JP2020176592A - エンジンの制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費性能を高めつつエンジントルクを適切に確保できるエンジンの制御方法および制御装置を提供する。【解決手段】第１領域Ａ１で運転されているときに、各気筒２の空燃比を理論空燃比以下とし且つ全ての気筒２で混合気を燃焼させるストイキ／リッチ全筒運転実施工程を実施し、第２領域Ｂ、Ｃで運転されていると判定されたときに、各気筒２の空燃比を理論空燃比よりも高くし且つ一部の気筒でのみ混合気を燃焼させるリーン減筒運転実施工程を実施し、第１領域Ａ１から第２領域Ｂ、Ｃへ移行したと判定されてから所定期間の間、各気筒２の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように各気筒２に導入される空気の量を増大させ且つ全ての気筒２で混合気を燃焼させる切替工程を実施する。【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンの制御方法およびエンジンの制御装置に関する。

特許文献１に開示されているように、複数の気筒を備えるエンジンにおいて、一部の運転領域において一部の気筒でのみ混合気を燃焼させる減筒運転を実施することが検討されている。減筒運転では、一部の気筒の運転が停止されるため、エンジン全体としての燃費性能を高めることができる。

また、燃費性能を高める構成としては、混合気をその空燃比を理論空燃比よりも高く（リーン）した状態で燃焼させる構成も知られている。

特開２００６−１８３５５６号公報

減筒運転を実施し、さらに、減筒運転時に稼働される（混合気の燃焼が行われる）気筒の空燃比を理論空燃比よりも高くすれば、燃費性能を格段に高めることができると考えられる。しかしながら、気筒の空燃比を理論空燃比よりも高くした状態での減筒運転では、得られるエンジントルクが比較的小さくなるため、一部の運転領域では気筒内の空燃比を理論空燃比近傍にすることが必要となる。これより、気筒の空燃比を理論空燃比よりも高くした状態での減筒運転を実施する構成においては、気筒の空燃比を理論空燃比よりも高くした状態で減筒運転を実施する運転モードと、気筒内の空燃比を理論空燃比近傍に制御する運転モードとの切替を行う必要が生じる。ここで、スロットル弁の開度等を変更しても気筒に導入される空気の量はすぐには変化しない。そのため、気筒内の空燃比を理論空燃比近傍に制御する運転モードから、気筒の空燃比を理論空燃比よりも高くした状態で減筒運転を実施する運転モードへ切替えた直後は、各気筒に十分な量の空気が導入されず適切な燃焼ひいては適切なエンジントルクが実現されないおそれがある。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃費性能を高めつつエンジントルクを適切に確保できるエンジンの制御方法および制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、複数の気筒を有するエンジンの制御方法であって、エンジンが運転されている領域を判定する運転領域判定工程と、前記運転領域判定工程で所定の第１領域で運転されていると判定されたときに実施されて、各気筒の空燃比を理論空燃比以下とし且つ全ての気筒で混合気を燃焼させるストイキ／リッチ全筒運転実施工程と、前記運転領域判定工程で所定の第２領域で運転されていると判定されたときに実施されて、各気筒の空燃比を理論空燃比よりも高くし且つ一部の気筒でのみ混合気を燃焼させるリーン減筒運転を実施するリーン減筒運転実施工程と、前記運転領域判定工程でエンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域へ移行したと判定されたとき且つ前記リーン減筒運転を開始する前に、所定期間の間実施されて、各気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように各気筒に導入される空気の量を増大させ且つ全ての気筒で混合気を燃焼させる切替工程とを含む、ことを特徴とするエンジンの制御方法を提供する（請求項１）。

この方法では、第２領域において、気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くされつつ一部の気筒でのみ混合気が燃焼するリーン減筒運転が実施される。そのため、燃費性能を確実に高めることができる。

しかも、この方法では、各気筒の空燃比を理論空燃比以下とし且つ全ての気筒で混合気を燃焼させるストイキ／リッチ全筒運転が実施される第１領域から、前記のリーン減筒運転が実施される第２領域への移行時において、リーン減筒運転が開始されるまでの所定期間の間、各気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように各気筒に導入される空気の量を増大させつつ全ての気筒で混合気を燃焼させる切替工程が実施される。すなわち、前記移行の直後であって各気筒の空気量の不足量（第２領域での燃焼に適した量に対する不足量）が大きい間は減筒運転ではなく全ての気筒で燃焼が行われる全筒運転が実施されるようになっている。そのため、空気量の不足量が大きく適切な燃焼が実現されにくい状態でさらに稼働気筒数が低減されて適切なエンジントルクが得られないという事態を回避でき、エンジントルクを適切に確保することができる。

前記所定期間は、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから、少なくとも全ての気筒での１回の燃焼が終了するまでの期間とすることができる（請求項２）。

前記とは別の構成として、前記所定期間を、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから各気筒に導入される吸気の量が所定の基準量になるまでの期間としてもよい（請求項３）。

これらの構成によれば、各気筒に導入される吸気の量つまり各気筒内の空気量が減筒運転に適した空気量になったときに減筒運転を開始させることが可能になるので、より確実に適切な燃焼を実現することができる。

また本発明は、複数の気筒を有するエンジンの制御装置であって、各気筒に導入される空気の量を変更可能な空気量変更手段と、各気筒に個別に燃料を供給可能な燃料供給手段と、各気筒の運転状態が、全ての気筒で混合気が燃焼する全筒運転状態と、一部の気筒でのみ混合気が燃焼する減筒運転状態とに切り替えられるように、前記空気量変更手段および前記燃料供給手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、所定の第１領域でエンジンが運転されているとき、各気筒の空燃比が理論空燃比以下となるように前記空気量変更手段を制御するとともに、各気筒の運転状態が全筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御し、所定の第２領域でエンジンが運転されているとき、各気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように前記空気量変更手段を制御するとともに、各気筒の運転状態が減筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御し、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域へ移行したときは、前記第２領域に移行してから前記各気筒の運転状態が減筒運転状態に切り替えられる前の所定期間の間、各気筒の運転状態が全筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御するとともに、各気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように前記空気量変更手段によって各気筒に導入される空気の量を増大させ、前記第２領域に移行してから前記所定期間が経過した後に各気筒の運転状態が減筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置を提供する（請求項４）。

