(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気還流装置であって、
前記内燃機関は、気筒内に同じ向きのタンブル流を形成可能な２つの吸気ポートを備え、
前記２つの吸気ポートは、気筒中心軸線に平行な同一の仮想平面に沿って上下方向に並列して配置され、
前記２つの吸気ポートが接続される気筒上部に設けられる２つの開口部は、吸気の流れの方向で上流側から見た場合に、前記２つの吸気ポートのうち上側に配置される吸気ポートが接続される開口部の方が、前記２つの吸気ポートのうち下側に配置される吸気ポートが接続される開口部よりも、遠くに設けられ、
前記ＥＧＲ装置は、前記上側に配置される吸気ポートにＥＧＲガスを還流させることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記下側の吸気ポートに燃料を噴射する第１の燃料噴射弁を備えた内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記上側の吸気ポートに燃料を噴射する第２の燃料噴射弁と、
前記ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスの還流を行なう運転条件において、前記第１の燃料噴射弁のみによって燃料噴射を行ない、前記第２の燃料噴射弁による燃料噴射を行なわないように前記第１の燃料噴射弁及び前記第２の燃料噴射弁を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記上側の吸気ポートの少なくとも前記開口部との接続部近傍の所定区間の内部を上下方向に区画し上側通路及び下側通路を形成する隔壁と、
前記上側の吸気ポートの前記隔壁より上流側から前記下側通路へのガスの流入を遮断することができる遮断手段と、
前記ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスの還流を行なう運転条件において、前記下側通路へのガスの流入を遮断するように前記遮断手段を制御する第２の制御手段と、
を備えた内燃機関の排気還流装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項において、
前記２つの吸気ポートが接続される２つの開口部が、前記内燃機関のクランクシャフトに垂直な平面に沿って配置される内燃機関の排気還流装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項において、
前記２つの吸気ポートが接続される２つの開口部は、前記内燃機関のクランクシャフトに平行な平面に沿って配置される内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のＮＯｘ排出量の低減やポンプ損失の低減のために、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に戻す技術が有効であるが、ＥＧＲガス量を増大させると燃料が良好に燃焼しなくなりＰＭ排出量が増大するという背反があるため、ＥＧＲ率をある程度以上高めることができないという問題がある。これに対し、燃焼室内でＥＧＲガスと空気を成層化させることによって、燃焼悪化させることなくＥＧＲ率を高めることを図る技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、１気筒当たり２つの吸気ポートを備え、２つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートのみにＥＧＲガスを供給し、ＥＧＲガスが供給される吸気ポートを、燃焼室内に流入するガスが燃焼室の外周に沿って旋回するように配置及び構成し、ＥＧＲガスが供給されない吸気ポートを、燃焼室内に流入するガスが燃焼室の中央部を旋回するように配置及び構成することにより、燃焼室の中央部に空気層を形成し、空気層の外周を囲むようにＥＧＲガス層を形成し、燃焼室内でＥＧＲガスと空気とを成層化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０１５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術においては、ＥＧＲガス層はスワール流により主に燃焼室の内壁面の近傍に形成され、空気層は燃焼室の中心軸線の近傍に形成されるため、燃焼室の中心軸線近傍の特にピストン頂面に近い燃焼室の下側の領域にも空気層が形成されるが、この領域にＥＧＲガス層を形成しても燃料の燃焼へ与える影響は小さい。従って、この燃焼室下方のピストン頂面近傍の領域にもＥＧＲガス層を形成することができれば、燃焼悪化を抑制しつつ更なるＥＧＲ率を高めることができると考えられる。
