特許 5939179 圧縮自己着火式エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5939179

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】圧縮自己着火式エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/04 20060101AFI20160609BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20160609BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20160609BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20160609BHJP

   F02B 1/12 20060101ALI20160609BHJP

   F02B 11/00 20060101ALI20160609BHJP

   F02M 31/04 20060101ALI20160609BHJP

   F02M 31/20 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/04 335B

   F02D41/04 335Z

   F02D41/02 351

   F02D41/04 310Z

   F02D41/34 F

   F02D41/34 H

   F02D45/00 345B

   F02B1/12

   F02B11/00 Z

   F02M31/04 A

   F02M31/20 A

【請求項の数】4

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2013-48135(P2013-48135)

(22)【出願日】2013年3月11日

(65)【公開番号】特開2014-173532(P2014-173532A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2015年3月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100133916

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 興

(72)【発明者】

【氏名】早田 光則

(72)【発明者】

【氏名】山形 直之

(72)【発明者】

【氏名】楠 友邦

(72)【発明者】

【氏名】▲浜▼田 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】荒木 啓二

【審査官】 立花 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−０１８２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２１５８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８３６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７２６６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ１３／００−２８／００

Ｆ０２Ｄ４１／００−４５／００

Ｆ０２Ｂ １／００−２３／１０

Ｆ０２Ｍ３１／００−３３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガソリンを含有する燃料を燃焼室に噴射するインジェクタと燃焼室に火花を放電する点火プラグとを含むエンジン本体と、エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、予め定められたＣＩ領域で上記燃料の自着火によるＣＩ燃焼を実行させるとともに、ＣＩ領域よりも高負荷側の領域を含むＳＩ領域で上記点火プラグの火花点火によるＳＩ燃焼を実行させる制御手段とを備えた圧縮自己着火式エンジンであって、
上記吸気通路は、吸気を加熱する加熱手段が設けられた高温通路と、高温通路と並列に延び、かつ加熱手段が設けられない低温通路と、高温通路および低温通路が集合した集合部と、集合部と上記エンジン本体とを接続する下流側通路と、上記高温通路および低温通路をそれぞれ流通する吸気の流量を調節する流量調節手段とを有し、
上記制御手段は、上記ＣＩ領域での運転時に、吸気の少なくとも一部が上記高温通路を通じてエンジン本体に導入されるように上記流量調節手段を制御する一方、上記ＳＩ領域での運転時には、上記低温通路からエンジン本体に導入される吸気の割合が上記ＣＩ領域での運転時よりも増えるように上記流量調節手段を制御し、さらに、
上記制御手段は、上記ＣＩ領域からＳＩ領域へと運転ポイントが移行する過渡運転時に、上記ＳＩ領域での定常運転時よりも上記燃料の噴射開始時期を遅らせた状態でＳＩ燃焼を実行し、かつその過渡運転時の噴射開始時期を、圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡの範囲に含まれるように設定する一方、上記ＳＩ領域からＣＩ領域へと運転ポイントが移行する逆過渡運転時には、ＳＩ燃焼を実行し、かつそのときの燃料の噴射開始時期を、上記ＣＩ領域からＳＩ領域への過渡運転時よりも早い時期に設定する、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジン。

【請求項2】

請求項１記載の圧縮自己着火式エンジンにおいて、
上記ＳＩ領域での定常運転時に設定される燃料の噴射開始時期が、圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡの範囲に含まれる、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジン。

【請求項3】

請求項２記載の圧縮自己着火式エンジンにおいて、
上記ＳＩ領域での定常運転時、および、上記ＣＩ領域からＳＩ領域への過渡運転時は、上記インジェクタから２回以上に分割して燃料が噴射され、
上記分割噴射される燃料の最終段の噴射開始時期が、ＳＩ領域での定常運転のときは圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡの範囲であり、上記ＣＩ領域からＳＩ領域への過渡運転のときは圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡの範囲である、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジン。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮自己着火式エンジンにおいて、
上記低温通路には、その内部を流通する吸気を冷却する冷却手段が設けられた、ことを特徴とする圧縮自己着火式エンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガソリンを含有する燃料を自着火により燃焼させるＣＩ燃焼が少なくとも一部の運転領域で実行可能な圧縮自己着火式エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガソリンエンジンの分野では、点火プラグの火花点火によって混合気を強制的に燃焼させる火花点火燃焼を採用することが一般的であったが、近年、このような火花点火燃焼に代えて、いわゆる圧縮自己着火燃焼をガソリンエンジンに適用する研究が進められている。圧縮自己着火燃焼とは、ピストンの圧縮によりつくり出される高温・高圧の環境下で混合気を自着火により燃焼させることである。圧縮自己着火燃焼は、混合気が同時多発的に自着火する燃焼であり、火炎伝播により徐々に燃焼が拡がる火花点火燃焼に比べて燃焼期間が短く、より高い熱効率が得られるといわれている。なお、以下では、火花点火燃焼（Spark Ignition Combustion）のことを「ＳＩ燃焼」と略称し、圧縮自己着火燃焼（Compression Self-Ignition Combustion）のことを「ＣＩ燃焼」と略称する。

【0003】

上記ＣＩ燃焼は、燃料噴射量が少なく熱発生量が少ないエンジンの低負荷域では起き難い。そこで、このような低負荷域でも確実にＣＩ燃焼を起こさせるために、エンジン本体に導入される吸気を強制的に加熱する吸気加熱手段を設けることが提案されている。例えば、吸気加熱手段を備えた圧縮自己着火式エンジンとして、下記の特許文献１および特許文献２が知られている。

【0004】

特許文献１には、排気ガスとの熱交換によって吸気を加熱する熱交換器を排気通路に設けたエンジンが開示されている。このエンジンの吸気通路と排気通路との間には、吸気通路から分岐して熱交換器を通った後に再び吸気通路へと戻されるバイパス通路が設けられている。バイパス通路の下流端部と吸気通路との接続部には、切換バルブが設けられており、この切換バルブの開度によって吸気の分岐流れが制御されるようになっている。具体的に、この特許文献１のエンジンでは、その部分負荷運転時に、バイパス通路への分岐流れを許容するように切換バルブが制御される。これにより、バイパス通路を通じて熱交換器に吸気が導入され、この熱交換器で加熱された吸気がエンジン本体に導入されることにより、ＣＩ燃焼が促進される。一方、この状態でエンジン負荷が増大するとノッキングの発生が懸念される。そこで、ノッキングが発生したと判定された場合には、バイパス通路への分岐流れを遮断するように切換バルブが制御され、吸気の加熱が停止される。さらに、エンジンの全負荷域では、吸気の加熱が停止される上に、燃焼形式がＣＩ燃焼からＳＩ燃焼に切り換えられる。

【0005】

特許文献２には、吸気通路をバイパスするバイパス通路に吸気加熱手段としてのヒータを設けたエンジンが開示されている。バイパス通路の下流端部（吸気通路との接続部）には三方電磁弁が設けられており、この三方電磁弁の切換え制御により、ヒータを通じて加熱された高温の吸気がエンジン本体に導入される状態から、ヒータを通過しない未加熱の吸気がエンジン本体に導入される状態へと（またはその逆へと）切り換えられるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−６２５８９号公報

【特許文献2】特開２００６−２８３６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１，２によれば、加熱手段により加熱された高温の吸気をエンジン本体に導入するか、未加熱の吸気をエンジン本体に導入するかを、エンジンの運転状態等に応じて切り換えることができるので、適正なＣＩ燃焼が実行可能な領域を拡大できるという利点がある。

【0008】

ところで、ＣＩ燃焼を行わせるために高温の吸気をエンジン本体に導入している状態から、急に、ＳＩ燃焼が必要な運転状態（例えばエンジン高負荷域）に移行することがある。このとき、加熱手段による吸気の加熱を停止したとしても、その直前に加熱手段を通過した高温の吸気がまだ存在しているので、この高温の吸気がエンジン本体に導入されて消費されるまでの間に、ある程度の時間が必要となる。この期間中は、高負荷であるにもかかわらず高温の吸気がエンジン本体に導入されるので、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼が起き易くなる。そこで、高温の吸気が消費されるまでの間、燃料の噴射を停止する燃料カットを実行することが考えられる。しかしながら、そのようにすると、異常燃焼の発生は回避できても、エンジントルクが一時的に急減してトルクショックを招くことになる。

【0009】

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ＣＩ燃焼の実行時に吸気を加熱する加熱手段を備えながらも、異常燃焼を伴うことなくスムーズにＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へと移行することが可能な圧縮自己着火式エンジン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】

【0010】

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、ガソリンを含有する燃料を燃焼室に噴射するインジェクタと燃焼室に火花を放電する点火プラグとを含むエンジン本体と、エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、予め定められたＣＩ領域で上記燃料の自着火によるＣＩ燃焼を実行させるとともに、ＣＩ領域よりも高負荷側の領域を含むＳＩ領域で上記点火プラグの火花点火によるＳＩ燃焼を実行させる制御手段とを備えた圧縮自己着火式エンジンであって、上記吸気通路は、吸気を加熱する加熱手段が設けられた高温通路と、高温通路と並列に延び、かつ加熱手段が設けられない低温通路と、高温通路および低温通路が集合した集合部と、集合部と上記エンジン本体とを接続する下流側通路と、上記高温通路および低温通路をそれぞれ流通する吸気の流量を調節する流量調節手段とを有し、上記制御手段は、上記ＣＩ領域での運転時に、吸気の少なくとも一部が上記高温通路を通じてエンジン本体に導入されるように上記流量調節手段を制御する一方、上記ＳＩ領域での運転時には、上記低温通路からエンジン本体に導入される吸気の割合が上記ＣＩ領域での運転時よりも増えるように上記流量調節手段を制御し、さらに、上記制御手段は、上記ＣＩ領域からＳＩ領域へと運転ポイントが移行する過渡運転時に、上記ＳＩ領域での定常運転時よりも上記燃料の噴射開始時期を遅らせた状態でＳＩ燃焼を実行し、かつその過渡運転時の噴射開始時期を、圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡの範囲に含まれるように設定する一方、上記ＳＩ領域からＣＩ領域へと運転ポイントが移行する逆過渡運転時には、ＳＩ燃焼を実行し、かつそのときの燃料の噴射開始時期を、上記ＣＩ領域からＳＩ領域への過渡運転時よりも早い時期に設定する、ことを特徴とするものである（請求項１）。

