(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】
(24)【登録日】2022-12-19
(45)【発行日】2022-12-27
(54)【発明の名称】エンジンの燃焼制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 41/32 20060101AFI20221220BHJP
F02D 43/00 20060101ALI20221220BHJP
F02D 13/02 20060101ALI20221220BHJP
【ＦＩ】
F02D41/32
F02D43/00 301H
F02D43/00 301Z
F02D13/02 K
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019072064
(22)【出願日】2019-04-04
(65)【公開番号】P2020169619
(43)【公開日】2020-10-15
【審査請求日】2021-11-16
(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】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100127797
【弁理士】
【氏名又は名称】平田 晴洋
(72)【発明者】
【氏名】河合 佑介
(72)【発明者】
【氏名】井上 淳
(72)【発明者】
【氏名】高山 真二
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－００８８４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平８－２８３１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｄ １３／００
Ｆ０２Ｄ ４１／００
Ｆ０２Ｄ ４３／００
Ｆ０２Ｄ ４５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の気筒と、前記複数の気筒への吸気経路に配置されるサージタンクと、
前記サージタンクと前記複数の気筒の各吸気ポートとを接続する独立吸気通路と、
前記複数の気筒の各吸気ポート及び各排気ポートを各々開閉する吸気弁及び排気弁と、
前記複数の気筒の各々に対して配置され、各気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記吸気弁と前記排気弁とを共に開弁状態とするバルブオーバーラップの設定によって内部ＥＧＲを実現する内部ＥＧＲ機構と、
前記燃料噴射弁の各々の燃料噴射量を、エンジンの運転状態に応じて制御する制御ユニットと、を備えるエンジンの燃焼制御装置であって、
前記制御ユニットは、
エンジンの運転状態に応じて定められた気筒毎の目標燃料噴射量を、各気筒における内部ＥＧＲによる吸気の前記吸気ポートからの再吸入量に応じて気筒毎に設定される再吸入補正量に基づき補正すると共に、
前記再吸入補正量を、前記排気弁の閉時期に応じて補正する、エンジンの燃焼制御装置において、
前記独立吸気通路は、前記バルブオーバーラップの期間において前記吸気ポートから吹き出した吸気が前記サージタンクに至ることを許容する長さに設定されており、
前記制御ユニットは、前記排気弁の閉時期が遅くなるほど、前記再吸入補正量を増量するように補正する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載のエンジンの燃焼制御装置において、前記制御ユニットは、吸気圧が高くなるほど、前記再吸入補正量を減量するように補正する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載のエンジンの燃焼制御装置において、前記複数の気筒のうち、前記吸気ポートからの前記内部ＥＧＲによる吸気の再吸入量が所定量である第１の気筒と、前記再吸入量が前記第１の気筒よりも多い第２の気筒とが存在し、
前記制御ユニットは、前記第１の気筒については空燃比がリーン側に、前記第２の気筒については空燃比がリッチ側に向かうように、前記目標燃料噴射量を補正する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項4】
請求項１または２に記載のエンジンの燃焼制御装置において、前記エンジンは、４つの気筒が一列に並ぶ４気筒エンジンであり、
前記独立吸気通路は前記気筒の配列方向に一列に並び、前記サージタンクは前記配列方向に長手の流路空間を備え、
前記サージタンクには、当該サージタンクの長手方向の中央領域へ吸気を導入する上流吸気路が接続されるものであって、
前記制御ユニットは、前記一列に並ぶ４つの気筒のうち、両端に位置する端部側気筒については空燃比がリーン側に、前記端部側気筒に挟まれる２つの中央側気筒については空燃比がリッチ側に向かうように、前記目標燃料噴射量を補正する、エンジンの燃焼制御装置。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの燃焼制御装置において、前記制御ユニットは、少なくとも前記気筒の吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となるバルブオーバーラップの量と、吸排気差圧と、前記排気弁の閉弁時期と、エンジン回転数とを要素とする多項式モデルを用いて算出される前記再吸入量に基づいて、前記再吸入補正量を設定する、エンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の気筒を備え、各気筒において内部ＥＧＲの動作を実行可能なエンジンの燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の気筒を備えるエンジンでは、気筒間での空燃比のバラツキを抑制することが、出力の安定性及び燃費性能の向上の観点から肝要となる。特許文献１には、排気集合部に配置された空燃比センサの検出値に基づいて各気筒の空燃比を判別すると共に、各気筒の空燃比を制御する手法が開示されている。しかし、この手法では、排気ガスの流量が少なくなる低負荷運転時等において、各気筒の空燃比を判別することが困難となり、的確な空燃比制御が行えないという欠点がある。
【0003】
ところで、気筒の筒内温度を所要の温度に調整するために、高温の既燃ガスを気筒内に残存させる内部ＥＧＲが汎用されている。一般に内部ＥＧＲは、吸気弁と排気弁とを共に開弁状態とするバルブオーバーラップの設定によって実現される。例えば、圧縮自着火燃焼を行わせるエンジンでは、内部ＥＧＲの実行により気筒内の混合気の温度を自着火可能な温度にまで高めることができる。気筒の空燃比の制御、ひいては気筒間での空燃比のバラツキ抑制の制御には、前記内部ＥＧＲによる吸気ポートから気筒内への吸気（新気）の再吸入量も考慮する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平８－２３２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
エンジンには車両への搭載性の観点からしばしばコンパクト化の要請があり、吸気系及び排気系の経路も可及的に短く設定することが求められる場合がある。例えば、吸気系はサージタンクと各気筒の吸気ポートとを接続する独立吸気通路を有するが、この独立吸気通路を短く設定せざるを得ない場合がある。この場合、内部ＥＧＲのためのバルブオーバーラップの期間に、吸排気差圧によって一の気筒の吸気ポートから一旦吹き出された吸気が、独立吸気通路を通してサージタンクに至り、その後に自身の気筒ではなく他の気筒に再吸入される現象が生じることがある。この現象によって、気筒間において吸気の再吸入量の相違が生じ、結果として気筒間の空燃比のバラツキが招来されることとなる。
【0006】
本発明の目的は、内部ＥＧＲが実施されるエンジンにおいて、複数の気筒間での空燃比のバラツキを抑制することができるエンジンの燃焼制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一局面に係るエンジンの燃焼制御装置は、複数の気筒と、前記複数の気筒への吸気経路に配置されるサージタンクと、前記サージタンクと前記複数の気筒の各吸気ポートとを接続する独立吸気通路と、前記複数の気筒の各吸気ポート及び各排気ポートを各々開閉する吸気弁及び排気弁と、前記複数の気筒の各々に対して配置され、各気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁と、前記吸気弁と前記排気弁とを共に開弁状態とするバルブオーバーラップの設定によって内部ＥＧＲを実現する内部ＥＧＲ機構と、前記燃料噴射弁の各々の燃料噴射量を、エンジンの運転状態に応じて制御する制御ユニットと、を備えるエンジンの燃焼制御装置であって、前記制御ユニットは、エンジンの運転状態に応じて定められた気筒毎の目標燃料噴射量を、各気筒における内部ＥＧＲによる吸気の前記吸気ポートからの再吸入量に応じて気筒毎に設定される再吸入補正量に基づき補正すると共に、前記再吸入補正量を、前記排気弁の閉時期に応じて補正する、エンジンの燃焼制御装置において、前記独立吸気通路は、前記バルブオーバーラップの期間において前記吸気ポートから吹き出した吸気が前記サージタンクに至ることを許容する長さに設定されており、前記制御ユニットは、前記排気弁の閉時期が遅くなるほど、前記再吸入補正量を増量するように補正する。
【0008】
この燃焼制御装置によれば、何らかの要因で内部ＥＧＲによる吸気の再吸入量において複数の気筒間にバラツキが生じる場合でも、再吸入補正量によって気筒毎に目標燃料噴射量が補正される。また、前記再吸入補正量が、排気弁の閉時期に応じて補正される。排気弁の閉時期は、内部ＥＧＲによって気筒へ戻される既燃ガスの量に影響を与え、さらには吸気ポートから吹き出される吸気の量にも影響を与える。吹き出し吸気量が変動すると、その再吸入の態様にも変動が生じ得る。従って、前記再吸入補正量を固定的に設定するのではなく、さらに排気弁の閉時期に応じて補正することで、気筒毎に空燃比をより正確に調整することができる。これにより、運転状態を反映して、複数の気筒間で精度良く空燃比を揃えることができる。
【0009】
上記のエンジンの燃焼制御装置において、前記独立吸気通路は、前記バルブオーバーラップの期間において前記吸気ポートから吹き出した吸気が前記サージタンクに至ることを許容する長さに設定されていることが望ましい。
【0010】
この燃焼制御装置によれば、内部ＥＧＲの実行によって吸気ポートから排出された吸気がサージタンクに至る程度の長さに、独立吸気通路が設定される。このため、エンジンの車載性を高めることができる一方で、一の気筒の吸気ポートから一旦排出された吸気が、自身の気筒には再吸入されず、サージタンクを通して他の気筒に再吸入されてしまう現象が生じ得る。つまり、前記吸気の再吸入量が気筒間で相違することが生じ得る。このような再吸入量の相違が発生しても、前記再吸入補正量によって目標燃料噴射量が気筒毎に補正されるので、気筒間における空燃比のバラツキを抑制することができる。
【0011】
上記のエンジンの燃焼制御装置において、前記制御ユニットは、前記排気弁の閉時期が遅くなるほど、前記再吸入補正量を増量するように補正することが望ましい。
【0012】
排気弁の閉時期が遅くなるほど、排気ポートを一旦出た既燃ガスは気筒へ戻り易くなり、既燃ガスの戻り量は多くなる。これに伴い、吸気ポートからの吹き出し吸気量も多くなるので、気筒間で吸気の再吸入量のバラツキも大きくなる傾向となる。上記の燃焼制御装置によれば、排気弁の閉時期の遅角に伴って前記再吸入補正量が増量されるので、的確に気筒間における空燃比のバラツキを抑制することができる。
【0013】
上記のエンジンの燃焼制御装置において、前記制御ユニットは、吸気圧が高くなるほど、前記再吸入補正量を減量するように補正することが望ましい。
【0014】
前記吸気圧が高い場合は、吸排気差圧が小さくなることに伴い、吸気ポートからの吸気の吹き出し自体が少なくなり、自ずと再吸入量も少なくなる。このため、気筒間での再吸入量のバラツキも小さくなることから、吸気圧が高くなるほど前記再吸入補正量を減量するように補正することで、実情に即した目標燃料噴射量の補正を達成することができる。
【0015】
上記のエンジンの燃焼制御装置において、前記複数の気筒のうち、前記吸気ポートからの前記内部ＥＧＲによる吸気の再吸入量が所定量である第１の気筒と、前記再吸入量が前記第１の気筒よりも多い第２の気筒とが存在し、前記制御ユニットは、前記第１の気筒については空燃比がリーン側に、前記第２の気筒については空燃比がリッチ側に向かうように、前記目標燃料噴射量を補正することが望ましい。
【0016】
この燃焼制御装置によれば、吸気ポートからの吸気の再吸入量が相対的に少ない第１の気筒についてはリーン側、つまり燃料噴射量を減少させるように、一方、相対的に多い第２の気筒についてはリッチ側、つまり燃料噴射量を増加させるように目標燃料噴射量が補正される。従って、エンジン固有の再吸入特性に応じた燃料噴射量補正を各気筒について行い、気筒間で空燃比を一定値（例えばλ＝１）に揃えることができる。
【0017】
上記のエンジンの燃焼制御装置において、前記エンジンは、４つの気筒が一列に並ぶ４気筒エンジンであり、前記独立吸気通路は前記気筒の配列方向に一列に並び、前記サージタンクは前記配列方向に長手の流路空間を備え、前記サージタンクには、当該サージタンクの長手方向の中央領域へ吸気を導入する上流吸気路が接続されるものであって、前記制御ユニットは、前記一列に並ぶ４つの気筒のうち、両端に位置する端部側気筒については空燃比がリーン側に、前記端部側気筒に挟まれる２つの中央側気筒については空燃比がリッチ側に向かうように、前記目標燃料噴射量を補正することが望ましい。
【0018】
上記の吸気系の構成では、４つの気筒のうち、端部側気筒は吸気ポートからの吸気の再吸入量が相対的に少なく、中央側気筒は前記再吸入量が相対的に多くなる。つまり、内部ＥＧＲによって前記端部側気筒吸気ポートから一旦排出された吸気の一部が、前記中央側気筒の吸気ポートに再吸入される傾向が出る。上記の燃焼制御装置によれば、吸気の再吸入量が相対的に少ない端部側気筒についてはリーン側（燃料噴射量を減少）に、一方、相対的に多い中央側気筒についてはリッチ側（燃料噴射量を増加）に、目標燃料噴射量が補正される。従って、上記の吸気系の構成に基づく固有の再吸入特性に応じた燃料噴射量補正を各気筒について行い、４つの気筒間で空燃比を一定値（例えばλ＝１）に揃えることができる。