【０００６】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、燃焼室内でＥＧＲガスと空気とを成層化させる内燃機関の排気還流装置において、燃焼悪化を抑制しつつＥＧＲ率をより高めることを可能にする技術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】
【０００７】
この目的を達成するための本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、
内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気還流装置であって、
前記内燃機関は、気筒内に同じ向きのタンブル流を形成可能な２つの吸気ポートを備え、
前記２つの吸気ポートは、気筒中心軸線に平行な同一の仮想平面に沿って上下方向に並列して配置され、
前記２つの吸気ポートが接続される気筒上部に設けられる２つの開口部は、吸気の流れの方向で上流側から見た場合に、前記２つの吸気ポートのうち上側に配置される吸気ポートが接続される開口部の方が、前記２つの吸気ポートのうち下側に配置される吸気ポート
が接続される開口部よりも、遠くに設けられ、
前記ＥＧＲ装置は、前記上側に配置される吸気ポートにＥＧＲガスを還流させることを特徴とする。
【０００８】
上側の吸気ポートが接続される開口部の方が下側の吸気ポートが接続される開口部よりも吸気の流れの方向で上流側から見た場合に遠くに設けられているため、下側の吸気ポートから気筒内に流入するガスにより形成されるタンブル流は、上側の吸気ポートから気筒内に流入するガスにより形成されるタンブル流の内側に形成される。これにより、下側の吸気ポートから気筒内に流入したガスは気筒中心軸付近で旋回し、上側の吸気ポートから気筒内に流入したガスはその外側で旋回する。その結果、気筒内のガス分布は、気筒内中央部上方の領域に下側の吸気ポートから気筒内に流入したガスが滞留して局在し、その周囲及び下方の領域である気筒内壁面付近及びピストン頂面付近に上側の吸気ポートから気筒内に流入したガスが滞留して局在する成層ガス分布となる。
【０００９】
本発明の構成では、上側の吸気ポートにのみＥＧＲガスが還流するため、気筒内のガス分布は、気筒内中央部上方の領域に空気又は空気と燃料の混合気が局在し、気筒内壁面付近及びピストン頂面付近にＥＧＲガスが局在する成層ガス分布となる。点火プラグは気筒上部中央部（気筒中心軸線付近）に設けられるので、点火プラグ周辺に空気又は可燃混合気の層が形成され、それを包み込むようにＥＧＲガスの層が形成される。従って、気筒内壁面付近だけでなく、燃焼性に影響しにくい気筒内下方のピストン頂面付近にもＥＧＲガスの層を形成することができるので、燃焼悪化を抑制しつつ、より多くのＥＧＲガスを還流させることが可能になる。
【００１０】
本発明において、前記下側の吸気ポートに燃料を噴射する第１の燃料噴射弁を備えても良い。
【００１１】
この構成では、気筒内壁面付近及び気筒下方のピストン頂面付近に形成されるＥＧＲガスの層に燃料が混入することを抑制できるので、未燃成分の排出を抑制できる。
【００１２】
本発明において、前記上側の吸気ポートに燃料を噴射する第２の燃料噴射弁と、
前記ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスの還流を行なう運転条件において、前記第１の燃料噴射弁のみによって燃料噴射を行ない、前記第２の燃料噴射弁による燃料噴射を行なわないように前記第１の燃料噴射弁及び前記第２の燃料噴射弁を制御する制御手段と、を備えても良い。
【００１３】
この構成においても、気筒内壁面付近及び気筒下方のピストン頂面付近に形成されるＥＧＲガスの層に燃料が混入することを抑制できるので、未燃成分の排出を抑制できる。ＥＧＲガスの還流を行なわない運転条件では、第２の燃料噴射弁による燃料噴射を行なうようにしても良い。
【００１４】
本発明において、前記上側の吸気ポートの少なくとも前記開口部との接続部近傍の所定区間の内部を上下方向に区画し上側通路及び下側通路を形成する隔壁と、
前記上側の吸気ポートの前記隔壁より上流側から前記下側通路へのガスの流入を遮断することができる遮断手段と、
前記ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスの還流を行なう運転条件において、前記下側通路へのガスの流入を遮断するように前記遮断手段を制御する第２の制御手段と、を備えても良い。
