(57)【要約】【課題】必要な過給圧を確保しつつ、排気浄化性能及び燃費性能の低下を抑えるとともに、プレイグニッション等の異常燃焼を防止する。【解決手段】異常燃焼回避運転では、気筒２０−１〜２０−４のうち、一部の気筒（第１気筒）では、当量比が１より大きいリッチ燃焼を行い、排気がタービン１２へ供給される。一方、残りの気筒（第２気筒）では、吸気弁６，７及び排気弁８，９がともに開いているオーバーラップ期間に、吸気の気筒別排気通路２５への吹き抜けにより燃焼後ガスを掃気し、排気はタービン１２へ供給されない。空燃比センサ１３による気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比の検出値が、排気浄化触媒１４による排気浄化率の高い条件になるように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。さらに、異常燃焼回避運転では、リッチ燃焼を行う第１気筒と掃気を行う第２気筒の数を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の気筒を有し、排気通路にターボ過給機のタービンと排気浄化触媒が設けられ、排気通路における排気浄化触媒より上流側に空燃比センサが設けられた内燃機関であって、
３以上の気筒における第１気筒と第２気筒で吸気弁及び排気弁のオーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転において、
第１気筒では、当量比が１より大きいリッチ燃焼を行い、
第２気筒では、吸気弁及び排気弁がともに開いているオーバーラップ期間に、吸気の排気通路への吹き抜けにより燃焼後ガスを掃気し、
第２気筒からの排気がタービンへ供給されずに、第１気筒からの排気がタービンへ供給され、
空燃比センサによる気筒全体での空燃比の検出値が、排気浄化触媒による排気浄化率の高い条件になるように、第１気筒と第２気筒の空燃比が制御され、
さらに、前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転においては、第１気筒と第２気筒の数を変化させる、内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関であって、
前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転においては、内燃機関の負荷の増加に対して第１気筒の数を減少させて第２気筒の数を増加させる、内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関であって、
前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転においては、内燃機関の回転速度の増加に対して第１気筒の数を減少させて第２気筒の数を増加させる、内燃機関。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の内燃機関であって、
前記排気浄化率の高い条件は、当量比が０．９９以上且つ１．０１以下の条件である、内燃機関。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の内燃機関であって、
内燃機関の高負荷運転時に前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転を行う、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特にプレイグニッション（過早着火）等の異常燃焼を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１，２では、燃料噴射量を増量して当量比が１より大きいリッチ燃焼を行うことで、プレイグニッション等の異常燃焼の防止を図っている。また、下記特許文献３，４では、吸気弁と排気弁がともに開いているオーバーラップ期間に、吸気（新気）が排気通路へ吹き抜けるようにすることで、気筒内の燃焼後ガスを排気通路へ掃気している。これによって、プレイグニッション等の異常燃焼の防止を図っている。
【０００３】
また、下記特許文献５では、一部の気筒では当量比が１より大きいリッチ燃焼を行い、残りの気筒では当量比が１より小さいリーン燃焼を行い、排気浄化触媒中で燃料と酸素を反応させることで、排気浄化触媒の温度を上昇させている。これによって、排気浄化触媒による排気浄化性能の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１３２１１号公報
