(57)【要約】【課題】  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つつ、着火性や燃焼安定性を向上させ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を提供する。【解決手段】  火花点火式エンジン１において、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスがそのまま後続気筒２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入されるような２気筒接続状態とし、先行気筒２Ａ，２Ｄではリーン空燃比での燃焼を行わせ、先行気筒２Ａ，２Ｄから後続気筒２Ｂ，２Ｃに既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに燃焼を行わせるように制御する燃焼制御手段を備え、各気筒２Ａ〜２Ｄには筒内噴射のインジェクタ９を備え、先行気筒のインジェクタ９ａによる噴霧の噴霧角は、後続気筒のインジェクタ９ｂによる噴霧の噴霧角よりも小さくなるように設定されていると共に、先行気筒のインジェクタ９ａは、噴霧が点火プラグ７ａ周辺に成層化するように燃料を噴射する。【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燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに上記後続気筒で燃焼を行わ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、
上記先行気筒及び上記後続気筒には、共に筒内噴射のインジェクタを備え、
上記先行気筒のインジェクタによる噴霧の噴霧角は、上記後続気筒のインジェクタによる噴霧の噴霧角よりも小さくなるように設定されていると共に、上記先行気筒のインジェクタは、噴霧が点火プラグ周辺に成層化するように燃料を噴射する
ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項２】
上記先行気筒及び上記後続気筒に設けられた各点火プラグは、先行気筒における点火プラグ突き出し量が、後続気筒における点火プラグ突き出し量よりも大きくなるように設けら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。
【請求項３】
上記先行気筒の点火プラグは、絶縁体の先端部に設けられた中心電極と、Ｌ字状の外側電極との間の火花ギャップが、当該点火プラグの径方向となるように、上記中心電極の先端付近側面と上記外側電極の先端面とを対向配置させたセミ沿面タイプであり、
上記後続気筒の点火プラグは、絶縁体の先端部に設けられた中心電極と、Ｌ字状の外側電極との間の火花ギャップが、当該点火プラグの軸線方向となるように、上記中心電極の先端面と上記外側電極の先端付近側面とを対向配置させた平行電極タイプである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の火花点火式エンジン。
【請求項４】
少なくとも上記２気筒接続状態にあるとき、上記後続気筒の有効圧縮比が上記先行気筒の有効圧縮比よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項５】
少なくとも上記２気筒接続状態にあるとき、上記後続気筒の幾何学的圧縮比が上記先行気筒の幾何学的圧縮比よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の火花点火式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式エンジンに関し、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が図られるように各気筒での燃焼がなされる火花点火式エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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インジェクタ（燃料噴射弁）を備え、低回転低負荷域等では上記インジェクタ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】
このようなエンジンにおいては、排気ガス浄化用の触媒として通常の三元触媒（ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘに対して理論空燃比付近で浄化性能の高い触媒）だけではリーン運転時にＮＯｘに対して充分な浄化性能が得られないため、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着して酸素濃度低下雰囲気でＮＯｘの離脱、還元を行うリーンＮＯｘ触媒を設けている。そして、このようなリーンＮＯｘ触媒を用いる場合、リーン運転中にリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸着量が増大したときは、例えば上記引用文献１に示されるように主燃焼以外に膨張行程中に追加燃料を噴射することで排気ガスの空燃比をリッチ化するとともにＣＯを生成し、これによってＮＯｘの離脱、還元を促進するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−２７４０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなリーン運転を行うエンジンでは、リーン運転中のＮＯｘ浄化性能の確保のために上記リーンＮＯｘ触媒を必要とする。そして、高負荷域等の理論空燃比で運転される領域での排気浄化のために三元触媒も必要であって、この三元触媒に加えて上記リーンＮＯｘ触媒が設けられ、かつ、このリーンＮＯｘ触媒はＮＯｘ吸着量をある程度確保するために比較的大容量が必要となり、また、三元触媒と比べて高価であるため、コスト的に不利である。
