JP2004052694A - 火花点火式エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リーン燃焼による燃費改善効果をもたせるとともに、その効果が得られる走行領域を拡大する。
【解決手段】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２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入され、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガスのみが排気通路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から導入された既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせる。更に、先行気筒２Ａ，２Ｄでの空燃比を増減させることにより、後続気筒２Ｂ，２Ｃの混合気温度を制御する。
【選択図】　　　　図１

Description

【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いる。また、リーン燃焼した既燃ガスを直接排気せずに、酸素の多く残留したその既燃ガスを再度圧縮、膨張させてから排気することにより、更に燃費を改善するとともに排ガス浄化を促進する技術が知られている。
【０００３】
例えば特開２００１−３３６４３５号公報には、低回転低負荷域等には１回の給排気行程の間に、２回の圧縮、膨張行程を行うようにした６サイクルエンジンに関する技術が開示されている。このエンジンでは、１回目の膨張行程ではリーン燃焼を行い、その既燃ガスを排気することなく２回目の圧縮行程に移行し、燃料噴射後再び燃焼を行い、２回目の膨張行程に移行する。このように１回の給排気行程の間に２回の燃焼を行い、しかも１回目はリーン燃焼とすることにより、ポンピングロスが小さく、効率の高い燃焼を実現している。また、１回目の燃焼で生じたＨＣやＮＯｘを２回目の燃焼で再反応させることにより、排ガス浄化を促進している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例の６サイクルエンジンでは、１回目の燃焼によって高温になった既燃ガスに追加燃料を噴射して２回目の燃焼を行うが、走行状態によってはその混合気が適正な温度とならず、そのために燃焼が良好に行われなくなる虞があった。
【０００５】
例えば、比較的高負荷、高回転のとき、２回目の燃焼前に、混合気温度が高くなり過ぎる場合があった。このような場合、２回目の燃焼時にノッキング等の異常燃焼を招き易いため、通常の４サイクルの燃焼としなければならず、６サイクルの燃焼による燃費改善効果や排ガス浄化効果を十分得ることができなかった。
【０００６】
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、リーン燃焼した高温の既燃ガスを、更に圧縮して再燃焼させるようなエンジンにおいて、その再燃焼前の混合気温度が望ましい温度となる走行領域を拡大し、リーン燃焼、更には圧縮着火による燃焼によって、高い燃費改善効果と排ガス浄化効果を得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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、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、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るとともに、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態とすることが可能なガス流通経路と、少なくとも低負荷低回転域で、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ燃焼を行わせる特殊運転モードに制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記特殊運転モードにおいて、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るとともに、上記後続気筒では上記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所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせるように各気筒の空燃比を制御する空燃比制御手段を含み、上記空燃比制御手段は、上記先行気筒の空燃比を増減させることにより、上記後続気筒の混合気温度を制御することを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、少なくとも低負荷低回転域の特殊運転モードにおいて、先行気筒では空気が過剰に存在するリーン空燃比で、強制点火による燃焼が行われ、このリーン燃焼によっ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、大幅な燃費善効果が得られる。また、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追加燃料が供給されて燃焼が行われる。先行気筒から気筒間ガス通路を介して導入されるガスは高温であるために、追加燃料の気化が促進され、後続気筒での良好な燃焼を得ることができる。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（排気再循環）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、排ガス浄化が促進される。
【０００９】
また、気筒間ガス通路である程度放熱されるので、前記公報に示された従来の６サイクルエンジンと比べ、比較的高負荷、高回転側の領域で混合気温度が過度に上昇する傾向が抑制される。
【００１０】
更に、先行気筒の空燃比を増減させることにより後続気筒の混合気温度を制御することができるので、後続気筒の混合気温度を、特殊運転モードに適した温度に維持し易くなる。従って、後続気筒の混合気温度が比較的低くなり易い低負荷低回転領域から比較的高くなり易い高負荷高回転領域まで、広い範囲で特殊運転モードが適用できるので、高い燃費改善効果と排ガス浄化効果を得ることができる。
【００１１】
