(57)【要約】【課題】  ターボチャージャを備えた自動車用エンジン等に付設される排気ガス再循環装置において、燃焼室へのＥＧＲガスの効果的な導入を実現する。【解決手段】  ターボチャージャ４１による過給が行われるようになると、エンジンＥＣＵ１０は、アクセルペダルの踏込量に応じてスロットルバルブ４７を更に大きく開弁し、シャッタバルブ５５を全閉とし、ＥＧＲ制御弁９を全開としたうえで、第１，第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３によって第１吸気バルブ１１の開弁タイミングを第２吸気バルブ１２の開弁タイミングに対して大きく進角させる。この状態で、エンジンＥＣＵ１０は、加圧ポンプ６１を起動することでＥＧＲ配管８内のＥＧＲガスを加圧し、クールドＥＧＲガスをＥＧＲ制御弁９側に圧送する。【選択図】      図１０
2014058914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを含むターボチャージャと、前記排気通路における前記タービンの下流に設けられた触媒装置とを備えた内燃機関に付設され、前記排気通路内の排気ガスをＥＧＲガスとして前記吸気通路を介して燃焼室に環流させる排気ガス再循環装置であって、
前記排気通路と前記吸気通路とを連通させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を通過する前記ＥＧＲガスの加圧に供される加圧ポンプとを備えたことを特徴とする排気ガス再循環装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ通路は、前記排気通路における前記触媒装置の下流と、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流とを連通させることを特徴とする、請求項１に記載された排気ガス再循環装置。
【請求項３】
前記内燃機関が気筒ごとに第１の吸気バルブと第２の吸気バルブとを備え、
前記吸気通路は、前記第１の吸気バルブに至る第１の吸気通路と、前記第２の吸気バルブに至る第２の吸気通路とに分岐し、
前記吸気通路には、当該吸気通路を通過する吸入空気の量を制御するスロットルバルブが設けられ、
前記第１の吸気通路には、当該第１の吸気通路への吸入空気の流入を阻止するためのシャッタバルブが設けられ、
前記ＥＧＲ通路には、当該ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ制御弁が設けられ、
前記ＥＧＲ通路は、前記第１の吸気通路における前記第１の流量制御弁の下流に連通することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された排気ガス再循環装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記第１の吸気バルブの開弁タイミングを可変制御する第１の可変動弁手段を備えたことを特徴とする、請求項３に記載された排気ガス再循環装置。
【請求項５】
前記シャッタバルブ、前記ＥＧＲ制御弁、前記加圧ポンプ、前記第１の可変動弁手段を駆動制御する駆動制御手段を備え、
所定の運転領域において、前記駆動制御手段は、
前記ＥＧＲ制御弁を開弁する一方で前記シャッタバルブを閉弁し、前記加圧ポンプを作動させて前記第１の吸気通路を介して気筒内にＥＧＲガスを導入し、
前記第２の吸気バルブの開弁タイミングを前記第１の吸気バルブの開弁タイミングよりも遅角させた状態で前記第２の吸気通路を介して気筒内に吸入空気を導入することを特徴とする、請求項４に記載された排気ガス再循環装置。
【請求項６】
前記シャッタバルブ、前記ＥＧＲ制御弁および前記第１の可変動弁手段を駆動制御する駆動制御手段を備え、
所定の運転領域において、前記駆動制御手段は、
前記ＥＧＲ制御弁を閉弁する一方で前記シャッタバルブを開弁し、前記第１の吸気通路を介して気筒内に吸入空気を導入し、
前記第２の吸気バルブの開弁タイミングを前記第１の吸気バルブの開弁タイミングよりも遅角させた状態で、前記第２の吸気通路を介して気筒内に吸入空気を導入することを特徴とする、請求項４に記載された排気ガス再循環装置。
【請求項７】
