JP3818254B2 - 火花点火式エンジンの制御装置 - Google Patents
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- F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火式エンジンの制御装置に関し、より詳しくは、多気筒エンジンにおいて燃費改善及びエミッション向上のために各気筒の燃焼状態を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、火花点火式エンジンにおいて、各気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせることにより燃費改善を図る技術が研究されており、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、低回転低負荷域等では上記燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射することにより成層燃焼を行わせ、これによって超リーン燃焼を実現するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記のように成層燃焼により超リーン燃焼を行うと、熱効率が向上するとともに、吸入空気量が多くなって吸気負圧が低減され、これらによって大幅に燃費が改善される。また、このような超リーンの成層燃焼状態では過剰に存在する空気の一部がＥＧＲに置き換わっても充分に燃焼し得るため、比較的多量のＥＧＲが可能であって、これによりＮＯｘ低減等に有利となる。そして、このように多量のＥＧＲを導入した場合でも、ポンピングロス低減効果は変わりなく得られ、かつ、非成層で吸入空気量及びＥＧＲ量を制限する通常の燃焼と比べれば熱効率も高められて、燃費改善効果が得られる。
【０００４】
ところで、成層燃焼を行うとある程度までは空燃比がリーンになるにつれて燃費改善効果が高められるが、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ことにより、却って燃費が悪化する傾向が生じる。このように、成層燃焼でのリーン化による燃費改善にも限界があった。
【０００５】
一方、燃費改善のための別の手法として、圧縮自己着火が研究されている。この圧縮自己着火は、ディーゼルエンジンと同様に圧縮行程終期に燃焼室内を高温、高圧にして燃料を自己着火させるようにするものであり、空燃比が超リーンの状態や多量のＥＧＲが導入されている状態でもこのような圧縮自己着火が行われれば燃焼室全体が一気に燃焼するため、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、燃費改善に有利となる。
【０００６】
しかし通常の火花点火式エンジン（ガソリンエンジン）では燃焼のために強制点火が必要であって、圧縮上死点付近での燃焼室内の温度、圧力が圧縮自己着火を生じさせる程度までには高められず、圧縮自己着火を行わせるためには燃焼室内の温度または圧力を大幅に高めるための格別の工夫が必要となる。
【０００７】
このような課題に対し、本願出願人は、吸気、圧縮、膨張、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域では、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスをそのまま吸気行程側の気筒で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排気通路に導くようにするとともに、この２気筒接続状態にあるときに、先行気筒において理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で強制点火により燃焼を行わせ、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するとともに圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにすることを考えた（特願２００２−０２９８３６号）。
【０００８】
これによると、少なくとも低負荷低回転域において、先行気筒ではリーン空燃比で強制点火による燃焼が行われ、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大幅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燃焼が行われる。このとき、先行気筒から気筒管ガス通路を介して導かれるガスは高温であるために圧縮行程終期に圧縮自己着火可能な程度にまで燃焼室内の温度が上昇し、圧縮自己着火が行われる。圧縮自己着火により急速に燃焼が行われるため、効率よく燃焼が仕事に寄与することとなり、これとポンピングロス低減とで燃費が大幅に改善される。
【０００９】
一方、従来から知られた燃費向上技術として、エンジン負荷が非常に小さい減速域では燃料供給を停止するものがある。このようにすると、エンジン出力が不要な場合に燃料を消費しないようにできるので、特に低負荷領域を多用する運転状態のときに燃費を向上させることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２７４０８５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼をさせる技術と、減速域で燃料供給を停止する技術とを併用すると、燃料停止状態から、２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる状態に移行する際、燃料復帰（燃料供給を再開すること）後の燃焼が不安定になり易い、という問題があった。これは、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行うために筒内温度を充分高い状態に維持しておく必要があるにもかかわらず、燃料停止によって空気のみが筒内を通過する状態が続くことにより、後続気筒が冷却され、温度が低下してしまうことが主な原因である。
【００１２】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼をさせる技術と、減速域で燃料供給を停止する技術とを併用して、より高い燃費改善効果を得つつ、燃料復帰後の燃焼の安定性を高めることができる火花点火式エンジンの制御装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、上記燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、少なくとも上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００１４】
この構成によると、少なくとも低負荷低回転域において、先行気筒では空気が過剰に存在するリーン空燃比で燃焼が行われ、このリーン燃焼によって熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減され、大幅な燃費改善効果が得られる。また、後続気筒では、先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに追加燃料が供給されて燃焼が行われる。先行気筒から気筒間ガス通路を介して導入されるガスは高温であるために、追加燃料の気化が促進され、後続気筒での良好な燃焼を得ることができる。また、先行気筒ではリーン空燃比で燃焼が行われることによりＮＯｘ発生量が比較的少なく抑えられ、後続気筒では、先行気筒から既燃ガスが導入されることで多量のＥＧＲ（排気再循環）が行われているのと同等の状態となることからＮＯｘの発生が充分に抑制され、排ガス浄化が促進される。更に後続気筒で圧縮自己着火を行う場合は、燃焼室全体に亘り一気に燃焼するので、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、高い燃費改善効果が得られる。また、所定の減速域では燃料の供給が停止されるので、エンジン出力が不要である場合に燃料を消費することがなく、燃費をより向上させることができる。以上の作用効果は、請求項５、１０および１１にも共通するものである。
【００１５】
更に、燃料停止モードから、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モード（以下第１特殊運転モードという）に切換える際、燃料復帰過渡モードで少なくとも先行気筒で略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせる。このような燃焼はリーン空燃比での燃焼や圧縮自己着火による燃焼に比べて安定した燃焼が得られ易く、また理論空燃比付近での燃焼により、燃焼ガス温度を高くすることができる。従って、燃料停止モード中に各気筒内を通過する空気によって筒内温度が低下した場合でも、確実に失火を防止して安定した燃焼状態で燃料復帰させることができるとともに、先行気筒、後続気筒の双方を加熱できて、円滑に次の第１特殊運転モードに移行することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記ガス流通経路が、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態に切換え可能に構成され、運転状態に応じ、所定の高負荷ないし高回転の領域では、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して略理論空燃比もしくはそれよりも小さな空燃比で燃焼を行わせる通常運転モードが選択されるように構成され、上記燃料停止モードの直前が上記通常運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モードの燃料復帰時を含む初期には上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒において略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、後期には上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする。
【００１７】
このようにすると、通常運転モードから燃料停止モードに移行後、燃料復帰して第１特殊運転モードに移行する際、燃料復帰過渡モードで少なくとも２段階の状態を経ることになる。
【００１８】
燃料復帰時を含む第１の段階は、ガス流通経路を各気筒独立状態とするとともに、各気筒において略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせるものである。このようにすれば、先行気筒のみならず後続気筒においても安定度の高い燃焼で燃料復帰させることができるので、一層確実な安定燃焼を得ることができるとともに、先行気筒、後続気筒ともに筒内を早期に加熱できて、第１特殊運転モードに移行するとともに後続気筒での圧縮自己着火が可能となる。
【００１９】
なお、この第１の段階のガス流通経路は通常運転モードと同じ各気筒独立状態である。従って、燃料停止モード中に通常運転モードに相当する回転数から特殊運転モードに相当する回転数に低下しても、直ちにガス流通経路を２気筒接続状態に切換える必要がなく、各気筒独立状態のままにしておけば良い。そうすることで、たとえば燃料停止モード中、特殊運転モードに相当する低回転までエンジン回転が低下している運転状態から、急激に負荷を増大（アクセルを大きく踏み込む）させて通常運転モード領域で燃料復帰させるような場合には各気筒独立状態のままガス流通経路を切換えることなく燃料復帰させることができ、速やかに通常運転モードに移行することができる。
【００２０】
燃料復帰モードの第２の段階は、ガス流通経路を２気筒接続状態に切換え、先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒に対しては先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせる。ここで、実質的な理論空燃比とは、先行気筒から導入された既燃ガス中に含まれる酸素量と、後続気筒での燃焼のために追加供給される燃料の量とが理論空燃比に相当する関係にあることをいう。
【００２１】
このような燃焼形態は、後続気筒で強制点火による燃焼を行わせる特殊運転モード（以下第２特殊運転モードという）と同等の制御によって得られ、後続気筒で強制点火による燃焼を行わせる点が第１特殊運転モードと異なっている。従って、第１の段階から直接第１特殊運転モードに移行するよりも、この第２段階を経由させて後続気筒で安定性の高い強制点火による燃焼を行わせてから第１特殊運転モードに移行した方が、より安定性が高く、円滑なモードの移行を図ることができる。
【００２２】
また、燃料復帰モードで第１段階、第２段階と経由する間、燃焼によって後続気筒の筒内温度が上昇する。従って第１特殊運転モードに移行したときに圧縮自己着火による安定した燃焼を得ることができる。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料停止モードの直前が上記特殊運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モード中は上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、その燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする。
【００２４】
このようにすると、燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期に、先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせるので、安定した燃焼で燃料復帰させることができるとともに、先行気筒、後続気筒ともに加熱することができる。
【００２５】
また、特殊運転モードから燃料停止モード、燃料復帰過渡モードを経て第１特殊運転モードに移行する間、ガス流通経路が常時２気筒接続状態となるので、ガス流通経路の切換えに伴う応答遅れを伴うことなく、速やかに各モードの移行をなすことができる。
【００２６】
なお、後続気筒では燃焼が行われないが、先行気筒では略理論空燃比での燃焼が行われるために、燃焼温度が高く、先行気筒から導入された高温の既燃ガスが通過することにより、筒内温度の上昇が図られる。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項３記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料停止モードの直前が上記特殊運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モードの後期において、上記先行気筒に対しては空気過剰率が１よりも大きく２以下となるような空燃比とした状態で強制点火による均質燃焼を行わせるとともに、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、その後、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換えるとともに上記先行気筒の空燃比をより大きく設定して強制点火による成層燃焼をさせることを特徴とする。
【００２８】
このようにすると、燃料復帰過渡モードの初期には先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせて安定した燃料復帰とするとともに、後期には第２特殊運転モードと同等の制御を行うことにより、後続気筒の筒内温度を速やかに上昇させ、早期に圧縮自己着火による燃焼を行い易くすることができる。
【００２９】
請求項５の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、上記燃料復帰過渡モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせるとともに、燃料復帰後は上記後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射時期を、燃料の活性化が促進されるように進角補正することを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項５記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記進角補正は、上記後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射を上記先行気筒内で行うとともに、その燃料噴射時期が上記先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間とすることによりなされることを特徴とする。
【００３１】
これらのようにすると、上記の請求項１、５、１０および１１に共通する作用効果が得られるとともに、燃料復帰過渡モードにおいて２気筒接続状態とするとともに、燃料復帰時から後続気筒でも燃焼を行わせるので、後続気筒の筒内温度をより速やかに上昇させることができ、早期に圧縮自己着火による燃焼を行い易くすることができる。また燃料復帰後は、後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射時期を進角補正（通常の特殊運転モードの場合に比べ早期化する）して燃料の活性化を促進するので、より安定化した後続気筒での燃焼を得ることができる。
【００３２】
特に、後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射を先行気筒内で行うと、その燃料は先行気筒から排出される高温の既燃ガスと混合して後続気筒に導かれるため、活性化が促進される。そして、その噴射時期を先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間（後続気筒では前サイクルの排気行程から当該サイクルの吸気行程の間に相当する）とすれば、後続気筒での点火時期までの間に、燃料活性化の時間を充分確保することができる。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項５記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記進角補正は、上記後続気筒での燃焼を行うための燃料が少なくとも２以上に分割されて噴射され、少なくとも１の燃料噴射を上記先行気筒内で行うとともに、その燃料噴射時期が上記先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間に設定され、少なくとも１の燃料噴射を上記後続気筒内で行うことによりなされることを特徴とする。
【００３４】
このようにすると、後続気筒での点火時に、点火プラグの周辺に２種類の燃料状態を形成することができる。１つは先行気筒内で噴射され、均一に混合され、活性化された混合気であり、もう１つは、後続気筒内で噴射され、点火プラグ周辺を中心に偏在する燃料である。点火プラグ周辺に偏在する比較的高濃度の燃料によって後続気筒での着火性をより高めることができるとともに、均一に活性化された混合気によって燃焼の安定化をもはかることができる。
【００３５】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料復帰過渡モードの期間は、上記燃料停止モードの期間が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定されることを特徴とする。
【００３６】
このようにすると、燃料停止モードの期間が長く、筒内温度の低下の程度が大きい場合には燃料復帰過渡モードの期間を長くして、筒内温度が充分上昇してから第１特殊運転モードに移行させることができる一方、燃料停止モードの期間が短く、筒内温度の低下の程度が小さい場合には燃料復帰過渡モードの期間を短くして、速やかに第１特殊運転モードに移行させることができる。即ち、燃料復帰過渡モードの期間を必要最小限に設定することができ、燃費改善効果を一層高めることができる。
【００３７】
なお、ここでいう期間とは、時間であっても良いが、その他に時間の代用特性となるもの、例えばサイクル（１サイクルは吸気、圧縮、膨張および排気の４行程からなる）の経過量や回転数の減少量などとしても良い。
【００３８】
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料停止モード中、エンジン回転数が所定の燃料復帰回転数以下となったときには、燃料の供給を再開させて上記燃料停止モードを脱するように構成され、上記燃料復帰回転数は、上記燃料停止モードの直前が上記通常運転モードであった場合よりも上記特殊運転モードであった場合の方が高い値になるように設定されることを特徴とする。
【００３９】
このようにすると、燃料復帰回転数を、燃料停止モード前のモードに応じて必要最小限に設定することができる。燃料復帰回転数は、燃料停止モード中にその回転数以下になった場合、エンジン停止を防止するために燃料の供給を再開すべき回転数として設定される。従って、燃料復帰回転数が低いほど燃料停止期間が長くなる傾向にあり、燃費改善効果が大きくなる一方、エンジン停止に対する余裕度は小さくなる。即ち、燃料復帰回転数は、エンジン停止に対する余裕度を確保できる最小限の回転数とすることが望ましい。燃料停止モード前のモードが特殊運転モードであった場合の方が、通常運転モードであった場合よりも相対的に筒内温度が低いため、低回転時のエンジン停止に対する余裕度が小さい。そこで、そのような場合に燃料復帰回転数を高めに設定することによりエンジン停止に対する余裕度を充分確保するとともに、燃料停止モード前のモードが通常運転モードであった場合には燃料復帰回転数を低めに設定することにより燃料停止による燃費改善効果を高めることができる。
【００４０】
請求項１０の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態と、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態とにガス流通経路が切換えられるように構成され、運転状態に応じ、所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の高負荷ないし高回転の領域では通常運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記通常運転モードでは、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して理論空燃比もしくは理論空燃比よりも小さな空燃比で燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは各気筒への燃料供給を停止するとともに、その燃料停止モード中、エンジン回転数が所定の燃料復帰回転数以下となったときには、燃料の供給を再開させて上記燃料停止モードを脱するように構成され、上記燃料復帰回転数は、燃料復帰時の上記ガス流通経路が、上記各気筒独立状態である場合よりも上記２気筒接続状態である場合の方が高い値になるように設定されることを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００４１】
