(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、サブ放電電極を利用した沿面放電の意図しない発生を抑制することによりチャネリングを防止することを目的とする。【解決手段】電圧が印加される中心電極５２と、中心電極５２の先端が露出した状態で当該中心電極５２を絶縁状態に保持する碍子５４と、気中ギャップを介して中心電極５２と対向して配置されたメイン放電電極５６と、中心電極５２および碍子５４の近傍に配置されたサブ放電電極５８と、を備える点火プラグ２８を備える。吸気通路１２と排気通路１４とを連通するＥＧＲ通路３８と、ＥＧＲ通路３８の開閉を担うＥＧＲバルブ４０とを備える外部ＥＧＲ装置を備える。内燃機関１０の筒内に吸気が吸入し終えるタイミングの直前の期間においてＥＧＲガスが筒内に導入されるように、ＥＧＲバルブ４０を開く成層ＥＧＲ制御を実行する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加される中心電極と、前記中心電極の先端が露出した状態で当該中心電極を絶縁状態に保持する絶縁体と、気中ギャップを介して前記中心電極と対向して配置されたメイン放電電極と、前記中心電極および前記絶縁体の近傍に配置されたサブ放電電極と、を備える点火プラグと、
内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲバルブとを備える外部ＥＧＲ装置と、
前記内燃機関の筒内に吸気が吸入し終えるタイミングの直前の期間においてＥＧＲガスが筒内に導入されるように、前記ＥＧＲバルブを開く成層ＥＧＲ制御を実行するＥＧＲバルブ制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲバルブ制御手段は、前記内燃機関の高負荷時に、前記成層ＥＧＲ制御を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記高負荷時は、前記サブ放電電極を利用した沿面放電が生ずるのに必要な要求電圧が、前記メイン放電電極を利用した気中放電が生ずるのに必要な要求電圧よりも低くなる条件が成立する時であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸気通路に配置され、所定の開度制御状態において筒内に流入するＥＧＲガスが前記点火プラグに向けて流れるように吸気の流れを制御可能な気流制御弁を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記成層ＥＧＲ制御が実行される場合であってエンジン回転数が所定値以上となる高回転時に、前記成層ＥＧＲ制御と同期して前記気流制御弁を前記所定の開度制御状態に制御する高回転時気流制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸気弁の開き時期および閉じ時期の少なくとも一方を変更可能とする吸気可変動弁機構と、
前記気流制御弁が前記所定の開度制御状態に制御される場合に、ＥＧＲガスを点火時に前記点火プラグの周辺に集められる気流が得られるように前記吸気弁の開き時期および閉じ時期の少なくとも一方を調整する吸気弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項４または５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係り、特に、メイン放電電極とともにサブ放電電極を備える点火プラグを備える内燃機関を制御するうえで好適な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、内燃機関用の点火プラグが開示されている。この従来の点火プラグは、絶縁碍子（絶縁体）の先端部に配設された中心電極と、主気中ギャップαを介して中心電極の先端面に対向するように配設された平行接地電極（メイン放電電極）と、中心電極や絶縁碍子の側周面に対向するように配設された複数のセミ沿面接地電極（サブ放電電極）とを備えている。そして、主気中ギャップαが、セミ沿面接地電極の端面と中心電極の側周面との間のセミ沿面ギャップβよりも小さくなるように設定されている。上記従来の点火プラグでは、上記設定を有することにより、くすぶり状態（絶縁碍子の表面に燃焼により生じたカーボンが付着した状態）ではない正常時には、上記主気中ギャップαで火花通電が生ずるようにし、くすぶり状態の時のみ、セミ沿面放電（セミ沿面接地電極と中心電極との間で絶縁碍子上を這うように火花が飛ぶ態様の放電）が生ずるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、過給機付き内燃機関などでは、点火プラグによる点火時に筒内圧が高い状態になり易くなる。そのような高筒内圧場では、サブ放電電極を利用した沿面放電が生ずるのに必要な要求電圧が、メイン放電電極を利用した通常の気中放電が生ずるのに必要な要求電圧よりも低くなる。このため、上記くすぶり状態ではない場合であっても、サブ放電電極を利用した意図しない沿面放電が生じ易くなる。その結果、絶縁体の表面が上記沿面放電の火花によって損傷を受ける現象（いわゆる、チャネリング（チャンネリング））が発生し易くなる。
