(57)【要約】【課題】リーン燃焼および圧縮自己着火による燃焼により、燃費を向上させるとともに、その効果が大きく得られる走行領域をより低負荷側領域に拡大する。【解決手段】排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスが吸気行程側の後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入され、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガスのみが排気通路２０に導かれるようにする。そして、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比で圧縮自己着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圧縮自己着火による燃焼を行わせる。更に、各吸排気バルブ３１，３１ａ，３２ａ，３２ｂ等の開閉時期を制御して先行気筒２Ａ，２Ｄの内部ＥＧＲ量を変動させ、後続気筒２Ｂ，２Ｃが圧縮自己着火による燃焼を行い得る走行領域をより低負荷側領域に拡大する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンにおいて、
少なくとも低負荷低回転域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される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を構成するとともに、
上記２気筒接続状態にあるときに、上記先行気筒では理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で強制点火により燃焼を行わせ、上記後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにしつつ、エンジン負荷の増大に伴って上記先行気筒と上記後続気筒とに供給する合計燃料を増加させるように各気筒の燃焼を制御する燃焼制御手段を備え、
上記燃焼制御手段が、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域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つつ、その領域では上記先行気筒の排気損失が大きくなる方向に上記気筒管ガス通路の開通期間を制御する
ことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項２】
上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの排気行程で既燃ガスを上記気筒間ガス通路に排出する既燃ガス排出弁と、上記後続気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で上記気筒間ガス通路から既燃ガスを導入する既燃ガス導入弁との一方または両方を備え、
上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域で、上記既燃ガス排出弁または上記既燃ガス導入弁の少なくとも一方の閉弁時期が、上記先行気筒の排気行程上死点よりも早期になるように設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項３】
上記既燃ガス排出弁を備え、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域で、上記既燃ガス排出弁の閉弁時期が、上記先行気筒の排気行程上死点よりも早期になるように設定されている
ことを特徴とする請求項２記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項４】
上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域では、上記既燃ガス排出弁の閉弁時期が、より高負荷側領域にあるときよりも早期になるように設定されている
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。
【請求項５】
上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの排気行程で既燃ガスを上記気筒間ガス通路に排出する、少なくとも大・小の開弁角を有する既燃ガス排出弁を備え、
その既燃ガス排出弁の開弁角を、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域では小なる方に、より高負荷側の領域では大なる方に切換える
ことを特徴とする請求項１乃至４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。
【請求項６】
上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で新気を導入する先行気筒吸気弁を備え、
上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域で、上記先行気筒吸気弁の開弁時期が、上記先行気筒の吸気行程上死点よりも遅れ側に設定されている
ことを特徴とする請求項１乃至５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。
【請求項７】
上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で新気を導入する、少なくとも大・小の開弁角を有する先行気筒吸気弁を備え、
その先行気筒吸気弁の開弁角を、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域では小なる方に、より高負荷側の領域では大なる方に切換える
ことを特徴とする請求項１乃至６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。
【請求項８】
上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの排気行程で既燃ガスを上記気筒間ガス通路に排出する既燃ガス排出弁を備え、
上記所定の低負荷側領域では、より高負荷側の領域にあるときに対し、上記先行気筒吸気弁の閉弁時期が相対的に早期になるように設定され、且つ、上記先行気筒の排気行程上死点付近で上記既燃ガス排出弁と上記先行気筒吸気弁とが共に閉弁している期間が相対的に長くなるように設定されている
ことを特徴とする請求項７記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項９】
上記後続気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で新気を導入する後続気筒吸気弁を備え、
上記２気筒接続状態にあるときの上記先行気筒の内部ＥＧＲ量が増大しているとき、上記後続気筒吸気弁が上記気筒管ガス通路の開通前に開弁するように設定されている
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火式エンジンの制御装置に関し、より詳しくは、多気筒エンジンにおいて燃費改善及びエミッション向上のために各気筒の燃焼状態および吸排気弁の開閉時期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、熱効率が向上されるとともに、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、上記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】
しかしこのような２気筒接続状態とする運転領域のうち、低負荷側の領域では、燃料噴射量が比較的少ないため、先行気筒から後続気筒に導入される既燃ガスの温度が低く、後続気筒の筒内温度を圧縮自己着火に適した温度まで上昇させ難い場合があった。
【００１０】
そこで後続気筒の筒内温度の上昇を促進するため、先行気筒の燃焼を比較的リッチ気味の空燃比で行って、既燃ガスの温度を上昇させる手段がとられていた。例えば、スロットルを絞って先行気筒に流入する空気量を削減したり、先行気筒で噴射する燃料を増加したりする等の方法があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２７４０８５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような方法では、いずれも燃費改善効果を目減りさせるものであった。即ち、スロットルバルブを絞って先行気筒に流入する空気量を削減すると、空燃比がリッチ気味となって既燃ガスの温度が上昇する反面、ポンピンピングロスの増大という、燃費悪化の要因も生じてしまう。また、先行気筒で噴射する燃料を増加させるという手段も、必然的に後続気筒に供給される燃料を減少させることになるので、熱効率の高い圧縮自己着火による燃焼を行う燃料の割合を低下させるものとなる。
【００１３】
本発明は以上のような課題を考慮してなされたものであり、２気筒接続状態とする運転領域のうち、後続気筒の筒内温度が上昇し難い低負荷側の領域であっても、燃費改善効果を目減りさせることなく熱効率の高い圧縮自己着火による燃焼を行い得るようにすることにより、またその領域を従来よりもより低負荷側の領域まで拡大することにより、全体として更に大きな燃費改善効果が得られ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。
【００１４】
【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、少なくとも低負荷低回転域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される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を構成するとともに、上記２気筒接続状態にあるときに、上記先行気筒では理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で強制点火により燃焼を行わせ、上記後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにしつつ、エンジン負荷の増大に伴って上記先行気筒と上記後続気筒とに供給する合計燃料を増加させるように各気筒の燃焼を制御する燃焼制御手段を備え、上記燃焼制御手段が、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域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つつ、その領域では上記先行気筒の排気損失が大きくなる方向に上記気筒管ガス通路の開通期間を制御することを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置である。
