(57)【要約】    【課題】  膨張行程から排気行程の間に一時的に吸気弁を開き、吸気ポートへ排気ガスを排出するタイプの内部ＥＧＲ装置において、運転状態に適したＥＧＲ率を得ることができるようにする。    【解決手段】  シリンダ１２に連通する吸気ポート１５と、該吸気ポート１５を開閉する吸気弁１７とを備え、膨張行程から排気行程の間に一時的に前記吸気弁１７を開くことで前記シリンダ１２から前記吸気ポート１５へ排気ガスを環流させるようにした内燃機関の排気ガス環流装置において、排気ガスを環流するときの前記吸気弁１７の弁開口面積を変更可能に構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダに連通する吸気ポートと、該吸気ポートを開閉する吸気弁とを備え、膨張行程から排気行程の間に一時的に前記吸気弁を開くことで前記シリンダから前記吸気ポートへ排気ガスを環流させるようにした内燃機関の排気ガス環流装置において、
排気ガスを環流するときの前記吸気弁の弁開口面積を変更可能に構成していることを特徴とする、内燃機関の排気ガス環流装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関が、直噴式ディーゼルエンジンであることを特徴とする内燃機関の排気ガス環流装置。
【請求項３】
実際の運転状態に適した目標ＥＧＲ率と、実際の運転状態から算出した実ＥＧＲ率とを比較し、両者が略一致するように前記吸気弁の弁開口面積を変更するようにしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス環流装置。
【請求項４】
運転領域に応じた排気ガスの環流の強さである排気ガス環流ポテンシャルと、前記吸気弁の弁開口面積とを用いて、排気ガス環流量を算出し、該排気ガス環流量と、全吸気流量とから実ＥＧＲ率を算出することを特徴とする、請求項３記載の内燃機関の排気ガス環流装置。
【請求項５】
運転状態に応じた排気ガス環流ポテンシャルを記録した排気ガス環流ポテンシャルマップを備え、実際の運転状態から前記排気ガス環流ポテンシャルマップを参酌して、排気環流ポテンシャルを得るようにしたことを特徴とする、請求項４記載の内燃機関の排気ガス環流装置。
【請求項６】
前記吸気ポートへ環流した排気ガスを冷却する熱交換器を備えてい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排気ガス環流装置。
【請求項７】
前記吸気ポート又は該吸気ポートに接続される吸気マニホールドに冷却液噴射弁を設け、吸気行程開始までに冷却液を噴射す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排気ガス環流装置。
【請求項８】
前記吸気ポートと、該吸気ポートに接続される吸気マニホールドとの間にバイパス通路を設け、前記吸気ポートに、該吸気ポートと前記バイパス通路との接続位置よりも前記吸気マニホールド側に配置され且つガスの流通を遮断する開閉可能な遮断手段を設けており、排気ガスを前記吸気ポートへ環流するときに、前記遮断手段を閉じるようにしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス環流装置。
【請求項９】
前記吸気ポートから前記シリンダへ向かう方向のガスの流れを許容するとともにその逆の流れを阻止する逆止弁を、前記吸気ポートに設けてい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排気ガス環流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気ガス環流装置（ＥＧＲ装置）に関するものであり、特に、吸気弁を開いて吸気ポート内に排気ガスを環流し、吸気行程で、環流した排気ガスを再びシリンダ内に流入するようにした排気ガス環流装置（内部ＥＧＲ装置）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気行程でシリンダ内に排気ガスを流入することにより、燃焼温度を低減し、ＮＯｘ生成を抑制する排気ガス環流装置（ＥＧＲ装置）が知られている。
【０００３】
このＥＧＲ装置としては、排気管と吸気管との間にバイパス通路を設け、排気ガスをバイパス通路から吸気管に環流する外部ＥＧＲ装置（例えば、特許文献１）と、吸気弁を開くことによって排気ガスを吸気ポートに環流する内部ＥＧＲ装置とがある。