【０００５】
しかも、上記リーンＮＯｘ触媒の浄化性能を維持するためには、上述のようにＮＯｘ吸着量が増大するような所定の期間毎に、ＮＯｘの離脱、還元のため追加燃料の供給等による一時的な空燃比のリッチ化を行う必要があり、これにより、リーン燃焼による燃費改善効果が目減りしてしまうことになる。
【０００６】
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燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに後続気筒で理論空燃比での燃焼を行わせるように燃焼状態等を制御することを考えた（特願２００２−０２４５４８号）。
【０００７】
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の燃焼が行われ、熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減されることにより大幅な燃費改善効果が得られ、また、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が供給されて理論空燃比とされた状態で燃焼が行われて、ポンピングロス低減による燃費効果が得られる。
【０００８】
このような２気筒接続状態の燃焼は格段に燃費改善効果を奏するものであるため、できるだけ広範囲の運転領域で実施することが望ましい。２気筒接続状態での運転領域を拡大するために重要な課題として、着火性や燃焼安定性の向上がある。先行気筒においてはリーン空燃比での燃焼であり、後続気筒においては多量のＥＧＲがなされたような状態での燃焼であるため、それぞれ着火性や燃焼安定性に対して不利な条件下での燃焼となっているからである。
【０００９】
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、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、着火性や燃焼安定性を向上させることによっ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を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに上記後続気筒で燃焼を行わ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、上記先行気筒及び上記後続気筒には、共に筒内噴射のインジェクタを備え、上記先行気筒のインジェクタによる噴霧の噴霧角は、上記後続気筒のインジェクタによる噴霧の噴霧角よりも小さくなるように設定されていると共に、上記先行気筒のインジェクタは、噴霧が点火プラグ周辺に成層化するように燃料を噴射することを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、少なくとも低負荷低回転域において、先行気筒ではリーン空燃比での燃焼が行われ、熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減されることにより大幅な燃費改善効果が得られ、また、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が供給されて燃焼が行われて、ポンピングロス低減による燃費効果が得られる。
【００１２】
そして、先行気筒では小さな噴霧角で噴射された燃料が点火プラグ周辺に成層化するので、大きな空燃比でも点火プラグの電極付近の燃料濃度を高くすることができ、着火性と燃焼安定性を高め、リーン限界（空燃比を大きくできる限界）を高めることができる。
【００１３】
また、後続気筒では大きな噴霧角で噴射された噴霧が燃焼室内に広く拡散する。こうすることで燃料と空気との混合が促進され、燃焼効率を高めることができる（均質燃焼）。また、燃焼室内のガス温度を気化潜熱によって低下させることができるので、その分、耐ノック性（ノッキングの起こり難さ）を向上させることができ、燃焼安定性を向上させることができる。
【００１４】
このように、２気筒接続状態のエンジンにおいて、燃焼環境の異なる気筒毎に、その特徴に応じて噴霧角の異なるインジェクタを使い分けることにより、単一の噴霧角のインジェクタのみを用いた場合よりも着火性や燃焼安定性を向上させることができる。従って、２気筒接続状態の運転を行うことができる範囲を拡大（例えば着火性に不利な低温側やノッキングの起こりやすい高温側にそれぞれ拡大）することができる。即ち全体として２気筒接続状態の運転頻度が増大し、より燃費を向上することができる。
【００１５】
この発明において、上記先行気筒及び上記後続気筒に設けられた各点火プラグは、先行気筒における点火プラグ突き出し量が、後続気筒における点火プラグ突き出し量よりも大きくなる（請求項２）ようにすると着火性と燃焼安定性とを更に高めることができる。
【００１６】
即ち、先行気筒においては点火プラグ突き出し量を大きくすることにより、電極付近に噴霧を成層状態で偏在させ易くなり、着火し易くなるとともに燃焼安定性を高めることができる。一方、後続気筒では成層燃焼としないので点火プラグ突き出し量を大きくする必要はなく、逆に小さくすることによって燃焼室内のガス流が円滑となり、燃料との混合がより均質となった状態で燃焼させることができる。従って着火性と燃焼安定性を向上させることができる。
【００１７】
更に、上記先行気筒の点火プラグは、絶縁体の先端部に設けられた中心電極と、Ｌ字状の外側電極との間の火花ギャップが、当該点火プラグの径方向となるように、上記中心電極の先端付近側面と上記外側電極の先端面とを対向配置させたセミ沿面タイプであり、上記後続気筒の点火プラグは、絶縁体の先端部に設けられた中心電極と、Ｌ字状の外側電極との間の火花ギャップが、当該点火プラグの軸線方向となるように、上記中心電極の先端面と上記外側電極の先端付近側面とを対向配置させた平行電極タイプである（請求項３）ようにすれば一層効果的である。
