(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、５のそれぞれに燃料噴射弁１２、１３が設けられた吸気装置において、第１吸気ポート４を第１コレクタ６に、第２吸気ポート５を第２コレクタ７にそれぞれ接続し、コレクタ６、７の上流側には、両コレクタ６、７に連通する合流部２２を設ける。合流部２２内の切替弁２３を操作して、吸気通路８及びＥＧＲガスの還流通路１０のそれぞれを合流部２２を介して両コレクタ６、７と接続する合流状態と、吸気通路１０を第１コレクタ６に、還流通路１０を第２コレクタ７にそれぞれ独立して接続する非合流状態との間で両通路８、１０と両コレクタ６、７との間の接続関係を切り替え可能とする。吸気通路８及び還流通路１０の合流部２２に対するそれぞれの接続部８ａ、１０ａを互いに向かい合わせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立した経路を形成するようにして燃焼室に接続される第１吸気ポート及び第２吸気ポートと、
前記第１吸気ポートが接続される第１コレクタと、
前記第２吸気ポートが接続される第２コレクタと、
前記第１吸気ポートに燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
前記第２吸気ポートに燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
前記第１コレクタ及び前記第２コレクタのそれぞれの上流側に設けられて両コレクタに連通する合流部と、を具備し、
吸気通路及びＥＧＲガスの還流通路のそれぞれを前記合流部を介して両コレクタと接続する合流状態と、前記吸気通路を前記第１コレクタに、前記還流通路を前記第２コレクタにそれぞれ独立して接続する非合流状態との間で、両通路と両コレクタとの間の接続関係が切り替え可能であり、
前記吸気通路及び前記還流通路の前記合流部に対するそれぞれの接続部が互いに向かい合っている、内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記合流部を、前記吸気通路及び前記第１コレクタに接続される第１空間部と、前記還流通路及び前記第２コレクタに接続される第２空間部とに区分する閉位置と、前記第１空間部及び前記第２空間部を互いに連通させる開位置との間で切替可能な切替弁が設けられ、前記切替弁が前記閉位置にあるときに前記非合流状態が実現され、前記切替弁が前記開位置にあるときに前記合流状態が実現される請求項１に記載の吸気装置。
【請求項３】
前記吸気通路には、前記合流部を迂回して前記第１コレクタに連通する第１延長部が、前記還流通路には、前記合流部を迂回して前記第２コレクタに連通する第２延長部が前記接続部から分岐するようにして設けられ、
前記第１延長部と前記吸気通路の接続部との分岐部には、前記第１延長部と前記吸気通路の接続部とを択一的に開く第１切替弁が、前記第２延長部と前記還流通路の接続部との分岐部には、前記第２延長部と前記還流通路の接続部とを択一的に開く第２切替弁がそれぞれ設けられ、
前記第１切替弁及び前記第２切替弁にて各接続部を開くことにより前記合流状態が実現され、前記第１切替弁及び前記第２切替弁にて各延長部を開くことにより前記非合流状態が実現される請求項１に記載の吸気装置。
【請求項４】
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、かつ前記接続関係を前記合流状態に設定する第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、かつ前記接続関係を前記非合流状態に設定する第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、かつ前記接続関係を前記合流状態に設定する第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１〜３のいずれか一項に記載の吸気装置。
【請求項５】
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４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２〜６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
