(57)【要約】【課題】  アイドル運転時の燃焼安定性を確保しつつ、大きな燃費改善効果とコスト低減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。【解決手段】  火花点火式エンジン１の制御装置において、先行気筒２Ａから排出されるガスが後続気筒２Ｂに導入され、その排ガスが排気通路２０に導かれるような２気筒接続状態とし、先行気筒２Ａでリーン空燃比での成層燃焼を行わせ、その既燃ガスを後続気筒２Ｂに導入させて新たに供給された燃料とともに均質燃焼を行わせる特殊運転モードと、先行気筒２Ａでの燃焼を行わず、後続気筒２Ｂに未燃ガスをそのまま導入させ、後続気筒２Ｂで略理論空燃比で均質燃焼を行わせる特殊アイドル運転モードとを有し、少なくとも低負荷低回転域での運転時には特殊運転モードが選択され、アイドル運転時には特殊アイドル運転モードが選択されるようにする。【選択図】        図１
2005105973.tif 000002
【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の制御装置において、
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出されるガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態となるガス流通経路が構成され、
運転モードとして、少なくとも、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒で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成層燃焼を行わせ、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均質燃焼を行わせる特殊運転モードと、
ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒での燃焼を行わず、この先行気筒から後続気筒に未燃ガスをそのまま導入させ、上記後続気筒で理論空燃比又はそれよりリッチな空燃比で火花点火によって均質燃焼を行わせる特殊アイドル運転モードとを有し、
少なくとも低負荷低回転域での運転時には上記特殊運転モードが選択され、アイドル運転時には上記特殊アイドル運転モードが選択される
ことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項２】
吸気通路から各気筒の吸気ポートに新気を導入するとともに各気筒の排気ポートから排出される排気ガスを上記排気通路に導く各気筒独立状態となるガス流通経路が構成され、
運転モードとして、ガス流通経路を上記各気筒独立状態として各気筒で燃焼を行わせる通常運転モードを有し、
所定のエンジン状態のとき、上記特殊運転モードの禁止条件が成立し、その禁止条件成立時には上記特殊運転モード及び上記特殊アイドル運転モードに代えて上記通常運転モードが選択される
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】
エンジンの温度状態を検出するエンジン温度検出手段を備え、
上記特殊運転モードの禁止条件は、上記エンジン温度検出手段による検出温度が所定値よりも低いときに成立する
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】
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の制御装置において、
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される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、その浄化のための触媒を備えた排気通路に導かれるような２気筒接続状態となるガス流通経路が構成され、
上記触媒の温度状態を検出する触媒温度検出手段を備え、
運転モードとして、少なくとも、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒で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成層燃焼を行わせ、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均質燃焼を行わせる特殊運転モードと、
ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒での燃焼を行わず、この先行気筒から後続気筒に未燃ガスをそのまま導入させ、上記後続気筒で理論空燃比又はそれよりリッチな空燃比で火花点火によって均質燃焼を行わせる特殊アイドル運転モードとを有し、
少なくとも低負荷低回転域での運転時には上記特殊運転モードが選択され、
アイドル運転時であって、且つ上記触媒温度検出手段による検出温度が所定値よりも低いときには上記特殊アイドル運転モードが選択される
ことを特徴とする火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項５】
アイドル運転時であって、且つ上記触媒温度検出手段による検出温度が所定値以上のときには上記特殊運転モードが選択される
ことを特徴とする請求項４記載の火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項６】
上記特殊運転モードにおいて、上記後続気筒での圧縮自己着火が促進するように、圧縮自己着火の適正なタイミングの前に着火アシスト用として点火を行う着火アシスト手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか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】
【技術分野】
【０００１】
