(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、吸気バルブの高温化とノッキングの抑制とを両立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。【解決手段】吸気バルブ２６ａ，ｂを排気行程の前半毎に交互に開くことで、内部ＥＧＲガスを吸気ポート２４ａ，ｂにそれぞれ逆流させることができる。これにより、吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができる。また、吸気ポート２４ａ，ｂにそれぞれ逆流させた内部ＥＧＲガスは、冷却水で冷やされて温度の低いポート壁によって冷やされる。従って、排気行程で開かなかった吸気バルブをその直後の吸気行程で開くと、冷却された内部ＥＧＲガスを、新気と共に筒内に吸入させることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一気筒に対して設けられた複数の吸気ポートと、
内燃機関の排気行程毎に、前記複数の吸気ポートのうちの少なくとも１つを除く何れかの吸気ポートに排気ガスを再循環させ、その排気行程から少なくとも１サイクルを隔てた排気行程の後の吸気行程において、再循環させた排気ガスを前記気筒内に供給する排気ガス供給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
同一気筒に対して設けられた第１，第２の吸気ポートと、
前記第１，第２の吸気ポートに設けられ、各吸気ポートと前記気筒とを連通及び遮断する第１，第２の吸気バルブと、
内燃機関の排気行程毎に前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が交互に切り替わると共に、その直後の吸気行程において前記排気行程で非動作状態の吸気バルブが開閉動作するように前記第１，第２の吸気バルブを制御する吸気バルブ制御手段と、
前記第１，第２の吸気ポートにそれぞれ設けられ、各吸気ポートに燃料を噴射する第１，第２のポート噴射弁と、
前記吸気バルブ制御手段によって前記第１，第２の吸気バルブを制御する際に、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料が噴射されるように前記第１，第２のポート噴射弁を制御するポート噴射弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記吸気バルブ制御手段は、前記排気行程において開閉動作させた吸気バルブを、その直後の吸気下死点後に再度開閉動作させるように前記第１，第２の吸気バルブを制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸気バルブ制御手段は、前記排気行程の前半毎に前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が交互に切り替わるように前記第１，第２の吸気バルブを制御することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記吸気バルブ制御手段は、前記排気行程の後半毎に前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が交互に切り替わるように前記第１，第２の吸気バルブを制御することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ポート噴射弁制御手段は、前記吸気行程の後半において、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料が噴射されるように前記第１，第２のポート噴射弁を制御することを特徴とする請求項２乃至５何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ポート噴射弁制御手段は、前記排気行程において、前記吸気バルブ制御手段による前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が完了した直後に、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料が噴射されるように前記第１，第２のポート噴射弁を制御することを特徴とする請求項２乃至５何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記排気行程の前半において、前記吸気バルブ制御手段による前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が完了するまで、排気バルブの開閉動作を禁止する排気バルブ制御手段をさらに備え、
前記ポート噴射弁制御手段は、前記排気バルブ制御手段によって前記排気バルブの開閉動作が禁止されている間に、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料を噴射するように前記第１，第２のポート噴射弁を制御することを特徴とする請求項４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】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、同一気筒に対して複数の吸気ポートが設けられた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、同一気筒に対して複数の吸気ポートを設け、また、これらの吸気ポート毎に吸気バルブとポート噴射弁とをそれぞれ設けた内燃機関において、吸気ポートに再循環させる排気ガス（以下、「内部ＥＧＲガス」ともいう。）の量に差が生じた場合に、各ポート噴射弁からの燃料噴射量を制御するものが開示されている。
【０００３】