【特許文献６】特開平８−３３４０６９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、互いに独立した経路を形成するようにして燃焼室に接続される第１吸気ポート及び第２吸気ポートと、前記第１吸気ポートが接続される第１コレクタと、前記第２吸気ポートが接続される第２コレクタと、前記第１吸気ポートに燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、前記第２吸気ポートに燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、前記第１コレクタ及び前記第２コレクタのそれぞれの上流側に設けられて両コレクタに連通する合流部と、を具備し、吸気通路及びＥＧＲガスの還流通路のそれぞれを前記合流部を介して両コレクタと接続する合流状態と、前記吸気通路を前記第１コレクタに、前記還流通路を前記第２コレクタにそれぞれ独立して接続する非合流状態との間で、両通路と両コレクタとの間の接続関係が切り替え可能であり、前記吸気通路及び前記還流通路の前記合流部に対するそれぞれの接続部が互いに向かい合っているものである（請求項１）。
【０００７】
本発明の吸気装置においては、吸気通路及び還流通路とコレクタとの間の接続関係を非合流状態に設定すれば、吸気通路の新気は第１コレクタを介して第１吸気ポートに、還流通路のＥＧＲガスは第２コレクタを介して第２吸気ポートに分けて導かれる。この状態で、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れば、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、両通路と両コレクタとの接続関係を合流状態に設定して吸気通路から合流部に新気を、還流通路から合流部にＥＧＲガスを導入すれば、新気とＥＧＲガスとが合流部でぶつかり合って効率よく混合される。混合された吸気は両コレクタから第１吸気ポート及び第２吸気ポートにそれぞれ導かれる。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ガス及び燃料が十分に混ざり合いながら燃焼室へと流入する。その結果、燃焼室内での混合気の均一化を図ることができる。コレクタよりも上流側の合流部で新気とＥＧＲガスとを混ぜているので、気筒間でのＥＧＲガス濃度の差も抑えられる。還流通路からのＥＧＲガスの還流がＥＧＲ弁といった弁手段で阻止されている場合には、吸気通路及び還流通路とコレクタとの間の接続関係を合流状態に設定すれば、吸気通路から導かれた新気が合流部を介して両コレクタに流れ込み、第１吸気ポート及び第２吸気ポートに新気が導入される。よって、第１燃料噴射弁及び第２燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、燃焼室内の混合気の均一化を促進することができる。
【０００８】
本発明の一形態においては、前記合流部を、前記吸気通路及び前記第１コレクタに接続される第１空間部と、前記還流通路及び前記第２コレクタに接続される第２空間部とに区分する閉位置と、前記第１空間部及び前記第２空間部を互いに連通させる開位置との間で切替可能な切替弁が設けられ、前記切替弁が前記閉位置にあるときに前記非合流状態が実現され、前記切替弁が前記開位置にあるときに前記合流状態が実現されるようにしてもよい（請求項２）。この場合には、合流部内の切替弁を閉位置と閉位置との間で切り替えるだけの簡単な構成で、吸気（新気及びＥＧＲガス）の流れを上述したように切り替えることができる。
【０００９】
本発明の一形態において、前記吸気通路には、前記合流部を迂回して前記第１コレクタに連通する第１延長部が、前記還流通路には、前記合流部を迂回して前記第２コレクタに連通する第２延長部が前記接続部から分岐するようにして設けられ、前記第１延長部と前記吸気通路の接続部との分岐部には、前記第１延長部と前記吸気通路の接続部とを択一的に開く第１切替弁が、前記第２延長部と前記還流通路の接続部との分岐部には、前記第２延長部と前記還流通路の接続部とを択一的に開く第２切替弁がそれぞれ設けられ、前記第１切替弁及び前記第２切替弁にて各接続部を開くことにより前記合流状態が実現され、前記第１切替弁及び前記第２切替弁にて各延長部を開くことにより前記非合流状態が実現されるようにしてもよい（請求項３）。この場合には、合流部内に切替弁を設けることなく合流状態と非合流状態とを切り替えられるので、合流部内の構造が簡素化され、かつ合流部内での新気とＥＧＲガスとの混合をさらに促進することができる。
【００１０】
本発明の一形態においては、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、かつ前記接続関係を前記合流状態に設定する第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、かつ前記接続関係を前記非合流状態に設定する第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、かつ前記接続関係を前記合流状態に設定する第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４）。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５）。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。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、本発明によれば、吸気通路及びＥＧＲガスの還流通路とコレクタとの間の接続状態を、合流状態と非合流状態との間で切り替え可能とし、かつ合流部に対する吸気通路及び還流通路の接続部を互いに向かい合うようにしたため、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】