この装置によっても、前記の方法と同様に、燃費性能を高めつつエンジントルクを適切に確保することができる。

前記所定期間は、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから、少なくとも全ての気筒での１回の燃焼が終了するまでの期間とすることができる（請求項５）。

前記とは別の構成として、所定期間を、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから各気筒に導入される吸気の量が所定の基準量になるまでの期間としてもよい（請求項６）。

これらの構成によれば、前記の方法と同様に、各気筒に導入される吸気の量つまり各気筒内の空気量が減筒運転に適した空気量になったときに減筒運転を開始させることが可能になるので、各気筒においてより確実に適切な燃焼を実現することができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの制御方法および制御装置によれば、燃費性能を高めつつ適切なエンジントルクを確保できる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。 エンジンの制御系統を示すブロック図である。 エンジンの運転領域を運転モードの相違により区分けしたマップ図である。 ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形を示すグラフである。 ＳＰＣＣＩ燃焼時の噴射パターンと熱発生率の波形を示した図である。 運転領域が移行したときの制御の流れを示したフローチャートである。 第２運転領域からリーンＳＰＣＣＩ領域への移行時の各パラメータの時間変化を示した図である。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明のエンジンの制御方法および制御装置が適用されたエンジンの全体構成を概略的に示したシステム図である。本図に示されるエンジンシステムは、車両に搭載されており、走行用の動力源となるエンジン本体１を備える。本実施形態では、エンジン本体１として、４サイクルのガソリン直噴エンジンが用いられている。エンジンシステムは、エンジン本体１に加えて、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が流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気の一部を吸気通路３０に還流するＥＧＲ装置５０を備えている。

エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、気筒２を上から閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。エンジン本体１は、複数の気筒２（例えば、図１の紙面と直交する方向に並ぶ４つの気筒２）を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、１つの気筒２のみに着目して説明を進める。

ピストン５の上方には燃焼室６が画成されており、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。そして、供給された燃料が燃焼室６で空気と混合されつつ燃焼し、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、燃焼室６に噴射される燃料には、主成分としてガソリンを含有したものが用いられる。この燃料には、ガソリンに加えてバイオエタノール等の副成分が含まれてもよい。実施形態では、インジェクタ１５が請求項の「燃料供給手段」に相当する。

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。

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（部分圧縮着火燃焼）に好適な値として、１３以上３０以下に設定される。

シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転数（エンジン回転数）を検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。また、シリンダブロック３には、シリンダブロック３に形成されたウォータジャケットを流通してエンジン本体１を冷却するためのエンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温センサＳＮ２が設けられている。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に開口する吸気ポート９および排気ポート１０と、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とが設けられている。なお、当実施形態のエンジンのバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式であり、吸気ポート９、排気ポート１０、吸気弁１１および排気弁１２は、１つの気筒２についてそれぞれ２つずつ設けられている。本実施形態では、１つの気筒２に接続された２つの吸気ポート９のうちの一方に、開閉可能なスワール弁１８が設けられており、気筒２内のスワール流（気筒軸線の回りを旋回する旋回流）の強さが変更されるようになっている。

吸気弁１１および排気弁１２は、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。

吸気弁１１用の動弁機構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、排気弁１２用の動弁機構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。

本実施形態では、これら吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａの制御により、排気弁１２の閉弁時期が吸気弁１１の開弁時期よりも遅角側の時期とされて、吸気弁１１および排気弁１２がともに所定の期間開弁するバルブオーバーラップが実現されるようになっている。また、吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａの制御により、これら吸気弁１１と排気弁１２の双方が開弁する期間であるバルブオーバーラップ期間が変更されるようになっている。吸気弁１１と排気弁１２とがバルブオーバーラップするように駆動されると、燃焼室６から吸気通路３０と排気通路４０の少なくとも一方に既燃ガスが排出された後、この既燃ガスが再び燃焼室６に導入される内部ＥＧＲが行われる。これにより、燃焼室６に既燃ガス（内部ＥＧＲガス）が残留することになる。燃焼室６に残留する既燃ガスである内部ＥＧＲガスの量は、バルブオーバーラップ期間によって変化し、前記のバルブオーバーラップ期間の調整によって内部ＥＧＲガスの量が調整される。なお、吸気ＶＶＴ１３ａ（排気ＶＶＴ１４ａ）は、吸気弁１１（排気弁１２）の開時期（閉時期）を固定したまま閉時期（開時期）のみを変更するタイプの可変機構であってもよいし、吸気弁１１（排気弁１２）の開時期および閉時期を同時に変更する位相式の可変機構であってもよい。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料（主にガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から燃焼室６に噴射された燃料と燃焼室６に導入された空気との混合気に点火する点火プラグ１６とが設けられている。シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサＳＮ３が設けられている。

インジェクタ１５は、その先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能である。インジェクタ１５は、その先端部がピストン５の冠面の中心部と対向するように設けられている。なお、図示は省略するが、本実施形態では、ピストン５の冠面に、その中央部を含む領域をシリンダヘッド４とは反対側（下方）に凹陥させたキャビティが形成されている。

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ている。

吸気通路３０は、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（吸気、新気）は、吸気通路３０および吸気ポート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、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３２と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機３３と、過給機３３により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３５と、サージタンク３６とが設けられている。

