(57)【要約】【課題】内燃機関の筒内において第１ガスと第２ガスとの成層分布を簡単に実現できる内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】排気濃度が希薄なＥＧＲリーンガス（第１ガス）が流れる通路２２がエンジン１０のスワール生成ポート１２に接続され、排気濃度が濃厚なＥＧＲリッチガス（第２ガス）が流れる通路２５がエンジン１０のタンブル生成ポート１３に接続される。通路２５にはＥＧＲリッチガスの吸気流量を調整する吸気制御バルブ４２が設けられる。ＥＣＵ５０は、ＥＧＲリッチガスの吸気流量がＥＧＲリーンガスの吸気流量よりも少なくなるように、吸気制御バルブ４２の開度を絞る。これにより、吸気行程終了時の筒内において、下部にＥＧＲリーンガスを、上部にＥＧＲリッチガスを配置した成層分布を簡単に実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の吸気ポート（１２）及び第２の吸気ポート（１３）を有した内燃機関（１０）の前記第１の吸気ポートから第１ガスを前記内燃機関の筒内に吸入し、前記第２の吸気ポートから前記第１ガスとは濃度が異なる第２ガスを前記筒内に吸入するとともに、
前記第２ガスの吸気流量を前記第１ガスの吸気流量より少なくする流量調整手段（４２、４３、５０）を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記流量調整手段は、
前記筒内に繋がる前記第２ガスが流れる通路（２５）に設けられてその通路の開度を調整するバルブ（４２）と、
前記第２ガスの吸気流量が前記第１ガスの吸気流量より少なくなるように前記バルブの開度を調整するバルブ制御手段（４３、５０）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記第１の吸気ポートに接続された第１通路（２２）と、
前記第２の吸気ポートに接続された第２通路（２５）と、
前記第１の吸気ポートより上流にて前記第１通路に一端が接続され、前記第２の吸気ポートより上流にて前記第２通路に他端が接続された接続通路（２９）とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記第１ガスは前記内燃機関の排気系から吸気系に還流される排気ガスであるＥＧＲガスの濃度が希薄なＥＧＲリーンガスであり、
前記第２ガスは前記ＥＧＲガスの濃度が濃厚なＥＧＲリッチガスであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記第１通路を流れる前記ＥＧＲリーンガスを前記接続通路から前記第２通路に流入させ、又は前記第２通路を流れる前記ＥＧＲリッチガスを前記接続通路から前記第１通路に流入させることで、前記筒内に吸入される前記ＥＧＲガスの量を前記筒内に吸入されるガスの総吸入量で割った値であるＥＧＲ率の目標値を達成できるようになっており、
前記流量調整手段（Ｓ１１〜Ｓ１４）は、前記接続通路から前記第２通路に流入する前記ＥＧＲリーンガスの量又は前記第１通路に流入する前記ＥＧＲリッチガスの量を減らす方向に、前記目標値に応じて前記第２ガスの吸気流量を変更することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
前記流量調整手段は、前記目標値の増加により前記第２ガスの吸気流量を増やし、前記目標値の減少により前記第２ガスの吸気流量を減らすことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項７】
前記流量調整手段（Ｓ２４、Ｓ３６）は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値（５０３）以上となる領域（５０１）で前記内燃機関を運転する場合には、前記第２ガスの吸気流量を前記第１ガスの吸気流量より少なくすることで前記筒内で前記第１ガスと前記第２ガスとを成層分布させる成層モードから、前記第２ガスの吸気流量を最大にする流量大モードに切り替えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項８】
前記第１の吸気ポートは前記第１の吸気ポートから吸入されたガスにスワール流を生じさせるスワール生成ポートであり、
前記流量調整手段（Ｓ３５）は、前記内燃機関の負荷が前記第１の所定値より小さい第２の所定値（５０６）未満となる領域（５０５）で前記内燃機関を運転する場合には、前記成層モードから、前記成層モード及び前記流量大モードよりも前記第１の吸気ポートからのスワール流が強くなるように前記第２ガスの吸気流量を絞るスワール強化モードに切り替えることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項９】
前記バルブが前記第２の吸気ポート内に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項１０】
前記第１の吸気ポートは前記第１の吸気ポートから吸入されたガスにスワール流を生じさせるスワール生成ポートであり、
前記第２の吸気ポートは前記第２の吸気ポートから吸入されたガスにタンブル流を生じさせるタンブル生成ポートであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の筒内への吸気を行う装置に関し、詳細には、濃度が異なるガスを筒内に層状に吸入する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出されるエミッション（ＮＯｘ、スモーク）を抑制するために、排気系から吸気系に還流したＥＧＲガスと、新気とを別々に吸気して、それらガスを筒内で層状に分布（成層分布）させる技術がある（例えば特許文献１参照）。例えば特許文献１の吸気装置では、新気が流れる通路と、ＥＧＲガスが流れる通路とが設けられ、それら通路が吸気ポートの上流で合流して合流後の通路が吸気ポートに接続される。また、各通路にはそれぞれバルブが設けられる。そして、吸気行程の前半では、ＥＧＲガスが流れる通路に設けられたバルブを閉じ、新気が流れる通路に設けられたバルブを開けて、筒内に新気を吸入する。その後、吸気行程の後半では、新気が流れる通路に設けられたバルブを閉じ、ＥＧＲガスが流れる通路に設けられたバルブを開けて、筒内にＥＧＲガスを吸入する。
【０００３】
