(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に一端が連通すると共に他端が吸気通路に連通するＥＧＲ通路および該ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁を有する内燃機関において、
前記ＥＧＲ弁が閉じられたとき前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路との合流部から吸気弁までの前記吸気通路における第１通路と前記合流部から前記ＥＧＲ弁までの前記ＥＧＲ通路における第２通路とは連通し、
前記第２通路は所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同調する気柱固有振動数を有し、
該内燃機関は、
加速要求の有無を判定する加速要求判定手段と、
前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段であって前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき閉じるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、
前記第２通路に設けられた第２ＥＧＲ弁と、
該第２ＥＧＲ弁を制御する第２ＥＧＲ弁制御手段と
を備え、
前記ＥＧＲ弁制御手段は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されなかったとき開くように、そして、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき閉じるように、前記ＥＧＲ弁を制御し、
前記第２ＥＧＲ弁制御手段は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されなかったとき前記ＥＧＲ通路を流通する排気の流量を調整するように、そして、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき開くように、前記第２ＥＧＲ弁を制御する
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第１通路は、前記所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同調する気柱固有振動数を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第１通路における前記合流部から前記吸気弁までの第１距離が前記第２通路における前記合流部から前記ＥＧＲ弁までの第２距離以下になるように前記吸気通路および前記ＥＧＲ通路は構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第１通路における前記合流部から前記吸気弁までの第１距離は前記第２通路における前記合流部から前記ＥＧＲ弁までの第２距離と略等しくなるように前記吸気通路および前記ＥＧＲ通路は構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記第２通路以外の前記ＥＧＲ通路の部分にＥＧＲクーラがさらに設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項６】
吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを可変とする動弁機構をさらに備え、
該動弁機構は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき、前記吸気弁の開期間と前記排気弁の開期間とがオーバーラップするように、かつ、該オーバーラップの期間に吸気圧力よりも排気圧力が低くなるように前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記動弁機構は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき前記第１通路および前記第２通路のうちの少なくとも一方の温度に応じて前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを制御することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記動弁機構は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき前記第１通路および前記第２通路のうちの少なくとも一方の温度に応じて前記吸気弁の開期間と前記排気弁の開期間とのオーバーラップ量を調整するように前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを制御することを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関。
【請求項９】
燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段は、前記ＥＧＲ弁制御手段により前記ＥＧＲ弁が閉じられたとき前記第２通路における排気の量に応じて燃料噴射時期を制御することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路とがそれぞれで連通可能な複数の合流部と、
該複数の合流部のうちの少なくとも１つの合流部に設けられた前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路との連通状態を調節するための調節弁と
