特許 5934125 内燃機関の吸気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5934125

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】内燃機関の吸気装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/17 20160101AFI20160602BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20160602BHJP

   F02M 26/65 20160101ALI20160602BHJP

   F02M 26/00 20160101ALI20160602BHJP

   F02D 13/02 20060101ALI20160602BHJP

   F02D 9/02 20060101ALI20160602BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20160602BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20160602BHJP

   F02B 31/00 20060101ALI20160602BHJP

【ＦＩ】

   F02M25/07 580B

   F02D21/08 301A

   F02M25/07 580F

   F02M25/07 550R

   F02D13/02 H

   F02D13/02 J

   F02D9/02 S

   F02D43/00 301U

   F02D43/00 301N

   F02D43/00 301Z

   F02D45/00 301F

   F02D45/00 301H

   F02M25/07 550Q

   F02B31/00 301D

   F02B31/00 311C

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-24874(P2013-24874)

(22)【出願日】2013年2月12日

(65)【公開番号】特開2014-152743(P2014-152743A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2015年1月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100131048

【弁理士】

【氏名又は名称】張川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】元尾 幸平

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 昌晴

【審査官】 安井 寿儀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３２２０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１７２００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５１１２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８０６１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ２６／００ − ２６／７４

Ｆ０２Ｂ ３１／００

Ｆ０２Ｄ ２１／０８

Ｆ０２Ｄ ４３／００ − ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（１０）の吸気ポート（１２、１３）に接続され、第１ガスが流れる第１通路と、
前記内燃機関の吸気ポートに接続され、第２ガスが流れる第２通路と、
前記吸気ポートから前記内燃機関の筒内に前記第１ガスと前記第２ガスとを層状に吸入する吸入制御手段（５０、３６、４２、４３）と、
前記吸気ポートの上流にて前記第１通路と前記第２通路とを接続する接続通路（２９）と、
を備え、
前記吸入制御手段は、吸気行程の前半に前記吸気ポートから前記筒内に前記第１ガスを前記第２ガスよりも多めに吸入し、吸気行程の後半に前記吸気ポートから前記第２ガスを前記第１ガスよりも多めに前記筒内に吸入することを特徴とする内燃機関の吸気装置。

【請求項2】

前記接続通路の容積が吸気行程の後半に前記筒内に吸入する前記第２ガスの容積の８０％以上の容積であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項3】

前記吸気ポートは、前記筒内に吸入されたガスにスワール流を生じさせるスワール生成ポート（１２）と、タンブル流を生じさせるタンブル生成ポート（１３）とを有し、
前記第１通路は前記スワール生成ポートと前記タンブル生成ポートの両方に接続され、
前記第２通路は前記タンブル生成ポートに接続され、
前記吸入制御手段は、前記スワール生成ポートからは吸気行程の間中、前記第１ガスを吸入し続け、前記タンブル生成ポートからは吸気行程の前半に前記第１ガスを前記第２ガスよりも多めに、吸気行程の後半に前記第２ガスを前記第１ガスよりも多めに吸入することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項4】

前記吸入制御手段は、
前記タンブル生成ポートの上流に設けられ、前記タンブル生成ポートに開通する通路を前記第１通路と前記第２通路の間で切り替える切替手段（３６）と、
吸気行程の前半に前記タンブル生成ポートから前記第１ガスを前記第２ガスよりも多めに吸入し、吸気行程の後半に前記タンブル生成ポートから前記第２ガスを前記第１ガスよりも多めに吸入するように前記切替手段を制御する切替制御手段（５０）とを備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項5】

前記吸気ポートは、前記筒内に吸入されたガスにスワール流を生じさせるスワール生成ポート（１２）と、タンブル流を生じさせるタンブル生成ポート（１３）とを有し、
前記第１通路は前記スワール生成ポートに接続され、
前記第２通路は前記タンブル生成ポートに接続され、
前記吸入制御手段は、前記スワール生成ポートからは吸気行程の間中、前記第１ガスを吸入し続け、前記タンブル生成ポートからは吸気行程の前半よりも後半に前記第２ガスを多めに吸入することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項6】

前記吸入制御手段は、
前記第２通路上に設けられ、前記タンブル生成ポートに対する前記第２通路の開閉を行う開閉手段（４２、４３）と、
吸気行程の前半は前記タンブル生成ポートに対して前記第２通路が閉鎖するように、吸気行程の後半は前記タンブル生成ポートに対して前記第２通路が開通するように前記開閉手段を制御する開閉制御手段（５０）とを備えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項7】

前記吸入制御手段は、前記タンブル生成ポートと前記筒内を繋ぐ開口の開閉を行う吸気弁（１４）を、吸気行程の前半は閉じ、吸気行程の後半に開けるように制御する吸気弁制御手段（５０）を備えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項8】

前記第１ガスは、前記内燃機関の排気系から吸気系に還流されるＥＧＲガスの濃度が希薄なＥＧＲリーンガスであり、
前記第２ガスは、前記ＥＧＲガスの濃度が濃厚なＥＧＲリッチガスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項9】

前記第１ガスは、前記内燃機関の排気系から吸気系に還流されるＥＧＲガスの濃度が濃厚なＥＧＲリッチガスであり、
前記第２ガスは、前記ＥＧＲガスの濃度が希薄なＥＧＲリーンガスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。

【請求項10】

前記吸入制御手段は、吸気行程の後半に、１回の吸気行程で前記筒内に吸入されるガスの総吸入量の１０％〜３０％に相当する容積の前記第２ガスを吸入することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の筒内への吸気を行う装置に関し、詳細には、異なるガスを筒内に層状に吸入する内燃機関の吸気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関から排出されるエミッション（ＮＯｘ、スモーク）を抑制するために、排気系（排気通路側）から吸気系（吸気通路側）に還流したＥＧＲガスと、新気とが筒内（燃焼室）で層状に分布するように、それらＥＧＲガス、新気を筒内に吸入させる技術の提案がある（例えば特許文献１参照）。例えば特許文献１では、新気を旋回させて筒内の周縁部に吸入させ、ＥＧＲガスをストレートに筒内に吸入させることで、筒内の内壁面側に新気を、中央部側にＥＧＲガスを分布させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−１８０６１６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、ＥＧＲガス、新気というように異なる第１ガス、第２ガスを筒内にて層状に分布するように吸入する場合、それら第１ガス、第２ガスの圧力の違いにより筒内における成層分布が乱れてしまう。すなわち、筒内において、圧力の高いガスの層が圧力の低いガスの層に流れてしまう。特に、ＥＧＲガス（ＥＧＲリッチガス）と新気（ＥＧＲリーンガス）を層状に分布させる場合、ＥＧＲガスは通常は新気よりも圧力が高いので、ＥＧＲガスを減圧せずに筒内に吸入すると、ＥＧＲガスの層が新気の層にまで流れてしまう。

