(57)【要約】【課題】燃焼室内におけるＥＧＲガスの成層化、及びＥＧＲガスの濃度の均一化のいずれの要求にも適切に対応することが可能な吸気装置を提供する。【解決手段】第１及び第２吸気ポート４、第１及び第２燃料噴射弁１２、１３と、ポート４、５を開閉する第１及び第２吸気弁１６、１７とを備えた吸気装置において、第２吸気ポート５をＥＧＲガスの還流通路１０に接続し、第２吸気弁１７を休止機構１９により休止可能とする。燃料噴射弁１２、１３の燃料噴射位置よりも下流域で吸気ポート４、５を連絡部２０により相互に連通させる。成層ＥＧＲ運転域では第２吸気弁１７を休止させずに第１吸気ポート４から新気及び燃料を、第２吸気ポート５からＥＧＲガスを導入し、均一ＥＧＲ運転域では第２吸気弁１７を休止させつつ第２吸気ポート５から連絡部２０を介して第１吸気ポート４にＥＧＲガス及び燃料を導入する。【選択図】図１
2010138804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に接続される第１吸気ポートと、
前記第１吸気ポートとは別の経路として設けられて前記燃焼室に接続され、かつＥＧＲガスの還流通路にも接続された第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートの内部に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
前記還流通路から前記第２吸気ポートに流入するＥＧＲガスに対して燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
前記第１吸気ポートを前記燃焼室に対して開閉する第１吸気弁と、
前記第２吸気ポートを前記燃焼室に対して開閉する第２吸気弁と、
前記第２吸気弁を休止させる吸気弁休止手段とを具備し、
前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの燃料の噴射位置よりも下流域には、両吸気ポートを相互に連通させる連絡部が設けられている、内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれからの燃料噴射を許容し、かつ前記第２吸気弁が休止しないように前記吸気弁休止手段を制御する第１の状態と、前記第１燃料噴射弁からの燃料噴射を許容する一方で前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射は禁止し、かつ前記第２吸気弁が休止しないように前記吸気弁休止手段を制御する第２の状態と、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれからの燃料噴射を許容し、かつ前記第２吸気弁が休止するように前記吸気弁休止手段を制御する第３の状態と、を前記内燃機関の運転領域に応じて切り替え制御する吸気制御手段を備えた請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記吸気制御手段は、前記内燃機関が前記ＥＧＲガスの前記還流通路を介した導入を停止する第１の運転領域にあるときに前記第１の状態を、前記内燃機関が前記燃焼室内での前記ＥＧＲガスの成層化を必要とする第２の運転領域にあるときに前記第２の状態を、前記内燃機関が前記燃焼室内での前記ＥＧＲガスの濃度の均一化を必要とする第３の運転領域にあるときに前記第３の状態をそれぞれ選択する請求項２に記載の吸気装置。
【請求項４】
前記第１燃料噴射弁の燃料噴射圧を変化させる噴射圧調整手段をさらに具備し、前記吸気制御手段は、前記第３の状態が選択された場合に、前記第１の状態又は前記第２の状態の選択時と比較して前記燃料噴射圧が昇圧されるように前記噴射圧調整手段を制御する請求項２又は３に記載の吸気装置。
【請求項５】
前記第１吸気ポートの断面積が前記第２吸気ポートの断面積よりも大きく設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項６】
