JP2005054677A - Spark ignition type engine - Google Patents

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Toshiro Nishimoto
敏朗 西本
Mitsuo Hitomi
光夫 人見
Taketoshi Yamauchi
武俊 山内
Hirokazu Matsuura
弘和 松浦
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fuel consumption improving effect by a lean combustion, a pumping loss reduction, etc. while assuring sufficiently an exhaust gas purifying performance with a simple constitution. <P>SOLUTION: A spark ignition type engine includes an operation mode control means for performing a control of a special operation mode for burning together with newly supplied fuel in following cylinders 2B, 2C by burning with an air fuel ratio of preceding cylinders 2A, 2D as a lean air fuel ratio larger than a theoretical air fuel ratio, and introducing a burned gas of the lean air fuel ratio from the preceding cylinder 2A, 2D to the following cylinders 2B, 2C. A gas discharging valve 32b is provided at an upstream end of a gas passage between the cylinders connected to the preceding cylinders 2A, 2D, a gas introducing valve 31b is provided at a downstream end of the gas passage between the cylinders connected to the following cylinders 2B, 2C, and a valve opening timing of the gas introducing valve 31b at the special operation mode control time is set to a time later than the valve opening timing of the gas discharging valve 32b. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもつように設定された多気筒の火花点火式エンジンに関するものである。   The present invention relates to a multi-cylinder spark ignition engine in which the combustion cycle of each cylinder is set to have a predetermined phase difference.

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、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、低速低負荷領域等では、上記燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼を行わせることにより、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(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a spark ignition engine, a technique for improving fuel consumption by performing combustion in a state where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in each cylinder is set to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio is known. It has a fuel injection valve that directly injects fuel into the room, and in low-speed and low-load areas, etc., super lean combustion is realized by injecting fuel from the fuel injection valve in the compression stroke and performing stratified combustion. Those are known (for example, see Patent Document 1).

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およびNOx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のNOxに対して充分な浄化性能が得られないため、特許文献1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NOxの離脱、還元を行う所定容量のリーンNOx触媒を設けている。そして、上記リーン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には、例えば特許文献1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。   In such an engine, an ordinary three-way catalyst (a catalyst having a high purification performance in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio with respect to HC, CO, and NOx) is sufficient for NOx during lean operation as a catalyst for exhaust gas purification. Therefore, as shown in Patent Document 1, there is provided a lean NOx catalyst having a predetermined capacity for adsorbing NOx in an oxygen-excess atmosphere and detaching and reducing NOx in an oxygen concentration-reduced atmosphere. . When the lean NOx catalyst is used, if the NOx adsorption amount of the lean NOx catalyst increases during the lean operation, for example, as shown in Patent Document 1, additional fuel is injected during the expansion stroke in addition to the main combustion. The air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched and CO is generated, thereby promoting NOx removal and reduction.

また、燃費改善のための別の手法として、例えば下記特許文献2に示されるように、燃焼室内に多量の既燃ガスを残留させることにより、圧縮行程の終期にディーゼルエンジンと同様に燃焼室内を高温・高圧にして混合気を自己着火(圧縮自己着火)させることが行われており、このような圧縮自己着火が行われると、燃焼室内全体で一気に燃焼が発生するため、仕事に寄与しない遅い燃焼となることが避けられて燃費改善に有利となるとともに、燃焼室内の温度が局部的に高くなるのを防止してNOxの発生を抑制することが可能である。
特開平10−29836号公報 特開平10−266878号公報
As another method for improving fuel efficiency, for example, as shown in Patent Document 2 below, by leaving a large amount of burned gas in the combustion chamber, the combustion chamber can be moved in the same manner as a diesel engine at the end of the compression stroke. The air-fuel mixture is self-ignited at high temperature and high pressure (compression self-ignition). When such compression self-ignition is performed, combustion occurs all at once in the combustion chamber, so it does not contribute to work. It is possible to avoid combustion, which is advantageous for improving fuel consumption, and it is possible to prevent the temperature in the combustion chamber from becoming locally high and to suppress generation of NOx.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-29836 JP-A-10-266878

上記特許文献1に示される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浄化性能を確保するために、上記リーンNOx触媒を排気通路に設ける必要があり、コスト的に不利である。また、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吸着量の増大時にNOxを離脱させて還元するため、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る。さらに、使用燃料が硫黄分を多く含む場合には、上記リーンNOx触媒の硫黄被毒を解消するため、触媒の加熱処理および還元材の供給等からなるリジェネレーション処理が必要となり、これらによって燃費改善効果が低下することが避けられない。しかも、混合気の空燃比がある程度以上にリーンになると、燃焼速度が遅くなりすぎてその終期に近い燃焼が仕事に寄与しなくなるため、成層燃焼でのリーン化による燃費改善には限界があった。   In an engine that performs the conventional lean operation as shown in Patent Document 1, it is necessary to provide the lean NOx catalyst in the exhaust passage in order to ensure NOx purification performance during the lean operation, which is disadvantageous in terms of cost. . In order to maintain the purification performance of the lean NOx catalyst, as described above, NOx is released and reduced when the NOx adsorption amount increases, so that the air-fuel ratio is temporarily enriched by supplying additional fuel or the like. There is a need. Furthermore, when the fuel used contains a large amount of sulfur, in order to eliminate the sulfur poisoning of the lean NOx catalyst, a regeneration process consisting of heating the catalyst and supplying a reducing material is required. The effect is inevitable. Moreover, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes leaner than a certain level, the combustion speed becomes too slow and combustion close to the end does not contribute to work, so there is a limit to fuel efficiency improvement by leaning in stratified combustion .

一方、上記特許文献2に示されるように、通常の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、燃費の改善効果およびNOxの抑制効果を得るために圧縮自己着火を行わせるように構成した場合には、その圧縮上死点付近での燃焼室内の温度または圧力を大幅に高めて圧縮自己着火の環境が得られるようにする格別の工夫が必要であるという問題がある。しかも、通常の火花点火式ガソリンエンジンにおいて上記の工夫を凝らしても確実に圧縮自己着火を行わせることは困難である等の問題があった。   On the other hand, as shown in Patent Document 2, in a normal spark ignition type gasoline engine, when it is configured to perform compression self-ignition in order to obtain an improvement effect of fuel consumption and an NOx suppression effect, the compression is performed. There is a problem in that special measures are required to greatly increase the temperature or pressure in the combustion chamber near the top dead center so as to obtain an environment of compression self-ignition. In addition, there has been a problem that it is difficult to reliably perform compression self-ignition even if the above-mentioned device is elaborated in an ordinary spark ignition type gasoline engine.

このため、本願出願人は、吸気、圧縮、膨張および排気の各行程からなるサイクルを行う多気筒エンジンにおいて、少なくとも低負荷低回転側の部分負荷領域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間で排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスを、そのまま気筒間ガス通路を介して吸気行程にある後続気筒に導入し、この後続気筒から排出されるガスを、三元触媒が設けられた排気通路に導く2気筒接続状態とすることにより、先行気筒では理論空燃比よりも大幅なリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせるとともに、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制御装置を開発した(特願2002−024548号)。   For this reason, the applicant of the present application is a multi-cylinder engine that performs a cycle consisting of intake, compression, expansion, and exhaust strokes, and a pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke overlap at least in a partial load region on the low load and low rotation side. The burned gas discharged from the preceding cylinder in the exhaust stroke is introduced as it is into the subsequent cylinder in the intake stroke via the inter-cylinder gas passage, and the three-way catalyst provides the gas discharged from this succeeding cylinder By setting the two-cylinder connection state leading to the exhaust passage, combustion is performed in a state where the preceding cylinder has a lean air-fuel ratio that is significantly larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and in the subsequent cylinder, the lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder is performed. Has been developed (Japanese Patent Application No. 2002-024548).

上記構成によれば、少なくともエンジンの低負荷低回転域において、先行気筒ではリーン空燃比での燃焼が行われ、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顕著な燃費改善効果が得られ、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ることにより、ポンピングロス低減による燃費効果が得られる。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触媒も不要となる。さらに、上記のように2気筒接続状態とすることにより、後続気筒には先行気筒から高温の既燃ガスが導入されるので、圧縮行程後期に後続気筒の燃焼室内を高温、高圧として自己着火させることにより、燃焼室全体に亘り混合気を一気に燃焼させることができるため、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、燃費改善に一層有利となる。   According to the above configuration, at least in the low-load and low-speed region of the engine, the preceding cylinder performs combustion at a lean air-fuel ratio, thereby improving the thermal efficiency and reducing the pumping loss, thereby obtaining a remarkable fuel efficiency improvement effect. In the succeeding cylinder, fuel is supplied to the burned gas having a lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder, and combustion is performed in a state where the stoichiometric air-fuel ratio is set, so that a fuel efficiency effect by reducing pumping loss can be obtained. Moreover, since only the stoichiometric burned gas discharged from the subsequent cylinders is guided to the exhaust passage provided with the three-way catalyst, sufficient exhaust purification performance is ensured with only the three-way catalyst, and no lean NOx catalyst is required. Become. Further, since the high-temperature burned gas is introduced into the succeeding cylinder from the preceding cylinder by setting the two-cylinder connection state as described above, the combustion chamber of the succeeding cylinder is self-ignited at a high temperature and high pressure in the latter half of the compression stroke. As a result, the air-fuel mixture can be combusted all over the combustion chamber, so that slow combustion that does not contribute to work can be avoided, which is further advantageous in improving fuel consumption.

本発明は以上のような課題を考慮してなされたものであり、簡単な構成で排気浄化性能を充分に確保しつつ、リーン燃焼やポンピングロス低減等による燃費改善効果が得られる火花点火式エンジンを提供するものである。   The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and is a spark ignition engine capable of obtaining fuel efficiency improvement effects such as lean combustion and reduction of pumping loss while ensuring sufficient exhaust purification performance with a simple configuration. Is to provide.

請求項1に係る発明は、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもつように設定された多気筒の火花点火式エンジンであって、エンジンの部分負荷領域で、排気行程と吸気行程とが一致する一対の気筒間において排気行程に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に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既燃ガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比として燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに後続気筒で燃焼させる特殊運転モードの制御を実行する運転モード制御手段を備え、上記先行気筒に接続された気筒間ガス通路の上流端部にガス導出弁を設けるとともに、上記後続気筒に接続された気筒間ガス通路の下流端部にガス導入弁を設け、上記特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を、ガス導出弁の開弁時期よりも遅い時期に設定したものである。   The invention according to claim 1 is a multi-cylinder spark ignition engine in which the combustion cycle of each cylinder is set to have a predetermined phase difference, and the exhaust stroke and the intake stroke are reduced in a partial load region of the engine. The burned gas discharged from the preceding cylinder in the exhaust stroke between a pair of matching cylinders is directly introduced into the succeeding cylinder in the intake stroke through the inter-cylinder gas passage, and the burned gas discharged from the succeeding cylinder is Combustion is performed with the air-fuel ratio of the preceding cylinder set to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio while the two-cylinder connection state is led to the exhaust passage, and the burned gas having the lean air-fuel ratio is transferred from the preceding cylinder to the succeeding cylinder. An upstream end of an inter-cylinder gas passage connected to the preceding cylinder is provided with an operation mode control means for performing control of a special operation mode for burning in the subsequent cylinder together with the newly supplied fuel. And a gas introduction valve at the downstream end of the inter-cylinder gas passage connected to the succeeding cylinder, and the timing of opening the gas introduction valve during the control of the special operation mode is It is set at a time later than the valve opening time.

請求項2に係る発明は、上記請求項1に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導出弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点よりも早い時期に設定したものである。   According to a second aspect of the present invention, in the spark ignition type engine according to the first aspect, the opening timing of the gas introduction valve at the time of control in the special operation mode is set at or near the exhaust top dead center of the subsequent cylinder. The opening timing of the gas outlet valve is set earlier than the exhaust top dead center of the subsequent cylinder.

