(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力により開閉動作する複数の排気弁を気筒毎に備えた内燃機関の弁駆動装置であって、
内燃機関の運転状態に応じて要求排気再循環量を求める排気再循環量算出手段と、
排気行程とは独立して行う排気再循環時においては、前記排気再循環量算出手段にて求められた要求排気再循環量が再循環量判定値よりも少ない場合には各気筒毎に全排気弁の内の一部の排気弁のみを駆動して排気再循環を行う第１排気再循環モードを実行し、要求排気再循環量が再循環量判定値よりも大きい場合には各気筒毎に全排気弁を駆動して排気再循環を行う第２排気再循環モードを実行する排気弁駆動手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の弁駆動装置において、
当該内燃機関は各気筒毎に吸気弁が複数設けられたものであり、内燃機関の運転状態に対応して、吸気行程時に、一部の吸気弁のみを駆動する第１吸気モードと、各気筒毎に全吸気弁を駆動する第２吸気モードとのいずれかを実行する吸気弁駆動手段を備えるとともに、
前記排気弁駆動手段は、前記一部の排気弁として、前記吸気弁駆動手段の第１吸気モードにて燃焼室内に発生する旋回流を促進する位置に存在する排気弁を選択する
ことを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の弁駆動装置において、
各気筒毎に吸気弁が２弁および排気弁が２弁設けられているとともに、前記排気弁駆動手段は、前記一部の排気弁としては、前記吸気弁駆動手段における第１吸気モードにて駆動される吸気弁に対して対角位置に存在する排気弁を選択する
ことを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力により開閉動作する複数の排気弁を気筒毎に備えた内燃機関の弁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては燃費向上やエミッションの改善のために、排気を燃焼室内に導入する排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）システムが知られている。このようなＥＧＲシステムの内で、特に内部ＥＧＲと称されるものは、吸気行程にて排気が燃焼室内に逆流するように排気弁の開閉タイミングを制御している。
【０００３】
特に、排気弁を電磁駆動弁とした内燃機関においては、特開平２−２９４５４７号公報に示すごとく、内燃機関の運転状態に応じて排気弁の開閉タイミングやバルブリフト量を調整することにより、適切なＥＧＲ量を得られるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述した電磁駆動排気弁を１気筒に複数設ける場合がある。このような内燃機関の場合には、複数の排気弁を同時に駆動することにより、排気行程において流動抵抗を低くして迅速に排気を排出することが可能となる。しかし、ＥＧＲ制御を実行する場合、特に要求ＥＧＲ量が少ないときは、各排気弁毎に極めて短時間の開閉動作が必要となる。また、更に要求ＥＧＲ量が少なくなるような状況ではバルブリフト量での調整が必要となる。
【０００５】
ここで電磁駆動弁の性質上、開弁動作を行う場合は、電磁力の操作により弁体を閉弁位置に固定している状態から開放し、その後、電磁力やスプリングの付勢力により開弁位置側へ移動させて固定するという一連の処理を行う。また閉弁動作を行う場合は、電磁力の操作により弁体を開弁位置に固定している状態から開放し、その後、電磁力やスプリングの付勢力により閉弁位置側へ移動させて固定するという一連の処理を行う。このような開弁動作と閉弁動作とを組み合わせて開弁期間を制御することになるため、それぞれ最小の動作時間が必要であり、ＥＧＲ量を小さくするにも限度が存在する。
【０００６】
また、バルブリフト量を小さくする場合は、電磁力の操作により弁体を閉弁位置に固定している状態から一旦開放し、その後、電磁力により再度閉弁位置に逆戻りさせて固定するという一連の処理を行うことになる。このように一旦開放してから再度元の位置に戻す処理では、弁体が一時的に浮遊するような状態となりバルブリフトパターンが環境に影響され易くなりＥＧＲ量の制御範囲が狭くなる。
【０００７】
このため、１気筒に複数の電磁駆動排気弁が配置されている場合には要求ＥＧＲ量が小さい側でＥＧＲ量の制御性が悪化するといった問題が存在する。
本発明は、１気筒に複数の電磁駆動排気弁が配置されている内燃機関において、要求ＥＧＲ量が小さい場合におけるＥＧＲ量の制御性の悪化を防止することができる内燃機関の弁駆動装置の提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
【００１０】
（１）請求項１に記載の発明は、電磁力により開閉動作する複数の排気弁を気筒毎に備えた内燃機関の弁駆動装置であって、内燃機関の運転状態に応じて要求排気再循環量を求める排気再循環量算出手段と、排気行程とは独立して行う排気再循環時においては、前記排気再循環量算出手段にて求められた要求排気再循環量が再循環量判定値よりも少ない場合には各気筒毎に全排気弁の内の一部の排気弁のみを駆動して排気再循環を行う第１排気再循環モードを実行し、要求排気再循環量が再循環量判定値よりも大きい場合には各気筒毎に全排気弁を駆動して排気再循環を行う第２排気再循環モードを実行する排気弁駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここでは排気弁駆動手段は、排気行程とは独立して行う排気再循環時においては、排気再循環量算出手段にて求められた要求ＥＧＲ量（要求排気再循環量）が再循環量判定値よりも少ない場合には第１排気再循環モードを実行している。すなわち、各気筒毎に全排気弁の内の一部の排気弁のみを駆動して排気再循環を行っている。このため、すべての排気弁を駆動させる場合に比較して、要求ＥＧＲ量を実現する排気弁の開弁期間は長くなり、バルブリフト量による調整も頻度が少なくて済むようになる。したがって、要求ＥＧＲ量が小さい場合においても、制御性の悪化を防止することができる。
【００１２】