を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に導く排気還流システムを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気還流（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システムとして、ＥＧＲ通路を介して排気系から吸気系へ排気の一部を還流させるものがよく知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、広い運転領域において、高過給および大量ＥＧＲを実現すべく考案された多気筒エンジンを開示する。該エンジンは、ターボチャージャを備え、排気行程がオーバーラップしない気筒群毎に分割される排気マニホールド、各排気マニホールドの集合部下流をターボチャージャのタービン入口へ向けて先細形状に絞る排気エゼクタ、吸気行程がオーバーラップしない気筒群毎に分割される吸気マニホールド、各吸気マニホールドの集合部と吸気管の分岐部との間に設定される吸気共鳴管、吸気共鳴管の下流端部と排気マニホールドの集合部との間を接続するＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路に介装される逆止弁を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６３０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば低・中負荷の運転状態にあるときにドライバーから加速要求があった場合、ドライバビリティを高めるべく、その加速要求時のトルクレスポンスを高めることが望まれる。他方、上記特許文献１に記載の技術ではわざわざ吸気マニホールドの集合部と吸気管の分岐部との間に吸気共鳴管を設ける必要があるので、上記特許文献１に記載の技術はその適用範囲が非常に狭いという問題点を有する。
【０００６】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に導くＥＧＲ通路を備えた内燃機関において、加速要求時、簡単な構成で、トルクレスポンスを高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、排気通路に一端が連通すると共に他端が吸気通路に連通するＥＧＲ通路および該ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁を有する内燃機関において、前記ＥＧＲ弁が閉じられたとき前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路との合流部から吸気弁までの前記吸気通路における第１通路と前記合流部から前記ＥＧＲ弁までの前記ＥＧＲ通路における第２通路とは連通し、前記第２通路は所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同調する気柱固有振動数を有することを特徴とする内燃機関が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記第１通路は、前記所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同調する気柱固有振動数を有する。
【０００９】
前記第１通路における前記合流部から前記吸気弁までの第１距離が前記第２通路における前記合流部から前記ＥＧＲ弁までの第２距離以下になるように前記吸気通路および前記ＥＧＲ通路は構成されているとよい。または、前記第１通路における前記合流部から前記吸気弁までの第１距離が前記第２通路における前記合流部から前記ＥＧＲ弁までの第２距離と略等しくなるように前記吸気通路および前記ＥＧＲ通路は構成されているとよい。
【００１０】
前記第２通路以外の前記ＥＧＲ通路の部分にＥＧＲクーラがさらに設けられているとよい。
【００１１】
本発明に係る内燃機関は、加速要求の有無を判定する加速要求判定手段と、前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段であって前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき閉じるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段とをさらに備えるとよい。
【００１２】
吸気弁および排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを可変とする動弁機構がさらに備えられるとよい。該動弁機構は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき、前記吸気弁の開期間と前記排気弁の開期間とがオーバーラップするように、かつ、該オーバーラップの期間に吸気圧力よりも排気圧力が低くなるように前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを制御するとよい。そして、前記動弁機構は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき前記第１通路および前記第２通路のうちの少なくとも一方の温度に応じて前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを制御するとよい。好ましくは、前記動弁機構は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき前記第１通路および前記第２通路のうちの少なくとも一方の温度に応じて前記吸気弁の開期間と前記排気弁の開期間とのオーバーラップ量を調整するように前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも一方のバルブタイミングを制御するとよい。
