(57)【要約】【課題】簡易な構成により、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる予混合圧縮着火機関及びその吸排気装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲ通路３０ｐは排気の一部をＥＧＲガスとして燃焼室１０へ還流させる。熱交換器４０はＥＧＲガスの冷却を行なう。加熱用吸気通路２０ｐは吸気通路１１ｐにおいてＥＧＲ通路２０ｐの下流端よりも上流側に形成された分岐部１１ｂから分岐し、且つ、下流端がＥＧＲ通路３０ｐにおける熱交換器４０の上流側へと連通している。切換弁１１ｖは吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐを通過する吸気量を調整する。ＥＣＵ５は、ＥＧＲ弁３０ｖが閉じている場合には、吸気が吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐのいずれかを通過するように、ＥＧＲ弁３０ｖが開いている場合には、吸気が吸気通路１１ｐのみを通過するように切換弁１１ｖを切り換える。【選択図】図１
2008202520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、
当該燃焼室への吸気の通路となる吸気通路と、
前記燃焼室からの排気の通路となる排気通路と、
当該排気通路及び前記吸気通路へと連通しており、前記燃焼室からの排気の一部をＥＧＲガスとして前記燃焼室へ還流させるためのＥＧＲ通路と、
当該ＥＧＲ通路の途中に設けられ、ＥＧＲガスの冷却を行なう熱交換器と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲ通路の開閉状態を調整するためのＥＧＲ弁と、
前記吸気通路において前記ＥＧＲ通路の下流端よりも上流側に形成された分岐部から分岐し、且つ、下流端が前記ＥＧＲ通路における前記熱交換器の上流側へと連通する加熱用吸気通路と、
前記分岐部よりも下流側における前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路のそれぞれを通過する吸気の量を調整するための切換弁と、
前記ＥＧＲ弁が閉じている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路の少なくともいずれかを通過するように前記切換弁を切り換え、前記ＥＧＲ弁が開いている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路のみを通過するように前記切換弁を切り換えるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする予混合圧縮着火機関。
【請求項２】
前記ＥＧＲ弁は、前記ＥＧＲ通路において、前記加熱用吸気通路の下流端よりも上流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項３】
前記切換弁は、前記分岐部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項４】
前記切換弁及び前記ＥＧＲ弁は、前記加熱用吸気通路と前記ＥＧＲ通路との連通部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項５】
前記熱交換器は、内部をエンジンの循環冷却水が通過しているものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の予混合圧縮着火機関。
【請求項６】
燃焼室と、当該燃焼室からの排気の通路となる排気通路と、を有する予混合圧縮着火機関に用いられる予混合圧縮着火機関の吸排気装置において、
前記燃焼室へ通じる吸気通路と、
前記排気通路及び前記吸気通路へと連通しており、前記燃焼室からの排気をＥＧＲガスとして前記燃焼室へ還流させるためのＥＧＲ通路と、
当該ＥＧＲ通路の途中に設けられＥＧＲガスの冷却を行なう熱交換器と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲ通路を開閉するためのＥＧＲ弁と、
前記吸気通路において前記ＥＧＲ通路の下流端よりも上流側に形成された分岐部から分岐し、且つ、下流端が前記ＥＧＲ通路における前記熱交換器の上流側へと連通する加熱用吸気通路と、
前記分岐部よりも下流側において前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路のそれぞれを通過する吸気の量を調整するための切換弁と、
前記ＥＧＲ弁が閉じている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路の少なくともいずれかを通過するように前記切換弁を切り換え、前記ＥＧＲ弁が開いている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路のみを通過するように前記切換弁を切り換えるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする予混合圧縮着火機関の吸排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気をＥＧＲガスとして燃焼室へ還流させる予混合圧縮着火機関及びその吸排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の分野では、良好な燃費及び熱効率が得られる予混合圧縮着火機関が注目されており、様々な研究がなされている。大方の予混合圧縮着火機関は、吸気通路上にて燃料と空気とを混合し、生成した混合気を燃焼室に供給する構成となっている。そして、燃焼室内に閉じ込められた混合気は、圧縮行程時、ピストン上昇による高温高圧化に伴い自着火する。このような予混合圧縮着火機関においては、実用化に向けた課題の一つとして、予混合圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ、Homogeneous Charge Compression Ignition）を安定して制御できる運転領域がまだ狭い、ということが知られている。そのため、この問題を回避する目的で、まず、常用される運転領域が比較的狭い定置型エンジン、例えばＧＨＰ（ガスヒートポンプ）用ガスエンジン等にて、予混合圧縮着火機関を実用化しようとする動きがある。また、実際の運転において多用される低中回転及び低中負荷領域付近では予混合圧縮着火燃焼を、高回転領域、並びに、極低負荷及び高負荷領域では火花点火燃焼（ＳＩ、Spark Ignition）を行うように適宜運転を切り換えるものも提案されている。