また、排気弁駆動手段は、要求排気再循環量が再循環量判定値よりも大きい場合には第２排気再循環モードを実行している。すなわち、各気筒毎に全排気弁を駆動して排気再循環を行っている。このように全排気弁を駆動しても各排気弁の開弁期間が制御性を悪化させるほどに小さくならない場合には、全排気弁を駆動しているので、要求ＥＧＲ量が大量となったとしても、十分に対応できる。
【００１３】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の弁駆動装置において、当該内燃機関は各気筒毎に吸気弁が複数設けられたものであり、内燃機関の運転状態に対応して、吸気行程時に、一部の吸気弁のみを駆動する第１吸気モードと、各気筒毎に全吸気弁を駆動する第２吸気モードとのいずれかを実行する吸気弁駆動手段を備えるとともに、前記排気弁駆動手段は、前記一部の排気弁として、前記吸気弁駆動手段の第１吸気モードにて燃焼室内に発生する旋回流を促進する位置に存在する排気弁を選択することを特徴とする。
【００１４】
このように吸気弁においても各気筒に複数設けることで、燃費低減あるいは燃焼性向上のために、吸気行程時に複数の吸気弁の内の一部のみを駆動するように制御する第１吸気モードを実行することがある。このことにより、電磁力発生のための駆動電力消費の低減を図ったり、内燃機関の燃焼室にスワールやタンブルなどの旋回流を発生させたりしている。このような吸気弁駆動手段が備えられている場合は、排気弁駆動手段は、排気再循環時に一部の排気弁のみを駆動する際の排気弁としては、前記旋回流を促進する位置に存在する排気弁を選択することとしている。
【００１５】
各気筒には排気弁が複数設けられているため、一部のみ駆動することにより、吸気弁の一部の駆動により発生する旋回流を、更に促進することができる排気弁位置が存在する。したがって、排気弁駆動手段にて一部の排気弁を駆動させようとする場合には前記旋回流を促進する位置の排気弁を駆動する。このことにより、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、吸気弁駆動手段が第１吸気モードを実行している場合には、その旋回流を促進することができ、燃焼性の向上を図ることができる。
【００１６】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の弁駆動装置において、各気筒毎に吸気弁が２弁および排気弁が２弁設けられているとともに、前記排気弁駆動手段は、前記一部の排気弁としては、前記吸気弁駆動手段における第１吸気モードにて駆動される吸気弁に対して対角位置に存在する排気弁を選択することを特徴とする。
【００１７】
このように、各気筒において２吸気弁および２排気弁の弁構成である場合には、排気弁駆動手段は、吸気弁駆動手段により開かれる方の吸気弁に対して対角位置に存在する排気弁を選択することにより、旋回流を促進して、燃焼性の向上を図ることができる。このことにより、２吸気弁・２排気弁の内燃機関において請求項２に記載の発明の作用効果を生じさせることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２およびその制御系の概略構成を表すブロック図である。図２はエンジン２の縦断面図（図３におけるＸ−Ｘ断面）、図３は図２におけるＹ−Ｙ断面図を示している。
【００１９】
エンジン２は、自動車駆動用に自動車に搭載されているものである。このエンジン２は４つの気筒２ａを有している。各気筒２ａには、シリンダブロック４、シリンダブロック４内で往復動するピストン６、シリンダブロック４上に取り付けられたシリンダヘッド８、およびシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０がそれぞれ形成されている。
【００２０】
そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂ、第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂが設けられている。これらの各弁１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂは電磁駆動弁として構成されている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸気ポート１４ａを開閉し、第２吸気弁１２ｂは第２吸気ポート１４ｂを開閉し、第１排気弁１６ａは第１排気ポート１８ａを開閉し、第２排気弁１６ｂは第２排気ポート１８ｂを開閉するように配置されている。
【００２１】
図１に示したごとく、各気筒２ａの第１吸気ポート１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂは吸気マニホールド３０内に形成された吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接続されている。各吸気通路３０ａにはそれぞれ燃料噴射弁３４が配置されて、第１吸気ポート１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂに対して必要な量の燃料を噴射可能としている。
【００２２】
また、サージタンク３２は吸気ダクト４０を介してエアクリーナ４２に連結され、吸気ダクト４０内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）によって駆動されるスロットル弁４６が配置されている。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度ＴＡ）はスロットル開度センサ４６ａにより検出され、スロットル弁４６はエンジン２の運転状態やアクセルペダル７４の操作に応じて開度制御される。
【００２３】
また、各気筒２ａの第１排気ポート１８ａおよび第２排気ポート１８ｂは排気マニホルド４８に連結されている。このことにより排気を触媒コンバータ５０を介して外部に排出している。
【００２４】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス６２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６４、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６６、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６８、入力ポート７０および出力ポート７２を備えている。