吸気通路３０の各部には、吸気の流量（吸気量）を検出するエアフローセンサＳＮ４と、吸気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサＳＮ５とが設けられている。エアフローセンサＳＮ４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との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気温センサＳＮ５は、サージタンク３６に設けられ、当該サージタンク３６内の吸気の温度を検出する。

過給機３３は、エンジン本体１と機械的に連係された機械式の過給機（スーパーチャージャ）である。過給機３３の具体的な形式は特に問わないが、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを過給機３３として用いることができる。過給機３３とエンジン本体１との間には、締結と解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ３４が介設されている。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。一方、電磁クラッチ３４が解放されると、前記駆動力の伝達が遮断されて、過給機３３による過給が停止される。

吸気通路３０には、過給機３３をバイパスす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とを互いに接続している。バイパス通路３８には開閉可能なバイパス弁３９が設けられている。バイパス弁３９は、サージタンク３６に導入される吸気の圧力つまり過給圧を調整するための弁である。例えば、バイパス弁３９の開度が大きくなるほど、バイパス通路３８を通じて過給機３３の上流側に逆流する吸気の流量が多くなる結果、過給圧は低くなる。

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）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が設けられている。触媒コンバータ４１には、排気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、この順で上流側から内蔵されている。

排気通路４０には、排気の温度（排気温）を検出する排気温センサＳＮ６が設けられている。排気温センサＳＮ６は、排気通路４０のうち触媒コンバータ４１よりも上流側の部分に設けられている。

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およびＥＧＲ弁５３とを有している。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（外部ＥＧＲガス）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（吸気通路３０に近い側）のＥＧＲ通路５１に開閉可能に設けられ、ＥＧＲ通路５１を流通する排気の流量を調整する。

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ＳＮ７が設けられている。

（２）制御系統
図２は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＥＣＵ１００は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

ＥＣＵ１００には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ＥＣＵ１００は、前述したクランク角センサＳＮ１、エンジン水温センサＳＮ２、筒内圧センサＳＮ３、エアフローセンサＳＮ４、吸気温センサＳＮ５、排気温センサＳＮ６、差圧センサＳＮ７と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報（つまりクランク角、エンジン回転数、エンジン水温、筒内圧、吸気量、吸気温、排気温、ＥＧＲ弁５３の前後差圧）がＥＣＵ１００に逐次入力されるようになっている。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサＳＮ８が設けられており、このアクセルセンサＳＮ８による検出信号もＥＣＵ１００に入力される。

ＥＣＵ１００は、前記各センサからの入力信号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、ＥＣＵ１００は、吸気ＶＶＴ１３ａ、排気ＶＶＴ１４ａ、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スワール弁１８、スロットル弁３２、電磁クラッチ３４、バイパス弁３９、およびＥＧＲ弁５３等と電気的に接続されており、前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。このＥＣＵ１００は、請求項の「制御手段」に相当する。また、本実施形態では、燃焼室６に外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスとを導入可能であって、スロットル弁３２の開度に加えて、これらのガス量によっても燃焼室６内に導入される空気量が変化するようになっている。これより、スロットル弁３２と、燃焼室６に導入される外部ＥＧＲガスの量を変更可能なＥＧＲ弁５３と、燃焼室６に残留する内部ＥＧＲガスの量を変更可能な吸気ＶＶＴ１３ａと排気ＶＶＴ１４ａの少なくとも一方とが、請求項の「空気量変更手段」に相当する。

（３）基本制御
図３は、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じた運転モードの相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、３つの運転領域、第１運転領域Ａと第２運転領域Ｂと第３運転領域Ｃとに大別される。

第３運転領域Ｃは、エンジン回転数が所定のＳＩ実施回転数Ｎ４以上の領域である。第１運転領域Ａは、エンジン回転数がＳＩ実施回転数Ｎ４未満の領域のうち、高負荷側の領域と高回転数側の領域と極低負荷側の領域とを除いた領域である。第２運転領域Ｂは、第１運転領域Ａと第３運転領域Ｃ以外の残余の領域である。

第１運転領域Ａは、さらに、低負荷側の減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１と、高負荷側の全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２とに区画されている。詳細には、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１は、エンジン負荷が切替負荷Ｔ３未満且つ第１運転領域Ａの下限負荷である減筒運転開始負荷Ｔ１以上で、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上第２回転数Ｎ２未満の領域である。全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２は、第１運転領域Ａのうち減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１を除いた領域である。つまり、全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２は、エンジン負荷が切替負荷Ｔ３よりも低い全筒リーン開始負荷Ｔ２以上且つストイキ開始負荷Ｔ４未満で、エンジン回転数が第３回転数Ｎ３未満の領域のうち低負荷側の一部を除いた領域である。

（３−１）ＳＰＣＣＩ燃焼
第１運転領域Ａおよび第２運転領域Ｂ、つまり、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１と全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２と第２運転領域Ｂとでは、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスした圧縮着火燃焼（以下、これをＳＰＣＣＩ燃焼という）が実行される。なお、ＳＰＣＣＩ燃焼における「ＳＰＣＣＩ」とは、「Ｓｐａｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ」の略である。

ＳＩ燃焼とは、点火プラグ１６により混合気に点火し、その点火点から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形態のことである。そして、これらＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスした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内の残り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。

図４は、ＳＰＣＣＩ燃焼が起きたときのクランク角に対する熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）の変化を示したグラフである。ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時の熱発生がＣＩ燃焼時の熱発生よりも穏やかになる。例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われたときの熱発生率の波形は、図４に示すように、立ち上がりの傾きが相対的に小さくなる。また、燃焼室６における圧力変動（つまりｄＰ／ｄθ：Ｐは筒内圧 θはクランク角度）も、ＳＩ燃焼時はＣＩ燃焼時よりも穏やかになる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい第１熱発生率部（Ｍ１で示した部分）と、ＣＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい第２熱発生部（Ｍ２で示した部分）とが、この順に連続するように形成される。

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４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４のＸ）を有している。