吸気バルブと排気バルブとの間にオーバラップ期間を設けることで内部ＥＧＲガスを発生させることができるが、このオーバラップ期間に差があるような場合や、吸気バルブのリフト量に差があるような場合には、各吸気ポート間の内部ＥＧＲガス量に差が生じる。ここで、内部ＥＧＲガスは高温であり、噴射燃料の付着しがちな吸気バルブを加熱して噴射燃料の気化を促進できるものである。従って、内部ＥＧＲガスの量に差が生じれば、吸気バルブの加熱度合いに差が生じることになるので、吸気ポート間で噴射燃料の気化度合いに差が生じることになる。そこで、特許文献１では、内部ＥＧＲガスの量の多い吸気ポートには、内部ＥＧＲガスの量の少ない吸気ポートに比べて燃料を多く噴射するように各ポート噴射弁からの燃料噴射量を制御する。こうすることで、吸気ポート間における噴射燃料の気化度合いの差を縮小できるので、排気エミッションの悪化を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２１６１７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、上記特許文献１において、高温の内部ＥＧＲガスは、吸気ポートに再循環した直後の吸気行程において、別途流入した新気と共に筒内に再度吸入される。そのため、吸入されたガスは依然として高温であり、筒内温度が上昇し易くなる。筒内温度が上昇すれば、圧縮端温度が過度に高くなるので、燃料の早期着火が生じ易くなる。従って、内部ＥＧＲガスにより吸気バルブを加熱しようとすると、ノッキングが発生する可能性があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気バルブの高温化とノッキングの抑制とを両立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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
同一気筒に対して設けられた複数の吸気ポートと、
内燃機関の排気行程毎に、前記複数の吸気ポートのうちの少なくとも１つを除く何れかの吸気ポートに排気ガスを再循環させ、その排気行程から少なくとも１サイクルを隔てた排気行程の後の吸気行程において、再循環させた排気ガスを前記気筒内に供給する排気ガス供給手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
同一気筒に対して設けられた第１，第２の吸気ポートと、
前記第１，第２の吸気ポートに設けられ、各吸気ポートと前記気筒とを連通及び遮断する第１，第２の吸気バルブと、
内燃機関の排気行程毎に前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が交互に切り替わると共に、その直後の吸気行程において前記排気行程で非動作状態の吸気バルブが開閉動作するように前記第１，第２の吸気バルブを制御する吸気バルブ制御手段と、
前記第１，第２の吸気ポートにそれぞれ設けられ、各吸気ポートに燃料を噴射する第１，第２のポート噴射弁と、
前記吸気バルブ制御手段によって前記第１，第２の吸気バルブを制御する際に、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料が噴射されるように前記第１，第２のポート噴射弁を制御するポート噴射弁制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記吸気バルブ制御手段は、前記排気行程において開閉動作させた吸気バルブを、その直後の吸気下死点後に再度開閉動作させるように前記第１，第２の吸気バルブを制御することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記吸気バルブ制御手段は、前記排気行程の前半毎に前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が交互に切り替わるように前記第１，第２の吸気バルブを制御することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第２または第３の発明において、
前記吸気バルブ制御手段は、前記排気行程の後半毎に前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が交互に切り替わるように前記第１，第２の吸気バルブを制御することを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第２乃至第５何れか１つの発明において、
前記ポート噴射弁制御手段は、前記吸気行程の後半において、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料が噴射されるように前記第１，第２のポート噴射弁を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第２乃至第５何れか１つの発明において、
前記ポート噴射弁制御手段は、前記排気行程において、前記吸気バルブ制御手段による前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が完了した直後に、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料が噴射されるように前記第１，第２のポート噴射弁を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第４の発明において、
前記排気行程の前半において、前記吸気バルブ制御手段による前記第１，第２の吸気バルブの開閉動作が完了するまで、排気バルブの開閉動作を禁止する排気バルブ制御手段をさらに備え、
前記ポート噴射弁制御手段は、前記排気バルブ制御手段によって前記排気バルブの開閉動作が禁止されている間に、前記非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料を噴射するように前記第１，第２のポート噴射弁を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、排気行程において吸気ポートに排気ガスを再循環させることができる。この排気ガスは高温であるため、吸気バルブを加熱できる。また、第１の発明によれば、この排気ガスを、その排気行程から少なくとも１サイクルを隔てた排気行程後の吸気行程において、気筒内に供給できる。つまり、少なくとも次サイクルの排気行程の終了まで、この排気ガスを吸気ポート内に留めることができる。これにより、排気ガスを低温の吸気ポートで冷却できる。従って、排気ガスが高温状態のまま筒内に吸入されることを抑制できる。以上のことから、吸気バルブの高温化とノッキングの抑制とを両立できる。
【００１６】