【００２５】
スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ４６ａはスロットル弁４６の開度に比例した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。アクセルペダル７４にはアクセル開度センサ７６が取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み量（以下、アクセル開度ＡＣＣＰと称する）に比例した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。上死点センサ８０は例えば気筒２ａの内の１番気筒が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。クランク角センサ８２は、クランクシャフトが３０°回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。ＣＰＵ６８では上死点センサ８０の出力パルスとクランク角センサ８２の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クランク角センサ８２の出力パルスの頻度からエンジン回転数が計算される。
【００２６】
吸気ダクト４０には、吸入空気量センサ８４が設けられ、吸気ダクト４０を流れる吸入空気量ＧＡに対応した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。また、エンジン２のシリンダブロック４には水温センサ８６が設けられ、エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出し冷却水温度ＴＨＷに応じた出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。更に排気マニホルド４８には空燃比センサ８８が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。
【００２７】
なお、これ以外に入力ポート７０には、各種の信号が入力されているが、本実施の形態１では説明上重要でないので図示省略している。
出力ポート７２は、対応する駆動回路９０を介して各燃料噴射弁３４に接続され、ＥＣＵ６０は運転状態に応じて各燃料噴射弁３４の開弁制御を行い、燃料噴射時期制御や燃料噴射量制御を実行している。また、出力ポート７２は、駆動回路９２を介して各吸気弁１２ａ，１２ｂおよび各排気弁１６ａ，１６ｂに接続され、ＥＣＵ６０は運転状態に応じて各弁１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂの開弁制御を行い、吸入空気量制御、排気制御および内部ＥＧＲ制御を実行している。また、出力ポート７２は、駆動回路９３を介してモータ４４に接続され、ＥＣＵ６０はエンジン２の運転状態やアクセル開度ＡＣＣＰに応じてスロットル弁４６の開度制御をしている。
【００２８】
ここで、電磁駆動弁として構成されている吸気弁１２ａ，１２ｂおよび排気弁１６ａ，１６ｂの構造について説明する。これらの電磁駆動弁は基本的構成は同じなので、第１排気弁１６ａを代表として説明する。図４に第１排気弁１６ａの内部構成を示す。
【００２９】
第１排気弁１６ａは、弁体１００、この弁体１００とは一端にて一体化して形成されている弁軸１００ａおよび電磁駆動部１０２を備えている。弁軸１００ａは、弁体１００とは反対側の端に固定されているロアリテーナ１０４を備えている。シリンダヘッド８に形成されたスプリング保持面８ａとロアリテーナ１０４との間には、圧縮状態のロアスプリング１０６が配置され、弁体１００および弁軸１００ａを燃焼室１０から離す方向に、すなわち第１排気ポート１８ａを弁体１００が閉じる方向に付勢している。
【００３０】
電磁駆動部１０２は、中心部分に、弁軸１００ａとは同軸に配置されたアーマチャシャフト１０８を備えている。このアーマチャシャフト１０８は、ほぼ中央部分に固定されている高透磁率材料製のアーマチャ１１０および一端に固定されているアッパーリテーナ１１２を備えている。そしてアーマチャシャフト１０８は、アッパーリテーナ１１２とは反対側の端部にて、弁軸１００ａにおけるロアリテーナ１０４側の端部に当接している。
【００３１】
また、リング状のアッパーコア１１６は、アッパーリテーナ１１２とアーマチャ１１０との間で、アーマチャシャフト１０８に貫通された状態で、電磁駆動部１０２のケーシング１１４（図２）内に固定されている。更に、同じくリング状のロアコア１１８は、アーマチャ１１０に対してアッパーコア１１６とは反対側においてアーマチャシャフト１０８に貫通された状態で電磁駆動部１０２のケーシング１１４内に固定されている。なお、ケーシング１１４はシリンダヘッド８に固定されている。またアッパーコア１１６とロアコア１１８とは中心部の貫通孔に設けられたブッシュ１１６ａ，１１８ａにより、アーマチャシャフト１０８を摺動可能に保持している。
【００３２】
アーマチャシャフト１０８の一端に固定されているアッパーリテーナ１１２とケーシング１１４に設けられたアッパーキャップ１１４ａとの間には、圧縮状態のアッパースプリング１２０が配置され、アーマチャシャフト１０８を弁軸１００ａ側へ付勢している。このことにより、弁軸１００ａおよび弁体１００は、ロアスプリング１０６とアッパースプリング１２０とにより、逆方向の付勢力を受けている。
【００３３】
アッパーコア１１６は高透磁率材料からなり、摺動可能に貫通しているアーマチャシャフト１０８の周りに、アーマチャ１１０側に開口するリング状の溝１１６ｂを形成している。この溝１１６ｂ内には励磁用のアッパーコイル１２２が配置されている。
【００３４】
同様に、ロアコア１１８は高透磁率材料からなり、摺動可能に貫通しているアーマチャシャフト１０８の周りに、アーマチャ１１０側に開口するリング状の溝１１８ｂを形成している。この溝１１８ｂ内には励磁用のロアコイル１２４が配置されている。
