(57)【要約】【課題】予混合圧縮自着火内燃機関の燃焼に伴う騒音のレベルを低下させること。【解決手段】この内燃機関１０は、第１吸気通路（第１インテークマニホールド４１Ａ及び第１吸気ポート３１Ａ）と、第２吸気通路（第２インテークマニホールド４１Ｂ及び第２吸気ポート３１Ｂ）と、を有する。第１吸気通路には排気還流管６１を介して外部ＥＧＲガスが流入する。第２吸気弁３２Ｂは排気行程において開弁させられ、燃焼ガス（内部ＥＧＲガス）が第２吸気通路に流出する。吸気行程中、外部ＥＧＲガスと新気とが第１吸気通路から燃焼室内に流入し、内部ＥＧＲガスと新気とが第２吸気通路から燃焼室内に流入する。その結果、燃焼室内には外部ＥＧＲガスを含む第１高温領域と、高温の内部ＥＧＲガスを含む第２高温領域と、が形成される。従って、自着火燃焼が第２高温領域において先に開始し、その後、第１高温領域において開始するので、自着火燃焼が緩慢となる。【選択図】  図２
2009167868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、
前記燃焼室に接続されたガス通路を形成する第１吸気通路と、
開弁時に前記第１吸気通路と前記燃焼室とを連通させるとともに閉弁時に同第１吸気通路と同燃焼室との連通を遮断する第１吸気弁と、
前記燃焼室に接続されるとともに前記第１吸気通路が形成するガス通路とは別の独立したガス通路を形成する第２吸気通路と、
開弁時に前記第２吸気通路と前記燃焼室とを連通させるとともに閉弁時に同第２吸気通路と同燃焼室との連通を遮断する第２吸気弁と、
前記燃焼室に接続されるとともに同燃焼室にて生成された既燃ガスを通流させる排ガス通路を形成する排気通路と、
一端が前記排気通路に接続された外部ＥＧＲ用通路と、
を備え、前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路を通して前記燃焼室内に供給された新気を含むガスを使用して同燃焼室内に燃料の分布が均質な混合気を形成し、同燃焼室において同形成された混合気を圧縮することにより自着火させる予混合圧縮自着火内燃機関であって、
前記外部ＥＧＲ用通路の他端は前記第２吸気通路に接続されることなく前記第１吸気通路に接続され、且つ、
前記機関の排気行程内における第１タイミングにて前記第２吸気弁を閉弁状態から開弁状態へと変化させることにより既燃ガスを前記燃焼室から前記第２吸気通路に流出させ、その後の第２タイミングにて前記第１吸気弁を閉弁状態から開弁状態へと変化させることにより前記外部ＥＧＲ用通路を通過した既燃ガスを前記第１吸気通路を介して前記燃焼室に流入させるとともに、前記第２吸気通路に流出させた前記既燃ガスを同第２吸気通路を介して同燃焼室に再流入させる吸気弁制御手段を備える、
予混合圧縮自着火内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の予混合圧縮自着火内燃機関において、
前記第１吸気通路は、同第１吸気通路を介して前記燃焼室に流入するガスにより同燃焼室内に所定方向のガスの流れを形成するように構成され、
前記第２吸気通路は、同第２吸気通路を介して前記燃焼室に流入するガスにより同燃焼室内に前記所定方向と略平行なガスの流れを形成するように構成された予混合圧縮自着火内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の予混合圧縮自着火内燃機関であって、
前記第１吸気通路を介して前記燃焼室に流入する総てのガスの重量に対する前記外部ＥＧＲ用通路を通過した後に同第１吸気通路を介して同燃焼室に流入する前記既燃ガスの重量の比である外部ＥＧＲ率を前記機関の運転状態に応じて変更する外部ＥＧＲ率変更手段を備え、
前記吸気弁制御手段は、前記第１タイミングを変化させることにより、前記第２吸気通路を介して前記燃焼室に流入する総てのガスの重量に対する同第２吸気通路を介して同燃焼室に再流入する前記既燃ガスの重量の比である内部ＥＧＲ率を、前記変更される外部ＥＧＲ率に一定の係数を乗じた値と一致させるように構成された予混合圧縮自着火内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に燃料の分布が均質な混合気を形成し、同形成された混合気を同燃焼室内にて圧縮することにより自着火させる予混合圧縮自着火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気と燃料とを含む均質な（燃料濃度が均一な）混合気を燃焼室に形成し、その混合気を同燃焼室内にて圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火内燃機関が知られている。この予混合圧縮自着火内燃機関においては、空燃比を極めて大きな空燃比（超リーン）とし且つ圧縮比を高くすることができる。従って、広い運転領域で予混合圧縮自着火運転を行うことができれば、燃費を改善することができるとともに窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と表記する。）の排出量を低減することができると考えられている。
【０００３】
ところで、自着火による燃焼（自着火燃焼）においては、圧縮された混合気は多数の着火点にてほぼ同時に着火され、極めて短期間のうちに燃焼する。このため、特に燃料量が多い高負荷運転領域において、燃焼室内の圧力（筒内圧力）が急激に上昇する。その結果、ノッキングに類似する現象が生じ、燃焼音（騒音）が大きくなる。
【０００４】
一方、自着火による燃焼を緩慢に進ませることができれば、筒内圧力の上昇率は低下するから、燃焼音を小さくすることができる。このため、従来の予混合圧縮自着火内燃機関は、排気行程において燃焼室から排出された高温の既燃ガス（外部ＥＧＲガス）を吸気行程において二つの吸気ポートのうちの一つから導入するとともに他の吸気ポートから低温の空気（新気）を導入することにより、燃焼室内に温度勾配が大きくなる領域（外部ＥＧＲガス層と空気層とが接する領域）を形成し、その領域に燃料を噴射するようになっている。これによれば、温度の高い領域から温度勾配に従って温度の低い領域へと順次自着火燃焼が進むので、急激な燃焼を抑制することができると考えられている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２１４７４１号公報（段落番号００２８及び００２９、段落番号００４４乃至００４９）
【０００５】
しかしながら、上記従来技術によると、実際には自着火燃焼を緩慢にし難いので、騒音を十分に低減できないという問題がある。この理由は次のように考えられる。
【０００６】
