(57)【要約】【課題】  燃焼室内に還流させる排気ガスの量を大きく変化させることが要求されたときに、燃焼室内に還流される排気ガスの量をできるだけ要求通りに素早く変化させる。【解決手段】  吸気通路７に配置されたインタークーラ８と、吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路１４と、吸気通路と排気還流通路との合流地点下流であってインタークーラ上流の吸気通路からインタークーラ下流の吸気通路まで内燃機関の本体１近傍を通って延びるバイパス通路１７とを具備する。燃焼室２に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共にバイパス通路を通るガスの量を多くする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に配置されたインタークーラを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記吸気通路と前記排気還流通路との合流地点下流であって上記インタークーラ上流の吸気通路から該インタークーラ下流の吸気通路まで内燃機関の本体近傍を通って延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を多くすることを特徴とする排気還流装置。
【請求項２】
排気ターボチャージャと該排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されたインタークーラとを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記コンプレッサ上流の吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記コンプレッサと上記インタークーラとの間の吸気通路から内燃機関の本体近傍を通って上記インタークーラ下流の吸気通路まで延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を多くすることを特徴とする排気還流装置。
【請求項３】
排気ターボチャージャと該排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されたインタークーラとを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記コンプレッサ上流の吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記コンプレッサと上記インタークーラとの間の吸気通路から内燃機関の本体近傍を通って上記インタークーラ下流の吸気通路まで延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、始めに、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に略全てのガスを上記バイパス通路を介して燃焼室に流入させ、次いで、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量に維持すると共に上記バイパス通路を通るガスの量を徐々に少なくすることを特徴とする排気還流装置。
【請求項４】
上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気還流装置。
【請求項５】
上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッドの外側を通る第１通路と、内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通る第２通路と、これら第１通路と第２通路とを通るガス量を制御する手段とを具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気還流装置。
【請求項６】
上記内燃機関が、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも多く煤がほとんど発生しない第１の燃焼と、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも少ない第２の燃焼とを選択的に実行する内燃機関であり、第１の燃焼と第２の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が上記予め定められた値以上となることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の排気還流装置。
【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】
内燃機関の排気還流装置が特許文献１に開示されている。この排気還流装置では、燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを、排気ターボチャージャの排気タービン下流の排気通路から、排気ターボチャージャのコンプレッサ上流の吸気通路に還流するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８８３５号公報
【特許文献２】特開２０００−８９６４号公報
【特許文献３】特許第３１１６８７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１記載の内燃機関では、インタークーラが排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されている。内燃機関が車両のエンジンルーム内に搭載される場合、一般的に、内燃機関の本体はエンジンルーム内の中央領域に配置され、インタークーラはエンジンルーム内の外側領域に配置される。このため、特許文献１記載の内燃機関ように、吸気通路にインタークーラを備えた内燃機関では、排気ガスが還流される吸気通路の位置から燃焼室までの吸気通路の経路が比較的長い。
【０００５】
ところで、内燃機関に加速が要求されたときに、要求通りの加速を内燃機関に行わせるためには、燃焼室に吸入される空気の量を素早く増やす必要がある。この場合、特許文献１記載の内燃機関では、吸気通路に還流される排気ガスの量を素早く少なくする。ところが、上述したように、特許文献１記載の内燃機関では、排気ガスが還流される吸気通路の位置から燃焼室までの吸気通路の距離が比較的長いので、吸気通路に還流される排気ガスの量を少なくしたときには、燃焼室までの吸気通路内には排気ガスが残留している。したがって、吸気通路に還流される排気ガスの量を素早く少なくしたとしても、燃焼室に実際に吸入される排気ガスの量は即座には少なくならず、したがって、燃焼室に実際に吸入される空気の量は即座には多くならない。
【０００６】
また、機関要求負荷が低いときに、いわゆる低温燃焼（この燃焼の詳細については、後述する本発明の実施の形態の説明、および、特許文献３を参照）が行われる内燃機関が知られている。ここで、低温燃焼が行われているときには、燃焼室内に還流される排気ガスの量が非常に多い。したがって、低温燃焼が行われているときに内燃機関に加速が要求された場合に、要求通りの加速を達成するためには、燃焼室内に還流される排気ガスの量を即座に一気に少なくしなければならない。ところが、上述したように、吸気通路に還流される排気ガスの量を即座に一気に少なくしても、燃焼室内に実際に吸入される排気ガスの量は即座には一気に少なくならない。このように、低温燃焼が行われているときに、内燃機関に加速が要求された場合に、特に、燃焼室内に実際に吸入される排気ガスの量を即座に一気に少なくする要求が高い。
【０００７】