【００３５】
図４はアッパーコイル１２２にもロアコイル１２４にも、励磁電流が供給されていない状態を示している。この状態では、アーマチャ１１０はアッパーコア１１６側にもロアコア１１８側にも磁気吸引されていないので、アーマチャシャフト１０８および弁軸１００ａはアッパースプリング１２０とロアスプリング１０６との付勢力を主とする力が釣り合った位置に存在する。このため、弁体１００は弁座１２６から少し離れて、第１排気ポート１８ａは半開状態となっている。
【００３６】
次に、ＥＣＵ６０からの制御電流の供給により行われる第１排気弁１６ａの開閉動作について説明する。
まず、アッパーコイル１２２に励磁電流が供給されると、アッパーコイル１２２により励磁されたアッパーコア１１６がアーマチャ１１０を吸引する。この吸引力により、アッパースプリング１２０の付勢力に抗してアーマチャ１１０をアッパーコア１１６に当接させることができる。
【００３７】
このように当接した後には、第１排気弁１６ａの動作を説明する図５のタイミングチャートにおいて時刻ｔ１以前の状態で示すごとく、保持に必要な励磁電流（以下、「保持電流」と称する）まで電流量を低下させて当接状態を維持する。このようにアッパーコイル１２２の励磁力によりアーマチャ１１０とアッパーコア１１６とが当接している状態では、弁体１００は弁座１２６に当接して第１排気ポート１８ａは全閉状態となる。
【００３８】
次に上述した全閉状態からの第１排気弁１６ａの開動作を説明する。
まず、図５に示すごとく、保持電流に対する逆電流（以下、「開放電流」と称する）をアッパーコイル１２２に流すことにより、アッパーコア１１６によるアーマチャ１１０の保持吸引力を迅速に消失させる（時刻ｔ１〜ｔ２）。そして時刻ｔ２でアッパーコイル１２２への電流量を０にする。このことによりアッパーコア１１６側への吸引力を失ったアーマチャ１１０は、アッパースプリング１２０の付勢力によりロアコア１１８に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体１００は弁座１２６から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【００３９】
次に、アーマチャ１１０をロアコア１１８に吸引して当接させるために、ロアコイル１２４に対して大電流（以下、「吸引電流」と称する）が流され（時刻ｔ３〜ｔ４）、アッパーコア１１６から開放されたアーマチャ１１０をロアコア１１８に当接するまで吸引する。
【００４０】
そして、アーマチャ１１０がロアコア１１８に当接すると（時刻ｔ４）、電流量を低下して保持電流とする（時刻ｔ４〜ｔ５）。このようにして、アーマチャ１１０をロアコア１１８に当接して保持することにより、弁体１００は弁座１２６から最大限離れた状態となる。すなわち、全開状態となる。
【００４１】
次に上述した全開状態からの第１排気弁１６ａの閉動作を説明する。
第１排気弁１６ａの開弁期間を終了させるためには、ロアコイル１２４に流していた電流を保持電流から開放電流に切り替える（時刻ｔ５）。このことにより、ロアコア１１８によるアーマチャ１１０の保持吸引力を迅速に消失させる（時刻ｔ５〜ｔ６）。そして時刻ｔ６でロアコイル１２４への電流量を０にする。こうして、ロアコア１１８側への吸引力を失ったアーマチャ１１０は、ロアスプリング１０６の付勢力によりアッパーコア１１６に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため、弁体１００は弁座１２６へ向かって移動し始め、バルブリフト量が減少し始める。
【００４２】
次に、アーマチャ１１０をアッパーコア１１６に吸引して当接させるために、アッパーコイル１２２に吸引電流が流され（時刻ｔ７〜ｔ８）、ロアコア１１８から開放されたアーマチャ１１０をアッパーコア１１６に当接するまで吸引する。
【００４３】
そして、アーマチャ１１０がアッパーコア１１６に当接すると（時刻ｔ８）、電流量を低下して保持電流（時刻ｔ８〜）とする。このようにして、アーマチャ１１０をアッパーコア１１６に当接して保持することにより、弁体１００は弁座１２６に当接して全閉状態となる。
【００４４】
上述のごとくの操作が行われて、第１排気弁１６ａの開閉動作を実行することができる。
なお、上述した第１排気弁１６ａの駆動とは別の駆動方式により、もっと小さいバルブリフト量を実現することができる。この駆動方式を図６のタイミングチャートにて説明する。
【００４５】
まず、保持電流にてアーマチャ１１０がアッパーコア１１６に当接されている状態（時刻ｔ１１以前）から、開放電流をアッパーコイル１２２に流すことにより、アッパーコア１１６によるアーマチャ１１０の保持吸引力を迅速に消失させる（時刻ｔ１１〜ｔ１２）。このことによりアッパーコア１１６側への吸引力を失ったアーマチャ１１０は、アッパースプリング１２０の付勢力によりロアコア１１８に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体１００は弁座１２６から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【００４６】
次に、同じアッパーコア１１６に対して、開放電流から吸引電流の供給に切り替える（時刻ｔ１２）。このことにより、一旦、アッパーコア１１６から離れたアーマチャ１１０は、ロアコア１１８に至る途中で停止して、アッパーコア１１６側へ引き戻される。このため、一旦、弁座１２６から離れた弁体１００が弁座１２６に近づき始める。すなわち、一旦増加したバルブリフト量が全開となる前に減少し始める。
【００４７】
こうして、再度、アーマチャ１１０がアッパーコア１１６に当接したら（時刻ｔ１３）、アッパーコア１１６に対する吸引電流を保持電流に切り替える。したがって、図６に示したごとく、バルブリフト量が全開まで行かないバルブパターンを可能にして非常に小さい内部ＥＧＲ量を実現することができる。この方式における内部ＥＧＲ量の調整は図６に一点鎖線で示したごとく、時刻ｔ１２での吸引電流の立ち上げ速度や吸引電流の大きさの調整により実行することができる。
【００４８】
