CN101443537A - 可变压缩比内燃机 - Google Patents

Abstract

在通过在气缸的轴向上改变内燃机的燃烧室的体积来控制内燃机的压缩的可变压缩比内燃机中，当基于内燃机的操作条件的目标压缩比(εt)为参考压缩比(ε0)或更大时(S102)，将压缩比改变为目标压缩比(S103)。当目标压缩比(εt)低于参考压缩比(ε0)时(S102)，执行控制以改变压缩比并且也加强燃烧室中的翻转流(S104)。

Description

可变压缩比内燃机

技术领域

[0001]本发明涉及一种具有改变压缩比的功能和控制内燃机的燃烧室中的翻转流的强度的功能的可变压缩比内燃机。

背景技术

[0002]近年来，为了改进燃料经济性能、输出性能等目的，已提出能够改变内燃机的压缩比的技术。这种技术包括气缸体和曲轴箱彼此相连结以能够在其之间相对移动，且凸轮轴设置在其连结部上，转动凸轮轴以促使气缸体和曲轴箱之间沿着气缸的轴向相对移动，以改变燃烧室的体积和改变内燃机的压缩比的技术(例如，参照公开号为JP-A-2003-206771的日本专利申请)。

[0003]也已提出另一种技术，在该技术中能够围绕规定的摆动中心摆动的摆动部件链接到连杆的与曲轴相链接的且被分为两部分的部分，通过转动凸轮轴来移动摆动中心以改变燃烧室的体积和活塞的行程，因此改变内燃机的压缩比(例如，参照公开号为JP-A-2001-317383的日本专利申请)。

[0004]在上述技术中，因为通过在气缸的轴向改变燃烧室的体积来改变压缩比，所以如果将内燃机的压缩比设置为低，则增加了燃烧室的高度，且存在难以在内燃机内形成挤气区域的情况。当发生这种情况时，不可能充分提高内燃机中的燃烧速度，且降低热效率，导致倾向于发生爆燃。

[0005]关于这种情况，也提出另一种技术，用于当压缩比减小时促使旋涡流控制器工作以增加旋涡流的强度(例如，参照公开号为JP-B-4-4458的日本专利申请)。但是，在通过在汽缸的轴向改变燃烧室的体积来改变压缩比的可变压缩比内燃机中，因为特别是存在在相对于进气流的气缸轴向上的力的改变，所以垂直涡旋的翻转流的影响比横向涡旋的旋涡流的影响大。因此，不能说是仅增加旋涡流的强度使得在低压缩比的条件下的燃烧条件中能实现充分改进。在公开号为JP-A-2004-232580和公开号为JP-A-2003-293805的日本专利申请中也已提出另外的相关技术。

发明内容

[0006]本发明能够不管压缩比而保持内燃机的燃烧室中合适的燃烧条件。

[0007]本发明第一方案的最显著的特征是可变压缩比内燃机根据内燃机中的压缩比执行控制来改变燃烧室中翻转流的强度。

[0008]更具体的是，可变压缩比内燃机具有可变压缩比机构和翻转流强度控制器，所述可变压缩比机构在气缸的轴向上改变内燃机的燃烧室的体积以控制内燃机的压缩比，所述翻转流强度控制器执行控制以改变燃烧室中翻转流的强度，其中所述翻转流强度控制器根据由可变压缩比机构控制的压缩比执行控制来改变燃烧室中翻转流的强度。

[0009]通过这种操作，因为翻转流强度控制器根据取决于燃烧室的体积和高度的产生翻转流的容易度来执行控制以改变在燃烧室中产生的翻转流的强度，所以不管压缩比而可以在燃烧室中产生充足的翻转流。结果，不管压缩比而可维持在燃烧室内的合适的燃烧条件。

