JP2015227647A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域で失火を防ぎつつエンジンの早期暖機を図り得る装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲクーラを流れるＥＧＲガスとの熱交換を行う冷却媒体がエンジンの冷却液であり、ＥＧＲクーラで熱交換した冷却液をエンジンのウォータジャケットに循環させるエンジンの冷却装置と、排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを吸気行程においても開くことが可能な可変バルブ開閉機構とを備え、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域で、可変バルブ開閉機構を用いて排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを吸気行程で開き排気を燃焼室に再導入することで吸気スワールを弱めるようにする。【選択図】図５

Description

この発明はディーゼルエンジン（以下「エンジン」ともいう。）の制御装置に関する。

エンジンの冷間状態でエンジンの早期暖機を図るため、ＥＧＲバルブを開いてＥＧＲガスを吸気管に導入すると共に、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスとの熱交換を行う冷却媒体をエンジンの冷却液とするものがある（特許文献１参照）。このものでは、エンジンの冷間状態でＥＧＲクーラにおいて熱交換し熱を吸収した冷却液をエンジンのウォータジャケットに循環させることで、ウォータジャケットの冷却液を温め、エンジンの暖機を促進させている。

特開２００９−１９１６７８号公報

ところで、上記特許文献１の技術では、ＥＧＲクーラで熱が冷却液に奪われる分だけ吸気管に流入するＥＧＲガスの温度が低下する。これによって、ＥＧＲガスと新気の混合である作動ガスの燃焼室における温度が低下する。このため、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域で失火を招く恐れがある。かといって、失火を回避するため冷却液をＥＧＲクーラに流さないのでは、ＥＧＲクーラでの冷却液への熱交換量が低下し、エンジンを早期に暖機することができなくなる。

そこで本発明は、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域で失火を防ぎつつエンジンの早期暖機を図り得る装置を提供することを目的とする。

本発明は吸気バルブと排気バルブを備え、前記排気バルブを閉状態として前記吸気バルブを吸気行程で開いたとき燃焼室内に吸気スワールが生じるエンジンの制御装置を前提とする。そして、ＥＧＲ通路と、ＥＧＲバルブと、ＥＧＲクーラと、エンジンの冷却装置と、可変バルブ開閉機構とを備える。上記のＥＧＲ通路は排気の一部を吸気管に戻す。上記のＥＧＲバルブは前記ＥＧＲ通路を開閉する。上記のＥＧＲクーラは前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却する。前記ＥＧＲクーラを流れるＥＧＲガスとの熱交換を行う冷却媒体がエンジンの冷却液であり、上記のエンジンの冷却装置は前記ＥＧＲクーラで熱交換した冷却液をエンジンのウォータジャケットに循環させる。上記の可変バルブ開閉機構は前記排気バルブを前記吸気行程においても開くことが可能である。この場合に、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域で、前記可変バルブ開閉機構を用いて前記排気バルブを吸気行程で開き排気を燃焼室に再導入することで前記排気バルブを吸気行程で開かない場合より前記吸気スワールを弱めるようにする。

エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域における着火性と吸気スワールとの間には、吸気スワールが弱まるほど低負荷側の失火しやすい領域における着火性がよくなる関係がある。本発明によれば、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域において吸気スワールを弱めることで、失火を抑制することができる。これによって、失火を防ぎつつ、ＥＧＲクーラでの冷却液への熱交換量を低下させなくて済み、エンジンを早期に暖機することができる。

本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの制御装置の概略構成図である。 吸気のスワールに対する着火性の特性図である。 吸気のスワールに対するスモークの特性図である。 運転領域図である。 図４ＡのＡ部拡大図である。 領域Ｂ，Ａ，Ｃでの吸気のスワールの状態を示す燃焼室を下から透視した概略図である。 吸気行程における目標排気再導入量に対する２つの排気バルブのリフト量の特性図である。 吸気行程における目標排気再導入量に対する２つの排気バルブのリフト量の特性図である。 第１排気バルブを吸気行程においても独立に開くことが可能な可変バルブ開閉機構のモデル図である。 第２排気バルブを吸気行程においても独立に開くことが可能な可変バルブ開閉機構のモデル図である。 デューティ比に対する第１排気バルブのリフト量の特性図である。 デューティ比に対する第２排気バルブのリフト量の特性図である。 領域Ａでの第１排気バルブのリフト特性図である。 領域Ｃでの第２排気バルブのリフト特性図である。 ２つの電磁ソレノイドバルブ５７Ａ，５７ＢのＯＮ、ＯＦＦの制御及び領域Ａ，Ｃにおける吸気行程での第１、第２の排気バルブのリフト量の算出を説明するためのフローチャートである。 内部ＥＧＲ比を全ＥＧＲ比で除した値と燃焼室内の作動ガス温度との関係を示す特性図である。 第２実施形態の領域Ｂ，Ａ，Ｃでの吸気のスワールの状態を示す燃焼室を下から透視した概略図である。 第３実施形態の領域Ａでの吸気のスワールの状態を示す燃焼室を下から透視した概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のディーゼルエンジン１の制御装置の概略構成図である。

吸気管２より吸入された空気（吸気）は、吸気バルブ１２が開いたときに、主にシリンダ３とピストン４で区画される燃焼室５に導入される。吸気バルブ１２が閉じ、ピストン４が上動することによって、燃焼室５内の作動ガスが圧縮される。この圧縮された空気に対して、燃焼室５に臨んで設けてある燃料噴射弁１１より燃料を噴射供給することで、燃料が圧縮着火される。この圧縮着火されて燃焼する作動ガスの燃焼圧力がピストン４を押し下げる仕事をする。燃焼後の高温のガスは排気バルブ１３を開くことによって、排気管６に排出される。

エンジン１には、ＮＯｘ低減のためＥＧＲ装置２１を備える。ＥＧＲ装置２１は、排気管６を流れる排気の一部を吸気管２に戻すＥＧＲ通路２２、ＥＧＲ通路２２を流れるＥＧＲガス量を調整可能なＥＧＲバルブ２３、ＥＧＲバルブ２３を駆動するモータ２５、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２４で構成されている。燃焼室５内において燃料が高温で燃焼すると、空気中の窒素が酸化されてＮＯｘが発生する。このとき、ＥＧＲバルブ２３を開くことで、ＥＧＲガスと新気の混合である作動ガスが燃焼室５に流入する。燃焼室５内におけるＥＧＲガスの分だけ燃料の燃焼が不活発となることから燃焼温度が低下し、ＮＯｘを低減することができる。

エンジンの暖機完了後にＥＧＲガスを冷却することなく吸気管２に導入したのでは、高温のＥＧＲガスにより空気が膨張して、吸気の充填効率が低下する。このとき、ＥＧＲクーラ２４によってＥＧＲガスを冷却することで、吸気の充填効率が低下することを抑制できる。

エンジン１には、冷却装置３１を備える。エンジン１の冷却装置３１は、ウォータジャケット３２、ラジエータ３３、冷却水通路３４，３５、ポンプ３６、バイパス通路３７、サーモスタット３８から構成される。