このようにすると、上記の請求項１、５、１０および１１に共通する作用効果が得られるとともに、燃料復帰時のガス流通経路が２気筒接続状態となる場合には比較的高いエンジン回転数で燃料復帰させることによりエンジン停止に対する余裕度を充分確保するとともに、各気筒独立状態となる場合には比較的低いエンジン回転数で燃料復帰させることにより燃料停止の期間を増大させ、燃費改善効果を高めることができる。
【００４２】
請求項１１の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態と、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態とにガス流通経路が切換えられるように構成され、運転状態に応じ、所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の高負荷ないし高回転の領域では通常運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記通常運転モードでは、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して理論空燃比もしくは理論空燃比よりも小さな空燃比で燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記後続気筒の筒内温度予測手段を備え、上記特殊運転モードから上記燃料停止モードに移行した場合において、その燃料停止モード中に上記後続気筒の筒内温度予測手段による予測値が所定温度より低いとき、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態に切換えることを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００４３】
このようにすると、上記の請求項１、５、１０および１１に共通する作用効果が得られるとともに、燃料停止モード中の後続気筒の筒内温度が低い場合には、燃料復帰後、燃料復帰過渡モードで速やかに通常運転モードと同等の制御を行うことができ、安定した燃料復帰を行うことができる。即ち、燃料停止モードの前が特殊運転モードであったとしても、燃料停止モード中に後続気筒の筒内温度を予測し、その予測値が所定温度以下であった場合には予めガス流通経路を各気筒独立状態に切換えておき、燃料復帰後は速やかに（あらためてガス流通経路を切換えることなく）通常運転モードと同等の制御（各気筒で理論空燃比での燃焼を行う）で燃料復帰させることができ、安定した燃焼状態を得ることができる。
【００４４】
なお、上記各請求項に示す特殊運転モード、通常運転モード、燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードという運転モードは、必ずしも外形的にそのモードの制御と判別し得る（例えばサブルーチンといった形で）もののみを指すものではなく、ガス流通経路、燃料噴射制御（量や時期）、点火時期制御などを総合した実質的な制御が上記各モードにおける制御と同等であるものをも包含している。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００４６】
図１は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示し、図２はエンジン本体１の一つの気筒とそれに対して設けられた吸・排気弁等の構造を概略的に示している。これらの図において、エンジン本体１は複数の気筒を有し、図示の実施形態では４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有している。各気筒２Ａ〜２Ｄにはピストン３が嵌挿され、ピストン３の上方に燃焼室４が形成されている。
【００４７】
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。
【００４８】
燃焼室４の側方部には、燃焼室4内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁９が設けられている。この燃料噴射弁９は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。なお、この燃料噴射弁９には、図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【００４９】
また、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室４に対して吸気ポート１１、１１ａ，１１ｂ及び排気ポート１２、１２ａ，１２ｂが開口し、これらのポートに吸気通路１５、排気通路２０等が接続されるとともに、各ポートが吸気弁３１、３１ａ，３１ｂ及び排気弁３２、３２ａ，３２ｂにより開閉されるようになっている。
【００５０】
そして、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒２Ａ、２番気筒２Ｂ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄと呼ぶと、図６に示すように上記サイクルが１番気筒２Ａ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂの順にクランク角で１８０°ずつの位相差をもって行われるようになっている。なお、図６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自己着火（条件によっては強制点火）が行われることを表している。
【００５１】
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間には、排気行程と吸気行程が重なるときの排気行程側の気筒（当明細書ではこれを先行気筒と呼ぶ）から吸気行程側の気筒（当明細書ではこれを後続気筒と呼ぶ）へ既燃ガスをそのまま導くことができるように、気筒間ガス通路２２が設けられている。当実施形態の４気筒エンジンでは、図６に示すように１番気筒２Ａの排気行程（ＥＸ）と２番気筒２Ｂの吸気行程（ＩＮ）とが重なり、また４番気筒２Ｄの排気行程（ＥＸ）と３番気筒２Ｃの吸気行程（ＩＮ）が重なるので、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂ、及び、４番気筒２Ｄと３番気筒２Ｃがそれぞれ一対をなし、１番気筒２Ａ及び４番気筒２Ｄが先行気筒、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃが後続気筒となる。
【００５２】
各気筒の吸・排気ポートとこれに接続される吸気通路、排気通路及び気筒間ガス通路は、具体的には次のように構成されている。
【００５３】
先行気筒である１番気筒２Ａ及び４番気筒２Ｄには、それぞれ、新気を導入するための吸気ポート１１と、既燃ガス（排気ガス）を排気通路に送り出すための第１排気ポート１２ａと、既燃ガスを後続気筒に導出するための第２排気ポート１２ｂとが配設されている。また、後続気筒である２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃには、それぞれ、新気を導入するための第１吸気ポート１１ａと、先行気筒からの既燃ガスを導入するための第２吸気ポート１１ｂと、既燃ガスを排気通路に送り出すための排気ポート３２とが配設されている。
【００５４】
図１に示す例では、１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１および２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａが、１気筒当り２個ずつ、燃焼室の左半部側に並列的に設けられる一方、１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排気ポート１２ａ及び第２排気ポート１２ｂならびに２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第２吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１２が、燃焼室の右半部側に並列的に設けられている。
【００５５】
１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１および２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａには、吸気通路１５における気筒別の分岐吸気通路１６の下流端が接続されている。各分岐吸気通路１６の下流端近傍には、共通の軸を介して互いに連動する多連スロットル弁１７が設けられており、この多連スロットル弁１７は制御信号に応じてアクチュエータ１８により駆動され、吸入空気量を調節するようになっている。
【００５６】
吸気通路１５における集合部より上流の共通吸気通路には吸気流量を検出するエアフローセンサ１９および吸気温を測定する吸気温センサ２７が設けられている。エアフローセンサ１９は、吸気流量を検出するだけでなく、吸気の脈動を検知することによりガス流通経路状態を検出することができる。即ち、各気筒独立状態のときには１８０°ＣＡ（クランク角）周期で吸気脈動が起こるのに対し、２気筒接続状態のときには、３６０°ＣＡ周期で吸気脈動が起こるので、その差異によってガス流通経路状態を検出する。２気筒接続状態のときに吸気脈動が３６０°ＣＡ周期となるのは、後続気筒２Ｂ，２Ｃへの吸気が、吸気通路１５からではなく気筒間ガス通路２２からなされるためである。
【００５７】
１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排気ポート１２ａおよび２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける排気ポート１２には、排気通路２０における気筒別の分岐排気通路２１の上流端が接続されている。また、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂとの間及び３番気筒２Ｃと４番気筒２Ｄとの間にそれぞれ気筒間ガス通路２２が設けられ、先行気筒である１番，４番気筒２Ａ，２Ｄの第２排気ポート１２ｂに気筒間ガス通路２２の上流端が接続されるとともに、後続気筒である２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃの第２吸気ポート１１ｂに気筒間ガス通路２２の下流端が接続されている。
【００５８】
上記気筒間ガス通路２２は、互いに隣接する気筒間を接続する比較的短い通路であり、ウォータージャケット２６に覆設されている。ウォータージャケット２６は、その内部に気筒間ガス通路２２を取り囲むような冷却水通路５２（図３参照）を備える。そして先行気筒から排出される既燃ガスがこの気筒間ガス通路２２を通る際、放熱を抑制する場合は冷却水を停止し、放熱を促進する場合は冷却水を循環させるようになっている。なお、冷却水通路５２には、冷却水を循環させるための冷却用ポンプ５０およびそれを駆動する冷却用ポンプ駆動モータ５１が設けられるとともに、冷却水の温度を測定するためのガス通路冷却水温センサ５７が設けられている（図３参照）。
【００５９】
また、気筒間ガス通路２２には、酸素濃度に応じて出力がリニアに変化するリニアＯ2センサ２５が設けられており、その出力に応じ、所定のリーン空燃比とされる先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００６０】
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Ｏ2センサ２３の出力に基いて後続気筒２Ｂ，２Ｃ（各気筒独立状態のときは気筒２Ａ，２Ｄを含む）に対する燃料噴射量がフィードバック制御される。さらに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λ＝１）付近にあるときにＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘに対して高い浄化性能を示す触媒である。
【００６１】
各気筒の吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになっている。
【００６２】
１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１、第１排気ポート１２ａ及び第２排気ポート１２ｂにはそれぞれ吸気弁３１、第１排気弁３２ａ及び第２排気弁３２ｂが設けられ、また、２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａ、第２吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１２にはそれぞれ第１吸気弁３１ａ、第２吸気弁３１ｂ及び排気弁３２が設けられている。そして、各気筒の吸気行程や排気行程が上述のような所定の位相差をもって行われるように、これら吸・排気弁がそれぞれカムシャフト３３，３４等からなる動弁機構により所定のタイミングで開閉するように駆動される。
【００６３】
さらに、これらの吸・排気弁のうちで第１排気弁３２ａ、第２排気弁３２ｂ、第１吸気弁３１ａ及び第２吸気弁３１ｂに対しては、各弁を作動状態と停止状態とに切換える弁停止機構３５が設けられている。この弁停止機構３５は、従来から知られているため詳しい図示は省略するが、例えば、カムシャフト３３，３４のカムと弁軸との間に介装されたタペットに作動油の給排が可能な油圧室が設けられ、この油圧室に作動油が供給されている状態ではカムの作動が弁に伝えられて弁が開閉作動され、油圧室から作動油が排出されたときにはカムの作動が弁に伝えられなくなることで弁が停止されるようになっている。
【００６４】
上記第１排気弁３２ａの弁停止機構３５と第１吸気弁３１ａの弁停止機構３５とに対する作動油給排用の通路３６には第１コントロール弁３７が、また第２排気弁３２ｂの弁停止機構３５と第２吸気弁３１ｂの弁停止機構３５とに対する作動油給排用の通路３８には第２コントロール弁３９がそれぞれ設けられている（図３参照）。
【００６５】
図３は駆動、制御系統の構成を示している。この図において、マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御用のＥＣＵ（コントロールユニット）４０には、エアフローセンサ１９、Ｏ2センサ２３、リニアＯ2センサ２５および吸気温センサ２７からの信号が入力され、運転状態を判別するためにエンジン回転数を検出する回転数センサ４７、アクセル開度（アクセルペダル踏込み量）を検出するアクセル開度センサ４８および車速センサ５５等からの信号が入力され、更に各冷却水の温度を検知するためにエンジン冷却水温センサ５６やガス通路冷却水温センサ５７からの信号が入力されている。このＥＣＵ４０から、各燃料噴射弁９と、多連スロットル弁１７のアクチュエータ１８と、上記第１，第２のコントロール弁３７，３９と、冷却用ポンプ駆動モータ５１とに対して制御信号が出力されている。
【００６６】
上記ＥＣＵ４０は、少なくとも低負荷低回転域で、ガス流通経路を２気筒接続状態（図７参照）としつつ燃焼を行わせる特殊運転モードに制御する制御手段を構成するものであって、運転状態判別手段４１、弁停止機構制御手段４２、吸入空気量制御手段４３、燃焼制御手段４４、ガス通路冷却制御手段４９及び筒内温度状態推測手段５３を備えている。
【００６７】
運転状態判別手段４１は、上記回転数センサ４５及びアクセル開度センサ４６等からの信号によりエンジンの運転状態（エンジン回転数及びエンジン負荷）を調べ、運転状態が図４（ａ）に示すような低負荷低回転側の運転領域Ａ、高負荷側ないし高回転側の運転領域Ｂ、減速域の運転領域Ｃのいずれの領域にあるかを判別する。
【００６８】
各運転領域、または運転領域の移行状態によって、特殊運転モード、通常運転モード、燃料停止モード、燃料復帰過渡モードの何れかの運転モードが選択される。各運転モードについては後述する。
【００６９】
弁停止機構制御手段４２は、ガス流通経路（２気筒接続状態か各気筒独立状態か）に応じて、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。
【００７０】
【００７１】
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。ここで、２気筒接続状態として先行気筒２Ａ，２Ｄおよび後続気筒２Ｂ，２Ｃで燃焼を行わせる時は、先行気筒２Ａ，２Ｄに供給された空気で、先行気筒２Ａ，２Ｄおよび後続気筒２Ｂ，２Ｃに供給された燃料を燃焼し得るようにスロットル開度が調節される。
【００７２】
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からの燃料噴射量や噴射タイミング、或いは燃料供給の停止や復帰をエンジンの運転状態に応じて制御するとともに、点火制御手段４６により運転状態に応じた点火時期の制御及び点火停止等の制御を行う。従って、各気筒における空燃比も燃焼制御手段４４によって設定される。
【００７３】
ガス通路冷却制御手段４９は、２気筒接続状態にあるとき、気筒間ガス通路２２内を流れる既燃ガス温度の制御を行う。ガス通路冷却制御手段４９は、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒の混合気温度の推定値（詳細は後述する）に基き、その混合気温度が所定値以上であるとき、冷却用ポンプ駆動モータ５１を作動させる。その冷却用ポンプ駆動モータ５１に駆動される冷却用ポンプ５０によって冷却水が冷却水通路５２内を循環し、ウォータージャケット２６内の気筒間ガス通路２２を冷却する。このため、先行気筒２Ａ，２Ｄから気筒間ガス通路２２を経由して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれる既燃ガスの温度が降下するので、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が圧縮自己着火に適した温度に維持される。
【００７４】
筒内温度状態推測手段５３は、特殊運転モード中の後続気筒の筒内温度状態を推測し、燃焼直前の混合気温度を推定する。その推定値に基いて、弁停止機構制御手段４２ではガス流通経路の切換えを行い、燃焼制御手段４４では先行気筒の空燃比の補正を行い、ガス通路冷却制御手段４９では冷却用ポンプ駆動モータ５１のＯＮ／ＯＦＦを切換える。
【００７５】
図５は、筒内温度状態推測手段５３による２気筒接続状態の際の後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度推測手順の主要ブロック図である。図５は、縦３列の構成になっているが、左列のＰ１０〜Ｐ２６は、ＥＣＵ４０に入力される各種センサからの信号やＥＣＵ４０内部のパラメータにより、直接あるいは簡単な演算で得られる入力パラメータである。中央列の既燃ガス流量Ｐ３０は、演算過程で得られる中間パラメータである。右列の先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０は主要な演算結果であり、後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０は、最終的な演算結果である。このように筒内温度状態推測手段５３は、各入力パラメータから先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０を順に求めて行き、最終的に後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０を求めるようになっている。
【００７６】
先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０を求める過程を先行気筒演算部、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０を求める過程を気筒間ガス通路演算部、そして後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０を求める過程を後続気筒演算部として、次にこれらについて説明する。
【００７７】
最初の先行気筒演算部では、先行気筒空燃比Ｐ１０、点火時期Ｐ１２、エンジン冷却水温Ｐ１４、吸気温度Ｐ１６、エンジン回転数Ｐ１８および空気充填量Ｐ２０によって先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０が求められる。先行気筒空燃比Ｐ１０は、エアフローセンサ１９による吸入空気量と、燃料噴射制御手段４５による燃料噴射量から求められるパラメータであり、リニアＯ2センサ２５でフィードバック制御される。点火時期Ｐ１２は、燃料噴射制御手段４５により決定されるパラメータである。エンジン冷却水温Ｐ１４、吸気温度Ｐ１６、エンジン回転数Ｐ１８および空気充填量Ｐ２０は、それぞれエンジン冷却水温センサ５６、吸気温センサ２７、回転数センサ４７およびエアフローセンサ１９により得られるパラメータである。
【００７８】
次の気筒間ガス通路演算部では、先行気筒演算部で得られた先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０と、吸気温度Ｐ１６、車速Ｐ２２、ガス通路冷却水温Ｐ２４および既燃ガス流量Ｐ３０とから、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０が求められる。車速Ｐ２２およびガス通路冷却水温Ｐ２４は、車速センサ５５およびガス通路冷却水温センサ５７から得られるパラメータである。既燃ガス流量Ｐ３０は、エンジン回転数Ｐ１８と空気充填量Ｐ２０とにより算出される中間パラメータである。
【００７９】
最後の後続気筒演算部では、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０と、エンジン回転数Ｐ１８、空気充填量Ｐ２０、既燃ガス流量Ｐ３０および後続気筒空燃比Ｐ２６とから、後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０が求められる。後続気筒空燃比Ｐ２６は、先行気筒空燃比Ｐ１０と燃料噴射制御手段４５による燃料噴射量から求められるパラメータであり、Ｏ2センサ２３でフィードバック制御される。
【００８０】
次に、当実施形態での運転領域と運転運転モードについて説明する。図４（ａ）は、エンジン本体１の運転領域を示す説明図であり、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン負荷を示す。
【００８１】
