(57)【要約】【課題】シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させること。【解決手段】エンジン（１）は、複数の吸気バルブ（１８）及び複数の排気バルブ（１９）と、複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブのバルブ特性を変更可能な可変動弁機構（２５、２６）と、排気ガスを吸気側に戻す排気還流装置（２７）とを備える。ＥＣＵ（３２）は、吸気行程において、排気還流装置で排気ガスを吸気側に戻す際に、複数の吸気バルブのうち、少なくとも１つの吸気バルブ（１８ａ）のリフト量を他の吸気バルブ（１８ｂ）より大きくし、複数の排気バルブのうち、１つの吸気バルブの下流側に位置する１つの排気バルブ（１９ａ）とは異なる他の排気バルブ（１９ｂ）のリフト量を１つの排気バルブより大きくするように、可変動弁機構を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブと、
前記複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブのバルブ特性を変更可能な可変動弁機構と、
排気ガスを吸気側に戻す排気還流装置とを備えた内燃機関の制御装置であって、
吸気行程において、前記排気還流装置で排気ガスを吸気側に戻す際に、前記複数の吸気バルブのうち、少なくとも１つの吸気バルブのリフト量を他の吸気バルブより大きくし、前記複数の排気バルブのうち、前記１つの吸気バルブの下流側に位置する１つの排気バルブとは異なる他の排気バルブのリフト量を前記１つの排気バルブより大きくするように、前記可変動弁機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記他の排気バルブは、前記１つの吸気バルブに対して、シリンダの中心を挟んで対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記排気還流装置は、排気ポートに接続される排気ガス吸入口と、吸気ポートに接続される排気ガス吐出口とを有し、
前記排気ガス吐出口は、前記１つの吸気バルブ側の前記吸気ポートに接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記排気ガス吐出口より上流側で前記吸気ポートを開閉する開閉弁を更に備え、
前記開閉弁は、排気ガスを吸気側に戻している場合に閉じられることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
排気ガスを吸気側に戻している場合の吸気行程時に、前記他の排気バルブが開かれることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
排気ガスを吸気側に戻している場合の吸気行程時に、前記他の排気バルブは、前記１つの排気バルブより遅い時期に閉じられることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
排気ガスを吸気側に戻している場合の排気行程時に、前記１つの吸気バルブが開かれることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
排気ガスを吸気側に戻している場合の排気行程時に、前記１つの吸気バルブは、前記他の吸気バルブより早い時期に開かれることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今のエンジンにおいては、更なる燃費向上を目的として、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ：Homogeneous  Charge  Compression  Ignition）式のガソリンエンジンが検討されている（例えば、特許文献１参照）。予混合圧出着火式のエンジンでは、例えば内部ＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）を利用し、圧縮後のシリンダ内の温度を高めることで混合気を自己着火を促進している。
【０００３】
特許文献１に記載のエンジンでは、シリンダ内に新気を導入する際にスワール流を発生させている。これにより、シリンダ壁面に沿って新気の層が形成される一方、シリンダの中央には内部ＥＧＲのガス層が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６４９７９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では、新気がシリンダ壁面の近傍に存在することでシリンダ壁面の温度が低下する。