(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスを燃焼室に導入することができ、さらに車両運転状態の変化時の応答性を向上できる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１００は、燃焼室１に吸気弁１１を介して接続する２つの吸気通路１０と、燃焼室１に排気弁２１を介して接続する２つの排気通路２０と、気筒配列方向に配置される２つの排気弁２１の間に設置された中央弁３１を介して燃焼室１に接続する中央通路３０と、吸気通路１０からの吸気、排気通路２０からの排気を選択して中央通路３０に流す連通制御手段４１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に吸気弁を介して接続する２つの吸気通路と、
前記燃焼室に排気弁を介して接続する２つの排気通路と、
気筒配列方向に配置される２つの前記排気弁の間に設置された中央弁を介して前記燃焼室に接続する中央通路と、
前記吸気通路からの吸気、前記排気通路からの排気を選択して前記中央通路に流す連通制御手段と、
を備える内燃機関。
【請求項２】
燃焼室に吸気弁を介して接続する２つの吸気通路と、
前記燃焼室に排気弁を介して接続する２つの排気通路と、
前記排気通路に接続するとともに、気筒配列方向に配置される２つの前記排気弁の間に設置された中央弁を介して前記燃焼室に接続する中央通路と、
前記燃焼室にガス流動を生起する流動生起手段と、
前記中央通路から前記燃焼室に流入する排気に前記流動生起手段によって生起されたガス流動と同方向の流動を生起する中央通路側流動生起手段と、
を備える内燃機関。
【請求項３】
前記中央通路側流動生起手段は、
前記中央通路を隔壁によって上下の通路に隔て、その上下通路のうち一方の通路を開閉する中央通路側弁機構を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記中央通路側流動生起手段は、
前記中央通路の開口部に中央通路側ガイド壁を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記中央通路側流動生起手段は、
前記燃焼室近傍の前記中央通路の傾きが、気筒軸線方向に近くなるように形成する、
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記吸気通路は、前記吸気通路から前記燃焼室に流入する吸気に前記流動生起手段によって生起されたガス流動と同方向の流動を生起する吸気通路側流動生起手段を備える、
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記吸気通路側流動生起手段は、
前記吸気通路を隔壁によって上下の通路に隔て、その上下通路のうち一方の通路を開閉する吸気通路側弁機構を備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記吸気通路側流動生起手段は、
前記吸気通路の開口部に吸気通路側ガイド壁を備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記吸気通路側流動生起手段は、
前記燃焼室近傍の前記吸気通路の傾きが、気筒軸線に直交する方向に近くなるように形成する、
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記中央通路は、前記排気通路及び前記吸気通路に接続し、
前記吸気通路からの吸気、前記排気通路からの排気を選択して前記中央通路に流す連通制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項２〜９のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記連通制御手段は、
機関が低回転速度・低負荷で運転している場合に、前記中央通路と前記吸気通路との連通を遮断して前記中央通路から燃焼室に排気を流し、車両が低エンジン回転速度・低負荷以外で運転している場合に、前記中央通路と前記排気通路との連通を遮断して前記中央通路から燃焼室に吸気を流す、
ことを特徴とする請求項１又は１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
機関運転状態に応じて、前記吸気弁、前記排気弁、前記中央弁のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記バルブタイミング制御手段は、
機関が低回転速度・低負荷で運転している場合に、前記排気弁を膨張下死点近傍で開いて排気上支点近傍で閉じ、前記吸気弁を排気上死点前から開いて排気上死点と吸気下死点との間で閉じ、前記中央弁を排気上死点と吸気下死点との間で開いて吸気下死点近傍で閉じる、
ことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記バルブタイミング制御手段は、
機関が低回転速度・低負荷以外で運転している場合に、前記排気弁を膨張下死点近傍で開いて排気上支点近傍で閉じ、前記吸気弁を排気上死点前から開いて吸気下死点近傍で閉じ、前記中央弁を排気上死点と吸気下死点との間で開いて吸気下死点近傍で閉じる、
ことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記中央弁は、前記吸気弁が閉じて前記燃焼室を密閉した後に開いて吸気下死点近傍で閉じるようにした、
ことを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記吸気通路から前記燃焼室内に流入する排気と、前記中央通路から前記燃焼室内に流入する排気とが、略同じ領域に存在するように、前記排気弁と前記吸気弁と前記中央弁とのバルブタイミングを設定する、
ことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項１７】
点火時に、前記燃焼室内に導入された排気層がピストン冠面近傍に形成され、混合気層が点火プラグ近傍に形成されるように、前記排気弁と前記吸気弁と前記中央弁とのバルブタイミングを設定する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の内燃機関。
【請求項１８】
前記排気弁と前記中央弁とは、同一のカムシャフトにより駆動される、
ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項１９】
ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結し、複数のリンクの姿勢を変化させることでピストン上死点位置を変化させて機械圧縮比を可変とする圧縮比可変機構を備え、
前記圧縮比可変機構は、高回転速度・高負荷になるほど機械圧縮比を低くする、
ことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項２０】
前記吸気弁のバルブ特性のうち少なくとも作動角を連続的に変更する可変動弁手段を備え、
前記可変動弁手段は、高回転速度・高負荷になるほど作動角を大きくすることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一つに記載の内燃機関。
【請求項２１】
前記吸気通路は、吸気を過給する過給手段を備え、
前記過給手段は、機関運転状態に応じて吸気を過給することを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一つに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気を還流する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関からの排気を吸気通路に還流し、その還流された排気（以下「ＥＧＲガス」という。）によって燃焼室における燃焼温度の上昇を抑制して酸化窒素（ＮＯｘ）の低減を図る排気還流装置を備えた内燃機関が知られている。
【０００３】
特許文献１には、吸気通路に設置された吸気コレクタにＥＧＲガスを還流して、ＮＯｘの発生を抑制するとともに燃費の向上を図る内燃機関が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３０３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の内燃機関では、低負荷運転時において燃費の低減を図る場合に、ＥＧＲガスが吸気通路の吸気コレクタ内に還流される。このように吸気コレクタ内が大量のＥＧＲガスで満たされている場合に、車両の運転状態が低負荷運転から高負荷運転に変化すると、吸気コレクタ内のＥＧＲガスが燃焼室内に流れ込む。そのため、燃焼室内の吸気中の新気量がすぐには増加せず、車両運転状態の変化時に応答性が悪化するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲガスを燃焼室に導入することができ、さらに車両運転状態変化時の応答性の悪化を抑制できる内燃機関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】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
第１の発明に係る内燃機関（１００）は、燃焼室（１）に吸気弁（１１）を介して接続する２つの吸気通路（１０）と、燃焼室（１）に排気弁（２１）を介して接続する２つの排気通路（２０）と、気筒配列方向に配置される２つの排気弁（２１）の間に設置された中央弁（３１）を介して燃焼室（１）に接続する中央通路（３０）と、吸気通路（１０）からの吸気、排気通路（２０）からの排気を選択して中央通路（３０）に流す連通制御手段（４１）と、を備える。
【０００８】
また、第２の発明に係る内燃機関（１００）は、燃焼室（１）に吸気弁（１１）を介して接続する２つの吸気通路（１０）と、燃焼室（１）に排気弁（２１）を介して接続する２つの排気通路（２０）と、排気通路（２０）に接続するとともに、気筒配列方向に配置される２つの排気弁（２１）の間に設置された中央弁（３１）を介して燃焼室（１）に接続する中央通路（３０）と、燃焼室（１）にガス流動を生起する流動生起手段（１３、１４）と、中央通路（３０）から燃焼室（１）に流入する排気に流動生起手段（１３、１４）によって生起されたガス流動と同方向の流動を生起する中央通路側流動生起手段（３０）と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、吸気通路からの吸気、排気通路からの排気を連通制御手段によって選択して中央通路から燃焼室に流すことができる。そのため、中央通路から排気（ＥＧＲガス）を燃焼室に導入する場合には、ＮＯｘ低減と燃費向上を図ることができる。また、中央通路から吸気を燃焼室に導入する場合には、燃焼室内に導入される吸気内の新気量をすぐに増加させることができるので、車両運転状態の変化に起因する応答性を向上することができる。
【００１０】
また、第２の発明によれば、中央通路から排気通路からの排気を燃焼室に流すようにしたので、第１の発明と同様に排気（ＥＧＲガス）を燃焼室に導入することができ、ＮＯｘ低減と燃費向上を図ることができる。高負荷運転時などにおいては、吸気中の新気量に対する中央通路からの排気の量は少ないので、運転状態の変化に起因する応答性が悪化することはない。また、燃焼室内に強いガス流動を生起するので、ＥＧＲガスの成層化を図ることができ、燃焼性能の悪化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、第１実施形態の内燃機関１００の構成を示す図である。図１（Ａ）は、燃焼室１の平面図である。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【００１３】
内燃機関１００は、図１（Ａ）に示すように、２つの吸気ポート１０と、２つの排気ポート２０と、１つの中央ポート３０とを備える。
【００１４】
吸気ポート１０は、点火プラグ２が配置される燃焼室中央に対して図中右側に配置され、吸気を燃焼室１に流す。この吸気ポート１０には、吸気ポート１０を開閉する吸気弁１１が設置される。
【００１５】
排気ポート２０は、点火プラグ２が配置される燃焼室中央に対して図中左側に配置され、燃焼室１から排出される排気を流す。この排気ポート２０には、排気ポート２０を開閉する排気弁２１が設置される。
【００１６】
中央ポート３０は、気筒配列方向に配置された２つの排気ポート２０の間に配置される。中央ポート３０は、排気ポート２０に接続し、燃焼室１と排気ポート２０とを連通する。中央ポート３０の軸芯Ｃ1は、気筒中心軸Ｐを通るように設定されている。また、中央ポート３０には、吸気ポート１０と中央ポート３０とを連通する連通管４０が接続する。この連通管４０は、吸気ポート１０からの吸気を中央ポート３０に流す。この連通管４０と中央ポート３０との接続部には連通開閉弁４１が設置される。
【００１７】
上記のように、１つの気筒に対して５つのポートを有する内燃機関１００は、図１（Ｂ）に示すようにシリンダブロック５０とシリンダヘッド６０とを備える。
【００１８】
シリンダブロック５０は、シリンダ５１の内部にピストン５２を収装する。このピストン５２は、燃焼室１での燃料の燃焼によって燃焼圧力を受け、シリンダ５１を往復動する。
【００１９】
シリンダヘッド６０には、上記した吸気ポート１０と、排気ポート２０と、中央ポート３０とが形成される。なお、図１（Ｂ）では、説明の便宜上、吸気ポート１０と中央ポート３０とを示す。
【００２０】
吸気ポート１０は、吸気弁１１と、燃料噴射弁１２と、隔壁１３とを備え、外部から取り込んだ吸気を燃焼室内に流す。
【００２１】
