JP3951829B2

JP3951829B2 - 火花点火式４サイクルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JP3951829B2
Application number: JP2002185243A
Authority: JP
Inventors: 光夫人見; 孝司住田; 好徳林; 啓二荒木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP2004027962A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火式４サイクルエンジンの制御装置に関し、より詳しくは、多気筒の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知られており、例えば特開平１０−２７４０８５号公報に示されるように、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。
【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、上記公報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、例えば上記公報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】
【発明が解決しようとする課題】
上記の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浄化性能の確保のために上記リーンＮＯｘ触媒が必要となってコスト的に不利である。また、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吸着量増大時に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、さらに、使用燃料が硫黄分を多く含む場合、上記リーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒の解消のために触媒の加熱及び還元材供給等の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。
【０００５】
しかも、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】
また、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おり、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。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り、高負荷域でのノッキングを避けつつ、燃費改善が要求される部分負荷域で圧縮自己着火を生じさせる程度まで燃焼室内の温度または圧力を高めることが困難であった。
【０００７】
そこで、本出願人は、リーン燃焼と圧縮自己着火とを併用して大幅な燃費改善効果をもたせるべく、エンジンの部分負荷域で、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る２気筒接続状態とするとともに、先行気筒では空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比にして、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して圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにした火花点火式エンジンの制御装置に関する技術を出願している（特願２００２−２９８３６号）。
【０００８】
本発明は、このような技術に基づき、エンジンの部分負荷域で、上記２気筒接続状態として、先行気筒でリーン燃焼を行わせるとともに後続気筒ではできるだけ圧縮自己着火による燃焼を行わせ、特にこの場合の自己着火性を高め、効果的に燃費及びエミッションの改善を図ることができる火花点火式４サイクルエンジンの制御装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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って行われるようになっている多気筒の火花点火式４サイクルエンジンにおいて、エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、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、上記先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、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実質的に理論空燃比で燃焼を行わせるようにした制御装置であって、上記特殊運転モードでの制御時に上記後続気筒における燃焼を圧縮自己着火で行わせるか強制点火で行わせるかをエンジンの状態に応じて選択する着火制御手段と、上記特殊運転モードでの制御時に、上記着火制御手段による選択に応じ、上記後続気筒における燃焼を圧縮自己着火で行わせる場合は、上記先行気筒の空燃比が、理論空燃比よりも大きく、かつ、後続気筒における燃焼を強制点火で行わせる場合と比べて小さい値となるように、燃料供給量を制御する燃料制御手段とを備えたものである。
【００１０】
この発明によると、上記特殊運転モードとされるとともに後続気筒で圧縮自己着火により燃焼が行われる場合に、先行気筒ではリーン燃焼による熱効率向上およびポンピングロス低減により燃費改善効果が得られ、後続気筒では圧縮自己着火による燃焼効率の向上及びポンピングロス低減により燃費改善効果が得られる。また、後続気筒から排気通路に排出されるガスは理論空燃比であるため、三元触媒だけで充分に排気ガスの浄化が達成される。
【００１１】
また、後続気筒が圧縮自己着火とされる場合は強制点火とされる場合と比べ、先行気筒における空燃比が小さい値となるように、先行気筒に対する燃料供給量が多くされることにより、先行気筒から後続気筒へ導入されるガスの温度が高められて自己着火性が向上され、かつ、このガス中のＥＧＲに相当する既燃ガス成分が増大する等によりノッキング抑制作用が高められる。
【００１２】
