(57)【要約】【課題】  簡単な構成で排気浄化性能を充分に確保しつつ、リーン燃焼やポンピングロス低減等による燃費改善効果が得られるようにする。【解決手段】  先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比として燃焼を行わせ、この先行気筒２Ａ，２Ｄから後続気筒２Ｂ，２Ｃ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２Ｂ，２Ｃで燃焼させる特殊運転モードの制御を実行する運転モード制御手段を備え、上記先行気筒２Ａ，２Ｄに接続された気筒間ガス通路の上流端部にガス導出弁３２ｂを設けるとともに、上記後続気筒２Ｂ，２Ｃに接続された気筒間ガス通路の下流端部にガス導入弁３１ｂを設け、上記特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁３１ｂの開弁時期を、ガス導出弁３２ｂの開弁時期よりも遅い時期に設定した。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもつように設定された多気筒の火花点火式エンジンであって、エンジンの部分負荷領域で、排気行程と吸気行程とが一致する一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される既燃ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態としつつ、先行気筒の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比として燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに後続気筒で燃焼させる特殊運転モードの制御を実行する運転モード制御手段を備え、上記先行気筒に接続された気筒間ガス通路の上流端部にガス導出弁を設けるとともに、上記後続気筒に接続された気筒間ガス通路の下流端部にガス導入弁を設け、上記特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を、ガス導出弁の開弁時期よりも遅い時期に設定したことを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項２】
特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導出弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点よりも早い時期に設定したことを特徴とする請求項１に記載の火花点火式エンジン。
【請求項３】
後続気筒の排気ガスを排気通路に排出する排気弁と、上記ガス導入弁とを後続気筒に相隣接して配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の火花点火式エンジン。
【請求項４】
特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の閉弁時期をガス導出弁の閉弁時期よりも遅い時期に設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れかの１項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項５】
特殊運転モードの制御時におけるガス導出弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導入弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点よりも遅い時期に設定したことを特徴とする請求項４に記載の火花点火式エンジン。
【請求項６】
特殊運転モードの制御時における後続気筒の排気弁とガス導入弁とのオーバラップ期間をクランク角度で５°以下に設定したことを特徴とする請求項１〜５の何れかの１項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項７】
気筒間ガス通路の上流端部および下流端部に設けられたガス導出弁およびガス導入弁を、それぞれ同一径のポペット弁により構成するとともに、ガス導入弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を、ガス導出弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定したことを特徴とする請求項１〜６の何れかの１項に記載の火花点火式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもつように設定された多気筒の火花点火式エンジンに関するものである。
【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知られており、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、低速低負荷領域等では、上記燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼を行わせることにより、超リーン燃焼を実現するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【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およびＮＯｘに対して理論空燃比付近で浄化性能の高い触媒）だけではリーン運転時のＮＯｘに対して充分な浄化性能が得られないため、特許文献１にも示されるように、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着して酸素濃度低下雰囲気でＮＯｘの離脱、還元を行う所定容量のリーンＮＯｘ触媒を設けている。そして、上記リーンＮＯｘ触媒を用いる場合、リーン運転中にリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸着量が増大したときには、例えば特許文献１に示されるように主燃焼以外に膨張行程中に追加燃料を噴射することで排気ガスの空燃比をリッチ化するとともにＣＯを生成し、これによってＮＯｘの離脱、還元を促進するようにしている。
【０００４】
また、燃費改善のための別の手法として、例えば下記特許文献２に示されるように、燃焼室内に多量の既燃ガスを残留させることにより、圧縮行程の終期にディーゼルエンジンと同様に燃焼室内を高温・高圧にして混合気を自己着火（圧縮自己着火）させることが行われており、このような圧縮自己着火が行われると、燃焼室内全体で一気に燃焼が発生するため、仕事に寄与しない遅い燃焼となることが避けられて燃費改善に有利となるとともに、燃焼室内の温度が局部的に高くなるのを防止してＮＯｘの発生を抑制することが可能である。
【特許文献１】特開平１０−２９８３６号公報
【特許文献２】特開平１０−２６６８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示されるような従来のリーン運転を行うエンジンでは、リーン運転中のＮＯｘ浄化性能を確保するために、上記リーンＮＯｘ触媒を排気通路に設ける必要があり、コスト的に不利である。また、リーンＮＯｘ触媒の浄化性能を維持するためには、上述のようにＮＯｘ吸着量の増大時にＮＯｘを離脱させて還元するため、追加燃料の供給等による一時的な空燃比のリッチ化を行う必要がある。さらに、使用燃料が硫黄分を多く含む場合には、上記リーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒を解消するため、触媒の加熱処理および還元材の供給等からなるリジェネレーション処理が必要となり、これらによって燃費改善効果が低下することが避けられない。しかも、混合気の空燃比がある程度以上にリーンになると、燃焼速度が遅くなりすぎてその終期に近い燃焼が仕事に寄与しなくなるため、成層燃焼でのリーン化による燃費改善には限界があった。
【０００６】
一方、上記特許文献２に示されるように、通常の火花点火式ガソリンエンジンにおいて、燃費の改善効果およびＮＯｘの抑制効果を得るために圧縮自己着火を行わせるように構成した場合には、その圧縮上死点付近での燃焼室内の温度または圧力を大幅に高めて圧縮自己着火の環境が得られるようにする格別の工夫が必要であるという問題がある。しかも、通常の火花点火式ガソリンエンジンにおいて上記の工夫を凝らしても確実に圧縮自己着火を行わせることは困難である等の問題があった。