【0019】
上記のエンジンの燃焼制御装置において、前記制御ユニットは、少なくとも前記気筒の吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となるバルブオーバーラップの量と、吸排気差圧と、前記排気弁の閉弁時期と、エンジン回転数とを要素とする多項式モデルを用いて算出される前記再吸入量に基づいて、前記再吸入補正量を設定することが望ましい。
【0020】
この燃焼制御装置によれば、前記制御ユニットに、前記多項式モデルを用いて容易且つ的確に前記再吸入補正量を設定させることができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、内部ＥＧＲが実施されるエンジンにおいて、複数の気筒間での空燃比のバラツキを抑制することができるエンジンの燃焼制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係るエンジンの燃焼制御装置が、圧縮着火式エンジンに適用される例を挙げて説明する。もちろん、当該圧縮着火式エンジンは、各気筒において内部ＥＧＲの動作を実行可能なエンジンである。
【0024】
［エンジンシステム］
先ず、前記圧縮着火式エンジンを備えたエンジンシステムについて説明する。図１は、本実施形態に係るエンジンシステムの全体構成を示す図である。エンジンシステムは、４サイクルの４気筒ガソリン直噴エンジンからなるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置５０とを備えている。
先ず、前記圧縮着火式エンジンを備えたエンジンシステムについて説明する。図１は、本実施形態に係るエンジンシステムの全体構成を示す図である。エンジンシステムは、４サイクルの４気筒ガソリン直噴エンジンからなるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置５０とを備えている。
【0025】
エンジン本体１は、シリンダブロック３、シリンダヘッド４及びピストン５を備える。シリンダブロック３は、一列に並ぶ４つの気筒２（複数の気筒）を形成するシリンダライナを有する。なお、図１には、一つの気筒２だけを示されている。シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上面に取り付けられ、気筒２の上部開口を塞いでいる。ピストン５は、各気筒２に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド８を介してクランク軸７と連結されている。ピストン５の往復運動に応じて、クランク軸７はその中心軸回りに回転する。
【0026】
ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６にはガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、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。気筒２の幾何学的圧縮比、つまりピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積との比は、後述するＳＰＣＣＩ燃焼に好適となるように、１３以上３０以下、好ましくは１４以上１８以下の高圧縮比に設定される。
【0027】
シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１及び水温センサＳＮ２が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度（クランク角）及びクランク軸７の回転速度、つまりエンジン回転数を検出するために配置されている。水温センサＳＮ２は、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度、すなわちエンジン水温を検出する。
【0028】
シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９及び排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の底面は、燃焼室６の天井面となる。この燃焼室天井面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体１のバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式であって、吸気ポート９及び排気ポート１０は、各気筒２につき２つずつ設けられるとともに、吸気弁１１及び排気弁１２も２つずつ設けられている。
【0029】
シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３及び排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１及び排気弁１２は、これら動弁機構１３、１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３には、吸気弁１１の少なくとも開時期を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａが内蔵されている。同様に、排気側動弁機構１４には、排気弁１２の少なくとも閉時期を変更可能な排気ＶＶＴ１４ａが内蔵されている。これら吸気ＶＶＴ１３ａ及び排気ＶＶＴ１４ａの制御により、吸気弁１１と排気弁１２とを共に排気上死点を跨いで開弁状態とするバルブオーバーラップを設定することが可能である（内部ＥＧＲ機構）。このバルブオーバーラップの設定により、燃焼室６に高温の既燃ガスを残存させる内部ＥＧＲが実現される。また、バルブオーバーラップが為されている期間であるバルブオーバーラップ量の調整により、内部ＥＧＲ量（既燃ガスの残存量）を調整することが可能である。
【0030】
シリンダヘッド４には、さらにインジェクタ１５（燃料噴射弁）及び点火プラグ１６が、４つの気筒２の各々に対して配置されている。インジェクタ１５は、気筒２内に燃料を噴射（供給）する。インジェクタ１５としては、その先端部に複数の噴孔を有し、これらの噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能な多噴孔型のインジェクタを用いることができる。インジェクタ１５は、その先端部が燃焼室６内に露出し、且つ、ピストン５の冠面の径方向中心部と対向するように配置されている。
【0031】
点火プラグ１６は、インジェクタ１５に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置され、その先端電極部が気筒２内に臨む位置に配置されている。点火プラグ１６は、気筒２（燃焼室６）内に形成される燃料と空気との混合気に点火する強制点火源である。
【0032】
シリンダヘッド４には、センシング要素として、筒内圧センサＳＮ３、吸気カム角センサＳＮ１２及び排気カム角センサＳＮ１３は配設されている。筒内圧センサＳＮ３は、燃焼室６の圧力を検出する。吸気カム角センサＳＮ１２は、吸気側動弁機構１３のカムシャフトの回転位置を検出する。排気カム角センサＳＮ１３は、排気側動弁機構１４のカムシャフトの回転位置を検出する。
【0033】
吸気通路３０は、外気と吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０及び吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、スロットル弁３２、過給機３３、電磁クラッチ３４、インタークーラ３５、サージタンク３６及び独立吸気通路３７が配置されている。
【0034】
エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁３２は、アクセル１７の踏み込み動作と連動して吸気通路３０を開閉し、吸気通路３０における吸気の流量を調整する。過給機３３は、吸気を圧縮しつつ吸気通路３０の下流側へ当該吸気を送り出す。過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係されたスーパーチャージャであり、電磁クラッチ３４によりエンジン本体１との締結及びその締結解除が切換えられる。電磁クラッチ３４が締結されると、エンジン本体１から過給機３３に駆動力が伝達されて、過給機３３による過給が行われる。インタークーラ３５は、過給機３３により圧縮された吸気を冷却する。
【0035】
サージタンク３６は、４つの気筒２への吸気経路に配置され、当該４つの気筒２に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。独立吸気通路３７は、サージタンク３６の下流側に配置され、サージタンク３６と４つの気筒２の各吸気ポート９とを独立的に接続する通路である。エアクリーナ３１側から供給される吸気は、エアクリーナ３１に流入した後、各々の独立吸気通路３７を通して各気筒２の吸気ポート９へ供給される。各気筒２に対応して設けられる２つの吸気ポート９の内の一方には、スワール弁３７Ａが配置されている。スワール弁３７Ａの開度を調整することで、燃焼室６の中心軸の回りを旋回するスワール流の強度を調整することができる。なお、本実施形態の吸気ポート９はタンブル流を形成可能なタンブルポートである。このため、スワール弁３７Ａの閉時に形成されるスワール流は、タンブル流とミックスされた斜めスワール流となる。
【0036】
吸気通路３０の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサＳＮ４と、吸気の温度を検出する第１・第２吸気温センサＳＮ５，ＳＮ７と、吸気の圧力を検出する第１・第２吸気圧センサＳＮ６，ＳＮ８とが設けられている。エアフローセンサＳＮ４及び第１吸気温センサＳＮ５は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とスロットル弁３２との間の部分に配置され、当該部分を通過する吸気の流量、温度を各々検出する。第１吸気圧センサＳＮ６は、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間（後述するＥＧＲ通路５１の接続口よりも下流側）の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の圧力を検出する。第２吸気温センサＳＮ７は、吸気通路３０における過給機３３とインタークーラ３５との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。第２吸気圧センサＳＮ８は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の圧力を検出する。
【0037】
吸気通路３０には、過給機３３をバイパスして吸気を燃焼室６に送るためのバイパス通路３８が設けられている。バイパス通路３８は、サージタンク３６と後述するＥＧＲ通路５１の下流端付近とを互いに接続している。バイパス通路３８には、当該バイパス通路３８を開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。
【0038】
排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０および排気通路４０を通じて外部に排出される。排気通路４０には触媒コンバータ４１が配置されている。触媒コンバータ４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４１ａと、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）４１ｂとが内蔵されている。なお、触媒コンバータ４１の下流側に、三元触媒やＮＯｘ触媒等の適宜の触媒を内蔵した別の触媒コンバータを追加してもよい。
【0039】
排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも上流側の部位には、排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検出するリニアＯ２センサＳＮ９と、排気ガスの温度を計測する排気温センサＳＮ１０とが設けられている。リニアＯ２センサＳＮ９は、酸素濃度の濃淡に応じて出力値がリニアに変化するタイプのセンサである。リニアＯ２センサＳＮ９の出力値に基づいて、混合気の空燃比を推定することが可能である。排気温センサＳＮ１０の計測値は、内部ＥＧＲ量の予測値算出に用いられる。
【0040】
ＥＧＲ装置５０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２及びＥＧＲ弁５３とを備える。ＥＧＲ通路５１は、排気通路４０における触媒コンバータ４１よりも下流側の部分と、吸気通路３０におけるスロットル弁３２と過給機３３との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（外部ＥＧＲ）を熱交換により冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲクーラ５２よりも下流側のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気ガスの流量を調整する。なお、ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲ弁５３の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサＳＮ１１が設けられている。
【0041】
アクセル１７には、そのアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ１４が付設されている。アクセル開度センサＳＮ１４は、アクセル１７のペダル踏み込み具合を検出するセンサであり、ドライバーの加減速意図を検出するセンサでもある。