複数の燃焼室のそれぞれに対応する第１吸気ポートが共通の第１コレクタに接続され、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応する第２吸気ポートが共通の第２コレクタに接続され、前記第２コレクタに前記還流通路が接続され、前記第２燃料噴射弁は、前記第２コレクタ内でかつ当該第２コレクタに対する前記還流通路の接続部の周囲に燃料を噴射するように設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に対して２本の吸気ポートが接続された内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒内燃機関の吸気装置として、内燃機関のそれぞれの燃焼室に対して互いに独立した第１及び第２吸気ポートが接続され、第１吸気ポートが第１コレクタに、第２吸気ポートが第２コレクタにそれぞれ接続され、第２コレクタにはＥＧＲガスの還流通路が接続され、第２コレクタの入口部には吸気の流入及びその流入の遮断とを切り替え可能な切替弁が設けられ、筒内成層運転が要求された場合に切替弁を閉じて第２コレクタへの吸気の流入を遮断することにより、筒内のＥＧＲガスの成層化を実現する吸気装置が知られている（例えば特許文献１参照）。その他に、本願発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜５が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２２０３７号公報
【特許文献２】特開平５−１４１３０２号公報
【特許文献３】特開平７−３１０６０３号公報
【特許文献４】特開平７−３１０６０２号公報
【特許文献５】特開昭６１−５８９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の吸気装置は、ＥＧＲガスの成層化には有利であるが、燃焼室内のＥＧＲガスの濃度を積極的に均一化するものではない。そのため、ＥＧＲガスの濃度の均一化が要求されるような運転領域では、気筒間でＥＧＲ率に差が生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、燃焼室内におけるＥＧＲガスの成層化、及びＥＧＲガスの濃度の均一化のいずれの要求にも適切に対応することが可能な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の吸気装置は、燃焼室に接続される第１吸気ポートと、前記第１吸気ポートとは別の経路として設けられて前記燃焼室に接続され、かつＥＧＲガスの還流通路にも接続された第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートの内部に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、前記還流通路から前記第２吸気ポートに流入するＥＧＲガスに対して燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、前記第１吸気ポートを前記燃焼室に対して開閉する第１吸気弁と、前記第２吸気ポートを前記燃焼室に対して開閉する第２吸気弁と、前記第２吸気弁を休止させる吸気弁休止手段とを具備し、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれの燃料の噴射位置よりも下流域には、両吸気ポートを相互に連通させる連絡部が設けられているものである（請求項１）。
【０００７】