【0005】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、筒内に層状に吸入された第１ガス、第２ガスの成層分布の乱れを抑制できる内燃機関の吸気装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の吸気ポートに接続され、第１ガスが流れる第１通路と、
前記内燃機関の吸気ポートに接続され、第２ガスが流れる第２通路と、
前記吸気ポートから前記内燃機関の筒内に前記第１ガスと前記第２ガスとを層状に吸入する吸入制御手段と、
前記吸気ポートの上流にて前記第１通路と前記第２通路とを接続する接続通路と、
を備え、
前記吸入制御手段は、吸気行程の前半に前記吸気ポートから前記筒内に前記第１ガスを前記第２ガスよりも多めに吸入し、吸気行程の後半に前記吸気ポートから前記第２ガスを前記第１ガスよりも多めに前記筒内に吸入することを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、第１通路と第２通路を接続する接続通路が設けられているので、第１通路を流れる第１ガスと第２通路を流れる第２ガスの間で圧力を同等にすることができる。よって、筒内に層状に吸入された第１ガス、第２ガスの成層分布の乱れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態におけるエンジンシステムの構成図である。

【図2】切替バルブの開閉、吸気弁のリフト量及び吸気弁を通過するガス量を示した図である。

【図3】吸気行程開始時における各通路のガスの様子を示した図である。

【図4】吸気行程中に切替バルブが閉弁した時における各通路、筒内のガスの様子を示した図である。

【図5】吸気行程終了時における各通路、筒内のガスの様子を示した図である。

【図6】スワール生成ポートからの吸入ガスと、タンブル生成ポートからの吸入ガスとの吸入の様子を模式的に示した図である。

【図7】圧縮行程終了時における筒内での成層分布を模式的に示した図である。

【図8】第１実施形態のシステムにおける、総吸入量に対するＥＧＲリッチガスの割合とＥＧＲ成層化の程度の関係のシミュレーション結果の図である。

【図9】図１から要部を抜き出した図であり、吸気行程の前半における接続通路２９を含む各通路内のガスの流れを示した図である。

【図10】図１から要部を抜き出した図であり、吸気行程の後半における接続通路２９を含む各通路内のガスの流れを示した図である。

【図11】ＥＧＲリッチガスの吸入量に対する接続通路の容積割合を変化させたときの、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの混合の程度のシミュレーション結果の図である。

【図12】第２実施形態におけるエンジンシステムの構成図である。

【図13】吸気時間制御バルブの開閉、吸気弁のリフト量及び吸気弁を通過するガス量を示した図である。

【図14】第２、第３実施形態のシステムにおける、総吸入量に対するＥＧＲリッチガスの割合とＥＧＲ成層化の程度の関係のシミュレーション結果の図である。

【図15】第３実施形態におけるエンジンシステムの構成図である。

【図16】第３実施形態において、筒内で成層化を行うときの吸気弁のリフト量と、吸気弁を通過するガス量とを示した図である。

【図17】第３実施形態において、筒内で成層化を行わないときの吸気弁のリフト量と、吸気弁を通過するガス量とを示した図である。

【図18】第４実施形態におけるエンジンシステムの構成図である。

【図19】第４実施形態における切替バルブの開閉の推移を示した図である。

【図20】第５実施形態におけるエンジンシステムの構成図である。

【図21】第６実施形態におけるエンジンシステムの構成図である。

【図22】第２実施形態の変形例に係るエンジンシステムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（第１実施形態）
以下、本発明に係る内燃機関の吸気装置の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、車両に搭載されたエンジンシステム１の構成図を示している。エンジンシステム１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジンという）と、そのエンジン１０の運転に必要な各種構成とを備える形で構成されている。なお、本実施形態では、エンジン１０は、４つの気筒１１（シリンダ）を有した４気筒エンジンである。各気筒１１には、筒内に吸入される吸入空気（ガス）の導入口となる吸気ポートとして、スワール生成ポート１２とタンブル生成ポート１３の２つの吸気ポートが接続されている。それら吸気ポート１２、１３は、気筒１１の上部に設けられたエンジンヘッド内に形成されている。スワール生成ポート１２は、筒内に吸入されるガスにスワール流（横渦）を生じさせる吸気ポートである。タンブル生成ポート１３は、筒内に吸入されるガスにタンブル流（縦渦）を生じさせる吸気ポートである。これら２つの吸気ポート１２、１３により、インジェクタ（図示外）から噴射された燃料と吸気ポート１２、１３から吸入されたガスとの混じりを良くできる。

【0010】

なお、各吸気ポート１２、１３と筒内とを繋ぐ開口１６（図３参照）にはその開口１６の開閉を行う吸気弁１４が設けられている。また、各気筒１１には、筒内での燃焼後のガスを筒内から排気する排気ポートが接続されている。その排気ポートと筒内とを繋ぐ開口にはその開口の開閉を行う排気弁１５が設けられている。

【0011】

エンジンシステム１には、エンジン１０の筒内に吸入される新気が流れる吸気通路２１が設けられている。その吸気通路２１には、上流側から、新気を圧縮する過給器３１、過給器３１で圧縮された新気を冷却するインタークーラ３２が設けられている。また、インタークーラ３２より下流の吸気通路２１には、新気量を調整するスロットル３３が設けられている。そのスロットル３３より下流の吸気通路２１から、各気筒１１（厳密にはエンジンヘッド）に繋がる通路２２（インテークマニホールドの通路。以下、ＥＧＲリーンガス通路という）が分岐している。各ＥＧＲリーンガス通路２２は各気筒１１のスワール生成ポート１２とタンブル生成ポート１３の両方に接続されている。ＥＧＲリーンガス通路２２及び吸気通路２１には、新気のみ又は新気にＥＧＲバルブ４１の開度に応じたＥＧＲガスが混ざったガス（以下、ＥＧＲリーンガスという）が流れる。