【0011】

本発明によれば、ＣＩ燃焼の実行領域（ＣＩ領域）で、加熱手段で加熱された吸気が高温通路を通じてエンジン本体に導入されるので、負荷が低い条件でも確実に燃料を自着火させることができ、ＣＩ燃焼の安定性を高めることができる。一方、ＣＩ領域よりも高負荷側のＳＩ領域では、低温通路から導入される低温の吸気が増量されて、その状態でＳＩ燃焼が実行されるので、負荷が高い条件でも、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼を伴わない適正な燃焼を実現することができる。

【0012】

その上で、本発明では、ＣＩ領域からＳＩ領域へと移行する過渡運転時に、移行先のＳＩ領域での噴射開始時期よりも遅れた所定のクランク角範囲（圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡ）で燃料の噴射が開始され、それに基づきＳＩ燃焼が実行される。すると、その直前に加熱された高温の吸気が一時的に燃焼室に導入されたとしても、これに合わせて燃料噴射の開始時期が大幅に遅らされることで、燃料が圧縮上死点付近の高温環境下に晒される時間が短くされ、その結果、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼が回避される。また、異常燃焼回避のために一時的に燃料をカットしたような場合と異なり、燃焼が停止されずに継続されるので、エンジントルクが急減するトルクショックのような事態が生じることもない。このように、本発明によれば、異常燃焼を伴うことなく、しかもスムーズに、上記ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼への移行を行うことができる。
一方で、ＳＩ領域からＣＩ領域へと運転ポイントが移行する逆過渡運転時には、上記ＣＩ領域からＳＩ領域への過渡運転時よりも早い時期に燃料噴射が開始され、それに基づきＳＩ燃焼が実行されるので、ＣＩ領域に移行した直後であるために未だに高温の吸気がエンジン本体に導入されていない状況（つまり低温の吸気が多くを占める状況）でも、早めの燃料噴射に基づくＳＩ燃焼が実行されることにより、例えば失火が起きることが回避され、適正な燃焼を継続的に行わせることができる。

【0013】

本発明において、好ましくは、上記ＳＩ領域での定常運転時に設定される燃料の噴射開始時期が、圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡの範囲に含まれる（請求項２）。

【0014】

このようなＳＩ領域での噴射の開始時期は、上述した過渡運転のときに比べれば早いものの、圧縮上死点に比較的近い充分に遅れたタイミングということができる。負荷の高い条件下においてこのような遅めのタイミングで噴射された燃料は、噴射後間もなく行われる火花点火をきっかけに燃焼し、比較的急速に燃え広がるので、高い熱効率を得ることができるとともに、異常燃焼の発生を防止することができる。

【0015】

上記ＳＩ領域での定常運転時、および、上記ＣＩ領域からＳＩ領域への過渡運転時は、上記インジェクタから２回以上に分割して燃料を噴射してもよい。このような分割噴射を行う場合は、燃料の最終段の噴射開始時期を、ＳＩ領域での定常運転のときは圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡの範囲に設定し、上記ＣＩ領域からＳＩ領域への過渡運転のときは圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡの範囲に設定すればよい（請求項３）。

【0018】

本発明において、好ましくは、上記低温通路には、その内部を流通する吸気を冷却する冷却手段が設けられる（請求項４）。

【0019】

この構成によれば、低温通路を通過した後の吸気の温度が安定するので、低温通路および高温通路の下流側で混合される吸気の温度を、高い精度で所望の温度範囲に調節することができる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、本発明の圧縮自己着火式エンジンによれば、ＣＩ燃焼の実行時に吸気を加熱する加熱手段を備えながらも、異常燃焼を伴うことなくスムーズにＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へと移行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態にかかる圧縮自己着火式エンジンの全体構成を示す図である。

【図2】上記エンジンの制御系を示すブロック図である。

【図3】上記エンジンの運転領域を燃焼モードの相違によって複数の領域に分けたマップである。

【図4】上記エンジンの各運転状態で実行される燃焼モードを模式的に表した説明図であり、（ａ）はＨＣＣＩモード、（ｂ）はリタードＣＩモード、（ｃ）はリタードＳＩモードをそれぞれ表している。

【図5】上記エンジンの負荷が変化した場合の各種状態量の推移を示す図である。

【図6】上記エンジンの運転中に行われる制御の手順を示すフローチャートである。

【図7】ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へと移行する過渡ＳＩモードでの制御内容を説明するための図である。

【図8】ＳＩ燃焼からＣＩ燃焼へと移行する逆過渡ＳＩモードでの制御内容を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる圧縮自己着火式エンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、紙面に直交する方向に列状に並ぶ複数の気筒２（図１にはそのうちの１つの気筒のみを示す）を有するエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路３０と、排気通路３０を流通する排気ガスの一部を吸気通路２０に還流するためのＥＧＲ装置４０と、排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機５０とを備えている。

【0023】

エンジン本体１は、上記複数の気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。

【0024】

ピストン５の上方には燃焼室１０が形成されており、この燃焼室１０には、後述するインジェクタ１１からの噴射によって燃料が供給される。そして、噴射された燃料が燃焼室１０で燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。なお、当実施形態のエンジンはガソリンエンジンであるため、燃料としてはガソリンが用いられる。ただし、燃料の全てがガソリンである必要はなく、例えばアルコール等の副成分が燃料に含まれていてもよい。

【0025】

ピストン５は、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸１５とコネクティングロッド１６を介して連結されており、上記ピストン５の往復運動に応じてクランク軸１５が中心軸回りに回転するようになっている。

【0026】

各気筒２の幾何学的圧縮比、つまり、ピストン５が下死点にあるときの燃焼室１０の容積とピストン５が上死点にあるときの燃焼室１０の容積との比は、ガソリンエンジンとしてはかなり高めの値である１７以上２３以下に設定されている。これは、ガソリンを自着火により燃焼させるＣＩ燃焼を実現するために、燃焼室１０を大幅に高温・高圧化する必要があるからである。

【0027】

シリンダヘッド４には、吸気通路２０から供給される空気（以下、吸気ともいう）を各気筒２の燃焼室１０に導入するための吸気ポート６と、各気筒２の燃焼室１０で生成された排気ガスを排気通路３０に導出するための排気ポート７と、吸気ポート６の燃焼室１０側の開口を開閉する吸気弁８と、排気ポート７の燃焼室１０側の開口を開閉する排気弁９とが設けられている。

【0028】

吸気弁８および排気弁９は、それぞれ、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構１８，１９により、クランク軸１５の回転に連動して開閉駆動される。

【0029】

吸気弁８用の動弁機構１８には、吸気弁８のリフト量を連続的に（無段階で）変更することが可能な可変機構１８ａが組み込まれている。このような構成の可変機構１８ａは、連続可変バルブリフト機構（ＣＶＶＬ）などとして既に公知であり、具体的な構成例として、吸気弁８駆動用のカムをカム軸の回転と連動して往復揺動運動させるリンク機構と、リンク機構の配置（レバー比）を可変的に設定するコントロールアームと、コントロールアームを電気的に駆動することによって上記カムの揺動量（吸気弁８を押し下げる量と期間）を変更するステッピングモータとを備えたものを挙げることができる。

【0030】

排気弁９用の動弁機構１９には、吸気行程中に排気弁９を押し下げる機能を有効または無効にする切替機構１９ａが組み込まれている。すなわち、この切替機構１９ａは、排気弁９を排気行程だけでなく吸気行程でも開弁可能にするとともに、この吸気行程中の排気弁９の開弁動作（いわゆる排気弁９の２度開き）を実行するか停止するかを切り替える機能を有している。

【0031】

このような構成の切替機構１９ａは既に公知であり、その具体例として、排気弁９駆動用の通常のカム（排気行程中に排気弁９を押し下げるカム）とは別に吸気行程中に排気弁９を押し下げるサブカムと、このサブカムの駆動力が排気弁９に伝達されるのを有効または無効にするいわゆるロストモーション機構とを備えたものを挙げることができる。

【0032】

上記切替機構１９ａのサブカムによる排気弁９の押し下げが有効にされると、排気弁９が排気行程だけでなく吸気行程中にも開弁させられるので、高温の排気ガスが排気ポート７から燃焼室１０に逆流する、いわゆる内部ＥＧＲが実現され、燃焼室１０の高温化が図られるとともに、燃焼室１０に導入される吸気の量が低減される。

【0033】

シリンダヘッド４には、燃焼室１０に向けて燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１１と、インジェクタ１１から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火エネルギーを供給する点火プラグ１２とが、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。

【0034】

インジェクタ１１は、ピストン５の上面を臨むような姿勢でシリンダヘッド４に設けられている。各気筒２のインジェクタ１１にはそれぞれ燃料供給管１３が接続されており、各燃料供給管１３を通じて供給される燃料（ガソリン）が、インジェクタ１１の先端部に設けられた複数の噴孔（図示省略）から噴射されるようになっている。

【0035】

より具体的に、燃料供給管１３の上流側には、エンジン本体１により駆動されるプランジャー式のポンプ等からなるサプライポンプ１４が設けられているとともに、このサプライポンプ１４と燃料供給管１３との間には、全気筒に共通の蓄圧用のコモンレール（図示省略）が設けられている。そして、このコモンレール内で蓄圧された燃料が各気筒２のインジェクタ１１に供給されることにより、各インジェクタ１１からは、最大で１２０ＭＰａ程度の高い圧力の燃料が噴射可能となされている。