このように、特許文献１の吸気装置では、新気、ＥＧＲガスのように濃度（酸素濃度、排気濃度）が異なる第１ガス、第２ガスを１つの吸気ポートから交互に吸入することで、筒内にてそれら第１ガス、第２ガスを層状に分布させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６６１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、第１ガスと第２ガスとを筒内で成層分布するように吸気行程中に各通路に設けられたバルブの開閉を切り替える必要があった。つまり、従来では、吸気行程中のバルブの切り替え制御などの複雑な制御を伴わなければ第１ガスと第２ガスとを成層分布させることができなかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の筒内において第１ガスと第２ガスとの成層分布を簡単に実現できる内燃機関の吸気装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の吸気装置は、第１の吸気ポート及び第２の吸気ポートを有した内燃機関の前記第１の吸気ポートから第１ガスを前記内燃機関の筒内に吸入し、前記第２の吸気ポートから前記第１ガスとは濃度が異なる第２ガスを前記筒内に吸入するとともに、
前記第２ガスの吸気流量を前記第１ガスの吸気流量より少なくする流量調整手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１ガスと第２ガスとを異なる吸気ポートから筒内に吸入するとともに、第２ガスの吸気流量を第１ガスの吸気流量より少なくしている。これにより、第１ガスは第２ガスに比べて勢いよく吸入されることになるので、筒内の下側（ピストン側）に第１ガスの層を、筒内の上側に第２ガスの層を配置できる。つまり、第１ガスと第２ガスとを成層分布させることができる。この際、第２ガスの吸気流量を少なくするだけでよく、バルブの開閉切り替えなどの複雑な制御を行う必要がないので、簡単に成層分布を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両に搭載されたエンジンシステムの構成図の第１例である。
【図２】車両に搭載されたエンジンシステムの構成図の第２例である。
【図３】ＥＧＲリーンガス通路２２の一部と、ＥＧＲリッチガス通路２５の一部を抜き出して、それら通路２２、２５を並べて示した図である。
【図４】クランク角に対する吸気バルブのリフト量の変化とＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスそれぞれの吸気流量の変化を示した図である。
【図５】筒内に吸入されるスワール流とタンブル流とを模式的に示した図である。
【図６】吸気行程終了時における筒内でのガスの分布を示した図である。
【図７】吸気行程終了時における筒内でのガスの分布を示し、吸気制御バルブの開度が大きすぎることによってＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの混合領域が広がった状態を示した図である。
【図８】圧縮行程終了時における筒内でのガスの分布を示した図である。
【図９】圧縮行程終了時における筒内の様子を示し、筒内の各部における排気濃度を色の濃淡で表した図である。
【図１０】吸気バルブのリフト量の変化と、吸気バルブから吸気制御バルブまでの容積が小さいときと大きいときの吸気流量を示した図である。
【図１１】吸気バルブから吸気制御バルブまでの容積が大きいときにおける、筒内でのガスの分布を示した図である。
【図１２】吸気制御バルブをタンブル生成ポート内に設置したときにおけるその吸気制御バルブの構成を例示した図である。
【図１３】図１２の吸気制御バルブ４２の斜視図であり、吸気制御バルブ４２の開度が小さいときの状態の図である。
【図１４】図１２の吸気制御バルブ４２の斜視図であり、吸気制御バルブ４２の開度が大きいときの状態の図である。
【図１５】ＥＧＲリッチガス量とＥＧＲ成層化の程度の関係をＥＧＲ率が低いときと高いときとで比較した図である。
【図１６】目標ＥＧＲ率が低いときにおけるＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスの吸気流量を示した図である。
【図１７】目標ＥＧＲ率が高いときにおけるＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスの吸気流量を示した図である。
【図１８】ＥＧＲ率に応じた吸気制御バルブの制御の手順を示したフローチャートである。
【図１９】目標ＥＧＲ率ごとの吸気制御バルブの開度のテーブルを例示した図である。
【図２０】エンジンの運転領域を、均一ＥＧＲモードの運転領域５０１と成層ＥＧＲモードの運転領域５０２とに区分したマップの図である。
【図２１】エンジンの運転状態に応じて均一ＥＧＲモードと成層ＥＧＲモードとの間で切り替えを行う処理を示したフローチャートである。
【図２２】エンジンの運転領域を、均一ＥＧＲモードの運転領域５０１と、成層ＥＧＲモードの運転領域５０４と、スワール強化モードの運転領域５０５とに区分したマップの図である。
【図２３】エンジンの運転状態に応じて均一ＥＧＲモードと成層ＥＧＲモードとスワール強化モードとの間で切り替えを行う処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る内燃機関の吸気装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、車両に搭載されたエンジンシステム１の構成図を示している。エンジンシステム１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジンという）と、そのエンジン１０の運転に必要な各種構成とを備える形で構成されている。なお、本実施形態では、エンジン１０は、４つの気筒１１（シリンダ）を有した４気筒エンジンである。エンジン１０は、各気筒１１において、吸気、圧縮、燃焼、排気の４行程を経て動力を生み出す４ストローク機関である。吸気、圧縮、燃焼、排気の４行程による燃焼サイクル（「７２０°ＣＡ」周期）が、例えば各気筒１１間で「１８０°ＣＡ」ずらして逐次実行される。図１の右側の気筒１１から順に１番から４番までの番号を付けたときに、例えば、１番、３番、４番、２番の気筒１１の順に燃焼サイクルが実行される。
【００１１】
各気筒１１には、筒内（気筒１１の内部）に吸入される吸入空気（ガス）の導入口となる吸気ポートとして、スワール生成ポート１２とタンブル生成ポート１３の２つの吸気ポートが接続されている。それら吸気ポート１２、１３は、気筒１１の上部に設けられたエンジンヘッド内に形成されている。スワール生成ポート１２は、スワール生成ポート１２から筒内に吸入されるガスにスワール流（横渦）を生じさせる吸気ポートである。タンブル生成ポート１３は、タンブル生成ポート１３から筒内に吸入されるガスにタンブル流（縦渦）を生じさせる吸気ポートである。これら２つの吸気ポート１２、１３により、インジェクタ（図示外）から噴射された燃料と吸気ポート１２、１３から吸入されたガスとの混じりを良くできる。