この発明において、エンジンの温度状態を判別する手段を備えるとともに、上記着火制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時に、同一運転領域でもエンジンの温度状態に応じて上記圧縮自己着火と上記強制点火との選択を行うことが好ましい。この場合、上記着火制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時に、エンジンの暖機後であってもエンジン温度が所定温度以下の低温時には上記強制点火、所定温度よりも高い高温時には上記圧縮自己着火とするように制御すればよい。
【００１３】
このようにすれば、エンジン暖機後でも比較的エンジンの温度が低くて、自己着火が困難な状況にある場合は強制点火とされ、エンジン温度がある程度高くなれば有効に圧縮自己着火が行われる。
【００１４】
また、燃料のオクタン価を判別する手段を備えるとともに、上記燃料制御手段は、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの高速、高負荷側の領域での当該モードによる制御時において後続気筒における燃焼が圧縮自己着火により行われる場合に、上記オクタン価の判別に応じ、オクタン価が低いほど上記先行気筒の空燃比を小さくするように燃料供給量を補正することが好ましい。
【００１５】
このようにすると、燃料のアンチノック性を示すオクタン価が低いほど、後続気筒での圧縮自己着火による燃焼でノッキングが生じることを抑制するように燃焼状態が制御される。すなわち、先行気筒への燃料供給量を多くすることで先行気筒の空燃比を小さくすると、後続気筒へ導入されるガスの温度は高くなるものの、後続気筒に対するガス中のＥＧＲに相当する既燃ガス成分の増加により後続気筒での急激な燃焼が緩和されるとともに、後続気筒の空燃比を略理論空燃比とするという条件下では先行気筒への燃料供給量が増加する分だけ後続気筒への燃料供給量が少なくなって後続気筒での燃焼エネルギーが減少し、これらの作用で後続気筒におけるノッキングが抑制される。そして、上記高速高負荷側の領域でノッキングが抑制される分だけ、圧縮自己着火領域を拡大することができる。
【００１６】
さらに、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの低速、低負荷側の領域での当該モードによる制御時において後続気筒における燃焼が圧縮自己着火により行われる場合に、上記オクタン価の判別に応じ、オクタン価が高いほど上記先行気筒の空燃比を小さくするように燃料供給量を補正することも好ましい。
【００１７】
このようにすると、自己着火しにくくなる情況下において、自己着火性が高められる。すなわち、低速、低負荷側の領域では燃料供給量が少なくて発熱量が少ないことにより自己着火に対して不利になり、さらに燃料のオクタン価が高いとアンチノック性が高い分だけ自己着火により一層不利となる。このような場合に、先行気筒への燃料供給量を多くすることで先行気筒の空燃比を小さくすると、先行気筒における発熱量が増加して、後続気筒に導入されるガスの温度が高められるため、上記のような自己着火に不利な情況下でも、充分に圧縮自己着火が行われることとなる。
【００１８】
また、上記着火制御手段は、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの低速域で、上記圧縮自己着火と上記強制点火との選択を行うようにすればよい。すなわち、低速域では中・高速域に比べると本来的に圧縮時の燃焼室内の温度上昇は小さいので、この領域で例えばエンジン温度が低い等、圧縮自己着火に不利な条件が加わった場合には、強制点火とすればよい。
【００１９】
また、上記燃料制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時において上記後続気筒における燃焼が強制点火により行われる場合に、上記先行気筒の空燃比が理論空燃比の２倍よりも大きい値となるように燃料供給量を制御することが好ましい。このようにすると、先行気筒の空燃比が理論空燃比の２倍以下の場合と比べ、先行気筒でのリーン燃焼による燃費改善効果が高められ、一方、後続気筒に導入されるガスの温度は低くなるが、強制点火により燃焼は確保される。
【００２０】
また、上記着火制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時において上記圧縮自己着火とする場合に、上記後続気筒に対し、上記強制点火とする場合の点火時期よりも所定量リタードした時期にバックアップのための点火を行わせることが好ましい。この場合、バックアップのための点火の時期は、圧縮上死点より後であって、圧縮上死点の近傍に設定すればよい。
【００２１】
このようにすれば、圧縮自己着火が行われる場合に、何らかの原因で圧縮自己着火が良好に行われないような事態が生じたときにも、上記バックアップのための点火により着火、燃焼が行われ、エミッション等の悪化を招くことが避けられる。
【００２２】
【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。
【００２３】
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。
【００２４】
各気筒２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、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、後述の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。
【００２６】
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、各ポートが吸気弁３１、３１ａ，３１ｂ及び排気弁３２、３２ａ，３２ｂにより開閉されるようになっている。
【００２７】
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５及び図６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６及び図７は４サイクル４気筒エンジンにおける各気筒の行程、燃料噴射時期、点火時期等を示すもので、後に詳述するように図６は特殊運転モードにおいて後続気筒が圧縮自己着火とされる場合、図７は特殊運転モードにおいて後続気筒が強制点火とされる場合を示している。これらの図において、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。