温度の高い領域において自着火タイミングは早くなる。ところが、その温度の高い領域を形成するために使用されるＥＧＲガス自体は不活性ガスであるから、自着火タイミングを遅らせるように作用する。その結果、空気が多く存在する低温領域における自着火タイミングと、外部ＥＧＲガスが多く存在する高温領域における自着火タイミングと、の間に時間的な差が発生し難い。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的の一つは、温度の異なる二種類の既燃ガス（後述する、内部ＥＧＲガス及び外部ＥＧＲガス）を用いて、高温領域と低温領域とを有し且つ均質な燃料分布を有する混合気を燃焼室内に形成することにより自着火燃焼を緩慢に行わせ、以って、発生する騒音レベルが低い予混合圧縮自着火内燃機関を提供することにある。
【０００８】
具体的に述べると、本発明による予混合圧縮自着火内燃機関は、
燃焼室と、
前記燃焼室に接続されたガス通路を形成する第１吸気通路と、
開弁時に前記第１吸気通路と前記燃焼室とを連通させるとともに閉弁時に同第１吸気通路と同燃焼室との連通を遮断する第１吸気弁と、
前記燃焼室に接続されるとともに前記第１吸気通路が形成するガス通路とは別の独立したガス通路を形成する第２吸気通路と、
開弁時に前記第２吸気通路と前記燃焼室とを連通させるとともに閉弁時に同第２吸気通路と同燃焼室との連通を遮断する第２吸気弁と、
前記燃焼室に接続されるとともに同燃焼室にて生成された既燃ガスを通流させる排ガス通路を形成する排気通路と、
一端が前記排気通路に接続された外部ＥＧＲ用通路と、
を備え、前記第１吸気通路及び前記第２吸気通路を通して前記燃焼室内に供給された新気を含むガスを使用して同燃焼室内に燃料の分布が均質な混合気を形成し、同燃焼室において同形成された混合気を圧縮することにより自着火させる予混合圧縮自着火内燃機関であって、
前記外部ＥＧＲ用通路の他端は前記第２吸気通路に接続されることなく前記第１吸気通路に接続され、且つ、
前記機関の排気行程内における第１タイミングにて前記第２吸気弁を閉弁状態から開弁状態へと変化させることにより既燃ガスを前記燃焼室から前記第２吸気通路に流出させ、その後の第２タイミングにて前記第１吸気弁を閉弁状態から開弁状態へと変化させることにより前記外部ＥＧＲ用通路を通過した既燃ガスを前記第１吸気通路を介して前記燃焼室に流入させるとともに、前記第２吸気通路に流出させた前記既燃ガスを同第２吸気通路を介して同燃焼室に再流入させる吸気弁制御手段を備える。
【０００９】
これによれば、吸気行程中、「外部ＥＧＲ用通路を通過した既燃ガス（以下、「外部ＥＧＲガス」とも称呼する。）」が第１吸気通路を通して新気とともに燃焼室内に流入する。更に、排気行程中の第１タイミングにて第２吸気弁が開弁させられることにより「外部ＥＧＲガスよりも高温の既燃ガス（以下、「内部ＥＧＲガス」と称呼する。）」が第２吸気通路内に流出する。そして、吸気行程中、その流出した内部ＥＧＲガスは新気とともに第２吸気通路（第１吸気通路とは独立した通路）を介して燃焼室に再流入する。内部ＥＧＲガスは外部ＥＧＲ用通路を通過していない既燃ガスであり、且つ、その既燃ガスが生成された時点から燃焼室内に流入する時点までの時間が外部ＥＧＲガスよりも短い。従って、内部ＥＧＲガスは外部ＥＧＲガスよりも高温である。
【００１０】
この結果、燃焼室内には「外部ＥＧＲガスを多量に含む第１高温領域」と、その第１高温領域よりも高温の領域である「内部ＥＧＲガスを多量に含む第２高温領域」とが形成される。この第１高温領域及び第２高温領域は、何れも既燃ガス（ＥＧＲガス）を多量に含む領域である。従って、既燃ガスが不活性ガスであることによる自着火タイミングの遅れは第１高温領域及び第２高温領域の何れでも発生する。この結果、相対的に温度が高い第２高温領域における自着火タイミングの方が相対的に温度の低い第１高温領域における自着火タイミングよりも先に発生する。従って、燃焼が緩慢に進行するので、騒音レベルが低下する。
【００１１】
この場合、
前記第１吸気通路は、同第１吸気通路を介して前記燃焼室に流入するガスにより同燃焼室内に所定方向のガスの流れを形成するように構成され、
前記第２吸気通路は、同第２吸気通路を介して前記燃焼室に流入するガスにより同燃焼室内に前記所定方向と略平行なガスの流れを形成するように構成されていることが好適である。
【００１２】
これによれば、外部ＥＧＲガスを多量に含む第１高温領域と内部ＥＧＲガスを多量に含む第２高温領域とを燃焼室内に明瞭に形成することができる。
【００１３】
更に、本発明による予混合圧縮自着火内燃機関は、
「前記第１吸気通路を介して前記燃焼室に流入する総てのガスの重量」に対する「前記外部ＥＧＲ用通路を通過した後に同第１吸気通路を介して同燃焼室に流入する前記既燃ガスの重量」の比である外部ＥＧＲ率を前記機関の運転状態に応じて変更する外部ＥＧＲ率変更手段を備え、
前記吸気弁制御手段は、前記第１タイミングを変化させることにより、「前記第２吸気通路を介して前記燃焼室に流入する総てのガスの重量」に対する「同第２吸気通路を介して同燃焼室に再流入する前記既燃ガスの重量」の比である内部ＥＧＲ率を、前記変更される外部ＥＧＲ率に一定の係数を乗じた値と一致させるように構成されることが好適である。即ち、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率との比が一定値となるように、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率を変更することが好適である。
【００１４】
例えば、機関の負荷が小さい場合、機関が暖機完了前である場合及び新気が低温である場合等において、既燃ガス量を増大することにより混合気の温度を上昇させれば、安定した自着火燃焼を実現することができる。このように既燃ガス量を増大する場合、外部ＥＧＲ率のみを増大させると、外部ＥＧＲガスを多量に含む第１高温領域における自着火タイミングが場合により早くなる。一方、内部ＥＧＲガスを含む第２高温領域における自着火タイミングは変化しない。この結果、第１高温領域における自着火タイミングが第２高温領域における自着火タイミングに近づくから、筒内圧力の上昇率が増大し、騒音レベルが大きくなる虞がある。
【００１５】
これに対し、上記構成のように、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率との比を一定値に維持すれば、混合気全体に含まれる既燃ガス量を増大しながら、第２高温領域における自着火タイミングと第１高温領域における自着火タイミングとの間の時間差を維持することができる。この結果、機関が発生する騒音レベルを低い値に維持することができる。なお、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率との上記比は「１」であること、即ち、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率とは常に同じ率となるように、外部ＥＧＲ率に応じて前記第１タイミングを変化させることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による内燃機関の各実施形態について説明する。各実施形態の内燃機関は、総ての運転領域において燃焼室内に均質な混合気（燃料濃度（燃料の空間分布）が一様な混合気である「均質混合気」）を形成し、その混合気を燃焼室内にて圧縮することにより自着火させて燃焼させる「予混合圧縮自着火運転」を行い得る多気筒（本例では、直列４気筒）ピストン往復動型内燃機関である。