【0042】
［吸気通路及び排気通路の構造的特徴］
次に、上述の吸気通路３０及び排気通路４０の構造的な特徴を説明する。図２は、エンジン本体１の外観を示す斜視図、図３は、吸気通路３０の構造を示すエンジン本体１の前後方向縦断面図、図４は、吸気通路３０に配置されているサージタンク３６周辺を示すエンジン本体１の左右方向縦断面図である。これらの図には、上下、前後、左右の方向表示を付しているが、これは説明の便宜のためであり、実際の方向を限定する趣旨ではない。
次に、上述の吸気通路３０及び排気通路４０の構造的な特徴を説明する。図２は、エンジン本体１の外観を示す斜視図、図３は、吸気通路３０の構造を示すエンジン本体１の前後方向縦断面図、図４は、吸気通路３０に配置されているサージタンク３６周辺を示すエンジン本体１の左右方向縦断面図である。これらの図には、上下、前後、左右の方向表示を付しているが、これは説明の便宜のためであり、実際の方向を限定する趣旨ではない。
【0043】
吸気通路３０は、エンジン本体１の前面１０１側に取り付けられている。図２及び図３には現れていないが、排気通路４０はエンジン本体１の後面側に取り付けられている。図１にも記載しているが、吸気通路３０は、第１通路３０１、第２通路３０２及び第３通路３０３を含んでいる。第１通路３０１は、エアクリーナ３１と過給機３３との間を接続する吸気通路である。ＥＧＲ通路５１の下流端は、スロットル弁３２の下流側において第１通路３０１に合流している。第２通路３０２は、過給機３３とインタークーラ３５との間を接続する吸気通路である。第３通路３０３は、インタークーラ３５とサージタンク３６との間を接続する吸気通路である。
【0044】
過給機３３は、エンジン本体１の上部右側付近において前面１０１に添設されている。第１通路３０１は、過給機３３から右方へ突出するように延び、エアクリーナ３１で清浄化された空気を過給機３３に導く。インタークーラ３５は、エンジン本体１の下部付近において前面１０１に添設されている。第２通路３０２は、エンジン本体１の左右方向の中央部において上下方向に延び、過給機３３を通過した空気（及び外部ＥＧＲ）をインタークーラ３５に導く。インタークーラ３５は、水冷式のコア３５１と、コア３５１を支持するクーラハウジング３５２とを含む。第２通路３０２の下流端と第３通路３０３の上流端とは、クーラハウジング３５２で連結されている。
【0045】
サージタンク３６は、図３に示すように、吸気ポート９の上流端と対向し且つ過給機３３の後面に隣接するように、エンジン本体１の上部付近に配置されている。第３通路３０３は、エンジン本体１の左右方向の中央部において上下方向に延び、インタークーラ３５を通過して冷却された空気をサージタンク３６に導く。バイパス通路３８は、エンジン本体１の上部付近において左右方向に延びている。
【0046】
独立吸気通路３７は、サージタンク３６と吸気ポート９の上流端とを接続するように前後方向に延びている。図３では、スワールバルブ３７Ｖが配置されている独立吸気通路３７が示されている。本実施形態の独立吸気通路３７は、流路長が短い通路であり、サージタンク３６の内部空間３６Ｒの前後方向幅よりも短い流路長に設定されている。具体的には、独立吸気通路３７の流路長は、内部空間３６Ｒの前後方向幅の１／２程度であって、スワールバルブ３７Ｖの弁体長よりもやや長い程度に設定されている。つまり、スワールバルブ３７Ｖが全開になると、その弁体の一方端が吸気ポート９に入り込み、他方端がサージタンク３６に入り込む。このような短尺の独立吸気通路３７とすることにより、エンジンシステムのコンパクト化が図られ、車両への搭載性が良好となる。但し、当該独立吸気通路３７の流路長は、内部ＥＧＲの実行のためのバルブオーバーラップの期間において、吸気ポート９から吹き出した吸気がサージタンク３６に至ることを許容する長さでもある。これによる不具合は、図１０に基づき後述する。
【0047】
図２及び図３には、吸気通路３０における吸気の流れが矢印Ｆ１～Ｆ５にて示されている。矢印Ｆ１の通り、エアクリーナ３１を経て吸気は第１通路３０１に取り入れられる。次に吸気は、過給機３３のコンプレッサのスクロール部を経て、第２通路３０２に吹き出される。続いて吸気は、第２通路３０２を上から下へ流れ（矢印Ｆ２）、インタークーラ３５のクーラハウジング３５２に入り、コア３５１を通過する（矢印Ｆ３）。その後、吸気は、第３通路３０３を下から上へ流れ（矢印Ｆ４）、サージタンク３６の内部空間３６Ｒへ至る。しかる後、吸気は、流動方向を前後方向に変え、各々の独立吸気通路３７を通過して吸気ポート９へ流入する（矢印Ｆ５）。
【0048】
サージタンク３６と各々の独立吸気通路３７との配置関係について、図４を参照して説明する。サージタンク３６を形成するハウジングは、第３通路３０３（上流吸気路）を形成するハウジングと一体的に形成されている。第３通路３０３のハウジングは、インタークーラ３５を通過した吸気を集める集合部３０４と、集合部３０４の下流に連なりサージタンク３６に接続される導入部３０５とを含む。
【0049】
サージタンク３６は、左右方向に長手の内部空間３６Ｒ（流路空間）を備えている。内部空間３６Ｒの長手方向は、４つの気筒２が一列に並ぶ配列方向（左右方向）である。導入部３０５（第３通路３０３）の下流端は、サージタンク３６の底壁３６１に開口された導入口３６２を通して、内部空間３６Ｒに連通している。導入口３６２は、底壁３６１の長手方向中央領域に配置されている。すなわち第３通路３０３は、矢印Ｆ４で示すように、サージタンク３６の長手方向の中央領域へ吸気を導入する構造（以下、「センター吸気構造」という）である。
【0050】
独立吸気通路３７は、底壁３６１と直交する壁であるサージタンク３６の後壁３６３に設けられた開口から後方に延びている。後壁３６３は左右方向に長手の壁である。既述の通り、各気筒２は４バルブ形式であるので、各気筒２にはそれぞれ２つの独立吸気通路３７が設けられる。図４では、４つの気筒２を＃１～＃４気筒２と表すものとし、＃１気筒２に対応する２つの独立吸気通路を「３７_＃１」、＃２気筒２に対応する２つの独立吸気通路を「３７_＃２」というように表示している。合計８つの独立吸気通路３７_＃１～３７_＃４は、４つの気筒２の配列方向である左右方向に一列に並んでいる。導入口３６２に対して、＃１、＃４気筒２の独立吸気通路３７_＃１、３７_＃４は比較的遠く、＃２、＃３気筒２の独立吸気通路３７_＃２、３７_＃３は比較的近いという位置関係にある。
【0051】
次に、排気通路４０の構造的特徴について説明する。図５に示すように、排気通路４０は、エンジン本体１の排気ポート１０に接続される排気マニホールド４２（排気集合部）を備えている。排気マニホールド４２は、＃１～＃４気筒２の各排気ポート１０から排出される排気を集合する。排気マニホールド４２にて集合された排気は、触媒コンバータ４１に連なる排気管４３（下流排気路）によって下流に導かれる。
【0052】
排気マニホールド４２は、＃１～＃４気筒２の各々に対応した独立排気管４４_＃１～４４_＃４（排気経路）と、独立排気管４４_＃１～４４_＃４にて導かれる排気を合流させる合流部４５と、エンジン本体１の後面への取り付け部となる締結フランジ４６とを含む。図５から明らかな通り、＃１～＃４気筒２のうち、右端（一の端部）に位置する＃１気筒２（一端側気筒）に対応する独立排気管４４_＃１が、排気ポート１０から下流側の排気管４３への経路が最も短くなっている。そして、＃２～＃４気筒２に対応する独立排気管４４_＃２、４４_＃３、４４_＃４については、＃２、＃３、＃４と左側（他の端部側）に位置する気筒２ほど、排気ポート１０から排気管４３への経路が長くなっている。つまり、独立排気管４４_＃１は直進的に最短流路長で排気管４３に向かっているのに対し、＃２、＃３、＃４と左側へ向かうほど、排気管４３に対する独立排気管４４_＃２～４４_＃４の流路長が長くなる構造（以下、「端部偏在排気構造」という）である。
【0053】
［制御構成］
図６は、前記エンジンシステムの制御構成を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、プロセッサ６０（エンジンの燃焼制御装置）によって統括的に制御される。プロセッサ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。
図６は、前記エンジンシステムの制御構成を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、プロセッサ６０（エンジンの燃焼制御装置）によって統括的に制御される。プロセッサ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。
【0054】
プロセッサ６０には各種センサからの検出信号が入力される。プロセッサ６０は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、筒内圧センサＳＮ３、エアフローセンサＳＮ４、第１・第２吸気温センサＳＮ５，ＳＮ７、第１・第２吸気圧センサＳＮ６，ＳＮ８、リニアＯ２センサＳＮ９、排気温センサＳＮ１０、差圧センサＳＮ１１、吸気カム角センサＳＮ１２、排気カム角センサＳＮ１３、アクセル開度センサＳＮ１４及び大気圧センサＳＮ１５と電気的に接続されている。大気圧センサＳＮ１５は、走行環境の大気圧を計測するセンサであり、専ら走行高度を検知するために用いられる。これらのセンサＳＮ１～ＳＮ１５によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、筒内圧力、吸気流量、吸気温、吸気圧、排気ガスの酸素濃度、排気ガスの温度、ＥＧＲ弁５３の前後差圧、吸気・排気カム角、アクセル開度、大気圧等の情報がプロセッサ６０に逐次入力される。
【0055】
プロセッサ６０は、上記各センサからの入力情報に基づいて種々の判定や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、プロセッサ６０は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９及びＥＧＲ弁５３等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制御用の信号を出力する。
【0056】
ＥＣＵ１００は、所定のプログラムが実行されることによって、燃料噴射制御部６１（制御ユニット）、点火制御部６７及び記憶部６８を機能的に具備するように動作する。燃料噴射制御部６１は、＃１～＃４気筒２の各インジェクタ１５による燃料噴射量を、エンジンの運転状態に応じて制御する。点火制御部６７は、点火プラグ１６の点火動作を制御する。記憶部６８は、各種のデータや設定値、演算式等を記憶する。本実施形態では、後述する内部ＥＧＲにおける固有の再吸入補正量や、内部ＥＧＲ量の推定のための多項式モデル等が記憶部６８に格納される。
【0057】
燃料噴射制御部６１は、所定のプログラムが実行されることで、運転状態判定部６２、噴射設定部６３、ＥＧＲ予測部６４、第１補正部６５及び第２補正部６６を機能的に具備するように動作する。
【0058】
運転状態判定部６２は、クランク角センサＳＮ１の検出値に基づくエンジン回転数、及びアクセル開度センサＳＮ１４の開度情報に基づくエンジン負荷などから、エンジン本体１の運転状態を判定する。この判定結果は、現状の運転領域が、予め定められた運転マップのどの領域であるかの判定に用いられる。
【0059】
噴射設定部６３は、インジェクタ１５からの燃料噴射量及び噴射パターンを、各種の条件に応じて設定する。噴射設定部６３は、アクセル開度センサＳＮ１４が検出するアクセル踏み込み量（エンジンの運転状態）に応じて、先ず目標燃料噴射量及び噴射パターンを設定する。さらに噴射設定部６３は、内部ＥＧＲの実行状態に応じて、つまり後述の第１補正部６５が導出する一次補正量、及び第２補正部６６が導出する二次補正量を参照して、少なくとも目標燃料噴射量を補正する。
【0060】
ＥＧＲ予測部６４は、吸気弁１１及び排気弁１２のバルブオーバーラップ期間の設定によって実行される内部ＥＧＲによる、既燃ガスの排気通路４０側から気筒２内への戻り量（内部ＥＧＲ量）の予測値を求める処理を行う。なお、前記既燃ガスの戻り量は、当該既燃ガスの戻りによって気筒２から吸気通路３０側へ押し出される吸気の吹き出し量、ひいては吹き出された吸気の吸気ポート９からの再吸入量でもある。ＥＧＲ予測部６４は、記憶部６８に格納されている多項式モデルを適用して、内部ＥＧＲ量を求める。
【0061】
第１補正部６５は、噴射設定部６３が運転状態に応じて設定した目標燃料噴射量を一次補正する。第１補正部６５による一次補正量は、エンジン構造、特に吸気通路３０及び排気通路４０の構造によって定まる固有の補正量である。本実施形態では、吸気通路３０はセンター吸気構造（図４）、排気通路４０は端部偏在排気構造（図５）を備える。これら構造によって、内部ＥＧＲによる＃１～＃４気筒２における吸気ポート９からの吸気の再吸入量、若しくは排気ポート１０からの既燃ガスの戻り量が、運転条件によっては異なってしまうことがある。例えば、バルブオーバーラップ量が比較的少なく、内部ＥＧＲ量が比較的少ない運転領域では、センター吸気構造が気筒２毎の吸気再吸入量に影響を及ぼし、＃１～＃４気筒２間で空燃比のバラツキを招来する。一方、バルブオーバーラップ量が比較的多く、内部ＥＧＲ量が比較的多くなる運転領域では、端部偏在排気構造が気筒２毎の既燃ガスの戻り量に影響を及ぼし、＃１～＃４気筒２間でガス空燃比のバラツキを招来する（図１０に基づき後述する）。
【0062】
第１補正部６５は、内部ＥＧＲ量が比較的少ない運転領域（後述のＳＰＣＣＩ＿λ＝１の運転領域）では、＃１～＃４気筒２の各吸気ポート９からの再吸入量に応じて＃１～＃４気筒２毎に設定される再吸入補正量を前記一次補正量として用いて、前記目標燃料噴射量を一次補正する。一方、第１補正部６５は、内部ＥＧＲ量が比較的多い運転領域（後述のＳＰＣＣＩ＿λ＞１の運転領域）では、＃１～＃４気筒２の各排気ポート１０からの既燃ガス戻り量に応じて＃１～＃４気筒２毎に設定される戻り補正量を前記一次補正量として用いて、前記目標燃料噴射量を一次補正する。再吸入補正量及び戻り補正量は、内部ＥＧＲ量と補正量とを関連付けて、＃１～＃４気筒２毎に記憶部６８に格納されており、第１補正部６５は当該再吸入補正量又は戻り補正量を読み出して、前記一次補正処理を行う。