請求項3に係る発明は、上記請求項1または2に記載の火花点火式エンジンにおいて、後続気筒の排気ガスを排気通路に排出する排気弁と、上記ガス導入弁とを後続気筒に相隣接して配設したものである。   According to a third aspect of the present invention, in the spark ignition engine according to the first or second aspect, the exhaust valve for exhausting the exhaust gas of the subsequent cylinder to the exhaust passage and the gas introduction valve are adjacent to the subsequent cylinder. Arranged.

請求項4に係る発明は、上記請求項1〜3の何れかの1項に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の閉弁時期をガス導出弁の閉弁時期よりも遅い時期に設定したものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the spark ignition engine according to any one of the first to third aspects of the present invention, the closing timing of the gas introduction valve is determined when the gas introduction valve is closed during the control in the special operation mode. The time is set later than the time.

請求項5に係る発明は、上記請求項4に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時におけるガス導出弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導入弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点よりも遅い時期に設定したものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the spark ignition type engine according to the fourth aspect, the closing timing of the gas outlet valve at the time of control in the special operation mode is set at or near the exhaust top dead center of the preceding cylinder. The closing timing of the gas introduction valve is set to a timing later than the exhaust top dead center of the preceding cylinder.

請求項6に係る発明は、上記請求項1〜5の何れかの1項に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時における後続気筒の排気弁とガス導入弁とのオーバラップ期間をクランク角度で5°以下に設定したものである。   The invention according to claim 6 is the spark ignition engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the overlap period between the exhaust valve and the gas introduction valve of the subsequent cylinder at the time of control in the special operation mode. Is set to 5 ° or less in crank angle.

請求項7に係る発明は、上記請求項1〜6の何れかの1項に記載の火花点火式エンジンにおいて、気筒間ガス通路の上流端部および下流端部に設けられたガス導出弁およびガス導入弁をそれぞれ同一径のポペット弁により構成するとともに、ガス導入弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を、ガス導出弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定したものである。   The invention according to claim 7 is the spark ignition engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the gas outlet valve and the gas provided at the upstream end and the downstream end of the inter-cylinder gas passage Each inlet valve is composed of poppet valves of the same diameter, and the set load of the valve spring that biases the gas inlet valve in the closing direction is higher than the set load of the valve spring that biases the gas outlet valve in the closing direction. Is set.

請求項1に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の開放時期を比較的に遅い時期に設定し、後続気筒の排気上死点近傍で閉時状態となる排気弁と上記ガス導入弁とのオーバラップ期間を短くすることにより、上記気筒間ガス通路から後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気ポートから排気通路側に吹き抜けるのを効果的に防止することができるため、後続気筒における燃焼性を確保することが可能となる。また、先行気筒側に設けられたガス導出弁の開放時期を比較的に早い時期に設定することにより、先行気筒から気筒間ガス通内に導出される既燃ガスの流動抵抗が増大するのを防止し、既燃ガスをスムーズに流動させることができるという利点がある。   In the invention according to claim 1, the gas provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinder is introduced into the subsequent cylinder through the inter-cylinder gas passage. By setting the opening timing of the introduction valve to a relatively late timing and shortening the overlap period between the exhaust valve and the gas introduction valve that are in the closed state near the exhaust top dead center of the subsequent cylinder, Since it is possible to effectively prevent the burned gas introduced into the succeeding cylinder from the gas passage from being blown out from the exhaust port to the exhaust passage, it is possible to ensure combustibility in the succeeding cylinder. In addition, by setting the opening timing of the gas outlet valve provided on the preceding cylinder side to a relatively early timing, the flow resistance of the burned gas derived from the preceding cylinder into the inter-cylinder gas passage is increased. There is an advantage that the burned gas can flow smoothly.

請求項2に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点ないしその近傍に設定したため、上記気筒間ガス通路から後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気行程中に排気ポートを介して排気通路内側に吹き抜けるのを、さらに効果的に防止することができるとともに、ピストンの頭上に設けられたガス導入弁(ポペット弁)が、ピストン上死点付近ではリフトしていない状態にあるため、その分ピストン上死点位置をガス導入弁に近づけることができ、これに対応して後続気筒の幾何学的圧縮比が高められることで、後続気筒を確実に圧縮自己着火させることができる。また、気筒間ガス通路の上流端部に設けられたガス導出弁の開弁時期を上記ガス導入弁の開弁時期よりも後続気筒の排気上死点よりも早い時期に設定したため、先行気筒から気筒間ガス通内に導出される既燃ガスの流動抵抗が効果的に増大するのを効果的に防止し、既燃ガスをスムーズに流動させることができる。   In the invention according to claim 2, the gas provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinder is introduced into the subsequent cylinder through the inter-cylinder gas passage. Since the opening timing of the introduction valve is set at or near the exhaust top dead center of the subsequent cylinder, the burned gas introduced into the subsequent cylinder from the inter-cylinder gas passage is exhausted through the exhaust port during the exhaust stroke. Blowing inward can be prevented more effectively, and the gas introduction valve (poppet valve) provided above the piston head is not lifted near the top dead center of the piston. The piston top dead center position can be brought close to the gas introduction valve, and the geometric compression ratio of the succeeding cylinder is increased correspondingly, so that the succeeding cylinder can be surely compressed and self-ignited. In addition, since the opening timing of the gas outlet valve provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage is set earlier than the exhaust top dead center of the succeeding cylinder than the opening timing of the gas introducing valve, It is possible to effectively prevent the flow resistance of the burned gas led out into the inter-cylinder gas passage from increasing effectively, and the burned gas can flow smoothly.

請求項3に係る発明のように、後続気筒の排気ガスを排気通路に排出する排気弁と、上記ガス導入弁とを相隣接して後続気筒に配設した場合には、上記気筒間ガス通路から後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気ポートを介して排気通路側に吹き抜け易いため、上記のように先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の開弁時期を、気筒間ガス通路の上流端部に設けられたガス導出弁の開弁時期よりも遅い時期に設定し、後続気筒の排気上死点近傍で停止状態となる排気弁と上記ガス導入弁とのオーバラップ期間を短くすることにより、後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気通路側に吹き抜けるのを防止する効果が顕著に得られるという利点がある。   When the exhaust valve for discharging the exhaust gas of the succeeding cylinder to the exhaust passage and the gas introduction valve are arranged adjacent to each other in the succeeding cylinder as in the invention according to claim 3, the inter-cylinder gas passage From the above, the burned gas introduced into the succeeding cylinder easily blows through the exhaust port to the exhaust passage side, so that the burned gas discharged from the preceding cylinder as described above passes to the succeeding cylinder via the inter-cylinder gas passage. In the state where the two cylinders are connected, the opening timing of the gas introduction valve provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage is determined from the opening timing of the gas outlet valve provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage. The burned gas introduced into the succeeding cylinder is reduced by shortening the overlap period between the exhaust valve that is stopped near the exhaust top dead center of the succeeding cylinder and the gas introducing valve. Significant effect of preventing blow-off to the exhaust passage side There is an advantage that is obtained.

請求項4に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁を比較的に遅閉じ状態とすることにより、気筒間ガス通路を介して後続気筒内に導入される既燃ガスの流動損失を抑制し、後続気筒内に上記既燃ガスをスムーズに導入させて後続気筒の燃焼性を向上させることができるとともに、先行気筒側のガス導出弁を比較的に早閉じ状態とすることにより、先行気筒の内部EGR量を低減して先行気筒に対する新気の導入量を確保することができる。   In the invention according to claim 4, the gas provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinder is introduced into the subsequent cylinder through the inter-cylinder gas passage. By making the introduction valve relatively closed, the flow loss of the burned gas introduced into the succeeding cylinder through the inter-cylinder gas passage is suppressed, and the burned gas is smoothly introduced into the succeeding cylinder. Thus, the combustibility of the succeeding cylinder can be improved, and the gas outlet valve on the preceding cylinder side is closed relatively quickly, thereby reducing the internal EGR amount of the preceding cylinder and reducing the amount of fresh air with respect to the preceding cylinder. An introduction amount can be secured.

請求項5に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態で、気筒間ガス通路の上流端部に設けられたガス導出弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点ないしその近傍に設定することにより、先行気筒の内部EGR量を効果的に低減して先行気筒に対する新気の導入量を充分に確保することができるとともに、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点よりも遅い時期に設定することにより、気筒間ガス通路を介して後続気筒内に導入される既燃ガスの流動損失を効果的に抑制し、後続気筒内に既燃ガスを充分に導入させて後続気筒の燃焼性を確実に向上させることができる。   In the invention according to claim 5, the gas provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinder is introduced into the subsequent cylinder through the inter-cylinder gas passage. By setting the closing timing of the lead-out valve at or near the exhaust top dead center of the preceding cylinder, the internal EGR amount of the preceding cylinder can be effectively reduced and a sufficient amount of fresh air introduced into the preceding cylinder can be secured. And the subsequent cylinder via the inter-cylinder gas passage by setting the closing timing of the gas introduction valve provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage to a time later than the exhaust top dead center of the preceding cylinder. The flow loss of the burned gas introduced into the inside can be effectively suppressed, and the burnt gas can be sufficiently introduced into the succeeding cylinder to reliably improve the combustibility of the succeeding cylinder.

請求項6に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態で、後続気筒の排気弁とガス導入弁とがオーバラップ状態となる期間を略0とすることにより、後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気通路側に吹き抜けるのを可及的に抑制することができる。   In the invention according to claim 6, the exhaust valve and the gas introduction valve of the subsequent cylinder overlap in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinder is introduced to the subsequent cylinder through the inter-cylinder gas passage. By setting the period of the state to be substantially 0, it is possible to suppress the burned gas introduced into the succeeding cylinder from blowing into the exhaust passage as much as possible.

請求項7に係る発明は、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態で、気筒間ガス通路内に導入された上記既燃ガスの圧力がガス導入弁に作用することに起因してガス導入弁が開弁状態となるのを効果的に防止し、後続気筒内に既燃ガスが設定時期よりも早期に導入されることに起因した既燃ガスの吹き抜けを可及的に抑制できるという利点がある。   The invention according to claim 7 is the burned gas introduced into the inter-cylinder gas passage in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinder is introduced into the subsequent cylinder through the inter-cylinder gas passage. This effectively prevents the gas introduction valve from opening due to the pressure of the gas acting on the gas introduction valve, and the burned gas is introduced into the succeeding cylinder earlier than the set time. There is an advantage that it is possible to suppress the blow-by of the burned gas as much as possible.

図1は、本発明が適用され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。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。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine to which the present invention is applied, and FIG. 2 schematically shows a structure of one cylinder of an engine body 1 and intake / exhaust valves provided for the cylinder. In these drawings, the engine body 1 has a plurality of cylinders, and in the illustrated embodiment, has four cylinders 2A to 2D. A piston 3 is fitted into each of the cylinders 2 </ b> A to 2 </ b> D, and a combustion chamber 4 is formed above the piston 3. A spark plug 7 is provided at the top of the combustion chamber 4 of each cylinder 2 </ b> A to 2 </ b> D, and the tip of the plug faces the combustion chamber 4. An ignition circuit 8 capable of controlling the ignition timing by electronic control is connected to the spark plug 7.

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、図略のニードル弁およ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、かつ圧縮行程における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。   A fuel injection valve 9 that directly injects fuel into the combustion chamber 4 is provided at a side portion of the combustion chamber 4. The fuel injection valve 9 includes a needle valve and a solenoid (not shown). When a pulse signal is input, the fuel injection valve 9 is driven for a time corresponding to the pulse width at the pulse input timing to open the valve. It is comprised so that the quantity of fuel according to may be injected. The fuel injection valve 9 is supplied with fuel by a fuel pump (not shown) via a fuel supply passage and the like, and a fuel supply system is provided so that a fuel pressure higher than the pressure in the combustion chamber in the compression stroke can be applied. It is configured.