【０００４】
外部ＥＧＲ装置は、バイパス通路に設けた絞り弁によって排気ガス環流量（ＥＧＲ量）を調整することができ、その環流量をＯ2センサや吸気流量センサ等によって計測することができるので、実際のＥＧＲ率（実ＥＧＲ率）を求めて機関運転制御に役立てることが比較的容易となっている。また、排気ガスと新気とを均一に混合できるという利点もある。
【０００５】
しかしながら、外部ＥＧＲ装置は、バイパス通路が必要であるため構造が複雑となり、製造コストが高くなるという欠点がある。また、一般に、産業用ディーゼルエンジンでは、ガソリンや軽油に比べて硫黄分の多い重油が用いられるため、このエンジンに外部ＥＧＲ装置を適用すると、バイパス通路を流れる間に排気ガスが冷却され、硫黄分がサルフェートとなって析出し、機関耐久性に影響を及ぼすことがある。
【０００６】
一方、内部ＥＧＲ装置としては、膨張行程の後期から排気行程の前期の間に吸気弁を一時的に開ける（再啓開する）ことで、吸気ポートへ排気ガスを環流させるようにしたものがある。この内部ＥＧＲ装置の場合、上述のような外部ＥＧＲ装置の問題は生じないが、外部ＥＧＲ装置のように簡単に実ＥＧＲ率を求めることができない。内部ＥＧＲ装置は、吸気ポートへ環流する排気ガスの量が運転状態によって大きく異なり（例えば、低負荷のときは流出する量は少なく、高負荷のときは流出量が大きい）、吸気ポートへ環流した排気ガス量を直接計測することも困難だからである。
【特許文献１】特開２００４−２６３５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、膨張行程から排気行程の間に一時的に吸気弁を開くことで、吸気ポートへ排気ガスを環流するタイプのＥＧＲ装置において、運転状態に適したＥＧＲ率を得ることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、シリンダに連通する吸気ポートと、該吸気ポートを開閉する吸気弁とを備え、膨張行程から排気行程の間に一時的に前記吸気弁を開くことで前記シリンダから前記吸気ポートへ排気ガスを環流させるようにした内燃機関の排気ガス環流装置において、排気ガスを環流するときの前記吸気弁の弁開口面積を変更可能に構成していることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関が、直噴式ディーゼルエンジンであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、実際の運転状態に適した目標ＥＧＲ率と、実際の運転状態から算出した実ＥＧＲ率とを比較し、両者が略一致するように前記吸気弁の弁開口面積を変更するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、運転領域に応じた排気ガスの環流の強さである排気ガス環流ポテンシャルと、前記吸気弁の弁開口面積とを用いて、排気ガス環流量を算出し、該排気ガス環流量と、全吸気流量とから実ＥＧＲ率を算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、運転状態に応じた排気ガス環流ポテンシャルを記録した排気ガス環流ポテンシャルマップを備え、実際の運転状態から前記排気ガス環流ポテンシャルマップを参酌して、排気環流ポテンシャルを得るようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記吸気ポートに環流した排気ガスを冷却する熱交換器を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、吸気ポート又は該吸気ポートに接続される吸気マニホールドに冷却液噴射弁を設け、吸気行程開始までに冷却液を噴射することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記吸気ポートと、該吸気ポートに接続される吸気マニホールドとの間にバイパス通路を設け、前記吸気ポートに、該吸気ポートと前記バイパス通路との接続位置よりも前記吸気マニホールド側に配置され且つガスの流通を遮断する開閉可能な遮断手段を設けており、排気ガスを前記吸気ポートへ環流するときに、前記遮断手段を閉じるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記吸気ポートから