【００１５】
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、強制点火による燃焼が行われ、このリーン燃焼によって熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減され、大幅な燃費善効果が得られる。また、後続気筒では、先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに追加燃料が供給されて圧縮自己着火による燃焼が行われる。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るうえ、圧縮自己着火により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、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。
【００１６】
更に所定の低負荷側の領域では、上記先行気筒の排気損失が大きくなる方向に上記気筒管ガス通路の開通期間を制御するので、先行気筒の排気行程における排気が充分になされず、結果的に気筒内に比較的多くの排ガスが残存した状態（内部ＥＧＲ量が増大した状態）で以降の圧縮、膨張行程へ移行する。即ち高温の排ガスを吸気と混合することにより、吸気温度を上昇させたような効果が得られ、燃焼後の既燃ガス温度が上昇する。このため、この既燃ガスを導入する後続気筒の筒内温度が上昇し、圧縮自己着火し易くなる。また、その効果によって、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行い得る運転領域をより低負荷側の領域まで拡大することができる。
【００１７】
また、先行気筒において、後続気筒の筒内温度を上昇させるために増加する燃料噴射量を削減することができるので、後続気筒で熱効率の高い圧縮自己着火による燃焼を行う燃料が相対的に増加し、更に燃費を向上させることができる。
【００１８】
しかも、先行気筒の内部ＥＧＲ量を増大させると、必然的に新気が流入し難くなるので、スロットル開度を大きくすることにつながり、ポンピングロスをより低減させることができ、一層の燃費改善効果が得られる。
【００１９】
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、上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの排気行程で既燃ガスを上記気筒間ガス通路に排出する既燃ガス排出弁と、上記後続気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で上記気筒間ガス通路から既燃ガスを導入する既燃ガス導入弁との一方または両方を備え、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域で、上記既燃ガス排出弁または上記既燃ガス導入弁の少なくとも一方の閉弁時期が、上記先行気筒の排気行程上死点よりも早期になるように設定されていることを特徴とする。
【００２０】
このようにすると、先行気筒の排気行程途中（ピストンが排気行程上死点に達する前）に、既燃ガス排出弁または既燃ガス導入弁によって、気筒管ガス通路が遮断される。従来のエンジンでは、排気弁の閉弁時期を、排気行程下死点よりも遅らせる（クランク角で３０°程度）のが一般的である。これは燃焼室に残存する排ガスを充分排出するためである。
【００２１】
しかし本構成のように先行気筒の排気行程上死点前に気筒管ガス通路を遮断すると、先行気筒の排気（２気筒接続状態では、気筒管ガス通路を介して後続気筒内に既燃ガスを排出すること）を抑制するので、効果的に内部ＥＧＲ量を増加させることができる。
【００２２】
なお、後続気筒の吸気行程で導入されるのはスロットルバルブに絞られた新気ではなく、先行気筒から排出された既燃ガスなので、気筒管ガス通路を早期に遮断してもその充填は充分になされる。
【００２３】
また、各行程や上死点（ＴＤＣ）、下死点（ＢＤＣ）等の語は、ピストンの動作や位置を指すが、ピストン位置はクランク角の関数ともなっているので、一般になされているように、本明細書でも各行程やピストン位置をクランク角で示す表現に準ずる。たとえば、ピストンが上死点から下死点まで移動したとき、クランク軸が１８０°回転する場合、上死点と下死点との間隔はクランク角１８０°（以下１８０°ＣＡと記す）である。また、吸気弁の開弁時期や吸気弁の開弁期間などという場合の時期や期間の単位は、クランク角とする。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項２記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記既燃ガス排出弁を備え、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域で、上記既燃ガス排出弁の閉弁時期が、上記先行気筒の排気行程上死点よりも早期になるように設定されていることを特徴とする。
【００２５】
このようにすると、気筒管ガス通路の遮断が、最も上流側（既燃ガス排出弁）でなされる。従って、下流側（例えば既燃ガス導入弁）でなされる場合に比べ、遮断後に気筒管ガス通路内に流入する既燃ガスの量を最小にすることができ、より応答良く先行気筒の内部ＥＧＲ量を増大させることができる。
【００２６】
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２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域では、上記既燃ガス排出弁の閉弁時期が、より高負荷側領域にあるときよりも早期になるように設定されていることを特徴とする。
【００２７】
このようにすると、低負荷側領域では内部ＥＧＲ量を増大させる一方、高負荷側領域となって、内部ＥＧＲ量をあまり増大させなくても既燃ガス温度が上昇し、後続気筒の圧縮自己着火性が高いときは、既燃ガス排出弁の閉弁時期を遅らせて先行気筒の内部ＥＧＲ量を削減することができる。このため、高負荷側の領域で新気割合が増加するので、燃料噴射量を増加して必要な出力を得る事ができる。
【００２８】
請求項５の発明は、請求項１乃至４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、上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの排気行程で既燃ガスを上記気筒間ガス通路に排出する、少なくとも大・小の開弁角を有する既燃ガス排出弁を備え、その既燃ガス排出弁の開弁角を、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域では小なる方に、より高負荷側の領域では大なる方に切換えることを特徴とする。
【００２９】
このようにすると、低負荷側領域では内部ＥＧＲ量を増大させる一方、高負荷側では内部ＥＧＲ量を減少させる、という相反する特性を、大・小の開弁角を切換えるだけで容易に得る事ができる。また、それぞれの開弁角を狙いの設定値に合わせて切換えられるので、比較的開弁角が大きく異なる狙いであっても、容易にその特性を得る事ができる。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１乃至５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、上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で新気を導入する先行気筒吸気弁を備え、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域で、上記先行気筒吸気弁の開弁時期が、上記先行気筒の吸気行程上死点よりも遅れ側に設定されていることを特徴とする。
【００３１】
このようにすると、先行気筒吸気弁から吸気ポート側に既燃ガスが逆流することを防止し易くなる。従来のエンジンでは、吸気弁の開弁時期を、吸気行程上死点（＝排気行程上死点）よりも進ませる（クランク角で１０°程度）のが一般的である。これは、吸気量の増大を狙ったものであるが、一方では排気の吸気ポート側への逆流が避けられないものであった。
【００３２】
しかし本構成のように先行気筒吸気弁の開弁時期を遅らせると、その逆流が防止され、内部ＥＧＲ量が増大する。特に先行気筒排出弁の閉弁時期を排気行程上死点よりも早期に設定すると、排気行程上死点付近で、全ての弁が閉弁した状態（以下マイナスオーバーラップという）が生じ、内部ＥＧＲ量を大幅に増大することができる。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項１乃至６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、上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で新気を導入する、少なくとも大・小の開弁角を有する先行気筒吸気弁を備え、その先行気筒吸気弁の開弁角を、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域では小なる方に、より高負荷側の領域では大なる方に切換えることを特徴とする。
【００３４】
このようにすると、低負荷側領域では先行気筒吸気弁の開弁時期を遅らせて内部ＥＧＲ量を増大させる一方、高負荷側では先行気筒吸気弁の開弁時期を早期化して新気の導入量を増大させるという相反する特性を、大・小の開弁角を切換えるだけで容易に得る事ができる。また、それぞれの開弁角を狙いの設定値に合わせて切換えられるので、比較的開弁角が大きく異なる狙いであっても、容易にその特性を得る事ができる。
【００３５】