【0063】
第２補正部６６は、少なくとも第１補正部６５が設定した固有の再吸入補正量を、運転状態や環境条件に基づく変数に応じて二次補正する。前記変数としては、例えば吸気圧、バルブオーバーラップ量、排気弁１２の閉弁時期、エンジン回転数、大気圧、排気ガス温度を例示することができる。上掲の変数が変化すると、各吸気ポート９からの吸気の再吸入量も変化することがある。従って、エンジン構造に由来する固有の再吸入補正量だけを適用したのでは、的確に＃１～＃４気筒２の空燃比を揃えることができない場合が生じ得る。この点に鑑み、第２補正部６６は、前記変数の状況に応じて、第１補正部６５が設定した固有の再吸入補正量を増量若しくは減量する二次補正を行う。第２補正部６６５による二次補正量は、前記変数の基準値からの乖離度合いによって予め定められる。
【0064】
［運転マップ］
図７（Ａ）～（Ｃ）は、エンジンの暖機の進行度合いとエンジンの回転速度／負荷とに応じた制御の相違を説明するための運転マップである。本実施形態では、エンジンの暖機が完了した温間時に用いられる第１運転マップＱ１（図７（Ａ））と、エンジンの暖機が途中まで進行した半暖機時に用いられる第２運転マップＱ２（図７（Ｂ））と、エンジンが未暖機である冷間時に用いられる第３運転マップＱ３（図７（Ｃ））とが用意されている。温間時の第１運転マップＱ１には、燃焼形態の異なる第１、第２、第３、第４、第５運転領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が含まれており、半暖機時の第２運転マップＱ２には、燃焼形態の異なる第６、第７、第８、第９運転領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が含まれている。冷間時の第３運転マップＱ３は、第１０運転領域Ｃ１の一つからなる。
図７（Ａ）～（Ｃ）は、エンジンの暖機の進行度合いとエンジンの回転速度／負荷とに応じた制御の相違を説明するための運転マップである。本実施形態では、エンジンの暖機が完了した温間時に用いられる第１運転マップＱ１（図７（Ａ））と、エンジンの暖機が途中まで進行した半暖機時に用いられる第２運転マップＱ２（図７（Ｂ））と、エンジンが未暖機である冷間時に用いられる第３運転マップＱ３（図７（Ｃ））とが用意されている。温間時の第１運転マップＱ１には、燃焼形態の異なる第１、第２、第３、第４、第５運転領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５が含まれており、半暖機時の第２運転マップＱ２には、燃焼形態の異なる第６、第７、第８、第９運転領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が含まれている。冷間時の第３運転マップＱ３は、第１０運転領域Ｃ１の一つからなる。
【0065】
＜温感時＞
第１運転マップＱ１において、第１領域Ａ１は、エンジン負荷が低い（無負荷を含む）低負荷の領域から高速側の一部の領域を除いた低・中速／低負荷の領域である。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１よいも負荷が高い低・中速／中負荷の領域である。第４領域Ａ４は、第２領域Ａ２よりも負荷が高くかつ回転速度が低い低速／高負荷の領域である。第３領域Ａ３は、第４領域Ａ４よりも回転速度が高い中速／高負荷の領域である。第５領域Ａ５は、第１～第４領域Ａ１～Ａ４のいずれよりも回転速度が高い高速領域である。
第１運転マップＱ１において、第１領域Ａ１は、エンジン負荷が低い（無負荷を含む）低負荷の領域から高速側の一部の領域を除いた低・中速／低負荷の領域である。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１よいも負荷が高い低・中速／中負荷の領域である。第４領域Ａ４は、第２領域Ａ２よりも負荷が高くかつ回転速度が低い低速／高負荷の領域である。第３領域Ａ３は、第４領域Ａ４よりも回転速度が高い中速／高負荷の領域である。第５領域Ａ５は、第１～第４領域Ａ１～Ａ４のいずれよりも回転速度が高い高速領域である。
【0066】
第１領域Ａ１では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６から発生する火花により混合気に点火し、その点火点からその周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことである。ＣＩ燃焼とは、ピストン５の圧縮により高温・高圧化された環境下で、混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室６内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、当該ＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室６内の他の混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態のことである。なお、「ＳＰＣＣＩ」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
【0067】
ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼時の熱発生よりもＣＩ燃焼時の熱発生の方が急峻になるという性質がある。ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生率の波形は、図８に示すように、ＳＩ燃焼に対応する燃焼初期の立ち上がりの傾きが、その後のＣＩ燃焼に対応して生じる立ち上がりの傾きよりも小さくなる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼に基づく相対的に立ち上がりの傾きが小さい第１熱発生率部と、ＣＩ燃焼に基づく相対的に立ち上がりの傾きが大きい第２熱発生部とが、この順に連続するように形成される。また、このような熱発生率の傾向に対応して、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時に生じる燃焼室６内の圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）がＣＩ燃焼時のそれよりも小さくなる。
【0068】
ＳＩ燃焼によって、燃焼室６内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、ＣＩ燃焼が開始される。図８に例示するように、この自着火のタイミング（つまりＣＩ燃焼が開始するタイミング）で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＣＩ燃焼が開始するタイミングで現れる変曲点（図８のＸ）を有している。
【0069】
ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも混合気の燃焼速度が速いため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン５の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、ＣＩ燃焼時のｄｐ／ｄθが過大になることが回避される。このように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるｄｐ／ｄθが過大になり難く、単純なＣＩ燃焼（全ての燃料をＣＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼騒音を抑制することができる。
【0070】
ＣＩ燃焼の終了に伴いＳＰＣＣＩ燃焼も終了する。ＣＩ燃焼はＳＩ燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なＳＩ燃焼（全ての燃料をＳＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼終了時期を早めることができる。従って、ＳＰＣＣＩ燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、ＳＰＣＣＩ燃焼では、単純なＳＩ燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。
【0071】
第１領域Ａ１では、リーンな環境で上記のＳＰＣＣＩ燃焼が行われる（ＳＰＣＣＩ＿λ＞１）。すなわち、スロットル弁３２の開度が、理論空燃比相当の空気量よりも多くの空気が吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入される開度に設定される。具体的には、プロセッサ６０は、吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入される空気（新気）と、インジェクタ１５によって燃焼室６に噴射される燃料との重量比である空燃比（Ａ／Ｆ）が、理論空燃比（１４．７）よりも大きくなるように設定した状態で、燃焼室６内の混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御を実行する。
【0072】
第１領域Ａ１の多くの領域において、燃焼室６に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実行される。プロセッサ６０は、吸気ＶＶＴ１３ａ及び排気ＶＶＴ１４ａを制御して、排気上死点を挟んで吸・排気弁１１，１２の双方が開かれるバルブオーバーラップが形成されるように吸・排気弁１１，１２を駆動し、排気上死点を過ぎるまで（吸気行程初期まで）排気弁１２を開弁させる。これにより、排気ポート１０から燃焼室６へと既燃ガスが引き戻されて、内部ＥＧＲが実現される。バルブオーバーラップの期間は、所望のＳＰＣＣＩ燃焼の波形を得るのに適した筒内温度が実現されるように設定される。
【0073】
第２領域Ａ２では、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。スロットル弁３２の開度は、理論空燃比相当の空気量が吸気通路３０を通じて燃焼室６に導入されるような開度に設定される。なお、第２運転領域Ａ２では、ＥＧＲ弁５３が開弁されて外部ＥＧＲガスが燃焼室６に導入される。このため、第２運転領域Ａ２では、燃焼室６内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比（Ｇ／Ｆ）は、理論空燃比（１４．７）よりも大きくなる。従って、第２領域Ａ２での運転時には、Ｇ／Ｆが理論空燃比よりも大きくかつＡ／Ｆが理論空燃比に略一致するＧ／Ｆリーン環境を形成しつつ、混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される。ＥＧＲ弁５３の開度は、Ａ／Ｆベースでは理論空燃比が実現される開度に設定される。
【0074】
第３領域Ａ３では、燃焼室６内のＡ／Ｆが理論空燃比よりもややリッチになる環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ≦１）。中速・高負荷に対応するには相応の燃料噴射量が必要となるため、リッチ環境が設定される。一方、高負荷ではあるが低速の運転領域である第４領域Ａ４では、Ａ／Ｆが理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。第５領域Ａ５では、比較的オーソドックスなＳＩ燃焼が実行される。Ａ／Ｆは、理論空燃比もしくはこれよりもややリッチな値に設定される（ＳＩ＿λ≦１）。なお、これら領域Ａ３～Ａ５においても、Ａ／ＦはＥＧＲ弁５３の開度にて調整することができる。
【0075】
＜半暖機時＞
半暖機時の第２運転マップＱ２において、第６領域Ｂ１は、第１運転マップＱ１における第１・第２領域Ａ１，Ａ２を併合した領域に対応している。第７領域Ｂ２、第８領域Ｂ３及び第９領域Ｂ４は、それぞれ第１運転マップＱ１の第３領域Ａ３、第４領域Ａ４及び第５領域Ａ５に対応している。
半暖機時の第２運転マップＱ２において、第６領域Ｂ１は、第１運転マップＱ１における第１・第２領域Ａ１，Ａ２を併合した領域に対応している。第７領域Ｂ２、第８領域Ｂ３及び第９領域Ｂ４は、それぞれ第１運転マップＱ１の第３領域Ａ３、第４領域Ａ４及び第５領域Ａ５に対応している。
【0076】
第６領域Ｂ１では、第１運転マップＱ１の第２領域Ａ２と同様に、燃焼室６内のＡ／Ｆが理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる制御が実行される（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。第６領域Ｂ１の少なくとも一部の領域において、バルブオーバーラップ期間を設定して燃焼室６に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実行される。過給機３３は、第６領域Ｂ１の比較的高負荷の領域と、比較的高速側の領域とでＯＮ状態とされ、それ以外の領域ではＯＦＦ状態とされる。第６領域Ｂ１において、内部ＥＧＲが実行され、且つ、過給機３３がＯＦＦ状態とされる領域の一部である特定領域Ｂ１１において、後記で詳述する再吸入補正制御が実行される。
【0077】
第７領域Ｂ２、第８領域Ｂ３及び第９領域Ｂ４は、それぞれ第１運転マップＱ１の第３領域Ａ３、第４領域Ａ４及び第５領域Ａ５と同様な制御が行われる。すなわち、第７領域Ｂ２では、燃焼室６内のＡ／Ｆが理論空燃比よりもややリッチになる環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる（ＳＰＣＣＩ＿λ≦１）。第８領域Ｂ３では、Ａ／Ｆが理論空燃比に略一致する環境下で混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）。第９領域Ｂ４では、オーソドックスなＳＩ燃焼が実行され、Ａ／Ｆは、理論空燃比もしくはこれよりもややリッチな値に設定される（ＳＩ＿λ≦１）。
【0078】
＜冷間時＞