【0012】

また、各気筒１１には、各気筒１１から排出される排気ガスをまとめて排気通路２７に渡すためのエキゾーストマニホールド２３が接続されている。なお、排気通路２７には、上流側から、排気ガスからエネルギーを回収する過給器のタービン３７（可変ノズルターボ（ＶＮＴ））、排気ガスに対して所定の処理を行う後処理装置３８、排気ガスの流量を調整する排気絞り弁３９がこの順で配置されている。後処理装置３８は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ等を酸化して除去する酸化触媒や排気ガス中のＰＭを除去するＤＰＦなどである。

【0013】

後処理装置３８より下流の排気通路２７に一端が接続され、他端が過給器３７よりも上流にて吸気通路２１に接続された低圧ＥＧＲ通路２８が設けられている。その低圧ＥＧＲ通路２８は排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２１に還流するための通路である。低圧ＥＧＲ通路２８には、その低圧ＥＧＲ通路２８を流れるＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ４０や、そのＥＧＲガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブ４１が設けられている。

【0014】

エキゾーストマニホールド２３には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるための高圧ＥＧＲ通路２４が接続されている。その高圧ＥＧＲ通路２４には、高圧ＥＧＲ通路２４を流れるＥＧＲガスを冷却する高圧ＥＧＲクーラ３４や、そのＥＧＲガスの流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ３５が設けられている。その高圧ＥＧＲバルブ３５より下流の高圧ＥＧＲ通路２４からは、各気筒１１（厳密にはエンジンヘッド）に繋がる通路２５（以下、ＥＧＲリッチガス通路という）が分岐している。各ＥＧＲリッチガス通路２５は、各気筒１１のタンブル生成ポート１３に接続されている。詳細には、タンブル生成ポート１３の上流にて、タンブル生成ポート１３に接続されるＥＧＲリーンガス通路２２２とＥＧＲリッチガス通路２５とが合流し、合流後の通路２６（以下、合流後通路という）がタンブル生成ポート１３に接続されている。ＥＧＲリッチガス通路２５には、ＥＧＲリーンガス通路２２を流れるガス、すなわちＥＧＲリーンガスよりもＥＧＲガスの濃度が濃いガス（以下、ＥＧＲリッチガスという）が流れる。

【0015】

ＥＧＲリーンガス通路２２２とＥＧＲリッチガス通路２５の合流地点にはバルブ３６が設けられている。バルブ３６は、例えば３方弁として構成されており、タンブル生成ポート１３（厳密には、バルブ３６から吸気弁１４までの通路）に開通する通路を、ＥＧＲリーンガス通路２２２とＥＧＲリッチガス通路２５との間で切り替えるバルブである。以下、バルブ３６を切替バルブという。

【0016】

また、エンジンシステム１には、吸気通路２１と高圧ＥＧＲ通路２４とを接続する接続通路２９が設けられている。その接続通路２９は、ＥＧＲリーンガス通路２２に分岐する前の吸気通路２１と、ＥＧＲリッチガス通路２５に分岐する前の高圧ＥＧＲ通路２４とを接続している。その接続通路２９により、吸気通路２１及びその下流のＥＧＲリーンガス通路２２を流れるガスの圧力と、高圧ＥＧＲ通路２４及びその下流のＥＧＲリッチガス通路２５を流れるガスの圧力とを同等にできる。

【0017】

さらに、低圧ＥＧＲ通路２８から還流されるＥＧＲガスやＥＧＲリッチガス通路２５を流れるＥＧＲリッチガスだけでは目標ＥＧＲ率（高ＥＧＲ率）を達成できない場合には、接続通路２９を介して高圧ＥＧＲ通路２４から吸気通路２１にＥＧＲガスを流し、吸気通路２１を流れるＥＧＲリーンガスのＥＧＲ濃度を高くすることで目標ＥＧＲ率を達成できる。

【0018】

一方、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの圧力を同等にするために、吸気通路２１と高圧ＥＧＲ通路２４を単純に接続しただけでは、その接続した部分を介して、吸気通路２１から高圧ＥＧＲ通路２４に、又は高圧ＥＧＲ通路２４から吸気通路２１にガスが混入し、筒内での成層化の程度が低下してしまう。そこで、本発明の接続通路２９は、通路２１、２４の一方から他方へのガス混入を抑制できるように一定以上の容積を有している。接続通路２９の容積の詳細は後述する。

【0019】

エンジンシステム１には、切替バルブ３６を含む各バルブ（スロットル３３、ＥＧＲバルブ３５、４１、吸気弁１４、排気弁１５など）の開閉（開閉時期や開度など）やインジェクタなどを制御することでエンジン１０の運転を制御するＥＣＵ５０が設けられている。そのＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主として構成されている。ＥＣＵ５０には、エンジン１０のクランク角信号ωｃや上死点信号Ｒｓを検出するクランク角センサ（図示外）や、気筒判別信号（クランクが２回廻る間に１回出力される信号）Ｄｓを検出するカム角センサ（図示外）が接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、それらセンサから入力されたクランク角信号ωｃ、上死点信号Ｒｓ、気筒判別信号Ｄｓ等に基づき、燃料噴射時期や噴射量を決定したり、切替バルブ３６等のバルブの開閉を制御したりする。

【0020】

次に、ＥＣＵ５０による切替バルブ３６の開閉制御の詳細を説明する。ＥＣＵ５０は、筒内での成層化を行う場合には、吸気行程の前半に予め定めた量（容積）のＥＧＲリーンガスを筒内に吸入し、吸気行程の後半に予め定めた量（容積）のＥＧＲリッチガスを筒内に吸入するように、切替バルブ３６を制御している。ここで、図２は、エンジン１０の燃焼、排気、吸気、圧縮の各行程における切替バルブ３６の開閉時期を説明する図である。詳細には、図２（Ａ）は、各行程での切替バルブ３６の開閉の推移を示している。なお、図２（Ａ）では、切替バルブ３６の開閉を、ＥＧＲリッチガス通路２５（図１参照）の開閉に対応させている。つまり、タンブル生成ポート１３に対してＥＧＲリッチガス通路２５が閉鎖する状態を切替バルブ３６の閉状態（閉弁）とし、ＥＧＲリッチガス通路２５が開通する状態を切替バルブ３６の開状態（開弁）としている。図２（Ｂ）は、タンブル生成ポート１３側の吸気弁１４のリフト量（開度）を示しており、図２（Ｃ）は、タンブル生成ポート１３側の吸気弁１４から筒内に吸入されるガス量（吸気弁通過流量（ｇ／ｓ））を示している。なお、スワール生成ポート１２（図１参照）側の吸気弁１４のリフト量及びその吸気弁１４を通過するガス量は、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）と同じである。