前記シリンダへ向かう方向のガスの流れを許容するとともにその逆の流れを阻止する逆止弁を、前記吸気ポートに設けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、吸気ポートへ排気ガスを環流するときの吸気弁の弁開口面積を変更可能に構成しているので、実際の運転状態に適したＥＧＲ率（目標ＥＧＲ率）を得るべく、適切な排気ガス量をシリンダへ流入させることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、硫黄分の多い燃料を用いる直噴式ディーゼルエンジンであっても、好適に排気ガス環流装置を適用することができ、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とを比較し、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に略一致するように吸気弁の弁開口面積を変更しているので、実際の運転状態に適したＥＧＲ率を得ることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、実ＥＧＲ率を算出するにあたり、吸気ポートへの排気ガスの流出の強さである排気ガス環流ポテンシャルを考慮して排気ガス環流量を算出しているので、より誤差の少ない実ＥＧＲ率を得ることができ、この実ＥＧＲ率を、運転状態に適したＥＧＲ率を得るために役立てることができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、運転状態に応じた排気ガス環流ポテンシャルを記録した排気ガス環流ポテンシャルマップを備えているので、この排気ガス環流ポテンシャルマップを参酌することで容易に排気ガス環流ポテンシャルを得ることができ、実ＥＧＲ率の算出も容易に行えるようになる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、吸気ポートへ流出した排気ガスを冷却する熱交換器を備えているので、シリンダ内へ環流する排気ガスの温度を下げ、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、吸気ポート又は吸気マニホールドに冷却液を噴射するようにしているので、シリンダに環流する排気ガスの温度を下げることができ、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、バイパス通路を介して排気ガスを吸気マニホールドに流入させることができ、吸気マニホールドにおいて新気と均一に混合することができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、吸気ポートに逆止弁を設けているので、吸気ポートへ流出した排気ガスを逆止弁よりも吸気下流側に貯め、吸気行程の際、排気ガスが過濃な混合気を燃焼が活発なところに部分的に供給することができ、ＮＯｘの生成をより抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施形態にかかる内燃機関の概略図である。この内燃機関は、直噴式のディーゼルエンジン１０であり、該ディーゼルエンジン１０は、シリンダ１２にピストン１３を摺動自在に嵌合し、シリンダヘッド１４に、吸気ポート１５及び排気ポート１６を形成している。また、シリンダヘッド１４には、燃料噴射ノズル１９と、吸気ポート１５及び排気ポート１６をそれぞれ開閉する吸気弁１７及び排気弁１８が設けられ、吸気弁１７及び排気弁１８は、それぞれ動弁装置２１，２２によって駆動される。
【００２７】
前記吸気ポート１５は、吸気通路２３、吸気冷却器２６、吸気管２４等を介して外気に連通し、排気ポート１６は、排気通路２５等を介して外気に連通している。吸気管２４には吸気流量センサー３１が設けられ、吸気通路２３には、吸気温度センサー３２，吸気圧力センサー３３が設けられている。
【００２８】
機関周辺機器として、エンジンコントローラ３０とＥＧＲ装置（排気ガス環流装置）２９とを備えており、エンジンコントローラ３０には、演算装置及び各種記憶装置が含まれている。エンジンコントローラ３０の出力部には、燃料噴射ノズル１９及び動弁装置２１，２２が接続されており、燃料噴射ノズル１９は燃料噴射量及び燃料噴射開始時期等が制御され、動弁装置２１，２２は、弁開閉タイミングが制御されるようになっている。
