内燃機関
【課題】過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える場合において、運転領域の変化によって内燃機関の性能が損なわれるのを抑制する措置を取るうえで好適な構成を備えた内燃機関を提供する。
【解決手段】排気枝管３０は、タービン４４の上流位置に連通する。排気枝管３０と連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を排気弁群Ｅｘ１とする。排気枝管３２は、タービン４４の下流位置に連通する。排気枝管３２と連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を排気弁群Ｅｘ２とする。気筒４において、ＥＧＲ通路５０と連通する排気ポートを開閉する排気弁は、排気弁群Ｅｘ１に所属させる。内燃機関には、各排気弁を駆動する可変動弁機構が備えられる。可変動弁機構により、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁の開弁特性と排気弁群Ｅｘ２に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係を気筒１、２、３、４の間で等しくし、かつ、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁の開弁特性と排気弁群Ｅｘ２に属する排気弁の開弁特性とを相違させる。
【解決手段】排気枝管３０は、タービン４４の上流位置に連通する。排気枝管３０と連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を排気弁群Ｅｘ１とする。排気枝管３２は、タービン４４の下流位置に連通する。排気枝管３２と連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を排気弁群Ｅｘ２とする。気筒４において、ＥＧＲ通路５０と連通する排気ポートを開閉する排気弁は、排気弁群Ｅｘ１に所属させる。内燃機関には、各排気弁を駆動する可変動弁機構が備えられる。可変動弁機構により、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁の開弁特性と排気弁群Ｅｘ２に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係を気筒１、２、３、４の間で等しくし、かつ、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁の開弁特性と排気弁群Ｅｘ２に属する排気弁の開弁特性とを相違させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特表２００３−５０６６１９号公報に開示されているように、多気筒内燃機関において特定の気筒から吸気系へ排気ガスを還流する構成が知られている。当該公報においては、過給内燃機関で排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行う場合における、排気ガスの掃気性について検討している。すなわち、上記公報では、「過給内燃機関では、排気ガス背圧がブースト圧を超える作動状態においてのみ排気ガス再循環が可能であるが、この場合において、シリンダー出口よりシリンダー入口が高い圧力を有する正の掃気勾配を確立することができないという問題がある。」という記載がある。このような問題に対処するために、上記公報にかかる構成では、内燃機関の特定かつ単一の気筒のみから、ＥＧＲのために排気ガスを取り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０６６１９号公報
【特許文献２】特開平５−２６３６７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２１５９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過給内燃機関にて排気ガス再循環を行う構成において、運転領域に応じて個別具体的に適切な措置が取られないと、内燃機関の性能低下を招来するおそれがある。例えば、過給器を備える内燃機関において、高過給時（特に低速域での高過給化時）にサージタンク内の圧力が排気圧よりも大きくなる。このような圧力の関係が成立しているときには、排気ガス掃気時期に掃気性の悪化をまねくおそれがある。本願発明者は、鋭意研究を進めたところ、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える場合において、運転領域の変動によって内燃機関の性能が損なわれるのを抑制する措置をとるうえで好適な構成を見出すに至った。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える場合において、運転領域の変化によって内燃機関の性能が損なわれるのを抑制する措置を取るうえで好適な構成を備えた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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
２つ以上の排気ポートをそれぞれ備える複数の気筒と、
前記複数の気筒の一部の気筒における、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通するＥＧＲ通路と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒以外の他の気筒のそれぞれにおける、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通する第１排気通路と、
前記複数の気筒の前記他の気筒のそれぞれにおける、前記第１排気通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通する第２排気通路と、
第１の位置で前記第１排気通路と連通し、前記第１の位置と異なる第２の位置で前記第２排気通路と連通する主排気通路と、
前記主排気通路における前記第１の位置の下流位置かつ前記第２の位置の上流位置に設けられたタービンを有する過給器と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒における、前記ＥＧＲ通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通し、且つ前記タービンの上流位置または下流位置において前記主排気通路に連通する第３排気通路と、
前記複数の気筒の前記２つ以上の前記排気ポートにそれぞれ設けられた排気弁と、
前記タービンの上流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第１排気弁群とし、前記タービンの下流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第２排気弁群とし、かつ、前記第３排気通路が前記タービン下流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし前記第３排気通路が前記タービン上流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとした場合において、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係を前記複数の気筒の間で等しくし、かつ、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性とを相違させることができる可変動弁手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の触媒暖機運転のときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第２排気弁群の開弁時期を前記第１排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低速域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期と前記第２排気弁群の開弁時期と一致させる開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第１の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧以下である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第１または第６の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第１、第６および第７の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角と前記第２排気弁群の作用角とを一致させる作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第１、第６、第７および第８の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が過給圧より所定量以上に大きい所定領域にあるときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第１の発明において、
前記第１排気弁群と前記第２排気弁群の間の開弁特性の相対的関係を前記内燃機関の運転領域に応じて定めた情報を記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の運転領域が、前記情報における前記運転領域の何れに該当するかを特定する運転領域特定手段と、
前記運転領域特定手段で特定した運転領域に応じて前記情報で定められた開弁特性の前記相対的関係を前記第１排気弁群と前記第２排気弁群との間で成立させるように、前記可変動弁手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、第１排気弁群と第２排気弁群との間で、開弁特性を独立に調節することが可能となる。本願発明者は、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える内燃機関において運転領域の変化に対処するうえでは、「タービン上流位置に連通する排気ポートの排気弁群の開弁特性」と「タービン下流位置に連通する排気ポートの排気弁群の開弁特性」とを、それらのいずれかの群に「ＥＧＲ通路に連通する排気ポートの排気弁」を所属させたうえで、群単位で調節することが有用であることを見出した。第１の発明によれば、内燃機関の複数の弁体を第１排気弁群と第２排気弁群とに適切に分属させたうえで、複数の弁体の開弁特性を第１、２排気弁群の単位で相違させることが可能となる。