【００１２】
なお、各吸気ポート１２、１３と筒内とを繋ぐ開口１４０（図１参照）にはその開口１４０の開閉を行う吸気バルブ１４が設けられている。また、各気筒１１には、筒内での燃焼後のガスを筒内から排出する排気ポートが接続されている。その排気ポートと筒内とを繋ぐ開口にはその開口の開閉を行う排気バルブ１５が設けられている。
【００１３】
エンジンシステム１には、筒内に吸入される新気が流れる吸気通路２１が設けられている。その吸気通路２１には、上流側から、新気を圧縮する過給器３１、過給器３１で圧縮された新気を冷却するインタークーラ３２が設けられている。また、インタークーラ３２より下流の吸気通路２１には、新気量を調整するスロットル３３が設けられている。そのスロットル３３より下流の吸気通路２１から、各気筒１１（厳密にはエンジンヘッド）に繋がる通路２２（インテークマニホールドの通路。以下、ＥＧＲリーンガス通路という）が分岐している。各ＥＧＲリーンガス通路２２は各気筒１１のスワール生成ポート１２に接続されている。ＥＧＲリーンガス通路２２及び吸気通路２１には、新気のみ又は新気にＥＧＲバルブ４１の開度に応じたＥＧＲガスが混ざったガスｇｌｅａｎ（以下、ＥＧＲリーンガスという）が流れる。
【００１４】
また、各気筒１１には、各気筒１１から排出される排気ガスをまとめて排気通路２７に渡すためのエキゾーストマニホールド２３が接続されている。なお、排気通路２７には、上流側から、排気ガスからエネルギーを回収する過給器のタービン３７（可変ノズルターボ（ＶＮＴ））、排気ガスに対して所定の処理を行う後処理装置３８、排気ガスの流量を調整する排気絞り弁３９がこの順で配置されている。後処理装置３８は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ等を酸化して除去する酸化触媒や排気ガス中のＰＭを除去するＤＰＦなどである。
【００１５】
後処理装置３８より下流の排気通路２７に一端が接続され、他端が過給器３７よりも上流にて吸気通路２１に接続された低圧ＥＧＲ通路２８が設けられている。その低圧ＥＧＲ通路２８は排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２１に還流するための通路である。低圧ＥＧＲ通路２８には、その低圧ＥＧＲ通路２８を流れるＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ４０や、そのＥＧＲガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブ４１が設けられている。なお、これら低圧ＥＧＲ通路２８、低圧ＥＧＲクーラ４０及び低圧ＥＧＲバルブ４１を有した低圧ＥＧＲシステムが備えられていなくても良い。この場合には、吸気通路２１には新気のみが流れることになる。
【００１６】
エキゾーストマニホールド２３には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるための高圧ＥＧＲ通路２４が接続されている。その高圧ＥＧＲ通路２４には、高圧ＥＧＲ通路２４を流れるＥＧＲガスを冷却する高圧ＥＧＲクーラ３４や、そのＥＧＲガスの流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ３５が設けられている。その高圧ＥＧＲバルブ３５より下流の高圧ＥＧＲ通路２４からは、各気筒１１（厳密にはエンジンヘッド）に繋がる通路２５（以下、ＥＧＲリッチガス通路という）が分岐している。各ＥＧＲリッチガス通路２５は、各気筒１１のタンブル生成ポート１３に接続されている。ＥＧＲリッチガス通路２５には、ＥＧＲリーンガス通路２２を流れるガス、すなわちＥＧＲリーンガスよりもＥＧＲガスの濃度が濃い（排気濃度が高い、酸素濃度が低い）ガスｇｒｉｃｈ（以下、ＥＧＲリッチガスという）が流れる。
【００１７】
また、エンジンシステム１には、吸気通路２１と高圧ＥＧＲ通路２４とを接続する接続通路２９が設けられている。その接続通路２９は、ＥＧＲリーンガス通路２２に分岐する前の吸気通路２１と、ＥＧＲリッチガス通路２５に分岐する前の高圧ＥＧＲ通路２４とを接続している。その接続通路２９により、吸気通路２１及びその下流のＥＧＲリーンガス通路２２を流れるガスの圧力と、高圧ＥＧＲ通路２４及びその下流のＥＧＲリッチガス通路２５を流れるガスの圧力とを同等にできる。その結果、筒内において、圧力の違いによりＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの成層分布が乱れるのを抑制できる。
【００１８】
さらに、低圧ＥＧＲ通路２８から還流されるＥＧＲガスやＥＧＲリッチガス通路２５を流れるＥＧＲリッチガス（排気ガス）だけではＥＧＲ率の目標値（目標ＥＧＲ率）を達成できない場合には、接続通路２９を介して高圧ＥＧＲ通路２４から吸気通路２１にＥＧＲガスを流し、又は吸気通路２１から高圧ＥＧＲ通路２４に新気を流すことで、目標ＥＧＲ率を達成できるようになっている。すなわち、目標ＥＧＲ率が高い場合には、接続通路２９を介して高圧ＥＧＲ通路２４から吸気通路２１にＥＧＲガスを流して吸気通路２１及びＥＧＲリーンガス通路２２を流れるＥＧＲリーンガスのＥＧＲ濃度を高くすることで、ＥＧＲ率を上げることができる。反対に目標ＥＧＲ率が低い場合には、接続通路２９を介して吸気通路２１から高圧ＥＧＲ通路２４に新気を流して高圧ＥＧＲ通路２４及びＥＧＲリッチガス通路２５を流れるＥＧＲリッチガスのＥＧＲ濃度を低くすることで、ＥＧＲ率を下げることができる。なお、ＥＧＲ率は、筒内に吸入されるＥＧＲガス（排気ガス）の量を、筒内に吸入されるガスの総吸入量（新気の吸入量＋ＥＧＲガスの吸入量）で割った値である。
【００１９】
各ＥＧＲリッチガス通路２５には、各ＥＧＲリッチガス通路２５の開閉を行うバルブ４２（以下、吸気制御バルブという）が設けられている。吸気制御バルブ４２としては例えばバタフライ弁やシャッター弁などが用いられる。吸気制御バルブ４２の設置位置はできるだけ吸気バルブ１４に近いほうが良い。なぜなら、吸気バルブ１４から吸気制御バルブ４２までの容積が小さくなり、吸気流量の制御性が良くなるからである。
【００２０】
ただし、図２のエンジンシステム２のように、各ＥＧＲリッチガス通路２５に分岐する前の通路２４１に吸気制御バルブ４２を設けたとしても良い。より詳細には、図２では、吸気制御バルブ４２は、各ＥＧＲリッチガス通路２５に分岐する前、かつ、接続通路２９より後の高圧ＥＧＲ通路２４１に設けられている。なお、図２のエンジンシステム２は、吸気制御バルブ４２の設置位置及び個数が図１のエンジンシステム１と異なっており、それ以外は図１のエンジンシステム１と同じである。図２の位置に吸気制御バルブ４２を設けることで、吸気制御バルブ４２の個数を１つに削減できる。