【００１５】
この構成では、上側の吸気ポートの上側通路のみから気筒内にＥＧＲガスが流入するので、ＥＧＲガスのタンブル流は、下側の吸気ポートから気筒内に流入するガスのタンブル
流のより外側を旋回する。よって、上側の吸気ポートから流入するＥＧＲガスと下側の吸気ポートから流入する空気又は混合気との混合をより確実に回避することができ、気筒内中央部上方の空気又は混合気の層と、気筒内壁面付近及び気筒下方ピストン頂面付近のＥＧＲガスの層とがより確実に成層化されるようになる。従って、燃焼の悪化をより確実に抑制しつつ、ＥＧＲ率を高めることが可能になる。
【００１６】
本発明において、前記２つの吸気ポートが接続される２つの開口部は、前記内燃機関のクランクシャフトに垂直な平面に沿って配置することができる。この場合、吸気ポートにおける吸気の流れの方向と吸気マニホールド等の吸気系側から吸気ポートへの吸気の流れの方向を平行にすることができるので、吸気ポートと吸気マニホールドとの接続が簡単になる。
【００１７】
本発明において、前記２つの吸気ポートが接続される２つの開口部は、前記内燃機関のクランクシャフトに平行な平面に沿って配置することができる。この場合、２つの吸気ポートの配列を気筒配列を平行にすることができるので、既存の内燃機関における動弁機構を利用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃焼室内でＥＧＲガスと空気とを成層化させる内燃機関の排気還流装置において、燃焼悪化を抑制しつつＥＧＲ率をより高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る内燃機関の概略構成及び燃焼室内に形成されるガス分布を示す図であり、図１のＡＡ断面を示す図である。
【図３】実施例に係る内燃機関の燃焼室内に形成されるガス分布を示す図であり、図２のＢＢ断面を示す図である。
【図４】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図１のＡＡ断面を示す図である。
【図５】実施例２に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図６】実施例２に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図５のＣＣ断面を示す図である。
【図７】実施例３に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図８】実施例３に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図７のＤＤ断面を示す図である。
【図９】実施例４に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図１０】実施例４に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図９のＥＥ断面を示す図である。
【図１１】実施例１の変形例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図１２】実施例２の変形例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図１３】実施例３の変形例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図１４】実施例４の変形例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示すよ
うに、内燃機関１は４つの気筒２を備えた直列４気筒エンジンであり、気筒配列の方向に沿って図示しないクランクシャフト１１が備わる。紙面左側は図示しない吸気マニホールドが備わる吸気側を表し、紙面右側は図示しない排気マニホールドが備わる排気側を表す。
【００２２】
各気筒２の上部にクランクシャフト１１に垂直な仮想平面（気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面）に沿って設けられる２つの開口部５Ａ，５Ｂには、気筒内の燃焼室に連通する２つの吸気ポート３Ａ，３Ｂが接続され、各気筒２の上部にクランクシャフト１１及び気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面に沿って設けられる２つの開口部６Ａ，６Ｂには、気筒内の燃焼室に連通する２つの排気ポート４Ａ，４Ｂが接続される。
【００２３】