なお本発明は、必ずしも特殊運転モードと他の運転モードとの切換えを必須の要件とするものではなく、例えば全運転領域に亘り特殊運転モードとしたものも含む。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記特殊運転モードでは、上記空燃比制御手段が、上記後続気筒の実質的な空燃比を理論空燃比と略等しいものとすることを特徴とする。
【００１３】
ここで、実質的な理論空燃比とは、先行気筒から後続気筒に導入された既燃ガスに残存する酸素および未燃燃料と、供給された追加燃料とが後続気筒内で過不足なく反応し、完全燃焼し得る量的関係を言う。
【００１４】
この発明のようにすると、後続気筒から排出される実質的な理論空燃比の燃焼による排ガスのみが排気通路に導かれるので、排気通路には三元触媒を備えるだけで充分に排気浄化性能が確保される。先行気筒で熱効率の良いリーン燃焼を行いながら、リーン燃焼を行う際に従来必要とされていた、比較的高価なリーンＮＯｘ触媒を必要としないので、コストを削減することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、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であって、上記特殊運転モードの一部または全域において、上記後続気筒は、圧縮着火による燃焼を行うことを特徴とする。
【００１６】
このようにすると、後続気筒に既燃ガスが導入されることで多量のＥＧＲが導入されたのと同様の状態となっても、圧縮着火により急速に燃焼が行われるため、効率よく燃焼が仕事に寄与することとなり、これとポンピングロス低減とで燃費および排ガス浄化性能が大幅に改善される。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１乃至３記載の火花点火式エンジンの制御装置において、エンジンの温間時には上記特殊運転モードで運転するとともに、上記空燃比制御手段は、上記後続気筒の混合気温度を高くする際には、上記先行気筒の空燃比をリーン空燃比の範囲内で小さくする側に補正し、低くする際には、上記先行気筒の空燃比をリーン空燃比の範囲内で大きくする側に補正することを特徴とする。
【００１８】
このようにすると、後続気筒の筒内温度が低く、特殊運転モード（圧縮着火を含む）に適さない状態であっても、先行気筒の空燃比をリーン空燃比の範囲内で小さくする側に補正することによって後続気筒に導入される先行気筒の既燃ガス温度を上昇させることができる。従って、後続気筒の混合気温度を速やかに上昇させ、早期に特殊運転モードによる運転を行うことができる。逆に、後続気筒の筒内温度が高過ぎて、後続気筒に異常燃焼が発生する懸念が生じても、先行気筒の空燃比をリーン空燃比の範囲内で大きくする側に補正することによって後続気筒に導入される先行気筒の既燃ガス温度を降下させることができる。従って、後続気筒の混合気温度を速やかに降下させ、特殊運転モードによる運転を継続することができる。
【００１９】
このように、後続気筒の混合気温度が低くなり易い比較的低負荷低回転の運転領域から、高くなり易い比較的高負荷高回転の運転領域まで、広い範囲で特殊運転モードが適用できるので、燃費向上、排ガス浄化の効果を更に高めることが出来る。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項４記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記後続気筒の混合気温度を高くする際の上記先行気筒の空燃比は、理論空燃比の２倍よりも小さなリーン空燃比とすることを特徴とする。
【００２１】
このようにすると、先行気筒の空燃比が、特殊運転モードとしては比較的リッチになるため、その既燃ガスは、後続気筒の混合気温度を速やかに上昇させることができる。なお、後続気筒で実質的な理論空燃比での燃焼を行う場合、先行気筒での空燃比を理論空燃比の２倍よりも小さくすると、先行気筒への燃料噴射量は後続気筒への燃料供給量よりも多くなる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項４または５記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記後続気筒の燃焼前の筒内温度状態を推測する手段を設けるとともに、その推測による上記後続気筒の混合気温度が所定値よりも低いときは、その混合気温度を高くする方向に、所定値よりも高いときは、その混合気温度を低くする方向に上記先行気筒の空燃比を補正することを特徴とする。
【００２３】
このようにすると、運転状態の変化に伴い後続気筒の筒内温度状態が変化しても、後続気筒の燃焼直前の混合気温度を推定することができるので、それ応じて後続気筒の混合気温度を特殊運転モード（特に圧縮着火）に適した温度状態に補正することができる。従って、更に特殊運転モードでの運転領域を拡大することができ、燃費向上、排ガス浄化の効果を一層高めることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項１乃至６記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記気筒間ガス通路を冷却するガス通路冷却手段と、その冷却手段の作動を制御するガス通路冷却制御手段とを有することを特徴とする。
【００２５】
このようにすると、後続気筒の混合気温度を、冷却手段によってより降下させ易くなるため、更に高負荷高回転の運転領域まで特殊運転モードの適用範囲を拡大することができる。従って、燃費向上、排ガス浄化の効果をより一層高めることができる。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１乃至７記載の火花点火式エンジンの制御装置において、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各気筒独立状態となる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るとともに、上記制御手段は、高負荷、高回転側の運転領域では、上記流通経路切換手段によって上記流通経路を各気筒独立状態として燃焼を行わせる通常運転モードに制御することを特徴とする。
【００２７】
このようにすると、比較的低負荷低回転領域で燃費及び排ガス浄化性能の向上が図られる一方、比較的高負荷高回転領域での出力性能が確保される。
【００２８】
