JP2003227383A

JP2003227383A - 火花点火式エンジンの制御装置

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Publication number: JP2003227383A
Application number: JP2002024548A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hitomi; 光夫人見; Taketoshi Yamauchi; 武俊山内; Yoshiyuki Shinya; 義之進矢
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-15
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP3711939B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リーン燃焼による燃費改善効果をもたせつ
つ、リーンＮＯｘ触媒を必要とせず三元触媒を用いるだ
けで、排気浄化性能を向上する。【解決手段】多気筒の火花点火式エンジンにおいて、
低負荷低回転域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の
気筒間において排気行程側の先行気筒２Ａ，２Ｄから排
出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の後続気筒２
Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入されるよう
にするとともに、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガ
スのみが三元触媒２４を備えた排気通路２０に導かれる
ようにする。そして、先行気筒２Ａ，２Ｄでは理論空燃
比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を
行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄ
から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給し
て理論空燃比とした状態で燃焼を行わせるように、各気
筒に対する燃料供給を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火式エンジ
ンの制御装置に関し、より詳しくは、多気筒エンジンに
おいて燃費改善及びエミッション向上のために各気筒の
燃焼状態を制御する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、火花点火式エンジンにおい
て、各気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比よりも大き
いリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせることにより
燃費改善を図る技術が知られており、例えば特開平１０
−２７４０８５号公報に示されるように、燃焼室内に直
接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、低回転低負荷域等
では上記燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射すること
により成層燃焼を行わせ、これによって超リーン燃焼を
実現するようにしたものが知られている。

【０００３】このようなエンジンにおいては、排気ガス
浄化用の触媒として通常の三元触媒（ＨＣ，ＣＯ及びＮ
Ｏｘに対して理論空燃比付近で浄化性能の高い触媒）だ
けではリーン運転時にＮＯｘに対して充分な浄化性能が
得られないため、上記公報にも示されるように、酸素過
剰雰囲気でＮＯｘを吸着して酸素濃度低下雰囲気でＮＯ
ｘの離脱、還元を行うリーンＮＯｘ触媒を設けている。
そして、このようなリーンＮＯｘ触媒を用いる場合、リ
ーン運転中にリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸着量が増大し
たときは、例えば上記公報に示されるように主燃焼以外
に膨張行程中に追加燃料を噴射することで排気ガスの空
燃比をリッチ化するとともにＣＯを生成し、これによっ
てＮＯｘの離脱、還元を促進するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のリ
ーン運転を行うエンジンでは、リーン運転中のＮＯｘ浄
化性能の確保のために上記リーンＮＯｘ触媒を必要とす
る。そして、高負荷域等の理論空燃比で運転される領域
での排気浄化のために三元触媒も必要であって、この三
元触媒に加えて上記リーンＮＯｘ触媒が設けられ、か
つ、このリーンＮＯｘ触媒はＮＯｘ吸着量をある程度確
保するために比較的大容量が必要となり、また、三元触
媒と比べて高価であるため、コスト的に不利である。

【０００５】しかも、上記リーンＮＯｘ触媒の浄化性能
を維持するためには、上述のようにＮＯｘ吸着量が増大
するような所定の期間毎に、ＮＯｘの離脱、還元のため
追加燃料の供給等による一時的な空燃比のリッチ化を行
う必要があり、これにより、リーン燃焼による燃費改善
効果が目減りしてしまうことになる。

【０００６】さらに、使用燃料が硫黄分を多く含む場
合、上記リーンＮＯｘ触媒は硫黄被毒を受け易く、この
硫黄被毒の解消のために触媒の加熱及び還元材供給等の
リジェネレーション処理が必要となり、これによって燃
費改善効果の低減及び耐久性の低下等を招くおそれがあ
る。

【０００７】本発明は以上のような従来の課題を考慮し
てなされたものであり、リーン燃焼による燃費改善効果
をもたせつつ、リーンＮＯｘ触媒を必要とせず三元触媒
を用いるだけで、排気浄化性能を向上することすること
ができる火花点火式エンジンの制御装置を提供するもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気
の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気
筒の火花点火式エンジンにおいて、少なくとも低負荷低
回転域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間に
おいて排気行程側の気筒である先行気筒から排出される
既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に
気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排
出されるガスのみが三元触媒を備えた排気通路に導かれ
るような２気筒接続状態にガス流通経路を構成するとと
もに、上記２気筒接続状態にあるときに、上記先行気筒
では理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした
状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒では、先行気筒から
導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して理
論空燃比とした状態で燃焼を行わせるように、各気筒に
対する燃料供給を制御する制御手段を備えたものであ
る。

【０００９】この構成によると、少なくとも低負荷低回
転域において、上記先行気筒ではリーン空燃比での燃焼
が行われて、熱効率が高められるとともにポンピングロ
スが低減されることにより大幅な燃費改善効果が得ら
れ、また、上記後続気筒では先行気筒から導入されたリ
ーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて理論空燃比と
された状態で燃焼が行われて、少なくともポンピングロ
ス低減による燃費効果は得られる。しかも、後続気筒か
ら排出される理論空燃比の既燃ガスのみが三元触媒を備
えた排気通路に導かれるため、三元触媒だけで充分に排
気浄化性能が確保され、リーンＮＯｘ触媒が不要とな
る。

【００１０】また、先行気筒ではリーン空燃比で燃焼が
行われることによりＮＯｘ発生量が比較的少なく抑えら
れ、後続気筒では、先行気筒から既燃ガスが導入される
ことで多量のＥＧＲが行われているのと同等の状態とな
ることからＮＯｘの発生が充分に抑制され、この面から
もエミッションの向上に有利となる。

【００１１】また、先行気筒から排出された高温のガス
は気筒間ガス通路を通る間に適度に放熱されて温度調整
され、かつ、このガス中の過剰空気と既燃ガスが均一に
分散するようにミキシングされた状態で後続気筒に導入
されることにより、多量ＥＧＲに対しては理想的な状態
となる。さらに、比較的高温のガス中に燃料が噴射され
るため、燃料の気化が促進されることもあり、後続気筒
において燃焼が良好に行われる。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１記載の装
置において、排気行程と吸気行程とが完全に重なり合う
２つの気筒、または一方の気筒の排気行程が他方の気筒
の吸気行程より先行するとともに両行程が部分的に重な
り合う２つの気筒を先行、後続の一対の気筒としたもの
である。

【００１３】このようにすると、排気行程の先行気筒か
ら排出された既燃ガスが気筒間ガス通路を通って吸気行
程の後続気筒にスムーズに導入され、効果的にポンピン
グロスが低減される。