【0021】

図２（Ａ）に示すように、排気行程の途中の時点７１までは、切替バルブ３６を閉状態（閉弁）にしている。よって、この時点７１では、ＥＧＲリーンガス通路２２２（図１参照）がタンブル生成ポート１３に開通し、タンブル生成ポート１３（厳密には、タンブル生成ポート１３及び合流後通路２６（図１参照））にはＥＧＲリーンガスで満たされる。ＥＣＵ５０は、図２（Ａ）の時点７１から切替バルブ３６の開弁を開始し、吸気行程に入る前の時点７２には切替バルブ３６を全開にさせる。図３は、切替バルブ３６及びタンブル生成ポート１３周辺の構造の断面図であり、時点７２での各通路２５、２２２、タンブル生成ポート１３に配置されるガスの様子を示している。なお、図３は吸気行程開始時のガスの様子でもある。図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、時点７２では未だ吸気弁１４は閉じており、吸気弁通過流量はゼロとなっているので、時点７２で切替バルブ３６を開弁したとしてもＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとが混在して筒内に吸入されることはない。つまり、図３に示すように、時点７２では、タンブル生成ポート１３がＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎで満たされるとともに、そのＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの上流端に続く形でＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが配置される。なお、スワール生成ポート１２（図１参照）には常時ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが配置される。

【0022】

その後、吸気行程に入ると（吸気弁１４が開弁されると）、タンブル生成ポート１３に満たされたＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが筒内に吸入され、そのＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの吸入が完了すると、続いてＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが筒内に吸入される。なお、切替バルブ３６にバルブ漏れがある場合などには、実際は、タンブル生成ポート１３から、吸気行程の前半にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが少しは吸入されることがあり、後半にＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが少しは吸入されることがある。この場合には、タンブル生成ポート１３からは、吸気行程の前半にＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎがＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈよりも多めに吸入され、後半にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈがＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎよりも多めに吸入されることになる。なお、スワール生成ポート１２からは吸気行程の間中、ＥＧＲリーンガスが吸入され続ける。

【0023】

図２（Ａ）に示すように、ＥＣＵ５０は、吸気行程中に切替バルブ３６を閉弁させる。図４は、図３と同様の図であり、吸気行程中における切替バルブ３６が全閉した時点７３（図２（Ａ）参照）での様子を示している。図４の例では、ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの吸入が未だ完了しておらず、タンブル生成ポート１３には、ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの一部とＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈとが流れている。また、切替バルブ３６が全閉されたことで、ＥＧＲリーンガス通路２２２が開通し、ＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの上流端に続く形でＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが切替バルブ３６後の通路を流れ始める。

【0024】

その後、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、吸気行程が終了して吸気弁１４が全閉されると、吸気弁通過流量がゼロになる。図５は、図３と同様の図であり、吸気行程終了時（圧縮行程開始時）での様子を示している。また、図６は、スワール生成ポート１２から筒内（シリンダ１１内）に吸入されるガスの流れ（スワール流）と、タンブル生成ポート１３から吸入されるガスの流れ（タンブル流）とを模式的に示している。図６に示すように、スワール流（ＥＧＲリーンガス）は筒内の周縁寄りに吸入されるのに対し、タンブル流（ＥＧＲリーンガス（吸気行程の前半）、ＥＧＲリッチガス（吸気行程の後半））は筒内の中央寄りに吸入される。その結果、図５に示すように、吸気行程終了時（圧縮行程開始時）では、筒内１１０の下部１１１（ピストン１７側）にＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが配置され、上部１１２（吸気弁１４側）にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが配置される。詳細には、上部１１２の中央付近にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが配置され、そのＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの周りにＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが配置される。このように、圧縮行程開始時に、ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎとＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈとを筒内１１０で層状に分布させることができる。その結果、図７に示すように、圧縮行程終了時では、インジェクタ４４の直下にＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈを、そのＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈより外側にＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎを配置できる。このＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの層はＮＯｘの低減に寄与し、ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの層はスモークの低減に寄与する。つまり、図７のように層状に配置することで、エミッション（ＮＯｘ、スモーク）を低減できる。

【0025】

また、図５に示すように、吸気行程終了時では、タンブル生成ポート１３にはＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが配置される。このＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎは、次回の吸気行程の前半に筒内に吸入されるガスである。

【0026】

ＥＣＵ５０は、１回の吸気行程で吸入するＥＧＲリッチガスの量（容積）が、１回の吸気行程で吸入される総吸入量の１０％〜３０％に相当する容積となるように、切替バルブ３６の開閉を制御している。つまり、図５において、ＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが占める容積は、筒内１１０の全容積（総吸入量）の１０％〜３０％となっている。なお、ＥＧＲリーンガスの側から言えば、１回の吸気行程で両方の吸気ポート１２、１３から吸入するＥＧＲリーンガスの量（容積）が総吸入量の７０％〜９０％となっている。ここで、図８は、１回の吸気行程で吸入されるガスの総吸入量（シリンダ吸入量）に対するＥＧＲリッチガスの割合を変えたときのＥＧＲ成層化の程度のシミュレーション結果を示している。図８のシミュレーション結果は、図１のエンジンシステム１を模擬したときの結果である。なお、ＥＧＲ成層化の程度とは、吸気行程の後、圧縮行程が完了した段階で最も排気濃度が高い部分と最も排気濃度が低い部分との差を意味する。言い換えると、成層化の程度とは、圧縮行程が完了した段階で最も酸素濃度が低い部分と最も酸素濃度が高い部分との差を意味する。この排気の濃度差又は酸素の濃度差が大きくなるほど、成層化の程度は大きくなる。