【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。
【００２９】
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１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。
【００３０】
各気筒２Ａ〜２Ｄ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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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１２、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、３２ａ，３２ｂにより開閉されるようになっている。
【００３３】
そして、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９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９において、ＥＸは排気行程、ＩＮは吸気行程であり、また、Ｆは燃料噴射、Ｓは強制点火を表し、図中の星マークは圧縮着火（条件によっては強制点火）が行われることを表している。
【００３４】
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９に示すように１番気筒２Ａの排気行程（ＥＸ）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。
【００３５】
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。
【００３６】
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２Ｃ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。
【００３７】
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２Ｂ，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。
【００３８】
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および吸気温を測定する吸気温センサ２７が設けられている。
【００３９】
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。
【００４０】
上記気筒間ガス通路２２は、互いに隣接する気筒間を接続する比較的短い通路であり、ウォータージャケット２６に覆設されている。ウォータージャケット２６は、その内部に気筒間ガス通路２２を取り囲むような冷却水通路５２（図３参照）を備える。そして先行気筒から排出される既燃ガスがこの気筒間ガス通路２２を通る際、放熱を抑制する場合は冷却水を停止し、放熱を促進する場合は冷却水を循環させるようになっている。なお、冷却水通路５２には、冷却水を循環させるための冷却用ポンプ５０およびそれを駆動する冷却用ポンプ駆動モータ５１が設けられるとともに、冷却水の温度を測定するためのガス通路冷却水温センサ５７が設けられている（図３参照）。
【００４１】
また、気筒間ガス通路２２には、酸素濃度に応じて出力がリニアに変化するリニアＯ_２センサ２５が設けられており、その出力に応じ、所定のリーン空燃比とされる先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００４２】
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Ｏ_２センサ２３が設けられている。Ｏ_２センサ２３は、理論空燃比付近で出力が急変するλＯ_２センサであり、このＯ_２センサ２３の出力に基いて後続気筒２Ｂ，２Ｃ（各気筒独立状態のときは気筒２Ａ，２Ｄを含む）に対する燃料噴射量がフィードバック制御される。さらにＯ_２センサ２３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。
【００４３】
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。
【００４４】
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１２ｂ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２Ｂ，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３１ａ、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）。
【００４７】
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、Ｏ_２センサ２３、リニアＯ_２センサ２５および吸気温センサ２７からの信号が入力され、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４７、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４８および車速センサ５５等からの信号が入力され、更に各冷却水の温度を検知するためにエンジン冷却水温センサ５６やガス通路冷却水温センサ５７からの信号が入力されている。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、冷却用ポンプ駆動モータ５１とに対して制御信号が出力されている。
【００４８】
上記ＥＣＵ４０は、少なくとも低負荷低回転域で、ガス流通経路を２気筒接続状態（図１０参照）としつつ燃焼を行わせる特殊運転モードに制御する制御手段を構成するものであって、運転状態判別手段４１、弁停止機構制御手段４２、吸入空気量制御手段４３、燃焼制御手段４４、ガス通路冷却制御手段４９及び筒内温度状態推測手段５３を備えている。
【００４９】
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（Ａ−１、Ａ−２を含む）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。運転領域Ａの中でも、運転領域Ａ−１は、比較的低負荷低回転の領域であり、運転領域Ａ−２は、比較的高負荷高回転の領域である。
