【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を、内燃機関の運転状態に応じて調整する可変バルブタイミング機構を備えるとともに、内燃機関の運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り替える内燃機関の燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射弁を燃焼室内に噴射するように配置するとともに、内燃機関の運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り替える内燃機関の燃焼制御装置が知られている（特開平５−２４８２７７
号公報）。 具体的には、内燃機関が低負荷運転時にある場合には圧縮行程末期に燃焼室内に燃料を噴射して点火プラグ周りの燃料濃度を濃くして点火する成層燃焼を行い、高負荷の場合には吸気行程中に燃料を噴射して燃焼室内全体を満たす均一混合気を形成して点火する均質燃焼を行っている。

【０００３】更に、前記従来技術においては、可変バルブタイミング機構を備えることで、成層燃焼時と均質燃焼時との混合気の状態に対応してバルブオーバラップを好適に調整している。 特に、成層燃焼時においては、バルブオーバラップ量を適切に調整することで内部ＥＧＲ
を発生させて、燃焼の改善やエミッション上におけるＮ
Ｏｘの低減を実行している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したごとく燃焼方式に対応するように内燃機関の運転状態に応じてバルブオーバラップ量を調整することで好適な燃焼状態を実現しているシステムにおいて、何らかの原因でバルブオーバラップ量の調整を内燃機関の運転状態に応じさせることができなくなる場合がある。

【０００５】例えば、可変バルブタイミング機構が正常に制御できない場合、あるいは可変バルブタイミング機構が他の制御の要求により内燃機関の運転状態に対応しない制御を行っている場合である。 前者の例としては、
可変バルブタイミング機構自体が故障している場合や、
可変バルブタイミング機構を駆動するための出力が十分に与えられない場合などである。 後者の場合は可変バルブタイミング機構の制御前に基準位置（具体的には最遅角位置）を決定するために強制的に基準位置を探索して学習するための基準位置学習制御が行われている場合などである。

【０００６】このような状態では、特に成層燃焼を行うと、内部ＥＧＲが適切でなくなって燃焼状態の悪化を招くおそれがあり、更に内部ＥＧＲ量が不足するとエミッション上で、ＮＯｘの問題を招くおそれもある。

【０００７】本発明は、成層燃焼と均質燃焼とを切り替えて実行しかつ可変バルブタイミング機構にてバルブオーバラップ量を適切に制御している内燃機関において、
バルブオーバラップ量の調整を内燃機関の運転状態に応じさせることができない場合においても、燃焼状態の悪化やエミッション上のＮＯｘの問題を招かない内燃機関の燃焼制御装置の提供を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置は、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を、内燃機関の運転状態に応じて調整する可変バルブタイミング機構を備えるとともに、内燃機関の運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り替える内燃機関の燃焼制御装置であって、前記可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適した作動状態にない場合には、内燃機関の運転状態に応じて成層燃焼を行う場合においても成層燃焼の代わりに均質燃焼を実行することを特徴とする。

【０００９】このように、可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適した作動状態にない場合には、
内燃機関の運転状態に応じて成層燃焼を行う場合においても成層燃焼の代わりに均質燃焼を実行している。 均質燃焼であれば燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧ
Ｒ量の影響は少なくなる。 このためバルブオーバラップ量の調整を内燃機関の運転状態に応じさせることができない場合においても、燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがない。

【００１０】請求項２記載の内燃機関の燃焼制御装置は、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を、内燃機関の運転状態に応じて調整する可変バルブタイミング機構を備えるとともに、内燃機関の運転状態に応じて燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼との間で切り替える内燃機関の燃焼制御装置であって、前記可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適した作動状態にあるか否かを判定する作動状態適不適検出手段と、前記作動状態適不適検出手段にて前記可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には、内燃機関の運転状態に応じて成層燃焼を行う場合においても成層燃焼の代わりに均質燃焼を実行する均質燃焼実行手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】より具体的には、このように、作動状態適不適検出手段と均質燃焼実行手段とを備えることができる。 このことにより、均質燃焼実行手段が、作動状態適不適検出手段にて可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には、内燃機関の運転状態に応じて成層燃焼を行う場合においても成層燃焼の代わりに均質燃焼を実行することができる。

【００１２】こうして、請求項１の作用効果を生じさせることができる。 請求項３記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項２記載の構成に対して、前記作動状態適不適検出手段は、前記可変バルブタイミング機構が正常か異常かを検出して、正常である場合を成層燃焼に適し、
異常である場合を成層燃焼に適していないと判定することを特徴とする。

【００１３】更に具体的には、作動状態適不適検出手段は、成層燃焼実行の適不適を可変バルブタイミング機構が正常か異常かに基づいて判定させることができる。 このことにより、可変バルブタイミング機構が異常である場合には、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 このため燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがなく、請求項２の作用効果を生じる。

【００１４】請求項４記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項２記載の構成に対して、前記作動状態適不適検出手段は、内燃機関の運転状態が前記可変バルブタイミング機構を正常に作動できる運転状態にあるか否かを検出して、正常に作動できる運転状態にある場合を成層燃焼に適し、正常に作動できない運転状態にある場合を成層燃焼に適していないと判定することを特徴とする。

【００１５】更に具体的には、作動状態適不適検出手段は、成層燃焼実行の適不適を内燃機関の運転状態が可変バルブタイミング機構を正常に作動できる運転状態にあるか否かに基づいて判定させることができる。 このことにより、内燃機関の運転状態が可変バルブタイミング機構を正常に作動できない場合には、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 このため燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがなく、請求項２の作用効果を生じる。

【００１６】請求項５記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項４記載の構成に対して、前記可変バルブタイミング機構は内燃機関の駆動に応じて発生する作動液圧により作動するとともに、前記作動状態適不適検出手段は、前記作動液圧の圧力を検出して、該圧力が判定液圧より高い場合に内燃機関の運転状態が前記可変バルブタイミング機構を正常に作動できる運転状態にあると検出し、判定液圧より低い場合に内燃機関の運転状態が前記可変バルブタイミング機構を正常に作動できない運転状態にあると検出することを特徴とする。

【００１７】このように内燃機関の運転状態が可変バルブタイミング機構を正常に作動できる運転状態にあるか否かの判断は、可変バルブタイミング機構が内燃機関の駆動に応じて発生する作動液圧により作動している場合には、この液圧の状態を判定することにより判断できる。

【００１８】したがって、判定液圧より低い場合に内燃機関の運転状態が可変バルブタイミング機構を正常に作動できない運転状態にあると検出できる。 このため、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 こうして、請求項４の作用効果を生じる。

【００１９】請求項６記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項２記載の構成に対して、前記作動状態適不適検出手段は、前記可変バルブタイミング機構に対する制御が内燃機関の運転状態に応じた通常制御を行っているか否かを検出して、通常制御を行っている場合を成層燃焼に適し、通常制御以外の制御を行っている場合を成層燃焼に適していないと判定することを特徴とする。

【００２０】更に具体的には、作動状態適不適検出手段は、成層燃焼実行の適不適を、可変バルブタイミング機構に対する制御が内燃機関の運転状態に応じた通常制御を行っているか否かに基づいて判定させることができる。 このことにより、バルブオーバラップ量が内燃機関の運転状態に応じて制御されていない場合には、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 このため燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがなく、請求項２の作用効果を生じる。

【００２１】請求項７記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項６記載の構成に対して、前記可変バルブタイミング機構に対する制御は、内燃機関の運転状態に応じた通常制御以外に、必要時に前記可変バルブタイミング機構の基準状態を決定する基準位置学習制御を行うとともに、前記作動状態適不適検出手段は、前記通常制御を行っている場合を成層燃焼に適し、前記基準位置学習制御を行っている場合を成層燃焼に適していないと判定することを特徴とする。

【００２２】更に具体的には、内燃機関の運転状態に応じた通常制御以外の制御としては、可変バルブタイミング機構の基準状態を決定する基準位置学習制御を挙げることができる。 この基準位置学習制御時には内燃機関の運転状態とは直接関係なくバルブオーバラップ量が変化する。

【００２３】したがって、作動状態適不適検出手段は、
基準位置学習制御が行われている場合には成層燃焼には適していないと判定することができる。 このため、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。
こうして、請求項６の作用効果を生じる。

【００２４】請求項８記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項３〜５のいずれかの構成に加えて、前記作動状態適不適検出手段にて前記可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には、バルブオーバラップ量が最小の状態となるように前記可変バルブタイミング機構を制御するバルブオーバラップ量最小化手段を備えたことを特徴とする。

【００２５】このように、バルブオーバラップ量最小化手段は、作動状態適不適検出手段にて可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には、可変バルブタイミング機構を制御することで、バルブオーバラップ量が最小の状態となるようにしている。

【００２６】この時、可変バルブタイミング機構は異常かあるいは駆動が十分でない状態ではあるが、状況によっては不十分ながら可変バルブタイミング機構が作動してバルブオーバラップ量を低減できる場合がある。 あるいは可変バルブタイミング機構によってはバルブオーバラップ量の低減ならば可変バルブタイミング機構が異常でもほぼ確実に実現できる場合がある。 このようにして、バルブオーバラップ量が低減できることにより、均質燃焼実行手段が実行する均質燃焼に一層適した混合気の状態を形成することができる。

【００２７】このため、請求項３〜５のいずれかの作用効果に加えて、より一層、燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は本発明が適用される実施の形態１としての筒内噴射式ガソリンエンジンを示す概略構成図である。

【００２９】内燃機関としての直列６気筒エンジン（以下、エンジンと略す）２は、シリンダブロック４と、このシリンダブロック４の上側に固定されたシリンダヘッド６とを有している。 エンジン２は、シリンダブロック４内に直列に配置された６つのシリンダ８を備えており、このシリンダ８の内部にはピストン１０が往復動可能に設けられている。 ピストン１０はコンロッド１２を介してクランクシャフト１４に連結されている。 なお、
本実施の形態１では、６つのシリンダ８を備えた直列６
気筒エンジン２を例示しているが、図１では便宜上、その内の１つのシリンダ８のみを示し、他は図示を略している。

