(57)【要約】【課題】  先行気筒で成層燃焼を行い、後続気筒で圧縮自己着火を行う形式のエンジンにおいて、ノッキングの発生を抑制しつつ、さらに広い運転域で効果的に後続気筒での圧縮自己着火による燃焼を行わせることができるようにし、燃費及びエミッションの改善効果を高めること。【解決手段】  エンジンの部分負荷領域で特殊運転モードとされた場合に、先行気筒ではリーン燃焼が行われ、後続気筒では、圧縮自己着火による燃焼が行われる。予め設定された臨界負荷値ＣＬ未満の負荷領域では、負荷が増大するに伴い、ＥＧＲ率Ｒを増大させるように制御するので、負荷の増大に伴う燃料消費を可及的に抑制することができる。一方、臨界負荷値ＣＬ以上の負荷領域では、ＥＧＲ率Ｒを一気に増加することになるので、後続気筒での燃焼を緩慢にしてノッキングを効果的に抑制することができる。【選択図】      図７
2006070856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒の吸気、圧縮、膨張、排気の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒のエンジン本体と、
排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に還流させるコールドＥＧＲ装置と、
エンジン本体およびコールドＥＧＲ装置の運転状態を制御する運転状態制御装置と
を備え、前記運転状態制御装置は、
各気筒が前記燃焼サイクルに伴って吸気通路から吸入したガスを燃焼させた後既燃ガスを排気通路に排出する通常運転モードと、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にある先行気筒でリーン燃焼させた既燃ガスを吸気行程にある後続気筒にそのまま導入して、当該後続気筒では圧縮自己着火を行わせる特殊運転モードとを切り換え制御する運転モード切換手段と、
後続気筒に導入されるガスのうちでコールドＥＧＲ装置により還流されたＥＧＲガスの割合と先行気筒での燃焼により生じたＥＧＲ相当のガスの割合とを合わせたＥＧＲ率を求める手段と、
前記ＥＧＲ率とエンジン負荷との関係に基づいて、エンジン本体の燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、
エンジン本体の負荷を検出するエンジン負荷検出手段と
を備え、前記燃焼状態制御手段は、
前記特殊運転モードとされる運転領域のうち予め設定された臨界負荷値未満の負荷領域においては、負荷が増大するに伴い前記ＥＧＲ率を漸増させるように制御し、
前記臨界負荷値以上の負荷領域においては、前記ＥＧＲ率の増加比率を当該臨界負荷値未満のときのＥＧＲ率の増加比率に比べて大きく増加させることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【請求項２】
請求項１記載の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、
前記燃焼状態制御手段は、前記特殊運転モードにおいて、エンジン本体の負荷が増加するに連れて先行気筒の空燃比を低減するものであるとともに、前記臨界負荷値以上の運転領域での空燃比の低減比率を前記臨界負荷値未満の負荷領域での空燃比の低減比率よりも大きく制御するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【請求項３】
請求項２記載の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、
前記燃焼状態制御手段は、前記臨界負荷値以上の運転領域において先行気筒に噴射される燃料を増量するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１記載の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、
前記燃焼状態制御手段は、前記臨界負荷値未満の負荷運転領域では、先行気筒にコールドＥＧＲガスを導入して前記ＥＧＲ率を上昇するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【請求項５】
各気筒の吸気、圧縮、膨張、排気の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒のエンジン本体と、
排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に還流させるコールドＥＧＲ装置と、
エンジン本体およびコールドＥＧＲ装置の運転状態を制御する運転状態制御装置と
を備え、前記運転状態制御装置は、
各気筒が前記燃焼サイクルに伴って吸気通路から吸入したガスを燃焼させた後既燃ガスを排気通路に排出する通常運転モードと、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にある先行気筒でリーン燃焼させた既燃ガスを吸気行程にある後続気筒にそのまま導入して、当該後続気筒では圧縮自己着火を行わせる特殊運転モードとを切り換え制御する運転モード切換手段と、
後続気筒に導入されるガスのうちでコールドＥＧＲ装置により還流されたＥＧＲガスの割合と先行気筒での燃焼により生じたＥＧＲ相当のガスの割合とを合わせたＥＧＲ率を求める手段と、
前記ＥＧＲ率とエンジン負荷との関係に基づいて、エンジン本体の燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、
エンジン本体の負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
特殊運転モードにおいて先行気筒に供給される吸気通路圧力を検出する吸気通路圧力検出手段と
を備え、前記燃焼状態制御手段は、
前記特殊運転モードとされる運転領域のうち、前記吸気通路圧力検出手段によって検出された圧力が略大気圧となる臨界負荷値を境にして、前記臨界負荷値未満の負荷領域においては、負荷が増大するに伴いコールドＥＧＲガスを漸増させるように制御し、
前記臨界負荷値以上の負荷領域においては、先行気筒に噴射する燃料を増量して前記ＥＧＲ率を増量するものである
ことを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【請求項６】
請求項５記載の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、