請求項８の発明は、請求項７記載の火花点火式エンジンの制御装置において、上記先行気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの排気行程で既燃ガスを上記気筒間ガス通路に排出する既燃ガス排出弁を備え、上記所定の低負荷側領域では、より高負荷側の領域にあるときに対し、上記先行気筒吸気弁の閉弁時期が相対的に早期になるように設定され、且つ、上記先行気筒の排気行程上死点付近で上記既燃ガス排出弁と上記先行気筒吸気弁とが共に閉弁している期間が相対的に長くなるように設定されていることを特徴とする。
【００３６】
このようにすると、低負荷側領域ではマイナスオーバーラップ期間を長くして内部ＥＧＲ量を増大させ、高負荷側ではマイナスオーバーラップ期間を短くして内部ＥＧＲ量を減少させることができる。
【００３７】
ところで、低負荷側領域でマイナスオーバーラップ期間を長くするため、先行気筒吸気弁の開弁時期を遅らせる場合、開弁期間が一定であれば必然的に閉弁時期も遅らせることになる。このように先行気筒吸気弁の閉弁時期を遅らせると、吸気行程から圧縮行程に移行後（ピストンが下死点を過ぎて上昇中）も先行気筒吸気弁が開弁している期間が長くなり、有効圧縮比を減少させることとなる。有効圧縮比の減少は、既燃ガス温度の低下を招くため、結果的に内部ＥＧＲ量の増大効果を目減りさせてしまう。
【００３８】
しかし本構成によると、大・小の開弁角を切換えて、低負荷側領域では高負荷側領域よりも開弁期間を短くすることができるので、低負荷側領域では先行気筒吸気弁の開弁時期を遅らせてマイナスオーバーラップ期間を長くしつつ、先行気筒吸気弁の閉弁時期を早期化して有効圧縮比の低下を防止する一方、高負荷側領域では先行気筒吸気弁の開弁時期を早期化してマイナスオーバーラップ期間を短くしつつ、開弁期間を長くして充分な量の新気を導入させることができる。
【００３９】
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、上記後続気筒に設けられて上記２気筒接続状態にあるときの吸気行程で新気を導入する後続気筒吸気弁を備え、上記２気筒接続状態にあるときの上記先行気筒の内部ＥＧＲ量が増大しているとき、上記後続気筒吸気弁が上記気筒管ガス通路の開通前に開弁するように設定されていることを特徴とする。
【００４０】
このようにすると、後続気筒に、既燃ガス以外の新気を別途導入することができる。従って、後続気筒で燃焼に寄与する酸素量が、先行気筒の内部ＥＧＲ量の増大によって不足することを防止することができる。後続気筒では、新気を導入することにより若干の温度低下があるものの、先行気筒から高温の既燃ガスが相当量導入されるのでその影響は小さく、新気の導入により、必要な出力を得るための燃焼を行い易くなる。
【００４１】
【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。図１は本発明の第１の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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、各ポートにはそれぞれ先行気筒吸気弁３１、後続気筒吸気弁３１ａ、既燃ガス導入弁３１ｂ、後続気筒排気弁３２、先行気筒排気弁３２ａおよび既燃ガス排出弁３２ｂ（これらの弁は従来エンジンの吸排気弁に相当する）が設けられている。その上方にはロッカシャフト１７０を支軸として揺動し得るロッカアームセット１６０が設けられ、更にその上方にはカムシャフト３３，３４と、これらと一体回転することによりロッカアームセット１６０を揺動させるカム２６，２７が設けられている。
【００４５】
そして、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒２Ａ、２番気筒２Ｂ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄと呼ぶと、図９に示すように上記サイクルが１番気筒２Ａ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂの順にクランク角で１８０°ずつの位相差をもって行われるようになっている。なお、図９において、ＥＸは排気行程、ＩＮは吸気行程であり、また、Ｆは燃料噴射、Ｓは強制点火を表し、図中の星マークは圧縮自己着火（条件によっては強制点火）が行われることを表している。
【００４６】
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間には、排気行程と吸気行程が重なるときの排気行程側の気筒（当明細書ではこれを先行気筒と呼ぶ）から吸気行程側の気筒（当明細書ではこれを後続気筒と呼ぶ）へ既燃ガスをそのまま導くことができるように、気筒間ガス通路２２が設けられている。当実施形態の４気筒エンジンでは、図９に示すように１番気筒２Ａの排気行程（ＥＸ）と２番気筒２Ｂの吸気行程（ＩＮ）とが重なり、また４番気筒２Ｄの排気行程（ＥＸ）と３番気筒２Ｃの吸気行程（ＩＮ）が重なるので、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂ、及び、４番気筒２Ｄと３番気筒２Ｃがそれぞれ一対をなし、１番気筒２Ａ及び４番気筒２Ｄが先行気筒、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃが後続気筒となる。
【００４７】
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。
【００４８】
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１２とが配設されている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。分岐吸気通路１６の集合部より上流には、吸気流量を検出するエアフローセンサ１９が設けられている。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
各気筒の吸・排気ポートを開閉する各弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになっている。
【００５５】
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にはそれぞれ先行気筒吸気弁３１、先行気筒排気弁３２ａ及び既燃ガス排出弁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にはそれぞれ後続気筒吸気弁３１ａ、既燃ガス導入弁３１ｂおよび後続気筒排気弁３２が設けられている。これらの各弁は、各気筒が吸気行程または排気行程にあるとき、ロッカアームセット１６０の揺動に伴って開閉する（停止する場合もある）が、その開閉時期は必ずしも上死点や下死点に限らず、必要に応じて数度ＣＡ（クランク角）〜数十度ＣＡずれた時期に設定されている。
【００５６】
更に当実施形態では、カム位相可変機構３３ａ，３４ａによって各弁の開閉時期を条件に応じて変動させるようになっている。カム位相可変機構３３ａ，３４ａは、カムシャフト３３，３４の回転位相をクランクシャフトの回転位相に対して変動させる、従来から知られた機構である。図１に示すようにカムシャフト３３にはカム位相可変機構３３ａが、カムシャフト３４にはカム位相可変機構３４ａが設けられており、それぞれ独立して制御されている（図７参照）。従って、カムシャフト３３の回転によって開閉する先行気筒吸気弁３１および後続気筒吸気弁３１ａの開閉時期は、カム位相可変機構３３ａによって全体的に前後に変動する。同様に、カムシャフト３４の回転によって開閉する既燃ガス導入弁３１ｂ、後続気筒排気弁３２、先行気筒排気弁３２ａおよび既燃ガス排出弁３２ｂの開閉時期は、カム位相可変機構３４ａによって全体的に前後に変動する。
【００５７】
図３は、ロッカアームセット１６０の揺動状態を、カムの切換えによって変更させるカム切換機構１５０の部分斜視図である。この機構により、２点鎖線で示す既燃ガス導入弁３１ｂ等の開閉時期を変動させたり、閉弁状態で停止させたりすることができる。既燃ガス導入弁３１ｂの上方にはカムシャフト３４が配設されている。カムシャフト３４にはカム２７が一体回転するように設けられている。カム２７は第１カム１５２，第２カム１５４および第３カム１５６という独立したリフト特性を有する３種類のカムからなる。これらのカムと既燃ガス導入弁３１ｂとの間には、ロッカシャフト１７０に支持されたロッカアームセット１６０が設けられている。ロッカアームセット１６０は、第１ロッカアーム１６２，第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６という３種類のロッカアームの集合体である。第１ロッカアーム１６２の先端にはバルブ当接部１６３と、その軸線方向位置を微調整するためのアジャストスクリュー１６１が設けられており、バルブ当接部１６３は適切な位置で既燃ガス導入弁３１ｂ等の弁軸上端に当接している。第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６には、図外のスプリングが、これらのロッカアームを第２カム１５４および第３カム１５６に押圧するように設けられている。従って、ロッカアームセット１６０の各ロッカアームが、図示のように独立して可動である場合には、各ロッカアームの上面は第１カム１５２，第２カム１５４および第３カム１５６の外周部に当接し、カム当接部の形状（各カムの回転半径）に応じてロッカシャフト１７０を支軸として上下に揺動する。なお、カムシャフト３３にも同様の機構が設けられている（図３中に括弧書きで示す。）。
【００５８】
ロッカアームセット１６０の内部には、後述するように５本のプランジャが２列に設けられている（図４参照。図３ではそのプランジャ穴のひとつである第４プランジャ穴２０４が見えている）。これらのプランジャの動きにより、第１ロッカアーム１６２は第２ロッカアーム１６４または第３ロッカアーム１６６と一体となり、連動し得る。ロッカシャフト１７０の内部には、プランジャを油圧作動させるためのオイルを導く第１作動油給排用の通路１７２および第２作動油給排用の通路１７４が設けられている。
【００５９】
