(57)【要約】【課題】気筒内に残留する燃焼後ガスを排気側への新気の吹き抜けにより掃気する場合に、空燃比制御の精度を向上させつつ、燃料噴射量に対するトルクの低下を防止する。【解決手段】第１吸気弁６の開期間を第２排気弁９の開期間とオーバーラップさせるオーバーラップ運転において、第１排気弁８の開期間が第１及び第２吸気弁６，７の開期間とオーバーラップしないことで、第１排気通路２８に新気が吹き抜けるのを防止することができ、空燃比センサ１１の検出値が気筒２０内の実際の空燃比よりもリーンになるのを防止することができる。さらに、第２吸気弁７の開期間が第２排気弁８の開期間とオーバーラップしないことで、第２吸気通路２７の脈動等によって吹き戻された燃料が、第１及び第２排気通路２８，２９に吹き抜けるのを防止することができ、次回以降のサイクルでの燃焼に用いることができる。【選択図】図３
2016169684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吸気通路と気筒内との連通を開閉する第１吸気弁と、
第２吸気通路と気筒内との連通を開閉する第２吸気弁と、
第１排気通路と気筒内との連通を開閉する第１排気弁と、
第２排気通路と気筒内との連通を開閉する第２排気弁と、
を備え、
第１排気通路に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて空燃比が制御される内燃機関であって、
第１吸気弁の開期間が第２排気弁の開期間とオーバーラップするオーバーラップ運転において、燃料を第２吸気通路または第２吸気弁が開いているときに気筒内に噴射し、第１排気弁の開期間が第１及び第２吸気弁の開期間とオーバーラップせず、第２吸気弁の開期間が第２排気弁の開期間とオーバーラップしない、内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関であって、
前記オーバーラップ運転においては、第１吸気弁が閉じた後に第２吸気弁が開く、内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関であって、
前記オーバーラップ運転においては、第１吸気弁が閉じ第２吸気弁が開いているときに燃料を気筒内に噴射する、内燃機関。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の内燃機関であって、
内燃機関の高負荷運転時に前記オーバーラップ運転を行う、内燃機関。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の内燃機関であって、
第１吸気弁がシュラウド弁である、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に、気筒内に残留する燃焼後ガスを排気側への新気の吹き抜けにより掃気する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１では、排気弁を２つそれぞれ独立に開け、一方の排気弁の開期間を吸気弁の開期間とオーバーラップさせることで一方の排気通路に新気の吹き抜けを発生させるとともに、他方の排気弁の開期間を吸気弁の開期間とオーバーラップさせないことで他方の排気通路には新気の吹き抜けを発生させない。そして、両者の排気通路に設けられた空燃比センサの検出値の差を用いて吹き抜け新気量を計測し、その結果から燃焼室内の空燃比をフィードバック制御する。もしくは、新気の吹き抜けが発生しない他方の排気通路に設けられた空燃比センサの検出値のみを用いてフィードバック制御する。これによって、気筒内に残留する燃焼後ガスを低減しつつ、空燃比のフィードバック制御の精度向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸気行程においては、吸気通路流れの脈動等によって、燃料が吸気通路側に吹き戻され、吸気弁を閉じた後に燃料が吸気通路に滞留することがある。吸気通路への燃料の吹き戻しがあるにもかかわらず、特許文献１のように一方の排気弁の開期間を吸気弁の開期間とオーバーラップさせると、吸気通路に吹き戻された燃料が一方の排気通路に吹き抜けることになる。一方の排気通路に吹き抜けた燃料は燃焼に用いられることなく排出されるため、燃料噴射量に対してトルクが低下して燃費が悪化することになる。
【０００５】