吸気弁１１は、ピストン５２の上下動に応じて動弁装置１１ａによって駆動され、吸気ポート１０を開閉する。この動弁装置１１ａは、車両の運転状態に応じて吸気弁１１の閉弁時期を変更できるように構成されている。
【００２２】
燃料噴射弁１２は、吸気弁１１よりも上流側の吸気ポート１０に、燃料を噴射する噴口が突出するように設置される。この燃料噴射弁１２は、図示しない燃料供給パイプから供給された燃料を吸気ポート内に噴射して混合気を形成する。なお、燃料噴射弁１２から噴射された燃料は、後述する隔壁１３に噴きかからないように調整されている。
【００２３】
吸気ポート１０の内部には、上側通路１３ａと下側通路１３ｂとを形成するように、吸気ポート１０の長さ方向に隔壁１３が設置される。また、吸気ポート１０の上流側には、車両の運転状態に応じて下側通路１３ｂを開閉するタンブル制御弁１４が設けられる。このタンブル制御弁１４によって下側通路１３ｂを閉塞して、吸気が通過できる吸気ポート内の断面積が減少すると、上側通路１３ａを通過するときに吸気の流速が高速化される。上側通路１３ａを通って高速化された吸気は、隔壁１３によって指向されて燃焼室１の内部に流入するので、燃焼室内に図１（Ａ）の矢印Ａで示すようにタンブル流を生起する。
【００２４】
中央ポート３０は、カムシャフト３１ａによって駆動される中央弁３１を備える。この中央弁３１は、吸気行程において開弁するように設定されている。中央弁３１の動作の詳細については後述する。
【００２５】
中央ポート３０は、燃焼室１と排気ポート２０とを連通するとともに、連通管４０を介して燃焼室１と吸気ポート１０とを連通するように構成されている。また、連通管４０が接続する中央ポート３０には、連通開閉弁４１が設置される。この連通開閉弁４１は、車両の運転状態に応じて制御され、連通管４０を開いたときに中央ポート３０と排気ポート２０との連通を遮断し、連通管４０を閉じたときに中央ポート３０と排気ポート２０とを連通させる。中央ポート３０の中央弁３１は吸気行程において開弁するので、連通開閉弁４１が連通管４０を閉じて中央ポート３０と排気ポート２０とを連通している場合には、中央ポート３０は排気ポート２０からの排気を燃焼室１に流す。これに対して、連通開閉弁４１が連通管４０を開いて中央ポート３０と排気ポート２０との連通を遮断している場合には、中央ポート３０は吸気ポート１０からの吸気を燃焼室１に流す。
【００２６】
一方、本実施形態では、燃焼室内に生起したタンブル流を強化するために、気筒中心軸Ｐに対する吸気ポート１０の傾き角度θ1を大きく（気筒中心軸Ｐに対して直交する方向に近づくように）設定し、気筒中心軸Ｐに対する中央ポート３０の傾き角度θ2を小さく（気筒中心軸Ｐに近づくように）設定する。
【００２７】
図１（Ｂ）に図示はしないが、燃焼室１からの排気を排出する排気ポート２０には、ピストン５２の上下動に応じて駆動する排気弁２１が設置されている。そして、排気弁２１は、中央弁３１を駆動するカムシャフト３１ａとは異なるカムシャフトにより駆動されて、排気ポート２０を開閉する。
【００２８】
上記した内燃機関１００は、動弁装置１１ａ、タンブル制御弁１４、連通開閉弁４１を制御するために、コントローラ７０を備える。このコントローラ７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースから構成されている。コントローラ７０には、図示しない吸気量センサやエンジン回転速度センサや排気中の酸素濃度を検出する酸素センサなど、車両の運転状態を検出する各種センサからの出力が入力する。そして、コントローラ７０は、これら出力に基づいて動弁装置１１ａ、タンブル制御弁１４、連通開閉弁４１を制御する。
【００２９】
ところで、従来から、吸気通路に設置された吸気コレクタに大量のＥＧＲガスを還流して、ＮＯｘの発生を抑制するとともに燃費の向上を図る内燃機関が広く知られている。しかしながら、そのような内燃機関では、低負荷運転時に燃費の低減を図る場合に、大量のＥＧＲガスが吸気通路の吸気コレクタ内に還流される。このように吸気コレクタ内がＥＧＲガスで満たされている場合に、車両の運転状態が低負荷運転から高負荷運転に変化すると、吸気コレクタ内のＥＧＲガスが燃焼室内に流れ込む。そのため、燃焼室内の吸気中の新気量がすぐには増加せず、車両運転状態の変化時に応答性が悪化するという問題があった。
【００３０】
そこで、本実施形態では、２つの排気ポート２０の間に、燃焼室１と排気ポート２０とを連通する中央ポート３０を設置し、さらに中央ポート３０と吸気ポート１０とを連通管４０によって連通する。そして、車両の運転状態に応じて連通開閉弁４１を制御することで、大量のＥＧＲガスを燃焼室に導入するだけでなく、車両運転状態の変化時の応答性の悪化を抑制する。
【００３１】
ここで、コントローラ７０で行われる内燃機関１００の制御内容について、図２に基づいて説明する。図２は、コントローラ７０が行う制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、内燃機関の運転開始ともに実行され、一定周期（例えば１０ミリ秒）のもとで実施される。
【００３２】
ステップＳ１０１では、コントローラ７０は、エンジン回転速度や要求負荷に基づいて、予め実験などによって求めたマップから目標吸入新気量Ｖを設定し、ステップＳ１０２に移る。
【００３３】
ステップＳ１０２では、コントローラ７０は、バルブタイミング制御処理を実行し、ステップＳ１０３に移る。このバルブタイミング制御処理では、車両の運転状態に応じて吸気弁１１、排気弁２１、中央弁３１のバルブタイミングを設定する。本実施形態では、このバルブタイミングによって、燃焼室１から吸気ポート１０に逆流した排気を内部ＥＧＲガスとして再び燃焼室１に導入したり、中央ポート３０から排気ポート２０の排気を外部ＥＧＲガスとして燃焼室１に導入したりする。このバルブタイミング制御処理の詳細については、図３及び図４を参照して後述する。
【００３４】
ステップＳ１０３では、コントローラ７０は、エンジン回転速度や要求負荷に基づいて、予め実験などによって求めたマップから、燃焼室１に導入されるＥＧＲガスの目標総ＥＧＲ率Ｒ1を設定し、ステップＳ１０４に移る。
【００３５】
ステップＳ１０４では、コントローラ７０は、燃焼室１に導入される内部ＥＧＲガスの目標内部ＥＧＲ率Ｒ2を設定し、ステップＳ１０５に移る。内部ＥＧＲは、排気行程末期から吸気弁１１を開弁して、吸気ポート１０に逆流した燃焼室内の排気を吸気行程において再び燃焼室に導入するものであるため、排気行程中の吸気弁１１の開弁期間などの車両運転状態に基づいて算出することができる。
【００３６】
ステップＳ１０５では、コントローラ７０は、次式（１）に基づいて目標外部ＥＧＲ率Ｒ3を算出し、ステップＳ１０６に移る。
【００３７】
【数１】
2009103037.tif 000003
【００３８】