各気筒の燃焼室５を被覆するウォータジャケット３２とラジエータ３３とは冷却水通路３４，３５で接続され、冷却水の循環路が形成されている。ポンプ３６を駆動することで冷却水が冷却水通路３４，３５を循環する。エンジン１の暖機完了後にはウォータジャケット３２で高温となった冷却水がラジエータ３３で冷却される。ラジエータ３３で冷却された冷却水がウォータジャケット３２に戻される。

サーモスタット３８はバイパス通路３７とラジエータ３３のいずれに冷却水を流すかを切換えるものである。エンジンの冷間始動直後にはサーモスタット３８が全閉状態となり、ラジエータ３３をバイパスするバイパス通路３７に冷却水を流す。冷間始動直後にまで冷却水をラジエータ３３に導いて冷却すると、エンジン１がなかなか暖まらないのであるが、ラジエータ３３をバイパスして冷却水を流すことで、エンジンの暖機を早めることができる。

エンジンの冷間状態でエンジン１の早期暖機を行うため、ＥＧＲバルブ２３を所定開度で開く。この場合に、上記のＥＧＲクーラ２４は、ＥＧＲガスと熱交換を行う冷却媒体を冷却水（冷却液）とするＥＧＲクーラである。エンジン１の冷間状態でまだ十分には暖まっていない冷却水がＥＧＲクーラ２４に導かれると、ＥＧＲクーラ２４を流れる高温のＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。ＥＧＲガスの熱を受け取って冷却水の温度が上昇するわけである。ＥＧＲクーラ２４での冷却水への熱交換量（ＥＧＲガスからの熱回収）の分だけエンジン１が早期に暖機することとなる。

その一方で、エンジン１の冷間状態ではＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２４において冷却される。この冷却されたＥＧＲガスが吸気管２に導入されるため、ＥＧＲガスが冷却されない場合より、新気の温度が低下する。この温度低下した新気とＥＧＲガスの混合である作動ガスがそのまま燃焼室５に導入されると、作動ガスの燃焼室内における温度が低下する。これによって、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域では、燃焼室内の作動ガス温度が圧縮着火し得る温度に到達しないことがあり、失火が生じる恐れがある。

この場合に、エンジンの負荷により内部ＥＧＲと外部ＥＧＲを切換え可能な装置がある（特許第００３０４０１５３号公報参照）。この装置を適用し、エンジンの冷間状態では、外部ＥＧＲを停止し、新気の温度が低下しない内部ＥＧＲに切換えることによって失火を防ぐことが考えられる。しかしながら、このとき外部ＥＧＲが停止されるため、ＥＧＲクーラでの冷却水への熱交換量が低下する。ＥＧＲクーラで冷却水に熱が与えられないのでは、冷却水の上昇が遅くなり、エンジン暖機完了までの時間が長引いてしまう。

そこで、本発明の第１実施形態では、排気バルブ１３を吸気行程においても開くことが可能な可変バルブ開閉機構５１を設ける。そして、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい運転領域で、可変バルブ開閉機構５１を用いて排気バルブ１３を吸気行程で開き排気を燃焼室５に再導入する。これによって、排気バルブ１３を吸気行程で開かない場合より吸気のスワール（以下「吸気スワール」ともいう。）を弱めるようにする。

これについて図２を用いて補足すると、図２は吸気のスワール（あるいはスワール比）に対する着火性の特性図である。ここで、「スワール」とは、とは、シリンダ３をシリンダ軸方向からみたときに、旋回する方向に流れるガス流れのことをいう。また、「スワール比」はスワールの相対的強さを表す指標である。例えばスワールの回転速度とエンジン回転速度の比、またはスワールのシリンダ軸方向に直交する方向の速度成分とシリンダ軸方向の速度成分の比である。

図２に示したように、横軸に吸気のスワール（あるいはスワール比）、縦軸にエンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域（以下、単に「失火しやすい領域」ともいう。）における着火性（図２では単に「着火性」と略記。）を採る。このとき、吸気のスワールが弱くなる（スワール比が小さくなる）ほど失火しやすい領域における着火性が良くなる特性となる。このことは、低い作動ガス温度でも、吸気のスワールを弱くする（スワール比を小さくする）ことで、作動ガスが圧縮着火温度に到達して燃焼することを意味する。低い作動ガス温度でもよいことは、ＥＧＲガスの割合を増やす（つまり目標ＥＧＲ比を大きくする）ことができることを意味する。目標ＥＧＲ比を大きくすることができると、ＥＧＲクーラ２４での冷却水への熱交換量が増え、その分エンジン１の暖機を早めることができることとなる。言い換えると、目標ＥＧＲ比を大きくしても、吸気のスワールを弱くする（スワール比を小さく）することで、同じ着火性を確保できることを意味する。失火を防ぎつつ、ＥＧＲクーラ２４での冷却水への熱交換量の低下を抑制しエンジン１の早期暖機をも図ることができるのである。

一方、エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域よりも高負荷側かつ高回転速度側にあってスモークの発生しやすい領域（以下、単に「スモークの発生しやすい領域」ともいう。）が存在する。エンジンの冷間状態であっても、低負荷側の失火しやすい領域よりもエンジンの負荷が大きい領域になると、燃焼室内の作動ガス温度が圧縮着火温度に必ず到達するため失火することはもうないのであるが、その一方で、今度はスモークが多く発生する。ここでいうスモークは、エンジン１が完全に暖機する前、あるいは極く低負荷で運転している場合に、燃焼室内温度が低すぎるなどの燃焼上の悪条件で、燃料または潤滑油が燃焼室内で完全に燃焼しないために発生するものである。

このスモークの発生しやすい領域でも吸気のスワールの変更によりスモークを低減できないかと本発明者が考えた。そして、第１実施形態では、スモークの発生しやすい領域では、可変バルブ開閉機構５１を用いて排気バルブ１３を吸気行程で開き排気を燃焼室５に再導入することで排気バルブ１３を吸気行程で開かない場合より吸気のスワールを強めるようにする。

これについて図３を用いて補足すると、図３は吸気のスワール（あるいはスワール比）に対するスモークの特性図である。図３に示したように、横軸に吸気のスワール（あるいはスワール比）、縦軸にエンジンの冷間状態かつスモークの発生しやすい領域（以下、単に「スモークの発生しやすい領域」ともいう。）におけるスモーク（図２では単に「スモーク」略記）を採る。このとき、吸気のスワールが強くなる（あるいはスワール比が大きくなる）ほどスモークの発生しやすい領域におけるスモークが良好となる特性となる。スモークの発生しやすい領域では、吸気のスワールを強化する（あるいはスワール比を大きくする）ことで、スモークを良好にすることができるのである。

次に、低負荷側の失火しやすい領域、この失火しやすい領域よりも高負荷側かつ高回転速度側にあってスモークの発生しやすい領域を運転領域上で明確にする。図４Ａは横軸にエンジンの回転速度Ｎｅ、縦軸にエンジンの負荷を採った運転領域図である。図４Ａにおいて、上記低負荷側の失火しやすい領域は、エンジン回転速度Ｎｅが小さい側かつエンジン負荷が小さい側の領域Ａである。一方、上記スモークの発生しやすい領域は、領域Ａより高負荷側かつ高回転速度側の領域Ｃである。領域Ｃより高負荷側の領域Ｄは本実施形態の制御対象外の領域である。