第１カム１５２は、弁停止用カムであり、カムシャフト３４と同心円の外周形状を有する。したがって第１ロッカアーム１６２は、その上面が第１カム１５２の外周面に常時当接している（第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６と切り離されている）とき、カムシャフト３４が回転しても揺動しない。すなわち既燃ガス導入弁３１ｂ等は閉弁状態で停止している。
【００６０】
第２カム１５４は、低負荷（または低速）用のカムであり、第１カム１５２と同一の外周形状を有する部分と、それより突出した外周形状を有する部分とからなる。したがって第２ロッカアーム１６４は、その上面が第２カム１５４の外周面に常時当接している（後述の第３ロッカアーム１６６と切り離されている）とき、カムシャフト３４の回転に伴い、所定のクランク角で所定量だけ下方に揺動する。そして、このとき第１ロッカアーム１６２と第２ロッカアーム１６４とが連動するようになっていれば、第１ロッカアーム１６２の動作は第２カム１５４による第２ロッカアーム１６４の揺動と同一のものとなる。すなわち既燃ガス導入弁３１ｂは所定時期に所定量だけ開弁する。
【００６１】
第３カム１５６は、高負荷（または高速）用のカムであり、第２カム１５４と同一の外周形状を有する部分と、それより突出した外周形状を有する部分とからなる。したがって第３ロッカアーム１６６は、その上面が第３カム１５６の外周面に常時当接しており、カムシャフト３４の回転に伴い、所定のクランク角で所定量だけ下方に揺動する。そして、このとき第１ロッカアーム１６２と第３ロッカアーム１６６とが連動するようになっていれば、第１ロッカアーム１６２の動作は第３カム１５６による第３ロッカアーム１６６の揺動と同一のものとなる。すなわち既燃ガス導入弁３１ｂは所定時期に所定量だけ開弁する（開弁期間は第２ロッカアーム１６４のみが第１ロッカアーム１６２と連動する場合の開弁期間を包含する）。
【００６２】
なお、第１カム１５２、第２カム１５４および第３カム１５６の形状を適宜変更することによって、種々の変形が可能である。例えば、第２カム１５４と第３カム１５６とを同形状とすることにより、実質的には既燃ガス導入弁３１ｂを作動と停止の２段階に切換えるものとすることもできる。
【００６３】
図４は、ロッカアームセット１６０の内部に設けられた５本のプランジャの作動を示す説明図である。図４（ａ）は第１ロッカアーム１６２が第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６と切り離された状態、図４（ｂ）は第１ロッカアーム１６２が第２ロッカアーム１６４のみと連動する状態、図４（ｃ）は第１ロッカアーム１６２が第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６と連動する状態を示す。
【００６４】
第１ロッカアーム１６２の内部には第１プランジャ穴２０１および第４プランジャ穴２０４が設けられている。第１プランジャ穴２０１は第２ロッカアーム１６４側に開口した円形断面の凹穴である。第１プランジャ穴２０１の底部には第１作動油給排用の通路１７２から第１作動油導入路１７３が導かれている。第１プランジャ穴２０１内には円柱状の第１プランジャ１８１が嵌挿されている。第１プランジャ１８１は、その外周面で第１作動油導入路１７３に導かれた作動油をシールしつつ、第１プランジャ穴２０１内を滑らかに摺動する。第１プランジャ１８１の全長は、第１プランジャ穴２０１の深さよりも短い。
【００６５】
第４プランジャ穴２０４は第２ロッカアーム１６４側と第３ロッカアーム１６６側とを貫通する貫通穴である。第４プランジャ穴２０４内には円柱状の第４プランジャ１８４が嵌挿されている。第４プランジャ１８４の全長は、第４プランジャ穴２０４の深さ（第１ロッカアーム１６２の板厚）と等しい。第４プランジャ１８４は、第４プランジャ穴２０４内を滑らかに摺動する。
【００６６】
第２ロッカアーム１６４の内部には第２プランジャ穴２０２および第５プランジャ穴２０５が設けられている。第２プランジャ穴２０２は第１ロッカアーム１６２側に開口した円形断面の凹穴であり、第１プランジャ穴２０１と等しい直径となっている。第２プランジャ穴２０２の底部にはエア抜き穴２０６が設けられ、リークしたオイルを逃がしつつ内部の気圧を大気圧に保つ。第２プランジャ穴２０２内には有底円筒状で外径が第１プランジャ１８１と等しい第２プランジャ１８２が嵌挿されている。第２プランジャ１８２は、第２プランジャ穴２０２内を滑らかに摺動する。第２プランジャ１８２の全長は、第２プランジャ穴２０２の深さと等しい。第２プランジャ１８２の第１プランジャ１８１と当接する端部は、球状に成形されている。第２プランジャ１８２の内側凹部には第２プランジャスプリング１８７が設けられ、第２プランジャ１８２を常時第１プランジャ１８１側に付勢している。
【００６７】
第５プランジャ穴２０５は第１ロッカアーム１６２側に開口した円形断面の凹穴であり、第４プランジャ穴２０４と等しい直径となっている。第５プランジャ穴２０５の底部にはエア抜き穴２０７が設けられ、リークしたオイルを逃がしつつ内部の気圧を大気圧に保つ。第５プランジャ穴２０５内には有底円筒状で外径が第４プランジャ１８４と等しい第５プランジャ１８５が嵌挿されている。第５プランジャ１８５は、第５プランジャ穴２０５内を滑らかに摺動する。第５プランジャ１８５の全長は、第５プランジャ穴２０５の深さよりも短い。第５プランジャ１８５の第４プランジャ１８４と当接する端部は、球状に成形されている。第５プランジャ１８５の内側凹部には第５プランジャスプリング１８９が設けられ、第５プランジャ１８５を常時第４プランジャ１８４側に付勢している。
【００６８】
第３ロッカアーム１６６の内部には第３プランジャ穴２０３が設けられている。第３プランジャ穴２０３は第１ロッカアーム１６２側に開口した円形断面の凹穴であり、第４プランジャ穴２０４と等しい直径となっている。第３プランジャ穴２０３の底部には第２作動油給排用の通路１７４から第２作動油導入路１７５が導かれている。第３プランジャ穴２０３内には円柱状で外径が第４プランジャ１８４と等しい第３プランジャ１８３が嵌挿されている。第３プランジャ１８３は、その外周面で第２作動油導入路１７５に導かれた作動油をシールしつつ、第３プランジャ穴２０３内を滑らかに摺動する。第３プランジャ１８３の全長は、第３プランジャ穴２０３の深さと等しい。第３プランジャ１８３の第４プランジャ１８４と当接する端部は、球状に成形されている。
【００６９】
なお、この機構を後続気筒吸気弁３１ａに適用する場合は、第１作動油給排用の通路１７２に替えて第１作動油給排用の通路１７２ａが、第２作動油給排用の通路１７４に替えて第２作動油給排用の通路１７４ａが設けられる。これらは、油圧切換弁１７８（図７参照）によって第１作動油給排用の通路１７２および第２作動油給排用の通路１７４の通路を互いに入れ替え得る通路である。即ち、油圧切換弁１７８をＯＮにすると、第１作動油給排用の通路１７２に作動油圧が供給（以下油圧ＯＮという）されたときは第２作動油給排用の通路１７４ａが油圧ＯＮとなり、第２作動油給排用の通路１７４が油圧ＯＮとなったときは第１作動油給排用の通路１７２ａが油圧ＯＮとなる。また、第１作動油給排用の通路１７２に作動油圧が供給されない（以下油圧ＯＦＦという）ときは第２作動油給排用の通路１７４ａが油圧ＯＦＦとなり、第２作動油給排用の通路１７４が油圧ＯＦＦとなったときは第１作動油給排用の通路１７２ａが油圧ＯＦＦとなる。油圧切換弁１７８をＯＦＦにすると、このような油圧の逆転は解除される。
【００７０】
図４（ａ）は、第１ロッカアーム１６２が第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６と切り離された状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２が油圧ＯＮとなり、第２作動油給排用の通路１７４が油圧ＯＦＦとなっている。第１作動油給排用の通路１７２から導かれた第１作動油導入路１７３が油圧ＯＮとなり、第１プランジャ１８１を右側（図の矢印方向）に押圧する。その押圧力は第２プランジャスプリング１８７の付勢力よりも大きく、第１プランジャ１８１は第２プランジャ１８２と一体となって右側に移動している。第２プランジャ１８２の全長が第２プランジャ穴２０２の深さと等しいので、第１プランジャ１８１と第２プランジャ１８２との接点は第１ロッカアーム１６２と第２ロッカアーム１６４との合わせ面内にある。
【００７１】
一方、第２作動油給排用の通路１７４から導かれた第２作動油導入路１７５が油圧ＯＦＦとなっているので、第３プランジャ１８３、第４プランジャ１８４および第５プランジャ１８５は、第５プランジャスプリング１８９の付勢力によって一体となって左側（図の矢印方向）に移動している。第３プランジャ１８３の全長が第３プランジャ穴２０３の深さと等しいので、第３プランジャ１８３と第４プランジャ１８４との接点は第１ロッカアーム１６２と第３ロッカアーム１６６との合わせ面内にある。更に第４プランジャ１８４の全長が第４プランジャ穴２０４の深さと等しいので、第４プランジャ１８４と第５プランジャ１８５との接点は第１ロッカアーム１６２と第２ロッカアーム１６４との合わせ面内にある。
【００７２】
このように、各プランジャの接点が各ロッカアームの合わせ面内にあるため、第１ロッカアーム１６２は第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６から切り離された状態となっている。このため第１ロッカアーム１６２は、その上面に当接する第１カム１５２による作動、すなわちロッカシャフト１７０まわりの揺動停止を行い、既燃ガス導入弁３１ｂ等を閉弁状態で停止させる。
【００７３】
図４（ｂ）は、第１ロッカアーム１６２が第２ロッカアーム１６４のみと連動する状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２、第２作動油給排用の通路１７４ともに油圧ＯＦＦとなっている。第１作動油給排用の通路１７２から導かれた第１作動油導入路１７３が油圧ＯＦＦとなっているので、第１プランジャ１８１および第２プランジャ１８２は、第２プランジャスプリング１８７の付勢力によって左側（図の矢印方向）に移動している。第１プランジャ１８１の全長が第１プランジャ穴２０１の深さより短いので、第２プランジャ１８２の一部は第１プランジャ穴２０１に入り込んでいる。
【００７４】
一方、第２作動油給排用の通路１７４から導かれた第２作動油導入路１７５が油圧ＯＦＦとなっているので、図４（ａ）と同様、第３プランジャ１８３と第４プランジャ１８４との接点は第１ロッカアーム１６２と第３ロッカアーム１６６との合わせ面内にあり、第４プランジャ１８４と第５プランジャ１８５との接点は第１ロッカアーム１６２と第２ロッカアーム１６４との合わせ面内にある。