【００１８】
先行気筒では燃料の噴霧を成層化して点火プラグ付近に偏在させた状態で着火、燃焼させる。しかし、点火プラグ付近に偏在する噴霧に微視的な濃淡があり、その濃い部分については燃焼によってカーボンが生成され易い。そして生成したカーボンが絶縁体に付着し、燻り汚損となる。燻り汚損は、進行すると失火等を招く虞があるため好ましくない。即ち、先行気筒には点火プラグが燻り汚損し易いという特徴があり、これはリーン空燃比での成層燃焼を行う先行気筒特有の着火性低下要因となっている。
【００１９】
これに対し、先行気筒の点火プラグをセミ沿面タイプ（以下このような点火プラグをセミ沿面タイプ点火プラグという）とすると、火花ギャップが点火プラグの径方向となるような構造（図４（ａ）参照）となっているので、火花が絶縁体の先端表面に沿って飛ぶことになる。従って、絶縁体にカーボンが付着して燻り汚損していても、火花がそのカーボンを焼き切って焼失させる。つまりセミ沿面タイプ点火プラグは燻り汚損に強い。
【００２０】
このように点火プラグに燻り汚損の発生しやすい先行気筒に、燻り汚損に強いセミ沿面タイプ点火プラグを用いることにより、安定した着火性を確保することができる。
【００２１】
一方、後続気筒においては、成層燃焼を行わないので燻り汚損の懸念は少ない。後続気筒では２気筒接続状態のときに先行気筒から既燃ガスを導入し、その既燃ガス中に残存する酸素によって燃焼を行う。既燃ガス中には先行気筒で燃焼を行った排ガスが多量に含まれているので、後続気筒での燃焼は多量のＥＧＲ（排気還流）を行ったような状態での燃焼となる。このため、着火性が低下し易いという特徴があり、これは既燃ガスを再燃焼させる後続気筒特有の着火性低下要因となっている。
【００２２】
これに対し、後続気筒の点火プラグを平行電極タイプ（以下このような点火プラグを平行電極タイプ点火プラグという）とすると、セミ沿面タイプ点火プラグに比べて火花によって生じた火炎核と電極や絶縁体との接触面積が小さいので、火炎核から電極や絶縁体へ熱が逃げ難く、火炎核の拡大が促進されて安定した燃焼を行うことができる。つまり平行電極タイプ点火プラグはセミ沿面タイプ点火プラグに比べて着火性を高めることができる。
【００２３】
このように着火性の低下しがちな後続気筒に、着火性の高い平行電極タイプ点火プラグを用いることにより、安定した着火性を確保することができる。
【００２４】
セミ沿面タイプ点火プラグ及び平行電極タイプ点火プラグは、それぞれ単独には既に用いられているものであるが、上述のように、２気筒接続状態のエンジンにおいて、燃焼環境の異なる気筒毎に、その特徴に応じて使い分けることにより、セミ沿面タイプ点火プラグのみ、或いは平行電極タイプ点火プラグのみを用いた場合よりも着火性を向上させることができる。従って、２気筒接続状態の運転を行うことができる範囲を拡大（例えば着火性に不利な低温側に拡大）することができる。即ち全体として２気筒接続状態の運転頻度が増大し、より燃費を向上することができる。
【００２５】
また、少なくとも上記２気筒接続状態にあるとき、上記後続気筒の有効圧縮比が上記先行気筒の有効圧縮比よりも大きくなるように（請求項４）、上記後続気筒の幾何学的圧縮比が上記先行気筒の幾何学的圧縮比よりも大きくなるように（請求項５）構成しても良い。
【００２６】
圧縮比（有効圧縮比や幾何学的圧縮比）を増大させると、燃焼効率が高くなり更に燃費を向上させることができる。一方、圧縮比を増大させると一般的にノッキングが起こり易くなるが、上述のように後続気筒では燃料噴霧角を大きくして耐ノック性を高めているのでノッキングが有効に防止される。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように本発明の火花点火式エンジンは、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燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに上記後続気筒で燃焼を行わ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、上記先行気筒及び上記後続気筒には、共に筒内噴射のインジェクタを備え、上記先行気筒のインジェクタによる噴霧の噴霧角は、上記後続気筒のインジェクタによる噴霧の噴霧角よりも小さくなるように設定されていると共に、上記先行気筒のインジェクタは、噴霧が点火プラグ周辺に成層化するように燃料を噴射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、着火性や燃焼安定性を向上させることによって更に大きな燃費改善効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室４の頂部には点火プラグが装備されている。詳しくは、気筒２Ａ，２Ｄにはセミ沿面タイプ点火プラグ７ａが、気筒２Ｂ，２Ｃには平行電極タイプ点火プラグ７ｂが装備されている（総称するときには点火プラグ７という）。点火プラグ７は、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでおり、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。後述するようにセミ沿面タイプ点火プラグ７ａと平行電極タイプ点火プラグ７ｂとは、先端の電極付近の形状と点火プラグ突き出し量とを異にする。
【００３０】
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インジェクタ（燃料噴射弁）が設けられている。詳しくは、気筒２Ａ，２Ｄには狭角インジェクタ９ａが、気筒２Ｂ，２Ｃには広角インジェクタ９ｂが装備されている（総称するときにはインジェクタ９という）。インジェクタ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、このインジェクタ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。後述するように狭角インジェクタ９ａと広角インジェクタ９ｂとは、燃料の噴霧角を異にする。