【００２９】
エンジンコントローラ３０の入力部には、吸気流量センサー３１、吸気温度センサー３２、吸気圧力センサー３３が接続されている。また、エンジンコントローラ３０の入力部には、負荷センサー３７及び機関回転数センサー３４が接続されている。負荷センサー３７は、例えば、スロットル装置（アクセル装置）３６に連結し、スロットルレバー（アクセルレバー）の開度を検知するとともに、この開度から得られる燃料噴射量を負荷としてエンジンコントローラ３０に入力する。また、負荷センサー３７は、燃料噴射ポンプの燃料増減機構等に設けてもよい。機関回転数センサー３４は、例えば、クランク軸３５に配置され、クランク軸回転数を検出し、機関回転数としてエンジンコントローラ３０に入力する。
【００３０】
〔内部ＥＧＲ装置〕
本実施形態のＥＧＲ装置２９は、いわゆる内部ＥＧＲ装置であり、燃焼後の膨張行程から排気行程の間に吸気弁１７を開くことで吸気ポート１５に排気ガスを環流し、その後の吸気行程で、環流した排気ガスを新気とともにシリンダ１２に流入するようになっている。したがって、吸気弁１７，動弁装置２１、吸気ポート１５、エンジンコントローラ３０等によってＥＧＲ装置２９が構成されている。
【００３１】
〔吸気弁１７の動作〕
図２は、クランク角度の変化に対する吸気弁１７及び排気弁１８の弁リフトの変化を示す図である。排気弁１８は、排気行程中にＸで示す軌跡でリフトするように動弁装置２２によって駆動される。吸気弁１７は、吸気行程中にＹで示す軌跡でリフトするように動弁装置２１によって駆動され、さらに、膨張行程から排気行程の間にＹ’で示す軌跡でリフトする（以下、再啓開という）ように動弁装置２１によって駆動される。
【００３２】
吸気弁１７の再啓開は、排気弁１８が開いた直後に行われている。具体的に吸気弁１７は、膨張行程の後期θ１で開き、期間θｔを経た後排気行程の初期θ２に閉鎖するようになっている。これによって、シリンダ１２内の排気ガス（既燃ガス）は、排気ポート１６へ流出するだけでなく吸気ポート１５にも流出（環流）するようになっている。なお、再啓開のリフト期間θｔは、吸気行程の吸気弁１７リフト期間よりも短く、再啓開のリフト量は、吸気行程のリフト量よりも小さくなっている。
【００３３】
図３は、本実施形態の内燃機関のＰＶ線図を示しており、少なくとも排気行程の前半に吸気弁１７の再啓開を行った場合（すなわち、本実施形態の場合）を実線Ｚで示し、その比較として、吸気弁１７の再啓開を行わない場合を破線Ｚ’で示している。吸気弁１７の再啓開を行うと、Ａ部において、圧力が急激に低下していることが解る。したがって、排気のブローダウンを改善し、エンジンのポンピングロスを低減することが可能となっている。
【００３４】
本実施形態の吸気弁用動弁装置２１には、吸気弁１７の再啓開の弁閉時期θ２を可変設定可能とする可変型動弁装置が採用されている。可変型動弁装置としては、例えば、動弁カムの周方向の幅を軸方向に徐々に変わるように形成し、該動弁カムを軸方向に移動させることによって吸気弁１７の弁閉位置θ２を変えるようにしたり、電気的なアクチュエータを用いて吸気弁１７を開閉するとともに弁閉時期を可変にしたりする構成など、従来公知のあらゆる構成を採用することができる。
【００３５】
〔目標ＥＧＲ率マップ〕
上記の如く再啓開の弁閉時期θ２を可変設定する目的は、運転状態に応じて適切なＥＧＲ率を得るためである。ＥＧＲ率は、（排気ガス環流量）／（全吸気流量）で表され、一般に、低負荷運転のときには高くし、高負荷運転の際には低くするのが望ましいとされている。エンジンコントローラ３０の記憶装置には、このような各運転状態に適した目標ＥＧＲ率を記録した目標ＥＧＲ率マップが格納されている。この目標ＥＧＲ率マップを図４に示す。
【００３６】
〔排気ガス環流ポテンシャルマップ〕
また、エンジンコントローラ３０の記憶装置には、目標ＥＧＲ率マップの他に、図５に示すような排気ガス環流ポテンシャルマップが格納されている。
【００３７】
吸気弁１７を再啓開したとき、吸気ポート１５への排気ガスの環流量（環流の強さ）は、機関回転数や負荷によって異なる。例えば、低負荷のときは燃料噴射量が少ないので環流量が少なく、高負荷のときは排気ガス濃度が高いので環流量が多くなる。排気ガス環流ポテンシャルとは、このような排気ガスの環流の強さ（環流しやすさ）を無次元化して数値で表したものである。
【００３８】