【0027】

図８に示すように、ＥＧＲリッチガスの割合が１５％付近で最もＥＧＲ成層化の程度が高くなっている。また、ＥＧＲリッチガスの割合が１０％〜３０％の範囲ではＥＧＲ成層化の程度が比較的高くなっている。反対に、図８の傾向からすると、１０％〜３０％の範囲外ではＥＧＲ成層化の程度が低下すると予想される。よって、ＥＧＲリッチガスの割合を総吸入量の１０％〜３０％とすることでＥＧＲ成層化の程度を高くでき、その結果、エミッションを効果的に低減できる。

【0028】

また、ＥＧＲリーンガス通路２２２（吸気通路２１）とＥＧＲリッチガス通路２５（高圧ＥＧＲ通路２４）とが接続通路２９で接続されているので、ＥＧＲリーンガスの圧力とＥＧＲリッチガスの圧力とを同等にできる。よって、筒内に層状に吸入されたＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとの成層分布の乱れを抑制できる。この接続通路２９が設けられていないとすると、新気に比べて圧力が高い排気ガス（ＥＧＲガス）を多く含んだＥＧＲリッチガスの層がＥＧＲリーンガスの層にまで広がってしまい、成層分布が乱れてしまう。

【0029】

さらに、上述したように接続通路２９は通路２１、２４の一方から他方へのガス混入を抑制できる程度の容積を有しており、具体的には、吸気行程の後半に筒内に吸入されるＥＧＲリッチガスの容積（１つの気筒１１当たりに吸入されるＥＧＲリッチガスの容積）と同等、又は同等以上の容積を有している。ここで、図９、図１０は、図１から要部を抜き出した図であり、接続通路２９の容積を確保した場合の吸気行程時の接続通路２９を含む各通路内のガスの流れの様子を示している。なお、図９、図１０では、各通路内のガスの流れを矢印で示している。また、図９、図１０では、ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎを薄いハッチングで図示し、ＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈを濃いハッチングで図示している。図９、図１０では、一番右側の気筒１１のみ吸気行程が行われている様子を示している。なお、エンジンシステム１においては、４つの気筒１１間で時間差をつけて吸気行程が行われる。具体的には例えば左から順に各気筒１１に１〜４の番号を付けると、１番の気筒１１、３番の気筒１１、２番の気筒１１、４番の気筒１１の順に吸気行程が行われる。

【0030】

図９は、吸気行程の前半の様子、つまり切替バルブ３６によりＥＧＲリッチガス通路２５が閉鎖、ＥＧＲリーンガス通路２２２が開通して、両吸気ポート１２、１３からＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの吸入が行われている様子を示している。図９に示すように、吸気行程の前半では、４番の気筒１１の両吸気ポート１２、１３からはＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが吸入されるので、その吸入量に応じた分だけ、ＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが接続通路２９から吸気通路２１側に流れようとする。

【0031】

このとき、接続通路２９は一定以上の容積、具体的には後半に吸入するＥＧＲリッチガスの容積と同等以上の容積を有しているので、接続通路２９を流れるＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの大部分は接続通路２９内に留まり、吸気通路２１に流れ込む量は少ない。ただし、ＥＣＵ５０は、目標ＥＧＲ率が高い場合に、高圧ＥＧＲバルブ３５等を調整して、接続通路２９を介して高圧ＥＧＲ通路２４から吸気通路２１にＥＧＲガスが流れることを許容する。これによって、筒内に吸入されるＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの割合を所定割合に維持しつつ、目標ＥＧＲ率を達成できる。接続通路２９の容積を大きくしすぎてしまうと、高ＥＧＲ率の際に接続通路２９を介した高圧ＥＧＲ通路２４から吸気通路２１へのＥＧＲガスの調整ができなくなってしまう。そのため、接続通路２９の容積は、接続通路２９から吸気通路２１にＥＧＲガスが流れ込むのをある程度許容できる容積とするのが好ましく、具体的には例えば１回の吸気行程で吸入される総吸入量以下とするのが好ましい。

【0032】

図１０は、吸気行程の後半の様子、つまり切替バルブ３６によりＥＧＲリッチガス通路２５が開通、ＥＧＲリーンガス通路２２２が閉鎖して、スワール生成ポート１２からはＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎ、タンブル生成ポート１３からはＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの吸入が行われている様子を示している。吸気行程の後半では、タンブル生成ポート１３からはＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈが吸入され、ＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの吸入は行われないので、ＥＧＲリッチガスの吸入量に応じた分だけＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎが接続通路２９から高圧ＥＧＲ通路２４側に流れようとする。接続通路２９から高圧ＥＧＲ通路２４側に流れようとするＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの容積は、ＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの容積（吸入量）に相当する。

【0033】

このとき、接続通路２９は後半に吸入するＥＧＲリッチガスの容積と同等以上の容積を有しているので、接続通路２９を流れるＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎの大部分は接続通路２９内に留まり、高圧ＥＧＲ通路２４に流れ込む量は少ない。なお、本システム１では、低圧ＥＧＲ通路２８から還流させるＥＧＲガスの量や高圧ＥＧＲバルブ３５の開度を調整することで、目標ＥＧＲ率を低くする方向には調整しやすいシステムとなっている。そのため、図９の場面と異なり、接続通路２９を介して吸気通路２１側から高圧ＥＧＲ通路２４側へのＥＧＲリーンガスの流れ込みはできるだけ抑制する必要がある。そのために、接続通路２９の容積を、前半に吸入するＥＧＲリーンガスの容積を基準にして設定せず、そのＥＧＲリーンガスの容積よりも小さい、後半に吸入するＥＧＲリッチガスの容積を基準にして設定している。

【0034】

ここで、図１１は、１回の吸気行程で吸入されるＥＧＲリッチガスの吸入量に対する接続通路２９の容積割合を変化させたときの、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの混合の程度のシミュレーション結果の図である。図１１の縦軸の混合の程度とは、各ＥＧＲリッチガス通路２５に分岐する前の高圧ＥＧＲ通路２４１（図１参照）に流入するＥＧＲリーンガスの量を示した指標である。なお、図１１では、接続通路２９の容積がゼロのときの混合の程度を１００として、その混合の程度（１００）を基準として他の容積割合における混合の程度を求めている。