【００１７】
第２の発明によれば、排気をタービン後方に多く流して、触媒の暖機を促すことができる。
【００１８】
第３の発明によれば、低速域において、タービン回転エネルギ確保と新気量増加を図ることができる。また、ＥＧＲガスを取り出す気筒については、ＥＧＲ量およびＥＧＲガス注入を確保することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、運転領域に応じて、排気ガス温度を低めにすることができるとともに、ＥＧＲガス量の確保も図ることができる。
【００２０】
第５の発明によれば、多量の排気ガスの掃気が必要となる領域において、掃気効率を上昇させることができる。
【００２１】
第６の発明によれば、運転領域に応じて、過給性能の向上とともに吸気の逆流を防止（抑制）することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、運転領域に応じて、排気干渉回避（新気量増大）を図るとともに、ＥＧＲ量の確保とタービン回転エネルギ確保の両立を図ることができる。
【００２３】
第８の発明によれば、運転領域に応じて、タービン回転エネルギを確保するとともに、ＥＧＲガス量の確保とタービン前背圧低減による排気ガス温度の低下を図ることができる。
【００２４】
第９の発明によれば、運転領域に応じて、残留ガス量を抑制するとともに、タービン前背圧の低減およびＥＧＲガス量が過多になることを抑制することができる。
【００２５】
第１０の発明によれば、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える内燃機関において、各々の排気弁の開弁特性の特質を考慮して複数の排気弁を第１排気弁群と第２排気弁群の何れかに適切に振り分けたうえで、運転領域に応じた排気弁制御を、群単位で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、触媒暖機時における開弁特性を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、低速域における開弁特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速かつ排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図６】低速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。
【図７】高速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧≦過給圧となる領域における開弁特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧＞＞過給圧となる領域となる領域における開弁特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施の形態１．
［実施の形態１にかかる内燃機関の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の構成を示す図である。実施の形態１にかかる内燃機関は、車両等の移動体に好適である。実施の形態１にかかる内燃機関は直列４気筒型の過給内燃機関である。図１には、気筒１、２、３および４を備えるシリンダヘッド１０が示されている。また、図１には、ターボチャージャ４０（コンプレッサ４２、タービン４４）およびＥＧＲシステム（ＥＧＲ通路５０、ＥＧＲクーラ５２）も示されている。
【００２８】
シリンダヘッド１０には、気筒ごとに、吸気ポートおよび排気ポートが設けられている。気筒１、２、３、４のそれぞれには、２つずつ、吸気ポートが備えられている。符号は付さないが、各吸気ポートには、それぞれ吸気弁が設けられている。各吸気ポートは、サージタンク２０に連通している。サージタンク２０は、吸気通路２６に連通している。吸気通路２６には、スロットル２２、インタークーラ２４、エアクリーナ２８が、上流に向かって順次設けられている。
【００２９】
気筒１、気筒２、気筒３および気筒４のそれぞれには、２つずつ、排気ポートが設けられている。各気筒には、それぞれ、排気弁８ａおよび排気弁８ａが設けられている。気筒１、２、３における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、排気枝管３０に連通している。一方、気筒１、２、３における排気弁８ｂが設けられた排気ポートは、排気枝管３２に連通している。排気枝管３０および排気枝管３２は、主排気通路３４に連通している。
【００３０】
気筒４は、気筒１、２、３とは異なる態様で、排気系に接続する。気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、排気枝管３２の一部３２ａに連通している。この結果、気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、気筒１、２、３の排気弁８ａが設けられた排気ポートと、排気枝管３２にて合流し、最終的に主排気通路３４に連通する。一方、気筒４における排気弁８ｂが設けられた排気ポートは、ＥＧＲ通路５０に連通している。ＥＧＲ通路５０は、ＥＧＲクーラ５２を介してサージタンク２０に連通している。図示しないが、ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲバルブ等の他の機構が適宜に設けられても良い。
【００３１】
主排気通路３４には、スタート触媒３６（以下、単に「触媒３６」とも称す）が設けられている。図示しないが、主排気通路３４には、空燃比センサやサブ酸素センサ、排気温度センサその他の各種センサが適宜に設けられても良い。
【００３２】
主排気通路３４には、タービン４４が設けられている。タービン４４は、吸気通路２６の途中に配置されたコンプレッサ４２とともに、ターボチャージャ４０を構成している。排気枝管３０は、タービン４４の上流において、主排気通路３４と連通している。これにより、排気枝管３０にまとめられた排気ガスでタービン４４の回転を生じさせることができる。一方、排気枝管３２は、タービン４４の下流（後方）であって触媒３６の上流（前方）にて、主排気通路３４に連通している。
【００３３】
実施の形態１では、排気弁８ａ、排気弁８ｂが、図示しない可変動弁機構によって駆動されている。この可変動弁機構は、作用角および開弁時期の双方を変更することが可能な機構とする。
実施の形態１にかかる可変動弁機構は、次に述べるように、排気弁８ａ、排気弁８ｂを特定の群の単位で操作できるように構成される。先ず、タービン４４の上流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を、「排気弁群Ｅｘ１」とする。実施の形態１では、気筒１、２および３の排気弁８ａが、排気弁群Ｅｘ１に所属する。一方、タービン４４の下流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を「排気弁群Ｅｘ２」とする。実施の形態１では、気筒１、２および３の排気弁８ｂが、排気弁群Ｅｘ２に所属する。
さらに、実施の形態１では、気筒４における排気弁８ａを、排気弁群Ｅｘ２に所属させる。気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートも、排気枝管３２の一部３２ａを介して、タービン４４の下流位置に連通するからである。また、気筒４における排気弁８ｂは、排気弁群Ｅｘ１に所属させる。
実施の形態１では、このように２つの群にそれぞれ振り分けられた排気弁８ａ、８ｂの開弁特性（作用角、リフト量、開弁時期）を、排気弁群Ｅｘ１、Ｅｘ２の群単位でもって独立に調節できるように、可変動弁機構のハードウェア構成および制御構成（ソフトウェア構成）を構成しておく。実施の形態１では、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁の開弁特性と、排気弁群Ｅｘ２に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係（つまり、作用角の大小や、開弁時期の相対的な早／遅）を気筒１、２、３、４の間で等しくすることを可能にしておく。具体的には、例えば、「排気弁群Ｅｘ１、Ｅｘ２の相対的関係で規定された開弁特性の関係が入力情報として与えられた場合に、排気弁群Ｅｘ１、Ｅｘ２にそれぞれ属する排気弁が、気筒ごとに当該開弁特性の関係を実現させる制御モード」を、予めＥＣＵ６０で実行可能にしておくなどの措置を取ればよい。
【００３４】
図１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０が示されている。図示しないが、内燃機関には、クランク角センサ、エンジン水温センサ、その他の各種センサが備えられている。ＥＣＵ６０は、内燃機関に備えられた各センサからの信号を処理し、その処理結果を各アクチュエータ（具体的には、可変動弁機構など）の操作に反映させている。
【００３５】
［実施の形態１にかかる内燃機関の動作］
図２乃至５は、実施の形態１にかかる内燃機関の動作を説明するための図である。図２乃至５には、実施の形態１において実現される吸気弁および排気弁の開弁特性（作用角、リフト量及び開弁時期）がそれぞれ示されている。実施の形態１では、下記のように、運転領域に応じて、前述した排気弁群Ｅｘ１および排気弁群Ｅｘ２の開弁特性を切り換える。以下の説明では、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁のそれぞれの作用角を、単に「排気弁群Ｅｘ１の作用角」とも総称する。また、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁のそれぞれの開弁時期を、単に「排気弁群Ｅｘ１の開弁時期」とも総称する。
【００３６】
（１−１）触媒暖機