冷間時の第３運転マップＱ３は、第１０領域Ｃ１のみからなる。第１０領域Ｃ１では、主に吸気行程中に噴射された燃料を空気と混合しつつＳＩ燃焼させる制御が実行される。この第１０領域Ｃ１での制御は、一般的なガソリンエンジンの燃焼制御と同様である。
冷間時の第３運転マップＱ３は、第１０領域Ｃ１のみからなる。第１０領域Ｃ１では、主に吸気行程中に噴射された燃料を空気と混合しつつＳＩ燃焼させる制御が実行される。この第１０領域Ｃ１での制御は、一般的なガソリンエンジンの燃焼制御と同様である。
【0079】
［ＳＩ率について］
本実施形態では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼が、第１運転マップＱ１の第１～第４領域Ａ１～Ａ４及び第２運転マップＱ２の第６～第８領域Ｂ１～Ｂ３において実行される。ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との比率を運転条件に応じて制御することが重要になる。本実施形態では、上記比率として、ＳＰＣＣＩ燃焼中による１サイクル中の全熱発生量に対する、ＳＩ燃焼による熱発生量の割合であるＳＩ率を用いて制御する。図８は、このＳＩ率を説明するための図でもあり、ＳＰＣＣＩ燃焼が起きたときの熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）のクランク角による変化を示している。
本実施形態では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼が、第１運転マップＱ１の第１～第４領域Ａ１～Ａ４及び第２運転マップＱ２の第６～第８領域Ｂ１～Ｂ３において実行される。ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼との比率を運転条件に応じて制御することが重要になる。本実施形態では、上記比率として、ＳＰＣＣＩ燃焼中による１サイクル中の全熱発生量に対する、ＳＩ燃焼による熱発生量の割合であるＳＩ率を用いて制御する。図８は、このＳＩ率を説明するための図でもあり、ＳＰＣＣＩ燃焼が起きたときの熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）のクランク角による変化を示している。
【0080】
図８の波形における点Ｘは、燃焼形態がＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるときに現れる変曲点である。この変曲点Ｘに対応するクランク角θｃｉを、ＣＩ燃焼の開始時期と定義する。このＣＩ燃焼の開始時期であるθｃｉよりも進角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｒ１をＳＩ燃焼による熱発生量とし、θｃｉよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積Ｒ２をＣＩ燃焼による熱発生率とする。これにより、
（ＳＩ燃焼による熱発生量）／（ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生量）
で定義される上述したＳＩ率は、上記各面積Ｒ１，Ｒ２を用いて、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）で表すことができる。すなわち、ＳＩ率＝Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）である。
（ＳＩ燃焼による熱発生量）／（ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生量）
で定義される上述したＳＩ率は、上記各面積Ｒ１，Ｒ２を用いて、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）で表すことができる。すなわち、ＳＩ率＝Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）である。
【0081】
ＣＩ燃焼では、混合気が自着火により同時多発的に燃焼するため、火炎伝播によるＳＩ燃焼と比べて圧力上昇率が高くなり易い。このため、特に、負荷が高く燃料噴射量が多い条件下で不用意にＳＩ率を小さくすると、大きな騒音が発生してしまう。一方、ＣＩ燃焼は、燃焼室６が十分に高温・高圧化しないと発生しない。このため、負荷が低く燃料噴射量が少ない条件下では、ＳＩ燃焼がある程度進行してからでないとＣＩ燃焼が開始されず、必然的にＳＩ率は大きくなる。
【0082】
このような事情を考慮して、本実施形態では、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる運転領域において、ＳＩ率の目標値である目標ＳＩ率がエンジンの運転条件ごとに予め定められている。さらに、目標ＳＩ率に対応して、当該目標ＳＩ率に適合する燃焼が行われた場合のＣＩ燃焼の開始時期である目標θｃｉが、やはりエンジンの運転条件ごとに予め定められている。
【0083】
上述した目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現するには、点火プラグ１６による主点火の時期、インジェクタ１５からの燃料の噴射量／噴射時期、ＥＧＲ率（外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率）といった制御量を運転条件ごとに調整する必要がある。例えば、主点火の時期が進角されるほど、多くの燃料がＳＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が高くなる。また、燃料の噴射時期が進角されるほど、多くの燃料がＣＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が低くなる。あるいは、ＥＧＲ率の増大に伴って筒内温度が高くなるほど、多くの燃料がＣＩ燃焼により燃焼することになり、ＳＩ率が低くなる。さらに、ＳＩ率の変化はθｃｉの変化を伴うので、これらの各制御量（主点火時期、噴射時期、ＥＧＲ率等）の変化は、θｃｉを調整する要素となる。本実施形態では、ＳＰＣＣＩ燃焼の実行時に、例えば主点火時期、燃料の噴射量／噴射時期、ＥＧＲ率（ひいては筒内温度）等が、上述した目標ＳＩ率および目標θｃｉを実現可能な組合せになるように制御される。
【0084】
［内部ＥＧＲの実行態様］
続いて、内部ＥＧＲの実行態様について説明する。本実施形態では、少なくとも半暖機時の第２運転マップＱ２における第６領域Ｂ１（特定領域Ｂ１１）、及び温感時の第１運転マップＱ１における第１領域Ａ１において、吸気弁１１及び排気弁１２の双方を開弁するバルブオーバーラップによる内部ＥＧＲが実行される。内部ＥＧＲの実行態様は、Ａ／Ｆを理論空燃比に設定してＳＰＣＣＩ燃焼を行う第６領域Ｂ１（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）と、Ａ／Ｆをリーンに設定してＳＰＣＣＩ燃焼を行う第１領域Ａ１（ＳＰＣＣＩ＿λ＞１）とで相違する。
続いて、内部ＥＧＲの実行態様について説明する。本実施形態では、少なくとも半暖機時の第２運転マップＱ２における第６領域Ｂ１（特定領域Ｂ１１）、及び温感時の第１運転マップＱ１における第１領域Ａ１において、吸気弁１１及び排気弁１２の双方を開弁するバルブオーバーラップによる内部ＥＧＲが実行される。内部ＥＧＲの実行態様は、Ａ／Ｆを理論空燃比に設定してＳＰＣＣＩ燃焼を行う第６領域Ｂ１（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）と、Ａ／Ｆをリーンに設定してＳＰＣＣＩ燃焼を行う第１領域Ａ１（ＳＰＣＣＩ＿λ＞１）とで相違する。
【0085】
図９（Ａ）は、第６領域Ｂ１のＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼時におけるバルブオーバーラップ期間ＯＶＬ－１の一例を示すグラフである。排気弁１２の閉弁時期ＥＶＣはＴＤＣよりも遅角したクランク角（ＣＡ）に、吸気弁１１の開弁時期ＩＶＯはＴＤＣよりも進角したクランク角に設定されている。バルブオーバーラップ期間ＯＶＬ－１には、吸気弁１１及び排気弁１２の双方が開弁され、且つ、吸気に対して排気が高圧であるため、一旦は排気ポート１０から排出された既燃ガスが、気筒２内に戻ることになる。また、当該既燃ガスの戻りによって、一旦は気筒２内に入った吸気が吸気ポート９から吸気通路３０側へ吹き出されることになる。吹き出された吸気は、その後に吸気ポート９へ再吸入されることになる。ＳＰＣＣＩ＿λ＝１の運転領域では、排気弁１２の閉弁時期ＥＶＣと吸気弁１１の開弁時期ＩＶＯとの間隔が比較的短く設定される。
【0086】
図９（Ｂ）は第１領域Ａ１のＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼時におけるバルブオーバーラップ期間ＯＶＬ－２の一例を示すグラフである。図９（Ａ）のＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼時に比較して、排気弁１２の閉弁時期ＥＶＣはより遅角され、吸気弁１１の開弁時期ＩＶＯはより進角されている。その結果、バルブオーバーラップ期間ＯＶＬ－２は、ＯＶＬ－１に比べて相当長い期間となっている。これは、リーン環境でＳＰＣＣＩ燃焼をさせる場合、着火性が悪化することから、内部ＥＧＲ量を多くして筒内温度を上昇させる必要があるからである。
【0087】
図９（Ｃ）は、既燃ガスの戻り量（内部ＥＧＲ量）とバルブオーバーラップ時間との関係を示すグラフである。戻り量は、バルブオーバーラップ時間が長くなるほど多くなる傾向がある。図９（Ｃ）には、エンジン回転数を同一としたときの、図９（Ａ）のＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼時の戻り量と、図９（Ｂ）のＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼時の戻り量とが指し示されている。バルブオーバーラップ期間ＯＶＬ－１、ＯＶＬ－２の相違に基づき、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼時の戻り量の方が相当多くなっている。ＯＶＬ－２はＯＶＬ－１に比べてクランク角ＣＡで＋３０ｄｅｇ程度に設定されることがある。この場合、排気ポート１０から気筒２内に戻った既燃ガスが、吸気ポート９から吹き出されることすらある。
【0088】
＃１～＃４気筒２間での空燃比のバラツキの度合いは、既燃ガスの戻り量によって相違することがある。既述の通り、本実施形態では、吸気通路３０のサージタンク３６はセンター吸気構造を採用していると共に、独立吸気通路３７が極めて短尺であるという構造的特徴を有する。一方、排気通路４０の排気マニホールド４２は、＃１気筒２の排気流路長が最も短い端部偏在排気構造を有している。
【0089】
排気弁１２の閉弁時期ＥＶＣが比較的早いＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼時では、既燃ガスの戻り具合に対して、排気側の端部偏在排気構造の形状的特徴が影響を及ぼす前に、排気弁１２が閉弁される。このため、専ら吸気側のセンター吸気構造に由来する吸気の再吸入の具合が、気筒２間での空燃比のバラツキの要因となる。一方、閉弁時期ＥＶＣが比較的遅いＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼時では、既燃ガスの戻り量が大幅に増加する。このため、専ら排気側の端部偏在排気構造の形状的特徴に由来する既燃ガスの戻り具合が、気筒２間での空燃比のバラツキの要因となる。
【0090】
［内部ＥＧＲ実行時の吸気及び排気の挙動］
図１０は、内部ＥＧＲの実行による気筒への排気の戻り、吸気の戻り及び再吸入の状況を説明するための模式図である。吸気Ｇ１は、吸気通路３０の第３通路３０３から吸気Ｇ１がサージタンク３６に導入される。燃焼後の排気Ｇ２は、排気マニホールド４２を経て、排気管４３に送り出される。これに対し、内部ＥＧＲの実行時には、バルブオーバーラップ期間の設定及び吸排気差圧により、＃１～＃４気筒２の各々へ排気Ｇ２の一部が戻る戻り排気Ｇ３が発生する。そして、戻り排気Ｇ３に押し出される形で、一旦は＃１～＃４気筒２に各々導入された吸気Ｇ１が吹き出す戻り吸気Ｇ４が発生する。
図１０は、内部ＥＧＲの実行による気筒への排気の戻り、吸気の戻り及び再吸入の状況を説明するための模式図である。吸気Ｇ１は、吸気通路３０の第３通路３０３から吸気Ｇ１がサージタンク３６に導入される。燃焼後の排気Ｇ２は、排気マニホールド４２を経て、排気管４３に送り出される。これに対し、内部ＥＧＲの実行時には、バルブオーバーラップ期間の設定及び吸排気差圧により、＃１～＃４気筒２の各々へ排気Ｇ２の一部が戻る戻り排気Ｇ３が発生する。そして、戻り排気Ｇ３に押し出される形で、一旦は＃１～＃４気筒２に各々導入された吸気Ｇ１が吹き出す戻り吸気Ｇ４が発生する。
【0091】
まず、戻り吸気Ｇ４の挙動について説明する。＃１～＃４気筒２に各々対応する独立吸気通路３７_＃１～＃４が短尺であるので、戻り吸気Ｇ４は、独立吸気通路３７_＃１～＃４を越えてサージタンク３６まで吹き出すことがある。図１０において、符号ｇ１１、ｇ１２、ｇ１３、ｇ１４は、独立吸気通路３７_＃１、３７_＃２、３７_＃３、３７_＃４から各々サージタンク３６へ戻った吹き出し吸気を模式的に示している。
【0092】
独立吸気通路３７_＃１～＃４が相応に長尺である場合、戻り吸気Ｇ４は各々の独立吸気通路３７_＃１～＃４内に吹き出し、その後に各吸気ポート９に再吸入される。このため、＃１～＃４気筒２間での空燃比のバラツキは生じない。しかし、サージタンク３６の内部空間３６Ｒまで戻り吸気Ｇ４が吹き出してしまうと、空燃比のバラツキを惹起する。具体的には、本実施形態に如くセンター吸気構造では、一列に並ぶ４つの気筒２のうち、両端に位置する＃１、＃４気筒２（第１の気筒／端部側気筒）と、＃１、＃４気筒２に挟まれる２つの＃２、＃３気筒２（第２の気筒／中央側気筒）との間で、空燃比のバラツキが生じる。
【0093】