【0035】

図１１に示すように、接続通路２９の容積割合がゼロから大きくなるにしたがって混合の程度が低下していく。そして、容積割合が１００％付近、つまり接続通路２９の容積がＥＧＲリッチガスの吸入量と同等のときに、混合の程度はほぼゼロとなる。容積割合が１００％以上では（図１１のライン１００より右側の領域）、容積割合は、１００％のときからほとんど変化していない。このように、接続通路２９の容積をＥＧＲリッチガスの吸入量（容積）と同等以上とすることで、接続通路２９を介してＥＧＲリーンガスが高圧ＥＧＲ通路２４側に流れ込むのを効果的に抑制できる。その結果、ＥＧＲリッチガス通路２５を流れるＥＧＲリッチガスのＥＧＲ濃度を高濃度に維持でき、筒内における成層化の程度の低下を抑制できる。なお、接続通路２９の容積がＥＧＲリッチガスの容積と「同等」の下限は、具体的には例えばＥＧＲリッチガスの容積の８０％とすることができる。図１１に示すように、容積割合が８０％でも混合の程度は低い値（１０以下）となっている。

【0036】

以上説明したように、本実施形態のエンジンシステムによれば、吸気通路（ＥＧＲリーンガス通路）とＥＧＲ通路（ＥＧＲリッチガス通路）とを接続する接続通路が設けられているので、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスとを同等の圧力にでき、ＥＧＲ成層化の程度が低下するのを抑制できる。また、接続通路の容積がＥＧＲリッチガスの容積と同等以上となっているので、接続通路を介してＥＧＲリーンガスがＥＧＲリッチガス通路に流れ込むのを抑制でき、成層化の程度が低下するのを抑制できる。

【0037】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を第１実施形態と異なる部分を中心にして説明する。図１２は、本実施形態のエンジンシステム２の構成図を示している。なお、図１２において、図１と同一の構成には同一符号を付している。図１２に示すように、エンジンシステム２では、タンブル生成ポート１３にはＥＧＲリッチガス通路２５のみが接続されている（ＥＧＲリーンガス通路２２は接続されていない）。ＥＧＲリーンガス通路２２はスワール生成ポート１２のみに接続されている。ＥＧＲリッチガス通路２５には、そのＥＧＲリッチガス通路２５の開閉を行うバルブ４２（以下、吸気時間制御バルブという）が設けられている。吸気時間制御バルブ４２は、例えばシャッター弁であったり、バタフライ弁であったりする。また、吸気時間制御バルブ４２を駆動するアクチュエータ４３が設けられている。その他の構成は図１と同じである。

【0038】

ＥＣＵ５０は、吸気行程の前半にＥＧＲリーンガスを吸入し、後半にＥＧＲリッチガスを吸入するように、アクチュエータ４３を制御する。ここで、図１３は、エンジン１０の各行程における吸気時間制御バルブ４２の開閉時期を説明する図である。詳細には、図１３（Ａ）は、各行程での吸気時間制御バルブ４２の開閉の推移を示している。図１３（Ｂ）は、タンブル生成ポート１３側の吸気弁１４のリフト量を示しており、図１３（Ｃ）は、タンブル生成ポート１３側の吸気弁１４を通過するガス量を示している。なお、スワール生成ポート１２側の吸気弁１４のリフト量及びその吸気弁１４を通過するガス量は、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）と同じである。

【0039】

図１３（Ａ）に示すように、ＥＣＵ５０は、吸気行程に入る前に、アクチュエータ４３を制御して吸気時間制御バルブ４２を閉じておく。その後、吸気行程に入ると、ＥＣＵ５０は、吸気行程の途中までは吸気時間制御バルブ４２を閉じたままにしておく。これにより、図１３（Ｃ）に示すように、吸気行程の途中まではタンブル生成ポート１３からはＥＧＲリッチガスの吸入が行われずに、スワール生成ポート１２からＥＧＲリーンガスの吸入が行われる。ＥＣＵ５０は、吸気行程の途中で吸気時間制御バルブ４２を開ける（図１３（Ａ）参照）。これにより、吸気行程の途中から、すなわち吸気行程の後半から、タンブル生成ポート１３からのＥＧＲリッチガスの吸入が開始される。なお、吸気時間制御バルブ４２にバルブ漏れがある場合などには、実際は、吸気行程の前半にはタンブル生成ポート１３からもＥＧＲリッチガスの吸入が少しは行われる。この場合には、タンブル生成ポート１３からは、吸気行程の前半よりも後半にＥＧＲリッチガスが多めに吸入されることになる。なお、吸気行程の後半も、スワール生成ポート１２からはＥＧＲリーンガスの吸入が行われる。その後、吸気弁１４が閉じて吸気行程が終了すると、両吸気ポート１２、１３からの吸入が終了する。これによって、吸気行程の終了時（圧縮行程の開始時）に、第１実施形態と同様の成層分布（図５参照）にすることができる。

【0040】

また、ＥＣＵ５０は、第１実施形態と同様に、後半に吸入するＥＧＲリッチガスの吸入量が総吸入量の１０％〜３０％となるように、吸気行程中における吸気時間制御バルブ４２の開時期を設定している。ここで、図１４は、１回の吸気行程で吸入されるガスの総吸入量（シリンダ吸入量）に対するＥＧＲリッチガスの割合を変えたときのＥＧＲ成層化の程度のシミュレーション結果を示している。図１４のシミュレーション結果は図１２のエンジンシステム２を模擬したときの結果である。図１４に示すように、ＥＧＲリッチガスの割合が１５％付近で最もＥＧＲ成層化の程度が高くなっている。また、図１４では、ＥＧＲリッチガスの割合が約２５％以上の範囲ではデータが得られていないものの、約２５％までのＥＧＲ成層化の程度の変化の傾向からすると、ＥＧＲリッチガスの割合が３０％の場合でもＥＧＲ成層化の程度は比較的高いと予想される。よって、第１実施形態と同様に、ＥＧＲリッチガスの割合を総吸入量の１０％〜３０％とすることでＥＧＲ成層化の程度を高くでき、その結果、エミッションを効果的に低減できる。

【0041】

さらに、接続通路２９は、第１実施形態と同様に、吸気行程の後半に吸入するＥＧＲリッチガスの容積と同等以上の容積を有している。そのため、接続通路２９を介して吸気通路２１からのＥＧＲリーンガスがＥＧＲリッチガス通路２５（ＥＧＲ通路２４）に流れ込むのを抑制でき、ＥＧＲ成層化の程度が低下するのを抑制できる。