なお、第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂが内部ＥＧＲのために、燃焼室１０の内容積増加時に図５に示した開閉動作を行う場合を「パターン１」と称し、図６に示した開閉動作を行う場合を「パターン２」と称することとする。ここで、「パターン１」は、アーマチャ１１０がロアコア１１８側にロアコイル１２４の発生する磁気吸引力により吸着されている時間にて内部ＥＧＲ量が決定される。一方、「パターン２」は一時的に弁体１００を弁座１２６から離してから再度元に戻す処理を行うが、この離してから戻すまでの弁体１００のリフトパターンにより内部ＥＧＲ量が決定される。このため、積極的にロアコイル１２４にて発生させた磁気吸引力にて開弁させている「パターン１」に比較して、「パターン２」は制御範囲が狭くなる傾向にある。これはおそらく、「パターン２」では、アーマチャ１１０が磁気吸着から開放されてから再度戻るまで一時的に浮遊状態となり、周囲の状況に影響され易くなるからである。
【００４９】
次に上述した構成のエンジン２においてＥＣＵ６０にて実行される各種処理の内で、内部ＥＧＲ制御ついて説明する。図７，８は、内部ＥＧＲ制御設定処理のフローチャートを示している。本処理は、内部ＥＧＲ制御を実行する条件が成立している場合に、１８０°ＣＡ（クランク角）毎に周期的に実行される。なお各処理に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００５０】
本内部ＥＧＲ制御設定処理が開始されると、まず、クランク角センサ８２の信号により検出されているエンジン回転数ＮＥと、負荷（ここでは具体的には吸入空気量センサ８４により検出されている吸入空気量ＧＡ）とをＲＡＭ６４の作業領域に読み込む（Ｓ２００）。
【００５１】
そして、図９に示すマップに基づいて、ステップＳ２００にて読み込んだエンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＧＡから、要求ＥＧＲ量Ｅｒを算出する（Ｓ２１０）。このマップは、予め実験にて運転状態に応じて好適なＥＧＲ量を求めることにより、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとをパラメータとして設定され、ＲＯＭ６６に記憶されているものである。
【００５２】
次に、要求ＥＧＲ量Ｅｒが再循環量判定値Ｅｓよりも大きいか否かが判定される（Ｓ２２０）。再循環量判定値Ｅｓは、精密な内部ＥＧＲ制御が、第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂの２弁を用いても可能か、あるいは第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂの内の１弁を用いなければならないかを判定するための値である。これは、要求ＥＧＲ量Ｅｒのすべての領域で第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂを共に用いて内部ＥＧＲ制御を実行すると、要求ＥＧＲ量Ｅｒが少ない場合には前述した「パターン２」での制御をしなくてはならない場合が生じる。精密な内部ＥＧＲ制御のためには、できるだけ「パターン１」での制御を実行すべきである。したがって、この「パターン１」での制御の機会を増加させるために、再循環量判定値Ｅｓにより要求ＥＧＲ量Ｅｒの大きさを判定して、２弁での内部ＥＧＲ制御か、あるいは１弁での内部ＥＧＲ制御かを決定しているのである。
【００５３】
Ｅｒ＞Ｅｓであれば（Ｓ２２０で「ＹＥＳ」）、２つの排気弁１６ａ，１６ｂにても「パターン１」で開閉動作させることが可能であるため、第２排気再循環モード（ステップＳ２３０〜Ｓ２５０）が実行される。
【００５４】
第２排気再循環モードでは、まず、吸気行程時に第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂを共に駆動して内部ＥＧＲ制御を行う場合のＥＧＲ開始時期Ｔｓ２を算出する（Ｓ２３０）。この２弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ２は、例えば図１０に示すエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとをパラメータとするマップから算出される。このマップは予め実験にて２つの排気弁１６ａ，１６ｂを駆動して運転状態に応じた好適な２弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ２を求めることにより、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとをパラメータとして設定され、ＲＯＭ６６に記憶されているものである。
【００５５】
次に、吸気行程時に第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂを共に駆動して内部ＥＧＲ制御を行う場合のＥＧＲ期間Ｔｄ２を算出する（Ｓ２４０）。この２弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ２は、ステップＳ２１０にて求めた要求ＥＧＲ量Ｅｒをパラメータとするマップから算出される。このマップは予め実験にて２つの排気弁１６ａ，１６ｂを駆動して要求ＥＧＲ量Ｅｒに対応する好適な２弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ２を求めることにより設定されて、ＲＯＭ６６に記憶されているものである。
【００５６】
次に吸気行程時における内部ＥＧＲ制御のために、「２弁駆動・パターン１」による駆動が排気弁駆動ルーチン（図示略）の制御データとして設定される（Ｓ２５０）。この「２弁駆動・パターン１」は、第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂを共に、前述した「パターン１」（図５）の制御にて駆動する制御を意味する。こうして一旦本処理を終了する。
【００５７】
このように内部ＥＧＲ制御が「２弁駆動・パターン１」に設定された場合には、排気弁駆動ルーチンでは吸気行程時には第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂを共に、図５に示すごとく２弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ２と２弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ２とを設定して、アッパーコイル１２２およびロアコイル１２４の電流を制御することになる。