【００１２】
[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。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。
【００１３】
図２〜図４にも示したように、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。エンジン１には、さらに不図示の吸気取込口から取り込まれた吸気（新気）を導入するための吸気通路８が設けられている。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。また、エンジン１には、その排気通路（不図示）から取り出されたＥＧＲガスを導入するための還流通路１０も設けられている。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。
【００１４】
図１に戻って、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、不図示の燃料供給装置によって加圧された燃料が供給される。さらに、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、不図示の動弁機構によって開閉駆動される。
【００１５】
図２〜図４に示したように、第１コレクタ６及び第２コレクタ７は、共通のケース２０の内部に仕切壁２１を設けることによって形成されている。ケース２０内のコレクタ６、７よりも上流側には、仕切壁２１が存在しない単一空間である合流部２２が設けられている。その合流部２２は両コレクタ６、７に連通する。合流部２２の内部には切替弁２３が設けられている。切替弁２３は、仕切壁２１の延長上に位置する回転軸２３ａと、その回転軸２３ａの回りに回転可能な板状の弁体２３ｂとを備えている。弁体２３ｂは、仕切壁２１と一直線に並ぶ閉位置（図３）と、その閉位置から略９０°回転した開位置（図２及び図４）との間で回転駆動される。弁体２３ｂが閉位置にあるとき（以下、これを切替弁２３の閉位置と呼ぶ。）は合流部２２が第１コレクタ６に通じる第１空間２２ａと、第２コレクタ７に通じる第２空間２２ｂとに区分される。一方、弁体２３ｂが開位置にあるとき（以下、これを切替弁２３の開位置と呼ぶ。）は、合流部２２の第１空間２２ａと第２空間２２ｂとが互いに連通する。吸気通路８は第１空間部２２ａに、還流通路１０は第２空間部２２ｂにそれぞれ接続されている。しかも、これらの通路８、１０は切替弁２３を挟んで互いに向い合うようにしてケース２０に接続されている。具体的には、吸気通路８のケース２０に対する接続部８ａと、還流通路１０のケース２０に対する接続部２０ａは、同軸上で互いに向かい合うようにしてケース２０に接続されている。従って、切替弁２３を開位置とすれば、両空間部２２ａ、２２ｂが互いに連通し、吸気通路８及び還流通路１０のそれぞれが合流部２２を介してコレクタ６、７と連通する。この状態が合流状態である。合流状態で、吸気通路８から新気を、還流通路１０からＥＧＲガスをそれぞれ合流部２２に導入した場合には、その合流部２２で新気とＥＧＲガスとが十分に混ざり合う。一方、切替弁２３を閉位置とすれば、空間部２２ａ、２２ｂが互いに区分され、吸気通路８は第１コレクタ６に、還流通路１０は第２コレクタ７にそれぞれ独立して接続される。この状態が非合流状態である。
【００１６】
図１に示すように、エンジン１は電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）３０と組み合わされている。ＥＣＵ３０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。ＥＣＵ３０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。図２に示すように、ＥＧＲ弁１１及び切替弁２３もＥＣＵ３０によって制御される。なお、図３及び図４ではＥＣＵ３０の図示を省略した。
【００１７】