そして、各気筒2A〜2Dが所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張および排気の各行程からなるサイクルを行うように構成されており、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。なお、図5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が行われることを表している。   Each cylinder 2A to 2D is configured to perform a cycle including intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. In the case of a four-cylinder engine, the first cylinder from one end in the cylinder row direction 2A, 2nd cylinder 2B, 3rd cylinder 2C, 4th cylinder 2D, as shown in FIG. 5, the cycle is in the order of 1st cylinder 2A, 3rd cylinder 2C, 4th cylinder 2D, 2nd cylinder 2B. The crank angle is performed with a phase difference of 180 °. In FIG. 5, EX is an exhaust stroke, IN is an intake stroke, F is fuel injection, S is forced ignition, and a star mark in the drawing indicates that compression ignition is performed.

排気行程と吸気行程が一致する一対の気筒間には、排気行程と吸気行程が一致して両行程がぴったりと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)に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(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、および、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および4番気筒2Dが先行気筒、2番気筒2Bおよび3番気筒2Cが後続気筒となる。   Between a pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke coincide with each other, from the cylinder on the exhaust stroke side when the exhaust stroke and the intake stroke coincide with each other and exactly overlap each other (this is referred to as a preceding cylinder in this specification) An inter-cylinder gas passage 22 is provided so that the burned gas can be guided as it is to a cylinder on the intake stroke side (referred to as a subsequent cylinder in the present specification). In the four-cylinder engine of this embodiment, as shown in FIG. 5, the exhaust stroke (EX) of the first cylinder 2A and the intake stroke (IN) of the second cylinder 2B overlap, and the exhaust stroke (EX) of the fourth cylinder 2D. ) And the intake stroke (IN) of the third cylinder 2C overlap, so that the first cylinder 2A and the second cylinder 2B, and the fourth cylinder 2D and the third cylinder 2C form a pair, respectively, and the first cylinder 2A and the fourth cylinder The cylinder 2D is the preceding cylinder, the second cylinder 2B, and the third cylinder 2C are the subsequent cylinders.

各気筒の吸・排気ポートとこれに接続される吸気通路、排気通路およ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。先行気筒である1番気筒2Aおよび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および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12とが配設されている。   Specifically, the intake / exhaust port of each cylinder and the intake passage, exhaust passage, and inter-cylinder gas passage connected thereto are configured as follows. The first cylinder 2A and the fourth cylinder 2D, which are the preceding cylinders, respectively include an intake port 11 for introducing fresh air, and a first exhaust port 12a for sending burned gas (exhaust gas) to the exhaust passage. A second exhaust port 12b for leading the burned gas to the subsequent cylinder is provided. The second cylinder 2B and the third cylinder 2C, which are the subsequent cylinders, respectively, have a first intake port 11a for introducing fresh air and a second intake port for introducing burned gas from the preceding cylinder. 11b and an exhaust port 12 for sending burned gas to the exhaust passage.

図1に示す例では、先行気筒2A,2Dにおける吸気ポート11および後続気筒2B,2Cにおける第1吸気ポート11aが、1気筒当り2個ずつ、燃焼室の一方側半部に並列的に設けられている。また、先行気筒2A,2Dにおける第1排気ポート12aおよび第2排気ポート12bならびに後続気筒2B,2Cにおける第2吸気ポート11bおよび排気ポート12が、燃焼室の他方側半部に並列的に設けられている。すなわち、後続気筒2B,2Cの他方側半部には、後述するように排気ポート12を開閉する排気弁32と、第2吸気ポート11bを開閉するガス導入弁31bとが相隣接して配設されている。   In the example shown in FIG. 1, two intake ports 11 in the preceding cylinders 2A and 2D and two first intake ports 11a in the succeeding cylinders 2B and 2C are provided in parallel in one half of the combustion chamber. ing. Further, the first exhaust port 12a and the second exhaust port 12b in the preceding cylinders 2A and 2D and the second intake port 11b and the exhaust port 12 in the subsequent cylinders 2B and 2C are provided in parallel in the other half of the combustion chamber. ing. That is, an exhaust valve 32 that opens and closes the exhaust port 12 and a gas introduction valve 31b that opens and closes the second intake port 11b are disposed adjacent to each other in the other half of the succeeding cylinders 2B and 2C, as will be described later. Has been.

先行気筒2A,2Dにおける吸気ポート11および後続気筒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。   A downstream end of a branch intake passage 16 for each cylinder in the intake passage 15 is connected to the intake port 11 in the preceding cylinders 2A and 2D and the first intake port 11a in the subsequent cylinders 2B and 2C. In the vicinity of the downstream end of each branch intake passage 16, a multiple throttle valve 17 that is linked to each other via a common shaft is provided. This multiple throttle valve 17 is driven by an actuator 18 in accordance with a control signal, The intake air amount is adjusted. Note that an air flow sensor 19 that detects an intake air flow rate is provided in a common intake passage upstream of the collecting portion in the intake passage 15.

先行気筒2A,2Dにおける第1排気ポート12aおよび後続気筒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の上流端部が接続されている。また、1番気筒2Aと2番気筒2Bとの間および3番気筒2Cと4番気筒2Dとの間には、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の上流端部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の下流端部が接続されている。   An upstream end portion of a branch exhaust passage 21 for each cylinder in the exhaust passage 20 is connected to the first exhaust port 12a in the preceding cylinders 2A and 2D and the exhaust port 12 in the subsequent cylinders 2B and 2C. Further, an inter-cylinder gas passage 22 is provided between the first cylinder 2A and the second cylinder 2B and between the third cylinder 2C and the fourth cylinder 2D, respectively, and the first and fourth cylinders which are the preceding cylinders. The upstream end portion of the inter-cylinder gas passage 22 is connected to the second exhaust ports 12b of 2A and 2D, and the inter-cylinder gas passage 22 is connected to the second intake ports 11b of the second and third cylinders 2B and 2C as the subsequent cylinders. Are connected at the downstream end.

上記気筒間ガス通路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O2センサ25が設けられており、その出力に基づいて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ようになっている。 The inter-cylinder gas passage 22 is provided with a linear O 2 sensor 25 whose output linearly changes in accordance with the oxygen concentration, and for the preceding cylinders 2A and 2D that have a predetermined lean air-fuel ratio based on the output. The fuel injection amount is feedback controlled.

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O2センサ23が設けられている。O2センサ23は、理論空燃比付近で出力が急変するλO2センサであり、このλO2センサ23の出力に基づいて後続気筒2B,2C(各気筒独立状態のときは先行気筒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ように構成されている。さらに、上記O2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1)付近にあるときにHC,COおよびNOxに対して高い浄化性能を示す触媒である。 An O 2 sensor 23 that detects the air-fuel ratio by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided at the downstream of the branch exhaust passage 21 in the exhaust passage 20. The O 2 sensor 23 is a λO 2 sensor whose output changes suddenly in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. Based on the output of the λO 2 sensor 23, the succeeding cylinders 2B and 2C (the preceding cylinders 2A and 2D when each cylinder is in an independent state) The fuel injection amount with respect to (including) is feedback-controlled. Further, a three-way catalyst 24 for exhaust purification is provided in the exhaust passage 20 downstream of the O 2 sensor 23. As is generally known, the three-way catalyst 24 has high purification performance for HC, CO, and NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is near the stoichiometric air-fuel ratio (that is, the excess air ratio λ is 1). It is the catalyst shown.

各気筒の吸・排気ポートを開閉する各弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになっている。先行気筒2A,2Dにおける吸気ポート11、第1排気ポート12aおよび第2排気ポート12bにはそれぞれ吸気弁31、排気弁32aおよびガス導出弁32bが設けられ、また後続気筒2B,2Cにおける第1吸気ポート11a、第2吸気ポート11bおよび排気ポート12にはそれぞれ吸気弁31a、ガス導入弁31bおよび排気弁32が設けられている。   The valves for opening and closing the intake / exhaust ports of each cylinder and the valve operating mechanism for these valves are as follows. The intake port 11, the first exhaust port 12a and the second exhaust port 12b in the preceding cylinders 2A and 2D are provided with an intake valve 31, an exhaust valve 32a and a gas outlet valve 32b, respectively, and the first intake in the subsequent cylinders 2B and 2C. The port 11a, the second intake port 11b, and the exhaust port 12 are provided with an intake valve 31a, a gas introduction valve 31b, and an exhaust valve 32, respectively.

上記各弁31,32a,32b,31a,31b,32は、それぞれ図外のバルブスプリングにより閉止方向に付勢されたポペット弁からなり、各気筒が吸気行程または排気行程にあるときにカムシャフト33,34に設けられた駆動カムにより押し下げられて開放状態となるが、その開閉時期は必ずしも上死点や下死点に限らず、必要に応じて上死点または下死点から所定のクランク角だけずれた時期に設定されている。そして、上記気筒間ガス通路22の下流端部に設けられたガス導入弁31bを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重、つまりガス導入弁31bの閉止状態におけるバルブスプリングの付勢力が、気筒間ガス通路22の上流端部に設けられたガス導出弁32bを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定されている。なお、ガス導入弁31bとガス導出弁32bとを構成するポペット弁の弁径は、同一径に設定されており、両者のポペット弁の仕様から考えるとバルブスプリングのセット荷重は同一でよいが、本発明の実施形態においては、ガス導入弁31b側のバルブスプリングのセット荷重をガス導出弁32b側に比べて相対的に高く設定している。   Each of the valves 31, 32a, 32b, 31a, 31b, and 32 is a poppet valve that is urged in the closing direction by a valve spring (not shown). When each cylinder is in the intake stroke or the exhaust stroke, the camshaft 33 , 34 is pushed down by the drive cams provided in the open state, but the opening / closing timing is not necessarily limited to top dead center or bottom dead center, and a predetermined crank angle from top dead center or bottom dead center as required. It is set at a time shifted by only. The set load of the valve spring that urges the gas introduction valve 31b provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage 22 in the closing direction, that is, the urging force of the valve spring when the gas introduction valve 31b is closed is It is set to a value higher than the set load of the valve spring that biases the gas outlet valve 32b provided at the upstream end of the inter-gas passage 22 in the closing direction. Note that the diameters of the poppet valves constituting the gas introduction valve 31b and the gas outlet valve 32b are set to the same diameter, and the set load of the valve springs may be the same considering the specifications of both poppet valves. In the embodiment of the present invention, the set load of the valve spring on the gas introduction valve 31b side is set relatively higher than that on the gas outlet valve 32b side.

さらに、上記各弁のうちで第2排気弁32a、ガス導出弁32b、第1吸気弁31およびガス導入弁31bに対しては、これらの弁を作動状態と停止状態とに切り換える弁停止機構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から弁への動力の伝達が遮断されて弁が停止されるように構成されたものである。   Further, among the above valves, for the second exhaust valve 32a, the gas outlet valve 32b, the first intake valve 31 and the gas introduction valve 31b, a valve stop mechanism 35 for switching these valves between an operating state and a stopped state. Is provided. The valve stop mechanism 35 has been known in the art and will not be shown in detail. For example, a hydraulic chamber that can supply and discharge hydraulic oil is provided in a tappet interposed between a cam and a valve shaft. When hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber, the cam operation is transmitted to the valve and the valve is opened and closed. When hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber, transmission of power from the cam to the valve is interrupted. The valve is configured to be stopped.

後続気筒2B,2C側の吸気弁31aおよび先行気筒2A,2D側の排気弁32aの弁停止機構35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が設けられており、ガス導入弁31bおよびガス導出弁32bの弁停止機構35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が設けられている(図3参照)。   A first control valve 37 is provided in the hydraulic oil supply / discharge passage 36 to the valve stop mechanism 35 of the intake valve 31a on the subsequent cylinders 2B, 2C side and the exhaust valve 32a on the preceding cylinders 2A, 2D side. A second control valve 39 is provided in the hydraulic oil supply / discharge passage 38 with respect to the valve stop mechanism 35 of the inlet valve 31b and the gas outlet valve 32b (see FIG. 3).