図２は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、触媒暖機時における開弁特性を示す図である。冷間始動や暖機／アイドル運転中などにおける触媒暖機運転中には、下記の条件（１ａ）および（１ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（１ａ）排気弁群Ｅｘ２の作用角＞排気弁群Ｅｘ１の作用角
（１ｂ）排気弁群Ｅｘ２の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ１の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気の殆どをタービン４４後方に流して、触媒３６の暖機を促進／維持することができる。
【００３７】
（１−２）低速域
図３は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、低速域における開弁特性を示す図である。低速域では、下記の条件（２ａ）乃至（２ｃ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（２ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（２ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
（２ｃ）排気弁群Ｅｘ１の作用角を１８０度以下とする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁を備えた気筒に関して、作用角１８０度以下とし、自気筒ブローダウン波によるタービン回転エネルギ確保と次気筒ブローダウン波による排気干渉回避による新気量増加を図ることができる。また、ＥＧＲガスを取り出す気筒４については、自気筒ブローダウン波によるＥＧＲ量の確保、吸気圧＞排気圧の条件下においてもＥＧＲ注入を図ることができる。
なお、図６は、低速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。図６は、実施の形態１の動作説明のために示すものであり、実施の形態１の適用をしていない構成における特性を示している。図６における符号Ａを付した領域を見ると、ブローダウン時には排気圧が吸気圧を上回るものの、それを過ぎた後の領域Ａにおいては吸気圧（過給圧）が排気圧に勝っていることが読み取れる。
【００３８】
（１−３）中高速、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域
図４は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速かつ排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（３ａ）および（３ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（３ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（３ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、気筒１、２、３からの排気ガスがタービン４４で放熱し、触媒３６の入口における排気ガス温度を低めにすることができる。これにより触媒床温の上昇を抑制することができる。結果、λ１運転領域の拡大を図ることができる。また、その一方で、実施の形態１では、ＥＧＲ通路５０に連通する気筒４において、ＥＧＲ通路５０との連通にかかわる排気弁８ｂが排気弁群Ｅｘ１に属している。このため、気筒４から取り出すＥＧＲガス量の確保も図ることができる。
【００３９】
（１−４）中高速、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域
図５は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（４ａ）および（４ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（４ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（４ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期と排気弁群Ｅｘ２の開弁時期とを一致させる。
この領域では、多量の排気ガスの掃気が必要となる。そこで、低背圧のタービン４４後方に連通する排気弁群Ｅｘ２も、ブローダウン時期に開弁を行わせる。これにより、掃気効率が上昇しノック抑制効果を得るためＥＧＲガス量低下による弊害も抑制することができる。
なお、図７は、高速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。図７は、実施の形態１の動作説明のために示すものであり、実施の形態１の適用をしていない構成における特性を示している。図７の領域Ｂに示すように、タービン上流に流すガス量が多いと、タービンの圧損によって高背圧となる。
【００４０】
実施の形態１では、ＥＣＵ６０が、上述した各運転領域に応じて、領域ごとに定めた上記条件を満たすように、可変動弁機構を制御する。現在の運転領域が上記（１−１）乃至（１−４）の各運転領域のいずれに該当するかという特定は、内燃機関の各種センサ値に基づいて、当該センサ値に基づき求めた現時点での運転領域が予め定めた条件（例えば、運転領域を区画してマップ化しておく）と照らし合わせる手法などによって行えばよい。
【００４１】
なお、上述した実施の形態１においては、気筒４が、前記第１の発明における「一部の気筒」に、気筒１、２および３が、前記第１の発明における「他の気筒」に、ＥＧＲ通路５０が、前記第１の発明における「ＥＧＲ通路」に、排気枝管３０が、前記第１の発明における「第１排気通路」に、排気枝管３２が、前記第１の発明における「第２排気通路」に、排気枝管３２の一部３２ａが、前記第１の発明における「第３排気通路」に、主排気通路３４と排気枝管３０との合流位置が、前記第１の発明における「第１の位置」に、主排気通路３４と排気枝管３２との合流位置が、前記第１の発明における「第２の位置」に、ターボチャージャ４０が、前記第１の発明における「過給器」に、タービン４４が、前記第１の発明における「タービン」に、排気弁群Ｅｘ１が、前記第１の発明における「第１排気弁群」に、排気弁群Ｅｘ２が、前記第１の発明における「第２排気弁群」に、排気弁８ａ、８ｂを駆動する可変動弁機構が、前記第１の発明における「可変動弁手段」に、それぞれ相当している。
【００４２】
なお、実施の形態１では、各運転領域に応じて、ＥＣＵ６０が、（１−１）乃至（１−４）の制御動作をそれぞれ実現した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。（１−１）乃至（１−４）の全ての制御動作を適用するのではなく、（１−１）乃至（１−４）の制御動作のなかから１つ又は複数の制御動作を選んで、適宜にＥＣＵ６０に実行させることができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、前記第２乃至５の発明のいずれか１つにおける「制御手段」に相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、（１−１）乃至（１−４）の運転領域の記憶（マップの記憶）、運転領域の特定、およびこれに応じた制御動作をそれぞれ実行することで、前記第１０の発明における「記憶手段」「運転領域特定手段」「制御手段」がそれぞれ実現されている。
【００４４】
実施の形態２．
［実施の形態２にかかる内燃機関の構成］
図８は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の構成を示す図である。実施の形態２にかかる内燃機関の構成は、排気枝管３０、３２に代えて排気枝管１３０、１３２を設けている点を除き、実施の形態１の構成と同様とする。以下、重複を避けるために、実施の形態１で述べた構成と同一あるいは相当する構成には同じ符号を付し、適宜に説明を省略ないしは簡略化する。
【００４５】
排気枝管１３０は、その一部１３０ａを介して、気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートに連通している。また、排気枝管１３２は、実施の形態１の排気枝管１３０とは異なり、気筒１、２、３の３つの気筒のみと連通している。
【００４６】
実施の形態２の場合、気筒４における排気弁８ａを、排気弁群Ｅｘ１に所属させる。気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、排気枝管１３０の一部１３０ａを介して、タービン４４の上流位置に連通するからである。また、気筒４における排気弁８ｂは、排気弁群Ｅｘ２に所属させる。実施の形態２にかかる気筒４の排気弁８ａ、８ｂの各排気弁群への所属関係は、ちょうど、実施の形態１の場合の所属関係と反対となっている。
【００４７】
［実施の形態２にかかる内燃機関の動作］
実施の形態２では、下記のように、運転領域に応じて、排気弁群Ｅｘ１および排気弁群Ｅｘ２の開弁特性を切り換える。
【００４８】
（２−１）低回転、排気圧≦過給圧となる領域
図９は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧≦過給圧となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（５ａ）および（５ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（５ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（５ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に関して、次気筒ブローダウン波による排気干渉回避（新気量増大）を図り、４つの気筒の排気ガスをタービン４４上流に供給することで実施の形態１に比して過給性能の向上を図ることができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、ＥＧＲガスを取り出す気筒４について、確実に自気筒ブローダウン中のみに開弁させることができ、吸気の逆流を防止（抑制）することができる。
【００４９】