実際の制御では、低負荷かつ低回転速度の領域を、Ａ，Ｂ，Ｃの３つの領域に分けて設定している。つまり、本制御を行う領域は、低回転速度側かつ低負荷側の領域である。領域Ａと領域Ｃに隣接して設けている領域Ｂは、通常の吸排気バルブ１２，１３のリフト量及び通常の吸排気バルブ１２，１３の開閉タイミングで運転する領域である。詳述すると、領域Ｂで着火性及びスモークの特性が各目標と一致するように、吸排気バルブ１２，１３のリフト量及び吸排気バルブ１２，１３の開閉タイミングを適合したとする。この場合に、エンジンの冷間状態で領域Ｂより低負荷側の領域Ａになると、空気過剰率が領域Ｂより大きくなるため燃焼室内の作動ガス温度が低下して失火しやすくなる（着火性が悪くなる）。一方、エンジンの冷間状態で領域Ｂより高負荷側の領域Ｃになると、目標空気過剰率が領域Ｂより小さくなるため圧縮着火はするものの、燃焼が安定しないために今度はスモークが生じやすくなる。そこで、本実施形態では、エンジンの冷間状態でエンジンの運転条件（あるいは運転点）が領域Ａにあるときに吸気のスワールを領域Ｂにあるときより弱化し、運転条件が領域Ｃにあるときに吸気のスワールを領域Ｂにあるときより強化する。

上記４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの境界は、簡単には目標空気過剰率によって定まる。この理由は、エンジンの冷間状態での燃焼状態は目標空気過剰率と強く相関するためである。すなわち、上記３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃを含んだ低負荷域及び領域Ｄのうち領域Ｃに隣接する領域での目標空気過剰率ｔλの特性は図４Ｂに示したようになる。ここで、図４Ｂは図４ＡのＸ部の拡大図である。図４Ｂにおいてエンジン回転速度Ｎｅが一定の条件でエンジンの負荷が大きくなるほど目標空気過剰率ｔλは１．０へと小さくなる。エンジンの負荷が一定の条件ではエンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど目標空気過剰率ｔλは小さくなる。３つの領域の境界を通過する目標空気過剰率ｔλをしきい値として設定することで、上記３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃのうちのどの領域にあるか否かを判定することができる。

例えば、領域Ａと領域Ｂを分ける境界の目標空気過剰率を所定値ａ、領域Ｂと領域Ｃを分ける境界の目標空気過剰率ｔλを所定値ｂ、領域Ｃと領域Ｄを分ける境界の目標空気過剰率を所定値ｃとして定める。すると、目標空気過剰率ｔλと所定値ａ，ｂ，ｃを比較することで、次のように領域判定を行うことができる。すなわち、目標空気過剰率ｔλが所定値ａ未満の場合に領域Ａにあると判定することができる。目標空気過剰率ｔλが所定値ａ以上所定値ｂ未満の場合に領域Ｂにあると判定することができる。目標空気過剰率ｔλが所定値ｂ以上所定値ｃ未満の場合に領域Ｃにあると判定することができる。目標空気過剰率ｔλが所定値ｃ以上の場合に領域Ｄにあると判定することができる。

図５はペントルーフ状の燃焼室５を下から透視した概略図である。ただし、図１に示したシリンダ３の軸が上下方向にある、つまり燃焼室５が上方にあるとする。ここで、図５左側は領域Ｂでの、図５中央は領域Ａでの、図５右側は領域Ｃでの各吸気のスワールの状態を示している。

３つの各領域Ａ，Ｂ，Ｃにおいて吸気のスワールがどうなるかを説明する前に、燃焼室５及びその周辺の構成を先に説明する。図５に示したように、ペントルーフ状の燃焼室５には、一方のルーフに２つの吸気ポート６１Ａ，６１Ｂが他方のルーフに２つの排気ポート６３Ａ，６３Ｂが並んで開口している。２つの吸気ポート６１Ａ，６１Ｂの燃焼室５への開口部６２Ａ，６２Ｂを２つの各吸気バルブ１２Ａ，１２Ｂが開閉する。２つの排気ポート６３Ａ，６３Ｂの燃焼室５への開口部６４Ａ，６４Ｂを２つの各排気バルブ１３Ａ，１３Ｂが開閉する。以下、一方の開口部６４Ａを開閉する排気バルブ１３Ａを「第１排気バルブ」と、他方の開口部６４Ｂを開閉する排気バルブ１３Ｂを「第２排気バルブ」という。これで、燃焼室５及びその周辺の構成の説明を終える。

いま、領域Ｂ，Ａ，Ｃでは、図５に示したように、吸気行程で２つの吸気バルブ１２Ａ，１２Ｂがともに開かれたとき、２つの吸気ポート６１Ａ，６１Ｂから燃焼室５に流れ込む作動ガスによって、反時計方向にスワールが生じるものとする（黒塗り矢印参照）。

次に、図５中央に示したように、領域Ａで吸気のスワールの向きに対して上流側に位置する第１排気バルブ１３Ａを吸気行程で所定のリフト量Ｌ１まで開く。ただし、吸気スワールの向きに対して下流側に位置する第２排気バルブ１３Ａは吸気行程で全閉状態を維持させる。このとき、一方の排気ポート６３Ａから燃焼室５に再導入される排気が時計方向に流れるように一方の排気ポート６３Ａの形状を工夫しておく。開いた第１排気バルブ１３Ａより燃焼室５に再導入される排気の流れる向き（網掛け矢印参照）が吸気のスワールの向きと逆になるので、吸気のスワールが弱められることとなる。

一方、領域Ｃで図５右側に示したように、吸気のスワールの向きに対して下流側に位置する第２排気バルブ１３Ｂを吸気行程で所定のリフト量Ｌ２まで開く。ただし、吸気スワールの向きに対して上流側に位置する第１排気バルブ１３Ａは吸気行程で全閉状態を維持させる。このとき、他方の排気ポート６３Ｂから燃焼室５に再導入される排気が反時計方向に流れるように他方の排気ポート６３Ｂの形状を工夫しておく。開いた第２排気バルブ１３Ｂより燃焼室５に再導入される排気の流れる向き（網掛け矢印参照）が吸気のスワールの向きと同じになるので、吸気のスワールが強められることとなる。

図６，図７は吸気行程における目標排気再導入量に対する２つの排気バルブ１３Ａ，１３Ｂのリフト量の特性図である。このうち、図６は領域Ａにおいて第１排気バルブ１３Ａを吸気行程で主にリフトさせて一方の排気ポート６３Ａから排気を燃焼室５に再導入する場合のものである。図７は領域Ｃにおいて第２排気バルブ１３Ｂを吸気行程で主にリフトさせて他方の排気ポート６３Ｂから排気を燃焼室５に再導入する場合のものである。