【００３０】シリンダ８の内周壁とピストン１０およびシリンダヘッド６により囲まれた空間により燃焼室１６
が形成されている。 シリンダヘッド６には、各シリンダ８に対応して、図２の水平断面図に示すごとく点火プラグ１７が設けられている。 各点火プラグ１７は、各シリンダ８に設けられたイグナイタ内蔵イグニッションコイル（図示略）に接続されており、このイグニッションコイルから点火タイミングに応じて直接二次電流を供給されている。

【００３１】エンジン２は４バルブエンジンであるので、シリンダヘッド６には各シリンダ８に対応して一対の吸気バルブ１８と一対の排気バルブ２０とが設けられている。 これら各バルブ１８，２０によって燃焼室１６
に通じる一対の吸気ポート１８ａ，１８ｂおよび一対の排気ポート２０ａ，２０ｂが開閉される。

【００３２】また、シリンダヘッド６には、燃料リザーバ２２が取り付けられている。 この燃料リザーバ２２には６つのシリンダ８に対応して６つの燃料噴射弁２４
（図２）が接続されている。 これら燃料噴射弁２４は各燃焼室１６内に直接燃料を噴射可能にシリンダヘッド６
に取り付けられている。 そして、これら各燃料噴射弁２
４により燃料リザーバ２２内の燃料が、エンジン２の運転状態に応じたタイミングおよび量にて各燃焼室１６内に直接噴射される。

【００３３】シリンダヘッド６には平行に配置された吸気カムシャフト２６および排気カムシャフト２８が回転可能に支持されている。 これら各カムシャフト２６，２
８には、その軸方向に間隔を置いて一対のバルブカム３
０，３２が複数組（本実施の形態１では６組）形成されている。 各バルブカム３０，３２には吸気バルブ１８および排気バルブ２０のバルブリフタ１８ｃ，２０ｃが当接されている。 このことにより、吸気カムシャフト２６
および排気カムシャフト２８の回転に応じて吸気バルブ１８および排気バルブ２０が吸気ポートおよび排気ポートを開閉動作する。

【００３４】各カムシャフト２６，２８の先端にはカムスプロケット３４，３６が一体に取り付けられ、クランクシャフト１４の先端にはクランクスプロケット３８がそれぞれ一体に取り付けられている。 これらカムスプロケット３４，３６およびクランクスプロケット３８間にはタイミングチェーン４０が掛け渡されている。 したがって、クランクシャフト１４の回転力はクランクスプロケット３８、タイミングチェーン４０およびカムスプロケット３４，３６を介して各カムシャフト２６，２８に伝達される。 なお、エンジン２の一連の行程（吸入、圧縮、燃焼・爆発、排気行程）において、クランクシャフト１４は２回転（７２０°ＣＡ）し、各カムシャフト２
６，２８はそれぞれ１回転する。

【００３５】また、クランクシャフト１４の近傍にはクランク角センサ４２が配設されている。 クランク角センサ４２は、クランクシャフト１４の回転に応じてパルス状のクランク角度信号を発生する。 クランク角センサ４
２はエンジン２を制御する電子制御装置（以下、「ＥＣ
Ｕ」と称する）４４に接続されており、クランク角度信号をＥＣＵ４４に出力する。 また吸気カムシャフト２６
の回転位相からクランクシャフト１４の基準位置を検出する気筒判別センサ（カム角センサとも言う）４６が吸気カムシャフト２６に対向して配設されている。 この気筒判別センサ４６から基準位置信号がＥＣＵ４４に入力される。 ＥＣＵ４４は気筒判別センサ４６からの基準位置信号の発生後に、クランク角センサ４２からのクランク角度信号の発生数を計測することで、クランクシャフト１４の回転角度（クランク角θ）を検出している。

【００３６】図１に示したごとく、高圧燃料ポンプ５０
は燃料を高圧に加圧するためのものであり、内部のプランジャ（図示略）に接続しているタペット５０ｂは、スプリング（図示略）の付勢力によりエンジン２の排気カムシャフト２８に設けられたポンプカム５１に圧接されている。 このため、排気カムシャフト２８の回転に伴ってポンプカム５１が回転することで、燃料タンク５０ｃ
から低圧フィードポンプ５０ｄにより汲み出された燃料が高圧燃料ポンプ５０から燃料リザーバ２２へ圧送される。 この時、燃料リザーバ２２に設けられた燃圧センサ２２ａの出力に基づいてＥＣＵ４４により電磁スピル弁５０ａが制御されることにより、必要な燃料量が燃料リザーバ２２へ圧送される。 そして、このような処理が繰り返されることにより、高圧燃料ポンプ５０から燃料リザーバ２２へ適切な燃料圧送が行われて燃料リザーバ２
２内の燃料の圧力が規定圧力に維持される。 そして、Ｅ
ＣＵ４４は燃料リザーバ２２内に蓄積された規定圧力の高圧燃料を用いて、エンジン２の運転状態に応じた適切なタイミングおよび期間にて燃料噴射弁２４を開弁させることで、各燃焼室１６内の燃焼状態を好適に制御している。

【００３７】ここで、図３はピストン１０における頂面部分の平面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５
は図２におけるＹ−Ｙ断面図である。 図示されるごとく、ピストン１０の頂面上には燃料噴射弁２４の下方から点火プラグ１７の下方まで延びるドーム形の輪郭形状を有する凹部１０ａが形成されている。

【００３８】図２に示したごとく、各シリンダ８の螺旋状の第１吸気ポート１８ａおよびストレート状の第２吸気ポート１８ｂの内、各第２吸気ポート１８ｂに対してはサージタンク５２との間に旋回流制御弁５４がそれぞれ配置されている。 これらの旋回流制御弁５４は共通のシャフト５４ａを介して旋回流制御弁用モータ５６（Ｄ
Ｃモータまたはステップモータ）に連結されている。 この旋回流制御弁用モータ５６はＥＣＵ４４の出力信号に基づいて制御される。

【００３９】サージタンク５２は吸気管５８（図１）を介してエアクリーナ（図示略）側から外気を導入している。 この吸気管５８内にはスロットルモータ６０（ＤＣ
モータまたはステップモータ）によって駆動されるスロットル弁６２が配置される。 このスロットル弁６２は後述するごとく、アクセルセンサ６４に応じてスロットルセンサ６６にて検出される開度が目標開度となるように制御される。

【００４０】図６に示すごとく、エンジン２の制御系は、ＥＣＵ４４を中心として構成されている。 ＥＣＵ４
４は、燃料噴射制御、バルブタイミング制御、空燃比制御、点火時期制御、その他、異常検出等の各種制御プログラムや、各種条件に対応した目標値を算出するためのマップを格納したＲＯＭ４４ａを有している。 また、Ｅ
ＣＵ４４は、ＲＯＭ４４ａ以外に、ＲＯＭ４４ａに格納された制御プログラムに基づいて演算処理を実行するＣ
ＰＵ４４ｂ、ＣＰＵ４４ｂでの演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ４４ｃ、
ＲＡＭ４４ｃに格納された各種データを電源供給停止時に保持するためのバックアップＲＡＭ４４ｄ等を有している。

【００４１】そして、ＣＰＵ４４ｂ、ＲＯＭ４４ａ、Ｒ
ＡＭ４４ｃ、およびバックアップＲＡＭ４４ｄは、双方向バス４４ｅを介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース４４ｆ、および出力インターフェース４４ｇと接続されている。

【００４２】入力インターフェース４４ｆには、前述した燃圧センサ２２ａ、クランク角センサ４２、気筒判別センサ４６、アクセルセンサ６４およびスロットルセンサ６６以外に、油温センサ６８、水温センサ７０、吸入空気量センサ７２および空燃比センサ７４が接続されている。

【００４３】ここで、油温センサ６８はシリンダブロック４の下側に設けられたオイルパン４ａに設けられて、
エンジンオイルの油温ＴＨＯを検出している。 水温センサ７０はシリンダブロック４に取り付けられてエンジン冷却水の温度を検出している。 吸入空気量センサ７２は吸気管５８にエアクリーナ側から吸入される吸入空気流量ＧＡを検出している。 空燃比センサ７４は図示していない排気管に設けられて、排気成分から混合気の空燃比を検出している。 なお、入力インターフェース４４ｆでは、各センサから入力される信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコンバータによってディジタル信号に変換された後、双方向バス４４ｅに出力する。

【００４４】また、出力インターフェース４４ｇには、
前述した燃料噴射弁２４、電磁スピル弁５０ａ、旋回流制御弁用モータ５６およびスロットルモータ６０以外に、イグナイタ７６およびオイルコントロールバルブ（以下「ＯＣＶ」 と称する）７８等の外部回路が接続されている。

【００４５】ここで、イグナイタ７６は、ＥＣＵ４４の指示により点火タイミングにおいて前述したごとくイグニッションコイルにより点火プラグ１７に対して高電圧を供給し、燃焼室１６内の混合気に点火する。 ＯＣＶ７
８は、ＥＣＵ４４の指示により後述するごとくカムスプロケット３４に取り付けられている可変バルブタイミング機構（以下「ＶＶＴ」と称する）８０を駆動して、吸気カムシャフト２６と排気カムシャフト２８との回転位相差を調整する。 これら外部回路は、ＣＰＵ４４ｂにおいて実行された制御プログラムの演算結果に基づいて作動制御される。

【００４６】前述したごとく、クランクシャフト１４、
吸気カムシャフト２６および排気カムシャフト２８は、
それぞれのスプロケット３８，３４，３６により、タイミングチェーン４０を介して連動している。 この内、吸気カムシャフト２６のカムスプロケット３４には、ＶＶ
Ｔ８０が設けられている。 このＶＶＴ８０の構成を図７
に示す。

【００４７】図７は、吸気カムシャフト２６の先端に設けられたＶＶＴ８０とＯＣＶ７８とを示す断面図である。 図８は図７のＡ−Ａ線に沿った断面の内、特にＶＶ
Ｔ８０の内部構成を示す。 なお、図７に示すベーンロータ８２およびその関連部分の図は、この図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図として描かれている。