【００５８】
一方、ステップＳ２２０にて、Ｅｒ≦Ｅｓであった場合（Ｓ２２０で「ＮＯ」）、２つの排気弁１６ａ，１６ｂを駆動したのでは「パターン１」で開閉動作させることはできないのでステップＳ３００側に移行する。ステップＳ３００では要求ＥＧＲ量Ｅｒが０より大きいか否かが判定される（Ｓ３００）。Ｅｒ＝０であれば（Ｓ３００で「ＮＯ」）、ＥＧＲは必要ないのでこのまま処理を一旦終了する。
【００５９】
Ｅｒ＞０であれば（Ｓ３００で「ＹＥＳ」）、第１排気再循環モード（ステップＳ３１０〜Ｓ３５０）が実行される。
第１排気再循環モードでは、まず、吸気行程時に第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂの内のいずれか１弁、ここでは第１排気弁１６ａを駆動して内部ＥＧＲ制御を行う場合のＥＧＲ開始時期Ｔｓ１を算出する（Ｓ３１０）。この１弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ１は、例えば図１１に示すエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとをパラメータとするマップから算出される。このマップは予め実験にて、第１排気弁１６ａのみを駆動して運転状態に応じた好適な１弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ１を求めることにより、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとをパラメータとして設定され、ＲＯＭ６６に記憶されているものである。
【００６０】
次に、吸気行程時に第１排気弁１６ａのみを駆動して内部ＥＧＲ制御を行うＥＧＲ期間Ｔｄ１を算出する（Ｓ３２０）。この１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１は、ステップＳ２１０にて求めた要求ＥＧＲ量Ｅｒをパラメータとするマップから算出される。このマップは予め実験にて第１排気弁１６ａのみを駆動して要求ＥＧＲ量Ｅｒに応じた好適な１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１を求めることにより設定されて、ＲＯＭ６６に記憶されているものである。
【００６１】
次に、こうして求められた１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１が基準値ａより大きいか否かが判定される（Ｓ３３０）。この基準値ａは、１弁駆動にした場合にも、１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１が微小であることにより、「パターン１」を実現するために行われる電流量や電流方向の切り替えが困難あるいは不可能となるような状況を判断するためである。
【００６２】
Ｔｄ１＞ａである場合（Ｓ３３０で「ＹＥＳ」）、吸気行程時における内部ＥＧＲ制御のために、「１弁駆動・パターン１」による駆動が、排気弁駆動ルーチンの制御データとして設定される（Ｓ３４０）。この「１弁駆動・パターン１」は、第１排気弁１６ａのみが前述した「パターン１」（図５）の制御にて駆動され、第２排気弁１６ｂは駆動されない制御を意味する。こうして一旦本処理を終了する。
【００６３】
このように内部ＥＧＲ制御が「１弁駆動・パターン１」に設定された場合には、排気弁駆動ルーチンでは吸気行程時には第１排気弁１６ａのみを、図５に示したパターンと同様なパターンで駆動する。すなわち、２弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ２および２弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ２の代わりに、１弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ１および１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１を設定して、アッパーコイル１２２およびロアコイル１２４の電流を図５に示すごとく制御する。
【００６４】
また、ステップＳ３３０にてＴｄ１≦ａである場合（Ｓ３３０で「ＮＯ」）、吸気行程時における内部ＥＧＲ制御のために、「１弁駆動・パターン２」による駆動が、排気弁駆動ルーチンの制御データとして設定される（Ｓ３５０）。この「１弁駆動・パターン２」は、第１排気弁１６ａのみが前述した「パターン２」（図６）にて駆動され、第２排気弁１６ｂは駆動されない制御を意味する。なお、「パターン２」では、１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１自体は存在しない。したがって、アッパーコイル１２２に対する１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１に応じた電流制御は、図６に一点鎖線で示したごとく電流の立ち上げ速度を調整するか、あるいは吸引電流の大きさを調節する。これ以外に、前述したごとく「パターン２」における制御範囲は狭いことから、１弁用ＥＧＲ期間Ｔｄ１に対応させることなくアッパーコイル１２２に対する電流制御は一定のパターンにて実行してもよい。
【００６５】
こうして、一旦処理を終了する。
このように内部ＥＧＲ制御が「１弁駆動・パターン２」に設定された場合には、排気弁駆動ルーチンでは吸気行程時には第１排気弁１６ａのみを、アッパーコイル１２２の電流にて制御することで、図６に示したパターンで駆動する。
【００６６】
上述した処理が実行されることで、運転状態が内部ＥＧＲを必要とする状態になると、図１２のグラフに示すごとく、吸気行程において第１排気弁１６ａ単独、あるいは第１排気弁１６ａおよび第２排気弁１６ｂの両方が内部ＥＧＲ制御のために開弁する。このことにより、吸気弁１２ａ，１２ｂの開弁によりサージタンク３２側から吸気を燃焼室１０内に導入している吸気行程中に、一旦燃焼室１０から排出された排気の必要量を、排気ポート１８ａ，１８ｂ側から燃焼室１０内に戻すことができる。