【特許文献２】特開２００３−１６０１３０号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４５０４０号公報
【特許文献４】特開２００８−１７５２０１号公報
【特許文献５】特開２００３−１２０３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プレイグニッション等の異常燃焼を防止するために、特許文献１，２のように、当量比が１より大きいリッチ燃焼を行うと、排気浄化触媒を通過する排気もリッチになるため、排気浄化触媒による排気浄化性能が低下する。さらに、リッチ燃焼を行うと、燃料の一部を燃焼に使うことができず、燃費悪化の原因となる。
【０００６】
また、プレイグニッション等の異常燃焼を防止するために、特許文献３，４のように、吸気の排気通路への吹き抜けにより気筒内の燃焼後ガスを掃気すると、排気浄化触媒を通過する排気中の酸素濃度が増加してリーンになるため、排気浄化触媒による排気浄化性能が低下する。さらに、特許文献３では、吸気が吹き抜ける排気通路にターボ過給機のタービンが設けられているため、背圧が高くなって吸気が吹き抜けにくくなることで、掃気効率が低下して、異常燃焼を防止する効果も低下する。また、特許文献４では、吸気が吹き抜ける排気通路にはタービンを設けずに、吸気が吹き抜けない排気通路にタービンを設けることで、掃気効率の低下を抑制しているものの、一部の排気しかタービンへ供給されないため、運転条件によっては、タービンへ供給される排気のエネルギーが不足して必要な過給圧を発生することが困難となる。
【０００７】
また、特許文献５では、過給条件や高負荷運転時等に、リーン燃焼を行う気筒に異常燃焼が発生しやすくなる。さらに、リッチ燃焼を行う気筒では、燃料の一部を燃焼に使うことができず、燃費悪化の原因となる。
【０００８】
本発明に係る内燃機関は、必要な過給圧を確保しつつ、排気浄化性能及び燃費性能の低下を抑えるとともに、プレイグニッション等の異常燃焼を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る内燃機関は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【００１０】
本発明に係る内燃機関は、３以上の気筒を有し、排気通路にターボ過給機のタービンと排気浄化触媒が設けられ、排気通路における排気浄化触媒より上流側に空燃比センサが設けられた内燃機関であって、３以上の気筒における第１気筒と第２気筒で吸気弁及び排気弁のオーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転において、第１気筒では、当量比が１より大きいリッチ燃焼を行い、第２気筒では、吸気弁及び排気弁がともに開いているオーバーラップ期間に、吸気の排気通路への吹き抜けにより燃焼後ガスを掃気し、第２気筒からの排気がタービンへ供給されずに、第１気筒からの排気がタービンへ供給され、空燃比センサによる気筒全体での空燃比の検出値が、排気浄化触媒による排気浄化率の高い条件になるように、第１気筒と第２気筒の空燃比が制御され、さらに、前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転においては、第１気筒と第２気筒の数を変化させることを要旨とする。
【００１１】
本発明の一態様では、前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転においては、内燃機関の負荷の増加に対して第１気筒の数を減少させて第２気筒の数を増加させることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転においては、内燃機関の回転速度の増加に対して第１気筒の数を減少させて第２気筒の数を増加させることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、前記排気浄化率の高い条件は、当量比が０．９９以上且つ１．０１以下の条件であることが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、内燃機関の高負荷運転時に前記オーバーラップ状態と空燃比を異ならせる運転を行うことが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、空燃比センサによる気筒全体での空燃比の検出値が、排気浄化触媒による排気浄化率の高い条件になるように、リッチ燃焼を行う第１気筒と掃気を行う第２気筒の空燃比が制御され、さらに、リッチ燃焼を行う第１気筒と掃気を行う第２気筒の数を変化させることで、必要な過給圧を確保しつつ、排気浄化性能及び燃費性能の低下を抑えることができるとともに、プレイグニッション等の異常燃焼を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の構成例を示す図である。