[0010]在上述方案中，翻转流强度控制器可以随着压缩比的减小使翻转流加强。

[0011]随着燃烧室高度的增加，内燃机的压缩比减小，变得更难以在压缩比低的条件下产生翻转流。因此，在本发明的方案中，翻转流强度控制器执行内燃机的压缩比越低使翻转流的强度越强的控制。通过这样的操作，即使当压缩比低并且燃烧室的高度增加时，也可能在燃烧室中产生具有足够强度的翻转流以改善燃烧室中的燃烧条件。

[0012]在上述方案中，如果压缩比低于第一规定的压缩比，则翻转流强度控制器可以执行控制以加强翻转流。

[0013]在这种情况中，在将为第一压缩比的压缩比作为阈值，并且如果压缩比低于该阈值的条件下，翻转流强度控制器执行控制以加强翻转流。具体地，执行依照关于翻转流强度的压缩比的两级控制。这使得使用简单控制就能在燃烧室中产生足够的强度而不管压缩比。预定的第一压缩比是这样的压缩比：低于该压缩比，则燃烧室中的燃烧速度变慢并且难以保持燃烧室中适宜的燃烧条件，除非执行加强翻转流强度的控制。因此，可以实验性地提前确定第一压缩比。

[0014]在上述方案中，当内燃机的发动机载荷低于第一规定载荷时，如果压缩比低于第二规定的压缩比，则翻转流强度控制器可以执行控制以加强翻转流的。

[0015]在控制内燃机中的压缩比的过程中，减小压缩比的原因通常是相对高载荷的操作条件。但是，当发动机转速高时，有时在低载荷操作条件下将压缩比设为低。相反地，当翻转流强度控制器执行控制以加强翻转流时，进气流自身将被改变，结果，许多情况下阻止进气的流入。因此，在超高载荷操作条件中，不希望执行控制来加强翻转流。因此，在本发明的该方案中，当压缩比低于第二规定的压缩比并且内燃机的发动机载荷也低于第一规定载荷时，执行控制以加强翻转流。

[0016]通过这样的操作，当由于燃烧室高度的增加而使翻转流难于产生时，并且即使当内燃机的操作性能不受影响时执行加强翻转流的控制，可能执行加强翻转流的控制。因此不管压缩比能够保持内燃机的适宜的燃烧条件而不影响内燃机的操作性能。第二规定的压缩比指的是这样的压缩比：低于该压缩比，则燃烧室中的燃烧速度变慢并且难以保持适宜的燃烧条件，除非执行加强翻转流的控制，并且压缩比也可以是与第一规定压缩比相同的压缩比。第一规定载荷是阈值发动机载荷，并且如果内燃机的发动机载荷低于第一规定载荷，即使执行加强翻转流的控制，发动机的操作性能不会受到太大的影响，并且该阈值可以实验性地提前确定。

[0017]在上述方案中，如果压缩比低于第三规定的压缩比并且如果压缩比高于第四规定的压缩比，则翻转流强度控制器可以执行控制以加强翻转流。

[0018]在这种情况下，如果压缩比低，则可能因上述原因难以在燃烧室中产生翻转流。相反地，如果压缩比高，则因为燃烧室的形状变平，通过用燃烧室的表面积除以其体积所获得的值(下文为S/V比)增加，且结果燃烧室中的热效率趋向于减小。这可能引起燃烧室中的燃烧稳定性恶化。

[0019]在上述方案中，当压缩比低于第三规定的压缩比时，并且当压缩比高于第四规定的压缩比时，翻转流强度控制器执行控制以加强翻转流。通过这样做，在因为低压缩比而难以产生翻转流，并且即使当因为高压缩比使燃烧室中的热效率减小时，及燃烧室中的燃烧效率减小的情况下，将燃烧室中的翻转流加强到稳定燃烧。

[0020]第三规定的压缩比是这样的压缩比：低于该压缩比，则燃烧室中的燃烧速度变慢，除非执行加强翻转流的控制，并且难以保持适宜的燃烧条件。可以将第三规定的压缩比设置为等于第一规定压缩比。第四规定的压缩比是这样的压缩比：高于该压缩比，则燃烧变得不稳定，除非因为燃烧室中的热效率下降而执行加强翻转流的控制。第四规定的压缩比可以实验性地提前确定。