【００２８】
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６及び図７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。
【００２９】
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。
【００３０】
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３２とが配設されている。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
上記気筒間ガス通路２２は、互いに隣接する気筒間を接続する比較的短い通路であり、先行気筒から排出されるガスがこの通路２２を通る間の放熱は比較的小さく抑えられるようになっている。
【００３５】
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。さらにＯ₂センサ２３の下流の排気通路２１には排気浄化のために三元触媒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。
【００３６】
各気筒の吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになっている。
【００３７】
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にはそれぞれ吸気弁３１、第１排気弁３２ａ及び第２排気弁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にはそれぞれ第１吸気弁３１ａ、第２吸気弁３１ｂ及び排気弁３２が設けられている。そして、各気筒の吸気行程や排気行程が上述のような所定の位相差をもって行われるように、これら吸・排気弁がそれぞれカムシャフト３３，３４等からなる動弁機構により所定のタイミングで開閉するように駆動される。
【００３８】
さらに、これらの吸・排気弁のうちで第１排気弁３２ａ、第２排気弁３２ｂ、第１吸気弁３１ａ及び第２吸気弁３１ｂに対しては、各弁を作動状態と停止状態とに切換える弁停止機構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、カムシャフト３３，３４の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。
【００３９】
上記第１排気弁３２ａの弁停止機構３５と第１吸気弁３１ａの弁停止機構３５と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、また第２排気弁３２ｂの弁停止機構３５と第２吸気弁３１ｂの弁停止機構３５と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がそれぞれ設けられている（図３参照）。
【００４０】
図３は駆動、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及びＯ₂センサ２３からの信号が入力されるとともに、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサからの信号が入力され、さら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５２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５３等からの信号も入力されている。また、このＥＣＵ４０から、各燃料噴射弁９と、多連スロットル弁１７のアクチュエータ１８と、上記第１，第２のコントロール弁３９とに対して制御信号が出力されている。
【００４１】
上記ＥＣＵ４０は、運転状態判別手段４１、温度状態判別手段４２、モード設定手段４３、弁停止機構制御手段４４、吸入空気量制御手段４５、燃料制御手段４６及び着火制御手段４７を備えている。
【００４２】
上記運転状態判別手段４１は、図４に示すようにエンジンの運転領域が低速低負荷側の領域Ａ（部分負荷域）と高速側ないし高負荷側の領域Ｂとに分けられた制御用マップを有し、低速低負荷側の領域Ａを特殊運転モード領域、高速側ないし高負荷側の領域Ｂを通常運転モード領域とする。そして、上記回転数センサ５２及びアクセル開度センサ５３等からの信号により調べられるエンジンの運転状態（エンジン回転数及びエンジン負荷）が上記領域Ａ，Ｂのいずれにあるかを判別する。
【００４３】
さらに運転状態判別手段４１は、運転状態が特殊運転モード領域Ａにある場合に、この領域Ａのうちの低速低負荷側の領域Ａ１にあるか、それ以外の領域にあるかを判別するようになっている。
【００４４】
上記温度状態判別手段４２は、水温センサ５１からの信号によってエンジンの温度状態を判別するものであり、水温（エンジン温度）が所定値以下の低温時か所定温度より高い高温時かを判別するようになっている。
【００４５】
上記モード設定手段４３は、運転状態判別手段４１による判別に基づき、上記特殊運転モード領域Ａでは、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吸気行程にある後続気筒に導入して燃焼させる特殊運転モードを選択し、上記通常運転モード領域Ｂでは、各気筒をそれぞれ独立させ燃焼させる通常運転モードを選択する。さらに、特殊運転モードとする場合に、温度状態判別手段４２によるエンジンの温度状態の判別に基づき、上記低温時には後続気筒での燃焼を強制点火により行わせる強制点火モードを選択し、上記高温時には後続気筒での燃焼を圧縮自己着火により行わせる圧縮自己着火モードを選択するようになっている。
【００４６】
上記弁停止機構制御手段４４は、モード設定手段４３によるモードの設定に応じ、特殊運転モードでは気筒間ガス通路２２を介して先行気筒の既燃ガスを後続気筒に導入させる２気筒接続状態とし、通常運転モードでは各気筒にそれぞれ新気を導入させる各気筒独立状態とするように吸・排気流通状態を変更すべく弁停止機構制３５を制御するもので、具体的には運転状態が領域Ａ，Ｂのいずれにあるかに応じ、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。
【００４７】
領域Ａ：（特殊運転モード）
第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａを停止状態