【００４８】図７に示すように、シリンダヘッド６のジャーナル軸受６ａおよびベアリングキャップ８１は、吸気カムシャフト２６のジャーナル２６ａを回転可能に支持する。 吸気カムシャフト２６の先端面にボルト８５により固定されたベーンロータ８２は、ノックピン（図示略）により吸気カムシャフト２６に対して回り止めされ吸気カムシャフト２６と一体的に回転する。 このベーンロータ８２はその外周面に複数のベーン８４を有する。

【００４９】一方、吸気カムシャフト２６の先端部を覆うように、かつ吸気カムシャフト２６に対して相対回動可能に設けられたカムスプロケット３４は、その外周に複数の外歯３４ａ（図７）を有する。 カムスプロケット３４の先端面に順に取り付けられた側板８６、ハウジング本体８８およびカバー９０はいずれもハウジングの一部としてボルト９２によりカムスプロケット３４に固定され、カムスプロケット３４と一体的に回転する。 カバー９０はハウジング本体８８およびベーンロータ８２の先端面を覆っている。 ハウジング本体８８はベーンロータ８２を内包しており、その内周面に複数の突条９４を有する。

【００５０】ベーン８４の内の１つには、吸気カムシャフト２６の軸方向に沿って延びる貫通孔９６を有する。
貫通孔９６内において移動可能に収容されたロックピン９８は、その内部に収容孔９８ａを有する。 この収容孔９８ａ内に設けられたスプリング１００は、ロックピン９８を側板８６へ向かって付勢する。 このロックピン９
８が側板８６に設けられた係止穴１０２に対向していた場合には、ロックピン９８がスプリング１００の付勢力により係止穴１０２に係止し、側板８６に対するベーンロータ８２の相対回動位置が固定される。 これにより、
ハウジング本体８８に対するベーンロータ８２の相対回動が規制され、相対回動位置関係を固定して吸気カムシャフト２６とカムスプロケット３４とが一体的に回転する。

【００５１】また、ベーンロータ８２はその先端面に形成された油溝１０４を有する。 油溝１０４はカバー９０
に形成された長穴１０６と、貫通孔９６とを連通する。
油溝１０４および長穴１０６は、貫通孔９６の内部においてロックピン９８よりも先端側にある空気あるいは油を外部に排出する機能を有する。 ベーンロータ８２は、
その中央部には円筒状のボス１０８を有している。 前述した４つのベーン８４はこのボス１０８を中心に例えば約９０°毎の等間隔をもって形成されている。

【００５２】一方、ハウジング本体８８においては、内周面に、前述した４つの突条９４が前記ベーン８４の配置に対応して、互いにほぼ等間隔をもって配置されている。 各突条９４の間にそれぞれ形成された凹部１１０
は、前記ベーン８４がそれぞれ挿入されている。 各ベーン８４の外周面は各凹部１１０の内周面に接し、各突条９４の先端面はボス１０８の外周面に接している。 このように各凹部１１０がベーン８４により区画されることによって、回転方向における各ベーン８４の両側にはそれぞれ第１油圧室１１２および第２油圧室１１４が形成される。 そして、ベーン８４は隣接する２つの突条９４
の間を移動可能とされている。 このため、ベーンロータ８２はベーン８４が両側の突条９４に当接する位置を相対回動の限界位置として、その２つの限界位置とその間の中間領域とが、ハウジング本体８８に対するベーンロータ８２の相対回動の許容領域となっている。

【００５３】そして、各ベーン８４に対して、カムスプロケット３４の回転方向（図８において矢印で示す。）
と逆方向（以下、この方向を「遅角方向」と定義する。）の側に位置する第１油圧室１１２には、吸気バルブ１８のバルブタイミングを進める（進角させる）際にオイルが供給される。 各ベーン８４に対して、カムスプロケット３４の回転方向と同方向（以下、この方向を「進角方向」 と定義する）の側に位置する第２油圧室１１４には、吸気バルブ１８のバルブタイミングを遅らせる（遅角させる）際にオイルが供給される。

【００５４】各ベーン８４および各突条９４はその先端にそれぞれ溝１１６，１１８を有する。 各ベーン８４の溝１１６内には、シールプレート１２０と、このシールプレート１２０を付勢する板バネ１２２とが設けられている。 同様に、各突条９４の溝１１８内には、シールプレート１２４と、このシールプレート１２４を付勢する板バネ１２６とが設けられている。

【００５５】ベーン８４の一つに設けられているロックピン９８は図９および図１０に示すごとく動作する。 図９および図１０は図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図９においては、ベーンロータ８２は最遅角位置にあり、ベーン８４が突条９４と接して静止状態にある。
このときには、ロックピン９８は係止穴１０２に対向していないので、ロックピン９８の先端部９８ｂは係止穴１０２には挿入されていない。

【００５６】エンジン２が始動時などの場合、あるいはＥＣＵ４４による油圧制御が開始されていない場合などで、第１油圧室１１２の油圧がゼロあるいは十分に上昇していないときに、始動時のクランキング動作により、
逆トルクが生じて、ベーンロータ８２がハウジング本体８８に対して進角方向にわずかに相対回動すると、ロックピン９８が係止穴１０２に挿入できる相対回動位置に到達し、図１０に示すごとくロックピン９８の先端部９
８ｂが係止穴１０２に進入し係止する。 このようにロックピン９８が係止穴１０２に係止した場合には、ベーンロータ８２とハウジング本体８８との相対回動が禁止され、ベーンロータ８２とハウジング本体８８とは一体となって回転する。

【００５７】なお、係止穴１０２に係止されたロックピン９８の解除は、図９および図１０に示す油路１２８を介して第２油圧室１１４から環状油空間１３０に油圧が供給されることにより行われる。 すなわち、エンジン回転の上昇に伴って環状油空間１３０に供給される油圧が上昇することにより、スプリング１００の付勢力に抗してロックピン９８が係止穴１０２から外れ、同ロックピン９８の係止が解除される。 更に、油路１３２を介して第１油圧室１１２から係止穴１０２に油圧が供給されて、ロックピン９８の解除状態が確実に保持される。 このように、ロックピン９８の係止が解除された状態で、
ハウジング本体８８およびベーンロータ８２間の相対回動が許容され、第１油圧室１１２および第２油圧室１１
４に供給される油圧に対応して、ハウジング本体８８に対するベーンロータ８２の相対回動位相が調整可能となる。

【００５８】次に、図７に基づき各第１油圧室１１２および各第２油圧室１１４に対してオイルの給排を行うための油給排構造について説明する。 シリンダヘッド６に形成されたジャーナル軸受６ａには、内部に形成された第１油路１３４、第２油路１３６を有する。 第１油路１
３４は、吸気カムシャフト２６の全周に形成された油溝１３８、ジャーナル２６ａの内部に形成された油孔１４
０を介して、吸気カムシャフト２６の内部に形成された油通路１４２に通じている。 この油通路１４２の先端側は、環状空間１４４に開口している。 ボス１０８の内部において、放射状に形成された４つの油孔１４６は、環状空間１４４と各第１油圧室１１２とを連通し、環状空間１４４内に供給されたオイルを各第１油圧室１１２に供給する。

【００５９】第２油路１３６は、吸気カムシャフト２６
の全周に形成された油溝１４８に通じている。 吸気カムシャフト２６内に形成された油孔１５０、油通路１５
２、油孔１５４および油溝１５６は、前記油溝１４８
と、カムスプロケット３４に形成された環状の油溝１５
８とを連通する。 側板８６は、図７および図８に示すように各突条９４の側面近傍にて開口する４つの油孔１６
０を有する。 これらの油孔１６０は、油溝１５８と各第２油圧室１１４とを連通し、各第２油圧室１１４内に油溝１５８内のオイルを供給する。

【００６０】このように、第１油路１３４、油溝１３
８、油孔１４０、油通路１４２、環状空間１４４および各油孔１４６は、各第１油圧室１１２に対してオイルを給排するための油路Ｐ１を構成する。 更に、第２油路１
３６、油溝１４８、油孔１５０、油通路１５２、油孔１
５４、油溝１５６、油溝１５８および各油孔１６０は、
各第２油圧室１１４に対してオイルを給排するための油路Ｐ２を構成する。 したがって、ＥＣＵ４４は、後述するＯＣＶ７８を制御して、これらの油路Ｐ１，Ｐ２を通じて第１油圧室１１２および第２油圧室１１４へ供給される油圧を制御することができる。

【００６１】これらの油路Ｐ１，Ｐ２は図７の下部に示すＯＣＶ７８に接続されている。 このＯＣＶ７８には、
更に供給通路１６６および排出通路１６８が接続されている。 そして、供給通路１６６はクランクシャフト１４
の回転に伴って駆動されるオイルポンプ１６９を介してオイルパン４ａに接続されており、排出通路１６８はオイルパン４ａに直接接続されている。 したがって、オイルポンプ１６９は、オイルパン４ａから供給通路１６６
へオイルを送り出すことができる。

【００６２】ＯＣＶ７８は、ケーシング１７０、第１給排ポート１７２、第２給排ポート１７４、スプール１７
６、第１排出ポート１７８、第２排出ポート１８０、供給ポート１８２、コイルスプリング１８４および電磁ソレノイド１８６を備えている。 そして、第１給排ポート１７２には油路Ｐ１が接続され、第２給排ポート１７４
には油路Ｐ２が接続されている。 また、供給ポート１８
２には供給通路１６６が接続され、第１排出ポート１７
８および第２排出ポート１８０には排出通路１６８が接続されている。

【００６３】電磁ソレノイド１８６が消磁状態にある場合には、図７に示したごとく、スプール１７６がコイルスプリング１８４の付勢力によりケーシング１７０の一端側（図示右側）に配置される。 このことで、スプール１７６に設けられた４つの弁部１７６ａの配置により、
第１給排ポート１７２と第１排出ポート１７８とが連通し、第２給排ポート１７４が供給ポート１８２と連通する。

【００６４】この状態では、オイルパン４ａ内のオイルが、供給通路１６６、ＯＣＶ７８、油路Ｐ２を介して第２油圧室１１４へ供給される。 また、第１油圧室１１２
内にあったオイルは、油路Ｐ１、ＯＣＶ７８、および排出通路１６８を介してオイルパン４ａ内へ戻される。 この結果、ベーンロータ８２はハウジング本体８８に対して遅角方向へ相対回転する。 このことにより吸気カムシャフト２６にて駆動される吸気バルブ１８のバルブ作用角が遅角側に移行し、バルブオーバラップ量が減少する。 なお、本実施の形態１のＶＶＴ８０における最遅角状態ではバルブオーバラップ量は０となる。

