JP4192813B2 - 排気ガス還流を行うエンジン - Google Patents

Description

本発明は、既燃ガスを吸気側に戻す排気ガス還流（ＥＧＲ）を行うエンジンに関し、特に、吸気通路に設けられた吸気制御弁を利用して内部ＥＧＲを行うエンジンに関する。

特開平７−１３３７２６号（特許文献１）は、吸気通路の途中に吸気制御弁を設けたエンジンを開示している。吸気行程の終了直前に吸気制御弁、吸気弁をこの順で閉弁することで、吸気制御弁と吸気弁の間の吸気通路に負圧を保持しておき、排気行程の終了直前に吸気弁を開くことでこの負圧によって吸気通路に既燃ガスを逆流させ、後に続く吸気行程では新気と既燃ガスをシリンダ内に導入する技術を開示している。

かかる技術は、排気通路と吸気通路をガス管路で接続し、該ガス管路を介して既燃ガスを吸気通路に導入する従来の排気ガス還流（ＥＧＲ）に対し、内部ＥＧＲと呼ばれ、従来のＥＧＲと同様に酸素濃度を低下させて燃焼速度を抑え、ＮＯｘの排出量を低減するのに有効である。
特開平７−１３３７２６号

しかしながら、上記従来技術では、吸気行程の終了前に吸気弁を閉じるので、吸気制御弁と吸気弁の間だけでなくシリンダ内も負圧になった状態で吸気弁が閉じられる。そのため、所望のＥＧＲ量を得ようとして吸気制御弁の開閉時期を調整し、吸気制御弁と吸気弁の間の負圧を変化させた場合、シリンダ内の負圧、すなわちエンジンの吸入空気量、負荷も変化することとなり、ＥＧＲ量とエンジンの吸入空気量とを独立して制御することができないという問題があった。

また、特開２０００−２４８９４６に示されるように、吸気制御弁を利用して慣性過給を行う場合、吸気行程の終了直前は、過給によって吸気制御弁と吸気弁の間の吸気通路内が正圧となるので、上記従来技術のように吸気行程の終了直前に吸気制御弁、吸気弁を閉じても吸気制御弁と吸気弁の間の吸気通路内が負圧とならず、内部ＥＧＲを行うことができなかった。

本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたもので、吸気制御弁を利用して内部ＥＧＲを行うにあたり、エンジンの吸入空気量とＥＧＲ量とを別々に制御することができるようにすることを目的とする。また、本発明のさらなる目的は、吸気制御弁を利用して慣性過給を行うエンジンであっても内部ＥＧＲを行えるようにすることである。

本発明に係るエンジンは吸気通路の途中に吸気制御弁を備える。そして、吸気行程後の吸気弁閉期間中であって吸気制御弁と吸気弁の間の吸気通路が負圧となる時期に吸気制御弁を閉じることで吸気制御弁と吸気弁の間の吸気通路に負圧を保持し、これによって排気上死点付近で吸気弁、排気弁の両方が開いた状態となるオーバーラップ期間において燃焼室内の既燃ガスを吸気通路に逆流させる。

また、慣性過給を同時に行うには、吸気行程の途中まで吸気制御弁を閉じておき、シリンダ内に負圧が発達している間に吸気制御弁を開くようにする。

本発明によれば、オーバーラップ期間に入ると吸気制御弁と吸気弁の間の負圧によって燃焼室内の既燃ガスが吸気通路に逆流し、次のサイクルではこの既燃ガスが新気とともにシリンダ内に吸入され、内部ＥＧＲを実現することができる。吸気制御弁と吸気弁の間の吸気通路に保持されている負圧は吸気行程においてシリンダ内に発生する負圧とは独立したものなので、エンジンの吸入空気量、負荷とＥＧＲ量を独立して制御することができる。