第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂを作動状態
領域Ｂ：（通常運転モード）
第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａを作動状態
第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁３１ｂを停止状態
上記吸入空気量制御手段４５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、特殊運転モードとされる運転領域Ａでは、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リーン空燃比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。
【００４８】
上記燃料制御手段４６は、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し、また上記点火制御手段４６は、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、特に上記モード設定手段４３により設定されるモードに応じ、燃焼状態の制御（燃料の制御及び点火の制御）が変更される。
【００４９】
すなわち、特殊運転モードが設定された場合、先行気筒２Ａ，２Ｄに対しては、空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比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時期を設定し、かつ、圧縮上死点付近で強制点火を行わせるように点火時期を設定する。
【００５０】
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を供給し、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼の際に実質的に理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する。そして、この特殊運転モードの中で圧縮自己着火モードが選択されたときは、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時期を設定するとともに、圧縮自己着火を行わせるべく、強制点火を停止させる。また、強制点火モードが選択されたときは、圧縮行程で燃料を噴射するように噴射時期を設定するとともに、圧縮上死点付近の所定時期に強制点火を行わせるように点火時期を設定する。
【００５１】
さらにこの特殊運転モードにおいて、一対の気筒の両方に対する燃料噴射量の和が先行気筒２Ａ，２Ｄに導入される空気の量に対して理論空燃比となる量に調整されつつ、圧縮自己着火モードが選択された場合と強制点火モードが選択された場合とで、先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量と後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する燃料噴射量との割合が変更されることにより、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が変更される。そして、圧縮自己着火モードが選択された場合、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が理論空燃比よりも大（空気過剰率λが１＜λ）となり、かつ、強制点火モードが選択された場合と比べて小さくなるように燃料噴射量が調整される。
【００５２】
具体的には、強制点火モードでは先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量が後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する燃料噴射量と同程度もしくはそれ以下とされることにより先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が理論空燃比の２倍程度（Ａ／Ｆ≒３０）もしくはそれより大とされるのに対し、圧縮自己着火モードでは先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量が後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する燃料噴射量よりも多くされて、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が例えばＡ／Ｆ≒２５とされる。
【００５３】
なお、圧縮自己着火モードにおける先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比は運転状態に応じて変更してもよい。このようにする場合には、後に詳述するように自己着火性向上及びノッキング抑制のため、特殊運転モード領域Ａ内の低速低負荷側や高速高負荷側で、同領域Ａの中速中負荷域と比べ、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比を小さくする（先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料供給量の割合を多くする）ことが好ましい。
【００５４】
また、通常運転モードが選択された場合には、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、例えばこの運転領域Ｂ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時期を設定し、かつ、各気筒２Ａ〜２Ｄとも強制点火を行わせるようにする。
【００５５】
なお、ＥＣＵ４０は、好ましくはさらに燃料のオクタン価を判別する手段を備え、後述のフローチャートに示すように、特殊運転モードにおける圧縮自己着火モードの場合に、この領域Ａのうちの低速、低負荷側の領域Ａ１にあるか否かということと、燃料のオクタン価とに応じ、先行気筒の空燃比の補正（燃料噴射量の補正）を行うようになっている。
【００５６】
上記ＥＣＵ４０に含まれる各手段による処理をフローチャートで示すと、図５のようになる。
【００５７】
このフローチャートの処理がスタートすると、先ずステップＳ１で各種信号が入力され、次にステップＳ２で、運転状態が特殊運転モード領域Ａにあるか否かが判定される。