本発明に係る内燃機関は、気筒内に残留する燃焼後ガスを排気側への新気の吹き抜けにより掃気する場合に、空燃比制御の精度を向上させつつ、燃料噴射量に対するトルクの低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る内燃機関は、第１吸気通路と気筒内との連通を開閉する第１吸気弁と、第２吸気通路と気筒内との連通を開閉する第２吸気弁と、第１排気通路と気筒内との連通を開閉する第１排気弁と、第２排気通路と気筒内との連通を開閉する第２排気弁と、を備え、第１排気通路に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて空燃比が制御される内燃機関であって、第１吸気弁の開期間が第２排気弁の開期間とオーバーラップするオーバーラップ運転において、燃料を第２吸気通路または第２吸気弁が開いているときに気筒内に噴射し、第１排気弁の開期間が第１及び第２吸気弁の開期間とオーバーラップせず、第２吸気弁の開期間が第２排気弁の開期間とオーバーラップしないことを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、前記オーバーラップ運転においては、第１吸気弁が閉じた後に第２吸気弁が開くことが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、前記オーバーラップ運転においては、第１吸気弁が閉じ第２吸気弁が開いているときに燃料を気筒内に噴射することが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、内燃機関の高負荷運転時に前記オーバーラップ運転を行うことが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、第１吸気弁がシュラウド弁であることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１吸気弁の開期間が第２排気弁の開期間とオーバーラップするオーバーラップ運転において、第１排気弁の開期間が第１及び第２吸気弁の開期間とオーバーラップせず、第２吸気弁の開期間が第２排気弁の開期間とオーバーラップしないことで、空燃比制御の精度を向上させつつ、燃料噴射量に対するトルクの低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の構成例を示す図である。
【図２】新気の吹き抜けによる燃焼後ガスの掃気を説明する図である。
【図３】オーバーラップ運転を行う場合にクランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線の一例を示す図である。
【図４】図示平均有効圧を計測した実験結果を示す図である。
【図５】比較例（オーバーラップ有）におけるクランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線を示す図である。
【図６】比較例（オーバーラップ無）におけるクランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線を示す図である。
【図７】実施形態と比較例（オーバーラップ無）とでプレイグニッションの発生頻度を比較した実験結果を示す図である。
【図８】オーバーラップ運転を行う場合にクランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線の他の例を示す図である。
【図９】オーバーラップ運転を行う場合にクランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る内燃機関の他の構成例を示す図である。
【図１１】オーバーラップ運転を行う条件の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る内燃機関の他の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る内燃機関の他の構成例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る内燃機関の他の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る内燃機関の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の構成例を示す図である。内燃機関は、例えばガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関により構成され、複数の気筒（シリンダ）２０を有する。図１は４気筒エンジンの例を示しているが、内燃機関の気筒数については任意である。