【0036】

インジェクタ１１から噴射される燃料の噴射圧力（以下、単に燃圧ともいう）は、サプライポンプ１４から圧送された燃料の一部を燃料タンク側に戻す量（燃料の逃がし量）を増減させることにより調節可能である。すなわち、サプライポンプ１４には、燃料の逃がし量を調節するための燃圧制御弁１４ａ（図２参照）が内蔵されており、この燃圧制御弁１４ａを用いて燃圧を所定範囲内（例えば２０〜１２０ＭＰａの間）で調節することが可能とされている。

【0037】

吸気通路２０は、１本の共通通路２１と、共通通路２１の下流端部（吸気の流れ方向下流側の端部）から２股状に分岐した高温通路２２および低温通路２３と、両通路２２，２３の各下流端部に接続された所定容積のサージタンク２４と、サージタンク２４から下流側に延びて各気筒２の吸気ポート６とそれぞれ連通する複数本の独立通路２５（図１にはそのうちの１本のみを示す）とを有している。なお、サージタンク２４は本発明にかかる「集合部」に相当し、独立通路２５は本発明にかかる「下流側通路」に相当する。

【0038】

高温通路２２には、吸気を加熱するインターウォーマ２６が設けられている。インターウォーマ２６は、エンジン本体１を冷却する冷却水との熱交換によって吸気を加熱する熱交換器であり、本発明にかかる「加熱手段」に相当するものである。詳しい図示を省略するが、インターウォーマ２６の内部には、吸気が流通可能な多数のチューブが配設されており、そのチューブの周囲領域にエンジンの冷却水が導入されるようになっている。高温通路２２に流れ込んだ吸気は、インターウォーマ２６内を上記多数のチューブに分かれて流通し、その過程で、エンジンの冷却水との熱交換によって加熱される。その結果、インターウォーマ２６を通過した後の吸気の温度は、エンジンの冷却水の温度（暖機が完了した温間時で約７５〜９０℃）とほぼ同一の温度まで上昇させられる。

【0039】

低温通路２３には、吸気を冷却するインタークーラ２７が設けられている。インタークーラ２７は、車両のエンジンルームに導入される走行風との熱交換によって吸気を冷却する空冷式の熱交換であり、本発明にかかる「冷却手段」に相当するものである。詳しい図示を省略するが、インタークーラ２７の内部には、吸気が流通可能な多数のチューブが配設されており、そのチューブの周囲領域に走行風が導入されるようになっている。低温通路２３に流れ込んだ吸気は、インタークーラ２７内を上記多数のチューブに分かれて流通し、その過程で、走行風との熱交換によって冷却される。これにより、吸気通路２０の共通通路２１を流れる過程で昇温した吸気、特にターボ過給機５０で圧縮されることにより昇温した吸気が、インタークーラ２７を経て再び外気と同程度の温度まで冷却される。

【0040】

高温通路２２におけるインターウォーマ２６よりも下流側（インターウォーマ２６とサージタンク２４との間）には、高温通路２２を流通する吸気の流量を調節する第１スロットル弁２８が設けられている。同様に、低温通路２３におけるインタークーラ２７よりも下流側（インタークーラ２７とサージタンク２４との間）には、低温通路２３を流通する吸気の流量を調節する第２スロットル弁２９が設けられている。なお、これら第１スロットル弁２８および第２スロットル弁２９は、本発明にかかる「流量調節手段」に相当するものである。

【0041】

詳細な図示を省略するが、第１、第２スロットル弁２８，２９は、ともに、円筒状のバルブボディと、バルブボディの内部に回転可能に設けられたディスク状の弁体と、弁体を回転させる駆動源としての電気モータとを備えた電動式のバタフライ弁である。高温通路２２および低温通路２３を流通する各吸気の流量は、電気モータにより回転駆動される弁体の回転角度（開度）に基づき調節される。また、弁体の駆動源が電気モータであるため、例えば機械式のスロットル弁（車両に備わるアクセルペダルとワイヤー等で連係されたもの）を用いた場合と異なり、アクセルペダルの開度とは関係なく自由に各スロットル弁２８，２９の開度を変更することが可能である。

【0042】

このように、当実施形態では、第１、第２スロットル弁２８，２９として同様の構造のバタフライ弁が用いられている。ただし、各弁のボア径、つまりディスク状の弁体が着座する部分におけるバルブボディの内径を比較すると、当実施形態では、高温通路２２用の第１スロットル弁２８のボア径の方が、低温通路２３用の第２スロットル弁２９のボア径よりも小さく設定されている。

【0043】

排気通路３０は、各気筒２の排気ポート７と連通する複数本の独立通路３１（図１にはそのうちの１本のみを示す）と、独立通路３１の各下流端部（排気ガスの流れ方向下流側の端部）が集合した排気集合部３２と、排気集合部３２から下流側に延びる１本の共通通路３３とを有している。

【0044】

ＥＧＲ装置４０は、排気通路３０と吸気通路２０とを互いに連通するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１の途中部に設けられたＥＧＲクーラ４２および低温ＥＧＲ弁４３と、ＥＧＲ通路４１から分岐するように設けられたバイパス通路４５と、バイパス通路４５に設けられた高温ＥＧＲ弁４６とを有している。

【0045】

ＥＧＲ通路４１は、排気通路３０を流通する排気ガスの一部を吸気通路２０に還流するための通路であり、当実施形態では、排気通路３０の排気集合部３２と吸気通路２０の独立通路２５とを互いに連通している。なお、図示しないが、ＥＧＲ通路４１の下流部（吸気通路２０側の端部）は、気筒２ごとに設けられた独立通路２５の数に対応して複数本に分岐しており、各独立通路２５と１対１で接続されている。

【0046】

ＥＧＲクーラ４２は、ＥＧＲ通路４１を流通する排気ガスを冷却するための水冷式の熱交換器である。すなわち、ＥＧＲクーラ４２では、その内部に導入される冷却水との熱交換によって排気ガスが冷却される。ＥＧＲクーラ４２で用いられる冷却水は、エンジン本体１を冷却するための冷却水（エンジン冷却水）と同じものを用いてもよいが、当実施形態では、より高い冷却効果を得るために、エンジン冷却水とは別の冷却水が用いられる。このため、当実施形態の車両のエンジンルームには、エンジン冷却水を外気との熱交換によって冷却するためのメインラジエータとは別に、ＥＧＲクーラ４２用の冷却水を冷却するためのサブラジエータが設けられる（いずれも図示省略）。

【0047】

低温ＥＧＲ弁４３は、ＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲクーラ４２よりも下流側に設けられた電動式のバルブであり、その開閉動作に応じて、ＥＧＲ通路４１を通じて吸気通路２０に還流される排気ガスの量が調節されるようになっている。

【0048】

バイパス通路４５は、ＥＧＲクーラ４２およびＥＧＲ弁４３の双方をバイパスするように設けられており、ＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲクーラ４２の上流側部位とＥＧＲ弁４３の下流側部位とを互いに連通している。

【0049】

高温ＥＧＲ弁４６は、バイパス通路４５に設けられた電動式のバルブであり、その開閉動作に応じて、ＥＧＲ通路４１からバイパス通路４５へ分岐する排気ガスの量が調節されるようになっている。

【0050】

以上のようなＥＧＲ装置４０において、低温ＥＧＲ弁４３および高温ＥＧＲ弁４６の双方が閉じられると、ＥＧＲ通路４１またはバイパス通路４５を流通する排気ガスの流れが遮断されて、吸気通路２０へと還流される排気ガスの量は実質的にゼロになる。一方、低温ＥＧＲ弁４３が開かれて高温ＥＧＲ弁４６が閉じられたときには、排気ガスはＥＧＲ通路４１のみを通って吸気通路２０へと還流される。このため、吸気通路２０に還流される排気ガスは、その全てが、ＥＧＲクーラ４２によって冷却された低温の排気ガスとなる。この状態からさらに高温ＥＧＲ弁４６が開かれたとき、つまり低温ＥＧＲ弁４３および高温ＥＧＲ弁４６の双方が開かれたときには、排気ガスはＥＧＲ通路４１およびバイパス通路４５に分かれた後に吸気通路２０へと還流される。このため、吸気通路２０に還流される排気ガスは、ＥＧＲクーラ４２によって冷却された低温の排気ガスと、ＥＧＲクーラ４２によって冷却されない高温の排気ガスとが混合したものになる。

【0051】

ターボ過給機５０は、排気通路３０の共通通路３３に設けられたタービン５１と、吸気通路２０の共通通路２１に設けられたコンプレッサ５２と、これらタービン５１およびコンプレッサ５２を互いに連結する連結軸５３とを有している。エンジンの運転中、エンジン本体１の各気筒２から排気通路３０に排気ガスが排出されると、その排気ガスがターボ過給機５０のタービン５１を通過することにより、タービン５１が排気ガスのエネルギーを受けて高速で回転する。また、タービン５１と連結軸５３を介して連結されたコンプレッサ５２がタービン５１と同じ回転速度で回転させられることにより、吸気通路２０を通過する吸気が加圧されて、エンジン本体１の各気筒２へと圧送される。

【0052】

（２）制御系
次に、図２を用いて、エンジンの制御系について説明する。当実施形態のエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）６０によって統括的に制御される。ＥＣＵ６０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロプロセッサからなり、本発明にかかる制御手段に相当するものである。