【０００３】
予混合圧縮着火機関において、予混合圧縮着火燃焼を安定して制御できる運転領域は狭い。以下、この問題について詳述する。例えば、低負荷運転領域においては、燃焼室内の供給される混合気の量が少なく、筒内温度も上昇し難いため、着火性が悪化し、失火が発生しやすくなる。そして、このような失火の発生を抑制するために、既燃焼ガスの一部を燃焼室内に残留させ、次回燃焼に持ち越すことができるように、吸気弁、排気弁のバルブタイミングに負のオーバーラップ期間を設ける、いわゆる内部ＥＧＲを用いることが知られている。このようにして内部ＥＧＲを利用することで、高温の内部ＥＧＲガスと、新たに燃焼室内に供給された混合気とが混合されて筒内温度を上昇させるため、予混合圧縮着火燃焼時の着火性が向上し、失火が抑制される。しかし、低外気温時等において更に条件が悪化すると、燃焼室内温度が低く、且つ、高温の内部ＥＧＲが得られ難いため、内部ＥＧＲを用いても、予混合圧縮着火が起こりにくく、失火が発生するおそれがある。
【０００４】
内部ＥＧＲ以外にて、燃焼室内の筒内温度を上昇させる手段としては、例えば、ディーゼルエンジンでは、予め熱交換器等の加熱機構において加熱した吸気（混合気）を燃焼室へ流入させる、すなわち、吸気加熱を行なうことで失火の発生を防止する手段が知られている。
【０００５】
一方で、予混合圧縮着火機関では、高負荷運転領域において、ノッキング、過早着火といった異常燃焼が発生する。そして、このような異常燃焼の発生を抑制するために、外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation、排気ガス再循環）を利用することが知られている。排気通路より取出された直後の外部ＥＧＲガスは高温であるため、吸気の体積効率を悪化させないように、ＥＧＲ通路途中に設けられたＥＧＲクーラにおいて冷却される。そして、ＥＧＲクーラによって冷却されたＥＧＲガスが燃焼室内に還流することで、不活性ガスの増加により、燃焼室の燃焼状態が緩慢化される。
【０００６】
加熱装置としての熱交換器、又はＥＧＲクーラとしての熱交換器の一例として、特許文献１には、熱交換器１２を用いて、吸気の加熱と外部ＥＧＲガスの冷却とを行なう技術が開示されている（特許文献１の図２参照）。この技術においては、同一の冷却水を用いてＥＧＲガスの冷却、及び、吸気加熱を行なうことにより、熱交換機構が比較的簡素化されている。
【特許文献１】特表２００５−５１７８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の特許文献１の熱交換器は、筐体は１つであるものの、その内部に別個の第１熱交換部と第２熱交換部とを有しており、それぞれの熱交換部においてＥＧＲガスの冷却と吸気加熱とが別系統で行なわれるという構造とされている。このため、特許文献１の熱交換器は、従来の熱交換器二つと比較し省スペース化を図ることができるものの、熱交換部を一つしか有さない一般的な熱交換器一つよりも大型化する。また、特許文献１の熱交換器を使用した内燃機関では、吸気通路及びＥＧＲ通路を成す配管、冷却水用の配管を含め一つの熱交換器に多数の配管を接続する必要があり、内燃機関周辺に配置する上での設計上の制約が厳しくなる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、より省スペース化を図り、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる予混合圧縮着火機関及びその吸排気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の予混合圧縮着火機関は、燃焼室と、当該燃焼室への吸気の通路となる吸気通路と、前記燃焼室からの排気の通路となる排気通路と、当該排気通路及び前記吸気通路へと連通しており、前記燃焼室からの排気の一部をＥＧＲガスとして前記燃焼室へ還流させるためのＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路の途中に設けられ、ＥＧＲガスの冷却を行なう熱交換器と、前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲ通路の開閉状態を調整するためのＥＧＲ弁と、前記吸気通路において前記ＥＧＲ通路の下流端よりも上流側に形成された分岐部から分岐し、且つ、下流端が前記ＥＧＲ通路における前記熱交換器の上流側へと連通する加熱用吸気通路と、前記分岐部よりも下流側における前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路のそれぞれを通過する吸気の量を調整するための切換弁と、前記ＥＧＲ弁が閉じている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路の少なくともいずれかを通過するように前記切換弁を切り換え、前記ＥＧＲ弁が開いている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路のみを通過するように前記切換弁を切り換えるように制御する制御手段と、を有する。
【００１０】