【００６５】一方、電磁ソレノイド１８６が励磁されたときには、図１１に示したごとくスプール１７６がコイルスプリング１８４の付勢力に抗してケーシング１７０
の他端側（図示左側）に配置される。 このことで、第２
給排ポート１７４が第２排出ポート１８０と連通し、第１給排ポート１７２が供給ポート１８２と連通する。 この状態では、オイルパン４ａ内のオイルが、供給通路１
６６、ＯＣＶ７８、油路Ｐ１を介して第１油圧室１１２
へ供給される。 また、第２油圧室１１４内にあったオイルは、油路Ｐ２、ＯＣＶ７８および排出通路１６８を介してオイルパン４ａ内へ戻される。 この結果、例えば、
図１３に示すごとく、ベーンロータ８２はハウジング本体８８に対して進角方向へ相対回転する。 このことにより吸気カムシャフト２６にて駆動される吸気バルブ１８
のバルブ作用角が進角側に移行し、バルブオーバラップ量が増加する。

【００６６】更に、電磁ソレノイド１８６への給電を制御し、図１２に示すごとくスプール１７６をケーシング１７０の中間に位置させると、第１給排ポート１７２および第２給排ポート１７４が弁部１７６ａにより閉塞され、それら給排ポート１７２，１７４を通じてのオイルの移動が禁止される。 この状態では、第１油圧室１１２
および第２油圧室１１４に対してオイルの給排が行われず、第１油圧室１１２および第２油圧室１１４内にはオイルが充填保持されて、ベーンロータ８２はハウジング本体８８に対する相対回転は停止する。 その結果、吸気バルブ１８のバルブタイミングは、ベーンロータ８２がハウジング本体８８に対して固定されたときの状態に維持される。

【００６７】このような構成のＯＣＶ７８は、ＥＣＵ４
４の駆動信号により駆動制御され、その結果、吸気バルブ１８のバルブタイミングがエンジン２に好適なバルブオーバラップ量となるように調整される。

【００６８】ＥＣＵ４４は、エンジン回転数ＮＥと、後述するリーン燃料噴射量ＱＬとに基づいて図１４に示されるような２つのエンジン運転領域Ｒｌ，Ｒ２を定めている。 そして、ＥＣＵ４４は各運転領域に対応して目標空燃比および燃料噴射時期をそれぞれ制御している。

【００６９】すなわち、図１４に示されるように低負荷低回転側の運転領域Ｒｌでは空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が薄いリーン空燃比とされ、これに対し高負荷高回転側の運転領域Ｒ２では空燃比が理論空燃比、あるいは運転状態により理論空燃比より燃料が濃いリッチ空燃比とされる。 なお、これら運転領域はエンジン回転数ＮＥおよびリーン燃料噴射量ＱＬとの関数として図１４
に示すマップの形で予めＲＯＭ４４ａ内に記憶されている。

【００７０】次に、各運転領域Ｒｌ，Ｒ２における制御方法について説明する。 まず、初めに、運転領域Ｒｌにおける燃料噴射量であるリーン燃料噴射量ＱＬをエンジン回転数ＮＥおよびアクセルペダル６４ａの踏み込み量ＡＣＣＰに基づいて算出する。 このリーン燃料噴射量Ｑ
Ｌは、後述する成層燃焼を実行したときの出力トルクを要求トルクとするのに最適な燃料噴射量であって、予め実験により求められている値である。

【００７１】そして、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱよりも少ない運転領域Ｒｌでは、圧縮行程末期に１
回だけ燃料が噴射される。 このときの燃料噴射量Ｑはアクセルペダル６４ａの踏み込み量ＡＣＣＰが大きくなるにつれて増大する。 この噴射燃料は凹部１０ａの周壁面１０ｂに衝突する。 この周壁面１０ｂに衝突した燃料は点火プラグ１７の近傍に集められ、それによって燃焼室１６内に可燃混合気が層状に形成される。 このとき点火プラグ１７周り以外の燃焼室１６内は空気で満たされている。 そしてこの可燃混合気が点火プラグ１７によって点火される。 すなわち、成層燃焼が行われる。

【００７２】一方、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値Ｑ
Ｑよりも多い運転領域Ｒ２では、吸気行程に１回だけ燃料噴射が行われ、この噴射燃料によって燃焼室１６内の全体に理論空燃比（場合により理論空燃比より燃料濃度が濃いリッチ空燃比）の均質混合気が形成される。 すなわち、運転領域Ｒ２は均質燃焼領域となる。 このときの燃料噴射量Ｑは理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳやフィードバック補正係数ＦＡＦ等に基づいて算出される。

【００７３】この理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳは運転領域全体をカバーするように、吸入空気流量ＧＡとエンジン回転数ＮＥとの関数として図１５に示すマップの形で予めＲＯＭ４４ａ内に記憶されている。

【００７４】また、フィードバック補正係数ＦＡＦは、
空燃比を理論空燃比に一致させるためのものである。 このフィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比センサ７４の出力信号に基づいて制御され、このときフィードバック補正係数ＦＡＦは、安定した状態では１．０を中心として変動する。

【００７５】このように、運転領域Ｒ２ではリーン燃料噴射量ＱＬを用いることなく燃料噴射量Ｑが算出される。 したがって、運転領域Ｒ２ではリーン燃料噴射量Ｑ
Ｌを算出する必要はない。 しかしながら、本実施の形態１では運転領域が図１４に示されるいずれの運転領域にあるかを判断するために運転領域Ｒ２においてもリーン燃料噴射量ＱＬの算出が継続される。

【００７６】次に、本実施の形態１において、ＥＣＵ４
４により実行される制御の内、燃焼制御処理について説明する。 図１６および図１７は、燃焼制御処理のフローチャートである。 この処理は、時間周期あるいはクランク角周期、例えば１２０°ＣＡ毎に繰り返し実行される。 なお、以下において、フローチャートのステップを「Ｓ〜」 で表す。

【００７７】燃焼制御処理が開始されると、まずリーン燃料噴射量ＱＬが計算される（Ｓ１００）。 このリーン燃料噴射量ＱＬは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰの関数として図１８に示すマップの形で予めＲＯＭ４４ａ内に記憶されている。

【００７８】次に、後述する成層燃焼許可フラグＸＶＶ
Ｔが「ＯＮ」となっているか否かが判定される（Ｓ１１
０）。 成層燃焼許可フラグＸＶＶＴが「ＯＮ」と判定された場合には（Ｓ１１０で「ＹＥＳ」）、求められたリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとから、現在の運転状態が図１４に示される運転領域Ｒ１，Ｒ２の内、いずれの運転領域にあるかが、リーン燃料噴射量Ｑ
Ｌをエンジン回転数ＮＥによって求められるしきい値Ｑ
Ｑと比較することにより判別される（Ｓ１２０）。

【００７９】成層燃焼許可フラグＸＶＶＴが「ＯＦＦ」
と判定された場合（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、あるいはリーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ以上であり、現在の運転状態が運転領域Ｒ２であると判定された場合（Ｓ１
２０で「ＹＥＳ」）には、均質燃焼に適した旋回流制御弁５４の目標開度ＯＰが算出される（Ｓ１３０）。 これは予めＲＯＭ４４ａに格納されているマップに基づいて、吸入空気流量ＧＡとエンジン回転数ＮＥとから旋回流制御弁５４の目標開度ＯＰを求める。

【００８０】ステップＳ１３０の後には、前述した図１
５のマップを用いて、吸入空気流量ＧＡとエンジン回転数ＮＥとから、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳが算出される（Ｓ１４０）。 そしてステップＳ１４０の後に加速時増量ＯＴＰ算出処理にて、加速時にある場合に必要な燃料量の増量値ＯＴＰが求められる（Ｓ１５０）。

【００８１】次に、空燃比フィードバック条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１６０）。 例えば、
「（１）始動時でない。（２）燃料カット中でない。
（３）暖機完了している。 （例えば冷却水温ＴＨＷ≧４
０°）（４）空燃比センサ７４は活性完了している。
（５）加速時増量ＯＴＰの値が０である。 」の条件がすべて成立しているか否かが判定される。

【００８２】空燃比フィードバック条件が成立していれば（Ｓ１６０で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック係数ＦＡＦとその学習値ＫＧの算出が行われる（Ｓ１７
０）。 空燃比フィードバック係数ＦＡＦは空燃比センサ７４の出力に基づいて算出され、学習値ＫＧは空燃比フィードバック係数ＦＡＦが中心値である１．０からのずれ量を記憶するものであり、このような値を用いた空燃比制御技術は特開平６−１０７３６号公報などに示されているごとく種々の手法が知られている。

【００８３】一方、空燃比フィードバック条件が成立していなければ（Ｓ１６０で「ＮＯ」）、空燃比フィードバック係数ＦＡＦには１．０が設定される（Ｓ１８
０）。 ステップＳ１７０またはＳ１８０の次に、燃料噴射量Ｑが次式１のごとく求められる（Ｓ１９０）。

【００８４】

【数１】 Ｑ ← ＱＢＳ｛１＋ＯＴＰ＋（ＦＡＦ−１．０）＋（ＫＧ−１．０）｝α＋β … ［式１］ ここで、α，βはエンジン２の種類や制御の内容に応じて適宜設定される係数である。

【００８５】ステップＳ１９０の次には、目標スロットル開度ＴＨＲＯＴが求められる（Ｓ２００）。 ここではエンジン２がアイドル状態である場合には、エンジン回転数ＮＥがアイドル目標回転数となるように目標スロットル開度ＴＨＲＯＴが計算される。 また、アイドル状態以外ではアクセルペダル踏み込み量ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとに基づいてマップから目標スロットル開度ＴＨＲＯＴが計算される。