低負荷低回転域の運転領域Ａでは、エンジンが未暖気である場合等を除き、原則として特殊運転モードが選択される。特殊運転モードでは、ガス流通経路を２気筒接続状態（気筒間ガス通路２２を開通させて、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスをそのまま後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入し、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出される排ガスが排気通路に導かれる状態）とするとともに、先行気筒２Ａ，２Ｄに対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃ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燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせる。当実施形態では、特殊運転モードにおける後続気筒２Ｂ，２Ｃの空燃比を、実質的な理論空燃比としている。ここで実質的な理論空燃比とは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガス中に含まれる酸素量と、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼のために追加供給される燃料の量とが理論空燃比（空気過剰率λ＝１）に相当する関係にあることをいう。このようにすると、排気通路２０に三元触媒２４のみを設けるだけで充分に排気浄化がなされるので、別途排気浄化手段を設ける必要が無く、コストを低減することができる。
【００８２】
更に特殊運転モードは、第１特殊運転モードと第２特殊運転モードとに細別される。第１特殊運転モードは、運転領域Ａの全域において優先的に選択されるモードで、後続気筒２Ｂ，２Ｃで圧縮自己着火による燃焼を行わせる。圧縮自己着火を行うためには、圧縮行程後期に筒内温度が高温になっている必要があるが、後続気筒２Ｂ，２Ｃには先行気筒２Ａ，２Ｄから高温の既燃ガスが導入されるので、外気を導入する従来のエンジンに対し圧縮行程後期の筒内温度を格段に上昇させる事が出来、圧縮自己着火を可能にしている。
【００８３】
第２特殊運転モードは、運転領域Ａの全域において予備的に選択されるモードで、後続気筒２Ｂ，２Ｃで強制点火による燃焼を行わせる。エンジン本体１の運転状態や外気温等の影響で、常に運転領域Ａにおいて後続気筒２Ｂ，２Ｃでの圧縮自己着火による燃焼が安定して行い得るとは限らない。そのようなときは第２特殊運転モードを選択し、強制点火により確実に着火させ、安定した燃焼を行わせるようにしている。
【００８４】
当実施形態では、原則として運転領域Ａの全域で第１特殊運転モードとなるように設定しているが、運転領域Ａを更に分割し、比較的低負荷低回転の領域を第２特殊運転モード、比較的高負荷高回転の領域を第１特殊運転モードとなるように設定しても良い。
【００８５】
また、当実施形態では特殊運転モード中の先行気筒２Ａ，２Ｄでは、強制点火による燃焼を行わせるようにしているが、先行気筒２Ａ，２Ｄの筒内温度を上昇させる手段（たとえば内部ＲＧＲを増大させる等）を用いて、先行気筒２Ａ，２Ｄでも圧縮自己着火を行わせるようにしても良い。
【００８６】
運転領域Ａよりも高負荷ないし高回転の運転領域Ｂでは、通常運転モードが選択される。通常運転モードでは、従来の一般的なエンジンと同様に、ガス流通経路を各気筒独立状態とするとともに各気筒２Ａ〜２Ｄで、それぞれ独立して略理論空燃比もしくはそれよりも小さな空燃比で燃焼を行わせる。
【００８７】
運転者がアクセル開度を全閉、または略全閉とするような減速域では、燃料停止モードが選択される。燃料停止モードでは、各気筒２Ａ〜２Ｄへの燃料供給が停止される。従って、エンジン本体１はタイヤ側から逆駆動されることになり、その負荷は逆駆動負荷特性で示される負値となる。その際、車両としてはエンジンブレーキの効いた状態となる。図４（ａ）に示す運転領域Ｃは、そのような逆駆動負荷特性を示す線上の領域である。即ち、当実施形態では運転領域Ｃにおいて燃料停止モードが選択される。なお、逆駆動負荷特性は、ガス流通経路その他の条件により変化するが、ここでは代表的に１本の特性で示している。
【００８８】
また、燃料停止モード中、エンジン回転数が燃料復帰回転数ｒ６より低下すると、エンジン停止を防止するために燃料供給を再開（燃料復帰）し、特殊運転モードに移行するように設定されている。
【００８９】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図４〜図１２を参照しつつ説明する。特殊運転モードでは前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが停止状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂが作動状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図７に示すようになり、先行気筒（１番，４番気筒）２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスがそのまま気筒間ガス通路２２を介して後続気筒（２番，３番気筒）２Ｂ，２Ｃに導入されるとともに、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガスのみが排気通路２０に導かれるような２気筒接続状態とされる。
【００９０】
この状態において、先行気筒２Ａ，２Ｄにそれぞれ吸気行程で吸気通路１５から新気が導入され（図７中の矢印ａ）、先行気筒２Ａ，２ＤではリニアＯ2センサ２５により検出される空燃比が理論空燃比の略２倍ないしそれ以上の超リーン空燃比となるように燃料噴射量がフィードバック制御されつつ圧縮行程で燃料が噴射され、かつ、所定点火時期に点火が行われて、超リーン空燃比での成層燃焼が行われる（図６参照）。
【００９１】
その後、先行気筒２Ａ，２Ｄの吸気行程と後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気行程が重なる期間に、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出された既燃ガスがガス通路２２を通って後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入される（図６中の白抜き矢印及び図７中の矢印ｂ）。そして、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて、実質的に理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ、吸気行程で燃料が噴射される。このとき、第１特殊運転モードでは後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいて点火プラグ７での強制点火が停止され、圧縮行程の上死点付近で燃焼室内の圧力、温度の上昇により圧縮自己着火が行われ、第２特殊運転モードでは、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいて点火プラグ７での強制点火による燃焼が行われる。
【００９２】
こうして第１特殊運転モードでは、後続気筒２Ｂ，２Ｃで、多量のＥＧＲガス相当の既燃ガス成分を含み、かつ、空燃比がリーンであるという条件下でも、圧縮自己着火により燃焼が急速に行われ、これにより熱効率が大幅に向上されることとなる。
【００９３】
また、筒内温度状態推測手段５３によって後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｔの推定がなされ、その温度が所定値Ｔ１より低くなったときには第２特殊運転モードに切換える（図９のステップＳ１７参照）。即ち、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が安定して圧縮自己着火を行い得るほど上昇していないときは、強制点火による燃焼を行う。逆に、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が上昇しすぎ、ノッキング等の懸念が生じた場合には、冷却用ポンプ駆動モータ５１によって冷却用ポンプ５０を作動させ、ウォータージャケット２６内の気筒間ガス通路２２を冷却する。これによって先行気筒２Ａ，２Ｄから後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれる既燃ガスが冷却され、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度上昇が抑制されるので、第１特殊運転モードを継続することができる。
【００９４】
つまり、先行気筒２Ａ，２Ｄでは超リーンでの成層燃焼により熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減され、一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄと同様にポンピングロス低減効果が得られるとともに、圧縮自己着火による燃焼を行う場合には、均一な混合気分布状態で圧縮自己着火が行われることにより熱効率が高められるとともに、これらの作用により、燃費が大幅に改善されることとなる。
【００９５】
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。
【００９６】
一方、通常運転モードでは前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが作動状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂが停止状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図８に示すようになり、実質的に各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート３１，３１ａ及び排気ポート１２ａ，１２が独立し、吸気通路１５から各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート３１，３１ａに新気が導入されるとともに各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート３１，３１ａから排気通路２０に既燃ガスが排出される。そしてこの場合は、理論空燃比もしくはそれよりリッチとなるように吸入空気量及び燃料噴射量が制御されることにより、出力性能が確保される。
【００９７】
また、燃料停止モードでは、各気筒２Ａ〜２Ｄへの燃料供給が停止される。従って、エンジン出力を必要としない惰行運転時や下り坂における燃料消費が削減され、燃費を向上させることができる。更に、エンジン本体１が逆駆動されることによって得られるエンジンブレーキの効果を高めることができる。なお、燃料停止モード中のガス流通経路は、原則として燃料停止モードに切換わる直前のモードに従う。但し、条件によっては燃料停止モード中に切換える場合もある（図１０のステップＳ５１，Ｓ５５参照）。
【００９８】
次に、各運転モードの変遷と燃料復帰過渡モードについて説明する。図４（ｂ）は、燃料停止モードを挟んで、その前後のモードの組み合わせパターンを示す表である。このパターンに応じて、燃料復帰時の制御が設定されている。図４（ｂ）中に示されるＡ４，Ａ５，Ａ６，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５及びＣ６の各記号は、図４（ａ）に示された各ポイントに相当する運転状態である。従って、運転状態Ａ４，Ａ５及びＡ６は、第１特殊運転モードを代表するポイントであり、運転状態Ｂ１及びＢ２は通常運転モードを代表するポイントであり、運転状態Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５及びＣ６は燃料停止モードを代表するポイントである。運転状態Ｂ１と運転状態Ｃ１のエンジン回転数は略等しく、ｒ１である。以下同様に、運転状態Ｂ２と運転状態Ｃ２のエンジン回転数は略等しく、ｒ２であり、運転状態Ａ４と運転状態Ｃ４のエンジン回転数は略等しく、ｒ４であり、運転状態Ａ５と運転状態Ｃ５のエンジン回転数は略等しく、ｒ５であり、運転状態Ａ６と運転状態Ｃ６のエンジン回転数は略等しく、ｒ６である。なお、エンジン回転数ｒ６は燃料復帰回転数である。
【００９９】
図４（ｂ）の横軸（列）には、燃料停止モード前の運転状態を代表するポイントとして、運転状態Ａ４，Ｂ１を、縦軸（行）には燃料停止モード後の運転状態を代表するポイントとして、運転状態Ａ５，Ａ６，Ｂ２を示す。各欄には、これらの組み合わせからなるパターン番号と、経由する燃料停止モード中の運転状態を示す。例えばパターン１は、運転状態Ａ４（第１特殊運転モード）から、運転状態Ｃ４，Ｃ５（燃料停止モード）を経由して運転状態Ａ５（第１特殊運転モード）に至るパターンを示す。他のパターン２乃至５も同様の表記に従う。なお、パターン１，２，３及び５は減速方向であるが、パターン４は増速方向である。これは、例えば下り坂において、アクセルを全閉としていても増速する場合などに起こる。
【０１００】
パターン１乃至５のうち、パターン１，２および３には、燃料停止モードから第１特殊運転モードに切換える際、燃料復帰過渡モードを経由するように設定されている。
【０１０１】
パターン１における燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードは次のようになっている。パターン１では、運転状態が運転状態Ａ４→Ｃ４→Ｃ５→Ａ５と変遷する。運転状態Ａ４から運転状態Ｃ４となると、第１特殊運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ５までの間、ガス流通経路は運転状態Ａ４と同じ２気筒接続状態に維持される。その後運転状態Ａ５となると、最終的には第１特殊運転モードに切換わるが、それまでの所定期間、燃料復帰過渡モードとなる。パターン１における燃料復帰過渡モードは、第１の段階（燃料復帰時からＳ１サイクル経過まで。なお１サイクルは吸気、圧縮、膨張および排気の４行程からなる。）と、それ以降の第２の段階（Ｓ２サイクル経過（Ｓ２＞Ｓ１）まで）に分かれている。第１の段階では、ガス流通経路を２気筒接続状態に維持したまま、先行気筒２Ａ，２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる（図１１のステップＳ１３３参照）。こうすることにより、燃料停止モード中に先行気筒２Ａ，２Ｄ内を通過する空気によって筒内温度が低下した場合でも、確実に失火を防止して安定した燃焼状態で燃料復帰させることができる。また、この第１の段階では後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼が行われないが、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された理論空燃比での燃焼による高温の既燃ガスが通過することにより、筒内温度を上昇させている。こうして、先行気筒、後続気筒の双方を加熱している。
【０１０２】
パターン１における燃料復帰過渡モードの第２の段階では、ガス流通経路を２気筒接続状態に維持したまま、先行気筒２Ａ，２Ｄに対しては空気過剰率λ＞１となるようなリーン空燃比での燃焼を行わせ、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燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせる。即ち、第２特殊運転モードと同等の制御を行う（図１１のステップＳ１４３参照）。この場合の先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比は、一般的な第２特殊運転モードに準じて空気過剰率λ≒２としても良いが、１＜λ≦２として、ややリッチ気味にしておき、均質燃焼させると燃焼がより安定するので望ましい。この第２の段階は、第１の段階に比べ、より第１特殊運転モードに近く、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が上昇し易いので、第１特殊運転モードへの移行を早期化させることができる。
【０１０３】
ところで、第１の段階のサイクル数Ｓ１および第２の段階のサイクル数Ｓ２は、運転状態によって変動し、燃料停止モードの期間が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定されている。従って、燃料停止モードの期間が長く、筒内温度の低下の程度が大きい場合には燃料復帰過渡モードの期間（Ｓ１およびＳ２）を長くして、筒内温度が充分上昇してから第１特殊運転モードに移行させることができる一方、燃料停止モードの期間が短く、筒内温度の低下の程度が小さい場合には燃料復帰過渡モードの期間を短くして、速やかに第１特殊運転モードに移行させることができる。このように燃料復帰過渡モードの期間が必要最小限となるように設定することにより、燃費改善効果を一層高めている。
【０１０４】
こうして燃料復帰からＳ２サイクル後に燃料復帰過渡モードから第１特殊運転モードに切換わるが、その際、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定のＴ１に達しない時は、第２特殊運転モードと同等の制御のまま燃料復帰過渡モードを終了する（図１１のステップＳ１１７参照）。
【０１０５】
次に、パターン２における燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードは次のようになっている。パターン２では、運転状態が運転状態Ｂ１→Ｃ１→Ｃ５→Ａ５と変遷する。運転状態Ｂ１から運転状態Ｃ１となると、通常運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ５までの間、ガス流通経路は運転状態Ｂ１と同じ各気筒独立状態に維持される。その後運転状態Ａ５となると、最終的には第１特殊運転モードに切換わるが、それまでの所定期間、燃料復帰過渡モードとなる。パターン２における燃料復帰過渡モードは、第１の段階（燃料復帰時からＳ１サイクル経過まで）と、それ以降の第２の段階（Ｓ２サイクル経過（Ｓ２＞Ｓ１）まで）に分かれている。第１の段階では、ガス流通経路を各気筒独立状態に維持したまま、各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる。即ち通常運転モードと同等の制御を行う（図１１のステップＳ１３５参照）。こうすることにより、先行気筒２Ａ，２Ｄのみならず後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいても安定度の高い燃焼で燃料復帰させ、一層確実な安定燃焼を得るとともに、先行気筒、後続気筒ともに筒内を早期に加熱している。
【０１０６】
パターン２における燃料復帰過渡モードの第２の段階では、パターン１における燃料復帰過渡モードの第２の段階と同様の制御、即ち第２特殊運転モードと同等の制御を行う（図１１のステップＳ１４３参照）。この第２の段階は、第１の段階に比べ、より第１特殊運転モードに近く、安定性の高い燃焼を行いながら、円滑なモードの移行を図っている。
【０１０７】
但し、第２の段階であっても、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定のＴ１に達しない時は、引き続き通常運転モードと同様の制御を行い（図１１のステップＳ１４７参照）、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度上昇の促進を図る。
【０１０８】
そして、パターン１と同様、燃料復帰からＳ２サイクル後に燃料復帰過渡モードから第１特殊運転モードに切換わる。その際もパターン１と同様、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定のＴ１に達しない時は、第２特殊運転モードと同等の制御としつつ燃料復帰過渡モードを終了する（図１１のステップＳ１１７参照）。また、第１の段階のサイクル数Ｓ１および第２の段階のサイクル数Ｓ２を、燃料停止モードの期間が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定することもパターン１と同様である。
【０１０９】
次に、パターン３における燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードは次のようになっている。パターン３では、運転状態が運転状態Ａ４（又はＢ１）→Ｃ４（又はＣ１）→Ｃ６→Ａ６と変遷する。運転状態Ａ４（又は運転状態Ｂ１）から運転状態Ｃ４（又は運転状態Ｃ１）となると、特殊運転モード（又は通常運転モード）から燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ６付近までの間、ガス流通経路は燃料停止モードへ切換わる前のモードの状態に維持される。そして、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定の温度Ｔ２以上であるときは、そのまま運転状態Ｃ６まで維持し続け、エンジン回転数が燃料復帰回転数ｒ６となったときに燃料停止モードを終了し、運転状態Ａ６とする。その際、燃料停止モードの前が運転状態Ａ４であった場合にはパターン１の制御に、運転状態Ｂ１であった場合にはパターン２の制御にそれぞれ従う。
【０１１０】
一方、筒内温度予測値Ｔが、所定の温度Ｔ２に達しない場合は、運転状態Ｃ６に達する前（例えばエンジン回転数がｒ６＋２００ｒｐｍより小さくなったとき）に、前のモードによらず、ガス流通経路を各気筒独立状態に切換える（図１０のステップＳ５１参照）。そして、運転状態Ｃ６に達して運転状態Ａ６に切換わる際、パターン２の制御に従う。このようにして、後続気筒２Ｂ，２Ｃが低温の場合には、燃料停止モードの前が特殊運転モードであったとしても、燃料復帰前に予めガス流通経路を各気筒独立状態に切換えておき、燃料復帰後は速やかに（あらためてガス流通経路と切換えることなく）各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比での燃焼を行うようにして燃料復帰させ、安定した燃焼状態を得ている。なお、所定の温度Ｔ２は、上記所定の温度Ｔ１と同じであっても良い。
【０１１１】
ところで、図４（ａ）には燃料復帰回転数を所定値ｒ６として示しているが、これを、燃料復帰時のガス流通経路によって変動する燃料復帰回転数Ｎ１としても良い。即ち燃料復帰回転数Ｎ１は、燃料復帰時のガス流通経路が、２気筒接続状態である場合には比較的高い値、各気筒独立状態である場合には比較的低い値に設定される。こうすることで、燃料復帰時のガス流通経路が２気筒接続状態となる場合にはエンジン停止に対する余裕度を充分確保するとともに、各気筒独立状態となる場合には燃料停止の期間を増大させ、燃費改善効果を高めることができる。
【０１１２】
