１燃料噴射弁１１に供給される燃料圧は、センサ（図示せず）によって検出される。
【００７５】
次いで、第１噴射時期および第２噴射時期を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、それぞれのＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出する。第１および第２噴射時期はそれぞれ、第１および第２燃料噴射弁１１，１２の開弁タイミングであり、吸気行程中および圧縮行程中のタイミングとして算出される。
【００７６】
以上のようにして各種のパラメータが算出されると、第１噴射時間および第１噴射時期に基づく制御入力信号が第１燃料噴射弁１１に出力され、それにより、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射量が、第１燃料噴射量に制御されるとともに、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射開始時期が、第１噴射時期に制御される。また、第２噴射時間および第２噴射時期に基づく制御入力信号が第２燃料噴射弁１２に出力され、それにより、第２燃料噴射弁１２による燃料噴射量が、第２燃料噴射量に制御されるとともに、第２燃料噴射弁１２による燃料噴射開始時期が、第２噴射時期に制御される。
【００７７】
・ＨＣＣＩ燃焼モード用の点火時期制御（ステップ３８）
エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、ＨＣＣＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標点火時期を算出するとともに、算出された目標点火時期に基づく制御入力信号を、点火プラグ１０に出力する。これにより、目標点火時期のタイミングで、点火プラグ１０による放電が実行される。
【００７８】
以上の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御によって、第２燃料噴射弁１２による燃料噴射により生成された混合気を火種として、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射により生成された混合気が予混合圧縮着火によって燃焼し、ＨＣＣＩ燃焼モードが実行される。また、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、基本的には、エンジン３の出力トルク（以下「エンジントルク」という）が、要求トルクＴＲＥＱになるように制御される。
【００７９】
さらに、周知のように、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、ＳＩ燃焼モードの場合と異なり、空燃比をリーン側に制御しても、混合気の燃焼温度が高くなりすぎることがなく、ＮＯｘが増大することがない。これに対し、エンジン３に供給される混合気の空燃比が、上述したスロットル弁制御および燃料噴射量制御によって理論空燃比よりもリーン側の値に制御されるので、エンジン３の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。また、吸気および排気バルブタイミングを低速バルブタイミングに制御することによって、ＮＯＬが発生し、内部ＥＧＲガスの量がＨＣＣＩ燃焼モードに適した大きさに制御されるので、燃焼室３ｅ内の温度を適正な温度に制御することができ、エンジン３の失火およびノッキングを防止し、良好な燃焼状態を確保することができる。
【００８０】
・ＳＩ燃焼モード用のスロットル弁制御（ステップ４１）
基本的には、ＨＣＣＩ燃焼モード用のスロットル弁制御と同様に実行され、スロットル弁開度の目標開度として、ＳＩ燃焼モード用の目標開度を算出する点のみが異なっている。前述したように、この目標開度は、同じエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに対し、ＨＣＣＩ燃焼モード用の目標開度よりも小さな値に算出される。
【００８１】
・ＳＩ燃焼モード用の燃料噴射量・噴射時期制御（ステップ４３，４４）
基本的には、ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量・噴射時期制御と同様に実行される。以下、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と異なる点を中心に説明する。まず、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＥＱおよびエンジン水温ＴＷなどのエンジン３の運転状態に応じ、ＳＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第２燃料噴射量を算出する。次いで、算出された第２燃料噴射量を用い、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同じ算出手法によって、第２噴射時間を算出する。
【００８２】