第２の発明によれば、排気行程毎に第１，第２の吸気バルブを交互に開閉動作させることができるので、排気行程毎に第１，第２の吸気ポートに排気ガスを交互に再循環させて吸気バルブを加熱できる。加えて、上記排気行程で非動作状態の吸気バルブをその直後の吸気行程において開閉動作させ、その吸気バルブ側の吸気ポート内に燃料を噴射できる。従って、排気行程で吸気バルブの加熱に用いた排気ガスを、その次の排気行程の直後の吸気行程まで吸気ポート内に留め、吸気ポートで冷却した上で筒内に吸入させることができる。以上のことから、吸気バルブの高温化とノッキングの抑制とを両立できる。
【００１７】
第３の発明によれば、排気行程で開いた吸気バルブを、再度、吸気下死点後に開くことができる。そのため、この吸気バルブの開閉動作と、吸気行程で開く吸気バルブとの開閉動作を連続させることができる。従って、いわゆる吸気遅閉じ制御を実行できるので、燃費の改善を図ることができる。また、吸気下死点後に開く吸気バルブは、吸気行程で開く吸気バルブとは異なる。そのため、吸気下死点を跨いで同一の吸気バルブを開き続ける場合に比べて、吸気行程で生じさせたスワール流を保持し易くなるので、良好な燃焼を維持できる。
【００１８】
第４の発明によれば、排気行程で第１，第２の吸気バルブを開閉動作させる際には、その前半において開閉動作が交互に切り替わるようにこれらを制御できる。排気ガス行程の前半に開閉動作させれば、再循環させた排気ガスを筒内に吸入させるまで吸気ポート内に長期間留めることが可能となる。従って、排気ガスを十分に冷却した上で筒内に吸入させることができるので、ノッキングを良好に抑制できる。
【００１９】
第５の発明によれば、排気行程で第１，第２の吸気バルブを開閉動作させる際には、その後半において開閉動作が交互に切り替わるようにこれらを制御できる。排気ガス行程の後半に開閉動作させれば、排気行程の後半にピストンリングの上昇によって掻き上げられた残留ＨＣやオイルを吸気ポート側に噴き戻すことができる。吸気ポート側に噴き戻すことができれば、気筒内で再燃焼させることができる。従って、排気ガス中のＨＣ濃度を大幅に低減できる。
【００２０】
第６の発明によれば、吸気行程の後半において、非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料を噴射できる。そのため、吸気行程の前半と後半とで、異なる種類のガスをそれぞれ筒内に流入させることできる。即ち、吸気行程の前半には再循環させた排気ガスを、その後半には噴射燃料と新気との混合気を、それぞれ筒内に流入させることができる。従って、吸気行程直後には、気筒の下層側に排気ガス層を、上層側に混合ガス層をそれぞれ形成できる。燃焼を上層の混合ガスのみで行うことで燃焼性の低い排気ガスを避けることができる。これにより、燃焼を安定化させ、燃費を向上させることができる。
【００２１】
第７の発明によれば、排気行程において、第１，第２の吸気バルブの開閉動作が完了した直後に、非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料を噴射できる。第１，第２の吸気バルブを閉じた直後とは、即ち、高温の排気ガスを吸気ポートに再循環させた直後である。従って、このタイミングで噴射された燃料の気化を一層促進できる。また、第１，第２の吸気バルブの開閉動作の完了直後に燃料を噴射することで、燃料が噴射されてから筒内に吸入されるまでの時間の間隔を比較的長くできる。従って、燃料を吸気ポート内に長期間保持できるので、燃料の均質化を図ることもできる。
【００２２】
第８の発明によれば、排気行程の前半において、第１，第２の吸気バルブの開閉動作が完了するまで、排気バルブの開閉動作を禁止し、その間に、非動作状態の吸気バルブ側の吸気ポートに燃料を噴射できる。排気バルブの開閉動作を禁止すれば、排気ガスを吸気ポート側にのみに流すことができる。そのため、排気バルブの開閉動作を許可する場合に比べて、吸気ポート側の圧力を上昇させることができる。従って、圧力が上昇した状態の吸気ポートに燃料を噴射できるので、噴射燃料の貫徹力を低下させることができる。従って、吸気ポートへ燃料が付着するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】吸気バルブを開いた際における、吸気バルブ近傍の模式図である。
【図３】バルブオーバーラップを実行した場合における吸気バルブ２６ａ，ｂ及び排気バルブ３４の開弁特性を示す図である。
【図４】吸気ポートに付着する燃料の量を、内部ＥＧＲガス（残留ガス）活用時と、ベース時とでそれぞれ示したグラフである。
【図５】実施の形態１における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。
【図６】実施の形態１の制御をより詳細に説明すると共に、その効果について説明するための図である。
【図７】実施の形態２における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。
【図８】実施の形態２による効果を説明するための図である。
【図９】実施の形態３における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。
【図１０】実施の形態４における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。
【図１１】実施の形態４による効果を説明するための図である。
【図１２】実施の形態５における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。
【図１３】実施の形態５による効果を説明するための図である。
【図１４】実施の形態６における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。
【図１５】実施の形態７における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。
【図１６】実施の形態７による効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図６を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０は、複数の気筒１２を有しているが、図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００２５】
エンジン１０は、筒内にピストン１４を収納したシリンダブロック１６を備えている。ピストン１４は、コンロッドを介してクランクシャフトと接続されている。シリンダブロック１６の上部にはシリンダヘッド１８が組み付けられている。ピストン１４上面からシリンダヘッド１８までの空間は燃焼室２０を形成している。シリンダヘッド１８には、燃焼室２０内の混合気に点火する点火プラグ２２が設けられている。