【００１６】
内燃機関の吸気通路は、集合吸気通路２５と、集合吸気通路２５より下流側で分岐する第１及び第２吸気通路２６，２７とを有する。集合吸気通路２５には、エアクリーナ１と過給機２とインタークーラ３とスロットル弁４が設けられいる。第１及び第２吸気通路２６，２７は、各気筒２０毎に対応して（図１の例では４つずつ）設けられている。
【００１７】
内燃機関の排気通路は、第１及び第２排気通路２８，２９を有する。第１排気通路２８は、各気筒２０毎に対応して設けられた複数（図１の例では４つ）の気筒別排気通路２８ａと、気筒別排気通路２８ａより下流側で合流する集合排気通路２８ｂとを有する。第２排気通路２９は、各気筒２０毎に対応して設けられた複数（図１の例では４つ）の気筒別排気通路２９ａと、気筒別排気通路２９ａより下流側で合流する集合排気通路２９ｂとを有する。第１排気通路２８（集合排気通路２８ｂ）には、空燃比を検出するための空燃比センサ１１が設けられており、さらに、空燃比センサ１１より下流側の位置に排気浄化触媒１２が設けられている。第２排気通路２９（集合排気通路２９ｂ）には、排気浄化触媒１３が設けられている。集合排気通路２８ｂにおける排気浄化触媒１２より下流の部分は、集合排気通路２９ｂにおける排気浄化触媒１３より下流の部分と合流していてもよい。
【００１８】
各気筒２０には、第１吸気通路２６と気筒２０内との連通を開閉する第１吸気弁６と、第２吸気通路２７と気筒２０内との連通を開閉する第２吸気弁７と、第１排気通路２８（気筒別排気通路２８ａ）と気筒２０内との連通を開閉する第１排気弁８と、第２排気通路２９（気筒別排気通路２９ａ）と気筒２０内との連通を開閉する第２排気弁９とが設けられている。さらに、各気筒２０には、燃料を気筒２０内に噴射する燃料噴射弁５と、気筒２０内の燃料と空気の混合気に火花点火する点火プラグ１０とが設けられている。各気筒２０の中心軸を通り気筒２０の配列方向（図１の左右方向）に沿った平面５１に対して、第１及び第２吸気通路２６，２７と第１及び第２吸気弁６，７が一方側（図１の上側）に配置され、第１及び第２排気通路２８，２９と第１及び第２排気弁８，９が他方側（図１の下側）に配置されている。そして、気筒２０の中心軸を通り気筒２０の配列方向に垂直な平面５２に対して、第１吸気通路２６と第１吸気弁６と気筒別排気通路２８ａと第１排気弁８が一方側（図１の左側）に配置され、第２吸気通路２７と第２吸気弁７と気筒別排気通路２９ａと第２排気弁９が他方側（図１の右側）に配置されている。
【００１９】
集合吸気通路２５において、エアクリーナ１を通過した吸気（空気）は、過給機２で加圧されてインタークーラ３で冷却される。さらに、スロットル弁４を通過した吸気は、第１及び第２吸気弁６，７が開いているときに第１及び第２吸気通路２６，２７を通って気筒２０内に吸入される。気筒２０内では、例えば吸気行程にて燃料噴射弁５から噴射された燃料と空気の混合気が形成され、点火プラグ１０の火花放電により混合気に火花点火することで混合気を火炎伝播燃焼させる。これによって、クランク軸を回転させる動力を発生させる。ただし、気筒２０内の混合気を圧縮自着火により燃焼させることも可能である。燃焼後の排気は、第１及び第２排気弁８，９が開いているときに気筒２０内から第１及び第２排気通路２８，２９へ排出される。第１排気通路２８を通る排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害成分が排気浄化触媒１２で浄化され、第２排気通路２９を通る排気中の有害成分が排気浄化触媒１３で浄化される。
【００２０】
第１排気通路２８（集合排気通路２８ｂ）を通過する排気の成分を基に気筒２０内の混合気の空燃比が空燃比センサ１１により検出され、空燃比センサ１１の検出値は電子制御装置（ＥＣＵ）４０に入力される。電子制御装置４０は、空燃比センサ１１の検出値を目標値（例えば理論空燃比）にするように燃料噴射弁５からの燃料噴射量を制御することで、気筒２０内の空燃比をフィードバック制御する。ただし、電子制御装置４０では、気筒２０内の空燃比をフィードバック制御するために、スロットル弁４の開度を制御することで気筒２０内への吸入空気量を制御することも可能であるし、燃料噴射弁５からの燃料噴射量及びスロットル弁４の開度（気筒２０内への吸入空気量）の両方を制御することも可能である。
【００２１】