この結果、混合気が自己着火に必要な温度に至らず、燃焼の安定性が確保されないおそれがあった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることが可能な内燃機関の制御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】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブと、前記複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブのバルブ特性を変更可能な可変動弁機構と、排気ガスを吸気側に戻す排気還流装置とを備えた内燃機関の制御装置であって、吸気行程において、前記排気還流装置で排気ガスを吸気側に戻す際に、前記複数の吸気バルブのうち、少なくとも１つの吸気バルブのリフト量を他の吸気バルブより大きくし、前記複数の排気バルブのうち、前記１つの吸気バルブの下流側に位置する１つの排気バルブとは異なる他の排気バルブのリフト量を前記１つの排気バルブより大きくするように、前記可変動弁機構を制御することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、吸気行程時に排気還流装置で排気ガスを吸気側に戻す際に、１つの吸気バルブ及び他の排気バルブのリフト量が大きくなるようにバルブ特性が変更されることで、シリンダ内において、１つの吸気バルブから他の排気バルブに向かう排気ガスのスワール流が発生する。これにより、シリンダ壁面に沿って排気ガスを分布させることができる。排気ガスは、燃焼に寄与する混合気のシリンダ壁面への接近を抑制し、燃焼した混合気の冷却損失の発生を抑制することができる。また、シリンダの中央に新気を導入することができるため、シリンダの中央で混合気の燃焼を促進することができる。このように、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、前記他の排気バルブは、前記１つの吸気バルブに対して、シリンダの中心を挟んで対向する位置に設けられることが好ましい。この構成によれば、１つの吸気バルブから離れた位置に他の排気バルブが設けられることで、１つの吸気バルブから他の排気バルブに向かってシリンダ壁面に沿う排気ガスのスワール流を発生し易くすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、前記排気還流装置は、排気ポートに接続される排気ガス吸入口と、吸気ポートに接続される排気ガス吐出口とを有し、前記排気ガス吐出口は、前記１つの吸気バルブ側の前記吸気ポートに接続されることが好ましい。この構成によれば、リフト量が大きく変更される１つの吸気バルブ側に排気ガス吐出口が設けられることで、排気ガスを１つの吸気バルブからシリンダ内に取り込み易くすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、前記排気ガス吐出口より上流側で前記吸気ポートを開閉する開閉弁を更に備え、前記開閉弁は、排気ガスを吸気側に戻している場合に閉じられることが好ましい。この構成によれば、排気ガスを吸気側に戻している場合に開閉弁が閉じられることで、吸気側に戻される排気ガスと新気がシリンダ内に導入される前に混合されるのを抑制することができる。よって、当該排気ガスをシリンダ内に取り込み易くすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の吸気行程時に、前記他の排気バルブが開かれることが好ましい。この構成によれば、吸気行程時に他の排気バルブが開かれることで、先の排気行程で当該他の排気バルブから排出された排気ガスの一部をシリンダ内に再導入することができる。この結果、シリンダ壁面に沿って排気ガスを分布し易くすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の吸気行程時に、前記他の排気バルブは、前記１つの排気バルブより遅い時期に閉じられることが好ましい。この構成によれば、１つの排気バルブと他の排気バルブの閉じ時期が異なることで、１つの排気バルブから再導入される排気ガスの流量と、他の排気バルブから再導入される排気ガスの流量に差を持たせることができる。よって、排気バルブから再導入される排気ガスにスワール流が発生し、当該排気ガスをシリンダ壁面に沿って広範囲に分布させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の排気行程時に、前記１つの吸気バルブが開かれることが好ましい。この構成によれば、排気行程時に前記１つの吸気バルブから吸気ポートに排気ガスを導入させ、その後の吸気行程時に吸気ポートに導入させた排気ガスを排気ガス吐出口から戻される排気ガスとともにシリンダ内に導入するので、シリンダ内にスワール流を発生させ易くすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の排気行程時に、前記１つの吸気バルブは、前記他の吸気バルブより早い時期に開かれることが好ましい。この構成によれば、１つの吸気バルブと他の吸気バルブの閉じ時期が異なることで、１つの吸気バルブからは、先に排気ガス吐出口からの排気ガスをシリンダ壁面に沿って導入することができる。その後、他の吸気バルブからは、シリンダの中央に向かって新気を導入することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、排気還流装置から導入される排気ガスにスワール流を発生させることで、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係るエンジンの概念図である。