また、吸気行程途中まで吸気制御弁を閉じシリンダ内に負圧を発達させるようにすれば、吸気制御弁を開いたときに吸気脈動が生じ、新気をパルス的にシリンダ内に導入する慣性過給を合わせて行うことができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１、図２は、本発明に係るエンジンの概略構成を示し、図１はエンジンの概略断面を示し、図２はエンジンをシリンダヘッド側から見た図である。本エンジンでは、低中負荷側かつ低中回転側に設定される圧縮自己着火運転領域では火花点火によらない圧縮自己着火運転を行い、高負荷側、高回転側に設定される火花点火運転領域では点火プラグを用いた火花点火運転を行う。

図１に示すように、シリンダヘッド１と、シリンダブロック２に形成されたシリンダ３と、シリンダ３に摺動可能に収装されているピストン４の間には燃焼室５が画成されており、燃焼室５には吸気通路７、排気通路８とが接続している。吸気通路７と燃焼室５の連通位置、排気通路８と燃焼室５の連通位置には、燃焼室側開口を開閉する吸気弁１０、排気弁１１がそれぞれ設けられており、吸気弁１０、排気弁１１はそれぞれ吸排気弁駆動手段としての吸気カム１２、排気カム１３によって駆動される。

吸気カム１２、排気カム１３は、図示しないカムシャフトによって駆動され、排気上死点付近において排気弁１１が閉じる前に吸気弁１０が開くように吸気弁１０、排気弁１１を駆動し、これによって排気上死点付近に吸気弁１０、排気弁１１の両方が開いた状態となるオーバーラップ期間が存在するようにする。また、吸気カム１２は吸気下死点以降に吸気弁１０を閉じるように吸気弁１０を駆動する。

吸気通路７の途中であって吸気弁１０の上流には吸気制御弁１５が設けられており、吸気制御弁１５はエンジンコントローラ３０からの信号を受けて所定のタイミングで開閉駆動される吸気制御弁１５はここではフラップ式の開閉弁であるが、他の形式の弁を採用しても構わない。

本エンジンは図２に示すようにシリンダを４組備えた４気筒エンジンであり、各シリンダの燃焼室に連通する吸気通路７はそれぞれ上流側に設けられたコレクタ１６に連通している。コレクタ１６は図示しない吸気通路、エアクリーナーを介して外気と連通する。

また、燃焼室５の上部中央には、燃料噴射弁２１が取り付けられており、燃料噴射弁２１の近傍には点火プラグ２２が先端のギャップを燃焼室５内に突出させるように取り付けられている。これら燃料噴射弁２１、点火プラグ２２は、エンジンコントローラ３０からの信号に基づき所定のタイミングで駆動される。

エンジンコントローラ３０には、エンジンの運転状態を示す信号として、エンジンの回転速度及びクランク角を検出するクランク角センサ３３、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量センサ３４等からの信号が入力され、エンジンコントローラ３０は、エンジンの運転状態に基づき目標となるトルク（目標エンジントルク）を演算し、目標エンジントルクが実現されるよう、燃料噴射弁１３からの燃料噴射量、噴射時期、点火プラグ１５による点火時期、図示しないスロットル弁の開度を制御する。

また、エンジンコントローラ３０は、後述するように、エンジンの負荷と回転速度で決まる運転点に応じて図３に示すマップを参照してエンジンの運転モードを切り換え、過給や排気還流（ＥＧＲ）が必要とされる運転モードでは、吸気制御弁１５を所定のタイミングで開閉し（吸気制御弁制御手段）、吸気通路７内に発生する吸気脈動を利用した慣性過給や、吸気通路７内に発生する負圧を利用して既燃ガスの一部を燃焼室５から吸気通路７へと逆流させ、これを次回の吸気行程で再度シリンダ３内に吸入する内部ＥＧＲを実行する。

図４はエンジンコントローラ３０が行う運転モード切換え制御の内容を示したフローチャートであり、所定時間ごとに、例えば１０ｍｓｅｃ毎に繰り返し実行される。

これを参照しながら運転モード切換え制御について説明すると、まず、ステップＳ１では、エンジンの回転速度と負荷を読み込む。エンジン回転速度としてはクランク角センサ３３で検出された値を読み込み、エンジン負荷としてはエンジンコントローラ３０内部で演算される目標エンジントルクを用いる。ここでは、エンジン負荷をエンジントルクで代表させているが、これに代えて、アクセル操作量、燃料噴射量等を用いても構わない。そして、ステップＳ２〜Ｓ４では、ステップＳ１で読み込んだエンジンの回転速度、負荷に基づき、図３に示す運転モードマップを参照して、エンジンの運転点が図中に示されるＡ〜Ｄの４つの領域のどこにあるかを判断する。