前記燃焼状態制御手段は、前記ＥＧＲ率の増加比率を当該臨界負荷値未満のときのＥＧＲ率の増加比率に比べて大きく増加させるものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は火花点火式ガソリンエンジンに関し、特に、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にある先行気筒でリーン燃焼させた既燃ガスを吸気行程にある後続気筒にそのまま導入して、当該後続気筒では予混合圧縮自己着火（ＨＣＣＩ：Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−Ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ。この明細書で「圧縮自己着火」という）を行わせる特殊運転モードを運転モードとして有する火花点火式ガソリンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式ガソリンエンジンの燃費性能や排ガス性能の向上を図る技術として、特許文献１に示すように、一回の吸気と排気に対して２回の圧縮、膨張を行う６サイクルとし、先行燃焼と後続燃焼とを行い、低速、低負荷領域において圧縮自己着火させる構成や、特許文献２に記載されているように、所定の部分負荷領域で、排気弁が閉じた後に吸気弁が開くようにしてその間にマイナスオーバラップ（吸気弁／排気弁がともに閉じた状態となる期間）を設定することにより、内部ＥＧＲの量を多くし、この内部ＥＧＲにより筒内温度を高めて圧縮自己着火を行わせる構成が知られている。
【０００３】
しかし、特許文献１の構成では、低速、低負荷領域において圧縮自己着火させる制御技術であるが、６サイクル運転に切り換える構成であるため、トルク変動が生じやすいことと、同一気筒内で圧縮自己着火させる構成なので、燃焼のコントロールが困難になるという問題があった。他方、特許文献２の構成では、比較的低速／低負荷の領域で、内部ＥＧＲによる筒内温度上昇作用で効果的に圧縮自己着火が行われるが、極低負荷域では内部ＥＧＲによっても良好に圧縮自己着火が行われる程度まで筒内温度が達しない場合がある。また、比較的高速／高負荷側では燃焼室温度が上昇し過ぎてノッキングが生じ易くなる懸念があり、このような場合に、筒内温度を引き下げるようにすることが考えられるが、単に筒内温度を引き下げるだけでは自己着火性が低くなる。
【０００４】
これに対して、本件出願人は、特許文献３に開示されているように、リーン燃焼と圧縮自己着火とを併用して大幅な燃費改善効果をもたせるべく、エンジンの部分負荷領域で、排気行程と吸気行程とが重な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る２気筒接続状態とし、先行気筒では空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比にして、強制点火により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圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにした火花点火式ガソリンエンジンの制御装置に関する技術を出願している。
【特許文献１】特開２００１−３３６４３５号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２９１９号公報
【特許文献３】特開２００３−２２７３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３の構成を採用した場合には、先行気筒のリーン燃焼による燃費向上の他、このリーン燃焼による高温の先行気筒によるＥＧＲ相当のガスを後続気筒に導入することによって圧縮自己着火が可能となり、広い運転領域において、ディーゼルエンジンに近い燃焼効率を実現でき、しかも、排気ガス性能も飛躍的に向上する。
【０００６】
しかし、特許文献３に記載された形式（先行気筒で成層燃焼を行い、後続気筒で圧縮自己着火を行う）のエンジンにおいて、後続気筒での好適な圧縮自己着火を広い運転領域で実現するためには、各気筒から排出された既燃ガスを吸気経路に還流させるコールドＥＧＲをも制御対象とし、エンジン負荷に応じた比率で先行気筒の空燃比やコールドＥＧＲの比率を制御する必要があった。
【０００７】
本発明は、このような技術に基づき、ノッキングの発生を抑制しつつ、さらに広い運転域で効果的に後続気筒での圧縮自己着火による燃焼を行わせることができるようにし、燃費及びエミッションの改善効果を高めることができる火花点火式ガソリンエンジンを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、各気筒の吸気、圧縮、膨張、排気の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒のエンジン本体と、排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に還流させるコールドＥＧＲ装置と、エンジン本体およびコールドＥＧＲ装置の運転状態を制御する運転状態制御装置とを備え、前記運転状態制御装置は、各気筒が前記燃焼サイクルに伴って吸気通路から吸入したガスを燃焼させた後既燃ガスを排気通路に排出する通常運転モードと、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にある先行気筒でリーン燃焼させた既燃ガスを吸気行程にある後続気筒にそのまま導入して、当該後続気筒では圧縮自己着火を行わせる特殊運転モードとを切り換え制御する運転モード切換手段と、後続気筒に導入されるガスのうちでコールドＥＧＲ装置により還流されたＥＧＲガスの割合と先行気筒での燃焼により生じたＥＧＲ相当のガスの割合とを合わせたＥＧＲ率を求める手段と、前記ＥＧＲ率とエンジン負荷との関係に基づいて、エンジン本体の燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、エンジン本体の負荷を検出するエンジン負荷検出手段とを備え、前記燃焼状態制御手段は、前記特殊運転モードとされる運転領域のうち予め設定された臨界負荷値未満の負荷領域においては、負荷が増大するに伴い前記ＥＧＲ率を漸増させるように制御し、前記臨界負荷値以上の負荷領域においては、前記ＥＧＲ率の増加比率を当該臨界負荷値未満のときのＥＧＲ率の増加比率に比べて大きく増加させることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジンである。
【０００９】
この態様では、エンジンの部分負荷領域で前記特殊運転モードとされた場合に、先行気筒でのリーン燃焼による熱効率向上及び各気筒でのポンピングロス低減等により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既燃ガスに燃料が供給されて燃焼が行われるので、高温の既燃ガスにより供給燃料の気化が促進されるとともに、前記特殊運転モードにおいて後続気筒で圧縮自己着火により燃焼が行われる場合には、圧縮自己着火によって燃焼室全体に亘り一気に燃焼して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、後続気筒では先行気筒からの既燃ガスが導入されることにより多量のホットＥＧＲが行われているのと同等の状態となることから排気ガス性能の改善効果が得られる。