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コスト低減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の制御装置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の制御装置において、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出されるガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態となるガス流通経路が構成され、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒で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成層燃焼を行わせ、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均質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）。以下このような燃焼を行う運転モードを特殊運転モードという。
【０００７】
少なくとも低負荷低回転域で特殊運転モードを適用すると、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、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と新たに供給された燃料とともに均質燃焼が行われて、ポンピングロス低減による燃費改善効果が得られる。しかも、後続気筒での空燃比を実質的な理論空燃比（既燃ガス中の残存酸素量と燃焼に供される燃料との関係が理論空燃比の関係にある）とすれば、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触媒が不要となり、コスト低減と一層の燃費改善を図ることができる。
【０００８】
以上のように特殊運転モードでは格段に燃費向上とコスト低減が図られるので、アイドル運転時を含むできるだけ広範囲の運転領域で特殊運転モードを適用することが望ましい。しかしアイドル運転時に特殊運転モードを適用すると、次のように燃焼安定性の確保が難しいという問題が発生する。
【０００９】
一般的にアイドル運転時には低回転、低負荷のために燃焼安定性が低下する。一方、特殊運転モードでは、後続気筒での燃焼が既燃ガスを導いてなされるので、多量のＥＧＲ（排気再循環）がなされたような状態となるため、燃焼安定性に不利となる。従って、アイドル運転時に特殊運転モードを適用すると、燃焼安定性に不利な条件が重なって、その確保が困難となる。
【００１０】
この問題の対策として、アイドル運転時には各気筒で独立して燃焼させる従来の一般的な燃焼（以下このような燃焼を行う運転モードを通常運転モードという。）を選択する必要があった。
【００１１】
そのため、特殊運転モード中であっても、アイドル運転状態となるたびに通常運転モードに切換える必要があり、ガス流通経路の切換え頻度が高かった。ガス流通経路の切換え頻度が高いと、切換えに伴う応答遅れのために燃費改善効果が目減りしたり、各作動部の耐久性確保のためにコストアップを招いたりするので望ましくない。
【００１２】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、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、アイドル運転時の燃焼安定性を確保しつつ、ガス流通経路の切換え頻度を低減させることによって更に大きな燃費改善効果とコスト低減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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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の制御装置において、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出されるガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態となるガス流通経路が構成され、運転モードとして、少なくとも、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒で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成層燃焼を行わせ、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均質燃焼を行わせる特殊運転モードと、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒での燃焼を行わず、この先行気筒から後続気筒に未燃ガスをそのまま導入させ、上記後続気筒で理論空燃比又はそれよりリッチな空燃比で火花点火によって均質燃焼を行わせる特殊アイドル運転モードとを有し、少なくとも低負荷低回転域での運転時には上記特殊運転モードが選択され、アイドル運転時には上記特殊アイドル運転モードが選択されることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、少なくとも低負荷低回転域で選択される特殊運転モードにおいて、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、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均質燃焼が行われて、ポンピングロス低減による燃費効果が得られる。
【００１５】
また、後続気筒での空燃比を実質的な理論空燃比とすれば、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るのでリーンＮＯｘ触媒が不要となり、コスト低減と一層の燃費改善を図ることができる。
【００１６】
そして、アイドル運転時に選択される特殊アイドル運転モードでは、ガス流通経路が特殊運転モードと同じ２気筒接続状態となる。このため、アイドル運転状態となるたびにガス流通経路を切換える必要がなく、ガス流通経路の切換え頻度を低減することができる。従って、切換えに伴う応答遅れのために燃費改善効果が目減りしたり、各作動部の耐久性確保のためにコストアップしたりすることを防止することができる。
【００１７】