【0042】

このように、本実施形態では第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、タンブル生成ポートの上流にてＥＧＲリーンガス通路とＥＧＲリッチガス通路とを合流させる必要がないので、吸気ポート上流の通路を簡素化できる。

【0043】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。図１５は、本実施形態のエンジンシステム３の構成図を示している。なお、図１５において、図１と同一の構成には同一符号を付している。図１５に示すように、エンジンシステム３では、第２実施形態のエンジンシステム２と同様に、スワール生成ポート１２にはＥＧＲリーンガス通路２２のみが接続され、タンブル生成ポート１３にはＥＧＲリッチガス通路２５のみが接続されている。なお、第２実施形態と異なる点として、ＥＧＲリッチガス通路２５にはそのＥＧＲリッチガス通路２５の開閉を行うバルブが設けられていない。その他の構成は図１と同じである。

【0044】

ＥＣＵ５０は、吸気行程の前半にＥＧＲリーンガスを吸入し、後半にＥＧＲリッチガスを吸入するように吸気弁１４の開閉時期やリフト量を制御する。ここで、図１６は、筒内で成層化を行うときの吸気弁のリフト量（同図（Ａ））と、吸気弁１４を通過するガス量（同図（Ｂ））とを示している。図１６（Ａ）において、ライン１０１はスワール生成ポート１２側の吸気弁１４のリフト量、ライン１０２はタンブル生成ポート１３側の吸気弁１４のリフト量を示している。図１６（Ｂ）において、ライン１０３はスワール生成ポート１２側の吸気弁１４を通過するガス量、ライン１０４はタンブル生成ポート１３側の吸気弁１４を通過するガス量を示している。図１６との対比のために、成層化を行わないとき（通常モードのとき）、つまりスワール生成ポート１２からは吸気行程の間中、ＥＧＲリーンガスを吸入し続け、タンブル生成ポート１３からはＥＧＲリッチガスを吸入し続けるときの吸気弁１４のリフト量及び吸気弁１４を通過するガス量を図１７に示す。

【0045】

図１６（Ａ）のライン１０１に示すように、ＥＣＵ５０は、成層化を行うときには、図１７の通常モードのときと同様のリフトとなるように、スワール生成ポート１２側の吸気弁１４を制御する。これにより、図１６（Ｂ）のライン１０３に示すように、スワール生成ポート１２からは吸気行程の間中、ＥＧＲリーンガスが吸入し続ける。また、図１６（Ａ）のライン１０２に示すように、ＥＣＵ５０は、吸気行程の途中まではタンブル生成ポート１３側の吸気弁１４を閉じたままにしておく。これにより、図１６（Ｂ）のライン１０４に示すように、吸気行程の途中まではタンブル生成ポート１３からはＥＧＲリッチガスの吸入が行われない。ＥＣＵ５０は、吸気行程の途中でタンブル生成ポート１３側の吸気弁１４のリフトを開始する（ライン１０２参照）。これにより、吸気行程の途中から、すなわち吸気行程の後半から、タンブル生成ポート１３からのＥＧＲリッチガスの吸入が開始される（ライン１０４参照）。なお、吸気弁１４に漏れがある場合などには、実際は、吸気行程の前半にはタンブル生成ポート１３からもＥＧＲリッチガスの吸入が少しは行われる。この場合には、タンブル生成ポート１３からは、吸気行程の前半よりも後半にＥＧＲリッチガスが多めに吸入されることになる。両吸気弁１４が閉じて吸気行程が終了すると、両吸気ポート１２、１３からの吸入が終了する。これによって、吸気行程の終了時（圧縮行程の開始時）に、第１実施形態と同様の成層分布（図５参照）にすることができる。

【0046】

また、ＥＣＵ５０は、上記実施形態と同様に、後半に吸入するＥＧＲリッチガスの吸入量が総吸入量の１０％〜３０％となるように、スワール生成ポート１２側の吸気弁１４のリフト量や、タンブル生成ポート１３側の吸気弁１４のリフト開始時期及びリフト量を制御している。なお、図１６（Ａ）に示すように、本実施形態では、タンブル生成ポート１３側の吸気弁１４のリフト量を、スワール生成ポート１２側の吸気弁のリフト量よりも小さくしている。先に説明した図１４のシミュレーション結果は、本実施形態のエンジンシステム３にも適用される。このように、本実施形態においてもＥＧＲリッチガスの割合を総吸入量の１０％〜３０％とすることでＥＧＲ成層化の程度を高くでき、その結果、エミッションを効果的に低減できる。

【0047】

さらに、接続通路２９は、上記実施形態と同様に、吸気行程の後半に吸入するＥＧＲリッチガスの容積と同等以上の容積を有している。そのため、接続通路２９を介して吸気通路２１からのＥＧＲリーンガスがＥＧＲリッチガス通路２５（ＥＧＲ通路２４）に流れ込むのを抑制でき、ＥＧＲ成層化の程度が低下するのを抑制できる。

【0048】

このように、本実施形態では上記実施形態と同様の効果が得られる。加えて、第１実施形態の切替バルブや第２実施形態の吸気時間制御バルブを設ける必要がないので、吸気ポート上流の構成を簡素化できる。

【0049】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態は第１実施形態の変形例である。図１８は、本実施形態のエンジンシステム４の構成図を示している。なお、図１８において、図１と同一の構成には同一符号を付している。図１８に示すように、エンジンシステム４では、ＥＧＲリッチガス通路２５が吸気ポート１２、１３の上流にて２つの通路２５１、２５２に分岐し、一方の通路２５１はスワール生成ポート１２に接続され、他方の通路２５２はタンブル生成ポート１３に接続されている。また、ＥＧＲリーンガス通路２２はタンブル生成ポート１３のみに接続されている。詳細には、タンブル生成ポート１３の上流にてＥＧＲリッチガス通路２５２とＥＧＲリーンガス通路２２とが合流し、合流後の通路がタンブル生成ポート１３に接続されている。そして、それら通路２５２、２２の合流地点には、第１実施形態と同様の機能を有する切替バルブ３６が設けられている。その他の構成は図１と同じである。