【図２】リッチ燃焼を行う第１気筒において、クランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線の一例を示す図である。
【図３】掃気を行う第２気筒において、クランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る内燃機関の他の構成例を示す図である。
【図５】異常燃焼回避運転を行う条件の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る内燃機関の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の構成例を示す図である。内燃機関は、例えばガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関により構成され、３以上の気筒（シリンダ）２０を有する。図１は４気筒エンジンの例を示しているが、内燃機関の気筒数については３以上の範囲で任意に設定することができる。
【００１９】
内燃機関の吸気通路２４には、エアクリーナ１とターボ過給機１８のコンプレッサ２とインタークーラ３とスロットル弁４が上流側から順に設けられている。内燃機関の排気通路は、気筒別排気通路２５とバイパス排気通路２６と集合排気通路２７とを有する。集合排気通路２７には、ターボ過給機１８のタービン１２と排気浄化触媒１４が設けられており、排気浄化触媒１４がタービン１２より下流側に位置する。さらに、集合排気通路２７におけるタービン１２より下流側で排気浄化触媒１４より上流側の位置には、空燃比を検出するための空燃比センサ１３が設けられている。
【００２０】
気筒別排気通路２５は各気筒２０毎に対応して複数（図１の例では４つ）設けられており、各気筒別排気通路２５が集合排気通路２７にタービン１２より上流側の位置で合流する。各気筒別排気通路２５には、空燃比を検出するための空燃比センサ１１が設けられており、さらに、空燃比センサ１１より下流側の位置に開閉弁１５が設けられている。バイパス排気通路２６も各気筒２０毎に対応して複数（図１の例では４つ）設けられている。各バイパス排気通路２６は、気筒別排気通路２５から空燃比センサ１１より下流側で開閉弁１５より上流側の位置で分岐し、集合排気通路２７にタービン１２より下流側で空燃比センサ１３より上流側の位置で合流する。各バイパス排気通路２６には、開閉弁１６が設けられている。開閉弁１５，１６の開閉は、電子制御装置（ＥＣＵ）４０により制御される。
【００２１】
各気筒２０には、吸気通路２４と気筒２０内との連通を開閉する吸気弁６，７と、気筒別排気通路２５と気筒２０内との連通を開閉する排気弁８，９が設けられている。さらに、各気筒２０には、燃料を気筒２０内に噴射する燃料噴射弁５と、気筒２０内の燃料と空気の混合気に火花点火する点火プラグ１０が設けられている。ただし、燃料噴射弁５から燃料を吸気通路２４内に噴射することも可能である。
【００２２】
吸気通路２４において、エアクリーナ１を通過した吸気（空気）は、ターボ過給機１８のコンプレッサ２で加圧され、インタークーラ３で冷却される。そして、スロットル弁４を通過した吸気は、吸気弁６，７が開いているときに気筒２０内に吸入される。気筒２０内では、燃料噴射弁５から噴射された燃料と空気の混合気が形成され、点火プラグ１０の火花放電により混合気に火花点火することで混合気を火炎伝播燃焼させる。これによって、クランク軸を回転させる動力を発生させる。ただし、気筒２０内の混合気を圧縮自着火により燃焼させることも可能である。気筒２０内の燃焼後の排気は、排気弁８，９が開いているときに気筒別排気通路２５へ排出される。開閉弁１５を通過してタービン１２に供給された排気のエネルギーによりタービン１２が回転駆動され、タービン１２の回転に応じてコンプレッサ２が回転することで吸気が加圧される。集合排気通路２７に排出された排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害成分は、排気浄化触媒１４で浄化される。排気浄化触媒１４としては、例えば三元触媒が用いられる。