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燃焼よりも熱発生が大きいため、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。

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。言い換えると、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。

（３−２）第１運転領域
第１運転領域Ａ、つまり、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１と全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２とでは、燃費性能を高めるために、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比よりも高く（リーンに）されつつＳＰＣＣＩ燃焼が実施される。本実施形態では、第１運転領域Ａにおいて、燃焼室６内で生成されるＮＯｘであるｒａｗＮＯｘの量が十分に小さくなる程度にまで燃焼室６内の空燃比が高くされる。例えば、第１運転領域Ａにおいて燃焼室６内の空燃比は３０程度とされる。以下では、空燃比が理論空燃比よりも高い混合気のＳＰＣＣＩ燃焼をリーンＳＰＣＣＩ燃焼という。

第１運転領域Ａでは、リーンＳＰＣＣＩ燃焼が実現されるようにエンジンの各部が次のように駆動される。

第１運転領域Ａでは、インジェクタ１５は、燃焼室６内の空燃比（Ａ／Ｆ）が前記のように理論空燃比よりも高くなるような量の燃料を燃焼室６に噴射する。本実施形態では、１サイクル中に燃焼室６に供給すべき燃料のほぼ全量が吸気行程中に燃焼室６に噴射されるように、インジェクタ１５が駆動される。例えば、図５に示すように、第１運転領域Ａでは、吸気行程中に大半の燃料が噴射され（Ｑ１）、圧縮行程中に２回に分けて残りの燃料が噴射される（Ｑ２、Ｑ３）。

第１運転領域Ａでは、図５に示すように、点火プラグ１６は、圧縮上死点付近で混合気に点火する。この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）する。なお、混合気を活性化させるために、圧縮上死点付近で実施する点火よりも前に追加で点火を行ってもよい。

第１運転領域Ａでは、スロットル弁３２の開度は全開または全開に近い開度とされる。

第１運転領域Ａでは、ＥＧＲ弁５３は全閉とされて、燃焼室６に導入される外部ＥＧＲガスの量がゼロとされる。

外部ＥＧＲガスの量がゼロとされるのは、第１運転領域Ａにおいて混合気の一部を適切にＣＩ燃焼させるためである。具体的には、第１運転領域Ａは、エンジン負荷が低く燃焼室６で生成される熱エネルギーが小さいため燃焼室６内の温度が低くなりやすい。燃焼室６内の温度が低いと、混合気の温度が十分に昇温されないことでＳＩ燃焼の燃焼速度が低くなり適切なタイミングでＣＩ燃焼を生じさせるのが困難になる。これに対して、前記のように外部ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ５２により冷却されており、外部ＥＧＲガスの温度は比較的温度が低い。そのため、第１運転領域Ａにおいて、温度の低い外部ＥＧＲガスが燃焼室６に導入されると、混合気の温度が十分に上昇せず適切なＣＩ燃焼が実現されないおそれがある。そこで、第１運転領域Ａでは、燃焼室６への外部ＥＧＲガスの導入を停止する。

第１運転領域Ａでは、吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａが、吸気弁１１と排気弁１２を、これら吸気弁１１と排気弁１２とがバルブオーバーラップするように駆動する。本実施形態では、吸気弁１１と排気弁１２とが、排気上死点を跨いで所定期間開弁するように駆動される。吸気弁１１と排気弁１２とのバルブオーバーラップが実施されると、前記のように内部ＥＧＲが実行されて燃焼室６に高温の既燃ガスが残留することになる。高温の既燃ガスが燃焼室６に残留すれば、混合気の温度が高められることで混合気を適切にＣＩ燃焼させることができる。これより、第１運転領域Ａでは、吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａ（吸気弁１１および排気弁１２）を前記のように制御する。第１運転領域Ａでは、例えば、吸気弁１１と排気弁１２のバルブオーバーラップ期間は、５０〜７０°ＣＡ（クランク角）程度とされ、第１運転領域Ａの全域でほぼ一定とされる。

第１運転領域Ａでは、スワール弁１８は全閉もしくは全閉に近い低開度まで閉じられる。

第１運転領域Ａでは、過給機３３の駆動は停止される。すなわち、電磁クラッチ３４が解放されて過給機３３とエンジン本体１との連結が解除されるとともに、バイパス弁３９が全開とされることにより、過給機３３による過給が停止される。

以上説明した第１運転領域Ａで実施される制御を、以下では、適宜、リーンＳＰＣＣＩ制御という。

（全筒運転領域と減筒運転領域）
減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１と全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２とでは、ともに、前記のリーンＳＰＣＣＩ制御が実施されて、混合気がその空燃比が理論空燃比よりも高くされつつＳＰＣＣＩ燃焼される。ただし、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１と全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２とでは、稼働される気筒２の数が異なっている。全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２では、全ての気筒２の燃焼室６で燃焼が実施されて全ての気筒２が稼働される全筒運転が実施される。一方、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１では、一部の気筒２の燃焼室６のみで燃焼が実施されて一部の気筒２のみが稼働される減筒運転が実施される。例えば、４つの気筒２を有するエンジンにおいて、２つの気筒２のみが稼働されて２つの気筒２の稼働が停止される。以下では、適宜、減筒運転時に稼働される気筒２を稼働気筒といい、稼働が停止される気筒２を休止気筒という。

このように、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１では、リーンＳＰＣＣＩ制御が実施され且つ減筒運転が実施される。一方、全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２では、リーンＳＰＣＣＩ制御が実施され且つ全筒運転が実施される。減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１では、前記のように、燃焼室６の混合気の空燃比が理論空燃比よりも高くされつつ減筒運転が実施されるようになっている。つまり、この減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１では、各気筒２の空燃比を理論空燃比よりも高くし且つ一部の気筒２でのみ混合気を燃焼させるリーン減筒運転が実施されるようになっている。これより、本実施形態では、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１が請求項の「第２領域」に相当する。