ステップＳ１０６では、コントローラ７０は、連通開閉弁制御処理を実行してステップＳ１０７に移る。この連通開閉弁制御処理では、車両の運転状態に応じて連通開閉弁４１を制御して、排気ポート２０からの排気又は連通管４０からの吸気を中央ポート３０に流す。連通開閉弁制御処理の詳細については、図５（Ａ）を参照して後述する。
【００３９】
ステップＳ１０７では、コントローラ７０は、タンブル制御弁制御処理を実行して、ステップＳ１０８に移る。このタンブル制御弁制御処理では、車両の運転状態に応じてタンブル制御弁１４を制御して、燃焼室１にタンブル流を生起する。タンブル制御弁制御処理の詳細については、図５（Ｂ）を参照して後述する。
【００４０】
ステップＳ１０８では、コントローラ７０は、スロットルバルブ開度制御処理を実行して、処理を終了する。つまり、目標吸入新気量Ｖに基づいて図示しないスロットルバルブを制御して、外部から吸気ポート内に流れ込む新気量を調整する。
【００４１】
ここで、図３及び図４を参照して、バルブタイミング制御処理について説明する。図３は、車両の運転状態とバルブタイミング制御との関係を示す図である。図４は、図３において設定される第１バルブタイミング制御と第２バルブタイミング制御を示す図である。
【００４２】
図３に示すように、車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、コントローラ７０は第１バルブタイミング制御に設定し、それ以外の運転状態の場合には、コントローラ７０は第２バルブタイミング制御に設定する。
【００４３】
第１バルブタイミング制御では、図４（Ａ）に示すように、排気弁２１はピストン下死点（ＢＤＣ）前から開弁してピストン上死点（ＴＤＣ）後に閉弁する。そして、吸気弁１１は、排気行程末期のピストン上死点（ＴＤＣ）前から開弁して、ピストン５２が下死点（ＢＤＣ）に達するよりも前に閉弁する。また、中央弁３１は、吸気弁１１が閉弁するときに開弁し、ピストン下死点（ＢＤＣ）前に閉弁する。つまり、図４（Ｂ）に示すように、排気行程末期において排気弁２１の開弁時期と吸気弁１１の開弁時期とがオーバーラップするとともに、吸気弁１１が早閉じするように設定される。また、中央弁３１は吸気行程中に中央ポート３０を開閉するように設定される。
【００４４】
これに対して、第２バルブタイミング制御では、図４（Ｃ）に示すように、吸気弁１１の閉弁時期だけが第１バルブタイミング制御と異なる。第２バルブタイミング制御では、吸気弁１１は、ピストン下死点（ＢＤＣ）の後に閉弁するように設定される。なお、吸気弁１１の閉弁時期は、動弁装置１１ａに制御される。
【００４５】
次に、図５を参照して、連通開閉弁制御処理とタンブル制御弁制御処理について説明する。図５（Ａ）は連通開閉弁４１の制御を示し、図５（Ｂ）はタンブル制御弁１４の制御を示す。
【００４６】
連通開閉弁制御処理では、図５（Ａ）に示すように、車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、連通管４０を閉じて中央ポート３０と排気ポート２０とが連通するように連通開閉弁４１を制御し、排気ポート２０からの排気を中央ポート３０に流す。一方、上記以外の運転状態で車両が運転している場合には、連通管４０を開いて中央ポート３０と排気ポート２０との連通を遮断するように連通開閉弁４１を制御し、連通管４０から吸気を中央ポート３０に流す。
【００４７】
タンブル制御弁制御処理では、図５（Ｂ）に示すように、車両が低負荷運転している場合には、下側通路１３ｂを閉塞するようにタンブル制御弁１４を制御する。これにより、燃焼室内にタンブル流を生起して燃焼性能の向上を図る。一方、車両が高負荷運転している場合には、下側通路１３ｂを開くようにタンブル制御弁１４を制御し、吸気ポート１０から燃焼室１に流入する吸気量を増加させて出力の向上を図る。
【００４８】
上記した本実施形態の内燃機関１００の作用について、図６を参照して説明する。図６は、低エンジン回転速度かつ低負荷で車両が運転しているときの燃焼室内での吸気と排気の流れを示す図である。
【００４９】
車両は低エンジン回転速度かつ低負荷で運転しているため、バルブタイミングは第１バルブタイミング制御に設定され、連通開閉弁４１は連通管４０を閉じて中央ポート３０と排気ポート２０とが連通するように制御され、タンブル制御弁１４は下側通路１３ｂを閉塞するように制御される。
【００５０】
図６（Ａ）に示すように、ピストン５２がピストン上死点（ＴＤＣ）近傍にある排気行程末期において、排気弁２１と吸気弁１１が開弁する。そうすると、燃焼室１からの排気は、排気ポート２０に流出するとともに吸気ポート１０にも吹き戻る。
【００５１】
そして、図６（Ｂ）に示すように、ピストン５２が下降すると、まず吸気ポート１０に逆流した排気が内部ＥＧＲガスとして燃焼室内に流れ込み、その後に混合気が燃焼室内に流れ込む。ここで、タンブル制御弁１４は下側通路１３ｂを閉塞しているため、混合気は上側通路１３ａを通って燃焼室内に流れ込み、燃焼室１には図６（Ｂ）の矢印に示すように、内部ＥＧＲガスと混合気とが成層化された状態でタンブル流が生起される。また、気筒中心軸Ｐに対して直交する方向に近づくように吸気ポート１０は傾いているので（図１参照）、図６（Ｂ）の矢印の方向のタンブル流を強化する。
【００５２】
なお、第１バルブタイミング制御における吸気弁１１は、ピストン５２が下死点に到達するよりも前に早閉じして、燃焼室内に導入される吸気量を制限する（ミラーサイクル運転）。
【００５３】
そして、図６（Ｃ）に示すように、吸気弁１１が吸気ポート１０を閉弁するときには、内部ＥＧＲガスの層は、タンブル流によって燃焼室１の上部近傍に流れてくる。吸気弁１１が閉弁すると、図６（Ｄ）に示すように中央弁３１が開弁する。連通開閉弁４１は、連通管４０を閉じて中央ポート３０と排気ポート２０とを連通するように制御されるので、中央弁３１が開弁すると、排気ポート２０からの排気が外部ＥＧＲガスとして中央ポート３０を通って燃焼室１に流入する。
【００５４】
ここで、図６（Ｄ）のようにピストン５２が下降していると、最初に形成されたタンブル流は、ピストン５２の下降につれて弱まる。しかしながら、中央ポート３０は気筒中心軸Ｐの方向に傾くように構成されており（図１参照）、中央ポート３０からの外部ＥＧＲガスは、内部ＥＧＲガスの層に対して図中下向きに流れ込むので、タンブル流を再び強化する。
【００５５】
そして、図６（Ｅ）に示すように、ピストン５２がピストン下死点（ＢＤＣ）近傍に到達するころには、内部ＥＧＲガスと外部ＥＧＲガスの層はピストン５２の冠面近傍に流れる。その後、ピストン５２がピストン上死点（ＴＤＣ）まで上昇したときには、図６（Ｆ）に示すように、内部ＥＧＲガスと外部ＥＧＲガスの層がピストン冠面に形成され、混合気の層が点火プラグ２の近傍に形成される。
【００５６】