次いで、算出された吸入空気量に応じ、ＳＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本燃料噴射量を算出するとともに、空燃比補正係数を、実空燃比が理論空燃比になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって算出する。次に、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同様、基本燃料噴射量に空燃比補正係数を乗算した値から第２燃料噴射量を減算することによって、第１燃料噴射量を算出する。次いで、算出された第１燃料噴射量を用い、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同じ算出手法によって、第１噴射時間を算出する。
【００８３】
次に、第１噴射時期および第２噴射時期を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、それぞれのＳＩ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を検索することにより、吸気行程中および圧縮行程中のタイミングとしてそれぞれ算出する。なお、ＳＩ燃焼モードでは、第１および第２燃料噴射弁１１，１２の双方を用いた燃料噴射は、ＳＩ燃焼モードへの切換時にのみ行われ、ＳＩ燃焼モードの継続中には、第２燃料噴射量は値０に設定され、第１燃料噴射弁１１のみによって燃料噴射が行われる。
【００８４】
・ＳＩ燃焼モード用の点火時期制御（ステップ４５）
基本的には、ＨＣＣＩ燃焼モード用の点火時期制御と同様に実行され、ＳＩ燃焼モード用の目標点火時期を算出する点のみが異なっている。
【００８５】
以上の各種のパラメータの制御によって、第１および第２燃料噴射弁１１，１２による燃料噴射により生成された混合気が、点火プラグ１０による火花点火によって燃焼し、ＳＩ燃焼モードが実行される。また、ＳＩ燃焼モードでは、ＨＣＣＩ燃焼モードの場合と同様、基本的には、エンジントルクが、要求トルクＴＲＥＱになるように制御される。さらに、以上のスロットル弁制御および燃料噴射量制御によって、エンジン３に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に制御され、それにより、三元触媒で構成された触媒装置１４によって排ガスを適切に浄化することができるので、良好な排ガス特性を得ることができる。また、吸気および排気バルブタイミングを高速バルブタイミングに制御することによって、内部ＥＧＲガスの量がＳＩ燃焼モードに適した大きさに制御されるので、燃焼室３ｅ内の温度を適正な温度に制御することができ、エンジン３の失火およびノッキングを防止し、良好な燃焼状態を確保することができる。
【００８６】
次に、図１１を参照しながら、図５のステップ３で実行される回転機制御処理について説明する。まず、図１１のステップ５１では、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「１」であるか否かを判別する。この切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣは、回転機２１の後述する燃焼モード切換中制御を実行しているときに、「１」に設定されるものである。この答がＮＯのとき、すなわち、回転機２１の燃焼モード切換中制御の実行中でないときには、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグの今回値Ｆ＿ＨＣＣＩが前回値Ｆ＿ＨＣＣＩＺと等しいか否かを判別する（ステップ５２）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、燃焼モードを切り換えるように判定されておらず、燃焼モードの切換時でないときには、通常時用の回転機制御を実行し（ステップ５３）、本処理を終了する。
【００８７】
この通常時用の回転機制御では、アクセル開度ＡＰや、算出されたバッテリ２２の充電状態に応じて、回転機２１の力行動作および回生動作が制御される。これにより、車両Ｖの走行中に、適宜、回転機２１によるエンジン３のアシストが行われ、車両Ｖの減速走行中に、適宜、車両Ｖの慣性エネルギが電力に変換され、バッテリ２２に充電される。
【００８８】
一方、上記ステップ５２の答がＮＯで、燃焼モードの切換時であるときには、回転機２１の燃焼モード切換中制御を実行するために、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣを「１」に設定し（ステップ５４）、続くステップ５５以降において、燃焼モード切換中制御を実行する。また、このステップ５４を実行した後には、上記ステップ５１の答がＹＥＳになり、その場合には、ステップ５５以降を実行する。
【００８９】