本実施形態では、休止気筒２のインジェクタ１５の駆動を停止して休止気筒への燃料の供給を停止し、稼働気筒のインジェクタ１５の駆動のみを維持して稼働気筒のみに燃料を供給することで、減筒運転を実現する。ただし、減筒運転時に各気筒２の燃焼室６に供給される燃料の量は、仮に全筒運転を実施したときに各気筒２の燃焼室６に供給される燃料の量よりも多くされる。また、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１では、減筒運転時であってもリーンＳＰＣＣＩ制御が実施されることで、稼働気筒２のインジェクタ１５は、前記のように、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるような量の燃料を噴射する。なお、本実施形態では、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１では、減筒運転時であっても、休止気筒２の吸気弁１１と排気弁１２の制御も前記のリーンＳＰＣＣＩ制御に係る制御とされて、全ての気筒２の吸気弁１１と排気弁１２が開閉駆動される。

（３−３）第２運転領域
エンジン負荷あるいはエンジン回転数が極めて低い領域では、燃焼室６内で生成される燃焼エネルギーが低いために混合気の温度が低く抑えられる。エンジン回転数が高い領域では吸気弁１１と排気弁１２のバルブオーバーラップ期間の時間が短くなって燃焼室６に残留する既燃ガスの量が少なくなるために混合気の温度が低く抑えられる。これより、これらの領域では、ＳＩ燃焼が緩慢になって適切なタイミングでＣＩ燃焼を生じさせるのが困難になる。これに対して、混合気の空燃比を理論空燃比以下とすれば、ＳＩ燃焼の燃焼速度を速くして適切なタイミングでＣＩ燃焼を生じさせることが可能になるとともに、ＮＯｘを三元触媒４１ａにおいて浄化することが可能になる。また、エンジン負荷が高い領域では、燃焼室６内に供給される燃料の量が多いことで混合気の空燃比をリーンにするのが困難になる。これより、極低負荷領域、第１運転領域Ａよりもエンジン負荷が高い領域、および、第１運転領域Ａよりもエンジン回転数が高い領域を含む第２運転領域Ｂでは、燃焼室６内の空燃比を理論空燃比以下としつつ混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる。本実施形態では、第２運転領域Ｂにおいて、混合気の空燃比はほぼ理論空燃比とされる。

第２運転領域Ｂでは、スロットル弁３２の開度は、エンジン負荷に対応した空気量が燃焼室６に導入されるように設定される。本実施形態では、第２運転領域Ｂにおいて、スロットル弁３２の開度は全開に近い開度とされる。

第２運転領域Ｂでは、インジェクタ１５は、前記のように空燃比が理論空燃比となるような量の燃料を燃焼室６に噴射する。本実施形態では、１サイクル中に噴射すべき燃料の大半が吸気行程中に噴射され、残りの燃料が圧縮行程中に噴射されるように、インジェクタ１５は駆動される。

第２運転領域Ｂでも、点火プラグ１６は、圧縮上死点付近で混合気に点火する。第２運転領域Ｂにおいても、この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）する。

第２運転領域Ｂでは、燃焼室６で生成されるＮＯｘを低減するべく、ＥＧＲ弁５３が開かれて外部ＥＧＲガスが燃焼室６に導入される。ただし、エンジン負荷が高いときは多量の空気を燃焼室６に導入せねばならないため、外部ＥＧＲガスの燃焼室６への導入量を低減する必要がある。これより、第２運転領域Ｂでは、燃焼室６に導入される外部ＥＧＲガスの量が高負荷側ほど少なくなるようにＥＧＲ弁５３の開度が制御され、エンジン負荷が最大となる領域ではＥＧＲ弁５３は全閉にされる。

第２運転領域Ｂでも、吸気ＶＶＴ１３ａおよび排気ＶＶＴ１４ａは、吸気弁１１と排気弁１２を、これら吸気弁１１と排気弁１２とがバルブオーバーラップするように駆動する。

第２運転領域Ｂでは、スワール弁１８は、全閉／全開を除いた適宜の中間開度まで開かれ、その開度は、エンジン負荷が高いほど大きくされる。

過給機３３は、第２運転領域Ｂのうちエンジン回転数およびエンジン負荷がともに低い側では、停止される。一方、第２運転領域Ｂのその他の領域では、過給機３３は稼働される。すなわち、電磁クラッチ３４が締結されて過給機３３とエンジン本体１とが連結される。このとき、サージタンク３６内の圧力（過給圧）が、運転条件（回転数／負荷）ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、バイパス弁３９の開度が制御される。

以上説明した第２運転領域Ｂで実施される制御を、以下では、適宜、ストイキＳＰＣＣＩ制御という。第２運転領域Ｂでは、前記のように、燃焼室６の混合気の空燃比が理論空燃比以下とされつつ全筒運転が実施されるようになっている。つまり、第２運転領域Ｂでは、各気筒２の空燃比を理論空燃比以下とし且つ全ての気筒２で混合気を燃焼させるストイキ／リッチ全筒運転が実施されるようになっており、本実施形態では、第２運転領域Ｂは、請求項の「第１領域」に相当する。

（３−４）第３運転領域
第３運転領域Ｃでは、比較的オーソドックスなＳＩ燃焼が実行される。このＳＩ燃焼の実現のために、第３運転領域Ｃでは、インジェクタ１５は、少なくとも吸気行程と重複する所定の期間にわたって燃料を噴射する。点火プラグ１６は、圧縮上死点付近で混合気に点火する。第３運転領域Ｃでは、この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室６内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。

第３運転領域Ｃでは、過給機３３は稼働される。スロットル弁３２は全開とされる。ＥＧＲ弁５３は、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比以下となるようにその開度が制御される。例えば、第３運転領域Ｃでは、燃焼室６内の空燃比が理論空燃比もしくはこれよりやや小さくなるようにＥＧＲ弁５３の開度が制御される。第３運転領域Ｃでは、スワール弁１８は全開とされる。第３運転領域Ｃでは、全筒運転が実施される。