【００１０】
この発明によれば、前記燃焼状態制御手段が、特殊運転モードにおいて、予め設定された臨界負荷値未満の負荷領域では、負荷が増大するに伴い、前記ＥＧＲ率を増大させるように制御するので、負荷の増大に伴う燃料消費を可及的に抑制することができる。
【００１１】
一方、燃費改善効果を得るために、特殊運転モードの運転可能範囲を負荷方向に拡大すべく、後続気筒での燃焼の負荷を増大させると、エンジンの負荷が増大するにつれてノッキングの発生が懸念されるが、本発明では、前記燃焼状態制御手段が、前記臨界負荷値以上の負荷領域では、ＥＧＲ率を一気に増加することになるので、後続気筒での燃焼を緩慢にしてノッキングを効果的に抑制することができる。
【００１２】
ここで、「エンジン負荷」は、例えば正味平均有効圧力によって評価される。
【００１３】
また、前記「ＥＧＲ率」は、例えば次の式（１）によって定義されるものである。
【００１４】
【数１】
2006070856.tif 000003
【００１５】
但し、
ｍDISC：先行気筒で燃焼される空気の質量
ｍHCCI：後続気筒で燃焼に供される空気の質量
ｍEGR-cold：コールドＥＧＲ装置が先行気筒に供給するＥＧＲガスの質量
次に、前記「臨界負荷値」とは、先行気筒のブースト圧が概ね０であるため、コールドＥＧＲガスを導入することができなくなる臨界値をいう。この臨界負荷値と前記ＥＧＲ率との関係は、本件発明者が鋭意研究の結果、見出したものであり、詳しくは後述するように、次のようなメカニズムのもとに設定されたものである。
【００１６】
すなわち、特殊運転モードにおいて、ＥＧＲ率は、負荷の増加とともに、先行気筒で燃焼された既燃ガスの量を減らし、コールドＥＧＲを増加させて後続気筒での吸気温度を低減させつつ緩慢な圧着自着火を図ることが理想である。しかしながら、エンジン負荷が増加すると、それに伴ってスロットル開度も大きくなり、遂には全開状態となる。その状況下では、インテークマニホールドのブースト圧が０になり、差圧がなくなってコールドＥＧＲを導入することができなくなる。そこで、特殊運転モードを維持するためには、先行気筒から後続気筒に導入される既燃ガスのＥＧＲ相当のガス量を増量せざるを得なくなる。このとき、先行気筒によるＥＧＲ相当のガスの増量比率が小さい場合には、後続気筒でのＥＧＲガス量の不足によって衝撃的な燃焼特性が生じ、ノッキングが生じやすくなる。このような衝撃的な燃焼を回避するためには、先行気筒によるＥＧＲ相当のガスの増量比率をある負荷値以上の高負荷領域では、一気に高めることが有効となる。
【００１７】
そこで、本態様では、臨界負荷値を設定し、この臨界負荷値を境にして前記ＥＧＲ率の上昇比率を変更することにより、ノッキングを回避可能な領域を広げている。これにより、特殊運転モードで運転可能な領域を高負荷側においても、より広く取ることが可能になる。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記火花点火式ガソリンエンジンにおいて、前記燃焼状態制御手段は、前記特殊運転モードにおいて、エンジン本体の負荷が増加するに連れて先行気筒の空燃比を低減するものであるとともに、前記臨界負荷値以上の運転領域での空燃比の低減比率を前記臨界負荷値未満の負荷領域での空燃比の低減比率よりも大きく制御するものである。
【００１９】
この態様では、ＥＧＲ率を上昇させるための具体的な態様として、先行気筒の空燃比を低減する（リッチ側に補正する）方法を採用しているとともに、臨界負荷値以上では、その低減比率を一気に上昇させることとしている。
【００２０】
さらに前記態様において、前記燃焼状態制御手段は、前記臨界負荷値以上の運転領域において先行気筒に噴射される燃料を増量するものであることが好ましい。
【００２１】
前記臨界負荷値以上の負荷領域では、コールドＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの質量の増加率が０になるので、この態様では、先行気筒に噴射される燃料を増量することによって式（１）におけるＥＧＲ率を上昇させることとしている。
【００２２】
本発明の態様において、前記燃焼状態制御手段は、前記臨界負荷値未満の負荷運転領域では、先行気筒にコールドＥＧＲガスを導入して前記ＥＧＲ率を上昇するものであることが好ましい。
【００２３】
この態様では、コールドＥＧＲガスを導入可能な運転領域では、負荷の上昇に連れてコールドＥＧＲガスによる後続気筒の吸気温度の上昇を抑え、後続気筒において緩慢な圧着自着火特性を得ることが可能になる。
【００２４】
本発明の別の態様は、各気筒の吸気、圧縮、膨張、排気の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒のエンジン本体と、排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に還流させるコールドＥＧＲ装置と、エンジン本体およびコールドＥＧＲ装置の運転状態を制御する運転状態制御装置とを備え、前記運転状態制御装置は、各気筒が前記燃焼サイクルに伴って吸気通路から吸入したガスを燃焼させた後既燃ガスを排気通路に排出する通常運転モードと、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にある先行気筒でリーン燃焼させた既燃ガスを吸気行程にある後続気筒にそのまま導入して、当該後続気筒では圧縮自己着火を行わせる特殊運転モードとを切り換え制御する運転モード切換手段と、後続気筒に導入されるガスのうちでコールドＥＧＲ装置により還流されたＥＧＲガスの割合と先行気筒での燃焼により生じたＥＧＲ相当のガスの割合とを合わせたＥＧＲ率を求める手段と、前記ＥＧＲ率とエンジン負荷との関係に基づいて、エンジン本体の燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、エンジン本体の負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、特殊運転モードにおいて先行気筒に供給される吸気通路圧力を検出する吸気通路圧力検出手段とを備え、前記燃焼状態制御手段は、前記特殊運転モードとされる運転領域のうち、前記吸気通路圧力検出手段によって検出された圧力が略大気圧となる臨界負荷値を境にして、前記臨界負荷値未満の負荷領域においては、負荷が増大するに伴いコールドＥＧＲガスを漸増させるように制御し、前記臨界負荷値以上の負荷領域においては、先行気筒に噴射する燃料を増量して前記ＥＧＲ率を増量するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジンである。
【００２５】