しかも特殊アイドル運転モードでは、後続気筒には先行気筒を経由した未燃ガスが導かれる。先行気筒では燃焼を行わないので、この未燃ガスは先行気筒を素通りした新気となる。そして、後続気筒での燃焼のために供給された燃料（後続気筒内に直接噴射しても、それ以前に既燃ガス中に予め混合しても良い）との空燃比が理論空燃比又はそれよりリッチな空燃比とされ、均質燃焼が行われるので、燃焼安定性を充分確保することができる。
【００１８】
更に、特殊アイドル運転モードでは、後続気筒での燃焼を行うので、後続気筒の温度が適度に高温となっている。従って、その後特殊運転モードに移行したとき、後続気筒において圧縮自己着火による燃焼を行い易くなる。圧縮自己着火は、点火プラグによる強制点火を行わず、圧縮行程後半で燃焼室内を高温、高圧とすることによって燃料に自己着火させるものである。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。後続気筒で圧縮自己着火を行わせるためには、燃焼室内を高温、高圧にする必要があるが、特殊運転モードでは先行気筒からの高温の既燃ガスを後続気筒に導入するため、圧縮自己着火が可能となる。上記のように特殊アイドル運転モードで後続気筒の温度が予め高められるので、特殊運転モードに移行後、速やか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。
【００１９】
また、上記構成において、吸気通路から各気筒の吸気ポートに新気を導入するとともに各気筒の排気ポートから排出される排気ガスを上記排気通路に導く各気筒独立状態となるガス流通経路が構成され、運転モードとして、ガス流通経路を上記各気筒独立状態として各気筒で燃焼を行わせる通常運転モードを有し、所定のエンジン状態のとき、上記特殊運転モードの禁止条件が成立し、その禁止条件成立時には上記特殊運転モード及び上記特殊アイドル運転モードに代えて上記通常運転モードが選択されるようにする（請求項２）ことも有効である。
【００２０】
このようにすると、特殊運転モードが禁止されるときにはアイドル運転時の特殊アイドル運転モードも禁止され、通常運転モードとなる。この場合も、アイドル運転状態となるたびにガス流通経路を切換える必要がなく、ガス流通経路の切換え頻度を低減することができる。また、通常運転モードは、従来の一般的なエンジンの燃焼形態と同様なので、アイドル運転時の燃焼安定性も確保することができる。
【００２１】
なお、上記特殊運転モードの禁止条件としては、エンジンの温度状態を検出するエンジン温度検出手段を備え、上記特殊運転モードの禁止条件は、上記エンジン温度検出手段による検出温度が所定値よりも低いときに成立する（請求項３）ようにすると良い。
【００２２】
このようにすると、燃焼安定性の低いエンジン低温時には特殊運転モードが禁止されて通常運転モードが選択されるので、エンジン低温時における燃焼安定性を確保することができる。
【００２３】
また、請求項４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の制御装置において、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出される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、その浄化のための触媒を備えた排気通路に導かれるような２気筒接続状態となるガス流通経路が構成され、上記触媒の温度状態を検出する触媒温度検出手段を備え、運転モードとして、少なくとも、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒で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成層燃焼を行わせ、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均質燃焼を行わせる特殊運転モードと、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒での燃焼を行わず、この先行気筒から後続気筒に未燃ガスをそのまま導入させ、上記後続気筒で理論空燃比又はそれよりリッチな空燃比で火花点火によって均質燃焼を行わせる特殊アイドル運転モードとを有し、少なくとも低負荷低回転域での運転時には上記特殊運転モードが選択され、アイドル運転時であって、且つ上記触媒温度検出手段による検出温度が所定値よりも低いときには上記特殊アイドル運転モードが選択されることを特徴とする。
【００２４】
このようにすると、請求項１の構成と同様に熱効率の向上とポンピングロスの低減によって燃費改善が図られ、リーンＮＯｘ触媒が不要となることによるコスト低減を図ることができる。
【００２５】
更に、触媒温度が低いとき（不活性状態にあるとき）には、特殊アイドル運転モードとすることによって特殊運転モードよりも触媒の温度上昇を促進することができる。特殊運転モードと特殊アイドル運転モードとは、共に２気筒接続状態であるが、アイドル時に、特殊運転モードと特殊アイドル運転モードで同等の仕事（同等のトルク生成）をした時の排気温度を比べると、特殊運転モードでは先行気筒が成層リーン燃焼し、後続気筒は先行気筒の熱い既燃ガスが導入されて圧縮自己着火燃焼となり、成層リーン燃焼及び圧縮自己着火燃焼ともに低温燃焼の形態であるため、後続気筒から排出される排気の温度は比較的低い温度状態となる。一方、特殊アイドル運転モードでは後続気筒のみ理論空燃比ないしそれよりもリッチな空燃比で強制点火されて燃焼するため（火炎伝播によって燃焼範囲が次第に拡がって行く通常の燃焼であるため）、排気温度は高くなる。よって、特殊運転モードよりも特殊アイドル運転モードの方が排気温度を高められるので、触媒温度上昇を促進することができる。
【００２６】
従って、アイドル運転中に通常運転モードに切換えなくても、２気筒接続状態のまま触媒温度上昇を促進することができるので、ガス流通経路の切換え頻度を減少させることができる。つまり切換えに伴う応答遅れのために燃費改善効果が目減りしたり、各作動部の耐久性確保のためにコストアップしたりすることを防止することができる。
【００２７】
そして、アイドル運転時であって、且つ上記触媒温度検出手段による検出温度が所定値以上のときには上記特殊運転モードが選択される（請求項５）ようにすると更に効果的である。
【００２８】