＃１気筒２からの吹き出し吸気ｇ１１に着目する。吹き出し吸気ｇ１１の大部分は、その後の内燃サイクルの進行により、矢印ｒ１１で示すように、吹き出された独立吸気通路３７_＃１へ戻り、吸気ポート９_＃１を通して＃１気筒２へ再吸入される。しかし、センター吸気構造であることから、中央側の＃２、＃３気筒２に向かいがちな吸気Ｇ１の流動傾向の影響を受けることも相俟って、吹き出し吸気ｇ１１の一部は、サージタンク３６の内部空間３６Ｒを遊動する。そして、矢印ｒ１１ａ、ｒ１１ｂで示すように、吹き出し吸気ｇ１１の一部は、隣接する独立吸気通路３７_＃２へ入り込んだり、他の独立吸気通路３７_＃３、＃４の方向へ向かったりする。このような挙動により、吹き出し吸気ｇ１１は＃１気筒２へ全て戻らず、結果的に＃１気筒２では空気量が不足することになる。
【0094】
＃４気筒２からの吹き出し吸気ｇ１４も同様である。内部空間３６Ｒに吹き出した吹き出し吸気ｇ１４の大部分は、独立吸気通路３７_＃４へ戻り、吸気ポート９_＃４を通して＃４気筒２へ再吸入される。しかし、吹き出し吸気ｇ１４の一部は、矢印ｒ１４ａ、ｒ１４ｂで示すように、隣接する独立吸気通路３７_＃３へ入り込んだり、他の独立吸気通路３７_＃１、＃２の方向へ向かったりする。かかる挙動により、＃４気筒２も空気量が不足する。
【0095】
これに対し、＃２、＃３気筒２では空気量が過剰となる。すなわち、＃２気筒２からの吹き出し吸気ｇ１２は、吸気Ｇ１の流動のアシストも受けて、矢印ｒ１２で示すように、ほぼ全量が吹き出された独立吸気通路３７_＃２へ戻り、吸気ポート９_＃２を通して＃２気筒２へ再吸入される。同様に、＃３気筒２からの吹き出し吸気ｇ１３も、矢印ｒ１３で示すように、ほぼ全量が吹き出された独立吸気通路３７_＃３へ戻り、吸気ポート９_＃３を通して＃３気筒２へ再吸入される。
【0096】
これに加え、独立吸気通路３７_＃２には、＃１気筒２からの吹き出し吸気ｇ１１の一部（矢印ｒ１１ａ）や、＃４気筒２からの吹き出し吸気ｇ１４の一部（矢印ｒ１４ｂ）が吸入され得る。同様に、独立吸気通路３７_＃３には、＃４気筒２からの吹き出し吸気ｇ１４の一部（矢印ｒ１４ａ）や、＃１気筒２からの吹き出し吸気ｇ１１の一部（矢印ｒ１１ｂ）が吸入され得る。このため、＃２、＃３気筒２の吸気ポート９_＃２、＃３の再吸入量は、本来の戻り吸気Ｇ４の量よりも多い量となる。以上の挙動により、＃１、＃４気筒２の吸気の再吸入量（所定量）よりも、＃２、＃３気筒２の吸気の再吸入量が多くなるというバラツキが発生するものである。
【0097】
上述のような戻り吸気Ｇ４の挙動は、吸気圧が相対的に高い（吸気圧差が小さい）運転状態では顕在化しない。例えば、過給機３３が動作して吸気圧が高められているときには、たとえ独立吸気通路３７が短尺であっても、戻り吸気Ｇ４はサージタンク３６まで吹き出すことはない。また、ＥＧＲ弁５３が開放されて外部ＥＧＲがサージタンク３６に入り込んでいる場合は、再吸入量のバラツキを打ち消すように外部ＥＧＲが各気筒２に入り込む挙動を示すので、結果的に＃１～＃４気筒２間での空燃比のバラツキが生じなくなる。
【0098】
次に、戻り排気Ｇ３の挙動について説明する。排気マニホールド４２は、図５に示した通り、＃１気筒２（第４の気筒）の独立排気管４４_＃１が最も排気管４３に対する経路が短く、＃２～＃４気筒２（第３の気筒）の独立排気管４４_＃２～＃４については、徐々に排気管４３に対する経路が長くなる端部偏在排気構造を有している。内部ＥＧＲの実行時、一旦は排気マニホールド４２の合流部４５乃至は排気管４３に吹き出された既燃ガスである吹き出し排気ｇ２は、戻り排気Ｇ３として、独立排気管４４_＃１～＃４及び各排気ポート１０_＃１～＃４を経て、＃１～＃４気筒２へ各々戻ることになる。
【0099】
独立排気管４４_＃１は排気管４３に対して直線的に連通しており、最も経路長が短いことから、吹き出し排気ｇ２が最も戻り易いのは＃１気筒２となり、最も戻り難いのは＃４気筒２となる。独立排気管４４_＃１～＃４は、吸気側の独立吸気通路３７_＃１～＃４ほども短尺ではない。このため、既燃ガスの戻り量が少ない内部ＥＧＲ量となるＳＰＣＣＩ＿λ＝１燃焼時では顕在化しないが、戻り量が多い内部ＥＧＲ量となるＳＰＣＣＩ＿λ＞１燃焼時には、吹き出し排気ｇ２の戻り易さに起因して、＃１～＃４気筒２間のＧ／Ｆのバラツキが発生する。当然、＃１気筒２（一端側気筒）の既燃ガスの再吸入量が多く、＃２～＃４気筒２（残りの３つの気筒）については再吸入量が少なくなる傾向が出る。
【0100】
［固有の再吸入補正量］
図１１（Ａ）～（Ｄ）は、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１の運転領域における＃１～＃４気筒２の燃料噴射量の補正傾向を示すグラフである。これらグラフの横軸ＢＧＲ比は、気筒２（燃焼室６）内の既燃ガスの残量を示す指標であり、ＢＧＲ比が増加するほど、既燃ガス量（つまり内部ＥＧＲ量）が多いことを示す。縦軸の「＋」は、目標燃料噴射量を増量する補正であることを、「－」は目標燃料噴射量を減量する補正であることを示す。
図１１（Ａ）～（Ｄ）は、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１の運転領域における＃１～＃４気筒２の燃料噴射量の補正傾向を示すグラフである。これらグラフの横軸ＢＧＲ比は、気筒２（燃焼室６）内の既燃ガスの残量を示す指標であり、ＢＧＲ比が増加するほど、既燃ガス量（つまり内部ＥＧＲ量）が多いことを示す。縦軸の「＋」は、目標燃料噴射量を増量する補正であることを、「－」は目標燃料噴射量を減量する補正であることを示す。
【0101】
上記グラフに示す目標燃料噴射量の補正量は、本実施形態において採用されているセンター吸気構造によって定まる固有の補正量である。すなわち、当該補正量は、図１０に示した各気筒２における内部ＥＧＲによる吸気の再吸入量に応じて、＃１～＃４気筒２毎に設定される固有の再吸入補正量である。第１補正部６５（図６）は、これら再吸入補正量に基づいて、＃１～＃４気筒２に対して設定された目標燃料噴射量を一次補正する。記憶部６８は、当該グラフに相当する再吸入補正量のテーブルデータを記憶する。
【0102】
上述の通り、＃１、＃４気筒２（第１の気筒／端部側気筒）については吸気の再吸入量は比較的少なくなる。一方、＃２、＃３気筒２（第２の気筒／中央側気筒）については吸気の再吸入量が比較的多くなる。この場合、目標燃料噴射量通りに＃１～＃４気筒２に燃料噴射を実行させると、＃１、＃４気筒２では空気量が不足してＡ／Ｆがリッチに、逆に＃２、＃３気筒２では空気量が過剰となってＡ／Ｆがリーンとなり、Ａ／Ｆにバラツキが生じる。このバラツキを是正するには、＃１、＃４気筒２についてはＡ／Ｆがリーン側に、＃２、＃３気筒２についてはＡ／Ｆがリッチ側に向かうように、目標燃料噴射量を補正すれば良い。
【0103】
具体的には、図１１（Ａ）、（Ｄ）に示すように、＃１、＃４気筒２については、目標燃料噴射量を減量する再吸入補正量が設定されている。これにより、再吸入量不足でＡ／Ｆがリッチとなる＃１、＃４気筒２を、λ＝１に近づけることができる。また、目標燃料噴射量の減量度合いは、ＢＧＲ比が増加するほど大きくなるように設定されている。これは、内部ＥＧＲ量が多くなるほどサージタンク３６へ吹き出される戻り吸気Ｇ４の量が多くなり、気筒２間のＡ／Ｆのバラツキが大きくなる傾向に対応するためである。
【0104】
これに対し、図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、＃２、＃３気筒２については、目標燃料噴射量を増量する再吸入補正量が設定され、その増量度合いはＢＧＲ比が増加するほど大きくなるように設定されている。このような補正を行うことで、再吸入量過剰でＡ／Ｆがリーンとなる＃２、＃３気筒２を、λ＝１に近づけることができる。
【0105】
図１２（Ａ）～（Ｄ）は、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１の運転領域における＃１～＃４気筒２の燃料噴射量の補正傾向を示すグラフである。このグラフに示す目標燃料噴射量の補正量は、本実施形態において採用されている排気マニホールド４２の端部偏在排気構造によって定まる固有の補正量である。第１補正部６５は、これら固有の補正量に基づいて、＃１～＃４気筒２に対して設定された目標燃料噴射量を一次補正する。記憶部６８は、当該グラフに相当する補正量のテーブルデータを記憶する。
【0106】
上述の通り、＃１気筒２（第４の気筒／一端側気筒）については排気ポート１０からの既燃ガスの再吸入量が比較的多くなる。一方、＃２～＃４気筒２（第３の気筒／残りの３つの気筒）については既燃ガスの再吸入量が比較的少なくなる。この場合、目標燃料噴射量通りに＃１～＃４気筒２に燃料噴射を実行させると、＃１気筒２では空気を含むガス量が過剰となってＧ／Ｆがリーンに、逆に＃２～＃４気筒２ではガス量が不足となってＧ／Ｆがリッチとなり、Ｇ／Ｆにバラツキが生じる。このバラツキを是正するには、＃１気筒２についてはＧ／Ｆがリッチ側に、＃２～＃４気筒２についてはＧ／Ｆがリーン側に向かうように、目標燃料噴射量を補正すれば良い。
【0107】
具体的には、図１２（Ａ）に示すように、＃１気筒２については、目標燃料噴射量を増量する補正量が設定されている。これにより、再吸入量不足でＧ／Ｆがリッチ側に変動する＃１気筒２を、目標とするＧ／Ｆに近づけることができる。また、目標燃料噴射量の増量度合いは、ＢＧＲ比が増加するほど大きくなるように設定されている。これは、内部ＥＧＲ量が多くなるほど排気管４３からの戻り排気Ｇ３の量が多くなり、気筒２間のＧ／Ｆのバラツキが大きくなる傾向に対応するためである。
【0108】
これに対し、図１２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、＃２、＃３、＃４気筒２については、目標燃料噴射量を減量する補正量が設定され、その減量度合いはＢＧＲ比が増加するほど大きくなるように設定されている。このような補正を行うことで、戻り排気Ｇ３の量が過剰でＧ／Ｆがリーンとなる＃２、＃３、＃４気筒２を、目標とするＧ／Ｆに近づけることができる。
【0109】
［固有の再吸入補正量の補正］
本実施形態では、第２補正部６６（図６）が、少なくとも図１１（Ａ）～（Ｄ）に示した各気筒２の固有の再吸入補正量を、種々の運転条件及び環境条件に応じてさらに補正する。前記運転条件及び環境条件は、例えば吸気圧、バルブオーバーラップ量、排気弁１２の閉弁時期、エンジン回転数、大気圧、排気ガス温度である。これらは、内部ＥＧＲによって気筒２へ戻される既燃ガスの量に影響を与える変数である。既燃ガスの戻り量が変動すると、吸気ポート９から吹き出される吸気の量も変動する。例えば、サージタンク３６に進入する吹き出し吸気ｇ１１～ｇ１４（図１０参照）の量が変動する。このため、吹き出し吸気ｇ１１～ｇ１４の再吸入の態様にも変動が生じ得る。従って、再吸入補正量を固定的に設定するのではなく、さらに上掲の条件に応じて再吸入補正量を二次補正することが望ましい。これにより、＃１～＃４気筒２間のＡ／Ｆをより精度良く揃えることができる。
本実施形態では、第２補正部６６（図６）が、少なくとも図１１（Ａ）～（Ｄ）に示した各気筒２の固有の再吸入補正量を、種々の運転条件及び環境条件に応じてさらに補正する。前記運転条件及び環境条件は、例えば吸気圧、バルブオーバーラップ量、排気弁１２の閉弁時期、エンジン回転数、大気圧、排気ガス温度である。これらは、内部ＥＧＲによって気筒２へ戻される既燃ガスの量に影響を与える変数である。既燃ガスの戻り量が変動すると、吸気ポート９から吹き出される吸気の量も変動する。例えば、サージタンク３６に進入する吹き出し吸気ｇ１１～ｇ１４（図１０参照）の量が変動する。このため、吹き出し吸気ｇ１１～ｇ１４の再吸入の態様にも変動が生じ得る。従って、再吸入補正量を固定的に設定するのではなく、さらに上掲の条件に応じて再吸入補正量を二次補正することが望ましい。これにより、＃１～＃４気筒２間のＡ／Ｆをより精度良く揃えることができる。
【0110】
以下、図１３及び図１４を参照して、上掲の条件毎に、第２補正部６６が実行する二次補正の態様について具体的に説明する。図１３（Ａ）～（Ｃ）及び図１４（Ａ）～（Ｃ）は、運転状態や環境条件に依存する各変数についての、固有の再吸入補正量の補正傾向を各々示すグラフである。なお、各グラフには基準値を意味する「Ｒｅｆ」が示されている。各変数が基準値Ｒｅｆであるとき、二次補正量は×１倍とされ、結果的に第１補正部６５が設定する固有の再吸入補正量の値が維持される。基準値Ｒｅｆの二次補正量よりも高い領域は、固有の再吸入補正量が増量される領域、低い領域は、固有の再吸入補正量が減量される領域となる。例えば、ある内部ＥＧＲ量において、ある気筒２の固有の再吸入補正量が、目標燃料噴射量を＋３％増量する補正値であるとする。この場合、変数が基準値Ｒｅｆであるときは＋３％増量が維持され、基準値Ｒｅｆの二次補正量よりも高い領域では例えば＋３％が＋３．５％に増量され、基準値Ｒｅｆの二次補正量よりも低い領域では例えば＋３％が＋２．５％に減量される。
【0111】
＜吸気圧＞
図１３（Ａ）は、吸気圧と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、吸気圧が大きくなるほど、再吸入補正量を減量するように補正する。すなわち、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも高いときは再吸入補正量を減量し、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも小さいときは再吸入補正量を増量する補正が行われる。吸気圧は、第１吸気圧センサＳＮ６及び第２吸気圧センサＳＮ８の計測値にて把握することができる。
図１３（Ａ）は、吸気圧と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、吸気圧が大きくなるほど、再吸入補正量を減量するように補正する。すなわち、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも高いときは再吸入補正量を減量し、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも小さいときは再吸入補正量を増量する補正が行われる。吸気圧は、第１吸気圧センサＳＮ６及び第２吸気圧センサＳＮ８の計測値にて把握することができる。
【0112】