【００５０】
エンジンが温間状態（完全に暖機された状態）にあり、かつ特別な状態（例えば後述する後続気筒の筒内温度上昇など）にないとき、運転領域Ａでは特殊運転モードでの運転を行い、運転領域Ｂでは通常運転モードでの運転を行う。
【００５１】
弁停止機構制御手段４２は、特殊運転モードと通常運転モードとに応じ、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。

【００５２】
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。
【００５３】
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、特殊運転モードでは、後述のように後続気筒（２番、３番気筒２Ｂ，２Ｃ）においては分岐吸気通路１６からの吸気導入が遮断された状態で先行気筒から導入されるガス中の過剰空気と新たに供給される燃料との比が理論空燃比とされつつ燃焼が行われるので、先行、後続の２気筒分の要求トルクに応じた燃料の燃焼に必要な量の空気（２気筒分の燃料の量に対して理論空燃比となる量の空気）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。
【００５４】
上記燃焼制御手段４４は、燃料噴射制御手段４５と点火制御手段４６とからなっており、燃料噴射制御手段４５により、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とともに、点火制御手段４６により運転状態に応じた点火時期の制御及び点火停止等の制御を行う。そして、特に運転状態が特殊運転モードである場合と通常運転モードである場合とで燃焼の制御（燃料噴射の制御及び点火の制御）が変更される。なお空燃比は、吸入空気量と燃料噴射量との比によって決定されるので、燃料噴射制御手段４５には空燃比制御手段としての機能も含まれる。
【００５５】
すなわち、特殊運転モードの場合、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混合気の成層化を行わせるように噴射タイミングを設定し、かつ、圧縮上死点付近で強制点火を行わせるように点火タイミングを設定する。なお、後述するように、先行気筒の燃料噴射量は、後続気筒の混合気温度を昇降させるために補正される。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対して燃料を供給し、実質的な理論空燃比となるように燃料噴射量を制御するとともに、吸気行程で燃料を噴射するように噴射タイミングを設定する。そして後述するように、後続気筒の筒内温度が圧縮着火に適した温度であるときには強制点火を停止させて圧縮着火による燃焼を行い、そうでないときには強制点火による燃焼を行う。なお、圧縮着火に適した温度とは、温度が低すぎて失火したり、高すぎて異常燃焼したりせず、圧縮着火によって正常な燃焼が行われる温度をいう（以下同様）。
【００５６】
一方、通常運転モードの場合には、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、例えば通常運転モード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して混合気を均一化するように噴射タイミングを設定し、かつ、各気筒２Ａ〜２Ｄとも強制点火を行わせるようにする。
【００５７】
ガス通路冷却制御手段４９は、特殊運転モード中、気筒間ガス通路２２内を流れる既燃ガス温度の制御を行う。特殊運転モード中であっても、運転状態が図４の運転領域Ａ−２のように、比較的高負荷高回転である場合や、運転領域Ｂから運転領域Ａに移行した直後などは、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が圧縮着火に適した温度よりも高温になる場合がある。ガス通路冷却制御手段４９は、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒の混合気温度の推定値（詳細は後述する）に基き、その混合気温度が所定値以上であるとき、冷却用ポンプ駆動モータ５１を作動させる。その冷却用ポンプ駆動モータ５１に駆動される冷却用ポンプ５０によって冷却水が冷却水通路５２内を循環し、ウォータージャケット２６内の気筒間ガス通路２２を冷却する。このため、先行気筒２Ａ，２Ｄから気筒間ガス通路２２を経由して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれる既燃ガスの温度が降下するので、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が圧縮着火に適した温度に維持される。
【００５８】
筒内温度状態推測手段５３は、特殊運転モード中の後続気筒の筒内温度状態を推測し、燃焼直前の混合気温度を推定する。その推定値に基いて、燃焼制御手段４４では先行気筒の空燃比の補正を行い、ガス通路冷却制御手段４９では冷却用ポンプ駆動モータ５１のＯＮ／ＯＦＦを切換える。以下に、筒内温度状態推測手段５３について説明する。
【００５９】
図５は、筒内温度状態推測手段５３における推測手順の主要ブロック図である。図５は、縦３列の構成になっているが、左列のＰ１０〜Ｐ２６は、ＥＣＵ４０に入力される各種センサからの信号やＥＣＵ４０内部のパラメータにより、直接あるいは簡単な演算で得られる入力パラメータである。中央列の既燃ガス流量Ｐ３０は、演算過程で得られる中間パラメータである。右列の先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０は主要な演算結果であり、後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０は、最終的な演算結果である。このように筒内温度状態推測手段５３は、各入力パラメータから先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０を順に求めて行き、最終的に後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０を求めるようになっている。
【００６０】