この態様においても、ＥＧＲ率が臨界負荷値を境にして、制御されることにより、低中負荷領域では、良好な圧縮自己着火を後続気筒で行うことができるとともに、臨界負荷値以上の高負荷領域では、先行気筒に噴射される燃料を増量して、当該先行気筒の空燃比を下げることによりノッキングを回避することができるので、広い負荷領域において、特殊運転モードでの運転が可能になる。
【００２６】
前記別の態様の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、前記燃焼状態制御手段は、前記ＥＧＲ率の増加比率を当該臨界負荷値未満のときのＥＧＲ率の増加比率に比べて大きく増加させるものであることが好ましい。
【００２７】
この態様によれば、コールドＥＧＲを導入することができなくなる臨界負荷値以上の高負荷領域において、ＥＧＲ率の増量比率を一気に高めることにより、ノッキングを有効に回避することが可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、ノッキングの発生を抑制しつつ、さらに広い運転域で効果的に後続気筒での圧縮自己着火による燃焼を行わせることができるようにし、燃費及びエミッションの改善効果を高めることができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００３０】
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１０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。
【００３１】
これらの図において、当実施形態のエンジンは、火花点火式の４気筒４サイクルエンジンであり、エンジン本体１０とエンジン本体１０の制御を行うＥＣＵ１００とを有している。
【００３２】
エンジン本体１０は、シリンダブロック１１Ａと、シリンダブロック１１Ａの上部に一体化されるシリンダヘッド１１Ｂとを有している。シリンダブロック１１Ａには、クランク軸１２が配置されている。クランク軸１２の周囲には、周方向に位相差を有する一対のクランク角センサ１３Ａ、１３Ｂが配置されており、それぞれの検出信号がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。後述するように、ＥＣＵ１００は、一方のクランク角センサ１３Ａの検出信号からエンジンの速度を検出し、両クランク角センサ１３Ａ、１３Ｂの検出信号からクランク軸１２の回転方向を特定することができるようになっている。
【００３３】
シリンダブロック１１Ａには、クランク軸１２の長手方向に並ぶ４つの気筒１４Ａ〜１４Ｄが形成されている。
【００３４】
各気筒１４Ａ〜１４Ｄには、前記クランク軸１２に連結された４つのピストン１５が嵌挿されている。当実施形態において、気筒列方向の一端側から１番気筒１４Ａ、２番気筒１４Ｂ、３番気筒１４Ｃ、４番気筒１４Ｄと呼ぶと、このピストン１５が各気筒１４Ａ〜１４Ｄ内にて昇降する行程は、表１に示すように、当該気筒１４Ａ〜１４Ｄの燃焼サイクルが、１番気筒１４Ａ、３番気筒１４Ｃ、４番気筒１４Ｄ、２番気筒１４Ｂの順になるように、クランク角で１８０°ずつの位相差が設定されている。
【００３５】
【表１】
2006070856.tif 000004
【００３６】
各ピストン１５の上方には、燃焼室１６が形成されている。
【００３７】
各気筒１４Ａ〜１４Ｄの燃焼室１６の頂部には、シリンダヘッド１１Ｂに固定される点火プラグ１７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室１６内に臨んでいる。この点火プラグ１７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１８が接続されている。
【００３８】
燃焼室１６の側方部には、当該燃焼室１６内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１９が設けられている。この燃料噴射弁１９は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、後述する燃料噴射制御手段から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１９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１６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。
【００３９】
各気筒１４Ａ〜１４Ｄに新気を導入するために、エンジン本体１０には、吸気通路２２が設けられている。この吸気通路２２には、スロットル弁２３が設けられている。また、このスロットル弁２３よりも上流側には、供給される空気の温度を検出する温度センサ２４と、流量を計測するエアフローセンサ２５とが設けられている。また吸気通路２２のスロットル弁２３よりも下流側には、インテークマニホールド２２ａが接続されており、その独立管２２ｂが各気筒１４Ａ〜１４Ｄの吸気ポート４０Ａ、４０Ｂに接続されている。
【００４０】
他方、各気筒１４Ａ〜１４Ｄから既燃ガスを排出するために、エンジン本体１０には、分岐排気通路２６を介して排気通路２７に接続されている。この排気通路２７の上流端部分には、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ２８が設けられている。さらに排気通路２７のＯ2センサ２８よりも下流側には、排気浄化のために三元触媒２９が設けられている。この三元触媒２９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＝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。
【００４１】
さらにエンジン本体１０には、図１に示すように、冷却されたＥＧＲガスを吸気通路２２に還流するために、排気通路２７と吸気通路２２を接続するコールドＥＧＲ装置３０が設けられ、このコールドＥＧＲ装置３０のコールドＥＧＲ通路３０ａ中に、ＥＧＲガスを冷却する冷却手段としてのＥＧＲクーラー３１が設けられるとともに、ＥＧＲガス量をコントロールするためのコールドＥＧＲ弁３２が設けられている。
【００４２】
次に、各気筒１４Ａ〜１４Ｄと、吸気通路２２、排気通路２７の配管構造について説明する。
【００４３】
上述したように、当実施形態の４気筒エンジンでは、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの燃焼行程は、表１で示した順序で行われる。この際、排気行程と吸気行程とが重なる一対の気筒間において、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によって、先行気筒では、リーン燃焼を行い、後続気筒では、圧縮自己着火を行う特殊運転モードでの運転が可能になる。そこで、そのような特殊運転モードでの運転を可能にするために、各気筒１４Ａ〜１４Ｄは、次のような配管構造が構成されている。