さらに、上述した場合とは逆に、燃焼室内に還流される排気ガスの量を即座に多くしたい場合もある。こうした場合に、吸気通路に還流される排気ガスの量を即座に多くしても、上述した理由と同じ理由から、燃焼室内に還流される排気ガスの量は即座には多くならない。
【０００８】
すなわち、従来の内燃機関では、燃焼室内に還流される排気ガスの量を大きく変化させることが要求されたときに、燃焼室内に還流される排気ガスの量を要求通りに大きく変化させることができない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、燃焼室内に還流させる排気ガスの量を大きく変化させることが要求されたときに、燃焼室内に還流される排気ガスの量をできるだけ要求通りに素早く変化させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、吸気通路に配置されたインタークーラを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記吸気通路と前記排気還流通路との合流地点下流であって上記インタークーラ上流の吸気通路から該インタークーラ下流の吸気通路まで内燃機関の本体近傍を通って延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を多くする。
【００１１】
上記課題を解決するために、２番目の発明では、排気ターボチャージャと該排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されたインタークーラとを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記コンプレッサ上流の吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記コンプレッサと上記インタークーラとの間の吸気通路から内燃機関の本体近傍を通って上記インタークーラ下流の吸気通路まで延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を多くする。
【００１２】
上記課題を解決するために、３番目の発明では、排気ターボチャージャと該排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されたインタークーラとを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記コンプレッサ上流の吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記コンプレッサと上記インタークーラとの間の吸気通路から内燃機関の本体近傍を通って上記インタークーラ下流の吸気通路まで延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、始めに、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に略全てのガスを上記バイパス通路を介して燃焼室に流入させ、次いで、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量に維持すると共に上記バイパス通路を通るガスの量を徐々に少なくする。
【００１３】
４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通される。
【００１４】
５番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッドの外側を通る第１通路と、内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通る第２通路と、これら第１通路と第２通路とを通るガス量を制御する手段とを具備する。
【００１５】
６番目の発明では、１〜５番目の発明のいずれか１つにおいて、上記内燃機関が、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも多く煤がほとんど発生しない第１の燃焼と、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも少ない第２の燃焼とを選択的に実行する内燃機関であり、第１の燃焼と第２の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が上記予め定められた値以上となる。
【発明の効果】
【００１６】
１〜３番目の発明によれば、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上であるときに、バイパス通路を介してガスが燃焼室に吸入される。ここで、バイパス通路の長さは、バイパス通路の入口からインタークーラを通ってバイパス通路の出口まで延びる吸気通路の長さよりも短い。したがって、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。
【００１７】
さらに、３番目の発明によれば、燃焼室に還流させる排気ガスの量を少なくすることが要求されたときに、いったん、略全てのガスがバイパス通路を介して燃焼室に流入せしめられた後に、バイパス通路を通るガスの量が徐々に少なくされる。すなわち、インタークーラを通るガスの量が徐々に多くなる。これによれば、バイパス通路の入口下流の吸気通路からインタークーラを介してバイパス通路の出口上流の吸気通路内に残留している排気ガスが徐々に少なくなる。もちろん、このとき、インタークーラを通るガスの量は徐々にしか多くならないので、燃焼室に還流される排気ガスの量が上記予め定められた量から大きくずれることが抑制される。
【００１８】
４番目の発明によれば、バイパス通路を介して燃焼室に流入するガスを冷却することができる。
【００１９】
５番目の発明によれば、バイパス通路を介して燃焼室に流入するガスを冷却したり冷却しなかったりを制御することができる。
【００２０】
６番目の発明によれば、燃焼室内の排気ガス量が大きく異なる第１の燃焼と第２の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに、バイパス通路を通るガスの量が多くされる。したがって、このときに、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。特に、６番目の発明によれば、第１の燃焼から第２の燃焼に燃焼が切り替えられたとき、すなわち、加速が要求されたときには、燃焼室内の排気ガス量がより素早く少なくなり、燃焼室内の空気量がより素早く多くなるので、加速が要求されたときの加速応答性が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の排気還流装置を備えた内燃機関の全体図である。図１において、１は内燃機関の本体（以下「機関本体」という）、２は燃焼室、３は燃料噴射弁、４は燃料噴射弁３に供給される燃料を一時的に高圧で溜めておくためのリザーバ（いわゆる、コモンレール）、５は吸気枝管、６は排気枝管をそれぞれ示している。図示した内燃機関は、圧縮着火式の内燃機関である。
【００２２】
吸気枝管５は、共通の吸気管７に接続されている。吸気管７には、吸気管７内を流れるガスを冷却するためのインタークーラ８が配置されている。また、インタークーラ８上流の吸気管７には、排気ターボチャージャ９のコンプレッサ１０が配置されている。また、排気ターボチャージャ９のコンプレッサ１０上流の吸気管７内には、スロットル弁１１が配置されている。一方、排気枝管６は、共通の排気管１２に接続されている。排気管１２には、排気ターボチャージャ９の排気タービン１３が配置されている。また、排気タービン１３下流の排気管１２内には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するＮＯｘ触媒を担持し且つ排気ガス中のパティキュレートを捕集するためのフィルタ１３ａが配置されている。