【００１３】
本発明に係る内燃機関は、前記第２通路に設けられた第２ＥＧＲ弁と、該第２ＥＧＲ弁を制御する第２ＥＧＲ弁制御手段とをさらに備えるとよい。この場合、前記ＥＧＲ弁制御手段は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されなかったとき開くように、そして、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき閉じるように、前記ＥＧＲ弁を制御し、前記第２ＥＧＲ弁制御手段は、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されなかったとき前記ＥＧＲ通路を流通する排気の流量を調整するように、そして、前記加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき開くように、前記第２ＥＧＲ弁を制御するとよい。
【００１４】
燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段は、前記ＥＧＲ弁制御手段により前記ＥＧＲ弁が閉じられたとき前記第２通路における排気の量に応じて燃料噴射時期を制御するとよい。
【００１５】
本発明に係る内燃機関は、前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路とがそれぞれで連通可能な複数の合流部と、該複数の合流部のうちの少なくとも１つの合流部に設けられた前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路との連通状態を調節するための調節弁とを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用された内燃機関システムの概略図である。
【図２】図１の内燃機関の制御の一例を表したフローチャートである。
【図３】図１の内燃機関における吸気ポートの圧力変化を説明するための、実験結果を表したグラフである。
【図４】図１の内燃機関における燃料噴射制御を説明するための図である。
【図５】図１の内燃機関における吸気弁および排気弁のそれぞれのバルブタイミングを説明するための図である。
【図６】図１の内燃機関における吸気弁および排気弁のそれぞれのバルブタイミングを説明するための図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態が適用された内燃機関の構成を説明するための模式図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態が適用された内燃機関システムの概略図である。
【図９】本発明に係る第４実施形態が適用された内燃機関システムの概略図である。
【図１０】本発明に係る第５実施形態が適用された内燃機関システムの概略図である。
【図１１】図１０の内燃機関におけるＥＧＲ弁および第２ＥＧＲ弁の各制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下では、複数の実施形態を通じて、同一のまたは対応する部分は、同一の参照符号によって表される。
【００１８】
まず、本発明に係る第１実施形態について説明する。本発明の第１実施形態が適用された車両の内燃機関システムの概念を図１に示す。本第１実施形態における内燃機関１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１２から燃焼室内に直接噴射することにより自然着火させる型式の内燃機関、すなわちディーゼル機関である。
【００１９】
気筒１４の燃焼室に臨むと共に吸気通路１６の一部を区画形成する吸気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、吸気弁（不図示）によって開閉される。シリンダヘッドには、吸気通路１６の一部を区画形成する吸気マニホールド１８が接続され、さらにその上流側には同じく吸気通路１６の一部を区画形成する吸気管２０が接続されている。吸気管２０の上流端側には、吸気通路１６に導かれる空気中の塵埃などを除去するべくエアクリーナ２２が設けられている。また、スロットルアクチュエータ２４によって開度が調整されるスロットル弁２６が、吸気通路１６の途中に設けられている。
【００２０】
他方、気筒１４の燃焼室に臨むと共に排気通路２８の一部を区画形成する排気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、排気弁（不図示）によって開閉される。シリンダヘッドには、排気通路２８の一部を区画形成する排気マニホールド３０が接続され、さらにその下流側には同じく排気通路２８の一部を区画形成する排気管３２が接続されている。そして、排気浄化装置３４が排気通路２８の途中に設けられている。排気浄化装置３４内には、ここでは、上流側から順に、酸化触媒、ＤＰＦが設置されているが、他の触媒やフィルタが備えられることができる。
【００２１】
上記吸気弁および上記排気弁の動作は動弁機構によって制御される。動弁機構は、吸気弁および排気弁を、コンロッドを介してピストンが連結されているクランクシャフトの回転に同期して、個別に任意の開度およびタイミングで制御することが可能な機構である。具体的には、動弁機構は、吸気弁と排気弁とにそれぞれ個別に設けられたソレノイドを含んでいる。動弁機構は、吸気弁と排気弁とが同時に開くバルブオーバーラップを実現可能であり、そのオーバーラップ量を変えることができる。なお、バルブタイミングを可変とする動弁機構は吸気弁および排気弁の少なくとも一方に対してのみ設けられてもよい。また、このような構成に代えて、動弁機構として、他の種々の機構を採用することが可能である。