（２−２）低回転、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域
図１０は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（６ａ）および（６ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（６ａ）排気弁群Ｅｘ２の作用角＞排気弁群Ｅｘ１の作用角
（６ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に関して、次気筒ブローダウン波による排気干渉回避（新気量増大）を図ることができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、ＥＧＲガスを取り出す気筒４について、ＥＧＲ量の確保とタービン回転エネルギ確保の両立を図ることができる。
【００５０】
（２−３）中高回転、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域
図１１は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（７ａ）および（７ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（７ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＝排気弁群Ｅｘ２の作用角
（７ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に関して、タービン回転エネルギを確保することができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、ＥＧＲガスを取り出す気筒４について、ＥＧＲガス量の確保とタービン前背圧低減による排気ガス温度の低下を図ることができる。
【００５１】
（２−４）中高回転、排気圧＞＞過給圧（排気圧が過給圧よりも非常に大きい）となる領域
図１２は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧＞＞過給圧となる領域となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（８ａ）および（８ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（８ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（８ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
排気弁群Ｅｘ１に関して、排気ガス量が多いため、自気筒ブローダウン時の排気抜けを良好にし、残留ガス量を抑制することができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、タービン前背圧の低減を図ることができる。ＥＧＲガスを取り出す気筒４については、ブローダウン中ではＥＧＲガス量が過多になるおそれがあるため、排気弁群Ｅｘ２の開弁特性に合わせてＥＧＲ通路５０の開閉をする排気弁８ｂを作動させることが良い。
なお、排気圧＞＞過給圧（排気圧が過給圧よりも非常に大きい）となる領域を特定する場合には、例えば、排気圧が過給圧より予め定めたしきい値以上に大きいか否かを判定する判定処理をＥＣＵ６０に実行させてもよい。
【００５２】
実施の形態２では、ＥＣＵ６０が、上述した各運転領域に応じて、領域ごとに定めた上記条件を満たすように、可変動弁機構を制御する。現在の運転領域が上記（２−１）乃至（２−４）の各運転領域のいずれに該当するかという特定は、実施の形態１で述べたのと同様に、内燃機関の各種センサ値に基づいて、当該センサ値に基づき求めた現時点での運転領域が予め定めた条件（例えば、運転領域を区画してマップ化しておく）と照らし合わせる手法などによって行えばよい。
【００５３】
なお、上述した実施の形態２においては、気筒４が、前記第１の発明における「一部の気筒」に、気筒１、２および３が、前記第１の発明における「他の気筒」に、排気枝管１３０が、前記第１の発明における「第１排気通路」に、排気枝管１３２が、前記第１の発明における「第２排気通路」に、排気枝管１３０の一部１３０ａが、前記第１の発明における「第３排気通路」に、主排気通路３４と排気枝管１３０との合流位置が、前記第１の発明における「第１の位置」に、主排気通路３４と排気枝管１３２との合流位置が、前記第１の発明における「第２の位置」に、それぞれ相当している。
【００５４】
なお、実施の形態２では、各運転領域に応じて、ＥＣＵ６０が、（２−１）乃至（２−４）の制御動作をそれぞれ実現した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。（２−１）乃至（２−４）の全ての制御動作を適用するのではなく、（２−１）乃至（２−４）の制御動作のなかから１つ又は複数の制御動作を選んで、適宜にＥＣＵ６０に実行させることができる。
【００５５】
なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、前記第６乃至９の発明のいずれか１つにおける「制御手段」に相当している。また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、（２−１）乃至（２−４）の運転領域の記憶（マップの記憶）、運転領域の特定、およびこれに応じた制御動作をそれぞれ実行することで、前記第１０の発明における「記憶手段」「運転領域特定手段」「制御手段」がそれぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００５６】
１、２、３、４ 気筒
８ａ、８ｂ 排気弁
１０ シリンダヘッド
２０ サージタンク
２２ スロットル
２４ インタークーラ
２６ 吸気通路
２８ エアクリーナ
３０ 排気枝管
３２ 排気枝管
３２ａ 排気枝管の一部
３４ 主排気通路
３６ スタート触媒
４０ ターボチャージャ
４２ コンプレッサ
４４ タービン
５０ ＥＧＲ通路
５２ ＥＧＲクーラ
１３０ 排気枝管
１３０ａ 排気枝管の一部
１３２ 排気枝管
Ｅｘ１、Ｅｘ２ 排気弁群
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特表２００３−５０６６１９号公報に開示されているように、多気筒内燃機関において特定の気筒から吸気系へ排気ガスを還流する構成が知られている。当該公報においては、過給内燃機関で排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行う場合における、排気ガスの掃気性について検討している。すなわち、上記公報では、「過給内燃機関では、排気ガス背圧がブースト圧を超える作動状態においてのみ排気ガス再循環が可能であるが、この場合において、シリンダー出口よりシリンダー入口が高い圧力を有する正の掃気勾配を確立することができないという問題がある。」という記載がある。このような問題に対処するために、上記公報にかかる構成では、内燃機関の特定かつ単一の気筒のみから、ＥＧＲのために排気ガスを取り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０６６１９号公報
【特許文献２】特開平５−２６３６７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２１５９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過給内燃機関にて排気ガス再循環を行う構成において、運転領域に応じて個別具体的に適切な措置が取られないと、内燃機関の性能低下を招来するおそれがある。例えば、過給器を備える内燃機関において、高過給時（特に低速域での高過給化時）にサージタンク内の圧力が排気圧よりも大きくなる。このような圧力の関係が成立しているときには、排気ガス掃気時期に掃気性の悪化をまねくおそれがある。本願発明者は、鋭意研究を進めたところ、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える場合において、運転領域の変動によって内燃機関の性能が損なわれるのを抑制する措置をとるうえで好適な構成を見出すに至った。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える場合において、運転領域の変化によって内燃機関の性能が損なわれるのを抑制する措置を取るうえで好適な構成を備えた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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
２つ以上の排気ポートをそれぞれ備える複数の気筒と、
前記複数の気筒の一部の気筒における、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通するＥＧＲ通路と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒以外の他の気筒のそれぞれにおける、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通する第１排気通路と、
前記複数の気筒の前記他の気筒のそれぞれにおける、前記第１排気通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通する第２排気通路と、
第１の位置で前記第１排気通路と連通し、前記第１の位置と異なる第２の位置で前記第２排気通路と連通する主排気通路と、
前記主排気通路における前記第１の位置の下流位置かつ前記第２の位置の上流位置に設けられたタービンを有する過給器と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒における、前記ＥＧＲ通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通し、且つ前記タービンの上流位置または下流位置において前記主排気通路に連通する第３排気通路と、
前記複数の気筒の前記２つ以上の前記排気ポートにそれぞれ設けられた排気弁と、