本発明の吸気装置においては、第１吸気ポートから新気を、第２吸気ポートからＥＧＲガスを燃焼室にそれぞれ導きつつ、第１燃料噴射弁から第１吸気ポート内に燃料を噴射しかつ第２燃料噴射弁による燃料の噴射を停止することにより、第１吸気ポートからは新気と燃料との混合気が、第２吸気ポートからは燃料が混ざっていないＥＧＲガスが燃焼室に導入される。これにより、燃焼室内でＥＧＲガスの成層化を図ることができる。一方、第２吸気ポートにＥＧＲガスが導入されている状態で、第２吸気弁を休止させて第２吸気ポートから燃焼室へのＥＧＲガスの流入を阻止すると、第２吸気ポートのＥＧＲガスは連絡部を経由して第１吸気ポートへと流れ込む。この状態で第１及び第２の燃料噴射弁から燃料を噴射すれば、新気、ＥＧＲガス及び燃料が混ざり合いながら第１吸気ポートから燃焼室へと流入する。この場合、第２吸気弁が休止しているので、燃焼室内への混合気の流入速度が増加し、燃焼室での新気及びＥＧＲガスの流動が促進される。その結果、燃焼室内での新気、ＥＧＲガス及び燃料の混合がさらに促進され、ＥＧＲガス濃度の均一化を図ることができる。さらに、ＥＧＲガスに第２燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、新気よりも高温のＥＧＲガスの熱を利用して燃料の気化を促進し、それによりポート内あるいは吸気弁周辺への燃料の付着を抑えることもできる。なお、ＥＧＲガスを導入する必要がない場合には還流通路から第２吸気ポートへのＥＧＲガスの還流をＥＧＲ弁といった弁手段で阻止すればよい。この場合、第２吸気弁も開閉動作させることにより、第１吸気ポートの吸気の一部が連絡部を介して第２吸気ポートにも流れ込み、吸気口面積が十分に確保されるので、全開運転時のように吸気量が大きい場合でも容易に対応が可能である。
【０００８】
本発明の一形態において、吸気装置は、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれからの燃料噴射を許容し、かつ前記第２吸気弁が休止しないように前記吸気弁休止手段を制御する第１の状態と、前記第１燃料噴射弁からの燃料噴射を許容する一方で前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射は禁止し、かつ前記第２吸気弁が休止しないように前記吸気弁休止手段を制御する第２の状態と、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁のそれぞれからの燃料噴射を許容し、かつ前記第２吸気弁が休止するように前記吸気弁休止手段を制御する第３の状態と、を前記内燃機関の運転領域に応じて切り替え制御する吸気制御手段を備えてもよい（請求項２）。その吸気制御手段は、前記内燃機関が前記ＥＧＲガスの前記還流通路を介した導入を停止する第１の運転領域にあるときに前記第１の状態を、前記内燃機関が前記燃焼室内での前記ＥＧＲガスの成層化を必要とする第２の運転領域にあるときに前記第２の状態を、前記内燃機関が前記燃焼室内での前記ＥＧＲガスの濃度の均一化を必要とする第３の運転領域にあるときに前記第３の状態をそれぞれ選択するものとしてもよい（請求項３）。これによれば、ＥＧＲガス導入の必要がない運転領域では第１の状態を、ＥＧＲガスの成層化を必要とする運転領域では第２の状態を、ＥＧＲガスの濃度の均一化を必要とする運転領域では第３の状態を選択して、内燃機関の燃焼室内の新気、ＥＧＲガス等の流れを内燃機関の運転状態に応じて適切に制御することができる。
【０００９】
本発明の一形態において、吸気装置は、前記第１燃料噴射弁の燃料噴射圧を変化させる噴射圧調整手段をさらに具備し、前記吸気制御手段は、前記第３の状態が選択された場合に、前記第１の状態又は前記第２の状態の選択時と比較して前記燃料噴射圧が昇圧されるように前記噴射圧調整手段を制御してもよい（請求項４）。第３の状態では、第１吸気ポートの新気と第２吸気ポートのＥＧＲガスのそれぞれに燃料が噴射されるが、ＥＧＲガスは新気よりも高温であるため、ＥＧＲガスに対して噴射された燃料は気化され易く、燃料粒の微細化が進む。そこで、第１燃料噴射弁の燃料噴射圧を昇圧して新気に噴射される燃料粒の微細化を図ることにより、第２吸気ポートから連絡部を介して第１吸気ポートに流入する燃料と、第１吸気ポートを流れてきた燃料との粒径の差を抑え、それにより、燃焼室内に導入される燃料の粒の均一化を図ることができる。
【００１０】