【００２３】
また、フィルタ１３ａ下流の排気管１２から排気ターボチャージャ９のコンプレッサ１０とスロットル弁１１との間の吸気管７まで、排気ガスを通すための通路（以下「ＥＧＲ通路」という）１４が延びている。ＥＧＲ通路１４には、ＥＧＲ通路１４内を流れる排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１５が配置されている。また、ＥＧＲクーラ１５下流のＥＧＲ通路１４には、ＥＧＲ通路１４内を流れる排気ガスの流量を制御するための弁（以下「ＥＧＲ制御弁」という）１６が配置されている。
【００２４】
また、排気ターボチャージャ９のコンプレッサ１０とインタークーラ８との間の吸気管７からインタークーラ８下流の吸気管７まで、バイパス通路１７が延びている。バイパス通路１７は、機関本体１のシリンダヘッドの直ぐ近く（例えば、シリンダヘッドの直ぐ脇、または、シリンダヘッドの直ぐ上）を通っている。一方、インタークーラ８は、機関本体１が車両のエンジンルーム内に搭載されたときにエンジンルーム前方のラジエータに隣接した位置に配置されている必要があることから、機関本体１から比較的離れたところに位置する。
【００２５】
また、バイパス通路１７には、バイパス通路１７内を通すガスの流量を制御するためのバイパス弁１８が配置されている。バイパス弁１８が図２（Ａ）に示した位置にあるときには、図２（Ａ）に矢印で示されているようにガスが流れ、バイパス通路１７にはガスは流入せず、全てのガスがインタークーラ８を通って燃焼室２に流入する。一方、バイパス弁１８が図２（Ｂ）に示した位置にあるときには、図２（Ｂ）に矢印で示されているようにガスが流れ、一部のガスがバイパス通路１７を通って燃焼室２に流入し、残りのガスがインタークーラ８を通って燃焼室２に流入する。そして、バイパス弁１８を図２（Ａ）に示した位置と図２（Ｂ）に示した位置との間で制御することによって、バイパス通路１７を通って燃焼室２に流入するガスの流量を制御することができる。この場合、バイパス弁１８が図２（Ｂ）に示した位置に近いほど、流路抵抗の差によって、バイパス通路１７を通って燃焼室２に流入するガスの流量は多くなる。
【００２６】
次に、本実施形態の内燃機関の制御について説明する。本実施形態では、燃焼室２内のＥＧＲガス量（排気ガス量）が煤の発生量がピークとなるＥＧＲガス量よりも多く、煤がほとんど発生しない第１の燃焼（以下「低温燃焼」という）と、燃焼室２内のＥＧＲガス量が煤の発生量がピークとなるＥＧＲガス量よりも少ない第２の燃焼（従来から普通に行われている燃焼であって、以下「通常燃焼」という）とが、機関要求負荷に応じて、選択的に行われる。以下では、この低温燃焼について説明する。図３は、内燃機関の要求負荷が低く、燃料噴射弁３から燃料を噴射するタイミングを一定とした場合において、スロットル弁１１の開度（以下「スロットル開度」という）、および、ＥＧＲ率（すなわち、燃焼室２内に吸入される総ガス量に対する排気ガスの量の割合）を変化させることによって、空燃比Ａ／Ｆ（図３の横軸）を変化させたときの出力トルクの変化、および、スモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出量の変化を示した実験例を表している。図３から判るように、この実験例では、空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときには、ＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００２７】
図３に示したように、ＥＧＲ率を増大することによって空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくと、ＥＧＲ率が４０パーセント付近となり、空燃比Ａ／Ｆが３０程度になったときに、スモークの発生量が増大を開始する。次いで、さらにＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると、スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次いで、さらにＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると、今度は、スモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になると、スモークがほぼ零となる。すなわち、煤がほとんど発生しなくなる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、また、ＮＯｘの発生量がかなり低くなる。一方、このとき、ＨＣ，ＣＯの発生量は増大し始める。
【００２８】
図４は、不活性ガスとして排気ガスを用いた場合において、燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度にするために必要な排気ガスと空気との混合ガスの量、および、この混合ガス中の空気の量の割合、および、この混合ガス中の排気ガスの量の割合を示している。なお、図４において、縦軸は、燃焼室２内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは、過給が行われないときに燃焼室２内に吸入しうる全吸入ガス量を示しており、横軸は、要求負荷を示している。
【００２９】
図４において、空気の割合（すなわち、混合ガス中の空気量）は、噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに必要な空気量を示している。すなわち、図４に示した場合では、空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となっている。一方、図４において、排気ガスの割合（すなわち、混合ガス中の排気ガス量）は、噴射燃料が燃焼せしめられたときに、燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温度よりも低い温度にするのに必要最低限の排気ガス量を示している。この排気ガス量は、ＥＧＲ率で表すとほぼ５５パーセント以上であり、図４に示した例では、７０パーセント以上である。すなわち、燃焼室２内に吸入された全吸入ガス量（図４において、実線Ｘで示されている）のうちの空気量と排気ガス量との割合を図４に示したような割合にすると、燃料およびその周囲のガス温度は、煤の生成温度よりも低い温度となり、斯くして、煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ 発生量は１０p.p.m.前後（または、それ以下）であり、したがって、ＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
【００３０】
燃料噴射量が増大すれば、燃料が燃焼した際の発熱量が増大するので、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持するためには、排気ガスによる熱の吸収量を増大しなければならない。したがって、図４に示したように、排気ガス量は、噴射燃料量が増大するにつれて増大せしめられなければならない。すなわち、排気ガス量は、要求負荷が高くなるにつれて増大せしめられる必要がある。
【００３１】
ところで、過給が行われていない場合、燃焼室２内に吸入される全吸入ガス量（図４の実線Ｘ）の上限はＹである。したがって、図４において、要求負荷がＬｏよりも大きい領域では、要求負荷が大きくなるにつれて、排気ガスの割合を低下させない限り、空燃比を理論空燃比に維持することができない。云い換えると、過給が行われていない場合に、要求負荷がＬｏよりも大きい領域において、空燃比を理論空燃比に維持しようとした場合には、要求負荷が高くなるにつれてＥＧＲ率が低下し、斯くして、要求負荷がＬｏよりも大きい領域では、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