【０００７】
このため、本願出願人は、吸気、圧縮、膨張および排気の各行程からなるサイクルを行う多気筒エンジンにおいて、少なくとも低負荷低回転側の部分負荷領域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間で排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスを、そのまま気筒間ガス通路を介して吸気行程にある後続気筒に導入し、この後続気筒から排出されるガスを、三元触媒が設けられた排気通路に導く２気筒接続状態とすることにより、先行気筒では理論空燃比よりも大幅なリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせるとともに、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して理論空燃比とした状態で燃焼を行わせる制御装置を開発した（特願２００２−０２４５４８号）。
【０００８】
上記構成によれば、少なくともエンジンの低負荷低回転域において、先行気筒ではリーン空燃比での燃焼が行われ、熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減されることにより顕著な燃費改善効果が得られ、また後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて理論空燃比とされた状態で燃焼が行われることにより、ポンピングロス低減による燃費効果が得られる。しかも、後続気筒から排出される理論空燃比の既燃ガスのみが三元触媒を備えた排気通路に導かれるため、三元触媒だけで充分に排気浄化性能が確保され、リーンＮＯｘ触媒も不要となる。さらに、上記のように２気筒接続状態とすることにより、後続気筒には先行気筒から高温の既燃ガスが導入されるので、圧縮行程後期に後続気筒の燃焼室内を高温、高圧として自己着火させることにより、燃焼室全体に亘り混合気を一気に燃焼させることができるため、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、燃費改善に一層有利となる。
【０００９】
本発明は以上のような課題を考慮してなされたものであり、簡単な構成で排気浄化性能を充分に確保しつつ、リーン燃焼やポンピングロス低減等による燃費改善効果が得られる火花点火式エンジンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもつように設定された多気筒の火花点火式エンジンであって、エンジンの部分負荷領域で、排気行程と吸気行程とが一致する一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される既燃ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態としつつ、先行気筒の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比として燃焼を行わせ、この先行気筒から後続気筒にリーン空燃比の既燃ガスを導入させて新たに供給された燃料とともに後続気筒で燃焼させる特殊運転モードの制御を実行する運転モード制御手段を備え、上記先行気筒に接続された気筒間ガス通路の上流端部にガス導出弁を設けるとともに、上記後続気筒に接続された気筒間ガス通路の下流端部にガス導入弁を設け、上記特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を、ガス導出弁の開弁時期よりも遅い時期に設定したものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導出弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点よりも早い時期に設定したものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載の火花点火式エンジンにおいて、後続気筒の排気ガスを排気通路に排出する排気弁と、上記ガス導入弁とを後続気筒に相隣接して配設したものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３の何れかの１項に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁の閉弁時期をガス導出弁の閉弁時期よりも遅い時期に設定したものである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、上記請求項４に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時におけるガス導出弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点ないしその近傍に設定するとともに、ガス導入弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点よりも遅い時期に設定したものである。
【００１５】
請求項６に係る発明は、上記請求項１〜５の何れかの１項に記載の火花点火式エンジンにおいて、特殊運転モードの制御時における後続気筒の排気弁とガス導入弁とのオーバラップ期間をクランク角度で５°以下に設定したものである。
【００１６】
請求項７に係る発明は、上記請求項１〜６の何れかの１項に記載の火花点火式エンジンにおいて、気筒間ガス通路の上流端部および下流端部に設けられたガス導出弁およびガス導入弁をそれぞれ同一径のポペット弁により構成するとともに、ガス導入弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を、ガス導出弁を閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定したものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される２気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の開放時期を比較的に遅い時期に設定し、後続気筒の排気上死点近傍で閉時状態となる排気弁と上記ガス導入弁とのオーバラップ期間を短くすることにより、上記気筒間ガス通路から後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気ポートから排気通路側に吹き抜けるのを効果的に防止することができるため、後続気筒における燃焼性を確保することが可能となる。また、先行気筒側に設けられたガス導出弁の開放時期を比較的に早い時期に設定することにより、先行気筒から気筒間ガス通内に導出される既燃ガスの流動抵抗が増大するのを防止し、既燃ガスをスムーズに流動させることができるという利点がある。
【００１８】
請求項２に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される２気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の開弁時期を後続気筒の排気上死点ないしその近傍に設定したため、上記気筒間ガス通路から後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気行程中に排気ポートを介して排気通路内側に吹き抜けるのを、さらに効果的に防止することができるとともに、ピストンの頭上に設けられたガス導入弁（ポペット弁）が、ピストン上死点付近ではリフトしていない状態にあるため、その分ピストン上死点位置をガス導入弁に近づけることができ、これに対応して後続気筒の幾何学的圧縮比が高められることで、後続気筒を確実に圧縮自己着火させることができる。また、気筒間ガス通路の上流端部に設けられたガス導出弁の開弁時期を上記ガス導入弁の開弁時期よりも後続気筒の排気上死点よりも早い時期に設定したため、先行気筒から気筒間ガス通内に導出される既燃ガスの流動抵抗が効果的に増大するのを効果的に防止し、既燃ガスをスムーズに流動させることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明のように、後続気筒の排気ガスを排気通路に排出する排気弁と、上記ガス導入弁とを相隣接して後続気筒に配設した場合には、上記気筒間ガス通路から後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気ポートを介して排気通路側に吹き抜け易いため、上記のように先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される２気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の開弁時期を、気筒間ガス通路の上流端部に設けられたガス導出弁の開弁時期よりも遅い時期に設定し、後続気筒の排気上死点近傍で停止状態となる排気弁と上記ガス導入弁とのオーバラップ期間を短くすることにより、後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気通路側に吹き抜けるのを防止する効果が顕著に得られるという利点がある。