【００２３】
各気筒別排気通路２５を通過する排気の成分を基に各気筒２０内の混合気の空燃比が各空燃比センサ１１により検出され、集合排気通路２７を通過する排気の成分を基に気筒２０全体での混合気の平均空燃比が空燃比センサ１３により検出され、空燃比センサ１１，１３の検出値は電子制御装置４０に入力される。電子制御装置４０は、例えば空燃比センサ１３の検出値を目標値にするように燃料噴射弁５からの燃料噴射量を制御することで、気筒２０内の空燃比をフィードバック制御する。ただし、電子制御装置４０では、気筒２０内の空燃比をフィードバック制御するために、スロットル弁４の開度を制御することで気筒２０内への吸入空気量を制御することも可能であるし、燃料噴射弁５からの燃料噴射量及びスロットル弁４の開度（気筒２０内への吸入空気量）の両方を制御することも可能である。
【００２４】
内燃機関では、プレイグニッション（過早着火）等の異常燃焼が発生する場合がある。プレイグニッションとは、点火プラグ１０による正常な点火時期よりも前に、点火プラグ１０自身の熱や剥離カーボン等によって気筒２０内の混合気が自着火する現象であり、プレイグニッションが発生すると、点火プラグ１０による通常燃焼と比べて、燃焼時期が大きく進角して気筒２０内の圧力が異常に高く上昇する。特に過給エンジンにおいては、プレイグニッションが発生しやすくなる。そこで、本実施形態に係る内燃機関では、プレイグニッション等の異常燃焼を回避するための運転（以下異常燃焼回避運転とする）を行う。なお、以下の説明において、４つの気筒２０を区別する必要があるときは、以降２０−１，２０−２，２０−３，２０−４の符号を用いて説明する。同様に、４つの空燃比センサ１１を区別する必要があるときは、以降１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の符号を用いて説明し、４つの開閉弁１５を区別する必要があるときは、以降１５−１，１５−２，１５−３，１５−４の符号を用いて説明し、４つの開閉弁１６を区別する必要があるときは、以降１６−１，１６−２，１６−３，１６−４の符号を用いて説明する。
【００２５】
異常燃焼回避運転では、４つの気筒２０−１〜２０−４における一部の気筒（第１気筒）と残りの気筒（第２気筒）とで、吸気弁６，７及び排気弁８，９のオーバーラップ状態と空燃比を異ならせる。第１気筒では、混合気の空燃比が理論空燃比より小さい（当量比が１より大きい）リッチ燃焼を行う。その際には、燃料噴射弁５からの燃料噴射量を増加させることで、燃料による気筒内の冷却効果を高めることができる。リッチ燃焼では、当量比を例えば１より大きく且つ１．４より小さい範囲に制御する。そして、第１気筒では、例えば図２のバルブリフト曲線に示すように、吸気弁６，７の開期間と排気弁８，９の開期間をオーバーラップさせないか、吸気弁６，７の開期間と排気弁８，９の開期間のオーバーラップ期間を小さくすることで、吸気（新気）が気筒別排気通路２５へ吹き抜けないようにする。
【００２６】
一方、第２気筒では、例えば図３のバルブリフト曲線に示すように、吸気弁６，７の開期間と排気弁８，９の開期間のオーバーラップ期間ｔ１を第１気筒より大きくし、吸気弁６，７及び排気弁８，９がともに開いているオーバーラップ期間ｔ１において、吸気（新気）が圧力差により気筒別排気通路２５へ吹き抜けるようにすることで、燃焼後ガスを気筒別排気通路２５へ掃気する。そして、第２気筒では、第１気筒と比較して、燃料噴射弁５からの燃料噴射量を減少させることで混合気の空燃比を大きく（当量比を小さく）する。さらに、気筒２０全体での平均空燃比が、排気浄化触媒１４による排気浄化率の高い条件になるようにする。排気浄化率の高い条件は、例えば気筒２０全体での平均当量比が０．９９以上且つ１．０１以下の条件であり、排気浄化率の最も高い条件は、気筒２０全体での平均当量比が１となる条件である。気筒２０全体での平均当量比が１．０１より大きい場合は、リッチ燃焼を行う第１気筒の燃料噴射量を減らす、あるいは掃気を行う第２気筒のバルブオーバーラップ期間ｔ１を増やす。一方、気筒２０全体での平均当量比が０．９９より小さい場合は、リッチ燃焼を行う第１気筒の燃料噴射量を増やす、あるいは掃気を行う第２気筒のバルブオーバーラップ期間ｔ１を減らす。また、第１気筒では、第２気筒と比較して、点火プラグ１０による点火時期を遅角することで、第１気筒と第２気筒とで、発生するトルクの差を抑える。