吸気ポート３Ａ，３Ｂはともに紙面左側の吸気系に備わる吸気マニホールドに接続され、排気ポート４Ａ，４Ｂはともに紙面右側の排気系に備わる排気マニホールドに接続される。図１に示すように、吸気側すなわち吸気の流れの方向で上流側から見た場合に、吸気ポート３Ａが接続される開口部５Ａの方が、吸気ポート３Ｂが接続される開口部５Ｂよりも、遠くに設けられている。他の３つの気筒についても同様の構成である。
【００２４】
図２は本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図１のＡＡ断面を示す図である。図２では図面が煩雑になることを避けるために排気ポート４Ａ，４Ｂについては図示を省略した。図２に示すように、気筒２内にはピストン１６が上下に摺動可能に挿入され、ピストン１６の頂面と気筒２の内壁面とにより燃焼室２０が区画される。
【００２５】
図２に示すように、本実施例の吸気ポート３Ａ，３Ｂは、気筒２の中心軸線Ｃを含む同一の仮想平面に沿って上下方向に並列して配置され、燃焼室２０内に同じ向きのタンブル流を形成することが可能な形状に構成されている。上記のように、開口部５Ａの方が開口部５Ｂよりも吸気の流れ方向で上流側から見た場合に遠くに配置されているため、下側の吸気ポート３Ｂから流入するガスにより形成されるタンブル流ＦＢは、上側の吸気ポート３Ａから流入するガスにより形成されるタンブル流ＦＡの内側に形成される。
【００２６】
これにより、下側の吸気ポート３Ｂから燃焼室２０内に流入したガス気筒中心軸Ｃ付近で旋回し、上側の吸気ポート３Ａから燃焼室２０内に流入したガスはその外側で旋回する。その結果、燃焼室２０内のガス分布は、図２に示すように、燃焼室２０の中央部上方の領域に下側の吸気ポート３Ｂから流入したガスＧＢが滞留して局在し、その周囲及び下方の領域である燃焼室２０の内壁面付近及びピストン１６頂面付近に上側の吸気ポート３Ａから流入したガスＧＡが滞留して局在する成層ガス分布となる。
【００２７】
図３は本実施例に係る内燃機関の燃焼室内に形成されるガス分布を示す図であり、図２のＢＢ断面を示す図である。図３に示すように、気筒中心軸線Ｃの近傍に下側の吸気ポート３Ｂから流入したガスＧＢの層が形成され、その外側の燃焼室２０内壁面付近に上側の吸気ポート３Ａから流入したガスＧＡの層が形成された成層ガス分布となっている。
【００２８】
図４は本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図１のＡＡ断面を示す図である。燃焼室２０の上部に開口した開口部５Ａは吸気バルブ８Ａにより開閉され、開口部５Ｂは吸気バルブ８Ｂにより開閉される。また、燃焼室２０の上部の中心軸線付近に燃焼室内の混合気に点火するための点火プラグ１４が備わる。内燃機関１の排気の一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ通路１７が上側の吸気ポート３Ａに接続されている。ＥＧＲ通路１７にはＥＧＲ通路１７を開閉するＥＧＲ弁１８が設けられる。上側の吸気ポート３ＡにおけるＥＧＲ通路１７の接続箇所より上流側には、吸気通路から上側の吸気ポート３Ａへの空気の流入を制御する制御弁１９が設けられる。
【００２９】
また、下側の吸気ポート３Ｂに燃料を噴射する燃料噴射弁７Ｂが設けられる。ＥＧＲ弁１８、制御弁１９、燃料噴射弁７Ｂ及び点火プラグ１４の動作はＥＣＵ１５により制御される。ＥＣＵ１５は内燃機関１の動作を制御するコンピュータであり、図示しない各種センサにより回転数や負荷等の内燃機関１の運転状態を取得し、これに基づいて燃料噴射弁７Ｂや点火プラグ１４その他各種機器の動作を制御する。
【００３０】
これにより、ＥＧＲ弁１８を開弁した場合には、ＥＧＲガスは上側の吸気ポート３Ａのみから燃焼室２０に流入し、燃料と空気の混合気は下側の吸気ポート３Ｂのみから燃焼室２０に流入する。従って、図４に示すように、燃焼室２０内のガス分布は、燃焼室２０の中央部上方の領域に下側の吸気ポート３Ｂから流入した混合気の層Ｇｍが形成され、その周囲及び下方の領域である燃焼室２０の内壁面付近及びピストン１６頂面付近に上側の吸気ポート３Ａから流入したＥＧＲガスの層Ｇｅが形成される成層ガス分布となる。
【００３１】
また、ＥＧＲ弁１８を開弁し、且つ、制御弁１９を閉弁した場合には、上側の吸気ポート３Ａには吸気通路から空気が流入しなくなるので、上側の吸気ポート３Ａから燃焼室２０に流入するガスはＥＧＲガスのみとすることもできる。この場合、燃焼室２０の内壁面付近及びピストン１６頂面付近にはＥＧＲガスのみから構成されるガス層が形成される。
【００３２】