【００２０】
請求項４に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される２気筒接続状態で、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁を比較的に遅閉じ状態とすることにより、気筒間ガス通路を介して後続気筒内に導入される既燃ガスの流動損失を抑制し、後続気筒内に上記既燃ガスをスムーズに導入させて後続気筒の燃焼性を向上させることができるとともに、先行気筒側のガス導出弁を比較的に早閉じ状態とすることにより、先行気筒の内部ＥＧＲ量を低減して先行気筒に対する新気の導入量を確保することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される２気筒接続状態で、気筒間ガス通路の上流端部に設けられたガス導出弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点ないしその近傍に設定することにより、先行気筒の内部ＥＧＲ量を効果的に低減して先行気筒に対する新気の導入量を充分に確保することができるとともに、気筒間ガス通路の下流端部に設けられたガス導入弁の閉弁時期を先行気筒の排気上死点よりも遅い時期に設定することにより、気筒間ガス通路を介して後続気筒内に導入される既燃ガスの流動損失を効果的に抑制し、後続気筒内に既燃ガスを充分に導入させて後続気筒の燃焼性を確実に向上させることができる。
【００２２】
請求項６に係る発明では、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される２気筒接続状態で、後続気筒の排気弁とガス導入弁とがオーバラップ状態となる期間を略０とすることにより、後続気筒内に導入された上記既燃ガスが排気通路側に吹き抜けるのを可及的に抑制することができる。
【００２３】
請求項７に係る発明は、先行気筒から排出される既燃ガスが後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される２気筒接続状態で、気筒間ガス通路内に導入された上記既燃ガスの圧力がガス導入弁に作用することに起因してガス導入弁が開弁状態となるのを効果的に防止し、後続気筒内に既燃ガスが設定時期よりも早期に導入されることに起因した既燃ガスの吹き抜けを可及的に抑制できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明が適用されるエンジンの概略構成を示し、図２はエンジン本体１の一つの気筒とそれに対して設けられた吸・排気弁等の構造を概略的に示している。これらの図において、エンジン本体１は複数の気筒を有し、図示の実施形態では４つの気筒２Ａ〜２Ｄを有している。各気筒２Ａ〜２Ｄにはピストン３が嵌挿され、ピストン３の上方に燃焼室４が形成されている。各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室４の頂部には点火プラグ７が装備され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでいる。この点火プラグ７には、電子制御による点火時期のコントロールが可能な点火回路８が接続されている。
【００２５】
燃焼室４の側方部には、燃焼室４内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁９が設けられている。この燃料噴射弁９は、図略のニードル弁およびソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。なお、この燃料噴射弁９には、図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ圧縮行程における燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【００２６】
そして、各気筒２Ａ〜２Ｄが所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張および排気の各行程からなるサイクルを行うように構成されており、４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒２Ａ、２番気筒２Ｂ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄと呼ぶと、図５に示すように上記サイクルが１番気筒２Ａ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂの順にクランク角で１８０°ずつの位相差をもって行われる。なお、図５において、ＥＸは排気行程、ＩＮは吸気行程であり、また、Ｆは燃料噴射、Ｓは強制点火を表し、図中の星マークは圧縮着火が行われることを表している。
【００２７】
排気行程と吸気行程が一致する一対の気筒間には、排気行程と吸気行程が一致して両行程がぴったりと重なるときの排気行程側の気筒（当明細書ではこれを先行気筒と呼ぶ）から、吸気行程側の気筒（当明細書ではこれを後続気筒と呼ぶ）に既燃ガスをそのまま導くことができるように、気筒間ガス通路２２が設けられている。当実施形態の４気筒エンジンでは、図５に示すように１番気筒２Ａの排気行程（ＥＸ）と２番気筒２Ｂの吸気行程（ＩＮ）とが重なり、また４番気筒２Ｄの排気行程（ＥＸ）と３番気筒２Ｃの吸気行程（ＩＮ）が重なるので、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂ、および、４番気筒２Ｄと３番気筒２Ｃがそれぞれ一対をなし、１番気筒２Ａおよび４番気筒２Ｄが先行気筒、２番気筒２Ｂおよび３番気筒２Ｃが後続気筒となる。
【００２８】
各気筒の吸・排気ポートとこれに接続される吸気通路、排気通路および気筒間ガス通路は、具体的には次のように構成されている。先行気筒である１番気筒２Ａおよび４番気筒２Ｄには、それぞれ、新気を導入するための吸気ポート１１と、既燃ガス（排気ガス）を排気通路に送り出すための第１排気ポート１２ａと、既燃ガスを後続気筒に導出するための第２排気ポート１２ｂとが配設されている。また、後続気筒である２番気筒２Ｂおよび３番気筒２Ｃには、それぞれ、新気を導入するための第１吸気ポート１１ａと、先行気筒からの既燃ガスを導入するための第２吸気ポート１１ｂと、既燃ガスを排気通路に送り出すための排気ポート１２とが配設されている。
【００２９】
図１に示す例では、先行気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１および後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａが、１気筒当り２個ずつ、燃焼室の一方側半部に並列的に設けられている。また、先行気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排気ポート１２ａおよび第２排気ポート１２ｂならびに後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける第２吸気ポート１１ｂおよび排気ポート１２が、燃焼室の他方側半部に並列的に設けられている。すなわち、後続気筒２Ｂ，２Ｃの他方側半部には、後述するように排気ポート１２を開閉する排気弁３２と、第２吸気ポート１１ｂを開閉するガス導入弁３１ｂとが相隣接して配設されている。