【図２】本実施の形態に係る多気筒エンジンにおける１気筒周辺の平面模式図である。
【図３】本実施の形態に係る吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係るシリンダ内の排気ガス及び新気の分布を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る内燃機関（エンジン）及び内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）を自動四輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る内燃機関及び内燃機関の制御装置を他のタイプの車両（例えば自動二輪車）に適用してもよい。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。
【００１９】
図１及び図２を参照して、本実施の形態に係るエンジンの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの概念図である。図２は、本実施の形態に係る多気筒エンジンにおける１気筒周辺の平面模式図である。なお、本実施の形態において、自動四輪車が通常備えている構成は備えているものとし、説明は省略する。図２において、紙面左側を吸気側、紙面右側を排気側とし、紙面上側を一方側、紙面下側を他方側とする。
【００２０】
本実施の形態に係る内燃機関としてのエンジン１は、点火装置１７による混合気の火花点火（ＳＩ：Spark  Ignition）と、点火装置１７を用いず、予め空気と燃料を混合した混合気を圧縮して自己着火させる予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ：Homogeneous  Charge  Compression  Ignition）とを切替え可能に構成されている。エンジン１は、例えば、直列多気筒のガソリンエンジンである。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１は、直動式のＤＯＨＣ（Double  OverHead  Camshaft）エンジンである。エンジン１は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト１０、シリンダ１１及びシリンダヘッド１２等を備えて構成される。シリンダ１１内には、ピストン１３が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト１０とピストン１３は、コンロッド１４によって連結されている。エンジン１では、ピストン１３が上下方向に往復運動することでクランクシャフト１０がコンロッド１４を介して回転される。
【００２２】
シリンダヘッド１２の内部空間は、燃焼室１５を構成している。シリンダヘッド１２には、各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射装置１６と、混合気を点火する点火装置１７が設けられている。燃料噴射装置１６は、後述するＥＣＵ３２からの命令に応じて燃焼室１５内に燃料を噴射する。点火装置１７は、燃焼室１５の上方に設けられている。点火装置１７は、ＥＣＵ３２の指令に応じて所定のタイミングで火花を発生させる。これにより、燃焼室１５内の混合気が着火される。
【００２３】
また、シリンダヘッド１２には、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９が設けられている。特に、図２に示すように、シリンダヘッド１２には、１気筒につき複数の吸気バルブ１８ａ、１８ｂと複数の排気バルブ１９ａ、１９ｂが設けられている（本実施の形態では、吸気と排気でそれぞれ２つずつの合計４つ）。気筒毎に設けられる吸気ポート２０及び排気ポート２１は、各吸気バルブ１８及び排気バルブ１９に対応して複数に分岐している（吸気ポート２０ａ、２０ｂ及び排気ポート２１ａ、２１ｂ）。吸気ポート２０ａには、吸気バルブ１８ａとは別に吸気ポート２０ａを開閉する開閉弁２２が設けられている。開閉弁２２は、後述する排気ガス吐出口３０より上流側に設けられている。
【００２４】