前記タービンの上流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第１排気弁群とし、前記タービンの下流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第２排気弁群とし、かつ、前記第３排気通路が前記タービン下流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし前記第３排気通路が前記タービン上流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとした場合において、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係を前記複数の気筒の間で等しくし、かつ、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性とを相違させることができる可変動弁手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の触媒暖機運転のときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第２排気弁群の開弁時期を前記第１排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低速域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期と前記第２排気弁群の開弁時期と一致させる開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第１の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧以下である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第１または第６の発明において、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第１、第６および第７の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角と前記第２排気弁群の作用角とを一致させる作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第１、第６、第７および第８の発明のいずれか１つにおいて、
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が過給圧より所定量以上に大きい所定領域にあるときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、第１の発明において、
前記第１排気弁群と前記第２排気弁群の間の開弁特性の相対的関係を前記内燃機関の運転領域に応じて定めた情報を記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の運転領域が、前記情報における前記運転領域の何れに該当するかを特定する運転領域特定手段と、
前記運転領域特定手段で特定した運転領域に応じて前記情報で定められた開弁特性の前記相対的関係を前記第１排気弁群と前記第２排気弁群との間で成立させるように、前記可変動弁手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、第１排気弁群と第２排気弁群との間で、開弁特性を独立に調節することが可能となる。本願発明者は、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える内燃機関において運転領域の変化に対処するうえでは、「タービン上流位置に連通する排気ポートの排気弁群の開弁特性」と「タービン下流位置に連通する排気ポートの排気弁群の開弁特性」とを、それらのいずれかの群に「ＥＧＲ通路に連通する排気ポートの排気弁」を所属させたうえで、群単位で調節することが有用であることを見出した。第１の発明によれば、内燃機関の複数の弁体を第１排気弁群と第２排気弁群とに適切に分属させたうえで、複数の弁体の開弁特性を第１、２排気弁群の単位で相違させることが可能となる。
【００１７】
第２の発明によれば、排気をタービン後方に多く流して、触媒の暖機を促すことができる。
【００１８】
第３の発明によれば、低速域において、タービン回転エネルギ確保と新気量増加を図ることができる。また、ＥＧＲガスを取り出す気筒については、ＥＧＲ量およびＥＧＲガス注入を確保することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、運転領域に応じて、排気ガス温度を低めにすることができるとともに、ＥＧＲガス量の確保も図ることができる。
【００２０】
第５の発明によれば、多量の排気ガスの掃気が必要となる領域において、掃気効率を上昇させることができる。
【００２１】
第６の発明によれば、運転領域に応じて、過給性能の向上とともに吸気の逆流を防止（抑制）することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、運転領域に応じて、排気干渉回避（新気量増大）を図るとともに、ＥＧＲ量の確保とタービン回転エネルギ確保の両立を図ることができる。
【００２３】
第８の発明によれば、運転領域に応じて、タービン回転エネルギを確保するとともに、ＥＧＲガス量の確保とタービン前背圧低減による排気ガス温度の低下を図ることができる。
【００２４】
第９の発明によれば、運転領域に応じて、残留ガス量を抑制するとともに、タービン前背圧の低減およびＥＧＲガス量が過多になることを抑制することができる。
【００２５】
第１０の発明によれば、過給器と排気ガス再循環用の構成とを備える内燃機関において、各々の排気弁の開弁特性の特質を考慮して複数の排気弁を第１排気弁群と第２排気弁群の何れかに適切に振り分けたうえで、運転領域に応じた排気弁制御を、群単位で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、触媒暖機時における開弁特性を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、低速域における開弁特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速かつ排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図６】低速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。
【図７】高速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧≦過給圧となる領域における開弁特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧＞＞過給圧となる領域となる領域における開弁特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施の形態１．
［実施の形態１にかかる内燃機関の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の構成を示す図である。実施の形態１にかかる内燃機関は、車両等の移動体に好適である。実施の形態１にかかる内燃機関は直列４気筒型の過給内燃機関である。図１には、気筒１、２、３および４を備えるシリンダヘッド１０が示されている。また、図１には、ターボチャージャ４０（コンプレッサ４２、タービン４４）およびＥＧＲシステム（ＥＧＲ通路５０、ＥＧＲクーラ５２）も示されている。
【００２８】
シリンダヘッド１０には、気筒ごとに、吸気ポートおよび排気ポートが設けられている。気筒１、２、３、４のそれぞれには、２つずつ、吸気ポートが備えられている。符号は付さないが、各吸気ポートには、それぞれ吸気弁が設けられている。各吸気ポートは、サージタンク２０に連通している。サージタンク２０は、吸気通路２６に連通している。吸気通路２６には、スロットル２２、インタークーラ２４、エアクリーナ２８が、上流に向かって順次設けられている。
【００２９】
気筒１、気筒２、気筒３および気筒４のそれぞれには、２つずつ、排気ポートが設けられている。各気筒には、それぞれ、排気弁８ａおよび排気弁８ａが設けられている。気筒１、２、３における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、排気枝管３０に連通している。一方、気筒１、２、３における排気弁８ｂが設けられた排気ポートは、排気枝管３２に連通している。排気枝管３０および排気枝管３２は、主排気通路３４に連通している。
【００３０】
気筒４は、気筒１、２、３とは異なる態様で、排気系に接続する。気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、排気枝管３２の一部３２ａに連通している。この結果、気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、気筒１、２、３の排気弁８ａが設けられた排気ポートと、排気枝管３２にて合流し、最終的に主排気通路３４に連通する。一方、気筒４における排気弁８ｂが設けられた排気ポートは、ＥＧＲ通路５０に連通している。ＥＧＲ通路５０は、ＥＧＲクーラ５２を介してサージタンク２０に連通している。図示しないが、ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲバルブ等の他の機構が適宜に設けられても良い。
【００３１】
主排気通路３４には、スタート触媒３６（以下、単に「触媒３６」とも称す）が設けられている。図示しないが、主排気通路３４には、空燃比センサやサブ酸素センサ、排気温度センサその他の各種センサが適宜に設けられても良い。
【００３２】
主排気通路３４には、タービン４４が設けられている。タービン４４は、吸気通路２６の途中に配置されたコンプレッサ４２とともに、ターボチャージャ４０を構成している。排気枝管３０は、タービン４４の上流において、主排気通路３４と連通している。これにより、排気枝管３０にまとめられた排気ガスでタービン４４の回転を生じさせることができる。一方、排気枝管３２は、タービン４４の下流（後方）であって触媒３６の上流（前方）にて、主排気通路３４に連通している。
【００３３】