予混合圧縮着火機関では、予混合圧縮着火燃焼にて、火花点火燃焼又はディーゼル燃焼と比較し、局所的な高温部が発生し難いため、窒素酸化物の低減目的での外部ＥＧＲを必要としない。よって、吸気加熱を行う低負荷側にて、外部ＥＧＲを併用しない仕様とすることで、熱交換器は、（エンジン負荷及びエンジン回転数によって定まる）運転領域に応じて、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱のいずれか一方のみを行えばよいこととなる。そのため、上記の構成によると、ＥＧＲクーラとして使われる熱交換器をそのままの構成で吸気加熱にも使用することができるので、熱交換部を１つしか有さない一般的な熱交換器一つよりも熱交換器が大型化することがない。そのため、簡易な構成により、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる。また、ＥＧＲクーラを有する既存のＥＧＲ通路を利用して、簡易な配管構造の変更、追加により上記のような構成を実現できる。さらに、吸気通路及びＥＧＲ通路を成す配管、冷却水用の配管を含め一つの熱交換器に多数の配管を接続する必要がなく、内燃機関周辺に配置する上での設計上の制約が緩和されるため、より省スペース化を図り、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる。
【００１１】
前記ＥＧＲ弁は、前記ＥＧＲ通路において、前記加熱用吸気通路の下流端よりも上流側に設けられていてもよい。これによると、加熱された吸気を、吸気通路を経由して燃焼室へ還流させることができ、且つ、ＥＧＲ弁を閉じたときに、ＥＧＲガスが加熱用吸気通路へと流入することを防止できる。
【００１２】
前記切換弁は、前記分岐部に設けられていてもよい。これによると、熱交換器により加熱する吸気を、加熱用吸気通路へと積極的に送り込むことが可能となる。一方、熱交換器を通らない吸気は加熱用吸気通路に入らず、全てが吸気通路を通る。そのため、吸気の流通が効率的に行なわれる。
【００１３】
前記切換弁及び前記ＥＧＲ弁は、前記加熱用吸気通路と前記ＥＧＲ通路との連通部に設けられていてもよい。これによると、切換弁及びＥＧＲ弁を一箇所に配置すればよいため、簡易な構成とすることができる。
【００１４】
前記熱交換器は、内部をエンジンの循環冷却水が通過しているものであってもよい。これによると、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱をさらに簡易な構成により行なうことができる。
【００１５】
また、上記の目的を達成するために、本発明の予混合圧縮着火機関の吸排気装置は、燃焼室と、当該燃焼室からの排気の通路となる排気通路と、を有する予混合圧縮着火機関に用いられるものである。そして、前記燃焼室へ通じる吸気通路と、前記排気通路及び前記吸気通路へと連通しており、前記燃焼室からの排気をＥＧＲガスとして前記燃焼室へ還流させるためのＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路の途中に設けられＥＧＲガスの冷却を行なう熱交換器と、前記ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲ通路を開閉するためのＥＧＲ弁と、前記吸気通路において前記ＥＧＲ通路の下流端よりも上流側に形成された分岐部から分岐し、且つ、下流端が前記ＥＧＲ通路における前記熱交換器の上流側へと連通する加熱用吸気通路と、前記分岐部よりも下流側において前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路のそれぞれを通過する吸気の量を調整するための切換弁と、前記ＥＧＲ弁が閉じている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路及び前記加熱用吸気通路の少なくともいずれかを通過するように前記切換弁を切り換え、前記ＥＧＲ弁が開いている場合には、前記燃焼室へ流入する吸気が、前記分岐部の下流側において前記吸気通路のみを通過するように前記切換弁を切り換えるように制御する制御手段と、を有する。
【００１６】
この構成によると、より省スペース化を図り、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（全体構成）
図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係る予混合圧縮着火機関及び吸排気装置の全体構成について説明する。以下の説明においては、「吸気」は、燃焼室内に供給される気体（例えば、吸入空気及びガス燃料が混合したもの、吸入空気とガス燃料と外部ＥＧＲガスとが混合したもの等）を意味し、「混合気」は、吸入空気及びガス燃料が混合したものを意味するものとする。
【００１９】
図１に示すように、予混合圧縮着火機関１は、燃焼室１０、燃焼室１０へ通じる吸気通路１１ｐ、及び、燃焼室１０からの排気の通路となる排気通路１２ｐを有しており、運転条件（負荷及び機関回転数）に応じて、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを適宜切り換えて運転を行なうものである。このように、運転条件に応じて予混合圧縮着火燃焼と火花点火燃焼とを切り換えることで、予混合圧縮着火燃焼による低燃費と、火花点火燃焼による良好な始動性・高出力との両立が可能となる。
【００２０】
また、予混合圧縮着火機関１は、過給器１１ｔ、スロットル３、燃料弁２ｖ（燃料供給量調整手段）、加熱用吸気通路２０ｐ、切換弁１１ｖ、ＥＧＲ通路３０ｐ、ＥＧＲ弁３０ｖ、熱交換器４０、吸気弁５１ｖ、排気弁５２ｖ、点火プラグ５３ｃを有している（これらの詳細については後述する）。さらに、予混合圧縮着火機関１はＥＣＵ（Electronic Control Unit、制御手段に相当）５を有しており、ＥＣＵ５には、排気弁５２ｖ、点火プラグ５３ｃ、吸気弁５１ｖ、ＥＧＲ弁３０ｖ、切換弁１１ｖ、スロットル３、燃料弁２ｖ、バイパス制御弁４０ｖ、過給器１１ｔが、制御用ケーブル５ａ〜５ｉを介して電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ５は、排気弁５２ｖ、点火プラグ５３ｃ、吸気弁５１ｖ、ＥＧＲ弁３０ｖ、切換弁１１ｖ、スロットル３、燃料弁２ｖ、バイパス制御弁４０ｖ、過給器１１ｔの動作を制御するように構成されている。
【００２１】
（吸排気装置について）
本実施形態にかかる予混合圧縮着火機関１の吸排気装置６０は、燃焼室１０への吸気の供給、燃焼室１０からの排気ガスの掃気等に用いられるものであり、吸気通路１１ｐ、排気通路１２ｐ、加熱用吸気通路２０ｐ、切換弁１１ｖ、ＥＧＲ通路３０ｐ、ＥＧＲ弁３０ｖ、熱交換器４０、ＥＣＵ５を有して構成されている。そして、吸排気装置６０は、前述の吸気供給等の他に、外部ＥＧＲと混合気との混合や、吸気加熱等を行なう。