前記第２の吸気バルブの開弁タイミングを可変制御する第２の可変動弁手段を備えたことを特徴とする、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャを備えた自動車用エンジン等に付設される排気ガス再循環装置に係り、詳しくは、燃焼室へのＥＧＲガスの効果的な導入を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは、熱効率の向上や有害排出ガス成分の低減を図るべく、不活性気体である排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気系から燃焼室に再循環させる排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation：以下、ＥＧＲと記す）装置が広く採用されている。ターボチャージャを備えたエンジンに採用されるＥＧＲ装置としては、タービンの上流からコンプレッサの下流にＥＧＲガスを環流させるもの（High Pressure Loop方式：以下、ＨＰＬ方式と記す）、タービンおよび触媒装置の下流からコンプレッサの上流にＥＧＲガスを環流させるもの（Low Pressure Loop方式：以下、ＬＰＬ方式と記す）、ＨＰＬ方式とＬＰＬ方式とを組み合わせたデュアルＥＧＲ方式（特許文献１参照）が公知となっている。なお、ＥＧＲ装置では、ＥＧＲガスを流通させるＥＧＲ配管の管路にＥＧＲ制御弁を設置し、エンジンの運転状況に応じてＥＧＲ制御弁の開度を制御することにより、適正な環流量をもってＥＧＲガスを環流させるようにしている。
【特許文献１】特開２０１０−３８１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＧＲ装置を備えたターボチャージャ付きのガソリンエンジンの場合、燃焼室に大量のＥＧＲガスを導入することにより、有効圧縮比が上昇して熱効率（燃費や出力、トルク）が向上する他、燃焼温度が低くなることで燃焼後の燃焼室表面温度も低下し、点火前ガス温度の低下やホットスポットの減少によるノック（ノッキング）の抑制や、ＮＯｘ排出量の低減による触媒装置の小型化（すなわち、触媒用貴金属の削減によるコストダウン）等も図ることができる。
【０００４】
しかしながら、上述したＨＰＬ方式では、タービンの上流からのＥＧＲガス（すなわち、触媒装置によって浄化されてない排気ガス）を環流させることから、ＥＧＲガスに含まれているカーボン等によってＥＧＲ配管の詰まりやＥＧＲ制御弁の固着がもたらされることがあった。そして、ＨＰＬ方式の場合、過給運転領域では、吸気圧力が排気圧力よりも高くなることで、ＥＧＲガスを吸気系に導入することが困難になる問題もあった。また、ＬＰＬ方式では、触媒装置の下流とコンプレッサの上流との間の距離が長いため、ＥＧＲ制御弁の開度を変化させても燃焼室に導入されるＥＧＲガスの量が直ぐには変化せず（すなわち、制御タイムラグが生じ）、過渡運転時における燃焼が悪化して出力の低下や有害排出ガス成分の増大が生じることが避けられなかった。
【０００５】
そこで、本発明者等は、タービンおよび触媒装置の下流からコンプレッサの下流にＥＧＲガスを環流させることを検討したが、この場合、ＥＧＲガスの圧力がＨＰＬ方式の場合よりも更に低くなることから、吸気圧力が上昇する過給運転時にはＥＧＲガスを吸気系に導入することができなかった。
【０００６】
一方、大量に導入したＥＧＲガスが吸入空気（新気）に混入すると、点火プラグの電極近傍のＥＧＲガス濃度が高くなって着火性が悪化するだけでなく、火炎伝播速度の低下によってエンドガス（点火プラグから離れた部位の未燃ガス）の自発火によるノックが発生する虞もあった。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ターボチャージャを備えた自動車用エンジン等に付設される排気ガス再循環装置において、燃焼室へのＥＧＲガスの効果的な導入を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面では、排気通路（５，６）に設けられたタービン（４３）と吸気通路（３，４）に設けられたコンプレッサ（４２）とを含むターボチャージャ（４１）と、前記排気通路における前記タービンの下流に設けられた触媒装置（７）とを備えた内燃機関（Ｅ）に付設され、前記排気通路内の排気ガスをＥＧＲガスとして前記吸気通路を介して燃焼室に環流させる排気ガス再循環装置であって、前記排気通路と前記吸気通路とを連通させるＥＧＲ通路（８）と、前記ＥＧＲ通路を通過する前記ＥＧＲガスの加圧に供される加圧ポンプ（６１）とを備えた。
【０００９】