【００３１】
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。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カム２６，２７が設けられている。
【００３２】
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３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３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。
【００３３】
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３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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、燃焼室の一方側半部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、燃焼室の他方側半部に並列的に設けられている。
【００３７】
１番，４番気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１および２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａには、吸気通路１５における気筒別の分岐吸気通路１６の下流端が接続されている。各分岐吸気通路１６の下流端近傍には、共通の軸を介して互いに連動する多連スロットル弁１７が設けられており、この多連スロットル弁１７は制御信号に応じてアクチュエータ１８により駆動され、吸入空気量を調節するようになっている。なお、吸気通路１５における集合部より上流の共通吸気通路には吸気流量を検出するエアフローセンサ１９が設けられている。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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にカム２６，２７に押し下げられて開くが、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。
【００４３】
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たり、弁停止機構３５によって閉じ切りにしたりするようになっている。
【００４４】
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６参照）。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。
【００４５】
弁停止機構３５は、各弁を作動状態と停止状態とに切換えるもので、後続気筒吸気弁３１ａ、既燃ガス導入弁３１ｂ、先行気筒排気弁３２ａおよび既燃ガス排出弁３２ｂに設けられている。その機構は従来から知られているため詳しい図示は省略するが、例えば、カムと弁軸との間に介装されたタペットに作動油の給排が可能な油圧室が設けられ、この油圧室に作動油が供給されている状態ではカムの作動が弁に伝えられて弁が開閉作動され、油圧室から作動油が排出されたときにはカム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ものである。後続気筒吸気弁３１ａおよび先行気筒排気弁３２ａの弁停止機構３５に対する作動油給排用の通路３６には、第１コントロール弁３７が設けられており、既燃ガス導入弁３１ｂおよび既燃ガス排出弁３２ｂに対する作動油給排用の通路３８には、第２コントロール弁３９が設けられている（図６参照）。
【００４６】
次に、点火プラグ７とインジェクタ９について詳細に説明する。図４は、各点火プラグの先端部を示す部分斜視図であり、（ａ）はセミ沿面タイプ点火プラグ７ａ、（ｂ）は平行電極タイプ点火プラグ７ｂである。
【００４７】
図４（ａ）に示すセミ沿面タイプ点火プラグ７ａは，先行気筒２Ａ，２Ｄに設けられており、絶縁体７７ａの先端部に設けられた中心電極７１ａと、Ｌ字状の外側電極７２ａとの間の火花ギャップが、セミ沿面タイプ点火プラグ７ａの径方向となるように成形されている。外側電極７２ａは２本設けられており、中心電極７１ａの先端付近側面と各外側電極７２ａの先端面とが対向するように配置されている。火花７３ａは、図示のように火花ギャップに沿って、セミ沿面タイプ点火プラグ７ａの径方向に形成される。なお２点鎖線で示す７４ａは堆積カーボンであるが、詳細については後述する。
【００４８】
図４（ｂ）に示す平行電極タイプ点火プラグ７ｂは後続気筒２Ｂ，２Ｃに設けられており、絶縁体７７ｂの先端部に設けられた中心電極７１ｂと、Ｌ字状の外側電極７２ｂとの間の火花ギャップが、平行電極タイプ点火プラグ７ｂの軸線方向となるように成形されている。中心電極７１ｂの先端面と外側電極７２ｂの先端付近側面とが対向するように配置されている。中心電極７１ｂは先細形状に成形されている。火花７３ｂは、図示のように火花ギャップに沿って、平行電極タイプ点火プラグ７ｂの軸線方向に形成される。
【００４９】
図５は、図２の部分拡大図であり、特に点火プラグ７及びインジェクタ９付近を詳細に示す。（ａ）は先行気筒２Ａ，２Ｄを、（ｂ）は後続気筒２Ｂ，２Ｃをそれぞれ示す。