【００４４】
まず、当実施形態における前記シリンダヘッド１１Ｂには、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの燃焼室１６毎に２つ一組のポート４０Ａ、４０Ｂ、４１Ａ、４１Ｂが二組ずつ形成されている。
【００４５】
一方の組のポート４０Ａ、４０Ｂは、吸気通路２２と連通している吸気ポートである。他方の組のポート４１Ａ、４１Ｂのうち、一方（ポート４１Ａ）は、分岐排気通路２６を介して排気通路２７に接続している排気ポートである。また、他方（ポート４１Ｂ）は、クランク軸１２の長手方向において隣接する気筒同士（図示の例では、第１気筒１４Ａと第２気筒１４Ｂ、第３気筒１４Ｃと第４気筒１４Ｄ）を連通する気筒間ガス通路４２によって連通可能に接続されているホットＥＧＲポートである。
【００４６】
吸気ポート４０Ａ、４０Ｂ、排気ポート４１Ａ、ホットＥＧＲポート４１Ｂには、シリンダヘッド１１Ｂに取り付けられた開閉弁４３〜４５が設けられている。各開閉弁４３〜４５は、カムシャフト４６、４７等を含む周知の動弁機構により、所定のタイミングで開閉するように駆動される。これにより、一方の開閉弁４３は、吸気弁として機能し、他方の開閉弁４４、４５のうち、排気ポート４１Ａに配置されたもの（開閉弁４４）は、排気弁として、ホットＥＧＲポート４１Ｂに配置されたもの（開閉弁４５）は、ホットＥＧＲ弁として、それぞれ機能する。
【００４７】
さらに、これらの開閉弁４３〜４５のうち、第２、第３気筒１４Ｂ、１４Ｃの吸気ポート４０Ａ、４０Ｂに配置されたものと、第１、第４気筒１４Ａ、１４Ｄの排気ポート４１Ａに配置されたもの、さらに各ホットＥＧＲポート４１Ｂに配置されたものに対しては、各弁４３〜４５を作動状態と停止状態とに切り換える弁停止機構４８、４９が設けられている。この弁停止機構４８、４９の構造自体は、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４６、４７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を設け、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し、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するように構成することで、具体化される。
【００４８】
弁停止機構４８、４９は、後述するように、ＥＣＵ１００によって、選択的に対応する開閉弁４３〜４５を開閉するように構成されている。この結果、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０を複数の運転モード（特殊運転モード、通常運転モード）で運転することが可能になっている。また、エンジン本体１０には、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ５０が設けられている。
【００４９】
ＥＣＵ（コントロールユニット）１００には、クランク角センサ１３Ａ、１３Ｂ、温度センサ２４、エアフローセンサ２５、Ｏ2センサ２８、および水温センサ５０、並びに運転状態を判別するためアクセル開度（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５１が接続されており、それぞれの検出信号が入力されるようになっている。また、このＥＣＵ１００には、各燃料噴射弁１９、弁停止機構４８、４９に設けられた図略のアクチュエータが接続されており、入力された信号に基づいて、これらの機構を駆動制御可能に構成されている。
【００５０】
前記ＥＣＵ１００は、制御に必要なプログラムやデータを記憶する記憶手段１１０と、記憶手段１１０に記憶されるプログラムによって機能的に構成される運転状態判定手段１２０と、運転モード切換手段１３０と、燃焼状態制御手段１４０とを備えた運転状態制御装置を構成している。
【００５１】
記憶手段１１０には、特殊運転モードと通常運転モードが記憶されている。
【００５２】
通常運転モードでは、各気筒１４Ａ〜１４Ｄを１番、３番、４番、２番の順に燃焼させて、各気筒１４Ａ〜１４Ｄの既燃ガスをそのまま排気通路２７に排出する運転モードである。この運転モードが選択された場合、運転状態制御装置としてのＥＣＵ１００は、後述するように、開閉弁４３〜４５を制御する。
【００５３】
他方、特殊運転モードでは、基本的に先行気筒（１番気筒１４Ａ、４番気筒１４Ｄ）で燃焼された既燃ガスが後続気筒（２番気筒１４Ｂ、３番気筒１４Ｃ）に導入されるように吸排気経路が構成されるとともに、先行気筒では、リーン燃焼が行われ、後続気筒では、圧縮自己着火が行われる。
【００５４】
図３、図４は、特殊運転モードでの運転状態におけるバルブの動作を示す一例であり、図３は、低中負荷時の特殊運転モード、図４は特殊運転モード領域の中の高負荷側にあるときをそれぞれ示している。なお、図３及び図４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が行われることを表している。
【００５５】
これらの図を参照して、当実施形態の４気筒エンジンでは、１番気筒１４Ａの排気行程（ＥＸ）と２番気筒１４Ｂの吸気行程（ＩＮ）とが重なり、また４番気筒１４Ｄの排気行程（ＥＸ）と３番気筒１４Ｃの吸気行程（ＩＮ）が重なるので、１番気筒１４Ａ及び２番気筒１４Ｂと、４番気筒１４Ｄ及び３番気筒１４Ｃとがそれぞれ一対をなし、１番気筒１４Ａ及び４番気筒１４Ｄが先行気筒１４番気筒１４Ｂ及び３番気筒１４Ｃが後続気筒となる。
【００５６】
次に、エンジンの運転状態を制御するために、記憶手段１１０には、運転領域毎に区分けされたエンジン負荷／回転数制御マップが記憶されている。
【００５７】
図５は、運転領域毎に区分けされたの一例を示すグラフである。
【００５８】
同図を参照して、当実施形態では、エンジンの運転領域が低負荷低回転側の運転領域Ａと、高負荷側ないし高回転側の運転領域Ｂとに分けられている。さらに、運転領域Ａにおいては、エンジンの負荷状況に応じて、低負荷側運転領域Ａ１、中負荷運転領域Ａ２、高負荷側運転領域Ａ３が区分けされている。
【００５９】
次に、記憶手段１１０には、ＥＧＲ率Ｒと正味平均有効圧力（ＢＭＥＰ：  Ｂｒａｋｅ  ｍｅａｎ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ。エンジン負荷の一例）との関係に基づいて、特殊運転モードでの運転領域を区分ける制御マップを記憶している。
【００６０】
図６は、ＥＧＲ率Ｒの定義を説明するための模式図であり、図７は、制御マップの一例を示すグラフである。
【００６１】
まず図６を参照して、当実施形態におけるＥＧＲ率Ｒは、式（１）の通り定義される。
【００６２】
【数２】
2006070856.tif 000005
【００６３】
但し、