【００２１】
図１に戻り、エンジンシステム１には、吸気制御バルブ４２に接続してその吸気制御バルブ４２を作動させるアクチュエータ４３が設けられている。そのアクチュエータ４３は、例えばモータであったり、油圧、負圧で作動するアクチュエータであったりする。なお、アクチュエータ４３は、吸気制御バルブ４２ごとに設けられたとしても良いし、４つの吸気制御バルブ４２間で共通のアクチュエータであったとしても良い。
【００２２】
エンジンシステム１には、吸気制御バルブ４２を含む各バルブ（スロットル３３、ＥＧＲバルブ３５、４１、吸気バルブ１４、排気バルブ１５など）の開閉（開閉時期や開度など）やインジェクタなどを制御することでエンジン１０の運転を制御するＥＣＵ５０が設けられている。そのＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主として構成されている。ＥＣＵ５０には、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサ６１や、車両を運転する運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するアクセルセンサ６２が接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、それらセンサから入力されたエンジン回転数、アクセルペダルの操作量等に基づき、燃料噴射時期や噴射量や目標ＥＧＲ率を決定したり、各バルブの開閉を制御したりする。また、ＥＣＵ５０は、自身が実行する処理のプログラム等の各種情報を記憶したＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ５１を備えている。
【００２３】
ＥＣＵ５０は、エンジン１０から排出されるエミッションを抑制するために、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとが筒内で成層分布するように、それらＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスを筒内に吸入させている。図３は、ＥＧＲリーンガス通路２２の一部と、ＥＧＲリッチガス通路２５の一部を抜き出して、それら通路２２、２５を並べて示した図である。また、図４は、吸気行程においてＥＧＲリーンガス及びＥＧＲリッチガスをどのように吸入するのかを説明する図である。詳細には、図４は、クランク角に対する吸気バルブ１４のリフト量の変化（図４（Ａ））、ＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスそれぞれの吸気流量の変化（図４（Ｂ））を示している。なお、図４（Ｂ）において、ライン２０１はスワール生成ポート１２から吸入されるガス、つまりＥＧＲリーンガスの吸気流量を示している。ライン２０２は、タンブル生成ポート１３から吸入されるガス、つまりＥＧＲリッチガスの吸気流量を示している。
【００２４】
図３に示すように、ＥＧＲリーンガス通路２２には、吸気制御バルブが設けられていないので、ＥＧＲリーンガスは、図４（Ｂ）のライン２０１で示すように、吸気バルブ１４（図１参照）のリフトに応じた吸気流量で筒内に吸入される。これに対して、ＥＧＲリッチガスの吸入に関し、ＥＣＵ５０は、図３に示すように、吸気行程の間中、吸気制御バルブ４２を全開よりも小さい開度にする。これによって、図４（Ｂ）のライン２０２で示すように、ＥＧＲリッチガスの吸気流量をＥＧＲリーンガスの吸気流量（ライン２０１）よりも少なくする。なお、吸気行程中、吸気制御バルブ４２は全開ではないものの低開度で開いていることになるので、ＥＧＲリッチガスは、吸気バルブ１４のリフトに連動して筒内に吸入、つまり吸気行程の前半から吸入されることになる。このように、ＥＧＲリッチガスの吸気流量を絞る結果、ＥＧＲリッチガスはＥＧＲリーンガスよりも弱く吸入されることになる。
【００２５】
また、図５は、スワール生成ポート１２から筒内１１０に吸入されるガスの流れ（スワール流）と、タンブル生成ポート１３から吸入されるガスの流れ（タンブル流）とを模式的に示している。図５に示すように、スワール流（ＥＧＲリーンガス）は筒内１１０の外周寄りに吸入されるのに対し、タンブル流（ＥＧＲリッチガス）は筒内１１０の中央寄りに吸入される。
【００２６】
図４（Ｂ）のようにＥＧＲリッチガスの吸気流量が絞られ、さらにＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスが図５のように吸入される結果、図６に示すように、吸気行程終了時（圧縮行程開始時）では、筒内１１０の下部（ピストン１６側）にＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが配置され、上部（吸気バルブ側）にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが配置される。詳細には、筒内１１０の上部の中央付近にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが配置され、そのＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの周りにＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが配置される。このように、圧縮行程開始時に、ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎとＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈとを筒内１１０で層状に分布させることができる。
【００２７】
なお、吸気制御バルブ４２の開度が大きすぎると、ＥＧＲリッチガスとＥＧＲリーンガスとの吸気流量の差が小さくなるので、筒内においてＥＧＲリッチガスとＥＧＲリーンガスとが混合しやすくなる。その結果、図７に示すように、筒内１１０においてＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの混合領域ｇｍｉｘが広がってしまい、図６に示す所望の成層分布から離れてしまう。なお、図７の混合領域ｇｍｉｘは、筒内１１０の外周に配置されたＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの層と、筒内１１０の中央に配置されたＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの層の間に配置されている。ＥＣＵ５０は、吸気行程終了時に図７のようにならないように、吸気制御バルブ４２の開度を具体的にどの程度絞るのかを決定している。