【００１７】
なお、本発明による予混合圧縮自着火内燃機関は、一部の運転領域において４サイクル予混合圧縮自着火運転を行い、他の運転領域において燃焼室内に混合気を形成し、その混合気を火花により点火して燃焼させる４サイクル火花点火運転を行う内燃機関であってもよい。更に、本発明による予混合圧縮自着火内燃機関は、一部の運転領域において４サイクル予混合圧縮自着火運転を行い、他の運転領域において「圧縮により高圧となった空気を含むガス中に燃料を噴射して燃焼させる４サイクル拡散燃焼運転」を行う内燃機関であってもよい。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る予混合圧縮自着火内燃機関１０の燃焼室近傍の部材を切断した断面図である。図２は、機関１０のシリンダヘッドの上方から見た燃焼室及び燃焼室近傍を示す概念図である。なお、図１及び図２は特定の気筒の構造を示しているが、他の気筒も同様の構造を備えている。
【００１９】
この機関１０は、図１に示したように、シリンダブロック部２０と、シリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に空気（新気）を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０と、排気還流部（外部ＥＧＲ用通路部）６０と、を備えている。
【００２０】
シリンダブロック部２０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含んでいる。シリンダブロック部２０は円筒状のシリンダボア２１を形成している。ピストン２２はシリンダボア２１内に収容されている。ピストン２２は、シリンダボア２１に沿って往復動し、コネクティングロッド２３を介して図示しないクランク軸を回転させるようになっている。
【００２１】
シリンダヘッド部３０は、シリンダブロック部２０の上部に固定されている。シリンダヘッド部３０の下面であってシリンダボア２１の直上に位置する部分、シリンダボア２１（シリンダ壁面）及びピストン２２の上面は燃焼室２４を形成している。
【００２２】
以下、説明を簡単にするため、次のように領域を定義する（図１及び図２を参照。）。
シリンダボア２１の中心軸線ＣＬを含む一つの平面である「第１平面ＰＬ１」により、燃焼室２４を二つの領域に分割する（第１平面ＰＬ１はシリンダ配列方向に沿った平面である。）。この二つの領域のそれぞれの断面形状は半円である。更に、第１平面ＰＬ１に直交する平面であって中心軸線ＣＬを通る平面である「第２平面ＰＬ２」により、燃焼室２４を二つの半円状領域に分割する。この二つの領域のそれぞれの断面形状も半円である。
（１）第１領域Ａｒ１…図２において第１平面ＰＬ１よりも右側且つ第２平面ＰＬ２よりも上側の領域。
（２）第２領域Ａｒ２…図２において第１平面ＰＬ１よりも左側且つ第２平面ＰＬ２よりも上側の領域。
（３）第３領域Ａｒ３…図２において第１平面ＰＬ１よりも左側且つ第２平面ＰＬ２よりも下側の領域。
（４）第４領域Ａｒ４…図２において第１平面ＰＬ１よりも右側且つ第２平面ＰＬ２よりも下側の領域。
【００２３】
シリンダヘッド部３０には、燃焼室２４に連通する吸気ポート３１が形成されている。吸気ポート３１はシリンダヘッド部３０の下面であって燃焼室２４の上部に開口３１ａを形成している。以下、この開口を「吸気ポート開口３１ａ」と称呼する。吸気ポート３１は、図１の矢印Ａにより示したように、吸気ポート３１を通して燃焼室２４内に流入する空気にタンブル流（順方向のタンブル流、順タンブル、縦スワール）を発生させる形状を有している。このタンブル流は、第２平面ＰＬ２と略平行となるように形成される。
【００２４】
図２から理解されるように、吸気ポート３１は一つの燃焼室２４に対して二つ備えられている。一対の吸気ポート開口３１ａ，３１ａのうちの一つは、第２領域Ａｒ２内に形成されている。以下、第２領域Ａｒ２内に吸気ポート開口３１ａを形成する吸気ポート３１を「第１吸気ポート３１Ａ」とも称呼する。一対の吸気ポート開口３１ａ，３１ａのうちの他の一つは、第３領域Ａｒ３内に形成されている。以下、第３領域Ａｒ３内に吸気ポート開口３１ａを形成する吸気ポート３１を「第２吸気ポート３１Ｂ」とも称呼する。
【００２５】
従って、第１吸気ポート３１Ａは、第１吸気ポート３１Ａを介して燃焼室２４に流入するガスにより、燃焼室２４の第２領域Ａｒ２及び第１領域Ａｒ１内に所定方向のガスの流れ（第２平面ＰＬ２と略平行な方向のタンブル流）を形成するように構成されている。第２吸気ポート３１Ｂは、第２吸気ポート３１Ｂを介して燃焼室２４に流入するガスにより、燃焼室２４の第３領域Ａｒ３及び第４領域Ａｒ４内に前記所定方向と略平行なガスの流れ（第２平面ＰＬ２と略平行な方向のタンブル流）を形成するように構成されている。
【００２６】
再び、図１を参照すると、吸気弁３２は、シリンダヘッド部３０に移動可能に保持されている。吸気弁３２は吸気弁駆動機構３２ａにより移動されるようになっている。吸気弁駆動機構３２ａは、図示しない電磁機構を備え、駆動信号に応答して吸気弁３２を初期位置から最大リフト位置まで移動させるようになっている。
【００２７】
吸気弁３２が燃焼室２４側に移動させられることにより吸気ポート３１と燃焼室２４とが連通する状態を、吸気弁３２が開弁している状態にあるという。吸気弁３２が初期位置に移動させられることにより吸気ポート３１と燃焼室２４との連通が遮断される状態を、吸気弁３２が閉弁している状態にあるという。図２に示したように、「第１吸気ポート３１Ａ」に対して備えられた吸気弁３２を、以下「第１吸気弁３２Ａ」とも称呼する。同様に、「第２吸気ポート３１Ｂ」に対して備えられた吸気弁３２を、以下「第２吸気弁３２Ｂ」とも称呼する。
【００２８】
シリンダヘッド部３０には、燃焼室２４に連通する排気ポート３３が形成されている。排気ポート３３はシリンダヘッド下面であって燃焼室２４の上部に開口３３ａを形成している。以下、この開口を「排気ポート開口３３ａ」と称呼する。
【００２９】
図２から理解されるように、排気ポート３３は一つの燃焼室２４に対して二つ備えられている。一対の排気ポート開口３３ａ，３３ａのうちの一つは、第１領域Ａｒ１内に形成されている。一対の排気ポート開口３３ａ，３３ａのうちの他の一つは、第４領域Ａｒ４内に形成されている。
【００３０】