図５は、ＥＣＵ３０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。ＥＣＵ３０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、ＥＣＵ３０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、ＥＧＲ弁１１の開度制御等は、図５とは別のルーチンによりＥＣＵ３０にて制御される。
【００１８】
ステップＳ１にて運転領域を判別した後、ＥＣＵ３０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ＥＣＵ３０はステップＳ３へ進み、切替弁２３を開位置に制御する（図２参照）。続くステップＳ４で、ＥＣＵ３０は第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、ＥＣＵ３０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。
【００１９】
ステップＳ２にて通常運転域ではない場合、ＥＣＵ３０はステップＳ５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、ＥＣＵ３０はステップＳ６に進み、切替弁２３を閉位置に制御する（図３参照）。続くステップＳ７にて、ＥＣＵ３０は第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。
【００２０】
ステップＳ５にて成層ＥＧＲ運転域ではない場合、ＥＣＵ３０は均一ＥＧＲ運転域であると判断してステップＳ８へ進み、切替弁２３を開位置に制御する（図４参照）。続くステップＳ９にて、ＥＣＵ３０は第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。
【００２１】
ステップＳ４、Ｓ７又はＳ９の処理を終えると、ＥＣＵ３０は今回のルーチンを終了する。ＥＣＵ３０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。
【００２２】
次に、図５の処理によって実現される吸気の流れを説明する。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、吸気通路８から合流部２２の第１空間部２２ａに新気が導入される。しかし、ＥＧＲ弁１１が閉じているので合流部２２の第２空間部２２ｂにはＥＧＲガスが導入されない。切替弁２３は開位置にあるので、第１空間部２２ａに流入した新気が矢印Ａで示すように第２空間部２２ｂにも流れ込み、それにより、第１コレクタ６及び第２コレクタ７の両者に新気が導かれる。従って、第１吸気ポート４及び第２吸気ポート５のいずれにも新気が供給される。そして、通常運転域では燃料噴射弁１２、１３の燃料噴射動作が許可されているので、図６に示すように、両ポート４、５の新気に対して両燃料噴射部１２、１３から燃料噴霧Ｆ１、Ｆ２が噴射される。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。
【００２３】
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、吸気通路８から合流部２２の第１空間部２２ａに新気が導入される。また、ＥＧＲ弁１１が開いているので、合流部２２の第２空間部２２ｂにはＥＧＲガスが導入される。しかし、切替弁２３が閉位置にあるので、両空間部２２ａ、２２ｂの間で新気とＥＧＲガスとが混ざり合うことはなく、新気は矢印Ａで示すように第１コレクタ６に、ＥＧＲガスは矢印Ｂで示すように第２コレクタ７にそれぞれ導かれる。従って、第１吸気ポート４には新気が、第２吸気ポート５にはＥＧＲガスが供給される。そして、成層ＥＧＲ運転域では、第１燃料噴射弁１２が動作許可状態、第２燃料噴射弁１３が動作禁止状態であるため、図７に示すように、第１吸気ポート４の新気には第１燃料噴射弁１２から燃料噴霧Ｆ１が噴射される一方で、第２吸気ポート５のＥＧＲガスには燃料が噴射されない。
【００２４】
従って、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、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。すなわち、図８に示すように、燃焼室３内にて、新気と燃料との混合気の層Ｍａ、及びＥＧＲガスの層Ｍｂとを明瞭に形成することができる。このような成層化を実現することにより、ＥＧＲガスの層Ｍｂが断熱層として働いて燃焼室内における冷却損失が提言される。また、燃焼室３内のガス量に対して少量の燃料を供給するだけで燃焼を実現することができ、エンジン１の燃費が向上する。
【００２５】