また、第２の側面では、前記ＥＧＲ通路は、前記排気通路における前記触媒装置の下流と、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流とを連通させる。
【００１０】
また、第３の側面では、前記内燃機関が気筒ごとに第１の吸気バルブ（１１）と第２の吸気バルブ（１２）とを備え、前記吸気通路は、前記第１の吸気バルブに至る第１の吸気通路（５２）と、前記第２の吸気バルブに至る第２の吸気通路（５４）に分岐し、前記吸気通路には、当該吸気通路を通過する吸入空気の量を制御するスロットルバルブ（４７）が設けられ、前記第１の吸気通路には、当該第１の吸気通路への吸入空気の流入を阻止するためのシャッタバルブ（５５）が設けられ、前記ＥＧＲ通路には、当該ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ制御弁（９）が設けられ、前記ＥＧＲ通路は、前記第１の吸気通路における前記シャッタバルブの下流に連通する。
【００１１】
また、第４の側面では、前記内燃機関は、前記第１の吸気バルブの開弁タイミングを可変制御する第１の可変動弁手段（２１）を備えた。
【００１２】
また、第５の側面では、前記シャッタバルブ、前記ＥＧＲ制御弁、前記加圧ポンプ、前記第１の可変動弁手段を駆動制御する駆動制御手段を備え、所定の運転領域において、前記駆動制御手段は、前記ＥＧＲ制御弁を開弁する一方で前記シャッタバルブを閉弁し、前記加圧ポンプを作動させて前記第１の吸気通路を介して気筒内にＥＧＲガスを導入し、前記第２の吸気バルブの開弁タイミングを前記第１の吸気バルブの開弁タイミングよりも遅角させた状態で前記第２の吸気通路を介して気筒内に吸入空気を導入する。
【００１３】
また、第６の側面では、前記シャッタバルブ、前記ＥＧＲ制御弁および前記第１の可変動弁手段を駆動制御する駆動制御手段を備え、所定の運転領域において、前記駆動制御手段は、前記ＥＧＲ制御弁を閉弁する一方で前記シャッタバルブを開弁し、前記第１の吸気通路を介して気筒内に吸入空気を導入し、前記第２の吸気バルブの開弁タイミングを前記第１の吸気バルブの開弁タイミングよりも遅角させた状態で、前記第２の吸気通路を介して気筒内に吸入空気を導入する。
【００１４】
また、第７の側面では、前記第２の吸気バルブの開弁タイミングを可変制御する第２の可変動弁手段（２３）を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の側面によれば、ターボチャージャによる過給が行われて吸気圧力が高くなった状態においても、加圧ポンプで加圧することによってＥＧＲガスを気筒内に円滑に供給することができる。また、第２の側面によれば、触媒装置で浄化されたＥＧＲガスをコンプレッサの下流から気筒内に供給することができる。また、第３の側面によれば、シャッタバルブとＥＧＲ制御弁とを駆動制御することにより、気筒への新気（あるいは、混合気）およびＥＧＲガスの導入を自在に制御することができる。また、第４の側面によれば、第１の可変動弁手段によって第１の吸気バルブの開弁タイミングを変化させることにより、内燃機関の運転状態に応じて新気やＥＧＲガスの導入時期を好適に設定することができる。また、第５の側面によれば、気筒に対して、吸入行程前期にＥＧＲガスのみが導入され、吸入行程中期に新気とＥＧＲガスとが導入され、吸入行程後期に新気のみが導入される。これにより、点火直前（圧縮行程末期）の燃焼室においては、点火プラグの周囲に適正混合比を有する混合気が存在し、混合気の周囲に混合気−ＥＧＲガス混合体が存在し、エンドガス部にＥＧＲガスが存在することになり、点火プラグによる着火性が向上し、有効圧縮比の上昇によって熱効率（燃費や出力、トルク）が向上し、更にエンドガスの自発火に起因するノックも効果的に抑制される。また、第６の側面によれば、第１，第２の吸気通路を介して多量の新気（あるいは、混合気）が気筒内に導入され、内燃機関の発生トルクを高めることが可能となる。また、第７の側面によれば、第２の吸気バルブの開弁タイミングを変化させることで、内燃機関の運転状態に応じて内部ＥＧＲや新気導入期間等を可変制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】実施形態に係る吸気カムシャフトの縦断面図である。
【図３】図２中のIII−III拡大断面図である。
【図４】アイドル運転時におけるエンジンシステムの作動説明図である。
【図５】アイドル運転時におけるバルブタイミングを示す図である。
【図６】低中負荷運転時におけるエンジンシステムの作動説明図である。