【００２２】
（ミキサ）
予混合圧縮着火機関１は、吸気通路１１ｐの途中にミキサ４を有しており、当該ミキサ４へは、ミキサ４へ連通する燃料供給路２ｐを通って、ガス燃料が供給される（すなわち、燃料供給路２ｐは、ガス燃料の通路となり、吸気通路１１ｐへと連通している）。そして、ミキサ４において空気と燃料とが混合される。
【００２３】
（燃料弁）
燃料弁２ｖは、燃料供給路２ｐの途中に設けられている。そして、ＥＣＵ５が燃料弁２ｖを制御することで燃料弁２ｖの開度が調整され、それにより、吸気通路１１ｐへ供給されるガス燃料の供給量が調整される。
【００２４】
（スロットル）
スロットル３は、図１に示すように、軸３ｃ、弁部３ｖを駆動するステップモータ（図示せず）を有して構成され、弁部３ｖは、軸３ｃを中心として回転可能となっている。そして、ＥＣＵ５がスロットル３のステップモータを制御することで、弁部３ｖによりの通路の開度が調整され、それにより、吸気通路１１ｐを通って燃焼室１０へ供給される吸気量が調整される。
【００２５】
（過給器）
過給器１１ｔは、過給圧が可変の電動ターボ型のものであり、電動モータＭによって駆動される遠心式コンプレッサとして構成されている。過給器１１ｔは、吸気通路１１ｐの途中に配置されている。また、過給器１１ｔよりも上流側、及び過給器１１ｔの出口部のそれぞれには、バイパス経路４０ａ、メイン経路４０ｂが接続され、これらを介して吸気通路１１ｐが連通するようになっている。バイパス経路４０ａ途中には、バイパス経路４０ａを開閉するためのバイパス制御弁４０ｖが設けられている。
【００２６】
過給器１１ｔを用いない場合には、電動モータＭが停止制御されるとともに、バイパス制御弁４０ｖが開放制御される。これにより、バイパス経路４０ａが通常の吸気通路として機能する。一方、過給器１１ｔを用いて過給を行う場合には、電動モータＭが回転駆動制御されるとともに、バイパス制御弁４０ｖが遮断制御される。これにより、メイン経路４０ｂが過給用通路として機能する。
【００２７】
（燃焼室）
燃焼室１０は内燃機関においてシリンダーとピストンとにより形成される内部空間であり、ピストン５０が図の上下方向に往復運動する。混合気は、吸気通路１１ｐを通って燃焼室１０へ供給される。そして、燃焼後には、排気が排気通路１２ｐを通して排出される。吸気通路１１ｐの燃焼室１０への開口部、及び、排気通路１２ｐの燃焼室１０への開口部には、それぞれ、吸気弁５１ｖ、及び、排気弁５２ｖが配置されており、これらが、吸気、圧縮、燃焼・膨張、排気の各行程におけるピストン５０の上昇・下降に応じて適宜開閉制御されることにより、吸気及び排気が行なわれる。より詳細には、吸気弁５１ｖ、排気弁５２ｖは、それぞれ図示しないカムシャフトの外周に形成されたカム５１ｃ、５２ｃにより開閉駆動され、カムシャフトに設けられた公知の可変バルブタイミング機構により、開閉時期（クランク角に対する位相）が変更される。また、点火プラグ５３ｃは火花点火燃焼時の着火に用いられるもので、ＥＣＵ５によりその動作が制御される。
【００２８】
（ＥＧＲ通路）
燃焼室１０からの排気は、排気通路１２ｐを通り、図示しない排気口より外部へ排出されるが、排気通路１２ｐに排出された排気の一部は再び燃焼室１０へ供給される。ＥＧＲ通路３０ｐは、燃焼室１０からの排気の一部をＥＧＲガスとして燃焼室１０へ還流させるためのもので、分岐位置１２ｂにおいて排気通路１２ｐから分岐し、且つ、その下流端３０ｂが吸気通路１１ｐへと連通するように形成されている。これにより、排気通路１２ｐ及び吸気通路１１ｐの内部空間と、ＥＧＲ通路３０ｐの内部空間とが、ＥＧＲ通路３０ｐの上流端（分岐位置１２ｂ）、下流端３０ｂにおいて連通している。
【００２９】
ＥＧＲ通路３０ｐの途中には、ＥＧＲ通路３０ｐの開閉状態を調整するためのＥＧＲ弁３０ｖと、ＥＧＲガスの冷却を行なう熱交換器４０とが、（ＥＧＲガスの流れる方向について）上流側よりこの順に設けられている。また、後述するように、ＥＧＲ通路３０ｐには、ＥＧＲ弁３０ｖと熱交換器４０との間において、連通部２０ｂが配置され、加熱用吸気通路２０ｐの下流端が連通している。
【００３０】
（熱交換器）
熱交換器４０は、ＥＧＲ通路３０ｐの途中に設けられ、ＥＧＲガスの冷却装置として機能するものである。また、熱交換器４０は、加熱用吸気通路２０ｐを吸気（混合気）が通過するように切換弁１１ｖが切り換えられている場合には、吸気加熱装置としても機能する。
【００３１】
また、熱交換器４０の熱交換媒体はエンジンの循環冷却水であり、熱交換器４０は、内部をこの循環冷却水が通過することで、熱交換装置として機能する（図１の矢印Ａ、Ａ’参照）。エンジン稼動時に、シリンダブロックを冷却し高温となった循環冷却水は、エンジンより外部のラジエータに循環され、ラジエータで冷却されることで、その冷却水温度が、７０乃至８０度程度に維持されている。
【００３２】
（加熱用吸気通路）
加熱用吸気通路２０ｐは、吸気加熱を行なう場合に吸気の通路の一部となるもので、吸気通路１１ｐにおいて、ＥＧＲ通路３０ｐの下流端３０ｂよりも（吸気の流れ方向について）上流側に形成された分岐部１１ｂから分岐している。また、加熱用吸気通路２０ｐは、その下流端が、連通部２０ｂにおいて、ＥＧＲ通路３０ｐにおける熱交換器４０の上流側（ＥＧＲガスの流れる方向についての上流側）へと連通するように形成されている。
【００３３】
（切換弁）
切換弁１１ｖは、分岐部１１ｂよりも（吸気の流れ方向について）下流側における吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐのそれぞれを通過する吸気（混合気）の量を調整するためのものである。分岐部１１ｂまで上流から送られてきた混合気は、切換弁１１ｖの調整により、分岐部１１ｂを通過後、分岐部１１ｂよりも下流側において、吸気通路１１ｐ、加熱用吸気通路２０ｐの二つの流通通路を、どのような割合で流通するかが決定される。具体的には、（ａ）分岐部１１ｂよりも下流側において、全ての混合気がそのまま吸気通路１１ｐを通過して燃焼室１０へ流入する経路（吸気通路：１００％）、（ｂ）分岐部１１ｂよりも下流側において、全ての混合気が加熱用吸気通路２０ｐを通過して、ＥＧＲ通路３０ｐの一部を通り、再び吸気通路１１ｐを通って燃焼室１０へ流入する経路（加熱用吸気通路：１００％）、さらに、（ｃ）これらの中間状態の経路（分岐部１１ｂよりも下流側において、一部の混合気は吸気通路１１ｐを通過し、一部の混合気は加熱用吸気通路２０ｐを通過する経路）、というパターンのいずれかに切り換えられる。