【００３２】
ところが、図１に示したように、ＥＧＲ通路１４を介して排気ターボチャージャ９のコンプレッサ１０上流の吸気管７内に排気ガスを再循環させると、要求負荷がＬｏよりも大きい領域において、ＥＧＲ率を５５パーセント以上（例えば、７０パーセント）に維持することができ、斯くして、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持することができる。すなわち、吸気管内におけるＥＧＲ率が、例えば、７０パーセントになるように、排気ガスを再循環させれば、排気ターボチャージャ９のコンプレッサ１０によって昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとなり、斯くして、コンプレッサ１０によって昇圧しうる限度まで、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持することができる。したがって、低温燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大することができることになる。要求負荷がＬｏよりも大きい領域で、ＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際には、ＥＧＲ制御弁１６が全開とされ、スロットル弁１１が若干閉弁せしめられる。
【００３３】
上述したように、図４は、燃料を理論空燃比のもとで燃焼させる場合を示しているが、空気量を図４に示した空気量よりも少なくしても（すなわち、空燃比をリッチにしても）、煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m.前後（または、それ以下）にすることができ、また、空気量を図４に示した空気量よりも多くしても（すなわち、空燃比の平均値を１７から１８のリーンにしても）、煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.m.前後（または、それ以下）にすることができる。
【００３４】
すなわち、空燃比がリッチにされると燃料が過剰となるが、燃焼温度が低い温度に抑制されているので、過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして、煤が生成されることがない。また、このとき、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき（あるいは、空燃比が理論空燃比のとき）でも、燃焼温度が高くなれば、少量の煤が生成されるが、本発明では、燃焼温度が低い温度に抑制されているので、煤はほとんど生成されず、ＮＯｘも極めて少量しか発生しない。
【００３５】
このように、低温燃焼が行われているときには、空燃比に係わらず、すなわち、空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であろうと、平均空燃比がリーンであろうと、煤がほとんど生成されず、且つ、ＮＯｘの発生量が極めて少量となる。したがって、燃料消費率の向上を考えると、このとき、平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
【００３６】
ところで、燃焼室２内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度（以下「炭化水素の成長停止温度」という）以下に抑制しうるのは、燃焼による発熱量が比較的少ない機関中低負荷運転時に限られる。したがって、本発明の実施の形態では、機関中低負荷運転時には、燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長停止温度以下に抑制して、第１の燃焼（低温燃焼）を行うようにし、機関高負荷運転時には、第２の燃焼（通常燃焼）を行うようにしている。なお、ここで、低温燃焼とは、これまでの説明から明らかなように、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室２内の不活性ガス量が多く、煤がほとんど発生しない燃焼のことを言い、通常燃焼とは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室２内の不活性ガス量が少い燃焼のことを言う。
【００３７】
図５は、低温燃焼が行われる第１の運転領域Ｉと、通常燃焼が行われる第２の運転領域IIとを示している。なお、図５において、縦軸Ｌは、アクセルペダルの踏込量（すなわち、要求負荷）を示しており、横軸Ｎは、機関回転数を示している。また、図５において、Ｘ（Ｎ）は、第１の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとを分ける第１の境界を示しており、Ｙ（Ｎ）は、第１の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとを分ける第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIへの運転領域の変化判断は、第１の境界Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域IIから第１の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は、第２の境界Ｙ（Ｎ）に基づいて行われる。
【００３８】
すなわち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われているときに、要求負荷Ｌが機関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると、運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、通常燃焼が行われる。次いで、要求負荷Ｌが機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなると、運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断され、再び低温燃焼が行われる。
【００３９】
次に、図６を参照しつつ、第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域IIにおける運転制御について概略的に説明する。図６は、要求負荷Ｌに対するスロットル開度、ＥＧＲ制御弁１６の開度（以下「ＥＧＲ開度」という）、ＥＧＲ率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図６に示したように、要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉでは、スロットル開度は、要求負荷Ｌが高くなるにつれて、全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ開度は、要求負荷Ｌが高くなるにつれて、全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図６に示した例では、第１の運転領域Ｉでは、ＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとされており、空燃比は僅かばかりリーンなリーン空燃比とされている。
【００４０】