再び、図１を参照すると、排気弁３４は、シリンダヘッド部３０に移動可能に保持されている。排気弁３４は排気弁駆動機構３４ａにより移動されるようになっている。排気弁駆動機構３４ａは、図示しない電磁機構を備え、駆動信号に応答して排気弁３４を初期位置から最大リフト位置まで移動させるようになっている。なお、排気弁３４が燃焼室２４側に移動させられることにより排気ポート３３と燃焼室２４とが連通する状態を、排気弁３４が開弁している状態にあるという。排気弁３４が初期位置に移動させられることにより排気ポート３３と燃焼室２４との連通が遮断される状態を、排気弁３４が閉弁している状態にあるという。
【００３１】
燃料噴射弁３５は、その噴孔が燃焼室２４に露呈するようにシリンダヘッド部３０に固定されている。燃料噴射弁３５は、駆動信号（噴射指示信号）に応答して開弁することにより、噴孔から燃焼室２４内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁（直噴弁）である。燃料噴射弁３５は、第２領域Ａｒ２と第３領域Ａｒ３とに跨る領域（一対の吸気ポート開口３１ａ，３１ａの間）であって、一対の吸気ポート開口３１ａ，３１ａよりも燃焼室２４の外周側に配置されている。燃料噴射弁３５は、噴孔を頂点とする円錐状に燃料を噴射する。その円錐の中心軸は、燃焼室２４の上方から見た場合、第１平面ＰＬ１に直交し、且つ、第２平面ＰＬ２に一致している。更に、その中心軸が伸びる向きは、シリンダヘッド部３０の下面からピストン２２の頂面に向かう方向の成分を有する。
【００３２】
点火プラグ３６は、その火花発生部が燃焼室２４を形成するシリンダヘッド部３０の下面の領域の中央部に露呈するように、シリンダヘッド部３０に固定されている。イグナイタ３７は、点火プラグ３６に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含んでいる。イグナイタ３７は点火プラグ３６と接続された状態にて、シリンダヘッド部３０に固定されている。イグナイタ３７は、点火指示信号に応答して点火用火花を点火プラグ３６の火花発生部に発生させるようになっている。
【００３３】
吸気系統４０は、図示しない吸気ダクトと、その吸気ダクトが接続された図示しないサージタンクと、そのサージタンクから分岐した複数のインテークマニホールド４１と、を含んでいる。即ち、各インテークマニホールド４１の一端はサージタンクに接続され、各インテークマニホールド４１の他端は一つの吸気ポート３１に接続されている。
【００３４】
図２に示したように、第１吸気ポート３１Ａに接続されたインテークマニホールド４１は「第１インテークマニホールド４１Ａ」とも称呼される。同様に、第２吸気ポート３１Ｂに接続されたインテークマニホールド４１は「第２インテークマニホールド４１Ｂ」とも称呼される。更に、第１吸気ポート３１Ａ及び第１インテークマニホールド４１Ａから構成される吸気通路は「第１吸気通路」とも称呼され、第２吸気ポート３１Ｂ及び第２インテークマニホールド４１Ｂから構成される吸気通路は「第２吸気通路」とも称呼される。
【００３５】
このように、第１吸気通路及び第２吸気通路は、サージタンクを通して新気（空気）を燃焼室２４に供給する通路である。但し、第１吸気通路内の新気を含むガスが第２吸気通路内に侵入することはなく、同様に、第２吸気通路内の新気を含むガスが第１吸気通路内に侵入することはない。即ち、第２吸気通路は、第１吸気通路が形成するガス通路とは別の独立したガス通路を形成している。
【００３６】
図示しない吸気ダクトには図示しないスロットル弁が回動可能に保持されている。スロットル弁は図示しないスロットル弁アクチュエータにより回転させられて吸気通路断面積を変更することにより、燃焼室２４に供給される新気の量（吸入空気量）を変更できるようになっている。
【００３７】
排気系統５０は、複数のエグゾーストマニホールド５１を含んでいる。各エグゾーストマニホールド５１の一端は一つの排気ポート３３に接続され、各エグゾーストマニホールド５１の他端は集合して図示しない集合部を形成している。その集合部は図示しない排気管に接続されている。各エグゾーストマニホールド５１及び排気管は排気通路を構成している。排気管には図示しない三元触媒が配設されている。
【００３８】
排気還流部６０は、外部ＥＧＲ用通路を形成する排気還流管６１と、ＥＧＲバルブ６２と、を備えている。
【００３９】
排気還流管６１の一端はエグゾーストマニホールド５１（又は、排気管）に接続されている。排気還流管６１の他端は第１インテークマニホールド４１Ａ（一つの燃焼室２４に接続された一対の吸気ポート３１，３１のうちの一方である第１吸気ポート３１Ａに接続されたインテークマニホールド４１Ａ）のみに接続されている。即ち、排気還流管６１は第２インテークマニホールド４１Ｂには接続されていない。換言すると、排気還流管６１により形成される外部ＥＧＲ用通路は、第２吸気通路に接続されることなく、第１吸気通路にのみ接続されている。
【００４０】
ＥＧＲバルブ６２は、駆動信号（指示信号）に応答して排気還流管６１の流路断面積を変更するようになっている。ＥＧＲバルブ６２は、外部ＥＧＲ率変更手段の一部を構成する。
【００４１】
更に、機関１０は図示しない電気制御装置を備えている。電気制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータである。電気制御装置は、吸気弁駆動機構３２ａ、排気弁駆動機構３４ａ、燃料噴射弁３５、イグナイタ３７及びＥＧＲバルブ６２等に対して対応する駆動信号（指示信号）を送出するようになっている。なお、電気制御装置はＥＧＲバルブ６２の開度を「０」でない所定の開度に設定している。
【００４２】
次に、上記のように構成された機関１０の作動について説明する。この機関１０は、上述したように４気筒４サイクル機関である。従って、機関１０の各気筒はクランク軸が７２０°回転する毎に吸気行程・圧縮行程・膨張行程・排気行程を繰り返す。
【００４３】
いま、機関１０が圧縮行程（吸気下死点から圧縮上死点までの期間）にあると仮定する。後述するように、この圧縮行程において均質混合気が燃焼室２４内にて圧縮される。その結果、均質混合気は圧縮上死点近傍にて自着火することによって燃焼を開始する。
【００４４】
これにより、機関１０は膨張行程（圧縮上死点から膨張下死点までの期間）に入る。この膨張行程の初期において燃焼室２４内の混合気の燃焼が進行する。その結果、膨張行程中期から後期において燃焼室２４内には「既燃ガス（燃焼ガス）」が発生する。
【００４５】
その後、図３に示したように、膨張下死点近傍の排気弁開弁タイミングＥｘＯになると、電気制御装置は排気弁駆動機構３４ａに駆動信号を送出し、それにより排気弁３４を開弁させる。この結果、既燃ガスが排気ポート３３を通して燃焼室２４内部から燃焼室２４の外部の排気通路へと排出される。即ち、排気行程が実質的に開始する。
【００４６】
更に、時間が経過して機関１０のクランク角が排気上死点前の所定のクランク角θ１（ＢＴＤＣθ１、θ１＞０）に一致する「排気弁閉弁タイミングＥｘＣ」になると、電気制御装置は排気弁駆動機構３４ａに駆動信号を送出し、それにより排気弁３４を閉弁させる。これにより、燃焼室２４から排気ポート３３への既燃ガスの排出は終了する。