【００１４】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載の装置において、上記２気筒接続状態にあるときの
先行気筒の空燃比を理論空燃比の略２倍もしくはそれ以
上としたものである。

【００１５】このようにすると、先行気筒でのリーン燃
焼による燃費改善効果が充分に高められるとともに、後
続気筒に導入される既燃ガス中の過剰空気が少なくなり
すぎることが避けられて、後続気筒での燃焼性が確保さ
れる。

【００１６】請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の装置において、高負荷、高回転側の運
転領域では各気筒の吸気ポートと排気ポートとを独立さ
せて、吸気通路から各気筒の吸気ポートに新気を導入す
るとともに各気筒の排気ポートから排出される排気ガス
を上記排気通路に導くように新気及びガスの流通経路を
切換える流通経路切換手段を備え、上記制御手段は上記
高負荷、高回転側の運転領域で各気筒の空燃比を理論空
燃比もしくはそれ以下とするようにしたものである。

【００１７】このようにすると、低負荷低回転域で燃費
およびエミッションの改善が図られる一方、高負荷、高
回転側の運転領域で出力性能が確保される。

【００１８】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の
装置において、上記先行気筒に、上記吸気通路に通じる
吸気ポートと、上記排気通路に通じる第１排気ポート
と、気筒間ガス通路に通じる第２排気ポートとを設ける
一方、上記後続気筒に、上記吸気通路に通じる第１吸気
ポートと、上記気筒間ガス通路に通じる第２吸気ポート
と、上記排気通路に通じる排気ポートとを設け、上記流
通経路切換手段として、上記先行気筒の第１，第２排気
ポートを開閉する第１，第２排気弁および後続気筒の第
１，第２吸気ポートを開閉する第１，第２吸気弁をそれ
ぞれ作動状態と停止状態とに切換える弁停止機構と、低
負荷低回転域では上記第１排気弁および上記第１吸気弁
を停止状態、上記第２排気弁および上記第２吸気弁を作
動状態とし、高負荷、高回転側の運転領域では上記第１
排気弁および上記第１吸気弁を作動状態、上記第２排気
弁および上記第２吸気弁を停止状態とする弁停止機構制
御手段とを備えたものである。

【００１９】このようにすると、弁停止機構の制御によ
り、低負荷低回転域と高負荷、高回転側の運転領域とに
応じた流通経路の切換えを容易に行なうことができる。

【００２０】請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の
いずれかに記載の装置において、三元触媒を備えた排気
通路に理論空燃比検出用の排気ガス濃度検出手段を設け
るとともに、気筒間ガス通路にリーン空燃比検出用の排
気ガス濃度検出手段を設け、上記制御手段は、上記２気
筒接続状態にあるときに上記各排気ガス濃度検出手段に
よる検出値に基き、先行気筒を理論空燃比よりも所定量
大きいリーン空燃比とするとともに後続気筒を理論空燃
比とするように各気筒に対する燃料噴射量をフィードバ
ック制御するようにしたものである。

【００２１】このようにすると、先行気筒を所定のリー
ン空燃比とするとともに後続気筒を理論空燃比とする制
御か精度良く行われる。

【００２２】請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の
いずれかに記載の装置において、上記先行気筒に対して
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を設け、上記制御
手段は、上記２気筒接続状態にあるときに、先行気筒に
おいてはリーン空燃比としつつ上記燃料噴射弁から圧縮
行程で燃料を噴射することにより成層燃焼を行わせるよ
うにしたものである。

【００２３】このようにすると、先行気筒では成層化に
よりリーン空燃比でも良好に燃焼が行なわれる。

【００２４】請求項８に係る発明は、請求項７記載の装
置において、後続気筒に対して筒内に直接燃料を噴射す
る燃料噴射弁を設け、上記制御手段は、上記２気筒接続
状態にあるときに、後続気筒においては理論空燃比とし
つつ上記燃料噴射弁から少なくとも燃料の一部を圧縮行
程で噴射することにより成層燃焼を行わせるようにした
ものである。

【００２５】このようにすると、後続気筒では、理論空
燃比とされつつ成層燃焼もしくは弱成層燃焼が行われる
ことにより、多量のＥＧＲが行われているのと同等の状
態でも燃焼が良好に行われる。

【００２６】請求項９に係る発明は、請求項７記載の装
置において、上記制御手段は、上記２気筒接続状態にあ
るときに、後続気筒においては理論空燃比としつつ均一
燃焼を行わせるようにしたものである。

【００２７】このようにすると、先行気筒から後続気筒
へ導入される既燃ガスの温度が充分に高い場合等におい
て後続気筒で燃料を均一に分散させても着火性を確保し
得る場合に有効となる。

【００２８】請求項１０に係る発明は、請求項７記載の
装置において、気筒間ガス通路を構成する後続気筒の吸
気通路に、後続気筒に燃料を供給する燃料噴射弁を設
け、上記制御手段は、上記２気筒接続手段にあるとき
に、後続気筒においては理論空燃比としつつ上記燃料噴
射弁から吸気行程で燃料を噴射することにより均一燃焼
を行わせるようにしたものである。

【００２９】このようにすると、先行気筒から後続気筒
に導入されるガスが適度に放熱されるとともに、過剰空
気と既燃ガスがミキシングされた理想的な多量のＥＧＲ
ガス中に、このガスが後続気筒へ導入される過程で燃料
が供給され、燃料の気化、さらにはこのガスとのミキシ
ングが向上し、後続気筒において多量のＥＧＲが行われ
つつ燃焼性がさらに向上する。

【００３０】その結果、エミッション、燃費性能を向上
させることができる。また、上記のように、既燃ガスと
空気と燃料とのミキシング性の向上、燃料の気化性能の
向上によって、多量のＥＧＲ状態でありながら、後続気
筒の自己着火運転の可能性が拡大する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。

【００３２】図１は本発明の一実施形態によるエンジン
の概略構成を示し、図２はエンジン本体の一つの気筒と
それに対して設けられた吸・排気弁等の構造を概略的に
示している。これらの図において、エンジン本体１は複
数の気筒を有し、図示の実施形態では４つの気筒２Ａ〜
２Ｄを有している。各気筒２Ａ〜２Ｄにはピストン３が
嵌挿され、ピストン３の上方に燃焼室４が形成されてい
る。

【００３３】各気筒２の燃焼室４の頂部には点火プラグ
７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでい
る。この点火プラグ７には、電子制御による点火時期の
コントロールが可能な点火回路８が接続されている。