判断の結果、エンジンの鋳運転点が低中負荷かつ高回転側に設定される領域ＡにあるときはステップＳ５に進み、慣性過給は行われないが内部ＥＧＲが行われるよう吸気制御弁１５の開閉時期を設定する（第１の運転モード）。内部ＥＧＲを行うのは燃焼室５内の酸素濃度を下げることで燃焼速度を緩やかにし、これによって燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出レベルを下げるためである。また、この領域Ａでは、点火プラグ２２を用いて混合気を点火する火花点火運転を行う。

一方、運転点が低中負荷かつ低中回転側に設定される領域ＢにあるときはステップＳ６に進み、慣性過給、内部ＥＧＲがともに行われるように吸気制御弁１５の開閉時期を設定する（第２の運転モード）。この領域Ｂでは、点火プラグ２２を用いない圧縮自己着火運転を行うので、慣性過給を行うことで燃焼室５内の圧力を高めるとともに、内部ＥＧＲを行うことで燃焼室５内の温度を上昇させ、燃料噴霧の着火性を向上させる。

運転点が領域Ａ、領域Ｂの高負荷側に設定される領域ＣにあるときはステップＳ７に進み、吸気制御弁１５を開いたままにし、慣性過給、内部ＥＧＲともに行われないようにする（第３の運転モード）。また、領域Ｃよりもさらに高負荷側に設定される領域ＤにあるときはステップＳ８に進んで、内部ＥＧＲは行われないが慣性過給が行われるよう吸気制御弁１５の開閉時期を設定する（第４の運転モード）。これら領域Ｃ、Ｄでは通常の火花点火エンジンと同じように、点火プラグ２２を用いた火花点火運転を行う。

図５、図６は第１の運転モード（過給なし＋内部ＥＧＲあり）を説明するための図である。図５は過給を行わず内部ＥＧＲを行う場合の吸気通路内の圧力変化（正確には吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路内の圧力変化、図７、図９、図１１〜１３も同じ）を示しており、図６はそのときのエンジンの状態を示した図である。図６のａ〜ｈが、図５中に記したａ〜ｈに対応する。

吸気行程初期の状態ａでは吸気制御弁１５、吸気弁１０がともに開かれている。ピストン４が下降するのでシリンダ３内、吸気通路７内は負圧になり、この負圧によってシリンダ３に新気が導入される。ピストン４が下降することによって発達する負圧のみを利用してシリンダ３内に新気を導入するので過給は行われず、いわゆる自然吸気の状態となる。また、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間には後述するように前サイクルで導入された既燃ガスが存在しているので、これも併せてシリンダ３内へと導入される。

吸気制御弁１５は吸気下死点付近で閉じられ（状態ｂ）、吸気下死点を過ぎたところで吸気弁１０が閉じられる（状態ｃ）。吸気弁１０の閉弁時には吸気制御弁１５と吸気弁１０の間が正圧になっているので、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間には正圧Ｐ₁が保持される。

その後、ピストン４が圧縮上死点に近づいたところで吸気制御弁１５を開き、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に保持されている正圧Ｐ₁を吸気通路７の上流側に向けて解放する（状態ｄ）。これにより、吸気通路７内には圧力脈動が発生し、吸気通路７内の圧力が低下する。そして、コレクタ１６からの開放端反射による負圧波を受けて、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の圧力がさらに下がって負圧となったタイミングで吸気制御弁１５を閉じ、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に負圧Ｐ₂を保持する（状態ｅ）。この負圧Ｐ₂の大きさは吸気制御弁１５の開閉タイミングを調整することができ、また、圧縮行程において発生した正圧Ａを利用して生成されたものであるので、吸気行程においてシリンダ３内に発生する負圧とは関係がなく、エンジンの吸入空気量、負荷から独立して調整することができる。