【００３０】
先行気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１および後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａには、吸気通路１５における気筒別の分岐吸気通路１６の下流端が接続されている。各分岐吸気通路１６の下流端近傍には、共通の軸を介して互いに連動する多連スロットル弁１７が設けられており、この多連スロットル弁１７は制御信号に応じてアクチュエータ１８により駆動され、吸入空気量を調節するようになっている。なお、吸気通路１５における集合部より上流の共通吸気通路には吸気流量を検出するエアフローセンサ１９が設けられている。
【００３１】
先行気筒２Ａ，２Ｄにおける第１排気ポート１２ａおよび後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける排気ポート１２には、排気通路２０における気筒別の分岐排気通路２１の上流端部が接続されている。また、１番気筒２Ａと２番気筒２Ｂとの間および３番気筒２Ｃと４番気筒２Ｄとの間には、それぞれ気筒間ガス通路２２が設けられ、先行気筒である１番，４番気筒２Ａ，２Ｄの第２排気ポート１２ｂに気筒間ガス通路２２の上流端部が接続されるとともに、後続気筒である２番，３番気筒２Ｂ，２Ｃの第２吸気ポート１１ｂに気筒間ガス通路２２の下流端部が接続されている。
【００３２】
上記気筒間ガス通路２２には、酸素濃度に応じて出力がリニアに変化するリニアＯ2センサ２５が設けられており、その出力に基づいて所定のリーン空燃比とされる先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量がフィードバック制御されるようになっている。
【００３３】
排気通路２０における分岐排気通路２１の下流の集合部には排気ガス中の酸素濃度を検出することにより空燃比を検出するＯ2センサ２３が設けられている。Ｏ2センサ２３は、理論空燃比付近で出力が急変するλＯ2センサであり、このλＯ2センサ２３の出力に基づいて後続気筒２Ｂ，２Ｃ（各気筒独立状態のときは先行気筒２Ａ，２Ｄを含む）に対する燃料噴射量がフィードバック制御されるように構成されている。さらに、上記Ｏ2センサ２３の下流の排気通路２０には、排気浄化用の三元触媒２４が設けられている。この三元触媒２４は、一般に知られているように、排気ガスの空燃比が理論空燃比（つまり空気過剰率λが１）付近にあるときにＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘに対して高い浄化性能を示す触媒である。
【００３４】
各気筒の吸・排気ポートを開閉する各弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになっている。先行気筒２Ａ，２Ｄにおける吸気ポート１１、第１排気ポート１２ａおよび第２排気ポート１２ｂにはそれぞれ吸気弁３１、排気弁３２ａおよびガス導出弁３２ｂが設けられ、また後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける第１吸気ポート１１ａ、第２吸気ポート１１ｂおよび排気ポート１２にはそれぞれ吸気弁３１ａ、ガス導入弁３１ｂおよび排気弁３２が設けられている。
【００３５】
上記各弁３１，３２ａ，３２ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２は、それぞれ図外のバルブスプリングにより閉止方向に付勢されたポペット弁からなり、各気筒が吸気行程または排気行程にあるときにカムシャフト３３，３４に設けられた駆動カムにより押し下げられて開放状態となるが、その開閉時期は必ずしも上死点や下死点に限らず、必要に応じて上死点または下死点から所定のクランク角だけずれた時期に設定されている。そして、上記気筒間ガス通路２２の下流端部に設けられたガス導入弁３１ｂを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重、つまりガス導入弁３１ｂの閉止状態におけるバルブスプリングの付勢力が、気筒間ガス通路２２の上流端部に設けられたガス導出弁３２ｂを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定されている。なお、ガス導入弁３１ｂとガス導出弁３２ｂとを構成するポペット弁の弁径は、同一径に設定されており、両者のポペット弁の仕様から考えるとバルブスプリングのセット荷重は同一でよいが、本発明の実施形態においては、ガス導入弁３１ｂ側のバルブスプリングのセット荷重をガス導出弁３２ｂ側に比べて相対的に高く設定している。
【００３６】
さらに、上記各弁のうちで第２排気弁３２ａ、ガス導出弁３２ｂ、第１吸気弁３１およびガス導入弁３１ｂに対しては、これらの弁を作動状態と停止状態とに切り換える弁停止機構３５が設けられている。この弁停止機構３５は、従来から知られているため詳しい図示は省略するが、例えば、カムと弁軸との間に介装されたタペットに作動油の給排が可能な油圧室が設けられ、この油圧室に作動油が供給されている状態ではカムの作動が弁に伝えられて弁が開閉作動され、油圧室から作動油が排出されたときにはカムから弁への動力の伝達が遮断されて弁が停止されるように構成されたものである。
【００３７】
後続気筒２Ｂ，２Ｃ側の吸気弁３１ａおよび先行気筒２Ａ，２Ｄ側の排気弁３２ａの弁停止機構３５に対する作動油給排用の通路３６には、第１コントロール弁３７が設けられており、ガス導入弁３１ｂおよびガス導出弁３２ｂの弁停止機構３５に対する作動油給排用の通路３８には、第２コントロール弁３９が設けられている（図３参照）。
【００３８】
図３は、当実施形態における駆動、制御系統の構成を示している。この図において、マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御用のＥＣＵ（コントロールユニット）４０には、エアフローセンサ１９、Ｏ2センサ２３およびリニアＯ2センサ２５からの信号が入力されるとともに、運転状態を判別するためにエンジン回転数を検出する回転数センサ４７とアクセル開度（アクセルペダル踏込み量）を検出するアクセル開度センサ４８とからの信号が入力されるようになっている。このＥＣＵ４０から、点火回路８、各燃料噴射弁９、多連スロットル弁１７のアクチュエータ１８、第１，第２のコントロール弁３７，３９に対して制御信号が出力されるように構成されている。
【００３９】
上記ＥＣＵ４０は、少なくともエンジンの低負荷低回転側の部分負荷領域で、ガス流通経路を２気筒接続状態（図６参照）としつつ、燃焼を行わせる制御手段を構成するものであり、運転状態判別手段４１と、弁停止機構制御手段４２と、吸入空気量制御手段４３と、燃料噴射制御手段４５および点火制御手段４６からなる燃焼制御手段４４とを備えている。
【００４０】
運転状態判別手段４１は、回転数センサ４７およびアクセル開度センサ４８等から出力されたエンジンの運転状態（エンジン回転数およびエンジン負荷）の検出信号に基づき、運転状態が図４に示すような低負荷低回転側の部分負荷領域Ａと、高負荷側ないし高回転側の全負荷領域Ｂと、アイドル運転領域Ｃのいずれの領域にあるかを判別し、所定の条件下（例えばエンジンが完全に暖機された状態）で、エンジンが部分負荷領域Ａにある場合に２気筒接続状態とする特殊運転モードでの燃焼制御を実行し、全負荷領域Ｂまたはアイドル運転領域Ｃにある場合には各気筒独立状態とする通常運転モードでの燃焼制御を実行するように構成されている。
【００４１】
弁停止機構制御手段４２は、上記特殊運転モードおよび通常運転モードの判別結果に応じ、上記各コントロール弁３７，３９を制御することにより、各弁停止機構３５を次のように制御する。
【００４２】
特殊運転モード：先行気筒排気弁３２ａおよび後続気筒吸気弁３１ａを停止状態
ガス導出弁３２ｂおよびガス導入弁３１ｂを作動状態
通常運転モード：先行気筒排気弁３２ａおよび後続気筒吸気弁３１ａを作動状態
ガス導出弁３２ｂおよびガス導入弁３１ｂを停止状態