【００２７】
リッチ燃焼を行う第１気筒では、開閉弁１５を開けて開閉弁１６を閉じることで、第１気筒からの排気がタービン１２へ供給されるようにする。一方、掃気を行う第２気筒では、開閉弁１６を開けて開閉弁１５を閉じることで、第２気筒からの排気がタービン１２を迂回するようにする（タービン１２へ供給されないようにする）。これによって、第２気筒の背圧を低下させて新気を気筒別排気通路２５へ吹き抜けやすくすることで、燃焼後ガスの掃気効率を向上させる。
【００２８】
さらに、異常燃焼回避運転では、気筒２０−１〜２０−４のうち、リッチ燃焼を行って排気をタービン１２へ供給する第１気筒の数と、掃気を行って排気をタービン１２へ供給しない第２気筒の数を、内燃機関の運転条件に応じて変化させる。その際に、吸気弁６，７及び排気弁８，９のオーバーラップ状態を変更するための構成については、公知の可変バルブタイミング機構を用いて実現可能であるため詳細な説明を省略する。
【００２９】
内燃機関の高負荷運転時には、ターボ過給機１８での過給圧を上げて気筒２０−１〜２０−４への吸気流量を増加させる。このとき、気筒２０−１〜２０−４からの排気流量も増加する。そのため、高負荷運転時において、気筒２０−１〜２０−４からの排気流量のうち、タービン１２へ供給する排気流量の割合は、低負荷運転時に比べて少なくて済む。そこで、内燃機関の負荷（トルク）の増加に対して、リッチ燃焼を行って排気をタービン１２へ供給する第１気筒の数を減少させて、掃気を行って排気をタービン１２へ供給しない第２気筒の数を増加させる。また、内燃機関の高速運転時にも、気筒２０−１〜２０−４からの排気流量が増加するため、気筒２０−１〜２０−４からの排気流量のうち、タービン１２へ供給する排気流量の割合は、低速運転時に比べて少なくて済む。そこで、内燃機関の回転速度の増加に対して、リッチ燃焼を行って排気をタービン１２へ供給する第１気筒の数を減少させて、掃気を行って排気をタービン１２へ供給しない第２気筒の数を増加させることも可能である。
【００３０】
内燃機関の低負荷運転時や低速運転時には、第１気筒として気筒２０−１，２０−２，２０−４でリッチ燃焼を行い、第２気筒として気筒２０−３でバルブオーバーラップによる掃気を行う。気筒２０−１，２０−２，２０−４では、空燃比センサ１１−１，１１−２，１１−４による空燃比の検出値が理論空燃比より小さくなるように空燃比が制御される。一方、気筒２０−３では、気筒別排気通路２５を通過する排気中の酸素濃度が新気の吹き抜けによって増加し、空燃比センサ１１−３による空燃比の検出値が理論空燃比より大きくなるように空燃比が制御される。さらに、空燃比センサ１１−１〜１１−４による空燃比の平均値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になる（より好ましくは当量比換算で１になる）ように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。あるいは、空燃比センサ１３による気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比の平均値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になる（より好ましくは当量比換算で１になる）ように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。また、開閉弁１５−１，１５−２，１５−４，１６−３を開けて開閉弁１５−３，１６−１，１６−２，１６−４を閉じることで、気筒２０−３からの排気をタービン１２へ供給せずに、気筒２０−１，２０−２，２０−４からの排気をタービン１２へ供給する。なお、内燃機関の低負荷運転時や低速運転時には、第２気筒として気筒２０−１，２０−２，２０−４のいずれか１気筒でバルブオーバーラップによる掃気を行い、第１気筒として残りの３気筒でリッチ燃焼を行うことも可能である。
【００３１】