まず、ステップ５５では、エンジントルクＴＥＮＧを算出する。この算出は、前述したように吸気ＶＴ切換機構６の動作状態と吸気管内圧ＰＢＡに応じて算出された吸入空気量に基づいて、行われる。次いで、算出されたエンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱとほぼ等しいか否かを判別する（ステップ５６）。この答がＮＯで、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱとほぼ等しくないときには、要求トルクＴＲＥＱからエンジントルクＴＥＮＧを減算することによって、トルク偏差ＤＴＲＱを算出する（ステップ５７）。
【００９０】
次いで、算出されたトルク偏差ＤＴＲＱに基づいて、回転機２１の力行動作または回生動作を制御し（ステップ５８）、本処理を終了する。このステップ５８では、トルク偏差ＤＴＲＱが正値のとき、すなわち、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱよりも小さいときには、バッテリ２２から回転機２１に電力を供給するとともに、供給れる電力を制御することによって、トルク偏差ＤＴＲＱが値０になるように、回転機２１の出力トルクを制御する。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分が相殺されるように、回転機２１の力行動作が制御される結果、その不足分のトルクが回転機２１から出力される。
【００９１】
一方、トルク偏差ＤＴＲＱが負値のとき、すなわち、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱよりも大きいときには、回転機２１において、エンジン３から伝達される動力を用いて発電を行い、発電した電力をバッテリ２２に充電するとともに、発電される電力を制御することによって、トルク偏差ＤＴＲＱが値０になるように、発電に伴って発生する回転機２１の出力トルク（負荷トルク）を制御する。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクの余剰分が相殺されるように、回転機２１の回生動作が制御される結果、その余剰分のトルクが、電気エネルギとしてバッテリ２２に充電される。
【００９２】
一方、前記ステップ５６の答がＹＥＳで、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱとほぼ等しくなったときには、燃焼モード切換中制御を終了するために、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣを「０」にリセットする（ステップ５９）とともに、前記ステップ５３を実行し、通常時用の回転機制御を実行する。
【００９３】
なお、上述した燃焼モード切換中制御において、算出されたバッテリ２２の充電状態が所定の下限値とほぼ等しいときには、バッテリ２２の過放電を防止するために、回転機２１の力行動作の実行が禁止される一方、バッテリ２２の充電状態が所定の上限値とほぼ等しいときには、バッテリ２２の過充電を防止するために、回転機２１の回生動作の実行が禁止される。
【００９４】
次に、図１２および図１３を参照しながら、制御装置１によりエンジン３および回転機２１を制御したときの動作例について説明する。図１２は、燃焼モードがＳＩ燃焼モードからＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられたときの動作例を示しており、これとは逆に、図１３は、ＨＣＣＩ燃焼モードからＳＩ燃焼モードに切り換えられたときの動作例を示している。なお、図１２および図１３において、ＴＨおよびＧＡＩＲはそれぞれ、スロットル弁開度および吸入空気量であり、ＧＦＵＥＬは、第１および第２燃料噴射弁１１，１２から噴射される燃料量の和（以下「総燃料噴射量」という）である。また、Ａ／ＦＡＣＴおよびＡ／ＦＳはそれぞれ、実空燃比および理論空燃比であり、ＴＭＯＴは、回転機２１の出力トルク（以下「回転機トルク」という）、ＴＰＭは、エンジントルクＴＥＮＧと回転機トルクＴＭＯＴの和（以下「原動機トルク」という）である。
【００９５】
図１２に示すように、ＳＩ燃焼モードの実行中（時点ｔ０〜）、ＨＣＣＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えるべきと判定され（図６のステップ１３：ＮＯ→ＹＥＳ）、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「１」に設定されると（時点ｔ１、ステップ１４）、その時点ですぐに、吸気および排気バルブタイミングが、切換先のＨＣＣＩ燃焼モードに応じたＨＣＣＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度ＴＨが、ＨＣＣＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（図１０のステップ３１〜３４）。前述したように、スロットル弁９ａを駆動するＴＨアクチュエータ９ｂが、制御の応答性の高い電動式であるので、スロットル弁開度ＴＨは、上記の制御に応じてすぐに増大し、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。これに対し、吸気および排気ＶＴ切換機構６，７がいずれも、制御の応答性の低い油圧式であるので、吸気および排気バルブタイミングは、スロットル弁開度ＴＨと異なり、すぐにはＨＣＣＩ用タイミング、すなわち低速バルブタイミングに切り換わらず、その結果、ＮＯＬが発生しない。