先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０を求める過程を先行気筒演算部、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０を求める過程を気筒間ガス通路演算部、そして後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０を求める過程を後続気筒演算部として、次にこれらについて説明する。
【００６１】
最初の先行気筒演算部では、先行気筒空燃比Ｐ１０、点火時期Ｐ１２、エンジン冷却水温Ｐ１４、吸気温度Ｐ１６、エンジン回転数Ｐ１８および空気充填量Ｐ２０によって先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０が求められる。先行気筒空燃比Ｐ１０は、エアフローセンサ１９による吸入空気量と、燃料噴射制御手段４５による燃料噴射量から求められるパラメータであり、リニアＯ_２センサ２５でフィードバック制御される。点火時期Ｐ１２は、燃料噴射制御手段４５により決定されるパラメータである。エンジン冷却水温Ｐ１４、吸気温度Ｐ１６、エンジン回転数Ｐ１８および空気充填量Ｐ２０は、それぞれエンジン冷却水温センサ５６、吸気温センサ２７、回転数センサ４７およびエアフローセンサ１９により得られるパラメータである。
【００６２】
次の気筒間ガス通路演算部では、先行気筒演算部で得られた先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０と、吸気温度Ｐ１６、車速Ｐ２２、ガス通路冷却水温Ｐ２４および既燃ガス流量Ｐ３０とから、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０が求められる。車速Ｐ２２およびガス通路冷却水温Ｐ２４は、車速センサ５５およびガス通路冷却水温センサ５７から得られるパラメータである。既燃ガス流量Ｐ３０は、エンジン回転数Ｐ１８と空気充填量Ｐ２０とにより算出される中間パラメータである。
【００６３】
最後の後続気筒演算部では、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０と、エンジン回転数Ｐ１８、空気充填量Ｐ２０、既燃ガス流量Ｐ３０および後続気筒空燃比Ｐ２６とから、後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０が求められる。後続気筒空燃比Ｐ２６は、先行気筒空燃比Ｐ１０と燃料噴射制御手段４５による燃料噴射量から求められるパラメータであり、実質的な理論空燃比となるよう、Ｏ_２センサ２３でフィードバック制御される。
【００６４】
本実施形態では、後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０が圧縮着火に適した温度帯域から外れたとき、或いは外れそうになったときに先行気筒空燃比Ｐ１０を変更して、後続気筒の混合気温度が適正値になるように補正するとともに、必要に応じて圧縮着火と強制点火とを切換えている。以下に、後続気筒の筒内温度状態推測手段に基く、先行気筒の空燃比の補正について図６〜図８を参照しつつ説明する。
【００６５】
図６は、先行気筒と後続気筒との燃料噴射量の関係を示すグラフである。横軸に先行気筒２Ａ，２Ｄの燃料噴射量Ｆ１を、縦軸に後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃料噴射量Ｆ２を示す。先行気筒２Ａ，２Ｄが吸入する空気量に対し、理論空燃比となるような燃料供給量をＦ０とすると、燃料噴射量Ｆ１，Ｆ２は図６に示すように、Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ０という関係になっている。このようにすると、先行気筒の燃料噴射量Ｆ１を増減させたとき、それに伴って後続気筒の燃料噴射量Ｆ２が逆方向に増減する。このため、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける燃焼が実質的に理論空燃比での燃焼となり、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出される排ガスは、三元触媒２４によって充分に浄化される。このように、先行気筒で熱効率の良いリーン燃焼を行いながら、リーン燃焼を行う際に従来必要とされていた、比較的高価なリーンＮＯｘ触媒を設けないようにしてコストを削減している。なお、先行気筒の燃料噴射量Ｆ１の基準値は、燃料供給量Ｆ０の１／２（図６の点Ｇ）或いは、それよりも若干少ない量となるように設定されている。
【００６６】
図７は、先行気筒の燃料噴射量と先行気筒および後続気筒での空気過剰率との関係を示すグラフである。横軸に先行気筒２Ａ，２Ｄの燃料噴射量Ｆ１を、縦軸に各気筒の空気過剰率λを示す。空気過剰率λは、空燃比が理論空燃比（λ＝１）の何倍であるかを示すパラメータである。各気筒の燃料噴射量が、図６に示すようなＦ１＋Ｆ２＝Ｆ０の関係にあるとき、先行気筒の空気過剰率λは、図７に示すようにλ＝Ｆ０／Ｆ１の関係にある。このように先行気筒２Ａ，２Ｄでは、燃料噴射量Ｆ１を多くすれば空気過剰率λが小さくなり、燃料噴射量Ｆ１を少なくすれば空気過剰率λが大きくなる。先行気筒のλの基準値は、図６の点Ｇと対応する値としてλ＝２（図７の点Ｇ１）或いは、それよりも若干大きな値となっている。一方、後続気筒の実質的な空気過剰率λは、λ＝１と一定になっている。後続気筒で図６の点Ｇと対応する点は、図７の点Ｇ２である。
【００６７】
図８は、先行気筒の空気過剰率λと後続気筒の混合気温度との関係を示すグラフである。横軸に先行気筒２Ａ，２Ｄの空気過剰率λを、縦軸に後続気筒２Ｂ，２Ｃの混合気温度Ｔ（筒内温度状態推測手段５３によって推定した後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０に相当する）を示す。図８には、３通りの運転状態に対応する３本の特性Ｈ，Ｊ，Ｋを示す。通常これらは、エンジンによって固有の特性を有する右下がりの曲線となるが、ここでは説明を簡潔にするために各特性を右下がりの直線で示す。そして、特性Ｈを基準の運転状態とし、特性Ｊを、特性Ｈから後続気筒の混合気温度Ｔ（以下単に混合気温度Ｔともいう）が低くなった状態、特性Ｋを高くなった状態としている。特性Ｈは、図５に示した各入力パラメータの変化に伴い、特性Ｊや特性Ｋに変化する。例えば、特性Ｊは図４の運転領域Ａ−１で、特性Ｋは運転領域Ａ−２で起こり易い。
【００６８】