【００４７】
一方、機関１０のクランク角が排気上死点前の所定のクランク角θ２（ＢＴＤＣθ２、θ２＞θ１＞０）に一致する「第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏ」になると、電気制御装置は第２吸気弁３２Ｂを駆動する吸気弁駆動機構３２ａに駆動信号を送出し、それにより第２吸気弁３２Ｂを開弁させる。このクランク角θ２は、クランク角θ１よりも大きく、燃焼室２４内に既燃ガスが残存している時期（既燃ガスが排気ポート３３を含む排気通路側へ総て排出される前の時期）に選択されている。従って、燃焼室２４内の既燃ガスが燃焼室２４から第２吸気ポート３１Ｂ及び第２インテークマニホールド４１Ｂ（即ち、第２吸気通路）へと流出する。但し、第２吸気通路に流出した既燃ガス（即ち、内部ＥＧＲガス）が第１吸気通路と第２吸気通路との接続部であるサージタンクを通して第１吸気通路に侵入する前に次の吸気行程が開始する。なお、第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏは便宜上「第１タイミング」とも称呼される。
【００４８】
機関１０のクランク角が排気上死点前の所定のクランク角θ３（ＢＴＤＣθ３、θ３＞０、θ３＜θ１）に一致する「第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏ」になると、電気制御装置は第１吸気弁３２Ａを駆動する吸気弁駆動機構３２ａに駆動信号を送出し、それにより第１吸気弁３２Ａを開弁させる。このクランク角θ３は略「０」である。換言すると、第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏは排気上死点に極めて近い時期であり、第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏにおいて既燃ガスは燃焼室２４内に実質的に残存していない。なお、第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏは便宜上「第２タイミング」とも称呼される。
【００４９】
この第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏ以降、第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂが共に開弁状態に維持され、ピストン２２は排気上死点から吸気下死点に向けて下降する。即ち、吸気行程（排気上死点から吸気下死点までの間の期間）が開始する。
【００５０】
この吸気行程において、エグゾーストマニホールド５１には着目している特定の気筒の燃焼室２４及び他の気筒の燃焼室２４から流出した既燃ガスが残存している。従って、第１インテークマニホールド４１Ａ及び第１吸気ポート３１Ａ（即ち、第１吸気通路）を介して「新気及び排気還流管６１を通過した既燃ガス（外部ＥＧＲガス）」が燃焼室２４内に流入する。更に、電気制御装置は吸気行程の所定の燃料噴射タイミングにて燃料噴射弁３５を開弁する。これにより、所定量の燃料が燃焼室２４内に噴射される。
【００５１】
更に、この吸気行程において、第２インテークマニホールド４１Ｂ及び第２吸気ポート３１Ｂ（即ち、第２吸気通路）を介して「新気及び第２吸気通路に流出させられていた既燃ガス（内部ＥＧＲガス）」が燃焼室２４内に流入する。
【００５２】
ところで、電気制御装置は、外部ＥＧＲ率が機関１０の運転状態に応じた所定率となるようにＥＧＲバルブ６２の開度を調節している。外部ＥＧＲ率とは下記の（１）式により示される。（１）式において、Ｇａ１は第１吸気通路を通して燃焼室２４内に流入する新気の重量であり、ＥＧＲ１は第１吸気通路を通して燃焼室２４内に流入する外部ＥＧＲガスの重量である。
外部ＥＧＲ率＝ＥＧＲ１／（Ｇａ１＋ＥＧＲ１）  …（１）
即ち、外部ＥＧＲ率は、「第１吸気通路を介して燃焼室２４に流入する総てのガスの重量（Ｇａ１＋ＥＧＲ１）」に対する「外部ＥＧＲ用通路を通過した後に第１吸気通路を介して燃焼室２４に流入する既燃ガスの重量（ＥＧＲ１）」の比である。このように、電気制御装置は「外部ＥＧＲ率変更手段」を備えている。なお、電気制御装置は、第１吸気通路を通して燃焼室２４内に流入する新気の重量Ｇａ１を直接又は間接的に計測する流量計を備えている。
【００５３】
更に、電気制御装置は、内部ＥＧＲ率が外部ＥＧＲ率と一致するように第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを調節している。即ち、電気制御装置は吸気弁制御手段（内部ＥＧＲ率変更手段）を備えている。
【００５４】
内部ＥＧＲ率は下記の（２）式により示される。（２）式において、Ｇａ２は第２吸気通路を通して燃焼室２４内に流入する新気の重量であり、ＥＧＲ２は第２吸気通路を通して燃焼室２４内に再流入する内部ＥＧＲガスの重量である。
内部ＥＧＲ率＝ＥＧＲ２／（Ｇａ２＋ＥＧＲ２）  …（２）
即ち、内部ＥＧＲ率は、「第２吸気通路を介して燃焼室２４に流入する総てのガスの重量（Ｇａ２＋ＥＧＲ２）」に対する「第２吸気通路に流出された後に第２吸気通路を介して燃焼室２４に再流入する既燃ガスの重量（ＥＧＲ２）」の比である。なお、電気制御装置は、第２吸気通路を通して燃焼室２４内に流入する新気の重量Ｇａ２を直接又は間接的に計測する流量計を備えている。
【００５５】
より具体的に述べると、電気制御装置は運転状態（例えば、冷却水温度及び機関の負荷等）に応じＥＧＲバルブ６２の開度を増大して外部ＥＧＲ率を増大させるとき、第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを進角させる。即ち、図３の矢印Ａにより示したように、上記クランク角θ２を増大させる。これにより排気行程中に第２吸気通路内に流出する既燃ガス量が増大するので、吸気行程中に第２吸気通路を介して燃焼室２４内に再流入する既燃ガス量が増大し、内部ＥＧＲ率が増大する。なお、このクランク角θ２の進角量は、外部ＥＧＲ率に応じてマップ化されている。
【００５６】
この結果、図４に示したように、燃焼室２４の第１領域Ａｒ１及び第２領域Ａｒ２（第２平面ＰＬ２よりも第１吸気弁３２Ａ側の空間）には、「外部ＥＧＲガスを多量に含み且つ内部ＥＧＲガスを含まない混合気（混合気層）Ｍｘ１」が形成される。更に、燃焼室２４の第３領域Ａｒ３及び第４領域Ａｒ４（第２平面ＰＬ２よりも第２吸気弁３２Ｂ側の空間）には、「内部ＥＧＲガスを多量に含み且つ外部ＥＧＲガスを含まない混合気（混合気層）Ｍｘ２」が形成される。即ち、燃焼室２４内には「外部ＥＧＲガスを多量に含む第１高温領域（Ｍｘ１）」と「内部ＥＧＲガスを多量に含む第２高温領域（Ｍｘ２）」とが形成される。ところで、内部ＥＧＲガスは外部ＥＧＲ用通路を通過していない既燃ガスであり、且つ、その既燃ガスが生成された時点から燃焼室２４内に流入する時点までの時間が外部ＥＧＲガスよりも短い。従って、内部ＥＧＲガスは外部ＥＧＲガスよりも高温であるから、第２高温領域のガスの温度は第１高温領域のガスの温度よりも高い。