次に、パターン４における燃料停止モードおよび燃料復帰は次のようになっている。パターン４では、運転状態が運転状態Ａ４→Ｃ４→Ｃ２→Ｂ２と変遷する。運転状態Ａ４から運転状態Ｃ４となると、特殊運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ２までの間、ガス流通経路は運転状態Ａ４と同じ２気筒接続状態に維持される。その後運転状態Ｂ２となると、燃料復帰過渡モードを経由することなく、速やかに通常運転モードに移行し、ガス流通経路を各気筒独立状態に切換えるとともに各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる（図９のステップＳ３１）。なお、燃料停止モード中にエンジン回転数が運転領域Ａの最大回転数ｒ３を超えた場合、予めガス流通経路を各気筒独立状態に切換えておくようにしても良い。
【０１１３】
次に、パターン５における燃料停止モードおよび燃料復帰は次のようになっている。パターン５では、運転状態が運転状態Ｂ１→Ｃ１→Ｃ２→Ｂ２と変遷する。運転状態Ｂ１から運転状態Ｃ１となると、通常運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ２までの間、ガス流通経路は運転状態Ｂ１と同じ各気筒独立状態に維持される。その後運転状態Ｂ２となると、燃料復帰過渡モードを経由することなく通常運転モードに移行する。このとき、ガス流通経路は各気筒独立状態が維持されているので、あらためて切換える必要がなく、速やかに通常運転モードに移行することができる。
【０１１４】
図９は、燃料停止モードから、その後のモードに切換える場合の制御のフローチャートである。制御スタート後、ステップＳ１で各センサ情報（アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量、エンジン水温、ガス流通経路状態、吸気温度、Ｏ2センサ出力、燃料噴射時期、点火時期、車速等）を読み込む。次のステップＳ３で、運転状態が運転領域Ｂにあるか否かの判定がなされ、ＮＯであればステップＳ５に移行し、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒の筒内温度Ｔの推定を行う（図５参照）。次のステップＳ７で運転状態が運転領域Ａにあるか否かの判定がなされ、ＹＥＳであればステップＳ９でモードＭ＝０であるか否かの判定がなされる。モードＭは、現状の運転モードを示すパラメータであり、Ｍ＝０であれば燃料停止モードか燃料復帰過渡モードかの何れかであることを示す。ステップＳ９でＮＯであれば現状のモードは特殊運転モードか通常運転モードであり、更に次のステップＳ１１に移行してエンジン水温によってエンジンが温間（暖気が完了している）にあるか否かの判定がなされる。ステップＳ１１でＹＥＳであれば、特殊運転モードとする事が決定され、次のステップＳ１３に移行して、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度Ｔが所定値Ｔ１以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達しているので、ステップＳ１５に移行して第１特殊運転モードの制御を行う。次のステップＳ１９でモードＭ＝１（現状モードが特殊運転モードであることを示す）を入力し、リターンする。
【０１１５】
遡って、ステップＳ１３でＮＯと判定されたときには、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達していないので、ステップＳ１７に移行して第２特殊運転モードの制御を行う。
【０１１６】
更に遡って、ステップＳ９でＹＥＳと判定されると、運転領域ＡにありながらモードＭ＝０であることを示す。これは、燃料停止モードから特殊運転モードに切換わる過渡状態であることを示しており、ステップＳ２１に移行して燃料復帰過渡モードの制御（詳細を図１１に示す）を行う。
【０１１７】
また、ステップＳ３でＹＥＳ、つまり運転領域Ｂにあると判定された場合およびステップＳ１１でＮＯ、つまり運転領域Ａにあるが未暖気状態であると判定された場合にはステップＳ３１に移行し、通常運転モードの制御を行い、ステップＳ３３でモードＭ＝２（現状モードが通常運転モードであることを示す）とする。
【０１１８】
また、ステップＳ７でＮＯ、つまり運転領域ＡでもＢでもないと判定されたときには運転領域Ｃにあることを示しており、分岐フロー▲１▼（図１０に示す）に移行する。
【０１１９】
図１０は、図９の分岐フロー▲１▼を示すフローチャートである。ステップＳ３５に移行したとき、運転状態は運転領域Ｃにある。ここでモードＭ＝０であるか否かの判定がなされ、ＹＥＳであれば、運転状態Ｃに移行してから、少なくとも１回以上このステップＳ３５を経過していることを示し、次のステップＳ３９に移行する。ステップＳ３５でＮＯであれば、運転状態Ｃに移行してから、初めてステップＳ３５を経過することを示している。その場合、ステップＳ３７に移行して前モードＭ１にモードＭの値を入力する。前モードＭ１は、燃料停止モードの前の運転モードを示すパラメータである。この時点ではモードＭは運転状態Ｃに移行する前の値であり、１（特殊運転モード）または２（通常運転モード）である。これらの値を前モードＭ１に入力することにより、燃料停止モードに切換わる前のモードが記憶される。その後ステップＳ３９に移行する。
【０１２０】
ステップＳ３９で燃料供給の停止を行い、次のステップＳ４１でモードＭ＝０を入力する。次のステップＳ４３で燃料復帰回転数Ｎ１の設定、更新がなされる。燃料復帰回転数Ｎ１は、ＡＴ車では１，０００ｒｐｍ程度の値であるが、ガス流通経路が２気筒接続状態である場合には、各気筒独立状態である場合よりも高い値に設定される。また、燃料停止モード前が特殊運転モードであったか通常運転モードであったかによって、特殊運転モードであった場合には通常運転モードであった場合に比べて高い値に設定するようにしても良い。その他、燃料復帰回転数Ｎ１は、エンジン水温が低いときには高めに設定する等の補正がなされる。
【０１２１】
次のステップＳ４５では、前モードＭ１＝１であるか否かの判定がなされ、ＹＥＳ（特殊運転モード）であればステップＳ４７に移行し、エンジン回転数Ｎが、Ｎ＜Ｎ１＋２００ｒｐｍであるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであればエンジン回転数Ｎが燃料復帰回転数Ｎ１付近まで低下していることを示す。そして、ステップＳ４９に移行し、後続気筒の筒内温度Ｔが所定値Ｔ２以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば、図４（ｂ）のパターン１と同様の制御で燃料復帰させるため、ステップＳ５５に移行して予めガス流通経路を２気筒接続状態としておく。そしてステップＳ５７でガス流通経路モードＭ２＝１（２気筒接続状態を示す）を入力し、リターンする。
【０１２２】
遡って、ステップＳ４７でＮＯ、つまりＮ≧Ｎ１＋２００ｒｐｍであると判定されると、エンジン回転数Ｎが未だ燃料復帰回転数Ｎ１付近まで低下していないことを示すので、ステップＳ５５に移行してガス流通経路を２気筒接続状態とする。
【０１２３】
更に遡って、ステップＳ４５でＮＯ、つまり前モードＭ１＝２（通常運転モード）と判定された場合、およびステップＳ４９でＮＯ、つまり前モードＭ１＝１（特殊運転モード）であってもエンジン回転数Ｎが燃料復帰回転数Ｎ１付近まで低下しており、かつ後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度Ｔが所定値Ｔ２よりも低いと判定された場合には、図４（ｂ）のパターン２と同様の制御で燃料復帰させるため、ステップＳ５１に移行し、予めガス流通経路を各気筒独立態としておく。そしてステップＳ５３でガス流通経路モードＭ２＝２（各気筒独立状態を示す）を入力し、リターンする。
【０１２４】
図１１は、図９のステップＳ２１（燃料復帰過渡モードの制御）の詳細を示すサブルーチンである。燃料復帰過渡モードに入ると、ステップＳ１０１で、燃料復帰時点からのサイクル数Ｓをカウントする。初回はＳ＝０であり、以後７２０°ＣＡ（１サイクルに相当）毎にサイクル数Ｓを増分させる。
【０１２５】
次のステップＳ１０３でサイクル数Ｓが所定値Ｓ１よりも小か否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば燃料復帰過渡モードの第１の段階であることを示し、ステップＳ１３１，Ｓ１３２に移行する。ステップＳ１３１およびステップＳ１３２では、前モードＭ１とガス流通経路モードＭ２の判定がなされ、前モードＭ１＝１かつガス流通経路モードＭ２＝１の場合のみステップＳ１３３に移行して、ガス流通経路を２気筒接続状態としつつ先行気筒２Ａ，２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる。その後、モードＭ＝０のままリターンする。ステップＳ１３１およびステップＳ１３２で、前モードＭ１とガス流通経路モードＭ２の少なくとも一方が２である場合は、ステップＳ１３５に移行し、通常運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を各気筒独立状態としつつ、各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる。その後、モードＭ＝０のままリターンする。
【０１２６】
遡ってステップＳ１０３でＮＯ、即ち燃料復帰過渡モードの第１の段階が終了したと判定されるとステップＳ１０５に移行し、サイクル数Ｓが所定値Ｓ２（Ｓ２＞Ｓ１）よりも小か否かの判定がなされる。所定値Ｓ１、Ｓ２は、燃料停止モードの期間（サイクル数）が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定されており、数〜数十サイクル程度の期間である。ステップＳ１０５でＹＥＳと判定されると、燃料復帰過渡モードの第２の段階であることを示し、ステップＳ１４１に移行する。ステップＳ１４１で前モードＭ１の判定がなされ、前モードＭ１＝１（特殊運転モード）であればステップＳ１４３に移行し、第２特殊運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を２気筒接続状態としつつ、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とし、強制点火による燃焼を行わせる。その後、モードＭ＝０のままリターンする。ステップＳ１４１で前モードＭ１＝２（通常運転モード）と判定されればステップＳ１４５に移行し、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度Ｔが所定値Ｔ１以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであればステップＳ１４３に移行するが、ＮＯであればステップＳ１４７に移行し、ステップＳ１３５と同様の、通常運転モードと同等の制御を行い、その後、モードＭ＝０のままリターンする。
【０１２７】
遡ってステップＳ１０５でＮＯ、即ち燃料復帰過渡モードの第２の段階が終了したと判定されるとステップＳ１０７に移行し、サイクル数Ｓのリセットを行う。そしてステップＳ１０９に移行してエンジン水温によってエンジンが温間にあるか否かの判定がなされる。ステップＳ１０９でＹＥＳであれば、ステップＳ１１１に移行して、後続気筒の筒内温度Ｔが所定値Ｔ１以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達しているので、ステップＳ１１３に移行して第１特殊運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を２気筒接続状態としつつ、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とし、圧縮自己着火による燃焼を行わせる。その後、ステップＳ１１９に移行し、モードＭ＝１を入力してリターンする。このモードＭ＝１を入力することにより、燃料復帰過渡モードの終了となり、次のルーチンでは図９のステップＳ９でＮＯと判定され、ステップＳ１１へ移行することとなる。
【０１２８】
遡って、ステップＳ１１１でＮＯと判定されたときには、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達していないので、ステップＳ１１７に移行してステップＳ１４３と同様の、第２特殊運転モードと同等の制御を行い、ステップＳ１１９に移行する。
【０１２９】
また、ステップＳ１０９でＮＯ、つまり未暖気状態であると判定された場合にはステップＳ１１５に移行し、ステップＳ１３５と同様の、通常運転モードと同等の制御を行い、ステップＳ１１９に移行する。
【０１３０】
次に、当実施形態の変形例について図４（ｂ）および図１２を参照しつつ説明する。この変形例は、図４（ｂ）のパターン１の第１の段階、および第２の段階に関する部分の制御である。変形例のパターン１における燃料復帰過渡モードは次のようになっている。第１の段階では、第２特殊運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を２気筒接続状態としつつ、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とし、強制点火による燃焼を行わせる（図１２のステップＳ２０３参照）。但し、未暖気の場合は暖気を促進させるため、通常運転モードと同等の制御を行う（図１２のステップＳ２０１，Ｓ１３５参照）。
【０１３１】
変形例のパターン１における燃料復帰過渡モードの第２の段階は、図１１のステップＳ１４３に替えて図１２のステップＳ２０５を適用する。即ち、第２特殊運転モードをベースに、後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃料を先行気筒２Ａ，２Ｄにおいて先行気筒２Ａ，２Ｄの膨張行程後半に噴射する。このようにすると、先行気筒２Ａ，２Ｄで噴射された燃料は先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される高温の既燃ガスと混合して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれるため、活性化が促進される。そして、その噴射時期が後続気筒２Ｂ，２Ｃの吸気行程に先立つ、前サイクルの排気行程後半に相当するので、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの点火時期までの間に、燃料活性化の時間が充分確保される。
【０１３２】
また、後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃料を２以上に分割し、少なくとも１の燃料噴射を先行気筒２Ａ，２Ｄで行うとともに、その燃料噴射時期を先行気筒２Ａ，２Ｄの膨張行程後半に設定し、少なくとも１の燃料噴射を後続気筒２Ｂ，２Ｃで行うようにしても良い。このようにすると、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの点火時に、点火プラグ７の周辺に２種類の燃料状態を形成することができる。１つは先行気筒２Ａ，２Ｄ内で噴射され、均一に混合され、活性化された混合気であり、もう１つは、後続気筒２Ｂ，２Ｃ内で噴射され、点火プラグ７を中心に偏在する燃料である。点火プラグ７周辺に偏在する比較的高濃度の燃料によって後続気筒２Ｂ，２Ｃでの着火性をより高めることができるとともに、均一に活性化された混合気によって燃焼の安定化をもはかることができる。
【０１３３】
本発明の実施形態は、上記実施形態、あるいはその変形例に限定するものではなく、特許請求の範囲内で適宜変形して良い。例えば、ウォータージャケット２６による冷却機構を設けず、第２特殊運転モード中に後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が上昇しすぎた場合には、通常運転モードに切換えるようにしても良い。
【０１３４】
【発明の効果】
以上のように本発明の火花点火式エンジンの制御装置は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、上記燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、少なくとも上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とするので、２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼をさせる技術と、減速域で燃料供給を停止する技術とを併用して、より高い燃費改善効果を得つつ、燃料復帰後の燃焼の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。
【図２】エンジン本体等の概略断面図である。
【図３】制御系統のブロック図である。
【図４】（ａ）は運転領域を示す説明図であり、（ｂ）は燃料停止モード前後のモードの組み合わせパターンを示す表である。
【図５】後続気筒の燃焼前の筒内温度状態を推測する手順を示す主要ブロック図である。
【図６】各気筒の排気行程、吸気行程、燃料噴射時期および点火時期等を示す図である。
【図７】低負荷低回転時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図８】高負荷、高低回転側の運転領域にある時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図９】燃料停止モードから、その後のモードに切換える場合の制御のフローチャートである。
【図１０】図９からの分岐フローチャートである。
【図１１】燃料復帰過渡モードの制御を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図１２】燃料復帰過渡モードの制御の変形例を示すサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２Ａ，２Ｄ 気筒（先行気筒）
２Ｂ，２Ｃ 気筒（後続気筒）
９ 燃料噴射弁
１１ 吸気ポート
１１ａ，１１ｂ 吸気ポート
１２，１２ａ，１２ｂ 排気ポート
１５ 吸気通路
２０ 排気通路
２２ 気筒間ガス通路
２５ リニアＯ2センサ
３１，３１ａ，３１ｂ 吸気弁
３２，３２ａ，３２ｂ 排気弁
３５ 弁停止機構
４０ ＥＣＵ
４１ 運転状態判別手段
４２ 弁停止機構制御手段
４３ 吸入空気量制御手段
４４ 燃焼制御手段
５３ 筒内温度状態推測手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火式エンジンの制御装置に関し、より詳しくは、多気筒エンジンにおいて燃費改善及びエミッション向上のために各気筒の燃焼状態を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、火花点火式エンジンにおいて、各気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせることにより燃費改善を図る技術が研究されており、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、低回転低負荷域等では上記燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射することにより成層燃焼を行わせ、これによって超リーン燃焼を実現するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記のように成層燃焼により超リーン燃焼を行うと、熱効率が向上するとともに、吸入空気量が多くなって吸気負圧が低減され、これらによって大幅に燃費が改善される。また、このような超リーンの成層燃焼状態では過剰に存在する空気の一部がＥＧＲに置き換わっても充分に燃焼し得るため、比較的多量のＥＧＲが可能であって、これによりＮＯｘ低減等に有利となる。そして、このように多量のＥＧＲを導入した場合でも、ポンピングロス低減効果は変わりなく得られ、かつ、非成層で吸入空気量及びＥＧＲ量を制限する通常の燃焼と比べれば熱効率も高められて、燃費改善効果が得られる。
【０００４】
ところで、成層燃焼を行うとある程度までは空燃比がリーンになるにつれて燃費改善効果が高められるが、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ことにより、却って燃費が悪化する傾向が生じる。このように、成層燃焼でのリーン化による燃費改善にも限界があった。
【０００５】
一方、燃費改善のための別の手法として、圧縮自己着火が研究されている。この圧縮自己着火は、ディーゼルエンジンと同様に圧縮行程終期に燃焼室内を高温、高圧にして燃料を自己着火させるようにするものであり、空燃比が超リーンの状態や多量のＥＧＲが導入されている状態でもこのような圧縮自己着火が行われれば燃焼室全体が一気に燃焼するため、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、燃費改善に有利となる。
【０００６】
しかし通常の火花点火式エンジン（ガソリンエンジン）では燃焼のために強制点火が必要であって、圧縮上死点付近での燃焼室内の温度、圧力が圧縮自己着火を生じさせる程度までには高められず、圧縮自己着火を行わせるためには燃焼室内の温度または圧力を大幅に高めるための格別の工夫が必要となる。
【０００７】
このような課題に対し、本願出願人は、吸気、圧縮、膨張、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域では、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスをそのまま吸気行程側の気筒で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排気通路に導くようにするとともに、この２気筒接続状態にあるときに、先行気筒において理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で強制点火により燃焼を行わせ、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するとともに圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにすることを考えた（特願２００２−０２９８３６号）。
【０００８】
これによると、少なくとも低負荷低回転域において、先行気筒ではリーン空燃比で強制点火による燃焼が行われ、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大幅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燃焼が行われる。このとき、先行気筒から気筒管ガス通路を介して導かれるガスは高温であるために圧縮行程終期に圧縮自己着火可能な程度にまで燃焼室内の温度が上昇し、圧縮自己着火が行われる。圧縮自己着火により急速に燃焼が行われるため、効率よく燃焼が仕事に寄与することとなり、これとポンピングロス低減とで燃費が大幅に改善される。
【０００９】