吸入空気量制御手段４３は、アクチュエータ１８を制御することによりスロットル弁１７の開度（スロットル開度）を制御するものであり、運転状態に応じてマップ等から目標吸入空気量を求め、その目標吸入空気量に応じてスロットル開度を制御する。この場合、特殊運転モードでは、後述のように後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいては分岐吸気通路１６からの吸気導入が遮断された状態で先行気筒から導入されるガス中の過剰空気と新たに供給される燃料との比が理論空燃比（以下これを実質的な理論空燃比という）とされつつ燃焼が行われるので、先行、後続の２気筒分の要求トルクに応じた燃料の燃焼に必要な量の空気（２気筒分の燃料の量に対して理論空燃比となる量の空気）が先行気筒２Ａ，２Ｄに供給されるように、スロットル開度が調節される。
【００４３】
燃焼制御手段４４は、燃料噴射制御手段４５と点火制御手段４６とからなっており、燃料噴射制御手段４５により、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられた燃料噴射弁９からの燃料噴射量および噴射タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御するとともに、点火制御手段４６により運転状態に応じた点火時期の制御および点火停止等の制御を行うように構成されている。そして、特に運転状態が特殊運転モードである場合と通常運転モードである場合とで燃焼の制御（燃料噴射の制御および点火の制御）状態が変更されるようになっている。
【００４４】
すなわち、上記弁停止機構制御手段４２等からなる運転モード制御手段により、エンジンが特殊運転モードの制御が実行される部分負荷領域Ａでは、先行気筒２Ａ，２Ｄに対しては、空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比、好ましくは理論空燃比の略２倍もしくはそれ以上とするように燃料噴射量が制御されるとともに、圧縮行程で燃料を噴射して混合気の成層化を行わせるように噴射タイミングが設定され、かつ、圧縮上死点付近で強制点火を行わせるように点火タイミングが設定される。一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃに対しては、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに対して燃料が供給され、実質的な理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されるとともに、吸気行程で燃料を噴射するように噴射タイミングが設定されるとともに、運転状態に応じて圧縮自己着火または強制点火による燃焼が行われるようになっている。
【００４５】
また、エンジンが全負荷領域Ｂまたはアイドル運転領域Ｃにある場合には、各気筒２Ａ〜２Ｄの空燃比を理論空燃比もしくはそれ以下とするように燃料噴射量を制御して通常運転モードの燃焼制御が実行され、例えば通常運転モードにおける大部分の領域で各気筒２Ａ〜２Ｄの空燃比を理論空燃比とし、最高負荷およびその付近の運転領域で各気筒２Ａ〜２Ｄの空燃比を理論空燃比よりリッチとする制御が実行される。そして、この場合に、各気筒２Ａ〜２Ｄに対して吸気行程で燃料を噴射して混合気を均一化するように噴射タイミングを設定し、かつ各気筒２Ａ〜２Ｄで強制点火を行わせるように制御される。
【００４６】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図５〜図９を参照しつつ説明する。特殊運転モードでは、前述のように先行気筒２Ａ，２Ｄの排気弁３２ａおよび後続気筒２Ｂ，２Ｃの吸気弁３１ａが停止状態、気筒間ガス通路２２の上流端部に設けられたガス導出弁３２ｂおよび気筒間ガス通路２２の下流端部に設けられたガス導入弁３１ｂが作動状態とされることにより、実質的な新気およびガスの流通経路が、図６に示すような２気筒接続状態とされ、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスがそのまま気筒間ガス通路２２を介して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入されるとともに、この後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出される排気ガスのみが排気通路２０に導かれることになる。
【００４７】
上記２気筒接続状態において、先行気筒２Ａ，２Ｄにそれぞれ吸気行程で吸気通路１５から新気が導入され（図６中の矢印ａ）、先行気筒２Ａ，２ＤではリニアＯ2センサ２５によって検出される空燃比が理論空燃比の略２倍ないしそれ以上の超リーン空燃比となるように燃料噴射量がフィードバック制御されつつ、圧縮行程で燃料が噴射され、かつ所定の点火時期に点火が行われることにより、超リーン空燃比での成層燃焼が行われる（図５参照）。
【００４８】
その後、先行気筒２Ａ，２Ｄの吸気行程と後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気行程が一致する期間に、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出された既燃ガスがガス通路２２を通って後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入される（図５中の白抜き矢印および図６中の矢印ｂ）。そして、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて、実質的な理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ、吸気行程で燃料が噴射された後、圧縮行程の上死点付近で燃焼室内の圧力および温度が上昇して圧縮自己着火が行われる。
【００４９】
この場合、図７に示すように、気筒間ガス通路２２の下流端部に設けられた上記ガス導入弁３１ｂの開弁時期α１が、後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気上死点ＴＤＣないしその近傍に設定されるとともに、気筒間ガス通路２２の上流端部に設けられた上記ガス導出弁３２ｂの開弁時期β１が、後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気上死点ＴＤＣよりも所定のクランク角度、例えば５０°ＣＡ（クランクアングル）だけ前に設定されることにより、特殊運転モードの制御時における上記ガス導入弁３１ｂの開弁時期α１がガス導出弁３２ｂの開弁時期β１よりも遅い時期に設定されている。
【００５０】
なお、本発明の実施形態では、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比制御の精度を高めるために、気筒間ガス通路２２にリニアＯ2センサ２５を設けて先行気筒２Ａ，２Ｄの燃料噴射量をフィードバック制御しているが、上記リニアＯ2センサ２５はなくてもよい。すなわち、先行気筒２Ａ，２Ｄの燃料噴射量は、エアフローセンサ１９、Ｏ2センサ２３、回転数センサ４７、アクセル開度センサ４８、ＥＣＵ４０から、エンジンの運転状態に応じて予め設定された空燃比となるように、吸入空気量に対応する先行気筒２Ａ，２Ｄの燃料噴射量を決定し（オープン制御）、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいては、Ｏ2センサ２３の出力に基づいて、理論空燃比となるように燃料の噴射量をフィードバック制御してもよい。さらに、Ｏ2センサ２３の出力に基づいて、先行気筒２Ａ，２Ｄと後続気筒２Ｂ，２Ｃの双方の燃料噴射量を決定してもよい。
【００５１】
一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃに設けられた排気弁３２の閉弁時期γ２が、後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気上死点ＴＤＣまたはその近傍、例えば排気上死点ＴＤＣ後の４°ＣＡ程度の時期に設定され、後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃焼室に相隣接して設けられた上記排気弁３２とガス導入弁３１ｂとのオーバラップ期間ＯＢがクランク角度で５°ＣＡ以内に設定されることにより、上記排気弁３２とガス導入弁３１ｂとが実質的にオーバラップ状態となる期間が略０となるように構成されている。