図６から説明すると、領域Ａにおいて吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１に到達するまでは第１排気バルブ１３Ａのリフト量を直線的に大きくする（図６実線参照）。このとき、第２排気バルブ１３Ｂのリフト量はゼロに保つ（図６一点鎖線参照）、つまり第２排気バルブ１３Ｂはリフトさせない。

続いて吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１に到達した後には第１排気バルブ１３Ａのリフト量を所定値Ｌ１に維持する（図６実線参照）。そして、吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１より大きくなるほど第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を直線的に大きくする（図６一点鎖線参照）。

このように、吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１を超える領域で第１排気バルブ１３Ａに加えて第２排気バルブ１３Ｂをリフトさせるのは次の理由からである。すなわち、吸気行程における目標排気再導入量が多い場合に第１排気バルブ１３Ａを所定のリフト量Ｌ１までリフトさせただけでは、吸気行程における実際の排気再導入量が吸気行程における目標排気再導入量から不足することがあるためである。このときには、第１排気バルブ１３Ａを最大のリフト量（Ｌ１）までリフトさせた後に、第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を直線的に大きくしていくことで、吸気行程における目標排気再導入量を得ることができる。吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１を超える領域では、第１排気バルブ１３Ａを第２排気バルブ１３Ｂに対し相対的に大きくリフトさせる（開く）わけである。このように２つの排気バルブ１３Ａ，１３Ｂがともにリフトしても、最初にリフトした第１排気バルブ１３Ａから導入される排気再導入量のほうが、後でリフトした第２排気バルブ１３Ｂから導入される排気再導入量より多いものとなる。このため、吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１を超える領域においてもスワールを弱めることができることに変わりない。

次に、図７を説明すると、領域Ｃにおいて吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２に到達するまでは第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を直線的に大きくする（図７実線参照）。このとき、第１排気バルブ１３Ａのリフト量はゼロに保つ（図７一点鎖線参照）、つまり第１排気バルブ１３Ａは開かない。

続いて吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２に到達した後には第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を所定値Ｌ２に維持する（図７実線参照）。そして、吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２より大きくなるほど第１排気バルブの１３Ａのリフト量を直線的に大きくする（図７一点鎖線参照）。

このように、吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２を超える領域で第２排気バルブ１３Ｂに加えて第１排気バルブ１３Ａをリフトさせるのは次の理由からである。すなわち、吸気行程における目標排気再導入量が多い場合に第２排気バルブ１３Ｂを所定のリフト量Ｌ２までリフトさせただけでは、吸気行程における実際の排気再導入量が吸気行程における目標排気再導入量から不足することがあるためである。このときには、第２排気バルブ１３Ｂを最大リフト量（Ｌ２）までリフトさせた後に、第１排気バルブ１３Ａのリフト量を直線的に大きくしていくことで、吸気行程における目標排気再導入量を得ることができる。吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２を超える領域では、第２排気バルブ１３Ｂを第１排気バルブ１３Ａに対し相対的に大きくリフトさせる（開く）わけである。このように２つの排気バルブ１３Ａ，１３Ｂがともにリフトしても、最初にリフトした第２排気バルブ１３Ｂから導入される排気再導入量のほうが、後でリフトした第１排気バルブ１３Ａから導入される排気再導入量より多いものとなる。このため、吸気行程における目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２を超える領域においても吸気のスワールを強めることができることに変わりない。

次に、エンジン１には、２つの各排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを吸気行程においても独立にリフトする（開く）ことが可能な可変バルブ開閉機構５１Ａ，５１Ｂを備える。２つの各排気バルブ１３Ａ，１３Ｂがカム駆動である場合の可変バルブ開閉機構５１Ａ，５１Ｂについて、図８，図９のモデル図を参照してその概略を説明する。

まず、第１排気バルブ１３Ａを吸気行程においても開くことが可能な可変バルブ開閉機構５１Ａから説明する。図８に示したように、第１排気バルブ用カムシャフト５２Ａに、第１のカム５３Ａと第２のカム５４Ａの２つのカムを並べて形成する。２つのカム５３Ａ，５４Ａにはバルブスプリング１４Ａを用いて第１排気バルブ１３Ａを閉弁側に付勢する。

第１のカム５３Ａを用いて第１排気バルブ１３Ａを駆動したとき、排気行程で第１排気バルブ１３Ａが所定のリフト量Ｌｎｒｍ１でリフトするように第１のカム５３Ａのカムプロフィールを定めておく。一方、第２のカム５４Ａを用いて第１排気バルブ１３Ａを駆動したとき、吸気行程で第１排気バルブ１３Ａが所定のリフト量Ｌ１（Ｌ１＜Ｌｎｒｍ１）でリフトするように第２のカム５４Ａのカムプロフィールを定めておく。そして、これら２つのカム５３Ａ，５４Ａを、使用カム切換機構５５Ａを用いて切換可能に構成し、この使用カム切換機構５５Ａを駆動する油圧アクチュエータ５６Ａ及び油圧アクチュエータ５６Ａを駆動する電磁ソレノイドバルブ５７Ａを設けておく。

電磁ソレノイドバルブ５７Ａにエンジンコントローラ４１からの信号が送られてないときには、排気行程で第１のカム５３Ａによって第１排気バルブ１３Ａが所定のリフト量Ｌｎｒｍ１でリフトするものとする。一方、電磁ソレノイドバルブ５７Ａがエンジンコントローラ４１からの切換信号を受けると、油圧アクチュエータ５６Ａが駆動され、排気行程に続く吸気行程においても第２のカム５４Ａによって第１排気バルブ１３Ａが所定のリフト量Ｌ１でリフトするようにする。

さらに、図８に示したように、吸気行程で第２のカム５４Ａによって第１排気バルブ１３Ａをリフトするとき、そのリフト量を調整可能なリフト量調整機構５８Ａを備えさせる。このリフト量調整機構５８Ａを駆動する油圧アクチュエータ５９Ａ及び油圧アクチュエータ５９Ａの駆動量をデューティ制御可能な電磁ソレノイドバルブ６０Ａを設けておく。そして、電磁ソレノイドバルブ６０Ａに与えるデューティ比［％］に応じて油圧アクチュエータ５９Ａの駆動量、つまり第１排気バルブ１３Ａのリフト量を制御する。例えば、図１０に示したように、デューティ比がゼロ［％］のとき第１排気バルブ１３Ａのリフト量がゼロ、デューティ比が１００［％］のとき第１排気バルブ１３Ａのリフト量が最大リフト量（Ｌ１）となるよう定めておく。これによって、電磁ソレノイドバルブ６０Ａに与えるデューティ比によって第１排気バルブ１３Ａのリフト量を任意の量に制御できる。

次に、第２排気バルブ１３Ｂを吸気行程においてもリフトする（開く）ことが可能な可変バルブ開閉機構５１Ｂは、第１排気バルブ１３Ａを吸気行程においてもリフトする（開く）ことが可能な可変バルブ開閉機構５１Ａと同様の構成である。図９に示したように、第２排気バルブ用カムシャフト５２Ｂに、第１のカム５３Ｂと第２のカム５４Ｂの２つのカムを並べて形成する。２つのカム５３Ｂ，５４Ｂにはバルブスプリング１４Ｂを用いて第２排気バルブ１３Ｂを閉弁側に付勢する。