このようにすると、既に触媒の温度が高くなって活性状態にあり、積極的に温度上昇を促進する必要がないときに特殊運転モードを適用するので、一層の燃費改善を図ることができる。なおこの場合、アイドル運転中に特殊運転モードを適用しても燃焼安定性が確保できるようにしておくことが望ましい（例えばそのような特性のエンジンであること、又はそのような運転状態であること、又は別途何らかの燃焼安定性向上手段が施されていること等）。
【００２９】
なお、上記特殊運転モードにおいて、上記後続気筒での圧縮自己着火が促進するように、圧縮自己着火の適正なタイミングの前に着火アシスト用として点火を行う着火アシスト手段を設ける（請求項６）ことが好ましい。
【００３０】
このようにすると、特殊運転モードが選択される比較的低負荷運転領域であっても、後続気筒での圧縮自己着火が促進され、確実に圧縮自己着火による燃焼を行わせることができるので、ＮＯｘの発生がより抑制されるとともに、更なる燃費向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように本発明の火花点火式エンジンの制御装置は、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっている多気筒の火花点火式エンジンの制御装置において、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程側の気筒である先行気筒から排出されるガスがそのまま吸気行程側の気筒である後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出される排ガスが排気通路に導かれるような２気筒接続状態となるガス流通経路が構成され、運転モードとして、少なくとも、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒で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成層燃焼を行わせ、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均質燃焼を行わせる特殊運転モードと、ガス流通経路を上記２気筒接続状態としつつ、上記先行気筒での燃焼を行わず、この先行気筒から後続気筒に未燃ガスをそのまま導入させ、上記後続気筒で理論空燃比又はそれよりリッチな空燃比で火花点火によって均質燃焼を行わせる特殊アイドル運転モードとを有し、
少なくとも低負荷低回転域での運転時には上記特殊運転モードが選択され、アイドル運転時には上記特殊アイドル運転モードが選択されるようにしたり、或いは少なくとも低負荷低回転域での運転時には上記特殊運転モードが選択され、アイドル運転時であって、且つ触媒温度が所定値よりも低いときには上記特殊アイドル運転モードが選択されるようにしたりするので、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、アイドル運転時の燃焼安定性を確保しつつ、また触媒の温度上昇を促進しつつ、ガス流通経路の切換え頻度を低減させることによって更に大きな燃費改善効果とコスト低減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】
【００３２】
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装置を備えたエンジン全体の概略平面図であり、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す断面図である。
【００３３】
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。
【００３４】
各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室４の頂部には点火プラグ７が装備されている。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。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９（燃料噴射弁）が設けられている。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。
【００３５】
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が設けられている。
【００３６】
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、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（図７参照）。
【００３７】
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、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（図７参照）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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
その他、図１及び図２には示さないが、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２７（エンジン温度検出手段）、エンジン回転数を検出する回転数センサ４７及びアクセル開度（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（それぞれ図３参照）が設けられている。
【００４６】
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。
【００４７】
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シャフト３３，３４に一体成形されたカムに押し下げられて開く。
【００４８】
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３参照）。
【００４９】