シリンダ１２から吸気ポート１７への排気ガスの流れの強さは、両者の圧力差と温度差に依存する。したがって、排気ガス環流ポテンシャルＧは、圧力差ΔＰと温度差ΔＴとを変数とした関数、Ｇ＝ｆ（ΔＰ、ΔＴ）；で算出することができる。
【００３９】
また、圧力差ΔＰと温度差ΔＴとは、機関運転状態（機関回転数及び負荷）ごとに定まるので、排気ガス環流ポテンシャルＧは、機関回転数及び負荷とを変数とした関数、即ち、Ｇ＝ｆ（機関回転数、負荷）；で算出することもできる。
【００４０】
排気ガス環流ポテンシャルマップは、エンジンの台上試験において、運転状態（機関回転数、負荷）ごとの、シリンダ１２及び吸気ポート１５の圧力と温度のデータを元に排気ガス環流ポテンシャルＧを求め、それを機関回転数と負荷との関係において記録して作成している。
【００４１】
実際の運転状態における排気ガス環流量は、排気ガス環流ポテンシャルＧを用いることによって、次のように求めることができる。
（排気ガス環流量）＝α×Ｇ×（排気ガス質量流量（排気ガス総量））×（弁代表開口面積）…（１）
【００４２】
ここで、αは係数である。排気ガス質量流量は、吸気量と燃料噴射量との和である。弁代表開口面積（弁リフト時間面積）は、吸気弁１７のリフト量とリフト期間（弁開期間θｔ）との積であるが、リフト量として、図６に示すように、現実の吸気弁１７のリフト量ではなく、一定の代表リフト量Ｌ’を用い、簡易な矩形状のモデルで算出した面積である。すなわち、次のように求めることできる。
（弁開口代表面積）＝（代表リフト量Ｌ’）×（リフト期間θｔ）…（２）
【００４３】
そして、このように算出した排気ガス環流量と全吸気流量とから、ＥＧＲ率を求めることができる。なお、求められたＥＧＲ率は、実測されたものではなく計算によって推定したものであるが、実際の運転状態に基づいて算出されたＥＧＲ率であるため、目標ＥＧＲ率との対比の意味で実ＥＧＲ率と称する。
【００４４】
〔吸気弁用動弁装置２１の制御〕
本実施形態では、上記の目標ＥＧＲ率マップと排気ガス環流ポテンシャルマップとを用い、最適な目標ＥＧＲ率を達成するように吸気弁１７の閉弁時期θ２を制御している。図７は、吸気弁１７の動弁装置２１の制御フローである。
【００４５】
図７において、ステップＳ１では、機関回転数と負荷とからアクセル開度や噴射圧を加味して基本噴射量（要求噴射量）Ｑを算出する。次に、ステップＳ２−１において、排気ガス環流ポテンシャルマップ（図５）を参照し、機関回転数と負荷とから排気ガス環流ポテンシャルを算出する。また、ステップＳ２−２において、目標ＥＧＲ率マップ（図４）を参照し、機関回転数と基本噴射量Ｑとから目標ＥＧＲ率を算出する。
【００４６】
次に、ステップＳ３−１において、吸気弁１７のリフト期間（弁開期間θｔ）及びリフト量を算出し、ステップＳ４−１において、上記（２）式により、弁（代表）開口面積を算出する。また、ステップＳ３−２において燃料流量を算出し、ステップＳ４−２で、燃料流量と吸気流量センサー３１で得た吸気流量とにより、排気ガス質量流量（排気ガス総量）を算出する。そして、ステップＳ５において、弁代表開口面積と排気ガス質量流量と排気ガス環流ポテンシャルとを用いて、上記（１）式により排気ガス環流量を算出し、ステップＳ６において、全吸気流量と排気ガス環流量とから、実ＥＧＲ率を算出する。
【００４７】
ステップＳ７においては、算出した実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とを比較し、両者が一致した場合には、吸気弁１７の弁開口面積（弁閉時期θ２）は最適であると考えられるため、ステップＳ８にてそのままの弁閉時期θ２で確定する。実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とが一致しない場合は、ステップＳ９に進む。
【００４８】
ステップＳ９では、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きい場合には、排気ガスの環流量が最適値よりも多いので、吸気弁１７の弁閉時期θ２を早めてリフト期間θｔを短くし、逆に、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より小さい場合には、排気ガスの環流量が最適値よりも少ないので、吸気弁１７の弁閉時期θ２を遅らせてリフト期間θｔを長くするように、ステップＳ３−１に条件を渡す。ステップＳ３−１では、新たに吸気弁１７のリフト期間θｔ及びリフト量を算出し、以下、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とが一致するまで上記と同様の操作を繰り返し行う。