【００５２】
また、気筒間ガス通路２２の上流端部に設けられた上記ガス導出弁３２ｂの閉弁時期β２が、先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣないしその近傍に設定されるとともに、気筒間ガス通路２２の下流端部に設けられた上記ガス導入弁３１ｂの閉弁時期α２が、先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣよりも所定のクランク角度、例えば５４°ＣＡだけ後に設定されることにより、特殊運転モードの制御時における上記ガス導入弁３１ｂの閉弁時期α２がガス導出弁３２ｂの閉弁時期β２よりも遅い時期に設定されている。
【００５３】
上記ガス導入弁３１ｂおよびガス導出弁３２ｂのリフト特性は、図８に示すように、弁開放時および弁閉止時に、それぞれ定速度で弁開度が変化する開き側緩衝部Ｌ１および閉じ側緩衝部Ｌ２を有するとともに、これらの緩衝部Ｌ１，Ｌ２の間に揚程部Ｈを有するように設定されている。この実施形態では、上記弁開放時の開き側緩衝部Ｌ１と揚程部Ｈとの境界点、例えば上記ガス導入弁３１ｂおよびガス導出弁３２ｂのリフト量が０．４ｍｍ程度となってリフト速度が急変する時点、詳しくはリフト速度が定速度区間から正加速度区間に切り替わる時点を開弁時期α１，β１と定義し、リフト速度が正加速度区間（閉じ側緩衝部Ｌ２）から定速度区間（揚程部Ｈ）に切り替わる時点を上記閉弁時期α２，β２と定義する。
【００５４】
上記のように先行気筒２Ａ，２Ｄから排出された高温の既燃ガスが上記気筒間ガス通路２２を介して後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入されるように構成したため、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは吸気行程で燃焼室内の温度を効果的に上昇させることができるとともに、この状態から、さらに圧縮行程で圧力および温度を上昇させることにより、圧縮行程の上死点付近で混合気を充分に圧縮自己着火させ得る程度まで燃焼室内の温度を上昇させることができる。しかも、上記先行気筒２Ａ，２Ｄから導出された既燃ガスが後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入されるまでの間に充分にミキシングされて均一に分布するとともに、吸気行程で後続気筒２Ｂ，２Ｃに噴射された燃料も圧縮行程終期までの間に燃焼室内全体に分散するので、理想的な同時圧縮着火の条件を満たすような混合気の分布状態が得られることになる。
【００５５】
したがって、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、多量のＥＧＲガス相当の既燃ガス成分を含み、かつ、空燃比がリーンであるという条件下であっても、同時圧縮着火により燃焼が急速に行われる等より、エンジンの熱効率が大幅に向上されることとなる。つまり、先行気筒２Ａ，２Ｄでは超リーンでの成層燃焼により熱効率が高められるとともにポンピングロスが低減され、かつ後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄと同様にポンピングロス低減効果が得られるとともに、均一な混合気分布状態で圧縮着火が行われることにより熱効率が高められるため、これらの作用により、燃費が大幅に改善されることとなる。さらに、上記後続気筒２Ｂ，２Ｃでの圧縮自己着火が先行気筒２Ａ，２Ｄから導出される既燃ガスの温度を利用して達成されるため、格別の加熱手段を用いたりエンジンの圧縮比を極端に高くしたりする等の構成を採用することなく、広い運転範囲に亘って圧縮自己着火を行わせることができるという利点がある。
【００５６】
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。
【００５７】
そして、上記のように特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁３１ｂの開弁時期α１を、ガス導出弁３２ｂの開弁時期β１よりも遅い時期に設定したため、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスが後続気筒２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入される２気筒接続状態で、後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気上死点近傍で閉弁状態となる排気弁３２と上記ガス導入弁３１ｂとのオーバラップ期間ＯＢを短くすることにより、上記気筒間ガス通路２２から後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に導入された上記既燃ガスが排気ポート１２を介して排気通路２０側に吹き抜けるのを効果的に防止し、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける燃焼性を確保できるという利点がある。しかも、気筒間ガス通路２２の上流端部に設けられたガス導出弁３２ｂを早期に開放することにより、先行気筒２Ａ，２Ｄから気筒間ガス通路２２内に導出される既燃ガスの流動抵抗が増大するのを防止して既燃ガスをスムーズに流動させることができる。
【００５８】
また、上記のように特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁３１ｂの開弁時期α１を、排気弁３２の閉弁時期γ２とともに、後続気筒の２Ｂ，２Ｃの排気上死点ＴＤＣまたはその近傍に設定することにより、ピストン上死点時において排気弁３２とガス導入弁３１ｂとが実質的にリフトしていない状態であることから、後続気筒２Ｂ，２Ｃのピストン上死点位置を比較的に高く設定でき、その分、先行気筒２Ａ，２Ｄに比べて後続気筒２Ｂ，２Ｃの幾何学的圧縮比を高い値に設定することができて、後続気筒２Ｂ，２Ｃを効果的に圧縮自己着火させることができる。なお、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、特殊運転モードおよび通常運転モードに何れにおいも均質燃焼が行われるため、この均質燃焼に適するように燃焼室４の底面、つまりピストン３の上面をフラットに形成することが可能であり、これによっても先行気筒２Ａ，２Ｄに比べて後続気筒２Ｂ，２Ｃの幾何学的的圧縮比を、さらに増大させることが可能となる。
【００５９】
上記実施形態に示すように、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁３１ｂの開弁時期α１を後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気上死点ＴＤＣないしその近傍に設定した場合には、後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気行程中に、上記気筒間ガス通路２２から後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に上記既燃ガスが導入されることに起因した排気通路２０側への既燃ガスの吹き抜けを、さらに効果的に防止して後続気筒２Ｂ，２Ｃにおける燃焼性を確保することができるとともに、後続気筒２Ｂ，２Ｃの有効圧縮比を充分に上昇させて後続気筒２Ｂ，２Ｃを効果的に圧縮自己着火させることができる。しかも、ガス導出弁３２ｂの開弁時期β１を後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気上死点ＴＤＣよりも所定のクランク角度だけ早い時期に設定することにより、先行気筒２Ａ，２Ｄから気筒間ガス通路２２内に導出される既燃ガスの流動抵抗が増大するのを効果的に防止して既燃ガスをスムーズに流動させることができる。
【００６０】