言い換えると、第１の運転領域Ｉでは、ＥＧＲ率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比が僅かばかりリーンなリーン空燃比となるように、スロットル開度およびＥＧＲ開度が制御される。また、第１の運転領域Ｉでは、圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは、要求負荷Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも、噴射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
【００４１】
なお、アイドリング運転時には、スロットル弁１１は全閉近くまで閉弁され、このとき、ＥＧＲ制御弁１６も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１１を全閉近くまで閉弁すると、圧縮始めの燃焼室２内の圧力が低くなるので、圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなると、燃焼室２内におけるピストンによる圧縮仕事が小さくなるので、機関本体１の振動が小さくなる。すなわち、アイドリング運転時には、機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁１１が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００４２】
一方、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わると、スロットル開度が、２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せしめられる。このとき、図６に示した例では、ＥＧＲ率がほぼ７０パーセントから４０パーセント以下まで、ステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。すなわち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ率範囲（図６参照）を飛び越えるので、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わるときに、多量のスモークが発生することがない。
【００４３】
第２の運転領域IIでは、通常燃焼が行われる。この第２の運転領域IIでは、スロットル弁１１は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さくされる。また、この第２の運転領域IIでは、ＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域IIでは、噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。
【００４４】
図７（Ａ）は、第１の運転領域Ｉにおける目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図７（Ａ）において、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，Ａ／Ｆ＝１８で示した各曲線は、夫々、目標空燃比が１５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図７（Ａ）に示したように、第１の運転領域Ｉでは、空燃比がリーンとなっており、さらに、第１の運転領域Ｉでは、要求負荷Ｌが低くなるほど、目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされる。
【００４５】
すなわち、要求負荷Ｌが低くなるほど、燃焼による発熱量が少なくなる。したがって、要求負荷Ｌが低くなるほどＥＧＲ率を低下させても、低温燃焼を行うことができる。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、したがって、図７（Ａ）に示したように、要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、したがって、できる限り空燃比をリーンにするために、本発明の実施の形態では、要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。
【００４６】
なお、図７（Ａ）に示した目標空燃比Ａ／Ｆは、図７（Ｂ）に示したように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されている。また、空燃比を図７（Ａ）に示した目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１１の目標開度ＳＴが、図８（Ａ）に示したように、要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されており、空燃比を図７（Ａ）に示した目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁１６の目標開度ＳＥが、図８（Ｂ）に示したように、要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されている。
【００４７】
図９（Ａ）は、通常燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ／Ｆを示している。なお、図９（Ａ）において、Ａ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示した各曲線は、夫々、目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。図９（Ａ）に示した目標空燃比Ａ／Ｆは、図９（Ｂ）に示したように、要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されている。また、空燃比を図９（Ａ）に示した目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁１１の目標開度ＳＴが、図１０（Ａ）に示したように、要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されており、空燃比を図９（Ａ）に示した目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁１６の目標開度ＳＥが、図１０（Ｂ）に示したように、要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されている。
【００４８】
また、通常燃焼が行われているときには、燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づいて算出される。この燃料噴射量Ｑは、図１１に示したように、要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されている。
【００４９】
次に、本実施形態のバイパス弁１８の制御について説明する。本実施形態では、目標ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも小さいとき（すなわち、目標ＥＧＲ率の変化が比較的小さいとき）には、バイパス弁１８を図２（Ａ）に示されている第１の作動位置（以下「完全閉鎖位置」ともいう）とする。目標ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも小さいときとは、例えば、図６に示した例では、要求負荷Ｌが比較的大きく変化したとしても、運転領域が第１の運転領域Ｉと第２の運転領域との間で切り替わることなく、運転領域がいずれか一方の運転領域に維持されているときである。本実施形態によれば、目標ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、空気と排気ガスとの混合ガスは、バイパス通路１７を介さずに、全て、吸気管７を介して燃焼室２に流入せしめられる。