【００６７】
上述した実施の形態１の構成において、ステップＳ２１０が請求項２の排気再循環量算出手段としての処理に相当し、ステップＳ２２０〜Ｓ３５０が請求項２の排気弁駆動手段としての処理に相当する。
【００６８】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．排気行程とは独立して行う排気再循環時に、ステップＳ２１０にて求められた要求ＥＧＲ量Ｅｒが再循環量判定値Ｅｓよりも少なく（Ｓ２２０で「ＮＯ」）かつ０でない場合（Ｓ３００で「ＹＥＳ」）には、第１排気再循環モード（ステップＳ３１０〜Ｓ３５０）を実行している。すなわち、各気筒２ａ毎に全排気弁１６ａ，１６ｂの内の第１排気弁１６ａのみを駆動して排気再循環を行っている。
【００６９】
このように１弁のみで行う要求ＥＧＲ量Ｅｒを実現する第１排気弁１６ａの開弁期間は、排気弁１６ａ，１６ｂの両方を駆動する場合よりも長くなる。このため、ステップＳ２２０にて「ＮＯ」と判定されても、Ｔｄ１＞ａ（Ｓ３３０で「ＹＥＳ」）となる場合には、ステップＳ３４０による「１弁駆動・パターン１」が実行できる。すなわち、制御範囲が狭い「パターン２」（Ｓ３５０）による制御の頻度を少なくすることができる。したがって、要求ＥＧＲ量Ｅｒが小さい場合においても、制御性の悪化を防止することができる。
【００７０】
（ロ）．要求ＥＧＲ量Ｅｒが再循環量判定値Ｅｓよりも大きい場合（Ｓ２２０で「ＹＥＳ」）には「２弁駆動・パターン１」（ステップＳ２３０〜Ｓ２５０）を実行している。すなわち、各気筒２ａ毎に全排気弁１６ａ，１６ｂを駆動して排気再循環を行っている。このように全排気弁１６ａ，１６ｂを駆動しているので、要求ＥＧＲ量Ｅｒがかなり大量となったとしても十分に対応できる。
【００７１】
［実施の形態２］
本実施の形態２が、前記実施の形態１と異なるのは、図７，８に示した内部ＥＧＲ制御設定処理の代わりに、図１３に示す内部ＥＧＲ制御設定処理が実行される点である。他の構成は前記実施の形態１と同じである。なお、図１３のフローチャートにおいては、特に説明のない限り、実施の形態１と同一の機能を有するステップについては、該当する実施の形態１の構成に付した符号に「１０００」を加えた符号で示している。
【００７２】
すなわち、図１３に示した内部ＥＧＲ制御設定処理は、図７，８の内部ＥＧＲ制御設定処理におけるステップＳ２２０〜Ｓ２５０を省略し、ステップＳ１２１０の次にはステップＳ１３００が実行される構成とされている。すなわち、第２排気再循環モード（ステップＳ２３０〜Ｓ２５０）は行われず、第１排気再循環モード（ステップＳ１３１０〜Ｓ１３５０）のみが実行される。
【００７３】
このことにより、実施の形態２の内部ＥＧＲ制御においては、全排気弁１６ａ，１６ｂは駆動されず、ステップＳ１３１０〜Ｓ１３５０の処理により必ず第１排気弁１６ａのみが駆動されることになる。
【００７４】
上述した実施の形態２の構成において、ステップＳ１３１０〜Ｓ１３５０が請求項１の排気弁駆動手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
【００７５】
（イ）．前記実施の形態１の（イ）と同様な効果を生じる。
［実施の形態３］
本実施の形態３においては、前記実施の形態１または２の構成を利用して、次のように制御している。
【００７６】
すなわち、ＥＣＵ６０は、図１４のフローチャートに示すごとく、吸気弁駆動モード設定処理を、予め決められた周期、１８０°ＣＡ毎に周期的に実行する。なお各処理に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００７７】
本吸気弁駆動モード設定処理が開始されると、まずエンジン回転数ＮＥと負荷（ここでは吸入空気量ＧＡ）との検出値をＲＡＭ６４の作業領域に読み込む（Ｓ１４００）。次にこれらの値ＮＥ，ＧＡとそれぞれのしきい値とを比較して、低回転数かつ低負荷の運転状態にあるか否かが判定される（Ｓ１４１０）。
【００７８】
低回転数かつ低負荷の運転状態であれば（Ｓ１４１０で「ＹＥＳ」）、第２吸気弁１２ｂを駆動せずに、第１吸気弁１２ａのみを駆動することにより駆動電流による電力を節約する第１吸気モードを実行する（Ｓ１４２０）。また、低回転数かつ低負荷の運転状態でない場合は（Ｓ１４１０で「ＮＯ」）、吸気弁１２ａ，１２ｂの両方を駆動することにより、通常の弁駆動を行う第２吸気モードを実行する（Ｓ１４３０）。ステップＳ１４２０またはステップＳ１４３０の処理が終了すれば、一旦、吸気弁駆動モード設定処理を終了する。
【００７９】
そして、同時にＥＣＵ６０は、前記実施の形態１，２で述べた内部ＥＧＲ制御設定処理を実行している。ただし、本実施の形態３では、第１排気再循環モード（ステップＳ３１０〜Ｓ３５０、あるいはステップＳ１３１０〜Ｓ１３５０）の実行時においては、第２排気弁１６ｂのみを駆動対象として選択している。すなわち、第１吸気モード時に開かれる第１吸気弁１２ａとは対角位置に存在する第２排気弁１６ｂを内部ＥＧＲ制御の対象排気弁としている。
【００８０】
したがって、図１５（シリンダヘッド８の底面側から見た燃焼室１０内の状態を表す図）に矢印にて示すごとく、第１吸気モード中に、第１排気再循環モードが実行されると、吸気も排気も同方向に旋回して、燃焼室１０内の旋回流を促進することができる。
【００８１】
上述した実施の形態３の構成において、図１４の吸気弁駆動モード設定処理が請求項３または４における吸気弁駆動手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【００８２】
（イ）．第１吸気モード時に第１吸気弁１２ａのみの吸気流による旋回流は、第１排気再循環モードが実行された場合には第２排気弁１６ｂのみの排気の逆流によって促進されるので、一層燃焼性が向上する。
【００８３】
（ロ）．前記実施の形態１または前記実施の形態２と同じ効果を生じる。
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態１〜３において電磁駆動部１０２としては、アッパーコア１１６およびロアコア１１８内に永久磁石を配置していないタイプを例示した。これ以外に、アッパーコアとロアコアとのいずれか一方あるいは両方に、永久磁石を配置したタイプの電磁駆動部を用いたものも同様に本発明を適用できる。