【００２２】
さらに、排気により回転駆動されるタービンホイールを含むタービン３６が排気通路２８の途中に設けられている。ただし、タービン３６は、排気浄化装置３４よりも上流側に配置されている。これに対応して、タービンホイールに同軸で連結され、タービンホイールの回転力で回転するようにしたコンプレッサホイールを含むコンプレッサ３８が吸気通路１６の途中に設けられている。すなわち、内燃機関１０には、排気エネルギーを取り出すタービン３６と、タービン３６により取り出された排気エネルギーによって内燃機関１０に過給するコンプレッサ３８とを有するターボチャージャ４０が設けられている。そして、コンプレッサ３８により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ４２がコンプレッサ３８よりも下流側に設けられている。
【００２３】
内燃機関１０には、排気通路２８を流れる排気の一部を吸気通路１６に導く排気ガス還流（ＥＧＲ）システム４４が設けられている。ＥＧＲシステム４４は、排気通路２８と吸気通路１６とをつなぐＥＧＲ管４８により区画形成されたＥＧＲ通路４６と、ＥＧＲ通路４６の連通状態調節用のＥＧＲ弁５０とを有している。ここでは、ＥＧＲ通路４６の上流側の一端は排気マニホールド３０内に連通し、その下流側の他端は各気筒１４にそれぞれ連通する吸気枝通路の集合部よりも上流側の吸気通路１６の部分に連通している。なお、ＥＧＲ通路４６の下流端は複数の吸気枝通路の集合部に連通してもよく、該集合部はサージタンクとして構成され得る。ＥＧＲ弁５０は相対的に排気通路２８の近くに配置されていて、その開度はアクチュエータ５２により調節される。ただし、ここではＥＧＲ弁５０はポペット式弁である。なお、このＥＧＲシステム４４はＥＧＲクーラを有さないが、ＥＧＲクーラを有することは可能である。ＥＧＲクーラが設けられる場合、ＥＧＲクーラはＥＧＲ弁５０よりも上流側のＥＧＲ通路４６の部分に設けられるとよい。
【００２４】
そして、上記したＥＧＲ通路４６と吸気通路１６とは特定の関係を有するように構成されている。以下に、その関係を具体的に説明する。
【００２５】
吸気通路１６とＥＧＲ通路４６との合流部Ｃから吸気弁までの吸気通路１６における第１通路Ａと、合流部ＣからＥＧＲ弁５０までのＥＧＲ通路４６における第２通路Ｂとは、ＥＧＲ弁５０が閉じられたとき連通するように構成されている。ここでは特に、第１通路Ａと第２通路Ｂとは、ＥＧＲ弁５０が閉じられたとき合流部Ｃで連通するように構成されている。そして、第１通路Ａにおける合流部Ｃから吸気弁までの第１距離Ｌａが第２通路Ｂにおける合流部ＣからＥＧＲ弁５０までの第２距離Ｌｂより短くなるように吸気通路１６およびＥＧＲ通路４６は構成されている。ただし、合流部Ｃは、吸気通路１６とＥＧＲ通路４６とを一本の通路と考えた場合にそれらの境界部に定められ、図１では第１通路Ａと第２通路Ｂとの境界部つまり合流部はある程度の幅を有するように表されている。しかし、合流部Ｃは、より狭い、例えば一義的なたった１つの部分または仮想面として定められることができる。また、内燃機関１０では４つの気筒１４があるが、それら気筒１４の各々に関して第１通路Ａおよび第１距離Ｌａは定められることができる。さらに、第１距離Ｌａおよび第２距離Ｌｂは、それぞれ、通路の概ね中央部に定められることができる仮想軸線上の２点間の長さであり得る。
【００２６】
そして、第２通路Ｂは所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同調する気柱固有振動数を有するように構成されている。所定エンジン回転速度領域は低・中速域であり、例えば１２００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの回転速度域、特に１５００〜２５００ｒｐｍの回転速度域であるとよいが、これらの回転速度域に限定されない。また、所定エンジン回転速度領域のエンジン回転速度は例えば１６００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍまたは２４００ｒｐｍであり得るが、これらの回転速度に限定されず、変動し得る。さらに、第１通路Ａは上記所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同じく同調する気柱固有振動数を有するように構成されている。ただし、第１通路Ａの気柱固有振動数と第２通路の気柱固有振動数とは異なってもよいが、略等しいとよい。
【００２７】
内燃機関１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０に、各種値を検出（推定を含む）するための信号を電気的に出力する各種センサ類を備えている。ここで、その内のいくつかを具体的に述べる。吸入空気量を検出するためのエアフローメーター６２が吸気通路１６に備えられている。また、エアフローメーター６２近傍に吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ６４が、そしてインタークーラ４２下流側にも温度を検出するための吸気温度センサ６６が備えられている。なお、吸気温度センサ６６は、ここでは第１通路Ａの温度を検出するように設けられている。また、過給圧を検出するための圧力センサ６８が吸気通路１６の途中に設けられている。またドライバーによって操作されるアクセルペダルの踏み込み量に対応する位置、すなわちアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ７０が備えられている。また、スロットル弁２６の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ７２も備えられている。また、ピストンが往復動する、シリンダブロックには、クランクシャフトのクランク回転信号を検出するためのクランクポジションセンサ７４が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ７４はエンジン回転数（エンジン回転速度）を検出するためのエンジン回転速度センサとしても利用される。