【0050】

ＥＣＵ５０は、吸気行程の前半にＥＧＲリッチガスを吸入し、後半にＥＧＲリーンガスを吸入するように、切替バルブ３６を制御する。ここで、図１９は、切替バルブ３６の開閉の推移を示した図である。図１９では、切替バルブ３６の開閉を、ＥＧＲリーンガス通路２２（図１８参照）の開閉に対応させている。つまり、タンブル生成ポート１３に対してＥＧＲリーンガス通路２２が閉鎖する状態を切替バルブ３６の閉状態とし、ＥＧＲリーンガス通路２２が開通する状態を切替バルブ３６の開状態としている。それ以外は、図２（Ａ）と同じである。図１９に示すように切替バルブ３６の開閉が制御されることで、タンブル生成ポート１３からは、吸気行程の前半にＥＧＲリッチガスが吸入され、後半にＥＧＲリーンガスが吸入される。なお、切替バルブ３６にバルブ漏れがある場合などには、実際は、タンブル生成ポート１３から、吸気行程の前半にＥＧＲリーンガスが少しは吸入されることがあり、後半にＥＧＲリッチガスが少しは吸入されることがある。この場合には、タンブル生成ポート１３からは、吸気行程の前半にＥＧＲリッチガスがＥＧＲリーンガスよりも多めに吸入され、後半にＥＧＲリーンガスがＥＧＲリッチガスよりも多めに吸入されることになる。なお、スワール生成ポート１２からは吸気行程の間中、ＥＧＲリッチガスが吸入され続ける。これにより、吸気行程の終了時（圧縮行程の開始時）に、筒内の下部にＥＧＲリッチガスを、上部にＥＧＲリーンガスを配置できる。つまり、図５の筒内１１０におけるＥＧＲリーンガスｇｌｅａｎとＥＧＲリッチガスｇｒｉｃｈの配置を逆転した成層分布にできる。

【0051】

また、接続通路２９は吸気行程の後半に吸入するＥＧＲリーンガスの容積と同等以上の容積を有している。そのため、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの圧力を同等にできるとともに、接続通路２９を介したＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの混合を抑制でき、ＥＧＲ成層化の程度が低下するのを抑制できる。このように、本実施形態では上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0052】

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態は第２実施形態の変形例である。図２０は、本実施形態のエンジンシステム５の構成図を示している。なお、図２０において、図１２と同一の構成には同一符号を付している。図２０に示すように、エンジンシステム５では、ＥＧＲリーンガス通路２２はタンブル生成ポート１３のみに接続され、ＥＧＲリッチガス通路２５はスワール生成ポート１２のみに接続されている。そして、ＥＧＲリーンガス通路２２には、そのＥＧＲリーンガス通路２２の開閉を行う吸気時間制御バルブ４２が設けられている。それ以外の構成は図１２と同じである。

【0053】

ＥＣＵ５０は、図１３（Ａ）のように吸気時間制御バルブ４２の開閉を制御する（アクチュエータ４３を制御する）。これによって、吸気行程の前半にＥＧＲリッチガスが吸入され、後半にＥＧＲリーンガスが吸入される。なお、吸気時間制御バルブ４２にバルブ漏れがある場合などには、実際は、吸気行程の前半にもＥＧＲリーンガスの吸入が少しは行われる。この場合には、タンブル生成ポート１３からは、吸気行程の前半よりも後半にＥＧＲリーンガスが多めに吸入されることになる。

【0054】

また、接続通路２９は吸気行程の後半に吸入するＥＧＲリーンガスの容積と同等以上の容積を有している。そのため、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの圧力を同等にできるとともに、接続通路２９を介したＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの混合を抑制でき、ＥＧＲ成層化の程度が低下するのを抑制できる。このように、本実施形態では上記第２実施形態と同様の効果が得られる。

【0055】

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態は第３実施形態の変形例である。図２１は、本実施形態のエンジンシステム６の構成図を示している。なお、図２１において、図１５と同一の構成には同一符号を付している。図２１に示すように、エンジンシステム６では、ＥＧＲリーンガス通路２２はタンブル生成ポート１３のみに接続され、ＥＧＲリッチガス通路２５はスワール生成ポート１２のみに接続されている。それ以外の構成は図１５と同じである。

【0056】

ＥＣＵ５０は、図１６のように吸気弁１４のリフトを制御する。これによって、吸気行程の前半にＥＧＲリッチガスが吸入され、後半にＥＧＲリーンガスが吸入される。なお、吸気弁１４に漏れがある場合などには、実際は、吸気行程の前半にはＥＧＲリーンガスの吸入が少しは行われる。この場合には、タンブル生成ポート１３からは、吸気行程の前半よりも後半にＥＧＲリーンガスが多めに吸入されることになる。

【0057】

また、接続通路２９は吸気行程の後半に吸入するＥＧＲリーンガスの容積と同等以上の容積を有している。そのため、ＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの圧力を同等にできるとともに、接続通路２９を介したＥＧＲリーンガスとＥＧＲリッチガスの混合を抑制でき、ＥＧＲ成層化の程度が低下するのを抑制できる。このように、本実施形態では上記第３実施形態と同様の効果が得られる。

【0058】

なお、本発明に係る内燃機関の吸気装置は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、接続通路は、各ＥＧＲリーンガス通路、ＥＧＲリッチガス通路に分岐する前の吸気通路とＥＧＲ通路とを接続していたが、分岐後のＥＧＲリーンガス通路とＥＧＲリッチガス通路とを接続する接続通路を設けたとしてもよい。また、例えば、上記第２実施形態では、図２２に示すように、各ＥＧＲリッチガス通路２５に分岐する前のＥＧＲ通路２４１に、吸気時間制御バルブ４２及びその吸気時間制御バルブ４２を駆動するアクチュエータ４３を設けても良い。図２２において、吸気時間制御バルブ４２、アクチュエータ４３以外は図１２の構成を同じである。これによって、吸気時間制御バルブ４２、アクチュエータ４３をそれぞれ１つにすることができる。同様に、第５実施形態においても、各ＥＧＲリーンガス通路２２に分岐する前の通路２１１（図２０参照）に、１つの吸気時間制御バルブ４２、アクチュエータ４３を設けても良い。また、上記実施形態では内燃機関としてディーゼルエンジンのシステムに本発明を適用した例を説明したが、ガソリンエンジンのシステムに本発明を適用しても良い。

【符号の説明】

【0059】

１０ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１２ スワール生成ポート
１３ タンブル生成ポート
３６ 切替バルブ
４２ 吸気時間制御バルブ
４３ アクチュエータ
５０ ＥＣＵ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】