圧縮上死点近傍で燃焼が起こってピストン４を押し下げ、その後、排気行程へと移行してピストン４が上昇してくると、排気弁１１が開かれ、燃焼室５内の既燃ガスを排気通路８に排出する（状態ｆ）。さらに、ピストン４が排気上死点付近になると、排気弁１１が開かれている間に吸気弁１０が開かれ、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の負圧Ｐ₂によって既燃ガスの一部を吸気通路７に逆流させる（状態ｇ）。これにより、次の吸気行程では、新気とともに吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に存在する既燃ガスを燃焼室５内に吸入し、内部ＥＧＲを実現することができる（状態ｈ、状態ａ）。

上記したようなタイミングで吸気制御弁１５を開閉制御すれることにより、過給を行わず内部ＥＧＲを行うことができる。また、内部ＥＧＲの量を決定する吸気通路７内の負圧は吸気弁１０が閉じているときの吸気通路７内の圧力脈動を利用して行われるので、シリンダ４内の吸入空気量、負荷から独立して調整することができ、エンジン負荷に応じてＮＯｘ低減に適したＥＧＲ量を導入することができる。

また、図７、図８は領域Ｂで行われる第２の運転モード（過給あり＋内部ＥＧＲあり）を説明するための図である。図７は過給と内部ＥＧＲを行う場合の吸気通路内の圧力変化を示しており、図８はそのときのエンジンの状態を示した図である。図８のｉ〜ｍが、図７中に記したｉ〜ｍに対応する。

排気上死点付近の状態ｉでは、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に保持されている負圧により、燃焼室５内の既燃ガスが吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に導入される。排気上死点を過ぎて吸気行程に入ると、ピストン４が下がることによって生じるシリンダ３内の負圧によって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の既燃ガスがシリンダ３内へと導入される（状態ｊ）。

そして、ピストン４が吸気下死点位置に近づき吸気通路７内、シリンダ３内に負圧Ｐ₃が十分に発達したところで吸気制御弁１５を開弁させ、吸気通路７内に吸気の脈動を発生させ、これによってシリンダ３内に新気をパルス的に導入する（状態ｋ）。吸気下死点付近で吸気制御弁１５を閉じ（状態ｌ）、ピストン４が吸気下死点位置を過ぎてシリンダ３内が正圧になったところで吸気弁１０を閉じて吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に正圧Ｐ₁を保持する（状態ｍ）。

その後は、第１の運転モードの状態ｄ以降と同じ動作を行い、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に保持されている正圧Ｐ₁を吸気通路７の上流に向けて解放し、コレクタ１６からの開放端反射による負圧波によって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間が負圧になるタイミングで吸気制御弁１５を閉じ、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に負圧Ｐ₂を保持する。そして、この負圧Ｐ₂を利用してオーバーラップ期間に既燃ガスを吸気通路７に逆流させ、これを次回の吸気行程で燃焼室５内に再度吸入することで内部ＥＧＲを行う。本発明に係るエンジンでは、このようなタイミングで吸気制御弁１５を開閉することで慣性過給を行いつつ内部ＥＧＲを行うことも可能である。

また、図９は領域Ｄで行われる第４の運転モード（過給あり＋内部ＥＧＲあり）を説明するための図であり、過給を行い、内部ＥＧＲを行わない場合の吸気通路内の圧力変化を示した図である。

この第４の運転モードでは、吸気行程で吸気弁１０が開いても、吸気制御弁１５をしばらく閉じておき、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に負圧Ｐ₄を発達させる。そして、この負圧Ｐ₄が十分に発達したところで負圧Ｐ₄を解放することで、吸気通路７内に吸気脈動を発生させ、新気をパルス的にシリンダ３内に導入し慣性過給を行う。

また、圧縮行程においては、吸気制御弁１５を閉じた後、吸気下死点を過ぎたところで吸気弁１０を閉弁させ、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に正圧Ｐ₅を保持する。この正圧Ｐ₅は排気上死点近傍までそのまま保持され、排気上死点近傍のオーバーラップ期間において、燃焼室５内の既燃ガスを排気通路８側に強制的に掃気するのに利用される。