この第３運転領域Ｃで実施される制御を、以下では、適宜、ＳＩ制御という。

ここで、本実施形態では、第３運転領域Ｃにおいても、燃焼室６の混合気の空燃比が理論空燃比以下とされつつ全筒運転が実施されるようになっており、請求項の「第１領域」には第３運転領域Ｃも含まれる。

（４）運転モードの切り替え制御
図６のフローチャートを用いて、ＥＣＵ１００により実施される制御の流れについて説明する。

まず、ステップＳ１にて、ＥＣＵ１００は、各センサＳＮ１〜ＳＮ８で検出された値を取得する。

次に、ステップＳ２にて、ＥＣＵ１００は、エンジンが現在運転されている運転領域、つまり、現在の運転ポイントが含まれる運転領域（以下、適宜、現運転領域という）が、いずれの運転領域Ａ１、Ａ２、Ｂ、Ｃであるかを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、アクセルセンサＳＮ８により検出されたアクセルペダルの開度と、クランク角センサＳＮ１で検出されたエンジン回転数等に基づいて現在のエンジン負荷つまり要求エンジントルク（要求されているエンジントルク）を算出し、算出したエンジン負荷と現在のエンジン回転数とから現運転領域を判定する。

次に、ステップＳ３にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２で判定された現運転領域が、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１であるか否かを判定する。

ステップＳ３の判定がＮＯであって現運転領域が減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１ではない場合は、ステップＳ８に進む。ステップＳ８にて、現運転領域が全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳであって現運転領域が全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２である場合は、ステップＳ９に進む。ステップＳ９にて、ＥＣＵ１００は、リーンＳＰＣＣＩ制御を実施するとともに全筒運転を実施して処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。

一方、ステップＳ８の判定がＮＯであって現運転領域が全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２ではない場合は、ステップＳ１０に進、い。ステップＳ１０にて、ＥＣＵ１００は、現運転領域が、ストイキＳＰＣＣＩ制御が実施される第２運転領域Ｂ（ストイキＳＰＣＣＩ領域）であるか否かを判定する。ステップＳ１０の判定がＹＥＳであって現運転領域が第２運転領域Ｂである場合は、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１にて、ＥＣＵ１００は、ストイキＳＰＣＣＩ制御を実施するとともに全筒運転を実施して処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。また、ステップＳ１０の判定がＮＯであって現運転領域が第２運転領域Ｂではない場合は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２にて、ＥＣＵ１００は、ＳＩ制御を実施するとともに全筒運転を実施して処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。

ステップＳ３に戻り、ステップＳ３の判定がＹＥＳであって現運転領域が減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１である場合は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４にて、ＥＣＵ１００は、ストイキ／リッチ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１への移行時であるか否かを判定する。ストイキ／リッチ領域は、燃焼室６内の混合気が理論空燃比以下にされる運転領域であり、第２運転領域Ｂと第３運転領域Ｃのことである。つまり、ステップＳ４では、エンジンの運転ポイントが第２運転領域Ｂあるいは第３運転領域Ｃから減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１へ移行した時であるか否かを判定する。詳細には、ステップＳ４において、ＥＣＵ１００は、１演算サイクル前はエンジンが第２運転領域Ｂあるいは第３運転領域Ｃで運転されており、且つ、現在は減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１でエンジンが運転されている、という条件が成立するか否かを判定する。

ステップＳ４の判定がＮＯであってストイキ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１への移行時ではない場合、例えば、全筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ２からの移行時や、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１へ移行してから後述する切替時間が経過した後である場合は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７にて、ＥＣＵ１００は、リーンＳＰＣＣＩ制御を実施するとともに、減筒運転を実施する（既にこれらが実施されている場合は継続して実施する）。

一方、ステップＳ４の判定がＹＥＳであってストイキ／リッチ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１への移行時であるときは、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５にて、ＥＣＵ１００は、リーンＳＰＣＣＩ制御を実施するとともに、全筒運転を実施する。なお、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１を除く領域では常に全筒運転が実施されるようになっており、ステップＳ５では、全筒運転が維持されることになる。

ここで、前記のように、リーンＳＰＣＣＩ制御では燃焼室６内の空燃比が理論空燃比よりも高くなるようにエンジンの各部が制御される。これに対して、ストイキ／リッチ領域（第２運転領域Ｂおよび第３運転領域Ｃ）では燃焼室６内の空燃比が理論空燃比近傍とされている。これより、ステップＳ５では、燃焼室６に導入される空気量が増大するようにエンジンの各部が制御される。例えば、スロットル弁３２が開き側にされたり、ＥＧＲ弁５３が閉弁される。

ステップＳ５の次は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、ＥＣＵ１００は、運転領域がストイキ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１へ移行してから、所定の切替時間が経過したか否かを判定する。本実施形態では、切替時間は、全気筒で１回ずつ燃焼が行われる時間に設定される。例えば、４気筒の４サイクルエンジンでは、切替時間は、４サイクル（７２０°ＣＡ：ＣＡはクランク角）分の時間である。ＥＣＵ１００は、現在のエンジン回転数から切替時間を算出し、ステップＳ６の判定に用いる。

ステップＳ６の判定がＮＯであって、運転領域がストイキ／リッチ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１へ移行してから、まだ切替時間が経過していない場合は、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５に戻ってこれを実施する。つまり、ＥＣＵ１００は、リーンＳＰＣＣＩ制御を継続して実施するとともに全筒運転を継続する。

一方、ステップＳ６の判定がＹＥＳであって、運転領域がストイキ／リッチ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１へ移行してから切替時間が経過した場合は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７にて、ＥＣＵ１００は、リーンＳＰＣＣＩ制御を実施するとともに、減筒運転を実施して処理を終了する（ステップＳ１に戻る）。つまり、ＥＣＵ１００は、リーンＳＰＣＣＩ制御を継続して実施しつつ、減筒運転を開始する。