【００３４】燃焼室４の側方部には、燃焼室４内に燃料
を直接噴射する燃料噴射弁９が設けられている。この燃
料噴射弁９は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵
し、後述のパルス信号が入力されることにより、そのパ
ルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて
開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するよう
に構成されている。なお、この燃料噴射弁９には、図外
の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給
され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃
料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されてい
る。

【００３５】また、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室４に対し
て吸気ポート１１、１１ａ，１１ｂ及び排気ポート１
２、１２ａ，１２ｂが開口し、これらのポートに吸気通
路１５、排気通路２０等が接続されるとともに、各ポー
トが吸気弁３１、３１ａ，３１ｂ及び排気弁３２、３２
ａ，３２ｂにより開閉されるようになっている。

【００３６】そして、各気筒２Ａ〜２Ｄが所定の位相差
をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイ
クルを行うようになっており、４気筒エンジンの場合、
気筒列方向一端側から１番気筒２Ａ、２番気筒２Ｂ、３
番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄと呼ぶと、図５に示すように
上記サイクルが１番気筒２Ａ、３番気筒２Ｃ、４番気筒
２Ｄ、２番気筒２Ｂの順にクランク角で１８０°ずつの
位相差をもって行われるようになっている。なお、図５
において、ＥＸは排気行程、ＩＮは吸気行程、Ｆは燃料
噴射、Ｓは点火を表している。

【００３７】排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間
には、排気行程と吸気行程が重なるときの排気行程側の
気筒（当明細書ではこれを先行気筒と呼ぶ）から吸気行
程側の気筒（当明細書ではこれを後続気筒と呼ぶ）へ既
燃ガスをそのまま導くことができるように、気筒間ガス
通路２２が設けられている。当実施形態の４気筒エンジ
ンでは、図５に示すように１番気筒２Ａの排気行程（Ｅ
Ｘ）と２番気筒２Ｂの吸気行程（ＩＮ）とが重なり、ま
た４番気筒２Ｄの排気行程（ＥＸ）と３番気筒２Ｃの吸
気行程（ＩＮ）が重なるので、１番気筒２Ａと２番気筒
２Ｂ、及び、４番気筒２Ｄと３番気筒２Ｃがそれぞれ一
対をなし、１番気筒２Ａ及び４番気筒２Ｄが先行気筒、
２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃが後続気筒となる。

【００３８】各気筒の吸・排気ポートとこれに接続され
る吸気通路、排気通路及び気筒間ガス通路は、具体的に
は次のように構成されている。

【００３９】先行気筒である１番気筒２Ａ及び４番気筒
２Ｄには、それぞれ、新気を導入するための吸気ポート
１１と、既燃ガス（排気ガス）を排気通路に送り出すた
めの第１排気ポート１２ａと、既燃ガスを後続気筒に導
出するための第２排気ポート１２ｂとが配設されてい
る。また、後続気筒である２番気筒２Ｂ及び３番気筒２
Ｃには、それぞれ、新気を導入するための第１吸気ポー
ト１１ａと、先行気筒からの既燃ガスを導入するための
第２吸気ポート１１ｂと、既燃ガスを排気通路に送り出
すための排気ポート３２とが配設されている。

【００４０】図１に示す例では、１番，４番気筒２Ａ，
２Ｄにおける吸気ポート１１および２番，３番気筒２
Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａが、１気筒当り
２個ずつ、燃焼室の左半部側に並列的に設けられる一
方、１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排気ポート
１２ａ及び第２排気ポート１２ｂならびに２番，３番気
筒２Ｂ，２Ｃにおける第２吸気ポート１１ｂ及び排気ポ
ート１２が、燃焼室の右半部側に並列的に設けられてい
る。

【００４１】１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポ
ート１１および２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１
吸気ポート１１ａには、吸気通路１５における気筒別の
分岐吸気通路１６の下流端が接続されている。各分岐吸
気通路１６の下流端近傍には、共通の軸を介して互いに
連動する多連スロットル弁１７が設けられており、この
多連スロットル弁１７は制御信号に応じてアクチュエー
タ１８により駆動され、吸入空気量を調節するようにな
っている。なお、吸気通路１５における集合部より上流
の共通吸気通路には吸気流量を検出するエアフローセン
サ１９が設けられている。

【００４２】１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排
気ポート１２ａおよび２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおけ
る排気ポート１２には、排気通路２０における気筒別の
分岐排気通路２１の上流端が接続されている。また、１
番気筒２Ａと２番気筒２Ｂとの間及び３番気筒２Ｃと４
番気筒２Ｄとの間にそれぞれ気筒間ガス通路２２が設け
られ、先行気筒である１番，４番気筒２Ａ，２Ｄの第２
排気ポート１２ｂに気筒間ガス通路２２の上流端が接続
されるとともに、後続気筒である２番，３番気筒２Ｂ，
２Ｃの第２吸気ポート１１ｂに気筒間ガス通路２２の下
流端が接続されている。

【００４３】排気通路２０における分岐排気通路２１の
下流の集合部にはＯ₂センサ２３（理論空燃比検出用の
排気ガス濃度検出手段）が設けられ、さらにその下流の
排気通路２０には、排気浄化用の三元触媒２４が設けら
れている。この三元触媒２４は、一般に知られているよ
うに、排気ガスの空燃比が理論空燃比（つまり空気過剰
率λがλ＝１）付近にあるときにＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘ
に対して高い浄化性能を示す触媒である。

【００４４】上記Ｏ₂センサ２３は、排気ガス中の酸素
濃度を検出することにより空燃比を検出するもので、特
に理論空燃比付近で出力が急変するλＯ₂センサにより
構成されている。

【００４５】また、上記各ガス通路２２には、排気ガス
中の酸素濃度の変化（空燃比の変化）に対して出力がリ
ニアに変化するリニアＯ₂センサ２５（リーン空燃比検
出用の排気ガス濃度検出手段）が設けられている。

【００４６】各気筒の吸・排気ポートを開閉する吸・排
気弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになってい
る。

【００４７】１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポ
ート１１、第１排気ポート１２ａ及び第２排気ポート１
２ｂにはそれぞれ吸気弁３１、第１排気弁３２ａ及び第
２排気弁３２ｂが設けられ、また、２番，３番気筒２
Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａ、第２吸気ポー
ト１１ｂ及び排気ポート１２にはそれぞれ第１吸気弁３
１ａ、第２吸気弁３１ｂ及び排気弁３２が設けられてい
る。そして、各気筒の吸気行程や排気行程が上述のよう
な所定の位相差をもって行われるように、これら吸・排
気弁がそれぞれカムシャフト３３，３４等からなる動弁
機構により所定のタイミングで開閉するように駆動され
る。