【０００５】
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、サブ放電電極を利用した沿面放電の意図しない発生を抑制することによりチャネリングを防止することのできる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】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
電圧が印加される中心電極と、前記中心電極の先端が露出した状態で当該中心電極を絶縁状態に保持する絶縁体と、気中ギャップを介して前記中心電極と対向して配置されたメイン放電電極と、前記中心電極および前記絶縁体の近傍に配置されたサブ放電電極と、を備える点火プラグと、
内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲバルブとを備える外部ＥＧＲ装置と、
前記内燃機関の筒内に吸気が吸入し終えるタイミングの直前の期間においてＥＧＲガスが筒内に導入されるように、前記ＥＧＲバルブを開く成層ＥＧＲ制御を実行するＥＧＲバルブ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＥＧＲバルブ制御手段は、前記内燃機関の高負荷時に、前記成層ＥＧＲ制御を実行することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記高負荷時は、前記サブ放電電極を利用した沿面放電が生ずるのに必要な要求電圧が、前記メイン放電電極を利用した気中放電が生ずるのに必要な要求電圧よりも低くなる条件が成立する時であることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記吸気通路に配置され、所定の開度制御状態において筒内に流入するＥＧＲガスが前記点火プラグに向けて流れるように吸気の流れを制御可能な気流制御弁を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記成層ＥＧＲ制御が実行される場合であってエンジン回転数が所定値以上となる高回転時に、前記成層ＥＧＲ制御と同期して前記気流制御弁を前記所定の開度制御状態に制御する高回転時気流制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第４または第５の発明において、
吸気弁の開き時期および閉じ時期の少なくとも一方を変更可能とする吸気可変動弁機構と、
前記気流制御弁が前記所定の開度制御状態に制御される場合に、ＥＧＲガスを点火時に前記点火プラグの周辺に集められる気流が得られるように前記吸気弁の開き時期および閉じ時期の少なくとも一方を調整する吸気弁制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、上記成層ＥＧＲ制御を行うことにより、空気よりも通電性が良く、かつ高濃度のＥＧＲガスを、点火時に点火プラグの周辺に集めることが可能となる。これにより、気中放電が生じ易くすることができるので、意図しない沿面放電の発生を抑制することができる。このため、チャネリングを防止することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、サブ放電電極を利用した意図しない沿面放電の発生頻度が高くなる高負荷時において上記成層ＥＧＲ制御を実行することにより、チャネリングを効果的に防止することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、サブ放電電極を利用した意図しない沿面放電の発生頻度が高くなる上記条件下において上記成層ＥＧＲ制御を実行することにより、チャネリングを更に効果的に防止することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、上記構成を有する気流制御弁を更に備えてことにより、上記成層ＥＧＲ制御を実施するだけではＥＧＲガスを一箇所にまとめることが困難となる状況下であっても、筒内の気流を制御することによって、点火時に点火プラグの周辺にＥＧＲガスを集め易くすることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、ＥＧＲガスを一箇所にまとめることが困難となる高回転時において、上記気流制御弁を上記所定の開度制御状態に制御することにより、そのような高回転時であっても、点火時に点火プラグの周辺にＥＧＲガスを集め易くすることができる。
【００１７】
第６の発明によれば、上記高回転時において上記成層ＥＧＲ制御とともに上記気流制御弁の制御を行う際に、ＥＧＲガスを点火時に点火プラグの周辺に集められる気流が得られるように吸気弁の開き時期および閉じ時期の少なくとも一方が調整される。これにより、筒内の気流の速度の制御によって、点火時に点火プラグの周辺にＥＧＲガスをより集め易くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。
【図２】ＴＣＶの配置場所を説明するための図である。
【図３】図１に示す点火プラグの具体的な構成を説明するための図である。