本発明の一形態においては、前記第１吸気ポートの断面積が前記第２吸気ポートの断面積よりも大きく設定されてもよい（請求項５）。これによれば、第１吸気ポートの流量の確保に有利であり、全開運転時のような多くの空気を必要とする運転領域への対応が容易である。
【００１１】
本発明の一形態においては、複数の燃焼室のそれぞれに対応する第１吸気ポートが共通の第１コレクタに接続され、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応する第２吸気ポートが共通の第２コレクタに接続され、前記第２コレクタに前記還流通路が接続され、前記第２燃料噴射弁は、前記第２コレクタ内でかつ当該第２コレクタに対する前記還流通路の接続部の周囲に燃料を噴射するように設けられてもよい（請求項６）。これによれば、第２コレクタに流入した直後の高温のＥＧＲガスに燃料を噴射することにより、そのＥＧＲガスの熱を利用して燃料の気化をさらに促進することができる。よって、第１吸気ポートの新気とその第１吸気ポート内に噴射される燃料とを速やかに混合させて、新気とＥＧＲガスと燃料とをより均一に混合させることが可能である。なお、ＥＧＲガスの還流通路にＥＧＲクーラ等の熱交換手段が設けられている場合には、その熱交換手段による熱交換量を減らしてより高温のＥＧＲガスを第２コレクタ内に導入し、それにより第２コレクタ内での燃料の気化をさらに促進することができる。この場合、第２コレクタ以降での燃料の付着も抑えられる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明によれば、第２吸気ポートにＥＧＲガスを導入しつつ、第２吸気弁を開閉動作させることにより燃焼室内でＥＧＲガスを成層化し、第２吸気弁を休止させることによりＥＧＲガスを連絡部から第１吸気ポートに導いて新気と混ぜながら燃焼室に導入してＥＧＲガスの濃度の均一化を図ることができる。よって、燃焼室内におけるＥＧＲガスの成層化、及びＥＧＲガスの濃度の均一化のいずれの要求にも適切に対応することが可能な内燃機関の吸気装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[第１の形態]
図１は本発明の第１の形態に係る内燃機関の吸気装置を示している。内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）１には複数（図示例では４つ）の気筒２が一列に並べられている。各気筒２の燃焼室３には、第１吸気ポート４と、第２吸気ポート５とが接続されている。同一の燃焼室３に接続される第１吸気ポート４と第２吸気ポート５とは互いに別の経路を構成するように設けられている。第１吸気ポート４の断面積（流れ方向と直交する断面の面積を言う。以下同じ。）は第２吸気ポート５のそれよりも大きい。なお、図１では、いずれか一つの気筒２に対する吸気ポート４、５等の構成要素のみに参照符号を付し、他の気筒２の同様の構成要素に対しては参照符号を省略している。特に断りのない限り、吸気ポート４、５等の構成要素は、それぞれの気筒２に対して互いに等しく設けられている。
【００１４】
各第１吸気ポート４は第１コレクタ６に、各第２吸気ポート５は第２コレクタ７に接続されている。第１コレクタ６には、不図示の吸気取込口から取り込まれた吸気（新気）が吸気通路８を介して導入される。吸気通路８には吸気量を調整するためのスロットル弁９が設けられている。一方、第２コレクタ７は、エンジン１の排気通路（不図示）から取り出されたＥＧＲガスが還流通路１０を介して導入される。還流通路１０には、ＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲ弁１１が設けられている。
【００１５】
第１吸気ポート４には第１燃料噴射弁１２が、第２吸気ポート５には第２燃料噴射弁１３がそれぞれ設けられている。これらの燃料噴射弁１２、１３には、燃料供給装置１４によって加圧された燃料が供給される。燃料供給装置１４と第１燃料噴射弁１２との間には、第１燃料噴射弁１２から噴射される燃料の圧力（噴射圧）を調整するための噴射圧調整装置１５が設けられている。
【００１６】