気筒２０内の燃焼後ガスが第１及び第２排気通路２８，２９へ十分に排出されずに気筒２０内に残留すると、次回以降のサイクルにおいてプレイグニッション（過早着火）やノッキング等の異常燃焼の原因となる。特に内燃機関の高負荷運転時には、プレイグニッションやノッキングが発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、気筒２０内に残留する燃焼後ガスを低減するために、第１吸気弁６の開期間を第２排気弁９の開期間とオーバーラップさせるオーバーラップ運転を行う。第１吸気弁６及び第２排気弁９がともに開いているオーバーラップ期間では、圧力差により第１吸気通路２６から気筒２０内を介して第２排気通路２９（気筒別排気通路２９ａ）に新気（空気）が吹き抜けることで、気筒２０内に残留する燃焼後ガスを気筒別排気通路２９ａへ掃気することができる。その際には、第１吸気通路２６及び第１吸気弁６は、気筒別排気通路２９ａ及び第２排気弁９に対して気筒配列方向に関する位置がずれており向かい合っていないため、第１吸気通路２６から気筒２０内に流入した新気は、図２の矢印Ａに示すように、気筒２０内の周方向の広い範囲を流れてから気筒別排気通路２９ａへ吹き抜ける。したがって、気筒２０内の周方向の広範囲に渡って燃焼後ガスの掃気を行うことができる。
【００２２】
ただし、第１及び第２吸気弁６，７の開期間を第１排気弁８の開期間とオーバーラップさせると、第１及び第２吸気弁６，７と第１排気弁８がともに開いている期間において、第１及び第２吸気通路２６，２７から気筒２０内を介して第１排気通路２８（気筒別排気通路２８ａ）に新気が吹き抜けることで、第１排気通路２８を通過する排気中の酸素濃度が増加する。その場合は、第１排気通路２８に設けられた空燃比センサ１１の検出値が気筒２０内の実際の空燃比よりも大きくなり（リーンになり）、この空燃比センサ１１の検出値を基に空燃比をフィードバック制御すると、空燃比を目標値（例えば理論空燃比）よりもリーンに制御してしまうことになる。そこで、本実施形態では、第１吸気弁６の開期間を第２排気弁９の開期間とオーバーラップさせるオーバーラップ運転を行う場合は、第１排気弁８の開期間を第１及び第２吸気弁６，７の開期間とオーバーラップさせない。これによって、第１排気通路２８に新気が吹き抜けるのを防止することができ、空燃比センサ１１の検出値が気筒２０内の実際の空燃比よりもリーンになるのを防止することができる。
【００２３】
また、吸気行程においては、吸気通路流れの脈動等によって、燃料噴射弁５から気筒２０内に噴射された燃料が吸気通路側に吹き戻され、吸気弁を閉じた後に燃料が吸気通路に滞留することがある。そのため、第２吸気弁７の開期間を第２排気弁９の開期間とオーバーラップさせると、第２吸気弁７及び第２排気弁９がともに開いている期間において、第２吸気通路２７に吹き戻された燃料が気筒２０内を介して第２排気通路２９（気筒別排気通路２９ａ）に吹き抜けることになる。この第２排気通路２９に吹き抜けた燃料は燃焼に用いられることなく排出されるため、燃料噴射量に対してトルクが低下して燃費が悪化することになる。そこで、本実施形態では、第１吸気弁６の開期間を第２排気弁９の開期間とオーバーラップさせるオーバーラップ運転を行う場合は、第２吸気弁７の開期間を第２排気弁９の開期間とオーバーラップさせない。これによって、第２吸気弁７が開いているときに燃料噴射弁５から気筒２０内に噴射された燃料が第２吸気通路２７に吹き戻されても、第２吸気通路２７から第２排気通路２９に燃料が吹き抜けるのを防止することができ、第２吸気通路２７に吹き戻された燃料を次回以降のサイクルでの燃焼に用いることができる。
【００２４】
本実施形態において、オーバーラップ運転を行う場合に、クランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を表すバルブリフト曲線の一例を図３に示す。各弁６〜９において、リフト長が０である期間が閉期間であり、リフト長が０より大きい期間が開期間である。そして、吸気弁と排気弁において、ともにリフト長が０より大きい期間がオーバーラップ期間である。オーバーラップ運転においては、例えば図３に示すように、第１吸気弁６と第２吸気弁７が独立に開閉し、第１排気弁８と第２排気弁９が独立に開閉する。
【００２５】
図３の例では、第１排気弁８と第２排気弁９がともに開いている期間において、気筒２０内の燃焼後ガスが第１及び第２排気通路２８，２９に排出される。第１排気弁８の最大リフト長は第２排気弁９の最大リフト長より小さく、第２排気弁９が開いている状態で第１排気弁８が先に閉じる。そして、第１排気弁８が閉じた後、第２排気弁９が開いている状態で第１吸気弁６が開く。第２排気弁９と第１吸気弁６がともに開いているオーバーラップ期間ｔ１において、第１吸気通路２６から気筒２０内を介して第２排気通路２９に新気が吹き抜けることで、気筒２０内に残留する燃焼後ガスが第２排気通路２９へ掃気される。その際には、第１排気弁８は閉じているため、第１吸気通路２６から第１排気通路２８に新気が吹き抜けることはない。