内燃機関の中負荷運転時や中速運転時には、第１気筒として気筒２０−１，２０−４でリッチ燃焼を行い、第２気筒として気筒２０−２，２０−３でバルブオーバーラップによる掃気を行う。気筒２０−１，２０−４では、空燃比センサ１１−１，１１−４による空燃比の検出値が理論空燃比より小さくなるように空燃比が制御される。一方、気筒２０−２，２０−３では、空燃比センサ１１−２，１１−３による空燃比の検出値が理論空燃比より大きくなるように空燃比が制御される。さらに、空燃比センサ１１−１〜１１−４による空燃比の平均値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になる（より好ましくは当量比換算で１になる）ように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。あるいは、空燃比センサ１３による気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比の平均値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になる（より好ましくは当量比換算で１になる）ように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。また、開閉弁１５−１，１５−４，１６−２，１６−３を開けて開閉弁１５−２，１５−３，１６−１，１６−４を閉じることで、気筒２０−２，２０−３からの排気をタービン１２へ供給せずに、気筒２０−１，２０−４からの排気をタービン１２へ供給する。なお、内燃機関の中負荷運転時や中速運転時には、第１気筒として気筒２０−２，２０−３でリッチ燃焼を行い、第２気筒として気筒２０−１，２０−４でバルブオーバーラップによる掃気を行うことも可能である。気筒２０−１→気筒２０−３→気筒２０−４→気筒２０−２の順に燃焼を行うことで、リッチ燃焼を行う第１気筒と掃気を行う第２気筒とで燃焼が交互に行われ、第１気筒と第２気筒のトルク差によるトルク変動を抑えることができる。
【００３２】
内燃機関の高負荷運転時や高速運転時には、第１気筒として気筒２０−１でリッチ燃焼を行い、第２気筒として気筒２０−２〜２０−４でバルブオーバーラップによる掃気を行う。気筒２０−１では、空燃比センサ１１−１による空燃比の検出値が理論空燃比より小さくなるように空燃比が制御される。一方、気筒２０−２〜２０−４では、空燃比センサ１１−２〜１１−４による空燃比の検出値が理論空燃比より大きくなるように空燃比が制御される。さらに、空燃比センサ１１−１〜１１−４による空燃比の平均値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になる（より好ましくは当量比換算で１になる）ように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。あるいは、空燃比センサ１３による気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比の平均値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になる（より好ましくは当量比換算で１になる）ように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。また、開閉弁１５−１，１６−２，１６−３，１６−４を開けて開閉弁１５−２，１５−３，１５−４，１６−１を閉じることで、気筒２０−２〜２０−４からの排気をタービン１２へ供給せずに、気筒２０−１からの排気をタービン１２へ供給する。なお、内燃機関の高負荷運転時や高速運転時には、第１気筒として気筒２０−２〜２０−４のいずれか１気筒でリッチ燃焼を行い、第２気筒として残りの３気筒でバルブオーバーラップによる掃気を行うことも可能である。
【００３３】
以上説明した本実施形態の異常燃焼回避運転によれば、気筒２０−１〜２０−４のうち、一部の気筒（第１気筒）では、燃料噴射弁５からの燃料噴射量を増量してリッチ燃焼を行うことで、燃料による気筒内の冷却効果を高めることができ、プレイグニッション等の異常燃焼を防止することができる。一方、残りの気筒（第２気筒）では、吸気弁６，７及び排気弁８，９がともに開いているオーバーラップ期間ｔ１において、新気が気筒別排気通路２５へ吹き抜けることで、燃焼後ガスを気筒別排気通路２５へ掃気することができ、プレイグニッション等の異常燃焼を防止することができる。その際には、第２気筒からの排気はタービン１２を迂回するため、第２気筒の背圧が低下して新気が気筒別排気通路２５へ吹き抜けやすくなり、掃気効率を向上させることができる。さらに、空燃比センサ１３（あるいは空燃比センサ１１−１〜１１−４）による気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比の検出値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になるように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比を制御することで、排気浄化触媒１４による排気浄化率の低下を防止することができる。