このように、車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、点火プラグ２の点火時期に混合気層が点火プラグ近傍に形成されているので、内部ＥＧＲガスと外部ＥＧＲガスによる大量のＥＧＲガスを燃焼室内に導入しても、燃焼性能の悪化が抑制される。なお、上記のようにＥＧＲガスと混合気とを成層化するには、図４（Ａ）に示したように、吸気弁１１は排気行程末期から開弁して吸気行程の途中で閉弁し、中央弁３１は吸気行程の途中で開弁するのが望ましい。
【００５７】
一方、車両が高エンジン回転速度かつ高負荷で運転している場合には、各バルブのバルブタイミングを第２バルブタイミング制御に設定するとともに、タンブル制御弁１４が下側通路１３ｂを開くように制御する。また、連通開閉弁４１は、連通管４０を開いて、中央ポート３０と排気ポートとの連通を遮断するように制御される。第２バルブタイミング制御では、吸気弁１１の閉弁時期が第１バルブタイミング制御時よりも遅角され、また吸気ポート内の吸気も上側通路１３ａと下側通路１３ｂの両方を通って流れるので、吸気ポート１０から燃焼室１に導入される吸気量が増加する。そして、中央弁３１が開弁したときに、吸気ポート１０からの吸気が中央ポート３０を通って燃焼室１に流入するので、さらに吸気量を増加させることができる。
【００５８】
このように、車両が高エンジン回転速度・高負荷で運転している場合などでは、吸気量を増加させることによって出力の向上を図る。
【００５９】
以上により、第１実施形態では、下記の効果を得ることできる。
【００６０】
車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、吸気ポート１０に吹き返した排気を内部ＥＧＲガスとして燃焼室１に流し、中央ポート３０から排気ポート２０からの排気を外部ＥＧＲとして燃焼室１に流すようにしたので、大量のＥＧＲガスを燃焼室１に導入することができる。これにより、ＮＯｘ低減と燃費向上を図ることが可能となる。
【００６１】
また、従来のように吸気コレクタに排気を還流する構成ではなく、排気ポート２０に接続する中央ポート３０から排気を燃焼室１に流すように構成し、例えば車両が低エンジン回転速度・低負荷運転から高エンジン回転速度・高負荷運転に移行した場合には、連通開閉弁４１によって排気ポート２０と中央ポート３０との連通を遮蔽し、燃焼室内に排気が流入しないようにする。そのため、車両運転状態の変化に起因する応答性の悪化を抑制することができる。
【００６２】
さらに、車両が高エンジン回転速度・高負荷などの運転状態にある場合には、連通開閉弁４１によって連通管４０と中央ポート３０とを連通して、中央ポート３０からも吸気を燃焼室１に導入するので、燃焼室内に導入される吸気内の新気量を増加させることができ、車両運転状態の変化に起因する応答性を向上できる。
【００６３】
さらに、内燃機関１００では、気筒中心軸に対して直交する方向に近づくように吸気ポート１０を傾け、気筒中心軸に近づくように中央ポート３０を傾けるように構成して、燃焼室内に生起されたタンブル流を強化する。そして、燃焼室１に導入されたＥＧＲガスと混合気とを成層化するように吸気弁１１及び中央弁３１のバルブタイミングを調整する。これにより、点火時には混合気層が点火プラグ近傍に形成することができ、大量のＥＧＲガスを導入しても燃焼性能の悪化を抑制することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の内燃機関１００のバルブタイミング制御を示す図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は第１バルブタイミング制御を示し、図７（Ｃ）は第２バルブタイミング制御を示す。
【００６５】
第２実施形態の内燃機関１００の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、中央弁３１のバルブタイミングが相違する。つまり、吸気弁１１が閉弁した後に中央弁３１を開弁するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００６６】
図７（Ａ）に示すように、第２実施形態の第１バルブタイミング制御では、排気弁２１はピストン下死点（ＢＤＣ）前から開弁してピストン上死点（ＴＤＣ）後に閉弁する。そして、吸気弁１１は、排気行程末期のピストン上死点（ＴＤＣ）前から開弁して、ピストン５２が下死点（ＢＤＣ）に達するよりも前に閉弁する。また、中央弁３１は、吸気弁１１が閉弁した後に開弁し、ピストン下死点（ＢＤＣ）後に閉弁する。したがって、図７（Ｂ）に示すように、排気行程末期において排気弁２１の開弁時期と吸気弁１１の開弁時期とがオーバーラップするとともに、吸気弁１１が早閉じするように設定される。また、中央弁３１が開弁する前には、吸気弁１１及び排気弁２１が閉弁状態にある燃焼室１の密閉期間Ａが設定される。
【００６７】
一方、第２バルブタイミング制御では、図７（Ｃ）に示すように、吸気弁１１の閉弁時期だけが図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示した第１バルブタイミング制御と異なる。この第２バルブタイミング制御では、吸気弁１１は、ピストン下死点（ＢＤＣ）の後に閉弁するように設定される。なお、この吸気弁１１の閉弁時期は、動弁装置１１ａに制御される。
【００６８】
そして、車両が低エンジン回転速度・低負荷運転している場合には、第１バルブタイミング制御に設定され、中央ポート３０は排気ポート２０からの排気を燃焼室１に流す。ここで、中央弁３１は、燃焼室１の密閉期間Ａを経過した後に開弁する。密閉期間Ａにおいては、ピストン５２はピストン下死点に向かって下降しているため燃焼室内の圧力が低下して、燃焼室１と中央ポート３０との圧力差が大きくなる。この圧力差が生じた状態で中央弁３１が開弁すると、中央ポート３０から燃焼室１に流れ込む排気（外部ＥＧＲガス）の流速が速くなるので、燃焼室内に生起されていたタンブル流を確実に強化することができる。
【００６９】
また、車両が低エンジン回転速度・低負荷運転以外で運転している場合には、第２バルブタイミング制御に設定する。第２バルブタイミング制御は第１バルブタイミング制御とは異なり、中央弁３１が開弁する前に燃焼室１の密閉期間は設定されていないが吸気ポート１０からの吸気を中央ポート３０から燃焼室１に流すことができるので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態の内燃機関１００を示す図である。
【００７１】
第３実施形態の内燃機関１００の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、中央ポート３０と吸気ポート１０とが連通しない点で相違する。つまり、中央ポート３０は燃焼室１と排気ポート２０とを連通するように構成したもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００７２】