【００８６】次いで、燃料噴射時期が吸気行程に設定され（Ｓ２１０）、すなわち均質燃焼が実行され、燃焼制御処理を一旦終了する。 また、前述したステップＳ１２
０にて、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ未満であり、すなわち運転状態が運転領域Ｒ１であると判定された場合は（Ｓ１２０で「ＮＯ」）、リーン燃料噴射量Ｑ
Ｌとエンジン回転数ＮＥとに基づいてマップから旋回流制御弁５４の目標開度ＯＰを求める処理が実行される（Ｓ２２０）。 そして、燃料噴射量Ｑには、ステップＳ
１００にて求められているリーン燃料噴射量ＱＬが設定される（Ｓ２３０）。 なお、この場合は、旋回流制御弁５４の目標開度ＯＰには１００％に近い極めて大きい値が設定される。

【００８７】ステップＳ２３０の次には、目標スロットル開度ＴＨＲＯＴが求められる（Ｓ２４０）。 ここではリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいてマップから目標スロットル開度ＴＨＲＯＴが計算される。 なお、この場合は、前述した均質燃焼での目標スロットル開度ＴＨＲＯＴよりも開き側の値とされた目標スロットル開度ＴＨＲＯＴが求められる。

【００８８】次いで、燃料噴射時期が圧縮行程末期に設定され（Ｓ２５０）、すなわち成層燃焼が実行され、燃焼制御処理を一旦終了する。 次に、エンジン２の運転状態に応じて好適なバルブオーバラップ量を得るためにＥ
ＣＵ４４により実行されるバルブタイミング制御処理について説明する。 図１９はバルブタイミング制御処理のフローチャートである。 この処理は、時間周期あるいはクランク角周期、例えば１２０°ＣＡ毎に繰り返し実行される。

【００８９】バルブタイミング制御処理が開始されると、まず、クランク角センサ４２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥ、アクセルセンサ６４の信号から得られているアクセルペダル踏み込み量ＡＣＣＰ、水温センサ７０の信号から得られる冷却水温ＴＨＷおよびクランク角センサ４２と気筒判別センサ４６との信号から得られる実バルブタイミング（以下、「実ＶＶＴ」と称する）が作業用メモリに取り込まれる（Ｓ３１０）。

【００９０】次に、エンジン２の運転状態、ここでは、
エンジン回転数ＮＥとアクセルペダル踏み込み量ＡＣＣ
Ｐとに応じて、ＲＯＭ４４ａ内に記憶されているマップに基づいて、適切なバルブオーバラップ量を実現するための基本目標バルブタイミングｓＶＶＴが求められる（Ｓ３２０）。

【００９１】次に、冷却水温ＴＨＷに応じた水温補正値ｔＶＶＴｔｈｗが、ＲＯＭ４４ａに記憶されているマップから求められる（Ｓ３３０）。 この水温補正値ｔＶＶ
Ｔｔｈｗは、燃焼安定性を考慮して、冷却水温ＴＨＷが低いほど大きい値に設定される。

【００９２】こうして求められた水温補正値ｔＶＶＴｔ
ｈｗにより、次式２のごとく基本目標バルブタイミングｓＶＶＴが補正され、目標バルブタイミングｔＶＶＴが求められる（Ｓ３４０）。

【００９３】

【数２】 ｔＶＶＴ ← ｓＶＶＴ − ｔＶＶＴｔｈｗ … ［式２］ すなわち、冷却水温ＴＨＷが低いほど目標バルブタイミングｔＶＶＴは小さくされる。 これは、冷却水温ＴＨＷ
が低いほど吸気バルブ１８の開弁タイミングが遅角方向へ補正され、バルブオーバラップ量が小さくなる方向へ補正されることを意味する。

【００９４】次に、エンジン２がアイドル状態にあるか否かが判定される（Ｓ３５０）。 エンジン２がアイドル状態である場合（Ｓ３５０で「ＹＥＳ」）には、後述する成層燃焼許可フラグＸＶＶＴが「ＯＮ」となっているか否かが判定される（Ｓ３６０）。

【００９５】前記ステップＳ３５０で「ＮＯ」と判定された場合、あるいは前記ステップＳ３５０と前記ステップＳ３６０とで共に「ＹＥＳ」と判定された場合には、
目標バルブタイミングｔＶＶＴが実現されるように、Ｅ
ＣＵ４４はＯＣＶ７８を制御してＶＶＴ８０を駆動する（Ｓ３７０）。 すなわち、前記ステップＳ３４０にて求めた目標バルブタイミングｔＶＶＴと実ＶＶＴとに基づいて、ＶＶＴ８０が目標バルブタイミングｔＶＶＴを実現するようにＯＣＶ７８を制御する。 実際には、エンジン２の運転状態に応じた適切な内部ＥＧＲ量が得られるバルブオーバラップ量となるように、図７，図１１，図１２に示したいずれかの状態の間でＯＣＶ７８を切り替える。

【００９６】前記ステップＳ３５０では「ＹＥＳ」と判定されたが、前記ステップＳ３６０ではＸＶＶＴ＝「Ｏ
ＦＦ」であるため「ＮＯ」と判定された場合には、ＥＣ
Ｕ４４はＯＣＶ７８を制御して最遅角のバルブタイミングを実現するようにＶＶＴ８０を駆動する（Ｓ３８
０）。 すなわち、本実施の形態では、バルブオーバラップ量が完全に無くなり、内部ＥＧＲ量が０となるようにＯＣＶ７８を制御する。 実際には、ＯＣＶ７８の電磁ソレノイド１８６に対する通電を停止して図７に示した状態に維持する。

【００９７】ステップＳ３７０またはステップＳ３８０
の後は一旦処理を終了する。 次の制御周期には再度上述した処理を繰り返す。 このことにより、バルブオーバラップ量を適切な状態に制御する。

【００９８】次に、前述した燃焼制御処理（図１６，１
７）のステップＳ１１０、および前述したバルブタイミング制御処理（図１９）のステップＳ３６０において、
判定対象としている成層燃焼許可フラグＸＶＶＴの設定処理を説明する。 この成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理のフローチャートを図２０に示す。 この処理は、時間周期あるいはクランク角周期、例えば１２０°ＣＡ毎に繰り返し実行される。

【００９９】成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理が開始されると、まず油温センサ６８により検出されたエンジンオイルの油温ＴＨＯを読み込む（Ｓ４１０）。 次に、この油温ＴＨＯが第１高温判定値ＴＨ１より低いか否かが判定される（Ｓ４２０）。 ＴＨＯ＜ＴＨ１であれば（Ｓ４２０で「ＹＥＳ」）、成層燃焼許可フラグＸＶ
ＶＴに「ＯＮ」が設定され（Ｓ４３０）、一旦処理を終了する。

【０１００】ＴＨＯ≧ＴＨ１であれば（Ｓ４２０で「Ｎ
Ｏ」）、次に、油温ＴＨＯが第２高温判定値ＴＨ２より高いか否かが判定される（Ｓ４４０）。 第１高温判定値ＴＨ１と第２高温判定値ＴＨ２とはヒステリシスのために設けてあるものであり、ＴＨ１＜ＴＨ２の関係にある。

【０１０１】ここで、ＴＨＯ≦ＴＨ２とすると（Ｓ４４
０で「ＮＯ」）、このまま一旦処理を終了する。 また、
ＴＨＯ＞ＴＨ２とすると（Ｓ４４０で「ＹＥＳ」）、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴに「ＯＦＦ」が設定され（Ｓ
４５０）、一旦処理を終了する。

【０１０２】このようにして、エンジンオイルの油温Ｔ
ＨＯが第１高温判定値ＴＨ１より低くなれば成層燃焼許可フラグＸＶＶＴに「ＯＮ」が設定され、エンジンオイルの油温ＴＨＯが第２高温判定値ＴＨ２より高くなれば成層燃焼許可フラグＸＶＶＴに「ＯＦＦ」が設定される処理が繰り返し行われる。 そして、前述した燃焼制御処理およびバルブタイミング制御処理においては、この成層燃焼許可フラグＸＶＶＴの状態に応じて、通常制御を行うか、あるいは退避動作（均質燃焼でかつバルブオーバラップ量０）を行うかを決定している。

【０１０３】エンジンオイルの油温ＴＨＯが高温である場合には、エンジンオイルの粘度の低下やオイル漏れなどの現象により、オイルポンプ１６９により十分に高い圧力のエンジンオイルをＯＣＶ７８およびＶＶＴ８０に供給できなくなる。 このため、ＶＶＴ８０の制御が十分にできなくなる。 したがって、エンジンオイルの油温Ｔ
ＨＯを第１高温判定値ＴＨ１と第２高温判定値ＴＨ２と比較することにより油圧が十分であるか否かを判定して、油圧が不十分であれば成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ
を「ＯＦＦ」とし、十分であれば「ＯＮ」としているのである。

【０１０４】上述した構成において、図２０の成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理が作動状態適不適検出手段としての処理に相当し、ステップＳ１１０，Ｓ１３０〜
Ｓ２１０が均質燃焼実行手段としての処理に相当し、ステップＳ３６０，Ｓ３８０がバルブオーバラップ量最小化手段としての処理に相当する。

【０１０５】以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。 （イ）． 前述したごとく、エンジンオイルの油温ＴＨＯ
が高温となれば、すなわち第２高温判定値ＴＨ２より高くなれば、ＶＶＴ８０を駆動するのに十分な油圧を得られない。 このため、燃焼方式として成層燃焼が選択されている場合に、ＶＶＴ８０によって適切なバルブオーバラップ量に制御できなくなるおそれがある。 したがって、このような場合（Ｓ１１０で「ＮＯ」）にはＥＣＵ
４４は燃焼制御処理においては、均質燃焼を実行させている（Ｓ１３０〜Ｓ２１０）。

【０１０６】このように、作動油圧の不足によりＶＶＴ
８０の制御が正常にできないといったように、ＶＶＴ８
０の作動状態が成層燃焼に適した作動状態にない場合には（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、エンジン２が運転領域Ｒ１
に存在していて成層燃焼を実行すべき状態にあっても、
均質燃焼を実行している（Ｓ１３０〜Ｓ２１０）。 均質燃焼であれば、成層燃焼の場合に比較して燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくなる。
このためバルブオーバラップ量をエンジン２の運転状態に応じさせることができない場合においても、燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがない。