実施の形態１では、排気弁８ａ、排気弁８ｂが、図示しない可変動弁機構によって駆動されている。この可変動弁機構は、作用角および開弁時期の双方を変更することが可能な機構とする。
実施の形態１にかかる可変動弁機構は、次に述べるように、排気弁８ａ、排気弁８ｂを特定の群の単位で操作できるように構成される。先ず、タービン４４の上流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を、「排気弁群Ｅｘ１」とする。実施の形態１では、気筒１、２および３の排気弁８ａが、排気弁群Ｅｘ１に所属する。一方、タービン４４の下流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を「排気弁群Ｅｘ２」とする。実施の形態１では、気筒１、２および３の排気弁８ｂが、排気弁群Ｅｘ２に所属する。
さらに、実施の形態１では、気筒４における排気弁８ａを、排気弁群Ｅｘ２に所属させる。気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートも、排気枝管３２の一部３２ａを介して、タービン４４の下流位置に連通するからである。また、気筒４における排気弁８ｂは、排気弁群Ｅｘ１に所属させる。
実施の形態１では、このように２つの群にそれぞれ振り分けられた排気弁８ａ、８ｂの開弁特性（作用角、リフト量、開弁時期）を、排気弁群Ｅｘ１、Ｅｘ２の群単位でもって独立に調節できるように、可変動弁機構のハードウェア構成および制御構成（ソフトウェア構成）を構成しておく。実施の形態１では、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁の開弁特性と、排気弁群Ｅｘ２に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係（つまり、作用角の大小や、開弁時期の相対的な早／遅）を気筒１、２、３、４の間で等しくすることを可能にしておく。具体的には、例えば、「排気弁群Ｅｘ１、Ｅｘ２の相対的関係で規定された開弁特性の関係が入力情報として与えられた場合に、排気弁群Ｅｘ１、Ｅｘ２にそれぞれ属する排気弁が、気筒ごとに当該開弁特性の関係を実現させる制御モード」を、予めＥＣＵ６０で実行可能にしておくなどの措置を取ればよい。
【００３４】
図１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０が示されている。図示しないが、内燃機関には、クランク角センサ、エンジン水温センサ、その他の各種センサが備えられている。ＥＣＵ６０は、内燃機関に備えられた各センサからの信号を処理し、その処理結果を各アクチュエータ（具体的には、可変動弁機構など）の操作に反映させている。
【００３５】
［実施の形態１にかかる内燃機関の動作］
図２乃至５は、実施の形態１にかかる内燃機関の動作を説明するための図である。図２乃至５には、実施の形態１において実現される吸気弁および排気弁の開弁特性（作用角、リフト量及び開弁時期）がそれぞれ示されている。実施の形態１では、下記のように、運転領域に応じて、前述した排気弁群Ｅｘ１および排気弁群Ｅｘ２の開弁特性を切り換える。以下の説明では、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁のそれぞれの作用角を、単に「排気弁群Ｅｘ１の作用角」とも総称する。また、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁のそれぞれの開弁時期を、単に「排気弁群Ｅｘ１の開弁時期」とも総称する。
【００３６】
（１−１）触媒暖機
図２は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、触媒暖機時における開弁特性を示す図である。冷間始動や暖機／アイドル運転中などにおける触媒暖機運転中には、下記の条件（１ａ）および（１ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（１ａ）排気弁群Ｅｘ２の作用角＞排気弁群Ｅｘ１の作用角
（１ｂ）排気弁群Ｅｘ２の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ１の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気の殆どをタービン４４後方に流して、触媒３６の暖機を促進／維持することができる。
【００３７】
（１−２）低速域
図３は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、低速域における開弁特性を示す図である。低速域では、下記の条件（２ａ）乃至（２ｃ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（２ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（２ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
（２ｃ）排気弁群Ｅｘ１の作用角を１８０度以下とする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に属する排気弁を備えた気筒に関して、作用角１８０度以下とし、自気筒ブローダウン波によるタービン回転エネルギ確保と次気筒ブローダウン波による排気干渉回避による新気量増加を図ることができる。また、ＥＧＲガスを取り出す気筒４については、自気筒ブローダウン波によるＥＧＲ量の確保、吸気圧＞排気圧の条件下においてもＥＧＲ注入を図ることができる。
なお、図６は、低速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。図６は、実施の形態１の動作説明のために示すものであり、実施の形態１の適用をしていない構成における特性を示している。図６における符号Ａを付した領域を見ると、ブローダウン時には排気圧が吸気圧を上回るものの、それを過ぎた後の領域Ａにおいては吸気圧（過給圧）が排気圧に勝っていることが読み取れる。
【００３８】
（１−３）中高速、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域
図４は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速かつ排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（３ａ）および（３ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（３ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（３ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、気筒１、２、３からの排気ガスがタービン４４で放熱し、触媒３６の入口における排気ガス温度を低めにすることができる。これにより触媒床温の上昇を抑制することができる。結果、λ１運転領域の拡大を図ることができる。また、その一方で、実施の形態１では、ＥＧＲ通路５０に連通する気筒４において、ＥＧＲ通路５０との連通にかかわる排気弁８ｂが排気弁群Ｅｘ１に属している。このため、気筒４から取り出すＥＧＲガス量の確保も図ることができる。
【００３９】
（１−４）中高速、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域
図５は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関における、中高速、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（４ａ）および（４ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（４ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（４ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期と排気弁群Ｅｘ２の開弁時期とを一致させる。
この領域では、多量の排気ガスの掃気が必要となる。そこで、低背圧のタービン４４後方に連通する排気弁群Ｅｘ２も、ブローダウン時期に開弁を行わせる。これにより、掃気効率が上昇しノック抑制効果を得るためＥＧＲガス量低下による弊害も抑制することができる。
なお、図７は、高速高過給時の吸排気脈動特性の一例を示す図である。図７は、実施の形態１の動作説明のために示すものであり、実施の形態１の適用をしていない構成における特性を示している。図７の領域Ｂに示すように、タービン上流に流すガス量が多いと、タービンの圧損によって高背圧となる。
【００４０】
実施の形態１では、ＥＣＵ６０が、上述した各運転領域に応じて、領域ごとに定めた上記条件を満たすように、可変動弁機構を制御する。現在の運転領域が上記（１−１）乃至（１−４）の各運転領域のいずれに該当するかという特定は、内燃機関の各種センサ値に基づいて、当該センサ値に基づき求めた現時点での運転領域が予め定めた条件（例えば、運転領域を区画してマップ化しておく）と照らし合わせる手法などによって行えばよい。
【００４１】
なお、上述した実施の形態１においては、気筒４が、前記第１の発明における「一部の気筒」に、気筒１、２および３が、前記第１の発明における「他の気筒」に、ＥＧＲ通路５０が、前記第１の発明における「ＥＧＲ通路」に、排気枝管３０が、前記第１の発明における「第１排気通路」に、排気枝管３２が、前記第１の発明における「第２排気通路」に、排気枝管３２の一部３２ａが、前記第１の発明における「第３排気通路」に、主排気通路３４と排気枝管３０との合流位置が、前記第１の発明における「第１の位置」に、主排気通路３４と排気枝管３２との合流位置が、前記第１の発明における「第２の位置」に、ターボチャージャ４０が、前記第１の発明における「過給器」に、タービン４４が、前記第１の発明における「タービン」に、排気弁群Ｅｘ１が、前記第１の発明における「第１排気弁群」に、排気弁群Ｅｘ２が、前記第１の発明における「第２排気弁群」に、排気弁８ａ、８ｂを駆動する可変動弁機構が、前記第１の発明における「可変動弁手段」に、それぞれ相当している。
【００４２】