【００２６】
シリンダヘッド１８は、燃焼室２０と連通する吸気ポート２４ａ，ｂを備えている。吸気ポート２４ａ，ｂは、図示しない一つの吸気通路の途中から分岐し、気筒１２に対して独立して設けられた吸気ポートである。吸気ポート２４ａ，ｂと燃焼室２０との接続部には吸気バルブ２６ａ，ｂがそれぞれ設けられている。吸気バルブ２６ａ，ｂは、可変動弁機構２８に接続されている。可変動弁機構２８は、後述のＥＣＵ５０から入力される指令信号に応じて吸気バルブ２６ａ，ｂの位相（開弁タイミング及び閉弁タイミング）を進角または遅角させる。また、吸気ポート２４ａ，ｂには、吸気ポート２４ａ，ｂ内に燃料を噴射するポート噴射弁３０ａ，ｂがそれぞれ設けられている。
【００２７】
また、シリンダヘッド１８は、燃焼室２０と連通する排気ポート３２を備えている。また、排気ポート３２と燃焼室２０との接続部には排気バルブ３４が設けられている。排気バルブ３４は、可変動弁機構３６に接続されている。可変動弁機構３６は、後述のＥＣＵ５０から入力される指令信号に応じて排気バルブ３４の位相（開弁タイミング及び閉弁タイミング）を進角または遅角させる。
【００２８】
また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、気筒１２に吸入される新気量を検出するためのエアフロメータ、排気空燃比を検出する空燃比センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等
といったエンジン１０の制御に必要な各種センサが接続されている。
【００２９】
一方、ＥＣＵ５０の出力側には、点火プラグ２２、ポート噴射弁３０ａ，ｂ、可変動弁機構２８，３６等を含む各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、上述した各種センサによりエンジン１０の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、エンジン１０の運転制御を行う。
【００３０】
［本実施形態の特徴］
ポート噴射弁３０ａ，ｂから噴射した燃料は噴霧状態であり、吸気ポート２４ａ，ｂ内で気化する。しかし、吸気ポート内の温度が低いと、この噴霧燃料の気化が不十分となり吸気ポート内に付着することがある。図２は、吸気バルブを開いた際における、吸気バルブ近傍の模式図である。図２に示すように、吸気バルブを開くことにより吸気ポートと燃焼室とが連通する。この際、ポート噴射弁から噴射した燃料は、吸気ポート内のガスと共に気筒内に吸入されるが、その吸入経路の途中にはバルブステム部が位置する。
【００３１】
このバルブステム部は吸気ポート内でも特に温度が低い。そのため、ポート噴射弁から噴射した燃料が、未気化状態で付着することがある。燃料が付着した場合、その噴射直後の燃焼・膨張行程で消費されず次回以降のサイクルに持ち越されることになる。このように、燃料のバルブステム部への付着は、サイクル間における消費燃料量の変動に繋がるので燃焼変動の原因となる。特に、リーン燃焼領域の拡大のためには、燃焼変動を低減する必要があるので、このような燃焼変動の原因は未然に防止する必要がある。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、バルブオーバーラップが生ずるように可変動弁機構２８，３６を制御して内部ＥＧＲを実行する。図３は、バルブオーバーラップを実行した場合における吸気バルブ２６ａ，ｂ及び排気バルブ３４の開弁特性を示す図である。図３に示すように、吸気バルブ２６ａ，ｂの開き時期をベース時より早くし、排気バルブ３４の閉じ時期をベース時より遅くすることにより、バルブオーバーラップを拡大することができる。これにより、高温の内部ＥＧＲガスを吸気ポート２４ａ，ｂ内に導入できるので、バルブステム部に付着しがちな燃料の気化の促進を図ることができる。
【００３３】
図４は、吸気ポートに付着する燃料の量を、内部ＥＧＲガス（残留ガス）活用時と、ベース時とでそれぞれ示したグラフである。図４のグラフは、図３に示した２つの開弁特性で吸気バルブを開いた場合に、付着した燃料量をそれぞれ測定することにより作成したものである。図４に示すように、内部ＥＧＲガス活用時には、吸気バルブの昇温を図ることができるので、ベース時に比べて付着燃料量を大幅に低減することができる。
【００３４】
しかしながら、吸気ポート２４ａ，ｂ内に導入した直後の内部ＥＧＲガスが依然として高温の場合がある。そのため、ポート導入直後の内部ＥＧＲガスを筒内に還流させた場合、この内部ＥＧＲガスによって混合気の温度が上昇するので、圧縮端温度が高くなり易い。そこで、本実施の形態では、単にバルブオーバーラップを生じさせて内部ＥＧＲを実行するだけでなく、以下に述べるように可変動弁機構２８，３６を制御し、内部ＥＧＲガスの筒内還流時期を調整している。
【００３５】
図５は、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御（吸気バルブ２６ａ，ｂの制御）及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。図５に示すように、本実施の形態においては、排気行程において、排気バルブ３４を開くだけでなく、その前半において吸気バルブ２６ａを開く。続いて、直後の吸気行程において、吸気バルブ２６ｂを開き、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射する。なお、図示はしないが、圧縮行程、燃焼・膨張行程を経た次サイクルの排気行程の前半においては、吸気バルブ２６ｂを開き、直後の吸気行程において吸気バルブ２６ａを開き、ポート噴射弁３０ａから燃料を噴射する。
【００３６】
つまり、本実施の形態においては、二つの吸気バルブを排気行程の前半毎に交互に開き、排気行程で開かなかった吸気バルブをその直後の吸気行程で開くように可変動弁機構２８，３６を制御する。また、吸気行程で吸気バルブを開く際に、吸気バルブが開かれる側の吸気ポートに燃料を噴射するようにポート噴射弁３０ａ，ｂを制御する。こうすることで、内部ＥＧＲガスの逆流と、燃料噴射とが各サイクルで入れ替わる制御が実行される。
【００３７】