【００５７】
その後、図３に示したように、機関１０のクランク角が吸気下死点近傍のクランク角に一致する「第１吸気弁閉弁タイミングＩｎ１Ｃ及び第２吸気弁閉弁タイミングＩｎ２Ｃ」になると、電気制御装置は第１吸気弁３２Ａを駆動する吸気弁駆動機構３２ａ及び第２吸気弁３２Ｂを駆動する吸気弁駆動機構３２ａのそれぞれに駆動信号を送出し、それにより第１吸気弁３２Ａ及び第２吸気弁３２Ｂをそれぞれ閉弁させる。本例において、第１吸気弁閉弁タイミングＩｎ１Ｃ及び第２吸気弁閉弁タイミングＩｎ２Ｃは同じタイミングに設定されている。この時点において吸気行程は実質的に終了し、圧縮行程が開始する。
【００５８】
その後、混合気は圧縮されるので機関１０のクランク角が圧縮上死点近傍になると、先ず、「内部ＥＧＲガスを多く含んでいて混合気の温度が早期に上昇する第２高温領域（混合気Ｍｘ２）」において自着火燃焼が開始する。その後、相対的に温度の低い第１高温領域（混合気Ｍｘ１）において自着火燃焼が開始する。この結果、燃焼室２４内の混合気全体が同時に自着火燃焼を開始する場合に比べ、燃焼が緩慢に進行する。従って、騒音レベルが低下する。
【００５９】
次いで、膨張行程（圧縮上死点から膨張下死点までの期間）が開始し、機関１０のクランク角が膨張下死点近傍のクランク角に一致する「排気弁開弁タイミングＥｘＯ」になると、電気制御装置は排気弁３４を駆動する吸気弁駆動機構３４ａに駆動信号を送出し、それにより排気弁３４を開弁させる。これにより、前述した排気行程が開始する。
【００６０】
以上、説明したように、機関１０は内部ＥＧＲガスと外部ＥＧＲガスとを利用して高温領域（第２高温領域）と空気よりは温度の高い低温領域（第１高温領域）を有し、且つ、燃料の分布は均質な混合気を燃焼室２４内に形成することができる。従って、機関１０は燃焼に伴う騒音のレベルを低下することができる。更に、機関１０は、内部ＥＧＲ率と外部ＥＧＲ率とを同じ値に維持しながら既燃ガス量（外部ＥＧＲガス量及び内部ＥＧＲガス量）を変更するので、騒音レベルを増大することなく、着火時期を自在に変更することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明による内燃機関の第２実施形態について説明する。図５に示したように、第２実施形態に係る内燃機関７０は、第１実施形態の燃料噴射弁（筒内噴射弁）３５に代えて二つの燃料噴射弁３５Ａ，３５Ｂを備え、それぞれの燃料噴射弁からの燃料噴射量を機関７０の運転状態に応じて相違させる点のみにおいて、第１実施形態に係る機関１０と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
【００６２】
燃料噴射弁３５Ａは、駆動信号（噴射指示信号）に応答して開弁することにより、第１吸気ポート３１Ａ内に燃料を噴射するように、図示しない機関７０のシリンダヘッドに固定されている。即ち、燃料噴射弁３５Ａはポート噴射弁である。以下、燃料噴射弁３５Ａは「第１燃料噴射弁３５Ａ」とも称呼される。
燃料噴射弁３５Ｂは、駆動信号（噴射指示信号）に応答して開弁することにより、第２吸気ポート３１Ｂ内に燃料を噴射するように、図示しない機関７０のシリンダヘッドに固定されている。即ち、燃料噴射弁３５Ｂもポート噴射弁である。以下、燃料噴射弁３５Ｂは「第２燃料噴射弁３５Ｂ」とも称呼される。
【００６３】
図６に示したように、機関７０の電気制御装置８０は、アクセルペダル操作量センサ８１、機関回転速度センサ８２及び冷却水温センサ８３と接続されている。電気制御装置８０は、第１実施形態に係る機関１０の電気制御装置と同様、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータである。
【００６４】
アクセルペダル操作量センサ８１は、図示しないアクセルペダルの操作量を検出し、そのアクセルペダル操作量Accpを表す信号を発生するようになっている。
機関回転速度センサ８２は、機関７０の回転速度を検出し、その機関回転速度ＮＥを表す信号を発生するようになっている。
冷却水温センサ８３は、機関７０の冷却水温を検出し、その冷却水温ＴＨＷを表す信号を発生するようになっている。
【００６５】
電気制御装置８０は、第１燃料噴射弁３５Ａ、第２燃料噴射弁３５Ｂ、ＥＧＲバルブ６２、第１吸気弁３２Ａを駆動する吸気弁駆動機構３２ａ、第２吸気弁３２Ｂを駆動する吸気弁駆動機構３２ａ及び一対の排気弁３４，３４を駆動する一対の排気弁駆動機構３４ａ，３４ａと接続され、これらに駆動信号を送出するようになっている。
【００６６】
次に、機関７０の作動について説明する。この機関７０の電気制御装置８０は、第１実施形態に係る機関１０の電気制御装置と同様にＥＧＲバルブ６２、第１吸気弁３２Ａを駆動する吸気弁駆動機構３２ａ、第２吸気弁３２Ｂを駆動する吸気弁駆動機構３２ａ及び一対の排気弁３４，３４を駆動する一対の排気弁駆動機構３４ａ，３４ａに駆動信号を送出する。従って、機関７０においても、燃焼室２４の第１領域Ａｒ１及び第２領域Ａｒ２に「外部ＥＧＲガスを多量に含み且つ内部ＥＧＲガスを含まない混合気Ｍｘ１」が形成され、燃焼室２４の第３領域Ａｒ３及び第４領域Ａｒ４に「内部ＥＧＲガスを多量に含み且つ外部ＥＧＲガスを含まない混合気Ｍｘ２」が形成される。その結果、自着火燃焼が緩慢に進行するので、燃焼に伴う騒音レベルが低下する。
【００６７】
更に、電気制御装置８０のＣＰＵは図７にフローチャートにより示した燃料噴射制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ７００から処理を開始し、以下に述べるステップ７１０乃至ステップ７４０の処理を順に行う。
【００６８】
ステップ７１０：ＣＰＵは、アクセルペダル操作量センサ８１が検出するアクセルペダル操作量Accpと、機関回転速度センサが検出する機関回転速度ＮＥと、をルックアップテーブルＭａｐＴＡＵ（Accp，ＮＥ）に適用することにより、総燃料噴射量ＴＡＵを求める。この総燃料噴射量ＴＡＵは、アクセルペダル操作量Accp及び機関回転速度ＮＥに基づいて定まる要求トルクを機関７０に発生させるために必要な燃料量である。従って、総燃料噴射量ＴＡＵは機関７０の負荷を表す。
【００６９】
ステップ７２０：ＣＰＵは、総燃料噴射量の分配係数ｋを、ステップ７１０にて求めた総燃料噴射量ＴＡＵとステップ７２０のブロック内に記載したルックアップテーブルとに基づいて求める。分配係数ｋは、総燃料噴射量ＴＡＵを、第１燃料噴射弁３５Ａから噴射される燃料量である燃料噴射量ＴＡＵ１（第１燃料噴射量ＴＡＵ１）と第２燃料噴射弁３５Ｂから噴射される燃料量である燃料噴射量ＴＡＵ２（第２燃料噴射量ＴＡＵ２）とに分配する比率を定めるための係数である。このステップ７２０によれば、総燃料噴射量ＴＡＵ（従って、機関７０の負荷）が所定値よりも大きい高負荷領域において、分配係数ｋは「０」から「１」までの範囲内にて次第に増大するように求められる。