なお、実施の形態１では、各運転領域に応じて、ＥＣＵ６０が、（１−１）乃至（１−４）の制御動作をそれぞれ実現した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。（１−１）乃至（１−４）の全ての制御動作を適用するのではなく、（１−１）乃至（１−４）の制御動作のなかから１つ又は複数の制御動作を選んで、適宜にＥＣＵ６０に実行させることができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、前記第２乃至５の発明のいずれか１つにおける「制御手段」に相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、（１−１）乃至（１−４）の運転領域の記憶（マップの記憶）、運転領域の特定、およびこれに応じた制御動作をそれぞれ実行することで、前記第１０の発明における「記憶手段」「運転領域特定手段」「制御手段」がそれぞれ実現されている。
【００４４】
実施の形態２．
［実施の形態２にかかる内燃機関の構成］
図８は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関の構成を示す図である。実施の形態２にかかる内燃機関の構成は、排気枝管３０、３２に代えて排気枝管１３０、１３２を設けている点を除き、実施の形態１の構成と同様とする。以下、重複を避けるために、実施の形態１で述べた構成と同一あるいは相当する構成には同じ符号を付し、適宜に説明を省略ないしは簡略化する。
【００４５】
排気枝管１３０は、その一部１３０ａを介して、気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートに連通している。また、排気枝管１３２は、実施の形態１の排気枝管１３０とは異なり、気筒１、２、３の３つの気筒のみと連通している。
【００４６】
実施の形態２の場合、気筒４における排気弁８ａを、排気弁群Ｅｘ１に所属させる。気筒４における排気弁８ａが設けられた排気ポートは、排気枝管１３０の一部１３０ａを介して、タービン４４の上流位置に連通するからである。また、気筒４における排気弁８ｂは、排気弁群Ｅｘ２に所属させる。実施の形態２にかかる気筒４の排気弁８ａ、８ｂの各排気弁群への所属関係は、ちょうど、実施の形態１の場合の所属関係と反対となっている。
【００４７】
［実施の形態２にかかる内燃機関の動作］
実施の形態２では、下記のように、運転領域に応じて、排気弁群Ｅｘ１および排気弁群Ｅｘ２の開弁特性を切り換える。
【００４８】
（２−１）低回転、排気圧≦過給圧となる領域
図９は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧≦過給圧となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（５ａ）および（５ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（５ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（５ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に関して、次気筒ブローダウン波による排気干渉回避（新気量増大）を図り、４つの気筒の排気ガスをタービン４４上流に供給することで実施の形態１に比して過給性能の向上を図ることができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、ＥＧＲガスを取り出す気筒４について、確実に自気筒ブローダウン中のみに開弁させることができ、吸気の逆流を防止（抑制）することができる。
【００４９】
（２−２）低回転、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域
図１０は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、低回転、排気圧＞吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（６ａ）および（６ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（６ａ）排気弁群Ｅｘ２の作用角＞排気弁群Ｅｘ１の作用角
（６ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に関して、次気筒ブローダウン波による排気干渉回避（新気量増大）を図ることができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、ＥＧＲガスを取り出す気筒４について、ＥＧＲ量の確保とタービン回転エネルギ確保の両立を図ることができる。
【００５０】
（２−３）中高回転、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域
図１１は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧≧吸気圧（過給圧）となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（７ａ）および（７ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（７ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＝排気弁群Ｅｘ２の作用角
（７ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
これにより、排気弁群Ｅｘ１に関して、タービン回転エネルギを確保することができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、ＥＧＲガスを取り出す気筒４について、ＥＧＲガス量の確保とタービン前背圧低減による排気ガス温度の低下を図ることができる。
【００５１】
（２−４）中高回転、排気圧＞＞過給圧（排気圧が過給圧よりも非常に大きい）となる領域
図１２は、本発明の実施の形態２にかかる内燃機関における、中高回転、排気圧＞＞過給圧となる領域となる領域における開弁特性を示す図である。この領域では、下記の条件（８ａ）および（８ｂ）を満たすように可変動弁機構を制御する。
（８ａ）排気弁群Ｅｘ１の作用角＞排気弁群Ｅｘ２の作用角
（８ｂ）排気弁群Ｅｘ１の開弁時期を、排気弁群Ｅｘ２の開弁時期よりも、早くする。
排気弁群Ｅｘ１に関して、排気ガス量が多いため、自気筒ブローダウン時の排気抜けを良好にし、残留ガス量を抑制することができる。また、排気弁群Ｅｘ２に関して、タービン前背圧の低減を図ることができる。ＥＧＲガスを取り出す気筒４については、ブローダウン中ではＥＧＲガス量が過多になるおそれがあるため、排気弁群Ｅｘ２の開弁特性に合わせてＥＧＲ通路５０の開閉をする排気弁８ｂを作動させることが良い。
なお、排気圧＞＞過給圧（排気圧が過給圧よりも非常に大きい）となる領域を特定する場合には、例えば、排気圧が過給圧より予め定めたしきい値以上に大きいか否かを判定する判定処理をＥＣＵ６０に実行させてもよい。
【００５２】
実施の形態２では、ＥＣＵ６０が、上述した各運転領域に応じて、領域ごとに定めた上記条件を満たすように、可変動弁機構を制御する。現在の運転領域が上記（２−１）乃至（２−４）の各運転領域のいずれに該当するかという特定は、実施の形態１で述べたのと同様に、内燃機関の各種センサ値に基づいて、当該センサ値に基づき求めた現時点での運転領域が予め定めた条件（例えば、運転領域を区画してマップ化しておく）と照らし合わせる手法などによって行えばよい。
【００５３】
なお、上述した実施の形態２においては、気筒４が、前記第１の発明における「一部の気筒」に、気筒１、２および３が、前記第１の発明における「他の気筒」に、排気枝管１３０が、前記第１の発明における「第１排気通路」に、排気枝管１３２が、前記第１の発明における「第２排気通路」に、排気枝管１３０の一部１３０ａが、前記第１の発明における「第３排気通路」に、主排気通路３４と排気枝管１３０との合流位置が、前記第１の発明における「第１の位置」に、主排気通路３４と排気枝管１３２との合流位置が、前記第１の発明における「第２の位置」に、それぞれ相当している。
【００５４】
なお、実施の形態２では、各運転領域に応じて、ＥＣＵ６０が、（２−１）乃至（２−４）の制御動作をそれぞれ実現した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。（２−１）乃至（２−４）の全ての制御動作を適用するのではなく、（２−１）乃至（２−４）の制御動作のなかから１つ又は複数の制御動作を選んで、適宜にＥＣＵ６０に実行させることができる。
【００５５】
なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、前記第６乃至９の発明のいずれか１つにおける「制御手段」に相当している。また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、（２−１）乃至（２−４）の運転領域の記憶（マップの記憶）、運転領域の特定、およびこれに応じた制御動作をそれぞれ実行することで、前記第１０の発明における「記憶手段」「運転領域特定手段」「制御手段」がそれぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００５６】
１、２、３、４ 気筒
８ａ、８ｂ 排気弁
１０ シリンダヘッド
２０ サージタンク
２２ スロットル
２４ インタークーラ
２６ 吸気通路
２８ エアクリーナ
３０ 排気枝管
３２ 排気枝管
３２ａ 排気枝管の一部
３４ 主排気通路
３６ スタート触媒
４０ ターボチャージャ
４２ コンプレッサ
４４ タービン
５０ ＥＧＲ通路
５２ ＥＧＲクーラ
１３０ 排気枝管
１３０ａ 排気枝管の一部
１３２ 排気枝管
Ｅｘ１、Ｅｘ２ 排気弁群
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の排気ポートをそれぞれ備える複数の気筒と、
前記複数の気筒の一部の気筒における、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通するＥＧＲ通路と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒以外の他の気筒のそれぞれにおける、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通する第１排気通路と、