【００４８】さらに、これらの吸・排気弁のうちで第１
排気弁３２ａ、第２排気弁３２ｂ、第１吸気弁３１ａ及
び第２吸気弁３１ｂに対しては、各弁を作動状態と停止
状態とに切換える弁停止機構３５が設けられている。こ
の弁停止機構３５は、従来から知られているため詳しい
図示は省略するが、例えば、カムシャフト３３，３４の
カムと弁軸との間に介装されたタペットに作動油の給排
が可能な油圧室が設けられ、この油圧室に作動油が供給
されている状態ではカムの作動が弁に伝えられて弁が開
閉作動され、油圧室から作動油が排出されたときにはカ
ムの作動が弁に伝えられなくなることで弁が停止される
ようになっている。

【００４９】上記第１排気弁３２ａの弁停止機構３５と
第１吸気弁３１ａの弁停止機構３５とに対する作動油給
排用の通路３６には第１コントロール弁３７が、また第
２排気弁３２ｂの弁停止機構３５と第２吸気弁３１ｂの
弁停止機構３５とに対する作動油給排用の通路３８には
第２コントロール弁３９がそれぞれ設けられている（図
３参照）。

【００５０】図３は駆動、制御系統の構成を示してい
る。この図において、マイクロコンピュータ等からなる
エンジン制御用のＥＣＵ（コントロールユニット）４０
には、エアフローセンサ１９、Ｏ₂センサ２３及びリニ
アＯ₂センサ２５からの信号が入力され、さらに運転状
態を判別するためにエンジン回転数を検出する回転数セ
ンサ４５及びアクセル開度（アクセルペダル踏込み量）
を検出するアクセル開度センサ４６等からの信号も入力
されている。また、このＥＣＵ４０から、各燃料噴射弁
９と、多連スロットル弁１７のアクチュエータ１８と、
上記第１，第２のコントロール弁３７，３９とに対して
制御信号が出力されている。

【００５１】上記ＥＣＵ４０は、運転状態判別手段４
１、弁停止機構制御手段４２、吸入空気量制御手段４３
及び燃料噴射制御手段４４を備えている。

【００５２】運転状態判別手段４１は、上記回転数セン
サ４５及びアクセル開度センサ４６等からの信号により
エンジンの運転状態（エンジン回転数及びエンジン負
荷）を調べ、運転状態が図４に示すような低負荷低回転
側の運転領域Ａと、高負荷側ないし高回転側の運転領域
Ｂとのいずれの領域にあるかを判別する。

【００５３】弁停止機構制御手段４２は、運転状態が低
負荷低回転側の運転領域Ａにある場合と高負荷側ないし
高回転側の運転領域Ｂにある場合とに応じ、上記各コン
トロール弁３７，３９を制御することにより、各弁停止
機構３５を次のように制御する。

【００５４】運転領域Ａ：第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａを停止状態第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂを作動状態運転領域Ｂ：第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａを作動状態第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂを停止状態この弁停止機構制御手段４２とこれにより制御される各
弁停止機構３５とにより、ガスの流通経路を後に詳述す
るように切換える流通経路切換手段が構成されている。

【００５５】上記吸入空気量制御手段４３は、アクチュ
エータ１８を制御することによりスロットル弁１７の開
度（スロットル開度）を制御するものであり、運転状態
に応じてマップ等から目標吸入空気量を求め、その目標
吸入空気量に応じてスロットル開度を制御する。この場
合、低負荷低回転側の運転領域Ａでは、後述のように後
続気筒（２番、３番気筒２Ｂ，２Ｃ）に対しては分岐吸
気通路１６からの吸気導入が遮断されて先行気筒から導
入されるガス中の過剰空気が燃焼に供せられるので、先
行、後続の２気筒分の燃料の燃焼に必要な空気が先行気
筒（１番、４番気筒２Ａ，２Ｄ）に供給されるように、
スロットル開度が調節される。

【００５６】上記燃料噴射制御手段４４は、各気筒２Ａ
〜２Ｄに設けられた燃料噴射弁９からの燃料噴射量及び
噴射タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御する
もので、特に運転状態が図４中の運転領域Ａにある場合
と運転領域Ｂにある場合とで燃料噴射の制御が変更され
る。

【００５７】すなわち、運転状態が低負荷低回転側の運
転領域Ａにある場合、先行気筒（１番、４番気筒２Ａ，
２Ｄ）に対しては、空燃比を理論空燃比よりも大きいリ
ーン空燃比、好ましくは理論空燃比の略２倍もしくはそ
れ以上とするように燃料噴射量を制御するとともに、圧
縮行程で燃料を噴射して成層燃焼を行わせるように噴射
タイミングを設定する。一方、後続気筒（２番、３番気
筒２Ｂ，２Ｃ）に対しては、先行気筒から導入されたリ
ーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して理論空燃比とす
るように燃料噴射量を制御するとともに、既燃ガスが多
い状況下で着火、燃焼が可能なように噴射タイミングが
設定され、例えば着火性確保のため圧縮行程で燃料が噴
射される。

【００５８】上記燃料噴射量の制御は、エアフローセン
サ１９及びＯ₂センサ２３等からの出力に基くフィード
バック制御により行われる。具体的には、先行気筒で所
定のリーン空燃比、後続気筒で理論空燃比となるよう
に、エアフローセンサ１９により検出される吸入空気量
に応じてそれぞれの気筒に対する基本噴射量が演算され
るとともに、気筒間ガス通路２２に設けられたリニアＯ
₂センサ２５からの出力に基いて先行気筒に対する燃料
噴射量がフィードバック補正され、さらに排気通路２０
に設けられたＯ₂センサ２３からの出力に基いて後続気
筒に対する燃料噴射量がフィードバック補正されるよう
になっている。

【００５９】また、運転状態が高負荷側ないし高回転側
の運転領域Ｂにある場合には、各気筒２Ａ〜２Ｄの空燃
比を理論空燃比もしくはそれ以下とするように燃料噴射
量を制御し、例えばこの運転領域Ｂのうちの大部分の領
域において理論空燃比とし、全開負荷及びその付近の運
転領域で理論空燃比よりリッチとする。そして、この場
合に、各気筒２Ａ〜２Ｄに対して吸気行程で燃料を噴射
することにより均一燃焼を行わせるように噴射タイミン
グを設定する。