【０１０７】（ロ）． 更に、バルブタイミング制御処理では、ＶＶＴ８０の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には（Ｓ３６０で「ＮＯ」）、バルブオーバラップ量が０の状態となるようにＶＶＴ８０を制御している（Ｓ３８０）。

【０１０８】この時、油圧はＶＶＴ８０の駆動制御には不十分となっているが、ステップＳ３８０にてＯＣＶ７
８を図７の状態にしている。 したがって、第１油圧室１
１２は内部のオイルをオイルパン４ａ側へ排出する状態にあり、第２油圧室１１４はオイルをオイルポンプ１６
９から供給される状態にある。 そして、この時、吸気カムシャフト２６はクランクシャフト１４側からＶＶＴ８
０を介して回転力を受けている。 したがって、この反作用としてベーンロータ８２は遅角する方向、すなわちベーン８４が第１油圧室１１２を縮小し、第２油圧室１１
４を拡大する力を発生している。 このため、自ずと第１
油圧室１１２からは内部のオイルがオイルパン４ａに排出され、第２油圧室１１４へはオイルパン４ａからオイルが吸入される。 こうして、ＶＶＴ８０のベーンロータ８２は、図２１に示したごとく、吸気バルブ１８が最遅角となる状態に落ち着き、バルブオーバラップ量を最低量に、本実施の形態１ではバルブオーバラップ量を０にすることができる。

【０１０９】このため、切り替えた均質燃焼に一層適した混合気の状態を形成することができ、より一層、燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくすることができる。

【０１１０】［実施の形態２］本実施の形態２が前記実施の形態１と異なる点は、図２０の成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理の代わりに、図２２に示すＶＶＴ異常検出処理が実行されている点である。 他の構成は前記実施の形態１と同じである。 このＶＶＴ異常検出処理は、
例えば図１９に示したバルブタイミング制御処理と同じ周期で実行される。

【０１１１】ＶＶＴ異常検出処理が実行されると、まずバルブタイミング制御処理にて算出されている目標バルブタイミングｔＶＶＴが読み込まれる（Ｓ５１０）。 そして、油温センサ６８の信号による油温ＴＨＯ、クランク角センサ４２の信号によるエンジン回転数ＮＥ、およびクランク角センサ４２と気筒判別センサ４６との信号から得られる実ＶＶＴが読み込まれる（Ｓ５２０）。

【０１１２】次に、目標バルブタイミングｔＶＶＴと実ＶＶＴとの偏差ΔＶＶＴが次式３に示すごとく絶対値として算出される（Ｓ５３０）。

【０１１３】

【数３】 ΔＶＶＴ ← ｜ｔＶＶＴ − 実ＶＶＴ｜ … ［式３］ 次に、油温ＴＨＯに応じて、対応関係を示す図２３
（ｂ）のマップ（ＲＯＭ４４ａに記憶されている）に基づいて温度補正検出時間ｋＴＨＯを求める（Ｓ５４
０）。

【０１１４】ここで、オイルの油圧により駆動されるＶ
ＶＴ８０の応答性は、ＶＶＴ８０のフリクションとオイルの油圧とにより影響される。 この内、フリクションは図２４（ａ）に示すごとく、油温ＴＨＯが低いほど大きくなる。 また、油圧は前記実施の形態１でも述べたごとく油温ＴＨＯに対応し、図２４（ｂ）に示すごとく、油温ＴＨＯが高いほど油圧低下を招く。 したがって、フリクションと油圧との関係が相乗して、油温ＴＨＯに対するＶＶＴ８０によるバルブタイミングの応答性は、図２
３（ａ）に示すごとくとなる（ただし、等エンジン回転数での傾向を示している）。 このことを油温ＴＨＯと温度補正検出時間ｋＴＨＯとの関係で表したものが図２３
（ｂ）に示したマップである。 なお、図中、ＶＶＴ８０
によるバルブタイミングの応答性が高応答として好ましい範囲を、許容温度範囲として示している。

【０１１５】次に、エンジン回転数ＮＥに応じて、対応関係を示す図２５（ｂ）のマップ（ＲＯＭ４４ａに記憶されている）に基づいて回転数補正検出時間ｋＮＥを求める（Ｓ５５０）。

【０１１６】オイルの油圧により駆動されるＶＶＴ８０
の応答性は、油温ＴＨＯ以外に、オイルポンプ１６９を駆動するエンジン２の回転数ＮＥによっても影響される。 エンジン回転数ＮＥによる油圧への影響は、図２５
（ａ）に示すごとくであり、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど油圧も高くなる関係（等油温での傾向を示している）にある。 ただし、必要以上の油圧はリリーフ弁によりほぼ一定にされるので、高回転数側では一定化している。 したがって、エンジン回転数ＮＥに対するＶＶＴ
８０によるバルブタイミングの応答性も同様である。 これをエンジン回転数ＮＥと回転数補正検出時間ｋＮＥとの関係で表したものが図２５（ｂ）に示したマップである。

【０１１７】次に、ステップＳ５３０にて求めたバルブタイミング変位差ΔＶＶＴが異常偏差判定値Ａ（Ａ＞
０）より大きいか否かが判定される（Ｓ５６０）。 ΔＶ
ＶＴ≦Ａでは（Ｓ５６０で「ＮＯ」）、タイマーカウンタＣＶＶＴがクリア（ＣＶＶＴ←０）される（Ｓ５７
０）。 ΔＶＶＴ＞Ａでは（Ｓ５６０で「ＹＥＳ」）、タイマーカウンタＣＶＶＴがインクリメント（ＣＶＶＴ←
ＣＶＶＴ＋１）される（Ｓ５８０）。

【０１１８】ステップＳ５７０またはステップＳ５８０
の次には、異常判定時間ｋＶＶＴを次式４に示すごとく求める（Ｓ５９０）。

【０１１９】

【数４】 ｋＶＶＴ ← ｋＶＴ × ｋＴＨＯ × ｋＮＥ ここで、基本検出時間ｋＶＴは、予め設定されている値である。 したがって、この基本検出時間ｋＶＴに対して、ステップＳ５４０で求められた温度補正検出時間ｋ
ＴＨＯとステップＳ５５０で求められた回転数補正検出時間ｋＮＥとを乗ずることにより補正して、異常判定時間ｋＶＶＴを求めていることになる。

【０１２０】次に、この異常判定時間ｋＶＶＴよりもタイマーカウンタＣＶＶＴが大きいか否かが判定される（Ｓ６００）。 ｋＶＶＴ≧ＣＶＶＴである場合（Ｓ６０
０で「ＮＯ」）は、ΔＶＶＴ＞Ａである状態が異常判定時間ｋＶＶＴよりも長く継続していないか、あるいはΔ
ＶＶＴ≦Ａであることを示している。 したがって、正常判定、すなわち、ＶＶＴ８０の応答性は正常な状態にあると判定し、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴに「ＯＮ」を設定する（Ｓ６１０）。

【０１２１】一方、ｋＶＶＴ＜ＣＶＶＴである場合（Ｓ
６００で「ＹＥＳ」）は、ΔＶＶＴ＞Ａである状態が異常判定時間ｋＶＶＴよりも長く継続していることを示している。 したがって、異常判定、すなわち、ＶＶＴ８０
の応答性は悪くて異常な状態にあると判定し、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴに「ＯＦＦ」を設定する（Ｓ６２
０）。

【０１２２】こうして、処理を一旦終了し、次の制御周期に前述した処理を繰り返す。 上述したごとく、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴの設定は、図２２のＶＶＴ異常検出処理において、ＶＶＴ８０が正常であればＸＶＶＴ＝
「ＯＮ」とされるが、ＶＶＴ８０が異常であればＸＶＶ
Ｔ＝「ＯＦＦ」とされる。

【０１２３】上述した図２２のＶＶＴ異常検出処理は作動状態適不適検出手段としての処理に相当する。 以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。

【０１２４】（イ）． ＶＶＴ８０が異常か正常かを判断して、ＶＶＴ８０が異常な場合には、均質燃焼としてかつ吸気バルブ１８を最遅角状態としてバルブオーバラップ量を０としている。 このため、ＶＶＴ８０が異常な場合にも、前記実施の形態１の（イ）で述べたと同様な作用により、燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ
量の影響を少なくでき、燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがない。

【０１２５】（ロ）． 前記実施の形態１の（ロ）の効果を生じる。 ［実施の形態３］本実施の形態３が前記実施の形態１と異なる点は、図１９で示したバルブタイミング制御処理の代わりに、図２６に示す最遅角位置学習・バルブタイミング制御処理が実行されている点である。 更に、図２
０の成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理は行わない。
他の構成は前記実施の形態１と同じである。 この最遅角位置学習・バルブタイミング制御処理は、例えば前記図１９に示したバルブタイミング制御処理と同じ周期で実行される。 なお、最遅角位置学習を行うに際しての最遅角学習値ＧＶＴの初期値、すなわち、バッテリを取り替えたような場合の当初の最遅角学習値ＧＶＴは、バルブタイミングの公差上の上限値が設定される。 また、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴには初期値として「ＯＦＦ」が設定されている。

【０１２６】最遅角位置学習・バルブタイミング制御処理が開始されると、まず、最遅角位置学習を行うか否かに応じて目標バルブタイミングｔＶＶＴを算出する。 なお、最遅角位置学習を行わない、すなわち通常制御を行う場合には、前記実施の形態１の図１９に示したステップＳ３１０〜Ｓ３４０と同じ処理を行い、目標バルブタイミングｔＶＶＴを算出する（Ｓ７１０）。 次にこの目標バルブタイミングｔＶＶＴが実現されるように、ＥＣ
Ｕ４４はＯＣＶ７８を駆動する（Ｓ７２０）。 すなわち、実ＶＴが目標バルブタイミングｔＶＶＴへ向かって変化するようにＯＣＶ７８を制御する。

【０１２７】この実ＶＴの制御においては、実ＶＴはクランク角センサ４２と気筒判別センサ４６との信号に基づいて算出された実ＶＴ値をそのまま使用するのではなく、次式５に示すごとく、最遅角学習値ＧＶＴを用いて校正した実ＶＴを用いる。