【0053】

ＥＣＵ６０には、エンジンおよびこれを搭載する車両に設けられた複数のセンサから種々の情報が入力される。

【0054】

具体的に、エンジンには、図１および図２に示すように、エンジン本体１のクランク軸１５の回転速度を検出するエンジン速度センサＳＮ１と、エンジン本体１の冷却水の温度を検出する水温センサＳＮ２と、サージタンク２４を通過する吸気の温度を検出する吸気温センサＳＮ３と、サージタンク２４を通過する吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ４とが設けられている。また、車両には、外気温を検出する外気温センサＳＮ５と、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳＮ６とが設けられている。ＥＣＵ６０は、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ６と電気的に接続されており、それぞれのセンサから入力される信号に基づいて、上述した各種情報（エンジンの回転速度、冷却水の温度、吸気の温度‥‥など）を取得する。

【0055】

また、ＥＣＵ６０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ６からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、インジェクタ１１、点火プラグ１２、燃圧制御弁１４ａ、吸気弁８用の可変機構１８ａ、排気弁９用の切替機構１９ａ、第１スロットル弁２８、第２スロットル弁２９、低温ＥＧＲ弁４３、および高温ＥＧＲ弁４６と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。

【0056】

（３）運転状態に応じた制御
次に、図３〜図５を用いて、運転状態に応じたエンジン制御の具体的内容について説明する。

【0057】

図３は、エンジンの負荷および回転速度を縦軸および横軸として表したエンジンの運転領域を燃焼モードの相違によって複数の領域に分けたマップである。このマップは、エンジンの高負荷域および高速域に設定されたＳＩ領域Ｂと、ＳＩ領域Ｂを除く部分負荷の領域に設定されたＣＩ領域Ａとを含んでいる。さらに、ＣＩ領域Ａは、第１ＣＩ領域Ａ１と、第１領域Ａ１よりも負荷の高い第２ＣＩ領域Ａ２とに分けられる。

【0058】

ＣＩ領域Ａは、インジェクタ１１から噴射された燃料と空気との混合気をピストン５の圧縮により自着火させる燃焼、つまりＣＩ燃焼が実行される運転領域である。これに対し、ＳＩ領域Ｂは、点火プラグ１２の火花点火により混合気に強制着火する燃焼、つまりＳＩ燃焼が実行される運転領域である。

【0059】

より具体的に、ＣＩ領域Ａの中でも低負荷側の第１ＣＩ領域Ａ１では、ＨＣＣＩモードと称する燃焼制御が実行される。ＨＣＣＩモードとは、図４（ａ）に示すように、燃料と空気とを予め混合して得た混合気（予混合気）を圧縮により自着火させる燃焼制御のことである。なお、当実施形態では、ＨＣＣＩモードのとき、吸気行程中に燃料が噴射されるものとする。

【0060】

ＣＩ領域Ａの中でも高負荷側の第２ＣＩ領域Ａ２では、リタードＣＩモードと称する燃焼制御が実行される。リタードＣＩモードとは、図４（ｂ）に示すように、噴射すべき燃料の少なくとも一部を例えば圧縮上死点（図中のＴＤＣ）の近傍といった遅めのタイミングで噴射し、その燃料を短時間で自着火に至らせる燃焼制御のことである。ただし、当実施形態では、リタードＣＩモードのとき、前段噴射と後段噴射の２回に分けて燃料が噴射されるものとする（分割噴射）。このうち、前段噴射の時期は吸気行程中に設定され、後段噴射の時期は圧縮行程後期から膨張行程初期の間に設定される。また、噴射量の配分は、後段噴射の噴射量の方が前段噴射の噴射量よりも多くされる。

【0061】

一方、ＳＩ領域Ｂでは、リタードＳＩモードと称する燃焼制御が実行される。リタードＳＩモードとは、図４（ｃ）に示すように、噴射すべき燃料の少なくとも一部を例えば圧縮上死点（図中のＴＤＣ）の近傍といった遅めのタイミングで噴射し、その後間もなく行われる火花点火により強制燃焼させる制御のことである。ただし、当実施形態では、リタードＳＩモードのとき、前段噴射と後段噴射の２回に分けて燃料が噴射されるものとする（分割噴射）。このうち、前段噴射の時期は吸気行程中に設定され、後段噴射の時期は圧縮行程後期から膨張行程初期の間に設定される。また、噴射量の配分は、後段噴射の噴射量の方が前段噴射の噴射量よりも多くされる。

【0062】

ＥＣＵ６０は、上記のような各モードによる燃焼制御が実現されるように、エンジンの運転状態に応じて、吸気弁８および排気弁９の開弁特性、第１スロットル弁２８および第２スロットル弁２９の開度、低温ＥＧＲ弁４３および高温ＥＧＲ４６の開度、インジェクタ１１からの燃料の噴射時期（噴射開始時期および噴射終了時期）および燃圧、さらには点火プラグ１２による火花点火の時期等をそれぞれ制御する。

【0063】

図５は、図３のマップにおいてエンジンの運転ポイント（負荷および回転速度から特定される２次元マップ上のポイント）が矢印Ｘのように変化した場合、つまり、第１ＣＩ領域Ａ１、第２ＣＩ領域Ａ２、ＳＩ領域Ｂの順に移動するように運転ポイントが負荷方向に変化した場合の各種状態量の推移を示している。ただし、ここで示される状態量の推移は、あくまで、それぞれの負荷でエンジンが定常運転された場合のものであり、負荷が急激に変化したときのような過渡運転時については、図５とは異なる状態量に設定されることもある。この点については、後述する「（４）過渡運転時を含む制御動作」の中で詳しく説明する。

【0064】

図５において、Ｌｍｉｎはエンジンの最低負荷、Ｌｍａｘはエンジンの最高負荷であり、両者の間に存在する負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７は、何らかの制御の変更点となる負荷である。なお、第１ＣＩ領域Ａ１（ＨＣＣＩモード）に対応する負荷域はＬｍｉｎからＬ５までであり、第２ＣＩ領域Ａ２（リタードＣＩモード）に対応する負荷域はＬ５からＬ６までであり、ＳＩ領域Ｂ（リタードＳＩモード）に対応する負荷域はＬ６からＬｍａｘまでである。

【0065】

図５の（ａ）は、各気筒２の燃焼室１０に導入される充填ガスの内訳、つまり、それぞれの負荷において燃焼室１０に充填可能な最大充填量を１００％としたときの充填ガスの成分比率を表している。本図において、「内部ＥＧＲ」とは、排気弁９の２度開き（切替機構１９ａをＯＮして排気弁９を排気行程だけでなく吸気行程でも開弁させること）により排気ポート７から排気ガスを逆流させる操作により燃焼室１０に残留させられた高温の排気ガスのことである。また、「Ｈｏｔ−ＥＧＲ」とは、ＥＧＲ装置４０のバイパス通路４５を通って燃焼室１０に還流された高温の排気ガスのことであり、「Ｃｏｌｄ−ＥＧＲ」とは、ＥＧＲ装置４０のＥＧＲ通路４１を通って（つまりＥＧＲクーラ４２により冷却された後に）燃焼室１０に還流された低温の排気ガスのことである。さらに、「Ｈｏｔ−Ａｉｒ」とは、吸気通路２０の高温通路２２を通じて燃焼室１０に導入された高温の吸気（新気）のことであり、「Ｃｏｌｄ−Ａｉｒ」とは、吸気通路２０の低温通路２３を通じて燃焼室１０に導入された低温の吸気（新気）のことである。

【0066】

上記図５の（ａ）以外のグラフについては、それぞれ次のような状態量を表している。すなわち、（ｂ）は吸気弁８の開時期（ＩＶＯ）および閉時期（ＩＶＣ）、（ｃ）は排気弁９の開時期（ＥＶＯ）および閉時期（ＥＶＣ）、（ｄ）は高温通路２２用の第１スロットル弁２８（ＨＴＶ）の開度、（ｅ）は低温通路２３用の第２スロットル弁２９（ＣＴＶ）の開度、（ｆ）は低温ＥＧＲ弁４３の開度、（ｇ）は高温ＥＧＲ弁４６の開度、（ｈ）はインジェクタ１１からの燃料の噴射開始時期、（ｉ）はインジェクタ１１からの燃料の噴射圧力（燃圧）、（ｊ）は燃焼室１０内の空燃比を、それぞれ表している。なお、（ｊ）の空燃比のうち、Ａ／Ｆとは、燃焼室１０に導入された吸気（新気）の質量を燃料の質量で割った値であり、Ｇ／Ｆとは、燃焼室１０に導入された全ガス質量を燃料の質量で割った値（ガス空燃比）である。

【0067】

図５（ｂ）に示すように、吸気弁８については、エンジン負荷がＬｍｉｎからＬ１までの間、可変機構１８ａによって吸気弁８のリフト量が所定の小リフトに設定され、それに伴い吸気弁８の開弁期間（ＩＶＯ〜ＩＶＣの期間）が短く設定される。一方、エンジン負荷がＬ１からＬ３までの間、吸気弁８のリフト量（開弁期間）は徐々に増大され、Ｌ３よりも高負荷側では最大値で一定とされる。

【0068】

図５（ｃ）に示すように、排気弁９については、エンジン負荷がＬｍｉｎからＬ４までの間、切替機構１９ａがＯＮされることにより、排気弁９が排気行程だけでなく吸気行程でも開かれる（２度開き）。一方、エンジン負荷がＬ４からＬｍａｘまでの間は、切替機構１９ａがＯＦＦされ、排気弁９の２度開きが停止される。

【0069】

図５（ｄ）に示すように、高温通路２２用の第１スロットル弁２８の開度は、負荷ＬｍｉｎからＬ６までの間、所定の中間開度（後述する図６のステップＳ８で決定される開度）に設定される。負荷Ｌ６を超えると、第１スロットル弁２８の開度は全閉（０％）まで低減され、負荷Ｌｍａｘまで全閉に維持される。