また、上記実施形態に示すように、後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気ガスを排気通路２０に排出する排気弁３２と、上記ガス導入弁３１ｂとが相隣接して後続気筒２Ｂ，２Ｃに配設されている場合には、上記気筒間ガス通路２２から後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に導入された上記既燃ガスが排気ポート１２を介して排気通路２０側に吹き抜け易い傾向にあるため、上記のように先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスが後続気筒２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入される２気筒接続状態で、気筒間ガス通路２２の下流端部に設けられたガス導入弁３１ｂの開弁時期α１を、気筒間ガス通路２２の上流端部に設けられたガス導出弁３２ｂの開弁時期β１よりも遅い時期に設定し、後続気筒２Ｂ，２Ｃに設けられた排気弁３２と上記ガス導入弁３１ｂとのオーバラップ期間ＯＢを短くすることにより、後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に導入された上記既燃ガスの排気通路２０への吹き抜けを防止する効果が顕著に得られるという利点がある。
【００６１】
さらに、上記実施形態では、特殊運転モードの制御時におけるガス導入弁３１ｂの閉弁時期α２をガス導出弁３２ｂの閉弁時期β２よりも遅い時期に設定し、上記ガス導入弁３１ｂを相対的に遅閉じ状態とするように構成したため、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスの後続気筒２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入される際に、大きな流動損失が生じるのを防止し、後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する上記既燃ガスの導入量充分に確保して後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃焼性を向上させることができる。しかも、ガス導出弁３２ｂを相対的に早閉じ状態とすることにより、先行気筒２Ａ，２Ｄの内部ＥＧＲ量が増大するのを防止して先行気筒２Ａ，２Ｄに対する新気の導入量を充分に確保することができる。したがって、先行気筒２Ａ，２Ｄにおける燃焼性を向上させて高温の既燃ガスを後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に導入させることにより、後続気筒２Ｂ，２Ｃの圧縮自己着火性を効果的に向上させることができるとともに、運転状態に応じたエンジン出力が得られるという利点がある。
【００６２】
特に、上記実施形態に示すように、特殊運転モードの制御時におけるガス導出弁３２ｂの閉弁時期β２を先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣないしその近傍に設定した場合には、先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣ後にガス導出弁３２ｂが開状態に維持されることに起因した内部ＥＧＲの発生を効果的に抑制し、先行気筒２Ａ，２Ｄに対する新気の導入量を充分に確保することができる。しかも、後続気筒２Ｂ，２Ｃ側のガス導入弁３１ｂの閉弁時期α２を、先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣよりも所定クランク角度だけ遅い時期に設定することにより、後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に上記既燃ガスを、よりスムーズに導入させて後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃焼性を確実に向上させることができる。
【００６３】
さらに、上記実施形態では、特殊運転モードの制御時における後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気弁３２とガス導入弁３１ｂとのオーバラップ期間ＯＢをクランク角度で５°ＣＡ以下に設定したため、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスが後続気筒２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入される２気筒接続状態で、後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気弁３２とガス導入弁３１ｂとがオーバラップ状態となる期間を略０とすることにより、後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に導入された上記既燃ガスが排気通路２０側に吹き抜けるのを可及的に抑制することができる。
【００６４】
しかも、後続気筒２Ｂ，２Ｃが排気上死点ＴＤＣとなった時点では、上記排気弁３２およびガス導入弁３１ｂのリフト量が実質的に０となるように構成することにより、排気弁３２およびガス導入弁３１ｂとピストン３との干渉を防止しつつ、ピストン３の上死点位置を高く設定することができる。したがって、後続気筒２Ｂ，２Ｃの幾何学的圧縮比を高めることによりエンジンの出力性能を向上させることができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、気筒間ガス通路２２の上流端部および下流端部に設けられたガス導出弁３２ｂおよびガス導入弁３１ｂを、それぞれ同一径のポペット弁により構成するとともに、ガス導入弁３１ｂを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を、ガス導出弁３２ｂを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重よりも高い値に設定したため、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスが後続気筒２Ｂ，２Ｃに気筒間ガス通路２２を介して導入される２気筒接続状態で、上記ガス導入弁３１ｂに作用する既燃ガスの圧力に応じてガス導入弁３１ｂが設定時期以前に開弁状態となるのを効果的に防止し、後続気筒３１ｂ内に既燃ガスが早期に導入されることに起因した既燃ガスの吹き抜けを抑制することができる。しかも、上記ガス導出弁３２ｂを閉止方向に付勢するバルブスプリングのセット荷重を比較的に低い値に設定することにより、上記ガス導出弁３２ｂの開閉応答性を向上させることができるという利点がある。
【００６６】
一方、高負荷側ないし高回転側の全負荷領域Ｂおよびアイドル運転領域Ｃでは、前述のように第１排気弁３２ａおよび第１吸気弁３１ａが作動状態とされるとともに、ガス導出弁３２ｂガス導入弁３１ｂが停止状態とされることにより、実質的な新気および既燃ガスの流通経路は図９に示すようになり、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート１１，１１ａおよび排気ポート１２ａ，１２が独立し、吸気通路１５から各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート１１，１１ａに新気がそれぞれ導入されるとともに、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート１２ａ，１２から排気通路２０に既燃ガスが排出される。そして、上記通常運転モードの制御状態では理論空燃比もしくはそれよりややリッチとなるように吸入空気量および燃料噴射量が制御されることにより、全負荷領域Ｂにおける出力性能が確保され、かつ上記アイドル運転領域Ｃにおける燃焼安定性が保持されるとともに、三元触媒２４の早期活性化が図られるようになっている。
【００６７】
なお、図４に示すアイドル運転領域Ｃで通常運転モードの制御を実行するように構成した上記実施形態に代え、アイドル運転領域Ｃで特殊運転モードの制御を実行するようにしてもよい。この場合、上記アイドル運転領域Ｃでは、図１０（ａ）に示すように、ガス導入弁３１ｂの閉弁時期α２を先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣ後の２４°ＣＡ程度に設定するとともに、先行気筒２Ａ，２Ｄに設けられた吸気弁３１の開閉時期を破線で示す通常時に比べて所定のクランク角度、例えば３６°ＣＡだけ進角させ、かつ上記アイドル運転領域Ｃよりも高負荷側の部分負荷領域Ａでは、図１０（ｂ）に示すように、ガス導入弁３１ｂの閉弁時期αを２先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣ後の８４°ＣＡ程度に設定することにより、ガス導入弁３１ｂを極端な遅閉じ状態とするように、切換機構により上記ガス導入弁３１ｂの開閉タイミングを切り換えることが望ましい。