【００５８】
特殊運転モード領域Ａにある場合には、ステップＳ３で吸・排気弁が特殊運転モードに制御され、つまり前述のような弁停止機構機構３５の制御により吸・排気流通状態が２気筒接続状態となるように制御されるとともに、ステップＳ４で特殊運転モードでの目標吸入空気量が得られるようにスロットル弁１７が制御される。さらに、ステップＳ５で、エンジンの温度状態が所定温度以下の低温であるか否かが判定される。
【００５９】
ステップＳ５の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ６で強制点火モードが選択されて、先行気筒２Ａ，２Ｄ及び後続気筒２Ｂ，２Ｃがともに強制点火とされるように各気筒２Ａ〜２Ｄの点火時期が設定されるとともに、ステップＳ７で燃料噴射量が演算される。この場合、先行気筒２Ａ，２Ｄでの空気過剰率λを１よりも大きい所定値λａ（例えばλａ≒２）とするとともに、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの空気過剰率λをλ≒１とするように、各気筒２Ａ〜２Ｄに対する燃料噴射量が演算される。さらに、ステップＳ８で、先行気筒２Ａ，２Ｄでは成層燃焼のため圧縮行程噴射とし、後続気筒２Ｂ，２Ｃでも着火性確保のため圧縮行程噴射とするように、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃料噴射時期が演算される。そして、ステップＳ９で、演算ないし設定された各気筒２Ａ〜２Ｄに対する燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期に従って燃料噴射及び点火の制御が行われる。
【００６０】
上記ステップＳ５の判定がＮＯの場合、つまりエンジンが所定温度より高温の状態にある場合は、ステップＳ１０で圧縮自己着火モードが選択されて、先行気筒２Ａ，２Ｄのみ強制点火とされるように点火時期が設定されるとともに、ステップＳ１１で燃料噴射量が演算される。この場合、先行気筒２Ａ，２Ｄでの空気過剰率λを１＜λｂ＜λａとなる値とするとするとともに、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの空気過剰率λをλ≒１とするように、各気筒２Ａ〜２Ｄに対する燃料噴射量が演算される。
【００６１】
続いてステップＳ１２で、特殊運転モード領域Ａのうちの領域Ａ１にあるか否かが判定され、その判定がＹＥＳの場合はステップＳ１３で燃料のオクタン価が高いか否かが判定され、ステップＳ１２の判定がＮＯの場合はステップＳ１４で燃料のオクタン価が低いか否かが判定される。
【００６２】
これらの判定に基づき、運転状態が上記領域Ａ１内にあって、燃料のオクタン価が高い場合には、ステップＳ１５で、オクタン価に応じて先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比がリッチ側に補正され、つまり、オクタン価が高いほど先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が小さくなる（燃料噴射量が多くなる）ように補正される。また、運転状態が特殊運転モード領域Ａ内の上記領域Ａ１外にあって、燃料のオクタン価が低い場合にもステップＳ１５に移ってオクタン価に応じた補正が行われ、この場合にオクタン価が低いほど先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が小さくなる（燃料噴射量が多くなる）ように補正される。
【００６３】
ステップＳ１５の処理が行われた場合、あるいはステップＳ１３またはステップＳ１４の判定がＮＯの場合は、ステップＳ８に移って各気筒２Ａ〜２Ｄの燃料噴射時期の演算が行われるが、この場合、先行気筒２Ａ，２Ｄでは成層燃焼のため圧縮行程噴射とされる一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは吸気行程噴射とされる。そして、ステップＳ９で燃料噴射及び点火の制御が行われる。
【００６４】
また、上記ステップＳ２の判定がＮＯの場合、つまり運転状態が通常運転モード領域Ｂにある場合には、ステップＳ１６で吸・排気弁が通常運転モードに制御され、つまり前述のような弁停止機構機構３５の制御により吸・排気流通状態が各気筒独立状態となるように制御されるとともに、ステップＳ１７で通常運転モードでの目標吸入空気量が得られるようにスロットル弁１７が制御される。さらに、ステップＳ１８で、各気筒２Ａ〜２Ｄとも強制点火を行わせるように点火時期が設定されるとともに、ステップＳ１９で、各気筒２Ａ〜２Ｄでの空気過剰率λが１以下となるように各気筒２Ａ〜２Ｄに対する燃料噴射量が演算され、さらにステップＳ２０で、いずれの気筒も均一燃焼のため吸気行程噴射とするように燃料噴射時期が演算される。そして、ステップＳ９で燃料噴射及び点火の制御が行われる。
【００６５】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図６〜図９を参照しつつ説明する。
【００６６】
低速低負荷側の特殊運転モード領域Ａでは、特殊運転モードとされ、前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが停止状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁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。
【００６７】
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では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比となるように燃料噴射量が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、成層燃焼が行われる（図６、図７参照）。
【００６８】
それから、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６、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、理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ燃焼が行われる。
【００６９】