図８に示すように、第３実施形態では、第１実施形態のように連通管や連通開閉弁は設置されておらず、中央ポート３０は燃焼室１と排気ポート２０とのみを連通するように構成されている。そのため、第１実施形態のように連通開閉弁制御（図５（Ｂ）参照）は実施しないが、その他の制御は第１実施形態と同様である（図２〜図５参照）。
【００７３】
したがって、車両が低エンジン回転速度かつ低負荷運転している場合には、燃焼室内にタンブル流を形成するようにタンブル制御弁（図８において図示せず）を制御し、吸気弁１１、排気弁２１、中央弁３１を第１バルブタイミング制御に設定する。そのため、低エンジン回転速度・低負荷運転時には、中央ポート３０は排気ポート２０からの排気（外部ＥＧＲガス）を燃焼室１に流す。
【００７４】
これに対して、車両が低エンジン回転速度・低負荷運転以外の運転状態で運転している場合には、車両の運転状態に応じてタンブル制御弁を制御するとともに、吸気弁１１、排気弁２１、中央弁３１を第２バルブタイミング制御に設定する。第２実施形態では中央ポート３０と排気ポート２０とは常に連通しているので、低エンジン回転速度・低負荷運転時以外においても、中央ポート３０から燃焼室１に排気（外部ＥＧＲガス）が流入してしまう。しかしながら、排気（外部ＥＧＲガス）が流入するのは中央ポート３０のみからであり、さらに高エンジン回転速度・高負荷運転時などでは吸気量が多いので、吸気中の新気量に対して中央ポート３０からの排気（外部ＥＧＲガス）の量は少なく、車両の運転上問題とならない。
【００７５】
以上により、第３実施形態の内燃機関１００は、以下の効果を得ることができる。
【００７６】
車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、吸気ポート１０に吹き返した排気を内部ＥＧＲガスとして燃焼室１に流し、排気ポート２０からの排気を外部ＥＧＲとして中央ポート３０を介して燃焼室１に流すようにしたので、大量のＥＧＲガスを燃焼室１に導入することができ、ＮＯｘ低減と燃費向上を図ることが可能となる。
【００７７】
また、車両の運転状態に応じて燃焼室内にタンブル流を生起するので、点火時には混合気層を点火プラグ近傍に形成でき、大量のＥＧＲガスを導入しても燃焼性能の悪化を抑制することができる。
【００７８】
第３実施形態では、低エンジン回転速度・低負荷運転以外の運転時においても、中央ポート３０から燃焼室１に排気（外部ＥＧＲガス）が流入するが、吸気中の新気量に対する中央ポート３０からの排気（外部ＥＧＲガス）の量は少ないので、運転状態の変化に起因する応答性が悪化することもない。
【００７９】
（第４実施形態）
図９は、第４実施形態の内燃機関１００の構成を示す図である。
【００８０】
第４実施形態の内燃機関１００の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、ピストン５２とクランクシャフトとを連結する構成において一部相違する。つまり、ピストン５２とクランクシャフトとを複数のリンクで接続することでピストンストロークのロングストローク化を図り、燃費性能を改善するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００８１】
図９に示すように、第４実施形態の内燃機関１００は、ピストン上死点位置を変化させて機械圧縮比を変更する圧縮比可変機構１１０を備える。圧縮比可変機構１１０は、ピストン５２とクランクシャフト１２０とをアッパリンク１１１、ロアリンク１１２で連結して、コントロールリンク１１３でロアリンク１１２の姿勢を制御することで機械圧縮比を変更する。
【００８２】
アッパリンク１１１は、その上端でピストンピン１１４を介してピストン５２に連結する。また、アッパリンク１１１の下端は、連結ピン１１５を介してロアリンク１１２の一端に連結する。
【００８３】
ロアリンク１１２は、その一端が連結ピン１１５を介してアッパリンク１１１に連結する。また、ロアリンク１１２の他端は、連結ピン１１６を介してコントロールリンク１１３に連結する。ロアリンク１１２は、図中左右の２部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔１１２ａを有する。ロアリンク１１２は、連結孔１１２ａにクランクシャフト１２０のクランクピン１２１を挿入し、クランクピン１２１を中心軸として揺動する。
【００８４】
クランクシャフト１２０は、クランクピン１２１、ジャーナル１２２及びカウンターウェイト１２３を備える。クランクピン１２１の中心はジャーナル１２２の中心から所定量偏心しており、このクランクピン１２１にロアリンク１１２が回転自在に連結する。ジャーナル１２２は、シリンダブロック５０とラダーフレーム１３０とによって回転自在に支持される。ジャーナル１２２の軸心は、クランクシャフト１２０の軸心と一致している。カウンターウェイト１２３は、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の回転１次振動成分を低減する。
【００８５】
コントロールリンク１１３の上端は、連結ピン１１６を介してロアリンク１１２に対して回動自在に連結する。また、コントロールリンク１１３の下端は、連結ピン１１７を介して、クランクシャフト１２０と平行に配置されるコントロールシャフト１４１に連結する。連結ピン１１７は、コントロールシャフト１４１の軸心から所定量偏心しており、コントロールリンク１１３がその偏心した連結ピン１１７を軸心として揺動する。このコントロールシャフト１４１は、その外周にギア１４２を形成する。このギア１４２がピニオン１４３と噛合する。ピニオン１４３は、シリンダブロック５０の側部に取付けられたアクチュエータ１４４の回転軸１４５に設けられる。
【００８６】
このように構成される第４実施形態の内燃機関１００では、ピストン５２の往復運動はアッパリンク１１１に伝達され、ロアリンク１１２を介してクランクシャフト１２０の回転運動に変化される。この場合には、ロアリンク１１２はクランクピン１２１を中心軸として揺動しながら、クランクシャフト１２０の中心に対して図中反時計回りに回転する。ロアリンク１１２に連結するコントロールリンク１１３は、その下端に連結するコントロールシャフト１４１の連結ピン１１７を支点として揺動する。コントロールシャフト１４１と連結ピン１１７とは偏心しているため、アクチュエータ１４４によってコントロールシャフト１４１が回転すると、連結ピン１１７が移動する。この連結ピン１１７の移動によってコントロールリンク１１３の揺動中心が変化するため、これによりアッパリンク１１１及びロアリンク１１２の傾斜を変えることができ、ピストン５２の上死点位置を所定の範囲内で任意に調整できる。
【００８７】
上記した第４実施形態の内燃機関１００は、アクチュエータ１４４を制御するために、コントローラ７０を備える。このコントローラ７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースから構成される。コントローラ７０は、車両の運転状態を検出するセンサなどの出力に基づいてアクチュエータ１４４を制御してコントロールシャフト１４１を回転させて機械圧縮比を変更する。