このように、本実施形態では、運転領域がストイキ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行すると、リーンＳＰＣＣＩ制御を実施する一方で全筒運転を維持し、運転領域がストイキ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行してから切替時間が経過してはじめて減筒運転を開始する。

ここで、本実施形態では、前記のステップＳ２において、エンジンが運転されている領域を判定しており、ステップＳ２が請求項の「運転領域判定工程」に相当する。また、ステップＳ１１において、ストイキＳＰＣＣＩ制御が実施されて燃焼室６内の空燃比が理論空燃比以下とされ且つ全筒運転が実施されるようになっており、このステップＳ１１が請求項の「ストイキ／リッチ全筒運転実施工程」に相当する。また、ステップＳ７において、リーンＳＰＣＣＩ制御が実施されて燃焼室６内の空燃比が理論空燃比よりも高くされ且つ減筒運転が実施されるようになっており、このステップＳ７が請求項の「リーン減筒運転実施工程」に相当する。また、ステップＳ５において、リーンＳＰＣＣＩ制御が実施されて燃焼室６内の空燃比が理論空燃比よりも高くされつつ全筒運転が実施されるようになっており、このステップＳ５が請求項の「切替工程」に相当する。

（５）作用等
運転領域がストイキ／リッチ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行したときの各パラメータの時間変化を図７に示す。図７では、図３の矢印Ｙ１のように、エンジンの運転ポイントがポイントＰ１からＰ２に移行し、エンジンの運転領域が第２運転領域Ｂから減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行したときの例を示している。また、４つの気筒２を備えたエンジンにおいて、減筒運転時に２つの気筒２の稼働が停止される場合を例示している。

時刻ｔ１までは、全筒運転が実施されて稼働気筒は４つとされる。また、時刻ｔ１までは、ストイキＳＰＣＣＩ制御が実施される。前記のように、ストイキＳＰＣＣＩ制御では、外部ＥＧＲが実施されるようになっており、時刻ｔ１までの間、ＥＧＲ弁５３は開弁される。図７の例では、運転ポイントＰ１のエンジン負荷が比較的低いことに伴い、時刻ｔ１まで、スロットル弁３２の開度は全開よりも閉じ側の開度とされる。

時刻ｔ１にてアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）が低下して運転領域が減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行すると、リーンＳＰＣＣＩ制御が開始されて、スロットル弁３２の開度が全開に向けて増大されるとともに、ＥＧＲ弁５３が全閉となるように閉じられる。これに伴い時刻ｔ１から、燃焼室６に導入される空気量である吸気量は増大する。しかしながら、スロットル弁３２やＥＧＲ弁５３には駆動遅れがある。また、これらの弁３２、５３は燃焼室６から離間しておりこれら弁３２、５３の開度を変更しても吸気量はすぐには変更されない。そのため、リーンＳＰＣＣＩ制御が開始されても吸気量はすぐには増大せず、時刻ｔ１後の所定期間の間は、図７に破線で示した移行後の運転ポイントにおける吸気量の目標値、つまり、移行後の運転ポイントにおいて適切なＳＰＣＣＩ燃焼を実現するために必要な吸気量、に対して吸気量が不足した状態となる。

このように吸気量が不足している状態では適切なＳＰＣＣＩ燃焼は実現されない。そのため、この状態で減筒運転を開始して稼働気筒を減らしてしまうと、エンジン出力が大幅に低下するおそれがある。

これに対して、本実施形態では、時刻ｔ１後も稼働気筒が４つに維持されて全筒運転が継続される。そのため、全ての気筒２から燃焼エネルギーを得ることができエンジン出力の低下が回避される。

そして、リーンＳＰＣＣＩ制御が開始されてから前記切替時間が経過すると（時刻ｔ２にて）、稼働気筒が２つに減らされて減筒運転が開始される。

リーンＳＰＣＣＩ制御が開始されてから前記切替時間が経過した時刻ｔ２では、吸気量は目標値付近の量になっており、減筒運転を開始してもエンジン出力は確保される。換言すると、切替時間は、リーンＳＰＣＣＩ制御が開始されてから、吸気量が目標値近傍となって減筒運転を開始してもエンジン出力が確保可能となる時点までの時間に設定されている。そして、この切替時間が、全気筒で１回ずつ燃焼が行われる時間と同程度であることが分かっていることから、本実施形態では、前記のように、この切替時間が全気筒で１回ずつ燃焼が行われる時間に設定される。

以上のように、本実施形態では、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１において、燃焼室６内の空燃比を理論空燃比よりも高くした状態で混合気を燃焼させる燃焼形態が採用されるとともに、稼働気筒が低減される減筒運転が実施される。そのため、燃費性能を確実に高めることができる。特に、本実施形態では、減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１において、燃費性能の高いＳＰＣＣＩ燃焼を実施しており、燃費性能を格段に高めることができる。そして、エンジン負荷が高い第２運転領域Ｂや第３運転領域Ｃにおいては、燃焼室６内の空燃比を理論空燃比近傍として多量の空気を燃焼室６に導入することで、エンジン負荷に対応した高いエンジントルクを実現することもできる。また、エンジン負荷が極めて低い領域等においても燃焼室６内の空燃比を理論空燃比近傍としていることで、このような領域で燃焼安定性が悪化するのも防止できる。