なお、図１１に示すように、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３ＡへＥＧＲガスを流入させるか、吸気通路から上側の吸気ポート３Ａへ空気を流入させるか、のいずれかの流路に選択的に切り換え可能な切替弁２１を設けて、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３ＡへＥＧＲガスが流入するように切替弁２１を制御するこによっても、同様の効果が得られる。
【００３３】
また、ＥＧＲガスの還流を行わない運転条件では、ＥＧＲ弁１８を閉弁するか、又は吸気通路から上側の吸気ポート３Ａへ空気を流入させる流路が選択されるように切替弁２１を制御すれば良い。
【００３４】
これにより、点火プラグ１４の周囲に可燃混合気を集中させて局在させることができるので、多量のＥＧＲガスを還流させても燃焼悪化を抑制できる。気筒中心軸Ｃ付近であっても燃焼室下方のピストン１６頂面付近であれば、ＥＧＲガスの層が形成されても燃焼は悪化しにくい。
【００３５】
本実施例の構成によれば、混合気の層Ｇｍの周囲の燃焼室２０の内壁面付近のみならず、燃焼室２０下方のピストン１６頂面付近にもＥＧＲガスの層Ｇｅを形成することができるので、燃焼悪化を抑制しつつより多くのＥＧＲガスを還流させることができ、ＥＧＲ率をより一層高めることが可能になる。また、燃料が下側の吸気ポート３Ｂにのみ供給されるので、燃料がＥＧＲガスの層Ｇｅに存在しない。従って未燃成分の排出を抑制することができる。
【００３６】
（実施例２）
図５は本発明の第２の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。図５に示すように、本実施例の内燃機関１では、吸気ポート３Ｃ，３Ｄが接続される開口部５Ｃ，５Ｄは実施例１の開口部５Ａ，５Ｂと同様クランクシャフト１１に垂直で気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面に沿って設けられるが、排気ポート４Ｃ，４Ｄが接続される開口部６Ｃ，６Ｄは実施例１の開口部６Ａ，６Ｂと異なりクランクシャフト１１に垂直で気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面に沿って設けられる（開口部５Ｃ，５Ｄが沿っている仮想平面とは異なる）。
【００３７】
吸気側すなわち吸気の流れの方向で上流側から見た場合に、吸気ポート３Ｃが接続され
る開口部５Ｃの方が、吸気ポート３Ｄが接続される開口部５Ｄよりも、遠くに設けられている。他の３つの気筒についても同様の構成である。
【００３８】
図６は本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図５のＣＣ断面を示す図である。図６では図面が煩雑になることを避けるために排気ポート４Ｃ，４Ｄについては図示を省略した。本実施例では、開口部５Ｃは吸気バルブ８Ｃにより開閉され、開口部５Ｄは吸気バルブ８Ｄにより開閉される。
【００３９】
実施例１と同様、吸気ポート３Ｃ，３Ｄは気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面に沿って上下方向に並列して配置され、同一方向のタンブル流を形成することが可能な形状に構成されており、上側の吸気ポート３Ｃが接続される開口部５Ｃは下側の吸気ポート３Ｄが接続される開口部５Ｄよりも吸気の流れ方向で上流側から見た場合に遠くに配置されているため、上側の吸気ポート３Ｃから流入するガスは燃焼室２０の内壁面付近及びピストン１６頂面付近に局在し、下側の吸気ポート３Ｄから流入するガスは燃焼室２０の中央部上方の点火プラグ１４付近に局在する。
【００４０】
本実施例では、実施例１と同様、上側の吸気ポート３ＣにのみＥＧＲ通路１７が接続され、ＥＧＲガスは上側の吸気ポート３Ｃのみを介して燃焼室２０に流入する。ＥＧＲ通路１７にはＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３Ｃに流入するＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁１８が設けられる。また、上側の吸気ポート３ＡにおけるＥＧＲ通路１７の接続箇所より上流側には、吸気通路から上側の吸気ポート３Ａへの空気の流入を制御する制御弁１９が設けられる。
【００４１】
なお、本実施例においても、図１２に示すように、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３ＣへＥＧＲガスを流入させるか、吸気通路から上側の吸気ポート３Ｃへ空気を流入させるか、のいずれかの流路に選択的に切り換え可能な切替弁２２を備えた構成とすることもできる。
【００４２】