図３は当実施形態における制御系統のブロック図である。この図において、マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御用のＥＣＵ（コントロールユニット）４０には、エアフローセンサ１９、Ｏ2センサ２３、リニアＯ2センサ２５、水温センサ２７、回転数センサ４７及びアクセル開度センサ４８からの信号がそれぞれ入力される。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及び第１，第２のコントロール弁３７，３９のそれぞれに対して制御信号が出力される。
【００５０】
上記ＥＣＵ４０は、運転状態に応じて運転モードを切換え、最適な燃焼状態となるようにガス流通経路の切換えや燃焼制御を行うものであって、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及び燃焼制御手段４４を備えている。
【００５１】
運転状態判別手段４１は、触媒温度センサ２６、水温センサ２７、回転数センサ４７及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を調べ、運転モードの選択を行う。具体的には、水温センサ２７によるエンジン冷却水温度が所定値より低い（未暖気）場合、又は運転領域が図４に示す高負荷側ないし高回転側の運転領域Ｂにある場合には通常運転モードを選択する。エンジン冷却水温度が所定値以上（暖気完了）であり、運転領域が図４に示す低負荷低回転側の運転領域Ａにある場合には特殊運転モードを選択する。そして、エンジン冷却水温度が所定値以上（暖気完了）であり、アイドル運転中の場合には特殊アイドル運転モードを選択する。
【００５２】
弁停止機構制御手段４２は、上記各コントロール弁３７，３９によって弁停止機構３５を制御し、ガス流通経路を切換える。その切換えは運転モードに応じてなされる。具体的には、特殊運転モード及び特殊アイドル運転モードのときには２気筒接続状態とし、通常運転モードのときには各気筒独立状態とする。各弁の作動状態は次のように制御される。
【００５３】
２気筒接続状態：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
各気筒独立状態：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残存酸素量と新たに供給される燃料との比が理論空燃比の関係（以下これを実質的な理論空燃比という）となるような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。
【００５４】
また特殊アイドル運転モードでは、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼において空燃比が理論空燃比又はそれよりややリッチとなるような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。
【００５５】
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、特に運転モードに応じて燃焼の制御（燃料噴射の制御及び点火の制御）が変更される。
【００５６】
すなわち、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又はそれよりリッチとな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とも強制点火を行って均質燃焼させる。
【００５７】
また特殊運転モードの場合には、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。そして、強制点火を行わず、圧縮自己着火による燃焼を行わせる。このとき、圧縮自己着火のタイミング（圧縮上死点付近）より前にアシスト点火を行う。従って点火制御手段４６は着火アシスト手段としても機能する。但し条件によって（例えば後続気筒の筒内温度が低いとき）は圧縮自己着火を行わず、強制点火を行うようにしても良い。
【００５８】
そして特殊アイドル運転モードの場合には、先行気筒２Ａ，２Ｄで新気を吸気するが、ここでは燃料噴射を行わない。つまり燃焼を行わない。従ってその新気はそのまま後続気筒に導入される。後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、その新気に対して理論空燃比又はそれよりややリッチな空燃比となるように燃料噴射量が決定される。そ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が設定され、強制点火によって均質燃焼を行わせる。
【００５９】
以上の各運転モードについて、ガス流通経路、空燃比及び点火方法の特徴をまとめると次の表１のようになる。
【００６０】
【表１】
2005105973.tif 000003
【００６１】
表１に示すように、通常運転モードではガス流通経路を各気筒独立状態とし、空燃比を理論空燃比又はそれよりリッチ（空気過剰率λ≦１）とする。そして先行気筒２Ａ，２Ｄ及び後続気筒２Ｂ，２Ｃともに強制点火を行って均質燃焼させる。
【００６２】
特殊運転モードではガス流通経路を２気筒接続状態とし、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比をリーン（空気過剰率λ＞１）とし、点火時に燃料が点火プラグ付近に偏在するように燃料を噴射する。そして強制点火によって成層燃焼させる。一方後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、空燃比を実質的な理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とし、圧縮自己着火（場合によっては着火アシスト用点火）によって均質燃焼させる。
【００６３】
特殊アイドル運転モードではガス流通経路を２気筒接続状態とするが、先行気筒２Ａ，２Ｄでは吸気のみ行って燃焼を行わない。後続気筒２Ｂ，２Ｃでは先行気筒から導入された新気に対し空燃比を理論空燃比又はそれよりリッチ（空気過剰率λ≦１）とする。そして強制点火を行って均質燃焼させる。
【００６４】