【図４】各種放電の要求電圧と点火時の内燃機関の筒内圧との関係を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態１における特徴的な成層ＥＧＲ制御を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】図２に示すＴＣＶを吸気の流れ方向から見た図である。
【図８】燃焼室を上方から見た図である。
【図９】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３における特徴的な制御を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。内燃機関１０の各気筒内には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。
【００２０】
吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。
【００２１】
コンプレッサ２０ａの下流には、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。また、内燃機関１０の各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２６が設けられている。更に、内燃機関１０の各気筒には、混合気に点火するための点火プラグ２８が設けられている。点火プラグ２８の具体的な構成については、図３を参照して後述する。
【００２２】
また、内燃機関１０は、吸気弁３０（図２参照）を開閉駆動するための吸気可変動弁機構３２を備えている。ここでは、吸気可変動弁機構３２は、一例として、クランクシャフト（図示省略）の回転に対する吸気カムシャフト３４の回転位相を変更することで、吸気弁３０の開閉時期を変更可能な可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構を備えているものとする。また、吸気可変動弁機構３２の近傍には、吸気カムシャフト３４の回転位置（進角量）を検出するための吸気カム角センサ３６が設けられている。
【００２３】
また、内燃機関１０は、スロットルバルブ２４よりも下流側の吸気通路１２と、タービン２０ｂよりも上流側の排気通路１４とを接続するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３８を備えている。ＥＧＲ通路３８の途中には、ＥＧＲ通路３８における吸気通路１２側の接続口付近には、ＥＧＲ通路３８の開閉を担うＥＧＲバルブ４０が設けられている。このような構成を有するＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲバルブ４０の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路３８を流れるＥＧＲガスの流量を変化させて、ＥＧＲ率を調整することができる。
【００２４】
また、クランクシャフトの近傍には、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４２が設けられている。図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４４を備えている。ＥＣＵ４４の入力部には、上述したエアフローメータ１８、吸気カム角センサ３６およびクランク角センサ４２等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４４の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６、点火プラグ２８、吸気可変動弁機構３２およびＥＧＲバルブ４０に加え、タンブルコントロールバルブ（以下、単に「ＴＣＶ」と称する）４６等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。
【００２５】
図２は、ＴＣＶ４６の配置場所を説明するための図である。ＴＣＶ４６は、各気筒の燃焼室４８内（筒内）に吸入される吸気の気流（タンブル流）を制御するためのバルブであり、図２に示すように、各気筒向けに分岐した後の吸気通路１２（各気筒の吸気ポート）にそれぞれ配置されている。
【００２６】
図３は、図１に示す点火プラグ２８の具体的な構成を説明するための図である。より具体的には、図３は、点火プラグ２８の電極近傍を拡大して示す側面図である。
図３に示すように、本実施形態の点火プラグ２８は、内燃機関１０に取り付けるための締結部（図示省略）を有する円筒状の主体金具５０を備えている。主体金具５０の中心部には、端子金具（図示省略）を介して高電圧が印加される中心電極５２が配置されている。中心電極５２の外側には、中心電極５２の先端が露出した状態で当該中心電極５２を絶縁状態に保持する絶縁体である碍子５４が配置されている。
【００２７】
また、メインギャップ（気中ギャップ）を介して、中心電極５２と対向する位置に、メイン放電電極（メイン接地電極）５６が設けられている。更に、点火プラグ２８は、サブギャップを介して中心電極５２および碍子５４の近傍に配置された２つのサブ放電電極（サブ接地電極）５８を備えている。以上のように、本実施形態の点火プラグ２８は、多極（ここでは３極）プラグとして構成されている。