[0021]在上述方案中，如果压缩比低于第五规定的压缩比，则翻转流强度控制器可以使翻转流随着压缩比的增加而更强。如果压缩比高于第六规定的压缩比，则翻转流强度控制器可以使翻转流随着压缩比的增加而更强。

[0022]具体地，并非当压缩比仅低于一规定值且高于一规定值时，才执行加强翻转流的控制。在本发明的方案中当压缩比低于第五规定的压缩比时，随着压缩比的减小可以增加翻转流的强度。另一方面，当压缩比是上述第六规定的压缩比或者更高时，翻转流的强度可以随着压缩比的增加而增加。通过这样做，可以根据压缩比更精确地控制翻转流的强度，能够不管压缩比而更可靠地保持内燃机中的最佳燃烧条件。另外，可以将第五规定的压缩比设置为等于第三规定的压缩比，并且可以将第六规定的压缩比设置为等于第四规定的压缩比。

[0023]在上述方案中，翻转流强度控制器可以通过切换设置在内燃机的进气口内的翻转流控制阀的开启和关闭来执行控制以改变翻转流的强度。翻转流强度控制器也可以通过在内燃机的进气行程期间改变进气门的开启正时来执行控制以改变翻转流的强度。所述内燃机中气缸的进气口的轴向横截面形状可以被设置成使得所述进气口的横截面的朝向所述燃烧室的中央的宽度大于朝向所述燃烧室的周边的宽度。在内燃机的活塞的最上表面中可以形成有凹部和凸部以促进翻转流的产生。

[0024]只要能够结合就可以通过各种结合来使用本发明的上述方案。

[0025]根据本发明的方案，可变压缩比内燃机可以不管压缩比而在燃烧室中保持适宜的燃烧条件。

附图说明

[0026]参照附图从下面对示例性实施方式的说明，本发明的前述和另外的目的、特征和优点将显而易见，附图中相同的标记用于表示相同的元件，且其中

图1为表示根据本发明实施方式的可变压缩比内燃机的总体结构的分解立体图；

图2A至图2C为表示在根据本发明实施方式的可变压缩比内燃机中的气缸体相对于曲轴箱的相对移动的进程的横截面视图；

图3是表示根据本发明第一实施方式的内燃机的燃烧室附近的细节的视图；

图4是表示根据本发明第一实施方式的压缩比改变程序的流程图；

图5是表示本发明第一实施方式中压缩比和目标翻转流强度之间的关系的图；

图6是表示根据本发明第一实施方式的进气门和排气门的开启和关闭的正时的图；

图7是表示根据本发明第二实施方式的进气口的横截面形状图；

图8是表示根据本发明第二实施方式的活塞的最上表面的形状的图；

图9是表示根据本发明第二实施方式的活塞的最上表面的形状的另一实例的图；

图10是表示根据本发明第二实施方式的燃烧室的顶面形状的图；

图11是表示根据本发明第三实施方式的内燃机的燃烧室附近的细节的视图；

图12A和图12B是示出根据本发明第三实施方式的回转阀的状态(attitude)和进气流之间的关系的图；

图13是表示根据本发明第三实施方式的内燃机的发动机载荷和发动机rpm与回转阀的状态之间的关系的图；

图14是表示根据本发明第三实施方式的压缩比和目标翻转流强度之间的关系的图；

图15是表示根据本发明第三实施方式的压缩比和目标翻转流强度之间的关系的另一实例的图；及

图16A和图16B是表示根据本发明第三实施方式的燃烧室附近的细节的另一实例的图。

具体实施方式

[0027]下面参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。

[0028]现将描述本发明的第一实施方式。下面描述的内燃机1是可变压缩比内燃机，其通过促使具有气缸2的气缸体3在气缸2的中心轴向相对于链接有活塞的曲轴箱4移动来改变压缩比。