【００７５】
このように、第２プランジャ１８２の一部が第１プランジャ穴２０１に入り込むことにより、第１ロッカアーム１６２は第２ロッカアーム１６４と連動する。また、第３プランジャ１８３と第４プランジャ１８４との接点が第１ロッカアーム１６２と第３ロッカアーム１６６との合わせ面内にあるので、第１ロッカアーム１６２と第３ロッカアーム１６６とは切り離された状態となっている。従って第１ロッカアーム１６２は、第２ロッカアーム１６４の上面に当接する第２カム１５４による作動を行う。すなわちカムシャフト３４の回転に伴い、所定のクランク角で所定量だけ下方に揺動し、既燃ガス導入弁３１ｂ等を開閉させる。
【００７６】
図４（ｃ）は、第１ロッカアーム１６２が第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６と連動する状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２が油圧ＯＦＦ、第２作動油給排用の通路１７４が油圧ＯＮとなっている。第１作動油給排用の通路１７２から導かれた第１作動油導入路１７３が油圧ＯＦＦとなっているので、図４（ｂ）と同様、第２プランジャ１８２の一部は第１プランジャ穴２０１に入り込んでいる。
【００７７】
一方、第２作動油給排用の通路１７４から導かれた第２作動油導入路１７５が油圧ＯＮとなっているので、第３プランジャ１８３を右側（図の矢印方向）に押圧する。その押圧力は第５プランジャスプリング１８９の付勢力よりも大きく、第３プランジャ１８３は第４プランジャ１８４および第５プランジャ１８５と一体となって右側に移動している。第５プランジャ１８５の全長が第５プランジャ穴２０５の深さよりも短いので、第４プランジャ１８４の一部が第５プランジャ穴２０５に入り込み、さらに第３プランジャ１８３の一部が第４プランジャ穴２０４に入り込んでいる。
【００７８】
このように、第２プランジャ１８２の一部が第１プランジャ穴２０１に入り込み、第３プランジャ１８３の一部が第４プランジャ穴２０４に入り込むことにより、第１ロッカアーム１６２は第２ロッカアーム１６４および第３ロッカアーム１６６と連動する。従って第１ロッカアーム１６２は、第３ロッカアーム１６６の上面に当接する、最も回転半径の大きな第３カム１５６による作動を行う。すなわちカムシャフト３４の回転に伴い、所定のクランク角で所定量だけ下方に揺動し、既燃ガス導入弁３１ｂ等を開閉させる。その開弁期間は図４（ｂ）の場合よりも長くなっている。
【００７９】
以上のカム切換機構１５０は、後続気筒吸気弁３１ａ、既燃ガス導入弁３１ｂおよび既燃ガス排出弁３２ｂのためのものであるが、先行気筒排気弁３２ａにも同様のカム切換機構１５０ａ（図３に括弧書きで示す）が設けられている。但し、カム切換機構１５０ａでは第２カム１５４と第３カム１５６は同一形状である。それらのカムに当接するロッカアームセット１６０ａは、図３に示すように第１ロッカアーム１６２ａ、第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａからなる。カム切換機構１５０ａは、第１ロッカアーム１６２ａが第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａから切り離され、後続気筒吸気弁３１ａおよび先行気筒排気弁３２ａを閉弁状態で停止させる状態と、第１ロッカアーム１６２ａが第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａと連動し、第２カム１５４および第３カム１５６の回転によって後続気筒吸気弁３１ａおよび先行気筒排気弁３２ａを開閉させる状態とに切換える。
【００８０】
図５は、ロッカアームセット１６０ａの内部に設けられた３本のプランジャの作動を示す説明図である。図５（ａ）は第１ロッカアーム１６２ａが第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａと切り離された状態、図５（ｂ）は第１ロッカアーム１６２ａが第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａと連動する状態を示す。
【００８１】
ロッカアームセット１６０ａ内のプランジャ構造は、ロッカアームセット１６０内のプランジャ構造のうち、第３プランジャ１８３、第４プランジャ１８４および第５プランジャ１８５まわりの構造を設けたようなものとなっており、その詳細構造の説明はロッカアームセット１６０における記述と重複するので省略する。但し、第３プランジャ１８３の左端には、第１作動油給排用の通路１７２から第１作動油導入路１７３ａが導かれている点がロッカアームセット１６０とは異なる。また、第２作動油給排用の通路１７４は、構造上省略できる場合にはなくても良い。
【００８２】
図５（ａ）は、第１ロッカアーム１６２ａが第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａと切り離された状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２が油圧ＯＦＦとなっている。第１作動油給排用の通路１７２から導かれた第１作動油導入路１７３ａが油圧ＯＦＦとなっているので、第３プランジャ１８３、第４プランジャ１８４および第５プランジャ１８５は、第５プランジャスプリング１８９の付勢力によって一体となって左側（図の矢印方向）に移動している。従って、第３プランジャ１８３と第４プランジャ１８４との接点は第１ロッカアーム１６２ａと第３ロッカアーム１６６ａとの合わせ面内にあり、第４プランジャ１８４と第５プランジャ１８５との接点は第１ロッカアーム１６２ａと第２ロッカアーム１６４ａとの合わせ面内にある。
【００８３】
このように、各プランジャの接点が各ロッカアームの合わせ面内にあるため、第１ロッカアーム１６２ａは第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａから切り離された状態となっている。このため第１ロッカアーム１６２ａは、その上面に当接する第１カム１５２による作動、すなわちロッカシャフト１７０まわりの揺動停止を行い、先行気筒排気弁３２ａを閉弁状態で停止させる。
【００８４】
図５（ｂ）は、第１ロッカアーム１６２ａが第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａと連動する状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２が油圧ＯＮとなっている。第１作動油給排用の通路１７２から導かれた第１作動油導入路１７３ａが油圧ＯＮとなっているので、第３プランジャ１８３を右側（図の矢印方向）に押圧する。その押圧力は第５プランジャスプリング１８９の付勢力よりも大きく、第３プランジャ１８３は第４プランジャ１８４および第５プランジャ１８５と一体となって右側に移動している。従って第４プランジャ１８４の一部が第５プランジャ穴２０５に入り込み、さらに第３プランジャ１８３の一部が第４プランジャ穴２０４に入り込んでいる。
【００８５】
このように、第４プランジャ１８４の一部が第５プランジャ穴２０５に入り込み、さらに第３プランジャ１８３の一部が第４プランジャ穴２０４に入り込むことにより、第１ロッカアーム１６２ａは第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａと連動する。従って第１ロッカアーム１６２ａは、第２ロッカアーム１６４ａおよび第３ロッカアーム１６６ａの上面に当接する第２カム１５４および第３カム１５６（同形状）による作動を行う。すなわちカムシャフト３４の回転に伴い、所定のクランク角で所定量だけ下方に揺動し、既燃ガス排出弁３２ｂを開閉させる。
【００８６】
更に、先行気筒吸気弁３１にも類似のカム切換機構１５０ｂが設けられている（図３に括弧書きで示す。）。カム切換機構１５０ｂでは第１カム１５２が停止用カムではなく、突出部を有する低負荷用カムとなっている。また、第２カム１５４と第３カム１５６は同一形状であり、高負荷用カムとなっている。それらのカムに当接するロッカアームセット１６０ｂは、図３に確固書きで示すように第１ロッカアーム１６２ｂ、第２ロッカアーム１６４ｂおよび第３ロッカアーム１６６ｂからなる。カム切換機構１５０ｂは、第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂおよび第３ロッカアーム１６６ｂから切り離され、先行気筒吸気弁３１を比較的短期間開弁させる状態と、第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂまたは第３ロッカアーム１６６ｂと連動し、第２カム１５４または第３カム１５６の回転によって先行気筒吸気弁３１を比較的長期間開弁させる状態とに切換える。
【００８７】
図６は、ロッカアームセット１６０ｂの内部に設けられた３本のプランジャの作動を示す説明図である。図６（ａ）は第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂおよび第３ロッカアーム１６６ｂと切り離された状態、図６（ｂ）は第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂのみと連動する状態、図６（ｃ）は第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂおよび第３ロッカアーム１６６ｂと連動する状態を示す。
【００８８】
ロッカアームセット１６０ｂ内のプランジャ構造は、ロッカアームセット１６０内のプランジャ構造のうち、第１プランジャ１８１と第２プランジャ１８２の全長と第２プランジャスプリング１８７の仕様とを変更してそれぞれ第１プランジャ１８１ｂ、第２プランジャ１８２ｂおよび第２プランジャスプリング１８７ｂとしたものである。この構造により、カム切換機構１５０ｂはカム切換機構１５０に対し、第１作動油給排用の通路１７２および第２作動油給排用の通路１７４の油圧のＯＮ、ＯＦＦの組み合わせによるカムの切換え状態が異なっている。
【００８９】