また、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９の上方には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が設けられている。クランクシャフト１０、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト１０の回転は、カムチェーンを介して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４に伝達される。吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転されることで、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９は燃焼室１５に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９の開閉が制御される。
【００２５】
また、エンジン１には、吸気バルブ１８のバルブ特性を変更可能な吸気可変動弁機構２５と、排気バルブ１９のバルブ特性を変更可能な排気可変動弁機構２６とが設けられている。詳細は後述するが、吸気可変動弁機構２５及び排気可変動弁機構２６は、ＥＣＵ３２からの命令に応じて、吸気バルブ１８及び排気バルブ１９の開閉時期やリフト量をそれぞれ独立して変更する。
【００２６】
また、エンジン１には、排気ガスの一部を吸気側に戻して再燃焼させる外部ＥＧＲシステム（Exhaust  Gas  Recirculation  system）として、排気還流装置２７が設けられている。具体的に排気還流装置２７は、排気ガスの還流通路を形成するバイパス路２８を有している。バイパス路２８は、２つの吸気バルブ１８及び排気バルブ１９が隣接する方向において、一方側（吸気バルブ１８ａ及び排気バルブ１９ａ側）に偏って配置されている。
【００２７】
バイパス路２８の上流端は、排気ポート２１に接続される排気ガス吸入口２９を構成する。排気ガス吸入口２９は、一方の排気ポート２１ａ側に設けられている。バイパス路２８の下流端は、吸気ポート２０に接続される排気ガス吐出口３０を構成する。排気ガス吐出口３０は、一方の吸気ポート２０側に設けられている。また、バイパス路２８の途中には、排気ガスの吸入量を調整するＥＧＲバルブ３１が設けられている。
【００２８】
排気還流装置２７では、シリンダ１１内からに排出される燃焼後の排気ガスの一部を、吸気の際にバイパス路２８を介して吸気ポート２０に導き、シリンダ１１内に還流させる。これにより、排気ガス中の窒素酸化物を低減させることができると共に、燃費の向上を図ることができる。
【００２９】
エンジン１内の各種動作は、ＥＣＵ３２によって統括制御される。ＥＣＵ３２は、エンジン１内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、エンジン１の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。ＥＣＵ３２は、吸気可変動弁機構２５及び排気可変動弁機構２６の駆動制御、燃料噴射装置１６及び点火装置１７の動作制御、開閉弁２２及びＥＧＲバルブ３１の開閉制御を実施する。
【００３０】
ところで、従来のＨＣＣＩエンジンでは、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ特性（例えば、バルブタイミング）を調整することで、シリンダ内に新気を導入する際に、シリンダの中心軸回りの旋回流、すなわち、スワール流を発生させている。これにより、新気（吸入空気）と燃料との混合気がシリンダ壁面１１ａまで均等に分散されるため、燃焼時の火炎伝播が均一となって良好な燃焼状態が得られるとされている。
【００３１】
しかしながら、常温に近い新気がシリンダ壁面１１ａに接触することで、シリンダ壁面１１ａの熱が新気によって奪われ（冷却損失）、シリンダ壁面１１ａの温度が低下してしまう。これにより、混合気の燃焼の安定性が損なわれ、場合によっては良好な燃焼を継続できずに失火してしまうことが想定される。このように、吸気行程で新気がシリンダ壁面１１ａに接触することは、ＨＣＣＩエンジンにおいて重要な課題となっていた。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、外部ＥＧＲを導入する際に、特定の吸気バルブ１８及び排気バルブ１９のバルブ特性（バルブリフト量）を調整することで、排気ガスにスワール流を発生させている。具体的には、吸気バルブ１８ａの下流側に位置する排気バルブ１９ａとは異なる他の排気バルブ１９ｂのリフト量を排気バルブ１９ａより大きくしている。これにより、シリンダ壁面１１ａに沿って排気ガスを分布させることができ、新気がシリンダ壁面１１ａに接触するのを抑制することができる。燃焼後の排気ガスは新気に比べて高温である。このため、排気ガスがシリンダ壁面１１ａに接触しても、シリンダ壁面１１ａの温度低下を抑制することができる。