[0029]首先，参照图1，将描述该实施方式用于改变压缩比的构造。如图1所示，在气缸体3的下部的两侧形成多个突起部，并且在这些突起部的每一个中形成凸轮套孔5。各个凸轮套孔5呈圆形，垂直于气缸2的轴向延伸，并且也形成在平行于多个气缸2的排列的方向。在气缸体3的一侧上的凸轮套孔5沿着一条相同的轴线设置，并且在气缸体3的两侧上的凸轮套孔5的轴线形成一对平行的轴线。

[0030]曲轴箱4具有形成在多个突起部之间的垂直壁部，上述的凸轮套孔5形成在突起部中。在曲轴箱4外侧上的每个垂直壁部的表面中形成有半圆的凹部。每个垂直壁部还具有通过螺钉6安装的盖7，并且盖7也具有半圆的凹部。当将盖7安装到各个垂直壁部时，形成了圆形的轴承套孔8。轴承套孔8的形状与凸轮套孔5的形状相同。

[0031]当将气缸体3安装到曲轴箱4时，多个轴承套孔8以与凸轮套孔5相同的方式垂直于气缸2的轴向延伸，并且每个轴承套孔也形成为平行于多个气缸2的排列方向。这些轴承套孔8也形成在气缸体3的两侧上，并且形成在气缸体3的一侧上的所有轴承套孔8沿着一条相同的轴线设置。在气缸体3的两侧上的轴承套孔8的一对轴线彼此平行。两侧上的凸轮套孔5的中心之间的距离和两侧上的轴承套孔8的中心之间的距离相同。

[0032]凸轮轴9穿过相对的两排的凸轮套孔5和轴承套孔8中的每一个。如图1所示，每个凸轮轴9具有轴部件9a、凸轮部件9b和活动轴承部件9c，凸轮部件9b具有圆形的凸轮轮廓并且相对轴部件9a的中心偏心地固定在轴部件9a上，活动轴承部件9c可转动地固定在轴部件9a上并且也具有圆形的外形。凸轮部件9b和活动轴承部件9c交替设置。一对凸轮轴9是镜像关系。下面描述的用于安装齿轮10的安装部9d形成在凸轮轴9的端部上。凸轮轴9a的中心轴与安装部9d的中心轴是相互偏心的，凸轮部件9b的中心和安装部9d的中心共轴。

[0033]活动轴承部件9c相对轴承部件9a也是偏心的。在每个凸轮轴9中，多个凸轮部件9b的偏心方向相同。因为活动轴承部件9c的外形是直径正好与凸轮部件9b的直径相同的圆，通过转动活动轴承部件9c，可以促使多个凸轮部件9b的外表面与多个活动轴承部件9c的外表面一致。

[0034]齿轮10安装在每个凸轮轴9的一端上。固定在一对凸轮轴9的端部上的每个齿轮10与蜗轮11a、11b接合。蜗轮11a、11b固定在单电动机12的一个输出轴上。蜗轮11a、11b具有相互反向转动的螺旋槽。因此，当电动机12转动时，一对凸轮轴9通过齿轮10以相互相反的方向转动。电动机12固定在气缸体3上并且与气缸体3一致移动。

[0035]在如上所述构造的内燃机1中，控制压缩比的方法如下。图2A至图2C是表示气缸体3、曲轴箱4和组装在气缸体3和曲轴箱4之间的凸轮轴9之间的操作关系的横截面视图。在图2A至图2C中，a表示轴部件9a的中心，b表示凸轮部件9b的中心，而c表示活动轴承部件9c的中心。图2A表示从沿轴部件9a延伸的线所看到的所有凸轮部件9b和活动轴承部件9c的外周一致的情况。在这种情况下，所述一对轴部件9a定位为其外侧在凸轮套孔5和轴承套孔8内。