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、吸気通路８から合流部２２の第１空間部２２ａに新気が導入される。また、ＥＧＲ弁１１が開いているので、合流部２２の第２空間部２２ｂにはＥＧＲガスが導入される。さらに、切替弁２３が開位置にあるので、図中に矢印Ａ、Ｂで示したように、合流部２２内で新気とＥＧＲガスとがぶつかり合い、両者の混合が促進される。新気とＥＧＲガスとの混合によって形成された吸気が第１コレクタ６及び第２コレクタ７を介して両吸気ポート４、５に導かれる。そして、均一ＥＧＲ運転域では、第１燃料噴射弁１２及び第２燃料噴射弁１３がいずれも動作許可状態であるため、両ポート４、５の吸気に燃料噴霧Ｆ１、Ｆ２が噴射され、それらの吸気（新気及びＥＧＲガス）と燃料とが混ざり合いながら燃焼室３へと流れ込む。従って、燃焼室３内で新気、ＥＧＲガス及び燃料を均一に混ぜ合わせることが可能となる。さらに、コレクタ６、７の上流の合流部２２で新気とＥＧＲガスとを十分に混ぜ合わせることができるので、気筒２間でのＥＧＲガスの濃度が均一化される。
【００２６】
［第２の形態］
図９〜図１１は、本発明の第２の形態に係る吸気装置を図２〜図４とそれぞれ対応させて示した図である。なお、図９〜１１にて、図２〜図４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。
【００２７】
図９に示すように、本形態の吸気装置では、ケース２０とは別に混合タンク４０が設けられており、その混合タンク４０に吸気通路８の接続部８ａ及び還流通路１０の接続部１０ａがそれぞれ接続されることにより、混合タンク４０の内部に合流部４１が形成されている。なお、接続部８ａ、１０ａは第１の形態と同様に、同軸上で互いに向かい合うようにして混合タンク４０に接続されている。混合タンク４０の合流部４１は接続路４２を介してケース２０内の第１コレクタ６及び第２コレクタ７に通じている。ケース２０の仕切壁２１はその接続路４２の内部まで延ばされている。
【００２８】
さらに、吸気通路８及び還流通路１０には、延長部８ｂ、１０ｂがそれぞれ設けられている。吸気通路８の延長部（第１延長部）８ｂは合流部４１を迂回して第１コレクタ６に、還流通路１０の延長部（第２延長部）１０ｂは合流部４１を迂回して第２コレクタ７にそれぞれ接続されている。それらの延長部８ｂ、１０ｂのケース２０に対する接続位置の前方には仕切壁２１が位置している。従って、延長部８ｂ、１０ｂからそれぞれ導入された新気及びＥＧＲガスがケース２０内でぶつかり合うことはない。
【００２９】
そして、第２の形態では、図２の切替弁２３に代えて、吸気通路８の接続部８ａと延長部８ｂとの分岐位置に第１切替弁４３が、還流通路１０の接続部１０ａと延長部１０ｂとの分岐位置に第２切替弁４４がそれぞれ設けられている。第１切替弁４３は、図９及び図１１に示すように、吸気通路８の延長部８ｂを閉じて接続部８ａを開く位置（以下、これを開位置と呼ぶ。）と、図１０に示すように、吸気通路８の延長部８ｂを開いて接続部８ａを閉じる位置（以下、これを閉位置と呼ぶ。）との間で切り替え可能である。第２切替弁４４は、図９及び図１１に示すように、還流通路１０の延長部１０ｂを閉じて接続部１０ａを開く位置（以下、これを開位置と呼ぶ。）と、図１０に示すように、還流通路１０の延長部１０ｂを開いて接続部１０ａを閉じる位置（以下、これを閉位置と呼ぶ。）との間で切り替え可能である。切替弁４３、４４をいずれも開位置に切り替えた場合には、吸気通路８及び還流通路１０が合流部４１を介して両コレクタ６、７と接続される。この状態が合流状態である。一方、切替弁４３、４４をいずれも閉位置に切り替えた場合には、吸気通路８が合流部４１を介することなく第１コレクタ６に、還流通路１０が合流部４１を介することなく第２コレクタ７にそれぞれ独立して接続される。この状態が非合流状態である。
【００３０】
本形態では、ＥＣＵ３０がエンジン１の運転領域に応じて図５と同様の吸気制御ルーチンを実行することにより、吸気の流れが制御される。その切り替え制御の手順は、図５のステップＳ３、Ｓ６、Ｓ８の切替弁を第１切替弁４３及び第２切替弁４４と読み替えたものに等しい。よって、制御手順の詳細な説明は省略する。
【００３１】
次に、本形態の吸気装置によって実現される吸気の流れを説明する。図９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、切替弁４３、４４が開位置にあり、ＥＧＲ弁１１は閉じられている。従って、図に矢印Ａで示したように、混合タンク４０の合流部４１には吸気通路８の新気が導入され、その新気が接続路４２を介して第１コレクタ６及び第２コレクタ７の両者に導かれる。従って、第１吸気ポート４及び第２吸気ポート５のいずれにも新気が供給される。そして、通常運転域では燃料噴射弁１２、１３の燃料噴射動作が許可されているので、図６に示すように、両ポート４、５の新気に対して両燃料噴射部１２、１３から燃料噴霧Ｆ１、Ｆ２が噴射される。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。