図3は、当実施形態における駆動、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およびリニアO2センサ25からの信号が入力されるとともに、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47とアクセル開度(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とからの信号が入力されるようになっている。このECU40から、点火回路8、各燃料噴射弁9、多連スロットル弁17のアクチュエータ18、第1,第2のコントロール弁37,39に対して制御信号が出力されるように構成されている。 FIG. 3 shows the configuration of the drive and control system in this embodiment. In this figure, an engine control ECU (control unit) 40 composed of a microcomputer or the like receives signals from an air flow sensor 19, an O 2 sensor 23 and a linear O 2 sensor 25, and determines an operating state. Therefore, signals from an engine speed sensor 47 for detecting the engine speed and an accelerator position sensor 48 for detecting an accelerator position (accelerator pedal depression amount) are inputted. Control signals are output from the ECU 40 to the ignition circuit 8, the fuel injection valves 9, the actuator 18 of the multiple throttle valve 17, and the first and second control valves 37 and 39.

上記ECU40は、少なくともエンジンの低負荷低回転側の部分負荷領域で、ガス流通経路を2気筒接続状態(図6参照)としつつ、燃焼を行わせる制御手段を構成するものであり、運転状態判別手段41と、弁停止機構制御手段42と、吸入空気量制御手段43と、燃料噴射制御手段45および点火制御手段46からなる燃焼制御手段44とを備えている。   The ECU 40 constitutes a control means for performing combustion while keeping the gas flow path in a two-cylinder connection state (see FIG. 6) at least in a partial load region on the low load and low rotation side of the engine. Means 41, valve stop mechanism control means 42, intake air amount control means 43, combustion control means 44 including fuel injection control means 45 and ignition control means 46 are provided.

運転状態判別手段41は、回転数センサ47およびアクセル開度センサ48等から出力されたエンジンの運転状態(エンジン回転数およびエンジン負荷)の検出信号に基づき、運転状態が図4に示すような低負荷低回転側の部分負荷領域Aと、高負荷側ないし高回転側の全負荷領域Bと、アイドル運転領域Cのいずれの領域にあるかを判別し、所定の条件下(例えばエンジンが完全に暖機された状態)で、エンジンが部分負荷領域Aにある場合に2気筒接続状態とする特殊運転モードでの燃焼制御を実行し、全負荷領域Bまたはアイドル運転領域Cにある場合には各気筒独立状態とする通常運転モードでの燃焼制御を実行するように構成されている。   The operating state discriminating means 41 is based on the detection signal of the engine operating state (engine speed and engine load) output from the rotational speed sensor 47, the accelerator opening sensor 48, etc., and the operating state is low as shown in FIG. It is determined whether the load is in the partial load region A on the low rotation side, the full load region B on the high load side or on the high rotation side, or the idle operation region C. When the engine is in the partial load region A in the warm-up state), the combustion control is performed in the special operation mode in which the two-cylinder connection state is established, and when the engine is in the full load region B or the idle operation region C, Combustion control is performed in a normal operation mode in which the cylinder is independent.

弁停止機構制御手段42は、上記特殊運転モードおよび通常運転モードの判別結果に応じ、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。   The valve stop mechanism control means 42 controls each of the valve stop mechanisms 35 as follows by controlling the control valves 37 and 39 in accordance with the determination result of the special operation mode and the normal operation mode.

特殊運転モード:先行気筒排気弁32aおよび後続気筒吸気弁31aを停止状態
ガス導出弁32bおよびガス導入弁31bを作動状態
通常運転モード:先行気筒排気弁32aおよび後続気筒吸気弁31aを作動状態
ガス導出弁32bおよびガス導入弁31bを停止状態
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(以下これを実質的な理論空燃比という)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2A,2Dに供給されるように、スロットル開度が調節される。
Special operation mode: The leading cylinder exhaust valve 32a and the trailing cylinder intake valve 31a are stopped.
Gas derivation valve 32b and gas introduction valve 31b are in operating state Normal operation mode: Leading cylinder exhaust valve 32a and trailing cylinder intake valve 31a are in operating state
The gas outlet valve 32b and the gas introduction valve 31b are stopped. The intake air amount control means 43 controls the opening degree (throttle opening degree) of the throttle valve 17 by controlling the actuator 18, and according to the operating state. A target intake air amount is obtained from a map or the like, and the throttle opening is controlled according to the target intake air amount. In this case, in the special operation mode, as will be described later, in the succeeding cylinders 2B and 2C, excess air in the gas introduced from the preceding cylinder is newly supplied in a state where the intake air introduction from the branch intake passage 16 is blocked. Since the combustion is performed while the ratio to the fuel is the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as a substantial stoichiometric air-fuel ratio), the amount of fuel necessary for the combustion of the fuel corresponding to the required torque for the preceding and succeeding two cylinders The throttle opening is adjusted so that air (the amount of air that is the stoichiometric air-fuel ratio with respect to the amount of fuel for two cylinders) is supplied to the preceding cylinders 2A and 2D.

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からの燃料噴射量およ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および点火停止等の制御を行うように構成されている。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(燃料噴射の制御および点火の制御)状態が変更されるようになっている。   The combustion control unit 44 includes a fuel injection control unit 45 and an ignition control unit 46. The fuel injection control unit 45 causes the fuel injection amount and the injection timing from the fuel injection valves 9 provided in the respective cylinders 2A to 2D. Is controlled according to the operating state of the engine, and the ignition control means 46 controls the ignition timing and the ignition stop according to the operating state. In particular, the combustion control (fuel injection control and ignition control) state is changed depending on whether the operation state is the special operation mode or the normal operation mode.

すなわち、上記弁停止機構制御手段42等からなる運転モード制御手段により、エンジンが特殊運転モードの制御が実行される部分負荷領域Aでは、先行気筒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が制御されるとともに、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が設定され、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が設定される。一方、後続気筒2B,2Cに対しては、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対して燃料が供給され、実質的な理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されるとともに、吸気行程で燃料を噴射するように噴射タイミングが設定されるとともに、運転状態に応じて圧縮自己着火または強制点火による燃焼が行われるようになっている。   That is, in the partial load region A in which the engine is controlled in the special operation mode by the operation mode control means including the valve stop mechanism control means 42 and the like, the air-fuel ratio is set to the theoretical empty for the preceding cylinders 2A and 2D. The fuel injection amount is controlled to be a lean air-fuel ratio larger than the fuel ratio, preferably about twice or more than the theoretical air-fuel ratio, and fuel is injected in the compression stroke so that the mixture is stratified. And the ignition timing is set so that forced ignition is performed near the compression top dead center. On the other hand, for the succeeding cylinders 2B and 2C, fuel is supplied to the burned gas having a lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinders 2A and 2D, and the fuel injection amount is set so as to obtain a substantial stoichiometric air-fuel ratio. In addition to being controlled, the injection timing is set so as to inject fuel in the intake stroke, and combustion by compression self-ignition or forced ignition is performed according to the operating state.

また、エンジンが全負荷領域Bまたはアイドル運転領域C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て通常運転モードの燃焼制御が実行され、例えば通常運転モードにおける大部分の領域で各気筒2A〜2Dの空燃比を理論空燃比とし、最高負荷およびその付近の運転領域で各気筒2A〜2Dの空燃比を理論空燃比よりリッチとする制御が実行される。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で強制点火を行わせるように制御される。   Further, when the engine is in the full load region B or the idle operation region C, the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio of each of the cylinders 2A to 2D is equal to or lower than the theoretical air-fuel ratio, and combustion in the normal operation mode is performed. The control is executed, for example, the air-fuel ratio of each cylinder 2A to 2D is set to the stoichiometric air-fuel ratio in the most region in the normal operation mode, and the air-fuel ratio of each cylinder 2A to 2D in the operating region near the maximum load. More rich control is executed. In this case, the injection timing is set so that fuel is injected into each cylinder 2A to 2D in the intake stroke and the air-fuel mixture is made uniform, and forced ignition is performed in each cylinder 2A to 2D. Be controlled.

以上のような当実施形態の装置の作用を、図5〜図9を参照しつつ説明する。特殊運転モードでは、前述のように先行気筒2A,2Dの排気弁32aおよび後続気筒2B,2Cの吸気弁31aが停止状態、気筒間ガス通路22の上流端部に設けられたガス導出弁32bおよび気筒間ガス通路22の下流端部に設けられたガス導入弁31bが作動状態とされることにより、実質的な新気およびガスの流通経路が、図6に示すような2気筒接続状態とされ、先行気筒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から排出される排気ガスのみが排気通路20に導かれることになる。   The operation of the apparatus of the present embodiment as described above will be described with reference to FIGS. In the special operation mode, as described above, the exhaust valves 32a of the preceding cylinders 2A and 2D and the intake valves 31a of the succeeding cylinders 2B and 2C are stopped, and the gas outlet valve 32b provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage 22 and When the gas introduction valve 31b provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage 22 is activated, the substantial fresh air and gas flow paths are brought into a two-cylinder connection state as shown in FIG. The burned gas discharged from the preceding cylinders 2A and 2D is directly introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C through the inter-cylinder gas passage 22, and only the exhaust gas discharged from the succeeding cylinders 2B and 2C is discharged into the exhaust passage. Will be led to 20.

上記2気筒接続状態において、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O2センサ25によって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、かつ所定の点火時期に点火が行われることにより、超リーン空燃比での成層燃焼が行われる(図5参照)。 In the two-cylinder connected state, fresh air is introduced into the preceding cylinders 2A and 2D from the intake passage 15 during the intake stroke (arrow a in FIG. 6), and is detected by the linear O 2 sensor 25 in the preceding cylinders 2A and 2D. The fuel injection amount is feedback controlled so that the air-fuel ratio becomes a super-lean air-fuel ratio approximately twice or more than the stoichiometric air-fuel ratio, fuel is injected in the compression stroke, and ignition is performed at a predetermined ignition timing. Thus, stratified combustion is performed at an ultra lean air-fuel ratio (see FIG. 5).

その後、先行気筒2A,2Dの吸気行程と後続気筒2B,2Cの排気行程が一致する期間に、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中の白抜き矢印および図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、実質的な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た後、圧縮行程の上死点付近で燃焼室内の圧力および温度が上昇して圧縮自己着火が行われる。   Thereafter, during a period in which the intake strokes of the preceding cylinders 2A and 2D coincide with the exhaust strokes of the succeeding cylinders 2B and 2C, the burned gas discharged from the preceding cylinders 2A and 2D passes through the gas passage 22 to the succeeding cylinders 2B and 2C. It is introduced (the white arrow in FIG. 5 and the arrow b in FIG. 6). In the succeeding cylinders 2B and 2C, fuel is supplied to the burned gas having a lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinders 2A and 2D, and the fuel injection amount is controlled so as to obtain a substantial stoichiometric air-fuel ratio. After the fuel is injected in the intake stroke, the pressure and temperature in the combustion chamber rise near the top dead center of the compression stroke, and compression self-ignition is performed.

この場合、図7に示すように、気筒間ガス通路22の下流端部に設けられた上記ガス導入弁31bの開弁時期α1が、後続気筒2B,2Cの排気上死点TDCないしその近傍に設定されるとともに、気筒間ガス通路22の上流端部に設けられた上記ガス導出弁32bの開弁時期β1が、後続気筒2B,2Cの排気上死点TDCよりも所定のクランク角度、例えば50°CA(クランクアングル)だけ前に設定されることにより、特殊運転モードの制御時における上記ガス導入弁31bの開弁時期α1がガス導出弁32bの開弁時期β1よりも遅い時期に設定されている。   In this case, as shown in FIG. 7, the opening timing α1 of the gas introduction valve 31b provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage 22 is at or near the exhaust top dead center TDC of the succeeding cylinders 2B and 2C. The opening timing β1 of the gas outlet valve 32b provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage 22 is set to a predetermined crank angle, for example, 50 from the exhaust top dead center TDC of the succeeding cylinders 2B and 2C. By being set only before CA (crank angle), the valve opening timing α1 of the gas introduction valve 31b during the control of the special operation mode is set to a timing later than the valve opening timing β1 of the gas outlet valve 32b. Yes.