内部ＥＧＲによる気筒２への既燃ガスの戻り量は、吸気圧と排気圧との差分である吸排気差圧の大きさに依存する。吸排気差圧が大きいと、高圧側の排気（既燃ガス）の戻り量が多くなり、その分だけ吸気が気筒２から吹き出される。排気圧に対して吸気圧が相対的に高くなると、吸排気差圧が小さくなることに伴い、吸気ポート９からの吸気の吹き出し量自体が少なくなり、自ずとその再吸入量も少なくなる。このため、＃１～＃４気筒２間での再吸入量のバラツキも小さくなる。従って、吸気圧が高く大きくなるほど前記再吸入補正量を減量するように補正することで、実情に即した目標燃料噴射量の補正を達成することができる。なお、制御の単純化のために、吸気圧が所定の閾値を超過した場合、或いは吸排気差圧が所定の閾値を下回った場合には、再吸入補正自体を実行しないという制御を行うようにしても良い。
【0113】
図１１（Ａ）、（Ｄ）に示すように、＃１、＃４気筒２には、目標燃料噴射量を減量する再吸入補正量が一次補正として設定される。これら＃１、＃４気筒２については、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも高い領域では、目標燃料噴射量の減量度合いが少なくなるよう、再吸入補正量を減量する二次補正が行われる。例えば、ある内部ＥＧＲ量において、＃１気筒２の固有の再吸入補正量が、目標燃料噴射量を－３％減量する補正値であるとする。この場合、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも高い領域では、前記－３％減量が例えば－２．５％減量に二次補正される。逆に、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも低い領域では、前記－３％減量が例えば－３．５％減量に二次補正される。そして、吸気圧が基準値Ｒｅｆであるときは、前記－３％減量が維持される。
【0114】
一方、図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、＃２、＃３気筒２には、目標燃料噴射量を増量する再吸入補正量が一次補正として設定される。れら＃２、＃３気筒２については、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも高い領域では、目標燃料噴射量の増量度合いが少なくなるよう、再吸入補正量を増量する二次補正が行われる。例えば、ある内部ＥＧＲ量において、＃２気筒２の固有の再吸入補正量が、目標燃料噴射量を＋３％増量する補正値であるとする。この場合、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも高い領域では、前記＋３％増量が例えば－２．５％増量に二次補正される。逆に、吸気圧が基準値Ｒｅｆよりも低い領域では、前記＋３％増量が例えば＋３．５％増量に二次補正される。そして、吸気圧が基準値Ｒｅｆであるときは、前記＋３％減量が維持される。このような気筒２毎の二次補正は、以下に示す変数でも同様である（以下では説明を省く）。
【0115】
＜バルブオーバーラップ量＞
図１３（Ｂ）は、バルブオーバーラップ量と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、バルブオーバーラップ量が大きくなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、バルブオーバーラップ量が基準値Ｒｅｆよりも大きいときは再吸入補正量を増量し、バルブオーバーラップ量が基準値Ｒｅｆよりも小さいときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。バルブオーバーラップ量は、吸気カム角センサＳＮ１２及び排気カム角センサＳＮ１３の計測値から把握することができる。
図１３（Ｂ）は、バルブオーバーラップ量と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、バルブオーバーラップ量が大きくなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、バルブオーバーラップ量が基準値Ｒｅｆよりも大きいときは再吸入補正量を増量し、バルブオーバーラップ量が基準値Ｒｅｆよりも小さいときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。バルブオーバーラップ量は、吸気カム角センサＳＮ１２及び排気カム角センサＳＮ１３の計測値から把握することができる。
【0116】
エンジン回転数が一定であるとすると、バルブオーバーラップ量が大きくなると、既燃ガスの気筒２への戻り量も多くなる。つまり、吸気弁１１及び排気弁１２の双方が開放されている期間が長くなるので、より既燃ガスは気筒２へ戻り易くなる。これに伴い、吸気ポート９から吹き出す吸気の量も多くなるので、＃１～＃４気筒２間で吸気の再吸入量のバラツキも大きくなる傾向となる。従って、バルブオーバーラップ量の増大に伴って再吸入補正量を増量するように補正することで、＃１～＃４気筒２間におけるＡ／Ｆのバラツキを抑制することができる。
【0117】
＜排気弁の閉弁時期＞
図１３（Ｃ）は、排気弁１２の閉弁時期と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、排気弁１２の閉時期が遅くなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、排気弁１２の閉タイミングが基準閉タイミング（Ｒｅｆ）よりも遅角しているときは再吸入補正量を増量し、排気弁１２の閉タイミングが基準閉タイミング（Ｒｅｆ）よりも進角しているときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。排気弁１２の閉弁時期は、例えば排気カム角センサＳＮ１３の計測値にて把握することができる。
図１３（Ｃ）は、排気弁１２の閉弁時期と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、排気弁１２の閉時期が遅くなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、排気弁１２の閉タイミングが基準閉タイミング（Ｒｅｆ）よりも遅角しているときは再吸入補正量を増量し、排気弁１２の閉タイミングが基準閉タイミング（Ｒｅｆ）よりも進角しているときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。排気弁１２の閉弁時期は、例えば排気カム角センサＳＮ１３の計測値にて把握することができる。
【0118】
排気弁１２の閉時期が遅くなるほど、既燃ガスの気筒２への戻り量も多くなる。つまり、排気弁１２の閉タイミングが遅角することで、吸気弁１１及び排気弁１２の双方が開放されている期間が長くなるので、排気ポート１０を一旦出た既燃ガスは気筒２へ戻り易くなる。これに伴い、吸気ポート９からの吹き出し吸気量も多くなるので、＃１～＃４気筒２間で吸気の再吸入量のバラツキも大きくなる傾向となる。従って、排気弁１２の閉時期の遅角に伴って再吸入補正量を増量するように補正することで、＃１～＃４気筒２間におけるＡ／Ｆのバラツキを抑制することができる。
【0119】
＜エンジン回転数＞
図１４（Ａ）は、エンジン回転数と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、エンジン回転数が大きくなるほど、再吸入補正量を減量するように補正する。すなわち、エンジン回転数が基準値Ｒｅｆよりも高回転であるときは再吸入補正量を減量し、エンジン回転数が基準値Ｒｅｆよりも低回転であるときは再吸入補正量を増量する補正が行われる。エンジン回転数は、例えばクランク角センサＳＮ１の計測値から求めることができる。
図１４（Ａ）は、エンジン回転数と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、エンジン回転数が大きくなるほど、再吸入補正量を減量するように補正する。すなわち、エンジン回転数が基準値Ｒｅｆよりも高回転であるときは再吸入補正量を減量し、エンジン回転数が基準値Ｒｅｆよりも低回転であるときは再吸入補正量を増量する補正が行われる。エンジン回転数は、例えばクランク角センサＳＮ１の計測値から求めることができる。
【0120】
バルブオーバーラップ量が一定であるとすると、エンジン回転数が大きくなるにつれ、現に吸気弁１１及び排気弁１２の双方が開放されている時間であるバルブオーバーラップ時間が短くなり、既燃ガスの気筒２への戻り量は少なくなる。これに伴い、吸気ポート９からの吹き出し吸気量も少なくなるので、＃１～＃４気筒２間で吸気の再吸入量のバラツキも小さくなる傾向となる。従って、エンジン回転数の高回転化に伴って再吸入補正量を減量するように補正することで、的確に＃１～＃４気筒２間におけるＡ／Ｆのバラツキを抑制することができる。
【0121】
＜大気圧＞
図１４（Ｂ）は、大気圧と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、大気圧が高くなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、大気圧が基準値Ｒｅｆよりも大きいときは再吸入補正量を増量し、大気圧が基準値Ｒｅｆよりも小さいときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。大気圧は、大気圧センサＳＮ１５の計測値から把握することができる。
図１４（Ｂ）は、大気圧と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、大気圧が高くなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、大気圧が基準値Ｒｅｆよりも大きいときは再吸入補正量を増量し、大気圧が基準値Ｒｅｆよりも小さいときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。大気圧は、大気圧センサＳＮ１５の計測値から把握することができる。
【0122】
大気圧が高くなると、排気圧が上昇する。一方、吸気圧は、スロットル弁３２の開度や過給圧等に依存するので、大気圧の影響は受け難い。このため、大気圧の上昇によって吸排気差圧が大きくなる。逆に、高地走行時等において大気圧が低い環境にエンジン本体１が置かれると、吸排気差圧が小さくなる。吸排気差圧が大きくなると、既燃ガスの気筒２への戻り量も多くなる。これに伴い、吸気ポート９からの吹き出す吸気の量も多くなるので、＃１～＃４気筒２間で吸気の再吸入量のバラツキも大きくなる傾向となる。従って、大気圧が高くなるほど再吸入補正量を増量するように補正することで、的確に＃１～＃４気筒２間におけるＡ／Ｆのバラツキを抑制することができる。
【0123】
＜排気ガス温度＞
図１４（Ｂ）は、排気ガス温度と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、排気ガス温度が高くなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、排気ガス温度が基準値Ｒｅｆよりも高いときは再吸入補正量を増量し、排気ガス温度が基準値Ｒｅｆよりも低いときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。排気ガス温度は、排気温センサＳＮ１０の計測値から把握することができる。
図１４（Ｂ）は、排気ガス温度と固有の再吸入補正量の二次補正量との関係を示すグラフである。このグラフに示す通り、第２補正部６６は、排気ガス温度が高くなるほど、再吸入補正量を増量するように補正する。すなわち、排気ガス温度が基準値Ｒｅｆよりも高いときは再吸入補正量を増量し、排気ガス温度が基準値Ｒｅｆよりも低いときは再吸入補正量を減量する補正が行われる。排気ガス温度は、排気温センサＳＮ１０の計測値から把握することができる。
【0124】
排気ガス温度が高くなると、排気圧が上昇する。一方、吸気圧は、上述の通り大気圧の影響は受け難い。このため、吸排気差圧が大きくなる。吸排気差圧が大きくなると、既燃ガスの気筒への戻り量も多くなる。これに伴い、吸気ポートからの吹き出し吸気量も多くなるので、＃１～＃４気筒２間で吸気の再吸入量のバラツキも大きくなる傾向となる。従って、排気ガス温度が高くなるほど再吸入補正量を増量するように補正することで、的確に＃１～＃４気筒２間におけるＡ／Ｆのバラツキを抑制することができる。
【0125】
以上は、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１の運転領域における固有の再吸入補正量（図１１）の二次補正の例である。同様に、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１の運転領域における固有の再吸入補正量（図１２）についても二次補正を行うようにしても良い。但し、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１の燃焼では、燃料に対する空気量の割合がλ＝１に比べてかなり多いので、吸気の再吸入量に少々のバラツキがあっても、＃１～＃４気筒２間におけるＡ／Ｆ（Ｇ／Ｆ）のバラツキがさほど顕在化しない。従って、ＳＰＣＣＩ＿λ＞１の運転領域では固有の再吸入補正量の二次補正を省くことができる。
【0126】
［燃料噴射量の決定プロセス］
図１１（Ａ）～（Ｄ）に示した通り、固有の再吸入補正量は、ＢＧＲ比に応じて予め定められている。ＢＧＲ比は内部ＥＧＲ量に相当するので、再吸入補正量の設定には、現状の運転状態における内部ＥＧＲ量を把握する必要がある。内部ＥＧＲ量を直接計測するセンサは存在しないので、センサＳＮ１～ＳＮ１５のうちの幾つかのセンサ値を参照して、演算によって内部ＥＧＲ量を求める必要がある。
図１１（Ａ）～（Ｄ）に示した通り、固有の再吸入補正量は、ＢＧＲ比に応じて予め定められている。ＢＧＲ比は内部ＥＧＲ量に相当するので、再吸入補正量の設定には、現状の運転状態における内部ＥＧＲ量を把握する必要がある。内部ＥＧＲ量を直接計測するセンサは存在しないので、センサＳＮ１～ＳＮ１５のうちの幾つかのセンサ値を参照して、演算によって内部ＥＧＲ量を求める必要がある。
【0127】