【００４９】
〔本実施形態の効果〕
以上より本実施形態では次のような効果を奏する。
（１）吸気弁１７は、動弁装置２１によって再啓開の際の弁閉時期θ２を変更可能であり、これによって弁開口面積を変更可能に構成している。これによって、最適な目標ＥＧＲ率に見合う量の排気ガス量を環流させることができる。
【００５０】
（２）図７の制御フローに示したように、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とを比較し、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に略一致するように吸気弁１７の弁閉時期θ２（弁開口面積）を変更しているので、実際の運転状態に適したＥＧＲ率を得ることができる。
【００５１】
（３）吸気ポートへの排気ガスの流出の強さである排気ガス環流ポテンシャルを考慮して排気ガス環流量を算出しているので、より現実に近く、誤差の少ない実ＥＧＲ率を算出することができる。そして、この実ＥＧＲ率を用いることによって最適なＥＧＲ率を正確に得ることができる。
【００５２】
（４）図５に示すような排気ガス環流ポテンシャルマップを備えているので、機関回転数と負荷とから簡単に排気ガス環流ポテンシャルを得ることができる。そして、この排気ガス環流ポテンシャルを用いた排気ガス環流量の算出も容易に行うことができる。
【００５３】
〔第２実施形態〕
図８は、第２実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。本実施形態では、吸気ポート１５に熱交換器４０を備え、この熱交換機４０によって、シリンダから吸気ポート１５に環流した排気ガスを冷却するようになっている。この熱交換器４０は、例えばエンジンの冷却水を通す構成とすることができる。
【００５４】
シリンダから直接吸気ポート１５に環流する排気ガスは高温であり、ＥＧＲによるＮＯｘ低減の効果は、図１１に示すように、排気ガスを含む吸気ガスの温度が低いほど、高くなる。したがって、本実施形態のように、吸気ポート１５に熱交換器４０を備えると共に、環流した排気ガスを冷却することによって、ＮＯｘ生成をより抑制することができる。
【００５５】
〔第３実施形態〕
図９は、第３実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。本実施形態では、吸気ポート１５に冷却液を噴射する噴射弁４２を備え、吸気ポート１５に環流した排気ガスを冷却液によって冷却するようにしている。したがって、第２実施形態と同様に、ＮＯｘの生成をより抑制することができる。冷却液としては、例えば、水を用いることができる。水分子は３原子分子であるので、水を添加することによる熱容量増大が温度抑制に有効である。冷却液の噴射は、排気ガスを吸気ポートに環流したときから吸気行程を開始するまでの間に行うことができる。ただし、機関回転数や負荷が高い場合には、排気ガス温度も高くなるため、若干早めに冷却液を噴射することが望ましい。
【００５６】
〔第４実施形態〕
図１０は、本発明の第４実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。本実施形態では、第３実施形態で示した冷却液の噴射弁４４を吸気マニホールド３９に設けたものである。したがって、第３実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５７】
複数気筒エンジンの場合、吸気マニホールド３９には、常に排気ガスが環流されているため、本実施形態では、単一又は複数の噴射弁を用いて一定量の冷却液を連続的に噴射するようにしてもよい。
【００５８】
〔第５実施形態〕
図１２は、本発明の第５実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。本実施形態では、吸気ポート１５と吸気マニホールド３９との間に、バイパス通路４６を設け、吸気ポート１５に、絞り弁４７を設けたものである。絞り弁４７は、吸気ポート１５とバイパス通路４６との接続部分よりも吸気上流側（吸気マニホールド３９側）に設けられている。
【００５９】