本実施例では上側の吸気ポート３Ｃ及び下側の吸気ポート３Ｄの両方に燃料噴射弁が設けられる（燃料噴射弁７Ｃ，７Ｄ）。そして、ＥＣＵ１５により、ＥＧＲガスの還流を行なわない運転条件ではＥＧＲ弁１８を閉弁し、燃料噴射弁７Ｃ、７Ｄ両方によって燃料噴射を行なう。図１２に示す切替弁２２を備えた構成の場合には、ＥＧＲガスの還流を行わない運転条件では、吸気通路から上側の吸気ポート３Ｃへ空気を流入させる流路が選択されるように切替弁２２を制御すれば良い。
【００４３】
一方、ＥＧＲガスの還流を行なう運転条件ではＥＧＲ弁１８を開弁して上側の吸気ポート３ＣにＥＧＲガスを還流させると共に、燃料噴射弁７Ｄのみによって燃料噴射を行ない、燃料噴射弁７Ｃによる燃料噴射を行なわないように制御が行なわれる。図１２に示す切替弁２２を備えた構成の場合には、ＥＧＲガスの還流を行う運転条件では、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３ＣへＥＧＲガスを流入させる流路が選択されるように切替弁２２を制御すれば良い。この場合、上側の吸気ポート３Ｃから燃焼室２０へＥＧＲガスのみを流入させることができる。この制御を行なうＥＣＵ１５が本発明における制御手段として機能する。燃料噴射弁７Ｄは本発明の第１の燃料噴射弁として機能し、燃料噴射弁７Ｃは本発明の第２の燃料噴射弁として機能する。
【００４４】
ＥＣＵ１５がこのような制御を行なうことにより、２つの吸気ポート３Ｃ、３Ｄの両方に燃料噴射弁が備わる構成においても、燃焼室２０内に形成される成層ガス分布におけるＥＧＲガスの層Ｇｅに燃料が混入することを抑制できるので、未燃成分の排出を抑制できる。
【００４５】
そして、燃焼室２０の中央部上方の点火プラグ１４の周辺に燃料と空気の混合気の層Ｇｍを形成し、その周囲及び下方の燃焼室２０の内壁面付近及びピストン１６頂面付近に燃料を含まないＥＧＲガスの層Ｇｅを形成することができるので、ＥＧＲガスの還流量を増大させても燃焼悪化を抑制できる。よって、燃焼悪化を抑制しつつＥＧＲ率を高めることが可能になる。
【００４６】
（実施例３）
図７は本発明の第３の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。以下、実施例１及び２との相違点を中心に説明する。図７に示すように、本実施例の内燃機関１では、下側の吸気ポート３Ｄ、２つの排気ポート４Ｃ，４Ｄ、これらが接続される燃焼室２０の上部に設けられる開口部５Ｄ，６Ｃ及び６Ｄは、実施例２と同様である。
【００４７】
本実施例と実施例２との相違点は、開口部５Ｃに接続される上側の吸気ポート３Ｃ１である。図７に示すように、本実施例では、上側の吸気ポート３Ｃ１の上流側の区間が、下側の吸気ポート３Ｄと同一の仮想平面（気筒２の中心軸線Ｃに平行でクランクシャフト１１に垂直な仮想平面）に沿って配置されてはいない。しかしながら、開口部５Ｃとの接続部近傍の比較的短い区間は下側の吸気ポート３Ｄと同一の仮想平面配置されるため、図７のＤＤ断面を示す図である図８に示されるように、実施例２と同等の吸気ポート構成になる。
【００４８】
なお、本実施例においても、ＥＧＲ弁１８及び制御弁１９の代わりに、図１３に示すように、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３Ｃ１へＥＧＲガスを流入させるか、吸気通路から上側の吸気ポート３Ｃ１へ空気を流入させるか、のいずれかの流路に選択的に切り換え可能な切替弁２３を備えた構成としても良い。
【００４９】
本実施例の特徴的構成は、図８に示すように、上側の吸気ポート３Ｃ１の開口部５Ｃとの接続部近傍の所定区間の内部を上下方向に区画し上側通路３Ｃ２及び下側通路３Ｃ３を形成する隔壁９と、上側の吸気ポート３Ｃ１の隔壁９より上流側から下側通路３Ｃ３へのガスの流入を遮断することができる遮断弁１０と、を備えている点である。
【００５０】
遮断弁１０が開弁した場合上側通路３Ｃ２及び下側通路３Ｃ３の両方を上側の吸気ポート３Ｃ１のガスが通過して燃焼室２０に流入し、遮断弁１０が閉弁した場合上側通路３Ｃ２のみを上側の吸気ポート３Ｃ１のガスが通過して燃焼室２０に流入する。図８は遮断弁１０が閉弁されている場合を示している。そして、ＥＣＵ１５は、ＥＧＲガスが還流する運転条件において、ＥＧＲ弁１８を開弁し、遮断弁１０を閉弁するように制御を行なう。本実施例では、遮断弁１０が本発明の遮断手段として機能し、前記制御を行なうＥＣＵ１５が本発明の第２の制御手段として機能する。
【００５１】