この場合、エンジンが所定温度より高温の状態にある時には、圧縮自己着火モードが選択され、図６に示すように、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは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が充分に高温、高圧の状態となって、圧縮自己着火が良好に行われる。
【００７０】
すなわち、先行気筒２Ａ，２Ｄから排出された高温の既燃ガスが短い気筒間ガス通路２２を通って後続気筒２Ｂ，２Ｃに直ちに導入されるため、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは吸気行程で燃焼室内の温度が高くなり、この状態からさらに圧縮行程で圧力、温度が上昇することにより、圧縮行程終期の上死点付近では混合気が自己着火し得る程度まで燃焼室内の温度が上昇する。しかも、上記既燃ガスは先行気筒２Ａ，２Ｄから排出されて後続気筒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し、さらに吸気行程で噴射された燃料も圧縮行程終期までの間に燃焼室全体に均一に分散するため、理想的な同時圧縮自己着火条件を満たすような均一な混合気分布状態が得られる。そして、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。
【００７１】
このように、先行気筒２Ａ，２Ｄでは、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、成層燃焼を行わない通常のエンジンと比べて吸気負圧が小さくなることでポンピングロスが低減され、一方、後続気筒２Ｂ，２Ｃでは、空燃比が略理論空燃比とされつつ、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るとともに、先行気筒２Ａ，２Ｄから押出されたガスが送り込まれるため先行気筒２Ａ，２Ｄよりもさらにポンピングロスが低減される。これらの作用により、燃費が大幅に改善される。
【００７２】
しかも、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排気通路２０に排出されるガスは理論空燃比であるため、従来のリーンバーンエンジンのようにリーンＮＯｘ触媒を設ける必要がなく、三元触媒２４だけで充分に排気浄化性能が確保される。
【００７３】
そして、リーンＮＯｘ触媒を設ける必要がないことから、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量増大時におけるＮＯｘの放出、還元のための一時的な空燃比のリッチ化を行う必要がなく、燃費改善の目減りが避けられる。さらに、リーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒の問題が生じることもない。
【００７４】
また、先行気筒２Ａ，２Ｄでは理論空燃比の略２倍もしくはそれに近い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る。一方、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とともに、同時圧縮自己着火による急速燃焼が行われると可及的に酸素と窒素との反応が避けられることから、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。
【００７５】
また、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの圧縮自己着火が先行気筒２Ａ，２Ｄから排出される既燃ガスの熱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必要がなく、容易に圧縮自己着火を達成することができる。
【００７６】
とくに、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼が圧縮自己着火により行われる場合に、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が、理論空燃比より大きく、かつ、強制点火とされる場合と比べて小さくされることにより、圧縮自己着火が行われ易くなり、しかも、ノッキング抑制にも有利となる。
【００７７】
すなわち、このように先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が設定されることにより、強制点火とされる場合と比べ、先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料噴射量が多くなることにより、先行気筒２Ａ，２Ｄでの発熱量が増加し、先行気筒２Ａ，２Ｄから後続気筒２Ｂ，２Ｃへ導かれるガスの温度が上昇するため、比較的低速低負荷側でも圧縮自己着火が行われ易くなる。また、このように後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入されるガスの温度は上昇するものの、後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入されるガス中のＥＧＲに相当する既燃ガス成分が増大するとともに、後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する燃料噴射量が少なくなることによって後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼により発生するエネルギーが小さくなるため、比較的高速高負荷側でもノッキングが抑制される。
【００７８】
とくに、特殊運転モード領域Ａ内の低速低負荷側や高速高負荷側で、同領域Ａの中速中負荷域と比べ、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比を小さくする（先行気筒２Ａ，２Ｄに対する燃料供給量の割合を多くする）ように運転状態に応じて燃料噴射量を制御すれば、低速低負荷側での自己着火性向上及び高速高負荷側でのノッキング抑制の効果が高められる。
【００７９】
また、エンジンの運転状態及び燃料のオクタン価に応じ、特殊運転モード領域Ａのうちの高速、高負荷側の領域にあって、かつオクタン価が低い場合（耐ノック性の面で不利な情況にある場合）には、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比を小さくするように燃料噴射量を制御すれば、効果的にノッキングが抑制される。さらに、特殊運転モード領域Ａのうちの低速、低負荷側の領域Ａ１にあって、かつオクタン価が高い場合（自己着火にとって不利な情況にある場合）にも、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比を小さくするように燃料噴射量を制御すれば、充分に圧縮自己着火を行わせることができる。