【００２８】
ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含み、所謂コンピュータとして構成されている。入力インタフェースには、前記各種センサ類が電気的に接続されている。これら各種センサ類からの出力信号（検出信号）に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑な内燃機関１０の運転がなされるように、ＥＣＵ６０は出力インタフェースから電気的に作動信号（駆動信号）を出力する。こうして、燃料噴射弁１２の作動、スロットル弁２６およびＥＧＲ弁５０の各開度、動弁機構の動作などが制御される。ただし、ＥＣＵ６０は、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁５０の各開度を制御するため、各アクチュエータ２４、５２に作動信号を出力する。
【００２９】
なお、ここでは、燃料噴射制御手段はＥＣＵ６０の一部を含んで構成される。また、ＥＧＲ弁制御手段はＥＣＵ６０の一部を含んで構成される。また、スロットル弁制御手段はＥＣＵ６０の一部を含んで構成される。また、加速要求判定手段は、アクセル開度センサ７０とＥＣＵ６０の一部とを含んで構成される。さらに、動弁機構は、ＥＣＵ６０の一部を含んで構成される。また、温度検出手段としての吸気温度センサ６６とＥＣＵ６０の一部とを含んで第１通路Ａの温度を検出する温度検出装置は構成される。
【００３０】
具体的には、内燃機関１０では、エアフローメーター６２からの出力信号に基づいて求められる吸入空気量、クランクポジションセンサ７４からの出力信号に基づいて求められるエンジン回転速度など、すなわちエンジン負荷およびエンジン回転速度で表される運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料量）、燃料噴射時期が設定される。そして、それら燃料噴射量、燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射弁１２からの燃料の噴射が行われる。そして、概してＥＧＲ通路４６を流通する排気（ＥＧＲガス）の流量が多い程燃焼室での燃焼が生じ難いので、内燃機関１０では、ＥＧＲ通路４６を流通する排気の量が多いとき程、燃料噴射時期を早める（進角する）ように燃料噴射制御が実行される。
【００３１】
また、上記各種センサ類からの出力信号に基づいて定まる内燃機関１０の運転状態に基づいてＥＧＲ弁５０の開度は制御される。高負荷領域（全負荷を含む。）はＥＧＲ弁５０が全閉状態に閉弁される領域（ＥＧＲ外領域）として定められ、低・中負荷領域の大部分はＥＧＲ弁５０が開かれる領域（ＥＧＲ領域）として定められている。ただし、後述するように、低・中負荷領域での運転状態においてドライバーによってアクセルペダルが踏み込まれてＥＣＵ６０が加速要求有りと判定したとき、所定の開度としてここでは設定されている全閉の開度にＥＧＲ弁５０は制御される。このような加速要求があったときのＥＧＲ弁５０の全閉の開度に対して、ＥＧＲ弁５０の他の開度は以下、通常開度と称され得る。
【００３２】
また、スロットル弁２６はドライバーによるアクセルペダルの操作と連動して開閉作動される。ただし、後述するように、低・中負荷領域での運転状態においてドライバーによってアクセルペダルが踏み込まれてＥＣＵ６０が加速要求有りと判定したとき、所定の開度としてここでは設定されている全開の開度にスロットル弁２６は制御される。このような加速要求があったときのスロットル弁２６の全開の開度に対して、スロットル弁２６の他の開度は以下、通常開度と称され得る。
【００３３】
ここで、内燃機関１０の制御の一例が図２のフローチャートに基づいて説明される。図２のフローチャートは、内燃機関１０の加速要求時のＥＧＲ弁５０およびスロットル弁２６の制御を表したものである。
【００３４】
まず、ＥＣＵ６０は加速要求が有るか否かすなわち加速要求の有無を判定する（ステップＳ２０１）。この判定は、加速開始時期を検出することに概ね等しく、アクセル開度に基づいて行われる。ここでは、アクセル開度の大きさおよび変化速度の両方に基づいて、この判定が実行される。アクセル開度が所定値以上であり、且つ、アクセル開度が大きくなる方へ変化したときであって単位所定時間におけるその変化量すなわちその開き速度（アクセル開度開き速度）が所定速度を超えたときに、ＥＣＵ６０は加速、すなわち加速要求有りと判断する。より具体的には、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ７０からの出力信号に基づいてアクセル開度を求め、そのアクセル開度が所定開度以上であり、且つ、それのアクセル開度開き速度が、予め設定されてＲＯＭに記憶されている基準速度である所定速度を超えたとき、加速と判断する。なお、加速要求が有るか否かの判断は、このような判定ロジックに限定されず、アクセル開度の大きさおよび変化速度の一方のみに基づいて行われてもよく、さらに、エンジン回転速度、車速等に総合的に基づいて判断されることも可能である。例えば、運転状態が上記ＥＧＲ領域にあるときに、アクセルペダルが踏み込まれて上記ＥＧＲ外領域に推移することが検知されたとき、加速要求有り（ステップＳ２０１で肯定判定）と判定されることができる。