【００６０】以上のような当実施形態の装置の作用を、
図５〜図７を参照しつつ説明する。

【００６１】低負荷低回転側の運転領域Ａでは前述のよ
うに第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが停止状
態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂが作動状態
とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路
は図６に示すようになり、先行気筒（１番，４番気筒）
２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスがそのまま気筒間ガ
ス通路２２を介して後続気筒（２番，３番気筒）２Ｂ，
２Ｃに導入されるとともに、この後続気筒２Ｂ，２Ｃか
ら排出される既燃ガスのみが三元触媒２４を備えた排気
通路２０に導かれるような２気筒接続状態とされる。

【００６２】この状態において、先行気筒２Ａ，２Ｄに
それぞれ吸気行程で吸気通路１５から新気が導入され
（図６中の矢印ａ）、先行気筒２Ａ，２ＤではリニアＯ
₂センサ２５により検出される空燃比が所定リーン空燃
比となるように燃料噴射量がフィードバック制御されつ
つ圧縮行程で燃料が噴射され、かつ、所定点火時期に点
火が行われて、リーン空燃比での成層燃焼が行われる
（図５参照）。

【００６３】その後、先行気筒２Ａ，２Ｄの吸気行程と
後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気行程が重なる期間に、先行気
筒２Ａ，２Ｄから排出された既燃ガスがガス通路２２を
通って後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入される（図５中の白抜
き矢印及び図６中の矢印ｂ）。そして、後続気筒２Ｂ，
２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入されたリーン空
燃比の既燃ガスに燃料が供給されて理論空燃比となるよ
うに、Ｏ₂センサ２３の出力に基いて燃料噴射量が制御
されつつ、適当なタイミング（例えば圧縮行程）で燃料
が噴射され、かつ、所定点火時期に点火が行われて燃焼
が行われる（図５参照）。後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼
後の既燃ガスは、三元触媒２４を備えた排気通路２０に
排出される（図６中の矢印ｃ）。

【００６４】このように、先行気筒２Ａ，２Ｄではリー
ン空燃比での成層燃焼が行われることにより、熱効率が
高められるとともにポンピングロスが低減され、これら
の相乗効果で大幅に燃費が改善される。また、後続気筒
２Ｂ，２Ｃでは空気過剰状態の既燃ガスに対し燃料が供
給されて理論空燃比に制御されつつ燃焼が行われること
により、先行気筒２Ａ，２Ｄのようにリーン空燃比で成
層燃焼が行われるものと比べると熱効率では多少劣るも
のの、ポンピングロス低減による燃費改善効果は充分に
得られる。

【００６５】しかも、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排気通路
２０に排出されるガスは理論空燃比であるため、従来の
リーンバーンエンジンのようにリーンＮＯｘ触媒を設け
る必要がなく、三元触媒２４だけで充分に排気浄化性能
が確保される。

【００６６】そして、リーンＮＯｘ触媒を設ける必要が
ないことから、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量増大時
におけるＮＯｘの放出、還元のための一時的な空燃比の
リッチ化を行う必要がなく、燃費改善の目減りが避けら
れる。さらに、リーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒の問題が生
じることもない。

【００６７】また、先行気筒２Ａ，２Ｄでは理論空燃比
の略２倍もしくはそれ以上のリーン空燃比とされること
でＮＯｘ発生量が比較的少なく抑えられ、後続気筒２
Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから既燃ガスが導入
されることで多量のＥＧＲが行われているのと同等の状
態となることからＮＯｘの発生が充分に抑制される。こ
のような点からもエミッションの向上に有利となる。

【００６８】また、後続気筒２Ｂ，２Ｃには先行気筒２
Ａ，２Ｄからの既燃ガスが気筒間ガス通路２２を介して
導入されるが、この気筒間ガス通路２２で通路長の調整
等により放熱量を調整し、これによって後続気筒２Ｂ，
２Ｃに導入される既燃ガスの温度を調整することができ
る。そして、このように既燃ガスの温度を調整するとと
もに、後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する燃料噴射タイミング
を適宜調整することにより、多量の既燃ガスが導入され
る後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいても、着火、燃焼性を良好
に保つことができる。

【００６９】なお、先行気筒２Ａ，２Ｄから後続気筒２
Ｂ，２Ｃに導入されるガス中の過剰酸素の割合が少なく
なると後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼安定性が損なわれる
が、先行気筒２Ａ，２Ｄにおいて理論空燃比の略２倍も
しくはそれ以上のリーン空燃比とされれば、後続気筒２
Ｂ，２Ｃでの燃焼安定性は確保される。

【００７０】一方、高負荷側ないし高回転側の運転領域
Ｂでは前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３
１ａが作動状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１
ｂが停止状態とされることにより、実質的な新気及びガ
スの流通経路は図７に示すようになり、実質的に各気筒
２Ａ〜２Ｄの吸気ポート３１，３１ａ及び排気ポート１
２ａ，１２が独立し、吸気通路１５から各気筒２Ａ〜２
Ｄの吸気ポート３１，３１ａに新気が導入されるととも
に各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート３１，３１ａから排気
通路２０に既燃ガスが排出される。そしてこの場合は、
理論空燃比もしくはそれよりリッチとなるように吸入空
気量及び燃料噴射量が制御されることにより、出力性能
が確保される。

【００７１】なお、本発明の装置の具体的構成は上記実
施形態に限定されず、種々変更可能である。他の実施形
態を以下に説明する。

【００７２】上記の基本実施形態では、後続気筒に対
する燃料噴射時期を圧縮行程とすることにより、後続気
筒では理論空燃比での成層燃焼を行わせるようにしてい
るが、図８に示すように、後続気筒に対しては吸気行程
と圧縮行程の２回に分けて分割噴射（F１，F２）を行う
ようにしてもよい。このようにすれば、点火プラグ付近
に燃料が集まりすぎることが避けられて、弱成層状態で
燃焼が行われる。

【００７３】また、先行気筒から後続気筒へ導入される
既燃ガスの温度が充分に高いこと等により後続気筒で燃
料を均一に分散させても着火性を確保し得る場合には、
図９に示すように、後続気筒に対する燃料噴射を吸気行
程一括噴射としてもよい。