第１のカム５３Ｂを用いて第２排気バルブ１３Ｂを駆動したとき、排気行程で第２排気バルブ１３Ｂが所定のリフト量Ｌｎｒｍ２でリフトするように第１のカム５３Ｂのカムプロフィールを定めておく。一方、第２のカム５４Ｂを用いて第２排気バルブ１３Ｂを駆動したとき、吸気行程で第２排気バルブ１３Ｂが所定のリフト量Ｌ２（Ｌ２＜Ｌｎｒｍ２）でリフトするように第２のカム５４Ｂのカムプロフィールを定めておく。そして、これら２つのカム５３Ｂ，５４Ｂを、使用カム切換機構５５Ｂを用いて切換可能に構成し、この使用カム切換機構５５Ｂを駆動する油圧アクチュエータ５６Ｂ及び油圧アクチュエータ５６Ｂを駆動する電磁ソレノイドバルブ５７Ｂを設けておく。

電磁ソレノイドバルブ５７Ｂにエンジンコントローラ４１からの信号が送られてないときには、排気行程で第１のカム５３Ｂによって第２排気バルブ１３Ｂが所定のリフト量Ｌｎｒｍ２でリフトするものとする。一方、電磁ソレノイドバルブ５７Ｂがエンジンコントローラ４１からの切換信号を受けると、油圧アクチュエータ５６Ｂが駆動され、排気行程に続く吸気行程においても第２のカム５４Ｂによって第２排気バルブ１３Ｂが所定のリフト量Ｌ２でリフトするようにする。

さらに、図９に示したように、吸気行程で第２のカム５４Ｂによって第２排気バルブ１３Ｂをリフトするとき、そのリフト量を調整可能なリフト量調整機構５８Ｂを備えさせる。このリフト量調整機構５８Ｂを駆動する油圧アクチュエータ５９Ｂ及び油圧アクチュエータ５９Ｂの駆動量をデューティ制御可能な電磁ソレノイドバルブ６０Ｂを設けておく。そして、電磁ソレノイドバルブ６０Ｂに与えるデューティ比［％］に応じて油圧アクチュエータ５９Ｂの駆動量、つまり第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を制御する。例えば、図１１に示したように、デューティ比がゼロ［％］のとき第２排気バルブ１３Ｂのリフト量がゼロ、デューティ比が１００［％］のとき第２排気バルブ１３Ｂのリフト量が最大リフト量（Ｌ２）となるよう定めておく。これによって、電磁ソレノイドバルブ６０Ｂに与えるデューティ比によって第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を任意の量に制御できる。

図１２は領域Ａでの第１排気バルブ１３Ａの、図１３は領域Ｃでの第２排気バルブ１３Ｂの各リフト特性図である。比較のため、図１２，図１３には吸気バルブ１２Ａ，１２Ｂのリフト特性を破線で重ねて示している。

まず、第１排気バルブ１３Ａのリフト特性から説明する。図１２に示したように、領域Ａで第１のカム６３Ａを用いて排気行程で第１排気バルブ１３Ａを所定のリフト量Ｌｎｒｍ１でリフトさせた（図１２一点鎖線参照）後に、第２のカム５４Ａに切換える。これによって、排気行程に続く吸気行程で第１排気バルブ１３Ａが所定のリフト量Ｌ１までリフトしている（図１２実線参照）。領域Ａにおける吸気行程での第１排気バルブ１３Ａのリフト量Ｌ１は、吸気行程の直前の排気行程での第１排気バルブ１３Ａのリフト量Ｌｎｒｍ１よりも小さくしている。この理由は次の通りである。すなわち、領域Ａにおける吸気行程で第１排気バルブ１３Ａをリフトさせる目的は、排気ポート６３から排気を燃焼室５に再導入することによって吸気のスワールを弱めることにある。領域Ａにおける吸気行程での第１排気バルブ１３Ａのリフト量Ｌ１を大きくしたのでは、燃焼室５に再導入される排気の量が多くなり吸気のスワールを弱めすぎてしまうことがあるので、これを避けるためである。

次に、図１３に示したように、第２排気バルブ１３Ｂのリフト特性は、第１排気バルブ１３Ａのリフト特性と同様である。領域Ｃで第１のカム６３Ｂを用いて排気行程で第２排気バルブ１３Ｂを所定のリフト量Ｌｎｒｍ２でリフトさせた（図１３一点鎖線参照）後に、第２のカム５４Ｂに切換える。これによって、排気行程に続く吸気行程で第２排気バルブ１３Ｂが所定のリフト量Ｌ２までリフトしている（図１３実線参照）。領域Ｃにおける吸気行程での第２排気バルブ１３Ｂのリフト量Ｌ２は、吸気行程の直前の排気行程での第２排気バルブ１３Ｂのリフト量Ｌｎｒｍ２よりも小さくしている。この理由は次の通りである。すなわち、領域Ｃにおける吸気行程で第２排気バルブ１３Ｂをリフトさせる目的は、排気ポート６３Ｂから排気を燃焼室５に再導入することによって吸気のスワールを強めることにある。領域Ｃにおける吸気行程での第２排気バルブ１３Ｂのリフト量Ｌ２を大きくしたのでは、燃焼室５に再導入される排気の量が多くなり吸気のスワールを強めすぎてしまうことがあるので、これを避けるためである。

図１に戻り、エンジンコントローラ４１には、アクセルセンサ４２からの信号、クランク角センサ４３からの信号、水温センサ４４からの信号、エアフローメータ４５からの信号が入力する。ここで、アクセルセンサ４２はアクセルペダル開度（アクセルペダルの踏込量）を検出する。クランク角センサ４３はエンジン回転速度Ｎｅを検出する。水温センサ４５はウォータジャケット３２の冷却水の温度（水温）Ｔｗを検出する。エアフローメータ４５はエンジン１に吸入される新気量Ｑａを検出する。エンジンコントローラ４１では、エンジンの冷間状態で、これらの信号に基づいて、ＥＧＲバルブ２３の開度を算出すると共に、２つの電磁ソレノイドバルブ５７Ａ，５７ＢのＯＮ、ＯＦＦを制御する。また、エンジンの冷間状態かつ領域Ａ，Ｃでは、吸気行程での第１、第２の排気バルブ１３Ａ，１３Ｂのリフト量を算出する。また、イグニッションキー４６がＯＦＦからＯＮに切換えられたときには、ポンプ３６を作動させる。

エンジンコントローラ４１で実行される上記の制御を図１４のフローチャートに基づいて説明する。図１４のフローは、２つの電磁ソレノイドバルブ５７Ａ，５７ＢのＯＮ、ＯＦＦの制御及び領域Ａ，Ｃにおける吸気行程での第１、第２の排気バルブ１３Ａ，１３Ｂのリフト量を算出するためのものである。図１４のフローは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。なお、図１４のフローでは２つの各電磁ソレノイドバルブ５７Ａ，５７Ｂを「バルブ５７Ａ，５７Ｂ」で略記する。