図６（ａ）は、第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂおよび第３ロッカアーム１６６ｂと切り離された状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２および第２作動油給排用の通路１７４が共に油圧ＯＦＦとなっている。図６（ｂ）は、第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂのみと連動する状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２が油圧ＯＮ、第２作動油給排用の通路１７４が油圧ＯＦＦとなっている。図６（ｃ）は、第１ロッカアーム１６２ｂが第２ロッカアーム１６４ｂおよび第３ロッカアーム１６６ｂと連動する状態を示し、第１作動油給排用の通路１７２が油圧ＯＦＦ、第２作動油給排用の通路１７４が油圧ＯＮとなっている。
【００９０】
図７は当実施形態における駆動、制御系統の構成を示している。第１コントロール弁１７６および第２コントロール弁１７７は、第１作動油給排用の通路１７２および第２作動油給排用の通路１７４に導く第１作動油および第２作動油を制御（油圧ＯＮ／ＯＦＦ）するためのコントロール弁である。また、油圧切換弁１７８は、第１作動油給排用の通路１７２と第２作動油給排用の通路１７４とをそのまま第１作動油給排用の通路１７２ａや第２作動油給排用の通路１７４ａに連結するか、逆転（通路を入れ替える）させて連結するかを切換える弁である。油圧切換弁１７８がＯＦＦのときはそのまま連結し、ＯＮのときは逆転させる。カム切換機構１５０は後続気筒吸気弁３１ａ、既燃ガス導入弁３１ｂおよび既燃ガス排出弁３２ｂに設けられ、カム切換機構１５０ａは先行気筒排気弁３２ａに設けられ、カム切換機構１５０ｂは先行気筒吸気弁３１に設けられている。
【００９１】
マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御用のＥＣＵ（コントロールユニット）４０には、エアフローセンサ１９、Ｏ２センサ２３およびリニアＯ２センサ２５からの信号が入力され、運転状態を判別するためにエンジン回転数を検出する回転数センサ４７とアクセル開度（アクセルペダル踏込み量）を検出するアクセル開度センサ４８とからの信号が入力される。このＥＣＵ４０から、点火回路８、各燃料噴射弁９、多連スロットル弁１７のアクチュエータ１８、第１，第２のコントロール弁３７，３９およびカム位相可変機構３３ａ，３４ａのそれぞれに対して制御信号が出力される。
【００９２】
ＥＣＵ４０は、少なくとも低負荷低回転域で、ガス流通経路を２気筒接続状態（図１０参照）としつつ燃焼を行わせる制御手段を構成するものであって、運転状態判別手段４１、カム切換制御手段１９０、吸入空気量制御手段４３、燃焼制御手段４４およびカム位相制御手段４９を備えている。
【００９３】
運転状態判別手段４１は、回転数センサ４７およびアクセル開度センサ４８等からの信号によりエンジンの運転状態（エンジン回転数およびエンジン負荷）を調べ、運転状態が図８に示すような低負荷低回転側の運転領域Ａ（エンジン負荷Ｔ１以下かつエンジン回転数ｒ１以下）と、高負荷側ないし高回転側の運転領域Ｂ（エンジン負荷がＴ１を超えるか又はエンジン回転数がｒ１を越える）とのいずれの領域にあるかを判別する。運転領域Ａの中でも、運転領域Ａ１は低負荷側の領域であり、運転領域Ａ２は高負荷側の領域である。所定の条件下（たとえばエンジンが完全に暖機された状態）において、運転領域Ａでは２気筒接続状態とする特殊運転モードでの運転を行い、運転領域Ｂでは各気筒独立状態とする通常運転モードでの運転を行う。
【００９４】
カム切換制御手段１９０は、特殊運転モードと通常運転モードとに応じ、あるいは運転領域に応じ、第１コントロール弁１７６、第２コントロール弁１７７および油圧切換弁１７８を制御することにより、カム切換機構１５０，１５０ａ，１５０ｂを次のように制御する。
【００９５】
特殊運転モード（領域Ａ）：
・第１作動油圧−ＯＦＦ，第２作動油圧−ＯＮ，油圧切換弁１７８−ＯＮ
・先行気筒排気弁３２ａ、後続気筒吸気弁３１ａを
第１カム１５２による停止状態（図５（ａ），図４（ａ））
・既燃ガス排出弁３２ｂ、既燃ガス導入弁３１ｂ、先行気筒吸気弁３１を
第３カム１５６（高負荷用カム）による作動状態（図４（ｃ），図６（ｃ））
通常運転モード（領域Ｂ）：
・第１作動油圧−ＯＮ，第２作動油圧−ＯＦＦ，油圧切換弁１７８−ＯＮ
・先行気筒排気弁３２ａ、後続気筒吸気弁３１ａ、先行気筒吸気弁３１を
第３カム１５６または第２カム１５４による作動状態（図５（ｂ），図４（ｃ），図６（ｂ））
・既燃ガス排出弁３２ｂ、既燃ガス導入弁３１ｂを
第１カム１５２による停止状態（図４（ａ））
【００９６】
吸入空気量制御手段４３は、アクチュエータ１８を制御することによりスロットル弁１７の開度（スロットル開度）を制御するものであり、運転状態に応じてマップ等から目標吸入空気量を求め、その目標吸入空気量に応じてスロットル開度を制御する。この場合、特殊運転モードでは、後述のように後続気筒（２番、３番気筒２Ｂ，２Ｃ）においては分岐吸気通路１６からの吸気導入が遮断された状態で先行気筒から導入されるガス中の過剰空気と新たに供給される燃料とで燃焼が行われるので、先行、後続の２気筒分の要求トルクに応じた燃料の燃焼に必要な量の空気が先行気筒（１番、４番気筒２Ａ，２Ｄ）に供給されるように、スロットル開度が調節される。
【００９７】
燃焼制御手段４４は、燃料噴射制御手段４５と点火制御手段４６とからなっており、燃料噴射制御手段４５により、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられた燃料噴射弁９からの燃料噴射量及び噴射タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御するとともに、点火制御手段４６により運転状態に応じた点火時期の制御及び点火停止等の制御を行う。そして、特に運転状態が特殊運転モードである場合と通常運転モードである場合とで燃焼の制御（燃料噴射の制御及び点火の制御）が変更される。
【００９８】
すなわち、特殊運転モードの低負荷側領域（図８の領域Ａ）において、先行気筒（１番、４番気筒２Ａ，２Ｄ）に対しては、空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比、好ましくは理論空燃比の略２倍もしくはそれ以上とするように燃料噴射量を制御し、後続気筒（２番、３番気筒２Ｂ，２Ｃ）に対しては、先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに対して燃料を供給し、実質的な理論空燃比またはそれよりもリーンな空燃比となるように燃料噴射量を制御する。そして、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは燃料噴射が吸気行程で行われ、圧縮自己着火による燃焼が行われる。
【００９９】
通常運転モードの領域（図８の領域Ｂ）では、各気筒２Ａ〜２Ｄの空燃比を理論空燃比もしくはそれ以下とするように燃料噴射量を制御し、例えば通常運転モードのうちの大部分の領域において理論空燃比とし、全開負荷及びその付近の運転領域で理論空燃比よりリッチとする。そして、この場合に、各気筒２Ａ〜２Ｄに対して吸気行程で燃料を噴射して混合気を均一化するように噴射タイミングを設定し、かつ、各気筒２Ａ〜２Ｄとも強制点火を行わせるようにする。
【０１００】
カム位相制御手段４９は、運転状態判別手段４１の結果に基き、カム位相可変機構３３ａ，３４ａの制御を行う。制御の詳細は後述するが、例えば特殊運転モードにおいて、低負荷側の領域（図８の領域Ａ１）ではカム２６の位相を遅らせる側にカム位相可変機構３３ａを制御するとともにカム２７の位相を進ませる側にカム位相可変機構３４ａを制御する。このため、カムシャフト３３の回転によって作動する先行気筒吸気弁３１および後続気筒吸気弁３１ａの開閉時期が全体的に遅くなり、カムシャフト３４の回転によって作動する既燃ガス排出弁３２ｂ、既燃ガス導入弁３１ｂおよび後続気筒排気弁３２の開閉時期が全体的に早期になる。一方、高負荷側の領域（図８の領域Ａ２）や通常運転モードの領域（図８の領域Ｂ）ではカム２６，２７の位相をそれぞれ逆側に制御し、先行気筒吸気弁３１および後続気筒吸気弁３１ａの開閉時期が全体的に早期になり、既燃ガス排出弁３２ｂ、既燃ガス導入弁３１ｂおよび後続気筒排気弁３２の開閉時期が全体的に遅くなるようにする。なお、カム位相可変機構３３ａ，３４ａは作動中の弁に対して作用するので、停止状態となっている弁は、カム位相可変機構３３ａ，３４ａの制御にかかわらず停止状態を維持する。
【０１０１】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図９〜図１３を参照しつつ説明する。特殊運転モードでは前述のように先行気筒排気弁３２ａ及び後続気筒吸気弁３１ａが停止状態、既燃ガス排出弁３２ｂ及び既燃ガス導入弁３１ｂが作動状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図１０に示すようになり、先行気筒（１番，４番気筒）２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスがそのまま気筒間ガス通路２２を介して後続気筒（２番，３番気筒）２Ｂ，２Ｃに導入されるとともに、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガスのみが排気通路２０に導かれるような２気筒接続状態とされる。
【０１０２】
この状態において、先行気筒２Ａ，２Ｄにそれぞれ吸気行程で吸気通路１５から新気が導入され（図１０中の矢印ａ）、先行気筒２Ａ，２Ｄではリニア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燃料が噴射され、強制点火によって超リーン空燃比での成層燃焼が行われる（図９参照）。
【０１０３】
その後、先行気筒２Ａ，２Ｄの吸気行程と後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気行程が重なる期間に、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出された既燃ガスがガス通路２２を通って後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入される（図９中の白抜き矢印及び図１０中の矢印ｂ）。そして、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて、実質的な理論空燃比またはそれよりリーンな空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ、燃料が噴射される。このとき、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは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る（条件によっては強制点火）。