ｍDISC：先行気筒で燃焼される空気の質量（ＥＧＲ相当のガス：以下「先行燃焼空気質量」という）
ｍHCCI：後続気筒で燃焼に供される空気の質量（以下「後続燃焼空気質量」という）
ｍEGR-cold：コールドＥＧＲ装置が先行気筒に供給するＥＧＲガスの質量（以下「コールドＥＧＲガス質量」という）
式（１）並びに図６において、当明細書におけるＥＧＲ率Ｒは、コールドＥＧＲ装置３０によるコールドＥＧＲガス質量ｍEGR-coldと、先行気筒１４Ａ、１４Ｄでの燃焼により生じたＥＧＲ相当のガス質量（先行燃焼空気質量ｍDISC）の両方が新気に対して占める割合である。
【００６４】
このＥＧＲ率Ｒと、正味平均有効圧力との間には、特殊運転モードにおいて、後続気筒での好適な圧縮自己着火を実現するとともに、高負荷領域でのノッキング防止のために、一定の相関関係がある。すなわち、図７に示すように、式（１）で定義されたＥＧＲ率Ｒは、同図の仮想線で示すように、負荷の増加とともに、先行気筒１４Ａ、１４Ｄで燃焼された既燃ガスの量を減らし、外部ＥＧＲ（コールドＥＧＲ）を増加させて後続気筒での吸気温度を低減させつつ緩慢な圧着自着火を図ることが理想である。
【００６５】
しかしながら、エンジン負荷が増加すると、それに伴ってＥＣＵ１００は、スロットル弁２３を開くので、遂にはインテークマニホールド２２ａのブースト圧が０になり、差圧がなくなって外部ＥＧＲ（コールドＥＧＲ）を導入することができなくなる。そこで、特殊運転モードを維持するためには、先行気筒１４Ａ、１４Ｄから後続気筒１４Ｂ、１４Ｃに導入される先行気筒１４Ａ、１４Ｄの燃焼による既燃ガスのＥＧＲ（内部ＥＧＲ）ガス量を増量せざるを得なくなる。このとき、先行気筒によるＥＧＲ相当のガスの増量比率が小さい場合には、後続気筒１４Ｂ、１４ＣでのＥＧＲガス量の不足によって衝撃的な燃焼特性が生じ、ノッキングが生じやすくなる。このような衝撃的な燃焼を回避するためには、先行気筒によるＥＧＲ相当のガスの増量比率をある負荷値以上の高負荷領域では、一気に高めることが有効となる。
【００６６】
そこで、当実施形態では、臨界負荷値ＣＬを設定し、この臨界負荷値ＣＬを境にして式（１）で定義されたＥＧＲ率Ｒの上昇比率を変更することにより、ノッキングを回避可能な領域を広げている。
【００６７】
例えば、臨界負荷値ＣＬを３５０ＫＰａに設定し、それよりも低い負荷領域では、ＥＧＲ率Ｒの上昇比率を約１０数パーセントに設定し、臨界負荷値ＣＬ以上の高負荷領域では、ＥＧＲ率Ｒの上昇比率を約２００パーセントに設定している。
【００６８】
これにより、特殊運転モードで運転可能な領域を高負荷側においても、より広く取ることが可能になる。
【００６９】
次に、運転状態判定手段１２０は、前記クランク角センサ１３Ａ、１３Ｂ及びアクセル開度センサ５１等からの信号により調べられるエンジンの運転状態（エンジン回転数及びエンジン負荷）が前記運転領域Ａ，Ｂの何れの領域にあるかを判別するものである。また、この運転状態判定手段１２０によって、図７で示したエンジンの負荷状態（正味平均有効圧力）が演算される。
【００７０】
運転モード切換手段１３０は、運転状態判定手段１２０の判別結果に基づいて、記憶手段１１０に記憶されている図５の制御用マップに基づき、低負荷低回転側の運転領域Ａでは、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吸気行程にある後続気筒に導入して燃焼させる特殊運転モードを選択し、高負荷側ないし高回転側の運転領域Ｂでは、各気筒をそれぞれ独立させ燃焼させる通常運転モードを選択するようになっている。
【００７１】
また、運転モード切換手段１３０は、運転状態が特殊運転モード領域Ａにある場合に、この領域Ａのうちの低負荷側運転領域Ａ１、中負荷運転領域Ａ２、高負荷側運転領域Ａ３の何れにあるかを判別するようになっており、後述するように、低中負荷側運転領域Ａ１、Ａ２では、低中負荷特殊運転モードを選択し（図３参照）、高負荷運転領域Ａ３では、高負荷特殊運転モード（図４参照）を選択するようになっている。
【００７２】
運転モード切換手段１３０が特殊運転モードを選択すると、ＥＣＵ１００は、気筒間ガス通路４２を介して先行気筒の既燃ガスを後続気筒に導入させる２気筒接続状態とし、通常運転モードでは各気筒にそれぞれ新気を導入させる各気筒独立状態とするように吸排気流通状態を変更すべく弁停止機構４８、４９を制御するもので、具体的には制御モードが特殊運転モード（運転領域Ａ）、通常運転モード（運転領域Ｂ）の何れにあるかに応じ、前記弁停止機構４８、４９を制御することにより、各開閉弁４０Ａ、４０Ｂ、４１Ａ、４１Ｂを表２のように開閉する。
【００７３】
【表２】
2006070856.tif 000006
【００７４】
燃焼状態制御手段１４０は、ＥＧＲ率制御手段１５０と、空燃比制御手段１６０と、燃料噴射制御手段１７０と、点火制御手段１８０とを有している。
【００７５】
ＥＧＲ率制御手段１５０は、図７で示した制御マップに基づいて、ＥＧＲ率Ｒを決定するためのものであり、記憶手段１１０に記憶された制御マップ（図７）に基づき、運転状態判定手段１２０が判別したエンジン負荷状態に対応するＥＧＲ率Ｒになるように、スロットル弁２３の開度（スロットル開度）とコールドＥＧＲ装置３０のコールドスロットル弁３２とを制御するものである。
【００７６】
空燃比制御手段１６０は、図略のアクチュエータを制御することにより、吸気通路２２の吸気流通量を制御するものである。特殊運転モードにおいて、空燃比制御手段１６０は、エンジンの負荷が増大するのに応じて前記先行気筒１４Ａ、１４Ｄおよび後続気筒１４Ｂ、１４Ｃの２気筒に噴射される燃料の総噴射量を負荷に応じて増大させるように調整しつつ、先行／後続の関係を有する一対の気筒の両方に対する燃料噴射量の和が先行気筒１４Ａ、１４Ｄに導入される新気空気の質量に対して理論空燃比となる量を算出するとともに、各気筒１４Ａ〜１４Ｄに分配される燃料の噴射量を算出して先行／後続の各気筒１４Ａ〜１４Ｄにおける空燃比を制御する。すなわち、空燃比制御手段１６０は、コールドＥＧＲの質量ｍEGR-coldと、前記先行気筒１４Ａ、１４Ｄに噴射する燃料とを算出することにより、この先行気筒１４Ａ、１４Ｄで消費される新気質量を算出し、先行気筒１４Ａ、１４Ｄから後続気筒１４Ｂ、１４Ｃに導入される既燃ガス中に含まれる新気質量（後続燃焼空気質量ｍHCCI）を算出する。この空燃比制御手段１６０により、各気筒１４Ａ〜１４Ｄに導入される吸気質量ｍが決定される。この吸気質量ｍは、図６に示すように、特殊運転モードとされる運転領域Ａでは、コールドＥＧＲで導入された既燃ガスの質量（コールドＥＧＲガス質量ｍEGR-cold）と、先行気筒１４Ａ、１４Ｄでの燃焼される新気質量（先行燃焼空気質量ｍDISC）と後続気筒１４Ｂ、１４Ｃに供給されるガスのうち、燃焼される新気質量（後続燃焼空気質量ｍHCCI）との和である。また、この吸気質量ｍは、本実施形態では、先行気筒１４Ａ、１４Ｄおよび後続気筒１４Ｂ、１４Ｃの２気筒に噴射される燃料の総噴射量に対して理論空燃比となるように設定され、要求出力に応じた燃料の燃焼に必要な量であって、エンジンの負荷増大に伴って増大されるようになっている。