【００３２】
図１０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、切替弁４３、４４がいずれも閉位置にあり、ＥＧＲ弁１１は開いている。従って、図中に矢印Ａで示したように、吸気通路８の新気は延長部８ｂを介して第１コレクタ６に導かれ、矢印Ｂで示したように、還流通路１０のＥＧＲガスは延長部１０ｂを介して第２コレクタ７に導かれる。よって、新気とＥＧＲガスとが混ざり合うことはなく、第１吸気ポート４には新気が、第２吸気ポート５にはＥＧＲガスが供給される。そして、成層ＥＧＲ運転域では、第１燃料噴射弁１２が動作許可状態、第２燃料噴射弁１３が動作禁止状態であるため、図７に示すように、第１吸気ポート４の新気には第１燃料噴射弁１２から燃料噴霧Ｆ１が噴射される一方で、第２吸気ポート５のＥＧＲガスには燃料が噴射されない。
【００３３】
従って、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、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。
【００３４】
図１１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、第１切替弁４３及び第２切替弁４４がいずれも開位置にあり、ＥＧＲ弁１１も開いている。そのため、吸気通路８の新気は接続部８ａから混合タンク４０の合流部４１に導入され、還流通路１０のＥＧＲガスは接続部１０ａから混合タンク４０の合流部４１に導入される。従って、図中に矢印Ａ、Ｂで示したように、合流部４１内で新気とＥＧＲガスとがぶつかり合い、両者の混合が促進される。さらに、合流部４１内に切替弁が存在しないので、新気とＥＧＲガスとの混合は一層促進される。
【００３５】
新気とＥＧＲガスとの混合によって形成された吸気は接続路４２から第１コレクタ６及び第２コレクタ７の両者に導かれ、さらに両コレクタ６、７から両吸気ポート４、５に導かれる。そして、均一ＥＧＲ運転域では、第１燃料噴射弁１２及び第２燃料噴射弁１３がいずれも動作許可状態であるため、両ポート４、５の吸気に燃料噴霧Ｆ１、Ｆ２が噴射され、それらの吸気（新気及びＥＧＲガス）と燃料とが混ざり合いながら燃焼室３へと流れ込む。従って、燃焼室３内で新気、ＥＧＲガス及び燃料を均一に混ぜ合わせることが可能となる。さらに、コレクタ６、７の上流で新気とＥＧＲガスとを十分に混ぜ合わせることができるので、気筒２間でのＥＧＲガスの濃度も均一化される。
【００３６】
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及びＳ４の処理が実行された状態（図２、図９に対応）が第１の状態に、ステップＳ２が否定されステップＳ５が肯定されてステップＳ６及びＳ７の処理が実行された状態（図３、図１０に対応）が第２の状態に、ステップＳ２及びＳ５が否定されてステップＳ８〜Ｓ９の処理が実行された状態（図４、図１１に対応）が第３の状態にそれぞれ対応する。
【００３７】
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ガスの還流通路が吸気ポートにも接続されている場合でも、その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。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、本発明の吸気装置は適宜に使用されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】通常運転域及び均一ＥＧＲ運転域における燃料噴射の様子を示す図。
【図７】成層ＥＧＲ運転域における燃料噴射の様子を示す図。
【図８】成層ＥＧＲ運転域における燃焼室内の混合気及びＥＧＲガスの層を示す図。
【図９】本発明の第２の形態に係る内燃機関の吸気装置の通常運転域における状態を示す図。
【図１０】図９の吸気装置の成層ＥＧＲ運転域における状態を示す図。
【図１１】図９の吸気装置の均一ＥＧＲ運転域における状態を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
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
１６  第１吸気弁
１７  第２吸気弁
２０  ケース
２１  仕切壁
２２  合流部
２２ａ  第１空間部
２２ｂ  第２空間部
２３  切替弁
３０  電子制御装置
４０  混合タンク
４１  合流部
４２  接続路
４３  第１切替弁
４４  第２切替弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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