【００５０】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、セミ沿面タイプ点火プラグ７ａ及び平行電極タイプ点火プラグ７ｂの先端部は燃焼室４内に突き出している。セミ沿面タイプ点火プラグ７ａの点火プラグ突き出し量をＬａ、平行電極タイプ点火プラグ７ｂの点火プラグ突き出し量をＬｂとすると、Ｌａ＞Ｌｂとなるように設定されている。
【００５１】
また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、先行気筒２Ａ，２Ｄには狭角インジェクタ９ａが、後続気筒２Ｂ，２Ｃには広角インジェクタ９ｂが設けられ、それぞれ燃料を所定の噴霧角（燃料の広がり角）で噴射する。狭角インジェクタ９ａの噴霧角をθａ、広角インジェクタ９ｂの噴霧角をθｂとすると、θａ＜θｂとなるように設定されている。
【００５２】
そして、狭角インジェクタ９ａからの噴霧６０ａは、燃焼室４の上方寄り、即ち大きく突き出したセミ沿面タイプ点火プラグ７ａの先端の電極付近に成層化するように噴射される。一方、広角インジェクタ９ｂからの噴霧６０ｂは、燃焼室４内に広く拡散するように噴射される。
【００５３】
図６は当実施形態における駆動、制御系統の構成を示している。この図において、マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御用のＥＣＵ（コントロールユニット）４０には、エアフローセンサ１９、Ｏ2センサ２３およびリニアＯ2センサ２５からの信号が入力され、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。
【００５４】
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９参照）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、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およびカム位相制御手段４９を備えている。
【００５５】
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７に示すような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とのいずれの領域にあるかを判別する。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。
【００５６】
弁停止機構制御手段４２は、特殊運転モードと通常運転モードとに応じ、上記各コントロール弁３７，３９を制御することにより、各弁停止機構３５を次のように制御する。
【００５７】
特殊運転モード：先行気筒排気弁３２ａ及び後続気筒吸気弁３１ａを停止状態
既燃ガス排出弁３２ｂ及び既燃ガス導入弁３１ｂを作動状態
通常運転モード：先行気筒排気弁３２ａ及び後続気筒吸気弁３１ａを作動状態
既燃ガス排出弁３２ｂ及び既燃ガス導入弁３１ｂを停止状態
吸入空気量制御手段４３は、アクチュエータ１８を制御することによりスロットル弁１７の開度（スロットル開度）を制御するものであり、運転状態に応じてマップ等から目標吸入空気量を求め、その目標吸入空気量に応じてスロットル開度を制御する。この場合、特殊運転モードでは、後述のように後続気筒（２番、３番気筒２Ｂ，２Ｃ）においては分岐吸気通路１６からの吸気導入が遮断された状態で先行気筒から導入されるガス中の過剰空気と新たに供給される燃料との比が理論空燃比（以下これを実質的な理論空燃比という）とされつつ燃焼が行われるので、先行、後続の２気筒分の要求トルクに応じた燃料の燃焼に必要な量の空気（２気筒分の燃料の量に対して理論空燃比となる量の空気）が先行気筒（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。
【００５８】
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。
【００５９】
すなわち、特殊運転モードの場合、先行気筒（１番、４番気筒２Ａ，２Ｄ）に対しては、空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比、好ましくは理論空燃比の略２倍もしくはそれ以上とするように燃料噴射量を制御するとともに、圧縮行程で燃料を噴射して混合気の成層化を行わせるように噴射タイミングを設定し、かつ、圧縮上死点付近で強制点火を行わせるように点火タイミングを設定する。一方、後続気筒（２番、３番気筒２Ｂ，２Ｃ）に対しては、先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに対して燃料を供給し、実質的な理論空燃比となるように燃料噴射量を制御するとともに、吸気行程で燃料を噴射するように噴射タイミングを設定する。
【００６０】
通常運転モードの場合には、各気筒２Ａ〜２Ｄの空燃比を理論空燃比もしくはそれ以下とするように燃料噴射量を制御し、例えば通常運転モードのうちの大部分の領域において理論空燃比とし、全開負荷及びその付近の運転領域で理論空燃比よりリッチとする。そして、この場合に、各気筒２Ａ〜２Ｄに対して吸気行程で燃料を噴射して混合気を均質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（均質燃焼）。
【００６１】
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。具体的には特殊運転モードにおいて、カム位相を変動させることによって各吸排気バルブの開閉タイミングを変動させる。
【００６２】
図８は、図３の吸排気行程部分を詳細に示した説明図である。図８（ａ）は、通常運転モードにおける先行気筒２Ａ，２Ｄの先行気筒吸気弁３１および先行気筒排気弁３２ａの開閉時期と、後続気筒２Ｂ，２Ｃの後続気筒吸気弁３１ａおよび後続気筒排気弁３２の開閉時期とを示す。また図８（ｂ）は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。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、帯状の各部分は、各弁の開弁期間を示す。図８（ｂ）に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。