図８の特性Ｈにおいて、先行気筒の空気過剰率λがλ１（λ１＝２）のときの混合気温度Ｔはｔ１である（点ｈ）。この状態から特性Ｊに移行すると、混合気温度Ｔはｔ１よりも低いｔ１−ｔ２となる（点ｊ１）。ここで先行気筒の空気過剰率λを、λ１よりも小さな（リッチな）λ１−λ２（但し１＜λ１−λ２≦２）に変化させる。すると先行気筒での燃料噴射量が増加し、既燃ガス温度が上昇するので混合気温度Ｔは上昇し、ｔ１に復帰する（点ｊ２）。
【００６９】
一方、特性Ｈ上の点ｈの状態から特性Ｋに移行すると、混合気温度Ｔはｔ１よりも高いｔ１＋ｔ３となる（点ｋ１）。ここで先行気筒の空気過剰率λを、λ１よりも大きな（リーンな）λ１＋λ３（但しλ１＋λ３＞２）に変化させる。すると先行気筒での燃料噴射量が減少し、既燃ガス温度が降下するので混合気温度Ｔは降下し、ｔ１に復帰する（点ｋ２）。
【００７０】
以上のように、後続気筒の混合気温度Ｔの温度特性が運転状態によって変化しても、それに応じて先行気筒の空気過剰率λを変化させることにより、混合気温度Ｔを狙いの温度に維持するように補正することができる。実際には、ｔ１は１点ではなく、圧縮着火に適する一定の幅を持った温度帯域なので、その温度帯域に入るように先行気筒の空気過剰率λを増減させればよい。また、混合気温度Ｔの温度特性の変化量が大きく、先行気筒の空気過剰率λを変化させても所定の温度帯域に入らない場合、後続気筒を強制点火に切換える、あるいは特殊運転モードから通常運転モードに切換えるようにすれば良い。例えば、混合気温度Ｔが特に高く、後続気筒でノッキングの発生懸念のある場合には、後続気筒での圧縮着火が起こらない程度にまで先行気筒の空気過剰率λを大きくして混合気温度Ｔを降下させ、後続気筒を強制点火に切換えれば良い。
【００７１】
なお、ウォータージャケット２６内に冷却水を導いて気筒間ガス通路２２を冷却すると、後続気筒に導かれる既燃ガスの温度が降下するので後続気筒の混合気温度Ｔは下がる。即ち、図８の特性Ｈ，Ｊ，Ｋは全体的に下方（低温側）に移動する。従って、温度特性が特性Ｈよりも高い（特性Ｋ側）方向に変化した場合のみ冷却用ポンプ駆動モータ５１を作動させて気筒間ガス通路２２を冷却するようにすれば、先行気筒の空気過剰率λによる補正量を少なくできるので、結果的に、より高負荷高回転まで特殊運転モードの領域（図４の領域Ａ）を拡大することができる。
【００７２】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図９〜図１２を参照しつつ説明する。特殊運転モード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１０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から排出されるガスのみが排気通路２０に導かれるような２気筒接続状態とされる。
【００７３】
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１０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理論空燃比の略２倍ないしそれ以上の超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、超リーン空燃比での成層燃焼が行われる（図９参照）。
【００７４】
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９中の白抜き矢印及び図１０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、実質的に理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ、吸気行程で燃料が噴射される。このとき、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは点火プラグ７での強制点火が停止され、圧縮行程の上死点付近で燃焼室内の圧力、温度の上昇により圧縮着火が行われる。
【００７５】
こうして後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、多量のＥＧＲガス相当の既燃ガス成分を含み、かつ、空燃比がリーンであるという条件下でも、同時圧縮着火により燃焼が急速に行われ、これにより熱効率が大幅に向上されることとなる。
【００７６】
また、常時筒内温度状態推測手段５３による後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｔの推定がなされており、その温度が圧縮着火に適した温度帯域より外れたり、外れそうになったりした場合は、前述のように先行気筒の空燃比（パラメータとして空気過剰率λを用いても同義である）を増減することにより、混合気温度Ｔが適正な温度に復帰するように制御するので、より広い運転領域において圧縮着火による燃焼を行うことができる。
【００７７】
更に、必要に応じて後続気筒を圧縮着火から強制点火に切換えるので、圧縮着火に不適な運転領域であっても、強制点火による特殊運転モードが可能となる。
【００７８】
つまり、先行気筒２Ａ，２Ｄでは超リーンでの成層燃焼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、一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄと同様にポンピングロス低減効果が得られるとともに、圧縮着火による燃焼を行う場合には、均一な混合気分布状態で圧縮着火が行われることにより熱効率が高められるとともに、これらの作用により、燃費が大幅に改善されることとなる。
【００７９】
しかも、先行気筒の空燃比を補正することにより、特殊運転モードで運転できる領域、なかでも圧縮着火による燃焼ができる領域が拡大するので、なお一層燃費を向上することができる。
【００８０】
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２Ｂ，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。
【００８１】
一方、通常運転モードでは前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが作動状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂ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１１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１２ａ，１２が独立し、吸気通路１５から各気筒２Ａ〜２Ｄ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。