図６を用いて、本実施の形態の制御をより詳細に説明すると共に、その効果について説明する。二つの吸気バルブを排気行程の前半毎に交互に開くことで、内部ＥＧＲガスを吸気ポート２４ａ，ｂにそれぞれ逆流させることができる。これにより、吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができる。また、吸気ポート２４ａ，ｂにそれぞれ逆流させた内部ＥＧＲガスは、冷却水により冷却されたポート壁によって冷やされる。従って、上記排気行程で開かなかった吸気バルブを開くと、冷やされた内部ＥＧＲガスを、新気と共に気筒１２内に吸入させることができる。また、上記排気行程で開かなかった吸気バルブを開く際に、ポート噴射弁３０ａ，ｂから燃料を噴射すると、噴射燃料は、上記排気行程前のサイクルの排気行程で温度上昇させられた吸気バルブ２６ａ，ｂを通過するので、そのバルブステム部に付着することなく気筒１２内に導入される。
【００３８】
以上、本実施の形態によれば、内部ＥＧＲガスにより、バルブステム部に付着しがちな燃料の気化の促進を図ることができる。また、内部ＥＧＲの実行時、ある排気行程において吸気ポート２４ａ，ｂ内に逆流させた内部ＥＧＲガスを、ポート壁で冷却した上で気筒１２内に供給できる。従って、燃料の気化を促進しつつ、圧縮端温度が高くなることを良好に抑制できる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、吸気ポート２４ａ，ｂと燃焼室２０との接続部には吸気バルブ２６ａ，ｂを設け、この二つの吸気バルブと排気バルブ３４とによって内部ＥＧＲを実行したが、吸気ポート（吸気バルブ）は二つ以上であってもよい。例えば、吸気バルブを三つ設けた場合には、一つの吸気バルブを吸気バルブ２６ａ同様に制御し、他の二つの吸気バルブを吸気バルブ２６ｂ同様に制御することで、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本変形例は、後述する実施の形態においても同様に適用が可能である。
【００４０】
また、本実施の形態においては、ある排気行程で吸気ポート内に逆流させた内部ＥＧＲガスを、その排気行程の１サイクル後の排気行程の直後の吸気行程で気筒１２内に吸入させたが、吸入させる時期を遅くしてもよい。即ち、本実施の形態においては、ある排気行程で吸気ポート内に逆流させた内部ＥＧＲガスを、その直後の吸気行程で気筒１２内に吸入させない限りにおいて、吸入時期の変更が可能である。例えば、吸気ポート（吸気バルブ）を三つ設けた場合に、三つの吸気バルブを排気行程の前半毎に順々に開き、開いた２サイクル後の排気行程の直後の吸気行程で再び開くような制御を実行してもよい。このような制御によっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本変形例は、後述する実施の形態においても同様に適用が可能である。
【００４１】
なお、上述した実施の形態１においては、吸気ポート２４ａ，ｂが上記第１の発明における「複数の吸気ポート」に、吸気バルブ２６ａ，ｂ、可変動弁機構２８及びＥＣＵ５０が上記第１の発明における「排気ガス供給手段」に、それぞれ相当している。
【００４２】
また、上述した実施の形態１においては、可変動弁機構２８及びＥＣＵ５０が上記第２の発明における「吸気バルブ制御手段」に、ＥＣＵ５０が上記第２の発明における「ポート噴射弁制御手段」に、それぞれ相当している。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図７及び図８を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１のシステムを前提とし、以下に述べるように可変動弁機構２８，３６（吸気バルブ２６ａ，ｂ）及びポート噴射弁３０ａ，ｂを制御することをその特徴とする。そのため、本実施の形態のシステム構成についてはその説明を省略する。
【００４４】
［本実施形態の特徴］
図７は、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。図７に示すように、本実施の形態においては、排気行程において、排気バルブ３４を開くだけでなく、その前半において吸気バルブ２６ａを開く。続いて、直後の吸気行程において、吸気バルブ２６ｂを開き、その後半においてポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射する。なお、図示はしないが、圧縮行程、燃焼・膨張行程を経た次サイクルの排気行程の前半において、吸気バルブ２６ｂを開く。そして、直後の吸気行程において吸気バルブ２６ａを開き、その後半においてポート噴射弁３０ａから燃料を噴射する。
【００４５】
つまり、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御は、実施の形態１と同様である。また、吸気行程で吸気バルブを開く際に、その吸気バルブが開かれる側の吸気ポートに燃料を噴射するようにポート噴射弁３０ａ，ｂを制御する点においては、実施の形態１と共通する。従って、内部ＥＧＲガスによって吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができ、その内部ＥＧＲガスを１サイクル後の吸気行程で気筒１２内に吸入させることができるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４６】
一方、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、吸気行程の後半に燃料を噴射するようにポート噴射弁３０ａ，ｂを制御する。つまり、吸気行程の前半に燃料は噴射されないので、吸気行程の前半には内部ＥＧＲガス、後半には新気と噴射燃料との混合気を気筒１２内に吸入させることができる。従って、図８に示すように、気筒１２内の下半分が内部ＥＧＲガス、上半分が混合気という上下成層を形成できる。燃焼を上層の混合ガスのみで行うことで燃焼性の低い排気ガスを避けることができる。これにより、燃焼を安定化させ、燃費を向上させることができる。従って、大量ＥＧＲが可能となることで、ポンプ損失が低減され、また燃焼温度をより低下でき、冷却損失の低減を一層促進できるので、燃費を向上できる。
【００４７】
以上、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、上下成層の形成による燃費向上をも図ることができる。
【００４８】
実施の形態３.