【００２８】
その後、圧縮行程の終了時になると、図８に示すように、インジェクタ４７の直下の中央エリア１６３にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈを、つまり、排気濃度が高い（酸素濃度が低い）ガスを配置できる。また、中央エリア１６３の周りのスキッシュエリア１６２（ピストン１６の上面外周部とエンジンヘッドの間の隙間）にＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎを配置できる。さらに、ピストン１６の上面（頂部）にはキャビティ１６１が形成されており、そのキャビティ１６１の底面（以下、キャビティ底面１６１という）にＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎを配置できる。
【００２９】
また、図９は、図８と同様に圧縮行程終了時における筒内の様子を示し、筒内の各部における排気濃度の違いを色の濃淡の違いで表した図である。図９において、色が濃くなるほど排気濃度が高いことを示している。図９に示すように、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの成層化を行うことにより、中央エリア１６３は排気濃度を高く（酸素濃度を低く）、キャビティ底面１６１やスキッシュエリア１６２は排気濃度を低く（酸素濃度を高く）することができる。
【００３０】
中央エリア１６３は、酸素量が多くかつ温度が高くなりやすいエリアであり、窒素と酸素が結びついてＮＯｘが発生しやすいエリアとなっている。これに対し、キャビティ底面１６１やスキッシュエリア１６２は、酸素量が少なくスモーク（煤）が発生しやすいエリアである。よって、中央エリア１６３に配置された、酸素濃度が低いＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの層はＮＯｘの低減に寄与し、スキッシュエリア１６２及びキャビティ底面１６１に配置された、酸素濃度が高いＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの層はスモークの低減に寄与する。つまり、図８、図９のように層状に配置することで、エミッション（ＮＯｘ、スモーク）を低減できる。
【００３１】
また、上述したように、吸気バルブ１４から吸気制御バルブ４２までの容積を小さくすることで、ＥＧＲリッチガスの吸気流量の制御性が良くなる。図１０はそのことを説明する図であり、詳細には、図１０（Ａ）は吸気バルブ１４（図１参照）のリフト量の変化を示し、図１０（Ｂ）は吸気バルブ１４から吸気制御バルブ４２までの容積が大きいときと小さいときとで吸気流量を比較した図である。図１０（Ｂ）のライン２０３はＥＧＲリーンガスの吸気流量を示している。ライン２０４は、吸気バルブ１４から吸気制御バルブ４２までの容積が小さいとき（例えば、１つの気筒１１の排気量の１／２０以下の容積）におけるＥＧＲリッチガスの吸気流量を示している。ライン２０５は、吸気バルブ１４から吸気制御バルブ４２までの容積が大きいときにおけるＥＧＲリッチガスの吸気流量を示している。
【００３２】
吸気バルブ１４から吸気制御バルブ４２までの容積が大きいと、その容積を有した通路にあらかじめ配置されていたＥＧＲリッチガスが吸気行程の初期に吸入されることになるので、図１０（Ｂ）のライン２０５で示すように、吸気行程の初期のＥＧＲリッチガスの吸気流量が大きくなってしまう。その結果、図１１に示すように、筒内１１０において吸気行程の初期に吸入されたＥＧＲリッチガスとＥＧＲリーンガスとの混合領域ｇｍｉｘが広がってしまい、図６の成層分布から離れてしまう。なお、図１１の混合領域ｇｍｉｘは、筒内１１０の上部に配置されたＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの層と、下部に配置されたＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの層の間に配置されている。
【００３３】
ＥＧＲリッチガスの吸気流量の制御性を良くするという観点では、吸気制御バルブ４２はタンブル生成ポート１３内に設けられたとしても良い。ここで、図１２は、吸気制御バルブ４２をタンブル生成ポート１３内に設置したときにおけるその吸気制御バルブ４２の構成の一例を示した図である。なお、図１２は、ＥＧＲリッチガス通路２５、タンブル生成ポート１３及び吸気制御バルブ４２を側面から見たときの断面図を示している。また、図１３、図１４は、図１２の吸気制御バルブ４２の斜視図を示しており、図１３は吸気制御バルブ４２の開度が大きいときの状態、図１４は吸気制御バルブ４２の開度が小さいときの状態を示している。
【００３４】
タンブル生成ポート１３内に吸気制御バルブ４２を設置する場合には、図１２〜図１４に示すように、その吸気制御バルブ４２の形状を筒状にしても良い。つまり、筒状の吸気制御バルブ４２をタンブル生成ポート１３内にはめ込む形で設置する。その吸気制御バルブ４２は、図１３、図１４に示すように、筒の一方の開口部４２１から他方の開口部４２２にいくにしたがって次第に筒径が小さくなるように、筒の側面４２３が可動できるようになっている。図１３は開口部４２２が大きくなっている状態を示し、図１４は開口部４２２が小さくなっている状態を示している。図１３、図１４に示すように、吸気制御バルブ４２には筒の側面４２３を可動させる可動部４２４が設けられている。そして、その可動部４２４をアクチュエータにより押したり引いたりすることで、側面４２３が図１３の状態と図１４の状態との間で可動するようになっている。このように、筒状の吸気制御バルブ４２を採用することで、その吸気制御バルブ４２をタンブル生成ポート１３内に容易に設置できる。
【００３５】
（ＥＧＲ率に応じた吸気制御バルブ４２の制御）