【００３４】
切換弁１１ｖは、具体的には、内部に吸気通路１１ｐ用弁（図示せず）と、加熱用吸気通路２０ｐ用弁（図示せず）とを有しており、それぞれが開閉制御されることで、分岐部１１ｂよりも下流側における吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐのそれぞれの通過吸気量が調整されるように構成されている。本実施形態では切換弁がこのように構成されているが、このような形態のものには限られない。
【００３５】
（ＥＣＵ）
ＥＣＵ５は、切換弁１１ｖを次のように制御する。まず、ＥＧＲ弁３０ｖが閉じている場合には、燃焼室１０へ流入する混合気が、分岐部１１ｂの（吸気流方向について）下流側において吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐの少なくともいずれかを通過するように切換弁１１ｖを切り換える。一方で、ＥＧＲ弁３０ｖが開いている場合には、燃焼室１０へ流入する混合気が、分岐部１１ｂの下流側において吸気通路１１ｐのみを通過するように（混合気は加熱用吸気通路２０ｐを通過せず、全ての混合気が吸気通路１１ｐを通過するように）切換弁１１ｖを切り換える。
【００３６】
（排気及び外部ＥＧＲについて）
次に、排気及び外部ＥＧＲについて説明する。予混合圧縮着火燃焼時には、高負荷側の運転領域において、異常燃焼状態が発生しやすい。そこで、予混合圧縮着火機関１では、前記高負荷側の運転領域においてＥＧＲ弁３０ｖを開くことで、ＥＧＲガスをＥＧＲ通路３０ｐの途中に設けられた熱交換器４０で冷却し、混合気と共に燃焼室１０内に供給する。これにより、燃焼室１０の燃焼状態が緩慢化される。
【００３７】
（内部ＥＧＲについて）
次に、内部ＥＧＲについて説明する。予混合圧縮着火機関１は、予混合圧縮着火燃焼運転時のバルブタイミングに負のオーバーラップ期間を有しており、内部ＥＧＲを利用して予混合圧縮着火燃焼を行なう。ここで、負のオーバーラップ期間とは、排気上死点付近において、排気弁５２ｖ及び吸気弁５１ｖの両方が閉じている期間であって、排気弁５２ｖが排気上死点に至る前に閉じるものである。これにより、既燃焼ガス（内部ＥＧＲガス）の一部を燃焼室１０内に残留させ、次回燃焼に持ち越すことができる。負のオーバーラップ期間を設け、内部ＥＧＲを利用することで、高温の内部ＥＧＲガスが、新たに燃焼室１０内に供給された混合気と混合され、筒内温度を上昇させるため、予混合圧縮着火燃焼時の着火性が向上する。そして、負のオーバーラップ期間の長さを制御することで、着火時期をある程度制御することが可能となる。
【００３８】
（過給及び外部ＥＧＲについて）
次に、過給及び外部ＥＧＲについて説明する。高負荷運転時には、ガス燃料を含む混合気の供給量が増加するため、着火性が過剰に向上し、激し過ぎる燃焼状態に起因するノッキングが発生しやすくなる。ノッキングの発生を抑制するためには、着火性を下げる目的で燃焼室１０内の内部ＥＧＲ量を減らす必要がある。そのため、負のオーバーラップ期間を狭める制御が行なわれる。しかしながら、内部ＥＧＲの減少は、着火時期の遅角化と燃焼速度の低下とを同時に引き起こすため、そのままで着火時期と燃焼速度とを適切なバランスに制御することが出来なくなる。そこで、まずは、過給により吸気温度を上昇させることで着火時期を制御し、適切な時期に維持する。更に、エンジンの運転領域が高負荷側にあるときには、異常燃焼を抑制するため、外部ＥＧＲを行い、燃焼速度を緩慢にする。
【００３９】
（動作）
次に、以上のように構成される予混合圧縮着火機関１の動作について説明する。まず、火花点火燃焼が行なわれる運転領域では、ＥＣＵ５が点火プラグ５３ｃ等を制御することで、火花点火燃焼が行なわれる。
【００４０】
一方、予混合圧縮着火が行なわれる運転領域では、ＥＣＵ５は、次のような制御を行なう。まず、ミキサ４において生成された混合気は、スロットル３により吸気量を調整されつつ、吸気通路１１ｐを通って、切換弁１１ｖが配置された分岐部１１ｂの位置に到達する。
【００４１】
そして、ＥＧＲ弁３０ｖが閉じている場合には、燃焼室１０へ流入する混合気が、分岐部１１ｂの下流側において吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐの少なくともいずれかを通過するように、切換弁１１ｖが切り換えられる。ここで、混合気が加熱用吸気通路２０ｐを通過するときには、混合気は熱交換器４０を通るので、熱交換器４０において混合気の加熱が行なわれる。そのため、外気温程度の混合気は、加熱用吸気通路２０ｐを通過し、予め数度〜数十度昇温された状態で燃焼室１０へと供給されることになる。低外気温時等においては、燃焼室内温度が低かったり、高温の内部ＥＧＲが得られ難かったりするために、予混合圧縮着火が起こりにくく、予混合圧縮着火燃焼を行うと、失火が発生するおそれがあるが、このようにして予め加熱した吸気（混合気）を燃焼室１０へ流入させることで、失火の発生を抑制し、予混合圧縮着火燃焼が行える運転領域を広げることができる。
【００４２】
ＥＧＲ弁３０ｖが閉じている場合とは、外部ＥＧＲを使用する必要のない運転領域にある場合に相当する。図３に示すように、エンジン負荷及びエンジン回転数によって定まる運転領域において、予混合圧縮着火燃焼領域（予混合圧縮着火燃焼に適した運転領域）は図の中央部分に該当し、この予混合圧縮着火燃焼領域（ａ，ｂ，ｃ，ｄ領域）の内、ａ，ｂ，ｃ領域が、外部ＥＧＲを使用しない運転領域ということになる。
【００４３】
一方、ＥＧＲ弁３０ｖが開いている場合には、燃焼室１０へ流入する混合気が、分岐部１１ｂの下流側において吸気通路１１ｐのみを通過するように切換弁１１ｖが切り換えられる。すなわち、ＥＧＲ弁３０ｖが開いている場合には、混合気が加熱用吸気通路２０ｐを通過することがないように、切換弁１１ｖが制御される。
【００４４】