【００６８】
すなわち、図１１に示すように、ガス導入弁３１ｂの動弁機構には、各弁を作動状態と停止状態とに切り換えるとともに、上記ガス導入弁３１ｂの開弁期間を切り換える切換機構３５ａが設けられている。この切換機構３５ａは、ガス導入弁３１ｂの上方に配設されたカムシャフト３４と、このカムシャフト３４とガス導入弁３１ｂとの間に配設されたロッカシャフト５５と、このロッカシャフト５５に支持された第１〜第３ロッカアーム５６〜５８とを有している。また、上記カムシャフト３４には、円形の外周面を有する弁停止用の第１カム５２と、リフト量の大きい突部（カムノーズ）を有する弁駆動用の第２カム５３と、リフト量の小さい突部５４を有する弁駆動用の第３カム５４とが一体に形成されている（図１２参照）。
【００６９】
上記第１ロッカアーム５６は、第１カム５２に対応した位置に配設されるとともに、その先端部には上記ガス導入弁３１ｂの弁軸上端に当接する当接部６０が設けられている。一方、上記第２，第３ロッカアーム５７，５８は、第１ロッカアーム５６を挟むようにその両側方に配設されるとともに、第１ロッカアーム５６とは切り離された状態で、図外の付勢手段により、それぞれ上記第２，第３カム５３，５４にそれぞれ圧接されるように付勢されている。また、第２，第３ロッカアーム５７，５８は、上記第１ロッカアーム５６と連結可能に構成されている。そして、上記第２，第３ロッカアーム５７，５８に設けられたプランジャー（図示せず）が、第１，第２作動油給排通路から供給された作動油により駆動され、その先端部が上記第１ロッカアーム５６に形成された連結孔（図示せず）内に挿入される等により、上記第１ロッカアーム５６と、第２ロッカアーム５７または第３ロッカアーム５８の一方とが一体に連結された状態で揺動変位するようになっている。
【００７０】
具体的には、上記第１，第２作動油給排通路に設けられた第１，第２コントロール弁により上記第１，第２作動油給排通路からの作動油の給排が制御されて第１ロッカアーム５６と、第２ロッカアーム５７とが一体に連結されることにより、上記第２カム５３により駆動される第２ロッカアーム５７の駆動力が第１ロッカアーム５６に伝達されて上記ガス導入弁３１ｂが図１０（ｂ）に示すタイミングで開閉駆動される。また、第１ロッカアーム５６と、第３ロッカアーム５８とが一体に連結されることにより、上記第３カム５４により駆動される第３ロッカアーム５８の駆動力が第１ロッカアーム５６に伝達されて上記ガス導入弁３１ｂが図１０（ａ）に示すタイミングで開閉駆動される。なお、第１ロッカアーム５６が第２，第３ロッカアーム５７，５８から切り離された状態となると、ガス導入弁３１ａが閉弁状態に維持される。
【００７１】
また、先行気筒２Ａ，２Ｄの排気弁３１の動弁機構には、位相が異なるように配設された第２カム５３と第３カム５４とが設けられ、上記動弁機構３５と同様に、第１ロッカアーム５６に対して第２ロッカアーム５７または第３ロッカアーム５８が選択的に連結されることにより、図１０（ａ）に示す早開き早閉じタイミングと、図１０（ｂ）に示すように先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣまたはその近傍で開状態となる通常のタイミングとに切換制御されるようになっている。なお、図１２の仮想線Ｒで示すカムは、ガス導出弁３２ｂ用の駆動カムである。
【００７２】
上記のようにエンジンのアイドル運転領域Ｃでは、図１０（ａ）に示すように、ガス導入弁３１ｂの閉弁時期α２を、上記部分負荷領域Ａよりも早い時期、例えば先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣ後の所定クランク角度（例えば２４°ＣＡ）に設定したため、後続気筒２Ｂ，２Ｃの有効圧縮比を効果的に増大させることができる。したがって、後続気筒２Ｂ，２Ｃに設けられた排気弁３２の閉弁時期とともにガス導入弁３１ｂの開弁時期α１を後続気筒２Ｂ，２Ｃの排気上死点またはその近傍に設定することにより幾何学的圧縮比を高めに設定できることと併せて、後続気筒２Ｂ，２Ｃの圧縮自己着火性を向上させることができ、先行気筒２Ａ，２Ｄから導出される既燃ガスの温度が比較的に低いアイドル運転領域Ｃにおいても、後続気筒２Ｂ，２Ｃを効果的に圧縮自己着火させることができる。
【００７３】
しかも、上記実施形態に示すように、エンジンのアイドル運転領域Ｃで、先行気筒２Ａ，２Ｄの吸気弁３１の開閉タイミングを、通常時に比べて所定のクランク角度（例えば３６°ＣＡ）だけ進角させることにより、吸気弁３１を早閉じするように構成した場合には、先行気筒２Ａ，２Ｄの有効圧縮比を増大させて燃焼温度を上昇させることができるため、後続気筒２Ｂ，２Ｃに高温の既燃ガス導入させて、その圧縮自己着火性を効果的に向上させることができる。
【００７４】
一方、上記アイドル運転領域Ｃよりも高負荷側の部分負荷領域Ａでは、図１０（ｂ）に示すように、ガス導入弁３１ｂの閉弁時期α２を先行気筒２Ａ，２Ｄの排気上死点ＴＤＣ後の８４°ＣＡ程度に設定することにより、ガス導入弁３１ｂを極端な遅閉じ状態として後続気筒２Ｂ，２Ｃの有効圧縮比を低減するように構成したため、圧縮上死点ＴＤＣ前に混合気が自然着火するノッキングの発生を効果的に抑制し、ノッキングに起因したマイナストルクが発生することによる出力の低下および異音の発生等を防止することができる。したがって、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいて圧縮着火による燃焼を行うことができる運転領域Ａを、より高負荷の領域まで拡大することが可能となる。
【００７５】
なお、上記アイドル領域Ｃにおいて、圧縮上死点ＴＤＣ前の上死点近傍で後続気筒２Ｂ，２Ｃ内の混合気に点火することにより、圧縮自己着火をアシストする着火アシスト制御を実行するようにしてもよい。この場合には、先行気筒２Ａ，２Ｄから導出された既燃ガスを後続気筒２Ｂ，２Ｃ内に導入して筒内温度を上昇させた状態で、混合気に点火することにより、適正時期に後続気筒２Ｂ，２Ｃ内を確実に圧縮自己着火させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。
【図２】エンジン本体等の概略断面図である。
【図３】本発明に係る制御装置の実施形態を示す説明図である。
【図４】運転領域を示す説明図である。
【図５】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６】特殊運転モードの新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図７】特殊運転モードにおける弁の開閉タイミングを示す説明図である。
【図８】弁のリフト特性を示す説明図である。
【図９】通常運転モードの新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図１０】特殊運転モードにおける弁の開閉タイミングの別の例を示す説明図である。
【図１１】動弁機構に設けられた切換機構の具体的構成を示す斜視図である。
【図１２】切換機構に設けられたカムの具体的構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  エンジン本体
２Ａ，２Ｄ  １番，４番気筒（先行気筒）
２Ｂ，２Ｃ  ２番，３番気筒（後続気筒）
９  燃料噴射弁
１５  吸気通路
２０  排気通路
２２  気筒間ガス通路
３１ｂ  ガス導入弁
３２  後続気筒の排気弁
３２ｂ  ガス導出弁
４２  弁停止機構制御手段（運転モード制御手段）
４４  燃焼制御手段
【図１】
2005054677.tif 000003
【図２】
2005054677.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005054677.tif 000007
【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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