【００６３】
図８（ａ）に示す通常運転モードでは、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１２１および後続気筒吸気弁３１ａの開弁期間１２３（共に斜線で示す）は、ＴＤＣ前約１０°ＣＡからＢＤＣ後約５５°ＣＡ（トータル約２４５°ＣＡ）に設定されている。また、先行気筒排気弁３２ａの開弁期間１２０および後続気筒排気弁３２の開弁期間１２２は、ＢＤＣ前約３０°ＣＡからＴＤＣ後約２５°ＣＡ（トータル約２３５°ＣＡ）に設定されている。これらの開弁期間は、従来のエンジンの一般的な設定に相当する。
【００６４】
これに対し、図８（ｂ）に示す特殊運転モードでは、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１０１（斜線で示す）は図８（ａ）に示す先行気筒吸気弁の開弁期間１２１と同様であるが、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１０３は図８（ａ）に示す後続気筒吸気弁の開弁期間１２３と異なり、ほぼＴＤＣからＢＤＣ後約４５°ＣＡ（トータル約２２５°ＣＡ）に設定されている。このように異なる設定にすることができるのは、通常運転モードと特殊運転モードとでは、後続気筒２Ｂ，２Ｃの吸気弁（に相当する弁）が異なるからである。通常運転モードでは後続気筒吸気弁３１ａから新気が吸気されるのに対し、特殊運転モードでは既燃ガス導入弁３１ｂから既燃ガスが吸気されるように構成されている。つまり異なる弁が吸気弁の作用をするので、それぞれの弁に独立した開閉タイミングを設定できるのである。
【００６５】
また、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１００および後続気筒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１０２は、図８（ａ）に示す先行気筒排気弁の開弁期間１２０および後続気筒排気弁の開弁期間１２２に対し、５°ＣＡ早期化されている。即ちＢＤＣ前約３５°ＣＡからＴＤＣ後約２０°ＣＡ（トータル約２３５°ＣＡ）に設定されている。これは、カム位相制御手段４９によってカムシャフト３４の位相を約５°ＣＡ早期化させることによりなされている（既燃ガス導入弁の開弁期間１０３も同様に約５°ＣＡ早期化されており、その結果上記の設定になるようにしている）。
【００６６】
以上の設定によって、特殊運転モードにおける既燃ガス導入弁３１ｂの開弁時期は、通常運転モードにおける後続気筒吸気弁３１ａの開弁時期に対し、ＴＤＣに近い側に１０°ＣＡ遅らされている。また特殊運転モードにおける既燃ガス導入弁３１ｂの閉弁時期は、通常運転モードにおける後続気筒吸気弁３１ａの閉弁時期に対し、ＢＤＣに近い側に１０°ＣＡ早期化されている。そして、通常運転モードにおける後続気筒のバルブオーバーラップ（後続気筒吸気弁３１ａと後続気筒排気弁３２とが共に開弁している期間）が３５°ＣＡであるのに対し、特殊運転モードにおける後続気筒のバルブオーバーラップ（既燃ガス導入弁３１ｂと後続気筒排気弁３２とが共に開弁している期間）が２０°ＣＡとなっている。つまりバルブオーバーラップが１５°ＣＡ短縮されている。
【００６７】
このように、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、特殊運転モードのときに通常運転モードに対して吸気弁（に相当する弁）が上死点寄りで開弁するとともにバルブオーバーラップも短くなっているので、ピストン上死点の高さが高くできて、幾何学的圧縮比を高くできる。
【００６８】
続いて当実施形態のエンジン１の作動を説明する。特殊運転モードでは上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９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。
【００６９】
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９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３参照）。
【００７０】
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３中の白抜き矢印及び図９中の矢印ｂ）。そして、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて、実質的な理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ、吸気行程で燃料が噴射される。そして吸気行程から圧縮行程に至る間に噴霧を均質化し、圧縮行程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を行わせる。
【００７１】
後続気筒２Ｂ，２Ｃで圧縮自己着火を行わせると、燃焼室全体に亘り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、燃費改善に一層有利となる。後続気筒２Ｂ，２Ｃで圧縮自己着火を行わせるためには、燃焼室４内を高温、高圧にする必要があるが、２気筒接続状態とすることにより、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、圧縮自己着火が可能となっている。
【００７２】
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、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。