【００７４】吸・排気ポート及び気筒間ガス通路は図
１０に示すような配置構成としてもよい。すなわち、こ
の図において、先行気筒である１番，４番気筒２Ａ，２
Ｄには燃焼室の左半部側に吸気ポート１１が設けられる
とともに右半部側に第１排気ポート１２ａ及び第２排気
ポート１２ｂが設けられ、後続気筒である２番，３番気
筒２Ｂ，２Ｃには燃焼室の左半部側に第１吸気ポート１
１ａ及び第２吸気ポート１１ｂが設けられるとともに右
半部側に排気ポート１２が設けられている。また、気筒
間ガス通路２２は、エンジン本体を気筒列方向と直交す
る方向に横切った状態で、両端が先行気筒２Ａ，２Ｄの
第２排気ポート１２ｂと後続気筒２Ｂ，２Ｃの第２吸気
ポート１１ｂとに接続されている。その他の構成は図
１、図２に示す実施形態と同様である。

【００７５】基本実施形態では弁停止機構を用いて流
通経路切換手段を構成しているが、図１１のように通路
中に設けた開閉弁を用いて流通経路切換手段を構成して
もよい。

【００７６】すなわち、この図において、後続気筒であ
る２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃの各第１吸気ポート１
１ａに通じる分岐吸気通路１６に吸気側開閉弁４８ａ，
４９ａが設けられるとともに、先行気筒である１番気筒
2Ａ及び４番気筒２Ｄの各第１排気ポート１２ａに通じ
る分岐排気通路２１に排気側開閉弁４８ｂ，４９ｂが設
けられ、さらに、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂとの間及
び４番気筒２Ｄと３番気筒２Ｃとの間の各気筒間ガス通
路２２にガス通路開閉弁４８ｃ，４９ｃが設けられてい
る。これらの開閉弁４８ａ，４９ａ，４８ｂ，４９ｂ，
４８ｃ，４９ｃは、それぞれが設けられた通路を開通す
る状態と遮断する状態とに切換可能とされ、図外のアク
チュエータにより作動されるようになっている。

【００７７】そして、図外の制御手段により、運転状態
が低負荷低回転側の運転領域Ａにある場合と高負荷側な
いし高回転側の運転領域Ｂにある場合とに応じ、上記各
開閉弁が次のように制御される。

【００７８】運転領域ＡとＢとの間での運転状態の移行時において各
開閉弁の状態を切換える時の切換作動は、図１２中に示
す切換可能期間内に行えばよい。つまり、一対の気筒の
排気行程と吸気行程とが重なる期間中に各開閉弁の状態
を切換えると、後続気筒に先行気筒からの既燃ガスと新
気とが入り混じって導入される等の不具合が生じるの
で、１番気筒２Ａの排気行程と２番気筒２Ｂの吸気行程
とが重なる期間を除いた期間内に開閉弁４８ａ，４８
ｂ，４８ｃを切換作動させるとともに、４番気筒２Ｄの
排気行程と３番気筒２Ｃの吸気行程とが重なる期間を除
いた期間内に開閉弁４８ａ，４８ｂ，４８ｃを切換作動
させるようにすればよい。

【００７９】こうして、開閉弁４８ａ，４９ａ，４８
ｂ，４９ｂ，４８ｃ，４９ｃとこれを制御する制御手段
により流通経路切換手段が構成される。

【００８０】また、各気筒のポートに設けられた吸気弁
３１、第１，第２排気弁３２ａ，３２ｂ、第１，第２吸
気弁３１ａ，３１ｂ及び排気弁３２は、いずれも、図外
の動弁機構により常に開閉作動されるようになってい
る。各燃料噴射弁９からの燃料噴射の制御等は上記実施
形態と同様である。

【００８１】なお、５０は吸気通路１５に設けられたス
ロットル弁である。

【００８２】この実施形態によっても、運転領域Ａでは
２気筒接続状態とされて、先行気筒２Ａ，２Ｄで超リー
ン燃焼が行われ、この先行気筒から排出される既燃ガス
が気筒間ガス通路２２を介して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導
入され、後続気筒２Ｂ，２Ｃでリーン空燃比の既燃ガス
に燃料が供給されて理論空燃比とされた状態で燃焼が行
われ、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガスのみ
が三元触媒２４を備えた排気通路２０に導かれる。一
方、運転領域Ｂでは、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポートと
排気ポートとが独立して、吸気通路から各気筒の吸気ポ
ートに新気が導入されるとともに各気筒の排気ポートか
ら排出される排気ガスが上記排気通路２０に導かれる。
こうして、基本実施形態と同様の作用、効果が得られ
る。

【００８３】また、当実施形態のような流通経路切換手
段によれば、その構造が比較的簡単になるとともに、運
転状態移行時における開閉弁の切換動作は図１２中に示
すような切換可能期間内に行えばよく、切換タイミング
に著しく高い精度が要求されることはないので、制御も
容易である。

【００８４】各気筒に対する通路及び流通経路切換手
段は、図１３のように構成してもよい。

【００８５】すなわち、この図において、エンジン本体
の各気筒２Ａ〜２Ｄにはそれぞれ吸気ポート５１及び排
気ポート５２が開口し、これらのポートに設けられた吸
気弁５３及び排気弁５４は図外の動弁機構により常に開
閉作動されるようになっている。上記各気筒２Ａ〜２Ｄ
の吸気ポート５１に分岐吸気通路１６Ａ〜１６Ｄが接続
され、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート５２に分岐排気通
路２１Ａ〜２１Ｄが接続されるとともに、先行気筒（１
番，４番気筒）２Ａ，２Ｄに対する分岐排気通路２１
Ａ，２１Ｄの集合部と後続気筒（２番，３番気筒）２
Ｂ，２Ｃに対する分岐排気通路２１Ｂ，２１Ｃの集合部
との間に気筒間ガス通路５５が接続され、この気筒間ガ
ス通路５５に第１開閉弁５７が設けられている。

【００８６】また、先行気筒２Ａ，２Ｄに対する分岐吸
気通路１６Ａ，１６Ｄの集合部が吸気通路上流部に常に
連通するとともに、後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する分岐吸
気通路１６Ｂ，１６Ｃの集合部と吸気通路上流部との間
の連通部にはこの連通部を開閉する第２開閉弁５７が設
けられている。一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する分岐
排気通路２１Ｂ，２１Ｃの集合部が排気通路下流部に常
に連通するとともに、先行気筒２Ａ，２Ｄに対する分岐
排気通路２１Ａ，２１Ｄの集合部と排気通路下流部との
間の連通部にはこの連通部を開閉する第３開閉弁５８が
設けられている。

【００８７】そして、図外の制御手段により、運転状態
が低負荷低回転側の運転領域Ａにある場合と高負荷側な
いし高回転側の運転領域Ｂにある場合とに応じ、上記各
開閉弁５６，５７，５８が次のように制御される。