【００３４】
さらに、本実施形態の異常燃焼回避運転によれば、リッチ燃焼を行って排気をタービン１２へ供給する第１気筒の数と、掃気を行って排気をタービン１２へ供給しない第２気筒の数を、内燃機関の運転条件に応じて変化させる。気筒２０−１〜２０−４からの排気流量のうちタービン１２へ供給する排気流量の割合が少なくて済む高負荷運転時や高速運転時には、低負荷運転時や低速運転時と比較して、第１気筒の数を減少させて第２気筒の数を増加させることで、タービン１２への必要な排気流量を確保しつつ、リッチ燃焼を行う第１気筒の数を減少させることができる。したがって、必要な過給圧を確保しつつ、リッチ燃焼による燃費悪化を抑えることができる。
【００３５】
本実施形態では、例えば図４に示すように、空燃比センサ１１を省略することも可能である。上述の異常燃焼回避運転においては、空燃比センサ１３による気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比の平均値が、当量比換算で０．９９以上且つ１．０１以下になる（より好ましくは当量比換算で１になる）ように、気筒２０−１〜２０−４全体での空燃比が制御される。
【００３６】
なお、プレイグニッション等の異常燃焼は、特に内燃機関の高負荷運転時（さらには低回転高負荷運転時）に発生しやすくなる。そこで、内燃機関の高負荷運転時や、内燃機関の回転数及びトルクが図５の所定の低回転高負荷領域Ａ内にある場合に、上述の異常燃焼回避運転を行うことも可能である。異常燃焼回避運転を行う場合は、内燃機関の負荷（トルク）や回転速度の増加に対して、リッチ燃焼を行う第１気筒の数を減少させて、掃気を行う第２気筒の数を増加させる。例えば内燃機関の回転数及びトルクが図５の領域Ａ１内にあるときは、第１気筒として気筒２０−１，２０−２，２０−４でリッチ燃焼を行い、第２気筒として気筒２０−３で掃気を行う。内燃機関の回転数及びトルクが図５の領域Ａ２内にあるときは、第１気筒として気筒２０−１，２０−４でリッチ燃焼を行い、第２気筒として気筒２０−２，２０−３で掃気を行う。内燃機関の回転数及びトルクが図５の領域Ａ３内にあるときは、第１気筒として気筒２０−１でリッチ燃焼を行い、第２気筒として気筒２０−２〜２０−４で掃気を行う。
【００３７】
一方、内燃機関の低負荷運転時や、内燃機関の回転数及びトルクが図５の領域Ｂ内にある（低回転高負荷領域Ａ内にない）場合は、上述の異常燃焼回避運転を行わないことも可能である。その場合は、各気筒２０−１〜２０−４において、例えば図２のバルブリフト曲線に示すように、吸気弁６，７の開期間と排気弁８，９の開期間をオーバーラップさせないか、吸気弁６，７の開期間と排気弁８，９の開期間のオーバーラップ期間を小さくし、混合気の空燃比が理論空燃比になるように制御する。
【００３８】
また、本実施形態では、例えば図６に示すように、気筒２０−１の排気通路において、バイパス排気通路２６及び開閉弁１５−１，１６−１を省略することも可能である。上述の異常燃焼回避運転においては、気筒２０−１は、常にリッチ燃焼を行って排気をタービン１２へ供給する第１気筒として機能する。
【００３９】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１  エアクリーナ、２  コンプレッサ、３  インタークーラ、４  スロットル弁、５  燃料噴射弁、６，７  吸気弁、８，９  排気弁、１０  点火プラグ、１１（１１−１〜１１−４），１３  空燃比センサ、１２  タービン、１４  排気浄化触媒、１５（１５−１〜１５−４），１６（１６−１〜１６−４）  開閉弁、１８  ターボ過給機、２０（２０−１〜２０−４）  気筒、２４  吸気通路、２５  気筒別排気通路、２６  バイパス排気通路、２７  集合排気通路、４０  電子制御装置。
【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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