【００８４】
・前記実施の形態１〜３においては、ガソリンエンジンの例を示したが、ディーゼルエンジンにおいても同様に本発明を適用できる。
・前記実施の形態１〜３におけるガソリンエンジンは、スロットル弁４６にて吸入空気量を調整する例であったが、スロットル弁が吸気ダクト４０に配置されておらず吸気弁１２ａ，１２ｂにて吸入空気量を調整するものであっても本発明を適用できる。この場合は、吸入空気量ＧＡの代わりにアクセル開度ＡＣＣＰを用いて図９〜１１のマップを形成してもよい。
【００８５】
・前記実施の形態１においては、要求ＥＧＲ量Ｅｒの大きさ等に基づき、「２弁駆動・パターン１」、「１弁駆動・パターン１」および「１弁駆動・パターン２」の３種類のパターンを適宜切り替えて、排気弁１６ａ，１６ｂを駆動する例であったが、更に、「２弁駆動・パターン２」を加え、４種類のパターンを適宜切り替えるようにしてもよい。この場合、要求ＥＧＲ量Ｅｒの大きさ等に基づいて、要求ＥＧＲ量Ｅｒが少なくなるに従い「２弁駆動・パターン１」、「１弁駆動・パターン１」、「２弁駆動・パターン２」、「１弁駆動・パターン２」へと順次切り替えるようにしてもよい。
【００８６】
・前記実施の形態３においては、２吸気弁と２排気弁との組み合わせにおいて、第１吸気モード時に駆動対象となる吸気弁に対して対角位置の排気弁を第１排気再循環モード時の駆動対象とした。これ以外に、図１６に示すごとく、３吸気弁１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃと２排気弁１５６ａ，１５６ｂとの組み合わせにおいても、第１吸気モード時に駆動対象となる吸気弁１５２ａに対して対角位置の排気弁１５６ｂを第１排気再循環モード時の駆動対象とすることにより、同様に旋回流を促進して、燃焼性をより良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１におけるエンジンおよびその制御系の概略構成を表すブロック図。
【図２】  実施の形態１のエンジンの縦断面図。
【図３】  図２におけるＹ−Ｙ断面図。
【図４】  実施の形態１における第１排気弁の構成説明図。
【図５】  パターン１による第１排気弁の動作を説明するタイミングチャート。
【図６】  パターン２による第１排気弁の動作を説明するタイミングチャート。
【図７】  実施の形態１における内部ＥＧＲ制御設定処理のフローチャート。
【図８】  実施の形態１における内部ＥＧＲ制御設定処理のフローチャート。
【図９】  実施の形態１における要求ＥＧＲ量Ｅｒを求めるためのマップ説明図。
【図１０】  実施の形態１における２弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ２を求めるためのマップ説明図。
【図１１】  実施の形態１における１弁用ＥＧＲ開始時期Ｔｓ１を求めるためのマップ説明図。
【図１２】  実施の形態１における各気筒の吸排気弁駆動状態説明図。
【図１３】  実施の形態２における内部ＥＧＲ制御設定処理のフローチャート。
【図１４】  実施の形態３における吸気弁駆動モード設定処理のフローチャート。
【図１５】  実施の形態３における旋回流の状態を示す説明図。
【図１６】  他の実施の形態における旋回流の状態を示す説明図。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…気筒、４…シリンダブロック、６…ピストン、８…シリンダヘッド、８ａ…スプリング保持面、１０…燃焼室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６ａ…第１排気弁、１６ｂ…第２排気弁、１８ａ…第１排気ポート、１８ｂ…第２排気ポート、３０…吸気マニホールド、３０ａ…吸気通路、３２…サージタンク、３４…燃料噴射弁、４０… 吸気ダクト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６…スロットル弁、４６ａ…スロットル開度センサ、４８…排気マニホルド、５０…触媒コンバータ、６０…ＥＣＵ、６２…双方向性バス、６４…ＲＡＭ、６６…ＲＯＭ、６８…ＣＰＵ、７０…入力ポート、７２…出力ポート、７３…ＡＤ変換器、７４…アクセルペダル、７６…アクセル開度センサ、８０…上死点センサ、８２…クランク角センサ、８４…吸入空気量センサ、８６…水温センサ、８８…空燃比センサ、９０，９２，９３…駆動回路、１００…弁体、１００ａ…弁軸、１０２…電磁駆動部、１０４…ロアリテーナ、１０６…ロアスプリング、１０８…アーマチャシャフト、１１０…アーマチャ、１１２…アッパーリテーナ、１１４…ケーシング、１１４ａ…アッパーキャップ、１１６…アッパーコア、１１６ａ…ブッシュ、１１６ｂ…溝、１１８…ロアコア、１１８ａ…ブッシュ、１１８ｂ…溝、１２０…アッパースプリング、１２２…アッパーコイル、１２４…ロアコイル、１２６…弁座、１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ…吸気弁、１５６ａ，１５６ｂ…排気弁。
【図１】
0003994586.tif 000002
【図２】
0003994586.tif 000003
【図３】
0003994586.tif 000004
【図４】
0003994586.tif 000005
【図５】
0003994586.tif 000006
【図６】
0003994586.tif 000007
【図７】
0003994586.tif 000008
【図８】
0003994586.tif 000009
【図９】
0003994586.tif 000010
【図１０】
0003994586.tif 000011
【図１１】
0003994586.tif 000012
【図１２】
0003994586.tif 000013
【図１３】
0003994586.tif 000014
【図１４】
0003994586.tif 000015
【図１５】
0003994586.tif 000016
【図１６】
0003994586.tif 000017