なお、本発明の実施形態では、先行気筒2A,2Dの空燃比制御の精度を高めるために、気筒間ガス通路22にリニアO2センサ25を設けて先行気筒2A,2Dの燃料噴射量をフィードバック制御しているが、上記リニアO2センサ25はなくてもよい。すなわち、先行気筒2A,2Dの燃料噴射量は、エアフローセンサ19、O2センサ23、回転数センサ47、アクセル開度センサ48、ECU40から、エンジンの運転状態に応じて予め設定された空燃比となるように、吸入空気量に対応する先行気筒2A,2Dの燃料噴射量を決定し(オープン制御)、後続気筒2B,2Cにおいては、O2センサ23の出力に基づいて、理論空燃比となるように燃料の噴射量をフィードバック制御してもよい。さらに、O2センサ23の出力に基づいて、先行気筒2A,2Dと後続気筒2B,2Cの双方の燃料噴射量を決定してもよい。 In the embodiment of the present invention, in order to improve the accuracy of air-fuel ratio control of the preceding cylinders 2A and 2D, a linear O 2 sensor 25 is provided in the inter-cylinder gas passage 22 to feed back the fuel injection amounts of the preceding cylinders 2A and 2D. Although controlled, the linear O 2 sensor 25 may be omitted. That is, the fuel injection amount of the preceding cylinders 2A and 2D is determined from the air flow sensor 19, the O 2 sensor 23, the rotation speed sensor 47, the accelerator opening sensor 48, and the ECU 40, and the air-fuel ratio set in advance according to the engine operating state. Thus, the fuel injection amounts of the preceding cylinders 2A and 2D corresponding to the intake air amount are determined (open control), and the succeeding cylinders 2B and 2C have the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the O 2 sensor 23. Thus, the fuel injection amount may be feedback controlled. Further, the fuel injection amounts of both the preceding cylinders 2A and 2D and the succeeding cylinders 2B and 2C may be determined based on the output of the O 2 sensor 23.

一方、後続気筒2B,2Cに設けられた排気弁32の閉弁時期γ2が、後続気筒2B,2Cの排気上死点TDCまたはその近傍、例えば排気上死点TDC後の4°CA程度の時期に設定され、後続気筒2B,2Cの燃焼室に相隣接して設けられた上記排気弁32とガス導入弁31bとのオーバラップ期間OBがクランク角度で5°CA以内に設定されることにより、上記排気弁32とガス導入弁31bとが実質的にオーバラップ状態となる期間が略0となるように構成されている。   On the other hand, the closing timing γ2 of the exhaust valve 32 provided in the succeeding cylinders 2B, 2C is the exhaust top dead center TDC of the succeeding cylinders 2B, 2C or the vicinity thereof, for example, a timing of about 4 ° CA after the exhaust top dead center TDC. And the overlap period OB between the exhaust valve 32 and the gas introduction valve 31b provided adjacent to the combustion chambers of the succeeding cylinders 2B and 2C is set within 5 ° CA in crank angle, A period in which the exhaust valve 32 and the gas introduction valve 31b are substantially overlapped is substantially zero.

また、気筒間ガス通路22の上流端部に設けられた上記ガス導出弁32bの閉弁時期β2が、先行気筒2A,2Dの排気上死点TDCないしその近傍に設定されるとともに、気筒間ガス通路22の下流端部に設けられた上記ガス導入弁31bの閉弁時期α2が、先行気筒2A,2Dの排気上死点TDCよりも所定のクランク角度、例えば54°CAだけ後に設定されることにより、特殊運転モードの制御時における上記ガス導入弁31bの閉弁時期α2がガス導出弁32bの閉弁時期β2よりも遅い時期に設定されている。   The valve closing timing β2 of the gas outlet valve 32b provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage 22 is set at or near the exhaust top dead center TDC of the preceding cylinders 2A and 2D, and the inter-cylinder gas. The valve closing timing α2 of the gas introduction valve 31b provided at the downstream end of the passage 22 is set after a predetermined crank angle, for example, 54 ° CA, after the exhaust top dead center TDC of the preceding cylinders 2A and 2D. Thus, the closing timing α2 of the gas introduction valve 31b at the time of control in the special operation mode is set to a timing later than the closing timing β2 of the gas outlet valve 32b.

上記ガス導入弁31bおよびガス導出弁32bのリフト特性は、図8に示すように、弁開放時および弁閉止時に、それぞれ定速度で弁開度が変化する開き側緩衝部L1および閉じ側緩衝部L2を有するとともに、これらの緩衝部L1,L2の間に揚程部Hを有するように設定されている。この実施形態では、上記弁開放時の開き側緩衝部L1と揚程部Hとの境界点、例えば上記ガス導入弁31bおよびガス導出弁32bのリフト量が0.4mm程度となってリフト速度が急変する時点、詳しくはリフト速度が定速度区間から正加速度区間に切り替わる時点を開弁時期α1,β1と定義し、リフト速度が正加速度区間(閉じ側緩衝部L2)から定速度区間(揚程部H)に切り替わる時点を上記閉弁時期α2,β2と定義する。   As shown in FIG. 8, the lift characteristics of the gas inlet valve 31b and the gas outlet valve 32b are as follows. The opening side buffer portion L1 and the closing side buffer portion whose valve opening changes at a constant speed when the valve is opened and when the valve is closed. It has L2, and it is set so that it may have the head part H between these buffer parts L1, L2. In this embodiment, when the valve is opened, a boundary point between the opening side buffer portion L1 and the lift portion H, for example, the lift amount of the gas inlet valve 31b and the gas outlet valve 32b is about 0.4 mm, and the lift speed changes suddenly. Specifically, the time when the lift speed is switched from the constant speed section to the positive acceleration section is defined as the valve opening timings α1 and β1, and the lift speed is changed from the positive acceleration section (closed-side buffer section L2) to the constant speed section (lift section H). ) Is defined as the valve closing timings α2 and β2.

上記のように先行気筒2A,2Dから排出された高温の既燃ガスが上記気筒間ガス通路22を介して後続気筒2B,2Cに導入されるように構成したため、後続気筒2B,2Cでは吸気行程で燃焼室内の温度を効果的に上昇させることができるとともに、この状態から、さらに圧縮行程で圧力および温度を上昇させることにより、圧縮行程の上死点付近で混合気を充分に圧縮自己着火させ得る程度まで燃焼室内の温度を上昇させることができる。しかも、上記先行気筒2A,2Dから導出された既燃ガスが後続気筒2B,2Cに導入されるまでの間に充分にミキシングされて均一に分布するとともに、吸気行程で後続気筒2B,2Cに噴射された燃料も圧縮行程終期までの間に燃焼室内全体に分散するので、理想的な同時圧縮着火の条件を満たすような混合気の分布状態が得られることになる。   Since the high-temperature burned gas discharged from the preceding cylinders 2A and 2D is introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C through the inter-cylinder gas passage 22 as described above, the intake stroke is performed in the succeeding cylinders 2B and 2C. In this state, the temperature in the combustion chamber can be effectively increased, and from this state, by further increasing the pressure and temperature in the compression stroke, the air-fuel mixture is sufficiently compressed and self-ignited near the top dead center of the compression stroke. The temperature in the combustion chamber can be increased to the extent that it is obtained. In addition, the burned gas derived from the preceding cylinders 2A and 2D is sufficiently mixed and evenly distributed until it is introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C, and injected into the succeeding cylinders 2B and 2C in the intake stroke. Since the burned fuel is also dispersed throughout the combustion chamber until the end of the compression stroke, an air-fuel mixture distribution state that satisfies the ideal simultaneous compression ignition condition can be obtained.

したがって、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あっても、同時圧縮着火により燃焼が急速に行われる等より、エンジンの熱効率が大幅に向上されることとなる。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、かつ後続気筒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、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ため、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。さらに、上記後続気筒2B,2Cでの圧縮自己着火が先行気筒2A,2Dから導出される既燃ガスの温度を利用して達成されるため、格別の加熱手段を用いたりエンジンの圧縮比を極端に高くしたりする等の構成を採用することなく、広い運転範囲に亘って圧縮自己着火を行わせることができるという利点がある。   Therefore, the subsequent cylinders 2B and 2C contain a large amount of burned gas components equivalent to EGR gas and the combustion is rapidly performed by simultaneous compression ignition even under the condition that the air-fuel ratio is lean. The thermal efficiency of the engine will be greatly improved. That is, in the preceding cylinders 2A and 2D, the heat efficiency is increased and the pumping loss is reduced by the stratified combustion in the ultra-lean state, and in the succeeding cylinders 2B and 2C, the pumping loss reducing effect is obtained as in the preceding cylinders 2A and 2D. Since the compression efficiency is performed in a uniform air-fuel mixture distribution state, the thermal efficiency is increased, and the fuel efficiency is greatly improved by these actions. Further, since the compression self-ignition in the succeeding cylinders 2B and 2C is achieved by using the temperature of the burned gas derived from the preceding cylinders 2A and 2D, a special heating means is used or the compression ratio of the engine is extremely reduced. There is an advantage that the compression self-ignition can be performed over a wide operating range without adopting a configuration such as increasing the speed.

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。   Further, the preceding cylinders 2A and 2D have a lean air-fuel ratio that is approximately twice or more than the theoretical air-fuel ratio, so that the amount of NOx generated is suppressed to be relatively small. In the succeeding cylinders 2B and 2C, the preceding cylinders 2A and 2D Since the burned gas is introduced from this state, a state equivalent to that in which a large amount of EGR is performed is obtained, so that the generation of NOx is sufficiently suppressed. This is also advantageous for improving emissions.

そして、上記のように特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁31bの開弁時期α1を、ガス導出弁32bの開弁時期β1よりも遅い時期に設定したため、先行気筒2A,2Dから排出される既燃ガスが後続気筒2B,2Cに気筒間ガス通路22を介して導入される2気筒接続状態で、後続気筒2B,2Cの排気上死点近傍で閉弁状態となる排気弁32と上記ガス導入弁31bとのオーバラップ期間OBを短くすることにより、上記気筒間ガス通路22から後続気筒2B,2C内に導入された上記既燃ガスが排気ポート12を介して排気通路20側に吹き抜けるのを効果的に防止し、後続気筒2B,2Cにおける燃焼性を確保できるという利点がある。しかも、気筒間ガス通路22の上流端部に設けられたガス導出弁32bを早期に開放することにより、先行気筒2A,2Dから気筒間ガス通路22内に導出される既燃ガスの流動抵抗が増大するのを防止して既燃ガスをスムーズに流動させることができる。   Since the opening timing α1 of the gas introduction valve 31b at the time of control in the special operation mode is set to a timing later than the opening timing β1 of the gas outlet valve 32b as described above, the gas is discharged from the preceding cylinders 2A and 2D. The exhaust valve 32 and the gas which are closed in the vicinity of the exhaust top dead center of the succeeding cylinders 2B and 2C in a two-cylinder connection state where the burned gas is introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C via the inter-cylinder gas passage 22 By shortening the overlap period OB with the introduction valve 31b, the burnt gas introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C from the inter-cylinder gas passage 22 is blown through the exhaust port 12 to the exhaust passage 20 side. Is effectively prevented, and the combustibility in the succeeding cylinders 2B and 2C can be secured. In addition, by opening the gas outlet valve 32b provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage 22 at an early stage, the flow resistance of the burned gas led out from the preceding cylinders 2A and 2D into the inter-cylinder gas passage 22 is increased. It is possible to prevent the increase and make the burned gas flow smoothly.