【００８８】こうして開閉弁５６，５７，５８とこれを制御する制御
手段により流通経路切換手段が構成される。各燃料噴射
弁９からの燃料噴射の制御等は上記実施形態と同様であ
る。

【００８９】この実施形態によっても、運転領域Ａで
は、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において
先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスがそのまま
後続気筒２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路５５を介して導入
されるとともに、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出され
る既燃ガスのみが三元触媒２４を備えた排気通路２０に
導かれるような２気筒接続状態とされ、一方、運転領域
Ｂでは、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート５１と排気ポー
ト５２とが独立して、吸気通路から各気筒の吸気ポート
５１に新気が導入されるとともに各気筒の排気ポート５
２から排出される排気ガスが上記排気通路２０に導かれ
ることとなる。

【００９０】前述のように後続気筒2Ｂ，2Ｃで燃料を
均一に分散させても着火性を確保し得る場合には、後続
気筒2Ｂ，2Ｃに設ける燃料噴射弁は必ずしも燃焼室に直
接燃料を噴射する直噴タイプに限定されず、例えば図１
４に示すように、気筒間ガス通路を構成する後続気筒2
Ｂ，2Ｃの吸気通路に、後続気筒2Ｂ，2Ｃに燃料を供給
する燃料噴射弁９´を設けてもよい。この場合、後続気
筒2Ｂ，2Ｃにおいては理論空燃比としつつ上記燃料噴射
弁９´から吸気行程で燃料を噴射することにより均一燃
焼を行わせるようにする。

【００９１】このようにすると、先行気筒2Ａ，2Ｄから
後続気筒2Ｂ，2Ｃに導入されるガスが適度に放熱される
とともに過剰空気と既燃ガスがミキシングされた理想的
な多量のＥＧＲガス中に、このガスが後続気筒2Ｂ，2Ｃ
へ導入される過程で燃料が供給され、燃料の気化、さら
にはこのガスとのミキシングが向上し、後続気筒2Ｂ，2
Ｃにおいて多量のＥＧＲが行われつつ燃焼性がさらに向
上する。

【００９２】上記各実施形態に示すような構造に加え
て過給機を設け、例えば図１５に示すようなターボ過給
機６０を設けてもよい。同図において、ターボ過給機は
６０は、排気通路２０に設けられたタービン６１と、吸
気通路１５に設けられたコンプレッサ６２とを有し、排
気通路２０を流れる排気ガスのエネルギーでタービン６
１が回転し、それに連動したコンプレッサ６２の回転に
より、吸気を過給するようになっている。６３はコンプ
レッサ６２の下流の吸気通路１５に設けられたインター
クーラである。

【００９３】このようにすれば、比較的高負荷側まで、
上記２気筒接続状態として燃費改善を図るようにするこ
とができる。

【００９４】上記各実施形態では、流通経路切換手段
により運転状態が低負荷低回転側の運転領域Ａにある場
合と高負荷側ないし高回転側の運転領域Ｂにある場合と
に応じて新気及びガスの流通経路を切換えるようにして
いるが、全運転領域にわたって新気及びガスの流通経路
を上記２気筒接続状態としてもよい。

【００９５】本発明の装置は４気筒以外の多気筒エン
ジンにも適用可能である。そして、例えば６気筒等では
１つの気筒の排気行程と別の気筒の吸気行程が完全に重
なり合うことはないが、このような場合は、一方の気筒
の排気行程が他方の気筒の吸気行程より先行するととも
に、両行程が部分的に重なり合う２つの気筒を先行、後
続の一対の気筒とすればよい。

【００９６】上記各実施形態に示すような構造に加
え、先行気筒に対してのみＥＧＲを行なうようにしても
よい。このようすれば、先行気筒でのＮＯｘの発生が抑
えられ、後続気筒では先行気筒から導入される既燃ガス
がＥＧＲと同様にＮＯｘの発生を押えるので、有効にＮ
Ｏｘを減少させることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上のように本発明の制御装置は、排気
行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程
の先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま気筒間ガ
ス通路を介して吸気行程の後続気筒に導入され、この後
続気筒から排出される既燃ガスのみが三元触媒を備えた
排気通路に導かれるようにするとともに、先行気筒では
リーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒
では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに
燃料を供給して理論空燃比とした状態で燃焼を行わせる
ようにしているため、先行気筒でのリーン燃焼による熱
効率向上およびポンピングロス低減ならびに後続気筒で
のポンピングロス低減等により、燃費が大幅に改善さ
れ、しかも、三元触媒だけで充分な排気浄化作用を持た
せることができる。従って、リーンＮＯｘ触媒が不要と
なり、コストが低減されるとともに、リーン運転中に一
時的な空燃比のリッチ化を行う必要がなくて、このリッ
チ化による燃費改善の目減りが避けられ、さらに、ＮＯ
ｘ触媒の硫黄被毒の問題も解消することができる。

【００９８】また、先行気筒から排出される高温の既燃
ガスが気筒間ガス通路を通って後続気筒に導入されよう
になっているため、気筒間ガス通路で、放熱によりガス
温度を調整し得るとともに、空気過剰の既燃ガスの充分
にミキシングすることができ、これによって後続気筒で
の燃焼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による装置を備えたエンジ
ン全体の概略平面図である。

【図２】エンジン本体等の概略断面図である。

【図３】制御系統のブロック図である。

【図４】運転領域を示す説明図である。

【図５】各気筒の排気行程、吸気行程、燃料噴射時期お
よび点火時期等を示す図である。

【図６】低負荷低回転時の実質的な新気およびガスの流
通経路を示す説明図である。

【図７】高負荷、高低回転側の運転領域にある時の実質
的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。