一方、従来から知られた燃費向上技術として、エンジン負荷が非常に小さい減速域では燃料供給を停止するものがある。このようにすると、エンジン出力が不要な場合に燃料を消費しないようにできるので、特に低負荷領域を多用する運転状態のときに燃費を向上させることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２７４０８５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼をさせる技術と、減速域で燃料供給を停止する技術とを併用すると、燃料停止状態から、２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる状態に移行する際、燃料復帰（燃料供給を再開すること）後の燃焼が不安定になり易い、という問題があった。これは、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行うために筒内温度を充分高い状態に維持しておく必要があるにもかかわらず、燃料停止によって空気のみが筒内を通過する状態が続くことにより、後続気筒が冷却され、温度が低下してしまうことが主な原因である。
【００１２】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼をさせる技術と、減速域で燃料供給を停止する技術とを併用して、より高い燃費改善効果を得つつ、燃料復帰後の燃焼の安定性を高めることができる火花点火式エンジンの制御装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、上記燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、少なくとも上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００１４】
この構成によると、少なくとも低負荷低回転域において、先行気筒では空気が過剰に存在するリーン空燃比で燃焼が行われ、このリーン燃焼によって熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減され、大幅な燃費改善効果が得られる。また、後続気筒では、先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに追加燃料が供給されて燃焼が行われる。先行気筒から気筒間ガス通路を介して導入されるガスは高温であるために、追加燃料の気化が促進され、後続気筒での良好な燃焼を得ることができる。また、先行気筒ではリーン空燃比で燃焼が行われることによりＮＯｘ発生量が比較的少なく抑えられ、後続気筒では、先行気筒から既燃ガスが導入されることで多量のＥＧＲ（排気再循環）が行われているのと同等の状態となることからＮＯｘの発生が充分に抑制され、排ガス浄化が促進される。更に後続気筒で圧縮自己着火を行う場合は、燃焼室全体に亘り一気に燃焼するので、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、高い燃費改善効果が得られる。また、所定の減速域では燃料の供給が停止されるので、エンジン出力が不要である場合に燃料を消費することがなく、燃費をより向上させることができる。以上の作用効果は、請求項５、１０および１１にも共通するものである。
【００１５】
更に、燃料停止モードから、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モード（以下第１特殊運転モードという）に切換える際、燃料復帰過渡モードで少なくとも先行気筒で略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせる。このような燃焼はリーン空燃比での燃焼や圧縮自己着火による燃焼に比べて安定した燃焼が得られ易く、また理論空燃比付近での燃焼により、燃焼ガス温度を高くすることができる。従って、燃料停止モード中に各気筒内を通過する空気によって筒内温度が低下した場合でも、確実に失火を防止して安定した燃焼状態で燃料復帰させることができるとともに、先行気筒、後続気筒の双方を加熱できて、円滑に次の第１特殊運転モードに移行することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記ガス流通経路が、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態に切換え可能に構成され、運転状態に応じ、所定の高負荷ないし高回転の領域では、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して略理論空燃比もしくはそれよりも小さな空燃比で燃焼を行わせる通常運転モードが選択されるように構成され、上記燃料停止モードの直前が上記通常運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モードの燃料復帰時を含む初期には上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒において略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、後期には上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする。
【００１７】
このようにすると、通常運転モードから燃料停止モードに移行後、燃料復帰して第１特殊運転モードに移行する際、燃料復帰過渡モードで少なくとも２段階の状態を経ることになる。
【００１８】
燃料復帰時を含む第１の段階は、ガス流通経路を各気筒独立状態とするとともに、各気筒において略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせるものである。このようにすれば、先行気筒のみならず後続気筒においても安定度の高い燃焼で燃料復帰させることができるので、一層確実な安定燃焼を得ることができるとともに、先行気筒、後続気筒ともに筒内を早期に加熱できて、第１特殊運転モードに移行するとともに後続気筒での圧縮自己着火が可能となる。
【００１９】
なお、この第１の段階のガス流通経路は通常運転モードと同じ各気筒独立状態である。従って、燃料停止モード中に通常運転モードに相当する回転数から特殊運転モードに相当する回転数に低下しても、直ちにガス流通経路を２気筒接続状態に切換える必要がなく、各気筒独立状態のままにしておけば良い。そうすることで、たとえば燃料停止モード中、特殊運転モードに相当する低回転までエンジン回転が低下している運転状態から、急激に負荷を増大（アクセルを大きく踏み込む）させて通常運転モード領域で燃料復帰させるような場合には各気筒独立状態のままガス流通経路を切換えることなく燃料復帰させることができ、速やかに通常運転モードに移行することができる。
【００２０】
燃料復帰モードの第２の段階は、ガス流通経路を２気筒接続状態に切換え、先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒に対しては先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせる。ここで、実質的な理論空燃比とは、先行気筒から導入された既燃ガス中に含まれる酸素量と、後続気筒での燃焼のために追加供給される燃料の量とが理論空燃比に相当する関係にあることをいう。
【００２１】
このような燃焼形態は、後続気筒で強制点火による燃焼を行わせる特殊運転モード（以下第２特殊運転モードという）と同等の制御によって得られ、後続気筒で強制点火による燃焼を行わせる点が第１特殊運転モードと異なっている。従って、第１の段階から直接第１特殊運転モードに移行するよりも、この第２段階を経由させて後続気筒で安定性の高い強制点火による燃焼を行わせてから第１特殊運転モードに移行した方が、より安定性が高く、円滑なモードの移行を図ることができる。
【００２２】
また、燃料復帰モードで第１段階、第２段階と経由する間、燃焼によって後続気筒の筒内温度が上昇する。従って第１特殊運転モードに移行したときに圧縮自己着火による安定した燃焼を得ることができる。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料停止モードの直前が上記特殊運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モード中は上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、その燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする。
【００２４】
このようにすると、燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期に、先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせるので、安定した燃焼で燃料復帰させることができるとともに、先行気筒、後続気筒ともに加熱することができる。
【００２５】
また、特殊運転モードから燃料停止モード、燃料復帰過渡モードを経て第１特殊運転モードに移行する間、ガス流通経路が常時２気筒接続状態となるので、ガス流通経路の切換えに伴う応答遅れを伴うことなく、速やかに各モードの移行をなすことができる。
【００２６】
なお、後続気筒では燃焼が行われないが、先行気筒では略理論空燃比での燃焼が行われるために、燃焼温度が高く、先行気筒から導入された高温の既燃ガスが通過することにより、筒内温度の上昇が図られる。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項３記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料停止モードの直前が上記特殊運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モードの後期において、上記先行気筒に対しては空気過剰率が１よりも大きく２以下となるような空燃比とした状態で強制点火による均質燃焼を行わせるとともに、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、その後、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換えるとともに上記先行気筒の空燃比をより大きく設定して強制点火による成層燃焼をさせることを特徴とする。
【００２８】
このようにすると、燃料復帰過渡モードの初期には先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせて安定した燃料復帰とするとともに、後期には第２特殊運転モードと同等の制御を行うことにより、後続気筒の筒内温度を速やかに上昇させ、早期に圧縮自己着火による燃焼を行い易くすることができる。
【００２９】
請求項５の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、上記燃料復帰過渡モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせるとともに、燃料復帰後は上記後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射時期を、燃料の活性化が促進されるように進角補正することを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項５記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記進角補正は、上記後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射を上記先行気筒内で行うとともに、その燃料噴射時期が上記先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間とすることによりなされることを特徴とする。
【００３１】
これらのようにすると、上記の請求項１、５、１０および１１に共通する作用効果が得られるとともに、燃料復帰過渡モードにおいて２気筒接続状態とするとともに、燃料復帰時から後続気筒でも燃焼を行わせるので、後続気筒の筒内温度をより速やかに上昇させることができ、早期に圧縮自己着火による燃焼を行い易くすることができる。また燃料復帰後は、後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射時期を進角補正（通常の特殊運転モードの場合に比べ早期化する）して燃料の活性化を促進するので、より安定化した後続気筒での燃焼を得ることができる。
【００３２】
特に、後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射を先行気筒内で行うと、その燃料は先行気筒から排出される高温の既燃ガスと混合して後続気筒に導かれるため、活性化が促進される。そして、その噴射時期を先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間（後続気筒では前サイクルの排気行程から当該サイクルの吸気行程の間に相当する）とすれば、後続気筒での点火時期までの間に、燃料活性化の時間を充分確保することができる。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項５記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記進角補正は、上記後続気筒での燃焼を行うための燃料が少なくとも２以上に分割されて噴射され、少なくとも１の燃料噴射を上記先行気筒内で行うとともに、その燃料噴射時期が上記先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間に設定され、少なくとも１の燃料噴射を上記後続気筒内で行うことによりなされることを特徴とする。
【００３４】
このようにすると、後続気筒での点火時に、点火プラグの周辺に２種類の燃料状態を形成することができる。１つは先行気筒内で噴射され、均一に混合され、活性化された混合気であり、もう１つは、後続気筒内で噴射され、点火プラグ周辺を中心に偏在する燃料である。点火プラグ周辺に偏在する比較的高濃度の燃料によって後続気筒での着火性をより高めることができるとともに、均一に活性化された混合気によって燃焼の安定化をもはかることができる。
【００３５】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料復帰過渡モードの期間は、上記燃料停止モードの期間が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定されることを特徴とする。
【００３６】
このようにすると、燃料停止モードの期間が長く、筒内温度の低下の程度が大きい場合には燃料復帰過渡モードの期間を長くして、筒内温度が充分上昇してから第１特殊運転モードに移行させることができる一方、燃料停止モードの期間が短く、筒内温度の低下の程度が小さい場合には燃料復帰過渡モードの期間を短くして、速やかに第１特殊運転モードに移行させることができる。即ち、燃料復帰過渡モードの期間を必要最小限に設定することができ、燃費改善効果を一層高めることができる。
【００３７】
なお、ここでいう期間とは、時間であっても良いが、その他に時間の代用特性となるもの、例えばサイクル（１サイクルは吸気、圧縮、膨張および排気の４行程からなる）の経過量や回転数の減少量などとしても良い。
【００３８】
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記燃料停止モード中、エンジン回転数が所定の燃料復帰回転数以下となったときには、燃料の供給を再開させて上記燃料停止モードを脱するように構成され、上記燃料復帰回転数は、上記燃料停止モードの直前が上記通常運転モードであった場合よりも上記特殊運転モードであった場合の方が高い値になるように設定されることを特徴とする。
【００３９】
このようにすると、燃料復帰回転数を、燃料停止モード前のモードに応じて必要最小限に設定することができる。燃料復帰回転数は、燃料停止モード中にその回転数以下になった場合、エンジン停止を防止するために燃料の供給を再開すべき回転数として設定される。従って、燃料復帰回転数が低いほど燃料停止期間が長くなる傾向にあり、燃費改善効果が大きくなる一方、エンジン停止に対する余裕度は小さくなる。即ち、燃料復帰回転数は、エンジン停止に対する余裕度を確保できる最小限の回転数とすることが望ましい。燃料停止モード前のモードが特殊運転モードであった場合の方が、通常運転モードであった場合よりも相対的に筒内温度が低いため、低回転時のエンジン停止に対する余裕度が小さい。そこで、そのような場合に燃料復帰回転数を高めに設定することによりエンジン停止に対する余裕度を充分確保するとともに、燃料停止モード前のモードが通常運転モードであった場合には燃料復帰回転数を低めに設定することにより燃料停止による燃費改善効果を高めることができる。
【００４０】
請求項１０の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態と、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態とにガス流通経路が切換えられるように構成され、運転状態に応じ、所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の高負荷ないし高回転の領域では通常運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記通常運転モードでは、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して理論空燃比もしくは理論空燃比よりも小さな空燃比で燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは各気筒への燃料供給を停止するとともに、その燃料停止モード中、エンジン回転数が所定の燃料復帰回転数以下となったときには、燃料の供給を再開させて上記燃料停止モードを脱するように構成され、上記燃料復帰回転数は、燃料復帰時の上記ガス流通経路が、上記各気筒独立状態である場合よりも上記２気筒接続状態である場合の方が高い値になるように設定されることを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００４１】
このようにすると、上記の請求項１、５、１０および１１に共通する作用効果が得られるとともに、燃料復帰時のガス流通経路が２気筒接続状態となる場合には比較的高いエンジン回転数で燃料復帰させることによりエンジン停止に対する余裕度を充分確保するとともに、各気筒独立状態となる場合には比較的低いエンジン回転数で燃料復帰させることにより燃料停止の期間を増大させ、燃費改善効果を高めることができる。
【００４２】
請求項１１の発明は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態と、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態とにガス流通経路が切換えられるように構成され、運転状態に応じ、所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の高負荷ないし高回転の領域では通常運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記通常運転モードでは、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して理論空燃比もしくは理論空燃比よりも小さな空燃比で燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記後続気筒の筒内温度予測手段を備え、上記特殊運転モードから上記燃料停止モードに移行した場合において、その燃料停止モード中に上記後続気筒の筒内温度予測手段による予測値が所定温度より低いとき、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態に切換えることを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００４３】
このようにすると、上記の請求項１、５、１０および１１に共通する作用効果が得られるとともに、燃料停止モード中の後続気筒の筒内温度が低い場合には、燃料復帰後、燃料復帰過渡モードで速やかに通常運転モードと同等の制御を行うことができ、安定した燃料復帰を行うことができる。即ち、燃料停止モードの前が特殊運転モードであったとしても、燃料停止モード中に後続気筒の筒内温度を予測し、その予測値が所定温度以下であった場合には予めガス流通経路を各気筒独立状態に切換えておき、燃料復帰後は速やかに（あらためてガス流通経路を切換えることなく）通常運転モードと同等の制御（各気筒で理論空燃比での燃焼を行う）で燃料復帰させることができ、安定した燃焼状態を得ることができる。
【００４４】
なお、上記各請求項に示す特殊運転モード、通常運転モード、燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードという運転モードは、必ずしも外形的にそのモードの制御と判別し得る（例えばサブルーチンといった形で）もののみを指すものではなく、ガス流通経路、燃料噴射制御（量や時期）、点火時期制御などを総合した実質的な制御が上記各モードにおける制御と同等であるものをも包含している。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００４６】
図１は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示し、図２はエンジン本体１の一つの気筒とそれに対して設けられた吸・排気弁等の構造を概略的に示している。これらの図において、エンジン本体１は複数の気筒を有し、図示の実施形態では４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有している。各気筒２Ａ〜２Ｄにはピストン３が嵌挿され、ピストン３の上方に燃焼室４が形成されている。
【００４７】
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。
【００４８】
燃焼室４の側方部には、燃焼室4内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁９が設けられている。この燃料噴射弁９は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。なお、この燃料噴射弁９には、図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【００４９】