ステップ１では、水温センサ４４により検出される水温Ｔｗと所定値Ｔｗ１を比較する。所定値Ｔｗ１はエンジン１の暖機が完了したか否かを判定するためのしきい値である。水温Ｔｗが所定値Ｔｗ１以上であるときにはエンジン１が暖機完了していると判断する。このときには本実施形態の制御は必要ないので、そのまま今回の処理を終了する。

ステップ１で水温Ｔｗが所定値Ｔｗ１未満であるときにはエンジン１が暖機完了前にある、つまりエンジンの冷間状態にあると判断してステップ２以降に進む。ステップ２では、エンジンの負荷と回転速度Ｎｅから所定のマップを検索することにより、目標ＥＧＲ比［無名数］を算出する。上記エンジンの負荷としては、アクセルセンサ４２により検出されるアクセルペダル開度、あるいはアクセルペダル開度とエンジン回転速度から算出される燃料噴射量を用いればよい。

ここで、ＥＧＲ比の定義は次の通りである。

ＥＧＲ比＝ＥＧＲガス量／（新気量＋ＥＧＲガス量） …（１）
目標ＥＧＲ比は排気性能から予め定めている。例えば、目標ＮＯｘ量を超えないようにエンジンの運転条件（エンジン負荷とＮｅから定まる）に応じて目標ＥＧＲ比を予め定めている。

ステップ３では目標ＥＧＲ比から目標ＥＧＲバルブ開度を算出する。この算出方法については公知の手法を用いればよい。

ステップ４では、エンジンの負荷と回転速度Ｎｅから定まる運転点が、図４Ａに示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれの領域に属しているか否かを判定し、判定した結果をメモリに記憶する。ここでは、図４Ｂで前述したようにエンジンの負荷と回転速度Ｎｅから目標空気過剰率を算出し、算出した目標空気過剰率に基づいてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれの領域に属しているか否かを判定することであってよい。

ステップ５では、メモリに記憶させてあるデータより運転点が領域Ｄにあるか否かをみる。運転点が領域Ｄにあるときには本実施形態の制御は必要ないので、そのまま今回の処理を終了する。

ステップ５で運転点が領域Ｄにないときにはステップ６以降に進む。ステップ６では、内部ＥＧＲ比［無名数］を算出する。ここで、「内部ＥＧＲ比」を、次の式で定義する。

内部ＥＧＲ比＝排気再導入量／排気量 …（２）
（２）式の排気再導入量は、領域Ａでは第１排気バルブ１３Ａを吸気行程で主にリフトさせることによって、領域Ｃでは第２排気バルブ１３Ｂを吸気行程で主にリフトさせることによって、燃焼室５に再導入される排気量のことである。（２）式より内部ＥＧＲ比は、同じ運転条件であれば、排気再導入量が多くなるほど大きくなる値である。

ここで、内部ＥＧＲ比を全ＥＧＲ比で除した値と燃焼室内の作動ガス温度との間には、図１５に示した関係があり、内部ＥＧＲ比を全ＥＧＲ比で除した値が大きくなるほど燃焼室内の作動ガス温度が高くなる。上記の「全ＥＧＲ比」とは外部ＥＧＲ比と内部ＥＧＲ比との合計のことである。ここでは、外部ＥＧＲ比として目標ＥＧＲ比を採用すると、全ＥＧＲ比は次式で与えられる。

全ＥＧＲ比＝目標ＥＧＲ比＋内部ＥＧＲ比 …（３）
いま、図１５において燃焼室内の作動ガスの圧縮着火温度が所定値Ｔｂでなければならないとすると、燃焼室内の作動ガスを圧縮着火させるためには内部ＥＧＲ比を全ＥＧＲ比で除した値が所定値Ｒ１として定まる。つまり、次式が成立する。

内部ＥＧＲ比／全ＥＧＲ比＝Ｒ１ …（４）
（４）式に上記（３）式を代入して全ＥＧＲ比を消去し、内部ＥＧＲ比について整理すると、次式が得られる。

内部ＥＧＲ比＝目標ＥＧＲ比×Ｒ１／（１−Ｒ１） …（５）
（５）式の目標ＥＧＲ比はステップ２で算出されている。（５）式の所定値Ｒ１は実験や適合により予め定めておけばよい。このようにして、（５）式により内部ＥＧＲ比を求めることができる。

次に、ステップ７では内部ＥＧＲ比から次式により目標排気再導入量（図１４では「目標再導入量」で略記。）を算出する。

目標排気再導入量＝内部ＥＧＲ比×排気量 …（６）
（６）式は上記（２）式を変形することによって得られる。（６）式の排気量はセンサにより検出してもよいが、次式により算出することができる。

排気量＝Ｑａ（１＋全ＥＧＲ比） …（７）
ただし、Ｑａ：エアフローメータ４５により検出される新気量、
ここで、（７）式の全ＥＧＲ比は上記（４）式より全ＥＧＲ比＝内部ＥＧＲ比／Ｒ１であるので、これを（７）式に代入して全ＥＧＲ比を消去すると、次式が得られる。

排気量＝Ｑａ（１＋内部ＥＧＲ比／Ｒ１） …（８）
（８）式の内部ＥＧＲ比はステップ５で得られている。Ｒ１は予め定められている。新気量Ｑａはエアフローメータ４５により検出されている。よって、（８）式より排気量を算出することができる。そして、算出した排気量を上記（６）式に代入することによって目標排気再導入量を算出することができる。

ステップ８ではメモリに記憶させてあるデータより運転点が領域Ａに属するか否かをみる。運転点が領域Ａに属するときにはステップ９に進む。ステップ９では、排気行程に続く吸気行程で第２のカム５４Ａを選択して第１排気バルブ１３Ａを再リフトさせるため、排気行程に続く吸気行程になると第１排気バルブ１３Ａ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＡをＯＦＦからＯＮに切換える。

ステップ１０では、目標排気再導入量（図１４では「再導入量」で略記。）と所定値Ｑｒ１を比較する。所定値Ｑｒ１は予め定めておく。目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１以下であるときにはステップ１１，１２，１３に進む。まず、ステップ１１では、目標排気再導入量から図６を内容とするテーブルを検索することにより、第１排気バルブ１３Ａのリフト量を算出し、この算出したリフト量を吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量とする。

ステップ１２，１３では、第２排気バルブ１３Ｂ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＢをＯＦＦにし、吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量をゼロとする。これは、目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１以下であるときには第１排気バルブ１３Ａを開くだけで吸気行程における排気再導入量が足りており、第２排気バルブ１３Ｂを開く必要がないためである。

一方、ステップ１０で目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１を超えているときにはステップ１４，１５，１６に進む。まずステップ１４では吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量を所定値Ｌ１とする。

ステップ１５，１６では、第２排気バルブ１３Ｂ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＢをＯＮにし、目標排気再導入量から図６を内容とするテーブルを検索することにより、第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を算出する。この算出したリフト量を吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量とする。これは、目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１を超えているときには第１排気バルブ１３Ａを開くだけでは吸気行程における排気再導入量が足りず、第２排気バルブ１３Ｂをも開く必要があるためである。