【００５０】
一方、目標ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときには、バイパス弁１８を図２（Ｂ）に示されている第２の作動位置（以下「バイパス位置」ともいう）とする。目標ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときとは、図６に示した例では、運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域に切り替わるとき、あるいは、運転領域が第２の運転領域IIから第１の運転領域Ｉに切り替わるときである。例えば、運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに切り替わるときには、スロットル開度が一気に大きくせしめられると共に、ＥＧＲ開度が一気に小さくせしめられる。
【００５１】
このようにスロットル開度およびＥＧＲ開度が変化せしめられると、吸気管７に流入する排気ガスの量が一気に少なくなる。ここで、ＥＧＲ制御弁１６近傍の吸気管７内のガス中のＥＧＲ率は比較的早い段階で目標ＥＧＲ率にまで低下する。しかしながら、この段階でも、ＥＧＲ制御弁１６下流の吸気管７（例えば、インタークーラ８下流の吸気管７）内のガス中のＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率にまで低下していない。ここで、バイパス弁１８が完全閉鎖位置にあると、燃焼室２にはインタークーラ８を介してのみガスが流入することになるので、運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに切り替わってから比較的長い時間が経過するまでは、燃焼室２に流入するガス中のＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率となっていないことになる。
【００５２】
図１２（Ａ）は、このことを示している。すなわち、図１２（Ａ）は、目標ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きくなったときであっても、バイパス弁１８が完全閉鎖位置にある場合のガス中の空気の割合を示している。そして、図１２（Ａ）に示した例では、時刻ｔ０において目標ＥＧＲ率が一気に小さくなる。時刻ｔ０において目標ＥＧＲ率が一気に小さくなると、ＥＧＲ通路１４と吸気管７との合流地点でのガス中の空気の割合は、図１２（Ａ）の実線Ａで示したように、ほぼ時刻ｔ０の時点から上昇し始める。しかしながら、インタークーラ８付近でのガス中の空気の割合は、図１２（Ａ）の実線Ｂで示したように、時刻ｔ４になって始めて上昇し始め、燃焼室に流入するガス中の空気の割合は、図１２（Ａ）の実線Ｃで示したように、時刻ｔ８になって始めて上昇し始める。
【００５３】
しかしながら、本実施形態によれば、運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに切り替わったときには、バイパス弁１８がバイパス位置とされるので、燃焼室２にはバイパス通路１７を介してもガスが流入する。ここで、バイパス通路１７の長さは、バイパス通路１７の入口（以下「バイパス入口」という）１７ａからバイパス出口（以下「バイパス出口」という）１７ｂまでの吸気管７の長さよりも相当に短いので、燃焼室２に流入するガス中のＥＧＲ率は比較的早い段階で目標ＥＧＲ率となる。
【００５４】
別の云い方をすると、例えば、内燃機関に加速が要求されたときには、燃焼室２に流入させる空気の量を多くする必要がある。したがって、運転領域が第１の運転領域Ｉにあるときに、内燃機関に加速が要求されると、運転領域は第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに切り替わる。このとき、スロットル開度が大きくされると共にＥＧＲ開度が小さくされ、ガス中の空気の量が多くなる。ところが、スロットル開度が大きくされると共にＥＧＲ開度が小さくされた直後は、バイパス入口１７ａからバイパス出口１７ｂまでの吸気管７内には、排気ガスが残存していることから、この場合において、バイパス弁１８を完全閉鎖位置としたままでいると、内燃機関に加速が要求されてから一定の期間（図１２（Ａ）では、時刻ｔ０から時刻ｔ８までの期間）は、燃焼室２に流入する空気の量は多くならない。
【００５５】
これに対し、本実施形態によれば、内燃機関に加速が要求されたときには、バイパス弁１８がバイパス位置とされるので、燃焼室２に流入する空気の量は、比較的素早く多くなる。したがって、本実施形態によれば、内燃機関の加速性が良くなる。
【００５６】
図１２（Ｂ）は、このことを示している。すなわち、目標ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きくなったときに、バイパス弁１８がバイパス位置とされる場合のガス中の空気の割合を示している。図１２（Ａ）と同様に、図１２（Ｂ）でも、時刻ｔ０において目標ＥＧＲ率が一気に小さくなる。時刻ｔ０において目標ＥＧＲ率が一気に小さくなると、ＥＧＲ通路１４と吸気管７との合流地点でのガス中の空気の割合は、図１２（Ｂ）の実線Ａで示したように、ほぼ時刻ｔ０の時点から上昇し始める。そして、燃焼室に流入するガス中の空気の割合は、図１２（Ｂ）の実線Ｄで示したように、時刻ｔ１の時点で上昇し始める。すなわち、図１２（Ａ）に示した例に比べて、図１２（Ｂ）に示した例のほうが、燃焼室に流入するガス中の空気の割合は、早い段階で上昇し始める。なお、インタークーラ８付近でのガス中の空気の割合は、図１２（Ｂ）の実線Ｂで示したように、時刻ｔ４において上昇し始める（ここでの空気の割合の上昇率は、図１２（Ａ）の実線Ｂのものよりも小さい）。
【００５７】
また、内燃機関に加速が要求された直後は、燃焼室２に流入するガス中の空気の量は要求されている量に即座に達するわけではないので、その分だけ、燃焼室２内における燃焼が失火する可能性が高くなる。本実施形態によれば、内燃機関に加速が要求されたときには、インタークーラ８を通らずに燃焼室２に流入するガスの量が多くなるので、燃焼室２に流入するガスの平均温度は相対的に高くなる。したがって、本実施形態によれば、燃焼室２に流入するガスの平均気温が高くなる分だけ、燃焼室２内における燃焼の失火を抑制することができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、ガスの一部は、インタークーラ８を通って燃焼室２に流入する。これによれば、バイパス入口１７ａからバイパス出口１７ｂまでの吸気管７内に残存している排気ガスがそこから徐々に排除される。
【００５９】
また、バイパス通路１７の流路抵抗がインタークーラ８を通る吸気管７の流路抵抗よりも低くなるように、バイパス通路１７を構成すれば、バイパス弁１８をバイパス位置としたときに、よりバイパス通路１７にガスが流入しやすくなる。
【００６０】
なお、上述した実施形態では、運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに切り替わったときには、バイパス弁１８をバイパス位置としているが、運転領域が切り替わったときのＥＧＲ率の変化率や、燃焼室２に流入させるガスの温度に対する要求（バイパス通路１７には、ガスを積極的に冷却する手段が配置されていないので、バイパス通路１７を通るガスの冷却率は小さい）などを考慮して、運転領域が切り替わったときに、バイパス弁１８を完全閉鎖位置とバイパス位置との間の位置とするようにしてもよい。
【００６１】