[0036]从图2A所示的情况来看，如果驱动电动机12以箭头的方向转动轴部件9a，则发生图2B所示的情况。当发生这种情况时，因为凸轮部件9b和活动轴承部件9c相对于轴部件9a发生偏移，所以气缸体3能够相对于曲轴箱4朝向上止点滑动。当凸轮轴9转动至图2C所示的情况时，滑动的量最大，凸轮部件9b和活动轴承部件9c的偏心量加倍。凸轮部件9b和活动轴承部件9c分别在凸轮套孔5和轴承套孔8内转动，并且允许轴部件9a的位置在轴承套孔8和凸轮套孔5内移动。

[0037]通过使用如上所述的机构，能够相对地相对于曲轴箱4在气缸12的轴向移动气缸体3，因此能够控制压缩比的改变。上述构造与本实施方式的可变压缩比内燃机相对应。

[0038]考虑使内燃机1中的压缩比低的情况。在这种情况下，因为气缸体3远离曲轴箱4，所以燃烧室的高度相对高。当发生这种情况时，可能难以在燃烧室中形成挤气区域。结果，燃烧室中的燃烧速度下降，并且存在难以维持合适的燃烧条件的情形。

[0039]基于上述情况，在使内燃机1中的压缩比低于规定值的情况下，该实施方式执行并发控制以加强燃烧室中的翻转流。

[0040]图3显示内燃机1的燃烧室附近的细节。在该实施方式中，进气口21和排气口22连接到气缸2，这些口分别设置有可以相互移动的进气门23和排气门24。调节燃烧室20中的翻转流的强度的翻转流控制阀(下文称为TCV)25设置在进气口21中。通过关闭TCV 25，能够使进气转向流过进气口21以加强在燃烧室20内产生的翻转流。在内燃机1内还设置有电子控制模块(下文为ECU)30。ECU 30除了执行关于内燃机1的操作的控制外，也执行改变如上所述的压缩比的控制，并且执行改变燃烧室20内的翻转流的强度的控制。

[0041]图4显示该实施方式中压缩比改变流程。该流程是存储在ECU 30里的ROM中的程序，并且在内燃机1的操作过程中由ECU 30每隔规定间隔执行。

[0042]首先，当执行该流程时，在步骤S101中响应由曲轴位置传感器和加速器位置传感器(未示出)获得的内燃机1的操作条件，确定在那时将被设定成目标的压缩比εt。具体地，从内燃机1的速度和载荷与目标压缩比εt之间关系的存储的映射图中，读出那时与内燃机1的操作条件相对应的目标压缩比εt。当完成步骤S101时，程序进行到步骤S102。

[0043]在步骤S102，确定目标压缩比εt是否低于参考压缩比ε0。参考压缩比ε0是压缩比阈值，低于该压缩比阈值就确定增加燃烧室20的高度，使得难以在燃烧室20中形成挤气区域，并且导致不稳定的燃烧。如果在步骤S102确定的目标压缩比εt等于或高于参考压缩比ε0，则程序进行到步骤S103。但是，如果确定目标压缩比εt低于参考压缩比ε0，则程序进行到步骤S104。

[0044]在步骤S103，执行压缩比控制。具体地，电驱动电动机12以转动凸轮轴9，以使内燃机1的压缩比变成目标压缩比εt。当完成步骤S103时，程序暂时结束。

[0045]在步骤S104，除了以步骤S103相同方式执行压缩比控制外，还执行控制以加强翻转流。具体地，电驱动电动机12以转动凸轮轴9，以使内燃机1的压缩比变成目标压缩比εt，并且关闭TCV 25以将进气转向通过进气口21以加强在燃烧室20中产生的翻转流。当完成步骤S104时，程序暂时结束。

[0046]如上所描述，如果内燃机1中的目标压缩比εt低于参考压缩比ε0，则该实施方式执行压缩比控制并且也执行控制以加强在燃烧室20中产生的翻转流。通过这样做，由于燃烧室20高度的增加导致压缩比的减小，能够抑制燃烧室20中的翻转流的弱化。通过这样做，能够不管压缩比而保持燃烧室20中适宜的燃烧条件。在上述步骤S103中执行加强翻转流的控制的ECU 30是根据本实施方式的翻转流加强控制装置。参考压缩比ε0相应于本实施方式中的第一压缩比。