このように、本発明に係るエンジンでは、吸気通路７の途中であって吸気弁１０の上流に設けられた吸気制御弁１５を備え、吸気行程後の吸気弁閉期間中であって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路７が負圧となる時期に吸気制御弁１５を閉じることで吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路７に負圧を保持し、この負圧を利用して吸気弁１０と排気弁１１がともに開いた状態となるオーバーラップ期間において燃焼室５内の既燃ガスを吸気通路７に逆流させる。吸気通路７に逆流した既燃ガスは、次のサイクルで新気とともにシリンダ３内に吸入されるので、内部ＥＧＲを実現することができる。また、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に保持されている負圧は、吸気行程においてシリンダ３内に発生する負圧とは独立したものなので、エンジンの吸入空気量、負荷とＥＧＲ量とを独立して制御することができ、吸気制御弁１５の開閉時期を調整することでエンジン負荷に応じてＮＯｘ低減に最適なＥＧＲ量を設定することも可能である。

吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路８に負圧を保持するには、例えば、吸気下死点よりも遅い時期に吸気弁を閉じるようにし、かつ、吸気弁１０の閉時期よりも前に吸気制御弁１５を閉じ、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路８に正圧を保持するようにし、さらに、オーバーラップ期間の開始時期よりも前に吸気制御弁１５を開くことでこの正圧を解放し吸気通路７内に圧力脈動を発生させ、この圧力脈動により吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路が負圧になる時期に吸気制御弁１５を閉じるようにすればよい。

さらに、吸気行程の途中まで吸気制御弁１５を閉じておき、シリンダ３内に負圧が発達している時期に吸気制御弁１５を開くようにすれば、吸気制御弁１５を開いたときに発生する吸気脈動を利用して新気をパルス的にシリンダ３内に導入する慣性過給を行うことができ、慣性過給と内部ＥＧＲの両方を行うことができる。

続いて本発明の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態では、逆位相で吸気が行われるシリンダの吸気通路７が吸気制御弁１５の上流側で連通している点が第１の実施形態と相違する。その他の構成は図１、図２に示した構成と同じである。

図１０において、左から順に第１、第２、第３、第４のシリンダとし、第１と第４のシリンダが逆位相で吸気を行い、第２と第３のシリンダが逆位相で吸気を行うとすると、第１のシリンダの吸気通路７と第４のシリンダの吸気通路７とが上流側で接続しており、さらにその上流側がコレクタ１６に接続している。また、第２のシリンダの吸気通路７と第３の吸気通路７とが上流側で接続しており、さらにその上流側がコレクタ１６に接続している。

第２の実施形態では、逆位相の吸気が行われるシリンダの吸気通路内に発生する圧力脈動によって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間が負圧になるタイミングで吸気制御弁１５を閉じ、負圧を吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に保持し、この負圧を利用してオーバーラップ期間中に既燃ガスを吸気通路７に逆流させて内部ＥＧＲを行う。例えば、第２のシリンダであれば、逆位相で吸気を行う第３のシリンダの吸気通路内に発生する圧力脈動を利用する。さらに、必要とされるＥＧＲ量が多い運転条件下では、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に正圧を保持した正圧を解放することによる圧力脈動を組み合わせ、これによって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に発達する負圧を増大させ、内部ＥＧＲ量を増大させる。

図１１は、領域Ａで行われる第１の運転モード（過給なし＋内部ＥＧＲあり）において吸気通路７内の圧力の変化を示した図である。図５に示した第１の実施形態のものと異なり、吸気行程が終わって吸気弁１０が閉じられても吸気制御弁１５は開かれたままである。吸気通路７が逆位相で吸気を行うシリンダの吸気通路と連通しているので、その後、吸気通路７内の圧力は逆位相のシリンダの吸気による負圧波を受けて低下する。吸気制御弁１５はこのタイミングに合わせて閉じられ、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に負圧Ｐ₆が保持される。オーバーラップ期間では、この負圧Ｐ₆によって既燃ガスを吸気通路７に逆流させて、内部ＥＧＲが行われる。