本実施形態では、ＥＧＲ予測部６４が運転状態に応じた内部ＥＧＲ量の予測値を算出する。図１５は、内部ＥＧＲ量の予測値を求めるプロセスを示す模式図である。ＥＧＲ予測部６４は、多項式モデル演算部６４１と乗算器６４２とを含む。多項式モデル演算部６４１は、記憶部６８に格納されている多項式モデルを適用して内部ＥＧＲ量の暫定値を算出する。前記多項式モデルは、バルブオーバーラップ量、前記排気弁の閉弁時期、吸排気差圧、エンジン回転数を要素とする多項式モデルである。乗算器６４２は、内部ＥＧＲ量の暫定値に、排気ガス温度で定まる係数及び大気圧で定まる係数を乗算して、内部ＥＧＲ量の予測値を算出する。
【0128】
多項式モデル演算部６４１には、吸気弁１１及び排気弁１２の開閉タイミング、吸気圧、排気圧、ＢＧＲ係数とエンジン回転数との組合せ値が、データとして入力される。吸気弁１１及び排気弁１２の開閉タイミングのデータは、吸気カム角センサＳＮ１２及び排気カム角センサＳＮ１３の計測値に基づいて与えられる。吸気圧は、第１吸気圧センサＳＮ６及び第２吸気圧センサＳＮ８の計測値に基づいて与えられる。排気圧は、例えばエアフローセンサＳＮ４が計測する吸気量から推定される排気量、及び排気温センサＳＮ１０が計測する排気ガス温度等から求められる演算値として与えられる。ＢＧＲ係数は、ＢＧＲ比とエンジン回転数とに関連付けて予め定められている係数である。エンジン回転数は、クランク角センサＳＮ１の計測値に基づいて与えられる。
【0129】
多項式モデル演算部６４１は、吸気弁１１及び排気弁１２の開閉タイミングデータのうち、吸気弁１１の開弁時期と排気弁１２の閉弁時期とから、バルブオーバーラップ量を導出する。また、排気弁１２の開閉タイミングデータから、排気弁１２の閉弁時期を取得する。多項式モデル演算部６４１は、吸気圧と排気圧とから、吸排気差圧を算出する。さらに、多項式モデル演算部６４１は、入力されたＢＧＲ係数と現状のエンジン回転数とから、回転数で定まるＢＧＲ係数を特定する。このＢＧＲ係数は、バルブオーバーラップ時間に対応する係数である。
【0130】
バルブオーバーラップ量、排気弁１２の閉弁時期、吸排気差圧及びエンジン回転数（バルブオーバーラップ時間）は、いずれも排気ポート１０から吐出された既燃ガスの気筒２への戻り量、つまり内部ＥＧＲ量に関連深い変数である。多項式モデル演算部６４１は、これら変数の多項式で表わされた多項式回帰モデルを用いることで、内部ＥＧＲ量の推定値が暫定的に導出する。
【0131】
多項式モデル演算部６４１が出力する値が暫定値とされるのは、既燃ガスの戻り量に影響を与え得る大気圧及び排気ガス温度をさらに考慮して、内部ＥＧＲ量の予測値を導出するためである。乗算器６４２は、多項式モデル演算部６４１が出力する内部ＥＧＲ量暫定値に、排気ガス温度に関連付けて予め定められた係数と、大気圧に関連付けて予め定められた係数とを乗算して、内部ＥＧＲ量の予測値を算出する。
【0132】
図１６は、噴射設定部６３がアクセル開度等の運転状態に応じて設定した目標燃料噴射量（ステップＳ０）の補正手順を示す説明図である。まず、ＥＧＲ予測部６４が、上記の手法で内部ＥＧＲ量の予測値を算出する（ステップＳ１）。次に、第１補正部６５が、図１１（Ａ）～（Ｄ）に示したように、エンジン構造によって定まる固有の再吸入補正量を、＃１～＃４気筒２の各々について設定する（ステップＳ２）。
【0133】
続いて第２補正部６６が、第１補正部６５が設定した固有の再吸入補正量を、運転状態に基づく変数を参照してさらに二次補正する補正係数を決定する（ステップＳ３）。前記変数は、図１３（Ａ）～（Ｃ）及び図１４（Ａ）～（Ｃ）に示した通り、吸気圧、バルブオーバーラップ量、排気弁１２の閉弁時期、エンジン回転数、大気圧及び排気ガス温度である。そして、第２補正部６６は、決定された補正係数を用いて＃１～＃４気筒２毎に、アクセル開度に基づき設定された目標燃料噴射量（ステップＳ０）を補正する（ステップＳ４）。
【0134】
［燃焼制御フロー］
図１７は、本実施形態のプロセッサ６０による燃焼制御の具体例を示すフローチャートである。燃料噴射制御部６１は、図６に示す各センサＳＮ１～ＳＮ１５や他のセンサから各種信号を読み込み、エンジン本体１の運転状態に関する情報や燃焼条件に影響を与える環境情報を取得する（ステップＳ１１）。
図１７は、本実施形態のプロセッサ６０による燃焼制御の具体例を示すフローチャートである。燃料噴射制御部６１は、図６に示す各センサＳＮ１～ＳＮ１５や他のセンサから各種信号を読み込み、エンジン本体１の運転状態に関する情報や燃焼条件に影響を与える環境情報を取得する（ステップＳ１１）。
【0135】
続いて、噴射設定部６３が、アクセル開度センサＳＮ１４が検出するアクセル踏み込み量に応じた目標燃料噴射量を決定する（ステップＳ１２）。そして、運転状態判定部６２が、ステップＳ１で取得した情報に基づいて、現状の運転ポイントが図７（Ａ）～（Ｃ）に示す運転マップＱ１～Ｑ３のどの領域に該当するかを特定する（ステップＳ１３）。運転ポイントは多岐に渡り得るが、ここでは再吸入補正が行われる選択肢に簡略化して示す。すなわち、運転ポイントが、例えば第１運転マップＱ１の第１領域Ａ１で採用されるリーンな環境下でのＳＰＣＣＩ燃焼（ＳＰＣＣＩ＿λ＞１）の実行領域であるか、或いは、例えば第２運転マップＱ２の第６領域Ｂ１（特定領域Ｂ１１）で採用される理論空燃比に略一致する環境下でのＳＰＣＣＩ燃焼（ＳＰＣＣＩ＿λ＝１）の実行領域であるかが判定される。
【0136】
ＳＰＣＣＩ＿λ＝１の運転領域である場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ＥＧＲ予測部６４が、多項式モデルを用いて、内部ＥＧＲ量の予測値を＃１～＃４気筒２毎に求める演算を実行する（ステップＳ１４）。次いで、＃１～＃４気筒２の内部ＥＧＲ量に応じて、それぞれの気筒２の再吸入補正量が決定される（ステップＳ１５）。ＳＰＣＣＩ＿λ＝１の運転領域では、再吸入補正量は二段階で決定される。具体的には、図１６に基づき説明した通り、第１補正部６５が内部ＥＧＲ量の予測値に応じた、＃１～＃４気筒２毎の固有の再吸入補正量を設定する（図１６のステップＳ２）。次いで、第２補正部６６が、運転状態に基づく変数を参照して、第１補正部６５が設定した再吸入補正量をさらに二次補正して、新たな再吸入補正量を設定する（図１６のステップＳ３）。この新たな再吸入補正量を用いて、噴射設定部６３が、ステップＳ１２で設定された目標燃料噴射量を補正する（ステップＳ１６）。
【0137】
続いて、良好なＳＰＣＣＩ燃焼の実現のため、燃料噴射制御部６１が目標θｃｉを決定する（ステップＳ１７）。既述の通り、目標θｃｉは、燃焼形態がＳＩ燃焼からＣＩ燃焼に切り替わるときに現れる変曲点Ｘに対応するクランク角である（図８参照）。その後、点火制御部６７が、決定された目標θｃｉを実現するための点火プラグ１６の点火時期を決定する（ステップＳ１８）。そして、点火制御部６７が決定された点火時期に点火プラグ１６の点火動作を実行させる（ステップＳ１９）。
【0138】
ＳＰＣＣＩ＿λ＞１の運転領域である場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）も、再吸入補正量の設定ステップ（ステップＳ２２）を除いて、ＳＰＣＣＩ＿λ＝１の場合と同じである。ＥＧＲ予測部６４が、多項式モデルを用いて、内部ＥＧＲ量の予測値を＃１～＃４気筒２毎に求める（ステップＳ２１）。次いで、＃１～＃４気筒２の内部ＥＧＲ量に応じて、それぞれの気筒２の再吸入補正量が決定される（ステップＳ２２）。ＳＰＣＣＩ＿λ＞１の運転領域では、二次補正はなされず、図１２に示した固有の再吸入補正量がそのまま補正係数として採用される。すなわち、第１補正部６５が内部ＥＧＲ量の予測値に応じた、＃１～＃４気筒２毎の固有の再吸入補正量を設定する。
【0139】
ステップＳ２２で設定された再吸入補正量を用いて、噴射設定部６３が、ステップＳ１２で設定された目標燃料噴射量を補正する（ステップＳ２３）。続いて、燃料噴射制御部６１がＳＰＣＣＩ燃焼における目標θｃｉを決定する（ステップＳ２４）。その後、点火制御部６７が、決定された目標θｃｉを実現するための点火プラグ１６の点火時期を決定し（ステップＳ２５）、その点火時期に点火プラグ１６の点火動作を実行させる（ステップＳ２６）。
【0140】
［作用効果］
以上説明した本実施形態に係るエンジンの燃焼制御装置によれば、何らかの要因で内部ＥＧＲによる吸気の再吸入量において複数の気筒２間にバラツキが生じる場合でも、再吸入補正量によって気筒２毎に目標燃料噴射量が補正される。例えば、吸気通路の構造的な特徴によって気筒２間に再吸入量に固有の差異が生じる場合でも、第１補正部６５が設定する再吸入補正量によって気筒２毎に空燃比を調整することができる。これにより複数の気筒２間で空燃比を揃えることが可能となる。
以上説明した本実施形態に係るエンジンの燃焼制御装置によれば、何らかの要因で内部ＥＧＲによる吸気の再吸入量において複数の気筒２間にバラツキが生じる場合でも、再吸入補正量によって気筒２毎に目標燃料噴射量が補正される。例えば、吸気通路の構造的な特徴によって気筒２間に再吸入量に固有の差異が生じる場合でも、第１補正部６５が設定する再吸入補正量によって気筒２毎に空燃比を調整することができる。これにより複数の気筒２間で空燃比を揃えることが可能となる。
【0141】
また、第１補正部６５が設定した再吸入補正量を、第２補正部６６が、排気弁１２の閉弁時期に応じて二次補正する。排気弁１２の閉弁時期は内部ＥＧＲによって気筒２へ戻される既燃ガスの量に影響を与え、さらには吸気ポート９から吹き出される吸気の量にも影響を与える。吹き出し吸気量が変動すると、その再吸入の態様にも変動が生じ得る。従って、前記再吸入補正量を固定的に設定するのではなく、さらに排気弁１２の閉弁時期に応じて補正することで、気筒２毎に空燃比をより正確に調整することができる。これにより、運転状態を反映して、複数の気筒間で精度良く空燃比を揃えることができる。
【0142】
さらに、第２補正部６６は、排気弁１２の閉弁時期だけでなく、前記再吸入補正量を吸気圧、バルブオーバーラップ量、エンジン回転数、大気圧、排気ガス温度などの変数に応じて二次補正する。これらの変数も内部ＥＧＲによって気筒へ戻される既燃ガスの量に影響を与え、さらには吸気ポート９から吹き出される吸気の量にも影響を与える。従って、第２補正部６６がこれらの変数も考慮して前記再吸入補正量を二次補正することで、気筒２毎に空燃比をより正確に調整することができる。
【0143】
とりわけ、本実施形態の独立吸気通路３７は、バルブオーバーラップの期間において吸気ポート９から吹き出した吸気がサージタンク３６に至ることを許容する程度の短尺に設定されている。このため、エンジン本体１の車載性を高めることができる一方で、例えば＃１気筒２の吸気ポート９から一旦排出された吸気が、自身には再吸入されず、サージタンク３６を通して＃２気筒２に再吸入されてしまう現象が生じ易くなる。しかし、このような再吸入のアンバランスが気筒２間で発生しても、第１補正部６５及び第２補正部６６が実行する前記再吸入補正量によって目標燃料噴射量が気筒２毎に補正されるので、気筒２間における空燃比のバラツキを抑制することができる。
【0144】
［変形実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることができる。
【0145】
（１）上記実施形態では、独立吸気通路３７が極めて短尺であるという、吸気通路３０の構造に由来して吸気の再吸入量に固有のバラツキが生じるケースを想定した。これは一例であり、例えば、独立吸気通路３７の経路長が＃１～＃４気筒２間で相違することに起因して、或いは他の要因（バルブ等の配置）に起因して、固有の再吸入量にバラツキが生じるケースにも適用できる。
【0146】
（２）上記実施形態では、サージタンク３６の直上流の吸気通路である第３通路３０３が、サージタンク３６の長手方向の中央領域へ吸気を導入するセンター吸気構造を例示した。サージタンク３６に対する吸気導入の態様はセンター吸気構造に限定されない。例えば、排気通路４０の如く（図５）、＃１気筒２側、或いは＃４気筒２側に偏った位置から吸気が導入される端部偏在吸気構造としても良い。この場合、＃１気筒２又は＃４気筒２に近い側については空燃比がリッチ側に、遠い側については空燃比がリーン側に向かうように、目標燃料噴射量を補正すれば良い。
【0147】
（３）上記実施形態では、排気マニホールド４２の流路長が、＃１気筒２が最も短く、＃２、＃３、＃４と端部に向かう気筒２ほど、流路長が長くなる端部偏在排気構造を例示した。これに代えて、吸気通路３０の如く、排気管４３が排気マニホールド４２の幅方向のセンターに位置する構成、或いは、独立排気管４４_＃１～＃４の流路長が同一である構成としても良い。
【0148】
（４）上記実施形態では、ＥＧＲ予測部６４が図１５に示した多項式モデルによって内部ＥＧＲ量を予測する例を示した。多項式モデルを用いることなく、例えば運転条件と内部ＥＧＲ量とを関連付けたテーブルデータを予め記憶部６８に記憶させておき、内部ＥＧＲ量の予測時に前記テーブルデータを読み出すようにしても良い。
【符号の説明】
【0149】
１ エンジン本体
２ 気筒
＃１、＃４気筒（第１の気筒／端部側気筒）
＃２、＃３気筒（第２の気筒／中央側気筒）
９ 吸気ポート
１０ 排気ポート
１１ 吸気弁
１２ 排気弁
１３ａ 吸気ＶＶＴ（内部ＥＧＲ機構）
１４ａ 排気ＶＶＴ（内部ＥＧＲ機構）
１５ インジェクタ（燃料噴射弁）
３０ 吸気通路（吸気経路）
３０３ 第３通路（上流吸気路）
３６ サージタンク
３６Ｒ 内部空間（流路空間）
３７ 独立吸気通路
６０ プロセッサ（エンジンの燃焼制御装置）
６１ 燃料噴射制御部（制御ユニット）
２ 気筒
＃１、＃４気筒（第１の気筒／端部側気筒）
＃２、＃３気筒（第２の気筒／中央側気筒）
９ 吸気ポート
１０ 排気ポート
１１ 吸気弁
１２ 排気弁
１３ａ 吸気ＶＶＴ（内部ＥＧＲ機構）
１４ａ 排気ＶＶＴ（内部ＥＧＲ機構）
１５ インジェクタ（燃料噴射弁）
３０ 吸気通路（吸気経路）
３０３ 第３通路（上流吸気路）
３６ サージタンク
３６Ｒ 内部空間（流路空間）
３７ 独立吸気通路
６０ プロセッサ（エンジンの燃焼制御装置）
６１ 燃料噴射制御部（制御ユニット）
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