【００９６】
また、上記のように吸気および排気バルブタイミングが低速バルブタイミングに完全に切り換わっていないとき（時点ｔ１〜時点ｔ２）には、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」に設定される（ステップ１５，１６）。これにより、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されることによって、燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御として、ＨＣＣＩ燃焼モード用の制御が実行されずに、ＳＩ燃焼モード用の制御が継続して実行される（ステップ３５、４３〜４５）結果、ＳＩ燃焼モードが継続される。
【００９７】
さらに、上記のＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換の禁止中（時点ｔ１〜時点ｔ２）、空燃比Ａ／ＦＡＣＴが、切換元のＳＩ燃焼モードに応じた理論空燃比Ａ／ＦＳになるように、第１および第２燃料噴射弁１１，１２による総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御される。これにより、空燃比Ａ／ＦＳが理論空燃比Ａ／ＦＳに保持されるとともに、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが、上述したように増大する吸入空気量ＧＡＩＲに応じて増大する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが増大し、要求トルクＴＲＥＱよりも大きくなる。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるのと同時に、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「１」に設定され（図１１のステップ５２、５４）、前述した回転機２１の燃焼モード切換中制御が開始される（ステップ５５〜５８）。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの余剰分が相殺されるように、回転機２１の回生動作が制御され、その結果、エンジントルクＴＥＮＧと回転機トルクＴＭＯＴ（負荷トルク）の和である原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【００９８】
そして、吸気および排気バルブタイミングが低速バルブタイミングに完全に切り換わり、ＮＯＬが発生すると（時点ｔ２）、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「０」にリセットされる（ステップ１５，１７）。これにより、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されることによって、ＨＣＣＩ燃焼モード用の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御が開始され、燃焼モードがＨＣＣＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ３５〜３８）。
【００９９】
また、このＨＣＣＩ燃焼モードの切換時（時点ｔ２）、吸気バルブタイミングが、吸気弁４の最大揚程が小さな低速バルブタイミングに切り換えられることによって、吸入空気量ＧＡＩＲが減少する。このことと、ＨＣＣＩ燃焼モードでは、前述したように空燃比Ａ／ＦＡＣＴが理論空燃比Ａ／ＦＳよりもリーン側の値になるように、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御されることから、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬは、吸入空気量ＧＡＩＲに応じて減少する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが減少し、要求トルクＴＲＥＱよりも小さくなる。これに対し、回転機２１の燃焼モード切換中制御によって、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分が相殺されるように、回転機２１の力行動作が制御される結果、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【０１００】