次に、図９を参照しながら、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１のシステムを前提とし、以下に述べるように可変動弁機構２８，３６（吸気バルブ２６ａ，ｂ）及びポート噴射弁３０ａ，ｂを制御することをその特徴とする。そのため、本実施の形態のシステムの構成についてはその説明を省略する。
【００４９】
［本実施形態の特徴］
図９は、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。図９に示すように、本実施の形態においては、排気行程において、排気バルブ３４を開くだけでなく、その前半において吸気バルブ２６ａを開く。そして、吸気バルブ２６ａを閉じた直後に、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射する。続いて、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射した直後の吸気行程において、吸気バルブ２６ｂを開く。なお、図示はしないが、圧縮行程、燃焼・膨張行程を経た次サイクルの排気行程の前半においては、吸気バルブ２６ｂを開く。そして、吸気バルブ２６ｂを閉じた直後に、ポート噴射弁３０ａから燃料を噴射し、その後の吸気行程において吸気バルブ２６ａを開く。
【００５０】
つまり、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御は、実施の形態１と同様である。従って、内部ＥＧＲガスによって吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができ、その内部ＥＧＲガスを１サイクル後の吸気行程で気筒１２内に吸入させることができるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５１】
一方、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、排気行程で吸気バルブ２６ａを閉じた直後にポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射する。こうすることで、実施の形態１に比べ、高温の内部ＥＧＲガスが多く残る吸気ポート２４ｂ内に燃料を噴射できるので、燃料の気化の促進をより一層図ることができる。また、吸気バルブ２６ａを閉じた直後に噴射された燃料は、気筒１２内に吸入されるまで約７２０°ＣＡ以上吸気ポート２４ａに保持される。そのため、吸気ポート２４ａ内で燃料を均質化できるので、気筒１２内に吸入される混合気も均質化できる。従って、未燃損失の低減を図ることもできる。
【００５２】
以上、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、燃料の均質化による未燃損失の低減をも図ることができる。
【００５３】
実施の形態４.
次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１のシステムを前提とし、以下に述べるように可変動弁機構２８，３６（吸気バルブ２６ａ，ｂ）及びポート噴射弁３０ａ，ｂを制御することをその特徴とする。そのため、本実施の形態のシステムの構成についてはその説明を省略する。
【００５４】
［本実施形態の特徴］
図１０は、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。図１０に示すように、本実施の形態においては、排気行程の前半において吸気バルブ２６ａを開き、その間に、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射する。そして、吸気バルブ２６ａを閉じた後に排気バルブ３４を開く。つまり、吸気バルブ２６ａを開いている間は排気バルブ３４を閉じる。続いて、直後の吸気行程において、吸気バルブ２６ｂを開く。なお、図示はしないが、圧縮行程、燃焼・膨張行程を経た次サイクルの排気行程の前半においては、吸気バルブ２６ｂを開き、その間に、ポート噴射弁３０ａから燃料を噴射する。そして、吸気バルブ２６ｂを閉じた後に排気バルブ３４を開き、その後の吸気行程において吸気バルブ２６ａを開く。
【００５５】
つまり、本実施の形態における可変動弁機構２８の制御は実施の形態１と同様である。従って、内部ＥＧＲガスによって吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができ、その内部ＥＧＲガスを１サイクル後の吸気行程で気筒１２内に吸入させることができるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５６】
一方、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、吸気バルブ２６ａを開いている間は排気バルブ３４を閉じる。そのため、吸気バルブ２６ａと排気バルブ３４とを同時に開ける場合に比べて、吸気系の圧力を上昇させることができる。従って、図１１に示すように、吸気ポート２４ａから吸気ポート２４ｂに向けて圧力の流れを生じさせて吸気ポート２４ｂ内を高圧にできる。そして、高圧状態の吸気ポート２４ｂ内に燃料を噴射すれば、噴射燃料の貫徹力を低下させることができる。従って、吸気ポート２４ｂ内への燃料付着を低減させることができる。
【００５７】
以上、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、噴射燃料の貫徹力緩和による吸気ポート内への燃料付着を低減させることができる。
【００５８】
実施の形態５．