【００２６】
そして、第２排気弁９と第１吸気弁６が閉じた後、第２吸気弁７が開く。その際には、第１及び第２排気弁８，９は閉じているため、第２吸気通路２７から第１及び第２排気通路２８，２９に新気が吹き抜けることはない。燃料は第２吸気弁７が開いているときに燃料噴射弁５から気筒２０内に噴射される。その際には、第２吸気通路２７の脈動等によって燃料が第２吸気通路２７に吹き戻され、第２吸気弁７が閉じた後に第２吸気通路２７に燃料が滞留することがある。ただし、第１吸気弁６が閉じている状態で燃料が気筒２０内に噴射されるため、燃料が第１吸気通路２６に吹き戻されることはない。
【００２７】
第２吸気通路２７に吹き戻された燃料は、次のサイクルで第２吸気弁７が開いているときに気筒２０内に流入する。その際には、第１及び第２排気弁８，９は閉じているため、第２吸気通路２７から気筒２０内に流入した燃料は、第１及び第２排気通路２８，２９に吹き抜けることなく、気筒２０内での燃焼に用いられる。
【００２８】
以上説明した本実施形態によれば、第１吸気弁６の開期間を第２排気弁９の開期間とオーバーラップさせるオーバーラップ運転を行うことで、第１吸気通路２６から気筒２０内を介して第２排気通路２９に新気が吹き抜け、気筒２０内に残留する燃焼後ガスを第２排気通路２９へ掃気することができる。その結果、気筒２０内に残留する燃焼後ガスを低減してプレイグニッションやノッキング等の異常燃焼の発生を防止することができる。そして、このオーバーラップ運転においては、第１排気弁８の開期間が第１及び第２吸気弁６，７の開期間とオーバーラップしないことで、第１排気通路２８に新気が吹き抜けるのを防止することができ、第１排気通路２８に設けられた空燃比センサ１１の検出値が気筒２０内の実際の空燃比よりもリーンになるのを防止することができる。その結果、空燃比センサ１１の検出値に基づく空燃比のフィードバック制御の精度を向上させることができる。
【００２９】
さらに、このオーバーラップ運転においては、第２吸気弁７の開期間が第１及び第２排気弁８，９の開期間とオーバーラップしないことで、第２吸気通路２７の脈動等によって吹き戻された燃料が、第１及び第２排気通路２８，２９に吹き抜けるのを防止することができ、次回以降のサイクルでの燃焼に用いることができる。その結果、燃料噴射量に対するトルクの低下を防止して燃費の悪化を防止することができるとともに、第１排気通路２８に設けられた空燃比センサ１１の検出値が気筒２０内の実際の空燃比からずれるのを防止することができる。
【００３０】
なお、オーバーラップ運転においては、第２排気通路２９に新気（空気）が吹き抜け、第１排気通路２８には新気が吹き抜けないため、第２排気通路２９を通る排気中の酸素濃度が第１排気通路２８を通る排気中の酸素濃度よりも高くなる。そのため、第１排気通路２８に設ける排気浄化触媒１２を三元触媒とし、第２排気通路２９に設ける排気浄化触媒１３をリーン触媒とすることが好ましい。
【００３１】
機関回転数が１２００ｒｐｍ、空燃比センサ１１の検出値が１４．５となる条件において、図示平均有効圧を計測した実験結果を図４に示す。図４において、「実施形態」は、クランク角と各弁６〜９のリフト長との関係が図３のバルブリフト曲線である場合を表し、「比較例（オーバーラップ有）」は、クランク角と各弁６〜９のリフト長との関係が図５のバルブリフト曲線である場合を表し、「比較例（オーバーラップ無）」は、クランク角と各弁６〜９のリフト長との関係が図６のバルブリフト曲線である場合を表す。実施形態と比較例（オーバーラップ有）と比較例（オーバーラップ無）とでは、燃料噴射弁５からの燃料噴射量及び点火プラグ１０による点火時期を等しくしている。図４に示すように、吸気弁６，７の開期間が排気弁９の開期間とオーバーラップする比較例（オーバーラップ有）では、実施形態と比較して、図示平均有効圧が低下する。これは、吸気通路の脈動等によって吹き戻された燃料が排気通路２９に吹き抜けることで燃焼に用いられないためである。また、図４に示すように、実施形態では、吸気弁６，７の開期間が排気弁８，９の開期間とオーバーラップしない比較例（オーバーラップ無）と比較して、図示平均有効圧がわずかに増加する。これは、オーバーラップ運転による新気の吹き抜けによって気筒２０内に残留する燃焼後ガスが掃気されて減少し、火炎伝播速度が上昇して等容度が増加するためである。