【００８０】
また、エンジンが所定温度以下の低温状態にある場合には、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比を小さくしても後続気筒２Ｂ，２Ｃに導入されるガスの温度及び後続気筒２Ｂ，２Ｃでの圧縮行程における温度上昇が充分に高くならずに自己着火が困難になる場合があり、また、先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比を小さくしすぎると後続気筒２Ｂ，２Ｃの燃焼安定性や燃費にとって不利になる。
【００８１】
そこで、このような場合には、強制点火モードとされ、図７に示すように、先行気筒２Ａ，２Ｄと同様に後続気筒２Ｂ，２Ｃでも圧縮上死点付近で点火プラグによる点火が行われ、強制点火で確実に着火、燃焼が行われる。
【００８２】
この強制点火によると、圧縮自己着火が良好に行われている場合と比べると、後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼効率が多少低下するが、それでも上記特殊運転モードとされている限り、先行気筒２Ａ，２Ｄでの成層リーンバーン、後続気筒２Ｂ，２Ｃでのポンピングロス低減等による燃費改善効果は得られるとともに、後続気筒２Ｂ，２Ｃから排出されるガスが理論空燃比であるため三元触媒だけで充分に排気浄化性能が確保される。とくに、強制点火モードとされる場合は先行気筒２Ａ，２Ｄの空燃比が理論空燃比の略２倍若しくはそれより大とされることにより、先行気筒２Ａ，２Ｄでのリーンバーンによる燃費改善効果及び後続気筒２Ｂ，２Ｃでの燃焼安定性が確保される。
【００８３】
一方、高速側ないし高負荷側の運転領域Ｂでは通常運転モードとされ、前述のように第１排気弁３２ａ及び第１吸気弁３１ａが作動状態、第２排気弁３２ｂ及び第２吸気弁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９に示すようになり、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート３１，３１ａ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３１，３１ａに新気が導入されるとともに各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート３１，３１ａから排気通路２０に既燃ガスが排出される。そしてこの場合は、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。
【００８４】
なお、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。他の実施形態を以下に説明する。
【００８５】
▲１▼特殊運転モードのうちの圧縮自己着火モードとされるときに、上記実施形態では単に後続気筒２Ｂ，２Ｃに対する点火を停止しているが、後続気筒２Ｂ，２Ｃに対し、強制点火とする場合の点火時期よりも所定量リタードした時期にバックアップのための点火Ｓ´（図６中に破線で示す）を行わせるようにしてもよい。このバックアップのための点火Ｓ´は、圧縮上死点より後であって、圧縮上死点の近傍に設定すればよい。
【００８６】
このようにすれば、圧縮自己着火モードにおいて、何らかの原因で圧縮自己着火が良好に行われないような事態が生じた場合でも、上記バックアップのための点火Ｓ´により着火燃焼が行われ、トルク変動が避けられるとともに、エミッションの悪化が防止される。
【００８７】
▲２▼基本実施形態では、特殊運転モード領域Ａの全体で、エンジンの温度状態に応じて高温時に圧縮自己着火、低温時に強制点火とするように制御しているが、エンジンの低速域（例えば領域Ａ１）でのみエンジンの温度状態に応じて圧縮自己着火と強制点火とを選択し、特殊運転モード領域Ａのうちで自己着火が行われ易い高速、高負荷側の領域ではエンジンの温度状態に関わらず圧縮自己着火モードとするようにしてもよい。
【００８８】
▲３▼基本実施形態では弁停止機構を用いて２気筒接続状態と各気筒独立状態とに吸・排気流通状態を切換可能としているが、吸・排気通路及び気筒間ガス通路に開閉弁を設けてこれらの通路の開閉により２気筒接続状態と各気筒独立状態とに切換え得るようにしておいてもよい。
【００８９】
▲４▼本発明の装置は４気筒以外の多気筒エンジンにも適用可能である。そして、例えば６気筒等では１つの気筒の排気行程と別の気筒の吸気行程が完全に重なり合うことはないが、このような場合は、一方の気筒の排気行程が他方の気筒の吸気行程より先行するとともに、両行程が部分的に重なり合う２つの気筒を先行、後続の一対の気筒とすればよい。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように本発明の制御装置によると、特殊運転モードとされた場合に、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒のうちの先行気筒ではリーン空燃比で燃焼を行わせ、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して、理論空燃比で燃焼を行わせるようにしているため、先行気筒でのリーン燃焼による熱効率向上およびポンピングロス低減、ならびに後続気筒でのポンピングロス低減等により、燃費を改善することができ、しかも、後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしているため、排気通路での排気ガスの浄化を三元触媒だけで充分に行うことでき、リーンＮＯｘ触媒が不要となる。
【００９１】
そして、上記特殊運転モードでの制御時に後続気筒での燃焼を圧縮自己着火で行わせるか強制点火で行わせるかをエンジンの状態に応じて選択するようにしているため、圧縮自己着火が選択された場合に、後続気筒での圧縮自己着火による燃焼効率の向上により、燃費改善効果がさらに高められる。
【００９２】