【００８８】
第４の実施形態では、図１０に示すように、車両の運転状態に応じて機械圧縮比を調整する。つまり、車両が低エンジン回転速度かつ低負荷で運転している場合には機械圧縮比を高くして燃焼効率の向上を図り、車両が高エンジン回転速度かつ高負荷で運転している場合には機械圧縮比を低くしてノッキングの防止を図る。また、それ以外の運転領域では、機械圧縮比を中程度として、燃焼効率とノッキング防止の両立を図る。このように、第４実施形態では、車両の運転状態に応じて機械圧縮比を最適に設定することができる。
【００８９】
さらに、第４実施形態の内燃機関１００では、ピストンスカートを短縮したピストン５２を使用することで、ピストンストロークのロングストローク化を図り、燃費性能の改善を図る。以下では、ピストンストロークのロングストローク化について図１１〜図１３を参照して説明する。
【００９０】
図１１は、ピストン５２のサイドスラスト荷重の低減について説明する図である。
【００９１】
図１１に示すように、第４実施形態の内燃機関１００では、圧縮比可変機構１１０のアライメントを選択することによって、燃焼室１の内部の圧力が最大となる膨張行程前半において、ピストン５２と連結するアッパリンク１１１を略直立姿勢（シリンダ軸心に対するアッパリンク１１１の軸心の傾き角度θ3が０°に近い状態）に維持することができる。このようにアッパリンク１１１の傾き角度θ3が小さくなると、アッパリンク１１１の傾き角度θ3に応じて生じるピストン５２のサイドスラスト荷重は大幅に低減する。
【００９２】
そのため、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すように、ピストン５２のピストンスカート長さを短縮しても、ピストンスカート強度を確保することができる。したがって、第４実施形態におけるピストン５２では、図１２（Ｃ）に示すようにピストンピン１１４が挿入される方向のピストンスカートを短縮することができる。
【００９３】
図１３は、ピストンストロークのロングストローク化を説明する図である。
【００９４】
第４実施形態の内燃機関１００では、ピストンスカートが短縮されたピストン５２を使用するので、図１３に示すようにクランクシャフト１２０のカウンターウェイト１２３は、ピストンピン１１４の側方を通過することができる。このため、アッパリンク１１１を最小限の長さとして、ピストン５２の下死点位置をクランクシャフト１２０に接近させることができ、ピストンスカートを短縮した分のピストンストロークを拡大することができる。
【００９５】
以上により、第４実施形態の内燃機関１００は下記の効果を得ることができる。
【００９６】
第４の実施形態の内燃機関１００は圧縮比可変機構１１０を備え、車両の運転状態に応じて機械圧縮比を調整することで、燃焼効率の向上とノッキング防止の両立を図ることができる。
【００９７】
また、圧縮比可変機構１１０のアライメントによって、ピストン５２に生じるサイドスラスト荷重を低減できるので、ピストン５２のピストンスカートを短縮することができ、ピストンストロークのロングストローク化を図ることができる。そのため、排気量を低下させることなくボア径を小径にすることができ、Ｓ／Ｖ比がされて燃費性能の向上を図ることができる。
【００９８】
なお、第４実施形態の技術的思想は、第１実施形態だけでなく第３実施形態についても適用することができる。
【００９９】
（第５実施形態）
図１４は、吸気弁を駆動する可変動弁装置２００を示す図である。
【０１００】
第５実施形態の内燃機関１００の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、可変動弁装置２００を備える点で一部相違する。つまり、可変動弁装置２００によって吸気弁１１のバルブ特性（作動角及びリフト量）を連続的に変更するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【０１０１】
図１４に示すように、可変動弁装置２００は、揺動カム２１０と、その揺動カム２１０を揺動させる揺動カム駆動機構２２０と、吸気弁１１のバルブ特性（リフト量及び作動角）を連続的に変化させ得るバルブ特性可変機構２３０とを備える。
【０１０２】
揺動カム２１０は、図１０に示すように駆動軸２２１の外周に回転自在に嵌合している。シリンダ列方向に延びる駆動軸２２１は揺動カム２１０に挿通される。
【０１０３】
本実施形態では、一つの気筒に対して２つの吸気弁１１を備えるので、一つの気筒には一対の揺動カム２１０とバルブリフタ２１１とが設けられる。この一対の揺動カム２１０は、駆動軸２２１に対して回動自在に挿通された連結筒２２１ａによって同一位相状態で結合され、互いに同期して同一的に作動する。このため、揺動カム駆動機構２２０は一方の揺動カム２１０に対してのみ備えられる。そして、揺動カム２１０が、後述する揺動カム駆動機構２２０によってクランクシャフトと連動して駆動軸２２１を支点に揺動し、バルブリフタ２１１を介して吸気弁１１を駆動する。
【０１０４】
揺動カム駆動機構２２０の駆動軸２２１には、偏心カム２２２が圧入等によって固定されている。円形外周面を有する偏心カム２２２は、その外周面の中心が駆動軸２２１の軸心から所定量だけオフセットする。駆動軸２２１は、クランクシャフトの回転に連動して回転するため、偏心カム２２２は駆動軸２２１の軸心回りに偏心回転する。
【０１０５】
偏心カム２２２の外周面には、第１リンク２２３の基端側の環状部２２４が回転可能に嵌合している。第１リンク２２３の先端は、連結ピン２２５を介してロッカアーム２２６の一端と連結する。また、ロッカアーム２２６の他端は、連結ピン２２７を介して第２リンク２２８の上端と連結する。第２リンク２２８の下端は、連結ピン２２９を介して揺動カム２１０と連結する。なお、ロッカアーム２２６の略中央部は、バルブ特性可変機構２３０の制御軸２３１の偏心カム部２３２に揺動自在に支持される。
【０１０６】
駆動軸２２１がエンジン回転に同期して回転すると、偏心カム２２２が偏心回転し、これにより第１リンク２２３が上下方向に揺動する。第１リンク２２３の揺動によりロッカアーム２２６が偏心カム部２３２の軸周りに揺動し、第２リンク２２８が上下に揺動して、揺動カム２１０を駆動軸２２１の軸回りに所定の回転角度範囲で揺動運動させる。
【０１０７】
可変動弁装置２００では、駆動軸２２１の一端が図示しないカムスプロケットに挿入されている。駆動軸２２１がカムスプロケットに対して相対回転することで、カムスプロケットに対する位相を変更でき、クランクシャフトに対する駆動軸２２１の回転位相を変更できる。また、バルブ特性可変機構２３０は、揺動カム２１０の回転角度位相を制御する。バルブ特性可変機構２３０の制御軸２３１の一端には、ギア等を介して図示しないアクチュエータが設けられており、アクチュエータによって制御軸２３１の回転位置を変化させることで、ロッカアーム２２６の揺動中心となる偏心カム部２３２の軸心が制御軸２３１の回転中心周りを旋回し、これに伴いロッカアーム２２６の支点が変位する。これにより、第１リンク２２３及び第２リンク２２８の姿勢が変化して、揺動カム２１０の揺動中心とロッカアーム２２６の回転中心との距離が変化し、揺動カム２１０の揺動特性が変化する。この揺動特性の変化によって、可変動弁装置２００は、図１５に示すように、吸気弁１１のバルブ特性（リフト量及び作動角）を連続的に変更することができる。