また、上記のように特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁31bの開弁時期α1を、排気弁32の閉弁時期γ2とともに、後続気筒の2B,2Cの排気上死点TDCまたはその近傍に設定することにより、ピストン上死点時において排気弁32とガス導入弁31bとが実質的にリフトしていない状態であることから、後続気筒2B,2Cのピストン上死点位置を比較的に高く設定でき、その分、先行気筒2A,2Dに比べて後続気筒2B,2Cの幾何学的圧縮比を高い値に設定することができて、後続気筒2B,2Cを効果的に圧縮自己着火させることができる。なお、後続気筒2B,2Cでは、特殊運転モードおよび通常運転モードに何れにおいも均質燃焼が行われるため、この均質燃焼に適するように燃焼室4の底面、つまりピストン3の上面をフラットに形成することが可能であり、これによっても先行気筒2A,2Dに比べて後続気筒2B,2Cの幾何学的的圧縮比を、さらに増大させることが可能となる。   Further, as described above, the opening timing α1 of the gas introduction valve 31b during the control of the special operation mode is set to the exhaust top dead center TDC of the subsequent cylinders 2B and 2C or the vicinity thereof together with the closing timing γ2 of the exhaust valve 32. By setting, since the exhaust valve 32 and the gas introduction valve 31b are not substantially lifted at the piston top dead center, the piston top dead center positions of the succeeding cylinders 2B and 2C are relatively high. Accordingly, the geometric compression ratio of the succeeding cylinders 2B and 2C can be set to a higher value than the preceding cylinders 2A and 2D, and the succeeding cylinders 2B and 2C can be effectively compressed and self-ignited. Can do. In the succeeding cylinders 2B and 2C, homogeneous combustion is performed in both the special operation mode and the normal operation mode. Therefore, the bottom surface of the combustion chamber 4, that is, the upper surface of the piston 3 is formed flat so as to be suitable for this homogeneous combustion. This also makes it possible to further increase the geometric compression ratio of the succeeding cylinders 2B and 2C compared to the preceding cylinders 2A and 2D.

上記実施形態に示すように、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁31bの開弁時期α1を後続気筒2B,2Cの排気上死点TDCないしその近傍に設定した場合には、後続気筒2B,2Cの排気行程中に、上記気筒間ガス通路22から後続気筒2B,2C内に上記既燃ガスが導入されることに起因した排気通路20側への既燃ガスの吹き抜けを、さらに効果的に防止して後続気筒2B,2Cにおける燃焼性を確保することができるとともに、後続気筒2B,2Cの有効圧縮比を充分に上昇させて後続気筒2B,2Cを効果的に圧縮自己着火させることができる。しかも、ガス導出弁32bの開弁時期β1を後続気筒2B,2Cの排気上死点TDCよりも所定のクランク角度だけ早い時期に設定することにより、先行気筒2A,2Dから気筒間ガス通路22内に導出される既燃ガスの流動抵抗が増大するのを効果的に防止して既燃ガスをスムーズに流動させることができる。   As shown in the above embodiment, when the valve opening timing α1 of the gas introduction valve 31b at the time of control in the special operation mode is set at or near the exhaust top dead center TDC of the subsequent cylinders 2B and 2C, During the 2C exhaust stroke, the burnt gas can be more effectively blown out to the exhaust passage 20 due to the introduction of the burned gas from the inter-cylinder gas passage 22 into the succeeding cylinders 2B and 2C. Thus, the combustibility in the succeeding cylinders 2B and 2C can be secured, and the effective compression ratio of the succeeding cylinders 2B and 2C can be sufficiently increased to effectively compress and ignite the succeeding cylinders 2B and 2C. . In addition, the valve opening timing β1 of the gas outlet valve 32b is set to a timing earlier than the exhaust top dead center TDC of the subsequent cylinders 2B and 2C by a predetermined crank angle, so that the gas from the preceding cylinders 2A and 2D to the inter-cylinder gas passage 22 can be obtained. Thus, it is possible to effectively prevent the flow resistance of the burned gas derived from increasing, and to make the burned gas flow smoothly.

また、上記実施形態に示すように、後続気筒2B,2Cの排気ガスを排気通路20に排出する排気弁32と、上記ガス導入弁31bとが相隣接して後続気筒2B,2Cに配設されている場合には、上記気筒間ガス通路22から後続気筒2B,2C内に導入された上記既燃ガスが排気ポート12を介して排気通路20側に吹き抜け易い傾向にあるため、上記のように先行気筒2A,2Dから排出される既燃ガスが後続気筒2B,2Cに気筒間ガス通路22を介して導入される2気筒接続状態で、気筒間ガス通路22の下流端部に設けられたガス導入弁31bの開弁時期α1を、気筒間ガス通路22の上流端部に設けられたガス導出弁32bの開弁時期β1よりも遅い時期に設定し、後続気筒2B,2Cに設けられた排気弁32と上記ガス導入弁31bとのオーバラップ期間OBを短くすることにより、後続気筒2B,2C内に導入された上記既燃ガスの排気通路20への吹き抜けを防止する効果が顕著に得られるという利点がある。   Further, as shown in the above embodiment, the exhaust valve 32 for discharging the exhaust gas of the subsequent cylinders 2B and 2C to the exhaust passage 20 and the gas introduction valve 31b are disposed adjacent to each other in the subsequent cylinders 2B and 2C. In this case, the burned gas introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C from the inter-cylinder gas passage 22 tends to blow through the exhaust port 12 to the exhaust passage 20 side. Gas provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage 22 in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinders 2A and 2D is introduced into the subsequent cylinders 2B and 2C through the inter-cylinder gas passage 22 The valve opening timing α1 of the introduction valve 31b is set to a timing later than the valve opening timing β1 of the gas outlet valve 32b provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage 22, and the exhaust gas provided in the succeeding cylinders 2B and 2C. Valve 32 and gas introduction valve 3 By shortening the overlap period OB with 1b, there is an advantage that the effect of preventing the burned gas introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C from being blown into the exhaust passage 20 is remarkably obtained.

さらに、上記実施形態では、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁31bの閉弁時期α2をガス導出弁32bの閉弁時期β2よりも遅い時期に設定し、上記ガス導入弁31bを相対的に遅閉じ状態とするように構成したため、先行気筒2A,2Dから排出される既燃ガスの後続気筒2B,2Cに気筒間ガス通路22を介して導入される際に、大きな流動損失が生じるのを防止し、後続気筒2B,2Cに対する上記既燃ガスの導入量充分に確保して後続気筒2B,2Cの燃焼性を向上させることができる。しかも、ガス導出弁32bを相対的に早閉じ状態とすることにより、先行気筒2A,2Dの内部EGR量が増大するのを防止して先行気筒2A,2Dに対する新気の導入量を充分に確保することができる。したがって、先行気筒2A,2Dにおける燃焼性を向上させて高温の既燃ガスを後続気筒2B,2C内に導入させることにより、後続気筒2B,2Cの圧縮自己着火性を効果的に向上させることができるとともに、運転状態に応じたエンジン出力が得られるという利点がある。   Furthermore, in the above embodiment, the closing timing α2 of the gas introduction valve 31b during the control of the special operation mode is set to a timing later than the closing timing β2 of the gas outlet valve 32b, and the gas introduction valve 31b is relatively moved. Since it is configured to be in the late closing state, a large flow loss occurs when the burned gas discharged from the preceding cylinders 2A and 2D is introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C through the inter-cylinder gas passage 22. Therefore, it is possible to improve the combustibility of the succeeding cylinders 2B and 2C by sufficiently ensuring the introduction amount of the burned gas to the succeeding cylinders 2B and 2C. In addition, by setting the gas outlet valve 32b to a relatively early closing state, the amount of internal EGR in the preceding cylinders 2A and 2D is prevented from increasing, and a sufficient amount of fresh air is introduced into the preceding cylinders 2A and 2D. can do. Therefore, by improving the combustibility in the preceding cylinders 2A and 2D and introducing high-temperature burned gas into the succeeding cylinders 2B and 2C, the compression self-ignitability of the succeeding cylinders 2B and 2C can be effectively improved. In addition, there is an advantage that an engine output corresponding to the operating state can be obtained.

特に、上記実施形態に示すように、特殊運転モードの制御時におけるガス導出弁32bの閉弁時期β2を先行気筒2A,2Dの排気上死点TDCないしその近傍に設定した場合には、先行気筒2A,2Dの排気上死点TDC後にガス導出弁32bが開状態に維持されることに起因した内部EGRの発生を効果的に抑制し、先行気筒2A,2Dに対する新気の導入量を充分に確保することができる。しかも、後続気筒2B,2C側のガス導入弁31bの閉弁時期α2を、先行気筒2A,2Dの排気上死点TDCよりも所定クランク角度だけ遅い時期に設定することにより、後続気筒2B,2C内に上記既燃ガスを、よりスムーズに導入させて後続気筒2B,2Cの燃焼性を確実に向上させることができる。   In particular, as shown in the above embodiment, when the valve closing timing β2 of the gas outlet valve 32b during the control in the special operation mode is set to the exhaust top dead center TDC of the preceding cylinders 2A and 2D or in the vicinity thereof, the preceding cylinder The generation of internal EGR due to the gas outlet valve 32b being maintained in the open state after the exhaust top dead center TDC of 2A, 2D is effectively suppressed, and the amount of fresh air introduced into the preceding cylinders 2A, 2D is sufficiently reduced. Can be secured. Moreover, the subsequent cylinders 2B and 2C are set by setting the valve closing timing α2 of the gas introduction valve 31b on the side of the subsequent cylinders 2B and 2C to a timing later than the exhaust top dead center TDC of the preceding cylinders 2A and 2D by a predetermined crank angle. The burned gas can be introduced more smoothly into the inside, and the combustibility of the succeeding cylinders 2B and 2C can be reliably improved.

さらに、上記実施形態では、特殊運転モードの制御時における後続気筒2B,2Cの排気弁32とガス導入弁31bとのオーバラップ期間OBをクランク角度で5°CA以下に設定したため、先行気筒2A,2Dから排出される既燃ガスが後続気筒2B,2Cに気筒間ガス通路22を介して導入される2気筒接続状態で、後続気筒2B,2Cの排気弁32とガス導入弁31bとがオーバラップ状態となる期間を略0とすることにより、後続気筒2B,2C内に導入された上記既燃ガスが排気通路20側に吹き抜けるのを可及的に抑制することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the overlap period OB between the exhaust valve 32 and the gas introduction valve 31b of the succeeding cylinders 2B and 2C at the time of control in the special operation mode is set to 5 ° CA or less in terms of the crank angle. In the two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from 2D is introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C via the inter-cylinder gas passage 22, the exhaust valves 32 and the gas introduction valves 31b of the succeeding cylinders 2B and 2C overlap. By setting the period of the state to be substantially 0, it is possible to suppress as much as possible that the burned gas introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C is blown through to the exhaust passage 20 side.

しかも、後続気筒2B,2Cが排気上死点TDCとなった時点では、上記排気弁32およびガス導入弁31bのリフト量が実質的に0となるように構成することにより、排気弁32およびガス導入弁31bとピストン3との干渉を防止しつつ、ピストン3の上死点位置を高く設定することができる。したがって、後続気筒2B,2Cの幾何学的圧縮比を高めることによりエンジンの出力性能を向上させることができる。   Moreover, when the succeeding cylinders 2B and 2C reach the exhaust top dead center TDC, the exhaust valve 32 and the gas are configured so that the lift amount of the exhaust valve 32 and the gas introduction valve 31b is substantially zero. While preventing interference between the introduction valve 31b and the piston 3, the top dead center position of the piston 3 can be set high. Therefore, the output performance of the engine can be improved by increasing the geometric compression ratio of the succeeding cylinders 2B and 2C.