本実施形態では、吸気ポート１５の再啓開を行うときに絞り弁４７を閉じることによって、吸気ポート１５に環流した排気ガスが、バイパス通路４６を通って吸気マニホールド３９に流入するようになっている。そのため、新気との混合を促進することができ、より均一な混合気をシリンダに流入することができる。なお、上記絞り弁４７は、吸気ポート１５のガスの流通を遮断する遮断手段を構成するものであり、該遮断手段としては、絞り弁４７以外の他の構成（開閉弁等）を採用することができる。
【００６０】
〔第６実施形態〕
図１３は、本発明の第６実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。本実施形態では、第５実施形態と同様に、バイパス通路４６と絞り弁４７とを備えたものであるが、更に、バイパス通路４６に熱交換器５０を備え、環流した排気ガスを熱交換器５０により冷却するようにしたものである。したがって、本実施形態では、ＥＧＲ効果の向上、すなわち、ＮＯｘの生成をより抑制することができる。
【００６１】
なお、上記熱交換器５０に代えて又は加えて、第３，第４実施形態のような冷却液の噴射弁を設けることもできる。
【００６２】
図１４は、本発明の第７実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。本実施形態では、吸気ポート１５の途中に逆止弁５２を設け、環流した排気ガスが、逆止弁５２よりも吸気上流側（吸気マニホールド３９側）に流れないようにしたものである。
【００６３】
したがって、本実施形態では、吸気行程の際に、環流した排気ガスがシリンダ内に先行して流入する。このように排気ガスを流入することによって、図１５に示すように、シリンダ１２内の燃焼が活発な空間に排気ガスＨを高濃度で存在させることができ、燃焼温度を選択的に下げてＮＯｘ生成を抑制することができる。
【００６４】
〔他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、吸気弁１７の再啓開の際の弁開口面積を変更可能にする構成として、吸気弁１７の弁閉時期θ２を可変としているが、弁開時期θ１を可変としたり、リフト量を可変にすることができる。
【００６５】
（２）本発明は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンやガスエンジンにも適用することができる。この場合、吸気ポートに排気ガスを環流することによって、吸気温度を上昇させ、失火を防止することができる。また、本発明は、単気筒、複数気筒に関わらず適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、主として直噴式のディーゼルエンジンに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態にかかる内燃機関の概略図である。
【図２】クランク角度の変化に対する吸気弁及び排気弁の弁リフトの変化を示す図である。
【図３】同内燃機関のＰＶ線図である。
【図４】目標ＥＧＲ率マップを示す図である。
【図５】排気ガス環流ポテンシャルマップを示す図である。
【図６】吸気弁の再啓開を行う際の、リフト期間及びリフト量の関係を示す図である。
【図７】吸気弁の動弁装置の制御フローである。
【図８】第２実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。
【図９】第３実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。
【図１１】吸気ガス温度とＮＯｘ低減率との関係を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る吸気ポートの概略断面図である。
【図１５】第７実施形態における燃焼の際のシリンダ頂部の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  エンジン
１２  シリンダ
１３  ピストン
１５  吸気ポート
１７  吸気弁
４０  熱交換器
４２  冷却液噴射弁
４４  冷却液噴射弁
４６  バイパス通路
４７  絞り弁
５２  逆止弁
【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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