ステップ８で運転点が領域Ａにないときにはステップ１７に進み、メモリに記憶させてあるデータより運転点が領域Ｃにあるか否かをみる。運転点が領域Ｃに属するときにはステップ１８に進む。ステップ１８では、排気行程に続く吸気行程で第２のカム５４Ｂを選択して第２排気バルブ１３Ｂを再リフトさせるため、排気行程に続く吸気行程になると第２排気バルブ１３Ｂ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＢをＯＦＦからＯＮに切換える。

ステップ１９では、目標排気再導入量（図１４では「再導入量」で略記。）と所定値Ｑｒ２を比較する。所定値Ｑｒ２は予め定めておく。目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２以下であるときにはステップ２０，２１，２２に進む。まず、ステップ２０では、目標排気再導入量から図７を内容とするテーブルを検索することにより、第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を算出し、この算出したリフト量を吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量とする。

ステップ２１，２２では、第１排気バルブ１３Ａ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＡをＯＦＦにし、吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量をゼロとする。これは、目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２以下であるときには第２排気バルブ１３Ｂを開くだけで吸気行程における排気再導入量が足りており、第１排気バルブ１３Ａを開く必要がないためである。

一方、ステップ１９で目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２を超えているときにはステップ２３，２４，２５に進む。まずステップ２３では吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量を所定値Ｌ２とする。

ステップ２４，２５では、第１排気バルブ１３Ａ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＡをＯＮにし、目標排気再導入量から図７を内容とするテーブルを検索することにより、第１排気バルブ１３Ａのリフト量を算出する。この算出したリフト量を吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量とする。これは、目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２を超えているときには第２排気バルブ１３Ｂを開くだけでは吸気行程における排気再導入量が足りず、第１排気バルブ１３Ａをも開く必要があるためである。

ステップ１７で運転点が領域Ｃにないとき（つまり運転点がＢにあるとき）には本実施形態の制御は不要であるので、ステップ２６，２７，２８，２９に進む。ステップ２６，２７では第１排気バルブ１３Ａ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＡをＯＦＦにし、吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量をゼロとする。ステップ２８，２９では第２排気バルブ１３Ｂ用の電磁ソレノイドバルブ５７ＢをＯＦＦにし、吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量をゼロとする。

このようにして、ステップ３で目標ＥＧＲバルブ開度が算出される。また、ステップ１１，１４で領域Ａでの吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量が、ステップ１３，１６で領域Ａでの吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量が算出される。また、ステップ２０，２３で領域Ｃでの吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量が、ステップ２２，２５で領域Ｃでの吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量が算出される。図示しないフローでは、目標ＥＧＲバルブ開度が駆動信号に変換されてＥＧＲバルブ２３のアクチュエータであるモータ２５に与えられる。これによってＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度と一致するまでモータ２５がＥＧＲバルブ２３を駆動する。

図示しないフローでは、領域Ａで吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量がデューティ比に変換されて電磁ソレノイドバルブ６０Ａに与えられる。これによって、領域Ａで吸気行程における第１排気バルブ１３Ａのリフト量が吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量となるように油圧アクチュエータ５９Ａが第１排気バルブ１３Ａのリフト量を制御する。また、領域Ａで目標排気再導入量が所定値Ｑｒ１を超えているときには吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量がデューティ比に変換されて電磁ソレノイドバルブ６０Ｂに与えられる。これによって、領域Ａで吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂのリフト量が吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量となるように油圧アクチュエータ５９Ｂが第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を制御する。

同様に、図示しないフローでは、領域Ｃで吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量がデューティ比に変換されて電磁ソレノイドバルブ６０Ｂに与えられる。これによって、領域Ｃで吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂのリフト量が吸気行程における第２排気バルブ１３Ｂの目標リフト量となるように油圧アクチュエータ５９Ｂが第２排気バルブ１３Ｂのリフト量を制御する。また、領域Ｃで目標排気再導入量が所定値Ｑｒ２を超えているときには吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量がデューティ比に変換されて電磁ソレノイドバルブ６０Ａに与えられる。これによって、領域Ｃで吸気行程における第１排気バルブ１３Ａのリフト量が吸気行程における第１排気バルブ１３Ａの目標リフト量となるように油圧アクチュエータ５９Ａが第１排気バルブ１３Ａのリフト量を制御する。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、吸気バルブ１２と排気バルブ１３を備え、排気バルブ１３を閉状態として吸気バルブ１２を吸気行程で開いたとき燃焼室内に吸気スワールが生じるエンジン１の制御装置を前提とする。そして、ＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲバルブ２３と、ＥＧＲクーラ２４と、エンジンの冷却装置３１と、可変バルブ開閉機構５１とを備える。上記のＥＧＲ通路２２は排気の一部を吸気管に戻す。上記のＥＧＲバルブ２３はＥＧＲ通路２２を開閉する。上記のＥＧＲクーラ２４はＥＧＲ通路２２を流れるＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲクーラ２４を流れるＥＧＲガスとの熱交換を行う冷却媒体がエンジンの冷却液であり、上記のエンジンの冷却装置３１はＥＧＲクーラ２４で熱交換した冷却液をエンジン１のウォータジャケット３２に循環させる。上記の可変バルブ開閉機構５１は排気バルブ１３を吸気行程においても開くことが可能である。この場合に、エンジンの冷間状態かつ領域Ａ（低負荷側の失火しやすい領域）で、可変バルブ開閉機構５１を用いて排気バルブ１３を吸気行程で開き排気を燃焼室５に再導入することで排気バルブ１３を吸気行程で開かない場合より吸気スワールを弱めるようにする。エンジンの冷間状態かつ領域Ａ（低負荷側の失火しやすい領域）における着火性と吸気のスワールとの間には、吸気のスワールが弱まるほど低負荷側の失火しやすい領域における着火性がよくなる関係がある。本実施形態によれば、エンジンの冷間状態かつ領域Ａで吸気のスワールを弱めることで、冷却水（冷却液）をＥＧＲクーラ２４に流していても失火を抑制することができる。これによって、失火を防ぎつつＥＧＲクーラ２４での冷却水への熱交換量の低下を抑制してエンジン１を早期に暖機することができる。

本実施形態では、燃焼室５に開口する排気ポートが２つあり、排気バルブは２つの各排気ポート６３Ａ，６３Ｂを開閉する２つの排気バルブ１３Ａ，１３Ｂである。可変バルブ開閉機構５１Ａ，５１Ｂは、吸気行程において２つの各排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを独立に開くことが可能である。この場合に、第１排気バルブ１３Ａ（吸気スワールの向きに対して上流側に位置する排気バルブ）を第２排気バルブ１３Ｂ（下流側に位置する排気バルブ）よりも相対的に大きく開く。これによって、２つの排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを備えるエンジン１に対して、吸気行程においても２つの各排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを独立に開くことが可能な可変バルブ開閉機構５１Ａ，５１Ｂを追加することで、吸気のスワールを弱めるようにすることができる（図５中央参照）。

本実施形態では、エンジンの冷間状態かつ領域Ｃで、可変バルブ開閉機構５１を用いて排気バルブ１３を吸気行程で開き排気を燃焼室５に再導入することで排気バルブ１３を吸気行程で開かない場合より吸気スワールを強めるようにする。これによって、エンジンの冷間状態かつ領域Ｃ（つまり低負荷側の失火しやすい領域よりも高負荷側にあってスモークの発生しやすい領域）におけるスモークを減少させることができる。