そして、ＥＧＲ弁３０ｖが開いているために、燃焼室からの排気の一部は、ＥＧＲ通路３０ｐ内を流通して、熱交換器４０にて冷却され、吸気通路１１ｐに連通する下流端３０ｂから吸気通路１１ｐへ流入し、燃焼室１０へと還流する（すなわち、混合気と外部ＥＧＲガスとが、ともに燃焼室１０へと送られる）。このように、ＥＧＲ弁３０ｖが開弁状態にある場合に、熱交換器４０は外部ＥＧＲにおける、冷却装置として機能する。
【００４５】
高負荷運転領域においては、ノッキング、過早着火といった異常燃焼が発生するが、このように外部ＥＧＲが利用されることで、異常燃焼の発生を抑制することができる。より具体的には、外部ＥＧＲガスは高温であるが（例えば熱交換器前で約３００度）、ＥＧＲ通路３０ｐ途中に設けられた熱交換器（ＥＧＲクーラ）４０において冷却される。そして、冷却されたＥＧＲガスが燃焼室１０内に還流することで、不活性ガスの増加により、燃焼室１０の燃焼状態が緩慢化され、燃焼室１０内における異常燃焼の発生が抑制される。
【００４６】
また、ＥＧＲ弁３０ｖが開いている場合とは、外部ＥＧＲを使用する必要がある運転領域にある場合に相当する。図３に示すようなエンジン負荷及びエンジン回転数によって定まる運転領域において、予混合圧縮着火燃焼領域（ａ〜ｄ領域）の内、ｄ領域が、外部ＥＧＲを使用する運転領域ということになる。具体的には、高負荷運転領域において、混合気の過給に伴って外部ＥＧＲが利用される。これにより、過給による吸気温度上昇と、外部ＥＧＲによる局所的な温度低下とにより、着火性の確保と燃焼状態の緩慢化とを両立させることができ、結果として高負荷側の領域において、予混合圧縮着火燃焼が可能な領域を広げることができる。
【００４７】
（予混合圧縮着火機関及び吸排気装置の制御例）
次に、図２を参照しながら、予混合圧縮着火機関１及び吸排気装置６０の制御例について説明する。図２は、予混合圧縮着火機関１のＥＧＲ弁３０ｖ及び切換弁１１ｖの、開閉及び切換制御を表わすチャートである。図２の横軸はエンジン負荷の大きさを表わしている。図２の上側のチャートは、ＥＧＲ弁の開度を表わしている。このチャートにおいては、最も下（図２の（ｉ）参照）がＥＧＲ弁３０ｖが閉弁している状態であり、そこから上方へいくほどＥＧＲ弁３０ｖの開度が大きくなる（図２の（ｉｉ）参照）。また、図２の下側のチャートは、切換弁１１ｖの切換状態を表わしている。このチャートにおいて、最も上の位置（図２の（１）参照）は、分岐部１１ｂの下流側において、混合気の全てが加熱用吸気通路２０ｐを通過している状態を示し、最も下の位置（図２の（３）参照）は、分岐部１１ｂの下流側において、混合気の全てが吸気通路１１ｐを通過している状態を示している。また、その中間位置（図２の（２）参照）は、これらの中間状態、すなわち、分岐部１１ｂよりも下流側において、一部の混合気は吸気通路１１ｐを通過し、一部の混合気は加熱用吸気通路２０ｐを通過する状態を示している。
【００４８】
また、図２に示すように、予混合圧縮着火機関１においては、エンジン負荷に応じて、ＮＡ（自然吸気）領域、過給領域、及び、過給・外部ＥＧＲ領域等の運転領域に分けられ、それぞれの負荷領域に応じた運転制御が行なわれる。なお、図２の横軸の範囲については全範囲の一部として示しており、図に示した範囲よりも低負荷の領域及び高負荷の領域も存在する。
【００４９】
図２に示すように、ＮＡ領域及び過給領域においては、ＥＧＲ弁３０ｖを閉弁状態にして、加熱用吸気通路２０ｐ及び吸気通路１１ｐを吸気路として利用している。すなわち、外部ＥＧＲは利用されずに、熱交換器４０は吸気加熱のみに用いられる。
【００５０】
一方で、過給・外部ＥＧＲ領域においては、ＥＧＲ弁３０ｖが開弁状態となり、加熱用吸気通路２０ｐは全く利用しない。すなわち、外部ＥＧＲが利用され、熱交換器４０は、ＥＧＲクーラとして外部ＥＧＲガスの冷却のみに用いられる。
【００５１】
なお、図２の制御は一例を示したものであり、ＥＧＲ弁３０ｖ及び切換弁１１ｖの制御は、このようなものには限られない。
【００５２】
(効果)
以下、ディーゼルエンジンと比較しつつ、本発明による効果について説明する。ディーゼルエンジンにおいては、エンジン始動時などの低負荷運転時に、未燃燃料成分や白煙の発生を抑制すること等のために吸気加熱が行なわれる。また、外部ＥＧＲを利用することで、不活性ガスである排気ガスを燃焼室に供給し、最高燃焼温度を下げ、窒素酸化物の発生量を減少させる。補足すると、ディーゼルエンジンでは、燃料を燃焼室内に直接噴射するため、燃焼室内に燃料の濃淡が発生することが避けられず、これにより局部的な高温部が生じ、窒素酸化物が多量に発生する原因となっている。すなわち、ディーゼルエンジンにおいては、外部ＥＧＲを窒素酸化物を抑制する目的にて利用しており、特に排気ガス対策が重要視される近年では、低負荷運転領域において、吸気加熱と併用する運転領域が広がっている。
【００５３】
一方、予混合圧縮着火燃焼においては、低外気温度時等の低負荷運転時及び中負荷運転時には、吸気（混合気）を加熱することで着火性が向上し、失火の発生が抑制される。また、予混合圧縮着火燃焼において、高負荷運転時の外部ＥＧＲの利用は、ノッキングを抑制できるために有効である。しかし、低外気温度時等の低負荷運転時及び中負荷運転時においては、外部ＥＧＲの利用は着火性を低下させるために望ましくない。すなわち、予混合圧縮着火においては、吸気加熱は着火性を向上させ、外部ＥＧＲは着火性を抑制することから、それぞれが用いられる運転領域が異なるために、外部ＥＧＲと吸気加熱とは併用して用いられることがない。
【００５４】
補足すると、予混合圧縮着火燃焼では、燃料と空気がほぼ均一に混合された混合気を、燃焼室にて自着火させるため、燃料が偏在するディーゼルエンジン、火炎面で局所的な高温部が発生する火花点火燃焼（例えばガソリンエンジン）と比較し、局所的な高温部が発生し難く、最高燃焼温度も低い。したがって、窒素酸化物の発生量が少なく、窒素酸化物の発生を抑制する目的で外部ＥＧＲを用いる必要が無い。
【００５５】