【００７０】
ステップ７３０：ＣＰＵは下記の（３）式に従って第１燃料噴射量ＴＡＵ１を求める。
ＴＡＵ１＝（１＋ｋ）・ＴＡＵ／２    …（３）
ステップ７４０：ＣＰＵは下記の（４）式に従って第２燃料噴射量ＴＡＵ２を求める。
ＴＡＵ２＝（１−ｋ）・ＴＡＵ／２    …（４）
【００７１】
次いで、ＣＰＵはステップ７５０に進み、現時点が燃料噴射開始タイミングであるか否かを判定する。燃料噴射開始タイミングは吸気行程の初期におけるタイミングに定められている。そして、現時点が燃料噴射開始タイミングである場合、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｙｅｓ」と判定して以下に述べるステップ７６０及びステップ７７０の処理を実行し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。一方、現時点が燃料噴射開始タイミングでない場合、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７２】
ステップ７６０：ＣＰＵはステップ７３０にて求められた第１燃料噴射量ＴＡＵ１の燃料が第１燃料噴射弁３５Ａから噴射されるように、第１燃料噴射弁３５Ａに駆動信号を送出する。
ステップ７７０：ＣＰＵはステップ７４０にて求められた第２燃料噴射量ＴＡＵ２の燃料が第２燃料噴射弁３５Ｂから噴射されるように、第２燃料噴射弁３５Ｂに駆動信号を送出する。
【００７３】
この結果、前記高負荷領域において、第１燃料噴射量ＴＡＵ１は第２燃料噴射量ＴＡＵ２よりも大きくなる。更に、前記高負荷領域において、第２燃料噴射量ＴＡＵ２に対する第１燃料噴射量ＴＡＵ１の比は、負荷が大きくなるほど大きくなる。従って、前記高負荷領域において、主燃焼（燃焼により発生する熱エネルギーの主たる部分）が外部ＥＧＲガスを含む第１高温領域（混合気Ｍｘ１）において発生する。このため、主燃焼の時期が膨張行程において遅角側に移行するので筒内圧力の上昇率が低下する。従って、前記高負荷領域における騒音レベルを一層低減することができる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、本発明による内燃機関の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る内燃機関は、その電気制御装置（ＣＰＵ）が図７の燃料噴射制御ルーチンに代わる「図８にフローチャートにより示した燃料噴射制御ルーチン」を所定時間の経過毎に実行する点のみにおいて、第２実施形態に係る機関７０と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。なお、図８に示したステップのうち図７に示したステップには同一の符号が付されている。以下において、これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。
【００７５】
第３実施形態に係るＣＰＵは所定のタイミングになると図８のステップ８００から処理を開始し、上述したステップ７１０の処理を実行して総燃料噴射量ＴＡＵを求める。次に、ＣＰＵは以下に述べるステップ８１０乃至ステップ８３０の処理を順に行い、ステップ７５０に進む。
【００７６】
ステップ８１０：ＣＰＵは、総燃料噴射量の分配係数ｋを、ステップ７１０にて求めた総燃料噴射量ＴＡＵとステップ８１０のブロック内に記載したルックアップテーブルとに基づいて求める。このステップ８１０によれば、冷却水温ＴＨＷ（機関の暖機状態を示すパラメータ）が所定値よりも小さいとき（即ち、冷間時）、分配係数ｋは冷却水温ＴＨＷが低くなるほど次第に増大するように求められる。但し、分配係数ｋは「０」から「１」までの範囲内の値である。
【００７７】
ステップ８２０：ＣＰＵは下記の（５）式に従って第１燃料噴射量ＴＡＵ１を求める。
ＴＡＵ１＝（１−ｋ）・ＴＡＵ／２    …（５）
ステップ８３０：ＣＰＵは下記の（６）式に従って第２燃料噴射量ＴＡＵ２を求める。
ＴＡＵ２＝（１＋ｋ）・ＴＡＵ／２    …（６）
【００７８】
その後、ＣＰＵはステップ７５０乃至ステップ７７０の処理を実行することにより、第１燃料噴射量ＴＡＵ１の燃料を第１燃料噴射弁３５Ａから噴射させるとともに、第２燃料噴射量ＴＡＵ２の燃料を第２燃料噴射弁３５Ｂから噴射させる。
【００７９】
この結果、前記冷間時において、第２燃料噴射量ＴＡＵ２は第１燃料噴射量ＴＡＵ１よりも大きくなる。更に、前記冷間時において、第１燃料噴射量ＴＡＵ１に対する第２燃料噴射量ＴＡＵ２の比は、冷却水温ＴＨＷが低くなるほど大きくなる。従って、前記冷間時においては、第１高温領域（混合気Ｍｘ１）よりも着火時期が早い第２高温領域（混合気Ｍｘ２）の燃料量が増大するので、冷間時における自着火燃焼をより安定させることができる。
【００８０】
（第４実施形態）
次に、本発明による内燃機関の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る内燃機関は、ＥＧＲバルブ６２の開度を変更するタイミングから所定時間だけ遅れたタイミングにて第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを変更する点のみにおいて、第１実施形態に係る内燃機関１０と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
【００８１】
第４実施形態に係る内燃機関の電気制御装置（ＣＰＵ）も、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率とが同じ率となるように、ＥＧＲバルブ６２の開度及び第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを変更する。但し、図９のタイムチャートに示したように、ＥＧＲバルブ６２の開度を増大させてから所定時間Ｔ１が経過した後に第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを進角させる。この所定時間Ｔ１は、ＥＧＲバルブ６２の開度が増大されてから実際の外部ＥＧＲ率が増大するまでの時間に応じて設定されている。
【００８２】
同様に、この電気制御装置は、ＥＧＲバルブ６２の開度を減少させてから所定時間Ｔ２が経過した後に第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを遅角させる。この所定時間Ｔ２は、ＥＧＲバルブ６２の開度が減少されてから実際の外部ＥＧＲ率が減少するまでの時間に応じて設定されている。
【００８３】