【００３３】
また、シリンダ１１の中央側、すなわち排気ガスの内側には、新気を主とした混合気を分布させることができる。このため、シリンダ１１の中央で集中的に混合気を燃焼させることができ、燃焼速度の遅延を防止することも可能になっている。このように、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることが可能になった。
【００３４】
次に、図２から図４を参照して、本実施の形態に係る吸排気バルブのバルブ特性、及びエンジン内の吸気及び排気の流れについて説明する。図３は、本実施の形態に係る吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期及びリフト量を示すグラフである。図３において、横軸は時間を示し、縦軸はリフト量を示している。図４は、本実施の形態に係るシリンダ内の排気ガス及び新気の分布を示す平面模式図である。
【００３５】
先ず、排気行程から吸気行程に至る際の吸気バルブ１８ａ、１８ｂ及び排気バルブ１９ａ、１９ｂのバルブ特性（開閉時期及びリフト量）について説明する。図２及び図３に示すように、排気行程においては、一方の排気バルブ１９ａ（排気還流装置２７側の排気バルブ１９ａ：以下、単に排気バルブ１９ａと記す）より、他方の排気バルブ１９ｂ（以下、単に排気バルブ１９ｂと記す）が先に開かれる。また、排気行程において、排気バルブ１９ｂのリフト量は、排気バルブ１９ａのリフト量より大きく変更される。更に、吸気行程において、排気バルブ１９ｂは、排気バルブ１９ａより遅い時期に閉じられる。
【００３６】
また、一方の吸気バルブ１８ａ（排気還流装置２７側の吸気バルブ１８ａ：以下、単に吸気バルブ１８ａと記す）は、排気行程が終了する手前において、他方の吸気バルブ１８ｂ（以下、単に吸気バルブ１８ｂと記す）より先に開かれる。吸気行程において、吸気バルブ１８ａのリフト量は、吸気バルブ１８ｂのリフト量より大きく変更される。更に、吸気バルブ１８ａは、吸気バルブ１８ｂより遅い時期に閉じられる。
【００３７】
このように、排気行程から吸気行程に至る過渡期においては、排気バルブ１９ｂと吸気バルブ１８ａとが共に比較的大きいリフト量で開かれた期間（バルブオーバーラップ期間）が設けられている。バルブオーバラップ期間が設けられることで、シリンダ１１内にスワール流を発生させることができる。
【００３８】
次に、上記した排気行程から吸気行程におけるエンジン１（図１参照）内の吸気及び排気の流れについて説明する。図２に示すように、ＥＧＲバルブ３１は開かれる一方、開閉弁２２は閉じられる。燃焼後の排気ガスは、排気ガス吸入口２９から吸入され、バイパス路２８を通じて排気ガス吐出口３０から吸気ポート２０へ導入される。特に、吸気バルブ１８ａ側に排気ガス吐出口３０が設けられているため、排気ガスを吸気バルブ１８ａからシリンダ１１内に取り込み易くすることが可能になっている。また、このとき、開閉弁２２が閉じられていることで、吸気ポート２０ａに新気が導入されることはない。
【００３９】
排気還流装置２７で排気ガスを還流している際の排気行程が終了する手前では、上記のように吸気バルブ１８ａが開かれる。これにより、排気行程時に排気バルブ１９ａ、１９ｂから排出される排気ガスの慣性を利用して、排気ガス吐出口３０から戻される排気ガス（外部ＥＧＲ）を吸気バルブ１８ａからシリンダ１１内に導入し易くすることができる。
【００４０】
また、上記の場合において、吸気バルブ１８ａは、吸気バルブ１８ｂより早い時期に開かれる。この場合、吸気バルブ１８ａと吸気バルブ１８ｂの閉じ時期が異なることで、吸気バルブ１８ａからは、先に排気ガス吐出口３０からの排気ガスをシリンダ壁面１１ａに沿って導入することができる。その後、吸気バルブ１８ｂからは、シリンダ１１の中央に向かって新気を導入することができる。
【００４１】
また、排気還流装置２７で排気ガスを還流している際の吸気行程では、高いリフト量で排気バルブ１９ｂが開かれており、吸気バルブ１８ａも高いリフト量で開かれている。これにより、シリンダ１１内では、吸気バルブ１８ａから排気バルブ１９ｂに向かって排気ガス（外部ＥＧＲ）のスワール流が発生する。この結果、シリンダ壁面１１ａに沿って排気ガスを分布させることができる。
【００４２】
特に、本実施の形態では、大きいリフト量に変更される排気バルブ１９ｂが、吸気バルブ１８ａに対して、シリンダ１１の中心Ｃを挟んで対向する位置に設けられている。この場合、吸気バルブ１８ａから離れた位置に排気バルブ１９ｂが設けられるため、吸気バルブ１８ａから排気バルブ１９ｂに向かってシリンダ壁面１１ａに沿う排気ガスのスワール流を発生し易くすることができる。
【００４３】