上記のように、予混合圧縮着火機関１では、外部ＥＧＲと吸気加熱とを併用しないため、熱交換器４０は、（エンジン負荷及びエンジン回転数によって定まる）運転領域に応じて、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱のいずれか一方のみを行なう。そのため、予混合圧縮着火機関１が上記のように構成されることにより、ＥＧＲクーラとして使われる熱交換器４０をそのままの構成で吸気加熱にも使用することができるので、熱交換部を１つしか有さない一般的な熱交換器一つよりも熱交換器が大型化することがない。そのため、簡易な構成により、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる。また、ＥＧＲクーラを有する既存のＥＧＲ通路を利用して、簡易な配管構造の変更、追加により上記のような構成を実現できる。さらに、吸気通路及びＥＧＲ通路を成す配管、冷却水用の配管を含め一つの熱交換器に多数の配管を接続する必要がなく、内燃機関周辺に配置する上での設計上の制約が緩和されるため、より省スペース化を図り、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる。
【００５６】
また、ＥＧＲ弁３０ｖは、ＥＧＲ通路３０ｐにおいて、加熱用吸気通路２０ｐの下流端（連通部２０ｂ）よりも上流側に設けられているので、加熱された吸気（混合気）を、ＥＧＲ通路３０ｐにおいて、連通部２０ｂよりも上流側へ流入させることなく、ＥＧＲ通路３０ｐの連通部２０ｂよりも下流側、及び、吸気通路１１ｐを経由して燃焼室１０へ還流させることができ、且つ、ＥＧＲ弁を閉じたときに、ＥＧＲガスが加熱用吸気通路２０ｐへと流入することを防止できる。
【００５７】
また、切換弁１１ｖは、分岐部１１ｂに設けられているので、熱交換器４０により加熱する吸気（混合気）を、加熱用吸気通路２０ｐへと積極的に送り込むことが可能となる。一方、熱交換器４０を通らない吸気（混合気）は加熱用吸気通路２０ｐに入らず、全てが吸気通路１１ｐを通る。そのため、吸気の流通が効率的に行なわれる
【００５８】
また、熱交換器４０は、内部をエンジンの循環冷却水が通過しているものであるので、エンジンの熱を利用することができ、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱をさらに簡易な構成により行なうことができる。
【００５９】
また、本発明の予混合圧縮着火機関の吸排気装置６０は、上記のように構成されているために、簡易な構成により、ＥＧＲガスの冷却及び吸気加熱を行なうことができる。また、ＥＧＲクーラを有する既存のＥＧＲ通路を利用して、簡易な配管構造の変更、追加により上記のような構成を実現できる。
【００６０】
（運転可能範囲の拡大について）
また、予混合圧縮着火機関１及び吸排気装置６０を用いて、運転可能範囲を、低負荷側へ拡大できる。これを図３を用いて説明する。図３は、予混合圧縮着火機関１を用いた場合の運転領域を表わす概略図であり、横軸はエンジン回転数を、縦軸はエンジン負荷を表わしている。
【００６１】
図３において、ＨＣＣＩとして示した中央部分が予混合圧縮着火燃焼が行なわれる領域であり、それ以外の周辺部分がＳＩ（火花点火燃焼）領域となる。このように、エンジン負荷、エンジン回転数に応じて、予混合圧縮着火燃料と火花点火燃焼とが適宜切り換えて運転される。
【００６２】
そして、吸気加熱を行なわない機関を考えた場合、自然吸気で運転が行なわれるのは図３のｂ領域のみとなる。すなわち、吸気加熱を行なわない場合には、図のａ領域は火花点火燃焼により運転が行なわれる。しかし、予混合圧縮着火機関１のように吸気加熱を行なう場合には、ｂ領域に加えて、ａ領域でも予混合圧縮着火燃焼の運転が可能となる。
【００６３】
以下、より具体的に説明する。まず、低負荷領域であるａ領域での予混合圧縮着火燃焼については、供給される燃料の量が少ないために失火が発生しやすくなる。しかし、ａ領域において吸気加熱を行なうこと、すなわち、ＥＧＲ弁３０ｖを閉じて、切換弁１１ｖにおいて加熱用吸気通路２０ｐを吸気（混合気）が通過するように切り換えることで着火性が向上し、失火の発生を抑制できるために、予混合圧縮着火燃焼が可能となる。これにより、運転可能領域を低負荷側へ拡大できる。
【００６４】
予混合圧縮着火機関１において以上のような制御を行なうことにより、運転可能範囲を、低負荷側（ａ領域）へ拡大することが可能となる。また、切換弁１１ｖを適宜調整することによって、外気温度に合わせて、吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐのそれぞれへの吸気の分配量をコントロールすることで、燃焼室１０へ流入する吸気温度を調整することができる。そのため、外気温度の高低に拘らず、吸気の分配調整により、運転範囲を低負荷側へ拡大することができる。なお、図のｃ領域は過給で運転され、図のｄ領域は過給及び外部ＥＧＲを利用することで運転が可能となる。
【００６５】
（変形例）
次に、上記の実施形態に係る予混合圧縮着火機関の変形例について、図４、５を参照しながら、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図４は第１変形例に係る予混合圧縮着火機関の全体概略図を示し、図５は第２変形例に係る予混合圧縮着火機関の全体概略図を示している。なお、上記の実施形態と同様の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
（第１変形例）
まず、第１変形例について説明する。本変形例に係る予混合圧縮着火機関１００及び吸排気装置１６０においては、図４に示すように、切換弁１１１ｖ及びＥＧＲ弁１３０ｖは、加熱用吸気通路２０ｐとＥＧＲ通路１３０ｐとの連通部２０ｂに設けられている。具体的には、加熱用吸気通路２０ｐとＥＧＲ通路１３０ｐとの接続部に、開閉弁である切換弁１１１ｖが設けられ、ＥＧＲ通路における連通部２０ｂの上流側に開閉弁であるＥＧＲ弁１３０ｖが設けられている。ここで、切換弁１１１ｖ及びＥＧＲ弁１３０ｖと、ＥＣＵ１０５とを接続している制御用ケーブル１０５ｄ（１０５ｅ）は、上記の実施形態における制御ケーブル５ｄ、５ｅを一本に纏めたものに相当する。本変形例によると、切換弁及びＥＧＲ弁を、弁１００ｖとして一箇所に配置すればよいため、予混合圧縮着火機関及び吸排気装置を簡易な構成とすることができる。
（第２変形例）