【００３５】
そして、加速要求有りと判定されなかったときつまり加速要求が無い場合には（ステップＳ２０１で否定判定）、ＥＧＲ弁５０およびスロットル弁２６はそれぞれ上記したように通常開度に制御される（ステップＳ２０３）。他方、加速要求が有る場合には（ステップＳ２０１で肯定判定）、ＥＧＲ弁５０は全閉になるように制御され、かつ、スロットル弁２６は全開になるように制御される（ステップＳ２０５）。
【００３６】
以下、上記した内燃機関１０における作用効果について、実験結果を表した図３のグラフに基づいて説明される。
【００３７】
図３のグラフには、図１に表した内燃機関１０の如き内燃機関における、ＥＧＲ弁５０を閉じた状態でのある１の気筒での吸気ポートの圧力の変化が実線で表されている。そして、それに加えて、図３には、ＥＧＲシステムを有さない内燃機関（図１の内燃機関１０からＥＧＲシステム４４を除いたような内燃機関）における、対応する１の気筒での吸気ポートの圧力の変化が点線で表されている。図３から明らかなように、ＥＧＲシステムつまり第２通路Ｂを設けた内燃機関での吸気行程後半での吸気ポート圧力は、エンジン回転速度を１６００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、２４００ｒｐｍとした場合には、第２通路Ｂを設けない内燃機関での吸気行程後半での吸気ポート圧力に比べて、高まった。これは、ＥＧＲシステムを設けた内燃機関における第２通路Ｂが所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同調する気柱固有振動数を有するように構成されていて、当該所定エンジン回転速度領域が１６００ｒｐｍ〜２４００ｒｐｍを含む領域であるからである。そして、これは、ＥＧＲシステムを設けた内燃機関における第１通路Ａが同所定エンジン回転速度領域内のエンジン回転速度に同調する気柱固有振動数を有するように構成されていることにも起因する。
【００３８】
このように、上記構成の内燃機関１０においては、低・中速域での運転状態において加速要求があったとき、ＥＧＲ弁５０を閉じることで、吸気通路およびＥＧＲ通路を通じて気柱振動を有効に生じさせて、迅速に吸気充填効率を高めることができる。つまり、上記構成は、第１通路Ａおよび第２通路Ｂでの気柱振動における共鳴効果により過給効果をもたらすことができ、加速要求時、簡単な構成で、トルクレスポンスを高めることを可能にする。これは、ターボチャージャ４０による過給圧の立ち上がり遅れを効果的に改善することに役立つ。
【００３９】
ところで、加速要求が有ったとき上記したようにＥＧＲ弁５０が閉じられるが、ＥＧＲ弁５０が閉じられた直後はＥＧＲ通路４６、特に第２通路Ｂに排気つまりＥＧＲガスが存在する。このような排気は徐々にＥＧＲ通路４６から吸気通路１６へ流出して燃焼室に流れ込むので、この排気の存在を考慮して燃焼室での燃焼をより適切に制御することが望まれる。
【００４０】
そこで、内燃機関１０では、加速要求時にＥＧＲ弁５０が閉じられたとき、第２通路Ｂにおける排気の量つまりＥＧＲガス量に応じて燃料噴射時期が制御される。この燃料噴射制御の一例が図４に基づいて説明される。図４にはアクセル開度、ＥＧＲ弁の開度、燃料噴射時期の各変化が同一時間軸上に表されている。時刻ｔでアクセルペダルが踏み込まれて加速要求有りと判定されたとき（ステップＳ２０１で肯定判定）、ＥＧＲ弁５０が閉じられ（ステップＳ２０３）、燃料噴射時期はそれまでのＥＧＲガス量に応じた進角側の噴射時期から徐々に遅角側に（戻るように）制御される。
【００４１】
なお、ＥＣＵ６０は、加速要求時のＥＧＲ弁５０の開度に基づいて、ＥＧＲ弁５０を閉じたときの第２通路Ｂでの排気の量を検出する（推定する）排気量検出手段の機能を有する。しかし、他の方法または手段によりＥＧＲ弁５０が閉じられたときの第２通路Ｂでの排気の量が検出されてもよい。
【００４２】
さらに加えて、内燃機関１０では、加速要求時にＥＧＲ弁５０が閉じられたとき（ステップＳ２０５）、上記したような過給効果をより高めるために動弁機構が機能する。内燃機関１０では、動弁機構は、加速要求が有ったとき、吸気弁の開期間と排気弁の開期間とがオーバーラップするように、かつ、該オーバーラップの期間に吸気圧力よりも排気圧力が低くなるように吸気弁および排気弁のそれぞれのバルブタイミングを制御する。このバルブタイミング制御に関して図５の実験結果例に基づいて説明する。
【００４３】
図５（ａ）には低・中負荷での運転状態における排気上死点付近での排気弁の開期間および吸気弁の開期間の一例が表されていて、併せて、排気ポートの圧力（排気圧力）と吸気ポートの圧力（吸気圧力）とのそれぞれの変化例が表されている。図５（ａ）に表すように、内燃機関１０では、低・中負荷での運転状態において、吸気弁および排気弁がそれぞれ予め定めたデータに基づいて駆動され、それにより、排気上死点付近において排気圧力が吸気圧力よりも高い傾向を有する。しかし、排気弁のバルブタイミング、特に閉じタイミングと、吸気弁のバルブタイミング、特に開きタイミングとの少なくとも一方を変えることで、排気上死点付近において排気圧力を吸気圧力よりも低くすることができる。この一例が図５（ｂ）に表されている。
【００４４】