【０１２８】

【数５】 実ＶＴ ← 実ＶＴ − ＧＶＴ … ［式５］ このように校正された実ＶＴが目標バルブタイミングｔ
ＶＶＴとなるように、ＥＣＵ４４はＯＣＶ７８を制御するのである。

【０１２９】また、ＥＣＵ４４は、最遅角位置学習を意味する目標バルブタイミングｔＶＶＴ＝０°ＣＡであった場合には、ＯＣＶ７８を図７の状態に維持して、吸気カムシャフト２６を回転させるベーンロータ８２のベーン８４を、ハウジング本体８８の突条９４に完全に当接した状態にする。 このことにより、最も安定した最遅角状態を実現している。

【０１３０】次に、前記ステップＳ７１０にて算出された目標バルブタイミングｔＶＶＴが「０°ＣＡ」か否かが判定される（Ｓ７３０）。 ここで、ｔＶＶＴ≠０°Ｃ
Ａであれば（Ｓ７３０で「ＮＯ」）、このまま一旦処理を終了する。

【０１３１】ｔＶＶＴ＝０°ＣＡであれば（Ｓ７３０で「ＹＥＳ」）、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴに「ＯＦ
Ｆ」が設定される（Ｓ７４０）。 このＸＶＶＴ＝「ＯＦ
Ｆ」とされたことにより、以後、ＸＶＶＴ＝「ＯＮ」となるまでは、図１６に示した燃焼制御処理のステップＳ
１１０では「ＮＯ」と判定されてステップＳ１３０〜Ｓ
２１０が実行されるので、強制的に均質燃焼が実行される。

【０１３２】ステップＳ７４０の次には、ＶＶＴ８０による吸気カムシャフト２６の相対変位が完了したか否かが判定される（Ｓ７５０）。 実ＶＴを検出して、実ＶＴ
が変化中であれば変位が完了していないので変位の完了を待つ（Ｓ７５０で「ＮＯ」）。

【０１３３】そして、実ＶＴの変化が停止した場合には（Ｓ７５０で「ＹＥＳ」）、次にＶＶＴ８０が故障か否かを判定する（Ｓ７６０）。 実ＶＴが目標バルブタイミングｔＶＶＴと大きく離れた状態で停止した場合には、
何らかの故障がＶＶＴ８０に生じているものと判断できることから、このような場合を故障と判断している。

【０１３４】ＶＶＴ８０が故障であれば（Ｓ７６０で「ＹＥＳ」）、このまま一旦処理を終了する。 ＶＶＴ８
０が故障でなければ（Ｓ７６０で「ＮＯ」）、次に実Ｖ
Ｔの安定を確実なものとするため、予め設定した待機時間の経過を待つ（Ｓ７７０で「ＮＯ」）。

【０１３５】待機時間が経過すれば（Ｓ７７０で「ＹＥ
Ｓ」）、最遅角学習値ＧＶＴに対して、現在、クランク角センサ４２と気筒判別センサ４６との信号の関係から検出されている実ＶＴが設定される（Ｓ７８０）。 そして、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴに「ＯＮ」が設定され（Ｓ７９０）、一旦処理を終了する。

【０１３６】このように、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ
が「ＯＮ」にされる（Ｓ７９０）ので、図１６に示した燃焼制御処理のステップＳ１１０では「ＹＥＳ」と判定されて強制的な均質燃焼が終了する。

【０１３７】以後、制御周期毎に、上述した処理が繰り返される。 このように、最遅角学習値ＧＶＴの学習処理の間は、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ＝「ＯＦＦ」とされ、強制的に均質燃焼が行われる。

【０１３８】上述した構成において、ステップＳ７５
０，Ｓ７７０，Ｓ７８０が基準位置学習制御（通常制御以外の制御）に相当し、ステップＳ７３０，Ｓ７４０が作動状態適不適検出手段としての処理に相当する。 なお、図２６の最遅角位置学習・バルブタイミング制御処理において、ステップＳ７１０，Ｓ７２０の制御を実行した後、ステップＳ７３０にて「ＮＯ」と判定される状態は通常制御に相当する。

【０１３９】以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。 （イ）． ＶＶＴ８０の基準位置を決定する最遅角位置学習制御時においては、エンジン２の運転状態とは関係なくバルブオーバラップ量が０となり、その状態をしばらく維持する期間がある（Ｓ７５０〜７８０）。 この期間はバルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できない。 したがって、この期間には強制的に均質燃焼にしている。 このことにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響を少なくでき、燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがない。

【０１４０】［その他の実施の形態］ ・前記実施の形態１において、油温ＴＨＯを検出して油圧状態を推定したが、油圧センサを設けることにより直接油圧を検出して判定しても良い。

【０１４１】・前記実施の形態１においては、油温ＴＨ
Ｏが高いときのみＶＶＴ８０の作動が十分でないと判断したが、油温ＴＨＯが極めて低温となって、極端に高い粘度となった場合も、オイルポンプによるＶＶＴ８０への供給が十分でなくなることから、このように、極めて油温ＴＨＯが低い場合もＶＶＴ８０の作動が十分でないと判断して、均質燃焼と吸気バルブの最遅角化とを実行しても良い。

【０１４２】・前記実施の形態２において、更に、図２
０の成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理も実行してもよい。 この場合には、図２２のＶＶＴ異常検出処理と図２０の成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理とのいずれかにて、成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ＝「ＯＦＦ」とする処理（Ｓ４５０，Ｓ６２０）がなされた場合に、強制的な均質燃焼および最遅角化処理を行うようにする。

【０１４３】・前記実施の形態３において、更に、図２
０の成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理も実行してもよい。 この場合には、図２６の最遅角位置学習・バルブタイミング制御処理と図２０の成層燃焼許可フラグＸＶ
ＶＴ設定処理とのいずれかにて、成層燃焼許可フラグＸ
ＶＶＴ＝「ＯＦＦ」とする処理（Ｓ４５０，Ｓ７４０）
がなされた場合に、強制的な均質燃焼を行うようにする。

【０１４４】・前記各実施の形態にては、吸気バルブ１
８のバルブタイミングを制御してバルブオーバラップ量を調整したが、排気バルブ２０のバルブタイミングを制御してバルブオーバラップ量を調整しても良い。

【０１４５】・ＶＶＴ８０はベーンロータ８２を第１油圧室１１２と第２油圧室１１４との油圧差にて回転してバルブタイミングを調整するベーンタイプを使用したが、これ以外に油圧にてピストンを移動させ、ヘリカル機構を介してバルブタイミングを調整するヘリカルタイプを用いても良い。

【０１４６】・前記各実施の形態において、油温ＴＨＯ
の代わりに冷却水温ＴＨＷを用いても良い。 ・前記実施の形態１，２において、ＶＶＴ８０が十分に作動できない場合でも、ＯＣＶ７８を図７に示した状態にすること（Ｓ３８０）で、吸気カムシャフト２６の回転抵抗により吸気カムシャフト２６自身は最遅角位置に戻ることができる。 これ以外にＶＶＴ８０の第２油圧室１１４内に圧縮バネを設けることにより、ＯＣＶ７８を図７に示した状態にすると油圧が十分でなくても、圧縮バネの付勢力にて自動的に吸気カムシャフト２６を最遅角させるようにしても良い。 ＶＶＴ８０にヘリカル機能を採用した場合も、油圧が不十分な時に同様にバネにて最遅角状態に戻るようにしても良い。

【０１４７】以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載した技術的事項以外に次のような技術的事項の実施形態を有するものであることを付記しておく。

【０１４８】請求項１〜８のいずれかにおいて、内燃機関は燃料を燃焼室内に噴射する筒内噴射型であることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。

【０１４９】

【発明の効果】請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適した作動状態にない場合には、内燃機関の運転状態に応じて成層燃焼を行う場合においても成層燃焼の代わりに均質燃焼を実行している。 均質燃焼であれば燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくなる。 このためバルブオーバラップ量の調整を内燃機関の運転状態に応じさせることができない場合においても、燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがない。

【０１５０】請求項２記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、前述したごとくの作動状態適不適検出手段と均質燃焼実行手段とを備えることができる。 このことにより、均質燃焼実行手段は、作動状態適不適検出手段にて可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には、内燃機関の運転状態に応じて成層燃焼を行う場合においても成層燃焼の代わりに均質燃焼を実行することができる。 こうして、請求項１の効果を生じさせることができる。

【０１５１】請求項３記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、請求項２記載の構成に対して、前記作動状態適不適検出手段は、前記可変バルブタイミング機構が正常か異常かを検出して、正常である場合を成層燃焼に適し、異常である場合を成層燃焼に適していないと判定している。 可変バルブタイミング機構が異常である場合には、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 このため燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがなく、請求項２の効果を生じる。

【０１５２】請求項４記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、請求項２記載の構成に対して、前記作動状態適不適検出手段は、内燃機関の運転状態が前記可変バルブタイミング機構を正常に作動できる運転状態にあるか否かを検出して、正常に作動できる運転状態にある場合を成層燃焼に適し、正常に作動できない運転状態にある場合を成層燃焼に適していないと判定している。 内燃機関の運転状態が可変バルブタイミング機構を正常に作動できない場合には、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 このため燃焼状態の悪化やＮＯ
ｘの問題を招くことがなく、請求項２の効果を生じる。

【０１５３】請求項５記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、請求項４記載の構成に対して、前記可変バルブタイミング機構は内燃機関の駆動に応じて発生する作動液圧により作動するとともに、前記作動状態適不適検出手段は、前記作動液圧の圧力を検出して、該圧力が判定液圧より高い場合に内燃機関の運転状態が前記可変バルブタイミング機構を正常に作動できる運転状態にあると検出し、判定液圧より低い場合に内燃機関の運転状態が前記可変バルブタイミング機構を正常に作動できない運転状態にあると検出することとしている。 このように内燃機関の運転状態が可変バルブタイミング機構を正常に作動できる運転状態にあるか否かの判断は、可変バルブタイミング機構が内燃機関の駆動に応じて発生する作動液圧により作動している場合には、この液圧の状態を判定することにより判断できる。 したがって、判定液圧より低い場合に内燃機関の運転状態が可変バルブタイミング機構を正常に作動できない運転状態にあると検出できる。 この状態では、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ
量の影響は少なくできる。 こうして、請求項４の効果を生じる。