【００７３】
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。
【００７４】
しかも、後続気筒から排出される理論空燃比の既燃ガスのみが排気通路に導かれるため、排気通路には三元触媒を設けるだけで充分に排気浄化がなされ、従来リーン空燃比での燃焼を行う場合に必要とされていたリーンＮＯｘ触媒が不要となる。
【００７５】
先行気筒２Ａ，２Ｄにおけるリーン空燃比による成層燃焼を行うにあたり、燃料は図５（ａ）に示すように狭角インジェクタ９ａから噴射される。その噴霧６０ａが大きく突き出したセミ沿面タイプ点火プラグ７ａの先端の電極付近に成層化するように噴射されるので、大きな空燃比でも電極付近の燃料濃度を高くすることができ、着火性と燃焼安定性を高め、リーン限界（空燃比を大きくできる限界）を高めている。
【００７６】
但し、成層燃焼を行わせるための噴霧６０ａには微視的な濃淡があり、その濃い部分については燃焼によってカーボンが生成され易い。そして生成したカーボンが絶縁体７７ａに付着し、燻り汚損の原因となる。図４（ａ）に２点鎖線で堆積カーボン７４ａの堆積状態を示す。このような燻り汚損は、進行すると失火等を招く虞があるため好ましくない。しかし当実施形態で採用しているセミ沿面タイプ点火プラグ７ａでは、火花７３ａが絶縁体７７ａの先端表面に沿って飛ぶことにより、堆積カーボン７４ａを焼き切って焼失させるため、高い着火性を維持することができる。
【００７７】
一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいて、燃料は図５（ｂ）に示すように広角インジェクタ９ｂから噴射される。その噴霧６０ｂが燃焼室４内に広く拡散するように噴射される。このように噴霧６０ｂを広角に噴射することにより、燃料と空気との混合が促進され、燃焼効率を高めることができる。更に、燃焼室４内のガス温度を気化潜熱によって低下させることができる。その分、耐ノック性（ノッキングの起こり難さ）を向上させることができる。
【００７８】
当実施形態では、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの耐ノック性を高めるとともに、上述のように幾何学的圧縮比を高くできる設定となっている。幾何学的圧縮比を増大させると、燃焼効率が高くなり燃費が向上する。一方、幾何学的圧縮比を増大させると一般的にノッキングが起こり易くなるが、当実施形態では耐ノック性を高めることによって有効にノッキングを防止できる。
【００７９】
また、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは点火プラグ突き出し量Ｌｂが小さいので、導入された既燃ガスの流れが円滑になり、燃料との混合がより均質となるので、着火性と燃焼安定性を向上させることができる。
【００８０】
そして後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、圧縮自己着火の着火性を高めるための着火アシスト（平行電極タイプ点火プラグ７ｂの点火）がなされる。着火アシストを行うと一気に圧縮自己着火可能状態となるので、確実かつ速やかに圧縮自己着火による燃焼を行わせることができる。
【００８１】
図１０は、点火直後の火炎核の状態を示す説明図であり、（ａ）はセミ沿面タイプ点火プラグの場合、（ｂ）は平行電極タイプ点火プラグの場合をそれぞれ示す。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、点火直後に電極周辺に火炎核７５ａ，７５ｂが形成される。良好な燃焼や着火アシストを行うためにはこの火炎核７５ａ，７５ｂが速やかに成長（矢印方向に拡大）する必要がある。平行電極タイプ点火プラグ７ｂは、セミ沿面タイプ点火プラグ７ａに比べ火炎核７５ａ，７５ｂと電極（中心電極７１ａ，７１ｂ及び外側電極７２ａ，７２ｂ）や絶縁体７７ａ，７７ｂとの接触面積が小さいので、火炎核から電極や絶縁体へ熱が逃げ難く、火炎核の成長が促進される。このため、着火アシスト能力が高く、多量のＥＧＲがなされたような状態であっても圧縮自己着火による燃焼を安定して行うことができる。
【００８２】
以上のように、２気筒接続状態のエンジン１において、先行気筒２Ａ，２Ｄと後続気筒２Ｂ，２Ｃに対し、それぞれの燃焼環境に応じて点火プラグ７やインジェクタ９のタイプを使い分けることにより、セミ沿面タイプ点火プラグ７ａのみ、或いは平行電極タイプ点火プラグ７ｂのみを用いた場合よりも、或いは単一の噴霧角のインジェクタ９のみを用いた場合よりも着火性や燃焼安定性を向上させることができる。従って、２気筒接続状態の運転を行うことができる範囲Ａを拡大（例えば着火性に不利な低温側やノッキングの起こりやすい高温側にそれぞれ拡大）することができ、全体として２気筒接続状態の運転頻度を増大させることができるので、より燃費を向上することができる。
【００８３】
一方、通常運転モードでは上述のように先行気筒排気弁３２ａ及び後続気筒吸気弁３１ａが作動状態、既燃ガス排出弁３２ｂ及び既燃ガス導入弁３１ｂが停止状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図１１に示すようになり、実質的に各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート１１，１１ａ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１１，１１ａに新気が導入されるとともに各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート１２ａ，１２から排気通路２０に既燃ガスが排出される。
【００８４】
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。
【００８５】