図５（ｂ）では、吸気弁および排気弁の各開期間が所定量オーバーラップするように吸気弁および排気弁のそれぞれのバルブタイミングを変えた例が表されている。これらのバルブタイミングは、排気上死点を含む所定時間領域で、換言すると、バルブオーバーラップ期間において、吸気圧力よりも排気圧力が低くなるように定められている（図５（ｂ）参照）。これにより、ピストンが排気上死点付近に有る気筒１４において吸気圧力よりも排気圧力を低くできるので、より効果的に吸気充填効率を高めることができる。なお、このようなバルブオーバーラップは、吸気圧力よりも排気圧力が高くなる場合には、やめるまたは解除されることが望ましい。
【００４５】
ただし、このようなバルブタイミングは、ここでは、吸気温度センサ６６からの出力信号に基づいて求められる第１通路Ａの温度に応じて可変とされる。これは、第１通路Ａの温度（第１通路Ａを区画形成する部材の温度）に応じて第１通路Ａでの音速が変化するので、第１通路Ａで上記したような共鳴効果が得られるエンジン回転速度は変化し得るからである。
【００４６】
図６に、第１通路Ａの各温度におけるエンジン回転速度と、オーバーラップ量（オーバーラップ角）との関係例が表されている。図６において、温度Ｔ１は温度Ｔ２よりも低く、温度Ｔ２は温度Ｔ３よりも低い。図６に表された関係に基づいて、ここでは、第１通路Ａの温度に応じてバルブオーバーラップ量を調整するように吸気弁および排気弁の各バルブタイミングは制御される（可変制御される）。なお、吸気弁および排気弁の各バルブタイミングはエンジン回転速度、特に加速要求時のエンジン回転速度に応じてさらに可変とされることもできる。
【００４７】
そして、より好ましくは、上記したバルブタイミングは、第１通路Ａの温度に加えてまたはそれの代わりに、第２通路Ｂの温度に応じてさらに可変制御されるとよい。これは、第２通路Ｂの温度（第２通路Ｂを区画形成する部材の温度）に応じて第２通路Ｂでの音速が変化するので、第２通路Ｂで上記したような共鳴効果が得られるエンジン回転速度は変化し得るからである。なお、この場合、第２通路Ｂの温度を検出するための温度センサ等の温度検出手段が設けられ、該温度検出手段の出力に基づいて第２通路の温度を検出する温度検出機能をＥＣＵ６０は有するとよい。
【００４８】
なお、内燃機関１０では、上記したように、動弁機構は、加速要求が有ったとき、吸気弁の開期間と排気弁の開期間とがオーバーラップするように、かつ、該オーバーラップの期間に吸気圧力よりも排気圧力が低くなるように吸気弁および排気弁のそれぞれのバルブタイミングを制御する。しかし、そのようなときに可変制御されるのは、吸気弁および排気弁のいずれか一方のバルブタイミングのみであってもよい。
【００４９】
次に、本発明に係る第２実施形態が説明される。ここでは、上記第１実施形態との相違点に関して説明する。第２実施形態に係る内燃機関１０Ａでは、第１通路Ａの第１距離Ｌａが第２通路Ｂの第２距離Ｌｂに略等しくなるように吸気通路１６およびＥＧＲ通路４６が構成されている。この関係が、図７に基づいて説明される。
【００５０】
図７では、第１通路Ａと第２通路Ｂとに関して内燃機関１０Ａが模式的に表されている。ただし、図７では、第１距離Ｌａは一端に位置する気筒１４ａに関して表されている。また、図７には表されていないが、各気筒１４に関する第１通路Ａの第１距離Ｌａがそれぞれ第２通路Ｂの第２距離Ｌｂに略等しくなるように、吸気マニホールド１８は形づくられている。
【００５１】
第１通路Ａの第１距離Ｌａが第２通路Ｂの第２距離Ｌｂに略等しいことにより、加速要求時にＥＧＲ弁５０を閉じることで（ステップＳ２０５）、それらの通路Ａ、Ｂで合流部Ｃに節Ｗｃが実質的に位置する波Ｗをより積極的に生じさせることができる（図７参照）。したがって、それらの通路Ａ、Ｂで共鳴効果を最大限に発揮させて、加速要求時の吸気充填効率をより効果的に高めることができる。なお、図７の波Ｗでは節は１つであるが複数でもあり得る。
【００５２】
なお、内燃機関１０Ａでは、第１通路Ａの第１距離Ｌａが第２通路Ｂの第２距離Ｌｂに略等しくなるように吸気通路１６およびＥＧＲ通路４６が構成された。しかし、第１通路Ａの第１距離Ｌａが第２通路Ｂの第２距離Ｌｂに完全に等しくなるように吸気通路１６およびＥＧＲ通路４６が構成されるとよい。
【００５３】
次に、本発明に係る第３実施形態が説明される。ここでは、上記第１実施形態との相違点に関して説明する。第３実施形態が適用された車両の内燃機関システムは図８に表される。しかし、図８では、図１に表された如き各種センサ類６２〜７４およびＥＣＵ６０は省略されている。
【００５４】
第３実施形態に係る内燃機関１０Ｂは、ＥＧＲ通路５０と吸気通路２６とが連通可能な複数の合流部Ｃ１、Ｃ２と、複数の合流部Ｃ１、Ｃ２のうちの１つの合流部Ｃ２に設けられたＥＧＲ通路５０と吸気通路２６との連通状態を調節するための調節弁８０とを備えている。この調節弁８０は、ＥＣＵ６０からの作動信号によりアクチュエータ８２が作動することで開閉される。ＥＣＵ６０の一部を含んで調節弁制御手段は構成される。
【００５５】
調節弁８０は、加速要求時のエンジン回転速度に応じて開閉される。通常は、調節弁８０はＥＧＲ通路５０と吸気通路２６とが連通しないように閉じられている。しかし、加速要求時のエンジン回転速度が特定の回転速度であるとき、調節弁８０は開かれる。これにより、吸気通路１６とＥＧＲ通路４６との合流箇所が実質的に切り換わることになり、第１通路Ａと第２通路Ｂとの実質的な有効長さをそれぞれ変えることができる。その結果、それら通路Ａ、Ｂで気柱振動をより効果的に生じさせて、エンジン回転速度に対応させた共鳴効果をより適切にもたらすことが可能になる。このように、内燃機関１０Ｂの当該構成は、ＥＧＲ通路４６および吸気通路１６で共鳴効果が生じるエンジン回転速度領域を拡大することに実質的に貢献する。
【００５６】
なお、内燃機関１０Ｂでは、２つの合流部Ｃ１、Ｃ２が設けられたが、３つ以上の合流部が設けられてもよい。
【００５７】