【００７７】
また、燃料噴射制御手段１７０は、ＥＧＲ率制御手段１５０に算出された運転状態に応じて燃料噴射弁１９からの噴射量及び噴射タイミングを制御する。そして、燃料噴射制御手段１７０による燃料噴射量の制御と、図外のスロットル弁駆動モータ等の制御による吸入空気量の制御とによって空燃比が制御され、前記特殊運転モード領域Ａでは理論空燃比よりもリーンな空燃比（空気過剰率λ＞１）に制御されるようになっている。
【００７８】
点火制御手段１８０は、燃料噴射制御手段１７０と協働し、点火回路１８を制御して、運転状態に応じて先行気筒１４Ａ、１４Ｄ、或いは後続気筒１４Ｂ、１４Ｃにおける点火プラグ１７の点火時期や点火停止時期等の制御を行う。
次に、図８を参照しながら、上述した実施形態における制御フローについて説明する。
【００７９】
図８は、図１の実施形態に係る運転制御を示すフローチャートである。
【００８０】
同図を参照して、エンジンの運転が開始されると、ＥＣＵ１００の運転状態判定手段１２０は、クランク角センサ１３Ａ、１３Ｂ及びアクセル開度センサ５１等から出力された検出信号に基づいて、エンジンの運転状態（負荷状態等）を判定する（ステップＳ１）。
【００８１】
この判定に基づいて、運転モード切換手段１３０は、運転モードの選択を行う（ステップＳ２）。このステップＳ２では、記憶手段１１０からエンジン負荷／回転数制御マップを読み出し、運転モードを決定する。仮に運転状態が特殊運転モードを選択することのできない高負荷状態にあると判断される場合には、通常運転モードに運転モードを切り換え（ステップＳ３）、可能であると判断される場合には、特殊運転モード（ステップＳ４以下）に切り換える。
【００８２】
特殊運転モードにおいては、まず、表２で示したように、各弁停止機構４８、４９を制御して、吸気通路２２からの吸気については、先行気筒１４Ａ、１４Ｄのみに供給されるようにするとともに、先行気筒１４Ａ、１４Ｄの排気ポート４１Ａを閉じてＥＧＲポート４１Ｂを開くことにより、先行気筒１４Ａ、１４Ｄで燃焼された既燃ガスが後続気筒１４Ｂ、１４Ｃに導入され、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃで燃焼されたガスが分岐排気通路２６から排気通路２７に排出されるように吸排気経路が構成される（ステップＳ４１）。
【００８３】
次いで、図７で説明した制御マップに基づき、ステップＳ１において運転状態判定手段１２０が判定したエンジンの負荷Ｌ（ＢＭＥＰ）が臨界負荷値ＣＬ以上であるか否かが判別される（ステップＳ４２）。仮にこの判定でエンジンの負荷Ｌが臨界負荷値ＣＬに満たない場合には、ステップＳ１における運転状態の判別時において、運転状態判定手段１２０が判別したエンジン負荷に対応するＥＧＲ率Ｒが得られるように、先行気筒１４Ａ、１４Ｄの空気過剰率λDISCや、スロットル弁２３、コールドＥＧＲ弁３２の開弁量が設定される（ステップＳ４３）。このステップＳ４では、前記図５の運転領域に応じて、図３、図４の燃料噴射制御が行われる。
【００８４】
運転領域が低負荷領域Ａ１の場合、ＥＣＵ１００は、先行気筒１４Ａ、１４Ｄに対しては、空燃比が理論空燃比よりも大きい超リーン空燃比、好ましくは理論空燃比の略３倍（Ａ／Ｆ≒４５）以上になるように燃料噴射量を制御する。この場合、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時期が設定されるとともに、圧縮上死点近傍で点火時期が設定される。また、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃに対しては、先行気筒１４Ａ、１４Ｄから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに対して燃料を供給し、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃでの燃焼の際に実質的に理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する。そして、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時期を設定するとともに、圧縮自己着火を行わせる。
【００８５】
運転領域が中負荷領域Ａ２の場合、先行気筒１４Ａ、１４Ｄに対しては、低負荷側運転領域Ａ１にある場合の空燃比よりも小さい（リッチ側の）リーン空燃比であって、好ましくは理論空燃比の略２倍（Ａ／Ｆ≒３０）以上になるように燃料噴射量を制御する。
【００８６】
運転領域が低中負荷領域Ａ１、Ａ２の場合、燃料の噴射タイミングや着火タイミングとしては、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時期を設定し、かつ、圧縮上死点近傍で点火時期を設定する（図３参照）。
【００８７】
他方、運転領域が高負荷領域Ａ３の場合、先行気筒１４Ａ、１４Ｄに対しては、中負荷運転領域Ａ２にある場合の空燃比よりも小さい（リッチ側の）リーン空燃比であって、好ましくは理論空燃比の略２倍（Ａ／Ｆ≒３０）よりも小さくなるように燃料噴射量を制御するとともに、吸気行程で燃料を噴射して混合気を均一に分散させて均質化を行わせるように噴射時期を設定し、かつ、圧縮上死点付近で強制点火を行わせるように点火時期を設定する（図４参照）。また、先行気筒１４Ａ、１４Ｄに対する燃料噴射量について、前記制御に加えて、負荷の増大に伴い後続気筒１４Ｂ、１４Ｃに導入される後続燃焼空気質量ｍHCCIを減少させるように先行気筒１４Ａ、１４Ｄでの燃料噴射量が調整される。言い換えれば、先行気筒１４Ａ、１４Ｄでの燃焼の割合を多くして先行燃焼空気質量ｍDISCの増大率を大きくすることにより、後続燃焼空気質量ｍHCCIの割合を負荷に応じて減少させるように先行気筒１４Ａ、１４Ｄに対する燃料噴射量を制御する。このように制御することにより、先行気筒１４Ａ、１４Ｄに吸入される空気質量ｍとこの先行気筒１４Ａ、１４Ｄで燃焼により消費される先行燃焼空気質量ｍDISCの差が縮小することとなる。
【００８８】
その後、制御はステップＳ１に戻って運転状態がモニタされ、上述したフローを繰り返す。
【００８９】
他方、ステップＳ４２の判定において、エンジン負荷Ｌが、図７のマップで設定されている臨界負荷値ＣＬ以上であった場合、制御は、臨界負荷対応処理に移行する（ステップＳ４４〜Ｓ４６）。
【００９０】
ここで、臨界負荷値ＣＬとは、大気圧に対するインテークマニホールド２２ａの差圧が０になり、コールドＥＧＲを導入することができなくなる運転状態の正味平均有効圧力（ＢＭＥＰ）であり、図７に基づく制御マップを実験等によって作成する際、当該実験によって決定される。
【００９１】