例えば、ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときに、ＥＧＲ率の変化率が小さいほどバイパス弁１８を完全閉鎖位置に近くするようにしてもよい。この場合、相対的に、インタークーラ８を通過して燃焼室２に流入するガスの量に比べて、バイパス通路１７を通過して燃焼室２に流入するガスの量が少なくなる。また、ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときに、燃焼室２に流入させるガスの要求温度が低いほどバイパス弁１８を完全閉鎖位置に近くするようにしてもよい。この場合にも、相対的に、インタークーラ８を通過して燃焼室２に流入するガスの量に比べて、バイパス通路１７を通過して燃焼室２に流入するガスの量が少なくなる。
【００６２】
また、本実施形態では、運転状態が第１の運転状態Ｉと第２の運転状態IIとの間で切り替わったときに、上述したように、いったんバイパス弁１８をバイパス位置とした後（あるいは、いったんバイパス弁１８をバイパス位置としてから一定の時間が経過した後）に、バイパス弁１８を徐々に完全閉鎖位置に近づける。
【００６３】
図１３は、第２実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関におけるバイパス通路１７周辺の構成を示す図である。図１３に示した構成以外の構成は、第１実施形態の構成と同じである。本実施形態では、バイパス入口１７ａのところにバイパス弁１８が配置されている。
【００６４】
本実施形態では、バイパス弁１８が図１４（Ａ）に示されている第１の作動位置（完全閉鎖位置）にあるときには、図１４（Ａ）に矢印で示されているようにガスが流れ、全てのガスがインタークーラ８を通って燃焼室２に流入する。一方、バイパス弁１８が図１４（Ｂ）に示されている第２の作動位置（バイパス位置）にあるときには、図１４（Ｂ）に矢印で示されているようにガスが流れ、全てのガスがバイパス通路１７を通って燃焼室２に流入する。
【００６５】
本実施形態のバイパス弁１８の制御は、第１実施形態のものと同様である。すなわち、本実施形態でも、ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、バイパス弁１８を図１４（Ａ）に示されている完全閉鎖位置とする。一方、ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときには、バイパス弁１８を図１４（Ｂ）に示されているバイパス位置とする。そして、バイパス弁１８をバイパス位置とした場合、バイパス弁１８をバイパス位置とした後（あるいは、バイパス弁１８をバイパス位置とした後、一定の時間が経過した後）、バイパス弁１８を徐々に完全閉鎖位置に近づける。
【００６６】
本実施形態では、内燃機関に加速が要求されたとき（すなわち、ガス中の排気ガスの量を少なくすることが要求されたとき）には、バイパス弁１８をバイパス位置とした後、バイパス弁１８を徐々に完全閉鎖位置に近づけることによって、バイパス入口１７ａからバイパス出口１７ｂまでの吸気管７内の排気ガスがそこから徐々に排除されることになる。
【００６７】
図１５は、第３実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関におけるバイパス通路１７周辺の構成を示す図である。図１５に示した構成以外の構成は、第１実施形態の構成と同じである。本実施形態では、バイパス通路１７から別のバイパス通路（以下「バイパス枝通路」という）１９が分岐している。このバイパス枝通路１９は、内燃機関のシリンダヘッド内の冷却通路近傍を通り、再び、バイパス通路１７に合流する。上記シリンダヘッド内の冷却通路は、内燃機関を冷却するための冷却水が通されている。したがって、バイパス枝通路１９を通るガスは、冷却通路内の冷却水によって冷却されることになる。また、本実施形態では、バイパス枝通路１９がバイパス通路１７から分岐するところにバイパス弁１８が配置されている。
【００６８】
本実施形態では、バイパス弁１８が図１６（Ａ）に示されている第１の作動位置（完全閉鎖位置）にあるときには、図１６（Ａ）に矢印で示されているようにガスが流れ、全てのガスがインタークーラ８を通って燃焼室２に流入する。一方、バイパス弁１８が図１６（Ｂ）に示されている第２の作動位置（以下「冷却バイパス位置」という）にあるときには、図１６（Ｂ）に示されているようにガスが流れ、バイパス通路１７に流入したガスは、全て、バイパス枝通路１９を通って燃焼室２に流入する。さらに、バイパス弁１８が図１６（Ｃ）に示されている第３の作動位置（以下「部分冷却バイパス位置」という）にあるときには、図１６（Ｃ）に示されているようにガスが流れ、バイパス通路１７に流入したガスの一部はバイパス枝通路１９を通って燃焼室２に流入し、バイパス通路１７に流入した残りのガスはバイパス通路１７のみを通って燃焼室２に流入する。
【００６９】
次に、本実施形態のバイパス弁１８の制御について説明する。本実施形態では、ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、バイパス弁１８を図１６（Ａ）に示されている完全閉鎖位置とする。一方、ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも高いときには、バイパス弁１８を図１６（Ｂ）に示されている冷却バイパス位置とする。すなわち、ガスの温度が要求温度よりも高いときにはガスを冷却する必要があるので、バイパス弁１８を冷却バイパス位置として、バイパス通路１７に流入した全てのガスを冷却通路内の冷却水によって冷却するのである。例えば、ガスの温度が比較的高く、このことから、燃焼室２内にてスモークが発生する可能性がある場合に、バイパス弁１８を冷却バイパス位置として、バイパス通路１７に流入したガスを冷却する。
【００７０】
さらに、ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも低いときには、バイパス弁１８を図１６（Ｃ）に示されている部分冷却バイパス位置とする。
【００７１】
そして、バイパス弁１８を冷却バイパス位置または部分冷却バイパス位置とした場合、バイパス弁１８を冷却バイパス位置または部分冷却バイパス位置とした後（あるいは、バイパス弁１８を冷却バイパス位置または部分冷却バイパス位置とした後、一定の時間が経過した後）、バイパス弁１８を徐々に完全閉鎖位置に近づける。
【００７２】
図１７は、第４実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関におけるバイパス通路１７周辺の構成を示す図である。図１７に示した構成以外の構成は、第１実施形態の構成と同じである。本実施形態では、第３実施形態と同様に、バイパス通路１７から別のバイパス通路（バイパス枝通路）１９が分岐している。このバイパス枝通路１９は、内燃機関のシリンダヘッド内の冷却通路近傍を通り、再び、バイパス通路１７に合流する。上記シリンダヘッド内の冷却通路は、内燃機関を冷却するための冷却水が通されている。したがって、バイパス枝通路１９を通るガスは、冷却通路内の冷却水によって冷却されることになる。
【００７３】
また、本実施形態では、バイパス入口１７ａのところにバイパス弁（以下「第１バイパス弁」という）２０ａが配置されている。さらに、本実施形態では、バイパス枝通路１９がバイパス通路１７から分岐するところもバイパス弁（以下「第２バイパス弁」という）２０ｂが配置されている。
【００７４】
本実施形態では、第１バイパス弁２０ａが図１８（Ａ）に示されている第１の作動位置（完全閉鎖位置）にあるときには、図１８（Ａ）に示されているようにガスが流れ、全てのガスがインタークーラ８を通って燃焼室２に流入する。この場合、第２バイパス弁２０ｂはいかなる位置になっていてもよい。
【００７５】