【図７】低中負荷運転時におけるバルブタイミングを示す図である。
【図８】高負荷運転時におけるエンジンシステムの作動説明図である。
【図９】高負荷運転時におけるバルブタイミングを示す図である。
【図１０】ＥＧＲブースト運転時におけるエンジンシステムの作動説明図である。
【図１１】ＥＧＲブースト運転時におけるバルブタイミングを示す図である。
【図１２】ＥＧＲブースト運転時における吸気行程前期の筒内流を示す図である。
【図１３】ＥＧＲブースト運転時における吸気行程中期の筒内流を示す図である。
【図１４】ＥＧＲブースト運転時における吸気行程後期の筒内流を示す図である。
【図１５】ＥＧＲブースト運転時における点火直前の燃焼室内の状態を示す図である。
【図１６】高トルク運転時におけるエンジンシステムの作動説明図である。
【図１７】高トルク運転時におけるバルブタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を自動車用エンジンシステムに適用した一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
≪実施形態の構成≫
図１に示すように、本実施形態のエンジンシステム１は、ＤＯＨＣ４バルブ型の直列３気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）Ｅを中核に、エアクリーナ２や吸気管３、吸気マニホールド４等からなる吸気装置と、排気マニホールド５や排気管６、三元触媒７等からなる排気装置と、ＥＧＲ配管８やＥＧＲ制御弁９等からなるＥＧＲ装置と、エンジンシステム１を統括制御するエンジンＥＣＵ１０（図１のみに記載）とを備えている。
【００１９】
＜エンジン＞
エンジンＥは、第１，第２吸気バルブ１１，１２、一対の排気バルブ１３、点火プラグ１４および燃料噴射弁１５を各気筒の燃焼室１９に備えるとともに、第１，第２吸気バルブ１１，１２を開閉駆動する吸気カムシャフト１６と、排気バルブ１３を開閉駆動する排気カムシャフト１７とをシリンダヘッド２０に回転自在に保持している。なお、本実施形態のような直噴方式に代えて、吸気管３内に燃料を噴射する吸気管噴射方式や吸気ポート５１，５２（後述）内に燃料を噴射するポート噴射方式を採用してもよい。
【００２０】
図２に示すように、吸気カムシャフト１６は、右端の第１吸気側ＶＴＣ（Variable Timing Control）アクチュエータ２１によって駆動されるアウタカムシャフト２２と、左端の第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ２３によって駆動されるインナカムシャフト２４と、アウタカムシャフト２２の外周に形成された第１カム２５と、アウタカムシャフト２２に対して所定の角度範囲で相対摺動可能に外嵌するとともに固定ピン２６を介してインナカムシャフト２４に連結された第２カム２７とを備えている。どちらも図示しないロッカアームを介して、第１カム２５は第１吸気バルブ１１を駆動し、第２カム２７は第２吸気バルブ１２を駆動する。
【００２１】
図３にも示すように、アウタカムシャフト２２は、インナカムシャフト２４に外嵌しており、インナカムシャフト２４に対して所定の角度範囲で相対回転可能となっている。両吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３は、ハウジング２１ａ，２３ａや両カムシャフト２２，２４に固着されたロータ２１ｂ，２３ｂ等からなる公知の油圧作動式であり、アウタカムシャフト２２やインナカムシャフト２４から供給された作動油により、アウタカムシャフト２２（すなわち、第１カム２５）あるいはインナカムシャフト２４（すなわち、第２カム２７）の回転位相を正逆両回転方向に変化させる。第１吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１（ハウジング２１ａ）の外周にはカムチェーンスプロケット２８が一体に形成されており、このカムチェーンスプロケット２８と図示しないクランクスプロケットとにカムチェーン２９が巻き掛けられている。両吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３は、エンジンＥＣＵ１０によって駆動制御される。なお、本実施形態の吸気カムシャフト１６は、本出願人の特許発明（特許第４７４７１５８号）に記載された吸気カムシャフトと略同一の構成を有している。