続いて当実施形態のエンジン１の作動を説明する。まず、運転状態に応じて運転モードの選択がなされる。図５は運転モード選択のためのフローチャートである。この制御がスタートすると、まずステップＳ１において運転状態の判別がなされる。そして、水温センサ２７によって検知される冷却水温度が所定値以上であるか否かの判定がなされ（ステップＳ３）、ＮＯであればステップＳ１３に移行して通常運転モードが選択される。ステップＳ３でＹＥＳであれば次に運転領域が図４に示す運転領域Ｂであるか否かの判定がなされ（ステップＳ５）、ＹＥＳであればステップＳ１３に移行して通常運転モードが選択される。ステップＳ５でＮＯであれば更にアイドル運転状態であるか否かの判定がなされ（ステップＳ７）、ＹＥＳであればステップＳ９に移行して特殊アイドル運転モードが選択され、ＮＯであればステップＳ１１に移行して特殊アイドル運転モードが選択される。
【００６５】
通常運転モードが選択されると、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６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。
【００６６】
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、強制点火によって均質燃焼がなされる。従って、高回転ないし高負荷の運転領域Ｂにおいて高出力が得られ、また冷却水温が低い未暖気の状態であっても燃焼安定性を確保することができる。
【００６７】
特殊運転モードが選択されると、各気筒の燃焼サイクルは図７に示すようになる。図７は特殊運転モードにおける各気筒の排気行程、吸気行程、燃料噴射時期および点火時期等を示す図である。図７の各段は各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼サイクルを示す。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。図７に示すように、先行気筒２Ａ，２Ｄの排気行程ＥＸと後続気筒２Ｂ，２Ｃの吸気行程ＩＮとが同時期になされるようになっており、そのときに先行気筒２Ａ，２Ｄからの既燃ガスが後続気筒２Ｂ，２Ｃに導かれる（白抜き矢印で示す）。
【００６８】
ガス流通経路として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８に示すようになり、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８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７参照）。
【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７中の白抜き矢印及び図８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（図７参照）。
【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。なお、圧縮自己着火を促進するために、圧縮自己着火させるタイミング（圧縮上死点付近）より前に、着火アシスト用ととして点火させればなお良い。
【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り、かつ圧縮自己着火による低温燃焼が実行されることから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触媒が不要となりコスト低減が図られる。
【００７５】
特殊アイドル運転モードが選択されると、ガス流通経路としては図９に示すように特殊運転モードと同様の制御がなされる。このとき、先行気筒２Ａ，２Ｄにおいては吸気を行う（図９中の矢印ａ）が、燃料噴射や点火が行われず、その新気はその後、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、そのまま気筒間ガス通路２２を通って後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入される（図９中の矢印ｂ）。後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、先行気筒２Ａ，２Ｄから導入された新気に燃料が供給されて、理論空燃比又はそれよりリッチな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強制点火を行い、均質燃焼を行わせる。
【００７６】
このように、特殊アイドル運転モードでは、ガス流通経路が特殊運転モードと同じ２気筒接続状態となるので、アイドル運転状態となるたびにガス流通経路を切換える必要がなく、ガス流通経路の切換え頻度を低減することができる。従って、切換えに伴う応答遅れのために燃費改善効果が目減りしたり、各作動部の耐久性確保のためにコストアップしたりすることを防止することができる。しかも新気を導入しつつ理論空燃比又はそれよりリッチな空燃比で均質燃焼を行うので、燃焼安定性が低下しがちなアイドル運転時においても燃焼安定性を充分確保することができる。
【００７７】
更に、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼を行うので、後続気筒２Ｂ，２Ｃの温度が適度に高温となっている。従って、その後特殊運転モードに移行したとき、後続気筒２Ｂ，２Ｃにおいて圧縮自己着火による燃焼を行い易くなる。
【００７８】
なお、図５のフローチャートに示すように、運転領域Ａにあっても特殊運転モードが選択されない、つまり禁止されるのは、ステップＳ３でＮＯと判定される、つまり冷却水温度が所定値未満の場合である。このときには、アイドル運転中であってもステップＳ１３に移行して通常運転モードが選択されるので、結果的に特殊アイドル運転モードも禁止されることになる。この場合も、アイドル運転状態となるたびにガス流通経路を切換える必要がなく、ガス流通経路の切換え頻度を低減することができる。
【００７９】
次に、運転モードを選択する制御の変形例について説明する。この変形例は、アイドル運転中に特殊運転モードを適用しても燃焼安定性が確保できるような場合（例えばそのような特性のエンジンであったり、別途何らかの燃焼安定性向上手段が施されていたりする場合等）に用いれば好適である。
【００８０】