【００３２】
また、実施形態と比較例（オーバーラップ無）とで、プレイグニッションの発生頻度を比較した実験結果を図７に示す。図７に示すように、比較例（オーバーラップ無）では、プレイグニッションが発生するが、実施形態では、オーバーラップ運転による新気の吹き抜けによって気筒２０内に残留する燃焼後ガスが掃気されて減少し、プレイグニッションが発生しないことがわかる。
【００３３】
本実施形態において、オーバーラップ運転を行う場合におけるバルブリフト曲線の他の例を図８，９に示す。図８の例では、図３の例と比較して、第１排気弁８が第２排気弁９よりも先に開く。図９の例では、図８の例と比較して、第２排気弁９の最大リフト長が小さく、第１吸気弁６が開いている状態で第２排気弁９が閉じ、その後第１吸気弁６が閉じる。
【００３４】
また、過給機２が、例えば図１０に示すように、排気通路に設けられたタービン２ａの回転により集合吸気通路２５に設けられたコンプレッサ２ｂを駆動するターボ過給機である場合は、第２排気通路２９の圧力（背圧）が高くなって第２排気通路２９への新気の吹き抜け（燃焼後ガスの掃気）が阻害されないように、第１排気通路２８側にタービン２ａを設けることが好ましい。図１０の例では、集合排気通路２８ｂにおける空燃比センサ１１より下流側で排気浄化触媒１２より上流側の位置にタービン２ａが設けられている。
【００３５】
なお、プレイグニッションやノッキング等の異常燃焼は、特に内燃機関の高負荷運転時（さらには低回転高負荷運転時）に発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、上述したオーバーラップ運転を、内燃機関の高負荷運転時に行い、内燃機関の低負荷運転時には行わないことも可能である。例えば、内燃機関の回転数及びトルクが図１１の所定の低回転高負荷領域Ａ内にある場合は、図３や図８や図９のバルブリフト曲線に従ってオーバーラップ運転を行うことで、プレイグニッションやノッキング等の異常燃焼の発生を防止する。一方、内燃機関の回転数及びトルクが図１１の領域Ｂ内にある（低回転高負荷領域Ａ内にない）場合は、図３や図８や図９のバルブリフト曲線に従ったオーバーラップ運転を行わず、例えば図６のバルブリフト曲線に従って吸気弁６，７の開期間が排気弁８，９の開期間とオーバーラップしないように、吸気弁６，７を同時に開閉し、排気弁８，９を同時に開閉する。なお、クランク角と各弁６〜９のリフト長との関係を変更するための構成については、公知の可変バルブタイミング機構を用いて実現可能であるため詳細な説明を省略する。
【００３６】
また、図１２に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、接続排気通路３１を介して第１排気通路２８（集合排気通路２８ｂ）と第２排気通路２９（集合排気通路２９ｂ）が接続され、接続排気通路３１に開閉弁１４が設けられている。集合排気通路２８ｂは、空燃比センサ１１より下流側で排気浄化触媒１２より上流側の位置にて接続排気通路３１に接続され、集合排気通路２９ｂは、排気浄化触媒１３より上流側の位置にて接続排気通路３１に接続されている。集合排気通路２９ｂにおける接続排気通路３１との接続箇所より下流側で排気浄化触媒１３より上流側の位置には、開閉弁１５が設けられている。排気浄化触媒１２としては三元触媒が用いられ、排気浄化触媒１３としてはリーン触媒が用いられる。
【００３７】
例えば内燃機関の高負荷運転時や、内燃機関の回転数及びトルクが図１１の低回転高負荷領域Ａ内にあり、図３や図８や図９のバルブリフト曲線に従ってオーバーラップ運転を行う場合は、開閉弁１４を閉じるとともに開閉弁１５を開ける。そして、空燃比センサ１１の検出値が理論空燃比になるように気筒２０内の空燃比をフィードバック制御する。第１排気通路２８を通る排気は、新気の吹き抜けがないため、排気浄化触媒１２（三元触媒）で浄化される。第２排気通路２９を通る排気は、新気の吹き抜けにより酸素濃度が増加しているため、排気浄化触媒１３（リーン触媒）で浄化される。
【００３８】
一方、例えば内燃機関の低負荷運転時や、内燃機関の回転数及びトルクが図１１の領域Ｂ内にあり、図３や図８や図９のバルブリフト曲線に従ったオーバーラップ運転を行わない場合は、開閉弁１５を閉じるとともに開閉弁１４を開ける。その場合は、例えば図６のバルブリフト曲線に従って吸気弁６，７の開期間が排気弁８，９の開期間とオーバーラップしないように、吸気弁６，７を同時に開閉し、排気弁８，９を同時に開閉する。そして、空燃比センサ１１の検出値が理論空燃比になるように気筒２０内の空燃比をフィードバック制御する。第１及び第２排気通路２８，２９を通る排気は、新気の吹き抜けがないため、排気浄化触媒１２（三元触媒）で浄化される。