【0070】

図５（ｅ）に示すように、低温通路２３用の第２スロットル弁２９の開度は、負荷ＬｍｉｎからＬ６までの間、所定の中間開度（後述する図６のステップＳ８で決定される開度）に設定される。負荷Ｌ６を超えると、第２スロットル弁２９の開度は全開（１００％）まで増大され、負荷Ｌｍａｘまで全開に維持される。

【0071】

図５（ｆ）に示すように、低温ＥＧＲ弁４３の開度は、負荷ＬｍｉｎからＬ１までの間、全閉（０％）に設定される。負荷Ｌ１を超えると、徐々に開度が増大されて、負荷Ｌ２で全開（１００％）とされる。負荷Ｌ２からＬ５までの間、開度は全開（１００％）に維持されるが、負荷Ｌ５を超えると、再び開度が低減されて、負荷Ｌｍａｘで全閉（０％）に戻される。

【0072】

図５（ｇ）に示すように、高温ＥＧＲ弁４６の開度は、負荷ＬｍｉｎからＬ４までの間、全閉（０％）に設定される。負荷Ｌ４を超えると、開度は一気に全開（１００％）まで増大されるが、それ以降は徐々に低減されて、負荷Ｌ７で全閉（０％）とされる。さらに、負荷Ｌ７からＬｍａｘまでは、一律に全閉（０％）とされる。

【0073】

図５（ｈ）に示すように、インジェクタ１１からの燃料の噴射開始時期は、負荷ＬｍｉｎからＬ５までの間、吸気行程中の所定時期（ＢＤＣとＴＤＣの間）に設定される。負荷Ｌ５を超えると、噴射開始時期は例えば圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）の近傍まで遅らされ、負荷Ｌｍａｘまで同様の時期に維持される。ただし、負荷Ｌ５からＬｍａｘまでは、第２ＣＩ領域Ａ２またはＳＩ領域Ｂに対応するので、ここでの燃料噴射は、図４（ｂ）（ｃ）を用いて既に説明したように、前段噴射と後段噴射の２回に分けられる。図５（ｈ）において示される負荷Ｌ５以降における噴射開始時期は、このうちの後段噴射の開始時期を示すものである。

【0074】

ここで、負荷Ｌ５よりも高負荷側での噴射開始時期（後段噴射の開始時期）は、より詳しくいえば、負荷Ｌｍａｘに近づくほど僅かずつ遅らされる。また、噴射開始時期は、負荷だけでなくエンジン回転速度によっても変動し、一般的な傾向として、回転速度が高いほど噴射開始時期は早められる。このように条件によって変動する噴射開始時期ではあるが、負荷Ｌ５〜Ｌｍａｘの範囲で総じていえば、当該噴射開始時期は、圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡまでのクランク角範囲に含まれる（ＣＡはクランク角を表す）。なお、噴射開始時期がある特定のクランク角範囲に含まれるとは、その特定のクランク角範囲のいずれかの時点で燃料噴射が開始されるということである。このため、燃料の噴射終了時期については、必ずしも上記特定のクランク範囲に含まれる必要はなく、当該クランク角範囲から外れていてもよい。

【0075】

図５（ｉ）に示すように、燃料の噴射圧力（燃圧）は、負荷ＬｍｉｎからＬ５までの間、２０ＭＰａ程度に設定される。負荷Ｌ５を超えると、燃圧は１００ＭＰａ以上にまで増大され、負荷Ｌｍａｘまで同様の値に維持される。

【0076】

以上のような負荷に応じた各種状態量の変化に基づき、燃焼室１０内のガスの内訳は、次のように変化する。

【0077】

エンジン負荷がＬｍｉｎからＬ１までの間にあるとき、燃焼室１０を占めるガスの種類は、高温通路２２から導入される高温の吸気（Ｈｏｔ−Ａｉｒ）と、低温通路２３から導入される低温の吸気（Ｃｏｌｄ−Ａｉｒ）と、排気弁９の２度開きにより導入される高温の排気ガス（内部ＥＧＲ）との３種類とされる（図５（ａ））。中でも、内部ＥＧＲによる排気ガスが多くされ、燃焼室１０の大半は高温の排気ガスで占められる。

【0078】

エンジン負荷がＬ１からＬ４までの間にあるとき、燃焼室１０を占めるガスの種類は、高温通路２２から導入される高温の吸気（Ｈｏｔ−Ａｉｒ）と、低温通路２３から導入される低温の吸気（Ｃｏｌｄ−Ａｉｒ）と、ＥＧＲクーラ４２で冷却された後に導入される低温の排気ガス（Ｃｏｌｄ−ＥＧＲ）と、排気弁９の２度開きにより導入される高温の排気ガス（内部ＥＧＲ）との４種類とされる（図５（ａ））。吸気の量、つまり、高温の吸気と低温の吸気とが混合したトータルの新気の量は、負荷が上昇するにつれて徐々に増やされる。一方で、内部ＥＧＲによる排気ガスの量は、負荷が上昇するにつれて徐々に減らされる。

【0079】

エンジン負荷がＬ４からＬ６までの間にあるとき、燃焼室１０を占めるガスの種類は、高温通路２２から導入される高温の吸気（Ｈｏｔ−Ａｉｒ）と、低温通路２３から導入される低温の吸気（Ｃｏｌｄ−Ａｉｒ）と、ＥＧＲクーラ４２で冷却された後に導入される低温の排気ガス（Ｃｏｌｄ−ＥＧＲ）と、ＥＧＲクーラ４２で冷却されないまま導入される高温の排気ガス（Ｈｏｔ−ＥＧＲ）との４種類とされる。負荷がＬ４からＬ６まで上昇するにつれて、高温の排気ガス（Ｈｏｔ−ＥＧＲ）の量は徐々に減らされ、これに代わって吸気の量が増やされる。

【0080】

エンジン負荷がＬ６からＬｍａｘまでの間にあるとき、燃焼室１０を占めるガスの種類は、基本的に、低温通路２３から導入される低温の吸気（Ｃｏｌｄ−Ａｉｒ）と、ＥＧＲクーラ４２で冷却された後に導入される低温の排気ガス（Ｃｏｌｄ−ＥＧＲ）との２種類とされる。ただし、負荷Ｌ６に近い低負荷側の一部では、ＥＧＲクーラ４２で冷却されない高温の排気ガス（Ｈｏｔ−ＥＧＲ）がわずかに燃焼室１０に導入される。ＥＧＲクーラ４２で冷却された後に導入される低温の排気ガス（Ｃｏｌｄ−ＥＧＲ）は、負荷がＬ６からＬｍａｘまで上昇するにつれて徐々に減らされ、これに代わって吸気（ここでは全て低温の吸気）の量が徐々に増やされる。

【0081】

そして、以上のように負荷ごとにつくり分けられる燃焼室１０の環境を前提に、当実施形態では、既に述べたとおり、第１ＣＩ領域Ａ１（負荷Ｌｍｉｎ〜Ｌ５）でＨＣＣＩモードによる燃焼制御が実行され、第２ＣＩ領域Ａ２（負荷Ｌ５〜Ｌ６）でリタードＣＩモードによる燃焼制御が実行され、ＳＩ領域Ｂ（負荷Ｌ６〜Ｌｍａｘ）でリタードＳＩモードによる燃焼制御が実行される。

【0082】

すなわち、第１ＣＩ領域Ａ１では、高温通路２２用の第１スロットル弁２８と低温通路２３用の第２スロットル弁２９とがともに開かれることにより（図５（ｄ）（ｅ））、吸気の一部が高温通路２２を通って加熱された上で燃焼室１０に導入される。また、排気弁９の２度開きが実行されるか（図５（ｃ））、または高温ＥＧＲ弁４３が開かれることにより（図５（ｇ））、排気ポート７から逆流した高温の排気ガスか、またはＥＧＲクーラ４２を介さずに還流された高温の排気ガスが燃焼室１０に導入される。これにより、燃焼室１０の温度上昇が図られる。インジェクタ１１からは吸気行程中に燃料噴射が開始され（図５（ｈ））、そのときの燃圧は２０ＭＰａ程度に設定される（図５（ｉ））。噴射された燃料に基づく空燃比Ａ／Ｆは、Ｌｍｉｎ〜Ｌ２の負荷域では理論空燃比（＝１４．７）より大きいリーンな値に設定され、Ｌ２以上の負荷域では理論空燃比に設定される（図５（ｊ））。これらの制御の結果、第１ＣＩ領域Ａ１では、充分に混合された予混合気が圧縮上死点の近傍で自着火し、燃焼する（ＨＣＣＩモード）。

【0083】

第２ＣＩ領域Ａ２では、上記第１ＣＩ領域Ａ１内の高負荷域（負荷Ｌ４〜Ｌ５）と同様、高温通路２２用の第１スロットル弁２８と低温通路２３用の第２スロットル弁２９とがともに開かれ（図５（ｄ）（ｅ））、かつ高温ＥＧＲ弁４３が開かれることにより（図５（ｇ））、燃焼室１０の高温化が図られる。また、インジェクタ１１からの燃料の噴射開始時期（この場合は後段噴射の開始時期）は、例えば圧縮上死点の近傍まで遅らされ（図５（ｈ））、そのときの燃圧は１００ＭＰａ以上にまで増大される（図５（ｉ））。噴射された燃料に基づく空燃比Ａ／Ｆは、理論空燃比（＝１４．７）に設定される（図５（ｊ））。これらの制御の結果、第２ＣＩ領域Ａ２では、燃料噴射の完了後、少なくとも圧縮上死点を過ぎたタイミングで燃料が自着火し、燃焼する（リタードＣＩモード）。

【0084】

このように、第１ＣＩ領域Ａ１よりも負荷の高い第２ＣＩ領域Ａ２において、燃料噴射の時期を遅らせるリタードＣＩモードが実行されるのは、仮に第１ＣＩ領域Ａ１と同様のタイミングで全ての燃料を噴射したとすると、混合気が自着火するタイミングが早くなり過ぎて、異常燃焼や過大な燃焼騒音が生じるおそれがあるためである。