また、上記実施形態では、気筒間ガス通路22の上流端部および下流端部に設けられたガス導出弁32bおよびガス導入弁31bを、それぞれ同一径のポペット弁により構成するとともに、ガス導入弁31bを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を、ガス導出弁32bを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定したため、先行気筒2A,2Dから排出される既燃ガスが後続気筒2B,2Cに気筒間ガス通路22を介して導入される2気筒接続状態で、上記ガス導入弁31bに作用する既燃ガスの圧力に応じてガス導入弁31bが設定時期以前に開弁状態となるのを効果的に防止し、後続気筒31b内に既燃ガスが早期に導入されることに起因した既燃ガスの吹き抜けを抑制することができる。しかも、上記ガス導出弁32bを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を比較的に低い値に設定することにより、上記ガス導出弁32bの開閉応答性を向上させることができるという利点がある。   In the above-described embodiment, the gas outlet valve 32b and the gas introduction valve 31b provided at the upstream end and the downstream end of the inter-cylinder gas passage 22 are configured by poppet valves having the same diameter, and the gas introduction valve 31b. Because the set load of the valve spring that urges the valve in the closing direction is set to a value higher than the set load of the valve spring that urges the gas outlet valve 32b in the closing direction, the burned gas discharged from the preceding cylinders 2A and 2D Is connected to the succeeding cylinders 2B and 2C through the inter-cylinder gas passage 22, and the gas introduction valve 31b is opened before the set time according to the pressure of the burnt gas acting on the gas introduction valve 31b. It is possible to effectively prevent the valve state and prevent the burnt gas from being blown through due to the early introduction of the burned gas into the succeeding cylinder 31b. In addition, by setting the set load of the valve spring that biases the gas outlet valve 32b in the closing direction to a relatively low value, there is an advantage that the open / close response of the gas outlet valve 32b can be improved. .

一方、高負荷側ないし高回転側の全負荷領域Bおよびアイドル運転領域Cでは、前述のように第1排気弁32aおよび第1吸気弁31aが作動状態とされるとともに、ガス導出弁32bガス導入弁31bが停止状態とされることにより、実質的な新気および既燃ガスの流通経路は図9に示すようになり、各気筒2A〜2Dの吸気ポート11,11aおよび排気ポート12a,12が独立し、吸気通路15から各気筒2A〜2Dの吸気ポート11,11aに新気がそれぞれ導入されるとともに、各気筒2A〜2Dの排気ポート12a,12から排気通路20に既燃ガスが排出される。そして、上記通常運転モードの制御状態では理論空燃比もしくはそれよりややリッチとなるように吸入空気量および燃料噴射量が制御されることにより、全負荷領域Bにおける出力性能が確保され、かつ上記アイドル運転領域Cにおける燃焼安定性が保持されるとともに、三元触媒24の早期活性化が図られるようになっている。   On the other hand, in the full load region B and the idle operation region C on the high load side or the high rotation side, as described above, the first exhaust valve 32a and the first intake valve 31a are activated and the gas introduction valve 32b gas is introduced. When the valve 31b is stopped, the flow paths of the fresh air and burned gas are substantially as shown in FIG. 9, and the intake ports 11 and 11a and the exhaust ports 12a and 12 of the cylinders 2A to 2D are connected. Independently, fresh air is introduced into the intake ports 11 and 11a of the respective cylinders 2A to 2D from the intake passage 15, and burned gas is discharged from the exhaust ports 12a and 12 of the respective cylinders 2A to 2D into the exhaust passage 20. The In the control state of the normal operation mode, the intake air amount and the fuel injection amount are controlled so as to become the stoichiometric air-fuel ratio or slightly richer, so that the output performance in the full load region B is ensured and the idling Combustion stability in the operation region C is maintained, and early activation of the three-way catalyst 24 is achieved.

なお、図4に示すアイドル運転領域Cで通常運転モードの制御を実行するように構成した上記実施形態に代え、アイドル運転領域Cで特殊運転モードの制御を実行するようにしてもよい。この場合、上記アイドル運転領域Cでは、図10(a)に示すように、ガス導入弁31bの閉弁時期α2を先行気筒2A,2Dの排気上死点TDC後の24°CA程度に設定するとともに、先行気筒2A,2Dに設けられた吸気弁31の開閉時期を破線で示す通常時に比べて所定のクランク角度、例えば36°CAだけ進角させ、かつ上記アイドル運転領域Cよりも高負荷側の部分負荷領域Aでは、図10(b)に示すように、ガス導入弁31bの閉弁時期αを2先行気筒2A,2Dの排気上死点TDC後の84°CA程度に設定することにより、ガス導入弁31bを極端な遅閉じ状態とするように、切換機構により上記ガス導入弁31bの開閉タイミングを切り換えることが望ましい。   Instead of the above-described embodiment configured to execute the normal operation mode control in the idle operation region C shown in FIG. 4, the special operation mode control may be executed in the idle operation region C. In this case, in the idle operation region C, as shown in FIG. 10A, the valve closing timing α2 of the gas introduction valve 31b is set to about 24 ° CA after the exhaust top dead center TDC of the preceding cylinders 2A and 2D. In addition, the opening / closing timing of the intake valve 31 provided in the preceding cylinders 2A, 2D is advanced by a predetermined crank angle, for example, 36 ° CA, compared to the normal time indicated by the broken line, and is higher than the idle operation region C. In the partial load region A, as shown in FIG. 10B, the valve closing timing α of the gas introduction valve 31b is set to about 84 ° CA after the exhaust top dead center TDC of the two preceding cylinders 2A and 2D. It is desirable to switch the opening / closing timing of the gas introduction valve 31b by the switching mechanism so that the gas introduction valve 31b is in an extremely late closed state.

すなわち、図11に示すように、ガス導入弁31bの動弁機構には、各弁を作動状態と停止状態とに切り換えるとともに、上記ガス導入弁31bの開弁期間を切り換える切換機構35aが設けられている。この切換機構35aは、ガス導入弁31bの上方に配設されたカムシャフト34と、このカムシャフト34とガス導入弁31bとの間に配設されたロッカシャフト55と、このロッカシャフト55に支持された第1〜第3ロッカアーム56〜58とを有している。また、上記カムシャフト34には、円形の外周面を有する弁停止用の第1カム52と、リフト量の大きい突部(カムノーズ)を有する弁駆動用の第2カム53と、リフト量の小さい突部54を有する弁駆動用の第3カム54とが一体に形成されている(図12参照)。   That is, as shown in FIG. 11, the valve operating mechanism of the gas introduction valve 31b is provided with a switching mechanism 35a that switches each valve between an operation state and a stop state and switches the valve opening period of the gas introduction valve 31b. ing. The switching mechanism 35a is supported by the camshaft 34 disposed above the gas introduction valve 31b, the rocker shaft 55 disposed between the camshaft 34 and the gas introduction valve 31b, and the rocker shaft 55. The first to third rocker arms 56 to 58 are provided. The camshaft 34 includes a first cam 52 for stopping a valve having a circular outer peripheral surface, a second cam 53 for driving a valve having a protrusion (cam nose) having a large lift amount, and a small lift amount. A third cam 54 for driving the valve having the protrusion 54 is integrally formed (see FIG. 12).

上記第1ロッカアーム56は、第1カム52に対応した位置に配設されるとともに、その先端部には上記ガス導入弁31bの弁軸上端に当接する当接部60が設けられている。一方、上記第2,第3ロッカアーム57,58は、第1ロッカアーム56を挟むようにその両側方に配設されるとともに、第1ロッカアーム56とは切り離された状態で、図外の付勢手段により、それぞれ上記第2,第3カム53,54にそれぞれ圧接されるように付勢されている。また、第2,第3ロッカアーム57,58は、上記第1ロッカアーム56と連結可能に構成されている。そして、上記第2,第3ロッカアーム57,58に設けられたプランジャー(図示せず)が、第1,第2作動油給排通路から供給された作動油により駆動され、その先端部が上記第1ロッカアーム56に形成された連結孔(図示せず)内に挿入される等により、上記第1ロッカアーム56と、第2ロッカアーム57または第3ロッカアーム58の一方とが一体に連結された状態で揺動変位するようになっている。   The first rocker arm 56 is disposed at a position corresponding to the first cam 52, and an abutting portion 60 that abuts on the upper end of the valve shaft of the gas introduction valve 31b is provided at the distal end thereof. On the other hand, the second and third rocker arms 57 and 58 are disposed on both sides of the first rocker arm 56 so as to sandwich the first rocker arm 56, and are separated from the first rocker arm 56 and are not shown in the drawing. Therefore, they are urged so as to be pressed against the second and third cams 53 and 54, respectively. The second and third rocker arms 57 and 58 are configured to be connectable to the first rocker arm 56. Plungers (not shown) provided on the second and third rocker arms 57 and 58 are driven by the hydraulic oil supplied from the first and second hydraulic oil supply / discharge passages, and the tip ends thereof are The first rocker arm 56 and one of the second rocker arm 57 or the third rocker arm 58 are integrally connected by being inserted into a connecting hole (not shown) formed in the first rocker arm 56. It is designed to swing and displace.

具体的には、上記第1,第2作動油給排通路に設けられた第1,第2コントロール弁により上記第1,第2作動油給排通路からの作動油の給排が制御されて第1ロッカアーム56と、第2ロッカアーム57とが一体に連結されることにより、上記第2カム53により駆動される第2ロッカアーム57の駆動力が第1ロッカアーム56に伝達されて上記ガス導入弁31bが図10(b)に示すタイミングで開閉駆動される。また、第1ロッカアーム56と、第3ロッカアーム58とが一体に連結されることにより、上記第3カム54により駆動される第3ロッカアーム58の駆動力が第1ロッカアーム56に伝達されて上記ガス導入弁31bが図10(a)に示すタイミングで開閉駆動される。なお、第1ロッカアーム56が第2,第3ロッカアーム57,58から切り離された状態となると、ガス導入弁31aが閉弁状態に維持される。   Specifically, the supply and discharge of the hydraulic oil from the first and second hydraulic oil supply / discharge passages are controlled by the first and second control valves provided in the first and second hydraulic oil supply / discharge passages. When the first rocker arm 56 and the second rocker arm 57 are integrally connected, the driving force of the second rocker arm 57 driven by the second cam 53 is transmitted to the first rocker arm 56 and the gas introduction valve 31b. Is driven to open and close at the timing shown in FIG. Further, since the first rocker arm 56 and the third rocker arm 58 are integrally connected, the driving force of the third rocker arm 58 driven by the third cam 54 is transmitted to the first rocker arm 56 to introduce the gas. The valve 31b is driven to open and close at the timing shown in FIG. When the first rocker arm 56 is disconnected from the second and third rocker arms 57 and 58, the gas introduction valve 31a is maintained in the closed state.

また、先行気筒2A,2Dの排気弁31の動弁機構には、位相が異なるように配設された第2カム53と第3カム54とが設けられ、上記動弁機構35と同様に、第1ロッカアーム56に対して第2ロッカアーム57または第3ロッカアーム58が選択的に連結されることにより、図10(a)に示す早開き早閉じタイミングと、図10(b)に示すように先行気筒2A,2Dの排気上死点TDCまたはその近傍で開状態となる通常のタイミングとに切換制御されるようになっている。なお、図12の仮想線Rで示すカムは、ガス導出弁32b用の駆動カムである。   In addition, the valve mechanism of the exhaust valve 31 of the preceding cylinders 2A and 2D is provided with a second cam 53 and a third cam 54 that are arranged so as to have different phases. By selectively connecting the second rocker arm 57 or the third rocker arm 58 to the first rocker arm 56, the timing for quick opening and closing as shown in FIG. 10A and the preceding as shown in FIG. The cylinders 2A and 2D are controlled to be switched to the normal timing when the exhaust top dead center TDC or an open state at the vicinity thereof. Note that the cam indicated by the phantom line R in FIG. 12 is a drive cam for the gas outlet valve 32b.