【０１０４】
こうして後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、多量のＥＧＲガス相当の既燃ガス成分を含み、かつ、空燃比がリーンであるという条件下でも、同時圧縮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。
【０１０５】
このように、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て燃費が向上し、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、燃費向上効果が得られる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
但し、領域特殊運転モード中であって、圧縮自己着火を行うような運転領域であっても、筒内温度が低く、圧縮自己着火し難い状態のときには何れの気筒も強制点火に切換える。それでもリーン燃焼等による燃費等の改善効果は得られるが、後続気筒で圧縮自己着火による運転を行うよりはその効果が抑制される。従って、これらの効果をより多く得るためには、特殊運転モード中に後続気筒で圧縮自己着火を行う運転領域を拡大することが望ましい。
【０１０８】
特殊運転モード中に後続気筒で圧縮自己着火を行う運転領域を拡大するため、吸排気弁の開閉時期は次のように設定されている。
【０１０９】
図１２は、図９の吸排気行程部分を詳細に示したものであり、特殊運転モードにおける先行気筒２Ａ，２Ｄの先行気筒吸気弁３１および既燃ガス排出弁３２ｂの開閉時期と、後続気筒２Ｂ，２Ｃの既燃ガス導入弁３１ｂおよび後続気筒排気弁３２の開閉時期とを示す説明図である。図１２（ａ）は特殊運転モードを行う運転状態のうち、低負荷側の領域（図８の領域Ａ１）の場合であり、図１２（ｂ）は高負荷側の領域（図８の領域Ａ２）の場合である。これらの図で、横軸はクランク角を示し、Ｔは上死点（ＴＤＣ）、Ｂは下死点（ＢＤＣ）である。ＴとＢとの間隔は１８０°ＣＡである。また、上段は先行気筒２Ａ，２Ｄを示し、下段はそれに対応する後続気筒２Ｂ，２Ｃを示す。そして、帯線で示す各部分は、各弁の開弁期間を示す。上段から下段に向かう白抜き矢印は、先行気筒２Ａ，２Ｄの排気行程と後続気筒２Ｂ，２Ｃの吸気行程とが重なっており、先行気筒２Ａ，２Ｄでの既燃ガスが後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれる状態を示す。
【０１１０】
図１２（ａ）において、上段には先行気筒２Ａ，２Ｄの既燃ガス排出弁３２ｂが開弁する既燃ガス排出弁の開弁期間３００と、先行気筒吸気弁３１が開弁する先行気筒吸気弁の開弁期間３１０（斜線で示す）とを示す。下段には後続気筒２Ｂ，２Ｃの後続気筒排気弁３２が開弁する後続気筒排気弁の開弁期間３２０と、既燃ガス導入弁３１ｂが開弁する既燃ガス導入弁の開弁期間３３０とを示す。
【０１１１】
先行気筒の既燃ガス排出弁の開弁期間３００は、ＢＤＣ前約８５°ＣＡからＴＤＣ前約３０°ＣＡ（トータル約２３５°ＣＡ）に設定されている。これは、従来のエンジンの一般的な設定値（ＢＤＣ前３０°ＣＡからＴＤＣ後２５°ＣＡ程度）よりも全体的に５５°ＣＡほど早期化した設定である。特に既燃ガス排出弁の閉弁時期３０２は、ＴＤＣよりも早期に設定されており、排気行程途中に既燃ガス排出弁３２ｂが閉弁する設定となっている。
【０１１２】
また、先行気筒吸気弁の開弁期間３１０は、ＴＤＣ後約２０°ＣＡからＢＤＣ後約８５°ＣＡ（トータル約２４５°ＣＡ）に設定されている。これは、従来のエンジンの一般的な設定値（ＴＤＣ前１０°ＣＡからＢＤＣ後５５°ＣＡ程度）よりも全体的に３０°ＣＡほど遅らせた設定である。これらの設定により、先行気筒２Ａ，２Ｄでは、既燃ガス排出弁の閉弁時期３０２から先行気筒吸気弁の開弁時期３１２までの間、何れの吸排気弁とも閉じ切った状態（以下マイナスオーバーラップという）が生じている。図１２（ａ）では、先行気筒のマイナスオーバーラップはＴＤＣを挟んで約５０°ＣＡとなっている。
【０１１３】
後続気筒排気弁の開弁期間３２０は、ＢＤＣ前約８５°ＣＡからＴＤＣ前約３０°ＣＡ（トータル約２３５°ＣＡ）に設定されている。既燃ガス導入弁の開弁期間３３０は、ＴＤＣ前約６５°ＣＡからほぼＢＤＣ（トータル約２４５°ＣＡ）に設定されている。これらは何れも、従来のエンジンの一般的な設定値よりも全体的に５５°ＣＡほど早期化した設定となっている。
【０１１４】
以上のような設定により、先行気筒２Ａ，２Ｄでは既燃ガス排出弁の閉弁時期３０２の早期化により排気損失が大きくなっている。更に、先行気筒吸気弁の開弁時期３１２を遅らせる設定と相俟ってマイナスオーバーラップの大きな設定となっている。このため、内部ＥＧＲ量が増大しており、既燃ガス温度が高くなっている。そして、この既燃ガスを導入する後続気筒の筒内温度が上昇し、圧縮自己着火性が向上している。また、その効果によって、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行い得る運転領域をより低負荷側の領域まで拡大している。
【０１１５】
更に、先行気筒２Ａ，２Ｄにおいて、後続気筒２Ｂ，２Ｃの筒内温度を上昇させるために増加する燃料噴射量が削減されるので、後続気筒２Ｂ，２Ｃで熱効率の高い圧縮自己着火による燃焼を行う燃料が相対的に増加し、更に燃費を向上させている。
【０１１６】
しかも、先行気筒２Ａ，２Ｄの内部ＥＧＲ量の増大によって新気が流入し難くなっているので、スロットル開度を比較的大きくしており、ポンピングロスが低減され、一層の燃費改善効果を得ている。
【０１１７】
図１２（ｂ）は高負荷側の領域（図８の領域Ａ２）の場合であり、上段に既燃ガス排出弁の開弁期間３４０および先行気筒吸気弁の開弁期間３５０（斜線で示す）を、下段に後続気筒排気弁の開弁期間３６０および既燃ガス導入弁の開弁期間３７０を示す。既燃ガス排出弁の開弁期間３４０、後続気筒排気弁の開弁期間３６０および既燃ガス導入弁の開弁期間３７０は、図１２（ａ）の既燃ガス排出弁の開弁期間３００、後続気筒排気弁の開弁期間３２０および既燃ガス導入弁の開弁期間３３０に対し、全体的に５５°ＣＡだけ遅らせた設定となっている。これは、カム位相可変機構３４ａによってカムシャフト３４の位相を５５°ＣＡ遅らせることによってなされる。一方、先行気筒吸気弁の開弁期間３５０は、図１２（ａ）の先行気筒吸気弁の開弁期間３１０に対し、３０°ＣＡだけ進ませた設定となっている。これは、カム位相可変機構３３ａによってカムシャフト３３の位相を２５°ＣＡ進ませることによってなされる。従って、既燃ガス排出弁の閉弁時期３４２はＴＤＣ後約２５°ＣＡであり、先行気筒吸気弁の開弁時期３５２はＴＤＣ前約１０°ＣＡである。即ち、マイナスオーバーラップではなく、一般的なオーバーラップ（ＴＤＣ付近で吸排気弁が共に開く状態）の設定となっている。
【０１１８】
このような設定により、先行気筒２Ａ，２Ｄの内部ＥＧＲ量が減少しているが、この運転領域では既燃ガス温度が充分上昇しているので、後続気筒２Ｂ，２Ｃの圧縮自己着火性は保たれる。そして内部ＥＧＲ量を削減した分、新気の割合が増加するので、燃料噴射量を増加して必要な出力を得る事ができている。
【０１１９】
図１３は、通常運転モード（図８の領域Ｂ）における先行気筒２Ａ，２Ｄの先行気筒吸気弁３１および既燃ガス排出弁３２ｂの開閉時期と、後続気筒２Ｂ，２Ｃの既燃ガス導入弁３１ｂおよび後続気筒排気弁３２の開閉時期とを示す説明図である。通常運転モードでは各気筒独立運転となっているので、先行気筒２Ａ，２Ｄ、後続気筒２Ｂ，２Ｃともに新気を導入して強制点火による燃焼を行っている。上段には先行気筒２Ａ，２Ｄの先行気筒排気弁３２ａが開弁する既燃ガス排出弁の開弁期間３８０と、先行気筒吸気弁３１が開弁する先行気筒吸気弁の開弁期間３５０（斜線で示す）とを示す。下段には後続気筒２Ｂ，２Ｃの後続気筒排気弁３２が開弁する後続気筒排気弁の開弁期間３６０と、後続気筒吸気弁３１ａが開弁する後続気筒吸気弁の開弁期間３９０とを示す。
【０１２０】
先行気筒２Ａ，２Ｄでの排気および後続気筒２Ｂ，２Ｃでの吸気は、特殊運転モードとは異なる弁によってなされるので、その開閉は異なるカムによりなされる。従って、先行気筒排気弁の開弁期間３８０および後続気筒吸気弁の開弁期間３９０は、既燃ガス排出弁の開弁期間および既燃ガス導入弁の開弁期間とは独立して設定されている。図１３では、使用する弁は異なるものの、各期間の設定値は図１２（ｂ）のものと同様に設定されている。そして、先行気筒吸気弁の開弁期間３５０および後続気筒吸気弁の開弁期間３９０は、カム位相可変機構３３ａによって前後に変動可能であり、先行気筒排気弁の開弁期間３８０および後続気筒排気弁の開弁期間３６０は、カム位相可変機構３４ａによって前後に変動可能である。従って、カム位相可変機構３３ａ，３４ａを制御することにより、先行気筒でのオーバーラップを変動し得る。カム位相制御手段４９は、高負荷になるほどバルブオーバーラップが大きくなるようにカム位相可変機構３３ａ，３４ａを制御して、負荷に応じて最適な熱効率が得られるようにしている。後続気筒２Ｂ，２Ｃに対しても同様の制御がなされている。
【０１２１】
このようにして通常運転モードでは、負荷に応じて最適な吸排気時期に制御されるとともに、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。
【０１２２】
次に、本発明の第２の実施形態について図１４に基いて説明する。第２の実施形態では、基本構造は第１の実施形態と同様であるが、カム切換制御手段１９０による第１コントロール弁１７６、第２コントロール弁１７７および油圧切換弁１７８の制御が異なっており、カム切換機構１５０，１５０ａ，１５０ｂを次のように制御する。
【０１２３】
特殊運転モードのうち、低負荷側領域（領域Ａ１）：
・第１作動油圧−ＯＦＦ，第２作動油圧−ＯＦＦ，油圧切換弁−ＯＦＦ
・先行気筒排気弁３２ａを
第１カム１５２による停止状態（図５（ａ））