【0085】

ＳＩ領域Ｂでは、高温通路２２用の第１スロットル弁２８の開度が全閉（０％）に設定され、低温通路２３用の第２スロットル弁２９のみが開かれる（図５（ｄ）（ｅ））。これにより、インターウォーマ２６により加熱された高温の吸気は燃焼室１０に導入されなくなり、燃焼室１０の温度低下が図られる。また、インジェクタ１１からの燃料の噴射開始時期（この場合は後段噴射の開始時期）は、例えば圧縮上死点の近傍まで遅らされ（図５（ｈ））、そのときの燃圧は１００ＭＰａ以上とされる（図５（ｉ））。さらに、図５では図示しないが、噴射が完了した後の間もないタイミングで点火プラグ１２による火花点火が行われる。噴射された燃料に基づく空燃比Ａ／Ｆは、理論空燃比（＝１４．７）に設定される（図５（ｊ））。これらの制御の結果、ＳＩ領域Ｂでは、火花点火の完了後、少なくとも圧縮上死点を過ぎたタイミングで燃料が強制的に着火され、燃焼する（リタードＳＩモード）。

【0086】

このときの燃焼形態は、上述したＨＣＣＩモードまたはリタードＣＩモードのときと異なり、火炎伝播により徐々に燃え広がる燃焼（ＳＩ燃焼）となるが、燃料が高圧噴射されて間もない高い乱流エネルギー下での燃焼となることから、その燃焼期間は充分に短くなり、熱効率の高い比較的急速なＳＩ燃焼が実現される。また、燃料の噴射タイミングが充分に遅いため、高負荷のときに起き易いノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼も回避される。

【0087】

（４）過渡運転時を含む制御動作
次に、図６のフローチャートを用いて、エンジンの運転中に行われる制御動作の手順について説明する。ただし、図３の各運転領域（Ａ１，Ａ２，Ｂ）で行われる定常運転時の制御については既に大まかに説明したので、ここでは、運転領域を短時間でまたぐような過渡運転時の制御や、第１、第２スロットル弁２８，２９の開度の決め方などについて主に説明することにする。

【0088】

図６のフローチャートに示す処理がスタートすると、ＥＣＵ６０は、各種センサ値を読み込む処理を実行する（ステップＳ１）。すなわち、ＥＣＵ６０は、エンジン速度センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、吸気温センサＳＮ３、エアフローセンサＳＮ４、外気温センサＳＮ５、およびアクセル開度センサＳＮ６からそれぞれの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて、エンジンの回転速度、冷却水の温度、サージタンク２４内の吸気温度および吸気流量、外気温、およびアクセル開度といった各種情報を取得する。

【0089】

次いで、ＥＣＵ６０は、上記ステップＳ１で水温センサＳＮ２から取得した情報に基づいて、エンジンの冷却水の温度が所定値（例えば６０℃）以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ２）。

【0090】

上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて冷却水温が所定値以上であることが確認された場合、ＥＣＵ６０は、図３に示したマップに従った基本燃焼制御を実行するために、当該マップに対応するデータ（運転領域ごとの各種制御目標値など）を読み出す処理を実行する（ステップＳ３）。

【0091】

次いで、ＥＣＵ６０は、上記ステップＳ１で取得した情報に基づいて、図３のマップにおけるＣＩ領域Ａでエンジンが運転されているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ４）。すなわち、ＥＣＵ６０は、エンジン速度センサＳＮ１、エアフローセンサＳＮ４、およびアクセル開度センサＳＮ６等から得られる情報に基づいて、エンジンの負荷および回転速度を特定するとともに、両者の値から定まるエンジンの運転ポイントが、図３に示したＣＩ領域Ａに含まれるか否かを判定する。

【0092】

上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されてＣＩ領域Ａで運転されていることが確認された場合、ＥＣＵ６０は、現在のエンジン運転状態がＳＩ領域ＢからＣＩ領域Ａへの過渡運転に該当するか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ５）。すなわち、現在の負荷および回転速度から定まる運転ポイントが仮にＣＩ領域Ａ（第１ＣＩ領域Ａ１および第２ＣＩ領域Ａ２のいずれか）に含まれていたとしても、その直前の時点ではＳＩ領域Ｂにあったとすれば、ＳＩ領域Ｂからごく短時間でＣＩ領域Ａに移行したことになる。このような場合には、エンジン本体１の各気筒２において、適正なＣＩ燃焼を行い得る環境が整っていない。そこで、このような過渡運転時には、通常の制御とは異なる過渡的な制御（後述するステップＳ１０）が必要である。上記ステップＳ５では、このような制御が必要な状態に該当するか否かを、所定時間前のエンジンの運転状態に基づいて判定する。なお、以下では、今回のようなＳＩ領域ＢからＣＩ領域Ａへの過渡運転を、ＣＩ領域ＡからＳＩ領域Ｂへの過渡運転（後述するステップＳ１２）と区別すべく、「逆過渡運転」と称する。

【0093】

上記ステップＳ５でＮＯと判定されて逆過渡運転（ＳＩ→ＣＩの過渡運転）に該当しないこと、つまりＣＩ領域Ａでの定常運転であることが確認された場合、ＥＣＵ６０は、さらに、ＣＩ領域Ａの中でも低負荷側の第１ＣＩ領域Ａ１でエンジンが運転されているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ６）。

【0094】

上記ステップＳ６でＹＥＳと判定されて第１ＣＩ領域Ａ１での定常運転であることが確認された場合、ＥＣＵ６０は、図４（ａ）に示すように、吸気行程中に燃料を噴射して自着火させるＨＣＣＩモードによる燃焼制御を実行する（ステップＳ７）。

【0095】

そして、このＨＣＣＩモードの実行に伴い、ＥＣＵ６０は、インターウォーマ２６により加熱された吸気とインタークーラ２７により冷却された吸気とが適切な割合で混合されるように第１スロットル弁２８（ＨＴＶ）および第２スロットル弁２９（ＣＴＶ）を制御する処理を実行し（ステップＳ８）、混合後の吸気の温度、つまりサージタンク２４内の吸気の温度を予め定められた所定の温度範囲（例えば５０±５℃）まで上昇させる。これにより、当該所定の温度範囲まで昇温された暖かい吸気が独立通路２５を通じてエンジン本体１の各気筒２へと導入されるので、第１ＣＩ領域Ａ１のような比較的負荷の低い条件であっても、各気筒２での混合気の自着火が促進されて、安定したＣＩ燃焼が実現される。

【0096】

具体的に、ステップＳ８では、上記ステップＳ１で取得した外気温とエンジン冷却水の温度とに基づいて、高温通路２２および低温通路２３用の各スロットル弁２８，２９の開度が制御され、インターウォーマ２６通過後の高温の吸気（エンジン冷却水とほぼ同一温度の吸気）とインタークーラ２７通過後の低温の吸気（外気とほぼ同一温度の吸気）との混合割合が調節される。これにより、混合後の吸気の温度が上記所定の温度範囲に収められる。

【0097】

例えば、エンジン冷却水の温度が高いほど、エンジン冷却水を利用した上記インターウォーマ２６により加熱される吸気の温度は高くなる。このため、混合後の吸気の温度を上記所定の温度範囲に収めるために必要な高温通路２２側の吸気の流量は、仮に低温通路２３側の吸気の温度が同一であるとすると、エンジン冷却水の温度が高いほど少なくなる。一方、外気温が高いほど、走行風を利用した上記インタークーラ２７により冷却される吸気の温度は高くなる。このため、混合後の吸気の温度を上記所定の温度範囲に収めるために必要な低温通路２３側の吸気の流量は、仮に高温通路２２側の吸気の温度が同一であるとすると、外気温が高いほど多くなる。

【0098】

このような事情を考慮して、ＥＣＵ６０には、高温通路２２および低温通路２３用の各スロットル弁２８，２９の開度をエンジン冷却水の温度と外気温とに基づき決定するためのマップデータが記憶されている。上記ステップＳ８において、ＥＣＵ６０は、水温センサＳＮ２から取得したエンジン冷却水の温度と、外気温センサＳＮ５から取得した外気温と、上記のマップデータとに基づいて、設定すべき各スロットル弁２８，２９の開度（目標開度）を決定し、その目標開度に合わせて各スロットル弁２８，２９を制御する。さらに、ＥＣＵ６０は、サージタンク２４内で検出された実際の吸気の温度（吸気温センサＳＮ３の検出値）をフィードバックしつつ各スロットル弁２８，２９の開度を補正する。これにより、サージタンク２４で混合後の吸気の温度は、高い精度で上記所定の温度範囲に収められることになる。

【0099】

次に、上記ステップＳ６でＮＯと判定された場合、つまり、エンジンが第２ＣＩ領域Ａ２で定常運転されている場合の制御動作について説明する。この場合、ＥＣＵ６０は、図４（ｂ）に示すように、例えば圧縮上死点の近傍といった遅めのタイミングで燃料を噴射して自着火させるリタードＣＩモードによる燃焼制御を実行する（ステップＳ９）。

【0100】

具体的に、リタードＣＩモードでは、サプライポンプ１４の燃圧制御弁１４ａが駆動されてインジェクタ１１からの燃料噴射圧力（燃圧）が高められた上で、吸気行程中に少量の燃料を噴射する前段噴射と、圧縮行程後期から膨張行程初期の間に比較的多くの燃料を噴射する後段噴射とが実行される。このような遅めのタイミングで噴射された高燃圧の燃料は、高温化した燃焼室１０内で直ちに気化した後、圧縮上死点を過ぎた適宜のタイミングで自着火に至り、燃焼する。