特に本発明では、後続気筒における燃焼のための着火が圧縮自己着火とされる場合、先行気筒の空燃比が理論空燃比よりも大きく、かつ、強制点火とされる場合と比べて小さい値となるように燃料供給量を制御しているため、先行気筒から後続気筒へ導入されるガスの温度を高めて自己着火性を向上するとともに、ノッキング抑制作用を高め、後続気筒での圧縮自己着火を良好に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によ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】制御系統のブロック図である。
【図４】運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の一例を示す説明図である。
【図５】ＥＣＵによる制御の具体例を示すフローチャートである。
【図６】特殊運転モードのうちの圧縮自己着火モードにあるときの、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】特殊運転モードのうちの強制点火モードにあるときの、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】特殊運転モードにあるとき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９】通常運転モードにあるとき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】
１エンジン本体
２Ａ〜２Ｄ気筒
７点火プラグ
８点火回路
９燃料噴射弁
１１吸気ポート
１１ａ第１吸気ポート
１１ｂ第２吸気ポート
１２排気ポート
１２ａ第１排気ポート
１２ｂ第２排気ポート
１５吸気通路
２０排気通路
２２気筒間ガス通路
３５弁停止機構
４０ＥＣＵ
４１運転状態判別手段
４２温度状態判別手段
４３モード設定手段
４４弁停止機構制御手段
４５吸入空気量制御手段
４６燃料制御手段
４７着火制御手段

Claims

各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒の火花点火式４サイクルエンジンにおいて、
エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、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、上記先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、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実質的に理論空燃比で燃焼を行わせるようにした制御装置であって、
上記特殊運転モードでの制御時に上記後続気筒における燃焼を圧縮自己着火で行わせるか強制点火で行わせるかをエンジンの状態に応じて選択する着火制御手段と、
上記特殊運転モードでの制御時に、上記着火制御手段による選択に応じ、上記後続気筒における燃焼を圧縮自己着火で行わせる場合は、上記先行気筒の空燃比が、理論空燃比よりも大きく、かつ、後続気筒における燃焼を強制点火で行わせる場合と比べて小さい値となるように、燃料供給量を制御する燃料制御手段とを備えたことを特徴とする火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
エンジンの温度状態を判別する手段を備えるとともに、上記着火制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時に、同一運転領域でもエンジンの温度状態に応じて上記圧縮自己着火と上記強制点火との選択を行うことを特徴とする請求項１記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
上記着火制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時に、エンジンの暖機後であってもエンジン温度が所定温度以下の低温時には上記強制点火、所定温度よりも高い高温時には上記圧縮自己着火とするように制御することを特徴とする請求項２記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
燃料のオクタン価を判別する手段を備えるとともに、上記燃料制御手段は、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの高速、高負荷側の領域での当該モードによる制御時において後続気筒における燃焼が圧縮自己着火により行われる場合に、上記オクタン価の判別に応じ、オクタン価が低いほど上記先行気筒の空燃比を小さくするように燃料供給量を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
燃料のオクタン価を判別する手段を備えるとともに、上記燃料制御手段は、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの低速、低負荷側の領域での当該モードによる制御時において後続気筒における燃焼が圧縮自己着火により行われる場合に、上記オクタン価の判別に応じ、オクタン価が高いほど上記先行気筒の空燃比を小さくするように燃料供給量を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
上記着火制御手段は、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの低速域で、上記圧縮自己着火と上記強制点火との選択を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
上記燃料制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時において上記後続気筒における燃焼が強制点火により行われる場合に、上記先行気筒の空燃比が理論空燃比の２倍よりも大きい値となるように燃料供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
上記着火制御手段は、上記特殊運転モードでの制御時において上記圧縮自己着火とする場合に、上記後続気筒に対し、上記強制点火とする場合の点火時期よりも所定量リタードした時期にバックアップのための点火を行わせることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。
上記圧縮自己着火とする場合のバックアップのための点火の時期は、圧縮上死点より後であって、圧縮上死点の近傍に設定することを特徴とする請求項８記載の火花点火式４サイクルエンジンの制御装置。