上側の吸気ポート３Ｃ２の上側通路３Ｃ２から燃焼室２０に流入するＥＧＲガスは、下側の吸気ポート３Ｄから燃焼室２０に流入するガスのタンブル流のより一層外側を旋回するので、下側の吸気ポート３Ｄから流入する空気と燃料の混合気と、上側の吸気ポート３Ｃ１から流入するＥＧＲガスとが混合することをより確実に回避することができる。ＥＧＲ弁１８を開弁し且つ制御弁１９を閉弁すれば、上側の吸気ポート３Ｃ１から燃焼室２０に流入するガスはＥＧＲガスのみになる。図１３の切替弁２３を備えた構成の場合には、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３Ｃ１へＥＧＲガスを流入させる流路が選択されるように切替弁２３を制御することにより、同様の効果が得られる。
【００５２】
よって、燃焼室２０の中央部上方に形成される混合気の層Ｇｍと、燃焼室２０の内壁面付近及び燃焼室２０の下方のピストン１６頂面付近に形成されるＥＧＲガスの層Ｇｅとがより確実に成層化される。従って、燃焼の悪化や未燃成分の排出をより確実に抑制しつつ
、ＥＧＲ率を高めることが可能になる。
【００５３】
（実施例４）
図９は本発明の第４の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。以下、実施例１から３との相違点を中心に説明する。図９に示すように、本実施例の内燃機関１では、吸気ポート３Ｅ，３Ｆが接続される開口部５Ｅ，５Ｆは、クランクシャフト１１に平行で気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面に沿って燃焼室上部に設けられる。また、排気ポート４Ｅ，４Ｆが接続される開口部６Ｅ，６Ｆも、クランクシャフト１１に平行で気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面に沿って燃焼室上部に設けられる（開口部５Ｅ，５Ｆが沿っている仮想平面とは異なる）。
【００５４】
本実施例では、図９に示すように、吸気ポート３Ｅ，３Ｆを流れる吸気の向きが気筒配列方向に沿う向きになるように吸気ポート３Ｅ，３Ｆを配置することにより、吸気ポート３Ｅ，３Ｆが気筒２の中心軸線Ｃに平行な同一の仮想平面に沿って上下方向に並列して配置され、後方側すなわち吸気の流れの方向で上流側から見た場合に、吸気ポート３Ｅが接続される開口部５Ｅの方が、吸気ポート３Ｆが接続される開口部５Ｆよりも、遠くに設けられるように構成している。他の３つの気筒についても同様の構成である。
【００５５】
図１０は本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図であり、図９のＥＥ断面を示す図である。図１０では図面が煩雑になることを避けるために排気ポート４Ｅ，４Ｆについては図示を省略した。本実施例では、開口部５Ｅは吸気バルブ８Ｅにより開閉され、開口部５Ｆは吸気バルブ８Ｆにより開閉される。
【００５６】
実施例１から３と同様、吸気ポート３Ｅ，３Ｆは気筒２の中心軸線Ｃに平行な仮想平面に沿って上下方向に並列して配置され、同一方向のタンブル流を形成することが可能な形状に構成されており、上側の吸気ポート３Ｅが接続される開口部５Ｅは下側の吸気ポート３Ｆが接続される開口部５Ｆよりも吸気の流れ方向で上流側から見た場合に遠くに配置されているため、上側の吸気ポート３Ｅから流入するガスは燃焼室２０の内壁面付近及びピストン１６頂面付近に局在し、下側の吸気ポート３Ｆから流入するガスは燃焼室２０の中央部上方の点火プラグ１４付近に局在する。
【００５７】
本実施例では、上側の吸気ポート３ＥにのみＥＧＲ通路１７が接続され、ＥＧＲガスは上側の吸気ポート３Ｅのみを介して燃焼室２０に流入する。上側の吸気ポート３Ｅには、実施例３の上側の吸気ポート３Ｃ１と同様に、開口部５Ｅとの接続部近傍に隔壁９が設けられ、上側通路３Ｅ１及び下側通路３Ｅ２に区画されており、下側通路３Ｅ２へのガスの流入を遮断可能な遮断弁１０が設けられる。ＥＧＲ通路１７にはＥＧＲ通路１７を開閉するＥＧＲ弁１８が設けられる。上側の吸気ポート３ＥにおけるＥＧＲ通路１７の接続箇所より上流側には、吸気通路３から上側の吸気ポート３Ｅへの空気の流入を制御する制御弁１９が設けられる。
【００５８】
なお、図１４に示すように、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３ＥへＥＧＲガスを流入させるか、吸気通路３から上側の吸気ポート３Ｅへ空気を流入させるか、のいずれかの流路に選択的に切り換え可能な切替弁２４を備えた構成とすることもできる。
【００５９】
本実施例では、上側の吸気ポート３Ｅと下側の吸気ポート３Ｆとに分岐する箇所より上流側の吸気通路３に燃料噴射弁７が設けられる。従って、本実施例では、制御弁１９を開弁した場合、及び吸気通路３から上側の吸気ポート３Ｅへ空気が流入する流路が選択されるよう切替弁２４を制御した場合、燃料は上側の吸気ポート３Ｅと下側の吸気ポート３Ｆの両方に流入する。