【００２８】
本実施形態の点火プラグ２８は、くすぶり（碍子の表面に燃焼により生じたカーボンが付着すること）対策を目的として、メイン放電電極５６とともにサブ放電電極５８を備える多極（３極）プラグとして構成されている。このような構成の点火プラグ２８では、くすぶり状態ではない通常時には、メイン放電電極５６を利用した放電（気中放電）が行われる。一方、くすぶり状態では、碍子５４に付着したカーボン（導電体）の影響で、サブ放電電極５８を利用した沿面放電（通常の気中放電とは異なり、中心電極５２とサブ放電電極５８との間で碍子５４上を這うように火花が飛ぶ態様の放電）が生ずるのに必要な要求電圧が低下する。その結果、くすぶり状態になると、このような沿面放電によって、碍子５４上に付着したカーボンが焼き切られるようになり、くすぶりが解消されるようになる。
【００２９】
図４は、各種放電の要求電圧と点火時の内燃機関１０の筒内圧との関係を表した図である。尚、図４は、内燃機関１０の所定の常用エンジン回転数における試験結果を示すものであり、また、２つの帯状線における帯の幅は、同一筒内圧時のデータの最小値と最大値との幅を示している。
図４に示すように、メイン放電電極５６を利用した気中放電の要求電圧は、サブ放電電極５８を利用した沿面放電のそれに対し、筒内圧の変化の影響が大きいという特性を有している。これは、筒内圧が高くなることで点火プラグ２８の周辺の空気の密度が高くなり、上記気中ギャップ間の電気抵抗が大きくなるためである。
【００３０】
上記のような特性によって、図４に示すように、高筒内圧場では、両者の関係が逆転し、サブ放電電極５８を利用した沿面放電の要求電圧が、メイン放電電極５６を利用した気中放電のそれに比して低くなる。その結果、サブ放電電極５８を利用した意図しない沿面放電が生じ易くなる。
【００３１】
過給機付き内燃機関に代表されるように、点火時に筒内圧が高くなり易い内燃機関では、通常の運転領域であっても、上記図４に示す高筒内圧側の要求電圧の関係が成立する筒内状態が成立する。このため、このような内燃機関に対して点火プラグ２８のようにメイン放電電極とともにサブ放電電極とを備える多極プラグが適用されている場合には、非くすぶり状態であっても、サブ放電電極を利用した意図しない沿面放電が生じ易くなり、その結果、碍子の表面が上記沿面放電の火花によって損傷（より具体的には、碍子が削られることによる碍子の欠損）を受ける現象（いわゆる、チャネリング）が発生し易くなる。このようなチャネリングが生ずると、削り取られた碍子によって燃焼室内部が傷つけられ、内燃機関の性能を充分に引き出せなくなる可能性がある。
【００３２】
［実施の形態１における特徴的な制御］
図５は、本発明の実施の形態１における特徴的な成層ＥＧＲ制御を説明するための図である。
上述した構成を有する内燃機関１０では、ＥＧＲバルブ４０を開くことにより、ＥＧＲガスを燃焼室４８内に供給することが可能である。ＥＧＲガスは、空気よりも通電性が良いという特性を有している。そこで、本実施形態では、内燃機関１０の高負荷時（より具体的には、サブ放電電極５８を利用した沿面放電が生ずるのに必要な要求電圧が、メイン放電電極５６を利用した気中放電が生ずるのに必要な要求電圧よりも低くなる負荷条件が成立する時）に、ＥＧＲバルブ４０を常に開いておくのではなく、ＥＧＲガスが点火時に点火プラグ２８の周辺に到達するタイミングでＥＧＲバルブ４０を開く成層ＥＧＲ制御を実行するようにした。
【００３３】
具体的には、上記成層ＥＧＲ制御では、筒内に吸気が吸入し終えるタイミングの直前の期間においてＥＧＲガスが筒内に導入されるようにＥＧＲバルブ４０を開閉するという制御であり、本成層ＥＧＲ制御は、各気筒における毎サイクルの吸気行程に対して実行される。
【００３４】
ＥＧＲバルブ４０が常に開かれていると、吸気行程の開始時から筒内にＥＧＲガスが導入されるので、筒内でＥＧＲガスと空気とが十分に混合してしまう。このため、点火時に点火プラグ２８の周辺にＥＧＲガスを集めることが難しくなる。これに対し、本実施形態では、上記の成層ＥＧＲ制御を行うことにより、図５に示すように、高濃度のＥＧＲガスを点火時に点火プラグ２８の周辺に集めることが可能となる。
【００３５】
図６は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ４４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
図１に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の現在の運転領域が所定の高負荷領域（サブ放電電極５８を利用した沿面放電の要求電圧が、メイン放電電極５６を利用した気中放電の要求電圧よりも低くなる条件が成立する高負荷領域）であるか否かが判定される（ステップ１００）。ＥＣＵ４４は、内燃機関１０のトルクとエンジン回転数との関係で規定される運転領域を利用して、上記条件が成立する高負荷領域を予め定めたマップ（図示省略）を記憶している。本ステップ１００では、エアフローメータ１８やクランク角センサ４２の出力を利用して、現在の運転領域が上記条件の成立する高負荷領域であるか否かが判定される。尚、本ステップ１００においては、上記のような手法に代え、例えば、筒内圧センサを備えている場合であれば、点火時の筒内圧に基づいて上記条件が成立する高負荷領域であるか否かを判定してもよい。