第１吸気ポート４の終端部には、燃焼室３に対して第１吸気ポート４を開閉する第１吸気弁１６が、第２吸気ポート５の終端部には、燃焼室３に対して第２吸気ポート５を開閉する第２吸気弁１７がそれぞれ設けられている。これらの吸気弁１６、１７は、動弁機構１８によって開閉駆動される。動弁機構１８は、一例としてエンジン１のクランク軸から取り出された回転運動をカム機構によって吸気弁１６、１７の往復直線運動に変換する公知のものでよい。動弁機構１８と第２吸気弁１７との間には吸気弁休止手段としての休止機構１９がさらに設けられている。休止機構１９は、動弁機構１８から第２吸気弁１７への動力伝達経路の接続及びその接続の解除を切り替える。休止機構１９によって動力伝達経路の接続が解除された場合には、第２吸気弁１７に動力が伝わらず、第２吸気弁１７はエンジン１１の運転に関わりなく閉弁状態に保持される。なお、休止機構１９も公知の機構でよく、その詳細は省略する。
【００１７】
図２〜図４に拡大して示したように、第１吸気ポート１６と第２吸気ポート１７とは、連絡部２０を介して相互に連通している。その連絡部２０は、エンジン１のシリンダヘッド内であって、しかも、第１燃料噴射弁１２及び第２燃料噴射弁１３のそれぞれの燃料噴射位置よりも下流域に位置している。なお、図１では、作図の都合から連絡部２０が燃料噴射弁１２、１３の燃料噴射位置よりも上流域に存在するが、実際の位置関係は図２〜図４に示した通りである。
【００１８】
図１に戻って、エンジン１は電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）２２と組み合わされている。ＥＣＵ２２は、マイクロプロセッサとその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータユニットである。ＥＣＵ２２は、所定のエンジン運転プログラムに従って燃料噴射弁１２、１３、ＥＧＲ弁１１、噴射圧調整装置１５、休止機構１９等を操作することにより、エンジン１の運転状態を目標とする状態へと制御する。
【００１９】
図５は、ＥＣＵ２２が、エンジン１の運転領域に応じて吸気の流れを制御するために実行する吸気制御ルーチンを示している。ＥＣＵ２２は、燃料噴射量等の制御と並行して図５のルーチンを実行することにより、本発明の吸気制御手段として機能する。図５のルーチンを開始すると、ＥＣＵ２２は、まずステップＳ１でエンジン１の運転領域を判別する。この場合、ＥＧＲ弁１１を閉じる通常運転域（第１の運転領域）、ＥＧＲ弁１１を開いてＥＧＲガスを導入しつつ、燃焼室３内で燃料混合気及びＥＧＲガスをそれぞれ成層化する成層ＥＧＲ運転域（第２の運転領域）、及びＥＧＲ弁１１を開いてＥＧＲガスを導入し、そのＥＧＲガスを燃焼室３内に略均一な濃度で分散させる均一ＥＧＲ運転域（第３の運転領域）のいずれに属するかが、エンジン１の運転状態に相関したパラメータ（例えば、機関回転数、負荷等）に基づいて判別される。なお、これらの運転領域の判別の目安として、エンジン１の軽負荷時には成層ＥＧＲ運転域と判別され、エンジン１の高負荷運転時には均一ＥＧＲ運転域と判別され、エンジン１の始動時あるいは全開運転時には通常運転域と判別される。各運転域における燃料噴射量の演算、燃料噴射弁１２、１３の開弁制御、吸気弁１６、１７の動作特性の制御、ＥＧＲ弁１１の開度制御等は、図５とは別のルーチンによりＥＣＵ２２にて制御される。
【００２０】
ステップＳ１にて運転領域を判別した後、ＥＣＵ２２はステップＳ２へ進み、ステップＳ１の判別結果が通常運転域か否か判断する。通常運転域であればＥＣＵ２２はステップＳ３へ進み、動弁機構１８から第２吸気弁１７への動力伝達経路が接続されるように休止機構１９を制御する。これにより、第２吸気弁１７は第１吸気弁１６と同様に動弁機構１８で開閉駆動される。続くステップＳ４で、ＥＣＵ２２は第１噴射弁１２の燃料噴射圧が通常圧力となるように噴射圧調整装置１５を制御する。その後、ＥＣＵ２２はステップＳ５に進み、第１燃料噴射弁１２及び第２燃料噴射弁１３のそれぞれの燃料噴射動作を許可する。この処理は、ＥＣＵ２２のＲＡＭに保持されている第１燃料噴射弁１２及び第２燃料噴射弁１３のそれぞれ燃料噴射動作の許可フラグの値を、噴射許可に対応した値に設定することにより実現される。