次に、図１２及び図１３を参照しながら、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１のシステムを前提とし、以下に述べるように可変動弁機構２８，３６（吸気バルブ２６ａ，ｂ）及びポート噴射弁３０ａ，ｂを制御することを特徴とする。そのため、本実施の形態のシステム構成についてはその説明を省略する。
【００５９】
［本実施形態の特徴］
図１２は、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。図１２に示すように、本実施の形態においては、排気行程において、排気バルブ３４を開くだけでなく、その後半において吸気バルブ２６ａを開く。そして、吸気バルブ２６ａを開いたまま、直後の吸気行程において、吸気バルブ２６ｂを開き、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射し、吸気バルブ２６ａ，ｂを同時に閉じる。
【００６０】
つまり、本実施の形態においては、可変動弁機構３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御は、実施の形態１と同様である。また、排気行程において、可変動弁機構２８を制御して、内部ＥＧＲガスを吸気ポート２４ａ，ｂに逆流させることができる点は共通する。従って、内部ＥＧＲガスによって吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができる。
【００６１】
一方、本実施の形態においては、実施の形態１と異なり、排気行程の後半において吸気バルブ２６ａを開き、吸気行程で開いた吸気バルブ２６ｂを閉じるタイミングで閉じる。そのため、図１３に示すように、気筒１２内において、吸気ポート２４ａ側半分が内部ＥＧＲガス、吸気ポート２４ｂ側半分が混合気というＥＧＲ成層を形成できる。実施の形態２で述べたように、内部ＥＧＲガスは、混合気に比べて燃焼性が低いため、気筒１２内に残留させることができる。従って、ＥＧＲ成層を形成できれば、大量ＥＧＲが可能となり、燃費を向上できる。
【００６２】
また、次サイクルにおいては、このＥＧＲ成層が逆転する。即ち、吸気ポート２４ｂ側半分が内部ＥＧＲガス、吸気ポート２４ａ側半分が混合気というＥＧＲ成層が形成される。そのため、燃焼する領域（混合気が流入する領域）が交互に変わる。従って、シリンダボアの熱歪の偏りが無くなるので、ガス漏れやオイル上がりを低減できる。
【００６３】
以上、本実施の形態によれば、内部ＥＧＲガスにより、バルブステム部に付着しがちな燃料の気化の促進を図ることができる。また、ＥＧＲ成層の形成による燃費改善や、このＥＧＲ成層の交互形成によるガス漏れ、オイル上がりの低減を図ることもできる。
【００６４】
実施の形態６.
次に、図１４を参照しながら、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１のシステムを前提とし、以下に述べるように可変動弁機構２８，３６（吸気バルブ２６ａ，ｂ）及びポート噴射弁３０ａ，ｂを制御することを特徴とする。そのため、本実施の形態のシステムの構成についてはその説明を省略する。
【００６５】
［本実施形態の特徴］
図１４は、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。図１４に示すように、本実施の形態においては、排気行程において、排気バルブ３４を開くだけでなく、その後半において吸気バルブ２６ａを開き、上死点到達と同時に閉じる。続いて、直後の吸気行程において、吸気バルブ２６ｂを開き、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射する。なお、図示はしないが、圧縮行程、燃焼・膨張行程を経た次サイクルの排気行程の後半においては、吸気バルブ２６ｂを開く。そして、直後の吸気行程において吸気バルブ２６ａを開き、ポート噴射弁３０ａから燃料を噴射する。
【００６６】
つまり、本実施の形態における可変動弁機構３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御は、実施の形態１と同様である。また、排気行程で吸気バルブ２６ａを開く点においては、実施の形態１と共通する。従って、内部ＥＧＲガスによって吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができ、その内部ＥＧＲガスを１サイクル後の吸気行程で気筒１２内に吸入させることができるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６７】
一方、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、排気行程の後半で吸気バルブ２６ａを開き、上死点直後に閉じる。排気行程の後半では、ピストンリングがシリンダボア周辺の残留ＨＣやオイルを掻き上げるので、排気ガス中のＨＣ濃度が特に高くなる。そのため、排気行程の後半で吸気バルブ２６ａを開けば、このＨＣ濃度の高い排気ガスを吸気系に噴き戻して再燃焼させることができる。従って、排気ガス中のＨＣ濃度を大幅に低減することができる。
【００６８】
以上、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、排気行程後半の排気ガスの再燃焼によるＨＣ濃度の低減を図ることができる。
【００６９】
実施の形態７．
次に、図１５及び図１６を参照しながら、本発明の実施の形態７について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１のシステムを前提とし、以下に述べるように可変動弁機構２８，３６（吸気バルブ２６ａ，ｂ）及びポート噴射弁３０ａ，ｂを制御することを特徴とする。そのため、本実施の形態のシステム構成についてはその説明を省略する。