【００３９】
また、本実施形態では、例えば図１３，１４に示すように、第１吸気弁６は、傘部６ａにシュラウド部６ｂが設けられたシュラウド弁であってもよい。他の弁７〜９は、傘部にシュラウド部が設けられておらず、シュラウド弁ではない。オーバーラップ運転を行う場合、第１吸気弁６及び第２排気弁９がともに開いているオーバーラップ期間では、第１吸気通路２６から気筒２０内に流入した新気は、第１吸気弁６のシュラウド部６ｂにより第２排気通路２９（気筒別排気通路２９ａ）への直接的な流れが遮られ、図１３の矢印Ｂに示すように、気筒２０内を周方向に回り込んでから気筒別排気通路２９ａへ向かうようになる。したがって、気筒２０内の周方向の広範囲に渡って燃焼後ガスの掃気を行うことができ、掃気効率を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、例えば図１５に示すように、平面５２に対する第１吸気通路２６の中心軸線２６ｃの傾斜角度θ１を、平面５２に対する第１及び第２排気通路２８，２９（気筒別排気通路２８ａ，２９ａ）の中心軸線２８ｃ，２９ｃの傾斜角度θ２より小さくすることも可能である。第１吸気通路２６の傾斜角度θ１を小さくして立てた形状にすることで、オーバーラップ運転を行う場合、第１吸気弁６及び第２排気弁９がともに開いているオーバーラップ期間では、第１吸気通路２６から気筒２０内に流入した新気は、第２排気通路２９（気筒別排気通路２９ａ）に直接向かわず、図１５の矢印Ｃに示すように、気筒２０内を上下方向に回り込んでから気筒別排気通路２９ａへ向かうようになる。したがって、気筒２０内の上下方向の広範囲に渡って燃焼後ガスの掃気を行うことができ、掃気効率を向上させることができる。
【００４１】
以上の実施形態では、燃料噴射弁５から気筒２０内に燃料を噴射する場合について説明した。ただし、本実施形態では、燃料噴射弁５から吸気通路に燃料を噴射することも可能である。例えば図３や図８や図９のバルブリフト曲線に従ってオーバーラップ運転を行う場合は、燃料噴射弁５から第２吸気通路２７に燃料を噴射する。その場合でも、第２吸気通路２７の脈動等によって吹き戻された燃料が、第１及び第２排気通路２８，２９に吹き抜けるのを防止することができ、次回以降のサイクルでの燃焼に用いることができる。
【００４２】
また、以上の実施形態では、第１吸気弁６と第２吸気弁７と第１排気弁８と第２排気弁９の数がいずれも１気筒あたり１つである場合について説明した。ただし、本実施形態では、第１吸気弁６の数が１気筒あたり複数であってもよいし、第２吸気弁７の数が１気筒あたり複数であってもよいし、第１排気弁８の数が１気筒あたり複数であってもよいし、第２排気弁９の数が１気筒あたり複数であってもよい。
【００４３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４４】
１  エアクリーナ、２  過給機、２ａ  タービン、２ｂ  コンプレッサ、３  インタークーラ、４  スロットル弁、５  燃料噴射弁、６  第１吸気弁、６ｂ  シュラウド部、７  第２吸気弁、８  第１排気弁、９  第２排気弁、１０  点火プラグ、１１  空燃比センサ、１２，１３  排気浄化触媒、１４，１５  開閉弁、２０  気筒、２５  集合吸気通路、２６  第１吸気通路、２７  第２吸気通路、２８  第１排気通路、２８ａ，２９ａ  気筒別排気通路、２８ｂ，２９ｂ  集合排気通路、２９  第２排気通路、３１  接続排気通路、４０  電子制御装置。
【図１】
2016169684.tif 000003
【図２】
2016169684.tif 000004
【図３】
2016169684.tif 000005
【図４】
2016169684.tif 000006
【図５】
2016169684.tif 000007
【図６】
2016169684.tif 000008
【図７】
2016169684.tif 000009
【図８】
2016169684.tif 000010
【図９】
2016169684.tif 000011
【図１０】
2016169684.tif 000012
【図１１】
2016169684.tif 000013
【図１２】
2016169684.tif 000014
【図１３】
2016169684.tif 000015
【図１４】
2016169684.tif 000016
【図１５】
2016169684.tif 000017