このように第４実施形態に係る内燃機関は、ＥＧＲバルブ６２の開度が変更されてから実際の外部ＥＧＲ率が変化するまで第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを変化させず、実際の外部ＥＧＲ率が変化するタイミングにて第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを変化させている。この結果、常に、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率とを一致させることができる。なお、上記所定時間Ｔ１及び上記所定時間Ｔ２は、機関の吸入空気流量等の機関の負荷に応じて変化させられることが望ましい。換言すると、電気制御装置は、機関の負荷等の運転状態に基づいて「ＥＧＲバルブ６２の開度を変更してから実際の外部ＥＧＲ率が変化するまでの遅延時間」を推定し、ＥＧＲバルブ６２の開度が実際に変更されてから「その推定された遅延時間」が経過した後に第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを変化させることが望ましい。
【００８４】
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る予混合圧縮自着火内燃機関は、内部ＥＧＲガスと外部ＥＧＲガスとを利用することにより「相対的に高温の領域と相対的に低温の領域を有し、且つ、燃料の分布は均質な混合気」を燃焼室内に形成することができる。また、この高温の領域のＥＧＲ率と低温の領域のＥＧＲ率とは同じであるから、ＥＧＲガスが自着火タイミングを遅らせる程度も同程度である。従って、自着火燃焼は先ず高温の領域から開始し、次いで低温の領域へと移行するから、自着火燃焼を緩慢にすることができる。その結果、自着火燃焼に伴う騒音のレベルを低下することができる。
【００８５】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明による予混合圧縮自着火内燃機関は、過給機を備えていてもよい。また、本発明による予混合圧縮自着火内燃機関において、排気弁は周知のエギゾーストカムにより駆動されてもよい。
【００８６】
更に、上記各実施形態において、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率とは同じ率となるように、ＥＧＲバルブ６２の開度及び第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏが変更されていたが、外部ＥＧＲ率と外部ＥＧＲ率との比が常に一定となるようにＥＧＲバルブ６２の開度及び第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏが変更されてもよい。即ち、電気制御装置により達成される第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏの変更手段（吸気弁制御手段）は、第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏを変化させることにより、内部ＥＧＲ率を、外部ＥＧＲ率に一定の係数を乗じた値と一致させるように構成されてもよい。換言すると、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率との比が一定値となるように、電気制御装置は外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率を変更するように構成され得る。
【００８７】
加えて、本発明による内燃機関は、ＥＧＲバルブ６２を一つだけ備え、その一つのＥＧＲバルブ６２により総ての気筒の外部ＥＧＲ率を制御するように構成されてもよい。更に、第２吸気弁３２Ｂは第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏから第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏまでの期間、開弁された状態に維持されていたが、第２吸気弁開弁タイミングＩｎ２Ｏにて開弁させられた後、第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏまでに一度閉弁させられ、第１吸気弁開弁タイミングＩｎ１Ｏにて再度開弁させられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る予混合圧縮自着火内燃機関の燃焼室近傍の部材を切断した断面図である。
【図２】図１に示した機関を、そのシリンダヘッドの上方から見た燃焼室及び燃焼室近傍を示す概念図である。
【図３】図１に示した内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを説明するための図である。
【図４】図１に示した内燃機関の燃焼室における混合気の様子を示した概念図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る予混合圧縮自着火内燃機関を、そのシリンダヘッドの上方から見た燃焼室及び燃焼室近傍を示す概念図である。
【図６】図５に示した内燃機関の電気制御装置、センサ及びアクチュエータの接続関係を示す電気ブロック図である。
【図７】図６に示した電気制御装置（ＣＰＵ）が実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の電気制御装置（ＣＰＵ）が実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図９】本発明の第４実施形態に係る内燃機関におけるＥＧＲバルブの開度及び第２吸気弁開弁タイミングの変更タイミングを示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１０…予混合圧縮自着火内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…シリンダボア、２２…ピストン、２３…コネクティングロッド、２４…燃焼室、３０…シリンダヘッド部、３１…吸気ポート、３１Ａ…第１吸気ポート、３１Ｂ…第２吸気ポート、３１ａ…吸気ポート開口、３２…吸気弁、３２Ａ…第１吸気弁、３２Ｂ…第２吸気弁、３２ａ…吸気弁駆動機構、３３…排気ポート、３４…排気弁、３４ａ…吸気弁駆動機構、３５…燃料噴射弁、３５Ａ…第１燃料噴射弁、３５Ｂ…第２燃料噴射弁、４０…吸気系統、４１…インテークマニホールド、４１Ａ…第１インテークマニホールド、４１Ｂ…第２インテークマニホールド、５０…排気系統、５１…エグゾーストマニホールド、６０…排気還流部、６１…排気還流管、６２…ＥＧＲバルブ。
【図１】
2009167868.tif 000003
【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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