【００７０】
［本実施形態の特徴］
図１５は、本実施の形態における可変動弁機構２８，３６の制御及びポート噴射弁３０ａ，ｂの制御の概要を説明するための図である。図１５に示すように、排気行程において、排気バルブ３４を開くだけでなく、その前半において吸気バルブ２６ａを開く。続いて、直後の吸気行程において、吸気バルブ２６ｂを開き、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射する。更に、吸気下死点後に吸気バルブ２６ａを再度開く。なお、図示はしないが、圧縮行程、燃焼・膨張行程を経た次サイクルの排気行程の前半においては、吸気バルブ２６ｂを開き、直後の吸気行程において吸気バルブ２６ａを開き、ポート噴射弁３０ａから燃料を噴射し、その吸気下死点後に吸気バルブ２６ｂを再度開く。
【００７１】
つまり、本実施の形態においては、排気行程で開いた吸気バルブを、再度、吸気下死点後に開く点で実施の形態１と異なる。しかし、この吸気下死点より前の排気、吸気行程における可変動弁機構２８，３６の制御は、実施の形態１と同様である。また、吸気行程で吸気バルブを開く際に、その吸気バルブが開かれる側の吸気ポートに燃料を噴射するようにポート噴射弁３０ａ，ｂを制御する点も、実施の形態１と共通する。従って、内部ＥＧＲガスによって吸気バルブ２６ａ，ｂのバルブ温度を上昇させることができる。
【００７２】
また、排気行程で開いた吸気バルブを吸気下死点後に再度開いた場合、気筒１２内のガスが吸気ポート側に逆流することはあっても、吸気ポート側の内部ＥＧＲガスが気筒１２内に流入することはない。従って、ある排気行程において吸気ポート２４内に逆流させた内部ＥＧＲガスを、１サイクル後の吸気行程で気筒１２内に吸入させることができるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態では、排気行程で開いた吸気バルブを、吸気下死点後に再度開くように可変動弁機構２８を制御する。そのため、排気行程で開いた吸気バルブを吸気下死点後に閉じる、いわゆる吸気遅閉じ制御によって高い膨張比を実現できるので、燃費の改善を図ることができる。ところで、従来の吸気遅閉じ制御、即ち、吸気バルブ２６ａ，ｂの両者を同一吸気行程で開き吸気下死点後に閉じると、吸気ポート２４ａ，ｂ側に筒内ガスが逆流するので、吸気バルブ２６ａ，ｂを開くことで生じたスワール流に乱れが生じることがある。その点、本実施の形態によれば、吸気下死点後は、図１６に示すような流れを生じさせることができる。即ち、吸気下死点後に吸気バルブ２６ａを再度開くことで、吸気バルブ２６ｂを開くことで気筒１２内に生じたスワール流を保持できることに繋がるので、良好な燃焼を維持しつつ燃費を改善できる。
【００７４】
以上、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、スワール流を保持した吸気遅閉じ制御による燃焼及び燃費の改善をも図ることができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、排気行程の前半において吸気バルブ２６ａを開いたが、吸気バルブ２６ａの開弁タイミングは、必ずしも排気行程の前半でなくてもよい。即ち、排気行程で開いた吸気バルブ２６ａを、吸気下死点後に再度開くように可変動弁機構２８を制御する限りにおいて、各種の変更が可能である。従って、本実施の形態では、実施の形態４同様、排気行程の後半に吸気バルブ２６ａを開いてもよい。こうすることで、上記の効果に加え実施の形態４の効果を得ることができる。
【００７６】
また、本実施の形態および上記変形例は、吸気行程において吸気バルブ２６ｂを開き、ポート噴射弁３０ｂから燃料を噴射したが、このうち、ポート噴射弁３０ｂからの燃料噴射は、必ずしも吸気行程でなくてもよい。上記変形例で説明したとおり、排気行程で開いた吸気バルブを、吸気下死点後に再度開く限りにおいて、各種の変更が可能である。従って、本実施の形態では、実施の形態３同様、排気行程で吸気バルブ２６ａを閉じた直後にポート噴射弁３０ｂから燃料噴射してもよい。こうすることで、上記の効果に加え実施の形態３の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０    エンジン
１２    気筒
２４ａ，ｂ    吸気ポート
２６ａ，ｂ    吸気バルブ
２８，３６    可変動弁機構
３０ａ，ｂ    ポート噴射弁
３４    排気バルブ
５０    ＥＣＵ
【図１】
2012057527.tif 000003
【図２】
2012057527.tif 000004
【図３】
2012057527.tif 000005
【図４】
2012057527.tif 000006
【図５】
2012057527.tif 000007
【図６】
2012057527.tif 000008
【図７】
2012057527.tif 000009
【図８】
2012057527.tif 000010
【図９】
2012057527.tif 000011
【図１０】
2012057527.tif 000012
【図１１】
2012057527.tif 000013
【図１２】
2012057527.tif 000014
【図１３】
2012057527.tif 000015
【図１４】
2012057527.tif 000016
【図１５】
2012057527.tif 000017
【図１６】
2012057527.tif 000018