後続気筒吸気弁３１ａ、既燃ガス排出弁３２ｂ、既燃ガス導入弁３１ｂを
第２カム１５４（低負荷用カム）による作動状態（図４（ｂ））
・先行気筒吸気弁３１を
第１カム１５２（低負荷用カム）による作動状態（図６（ａ））。
【０１２４】
特殊運転モードのうち、高負荷側領域（領域Ａ２）：
・第１作動油圧−ＯＦＦ，第２作動油圧−ＯＮ，油圧切換弁−ＯＮ
・先行気筒排気弁３２ａ、後続気筒吸気弁３１ａを
第１カム１５２による停止状態（図５（ａ），図４（ａ））
・既燃ガス排出弁３２ｂ、既燃ガス導入弁３１ｂを
第３カム１５６（高負荷用カム）による作動状態（図４（ｃ））
・先行気筒吸気弁３１を
第３カム１５６（高負荷用カム）による作動状態（図６（ｃ））。
【０１２５】
通常運転モード（領域Ｂ）：
・第１作動油圧−ＯＮ，第２作動油圧−ＯＦＦ，油圧切換弁−ＯＮ
・先行気筒排気弁３２ａ、後続気筒吸気弁３１ａを
第３カム１５６による作動状態（図５（ｂ），図４（ｃ））
・既燃ガス排出弁３２ｂ、既燃ガス導入弁３１ｂを
第１カム１５２による停止状態（図４（ａ））
・先行気筒吸気弁３１を
第２カム１５４（高負荷用カム）による作動状態（図６（ｂ））。
【０１２６】
なお、既燃ガス導入弁３１ｂに適用される第２カム１５４と第３カム１５６は同形状であり、カムの切換によって開弁期間は変動しない。
【０１２７】
図１４（ａ）は特殊運転モードを行う運転状態のうち、低負荷側の領域（図８の領域Ａ１）の場合である。上段には既燃ガス排出弁の開弁期間４００および先行気筒吸気弁の開弁期間４１０（斜線で示す）を示す。これらは何れも低負荷用カムによる開弁期間である。それぞれの帯線の下に、高負荷用カムによる開弁期間（既燃ガス排出弁の開弁期間３４０、先行気筒吸気弁の開弁期間３５０）を参考として示す。下段には後続気筒排気弁の開弁期間３６０、後続気筒吸気弁の開弁期間４２０（斜線で示す）および既燃ガス導入弁の開弁期間３７０を示す。後続気筒吸気弁の開弁期間４２０は低負荷用カムによる開弁期間である。その帯線の下に、高負荷用カムによる開弁期間（後続気筒吸気弁の開弁期間４３０）を参考として示す。
【０１２８】
既燃ガス排出弁の開弁期間４００は、ＢＤＣ後約１０°ＣＡからＴＤＣ前約１５°ＣＡ（トータル約１５５°ＣＡ）に設定されている。先行気筒吸気弁の開弁期間４１０は、ＴＤＣ後約２５°ＣＡからＢＤＣ後約２０°ＣＡ（トータル約１７５°ＣＡ）に設定されている。従って、既燃ガス排出弁の閉弁時期４０４から先行気筒吸気弁の開弁時期４１２までが４０°ＣＡというマイナスオーバーラップの大きな設定となっている。
【０１２９】
このようなオーバーラップの大きな設定により、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。即ち、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼を行い得る運転領域をより低負荷側の領域まで拡大する等により、燃費改善効果が得られる。
【０１３０】
後続気筒吸気弁の開弁期間４２０は、ＴＤＣ前約１０°ＣＡからＴＤＣ後約４０°ＣＡ（トータル約５０°ＣＡ）に設定されている。後続気筒吸気弁の開弁時期４２２は、既燃ガス排出弁の開弁時期４０２よりも早期に設定されており、気筒間ガス通路２２の開通前となっている。このため、後続気筒２Ｂ，２Ｃに、既燃ガス以外の新気を別途導入することができ、後続気筒で燃焼に寄与する酸素量が、先行気筒の内部ＥＧＲ量の増大によって不足することを防止している。この新気の導入により、必要な出力を得るための燃焼が行い易くなっている。
【０１３１】
先行気筒吸気弁の開弁期間４１０は、後述する高負荷側領域での開弁期間３５０に対し、先行気筒吸気弁の開弁時期４１２は遅く、かつ先行気筒吸気弁の閉弁時期４１４は早期になるように設定されている。このため、マイナスオーバーラップを大きくとりながらも吸気行程から圧縮行程に以降後（ピストンが下死点を過ぎて上昇中）も先行気筒吸気弁が開弁している期間が短く、有効圧縮比の低下を防止して圧縮自己着火性を確保している。
【０１３２】
図１４（ｂ）は特殊運転モードを行う運転状態のうち、高負荷側の領域（図８の領域Ａ２）の場合である。上段には既燃ガス排出弁の開弁期間３４０および先行気筒吸気弁の開弁期間３５０（斜線で示す）を示す。これらは何れも高負荷用カムによる開弁期間に切換わった状態である。それぞれの帯線の下に、低負荷用カムによる開弁期間（既燃ガス排出弁の開弁期間４００、先行気筒吸気弁の開弁期間４１０）を参考として示す。下段には後続気筒排気弁の開弁期間３６０および既燃ガス導入弁の開弁期間３７０を示す。後続気筒吸気弁は停止カムに切換えられており、作動しない。低負荷用カム、高負荷用カムによる開弁期間４２０、４３０（斜線で示す）を参考として示す。
【０１３３】
図１４（ｂ）の設定は、結果的に第１実施形態における図１２（ｂ）の設定と同等になっている。従って同様の作用効果が得られる。即ち内部ＥＧＲ量を削減した分、新気の割合が増加するので、燃料噴射量を増加して必要な出力を得る事ができている。なお、第２実施形態の通常モードの設定は、図１３と同様となっている。
【０１３４】
以上、各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能である。例えば図１２乃至図１４に示すパターンは、各開弁期間や開弁時期を限定するものではなく、特許請求の範囲内でエンジンの要求特性に応じて適宜好適な値に設定して良い。また、その設定値の変動手段は、カム切換機構１５０等やカム位相可変機構３３ａ等及びそれらの制御手段に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載の設定値が得られるものであれば他の機構、他の制御手段を用いても良い。第１実施形態のように開弁期間の切換えを行わない場合には、カム切換機構１５０等を設けなくても良い。
【０１３５】
また、気筒間ガス通路２２を開通または遮断させる手段としては、既燃ガス排出弁３２ｂや既燃ガス導入弁３１ｂに限らず、例えば気筒管ガス通路中に別途弁機構を設け、それを独自に開閉制御するものとしても良い。
【０１３６】
特殊運転モードでの走行領域Ａを、領域Ａ１、Ａ２といった２分割ではなく、それ以上に分割し、それぞれの領域に適した弁開閉時期を設定するようにしても良い。更に分割による段階的な設定ではなく、連続的に変化させるようにしても良い。通常運転モードでの走行領域Ｂを設けず、全域を走行領域Ａとしても良い。
【０１３７】
本発明は４気筒エンジンに限定するものではなく、先行気筒と後続気筒とからなる１対の気筒対を、３対以上好適に組み合わせた６気筒以上のエンジンに適用しても良い。
【０１３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の制御装置は、少なくとも低負荷低回転域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される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を構成するとともに、上記２気筒接続状態にあるときに、上記先行気筒では理論空燃比よりも所定量大きいリーン空燃比とした状態で強制点火により燃焼を行わせ、上記後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにしつつ、エンジン負荷の増大に伴って上記先行気筒と上記後続気筒とに供給する合計燃料を増加させるように各気筒の燃焼を制御する燃焼制御手段を備え、上記燃焼制御手段が、上記２気筒接続状態にあるときの所定の低負荷側領域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つつ、その領域では上記先行気筒の排気損失が大きくなる方向に上記気筒管ガス通路の開通期間を制御することを特徴とするので、リーン燃焼やポンピングロス低減等による燃費改善効果を得るとともに、後続気筒の筒内温度が上昇し難い低負荷側の領域であっても、燃費改善効果を目減りさせることなく熱効率の高い圧縮自己着火による燃焼を行い得るようにすることにより、またその領域を従来よりもより低負荷側の領域まで拡大することにより、全体として更に大きな燃費改善効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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】カム切換機構の部分斜視図である。
【図４】ロッカアームセットの断面図である。
【図５】ロッカアームセットの断面図である。
【図６】ロッカアームセットの断面図である。
【図７】制御系統のブロック図である。
【図８】運転領域を示す説明図である。
【図９】各気筒の排気行程、吸気行程、燃料噴射時期および点火時期等を示す図である。
【図１０】低負荷低回転時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図１１】高負荷、高低回転側の運転領域にある時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図１２】第１実施形態の特殊運転モードにおける吸排気弁の開閉時期を示す説明図であり、（ａ）は、そのうち低負荷側の場合、（ｂ）は、高負荷側の場合を示す。
【図１３】通常運転モードにおける吸排気弁の開閉時期を示す説明図である。
【図１４】第２実施形態の特殊運転モードにおける吸排気弁の開閉時期を示す説明図であり、（ａ）は、そのうち低負荷側の場合、（ｂ）は、高負荷側の場合を示す。
【符号の説明】
１　エンジン本体
２Ａ，２Ｄ　１番，４番気筒（先行気筒）
２Ｂ，２Ｃ　２番，３番気筒（後続気筒）
９　燃料噴射弁
１１　吸気ポート
１１，１１ａ，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
３１　先行気筒吸気弁
３１ａ　後続気筒吸気弁
３１ｂ　既燃ガス導入弁
３２　後続気筒排気弁
３２ａ　先行気筒排気弁
３２ｂ　既燃ガス排出弁
３３ａ，３４ａ　カム位相可変機構
４０　ＥＣＵ
４２　弁停止機構制御手段
４４　燃焼制御手段
４９　カム位相制御手段
１５０，１５０ａ，１５０ｂ　カム切換機構
１６０，１６０ａ，１６０ｂ　ロッカアームセット
１９０　カム切換制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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