また、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室４に対して吸気ポート１１、１１ａ，１１ｂ及び排気ポート１２、１２ａ，１２ｂが開口し、これらのポートに吸気通路１５、排気通路２０等が接続されるとともに、各ポートが吸気弁３１、３１ａ，３１ｂ及び排気弁３２、３２ａ，３２ｂにより開閉されるようになっている。
【００５０】
そして、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒２Ａ、２番気筒２Ｂ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄと呼ぶと、図６に示すように上記サイクルが１番気筒２Ａ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂの順にクランク角で１８０°ずつの位相差をもって行われるようになっている。なお、図６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自己着火（条件によっては強制点火）が行われることを表している。
【００５１】
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間には、排気行程と吸気行程が重なるときの排気行程側の気筒（当明細書ではこれを先行気筒と呼ぶ）から吸気行程側の気筒（当明細書ではこれを後続気筒と呼ぶ）へ既燃ガスをそのまま導くことができるように、気筒間ガス通路２２が設けられている。当実施形態の４気筒エンジンでは、図６に示すように１番気筒２Ａの排気行程（ＥＸ）と２番気筒２Ｂの吸気行程（ＩＮ）とが重なり、また４番気筒２Ｄの排気行程（ＥＸ）と３番気筒２Ｃの吸気行程（ＩＮ）が重なるので、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂ、及び、４番気筒２Ｄと３番気筒２Ｃがそれぞれ一対をなし、１番気筒２Ａ及び４番気筒２Ｄが先行気筒、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃが後続気筒となる。
【００５２】
各気筒の吸・排気ポートとこれに接続される吸気通路、排気通路及び気筒間ガス通路は、具体的には次のように構成されている。
【００５３】
先行気筒である１番気筒２Ａ及び４番気筒２Ｄには、それぞれ、新気を導入するための吸気ポート１１と、既燃ガス（排気ガス）を排気通路に送り出すための第１排気ポート１２ａと、既燃ガスを後続気筒に導出するための第２排気ポート１２ｂとが配設されている。また、後続気筒である２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃには、それぞれ、新気を導入するための第１吸気ポート１１ａと、先行気筒からの既燃ガスを導入するための第２吸気ポート１１ｂと、既燃ガスを排気通路に送り出すための排気ポート３２とが配設されている。
【００５４】
図１に示す例では、１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１および２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａが、１気筒当り２個ずつ、燃焼室の左半部側に並列的に設けられる一方、１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排気ポート１２ａ及び第２排気ポート１２ｂならびに２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第２吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１２が、燃焼室の右半部側に並列的に設けられている。
【００５５】
１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１および２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａには、吸気通路１５における気筒別の分岐吸気通路１６の下流端が接続されている。各分岐吸気通路１６の下流端近傍には、共通の軸を介して互いに連動する多連スロットル弁１７が設けられており、この多連スロットル弁１７は制御信号に応じてアクチュエータ１８により駆動され、吸入空気量を調節するようになっている。
【００５６】
吸気通路１５における集合部より上流の共通吸気通路には吸気流量を検出するエアフローセンサ１９および吸気温を測定する吸気温センサ２７が設けられている。エアフローセンサ１９は、吸気流量を検出するだけでなく、吸気の脈動を検知することによりガス流通経路状態を検出することができる。即ち、各気筒独立状態のときには１８０°ＣＡ（クランク角）周期で吸気脈動が起こるのに対し、２気筒接続状態のときには、３６０°ＣＡ周期で吸気脈動が起こるので、その差異によってガス流通経路状態を検出する。２気筒接続状態のときに吸気脈動が３６０°ＣＡ周期となるのは、後続気筒２Ｂ，２Ｃへの吸気が、吸気通路１５からではなく気筒間ガス通路２２からなされるためである。
【００５７】
１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排気ポート１２ａおよび２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける排気ポート１２には、排気通路２０における気筒別の分岐排気通路２１の上流端が接続されている。また、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂとの間及び３番気筒２Ｃと４番気筒２Ｄとの間にそれぞれ気筒間ガス通路２２が設けられ、先行気筒である１番，４番気筒２Ａ，２Ｄの第２排気ポート１２ｂに気筒間ガス通路２２の上流端が接続されるとともに、後続気筒である２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃの第２吸気ポート１１ｂに気筒間ガス通路２２の下流端が接続されている。
【００５８】
上記気筒間ガス通路２２は、互いに隣接する気筒間を接続する比較的短い通路であり、ウォータージャケット２６に覆設されている。ウォータージャケット２６は、その内部に気筒間ガス通路２２を取り囲むような冷却水通路５２（図３参照）を備える。そして先行気筒から排出される既燃ガスがこの気筒間ガス通路２２を通る際、放熱を抑制する場合は冷却水を停止し、放熱を促進する場合は冷却水を循環させるようになっている。なお、冷却水通路５２には、冷却水を循環させるための冷却用ポンプ５０およびそれを駆動する冷却用ポンプ駆動モータ５１が設けられるとともに、冷却水の温度を測定するためのガス通路冷却水温センサ５７が設けられている（図３参照）。
【００５９】
また、気筒間ガス通路２２には、酸素濃度に応じて出力がリニアに変化するリニアＯ2センサ２５が設けられており、その出力に応じ、所定のリーン空燃比とされる先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００６０】
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Ｏ2センサ２３の出力に基いて後続気筒２Ｂ，２Ｃ（各気筒独立状態のときは気筒２Ａ，２Ｄを含む）に対する燃料噴射量がフィードバック制御される。さらに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λ＝１）付近にあるときにＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘに対して高い浄化性能を示す触媒である。
【００６１】
各気筒の吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになっている。
【００６２】
１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１、第１排気ポート１２ａ及び第２排気ポート１２ｂにはそれぞれ吸気弁３１、第１排気弁３２ａ及び第２排気弁３２ｂが設けられ、また、２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａ、第２吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１２にはそれぞれ第１吸気弁３１ａ、第２吸気弁３１ｂ及び排気弁３２が設けられている。そして、各気筒の吸気行程や排気行程が上述のような所定の位相差をもって行われるように、これら吸・排気弁がそれぞれカムシャフト３３，３４等からなる動弁機構により所定のタイミングで開閉するように駆動される。
【００６３】
さらに、これらの吸・排気弁のうちで第１排気弁３２ａ、第２排気弁３２ｂ、第１吸気弁３１ａ及び第２吸気弁３１ｂに対しては、各弁を作動状態と停止状態とに切換える弁停止機構３５が設けられている。この弁停止機構３５は、従来から知られているため詳しい図示は省略するが、例えば、カムシャフト３３，３４のカムと弁軸との間に介装されたタペットに作動油の給排が可能な油圧室が設けられ、この油圧室に作動油が供給されている状態ではカムの作動が弁に伝えられて弁が開閉作動され、油圧室から作動油が排出されたときにはカムの作動が弁に伝えられなくなることで弁が停止されるようになっている。
【００６４】
上記第１排気弁３２ａの弁停止機構３５と第１吸気弁３１ａの弁停止機構３５とに対する作動油給排用の通路３６には第１コントロール弁３７が、また第２排気弁３２ｂの弁停止機構３５と第２吸気弁３１ｂの弁停止機構３５とに対する作動油給排用の通路３８には第２コントロール弁３９がそれぞれ設けられている（図３参照）。
【００６５】
図３は駆動、制御系統の構成を示している。この図において、マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御用のＥＣＵ（コントロールユニット）４０には、エアフローセンサ１９、Ｏ2センサ２３、リニアＯ2センサ２５および吸気温センサ２７からの信号が入力され、運転状態を判別するためにエンジン回転数を検出する回転数センサ４７、アクセル開度（アクセルペダル踏込み量）を検出するアクセル開度センサ４８および車速センサ５５等からの信号が入力され、更に各冷却水の温度を検知するためにエンジン冷却水温センサ５６やガス通路冷却水温センサ５７からの信号が入力されている。このＥＣＵ４０から、各燃料噴射弁９と、多連スロットル弁１７のアクチュエータ１８と、上記第１，第２のコントロール弁３７，３９と、冷却用ポンプ駆動モータ５１とに対して制御信号が出力されている。
【００６６】
上記ＥＣＵ４０は、少なくとも低負荷低回転域で、ガス流通経路を２気筒接続状態（図７参照）としつつ燃焼を行わせる特殊運転モードに制御する制御手段を構成するものであって、運転状態判別手段４１、弁停止機構制御手段４２、吸入空気量制御手段４３、燃焼制御手段４４、ガス通路冷却制御手段４９及び筒内温度状態推測手段５３を備えている。
【００６７】
運転状態判別手段４１は、上記回転数センサ４５及びアクセル開度センサ４６等からの信号によりエンジンの運転状態（エンジン回転数及びエンジン負荷）を調べ、運転状態が図４（ａ）に示すような低負荷低回転側の運転領域Ａ、高負荷側ないし高回転側の運転領域Ｂ、減速域の運転領域Ｃのいずれの領域にあるかを判別する。
【００６８】
各運転領域、または運転領域の移行状態によって、特殊運転モード、通常運転モード、燃料停止モード、燃料復帰過渡モードの何れかの運転モードが選択される。各運転モードについては後述する。
【００６９】
弁停止機構制御手段４２は、ガス流通経路（２気筒接続状態か各気筒独立状態か）に応じて、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。
【００７０】
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。ここで、２気筒接続状態として先行気筒２Ａ，２Ｄおよび後続気筒２Ｂ，２Ｃで燃焼を行わせる時は、先行気筒２Ａ，２Ｄに供給された空気で、先行気筒２Ａ，２Ｄおよび後続気筒２Ｂ，２Ｃに供給された燃料を燃焼し得るようにスロットル開度が調節される。
【００７２】
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からの燃料噴射量や噴射タイミング、或いは燃料供給の停止や復帰をエンジンの運転状態に応じて制御するとともに、点火制御手段４６により運転状態に応じた点火時期の制御及び点火停止等の制御を行う。従って、各気筒における空燃比も燃焼制御手段４４によって設定される。
【００７３】
ガス通路冷却制御手段４９は、２気筒接続状態にあるとき、気筒間ガス通路２２内を流れる既燃ガス温度の制御を行う。ガス通路冷却制御手段４９は、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒の混合気温度の推定値（詳細は後述する）に基き、その混合気温度が所定値以上であるとき、冷却用ポンプ駆動モータ５１を作動させる。その冷却用ポンプ駆動モータ５１に駆動される冷却用ポンプ５０によって冷却水が冷却水通路５２内を循環し、ウォータージャケット２６内の気筒間ガス通路２２を冷却する。このため、先行気筒２Ａ，２Ｄから気筒間ガス通路２２を経由して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれる既燃ガスの温度が降下するので、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が圧縮自己着火に適した温度に維持される。
【００７４】
筒内温度状態推測手段５３は、特殊運転モード中の後続気筒の筒内温度状態を推測し、燃焼直前の混合気温度を推定する。その推定値に基いて、弁停止機構制御手段４２ではガス流通経路の切換えを行い、燃焼制御手段４４では先行気筒の空燃比の補正を行い、ガス通路冷却制御手段４９では冷却用ポンプ駆動モータ５１のＯＮ／ＯＦＦを切換える。
【００７５】
図５は、筒内温度状態推測手段５３による２気筒接続状態の際の後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度推測手順の主要ブロック図である。図５は、縦３列の構成になっているが、左列のＰ１０〜Ｐ２６は、ＥＣＵ４０に入力される各種センサからの信号やＥＣＵ４０内部のパラメータにより、直接あるいは簡単な演算で得られる入力パラメータである。中央列の既燃ガス流量Ｐ３０は、演算過程で得られる中間パラメータである。右列の先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０は主要な演算結果であり、後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０は、最終的な演算結果である。このように筒内温度状態推測手段５３は、各入力パラメータから先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０を順に求めて行き、最終的に後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０を求めるようになっている。
【００７６】
先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０を求める過程を先行気筒演算部、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０を求める過程を気筒間ガス通路演算部、そして後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０を求める過程を後続気筒演算部として、次にこれらについて説明する。
【００７７】
最初の先行気筒演算部では、先行気筒空燃比Ｐ１０、点火時期Ｐ１２、エンジン冷却水温Ｐ１４、吸気温度Ｐ１６、エンジン回転数Ｐ１８および空気充填量Ｐ２０によって先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０が求められる。先行気筒空燃比Ｐ１０は、エアフローセンサ１９による吸入空気量と、燃料噴射制御手段４５による燃料噴射量から求められるパラメータであり、リニアＯ2センサ２５でフィードバック制御される。点火時期Ｐ１２は、燃料噴射制御手段４５により決定されるパラメータである。エンジン冷却水温Ｐ１４、吸気温度Ｐ１６、エンジン回転数Ｐ１８および空気充填量Ｐ２０は、それぞれエンジン冷却水温センサ５６、吸気温センサ２７、回転数センサ４７およびエアフローセンサ１９により得られるパラメータである。
【００７８】
次の気筒間ガス通路演算部では、先行気筒演算部で得られた先行気筒既燃ガス温度Ｐ４０と、吸気温度Ｐ１６、車速Ｐ２２、ガス通路冷却水温Ｐ２４および既燃ガス流量Ｐ３０とから、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０が求められる。車速Ｐ２２およびガス通路冷却水温Ｐ２４は、車速センサ５５およびガス通路冷却水温センサ５７から得られるパラメータである。既燃ガス流量Ｐ３０は、エンジン回転数Ｐ１８と空気充填量Ｐ２０とにより算出される中間パラメータである。
【００７９】
最後の後続気筒演算部では、気筒間ガス通路内の既燃ガス温度Ｐ５０と、エンジン回転数Ｐ１８、空気充填量Ｐ２０、既燃ガス流量Ｐ３０および後続気筒空燃比Ｐ２６とから、後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｐ６０が求められる。後続気筒空燃比Ｐ２６は、先行気筒空燃比Ｐ１０と燃料噴射制御手段４５による燃料噴射量から求められるパラメータであり、Ｏ2センサ２３でフィードバック制御される。
【００８０】
次に、当実施形態での運転領域と運転運転モードについて説明する。図４（ａ）は、エンジン本体１の運転領域を示す説明図であり、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン負荷を示す。
【００８１】
低負荷低回転域の運転領域Ａでは、エンジンが未暖気である場合等を除き、原則として特殊運転モードが選択される。特殊運転モードでは、ガス流通経路を２気筒接続状態（気筒間ガス通路２２を開通させて、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスをそのまま後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入し、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出される排ガスが排気通路に導かれる状態）とするとともに、先行気筒２Ａ，２Ｄに対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃ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燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせる。当実施形態では、特殊運転モードにおける後続気筒２Ｂ，２Ｃの空燃比を、実質的な理論空燃比としている。ここで実質的な理論空燃比とは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガス中に含まれる酸素量と、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼のために追加供給される燃料の量とが理論空燃比（空気過剰率λ＝１）に相当する関係にあることをいう。このようにすると、排気通路２０に三元触媒２４のみを設けるだけで充分に排気浄化がなされるので、別途排気浄化手段を設ける必要が無く、コストを低減することができる。
【００８２】
更に特殊運転モードは、第１特殊運転モードと第２特殊運転モードとに細別される。第１特殊運転モードは、運転領域Ａの全域において優先的に選択されるモードで、後続気筒２Ｂ，２Ｃで圧縮自己着火による燃焼を行わせる。圧縮自己着火を行うためには、圧縮行程後期に筒内温度が高温になっている必要があるが、後続気筒２Ｂ，２Ｃには先行気筒２Ａ，２Ｄから高温の既燃ガスが導入されるので、外気を導入する従来のエンジンに対し圧縮行程後期の筒内温度を格段に上昇させる事が出来、圧縮自己着火を可能にしている。
【００８３】
第２特殊運転モードは、運転領域Ａの全域において予備的に選択されるモードで、後続気筒２Ｂ，２Ｃで強制点火による燃焼を行わせる。エンジン本体１の運転状態や外気温等の影響で、常に運転領域Ａにおいて後続気筒２Ｂ，２Ｃでの圧縮自己着火による燃焼が安定して行い得るとは限らない。そのようなときは第２特殊運転モードを選択し、強制点火により確実に着火させ、安定した燃焼を行わせるようにしている。
【００８４】
当実施形態では、原則として運転領域Ａの全域で第１特殊運転モードとなるように設定しているが、運転領域Ａを更に分割し、比較的低負荷低回転の領域を第２特殊運転モード、比較的高負荷高回転の領域を第１特殊運転モードとなるように設定しても良い。
【００８５】
また、当実施形態では特殊運転モード中の先行気筒２Ａ，２Ｄでは、強制点火による燃焼を行わせるようにしているが、先行気筒２Ａ，２Ｄの筒内温度を上昇させる手段（たとえば内部ＲＧＲを増大させる等）を用いて、先行気筒２Ａ，２Ｄでも圧縮自己着火を行わせるようにしても良い。
【００８６】
運転領域Ａよりも高負荷ないし高回転の運転領域Ｂでは、通常運転モードが選択される。通常運転モードでは、従来の一般的なエンジンと同様に、ガス流通経路を各気筒独立状態とするとともに各気筒２Ａ〜２Ｄで、それぞれ独立して略理論空燃比もしくはそれよりも小さな空燃比で燃焼を行わせる。
【００８７】
運転者がアクセル開度を全閉、または略全閉とするような減速域では、燃料停止モードが選択される。燃料停止モードでは、各気筒２Ａ〜２Ｄへの燃料供給が停止される。従って、エンジン本体１はタイヤ側から逆駆動されることになり、その負荷は逆駆動負荷特性で示される負値となる。その際、車両としてはエンジンブレーキの効いた状態となる。図４（ａ）に示す運転領域Ｃは、そのような逆駆動負荷特性を示す線上の領域である。即ち、当実施形態では運転領域Ｃにおいて燃料停止モードが選択される。なお、逆駆動負荷特性は、ガス流通経路その他の条件により変化するが、ここでは代表的に１本の特性で示している。
【００８８】
また、燃料停止モード中、エンジン回転数が燃料復帰回転数ｒ６より低下すると、エンジン停止を防止するために燃料供給を再開（燃料復帰）し、特殊運転モードに移行するように設定されている。
【００８９】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図４〜図１２を参照しつつ説明する。特殊運転モードでは前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが停止状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂが作動状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図７に示すようになり、先行気筒（１番，４番気筒）２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスがそのまま気筒間ガス通路２２を介して後続気筒（２番，３番気筒）２Ｂ，２Ｃに導入されるとともに、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガスのみが排気通路２０に導かれるような２気筒接続状態とされる。