【００２１】
ステップＳ２にて通常運転域ではない場合、ＥＣＵ２２はステップＳ６に進み、ステップＳ１の判別結果が成層ＥＧＲ運転域か否か判断する。成層ＥＧＲ運転域の場合、ＥＣＵ２２はステップＳ７に進み、動弁機構１８から吸気弁１７への動力伝達経路が接続されるように休止機構１９を制御する。続くステップＳ８にて、ＥＣＵ２２は第１噴射弁１２の燃料噴射圧が通常圧力となるように噴射圧調整装置１５を制御する。その後、ＥＣＵ２２はステップＳ９に進み、第１燃料噴射弁１２の燃料噴射動作を許可する一方で、第２燃料噴射弁１３の燃料噴射動作を禁止する。この場合には、第１燃料噴射弁１２の燃料噴射許可フラグが噴射許可に対応した値に、第２燃料噴射弁１３の燃料噴射許可フラグが噴射禁止に対応した値にそれぞれ設定される。
【００２２】
ステップＳ６にて成層ＥＧＲ運転域ではない場合、ＥＣＵ２２は均一ＥＧＲ運転域であると判断してステップＳ１０へ進み、動弁機構１８から第２吸気弁１７への動力伝達経路の接続が解除されるように休止機構１９を制御する。これにより、第２吸気弁１７は休止する。続くステップＳ１１にて、ＥＣＵ２２は第１噴射弁１２の燃料噴射圧が通常圧力よりも所定量昇圧されるように噴射圧調整装置１５を制御する。その後、ＥＣＵ２２はステップＳ１２に進み、第１燃料噴射弁１２及び第２燃料噴射弁１３のそれぞれの燃料噴射動作を許可する。
【００２３】
ステップＳ５、Ｓ９又はＳ１２の処理を終えると、ＥＣＵ２２は今回のルーチンを終了する。ＥＣＵ２２が別ルーチンで実行する燃料噴射弁１２、１３の燃料噴射動作の制御では、噴射許可フラグが噴射許可に対応した値となっている燃料噴射に使用され、噴射禁止に対応した値の燃料噴射弁は使用されない。また、通常運転域の場合にはＥＧＲ弁１１が閉弁状態に保持され、成層ＥＧＲ運転域又は均一ＥＧＲ運転域の場合には、ＥＧＲ弁１１が目標ＥＧＲ率に応じた開度で開かれる。
【００２４】
次に、図５の処理によって実現される吸気の流れを図２〜図４を参照して説明する。図２は、通常運転域のときの吸気の流れを示している。通常運転域では、ＥＧＲ弁１１が閉じているので第２吸気ポート５にはＥＧＲガスが導入されないが、燃料噴射弁１２、１３のいずれも動作許可状態であり、かつ吸気弁１６、１７はいずれも開閉駆動される。そのため、図中に矢印Ａで示すように第１吸気ポート４に新気が導入されると、その新気が、矢印Ａ１で示すように第１燃料噴射弁１２から噴射される燃料噴霧Ｆ１と混ざりながら燃焼室３へ流入するとともに、新気の一部が矢印Ａ２で示すように連絡部２０から第２吸気ポート５へ流れ込み、その新気が第２燃料噴射弁１３から噴射される燃料噴霧Ｆ２と混ざりながら燃焼室３へ流入する。よって、２つの吸気ポート４、５から新気と燃料とを十分に混ぜ合わせながら燃焼室３へと導入して、燃焼室３内にて均質な混合気を形成することができる。第１及び第２の吸気弁１６、１７がいずれも開弁するので十分な吸気口面積が確保され、全開運転時でも十分な量の混合気を燃焼室３に導入することができる。
【００２５】
図３は、成層ＥＧＲ運転域のときの吸気の流れを示している。成層ＥＧＲ運転域では、ＥＧＲ弁１１が開くので第２吸気ポート５にＥＧＲガスが導入される。第１燃料噴射弁１２は動作許可状態、第２燃料噴射弁１３は動作禁止状態であり、かつ吸気弁１６、１７はいずれも開閉駆動される。そのため、図中に矢印Ａで示すように第１吸気ポート４に導入された新気は第１燃料噴射弁１２から噴射される燃料噴霧Ｆ１と混ざりながら燃焼室３へ流入する。その一方、矢印Ｂで示すように、第２吸気ポート５に導入されたＥＧＲガスは燃料と混合されることなく燃焼室３へと流入する。これにより、燃焼室３内にて燃料混合気とＥＧＲガスとをそれぞれ成層化することができる。なお、第１吸気ポート４及び第２吸気ポート５のそれぞれに流れがあるため、連絡部２０にてポート４、５の混合気及びＥＧＲガスが混ざり合うおそれはないか、あっても成層化に対して無視し得る程度である。