【0101】

上記リタードＣＩモードにおいても、先のＨＣＣＩモードのときと同様の態様で、高温通路２２および低温通路２３用の各スロットル弁２８，２９の開度が制御される（ステップＳ８）。すなわち、インターウォーマ２６通過後の高温の吸気とインタークーラ２７通過後の低温の吸気との混合割合が上記各スロットル弁２８，２９の開度制御によって調節されることにより、混合後の吸気の温度、つまりサージタンク２４内の吸気の温度が所定の温度範囲（例えば５０±５℃）に収められる。

【0102】

次に、上記ステップＳ４でＮＯと判定された場合、つまり、エンジンがＳＩ領域Ｂで運転されている場合の制御動作について説明する。この場合、ＥＣＵ６０は、現在のエンジンの運転状態がＣＩ領域ＡからＳＩ領域Ｂへの過渡運転に該当するか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１２）。すなわち、現在の負荷および回転速度から定まる運転ポイントが仮にＳＩ領域Ｂに含まれていたとしても、その直前の時点ではＣＩ領域Ａ（第１ＣＩ領域Ａ１および第２ＣＩ領域Ａ２のいずれか）にあったとすれば、ＣＩ領域Ａからごく短時間でＳＩ領域Ｂに移行したことになる。このような場合には、エンジン本体１の各気筒２において、適正なＳＩ燃焼を行い得る環境が整っていない。そこで、このような過渡運転時には、通常の制御とは異なる過渡的な制御（後述するステップＳ１５）が必要である。上記ステップＳ１２では、このような制御が必要な状態に該当するか否かを、所定時間前のエンジンの運転状態に基づいて判定する。

【0103】

上記ステップＳ１２でＮＯと判定されて過渡運転（ＣＩ→ＳＩの過渡運転）に該当しないこと、つまりＳＩ領域Ｂでの定常運転であることが確認された場合、ＥＣＵ６０は、図４（ｃ）に示すように、例えば圧縮上死点の近傍といった遅めのタイミングで燃料を噴射して火花点火により強制燃焼させるリタードＳＩモードによる燃焼制御を実行する（ステップＳ１３）。

【0104】

具体的に、リタードＳＩモードでは、サプライポンプ１４の燃圧制御弁１４ａが駆動されてインジェクタ１１からの燃料噴射圧力（燃圧）が高められた上で、吸気行程中に少量の燃料を噴射する前段噴射と、圧縮行程後期から膨張行程初期の間に比較的多くの燃料を噴射する後段噴射とが実行される。なお、このときの後段噴射のより詳しいタイミングは、既に述べたとおり、圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡのいずれかで噴射が開始されるようなタイミングである。さらに、その後間もないタイミングで点火プラグ１２が駆動されて、火花点火による着火エネルギーが供給される。インジェクタ１１からの燃料は、上記のように遅めのタイミングで、しかも高燃圧で噴射されることにより、燃焼室１０内で直ちに気化する。この気化した燃料は、その後の火花点火をきっかけに、圧縮上死点を過ぎた適宜のタイミングで燃焼を開始する。

【0105】

上記のように、リタードＳＩモードでの燃焼形態は、火花点火により混合気を強制燃焼させるＳＩ燃焼であるため、燃焼室１０の温度を故意に上昇させる必要はなくなる。そこで、リタードＳＩモードの実行に伴い、ＥＣＵ６０は、高温通路２２用の第１スロットル弁２８（ＨＴＶ）を全閉にする処理を実行する（ステップＳ１４）。これにより、高温通路２２が遮断されるので、インターウォーマ２６で加熱された高温の吸気はサージタンク２４まで流入せず、その結果、エンジン本体１に導入される吸気は全てインタークーラ２７で冷却された低温の（外気とほぼ同一温度の）吸気となる。

【0106】

次に、上記ステップＳ１２でＹＥＳと判定された場合、つまり、ＣＩ領域Ａ（第１ＣＩ領域Ａ１および第２ＣＩ領域Ａ２のいずれか）からＳＩ領域Ｂへの過渡運転に該当すると判定された場合の制御動作について説明する。この場合、ＥＣＵ６０は、過渡ＳＩモードとして、ＳＩ領域Ｂでの定常運転時（リタードＳＩモード）よりもさらに遅いタイミングで燃料を噴射し、その噴射した燃料を火花点火により強制燃焼させる処理を実行する（ステップＳ１５）。

【0107】

具体的に、過渡ＳＩモードでは、図７に示すように、移行先のリタードＳＩモードのときと同様、前段噴射および後段噴射に分けて燃料が噴射された後、火花点火が実行される。ただし、過渡ＳＩモードでは、リタードＳＩモードのときと比べて、後段噴射の開始時期がより遅角側に設定される。詳しくは、リタードＳＩモードのときの後段噴射の開始時期が圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡの間に設定されるのに対し、過渡ＳＩモードのときの後段噴射の開始時期は、圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡの間に設定される。なお、図７では、過渡ＳＩモードを経由する直前の状態がＨＣＣＩモード（第１ＣＩ領域Ａ１での定常運転）であった場合の燃料噴射と火花点火の時期を示しているが、移行前の状態がリタードＣＩモード（第２ＣＩ領域Ａ２での定常運転）であったときも基本的にこれと同じである。

【0108】

次に、上記ステップＳ５でＹＥＳと判定された場合、つまり、ＳＩ領域ＢからＣＩ領域Ａ（第１ＣＩ領域Ａ１および第２ＣＩ領域Ａ２のいずれか）への過渡運転に該当すると判定された場合（逆過渡運転時）の制御動作について説明する。この場合、ＥＣＵ６０は、図８に示すような逆過渡ＳＩモードを実行する（ステップＳ１０）。

【0109】

逆過渡ＳＩモードでは、上述した過渡ＳＩモード（図７）のときと同様に、前段噴射および後段噴射に分けて燃料が噴射された後、火花点火が実行されるが、逆過渡ＳＩモードでの後段噴射の開始時期は、過渡ＳＩモードのときよりも幾分早められる。なお、図７では、逆過渡ＳＩモードを経由した後にＨＣＣＩモード（第１ＣＩ領域Ａ１での定常運転）に移行する場合の燃料噴射と火花点火の時期を示しているが、移行後の状態がリタードＣＩモード（第２ＣＩ領域Ａ２での定常運転）であるときも基本的にこれと同じである。

【0110】

次に、上記ステップＳ２でＮＯと判定された場合、つまり、エンジン冷却水の温度が上記所定値（例えば６０℃）未満であった場合の制御動作について説明する。この場合、ＥＣＵ６０は、図３のマップによらない制御として、エンジンの全ての運転領域でＳＩ燃焼を行う全域ＳＩ制御を実行する（ステップＳ１７）。すなわち、エンジン冷却水の温度が低いときは、インターウォーマ２６を用いて吸気を充分に加熱することができず、また、燃焼室１０の壁面の温度も低いので、混合気を自着火させることが難しい。そこで、このような場合には、火花点火による強制燃焼、つまりＳＩ燃焼をエンジンの全ての運転領域で実行する。

【0111】

（５）作用等
以上説明したとおり、当実施形態の圧縮自己着火式エンジンでは、燃料としてガソリンを含有する燃料が用いられ、予め定められたＣＩ領域Ａ（第１ＣＩ領域Ａ１および第２ＣＩ領域Ａ２）でＣＩ燃焼がされるとともに、ＣＩ領域Ａよりも高負荷側の領域を含むＳＩ領域ＢでＳＩ燃焼が実行される。このエンジンの吸気通路２０は、吸気を加熱するインターウォーマ２６（加熱手段）が設けられた高温通路２２と、高温通路２２と並列に延び、かつ吸気を冷却するインタークーラ２７（冷却手段）が設けられた低温通路２３と、高温通路２２および低温通路２３が集合したサージタンク２４（集合部）と、サージタンク２４とエンジン本体１とを接続する独立通路２５（下流側通路）と、高温通路２２および低温通路２３をそれぞれ流通する吸気の流量を調節する第１、第２スロットル弁２８，２９（流量調節手段）とを有する。第１、第２スロットル弁２８，２９については、ＣＩ領域Ａでの運転時に、吸気の一部が高温通路２２を通じてエンジン本体１に導入されるように制御され（つまり両スロットル弁２８，２９が開かれ）、ＳＩ領域Ｂでの運転時には、エンジン本体１に導入される吸気が全て低温通路２３からの吸気となるように制御される（つまり第１スロットル弁２８が全閉とされる）。ＣＩ領域ＡからＳＩ領域Ｂへと運転ポイントが移行する過渡運転時には、ＳＩ領域Ａでの定常運転時よりも燃料の噴射開始時期を遅らせた状態でＳＩ燃焼が実行され（過渡ＳＩモード）、この過渡運転時の噴射開始時期（当実施形態では後段噴射の開始時期）は、圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡの範囲内に設定される。このような構成によれば、ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼への移行を、異常燃焼を伴うことなくしかもスムーズに行うことができるという利点がある。

【0112】

すなわち、上記実施形態では、ＣＩ燃焼の実行領域（ＣＩ領域Ａ）で、インターウォーマ２６で加熱された吸気が高温通路２２を通じてエンジン本体１に導入されるので、負荷が低い条件でも確実に燃料を自着火させることができ、ＣＩ燃焼の安定性を高めることができる。一方、ＣＩ領域Ａよりも高負荷側のＳＩ領域Ｂでは、低温通路２３から導入される低温の吸気が増量されて（ここでは全てが低温の吸気とされて）、その状態でＳＩ燃焼が実行されるので、負荷が高い条件でもノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼を伴わない適正な燃焼を実現することができる。