【００９０】
この状態において、先行気筒２Ａ，２Ｄにそれぞれ吸気行程で吸気通路１５から新気が導入され（図７中の矢印ａ）、先行気筒２Ａ，２ＤではリニアＯ2センサ２５により検出される空燃比が理論空燃比の略２倍ないしそれ以上の超リーン空燃比となるように燃料噴射量がフィードバック制御されつつ圧縮行程で燃料が噴射され、かつ、所定点火時期に点火が行われて、超リーン空燃比での成層燃焼が行われる（図６参照）。
【００９１】
その後、先行気筒２Ａ，２Ｄの吸気行程と後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気行程が重なる期間に、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出された既燃ガスがガス通路２２を通って後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入される（図６中の白抜き矢印及び図７中の矢印ｂ）。そして、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて、実質的に理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ、吸気行程で燃料が噴射される。このとき、第１特殊運転モードでは後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいて点火プラグ７での強制点火が停止され、圧縮行程の上死点付近で燃焼室内の圧力、温度の上昇により圧縮自己着火が行われ、第２特殊運転モードでは、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいて点火プラグ７での強制点火による燃焼が行われる。
【００９２】
こうして第１特殊運転モードでは、後続気筒２Ｂ，２Ｃで、多量のＥＧＲガス相当の既燃ガス成分を含み、かつ、空燃比がリーンであるという条件下でも、圧縮自己着火により燃焼が急速に行われ、これにより熱効率が大幅に向上されることとなる。
【００９３】
また、筒内温度状態推測手段５３によって後続気筒の燃焼直前の混合気温度Ｔの推定がなされ、その温度が所定値Ｔ１より低くなったときには第２特殊運転モードに切換える（図９のステップＳ１７参照）。即ち、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が安定して圧縮自己着火を行い得るほど上昇していないときは、強制点火による燃焼を行う。逆に、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が上昇しすぎ、ノッキング等の懸念が生じた場合には、冷却用ポンプ駆動モータ５１によって冷却用ポンプ５０を作動させ、ウォータージャケット２６内の気筒間ガス通路２２を冷却する。これによって先行気筒２Ａ，２Ｄから後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれる既燃ガスが冷却され、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度上昇が抑制されるので、第１特殊運転モードを継続することができる。
【００９４】
つまり、先行気筒２Ａ，２Ｄでは超リーンでの成層燃焼により熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減され、一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄと同様にポンピングロス低減効果が得られるとともに、圧縮自己着火による燃焼を行う場合には、均一な混合気分布状態で圧縮自己着火が行われることにより熱効率が高められるとともに、これらの作用により、燃費が大幅に改善されることとなる。
【００９５】
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。
【００９６】
一方、通常運転モードでは前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが作動状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂが停止状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図８に示すようになり、実質的に各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート３１，３１ａ及び排気ポート１２ａ，１２が独立し、吸気通路１５から各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート３１，３１ａに新気が導入されるとともに各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート３１，３１ａから排気通路２０に既燃ガスが排出される。そしてこの場合は、理論空燃比もしくはそれよりリッチとなるように吸入空気量及び燃料噴射量が制御されることにより、出力性能が確保される。
【００９７】
また、燃料停止モードでは、各気筒２Ａ〜２Ｄへの燃料供給が停止される。従って、エンジン出力を必要としない惰行運転時や下り坂における燃料消費が削減され、燃費を向上させることができる。更に、エンジン本体１が逆駆動されることによって得られるエンジンブレーキの効果を高めることができる。なお、燃料停止モード中のガス流通経路は、原則として燃料停止モードに切換わる直前のモードに従う。但し、条件によっては燃料停止モード中に切換える場合もある（図１０のステップＳ５１，Ｓ５５参照）。
【００９８】
次に、各運転モードの変遷と燃料復帰過渡モードについて説明する。図４（ｂ）は、燃料停止モードを挟んで、その前後のモードの組み合わせパターンを示す表である。このパターンに応じて、燃料復帰時の制御が設定されている。図４（ｂ）中に示されるＡ４，Ａ５，Ａ６，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５及びＣ６の各記号は、図４（ａ）に示された各ポイントに相当する運転状態である。従って、運転状態Ａ４，Ａ５及びＡ６は、第１特殊運転モードを代表するポイントであり、運転状態Ｂ１及びＢ２は通常運転モードを代表するポイントであり、運転状態Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５及びＣ６は燃料停止モードを代表するポイントである。運転状態Ｂ１と運転状態Ｃ１のエンジン回転数は略等しく、ｒ１である。以下同様に、運転状態Ｂ２と運転状態Ｃ２のエンジン回転数は略等しく、ｒ２であり、運転状態Ａ４と運転状態Ｃ４のエンジン回転数は略等しく、ｒ４であり、運転状態Ａ５と運転状態Ｃ５のエンジン回転数は略等しく、ｒ５であり、運転状態Ａ６と運転状態Ｃ６のエンジン回転数は略等しく、ｒ６である。なお、エンジン回転数ｒ６は燃料復帰回転数である。
【００９９】
図４（ｂ）の横軸（列）には、燃料停止モード前の運転状態を代表するポイントとして、運転状態Ａ４，Ｂ１を、縦軸（行）には燃料停止モード後の運転状態を代表するポイントとして、運転状態Ａ５，Ａ６，Ｂ２を示す。各欄には、これらの組み合わせからなるパターン番号と、経由する燃料停止モード中の運転状態を示す。例えばパターン１は、運転状態Ａ４（第１特殊運転モード）から、運転状態Ｃ４，Ｃ５（燃料停止モード）を経由して運転状態Ａ５（第１特殊運転モード）に至るパターンを示す。他のパターン２乃至５も同様の表記に従う。なお、パターン１，２，３及び５は減速方向であるが、パターン４は増速方向である。これは、例えば下り坂において、アクセルを全閉としていても増速する場合などに起こる。
【０１００】
パターン１乃至５のうち、パターン１，２および３には、燃料停止モードから第１特殊運転モードに切換える際、燃料復帰過渡モードを経由するように設定されている。
【０１０１】
パターン１における燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードは次のようになっている。パターン１では、運転状態が運転状態Ａ４→Ｃ４→Ｃ５→Ａ５と変遷する。運転状態Ａ４から運転状態Ｃ４となると、第１特殊運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ５までの間、ガス流通経路は運転状態Ａ４と同じ２気筒接続状態に維持される。その後運転状態Ａ５となると、最終的には第１特殊運転モードに切換わるが、それまでの所定期間、燃料復帰過渡モードとなる。パターン１における燃料復帰過渡モードは、第１の段階（燃料復帰時からＳ１サイクル経過まで。なお１サイクルは吸気、圧縮、膨張および排気の４行程からなる。）と、それ以降の第２の段階（Ｓ２サイクル経過（Ｓ２＞Ｓ１）まで）に分かれている。第１の段階では、ガス流通経路を２気筒接続状態に維持したまま、先行気筒２Ａ，２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる（図１１のステップＳ１３３参照）。こうすることにより、燃料停止モード中に先行気筒２Ａ，２Ｄ内を通過する空気によって筒内温度が低下した場合でも、確実に失火を防止して安定した燃焼状態で燃料復帰させることができる。また、この第１の段階では後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼が行われないが、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された理論空燃比での燃焼による高温の既燃ガスが通過することにより、筒内温度を上昇させている。こうして、先行気筒、後続気筒の双方を加熱している。
【０１０２】
パターン１における燃料復帰過渡モードの第２の段階では、ガス流通経路を２気筒接続状態に維持したまま、先行気筒２Ａ，２Ｄに対しては空気過剰率λ＞１となるようなリーン空燃比での燃焼を行わせ、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燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせる。即ち、第２特殊運転モードと同等の制御を行う（図１１のステップＳ１４３参照）。この場合の先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比は、一般的な第２特殊運転モードに準じて空気過剰率λ≒２としても良いが、１＜λ≦２として、ややリッチ気味にしておき、均質燃焼させると燃焼がより安定するので望ましい。この第２の段階は、第１の段階に比べ、より第１特殊運転モードに近く、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が上昇し易いので、第１特殊運転モードへの移行を早期化させることができる。
【０１０３】
ところで、第１の段階のサイクル数Ｓ１および第２の段階のサイクル数Ｓ２は、運転状態によって変動し、燃料停止モードの期間が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定されている。従って、燃料停止モードの期間が長く、筒内温度の低下の程度が大きい場合には燃料復帰過渡モードの期間（Ｓ１およびＳ２）を長くして、筒内温度が充分上昇してから第１特殊運転モードに移行させることができる一方、燃料停止モードの期間が短く、筒内温度の低下の程度が小さい場合には燃料復帰過渡モードの期間を短くして、速やかに第１特殊運転モードに移行させることができる。このように燃料復帰過渡モードの期間が必要最小限となるように設定することにより、燃費改善効果を一層高めている。
【０１０４】
こうして燃料復帰からＳ２サイクル後に燃料復帰過渡モードから第１特殊運転モードに切換わるが、その際、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定のＴ１に達しない時は、第２特殊運転モードと同等の制御のまま燃料復帰過渡モードを終了する（図１１のステップＳ１１７参照）。
【０１０５】
次に、パターン２における燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードは次のようになっている。パターン２では、運転状態が運転状態Ｂ１→Ｃ１→Ｃ５→Ａ５と変遷する。運転状態Ｂ１から運転状態Ｃ１となると、通常運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ５までの間、ガス流通経路は運転状態Ｂ１と同じ各気筒独立状態に維持される。その後運転状態Ａ５となると、最終的には第１特殊運転モードに切換わるが、それまでの所定期間、燃料復帰過渡モードとなる。パターン２における燃料復帰過渡モードは、第１の段階（燃料復帰時からＳ１サイクル経過まで）と、それ以降の第２の段階（Ｓ２サイクル経過（Ｓ２＞Ｓ１）まで）に分かれている。第１の段階では、ガス流通経路を各気筒独立状態に維持したまま、各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる。即ち通常運転モードと同等の制御を行う（図１１のステップＳ１３５参照）。こうすることにより、先行気筒２Ａ，２Ｄのみならず後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいても安定度の高い燃焼で燃料復帰させ、一層確実な安定燃焼を得るとともに、先行気筒、後続気筒ともに筒内を早期に加熱している。
【０１０６】
パターン２における燃料復帰過渡モードの第２の段階では、パターン１における燃料復帰過渡モードの第２の段階と同様の制御、即ち第２特殊運転モードと同等の制御を行う（図１１のステップＳ１４３参照）。この第２の段階は、第１の段階に比べ、より第１特殊運転モードに近く、安定性の高い燃焼を行いながら、円滑なモードの移行を図っている。
【０１０７】
但し、第２の段階であっても、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定のＴ１に達しない時は、引き続き通常運転モードと同様の制御を行い（図１１のステップＳ１４７参照）、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度上昇の促進を図る。
【０１０８】
そして、パターン１と同様、燃料復帰からＳ２サイクル後に燃料復帰過渡モードから第１特殊運転モードに切換わる。その際もパターン１と同様、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定のＴ１に達しない時は、第２特殊運転モードと同等の制御としつつ燃料復帰過渡モードを終了する（図１１のステップＳ１１７参照）。また、第１の段階のサイクル数Ｓ１および第２の段階のサイクル数Ｓ２を、燃料停止モードの期間が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定することもパターン１と同様である。
【０１０９】
次に、パターン３における燃料停止モードおよび燃料復帰過渡モードは次のようになっている。パターン３では、運転状態が運転状態Ａ４（又はＢ１）→Ｃ４（又はＣ１）→Ｃ６→Ａ６と変遷する。運転状態Ａ４（又は運転状態Ｂ１）から運転状態Ｃ４（又は運転状態Ｃ１）となると、特殊運転モード（又は通常運転モード）から燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ６付近までの間、ガス流通経路は燃料停止モードへ切換わる前のモードの状態に維持される。そして、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度予測値Ｔが、所定の温度Ｔ２以上であるときは、そのまま運転状態Ｃ６まで維持し続け、エンジン回転数が燃料復帰回転数ｒ６となったときに燃料停止モードを終了し、運転状態Ａ６とする。その際、燃料停止モードの前が運転状態Ａ４であった場合にはパターン１の制御に、運転状態Ｂ１であった場合にはパターン２の制御にそれぞれ従う。
【０１１０】
一方、筒内温度予測値Ｔが、所定の温度Ｔ２に達しない場合は、運転状態Ｃ６に達する前（例えばエンジン回転数がｒ６＋２００ｒｐｍより小さくなったとき）に、前のモードによらず、ガス流通経路を各気筒独立状態に切換える（図１０のステップＳ５１参照）。そして、運転状態Ｃ６に達して運転状態Ａ６に切換わる際、パターン２の制御に従う。このようにして、後続気筒２Ｂ，２Ｃが低温の場合には、燃料停止モードの前が特殊運転モードであったとしても、燃料復帰前に予めガス流通経路を各気筒独立状態に切換えておき、燃料復帰後は速やかに（あらためてガス流通経路と切換えることなく）各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比での燃焼を行うようにして燃料復帰させ、安定した燃焼状態を得ている。なお、所定の温度Ｔ２は、上記所定の温度Ｔ１と同じであっても良い。
【０１１１】
ところで、図４（ａ）には燃料復帰回転数を所定値ｒ６として示しているが、これを、燃料復帰時のガス流通経路によって変動する燃料復帰回転数Ｎ１としても良い。即ち燃料復帰回転数Ｎ１は、燃料復帰時のガス流通経路が、２気筒接続状態である場合には比較的高い値、各気筒独立状態である場合には比較的低い値に設定される。こうすることで、燃料復帰時のガス流通経路が２気筒接続状態となる場合にはエンジン停止に対する余裕度を充分確保するとともに、各気筒独立状態となる場合には燃料停止の期間を増大させ、燃費改善効果を高めることができる。
【０１１２】
次に、パターン４における燃料停止モードおよび燃料復帰は次のようになっている。パターン４では、運転状態が運転状態Ａ４→Ｃ４→Ｃ２→Ｂ２と変遷する。運転状態Ａ４から運転状態Ｃ４となると、特殊運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ２までの間、ガス流通経路は運転状態Ａ４と同じ２気筒接続状態に維持される。その後運転状態Ｂ２となると、燃料復帰過渡モードを経由することなく、速やかに通常運転モードに移行し、ガス流通経路を各気筒独立状態に切換えるとともに各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる（図９のステップＳ３１）。なお、燃料停止モード中にエンジン回転数が運転領域Ａの最大回転数ｒ３を超えた場合、予めガス流通経路を各気筒独立状態に切換えておくようにしても良い。
【０１１３】
次に、パターン５における燃料停止モードおよび燃料復帰は次のようになっている。パターン５では、運転状態が運転状態Ｂ１→Ｃ１→Ｃ２→Ｂ２と変遷する。運転状態Ｂ１から運転状態Ｃ１となると、通常運転モードから燃料停止モードへ切換わり、燃料の供給が停止される。そして、運転状態Ｃ２までの間、ガス流通経路は運転状態Ｂ１と同じ各気筒独立状態に維持される。その後運転状態Ｂ２となると、燃料復帰過渡モードを経由することなく通常運転モードに移行する。このとき、ガス流通経路は各気筒独立状態が維持されているので、あらためて切換える必要がなく、速やかに通常運転モードに移行することができる。
【０１１４】
図９は、燃料停止モードから、その後のモードに切換える場合の制御のフローチャートである。制御スタート後、ステップＳ１で各センサ情報（アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量、エンジン水温、ガス流通経路状態、吸気温度、Ｏ2センサ出力、燃料噴射時期、点火時期、車速等）を読み込む。次のステップＳ３で、運転状態が運転領域Ｂにあるか否かの判定がなされ、ＮＯであればステップＳ５に移行し、筒内温度状態推測手段５３による後続気筒の筒内温度Ｔの推定を行う（図５参照）。次のステップＳ７で運転状態が運転領域Ａにあるか否かの判定がなされ、ＹＥＳであればステップＳ９でモードＭ＝０であるか否かの判定がなされる。モードＭは、現状の運転モードを示すパラメータであり、Ｍ＝０であれば燃料停止モードか燃料復帰過渡モードかの何れかであることを示す。ステップＳ９でＮＯであれば現状のモードは特殊運転モードか通常運転モードであり、更に次のステップＳ１１に移行してエンジン水温によってエンジンが温間（暖気が完了している）にあるか否かの判定がなされる。ステップＳ１１でＹＥＳであれば、特殊運転モードとする事が決定され、次のステップＳ１３に移行して、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度Ｔが所定値Ｔ１以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達しているので、ステップＳ１５に移行して第１特殊運転モードの制御を行う。次のステップＳ１９でモードＭ＝１（現状モードが特殊運転モードであることを示す）を入力し、リターンする。
【０１１５】
遡って、ステップＳ１３でＮＯと判定されたときには、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達していないので、ステップＳ１７に移行して第２特殊運転モードの制御を行う。
【０１１６】
更に遡って、ステップＳ９でＹＥＳと判定されると、運転領域ＡにありながらモードＭ＝０であることを示す。これは、燃料停止モードから特殊運転モードに切換わる過渡状態であることを示しており、ステップＳ２１に移行して燃料復帰過渡モードの制御（詳細を図１１に示す）を行う。
【０１１７】
また、ステップＳ３でＹＥＳ、つまり運転領域Ｂにあると判定された場合およびステップＳ１１でＮＯ、つまり運転領域Ａにあるが未暖気状態であると判定された場合にはステップＳ３１に移行し、通常運転モードの制御を行い、ステップＳ３３でモードＭ＝２（現状モードが通常運転モードであることを示す）とする。
【０１１８】
また、ステップＳ７でＮＯ、つまり運転領域ＡでもＢでもないと判定されたときには運転領域Ｃにあることを示しており、分岐フロー▲１▼（図１０に示す）に移行する。
【０１１９】
図１０は、図９の分岐フロー▲１▼を示すフローチャートである。ステップＳ３５に移行したとき、運転状態は運転領域Ｃにある。ここでモードＭ＝０であるか否かの判定がなされ、ＹＥＳであれば、運転状態Ｃに移行してから、少なくとも１回以上このステップＳ３５を経過していることを示し、次のステップＳ３９に移行する。ステップＳ３５でＮＯであれば、運転状態Ｃに移行してから、初めてステップＳ３５を経過することを示している。その場合、ステップＳ３７に移行して前モードＭ１にモードＭの値を入力する。前モードＭ１は、燃料停止モードの前の運転モードを示すパラメータである。この時点ではモードＭは運転状態Ｃに移行する前の値であり、１（特殊運転モード）または２（通常運転モード）である。これらの値を前モードＭ１に入力することにより、燃料停止モードに切換わる前のモードが記憶される。その後ステップＳ３９に移行する。
【０１２０】