上記のようにエンジンのアイドル運転領域Cでは、図10(a)に示すように、ガス導入弁31bの閉弁時期α2を、上記部分負荷領域Aよりも早い時期、例えば先行気筒2A,2Dの排気上死点TDC後の所定クランク角度(例えば24°CA)に設定したため、後続気筒2B,2Cの有効圧縮比を効果的に増大させることができる。したがって、後続気筒2B,2Cに設けられた排気弁32の閉弁時期とともにガス導入弁31bの開弁時期α1を後続気筒2B,2Cの排気上死点またはその近傍に設定することにより幾何学的圧縮比を高めに設定できることと併せて、後続気筒2B,2Cの圧縮自己着火性を向上させることができ、先行気筒2A,2Dから導出される既燃ガスの温度が比較的に低いアイドル運転領域Cにおいても、後続気筒2B,2Cを効果的に圧縮自己着火させることができる。   As described above, in the idle operation region C of the engine, as shown in FIG. 10A, the closing timing α2 of the gas introduction valve 31b is set earlier than the partial load region A, for example, in the preceding cylinders 2A and 2D. Since the predetermined crank angle (for example, 24 ° CA) after the exhaust top dead center TDC is set, the effective compression ratio of the succeeding cylinders 2B and 2C can be effectively increased. Therefore, by setting the closing timing of the exhaust valve 32 provided in the succeeding cylinders 2B and 2C and the opening timing α1 of the gas introduction valve 31b at or near the exhaust top dead center of the succeeding cylinders 2B and 2C. In combination with the fact that the compression ratio can be set higher, the compression self-ignitability of the succeeding cylinders 2B and 2C can be improved, and the temperature of the burned gas derived from the preceding cylinders 2A and 2D is relatively low. Also in C, the subsequent cylinders 2B and 2C can be effectively compressed and self-ignited.

しかも、上記実施形態に示すように、エンジンのアイドル運転領域Cで、先行気筒2A,2Dの吸気弁31の開閉タイミングを、通常時に比べて所定のクランク角度(例えば36°CA)だけ進角させることにより、吸気弁31を早閉じするように構成した場合には、先行気筒2A,2Dの有効圧縮比を増大させて燃焼温度を上昇させることができるため、後続気筒2B,2Cに高温の既燃ガス導入させて、その圧縮自己着火性を効果的に向上させることができる。   Moreover, as shown in the above-described embodiment, in the engine idle operation region C, the opening / closing timing of the intake valves 31 of the preceding cylinders 2A, 2D is advanced by a predetermined crank angle (for example, 36 ° CA) compared to the normal time. Thus, when the intake valve 31 is configured to be closed quickly, the effective compression ratio of the preceding cylinders 2A and 2D can be increased to increase the combustion temperature. By introducing a fuel gas, the compression self-ignition property can be effectively improved.

一方、上記アイドル運転領域Cよりも高負荷側の部分負荷領域Aでは、図10(b)に示すように、ガス導入弁31bの閉弁時期α2を先行気筒2A,2Dの排気上死点TDC後の84°CA程度に設定することにより、ガス導入弁31bを極端な遅閉じ状態として後続気筒2B,2Cの有効圧縮比を低減するように構成したため、圧縮上死点TDC前に混合気が自然着火するノッキングの発生を効果的に抑制し、ノッキングに起因したマイナストルクが発生することによる出力の低下および異音の発生等を防止することができる。したがって、後続気筒2B,2Cにおいて圧縮着火による燃焼を行うことができる運転領域Aを、より高負荷の領域まで拡大することが可能となる。   On the other hand, in the partial load region A on the higher load side than the idle operation region C, as shown in FIG. 10B, the valve closing timing α2 of the gas introduction valve 31b is set to the exhaust top dead center TDC of the preceding cylinders 2A and 2D. By setting the gas inlet valve 31b to an extremely late closed state by setting to about 84 ° CA later, the effective compression ratio of the succeeding cylinders 2B and 2C is reduced, so that the air-fuel mixture is generated before the compression top dead center TDC. It is possible to effectively suppress the occurrence of knocking that spontaneously ignites, and to prevent a decrease in output and the generation of abnormal noise due to the occurrence of negative torque resulting from knocking. Therefore, it is possible to expand the operation area A in which combustion by compression ignition can be performed in the succeeding cylinders 2B and 2C to a higher load area.

なお、上記アイドル領域Cにおいて、圧縮上死点TDC前の上死点近傍で後続気筒2B,2C内の混合気に点火することにより、圧縮自己着火をアシストする着火アシスト制御を実行するようにしてもよい。この場合には、先行気筒2A,2Dから導出された既燃ガスを後続気筒2B,2C内に導入して筒内温度を上昇させた状態で、混合気に点火することにより、適正時期に後続気筒2B,2C内を確実に圧縮自己着火させることができるという利点がある。   In the idle region C, ignition assist control for assisting compression self-ignition is performed by igniting the air-fuel mixture in the succeeding cylinders 2B and 2C in the vicinity of the top dead center before the compression top dead center TDC. Also good. In this case, the burned gas derived from the preceding cylinders 2A and 2D is introduced into the succeeding cylinders 2B and 2C, and the in-cylinder temperature is raised, and then the mixture is ignited, so that the subsequent time is reached. There is an advantage that the cylinders 2B and 2C can be surely compressed and self-ignited.

本発明の実施形態に係る制御装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。It is a schematic plan view of the whole engine provided with the control apparatus which concerns on embodiment of this invention. エンジン本体等の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing, such as an engine main body. 本発明に係る制御装置の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows embodiment of the control apparatus which concerns on this invention. 運転領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an operation area | region. 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。It is a figure which shows the exhaust stroke of each cylinder, an intake stroke, fuel injection timing, ignition timing, etc. FIG. 特殊運転モードの新気およびガスの流通経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the distribution channel of the fresh air and gas of special operation mode. 特殊運転モードにおける弁の開閉タイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the opening / closing timing of the valve in special operation mode. 弁のリフト特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the lift characteristic of a valve. 通常運転モードの新気およびガスの流通経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the distribution channel of the fresh air and gas of normal operation mode. 特殊運転モードにおける弁の開閉タイミングの別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the opening / closing timing of the valve in special operation mode. 動弁機構に設けられた切換機構の具体的構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific structure of the switching mechanism provided in the valve operating mechanism. 切換機構に設けられたカムの具体的構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific structure of the cam provided in the switching mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン本体
2A,2D 1番,4番気筒(先行気筒)
2B,2C 2番,3番気筒(後続気筒)
9 燃料噴射弁
15 吸気通路
20 排気通路
22 気筒間ガス通路
31b ガス導入弁
32 後続気筒の排気弁
32b ガス導出弁
42 弁停止機構制御手段(運転モード制御手段)
44 燃焼制御手段
1 Engine body 2A, 2D 1st and 4th cylinders (preceding cylinder)
2B, 2C 2nd and 3rd cylinders (following cylinders)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Fuel injection valve 15 Intake passage 20 Exhaust passage 22 Inter-cylinder gas passage 31b Gas introduction valve 32 Subsequent cylinder exhaust valve 32b Gas derivation valve 42 Valve stop mechanism control means (operation mode control means)
44 Combustion control means

Claims (7)

各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもつように設定された多気筒の火花点火式エンジンであって、エンジンの部分負荷領域で、排気行程と吸気行程とが一致する一対の気筒間において排気行程に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に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既燃ガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比として燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに後続気筒で燃焼させる特殊運転モードの制御を実行する運転モード制御手段を備え、上記先行気筒に接続された気筒間ガス通路の上流端部にガス導出弁を設けるとともに、上記後続気筒に接続された気筒間ガス通路の下流端部にガス導入弁を設け、上記特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を、ガス導出弁の開弁時期よりも遅い時期に設定したことを特徴とする火花点火式エンジン。   A multi-cylinder spark ignition engine in which the combustion cycle of each cylinder is set to have a predetermined phase difference, and exhaust is performed between a pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke coincide in a partial load region of the engine. The burned gas discharged from the preceding cylinder in the stroke is directly introduced into the subsequent cylinder in the intake stroke through the inter-cylinder gas passage, and the burned gas discharged from the subsequent cylinder is guided to the exhaust passage. While the cylinder is connected, combustion is performed with the air-fuel ratio of the preceding cylinder being a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and burned gas having a lean air-fuel ratio is introduced from the preceding cylinder to the succeeding cylinder and newly supplied. An operation mode control means for controlling a special operation mode for burning in the subsequent cylinder together with fuel is provided, and a gas outlet valve is provided at the upstream end of the inter-cylinder gas passage connected to the preceding cylinder. In both cases, a gas introduction valve is provided at the downstream end of the inter-cylinder gas passage connected to the succeeding cylinder, and the opening timing of the gas introduction valve at the time of control in the special operation mode is set higher than the opening timing of the gas outlet valve. A spark-ignition engine characterized by being set late. 特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導出弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点よりも早い時期に設定したことを特徴とする請求項1に記載の火花点火式エンジン。   Set the opening timing of the gas inlet valve in the special operation mode at or near the exhaust top dead center of the subsequent cylinder, and set the gas outlet valve opening timing earlier than the exhaust top dead center of the subsequent cylinder. 2. The spark ignition engine according to claim 1, wherein the spark ignition engine is set. 後続気筒の排気ガスを排気通路に排出する排気弁と、上記ガス導入弁とを後続気筒に相隣接して配設したことを特徴とする請求項1または2に記載の火花点火式エンジン。   The spark ignition type engine according to claim 1 or 2, wherein an exhaust valve for exhausting exhaust gas of the succeeding cylinder to the exhaust passage and the gas introduction valve are disposed adjacent to the succeeding cylinder. 特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の閉弁時期をガス導出弁の閉弁時期よりも遅い時期に設定したことを特徴とする請求項1〜3の何れかの1項に記載の火花点火式エンジン。   The spark ignition according to any one of claims 1 to 3, wherein the closing timing of the gas introduction valve at the time of control in the special operation mode is set to a timing later than the closing timing of the gas outlet valve. Expression engine. 特殊運転モードの制御時におけるガス導出弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導入弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点よりも遅い時期に設定したことを特徴とする請求項4に記載の火花点火式エンジン。   Set the closing timing of the gas lead-out valve in the special operation mode at or near the exhaust top dead center of the preceding cylinder, and set the closing timing of the gas introduction valve to a timing later than the exhaust top dead center of the preceding cylinder. The spark ignition engine according to claim 4, wherein the spark ignition engine is set. 特殊運転モードの制御時における後続気筒の排気弁とガス導入弁とのオーバラップ期間をクランク角度で5°以下に設定したことを特徴とする請求項1〜5の何れかの1項に記載の火花点火式エンジン。   The overlap period between the exhaust valve of the subsequent cylinder and the gas introduction valve during the control in the special operation mode is set to 5 ° or less in crank angle, according to any one of claims 1 to 5. Spark ignition engine. 気筒間ガス通路の上流端部および下流端部に設けられたガス導出弁およびガス導入弁を、それぞれ同一径のポペット弁により構成するとともに、ガス導入弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を、ガス導出弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定したことを特徴とする請求項1〜6の何れかの1項に記載の火花点火式エンジン。   A set of valve springs that configure the gas outlet valve and the gas introduction valve provided at the upstream end and the downstream end of the inter-cylinder gas passage with poppet valves of the same diameter and urge the gas introduction valve in the closing direction. The spark ignition engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the load is set to a value higher than a set load of a valve spring that urges the gas outlet valve in the closing direction.
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