本実施形態では、燃焼室５に開口する排気ポートが２つあり、排気バルブは２つの各排気ポート６３Ａ，６３Ｂを開閉する２つの排気バルブ１３Ａ，１３Ｂである。可変バルブ開閉機構５１Ａ，５１Ｂは、吸気行程において２つの各排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを独立に開くことが可能である。この場合に、第２排気バルブ１３Ｂ（吸気スワールの向きに対して下流側に位置する排気バルブ）を第１排気バルブ１３Ａ（上流側に位置する排気バルブ）に対し相対的に大きく開く。これによって、２つの排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを備えるエンジン１に対して、吸気行程においても２つの各排気バルブ１３Ａ，１３Ｂを独立に開くことが可能な可変バルブ開閉機構５１Ａ，５１Ｂを追加することで、吸気のスワールを強めるようにすることができる（図５右側参照）。

（第２実施形態）
図１６は第２実施形態の領域Ｂ，Ａ，Ｃでの吸気のスワールの状態を示す燃焼室５を下から透視した概略図である。第１実施形態の図５と同一部分には同一の符号を付している。ここで、図１６左側は領域Ｂでの、図１６中央は領域Ａでの、図１６右側は領域Ｃでの各吸気のスワールの状態を示している。

第２実施形態では、図５に示した第１実施形態に対し、２つの各排気ポート６３Ａ，６３Ｂを独立に開閉するシャッターバルブ７１Ａ，７１Ｂを追加して設けている。ここで、一方の排気ポート６３Ａを開閉するシャッターバルブ７１Ａを「第１シャッターバルブ」、他方の排気ポート６３Ｂを開閉するシャッターバルブ７１Ｂを「第２シャッターバルブ」とする。

第２実施形態でも、領域Ｂ，Ａ，Ｃで、図１６に示したように、吸気行程で２つの吸気バルブ１２Ａ，１２Ｂをともに開いたとき、燃焼室５に流れ込む作動ガスによって、反時計方向に吸気のスワールが生じるものとする（黒塗り矢印参照）。この場合、領域Ｂでは図１６左側に示したように２つの排気バブル１３Ａ，１３Ｂは全閉状態にあり、２つのシャッターバルブ７１Ａ，７１Ｂはいずれも開いているものとする。

第２実施形態では、２つのシャッターバルブ７１Ａ，７１Ｂを用いて吸気のスワールの弱化と強化を行わせる。すなわち、図１６中央に示したように、領域Ａでの吸気行程では２つの排気弁１３Ａ，１３Ｂを所定のリフト量まで開くと共に、第１シャッターバルブ７１Ａを開きかつ第２シャッターバルブ７１Ｂを全閉状態とする。これによって、開いた第１排気バルブ１３Ａより燃焼室５に再導入される排気の流れる向き（網掛け矢印参照）が吸気のスワールの向きと逆になるので、吸気のスワールが弱められる。領域Ａでは領域Ｂよりも吸気のスワールを弱化できるわけである。

図１６右側に示したように、領域Ｃでの吸気行程では２つの排気弁１３Ａ，１３Ｂを所定のリフト量まで開くと共に、第１シャッターバルブ７１Ａを全閉状態としかつ第２シャッターバルブ７１Ｂを開く。これによって、開いた第２排気バルブ１３Ｂより燃焼室５に再導入される排気の流れる向き（網掛け矢印参照）が吸気のスワールの向きと同じになるので、吸気のスワールが強められる。領域Ｃでは領域Ｂよりも吸気のスワールを強化できるわけである。

第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図１７は第３実施形態の領域Ａでの吸気のスワールを示す燃焼室５を下から透視した概略図である。第１実施形態の図５の中央と同一部分には同一の符号を付している。

第３実施形態はエンジンの冷間状態かつ領域Ａのみを対象とするものである。すなわち、領域Ａでの吸気行程で、２つの排気弁１３Ａ，１３Ｂを所定のリフト量まで開いたとき、燃焼室５に再導入される排気の流れる向き（網掛け矢印参照）が吸気のスワールの向きと逆になるように２つの各排気ポート６３Ａ，６３Ｂの形状を工夫しておく。これによって、エンジンの冷間状態かつ領域Ａで吸気のスワールを弱化することができる。

１ エンジン
２ 排気管
５ 燃焼室
１２，１２Ａ，１２Ｂ 吸気バルブ
１３，１３Ａ，１３Ｂ 排気バルブ
２１ ＥＧＲ装置
２２ ＥＧＲ通路
２３ ＥＧＲバルブ
２４ ＥＧＲクーラ
３１ 冷却装置
３２ ウォータジャケット
４１ エンジンコントローラ
５１，５１Ａ，５１Ｂ 可変バルブ開閉機構
６３Ａ，６３Ｂ 排気ポート

Claims (4)

1. 吸気バルブと排気バルブを備え、前記排気バルブを閉状態として前記吸気バルブを吸気行程で開いたとき燃焼室内に吸気スワールが生じるエンジンの制御装置において、
   排気の一部を吸気管に戻すＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブと、
   前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
   前記ＥＧＲクーラを流れるＥＧＲガスとの熱交換を行う冷却媒体がエンジンの冷却液であり、前記ＥＧＲクーラで熱交換した冷却液をエンジンのウォータジャケットに循環させるエンジンの冷却装置と、
   前記排気バルブを前記吸気行程においても開くことが可能な可変バルブ開閉機構と
   を備え、
   エンジンの冷間状態かつ低負荷側の失火しやすい領域で、前記可変バルブ開閉機構を用いて前記排気バルブを吸気行程で開き排気を燃焼室に再導入することで前記排気バルブを吸気行程で開かない場合より前記吸気スワールを弱めるようにすることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
2. 前記燃焼室に開口する排気ポートが２つあり、
   前記排気バルブは前記２つの各排気ポートを開閉する２つの排気バルブであり、
   前記可変バルブ開閉機構は、前記吸気行程において前記２つの各排気バルブを独立に開くことが可能であり、
   前記吸気スワールの向きに対して上流側に位置する排気バルブを下流側に位置する排気バルブよりも相対的に大きく開くことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
3. エンジンの冷間状態かつ前記低負荷側の失火しやすい領域よりも高負荷側にあってスモークの発生しやすい領域で、前記可変バルブ開閉機構を用いて前記排気バルブを吸気行程で開き排気を燃焼室に再導入することで前記排気バルブを吸気行程で開かない場合より前記吸気スワールを強めるようにすることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
4. 前記燃焼室に開口する排気ポートが２つあり、
   前記排気バルブは前記２つの各排気ポートを開閉する２つの排気バルブであり、
   前記可変バルブ開閉機構は、前記吸気行程において前記２つの各排気バルブを独立に開くことが可能であり、
   前記吸気スワールの向きに対して下流側に位置する排気バルブを上流側に位置する排バルブに対し相対的に大きく開くことを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの制御装置。

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