ステップＳ３９で燃料供給の停止を行い、次のステップＳ４１でモードＭ＝０を入力する。次のステップＳ４３で燃料復帰回転数Ｎ１の設定、更新がなされる。燃料復帰回転数Ｎ１は、ＡＴ車では１，０００ｒｐｍ程度の値であるが、ガス流通経路が２気筒接続状態である場合には、各気筒独立状態である場合よりも高い値に設定される。また、燃料停止モード前が特殊運転モードであったか通常運転モードであったかによって、特殊運転モードであった場合には通常運転モードであった場合に比べて高い値に設定するようにしても良い。その他、燃料復帰回転数Ｎ１は、エンジン水温が低いときには高めに設定する等の補正がなされる。
【０１２１】
次のステップＳ４５では、前モードＭ１＝１であるか否かの判定がなされ、ＹＥＳ（特殊運転モード）であればステップＳ４７に移行し、エンジン回転数Ｎが、Ｎ＜Ｎ１＋２００ｒｐｍであるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであればエンジン回転数Ｎが燃料復帰回転数Ｎ１付近まで低下していることを示す。そして、ステップＳ４９に移行し、後続気筒の筒内温度Ｔが所定値Ｔ２以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば、図４（ｂ）のパターン１と同様の制御で燃料復帰させるため、ステップＳ５５に移行して予めガス流通経路を２気筒接続状態としておく。そしてステップＳ５７でガス流通経路モードＭ２＝１（２気筒接続状態を示す）を入力し、リターンする。
【０１２２】
遡って、ステップＳ４７でＮＯ、つまりＮ≧Ｎ１＋２００ｒｐｍであると判定されると、エンジン回転数Ｎが未だ燃料復帰回転数Ｎ１付近まで低下していないことを示すので、ステップＳ５５に移行してガス流通経路を２気筒接続状態とする。
【０１２３】
更に遡って、ステップＳ４５でＮＯ、つまり前モードＭ１＝２（通常運転モード）と判定された場合、およびステップＳ４９でＮＯ、つまり前モードＭ１＝１（特殊運転モード）であってもエンジン回転数Ｎが燃料復帰回転数Ｎ１付近まで低下しており、かつ後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度Ｔが所定値Ｔ２よりも低いと判定された場合には、図４（ｂ）のパターン２と同様の制御で燃料復帰させるため、ステップＳ５１に移行し、予めガス流通経路を各気筒独立態としておく。そしてステップＳ５３でガス流通経路モードＭ２＝２（各気筒独立状態を示す）を入力し、リターンする。
【０１２４】
図１１は、図９のステップＳ２１（燃料復帰過渡モードの制御）の詳細を示すサブルーチンである。燃料復帰過渡モードに入ると、ステップＳ１０１で、燃料復帰時点からのサイクル数Ｓをカウントする。初回はＳ＝０であり、以後７２０°ＣＡ（１サイクルに相当）毎にサイクル数Ｓを増分させる。
【０１２５】
次のステップＳ１０３でサイクル数Ｓが所定値Ｓ１よりも小か否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば燃料復帰過渡モードの第１の段階であることを示し、ステップＳ１３１，Ｓ１３２に移行する。ステップＳ１３１およびステップＳ１３２では、前モードＭ１とガス流通経路モードＭ２の判定がなされ、前モードＭ１＝１かつガス流通経路モードＭ２＝１の場合のみステップＳ１３３に移行して、ガス流通経路を２気筒接続状態としつつ先行気筒２Ａ，２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる。その後、モードＭ＝０のままリターンする。ステップＳ１３１およびステップＳ１３２で、前モードＭ１とガス流通経路モードＭ２の少なくとも一方が２である場合は、ステップＳ１３５に移行し、通常運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を各気筒独立状態としつつ、各気筒２Ａ〜２Ｄで理論空燃比（空気過剰率λ＝１）での燃焼を行わせる。その後、モードＭ＝０のままリターンする。
【０１２６】
遡ってステップＳ１０３でＮＯ、即ち燃料復帰過渡モードの第１の段階が終了したと判定されるとステップＳ１０５に移行し、サイクル数Ｓが所定値Ｓ２（Ｓ２＞Ｓ１）よりも小か否かの判定がなされる。所定値Ｓ１、Ｓ２は、燃料停止モードの期間（サイクル数）が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定されており、数〜数十サイクル程度の期間である。ステップＳ１０５でＹＥＳと判定されると、燃料復帰過渡モードの第２の段階であることを示し、ステップＳ１４１に移行する。ステップＳ１４１で前モードＭ１の判定がなされ、前モードＭ１＝１（特殊運転モード）であればステップＳ１４３に移行し、第２特殊運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を２気筒接続状態としつつ、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とし、強制点火による燃焼を行わせる。その後、モードＭ＝０のままリターンする。ステップＳ１４１で前モードＭ１＝２（通常運転モード）と判定されればステップＳ１４５に移行し、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度Ｔが所定値Ｔ１以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであればステップＳ１４３に移行するが、ＮＯであればステップＳ１４７に移行し、ステップＳ１３５と同様の、通常運転モードと同等の制御を行い、その後、モードＭ＝０のままリターンする。
【０１２７】
遡ってステップＳ１０５でＮＯ、即ち燃料復帰過渡モードの第２の段階が終了したと判定されるとステップＳ１０７に移行し、サイクル数Ｓのリセットを行う。そしてステップＳ１０９に移行してエンジン水温によってエンジンが温間にあるか否かの判定がなされる。ステップＳ１０９でＹＥＳであれば、ステップＳ１１１に移行して、後続気筒の筒内温度Ｔが所定値Ｔ１以上であるか否かの判定がなされる。ＹＥＳであれば、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達しているので、ステップＳ１１３に移行して第１特殊運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を２気筒接続状態としつつ、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とし、圧縮自己着火による燃焼を行わせる。その後、ステップＳ１１９に移行し、モードＭ＝１を入力してリターンする。このモードＭ＝１を入力することにより、燃料復帰過渡モードの終了となり、次のルーチンでは図９のステップＳ９でＮＯと判定され、ステップＳ１１へ移行することとなる。
【０１２８】
遡って、ステップＳ１１１でＮＯと判定されたときには、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度は安定して圧縮自己着火を行い得る高温に達していないので、ステップＳ１１７に移行してステップＳ１４３と同様の、第２特殊運転モードと同等の制御を行い、ステップＳ１１９に移行する。
【０１２９】
また、ステップＳ１０９でＮＯ、つまり未暖気状態であると判定された場合にはステップＳ１１５に移行し、ステップＳ１３５と同様の、通常運転モードと同等の制御を行い、ステップＳ１１９に移行する。
【０１３０】
次に、当実施形態の変形例について図４（ｂ）および図１２を参照しつつ説明する。この変形例は、図４（ｂ）のパターン１の第１の段階、および第２の段階に関する部分の制御である。変形例のパターン１における燃料復帰過渡モードは次のようになっている。第１の段階では、第２特殊運転モードと同等の制御、即ちガス流通経路を２気筒接続状態としつつ、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比で強制点火による燃焼を行わせ、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とし、強制点火による燃焼を行わせる（図１２のステップＳ２０３参照）。但し、未暖気の場合は暖気を促進させるため、通常運転モードと同等の制御を行う（図１２のステップＳ２０１，Ｓ１３５参照）。
【０１３１】
変形例のパターン１における燃料復帰過渡モードの第２の段階は、図１１のステップＳ１４３に替えて図１２のステップＳ２０５を適用する。即ち、第２特殊運転モードをベースに、後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃料を先行気筒２Ａ，２Ｄにおいて先行気筒２Ａ，２Ｄの膨張行程後半に噴射する。このようにすると、先行気筒２Ａ，２Ｄで噴射された燃料は先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される高温の既燃ガスと混合して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれるため、活性化が促進される。そして、その噴射時期が後続気筒２Ｂ，２Ｃの吸気行程に先立つ、前サイクルの排気行程後半に相当するので、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの点火時期までの間に、燃料活性化の時間が充分確保される。
【０１３２】
また、後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃料を２以上に分割し、少なくとも１の燃料噴射を先行気筒２Ａ，２Ｄで行うとともに、その燃料噴射時期を先行気筒２Ａ，２Ｄの膨張行程後半に設定し、少なくとも１の燃料噴射を後続気筒２Ｂ，２Ｃで行うようにしても良い。このようにすると、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの点火時に、点火プラグ７の周辺に２種類の燃料状態を形成することができる。１つは先行気筒２Ａ，２Ｄ内で噴射され、均一に混合され、活性化された混合気であり、もう１つは、後続気筒２Ｂ，２Ｃ内で噴射され、点火プラグ７を中心に偏在する燃料である。点火プラグ７周辺に偏在する比較的高濃度の燃料によって後続気筒２Ｂ，２Ｃでの着火性をより高めることができるとともに、均一に活性化された混合気によって燃焼の安定化をもはかることができる。
【０１３３】
本発明の実施形態は、上記実施形態、あるいはその変形例に限定するものではなく、特許請求の範囲内で適宜変形して良い。例えば、ウォータージャケット２６による冷却機構を設けず、第２特殊運転モード中に後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度が上昇しすぎた場合には、通常運転モードに切換えるようにしても良い。
【０１３４】
【発明の効果】
以上のように本発明の火花点火式エンジンの制御装置は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、上記燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、少なくとも上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とするので、２気筒接続状態としつつ後続気筒で圧縮自己着火による燃焼をさせる技術と、減速域で燃料供給を停止する技術とを併用して、より高い燃費改善効果を得つつ、燃料復帰後の燃焼の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。
【図２】エンジン本体等の概略断面図である。
【図３】制御系統のブロック図である。
【図４】（ａ）は運転領域を示す説明図であり、（ｂ）は燃料停止モード前後のモードの組み合わせパターンを示す表である。
【図５】後続気筒の燃焼前の筒内温度状態を推測する手順を示す主要ブロック図である。
【図６】各気筒の排気行程、吸気行程、燃料噴射時期および点火時期等を示す図である。
【図７】低負荷低回転時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図８】高負荷、高低回転側の運転領域にある時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図９】燃料停止モードから、その後のモードに切換える場合の制御のフローチャートである。
【図１０】図９からの分岐フローチャートである。
【図１１】燃料復帰過渡モードの制御を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図１２】燃料復帰過渡モードの制御の変形例を示すサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２Ａ，２Ｄ 気筒（先行気筒）
２Ｂ，２Ｃ 気筒（後続気筒）
９ 燃料噴射弁
１１ 吸気ポート
１１ａ，１１ｂ 吸気ポート
１２，１２ａ，１２ｂ 排気ポート
１５ 吸気通路
２０ 排気通路
２２ 気筒間ガス通路
２５ リニアＯ2センサ
３１，３１ａ，３１ｂ 吸気弁
３２，３２ａ，３２ｂ 排気弁
３５ 弁停止機構
４０ ＥＣＵ
４１ 運転状態判別手段
４２ 弁停止機構制御手段
４３ 吸入空気量制御手段
４４ 燃焼制御手段
５３ 筒内温度状態推測手段
Claims (11)
- 各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、
運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、
上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、
上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、
上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、
上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、
上記燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、少なくとも上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。 - 上記ガス流通経路が、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態に切換え可能に構成され、
運転状態に応じ、所定の高負荷ないし高回転の領域では、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して略理論空燃比もしくはそれよりも小さな空燃比で燃焼を行わせる通常運転モードが選択されるように構成され、
上記燃料停止モードの直前が上記通常運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モードの燃料復帰時を含む初期には上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒において略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、後期には上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせる
ことを特徴とする請求項１記載の火花点火式エンジンの制御装置。 - 上記燃料停止モードの直前が上記特殊運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モード中は上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、その燃料復帰過渡モードの少なくとも燃料復帰時を含む初期において、上記先行気筒に対して略理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせることを特徴とする請求項１または２記載の火花点火式エンジンの制御装置。
- 上記燃料停止モードの直前が上記特殊運転モードであった場合、上記燃料復帰過渡モードの後期において、上記先行気筒に対しては空気過剰率が１よりも大きく２以下となるような空燃比とした状態で強制点火による均質燃焼を行わせるとともに、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、
その後、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換えるとともに上記先行気筒の空燃比をより大きく設定して強制点火による成層燃焼をさせる
ことを特徴とする請求項３記載の火花点火式エンジンの制御装置。 - 各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態にガス流通経路が構成されるとともに、
運転状態に応じ、少なくとも所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、
上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、
上記特殊運転モードとされる場合の一部又は全部において、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせ、
上記燃料停止モードでは、各気筒への燃料供給を停止するものとし、
上記燃料停止モードから、上記後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行わせる特殊運転モードに切換える際、その切換えを円滑にするように、少なくとも各気筒に対する燃焼状態を過渡的に制御する燃料復帰過渡モードを所定期間経由させるように構成し、
上記燃料復帰過渡モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対してはリーン空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して実質的な理論空燃比とした状態で強制点火による燃焼を行わせるとともに、燃料復帰後は上記後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射時期を、燃料の活性化が促進されるように進角補正する
ことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。 - 上記進角補正は、上記後続気筒での燃焼を行うための燃料噴射を上記先行気筒内で行うとともに、その燃料噴射時期が上記先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間とすることによりなされることを特徴とする請求項５記載の火花点火式エンジンの制御装置。
- 上記進角補正は、
上記後続気筒での燃焼を行うための燃料が少なくとも２以上に分割されて噴射され、
少なくとも１の燃料噴射を上記先行気筒内で行うとともに、その燃料噴射時期が上記先行気筒の膨張行程ないし排気行程の間に設定され、
少なくとも１の燃料噴射を上記後続気筒内で行う
ことによりなされることを特徴とする請求項５記載の火花点火式エンジンの制御装置。 - 上記燃料復帰過渡モードの期間は、上記燃料停止モードの期間が長いほど、またはエンジン温度が低いほど長くなるように設定される
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置。 - 上記燃料停止モード中、エンジン回転数が所定の燃料復帰回転数以下となったときには、燃料の供給を再開させて上記燃料停止モードを脱するように構成され、
上記燃料復帰回転数は、上記燃料停止モードの直前が上記通常運転モードであった場合よりも上記特殊運転モードであった場合の方が高い値になるように設定される
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の火花点火式エンジンの制御装置。 - 各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態と、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態とにガス流通経路が切換えられるように構成され、
運転状態に応じ、所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の高負荷ないし高回転の領域では通常運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、
上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、
上記通常運転モードでは、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して理論空燃比もしくは理論空燃比よりも小さな空燃比で燃焼を行わせ、
上記燃料停止モードでは各気筒への燃料供給を停止するとともに、その燃料停止モード中、エンジン回転数が所定の燃料復帰回転数以下となったときには、燃料の供給を再開させて上記燃料停止モードを脱するように構成され、
上記燃料復帰回転数は、燃料復帰時の上記ガス流通経路が、上記各気筒独立状態である場合よりも上記２気筒接続状態である場合の方が高い値になるように設定される
ことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。 - 各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態と、各気筒にそれぞれ新気を導入する各気筒独立状態とにガス流通経路が切換えられるように構成され、
運転状態に応じ、所定の低負荷低回転域では特殊運転モードが選択され、所定の高負荷ないし高回転の領域では通常運転モードが選択され、所定の減速域では燃料停止モードが選択されるように構成され、
上記特殊運転モードでは、上記ガス流通経路を上記２気筒接続状態とするとともに、上記先行気筒に対しては理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせ、上記後続気筒に対しては上記先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して所定の空燃比とした状態で燃焼を行わせ、
上記通常運転モードでは、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態とするとともに、各気筒においてそれぞれ独立して理論空燃比もしくは理論空燃比よりも小さな空燃比で燃焼を行わせ、
上記燃料停止モードでは各気筒への燃料供給を停止するものとし、
上記後続気筒の筒内温度予測手段を備え、
上記特殊運転モードから上記燃料停止モードに移行した場合において、その燃料停止モード中に上記後続気筒の筒内温度予測手段による予測値が所定温度より低いとき、上記ガス流通経路を上記各気筒独立状態に切換える
ことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。
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