まず、第２変形例について説明する。本変形例に係る予混合圧縮着火機関２００及び吸排気装置２６０においては、図５に示すように、ＥＧＲ弁２３０ｖが、加熱用吸気通路２０ｐとＥＧＲ通路２３０ｐとの連通部２０ｂ（加熱用吸気通路の下流端）付近であって、ＥＧＲ通路２３０ｐにおいて、ＥＧＲの流れ方向について上流側に設けられている。このような構成とすることでも、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【００６８】
例えば、上記の実施形態においては、燃料供給路２ｐは、吸気通路１１ｐにおける分岐部１１ｂの上流側へと連通するように配置されているが、このような位置には限られない。例えば、吸気通路１１ｐにおけるＥＧＲ通路３０ｐとの連結部（下流端３０ｂ）の下流側へと連通していてもよい（図１の矢印Ｃ位置参照）。燃料供給路２ｐを上記の実施形態の配置、又は矢印Ｃ位置に配置することで、切換弁１１ｖにより吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐのどちらが選択されていても、吸入空気の経路の途中において燃料を供給できる。一方で、吸気通路１１ｐにおける、分岐部１１ｂと連結部（下流端３０ｂ）との間の位置（図１の矢印Ｂ位置参照）へ燃料供給路を配置することは、加熱用吸気通路２０ｐが選択されている場合に、燃料供給路の連通位置が吸入空気の経路の途中とはならないために、燃料の供給が不完全なものとなってしまうことから望ましくない。
【００６９】
また、上記の実施形態においては、スロットル３は、吸気通路１１ｐにおいて、分岐部１１ｂの上流側に配置されているが、このような配置には限られず、ＥＧＲ通路３０ｐとの連結部（下流端３０ｂ）の下流側へ設けられていてもよい（図の矢印Ｃ位置参照）。スロットル３を上記の実施形態の配置、又は矢印Ｃ位置に配置することで、切換弁１１ｖにより吸気通路１１ｐ及び加熱用吸気通路２０ｐのどちらが選択されていても、吸気を前方へ送り出す、又は後方から吸引することができる。一方で、吸気通路１１ｐにおける、分岐部１１ｂと連結部（下流端３０ｂ）との間の位置（図１の矢印Ｂ位置参照）へスロットルを配置することは、加熱用吸気通路２０ｐが選択されている場合に、吸気量の調整が困難となることから好ましくない。
【００７０】
また、上記の実施形態においては、予混合圧縮着火燃焼が可能な運転領域を、主に低負荷側に広げるために内部ＥＧＲを利用し、高負荷側に広げるために過給機１１ｔを利用しているが、これらの構成は、必ずしも必須ではない。内部ＥＧＲや過給機を用いない場合は、予混合圧縮着火燃焼が可能な運転領域を狭めることになるが、本発明を適用し、吸気加熱及び外部ＥＧＲを利用することは、可能である。また、予混合圧縮着火燃焼が可能な運転領域を広げる手段としては、内部ＥＧＲを用いる代わりに、燃焼室内の圧縮比を上げることも提案されており、このような予混合圧縮着火機関に、本発明を適用することもできる。
【００７１】
また、上記の実施形態においては、ガス燃料を用いる内燃機関を前提としているが、特に限定されるものではなく、ガソリンエンジン等他の形式の内燃機関に適用してもよい。なお、例えばガソリンエンジンの場合には、燃料供給手段として、上記の実施形態におけるミキサに代え、キャブレター又はインジェクタを用いる等、燃料供給手段は適宜変更すればよい。
【００７２】
また、上記の実施形態においては、熱交換器４０の熱交換媒体として、エンジンの循環冷却水を使用しているが、熱交換媒体は特にこれに限定されるものではない。例えば、上記の実施形態に記載されたガスエンジンが、ガスヒートポンプ用途に用いられている場合は、装置内に存在する暖房用温水配管を用いてもよい。低外気温より高温であって、ＥＧＲガス（排気ガス）より低温の熱交換媒体があれば、特に限定なく利用することができる。
【００７３】
また、上記の実施形態においては、予混合圧縮着火燃焼が可能な運転領域を広げるために過給器１１ｔを用いているが、これは必須ではない。予混合圧縮着火燃焼が可能な運転領域を、高負荷側に広げる必要性が低い場合には過給器及び外部ＥＧＲによる制御を省略しても良い。運転領域を高負荷側に広げる必要性が低い場合とは、例えば、一部の定置型エンジンのように、常用する運転領域が低中負荷域に狭く限定される用途に用いられる場合が該当する。また、過給器を用いた場合ほどではないが、内部ＥＧＲによる制御の高負荷側、つまり内部ＥＧＲが減少し吸入される混合気量が増加した状態にて、外部ＥＧＲを併用すれば、図６のｅのように、過給器を用いずに予混合圧縮着火燃焼の運転可能領域を拡大することもできる。図６において、ａ，ｂ，ｅは内部ＥＧＲの量を制御している領域であって、ａは低外気温・低負荷時に吸気加熱を行なって失火を抑制している領域、ｅは高負荷時に外部ＥＧＲを併用することでノッキングを抑制し運転領域を拡大している領域である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係る予混合圧縮着火機関及び吸排気装置の全体概略図。
【図２】図１の予混合圧縮着火機関のＥＧＲ弁及び切換弁の制御状態を表わすチャート。
【図３】図１の予混合圧縮着火機関を用いた場合の運転領域を表わす概略図。
【図４】図１の予混合圧縮着火機関の第１変形例を示す全体概略図。
【図５】図１の予混合圧縮着火機関の第２変形例を示す全体概略図。
【図６】図１の予混合圧縮着火機関において、過給器を用いずに予混合圧縮着火燃焼が可能な運転領域を拡大した場合の運転領域を表わす概略図。
【符号の説明】
【００７５】
１、１００、２００    予混合圧縮着火機関
５、１０５、２０５    ＥＣＵ（制御手段）
１０    燃焼室
１１ｂ    分岐部
１１ｐ    吸気通路
１１ｖ、１１１ｖ    切換弁
１２ｐ    排気通路
２０ｂ    連通部
２０ｐ    加熱用吸気通路
３０ｐ、１３０ｐ、２３０ｐ    ＥＧＲ通路
３０ｖ、１３０ｖ、２３０ｖ    ＥＧＲ弁
４０    熱交換器
６０、１６０、２６０    予混合圧縮着火機関の吸排気装置
【図１】
2008202520.tif 000003
【図２】
2008202520.tif 000004
【図３】
2008202520.tif 000005
【図４】
2008202520.tif 000006
【図５】
2008202520.tif 000007
【図６】
2008202520.tif 000008