前記複数の気筒の前記他の気筒のそれぞれにおける、前記第１排気通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通する第２排気通路と、
第１の位置で前記第１排気通路と連通し、前記第１の位置と異なる第２の位置で前記第２排気通路と連通する主排気通路と、
前記主排気通路における前記第１の位置の下流位置かつ前記第２の位置の上流位置に設けられたタービンを有する過給器と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒における、前記ＥＧＲ通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通し、且つ前記タービンの上流位置または下流位置において前記主排気通路に連通する第３排気通路と、
前記複数の気筒の前記２つ以上の前記排気ポートにそれぞれ設けられた排気弁と、
前記タービンの上流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第１排気弁群とし、前記タービンの下流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第２排気弁群とし、かつ、前記第３排気通路が前記タービン下流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし前記第３排気通路が前記タービン上流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとした場合において、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係を前記複数の気筒の間で等しくし、かつ、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性とを相違させることができる可変動弁手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の触媒暖機運転のときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第２排気弁群の開弁時期を前記第１排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低速域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期と前記第２排気弁群の開弁時期と一致させる開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧以下である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１または６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角と前記第２排気弁群の作用角とを一致させる作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１、６および７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が過給圧より所定量以上に大きい所定領域にあるときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１、６、７および８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記第１排気弁群と前記第２排気弁群の間の開弁特性の相対的関係を前記内燃機関の運転領域に応じて定めた情報を記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の運転領域が、前記情報における前記運転領域の何れに該当するかを特定する運転領域特定手段と、
前記運転領域特定手段で特定した運転領域に応じて前記情報で定められた開弁特性の前記相対的関係を前記第１排気弁群と前記第２排気弁群との間で成立させるように、前記可変動弁手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１】
２つ以上の排気ポートをそれぞれ備える複数の気筒と、
前記複数の気筒の一部の気筒における、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通するＥＧＲ通路と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒以外の他の気筒のそれぞれにおける、前記２つ以上の排気ポートの一部の排気ポートに連通する第１排気通路と、
前記複数の気筒の前記他の気筒のそれぞれにおける、前記第１排気通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通する第２排気通路と、
第１の位置で前記第１排気通路と連通し、前記第１の位置と異なる第２の位置で前記第２排気通路と連通する主排気通路と、
前記主排気通路における前記第１の位置の下流位置かつ前記第２の位置の上流位置に設けられたタービンを有する過給器と、
前記複数の気筒の前記一部の気筒における、前記ＥＧＲ通路と連通する前記一部の排気ポート以外の、他の排気ポートと連通し、且つ前記タービンの上流位置または下流位置において前記主排気通路に連通する第３排気通路と、
前記複数の気筒の前記２つ以上の前記排気ポートにそれぞれ設けられた排気弁と、
前記タービンの上流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第１排気弁群とし、前記タービンの下流位置に連通する排気ポートを開閉する排気弁の群を第２排気弁群とし、かつ、前記第３排気通路が前記タービン下流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし前記第３排気通路が前記タービン上流位置で前記主排気通路に連通する場合には前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとした場合において、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性との間の相対的な関係を前記複数の気筒の間で等しくし、かつ、前記第１排気弁群に属する排気弁の開弁特性と前記第２排気弁群に属する排気弁の開弁特性とを相違させることができる可変動弁手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の触媒暖機運転のときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第２排気弁群の開弁時期を前記第１排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低速域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記第３排気通路は、前記タービンの下流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第１排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中速域または高速域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期と前記第２排気弁群の開弁時期と一致させる開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧以下である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の低回転域であって排気圧が吸気圧より大きい所定領域に該当するときに、前記第２排気弁群の作用角を前記第１排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１または６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が吸気圧以上である所定領域に該当するときに、前記第１排気弁群の作用角と前記第２排気弁群の作用角とを一致させる作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１、６および７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記第３排気通路は、前記タービンの上流位置において前記主排気通路に連通し、
前記ＥＧＲ通路に連通する排気ポートを開閉する排気弁を前記第２排気弁群に所属させるものとし、
前記内燃機関の運転領域が所定の中回転域または高回転域であって排気圧が過給圧より所定量以上に大きい所定領域にあるときに、前記第１排気弁群の作用角を前記第２排気弁群の作用角よりも大きくする作用角条件と前記第１排気弁群の開弁時期を前記第２排気弁群の開弁時期よりも早くする開弁時期条件とを成立させるように前記可変動弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１、６、７および８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記第１排気弁群と前記第２排気弁群の間の開弁特性の相対的関係を前記内燃機関の運転領域に応じて定めた情報を記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の運転領域が、前記情報における前記運転領域の何れに該当するかを特定する運転領域特定手段と、
前記運転領域特定手段で特定した運転領域に応じて前記情報で定められた開弁特性の前記相対的関係を前記第１排気弁群と前記第２排気弁群との間で成立させるように、前記可変動弁手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２１４５５２（Ｐ２０１１−２１４５５２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５７０２（Ｐ２０１０−８５７０２）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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