【００２２】
一方、排気カムシャフト１７は、排気側ＶＴＣアクチュエータ３１を図１中右端に備えており、この排気側ＶＴＣアクチュエータ３１によってカム位相が連続的に可変制御される。排気側ＶＴＣアクチュエータ３１は、上述した第１吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１と同様の構造を有しており、カムチェーン２９が巻き掛けられるカムチェーンスプロケット３２がその外周に一体に形成されている。排気側ＶＴＣアクチュエータ３１も、両吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３と同様に、エンジンＥＣＵ１０によって駆動制御される。
【００２３】
＜吸気装置＞
前述したように、吸気装置は、上流側から順にエアクリーナ２や吸気管３、吸気マニホールド４等から構成されている。吸気管３の管路には、ターボチャージャ４１のコンプレッサ４２と、インタクーラ４５とが上流側から順に介装され、下流端側にスロットルバルブ４７とＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）４８を備えたアイドルバイパス路４９とが設置されている。本実施形態のスロットルバルブ４７は、アクセルペダルの踏込量等に応じ、エンジンＥＣＵ１０によって開閉制御されるドライブバイワイヤ式である。
【００２４】
吸気マニホールド４は、吸気管３の下流端とシリンダヘッド２０との間に介装されており、吸気管３から各気筒の第１吸気ポート５１（すなわち、第１吸気バルブ１１）に至る第１マニホールド部５２と、吸気管３から各気筒の第２吸気ポート５３（すなわち、第２吸気バルブ１１）に至る第２マニホールド部５４とからなっている。第１マニホールド部５２の上流端側には全開／全閉式のシャッタバルブ５５が設けられており、シャッタバルブ５５が閉鎖されると吸気管３から第１吸気ポート５１への新気の流入が停止される。シャッタバルブ５５は、上述した吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３や排気側ＶＴＣアクチュエータ３１と同様に、エンジンＥＣＵ１０によって駆動制御される。
【００２５】
＜排気装置＞
前述したように、排気装置は、上流側から順に排気マニホールド５や排気管６、三元触媒７等から構成されている。排気マニホールド５は、シリンダヘッド２０と排気管６との間に介装されており、各気筒の排気ポート５７（すなわち、排気バルブ１３）からの排気ガスを排気管６に排出する。排気管６の管路には、三元触媒７の上流側にターボチャージャ４１のタービン４３が介装されている。前述のコンプレッサ４２とタービン４３とはシャフト４４によって連結されており、排気管６を流れる排気ガスによってタービン４３が回転駆動されると、タービン４３と一体にコンプレッサ４２が回転することで吸気管３内の吸入空気が加圧される（すなわち、過給が行われる）。
【００２６】
＜ＥＧＲ装置＞
前述したように、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ配管８やＥＧＲ制御弁９等から構成されている。ＥＧＲ配管８は、排気管６における三元触媒７の下流と、第１マニホールド部５２におけるシャッタバルブ５５の下流とを接続している。ＥＧＲ配管８の管路には、ＥＧＲ制御弁９の上流に、加圧ポンプ６１と水冷式のＥＧＲクーラ６５とが上流側から順に設置されている。本実施形態の加圧ポンプ６１は一対のロータ６２を有する電動式のルーツコンプレッサであり、エンジンＥＣＵ１０によって駆動制御されることにより、排気管６から取り込んだＥＧＲガス（すなわち、排気ガス）を加圧し、第１マニホールド部５２側に供給する。なお、加圧ポンプ６１は、ＥＧＲ配管８を通過するＥＧＲガスの流通を阻害しないように、非稼働時においてもＥＧＲガスの圧力によってロータ６２が自由に回転する。なお、加圧ポンプとしては、電磁クラッチを備えたクランク駆動式ルーツコンプレッサや電動式ベーンコンプレッサ等、種々の形式のものが採用可能である。一方、ＥＧＲ制御弁９は、エンジンＥＣＵ１０によって駆動制御される電動式のものであり、弁体９ａが全開から全閉までの開弁量で開閉することによってＥＧＲ配管８を通過するＥＧＲガスの量を無段階に変化させる。
【００２７】
≪実施形態の作用≫