【００８２】
図１２はＥＣＵ４０の制御のうち、主に先行気筒の空燃比の補正に関する部分のフローチャートを示す。このフローチャートでは、空燃比と同義のパラメータとして、空燃比を理論空燃比で除した空気過剰率λを用いている。
【００８３】
制御スタート後、まずＳ１２で運転状態判別手段４１によって運転状態が図４の領域Ａであるか領域Ｂであるかが判別される。Ｓ１２で運転領域Ａであると判別されると、Ｓ１４に移行し、エンジン冷却水温センサ５６からの信号により、エンジンが温間であるかどうかの判定が行われる。Ｓ１４でＹＥＳと判定されると、特殊運転モードとなり、Ｓ１６に移行する。Ｓ１６では、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒の混合気温度Ｔの推定が行われる。次のＳ１８では、その混合気温度Ｔと所定温度Ｔｍ１との比較がなされる。所定温度Ｔｍ１は、圧縮着火に適した混合気温度Ｔの下限値である。Ｓ１８でＴ＜Ｔｍ１がＹＥＳと判定されると、混合気温度Ｔが圧縮着火に適した温度にまで上昇していないことを示す。そこでＳ２０に移行し、先行気筒の空気過剰率λを、現在値よりΔλだけ小さな値に補正する。但し、補正後の空気過剰率λは、１＜λ≦２の範囲とされる。こうして、先行気筒の空燃比をリッチ化し、既燃ガス温度を上昇させることにより早期に混合気温度Ｔが上昇するようにしたうえで、Ｓ２２に移行して後続気筒を強制点火とした後、リターンする。
【００８４】
Ｓ１８に遡って、Ｔ＜Ｔｍ１がＮＯと判定されると、混合気温度Ｔが圧縮着火するのに充分な温度にまで上昇していることを示す。そしてＳ２４に移行し、混合気温度Ｔと所定温度Ｔｍ３との比較がなされる。所定温度Ｔｍ３は、特殊運転モードに適した混合気温度Ｔの上限値である。Ｔ＞Ｔｍ３がＮＯと判定されると、Ｓ２６に移行し、更に混合気温度Ｔと所定温度Ｔｍ２との比較がなされる。所定温度Ｔｍ２は、特殊運転モード中の圧縮着火に適した混合気温度Ｔの上限値である。なお、上記のＴｍ１，Ｔｍ３との関係は、Ｔｍ１＜Ｔｍ２＜Ｔｍ３である。Ｓ２６でＴ＞Ｔｍ２がＹＥＳ、つまりＴｍ２＜Ｔ＜Ｔｍ３であると判定されると、特殊運転モードは継続可能であるが、混合気温度Ｔが圧縮着火に適した温度よりも高く、ノッキング等の異常燃焼が起こり易くなっていることを示す。
【００８５】
そこでＳ２８へ移行し、先行気筒２Ａ，２Ｄの空気過剰率λを、現在値よりΔλだけ大きな値に補正する。但し、補正後の空気過剰率λは、λ＞２の範囲とされる。こうして、先行気筒の空燃比をリーン化し、既燃ガス温度を降下させることにより、混合気温度Ｔの降下をはかる。その後、Ｓ３０に移行し、補正後の空気過剰率λが比較的小さい場合には圧縮着火とし、補正後の空気過剰率λが比較的大きく、圧縮着火し難い場合には強制点火とした後、リターンする。
【００８６】
Ｓ２６に遡って、Ｔ＞Ｔｍ２がＮＯ、つまりＴｍ１≦Ｔ≦Ｔｍ２であると判定されると、混合気温度Ｔが圧縮着火に適した温度帯域内にあることを示す。そこでＳ３２に移行し、先行気筒の空気過剰率λを現状値のままとし、Ｓ３４に移行して後続気筒を圧縮着火とした後、リターンする。
【００８７】
遡って、Ｓ１２で運転領域Ｂであると判別された場合、Ｓ１４でエンジンが温間ではないと判定された場合、およびＳ２４でＴ＞Ｔｍ３、即ち混合気温度Ｔが特殊運転モードに適した混合気温度Ｔの上限値を超えていると判定された場合のいずれも、Ｓ３６に移行し、通常運転モードとした後、リターンする。
【００８８】
以上、本発明の一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するものではなく、たとえば以下に示すような形態も可である。
【００８９】
後続気筒の空燃比は、必ずしも実質的な理論空燃比でなくても良く、それよりもリッチ、或いはリーンであっても良い。その際は、必要に応じて、排気通路２０に三元触媒２４に加えてリーンＮＯｘ触媒を設ける等しても良い。リーンＮＯｘ触媒は、リーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能を有するもので、例えば酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着して酸素濃度低下雰囲気でＮＯｘの離脱、還元を行う吸蔵型リーンＮＯｘ触媒である。
【００９０】
後続気筒への燃料供給は、必ずしも燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプでなくても良い。例えば燃料噴射弁を気筒間ガス通路２２と吸気ポート１１ａに設け、特殊運転モード中は気筒間ガス通路２２に燃料を噴射することにより、通常運転モード中は吸気ポート１１ａに燃料を噴射することにより、それぞれ後続気筒に燃料を供給するものでも良い。
【００９１】
気筒間ガス通路２２の冷却手段は、上記のような水冷式に限定するものではない。例えば、気筒間ガス通路２２の外側に多数の冷却フィンを設けるとともに、走行風をそのフィン部に導入するようないわゆる空冷式であっても良い。また特に冷却手段を設けなくても良い。
【００９２】
上記実施形態では、後続気筒の燃焼前の筒内温度状態を推測する手段を設けるとともに、その推測による上記後続気筒の混合気温度によって空燃比の補正を行うようにしているが、必ずしもそのようにする必要はなく、たとえば筒内温度状態を推測する手段を設けず、空燃比をリッチ側に補正する条件、リーン側に補正する条件等（たとえば外気温など）を予め設定しておき、その条件が成立した場合に所定の空燃比の補正を行うようにしても良い。或いは、後続気筒の燃焼前の筒内温度を推測ではなく実測するものでもよい。また他の箇所（気筒間ガス通路２２など）の温度の実測値に基く制御としても良い。
【００９３】
本発明は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。
【００９４】