また、吸気行程時に排気バルブ１９ｂが開かれることで、先の排気行程で排気バルブ１９ｂから排出された排気ガスの一部をシリンダ１１内に再導入することができる。この場合、吸気バルブ１８ａが大きいリフト量で開かれている。また、排気バルブ１９ｂは、排気バルブ１９ａより遅い時期に閉じられる。これらにより、排気バルブ１９ｂから吸気バルブ１８ａに向かって排気ガス（内部ＥＧＲ）のスワール流を発生させることができる。この結果、シリンダ壁面１１ａに沿って排気ガスを分布し易くすることができる。このように、外部ＥＧＲだけなく、内部ＥＧＲも利用してシリンダ壁面１１ａに沿って排気ガスを分布させることができる。
【００４４】
また、排気バルブ１９ｂは、排気バルブ１９ａより遅い時期に閉じられる。この場合、排気バルブ１９ａと排気バルブ１９ｂの閉じ時期が異なることで、排気バルブ１９ａから再導入される排気ガスの流量と、排気バルブ１９ｂから再導入される排気ガスの流量に差を持たせることができる。すなわち、排気バルブ１９ａから再導入される排気ガスの流量より排気バルブ１９ｂから再導入される排気ガスの流量が大きくなる。この結果、シリンダ１１内に再導入される排気ガス（内部ＥＧＲ）にスワール流が発生し、当該排気ガスをシリンダ壁面１１ａに沿って広範囲に分布させることができる。
【００４５】
また、吸気行程時に吸気バルブ１８ｂが開かれることで、吸気ポート２０ｂを通じてシリンダ１１内に新気を導入することができる。上記のように、シリンダ壁面１１ａには、排気ガスが分布しているため、新気は、シリンダ１１の中央に導入される。特に、排気ガスを吸気側に戻している間は開閉弁２２が閉じられている。このため、吸気側に戻される排気ガス（外部ＥＧＲ）と新気がシリンダ１１内に導入される前に混合されるのを抑制することができる。よって、排気ガスをシリンダ内に取り込み易くすることが可能になっている。
【００４６】
このようにしてシリンダ１１内に排気ガス及び新気が導入される結果、図４に示すように、シリンダ１１内では、シリンダ壁面１１ａに沿って筒状の排気ガス層Ｇが形成される。また、排気ガス層Ｇの内側、すなわち、シリンダ１１の中央には、新気を主とした混合気Ｍを分布させることができる。排気ガス層Ｇは、燃焼に寄与する新気（混合気Ｍ）のシリンダ壁面への接近を抑制し、燃焼した混合気の冷却損失の発生を抑制することができる。また、シリンダ１１の中央に新気を導入することができるため、シリンダ１１の中央で混合気の燃焼を促進することができる。
【００４７】
特に、本実施の形態では、排気ガスに強いスワール流を発生させたことで、外部ＥＧＲに起因した燃焼速度の遅延を抑制することが可能になっている。例えば、排気ガスにスワール流が無い場合には、排気ガスがシリンダ１１内に不均一に分布する。この場合、排気ガスが多い箇所では燃焼がし難いため、燃焼速度にムラが生じることになる。この結果、シリンダ１１内の混合気の燃焼速度が低下する。
【００４８】
これに対し、本実施の形態では、排気ガスをシリンダ壁面１１ａに沿って分布させて成層化を実施することにより、シリンダ１１の中央に新気を主とした混合気を分布させることができる。これにより、混合気の燃焼速度が低下するのを防止することが可能になっている。また、混合気の燃焼速度が速い程、シリンダ１１の内圧が上昇するため、エンジン出力を得やすくすることができ、燃費の向上を図ることが可能である。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００５０】
例えば、上記した実施の形態においては、予混合圧縮着火式のエンジン１を例にして説明したが、この構成に限定されない。エンジン１は、火花点火式のエンジンやディーゼルエンジンであってもよい。
【００５１】
また、上記した実施の形態においては、１気筒につき、吸気バルブ１８と排気バルブ１９が２つずつ設けられる構成としたが、この構成に限定されない。吸気バルブ１８と排気バルブ１９は、３つずつ以上設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、本発明は、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることができるという効果を有し、特に、内燃機関の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン（内燃機関）
１１  シリンダ
１１ａ  シリンダ壁面
１８  吸気バルブ
１８ａ  一方の吸気バルブ（１つの吸気バルブ）
１８ｂ  他方の吸気バルブ（他の吸気バルブ）
１９  排気バルブ
１９ａ  一方の排気バルブ（１つの排気バルブ）
１９ｂ  他方の排気バルブ（他の排気バルブ）
２０  吸気ポート
２１  排気ポート
２２  開閉弁
２５  吸気可変動弁機構（可変動弁機構）
２６  排気可変動弁機構（可変動弁機構）
２７  排気還流装置
２８  バイパス路
２９  排気ガス吸入口
３０  排気ガス吐出口
３２  ＥＣＵ（制御装置）
Ｃ  シリンダの中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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