【００６０】
従って、本実施例においては、燃焼室２０内に形成されるガス分布は、下側の吸気ポート３Ｆから流入する空気及び燃料の混合ガスにより燃焼室２０の中央部上方の点火プラグ１４近傍の領域に形成される層Ｇｍと、上側の吸気ポート３Ｅから流入するＥＧＲガス及び燃料の混合ガスにより燃焼室２０の内壁面付近及び下方のピストン１６頂面付近に形成される層Ｇｅとに成層化したガス分布となる。この場合、ＥＧＲガスの層Ｇｅに燃料が混入することになるものの、点火プラグ１４の近傍にはＥＧＲガスを含まない空気と燃料のみの可燃混合気が局在することになるため、良好な燃焼が行なわれる。従って、燃焼悪化を抑制しつつＥＧＲ率を高めることができる。
【００６１】
なお、ＥＧＲガスを還流させる運転条件において、ＥＧＲ弁１８を開弁し且つ制御弁１９を閉弁した場合、及び、ＥＧＲ通路１７から上側の吸気ポート３ＥへＥＧＲガスが流入する流路が選択されるように切替弁２４を制御した場合は、燃料及び空気は吸気ポート３Ｅからは流入しない。
【００６２】
以上説明した各実施例は本発明の実施形態の例示を旨とするものであり、本発明の範囲内において可能な限り組み合わせたり変更を加えたりすることが可能である。例えば、４気筒直列エンジン以外のエンジンにも適用可能であるし、筒内噴射式内燃機関にも適用できる。筒内噴射式内燃機関に適用する場合、下側の吸気ポートから燃焼室内に流入するガスにより形成される層に向かって燃料を噴射することが好ましい。
【００６３】
また、２つの吸気ポートが接続される２つの開口部が沿っている仮想平面や、２つの吸気ポートがそれに沿って並列に配置される仮想平面は、気筒中心軸線に平行な平面であればクランクシャフトに平行や垂直でなくても良い。また、排気ポートは２つである必要はない。吸気ポートが接続される開口部と排気ポートが接続される開口部とは実施例の図ではほぼ同じ大きさになっているが、この限りではない。
【００６４】
ＥＧＲ通路は各気筒の上側の吸気ポートに個別に接続しても良いし、各気筒の上側の吸気ポートのみが接続される第１の吸気マニホールドと、各気筒の下側の吸気ポートのみが接続される第２の吸気マニホールドとを備え、第１の吸気マニホールドにＥＧＲ通路を接続して第１の吸気マニホールドにＥＧＲガスを還流させても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
３Ａ   上側の吸気ポート
３Ｃ   上側の吸気ポート
３Ｃ１ 上側の吸気ポート
３Ｅ   上側の吸気ポート
３Ｃ２ 上側通路
３Ｅ１ 上側通路
３Ｃ３ 下側通路
３Ｅ２ 下側通路
３Ｂ   下側の吸気ポート
３Ｄ   下側の吸気ポート
３Ｆ   下側の吸気ポート
４Ａ   排気ポート
４Ｂ   排気ポート
４Ｃ   排気ポート
４Ｄ   排気ポート
４Ｅ   排気ポート
４Ｆ   排気ポート
５Ａ   開口部
５Ｂ   開口部
５Ｃ   開口部
５Ｄ   開口部
５Ｅ   開口部
５Ｆ   開口部
６Ａ   開口部
６Ｂ   開口部
６Ｃ   開口部
６Ｄ   開口部
６Ｅ   開口部
６Ｆ   開口部
７     燃料噴射弁
７Ａ   燃料噴射弁
７Ｂ   燃料噴射弁
７Ｃ   燃料噴射弁
７Ｄ   燃料噴射弁
８Ａ   吸気バルブ
８Ｂ   吸気バルブ
８Ｃ   吸気バルブ
８Ｄ   吸気バルブ
８Ｅ   吸気バルブ
８Ｆ   吸気バルブ
９     隔壁
１０   遮断弁
１１   クランクシャフト
１４   点火プラグ
１５   ＥＣＵ
１６   ピストン
１７   ＥＧＲ通路
１８   ＥＧＲ弁
１９   制御弁
２０   燃焼室
２１   切替弁
２２   切替弁
２３   切替弁
２４   切替弁
【図１】
0005447128.tif 000002
【図２】
0005447128.tif 000003
【図３】
0005447128.tif 000004
【図４】
0005447128.tif 000005
【図５】
0005447128.tif 000006
【図６】
0005447128.tif 000007
【図７】
0005447128.tif 000008
【図８】
0005447128.tif 000009
【図９】
0005447128.tif 000010
【図１０】
0005447128.tif 000011
【図１１】
0005447128.tif 000012
【図１２】
0005447128.tif 000013
【図１３】
0005447128.tif 000014
【図１４】
0005447128.tif 000015