臨界負荷対応処理においては、ＥＧＲ率制御手段１５０は、式（１）のＥＧＲ率Ｒを上昇する比率を図７で示す特性のように大きく設定する（ステップＳ４４）。
【００９２】
次いで、ＥＧＲ率制御手段１５０は、このＥＧＲ率Ｒを得るために必要な先行気筒によるＥＧＲ相当のガスの質量ｍDISCを演算する（ステップＳ４５）。
【００９３】
さらに、燃料噴射制御手段１７０は、演算された先行気筒によるＥＧＲ相当のガスの質量ｍDISCに基づき、先行気筒１４Ａ、１４Ｄに噴射される燃料の量を演算する（ステップＳ４６）。このステップＳ４６では、先行気筒１４Ａ、１４Ｄの空気過剰率λDISCが、臨界負荷値ＣＬ未満の負荷状態にあるときの空気過剰率λDISCよりもリッチ側に補正される。
【００９４】
これにより、相当な高負荷側で特殊運転モードでの運転を行っても後続気筒１４Ｂ、１４Ｃでのノッキングを回避することが可能になる。
【００９５】
以上説明したように、当実施形態においては、エンジンの部分負荷領域で前記特殊運転モードとされた場合に、先行気筒１４Ａ、１４Ｄでのリーン燃焼による熱効率向上及び各気筒でのポンピングロス低減等により燃費改善効果が得られる。また、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃでは先行気筒１４Ａ、１４Ｄから導入された既燃ガスに燃料が供給されて燃焼が行われるので、高温の既燃ガスにより供給燃料の気化が促進されるとともに、前記特殊運転モードにおいて後続気筒１４Ｂ、１４Ｃで圧縮自己着火により燃焼が行われる場合には、圧縮自己着火によって燃焼室全体に亘り一気に燃焼して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、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃでは先行気筒１４Ａ、１４Ｄからの既燃ガスが導入されることにより多量のホットＥＧＲが行われているのと同等の状態となることから排気ガス性能の改善効果が得られる。
【００９６】
当実施形態によれば、前記燃焼状態制御手段１４０が、特殊運転モードにおいて、予め設定された臨界負荷値ＣＬ未満の負荷領域では、負荷が増大するに伴い式（１）で定義されたＥＧＲ率Ｒを増大させるように制御するので、負荷の増大に伴う燃料消費を可及的に抑制することができる。
【００９７】
一方、さらなる燃費改善効果を得るために、特殊運転モードの運転可能範囲を負荷方向に拡大するために、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃでの燃焼の負荷を増大させると、エンジンの負荷が増大するにつれてノッキングの発生が懸念されるが、当実施形態では、前記燃焼状態制御手段１４０が、前記臨界負荷値ＣＬ以上の負荷領域では、ＥＧＲ率Ｒを一気に増加することになるので、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃでの燃焼を緩慢にしてノッキングを効果的に抑制することができる。
【００９８】
なお、本発明の装置の具体的構成は前記実施形態に限定されず、種々変更可能である。他の実施形態を以下に説明する。
【００９９】
（１）前記実施形態では、空燃比制御手段１６０により後続気筒１４Ｂ、１４Ｃから排気通路２７に排出される排気ガスが理論空燃比となるように制御されているが、このような制御に限定するものではなく、前記排気ガスの空燃比がリーン空燃比となるものであってもよい。この場合でも、後続気筒１４Ｂ、１４Ｃでの燃焼が圧縮自己着火により行われているので、排気ガス性能を改善することができ、しかもＮＯｘ触媒を設けるにしても比較的コンパクトなものを採用することができ、経済的にも有利となる。
【０１００】
（２）前記実施形態では、先行気筒１４Ａ、１４Ｄでは強制点火による燃焼が行われるように構成しているが、先行気筒１４Ａ、１４Ｄにおいても圧縮自己着火による燃焼と強制点火による燃焼をエンジンの温度状態等に応じて切り換えて行わせるものであってもよい。
【０１０１】
（３）本発明の装置は４気筒以外の多気筒エンジンにも適用可能である。そして、例えば６気筒等では１つの気筒の排気行程と別の気筒の吸気行程が完全に重なり合うことはないが、このような場合は、一方の気筒の排気行程が他方の気筒の吸気行程より先行するとともに、両行程が部分的に重なり合う２つの気筒を先行、後続の一対の気筒とすればよい。
【０１０２】
（４）前記特殊運転モードにおいて、所定の運転領域では、後続気筒で点火プラグをスパークする着火アシストを行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】エンジン本体の１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図である。
【図３】特殊運転モードでの運転状態におけるバルブの動作を示す一例である。
【図４】特殊運転モードでの運転状態におけるバルブの動作を示す一例である。
【図５】運転領域毎に区分けされたの一例を示すグラフである。
【図６】ＥＧＲ率の定義を説明するための模式図である。
【図７】制御マップの一例を示すグラフである。
【図８】図１の実施形態に係る運転制御のメインフローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０４】
１０  エンジン本体
１２  クランク軸
１４Ａ、１４Ｄ  先行気筒
１４Ｂ、１４Ｃ  後続気筒
１５  ピストン
１６  燃焼室
１７  点火プラグ
１８  点火回路
１９  燃料噴射弁
２２  吸気通路
２３  スロットル弁
２４  温度センサ
２５  エアフローセンサ
２７  排気通路
３０  コールドＥＧＲ装置
３０ａ      コールドＥＧＲ通路
１００      ＥＣＵ
１１０      記憶手段
１２０      運転状態判定手段
１３０      運転モード切換手段
１４０      燃焼状態制御手段
１５０      ＥＧＲ率制御手段
１６０      空燃比制御手段
１７０      燃料噴射制御手段
１８０      点火制御手段
ＣＬ  臨界負荷値
ｍDISC      先行燃焼空気質量
ｍHCCI      後続燃焼空気質量
Ｒ    ＥＧＲ率
λDISC      特殊運転モードにおける先行気筒の空気過剰率
λHCCI      特殊運転モードにおける後続気筒の空気過剰率
【図１】
2006070856.tif 000007
【図２】
2006070856.tif 000008
【図３】
2006070856.tif 000009
【図４】
2006070856.tif 000010
【図５】
2006070856.tif 000011
【図６】
2006070856.tif 000012
【図７】
2006070856.tif 000013
【図８】
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