エンジンＥが始動されると、エンジンＥＣＵ１０は、運転者によるアクセルペダルの踏込量やエンジン回転速度、吸気温度、冷却水温度等に基づき、スロットル開度や燃料噴射量、点火時期等を決定してスロットルバルブ４７や燃料噴射弁１５、点火プラグ１４を駆動するとともに、吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３や排気側ＶＴＣアクチュエータ３１、シャッタバルブ５５、ＥＧＲ制御弁９、加圧ポンプ６１を駆動制御する。
【００２８】
＜アイドル運転時＞
エンジンＥがアイドル運転状態である場合、エンジンＥＣＵ１０は、図４に示すように、スロットルバルブ４７を全閉した状態でＩＳＣＶ４８による吸気量制御を行い、シャッタバルブ５５およびＥＧＲ制御弁９を全閉としたうえで、図５に示すように、排気バルブ１３とのバルブオーバラップを無くすべく、第１吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１（あるいは、第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ２３）によって第２吸気バルブ１２の開弁タイミングを遅角させる。これにより、第２吸気ポート５３からの新気のみが流入することで気筒内には強いスワール流が発生し、バルブオーバラップが無い（すなわち、内部ＥＧＲが行われない）こともあいまって安定した燃焼が実現される。
【００２９】
＜低中負荷運転時＞
エンジンＥが低中負荷運転である場合、エンジンＥＣＵ１０は、図６に示すように、アクセルペダルの踏込量に応じてスロットルバルブ４７を開弁するとともに、シャッタバルブ５５およびＥＧＲ制御弁９を全閉としたうえで、図７に示すように、排気バルブ１３との間に適切なバルブオーバラップが生じるように、第１吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１（あるいは、第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ２３）によって第２吸気バルブ１２の開弁タイミングを適宜進角させる。これにより、第２吸気ポート５３からのみ新気が流入することで気筒内には強いスワール流が発生する一方、バルブオーバラップによって内部ＥＧＲガスが導入され、安定した燃焼が得られるとともに、ポンピングロスの低減や排気熱エネルギの回収によって燃費および燃焼状態の向上も実現される。
【００３０】
＜高負荷運転時＞
エンジンＥが高負荷運転である場合、エンジンＥＣＵ１０は、図８に示すように、アクセルペダルの踏込量に応じてスロットルバルブ４７を大きく開弁し、シャッタバルブ５５を全閉し、ＥＧＲ制御弁９を所定の開弁量をもって開弁したうえで、図９に示すように、排気バルブ１３とのバルブオーバラップを無くすように、第１，第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３によって第１，第２吸気バルブ１１，１２の開弁タイミングを制御する。これにより、第１吸気ポート５１から気筒内にクールドＥＧＲガス（ＥＧＲクーラ６５によって冷却されたＥＧＲガス）が導入され、有効圧縮比の上昇やポンピングロスの低減によってエンジンＥの熱効率（燃費や出力、トルク）が向上する他、燃焼温度の低下によって燃費の向上やＮＯｘ排出量の低減が実現される。なお、第２吸気バルブ１２の開弁タイミングは、出力やトルクの向上、点火プラグ１４による着火性の向上を図るために、第１吸気バルブ１１の開弁タイミングよりも若干遅くするとともに、エンジン回転速度が高くなるに連れて吸気慣性効果を得るために遅角させる（遅閉じさせる）。
【００３１】
＜ＥＧＲブースト運転時＞
エンジン回転速度が高くなってターボチャージャ４１による過給が行われるようになると、エンジンＥＣＵ１０は、図１０に示すように、アクセルペダルの踏込量に応じてスロットルバルブ４７を更に大きく開弁し、シャッタバルブ５５を全閉とし、ＥＧＲ制御弁９を全開としたうえで、図１１に示すように、第１，第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３によって第１吸気バルブ１１の開弁タイミングを第２吸気バルブ１２の開弁タイミングを高負荷運転時よりも進角させる。この状態で、エンジンＥＣＵ１０は、加圧ポンプ６１を起動することでＥＧＲ配管８内のＥＧＲガスを加圧し、クールドＥＧＲガスをＥＧＲ制御弁９側に圧送する。
【００３２】