ところで、図１、図２のエンジンシステム１、２では、ＥＧＲリーンガスが流れる通路とＥＧＲリッチガスが流れる通路とを上流にて接続する接続通路２９やＥＧＲバルブ３５、４１の開度調整により、平均ＥＧＲ率を調整でき、目標ＥＧＲ率を達成できるようになっている。しかし、吸気制御バルブ４２をどの目標ＥＧＲ率でも一律の開度に固定とすると、目標ＥＧＲ率によっては接続通路２９からＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの混合が進み、筒内でのＥＧＲ成層化の程度が低下してしまう。そのことを図１５を参照して説明する。図１５は、ＥＧＲ率が低いときと高いときとで、タンブル生成ポート１３から吸入されたＥＧＲリッチガス量に応じてＥＧＲ成層化の程度がどのように変化するかを模式的に示した図である。なお、ＥＧＲ成層化の程度とは、吸気行程の後、圧縮行程が終了した段階で最も排気濃度が高い部分（最も酸素濃度が低い部分）と最も排気濃度が低い部分（最も酸素濃度が高い部分）との差を意味する。図１５において、ライン２０６は、ＥＧＲ率が低いときにおけるＥＧＲリッチガス量に対するＥＧＲ成層化の程度の変化を示している。ライン２０７は、ＥＧＲ率が高いときにおけるＥＧＲリッチガス量に対するＥＧＲ成層化の程度の変化を示している。
【００３６】
ＥＧＲ成層化の程度を高くするためには、スワール生成ポート１２からはできるだけ排気ガスが混ざっていないガス、つまり新気のまま吸入し、タンブル生成ポート１３からはできるだけ新気が混ざっていないガス、つまりＥＧＲガス（排気ガス）のまま吸入するのが望ましい。つまり、ＥＧＲ成層化の程度を高くするためには、接続通路２９を介して吸気通路２１から高圧ＥＧＲ通路２４に流入する新気（ＥＧＲリーンガス）、高圧ＥＧＲ通路２４から吸気通路２１に流入するＥＧＲガス（ＥＧＲリッチガス）をできるだけ少なくするのが望ましい。
【００３７】
例えば、目標ＥＧＲ率が３０％であるとすると、スワール生成ポート１２からは１回の吸気行程で吸入される総吸入量の７０％の新気が吸入され、タンブル生成ポート１３からは総吸入量の３０％のＥＧＲガスが吸入されたときに、理論上、ＥＧＲ成層化の程度は最も高くなる。一方で、タンブル生成ポート１３から例えば総吸入量の２０％のＥＧＲリッチガス（ＥＧＲガス）しか吸入されなかった場合には、目標ＥＧＲ率３０％を満足させるためには、残り１０％分のＥＧＲガスを接続通路２９から吸気通路２１に流入させて、スワール生成ポート１２から吸入する必要がある。そうすると、ＥＧＲリーンガス通路２２を流れるＥＧＲリーンガスと、ＥＧＲリッチガス通路２５を流れるＥＧＲリッチガスとの間で排気濃度の差が小さくなってしまい、筒内においてＥＧＲ成層化の程度が低下してしまう。
【００３８】
反対に、タンブル生成ポート１３から例えば総吸入量の４０％のＥＧＲリッチガスが吸入された場合には、そのＥＧＲリッチガスがＥＧＲガスそのものとすると目標ＥＧＲ率３０％を超えてしまうので、接続通路２９から高圧ＥＧＲ通路２４に１０％分の新気を流入させて、ＥＧＲリッチガスの排気濃度を薄める必要がある。この場合も、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの間で排気濃度の差が小さくなってしまい、筒内においてＥＧＲ成層化の程度が低下してしまう。つまり、目標ＥＧＲ率を固定とすると、図１５の各ライン２０６、２０７で示すように、ＥＧＲリッチガス量が少なすぎても多すぎてもＥＧＲ成層化の程度が低下してしまう。具体的に言うと、ＥＧＲリッチガス量がゼロから増えていくにしたがって、ＥＧＲ成層化の程度は最初は増加していき、ある値を境に減少していく。
【００３９】
また、例えば、目標ＥＧＲ率が４０％のときでは、スワール生成ポート１２からは１回の吸気行程で吸入される総吸入量の６０％の新気が吸入され、タンブル生成ポート１３からは総吸入量の４０％のＥＧＲガスが吸入されたときに、理論上、ＥＧＲ成層化の程度は最も高くなる。つまり、目標ＥＧＲ率が変わると、ＥＧＲリッチガス量とＥＧＲ成層化の程度の関係も変わる。具体的には、図１５に示すように、ＥＧＲリッチガス量とＥＧＲ成層化の程度の関係を示すラインが、ＥＧＲ率の増加によりＥＧＲリッチガス量が増加する方向にシフトする。つまり、ＥＧＲ率が低いときのライン２０６よりも、ＥＧＲ率が高いときのライン２０７のほうが、ＥＧＲ成層化の程度を最高にするためのＥＧＲリッチガス量が増加する。
【００４０】
そのため、図１５に示すように、例えばＥＧＲ率にかかわらずＥＧＲリッチガス量をＸ１で固定とした場合には、ＥＧＲ率が低いとき（ライン２０６）にはＥＧＲ成層化の程度を高くできるものの、ＥＧＲ率が高くなったときには（ライン２０７）、ＥＧＲ成層化の程度が低下してしまう。
【００４１】
そこで、ＥＣＵ５０は、吸気行程終了時に図６のように成層分布するようにＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとを吸入しつつ、目標ＥＧＲ率が高いときには、低いときに比べてＥＧＲリッチガス量が増加するように、吸気制御バルブ４２の開度を変えている。具体的には、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲリッチガスの吸気流量がＥＧＲリーンガスの吸気流量よりも少なくなるように吸気制御バルブ４２の開度を絞りつつ、目標ＥＧＲ率が高いときには低いときに比べて吸気制御バルブ４２の開度を大きくして、ＥＧＲリッチガスの吸気流量を増加させる。
【００４２】
図１６、図１７は、目標ＥＧＲ率の高低の違いで吸気流量がどのように変わるかを示した図である。詳細には、図１６は、目標ＥＧＲ率が低いときにおけるクランク角に対するＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスの吸気流量の変化を示している。図１６において、ライン２０８はＥＧＲリーンガスの吸気流量を示し、ライン２０９はＥＧＲリッチガスの吸気流量を示している。図１７は、目標ＥＧＲ率が高いときにおけるクランク角に対するＥＧＲリーンガス、ＥＧＲリッチガスの吸気流量の変化を示している。図１７において、ライン２１０はＥＧＲリーンガスの吸気流量を示し、ライン２１１はＥＧＲリッチガスの吸気流量を示している。図１６、図１７のライン２０９、２１１の比較によると、目標ＥＧＲ率が高いときには低いときに比べてＥＧＲリッチガスの吸気流量（ＥＧＲリッチガス量）が増加しているのがわかる。
【００４３】
このとき、目標ＥＧＲ率に応じて吸気制御バルブ４２の開度をどの程度変更するかは、図１５の関係を考慮して決定する。具体的には、例えば図１５において、ＥＧＲ率が低いときにはＥＧＲリッチガス量がＸ１（ライン２０６でＥＧＲ成層化の程度が最高になるときのＥＧＲリッチガス量）になるように吸気制御バルブ４２の開度を決定する。また、ＥＧＲ率が高いときにはＥＧＲリッチガス量がＸ２（ライン２０７でＥＧＲ成層化の程度が最高になるときのＥＧＲリッチガス量）になるように吸気制御バルブ４２の開度を決定する。これにより、ＥＧＲ率が低いときも高いときも接続通路２９から流入するガス量を少なくでき、結果、ＥＧＲ成層化の程度を高い値に維持できる。
【００４４】