【００３６】
上記ステップ１００の判定が成立すると判定された場合には、次いで、上記成層ＥＧＲ制御が実行される（ステップ１０２）。すなわち、上述したように、筒内に吸気が吸入し終えるタイミングの直前の期間においてＥＧＲガスが筒内に導入されるようにＥＧＲバルブ４０が間欠的に開かれる。筒内に吸気が吸入し終えるタイミングとしては、吸気圧力が筒内圧よりも高いかもしくは等しい状態で吸気弁３０が閉じられる吸気バルブタイミングの場合であれば、吸気弁３０の閉じ時期が該当し、吸気弁３０が閉じる際に吸気通路１２への吹き返しが生ずる吸気バルブタイミングの場合であれば、吸気弁３０の開弁途中に吸気圧力と筒内圧とが等しくなるタイミングが該当することになる。ＥＣＵ４４は、このようなタイミングの直前の期間において所定量のＥＧＲガスが筒内に導入されるようにするためのＥＧＲバルブ４０の開弁タイミングを、エンジン回転数等に基づいて予め設定している。
【００３７】
以上説明した図６に示すルーチンによれば、サブ放電電極５８を利用した意図しない沿面放電の発生頻度が高くなる上記条件下において、空気よりも通電性が良く、かつ高濃度のＥＧＲガスを、点火時に点火プラグ２８の周辺に集めることが可能となる。これにより、気中放電が生じ易くすることができるので、意図しない沿面放電の発生を抑制することができる。このため、チャネリングを防止することができる。
【００３８】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４４が上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲバルブ制御手段」が実現されている。
【００３９】
実施の形態２．
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１乃至図３に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４４に図６に示すルーチンに代えて後述の図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００４０】
図７は、図２に示すＴＣＶ４６を吸気の流れ方向から見た図である。より具体的には、図７（Ａ）は、非動作時（全開時）のＴＣＶ４６を示し、図７（Ｂ）は、動作時、すなわち、吸気通路１２の一部を遮蔽するようにＴＣＶ４６が動作した状態を示している。
【００４１】
上述した実施の形態１における成層ＥＧＲ制御を行う場合、エンジン回転数の高い高回転領域において任意のＥＧＲガス量を確保するためには、ＥＧＲバルブ４０を開いておくクランク角期間を低回転時よりも長くする必要が生ずる。その結果、ＥＧＲガスを一箇所にまとめることが難しくなる。
【００４２】
そこで、本実施形態では、図７（Ｂ）に示す所定の開度制御状態において、筒内に流入するＥＧＲガスが点火プラグ２８に向けて流れるように吸気の流れを制御可能なバルブとして、ＴＣＶ４６を形成するようにした。図８は、燃焼室４８を上方から見た図である。図７（Ｂ）に示すように、ＴＣＶ４６は、上記開度制御状態において、吸気通路１２の中心部位が切り欠かれ、両端側の部位が遮蔽されるように形成されている。これにより、ＴＣＶ４６を上記開度制御状態に制御することにより、図８（Ａ）に示すように、点火プラグ２８の周辺に濃いＥＧＲガスが存在するように、吸気のタンブル流を制御することができる。尚、ＴＣＶにおける切り欠きを設ける位置を変更することにより、例えば、図８（Ｂ）に示すように、点火プラグが燃焼室の中心から離れた位置に配置されている場合であっても、点火プラグの周辺に濃いＥＧＲガスが存在するように、吸気のタンブル流を制御することができる。
【００４３】
そのうえで、本実施形態では、上記成層ＥＧＲ制御が実行される場合であってエンジン回転数が所定値以上となる高回転時に、成層ＥＧＲ制御と同期してＴＣＶ４６を上記図７（Ｂ）に示す開度制御状態に制御するようにした。
【００４４】
図９は、本発明の実施の形態２においてＥＣＵ４４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図９において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図９に示すルーチンでは、ステップ１００において現在の運転領域が上記高負荷領域であると判定された場合には、次いで、エンジン回転数が所定値以上となる高回転領域であるか否かが判定される（ステップ２００）。
【００４５】
その結果、上記ステップ２００において高回転領域であると判定された場合には、上記成層ＥＧＲ制御が実行される（ステップ１０２）。そして、当該成層ＥＧＲ制御の実施と同期して、点火プラグ２８に向けてＥＧＲガスが流れるようにＥＧＲガスの位置を調整するために、ＴＣＶ４６が上記開度制御状態に制御される（ステップ２０２）。より具体的には、上記成層ＥＧＲ制御のためにＥＧＲバルブ４０が開かれるまでの間は、燃焼に最適な開度にＴＣＶ４６が制御される。そのうえで、ＥＧＲバルブ４０の開弁に合わせて、上記開度制御状態となるようにＴＣＶ４６が制御される。