そして、ＨＣＣＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換後（時点ｔ２以降）、スロットル弁開度ＴＨが、要求トルクＴＲＥＱに応じてさらに増大側に制御され、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。このことと、それに応じて総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが増大することによって、エンジントルクＴＥＮＧが増大し、それに応じて回転機２１の力行動作が制御される結果、回転機トルクＴＭＯＴが減少し、この場合にも、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。その後、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱと等しくなると（時点ｔ３、ステップ５６：ＹＥＳ）、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「０」にリセットされ（ステップ５９）、回転機２１の燃焼モード切換中制御が終了される。
【０１０１】
また、図１３に示すように、ＨＣＣＩ燃焼モードの実行中（時点ｔ０’〜）、ＳＩ燃焼モードに燃焼モードを切り換えるべきと判定され（ステップ１３：ＹＥＳ→ＮＯ）、ＨＣＣＩ燃焼モードフラグＦ＿ＨＣＣＩが「０」に設定されると（時点ｔ１、ステップ１８）、その時点ですぐに、吸気および排気バルブタイミングが、切換先のＳＩ燃焼モードに応じたＳＩ用タイミングに切り換わるように制御されるとともに、スロットル弁開度ＴＨが、ＳＩ燃焼モード用の値に切り換わるように制御される（ステップ３９〜４１）。これにより、スロットル弁開度ＴＨが減少することによって、吸入空気量ＧＡＩＲが減少する。一方、吸気および排気バルブタイミングは、すぐにはＳＩ用タイミング、すなわち高速バルブタイミングに切り換わらず、その結果、ＮＯＬが発生した状態に保持される。
【０１０２】
また、上記のように吸気および排気バルブタイミングが高速バルブタイミングに完全に切り換わっていないとき（時点ｔ１’〜時点ｔ２’）には、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「１」に設定される（ステップ１９，１６）。これにより、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が禁止されることによって、燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御として、ＳＩ燃焼モード用の制御が実行されずに、ＨＣＣＩ燃焼モード用の制御が継続して実行される（ステップ４２、３６〜３８）結果、ＨＣＣＩ燃焼モードが継続される。
【０１０３】
さらに、上記のＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換の禁止中（時点ｔ１’〜時点ｔ２’）、実空燃比Ａ／ＦＡＣＴが、切換元のＨＣＣＩ燃焼モードに応じた、理論空燃比Ａ／ＦＳよりもリーン側の値になるように、第１および第２燃料噴射弁１１，１２による総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御される。これにより、空燃比Ａ／ＦＳがリーン側の値に保持されるとともに、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが、上述したように減少する吸入空気量ＧＡＩＲに応じて減少する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが減少し、要求トルクＴＲＥＱよりも小さくなる。また、この場合にも、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるのと同時に、回転機２１の燃焼モード切換中制御が開始される。これにより、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分が相殺されるように、回転機２１の力行動作が制御される結果、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【０１０４】
そして、吸気および排気バルブタイミングが高速バルブタイミングに完全に切り換わると（時点ｔ２’）、燃焼モード切換禁止フラグＦ＿ＳＷＮＧが「０」にリセットされる（ステップ１９，１７）。これにより、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換が許可されることによって、ＳＩ燃焼モード用の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の制御が開始され、燃焼モードがＳＩ燃焼モードに切り換えられる（ステップ４２〜４５）。
【０１０５】
また、このＳＩ燃焼モードの切換時（時点ｔ２’）、吸気バルブタイミングが、吸気弁４の最大揚程が大きな高速バルブタイミングに切り換えられることによって、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。このことと、ＳＩ燃焼モードでは、前述したように空燃比Ａ／ＦＡＣＴが理論空燃比Ａ／ＦＳになるように、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御されることから、総燃料噴射量ＧＦＵＥＬは、吸入空気量ＧＡＩＲに応じて増大する。以上の結果、エンジントルクＴＥＮＧが増大し、要求トルクＴＲＥＱよりも大きくなる。これに対し、回転機２１の燃焼モード切換中制御によって、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの余剰分が相殺されるように、回転機２１の回生動作が制御される結果、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。