【００２６】
図４は、均一ＥＧＲ運転域のときの吸気の流れを示している。均一ＥＧＲ運転域では、ＥＧＲ弁１１が開くので第２吸気ポート５にＥＧＲガスが導入される。第１燃料噴射弁１２及び第２燃料噴射弁１３はいずれも動作許可状態であり、第１吸気弁１６は開閉駆動され、第２吸気弁１７は休止状態である。そのため、矢印Ａで示すように第１吸気ポート４に導入された新気が第１燃料噴射弁１２から噴射される燃料噴霧Ｆ１と混ざりながら燃焼室３へ流入するとともに、矢印Ｂで示したように第２吸気ポート５に導入されたＥＧＲガスも、第２燃料噴射弁１３から噴射された燃料噴霧Ｆ２と混ざりながら連絡部２０を介して第１吸気ポート４の混合気に合流する。これにより、新気、ＥＧＲガス及び燃料を十分に混ぜ合わせながら第１吸気ポート４から燃焼室３へと導入することができる。さらに、第２吸気弁１７が休止しているので、第１吸気ポート４から燃焼室３への混合気の流入速度が大きくなる。それにより、燃焼室３内での新気、ＥＧＲガス、燃料噴霧の流動が促進される。その結果、燃焼室３内でのＥＧＲガスの濃度が均一化される。新気よりも高温のＥＧＲガスに燃料を噴射することにより、燃料の気化を促進し、それにより吸気ポート４、５あるいは吸気弁１６の周辺への燃料の付着を抑えることもできる。
【００２７】
本形態の吸気装置では、第１吸気ポート４の断面積が第２吸気ポート５のそれよりも大きい。従って、第１吸気ポート４における新気の流量の確保に有利であり、全開運転時等でもより多くの空気を供給することができる。但し、新気の流量が十分に確保できる限りにおいて、第１吸気ポート４の断面積が第２吸気ポート５のそれ以下であってもよい。
【００２８】
本形態の吸気装置では、均一ＥＧＲ運転域において第１燃料噴射弁１２の燃料噴射圧を昇圧しているので、第１吸気ポート４内に噴射される燃料の微粒化を促進することができる。一方、第２燃料噴射弁１３から第２吸気ポート５内に噴射される燃料は、ＥＧＲガスの熱でその微粒化が促進される、従って、図６に示したように、連絡部２０を介して第２吸気ポート５から第１吸気ポート４へ導入された燃料の粒ｆ２と、第１吸気ポート４内で噴射された燃料の粒ｆ１との粒径の差を抑え、燃焼室３内により均質な混合気を導入することができる。なお、仮に第１燃料噴射弁１２の燃料噴射圧を通常運転域等のそれと同様とすれば、第２吸気ポート５から連絡部２０を介して第１吸気ポート４に流れ込む燃料の粒に比して、第１吸気ポート４内で噴射された燃料の粒が大きくなり、燃焼室３内に導入される燃料の粒が揃わず、混合気の均質性が低下して燃費悪化等の影響が生じるおそれがある。但し、そのようなおそれが生じない場合には、第１燃料噴射弁１２の噴射圧の昇圧を省略してもよい。
【００２９】
［第２の形態］
図７は、本発明の第２の形態に係る内燃機関の吸気装置を示している。なお、図７において、上述した第１の形態と共通する構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。図７に示すように、本形態では、ＥＧＲガスに燃料を噴射するための第２燃料噴射弁３０が第２コレクタ７内でかつ第２コレクタ７に対する還流通路１０の接続部の周囲に燃料を噴射するように設けられている。第２吸気ポート５には燃料噴射弁が存在しない。なお、ＥＧＲガスの還流通路１０にはＥＧＲクーラ３１が設けられているが、第１の形態でも同様のＥＧＲクーラが設けられてもよい。
【００３０】
本形態において、ＥＣＵ２２は上述した図５のルーチンと同様の処理を実行すればよい。それにより、通常運転域、成層ＥＧＲ運転域、均一ＥＧＲ運転域のそれぞれに適した吸気制御を実現することができる。第２燃料噴射弁３０が複数の燃焼室３間で共用されるので、第２燃料噴射弁の個数を削減することができる。さらに、図８に示すように、第２コレクタ７への導入直後の高温のＥＧＲガスに対して第２燃料噴射弁３０から燃料噴霧Ｆ２が供給されるので、そのＥＧＲガスの熱を十分に利用して第２コレクタ７内で燃料の気化を促進することができる。これにより、均一ＥＧＲ運転域では、図９に示したように、第２吸気ポート５から連絡部２０付近まで達する間に燃料噴霧Ｆ２の大半を気化させることができる。よって、第１吸気ポート４の新気とその第１吸気ポート４内に噴射される燃料噴霧Ｆ１とを速やかに混合させて、新気とＥＧＲガスと燃料とをより均一に混合させることが可能である。なお、ＥＧＲクーラ３１による熱交換量を減らしてより高温のＥＧＲガスを第２コレクタ７内に導入し、それにより第２コレクタ７内での燃料の気化をさらに促進することができる。この場合、第２コレクタ７以降での燃料の付着も抑えられる。