次に、本発明に係る第４実施形態が説明される。ここでは、上記第１実施形態との相違点に関して説明する。第４実施形態が適用された車両の内燃機関システムは図９に表される。図９では、図１に表された如き各種センサ類６２〜７４およびＥＣＵ６０は省略されている。
【００５８】
第４実施形態に係る内燃機関１０Ｃでは、ＥＧＲシステム４４は、上記構成に加えて、ＥＧＲクーラ８６、ＥＧＲクーラ８６を迂回するバイパス管８８により区画形成されたバイパス通路９０、および、ＥＧＲ通路４６における排気の流れを切り替えるための切換弁９２を有する。切換弁９２は、ＥＣＵ６０からの作動信号によりアクチュエータ９４が作動することで開閉される。ＥＣＵ６０の一部を含んで切換弁制御手段は構成される。
【００５９】
通常は、切換弁９２は全開に開かれていて、ＥＧＲ弁５０によりＥＧＲ通路４６を流通する排気の流量は制御される。これに対して加速要求が有ったときには（ステップＳ２０１で肯定判定）、ＥＧＲ弁５０が閉じられる（ステップＳ２０５）と共に切換弁９２は閉じられる。これにより、加速要求が有ったときには、ＥＧＲクーラ８６を含まない通路が第２通路Ｂとして実質的に機能するようになる。したがって、ＥＧＲクーラ８６での気柱振動の減衰を実質的に回避することができ、第２通路Ｂでより適切に気柱振動を生じさせることができる。これは、第２通路以外のＥＧＲ通路４６の部分にＥＧＲクーラ８６が設けられることに実質的に相当する。
【００６０】
なお、切換弁９２は、バイパス通路９０の分岐部または合流部に設けられる三方弁であってもよい。
【００６１】
次に、本発明に係る第５実施形態が説明される。ここでは、上記第１実施形態との相違点に関して説明する。第５実施形態が適用された車両の内燃機関システムは図１０に表される。図１０では、図１に表された如き各種センサ類６２〜７４およびＥＣＵ６０は省略されている。
【００６２】
第５実施形態に係る内燃機関１０Ｄでは、ＥＧＲシステム４４は、上記構成に加えて、第２ＥＧＲ弁９６を備える。第２ＥＧＲ弁９６はＥＧＲ弁５０に対して合流部Ｃの近くに配置される。第２ＥＧＲ弁９６は、ＥＣＵ６０からの作動信号によりアクチュエータ９８が作動することで開閉作動される。ＥＣＵ６０の一部を含んで第２ＥＧＲ弁制御手段は構成される。
【００６３】
図１１に、加速要求が有ったときのＥＧＲ弁５０（ＥＧＲ弁−１）および第２ＥＧＲ弁９６（ＥＧＲ弁−２）の各作動が表されている。図１１は、時刻ｔでアクセルペダルが踏み込まれて加速要求有りと判定された場合（ステップＳ２０１で肯定判定）を表している。
【００６４】
ＥＧＲ弁５０は、ここでは、通常はつまり加速要求が無いとき（ステップＳ２０１で否定判定）開いた状態に維持され（ステップＳ２０３）、加速要求が有ったとき（ステップＳ２０１で肯定判定）閉じられる（ステップＳ２０５）。これに対して、第２ＥＧＲ弁９６は、通常はつまり加速要求有りと判定されなかったとき（ステップＳ２０１で否定判定）、ＥＧＲ通路４６を流通する排気の流量を調整するように制御される。そして、加速要求有りと判定されたとき（ステップＳ２０１で肯定判定）、第２ＥＧＲ弁９６は、全開の開状態に開くように制御される。
【００６５】
このように通常は吸気通路１６近くに位置する第２ＥＧＲ弁９６を制御することでＥＧＲガス量が制御されるので、ＥＧＲガスの応答性を高めることが可能になり、精密なＥＧＲ制御が可能になる。他方、加速要求時には、第２ＥＧＲ弁９６は開かれてＥＧＲ弁５０は閉じられるので、上記したような第２通路Ｂを十分に確保して吸気充填効果を高めることができる。
【００６６】
以上、本発明を上記した複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。本発明は、上記複数の実施形態の種々の複合的な組み合わせ、または、任意の一部の組み合わせによる実施形態をも許容する。
【００６７】
また、上記した内燃機関１０〜１０Ｄの各ターボチャージャ４０は、タービンの排気入口部に配設された複数の可変ノズルベーンと、該複数の可変ノズルベーンの角度を制御する角度制御機構とを備えることができる。この場合、角度制御機構は、上記ステップＳ２０５において、つまり、加速要求判定手段により加速要求有りと判定されたとき、複数の可変ノズルベーンの角度を閉じ側に制御するとよい。
【００６８】
なお、上記実施形態では、本発明をディーゼル機関に適用して説明したが、これに限定されず、本発明は、ポート噴射型式のガソリン機関、筒内噴射形式のガソリン機関等の各種の内燃機関に適用可能である。また、用いられる燃料は、軽油やガソリンに限らず、アルコール燃料、ＬＰＧ（液化天然ガス）等でもよい。また、本発明が適用される内燃機関の気筒数などはいくつであってもよい。
【００６９】
なお、上記実施形態およびその変形例では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【符号の説明】
【００７０】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  内燃機関
１６  吸気通路
２８  排気通路
４６  ＥＧＲ通路
５０  ＥＧＲ弁
Ａ  第１通路
Ｂ  第２通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005573701.tif 000005
【図５】
0005573701.tif 000006
【図６】
0005573701.tif 000007
【図７】
0005573701.tif 000008
【図８】
0005573701.tif 000009
【図９】
0005573701.tif 000010
【図１０】
0005573701.tif 000011
【図１１】
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