【図８】後続気筒の燃料噴射時期の別の例を示す図であ
る。

【図９】後続気筒の燃料噴射時期のさらに別の例を示す
図である。

【図１０】吸・排気ポート及び気筒間ガス通路等の構成
の別の実施形態を示す概略平面図である。

【図１１】流通経路切換手段等の別の実施形態を示す概
略平面図である。

【図１２】図１１の実施形態による場合の運転状態移行
時の開閉弁の切換可能期間を示す説明図である。

【図１３】流通経路切換手段等のさらに別の実施形態を
示す概略平面図である。

【図１４】後続気筒の吸気通路に燃料噴射弁を設けた実
施形態を示す概略平面図である。

【図１５】ターボ過給機を設けた実施形態を示す概略平
面図である。

【符号の説明】

１エンジン本体２Ａ〜２Ｄ気筒９燃料噴射弁１１吸気ポート１１ａ第１吸気ポート１１ｂ第２吸気ポート１２排気ポート１２ａ第１排気ポート１２ｂ第２排気ポート１５吸気通路２０排気通路２２気筒間ガス通路２４三元触媒３１吸気弁３１ａ第１吸気弁３１ｂ第２吸気弁３２排気弁３２ａ第１排気弁３２ｂ第２排気弁３５弁停止機構４０ＥＣＵ４１運転状態判別手段４２弁停止機構制御手段４３吸入空気量制御手段４４燃料噴射制御手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３３０Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３０Ｃ３３５３３５Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ３０１ＮＦ０２Ｍ 25/07 ５１０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０Ａ５５０５５０Ｂ５５０Ｒ (72)発明者進矢義之広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内Ｆターム(参考） 3G062 AA03 AA05 AA07 BA04 BA05 BA06 CA06 DA01 DA02 EA01 EA04 EA10 ED01 ED04 ED06 FA02 FA05 FA23 GA01 GA04 GA06 GA17 3G084 AA03 AA04 BA05 BA13 BA15 CA03 CA04 DA10 EA04 EA11 FA07 FA10 FA29 FA33 3G091 AA11 AB03 AB04 AB05 BA00 BA11 BA14 DC01 EA01 EA05 EA07 EA16 EA34 FA08 FA09 FA13 FA14 FB10 FB11 HA36 HA42 3G092 AA01 AA05 AA09 AA11 AA13 AA17 DA11 DC01 DC09 DC12 DE01S DG05 EA06 EA07 EC01 FA17 FA24 FA50 HA01Z HD05X HD05Z HE01Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA13 HA15 HA16 JA00 JA02 JA25 KA08 KA09 KA24 KA25 LA00 LA01 LA07 LB02 LC08 MA01 MA12 ND01 NE14 NE15 PA01Z PD03A PD03Z PD04A PD04Z PE01Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧
縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うように
なっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、少なくとも低負荷低回転域で、排気行程と吸気行程が重
なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行
気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気
筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、
この後続気筒から排出されるガスのみが三元触媒を備え
た排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通
経路を構成するとともに、上記２気筒接続状態にあるときに、上記先行気筒では理
論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で
燃焼を行わせ、上記後続気筒では、先行気筒から導入さ
れたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して理論空燃
比とした状態で燃焼を行わせるように、各気筒に対する
燃料供給を制御する制御手段を備えたことを特徴とする
火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項２】排気行程と吸気行程とが完全に重なり合
う２つの気筒、または一方の気筒の排気行程が他方の気
筒の吸気行程より先行するとともに両行程が部分的に重
なり合う２つの気筒を先行、後続の一対の気筒とするこ
とを特徴とする請求項１記載の火花点火式エンジンの制
御装置。
【請求項３】上記２気筒接続状態にあるときの当該先
行気筒の空燃比を理論空燃比の略２倍もしくはそれ以上
としたことを特徴とする請求項１または２記載の火花点
火式エンジンの制御装置。
【請求項４】高負荷、高回転側の運転領域では各気筒
の吸気ポートと排気ポートとを独立させて、吸気通路か
ら各気筒の吸気ポートに新気を導入するとともに各気筒
の排気ポートから排出される排気ガスを上記排気通路に
導くように新気及びガスの流通経路を切換える流通経路
切換手段を備え、上記制御手段は上記高負荷、高回転側
の運転領域で各気筒の空燃比を理論空燃比もしくはそれ
以下とするようにしたことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項５】上記先行気筒に、上記吸気通路に通じる
吸気ポートと、上記排気通路に通じる第１排気ポート
と、気筒間ガス通路に通じる第２排気ポートとを設ける
一方、上記後続気筒に、上記吸気通路に通じる第１吸気
ポートと、上記気筒間ガス通路に通じる第２吸気ポート
と、上記排気通路に通じる排気ポートとを設け、上記流通経路切換手段として、上記先行気筒の第１，第
２排気ポートを開閉する第１，第２排気弁および後続気
筒の第１，第２吸気ポートを開閉する第１，第２吸気弁
をそれぞれ作動状態と停止状態とに切換える弁停止機構
と、低負荷低回転域では上記第１排気弁および上記第１
吸気弁を停止状態、上記第２排気弁および上記第２吸気
弁を作動状態とし、高負荷、高回転側の運転領域では上
記第１排気弁および上記第１吸気弁を作動状態、上記第
２排気弁および上記第２吸気弁を停止状態とする弁停止
機構制御手段とを備えたことを特徴とする請求項４記載
の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項６】三元触媒を備えた排気通路に理論空燃比
検出用の排気ガス濃度検出手段を設けるとともに、気筒
間ガス通路にリーン空燃比検出用の排気ガス濃度検出手
段を設け、上記制御手段は、上記２気筒接続状態にあるときに上記
各排気ガス濃度検出手段による検出値に基き、先行気筒
を理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とすると
ともに後続気筒を理論空燃比とするように各気筒に対す
る燃料噴射量をフィードバック制御するようにしたこと
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の火花点
火式エンジンの制御装置。
【請求項７】上記先行気筒に対して筒内に直接燃料を
噴射する燃料噴射弁を設け、上記制御手段は、上記２気筒接続状態にあるときに、先
行気筒においてはリーン空燃比としつつ上記燃料噴射弁
から圧縮行程で燃料を噴射することにより成層燃焼を行
わせるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれかに記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項８】後続気筒に対して筒内に直接燃料を噴射
する燃料噴射弁を設け、上記制御手段は、上記２気筒接続状態にあるときに、後
続気筒においては理論空燃比としつつ上記燃料噴射弁か
ら少なくとも燃料の一部を圧縮行程で噴射することによ
り成層燃焼を行わせるようにしたことを特徴とする請求
項７記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項９】上記制御手段は、上記２気筒接続状態に
あるときに、後続気筒においては理論空燃比としつつ均
一燃焼を行わせるようにしたことを特徴とする請求項７
記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項１０】気筒間ガス通路を構成する後続気筒の
吸気通路に、後続気筒に燃料を供給する燃料噴射弁を設
け、上記制御手段は、上記２気筒接続手段にあるとき
に、後続気筒においては理論空燃比としつつ上記燃料噴
射弁から吸気行程で燃料を噴射することにより均一燃焼
を行わせるようにしたことを特徴とする請求項７記載の
火花点火式エンジンの制御装置。