【０１０６】
そして、ＳＩ燃焼モードへの燃焼モードの切換後（時点ｔ２’以降）、スロットル弁開度ＴＨが、要求トルクＴＲＥＱに応じて減少側に制御され、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが減少する。この場合、吸気バルブタイミングが、吸気弁４の最大揚程が大きな高速バルブタイミングであることによって、吸入空気量ＧＡＩＲは、応答遅れをもって、漸減する。このことと、それに応じて総燃料噴射量ＧＦＵＥＬが漸減することによって、エンジントルクＴＥＮＧが漸減し、それに応じて回転機２１の回生動作が制御される結果、負値である回転機トルクＴＭＯＴの絶対値が漸減し、この場合にも、原動機トルクＴＰＭは、要求トルクＴＲＥＱと等しくなる。その後、エンジントルクＴＥＮＧが要求トルクＴＲＥＱと等しくなると（時点ｔ３’）、図１２の場合と同様、切換中制御フラグＦ＿ＳＷＣが「０」にリセットされ、回転機２１の燃焼モード切換中制御が終了される。
【０１０７】
また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態における排気ＶＴ切換機構７が、本発明における可変動弁機構に相当し、本実施形態における吸気圧センサ３３、筒内圧センサ３４およびアクセル開度センサ３８が、出力算出手段、筒内圧パラメータ検出手段および要求出力算出手段にそれぞれ相当する。また、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における切換判定手段、機構制御手段、切換許可・禁止手段、空燃比制御手段、出力算出手段、要求出力算出手段、および回転機制御手段に相当するとともに、本実施形態におけるＰＤＵ２３が、回転機制御手段に相当する。さらに、本実施形態における筒内圧ＰＣＹＬ、エンジントルクＴＥＮＧおよび要求トルクＴＲＥＱが、本発明における筒内圧パラメータ、算出された内燃機関の出力、および要求出力にそれぞれ相当する。
【０１０８】
以上のように、本実施形態によれば、吸気および排気バルブタイミングが、ＨＣＣＩ燃焼モードでは低速バルブタイミングに、ＳＩ燃焼モードでは高速バルブタイミングに、それぞれ制御される。これにより、各燃焼モードにおいて、適正な内部ＥＧＲガスの量が得られ、それにより、燃焼室３ｅ内の温度を適切に制御することができるので、エンジン３の良好な燃焼状態を確保することができる。また、エンジン３に供給される混合気の空燃比が、ＨＣＣＩ燃焼モードでは理論空燃比Ａ／ＦＳよりもリーン側に、ＳＩ燃焼モードでは理論空燃比Ａ／ＦＳに、それぞれ制御されるので、エンジン３の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。
【０１０９】
さらに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されるとすぐに、切換先の燃焼モードに応じて、吸気および排気バルブタイミングが制御される。また、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、検出された筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、吸気および排気バルブタイミングが完全に切り換わるまでの間、燃焼モードの切換が禁止されるとともに、吸気および排気バルブタイミングが完全に切り換わった時点で、燃焼モードの切換が許可される。これにより、吸気および排気ＶＴ切換機構６，７の動作遅れなどにかかわらず、燃焼室３ｅ内の温度を切換先の燃焼モードに適した温度に制御した状態で、燃焼モードを切り換えることができ、したがって、燃焼モードの切換時に、エンジン３の良好な燃焼状態を確保することができる。
【０１１０】
また、燃焼モードの切換の禁止中に、実空燃比Ａ／ＦＡＣＴが、切換元の燃焼モードに応じて制御される。これにより、前述した従来の場合と異なり、燃焼モードの切換中に、適正な空燃比を得ることができ、それにより、エンジン３の排ガス特性および燃費を向上させることができる。
【０１１１】
さらに、燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、要求トルクＴＲＥＱに対するエンジントルクＴＥＮＧの不足分および余剰分が相殺されるように、回転機２１の力行動作および回生動作がそれぞれ制御される。したがって、燃焼モードの切換中に、要求トルクＴＲＥＱに見合った大きさのトルクをエンジン３および回転機２１から出力することができるので、良好なドライバビリティを得ることができる。