【０１０８】
第１実施形態では、低エンジン回転速度・低負荷運転の場合とそれ以外の場合で吸気弁１１の閉弁時期を変更するが（図３及び図４参照）、第５実施形態の可変動弁装置２００は吸気弁１１のバルブ特性（作動角及びリフト量）を連続的に変更できるので、図１６に示すように第１実施形態よりも詳細に吸気弁１１の動作を設定できる。したがって、車両が低エンジン回転速度かつ低負荷で運転している場合には吸気弁１１の作動角を小さく設定し、吸気を制限して燃費性能の向上を図り、車両が高エンジン回転速度かつ高負荷で運転している場合には吸気弁１１の作動角を大きく設定し、吸気量を増加させて出力の向上を図る。さらに、それ以外の運転領域では、吸気弁１１の作動角を中程度に設定して、燃費性能と出力の両立を図る。
【０１０９】
以上により、第５実施形態では以下の効果を得ることができる。
【０１１０】
このように、可変動弁装置２００によって、車両の運転状態に応じて吸気弁１１の作動角を最適に設定することができるので、燃費性能と出力の向上の両立を図ることが可能となる。
【０１１１】
なお、第５実施形態の技術的思想は、第１実施形態だけでなく第３実施形態についても適用することができる。
【０１１２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【０１１３】
第１実施形態〜第５実施形態では、排気弁２１と中央弁３１は、それぞれ異なるカムシャフトで駆動する構成としたが、図１７に示すように同一のカムシャフト８０で駆動するようにしてもよい。排気弁２１と中央弁３１とはバルブタイミングが異なるため、カムシャフト８０には排気弁２１を駆動する排気弁用カム８１と中央弁３１を駆動する中央弁用カム８２が設けられる。このように、排気弁２１と中央弁３１を同一のカムシャフト８０で駆動することにより、動弁系の構成をコンパクトにすることが可能となる。
【０１１４】
また、第１実施形態〜第５の実施形態では、図１８に示すように中央ポート３０の内部に上側通路３２ａと下側通路３２ｂとを形成する隔壁３２を設け、上側通路３２ａを運転状態に応じて開閉するタンブル制御弁３３を設置することで、燃焼室１に生起されたタンブル流を強化するようにしてもよい。つまり、中央ポート３０から排気（外部ＥＧＲガス）を燃焼室１に導入するときに、上側通路３２ａをタンブル制御弁３３によって閉塞して、下側通路３２ｂを流れる外部ＥＧＲガスの流速を速めることで、燃焼室１に生起されたタンブル流を強化することができる。
【０１１５】
さらに、第１実施形態〜第５実施形態では、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示すように吸気ポート内に隔壁を形成せずに、吸気ポート１０の下顎部１５に吸気の流れを指向するガイド壁１６を設けて燃焼室１内にタンブル流を生起し、中央ポート３０の上顎部３４に排気（外部ＥＧＲ）の流れを指向するガイド壁３５を設けて生起されたタンブル流を強化するようにしてもよい。
【０１１６】
さらに、第１実施形態〜第５実施形態において、吸気ポート１０に接続する吸気通路に過給器（過給手段）を設け、高負荷運転時などに過給して吸気の充填効率を向上させ、出力の向上を図るようにしてもよい。特に第３実施形態においては、吸気の充填効率が向上すると、吸気中の新気量に対する中央ポート３０からの排気（外部ＥＧＲガス）の量をより少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】第１実施形態の内燃機関の構成を示す図である。
【図２】コントローラが行う制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】車両の運転状態とバルブタイミング制御との関係を示す図である。
【図４】第１バルブタイミング制御と第２バルブタイミング制御を示す図である。
【図５】連通開閉弁制御処理とタンブル制御弁制御処理について説明する。
【図６】燃焼室内での吸気と排気の流れを示す図である。
【図７】第２実施形態の内燃機関におけるバルブタイミング制御を示す図である。
【図８】第３実施形態の内燃機関の構成を示す図である。
【図９】第４実施形態の内燃機関の構成を示す図である。
【図１０】機械圧縮比の制御を示す図である。
【図１１】ピストンのサイドスラスト荷重の低減について説明する図である。
【図１２】ピストンの構成を示す図である。
【図１３】ピストンストロークのロングストローク化を説明する図である。
【図１４】第５実施形態の内燃機関の吸気弁を駆動する可変動弁装置を示す図である。
【図１５】吸気弁のバルブ特性（リフト量及び作動角）を示す図である。
【図１６】吸気弁の制御を示す図である。
【図１７】排気弁と中央弁を同一のカムシャフトで駆動する構成を示す図である。
【図１８】燃焼室内にガス流動を生起する他の実施例を示す図である。
【図１９】燃焼室内にガス流動を生起する他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００  内燃機関
１０  吸気ポート（吸気通路）
１１  吸気弁
１１ａ  動弁装置
１３  隔壁
１３ａ  上側通路
１３ｂ  下側通路
１４  タンブル制御弁（吸気通路側弁機構）
１６  ガイド壁（吸気通路側ガイド壁）
２０  排気ポート（排気通路）
２１  排気弁
３０  中央ポート（中央通路）
３１  中央弁
３２  隔壁
３３  タンブル制御弁（中央通路側弁機構）
３５  ガイド壁（中央通路側ガイド壁）
４０  連通管
４１  連通開閉弁（制御手段）
７０  コントローラ
１１０  圧縮比可変機構
１１１  アッパリンク
１１２  ロアリンク
１１３  コントロールリンク
１２０  クランクシャフト
１２３  カウンターウェイト
１４１  コントロールシャフト
１４４  アクチュエータ
２００  可変動弁装置（可変動弁手段）
２１０  揺動カム
２２１  駆動軸
２２２  偏心カム
２２３  第１リンク
２２６  ロッカアーム
２２８  第２リンク
２３１  制御軸
【図１】
2009103037.tif 000004
【図２】
2009103037.tif 000005
【図３】
2009103037.tif 000006
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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