一方、第１バイパス弁２０ａが図１８（Ｂ）に示されている第２の作動位置（バイパス位置）にあり且つ第２バイパス弁２０ｂが図１８（Ｂ）に示されている第１の作動位置（冷却バイパス位置）にあるときには、図１８（Ｂ）に示されているようにガスが流れ、全てのガスがバイパス通路１７に流入し、全てのガスがバイパス枝通路１９を通って燃焼室２に流入する。
【００７６】
さらに、第１バイパス弁２０ａが図１８（Ｃ）に示されている第２の作動位置（バイパス位置）にあり且つ第２バイパス弁２０ｂが図１８（Ｃ）に示されている第２の作動位置（部分冷却バイパス位置）にあるときには、図１８（Ｃ）に示されているようにガスが流れ、全てのガスがバイパス通路１７に流入し、その一部がバイパス枝通路１９を通って燃焼室２に流入し、残りのガスがバイパス通路１７を通ってのみ燃焼室２に流入する。
【００７７】
次に、本実施形態のバイパス弁の制御について説明する。本実施形態では、ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、第１バイパス弁２０ａを図１８（Ａ）に示されている第１の作動位置とする。
【００７８】
一方、ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも高いときには、第１バイパス弁２０ａを図１８（Ｂ）に示されているバイパス位置とし且つ第２バイパス弁２０ｂを図１８（Ｂ）に示されている冷却バイパス位置とする。これによれば、全てのガスが冷却通路内の冷却水によって冷却される。
【００７９】
さらに、ＥＧＲ率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも低いときには、第１バイパス弁２０ａを図１８（Ｃ）に示されているバイパス位置とし且つ第２バイパス弁２０ｂを図１８（Ｃ）に示されている部分冷却バイパス位置とする。
【００８０】
そして、第１バイパス弁２０ａをバイパス位置とした場合、第１バイパス弁２０ａをバイパス位置とした後（あるいは、第１バイパス弁２０ａをバイパス位置とした後、一定の時間が経過した後）、第１バイパス弁２０ａを徐々に完全閉鎖位置に近づける。
【００８１】
なお、上述した実施形態において、バイパス弁を配置する位置を変えることによって、例えば、全てのガスをバイパス枝通路１９を通って燃焼室２に流入させたり、全てのガスをバイパス通路１７を通ってのみ燃焼室２に流入させたり、全てのガスをインタークーラ８を通ってのみ燃焼室２に流入させたりできるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関の全体図である。
【図２】（Ａ）は第１の作動位置（完全閉鎖位置）にあるときのバイパス弁を示す図であり、（Ｂ）は第２の作動位置（バイパス位置）にあるときのバイパス弁を示す図である。
【図３】低負荷運転時における空燃比Ａ／Ｆとスロットル開度等との関係を示した図である。
【図４】要求負荷と全吸入ガス量等との関係を示す図である。
【図５】低温燃焼が行われる領域Ｉと通常燃焼が行われる領域IIとを示す図である。
【図６】要求負荷Ｌとスロットル開度等との関係を示す図である。
【図７】（Ａ）は第１の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌと空燃比Ａ／Ｆとの関係を示す図であり、（Ｂ）は第１の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとの関数の空燃比Ａ／Ｆのマップを示す図である。
【図８】（Ａ）は第１の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとの関数のスロットル開度ＳＴのマップを示す図であり、（Ｂ）は第１の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとの関数のＥＧＲ開度ＳＥのマップを示す図である。
【図９】（Ａ）は第２の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌと空燃比Ａ／Ｆとの関係を示す図であり、（Ｂ）は第２の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとの関数の空燃比Ａ／Ｆのマップを示す図である。
【図１０】（Ａ）は第２の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷との関数のスロットル開度ＳＴのマップを示す図であり、（Ｂ）は第２の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとの関数のＥＧＲ開度ＳＥのマップを示す図である。
【図１１】第２の運転領域における機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとの関数の燃料噴射量Ｑのマップを示す図である。
【図１２】（Ａ）は目標ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも大きくなったときにバイパス弁が完全閉鎖位置に維持される場合のガス中の空気の割合の推移を示す図であり、（Ｂ）は目標ＥＧＲ率の変化率が予め定められた値よりも大きくなったときにバイパス弁がバイパス位置とされる場合のガス中の空気の割合の推移を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関のバイパス通路周辺の構成を示す図である。
【図１４】（Ａ）は第１の作動位置（完全閉鎖位置）にあるときのバイパス弁を示す図であり、（Ｂ）は第２の作動位置（バイパス位置）にあるときのバイパス弁を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関の全体図である。
【図１６】（Ａ）は第１の作動位置（完全閉鎖位置）にあるときのバイパス弁を示す図であり、（Ｂ）は第２の作動位置（冷却バイパス位置）にあるときのバイパス弁を示す図であり、（Ｃ）は第３の作動位置（部分冷却バイパス位置）にあるときのバイパス弁を示す図である。
【図１７】本発明の第４実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関のバイパス弁周辺の構成を示す図である。
【図１８】（Ａ）は第１バイパス弁が第１の作動位置（完全閉鎖位置）にあるところを示す図であり、（Ｂ）は第１バイパス弁が第２の作動位置（バイパス位置）にあって且つ第２バイパス弁が第１の作動位置（冷却バイパス位置）にあるところを示す図であり、（Ｃ）は第１バイパス弁が第２の作動位置にあって且つ第２バイパス弁が第２の作動位置（部分冷却バイパス位置）にあるところを示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…機関本体
２…燃焼室
７…吸気管
１４…ＥＧＲ通路
１６…ＥＧＲ制御弁
１７…バイパス通路
１８，２０ａ，２０ｂ…バイパス弁
１９…バイパス枝通路
【図１】
2005146919.tif 000003
【図２】
2005146919.tif 000004
【図３】
2005146919.tif 000005
【図４】
2005146919.tif 000006
【図５】
2005146919.tif 000007
【図６】
2005146919.tif 000008
【図７】
2005146919.tif 000009
【図８】
2005146919.tif 000010
【図９】
2005146919.tif 000011
【図１０】
2005146919.tif 000012
【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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