【０１１２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、排気ＶＴ切換機構７は、排気弁５の動作特性として、排気バルブタイミングおよび排気弁５の最大揚程の双方を同時に変更可能であるが、排気バルブタイミングのみ、または排気弁５の最大揚程のみを変更可能なものでもよい。また、排気ＶＴ切換機構７は、油圧式であるが、電磁式でもよい。さらに、排気ＶＴ切換機構７は、排気バルブタイミングを、低速バルブタイミングと高速バルブタイミングの間で段階的に切換可能であるが、３つ以上の複数のバルブタイミングの間で段階的に切換可能なものでもよい。
【０１１３】
また、実施形態では、本発明における筒内圧パラメータは、筒内圧ＰＣＹＬであるが、筒内圧を表すパラメータであれば、他の適当なパラメータ、例えば、筒内圧の変化量や、エンジン３のクランク軸３ａの角加速度でもよい。さらに、実施形態では、エンジントルクＴＥＮＧを算出するためのパラメータとして、吸気ＶＴ切換機構６の動作状態および吸気圧ＰＢＡを用いているが、第１燃料噴射弁１１による燃料噴射量および／または第２燃料噴射弁１２による燃料噴射量を用いてもよい。また、実施形態では、本発明における内燃機関の出力として、エンジントルクＴＥＮＧ（Ｎ・ｍ）を算出しているが、エンジン３の動力（Ｎ・ｍ／ｓ）を算出してもよく、また、本発明における要求出力として、要求トルクＴＲＥＱを算出しているが、エンジン３に要求される動力を算出してもよい。
【０１１４】
さらに、実施形態では、燃焼モードの切換の許可・禁止の判定に、ＴＤＣ信号が発生したタイミングで検出された筒内圧ＰＣＹＬを用いているが、図８および図９を用いて説明した、吸気および排気バルブタイミングの切換の完了の判定手法から明らかなように、ピストン３ｃが吸気ＴＤＣ位置に位置したタイミングで検出された筒内圧ＰＣＹＬを用いてもよい。あるいは、第１および第２クランク角度位置Ｃ１，Ｃ２で規定されるＮＯＬ期間中における筒内圧ＰＣＹＬの最大値を算出するとともに、算出された最大値を用いてもよい。また、排気弁の最大揚程のみを変更する可変動弁機構を用いることによりＮＯＬがほとんど発生しないような場合、ピストン３ｃが吸気ＴＤＣ位置に位置したときに、燃焼室３ｅ内の既燃ガスが最も圧縮されることから、吸気ＴＤＣ位置または吸気ＴＤＣ位置付近に位置したタイミングで検出された筒内圧ＰＣＹＬを、燃焼モードの切換の許可・禁止の判定に用いてもよい。あるいは、吸気ＴＤＣ位置を含む、排気行程の終期から吸気行程の初期までの所定の期間における筒内圧ＰＣＹＬの最大値を算出するとともに、算出された最大値を用いてもよい。
【０１１５】
さらに、実施形態では、回転機２１は、ブラシレスＤＣモータであるが、本発明における回転機の機能を有するものであればよく、例えばＡＣモータでもよい。また、実施形態では、回転機２１への電力供給と、回転機２１による発電電力の充電とを行うための蓄電装置として、バッテリ２２を用いているが、充電・放電可能なものであれば、キャパシタでもよい。さらに、実施形態では、回転機２１のロータを、エンジン３のクランク軸３ａに直接、連結しているが、クラッチや変速装置を介してクランク軸３ａに連結してもよく、あるいは、クランク軸３ａに連結せずに、車両Ｖの後輪ＷＲ，ＷＲに連結してもよい。また、これとは逆に、回転機２１のロータを前輪ＷＦ，ＷＦに、クランク軸３ａを後輪ＷＲ，ＷＲに、それぞれ連結してもよい。
【０１１６】
さらに、実施形態では、本発明における内燃機関として、第１および第２燃料噴射弁１１，１２を備えるエンジン３を用いているが、ＨＣＣＩ燃焼モードとＳＩ燃焼モードに切り換えて運転される内燃機関であれば、第１および第２燃料噴射弁１１，１２の一方のみを備えるものを用いてもよい。また、実施形態では、ＨＣＣＩ燃焼モード中に、点火プラグ１０による火花点火を補助的に実行しているが、省略してもよい。さらに、実施形態は、本発明を、車両Ｖ用のエンジン３に適用した例であるが、本発明は、これに限らず、船舶推進機用のエンジンや、航空機用のエンジンに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 制御装置
２ ＥＣＵ（切換判定手段、機構制御手段、切換許可・禁止手段、
空燃比制御手段、出力算出手段、要求出力算出手段、
回転機制御手段）
３ エンジン
３ｂ 気筒
３ｅ 燃焼室
５ 排気弁
７ 排気ＶＴ切換機構（可変動弁機構）
２１ 回転機
２３ ＰＤＵ（回転機制御手段）
３３ 吸気圧センサ（出力算出手段）
３４ 筒内圧センサ（筒内圧パラメータ検出手段）
３８ アクセル開度センサ（要求出力算出手段）
ＰＣＹＬ 筒内圧（筒内圧パラメータ）
ＴＥＮＧ エンジントルク（算出された内燃機関の出力）
ＴＲＥＱ 要求トルク（要求出力）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼モードを、混合気を予混合圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードに切り換えて運転されるとともに、可変動弁機構により排気弁の動作特性を変更することによって、燃焼室内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガスの量を変更可能な内燃機関を備える原動機の制御装置であって、
前記燃焼モードを切り換えるべきか否かを判定する切換判定手段と、