具体的には、ＥＣＵ５０は、例えば図１８のフローチャートの処理により、ＥＧＲ率に応じた吸気制御バルブ４２の制御を実行する。具体的には、先ず、エンジン１０の運転状態として、回転数センサ６１（図１参照）が検出したエンジン回転数と、エンジン１０の負荷とを取得する（Ｓ１１）。なお、エンジン１０の負荷として、具体的には、アクセルセンサ６２（図１参照）が検出するアクセルペダルの操作量に基づいてＥＣＵ５０自身が求めた燃料噴射量を取得する。
【００４５】
次に、Ｓ１１で取得したエンジン１０の運転状態（エンジン回転数、負荷）に基づいて目標ＥＧＲ率を設定する（Ｓ１２）。具体的には、メモリ５１（図１参照）に、エンジン１０の運転状態に応じた目標ＥＧＲ率のマップをあらかじめ記憶しておき、そのマップと、Ｓ１１で取得した今回の運転状態とから、目標ＥＧＲ率を設定する。
【００４６】
次に、Ｓ１２で設定した目標ＥＧＲ率に応じた吸気制御バルブ４２の開度を決定する（Ｓ１３）。具体的には、目標ＥＧＲ率ごとに、図１５で示すようなＥＧＲリッチガス量とＥＧＲ成層化の程度の関係をあらかじめ調べておく。そして、得られたＥＧＲリッチガス量とＥＧＲ成層化の程度の関係に基づいて、各目標ＥＧＲ率においてＥＧＲ成層化の程度が高くなるＥＧＲリッチガス量（例えばＥＧＲ成層化の程度が最高になるＥＧＲリッチガス量）を求める。そして、そのＥＧＲリッチガス量にするための吸気制御バルブ４２の開度を求める。得られた目標ＥＧＲ率ごとの開度をメモリ５１に記憶しておく。
【００４７】
ここで、図１９は、メモリ５１に記憶された目標ＥＧＲ率ごとの吸気制御バルブ４２の開度のテーブル３００を例示している。テーブル３００には、目標ＥＧＲ率が格納されるＥＧＲ率格納欄３０１と、そのＥＧＲ率格納欄３０１に格納された各目標ＥＧＲ率に応じた吸気制御バルブ４２の開度が格納される開度格納欄３０２とが設けられている。なお、ＥＧＲ率格納欄３０１の各欄には、目標ＥＧＲ率の範囲が格納されている。
【００４８】
開度格納欄３０２には、目標ＥＧＲ率が高くなるほど大きい開度が格納される。つまり、図１９において、目標ＥＧＲ率が１５％〜２０％のときの開度Ａ１より、目標ＥＧＲ率が２０％〜２５％のときの開度Ａ２のほうが大きい。その開度Ａ２よりも、目標ＥＧＲ率２５％〜３０％のときの開度Ａ３のほうが大きい。
【００４９】
そしてＳ１３では、Ｓ１２で設定した今回の目標ＥＧＲ率に応じた開度を、メモリ５１に記憶されたテーブル３００から読み出す。
【００５０】
次に、アクチュエータ４３を制御して吸気行程前に吸気制御バルブ４２をＳ１３で決定した開度にし、吸気行程の間中、その開度でＥＧＲリッチガスの吸入を行う（Ｓ１４）。これによって、目標ＥＧＲ率に応じてＥＧＲリッチガス量が増減し、これにより、目標ＥＧＲ率が変化してもＥＧＲ成層化の程度を高い値に維持できる。Ｓ１４の後、図１８のフローチャートの処理を終了する。
【００５１】
（成層化を行うモードと行わないモードとの切り替え）
以上では、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとを図６のように成層分布させる成層ＥＧＲモード（本発明の「成層モード」に相当する）の詳細を説明した。本実施形態では、その成層ＥＧＲモードの他に、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの成層化を行わないモードで吸気を行う場合もある。以下では、成層ＥＧＲモードと成層化を行わないモードとの切り替え方法について説明する。
【００５２】
エンジン１０の負荷や回転数が高くなると、吸気流速が増加し、それにともない吸気抵抗も増加する。このとき、成層化を行うために吸気行程中に吸気制御バルブ４２の開度を絞ると、吸気抵抗の影響でＥＧＲリッチガスの筒内への吸入効率が著しく低下することがある。そこで、本実施形態のＥＣＵ５０は、エンジン１０の負荷や回転数が高い運転領域でエンジン１０を運転する場合には、吸気行程の間中、吸気制御バルブ４２を全開の開度に固定する均一ＥＧＲモード（本発明の「流量大モード」に相当する）を実行する。この均一ＥＧＲモードは、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとを筒内で均一に分布させる、言い換えると、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの混合を許容するモードである。これに対して、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の負荷や回転数が低い運転領域でエンジン１０を運転する場合には成層ＥＧＲモードを実行する。
【００５３】
具体的には、メモリ５１には、図２０に示すように、エンジン回転数及び負荷で定まるエンジン１０の運転領域に応じて均一ＥＧＲモードと成層ＥＧＲモードのどちらを実行するかを示したマップが記憶されている。図２０のマップでは、均一ＥＧＲモードを実行するエンジン１０の運転領域５０１と、成層ＥＧＲモードを実行するエンジン１０の運転領域５０２とに区分されている。運転領域５０１は、エンジン回転数と負荷の少なくとも一方が高い運転領域であり、言い換えると、負荷が所定値（図２０ではライン５０３が所定値に相当する）以上となる運転領域である。反対に運転領域５０２は。負荷が所定値（ライン５０３）未満となる運転領域である。
【００５４】
そして、ＥＣＵ５０は、例えば図２１のフローチャートの処理により、成層ＥＧＲモードと均一ＥＧＲモードとの切り替えを行う。具体的には、先ず、エンジン１０の運転状態として、回転数センサ６１（図１参照）が検出したエンジン回転数と、エンジン１０の負荷（燃料噴射量）とを取得する（Ｓ２１）。
【００５５】
次に、Ｓ２１で取得した運転状態が、図２０のマップの運転領域５０２に属しているか否かを判断することで、成層ＥＧＲモードを実行するか否かを判断する（Ｓ２２）。Ｓ２１で取得した運転状態が運転領域５０２に属している場合には、成層ＥＧＲモードを実行すると判断する（Ｓ２２：Ｙｅｓ）。この場合、上述した成層ＥＧＲモードを実行、つまり、図１８の処理により目標ＥＧＲ率に応じた開度に吸気制御バルブ４２を固定して、ＥＧＲリッチガスの吸入を行う（Ｓ２３）。その後、図２１のフローチャートの処理を終了する。
【００５６】
一方、Ｓ２２において、Ｓ２１で取得した運転状態が運転領域５０１に属している場合には、均一ＥＧＲモードを実行すると判断する（Ｓ２２：Ｎｏ）。この場合、均一ＥＧＲモードとして、吸気行程の間中、吸気制御バルブ４２を全開にして、ＥＧＲリッチガスの吸入を行う（Ｓ２４）。これにより、ＥＧＲリッチガスはＥＧＲリーンガスと同等の吸気流量で吸入されるので、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスのそれぞれを筒内において均一に分布させることができる。そして、高負荷、高回転数で吸気抵抗が増加したとしても、吸気効率の著しい低下を防止でき、結果、所望のエンジン出力を得ることができる。その後、図２１のフローチャートの処理を終了する。