【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るとともに、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態とすることが可能なガス流通経路と、少なくとも低負荷低回転域で、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ燃焼を行わせる特殊運転モードに制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記特殊運転モードにおいて、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るとともに、上記後続気筒では上記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所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせるように各気筒の空燃比を制御する空燃比制御手段を含み、上記空燃比制御手段は、上記先行気筒の空燃比を増減させることにより、上記後続気筒の混合気温度を制御することを特徴とするので、リーン燃焼した高温の既燃ガスを、更に圧縮して再燃焼を行わせるようなエンジンにおいて、その再燃焼前の混合気温度が望ましい温度となる走行領域を拡大し、リーン燃焼、更には圧縮着火による燃焼によって、高い燃費改善効果と排ガス浄化効果を得ることができる。
【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】後続気筒の燃焼前の筒内温度状態を推測する手順を示す主要ブロック図である。
【図６】各気筒の燃料噴射量を示すグラフである。
【図７】各気筒の空気過剰率を示すグラフである。
【図８】先行気筒の空気過剰率と後続気筒の混合気温度との関係を概念的に示すグラフである。
【図９】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１０】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１１】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１２】先行気筒の空燃比の補正を主要部とする制御のフローチャートである。
【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，１１ｂ　吸気ポート
１２，１２ａ，１２ｂ　排気ポート
１５　吸気通路
２０　排気通路
２２　気筒間ガス通路
２５　リニアＯ_２センサ
２６　ウォータージャケット
３１，３１ａ，３１ｂ　吸気弁
３２，３２ａ，３２ｂ　排気弁
３５　弁停止機構
４０　ＥＣＵ
４１　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　燃焼制御手段
４９　ガス通路冷却制御手段
５０　冷却用ポンプ
５３　筒内温度状態推測手段

Claims (8)

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、
   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るとともに、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態とすることが可能なガス流通経路と、
   少なくとも低負荷低回転域で、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ燃焼を行わせる特殊運転モードに制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、上記特殊運転モードにおいて、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るとともに、上記後続気筒では上記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所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせるように各気筒の空燃比を制御する空燃比制御手段を含み、
   上記空燃比制御手段は、上記先行気筒の空燃比を増減させることにより、上記後続気筒の混合気温度を制御する
   ことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。
2. 上記特殊運転モードでは、上記空燃比制御手段が、上記後続気筒の実質的な空燃比を理論空燃比と略等しいもの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。
3. 上記特殊運転モードの一部または全域において、上記後続気筒は、圧縮着火による燃焼を行う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。
4. エンジンの温間時には上記特殊運転モードで運転するとともに、
   上記空燃比制御手段は、上記後続気筒の混合気温度を高くする際には、上記先行気筒の空燃比をリーン空燃比の範囲内で小さくする側に補正し、低くする際には、上記先行気筒の空燃比をリーン空燃比の範囲内で大きくする側に補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載の火花点火式エンジンの制御装置。
5. 上記後続気筒の混合気温度を高くする際の上記先行気筒の空燃比は、理論空燃比の２倍よりも小さなリーン空燃比とする
   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。
6. 上記後続気筒の燃焼前の筒内温度状態を推測する手段を設けるとともに、
   その推測による上記後続気筒の混合気温度が所定値よりも低いときは、その混合気温度を高くする方向に、所定値よりも高いときは、その混合気温度を低くする方向に上記先行気筒の空燃比を補正する
   ことを特徴とする請求項４または５記載の火花点火式エンジンの制御装置。
7. 上記気筒間ガス通路を冷却するガス通路冷却手段と、
   その冷却手段の作動を制御するガス通路冷却制御手段と
   を有することを特徴とする請求項１乃至６記載の火花点火式エンジンの制御装置。
8. 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各気筒独立状態となる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るとともに、
   上記制御手段は、高負荷、高回転側の運転領域では、上記流通経路切換手段によって上記流通経路を各気筒独立状態として燃焼を行わせる通常運転モードに制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至７記載の火花点火式エンジンの制御装置。

Images