また、先行気筒２Ａ，２Ｄ、後続気筒２Ｂ，２Ｃともに均質燃焼となるようにインジェクタ９から燃料が噴射される。つまり、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは２気筒接続状態であるか否かにかかわらず、全運転領域において均質燃焼を行わせることになる。こうすることにより、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける平行電極タイプ点火プラグ７ｂの成層燃焼による燻り汚損が全運転領域で防止される。また、通常運転モードにおいても平行電極タイプ点火プラグ７ｂによる高着火性が活かされ、広角インジェクタ９ｂによる混合の均質化や耐ノック性の向上効果と相俟って安定燃焼を行うことができる。
【００８６】
本発明は、上記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範囲内で、種々の変形が可能である。例えば上記実施形態ではセミ沿面タイプ点火プラグ７ａが２本の外側電極７２ａを備えた２極タイプとしたが、３極以上のものであっても良い。極数を増やすことにより、堆積カーボン７４ａが多方向から焼き切られるので、耐燻り汚損性（燻り汚損に対する強さ）が一層高くなる。
【００８７】
また、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの有効圧縮比を増大させるための各吸排気弁の具体的な制御は上記実施形態に限定せず、結果的に有効圧縮比が増大するような制御であれば良い。その手段も、例えばバルブ毎に個別に制御できるようなものとしても良い。
【００８８】
また、後続気筒２Ｂ，２Ｃの圧縮比を増大させる手段として、有効圧縮比を増大させるようにしても良い。例えば、図８（ｂ）に示す既燃ガス導入弁の開弁期間１０３の閉弁時期を早期化（ＢＤＣに近づける）することにより、有効圧縮比を増大させることができる。
【００８９】
上記実施形態では、特殊運転モードにおける後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、圧縮自己着火による燃焼を行うようにしているが、これを強制点火による燃焼としても良い。その場合でも、平行電極タイプ点火プラグ７ｂによる着火性向上効果、広角インジェクタ９ｂによる混合の均質化や耐ノック性の向上効果及び圧縮比増大による燃焼効率向上効果を得ることができる。
【００９０】
なお、上記実施形態では、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比制御の精度を高めるために、気筒間ガス通路２２にリニアＯ２センサ２５を備えて先行気筒２Ａ，２Ｄの燃料噴射量をフィードバック制御するようにしているが、リニアＯ２センサ２５を設けないようにしても良い。即ち、先行気筒２Ａ，２Ｄの燃焼噴射量は、エアフローセンサ１９、Ｏ２センサ２３、回転数センサ４７、アクセル開度センサ４８及びＥＣＵ４０から、エンジン運転状態に応じて、予め設定された空燃比となるように吸入空気量に対応する先行気筒２Ａ，２Ｄの燃料噴射量を決定し（オープン制御）、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいては、Ｏ２センサ２３の出力に基いて、理論空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御しても良い。
【００９１】
さらに、Ｏ２センサ２３の出力に基いて、先行気筒２Ａ，２Ｄと後続気筒２Ｂ，２Ｃの双方の燃料噴射量を決定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【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】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４】点火プラグの先端部を示す部分斜視図であり、（ａ）はセミ沿面タイプのもの、（ｂ）は平行電極タイプのものである。
【図５】図２の部分拡大図であり、（ａ）は先行気筒を、（ｂ）は後続気筒をそれぞれ示す。
【図６】制御系統のブロック図である。
【図７】運転領域を示す説明図である。
【図８】吸排気弁の開閉時期を示す説明図であり、（ａ）は低負荷低回転時の場合、（ｂ）は高負荷、高低回転時の場合をそれぞれ示す。
【図９】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１０】図１０は、点火直後の火炎核の状態を示す説明図であり、（ａ）はセミ沿面タイプ点火プラグの場合、（ｂ）は平行電極タイプ点火プラグの場合をそれぞれ示す。
【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。
【符号の説明】
【００９３】
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）
７ａ    点火プラグ（セミ沿面タイプ）
７ｂ    点火プラグ（平行電極タイプ）
９ａ    インジェクタ（狭角噴霧タイプ）
９ｂ    インジェクタ（広角噴霧タイプ）
２２    気筒間ガス通路
４０    ＥＣＵ
４４    燃焼制御手段
４９    カム位相制御手段
７１ａ，７１ｂ    中心電極
７２ａ，７２ｂ    外側電極
７７ａ，７７ｂ    絶縁体
Ｌａ，Ｌｂ    点火プラグ突き出し量
θａ，θｂ    噴霧角
【図１】
2005054675.tif 000003
【図２】
2005054675.tif 000004
【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】
2005054675.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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