ピストン７０が下降し始める吸気行程前期においては、図１２に示すように、第２吸気バルブ１２のみが先ず開弁することにより、第１吸気ポート５１からのクールドＥＧＲガスがスワール流を伴って気筒内に流入する。また、ピストン７０がある程度下降する吸気行程中期においては、図１３に示すように、両吸気バルブ１１，１２が開弁することにより、第１吸気ポート５１からのクールドＥＧＲガスと第２吸気ポート５３からの新気とがタンブル流を伴って気筒内に流入する。この際、クールドＥＧＲガスは、加圧ポンプ６１によって加圧されているため、過給された新気の圧力が高い場合にも気筒内に円滑に流入する。そして、ピストン７０が下死点近傍にまで下降する吸気行程後期においては、図１４に示すように、第１吸気バルブ１１のみが開弁することにより、第２吸気ポート５３からの新気がスワール流を伴って気筒内に流入する。
【００３３】
このような経過により、圧縮行程における気筒内では、下方部分にクールドＥＧＲガスが滞留し、中間部分に新気とクールドＥＧＲガスとの混合体（新気−ＥＧＲガス混合体）が滞留し、上方部分に新気が滞留することになる。その結果、図１５に示すように、点火直前（圧縮行程末期）の燃焼室１９においては、点火プラグ１４の周囲にＥＧＲガスを含まない混合気（新気と、燃料噴射弁１５から噴射された燃料との混合気体）が存在し、混合気の周囲に混合気−ＥＧＲガス混合体が存在し、エンドガス部（燃焼室１９の縁部）には酸素を含まないクールドＥＧＲガスが存在することになる。これにより、点火プラグ１４による着火性が向上し、有効圧縮比の上昇によって熱効率（燃費や出力、トルク）が向上し、更にエンドガスの自発火に起因するノックも効果的に抑制される。
【００３４】
＜高トルク運転時＞
過給運転中に急加速等が行われると、エンジンＥＣＵ１０は、図１６に示すように、アクセルペダルの踏込量に応じてスロットルバルブ４７を更に大きく開弁し、シャッタバルブ５５を全開とし、ＥＧＲ制御弁９を全閉としたうえで、図１７に示すように、第１，第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ２１，２３によって第１吸気バルブ１１の開弁タイミングと第２吸気バルブ１２の開弁タイミングとを大きくずらす（図１６では、第１吸気バルブ１１の開弁タイミングを第２吸気バルブ１２の開弁タイミングをＥＧＲブースト運転時よりも進角させる）。これにより、気筒内には両吸気ポート５１，５２から比較的長期間にわたって（すなわち、比較的大量の）新気が流入し、高い出力（すなわち、大きなトルク）が発生することになる。
【００３５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は自動車に搭載されるガソリンエンジンシステムに係るものであるが、本発明は自動車用以外のエンジンシステムやディーゼルエンジンシステム等にも当然に採用可能である。また、上記実施形態は、ＥＧＲ装置に加圧ポンプを備えたエンジンシステムに本発明を適用したものであるが、本発明は、加圧ポンプを備えないＨＰＬ方式のＥＧＲ装置を有するエンジンシステムにも適用可能である。また、エンジンを始め、吸気装置や排気装置、ＥＧＲ装置の具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１      エンジンシステム
３      吸気管（吸気通路）
４      吸気マニホールド
５      排気マニホールド
６      排気管（排気通路）
７      三元触媒（触媒装置）
８      ＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）
９      ＥＧＲ制御弁
１０    エンジンＥＣＵ（駆動制御手段）
１１    第１吸気バルブ
１２    第２吸気バルブ
１６    吸気カムシャフト
１９    燃焼室
２１    第１吸気側ＶＴＣアクチュエータ（第１の可変動弁手段）
２３    第２吸気側ＶＴＣアクチュエータ（第２の可変動弁手段）
４１    ターボチャージャ
４２    コンプレッサ
４３    タービン
４７    スロットルバルブ
５１    第１吸気ポート
５２    第１マニホールド部（第１の吸気通路）
５３    第２吸気ポート
５４    第２マニホールド部（第２の吸気通路）
５５    シャッタバルブ
６１    加圧ポンプ
Ｅ      エンジン（内燃機関）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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