【００５７】
ところで、エンジン負荷や回転数が低い運転領域での燃焼効率を向上するために、筒内でのスワール流を強化するためのスワールコントロールバルブが設けられることがある（例えば、特開平６−１０１４８４号公報、特開平６−２５７４４８号公報参照）。そこで、エンジン負荷や回転数が低い運転領域では、吸気制御バルブ４２をスワールコントロールバルブとして用いても良い。
【００５８】
具体的には、図２０のマップに代えて、図２２のマップをメモリ５１に記憶しておく。なお、図２２において、図２０と変更がない部分には同一符号を付している。図２２のマップは、エンジン１０の運転領域を、均一ＥＧＲモードの運転領域５０１と、成層ＥＧＲモードの運転領域５０４と、スワール強化モードの運転領域５０５とに区分したマップである。均一ＥＧＲモードは、図２０の均一ＥＧＲモードと同じであり、吸気制御バルブ４２を全開の開度に固定して、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとを筒内で均一に分布させるモードである。図２２のスワール強化モードは、低負荷時に筒内においてガスと燃料との混じりを向上するために、吸気制御バルブ４２を全開よりも小さい開度に絞ることで、スワール流を強化するスワール強化モードである。
【００５９】
なお、成層ＥＧＲモードもスワール強化モードも吸気制御バルブ４２の開度を絞る点では同じである。しかし、成層ＥＧＲモードはいかにＥＧＲ成層化の程度を向上できるかという観点で吸気制御バルブ４２の開度が定まるのに対し、スワール強化モードはいかにスワール流を強化できるかという観点で吸気制御バルブ４２の開度が定まる。つまり、スワール強化モードでは、成層ＥＧＲモードのときと吸気制御バルブ４２の開度が異なっており、成層ＥＧＲモードや均一ＥＧＲモードよりもスワール流が強化されている。
【００６０】
図２２の運転領域５０１は、図２０の運転領域５０１と同じ領域に設定されている。運転領域５０４は、負荷が第１の所定値（ライン５０３）未満、その第１の所定値より小さい第２の所定値（ライン５０６）以上となる運転領域である。運転領域５０５は、負荷が第２の所定値（ライン５０６）未満となる運転領域、つまり、低負荷、低回転数の運転領域である。
【００６１】
そして、ＥＣＵ５０は、図２１のフローチャートの処理に代えて、例えば図２３の処理により、各モードの切り替えを行う。具体的には、先ず、エンジン１０の運転状態（負荷、回転数）を取得する（Ｓ３１）。次に、Ｓ３１で取得した運転状態が、図２２のマップの運転領域５０４に属しているか否かを判断することで、成層ＥＧＲモードを実行するか否かを判断する（Ｓ３２）。
【００６２】
Ｓ３１で取得した運転状態が運転領域５０４に属している場合には（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、成層ＥＧＲモードを実行する（Ｓ３３）。その後、図２３のフローチャートの処理を終了する。Ｓ３１で取得した運転状態が運転領域５０４に属していない場合には（Ｓ３２：Ｎｏ）、その運転状態が運転領域５０５に属しているか否かを判断することで、スワール強化モードを実行するか否かを判断する（Ｓ３４）。
【００６３】
運転状態が運転領域５０４に属している場合には（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、スワール強化モードとして、吸気制御バルブ４２を全開よりも小さい所定開度に固定して、ＥＧＲリッチガスの吸入を行う（Ｓ３５）。その所定開度はスワール流を強化できるようにエンジン１０の運転状態（負荷、回転数）ごとにあらかじめメモリ５１に記憶されている。これにより、ＥＧＲリッチガスの吸入が絞られる結果、ＥＧＲリーンガスの吸入に勢いを増すことができる。つまり、スワール流を強化できる。よって、低負荷、低回転でありながら、燃焼効率を向上でき、所望のエンジン出力を得ることができる。また、吸気制御バルブ４２とは別にスワールコントロールバルブを設けなくても、スワール強化モードを実現できる。Ｓ３４の後、図２３のフローチャートの処理を終了する。
【００６４】
一方、Ｓ３４において、Ｓ３１で取得した運転状態が運転領域５０１に属している場合には（Ｓ３４：Ｎｏ）、均一ＥＧＲモードとして、吸気制御バルブ４２を全開の開度に固定して、ＥＧＲリッチガスの吸入を行う（Ｓ３６）。その後、図２３のフローチャートの処理を終了する。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によれば、吸気制御バルブ４２の開度を小さくすることで成層分布を実現しており、吸気行程中にバルブの開閉切り替えを行う必要がないので、簡単に成層分布を実現できる。また、吸気行程中に吸気制御バルブ４２の開閉切り替えを行っているわけではないので、その吸気制御バルブ４２として応答が緩やかにバルブを採用できる。よって、コストを低減できる。また、ＥＧＲリーンガスの吸入を制御するバルブを設ける必要がないので、バルブ数を削減でき、コストを低減できる。
【００６６】
また本実施形態によれば、目標ＥＧＲ率に応じて吸気制御バルブの開度を変更してＥＧＲリッチガス量を増減させているので、接続通路２９からＥＧＲリーンガス通路２２に流入するＥＧＲリッチガス、ＥＧＲリッチガス通路２５に流入するＥＧＲリーンガスの流入量を少なくできる。これにより、ＥＧＲ成層化の程度が低下するのを抑制できる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱いない限度で種々の変更が可能である。例えば４つの気筒を有したエンジンシステムに本発明を適用した例を説明したが、単気筒エンジンや４気筒エンジン以外の多気筒エンジンの吸気に本発明を適用しても良い。また、上記実施形態では、ディーゼルエンジンの吸気に本発明を適用した例を説明したが、ガソリン直噴エンジンの吸気に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１０  エンジン
１２  スワール生成ポート
１３  タンブル生成ポート
４２  吸気制御バルブ
４３  アクチュエータ
５０  ＥＣＵ
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図９】
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