また、図１２は、同じく第１の運転モード（過給なし＋内部ＥＧＲあり）において吸気制御弁１５、吸気弁１０の開閉時期と吸気通路内の圧力の関係を示した図である。ここに示されるタイミングで吸気制御弁１５を開閉すれば、より多くのＥＧＲ量をシリンダ内に導入することができる。具体的には、吸気弁１０を吸気制御弁１５の閉時期や吸気下死点よりも後に閉弁することで吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に正圧Ｐ₇を保持しておき、これを解放することによるコレクタ１６からの開放端反射波によって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の圧力が下がるタイミングと、逆位相のシリンダの吸気による負圧波によって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の圧力が下がるタイミングとが合致するようなタイミングで吸気制御弁１５を開くようにする。これにより、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間にはより大きな負圧Ｐ₈が発達し、保持されることになり、オーバーラップ期間においてより多くの既燃ガスが吸気通路７に逆流し、ＥＧＲ量を増大させることができる。

さらに、この第２の実施形態の構成でも第１の実施形態と同様に領域Ｂでは第２の運転モード（過給あり＋内部ＥＧＲあり）を行うことができ、図１３はこのときの吸気通路内の圧力の変化を示した図である。

慣性過給を行いつつ内部ＥＧＲをも行うためには、この図に示されるように、吸気行程において吸気通路７内の負圧Ｐ₉が十分に発達するまで吸気制御弁１５を閉じておき、負圧Ｐ₉が十分に発達したところで吸気制御弁１５を開くことで負圧Ｐ₉を解放し、吸気通路７内に吸気脈動を発生させて新気をパルス的にシリンダ４内に導入する。

その後、吸気弁１０は閉じられるが、吸気制御弁１５を開いたままにしておき、逆位相のシリンダの吸気による負圧波によって吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の圧力が下がったタイミングで吸気制御弁１５を閉じ、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に負圧Ｐ₁₀を保持する。これにより、オーバーラップ期間内に既燃ガスを吸気通路７に逆流させることができ、この逆流した既燃ガスを次の吸気行程でシリンダ３内に再度吸入することで内部ＥＧＲを実現する。

このように、第２の実施形態では、吸気通路７が逆位相で吸気行程が行われるシリンダの吸気通路と連通しており、逆位相のシリンダの吸気による負圧波により吸気制御弁１５と吸気弁１０の間が負圧となる時期に吸気制御弁１５を閉じることで吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に負圧を保持する。そして、この負圧によりオーバーラップ期間において燃焼室５内の既燃ガスを吸気通路７に逆流させることで内部ＥＧＲを行う。吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に保持されている負圧は吸気行程においてシリンダ内に発生する負圧とは独立したものなので、この第２の実施形態においてもエンジンの吸入空気量、負荷とＥＧＲ量を独立して制御することが可能である。

また、吸気制御弁１５の閉時期、吸気下死点よりも遅い時期に吸気弁１０を閉じることで吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に正圧を保持しておき、この正圧を解放することにより吸気通路７内に生じる圧力脈動で吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路７が負圧になる時期と、逆位相のシリンダの吸気による負圧波により吸気制御弁１５と吸気弁１０の間の吸気通路７が負圧となる時期が重なるように吸気制御弁１５を開弁することで、吸気制御弁１５と吸気弁１０の間に保持される負圧がより大きくなり、より多くの既燃ガスを導入することも可能である。

また、この第２の実施形態においても、吸気行程の途中まで吸気制御弁１５を閉じておき、シリンダ３内に負圧が発達している時期に吸気制御弁１５を開くようにすれば、吸気通路７内に吸気脈動を起こして慣性過給を行うことができ、慣性過給と内部ＥＧＲの両方を行うことができる。

本発明は、吸気通路に吸気制御弁を備えたエンジンであれば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンに関わらず適用することが可能である。