前記ＨＣＣＩ燃焼モードおよび前記ＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる前記排気弁の動作特性が得られるように前記可変動弁機構を制御するとともに、前記切換判定手段により前記燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の前記燃焼モードに応じて前記可変動弁機構を制御する機構制御手段と、
前記内燃機関の気筒内の圧力を表す筒内圧パラメータを検出する筒内圧パラメータ検出手段と、
前記切換判定手段により前記燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、前記検出された筒内圧パラメータに基づいて、当該燃焼モードの切換を許可または禁止する切換許可・禁止手段と、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を、前記ＨＣＣＩ燃焼モードおよび前記ＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御するとともに、前記切換許可・禁止手段による前記燃焼モードの切換の禁止中、切換元の前記燃焼モードに応じて空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項２】
前記原動機は、動力を出力する力行動作と、入力された動力を電力に変換する回生動作を実行可能な回転機をさらに備え、
前記内燃機関の出力を算出する出力算出手段と、
前記内燃機関に要求される要求出力を算出する要求出力算出手段と、
前記燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、前記算出された要求出力に対する前記算出された内燃機関の出力の不足分および余剰分を相殺するように、前記回転機の力行動作および回生動作をそれぞれ制御する回転機制御手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の原動機の制御装置。
【請求項１】
燃焼モードを、混合気を予混合圧縮着火によって燃焼させるＨＣＣＩ燃焼モードと、混合気を火花点火によって燃焼させるＳＩ燃焼モードに切り換えて運転されるとともに、可変動弁機構により排気弁の動作特性を変更することによって、燃焼室内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガスの量を変更可能な内燃機関を備える原動機の制御装置であって、
前記燃焼モードを切り換えるべきか否かを判定する切換判定手段と、
前記ＨＣＣＩ燃焼モードおよび前記ＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる前記排気弁の動作特性が得られるように前記可変動弁機構を制御するとともに、前記切換判定手段により前記燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、切換先の前記燃焼モードに応じて前記可変動弁機構を制御する機構制御手段と、
前記内燃機関の気筒内の圧力を表す筒内圧パラメータを検出する筒内圧パラメータ検出手段と、
前記切換判定手段により前記燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、前記検出された筒内圧パラメータに基づいて、当該燃焼モードの切換を許可または禁止する切換許可・禁止手段と、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を、前記ＨＣＣＩ燃焼モードおよび前記ＳＩ燃焼モードにおいてそれぞれ互いに異なる値に制御するとともに、前記切換許可・禁止手段による前記燃焼モードの切換の禁止中、切換元の前記燃焼モードに応じて空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする原動機の制御装置。
【請求項２】
前記原動機は、動力を出力する力行動作と、入力された動力を電力に変換する回生動作を実行可能な回転機をさらに備え、
前記内燃機関の出力を算出する出力算出手段と、
前記内燃機関に要求される要求出力を算出する要求出力算出手段と、
前記燃焼モードを切り換えるべきと判定されているときに、前記算出された要求出力に対する前記算出された内燃機関の出力の不足分および余剰分を相殺するように、前記回転機の力行動作および回生動作をそれぞれ制御する回転機制御手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の原動機の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２３６７８４（Ｐ２０１１−２３６７８４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７６５１（Ｐ２０１０−１０７６５１）
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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