ただし、このように燃焼室６内の空燃比を理論空燃比よりも高くした状態で混合気を燃焼させつつ減筒運転を実施する減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１領域と、燃焼室６内の空燃比を理論空燃比以下とする領域つまりストイキ／リッチ領域とが混在していることで、ストイキ／リッチ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１領域への移行時には、前記のように、燃焼室６内の空気量が不足した状態で減筒運転が実施されるおそれがあり、これに伴ってエンジン出力が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、前記の移行から切替期間が経過するまでの間、リーンＳＰＣＣＩ制御を実施して、ＥＧＲ弁５３を全閉にしたりスロットル弁３２を開き側にしたりして各燃焼室６内の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように各燃焼室６に導入される空気量を増大させつつ、全筒運転を継続してより多くの気筒２で燃焼エネルギーを生成させるようにしている。そのため、前記移行に伴ってエンジン出力が急激に低下するのを回避することができる。

（６）変形例
前記実施形態では、燃焼室６の空燃比を理論空燃比よりも高くしつつ減筒運転を実施する運転領域において、混合気をＳＰＣＣＩ燃焼させる場合について説明したが、前記の運転領域における混合気の燃焼形態はＳＰＣＣＩ燃焼に限らない。ただし、前記のように、ＳＰＣＣＩ燃焼を実施すれば、燃費性能を格段に高めることができる。また、他の運転領域における燃焼形態も前記実施形態で説明した形態に限らない。

また、前記実施形態では、運転領域が第２運転領域Ｂから減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行したとき、および、運転領域が第３運転領域Ｃから減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行したときの双方において、リーンＳＰＣＣＩ制御を実施しつつ全筒運転を実施する場合について説明したが、第２運転領域Ｂと第３運転領域Ｃの一方の運転領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行したときのみリーンＳＰＣＣＩ制御を実施しつつ全筒運転を実施するように構成されてもよい。

また、前記実施形態では、前記切替時間を、全気筒２で１回ずつ燃焼が行われる時間に設定した場合について説明したが、切替時間はこれに限らず、予め設定された時間に設定されてもよい。また、前記切替時間を、運転領域がストイキ／リッチ領域から減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１に移行してから、燃焼室６に導入される吸気の量つまり燃焼室６に導入される空気の量が所定量となるまでの時間に設定してもよい。このようにすれば、吸気量がより確実に十分量確保されたときに減筒運転を開始させることが可能となるので、各気筒２において混合気を確実に適切な状態で燃焼させることができ、エンジン出力の低下を確実に回避できる。特に、前記所定量を、移行先つまり減筒リーンＳＰＣＣＩ領域Ａ１における目標値に設定すれば、より確実に吸気量が適切に確保された状態で減筒運転を開始することができ、より一層確実に適切な燃焼を実現できる。 また、エンジンの気筒数は４つに限らず、本実施形態では、複数の気筒２を有するエンジンに適用可能である。

１ エンジン本体
２ 気筒
６ 燃焼室
１５ インジェクタ（燃料供給手段）
３２ スロットル弁（空気量変更手段）
５３ ＥＧＲ弁（空気量変更手段）
１００ ＥＣＵ（制御手段）
Ａ１ 減筒リーンＳＰＣＣＩ領域（第１領域）
Ｂ 第２運転領域（第２領域）
Ｃ 第３運転領域（第２領域）

Claims (6)

1. 複数の気筒を有するエンジンの制御方法であって、
   エンジンが運転されている領域を判定する運転領域判定工程と、
   前記運転領域判定工程で所定の第１領域で運転されていると判定されたときに実施されて、各気筒の空燃比を理論空燃比以下とし且つ全ての気筒で混合気を燃焼させるストイキ／リッチ全筒運転実施工程と、
   前記運転領域判定工程で所定の第２領域で運転されていると判定されたときに実施されて、各気筒の空燃比を理論空燃比よりも高くし且つ一部の気筒でのみ混合気を燃焼させるリーン減筒運転を実施するリーン減筒運転実施工程と、
   前記運転領域判定工程でエンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域へ移行したと判定されたとき且つ前記リーン減筒運転を開始する前に、所定期間の間実施されて、各気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように各気筒に導入される空気の量を増大させ且つ全ての気筒で混合気を燃焼させる切替工程とを含む、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御方法において、
   前記所定期間は、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから、少なくとも全ての気筒での１回の燃焼が終了するまでの期間である、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
3. 請求項１に記載のエンジンの制御方法において、
   前記所定期間は、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから各気筒に導入される吸気の量が所定の基準量になるまでの期間である、ことを特徴とするエンジンの制御方法。
4. 複数の気筒を有するエンジンの制御装置であって、
   各気筒に導入される空気の量を変更可能な空気量変更手段と、
   各気筒に個別に燃料を供給可能な燃料供給手段と、
   各気筒の運転状態が、全ての気筒で混合気が燃焼する全筒運転状態と、一部の気筒でのみ混合気が燃焼する減筒運転状態とに切り替えられるように、前記空気量変更手段および前記燃料供給手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   所定の第１領域でエンジンが運転されているとき、各気筒の空燃比が理論空燃比以下となるように前記空気量変更手段を制御するとともに、各気筒の運転状態が全筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御し、
   所定の第２領域でエンジンが運転されているとき、各気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように前記空気量変更手段を制御するとともに、各気筒の運転状態が減筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御し、
   エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域へ移行したときは、前記第２領域に移行してから前記各気筒の運転状態が減筒運転状態に切り替えられる前の所定期間の間、各気筒の運転状態が全筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御するとともに、各気筒の空燃比が理論空燃比よりも高くなるように前記空気量変更手段によって各気筒に導入される空気の量を増大させ、前記第２領域に移行してから前記所定期間が経過した後に各気筒の運転状態が減筒運転状態となるように前記燃料供給手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項４に記載のエンジンの制御装置において、
   前記所定期間は、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから、少なくとも全ての気筒での１回の燃焼が終了するまでの期間である、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 請求項４に記載のエンジンの制御装置において、
   前記所定期間は、エンジンの運転ポイントが前記第１領域から前記第２領域に移行してから各気筒に導入される吸気の量が所定の基準量になるまでの期間である、ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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