【００３１】
以上の形態においては、図５のステップＳ２が肯定されてステップＳ３〜Ｓ５の処理が実行された状態（図２に対応）が第１の状態に、ステップＳ２が否定されステップＳ６が肯定されてステップＳ７〜Ｓ９の処理が実行された状態（図３に対応）が第２の状態に、ステップＳ２及びＳ６が否定されてステップＳ１０〜Ｓ１２の処理が実行された状態（図４に対応）が第３の状態にそれぞれ対応する。
【００３２】
本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、ＥＧＲガスの還流通路が第２吸気ポートのみならず第１吸気ポートにも接続されている場合でも、その第１吸気ポートに対するＥＧＲガスの導入及びその導入の阻止を切り替え可能とすれば、上記と同様にして通常運転域、成層ＥＧＲ運転域、及び均一ＥＧＲ運転域に対応した吸気流の制御が可能である。第１吸気ポートに加えて第２吸気ポートにも新気を導入可能とした場合に関しても、その第２吸気ポートに対する新気の導入及び導入の阻止を切り替え可能とすれば、本発明と同様に吸気流を制御することができる。本発明は、上述した通常運転域、成層ＥＧＲ運転域、及び均一ＥＧＲ運転域の三つの領域間で吸気流を制御する例に限らない。ＥＧＲガスの成層化とＥＧＲガスの濃度の均一化とを切り替える必要がある限りにおいて、本発明の吸気装置の適宜に使用されてよい。第１吸気ポートと第２吸気ポートとの間の連絡部は、上記の形態のように常時開口している構成に限らない。連絡部に開閉手段が設けられ、必要に応じて連絡部が開口するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す図。
【図２】通常運転域における吸気流の様子を示す図。
【図３】成層ＥＧＲ運転域における吸気流の様子を示す図。
【図４】均一ＥＧＲ運転域における吸気流の様子を示す図。
【図５】図１のＥＣＵが実行する吸気制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】均一ＥＧＲ運転域にて燃焼室に導入される燃料流の様子を示す図。
【図７】本発明の第２の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す図。
【図８】図７の吸気装置において第２コレクタ内に燃料が噴射されたときの様子を示す図。
【図９】図７の吸気装置における均一ＥＧＲ運転域の吸気流の様子を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１  内燃機関
３  燃焼室
４  第１吸気ポート
５  第２吸気ポート
６  第１コレクタ
７  第２コレクタ
１０  還流通路
１１  ＥＧＲ弁
１２  第１燃料噴射弁
１３  第２燃料噴射弁
１５  噴射圧調整装置
１６  第１吸気弁
１７  第２吸気弁
１８  動弁機構
１９  休止機構
２０  連絡部
２２  電子制御装置
３０  第２燃料噴射弁
３１  ＥＧＲクーラ
【図１】
2010138804.tif 000003
【図２】
2010138804.tif 000004
【図３】
2010138804.tif 000005
【図４】
2010138804.tif 000006
【図５】
2010138804.tif 000007
【図６】
2010138804.tif 000008
【図７】
2010138804.tif 000009
【図８】
2010138804.tif 000010
【図９】
2010138804.tif 000011