【０１５４】請求項６記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、請求項２記載の構成に対して、前記作動状態適不適検出手段は、前記可変バルブタイミング機構に対する制御が内燃機関の運転状態に応じた通常制御を行っているか否かを検出して、通常制御を行っている場合を成層燃焼に適し、通常制御以外の制御を行っている場合を成層燃焼に適していないと判定している。 このように、作動状態適不適検出手段は、成層燃焼実行の適不適を、可変バルブタイミング機構に対する制御が内燃機関の運転状態に応じた通常制御を行っているか否かに基づいて判定させることができる。 バルブオーバラップ量が内燃機関の運転状態に応じて制御されていない場合には、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 このため燃焼状態の悪化やＮＯｘの問題を招くことがなく、請求項２の効果を生じる。

【０１５５】請求項７記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、請求項６記載の構成に対して、前記可変バルブタイミング機構に対する制御は、内燃機関の運転状態に応じた通常制御以外に、必要時に前記可変バルブタイミング機構の基準状態を決定する基準位置学習制御を行うとともに、前記作動状態適不適検出手段は、前記通常制御を行っている場合を成層燃焼に適し、前記基準位置学習制御を行っている場合を成層燃焼に適していないと判定している。 内燃機関の運転状態に応じた通常制御以外の制御としては、可変バルブタイミング機構の基準状態を決定する基準位置学習制御を挙げることができる。
この基準位置学習制御時には内燃機関の運転状態とは直接関係なくバルブオーバラップ量が変化する。 したがって、作動状態適不適検出手段は、基準位置学習制御が行われている場合には成層燃焼には適していないと判定することができる。 このため、バルブオーバラップ量を成層燃焼に適した状態に制御できないことから、均質燃焼にすることにより燃焼状態やエミッションに対する内部ＥＧＲ量の影響は少なくできる。 こうして、請求項６の効果を生じる。

【０１５６】請求項８記載の内燃機関の燃焼制御装置においては、請求項３〜５のいずれかの構成に加えて、前記作動状態適不適検出手段にて前記可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には、バルブオーバラップ量が最小の状態となるように前記可変バルブタイミング機構を制御するバルブオーバラップ量最小化手段を備えている。 このように、
バルブオーバラップ量最小化手段は、作動状態適不適検出手段にて可変バルブタイミング機構の作動状態が成層燃焼に適していないと判定された場合には、可変バルブタイミング機構を制御することで、バルブオーバラップ量が最小の状態となるようにしている。 この時、可変バルブタイミング機構は異常かあるいは駆動が十分でない状態ではあるが、状況によっては不十分ながら可変バルブタイミング機構が作動してバルブオーバラップ量を低減できる場合がある。 あるいは可変バルブタイミング機構によってはバルブオーバラップ量の低減ならば可変バルブタイミング機構が異常でもほぼ確実に実現できる場合がある。 このようにして、バルブオーバラップ量が低減できることにより、均質燃焼実行手段が実行する均質燃焼に一層適した混合気の状態を形成することができる。 このため、請求項３〜５のいずれかの効果に加えて、より一層、燃焼状態やエミッションに対する内部Ｅ
ＧＲ量の影響は少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１における筒内噴射式ガソリンエンジンの概略構成を表す説明図。

【図２】 前記筒内噴射式ガソリンエンジンのシリンダヘッドおよび吸気系の構成説明図。

【図３】 前記筒内噴射式ガソリンエンジンのピストン頂面部分の平面図。

【図４】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。

【図５】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。

【図６】 実施の形態１における制御系を示すブロック図。

【図７】 実施の形態１におけるＶＶＴおよびＯＣＶの構成を示す断面図。

【図８】 実施の形態１におけるＶＶＴの構成を示す図７におけるＡ−Ａ断面図。

【図９】 実施の形態１におけるロックピンの周辺構造を示す断面図。

【図１０】 実施の形態１におけるロックピンの周辺構造を示す断面図。

【図１１】 実施の形態１におけるＯＣＶの動作説明図。

【図１２】 実施の形態１におけるＯＣＶの動作説明図。

【図１３】 実施の形態１におけるＶＶＴの動作説明図。

【図１４】 実施の形態１における運転領域の説明図。

【図１５】 実施の形態１における理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳを求めるためのマップの説明図。

【図１６】 実施の形態１における燃焼制御処理のフローチャート。

【図１７】 実施の形態１における燃焼制御処理のフローチャート。

【図１８】 実施の形態１におけるリーン燃料噴射量Ｑ
Ｌを求めるためのマップの説明図。

【図１９】 実施の形態１におけるバルブタイミング制御処理のフローチャート。

【図２０】 実施の形態１における成層燃焼許可フラグＸＶＶＴ設定処理のフローチャート。

【図２１】 実施の形態１におけるＶＶＴの動作説明図。

【図２２】 実施の形態２におけるＶＶＴ異常検出処理のフローチャート。

【図２３】 実施の形態２における油温とバルブタイミングの応答性との関係、および油温ＴＨＯと温度補正検出時間ｋＴＨＯとの関係を示す説明図。

【図２４】 実施の形態２における油温とフリクションおよび油圧との関係を示すグラフ。

【図２５】 実施の形態２におけるエンジン回転数ＮＥ
とＶＶＴの応答性との関係、およびエンジン回転数ＮＥ
と回転数補正検出時間ｋＮＥとの関係を示す説明図。

【図２６】 実施の形態３における最遅角位置学習・バルブタイミング制御処理のフローチャート。

【符号の説明】

２…エンジン、４…シリンダブロック、４ａ…オイルパン、６…シリンダヘッド、６ａ…ジャーナル軸受、８…
シリンダ、１０…ピストン、１０ａ…凹部、１０ｂ…周壁面、１２… コンロッド、１４…クランクシャフト、
１６…燃焼室、１７…点火プラグ、１８…吸気バルブ、
１８ａ…第１吸気ポート、１８ｂ…第２吸気ポート、１
８ｃ，２０ｃ…バルブリフタ、２０…排気バルブ、２０
ａ，２０ｂ…一対の排気ポート、２２…燃料リザーバ、
２２ａ…燃圧センサ、２４…燃料噴射弁、２５…アクセルペダル、２６…吸気カムシャフト、２６ａ…ジャーナル、２８…排気カムシャフト、３０，３２…バルブカム、３４，３６…カムスプロケット、３４ａ…外歯、３
８…クランクスプロケット、４０…タイミングチェーン、４２…クランク角センサ、４４…電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）、４４ａ…ＲＯＭ、４４ｂ…ＣＰＵ、４４ｃ…Ｒ
ＡＭ、４４ｄ…バックアップＲＡＭ、４４ｅ…双方向バス、４４ｆ…入力インターフェース、４４ｇ…出力インターフェース、４６…気筒判別センサ、５０…高圧燃料ポンプ、５０ａ…電磁スピル弁、５０ｂ…タペット、５
０ｃ…燃料タンク、５０ｄ…低圧フィードポンプ、５１
…ポンプカム、５２…サージタンク、５４…旋回流制御弁、５４ａ…シャフト、５６…旋回流制御弁用モータ、
５８…吸気管、６０…スロットルモータ、６２…スロットル弁、６４…アクセルセンサ、６４ａ…アクセルペダル、６６…スロットルセンサ、６８…油温センサ、７０
…水温センサ、７２…吸入空気量センサ、７４…空燃比センサ、７６…イグナイタ、７８… オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、８０…可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、８１…ベアリングキャップ、８２…ベーンロータ、８４…ベーン、８５…ボルト、８６…側板、８
８… ハウジング本体、９０…カバー、９２…ボルト、
９４…突条、９６…貫通孔、９８…ロックピン、９８ａ
…収容孔、９８ｂ…先端部、１００…スプリング、１０
２…係止穴、１０４… 油溝、１０６…長穴、１０８…
ボス、１１０…凹部、１１２…第１油圧室、１１４…第２油圧室、１１６，１１８…溝、１２０…シールプレート、１２２…板バネ、１２４…シールプレート、１２６
…板バネ、１２８…油路、１３０…環状油空間、１３２
…油路、１３４…第１油路、１３６…第２油路、１３８
…油溝、１４０…油孔、１４２…油通路、１４４…環状空間、１４６…油孔、１４８…油溝、１５０…油孔、１
５２…油通路、１５４…油孔、１５６…油溝、１５８…
油溝、１６０…油孔、１６６…供給通路、１６８…排出通路、１６９…オイルポンプ、１７０…ケーシング、１
７２…第１給排ポート、１７４…第２給排ポート、１７
６…スプール、１７６ａ…弁部、１７８…第１排出ポート、１８０…第２排出ポート、１８２…供給ポート、１
８４…コイルスプリング、１８６…電磁ソレノイド、Ｐ
１，Ｐ２…油路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁷識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ａ ３０１Ｆ 41/04 ３３５ 41/04 ３３５Ｃ 41/22 ３３５ 41/22 ３３５Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ ３０１Ｚ (72)発明者 上條 祐輔 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA08 AA12 AA19 BA03 BA06 BA23 BA28 BA39 CA04 CA13 CA21 CA24 CA27 CA33 CA36 CA48 CA57 CA59 CA60 DA06 DA22 GA00 3G023 AA05 AA18 AB03 AC05 AD07 AD09 AF01 AG01 AG02 AG03 3G084 AA00 AA04 BA09 BA13 BA15 BA21 CA03 CA04 CA09 DA10 DA26 DA27 DA33 EB12 EB17 FA07 FA10 FA20 FA29 FA33 FA38 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA11 BA04 BB02 BB06 DA01 DA02 DA08 DA12 DC03 DC06 DF04 EA05 EA07 EC01 EC05 FA03 FA17 FB03 FB05 FB06 GA05 GA06 GA17 GA18 HA01Z HB03Z HD05X HD05Z HE01Z HE03Z HE05Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA16 HA17 HA19 JA03 JA25 JB02 JB07 JB09 KA08 KA09 KA24 KA25 LA05 MA01 MA14 MA19 ND01 ND21 NE13 NE15 PA01Z PA11Z PB08Z PD04A PD04Z PE01Z PE03Z PE05Z PE08Z PF03Z