本発明に係るエンジンの概略構成図であり、エンジンの概略断面を示す。 本発明に係るエンジンの概略構成図であり、エンジンをシリンダヘッド側から見た図である。 エンジンの運転モード切換えマップである。 エンジンコントローラが行うエンジンの運転モード切換え制御の内容を示したフローチャートである。 過給を行わず内部ＥＧＲを行う場合の吸気通路内の圧力変化を示した図である。 過給を行わず内部ＥＧＲを行う場合のエンジンの状態を示した図である。 過給を行い内部ＥＧＲを行う場合の吸気通路内の圧力変化を示した図である。 過給を行わず内部ＥＧＲを行う場合のエンジンの状態を示した図である。 過給を行い内部ＥＧＲを行わない場合の吸気通路内の圧力変化を示した図である。 第２の実施形態のエンジンの概略構成図であり、エンジンをシリンダヘッド側から見た図である。 過給を行わず内部ＥＧＲを行う場合の吸気通路内の圧力変化を示した図である。 過給を行わず内部ＥＧＲ（多）を行う場合の吸気通路内の圧力変化を示した図である。 過給を行い内部ＥＧＲを行う場合の吸気通路内の圧力変化を示した図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
２ シリンダブロック
３ シリンダ
４ ピストン
５ 燃焼室
７ 吸気通路
８ 排気通路
１０ 吸気弁
１１ 排気弁
１２ 吸気カム（給排気弁駆動手段）
１３ 排気カム（給排気弁駆動手段）
１５ 吸気制御弁
１６ コレクタ
２１ 燃料噴射弁
２２ 点火プラグ
３０ エンジンコントローラ（吸気制御弁制御手段）
３３ クランク角センサ
３４ アクセル操作量センサ

Claims (5)

1. シリンダヘッドとシリンダブロックに形成されたシリンダと前記シリンダに収装されたピストンとの間に画成された燃焼室と、
   前記燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路と、
   前記吸気通路の燃焼室側開口を開閉する吸気弁と、
   前記排気通路の燃焼室側開口を開閉する排気弁と、
   前記吸気通路の途中であって前記吸気弁の上流に設けられた吸気制御弁と、
   前記吸気制御弁を開閉する吸気制御弁制御手段と、
   排気上死点近傍において前記吸気弁と前記排気弁の両方が開いた状態となるオーバーラップ期間を有するように前記吸気弁及び排気弁を駆動する吸排気弁駆動手段と、
   を備え、
   前記吸気制御弁制御手段が吸気行程後の吸気弁閉期間中であって前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路が負圧となる時期に前記吸気制御弁を閉じ、これによって前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路に負圧を保持し、該負圧により前記オーバーラップ期間に燃焼室内の既燃ガスを前記吸気通路に逆流させることを特徴とするエンジン。
2. 前記吸排気弁駆動手段が吸気下死点よりも遅い時期に前記吸気弁を閉じ、前記吸気制御弁制御手段が前記吸気弁の閉時期よりも早い時期に前記吸気制御弁を閉じることで前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路に正圧を保持し、
   前記吸気制御弁制御手段が前記オーバーラップ期間の開始時期よりも前に前記吸気制御弁を開くことで前記正圧を解放し、前記吸気通路内に生じる圧力脈動により前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路が負圧になる時期に前記吸気制御弁を閉じることで前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路に負圧を保持する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 前記吸気通路が逆位相で吸気行程が行われるシリンダの吸気通路と連通しており、
   前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路が負圧となる時期は、前記逆位相のシリンダの吸気による負圧波により負圧となる時期である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
4. 前記吸排気弁駆動手段が吸気下死点よりも遅い時期に前記吸気弁を閉じ、前記吸気制御弁制御手段が前記吸気弁の閉時期よりも早い時期に前記吸気制御弁を閉じることで前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路に正圧を保持し、
   前記吸気弁制御手段が、前記正圧を解放することにより吸気通路内に生じる圧力脈動により前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路が負圧になる時期と前記逆位相のシリンダの吸気による負圧波により前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路が負圧となる時期が重なるように前記吸気制御弁を開き、前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路が負圧になる時期に前記吸気制御弁を閉じることで前記吸気制御弁と前記吸気弁の間の吸気通路に負圧を保持する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
5. 前記吸気制御弁制御手段が吸気行程の途中まで前記吸気制御弁を閉じておき、前記シリンダ内に負圧が発達している間に前記吸気制御弁を開くことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のエンジン。

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