【0113】

その上で、上記実施形態では、ＣＩ領域ＡからＳＩ領域Ｂへと移行する過渡運転時に、移行先のＳＩ領域Ｂでの噴射開始時期よりも遅れた所定のクランク角範囲（圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡ）で燃料の噴射が開始され、それに基づきＳＩ燃焼が実行される。すると、その直前に加熱された高温の吸気が一時的に燃焼室１０に導入されたとしても、これに合わせて燃料噴射の開始時期が大幅に遅らされることで、燃料が圧縮上死点付近の高温環境下に晒される時間が短くされ、その結果、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼が回避される。また、異常燃焼回避のために一時的に燃料をカットしたような場合と異なり、燃焼が停止されずに継続されるので、エンジントルクが急減するトルクショックのような事態が生じることもない。このように、上記実施形態によれば、異常燃焼を伴うことなく、しかもスムーズに、上記ＣＩ燃焼からＳＩ燃焼へと移行を行うことができる。

【0114】

例えば、ＣＩ領域ＡからＳＩ領域Ｂに移行したとき、直ちに第１スロットル弁２８を全閉に駆動する指令を出したとしても、実際に全閉になるまでにはある程度の時間（指令後の応答遅れや全閉位置までの移動時間に相当する時間）が必要である。また、第１スロットル弁２８が全閉にされて高温通路２２からの高温の吸気が遮断されたとしても、第１スロットル弁２８より下流に位置する高温の吸気がエンジン本体１の各気筒２で完全に消費されるまでには、ある程度の時間（例えばエンジン数回転分の時間）が必要である。これらのタイムラグ（応答遅れ）の間は、インターウォーマ２６で加熱された高温の吸気が各気筒２の燃焼室１０に残っていることになるので、これを無視していきなり通常のＳＩ燃焼（移行先のＳＩ領域で実行されるリタードＳＩモード）を実行した場合には、ノッキングやプリイグニッション等の異常燃焼が発生することが懸念される。これに対し、上記実施形態では、上記のタイムラグの間は燃料の噴射開始時期が大幅にリタードされるので、燃焼を継続しながら、上記のような異常燃焼の発生を防止することができる。

【0115】

また、上記実施形態では、ＳＩ領域Ｂの定常運転（リタードＳＩモード）のときに、燃料の噴射開始時期（当実施形態では後段噴射の開始時期）が、圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡの範囲内に設定される。このようなＳＩ領域Ｂでの噴射の開始時期は、上述した過渡運転のときに比べれば早いものの、圧縮上死点に比較的近い充分に遅れたタイミングということができる。負荷の高い条件下においてこのような遅めのタイミングで噴射された燃料は、噴射後間もなく行われる火花点火をきっかけに燃焼し、比較的急速に燃え広がるので、高い熱効率を得ることができるとともに、異常燃焼の発生を防止することができる。

【0116】

また、上記実施形態では、ＳＩ領域ＢからＣＩ領域Ａへと運転ポイントが移行する逆過渡運転時には、上記ＣＩ領域ＡからＳＩ領域Ｂへの過渡運転時よりも早い時期に燃料が噴射されて、火花点火に基づくＳＩ燃焼が実行される（逆過渡ＳＩモード）。このような構成によれば、ＣＩ領域Ａに移行した直後であるために未だに高温の吸気がエンジン本体１に導入されていない状況（つまり低温の吸気が多くを占める状況）でも、上記のように早めの燃料噴射に基づくＳＩ燃焼が実行されることにより、例えば失火が起きることが回避され、適正な燃焼を継続的に行わせることができる。

【0117】

なお、上記実施形態では、ＳＩ領域Ｂでの定常運転（リタードＳＩモード）のときに、複数回に分けて燃料が噴射され、このうち遅い方の後段噴射の開始時期が、圧縮上死点前５０°ＣＡから圧縮上死点後１０°ＣＡのクランク角範囲に含まれるものとしたが、高速域を含む全てのＳＩ領域Ｂにおいてこのような角度範囲に後段噴射の開始時期が設定されるとは限らない。少なくとも低速域を含む常用の回転域で上記の角度範囲に設定されていればよく、高速域についてはこの限りではない。

【0118】

このことは、ＣＩ領域ＡからＳＩ領域Ｂへの過渡運転（過渡ＳＩモード）のときも同様である。すなわち、上記実施形態では、過渡ＳＩモードのときに複数回に分けて燃料が噴射され、このうち遅い方の後段噴射の開始時期が、圧縮上死点前４５°ＣＡから圧縮上死点後１５°ＣＡのクランク角範囲に含まれるものとしたが、少なくとも低速域を含む常用の回転域で上記の角度範囲に設定されていればよく、高速域についてはこの限りではない。

【0119】

また、上記実施形態では、リタードＳＩモードおよび過渡ＳＩモードの双方、さらには第２ＣＩ領域Ａ２で実行されるリタードＣＩモードのときに、複数回に分けて燃料を噴射する分割噴射を実行するようにしたが、これらの各モードにおける噴射の態様を、分割噴射ではなく、１回の噴射で所要量の燃料を噴射する一括噴射としてもよい。特に、エンジンの低速域では、高速域と比べて、狭いクランク角範囲で同量の燃料を噴射できるので、分割噴射ではなく一括噴射とすることが考えられる。なお、このように一括噴射をする場合には、噴射回数が１回だけとなるので、その１回の噴射の開始時期が、上述した各クランク範囲に収められることになる。

【0120】

逆に、分割噴射をする場合は、前段噴射および後段噴射の２回に限らず、３回以上に分割して燃料を噴射してもよい。その場合は、最終段の噴射開始時期（分割回数が３回の場合は３回目の噴射開始時期）が、上述した各クランク範囲に収められていればよい。

【0121】

また、上記実施形態では、インターウォーマ２６の加熱源であるエンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＮ２の検出値と、インタークーラ２７の冷却源である外気の温度を検出する外気温センサＳＮ５の検出値とに基づいて、高温通路２２および低温通路２３用の各スロットル弁２８，２９の開度を制御したが、インターウォーマ２６およびインタークーラ２７の温度条件に基づいて（言い換えれば、インターウォーマ２６およびインタークーラ２７通過後の各吸気の温度を代表する状態量に基づいて）スロットル弁２８，２９を制御すればよく、その具体的手法は他にも種々考えられる。例えば、インターウォーマ２６より下流側の高温通路２２と、インタークーラ２７より下流側の低温通路２３とに、それぞれ温度センサを設け、各温度センサにより検出される加熱または冷却後の吸気の温度に基づいて、上記各スロットル弁２８，２９の開度を制御してもよい。

【0122】

また、上記実施形態では、インターウォーマ２６の加熱源としてエンジンの冷却水を用いるとともに、インタークーラ２７の冷却源として外気（走行風）を用いたが、これら加熱源および冷却源は、吸気を加熱または冷却できるものであればよく、種々の代替が可能である。例えば、インターウォーマ２６として電熱式のヒータを用いてもよく、インタークーラ２７として水冷式の熱交換器を用いてもよい。

【0123】

また、上記実施形態では、吸気を冷却するインタークーラ２７を吸気通路２０の低温通路２３に設けたが、このインタークーラ２７は必ずしも必須ではなく、省略してもよい。ただし、インタークーラ２７を設けた方が、低温通路２３を通過した後の吸気の温度が安定するので、低温通路２３および高温通路２２の下流側で混合される吸気の温度を、高い精度で所望の温度範囲に調節できるという点で有利である。

【0124】

また、上記実施形態では、ＣＩ燃焼が行われるＣＩ領域Ａ（第１ＣＩ領域Ａ１および第２ＣＩ領域Ａ２）での運転時に、高温通路２２からの吸気と低温通路２３からの吸気とを混合させることにより（つまりスロットル弁２８，２９の双方を開弁させることにより）、混合後の吸気の温度を一律に同じ温度範囲（例えば５０±５℃）まで高めるようにしたが、目標とする温度範囲（所定の温度範囲）は、エンジンの負荷または回転速度に応じて異なる値であってもよい。

【0125】

また、上記実施形態では、高温通路２２および低温通路２３の各流量を調節する流量調節手段として、高温通路２２および低温通路２３のそれぞれに独立したスロットル弁２８，２９を設けたが、これに代えて、高温通路２２および低温通路２３への吸気の分配割合を調節可能なロータリ式のバルブを、共通通路２１の下流端部（高温通路２２および低温通路２３への分岐部）に設けてもよい。

【0126】

また、上記実施形態では、ＳＩ燃焼が行われるＳＩ領域Ｂでの運転時に、高温通路２２用のスロットル弁２８を一律に全閉にすることにより、加熱された高温の吸気がエンジン本体１に導入されるのを禁止するようにしたが、例えばＳＩ領域Ｂでの低負荷側では、比較的多くの排気ガスがＥＧＲ装置４０を通じて燃焼室１０に導入されるので（図６（ａ）参照）、燃焼が不安定化するおそれがある。そこで、ＳＩ領域Ｂでは、その低負荷側の一部（例えば負荷Ｌ６からＬ７までの間）に限って、高温通路２２用のスロットル弁２８を開弁させるようにしてもよい。ただしその場合でも、低温通路２３から導入される低温の吸気の割合（高温通路２２の流量に対する低温通路２３の流量の割合）は、ＣＩ領域Ａのときと比べれば増大されることになる。

【0127】

また、上記実施形態では、エンジン本体１の各気筒２に１つずつ点火プラグ１２を設けたが、各気筒２に複数個（例えば２つ）の点火プラグを設けてもよい。これにより、ＳＩ領域Ｂで実行されるＳＩ燃焼の燃焼速度が速められるので、熱効率がより向上することが期待できる。

【符号の説明】

【0128】

１ エンジン本体
２０ 吸気通路
２２ 高温通路
２３ 低温通路
２４ サージタンク（集合部）
２５ 独立通路（下流側通路）
２６ インターウォーマ（加熱手段）
２７ インタークーラ（冷却手段）
２８ 第１スロットル弁（流量調節手段）
２９ 第２スロットル弁（流量調節手段）
６０ ＥＣＵ（制御手段）
Ａ ＣＩ領域
Ｂ ＳＩ領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】