図１０は、この変形例のためのフローチャートである。この制御がスタートすると、まずステップＳ２１において運転状態の判別がなされる。そして、運転領域が図４に示す運転領域Ｂであるか否かの判定がなされ（ステップＳ２３）、ＹＥＳであればステップＳ３５に移行して通常運転モードが選択される。ステップＳ２３でＮＯであれば次にアイドル運転状態であるか否かの判定がなされ（ステップＳ２５）、ＹＥＳであれば更に触媒温度センサ２６によって検知される三元触媒２４の温度が所定値以上であるか否かの判定がなされる（ステップＳ２７）。そしてステップＳ２７でＮＯであればステップＳ３１に移行して特殊アイドル運転モードが選択される。
【００８１】
遡って、ステップＳ２５でＮＯと判定された場合、及びステップＳ２７でＹＥＳと判定された場合にはステップＳ２９に移行し、水温センサ２７によって検知される冷却水温度が所定値以上であるか否かの判定がなされる。ステップＳ２９でＹＥＳであればステップＳ３３に移行して特殊運転モードが選択され、ＮＯであればステップＳ３５に移行して通常運転モードが選択される。
【００８２】
この変形例では、三元触媒２４の温度が低いとき（不活性状態にあるとき）には、特殊アイドル運転モードとする。特殊アイドル運転モードは、特殊運転モードと同じく２気筒接続状態であるが、特殊運転モードでは、先行気筒２Ａ，２Ｄが成層リーン燃焼し、後続気筒２Ｂ，２Ｃは先行気筒２Ａ，２Ｄの熱い既燃ガスが導入されて圧縮自己着火燃焼となり、成層リーン燃焼及び圧縮自己着火燃焼ともに低温燃焼の形態であるため、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出される排気の温度は比較的低い温度状態となる。一方、特殊アイドル運転モードでは後続気筒２Ｂ，２Ｃのみ理論空燃比ないしそれよりもリッチな空燃比で強制点火されて燃焼するため（火炎伝播によって燃焼範囲が次第に拡がって行く通常の燃焼であるため）、排気温度は高くなる。よって、特殊運転モードよりも特殊アイドル運転モードの方が排気温度が高くなる。従って、特殊アイドル運転モードを適用することによって、特殊運転モードとする場合よりも三元触媒２４の温度上昇を促進することができる。
【００８３】
このように、アイドル運転中に通常運転モードに切換えなくても、２気筒接続状態のまま触媒温度上昇を促進することができるので、ガス流通経路の切換え頻度を減少させることができる。つまり切換えに伴う応答遅れのために燃費改善効果が目減りしたり、各作動部の耐久性確保のためにコストアップしたりすることを防止することができる。
【００８４】
そして、三元触媒２４の温度が所定値以上であって活性状態にあり、積極的に温度上昇を促進する必要がないときに特殊運転モードを適用するので、一層の燃費改善を図ることができる。但しこの場合でも冷却水温度が低い場合（ステップＳ２７でＹＥＳ且つステップＳ２９でＮＯと判定される場合）には通常運転モードが選択されるが、触媒温度と冷却水温度とは強い相関があるので、その頻度は低い。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、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、エンジン本体１は４気筒エンジンに限らず、それ以上の気筒数を有するエンジンに適用することができ、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒単位で先行気筒と後続気筒を設定しても良い。
【００８６】
また、運転モードとして、必ずしも通常運転モード、特殊運転モード及び特殊運転モードのみに限定するものではなく、それ以外のモードを有しても良い。
【００８７】
後続気筒への燃料噴射は、必ずしも燃焼室４内に燃料噴射するインジェクタ９によるものでなくても良く、例えば気筒間ガス通路２２に何らかの燃料供給機構を設けても良く、また特殊アイドル運転モードにおいては、先行気筒２Ａ，２Ｄのインジェクタ９によって燃料供給を行っても良い（但し先行気筒２Ａ，２Ｄでの点火は行わない）。
【００８８】
エンジン温度検出手段は、水温センサに限定するものではなく、例えば触媒温度センサ２６を用いたり、別途測定或いは予測する手段を用いたりしても良い。
【００８９】
特殊運転モードの禁止条件として、エンジン冷却水温度以外の条件（例えばエンジンスタートからの経過時間など）を設定したり、それらを複合させたりしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態による装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。
【図２】エンジン本体等の概略断面図である。
【図３】制御系統のブロック図である。
【図４】運転領域を示す説明図である。
【図５】運転モード選択のためのフローチャートである。
【図６】通常運転モードにおける実質的な燃焼状態を示す説明図である。
【図７】特殊運転モードにおける各気筒の排気行程、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８】特殊運転モードにおける実質的な燃焼状態を示す説明図である。
【図９】特殊アイドル運転モードにおける実質的な燃焼状態を示す説明図である。
【図１０】運転モード選択の変形例のためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
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）
１１，１１ａ，１１ｂ    吸気ポート
１２、１２ａ，１２ｂ    排気ポート
２０  排気通路
２２    気筒間ガス通路
２４    （三元）触媒
２６    触媒温度センサ（触媒温度検出手段）
２７    水温センサ（エンジン温度検出手段）
４０    ＥＣＵ
４４    燃焼制御手段
４６    点火制御手段（着火アシスト手段）
【図１】
2005105973.tif 000004
【図２】
2005105973.tif 000005
【図３】
2005105973.tif 000006
【図４】
2005105973.tif 000007
【図５】
2005105973.tif 000008
【図６】
2005105973.tif 000009
【図７】
2005105973.tif 000010
【図８】
2005105973.tif 000011
【図９】
2005105973.tif 000012
【図１０】
2005105973.tif 000013