【００４６】
以上説明した図９に示すルーチンによれば、高回転時には、上記成層ＥＧＲ制御に加え、ＴＣＶ４６を用いたＥＧＲガスの位置調整をも行われる。これにより、ＥＧＲガスを一箇所にまとめることが困難となる高回転時であっても、タンブル流を制御して、点火時に点火プラグ２８の周辺にＥＧＲガスを集め易くすることができる。
【００４７】
尚、上述した実施の形態２においては、ＴＣＶ４６が前記第４の発明における「気流制御弁」に相当している。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４４が上記ステップ２０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「高回転時気流制御手段」が実現されている。
【００４８】
実施の形態３．
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１乃至図３に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４４に図９に示すルーチンに代えて後述の図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００４９】
図１０は、本発明の実施の形態３における特徴的な制御を説明するための図である。
本実施形態のシステムは、高回転時においてＴＣＶ４６を上記図７（Ｂ）に示す開度制御状態に制御する場合において、そのようなＴＣＶ４６の制御とともに、吸気可変動弁機構３２を用いた吸気弁３０の開閉時期の調整によるタンブル流の速度の調整をも行う点に特徴を有している。
【００５０】
より具体的には、吸気弁３０の開閉時期（もしくは開き時期と閉じ時期の一方）を調整することにより、筒内のタンブル流の速度を調整することができる。そこで、本実施形態では、上述した実施の形態２におけるＴＣＶ４６の制御が実行される場合に、ＥＧＲガスを点火時に点火プラグ２８の周辺に集められる気流（タンブル流）が得られるように吸気弁３０の開閉時期を調整するようにした。
【００５１】
図１１は、本発明の実施の形態３においてＥＣＵ４４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図１１において、実施の形態２における図９に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５２】
図１１に示すルーチンでは、ステップ２００において現在の運転領域が高回転領域であると判定された場合には、上記成層ＥＧＲ制御およびＴＣＶ４６の制御が実行されたうえで（ステップ１０２、２０２）、ＥＧＲガスを点火時に点火プラグ２８の周辺に集められる気流（タンブル流）が得られるように、吸気可変動弁機構３２を用いて吸気弁３０の開閉時期が調整される（ステップ３００）。尚、チャネリング防止のための上記成層ＥＧＲ制御が行われる運転領域は、高負荷領域である。このような領域において吸気弁３０の開き時期を進角させると、吸入空気量が増加するので、ノッキングが発生し易くなることが懸念される。そこで、上記ステップ３００の制御を行う場合には、必要に応じて、ノッキングを回避できる吸入空気量となるように、スロットルバルブ２４の開度や点火時期を制御することが望ましい。
【００５３】
以上説明した図１１に示すルーチンによれば、高回転時において上記成層ＥＧＲ制御とともに上記ＴＣＶ４６の制御を行う際に、上述した吸気弁３０の開閉時期の調整を行われる。これにより、タンブル流の速度の制御によって、点火時に点火プラグ２８の周辺にＥＧＲガスをより集め易くすることが可能となる。
【００５４】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４４が上記ステップ３００の処理を実行することにより前記第６の発明における「吸気弁制御手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００５５】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１８  エアフローメータ
２０  ターボ過給機
２４  スロットルバルブ
２６  燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  吸気弁
３２  吸気可変動弁機構
３４  吸気カムシャフト
３８  ＥＧＲ通路
４０  ＥＧＲバルブ
４２  クランク角センサ
４４  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４６  タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）
４８  燃焼室
５２  中心電極
５４  碍子
５６  メイン放電電極
５８  サブ放電電極
【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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