[0047]在前述的实施方式中，执行两级控制，其中基于目标压缩比εt是否低于参考压缩比ε0来确定是否执行控制以加强翻转流。相反地，可以实验性地预先确定目标压缩比εt和相应的目标翻转流强度之间的关系的映射以控制最佳的翻转流强度，并且可以通过从映射表读取对应于目标压缩比εt的目标翻转流强度Tt来执行控制。图5显示了映射表中目标压缩比εt和目标翻转流强度Tt之间的关系的实例。如图5所示，目标压缩比εt越低，可以使目标翻转流强度Tt越高。

[0048]这样做能够获得燃烧室20中更精确的翻转流强度值，能够更可靠地维持燃烧室20中适宜的燃烧条件。

[0049]在上述的实施方式中，用于改变翻转流的强度的方法是控制TCV 25的开启。改变燃烧室20中翻转流强度的方法不局限于该方法。例如，可以提供可变气门正时机构(下文称为VVT机构，未示出)取代TCV 25，并且如果目标压缩比εt低于参考压缩比ε0，则VVT机构可以延迟进气门23的开启正时。因为在活塞15下降到某一程度后进气门23开启，所以能够在进气口21和燃烧室20之间的压差大的情况下开启进气门23。另外地，这样做使得能够加强从进气口21流入的进气的力度，因此加强燃烧室20中的翻转流。图6显示了当发生这种情况时进气门23和排气门24的开启和关闭的正时的实例。

[0050]上述实施方式中的进气口21在壁表面的远上端处具有加厚部，这样进气口本身能够通过例如提高流经所述加厚部和进气门23之间的间隙的进气流的速度来加强翻转流。

[0051]现将使用能够响应压缩比的改变而自动控制燃烧室中翻转流的强度的结构的实例，描述本发明的第二实施方式。图7显示了本实施方式中燃烧室20附近的细节。如图7所示，本实施方式中两个进气口21a和21b的横截面是满足条件L1>L2的梯形。即，进气口21a、21b的横截面形状朝向燃烧室中心的宽度大于朝向燃烧室周边的宽度。

[0052]在如上所述的结构中，当在高载荷条件下和在进入燃烧室20的进气注入率高的条件下操作时，公知在梯形进气口21a、21b中经过燃烧室中心侧附近的进气量相对增加，并且燃烧室20中的翻转流的强度增加。但是，当在高载荷、进入燃烧室20的进气注入率高的条件下操作时，通常执行控制以减小压缩比。结果，使用这种结构，当压缩比低时，能够执行自动控制以加强燃烧室20中的翻转流。

[0053]除了前述的，可以在活塞15的最上表面设置规定的凹面和凸面以加强燃烧室20中的翻转流。实例在图8和图9中显示。图8显示了在活塞15的最上表面中在基本垂直于进气气流的方向设置有梯级或斜坡15a的实例。在这种情况中，15b是用于进气门的凹处。图9显示了由沿着应当产生的翻转流的曲面形成的凹部15c形成在活塞15的最上表面中的实例。在活塞15的最上表面中设置这些凹部和凸部能够加强燃烧室20中的翻转流。

[0054]在该实施方式中，可以在燃烧室20的顶面上设置规定的形状以加强翻转流。例如，如图10所示，在进气门23的底座区域(seatregion)的部分中设置掩模26，以阻止进气从掩模26的区域流入燃烧室20。通过这样做，大部分进气从与掩模26相对的进气口21的一侧流入燃烧室20，因此加强翻转流。

[0055]在前述的实施方式中，当压缩比低时加强翻转流。当内燃机1在高载荷下操作时通常将压缩比设为低。因此在低压缩比和高载荷条件下，往往执行控制以加强翻转流。相反地，在高速和低载荷操作条件下，存在将压缩比设为低的情况。在本实施方式中，在这样的低压缩比和低载荷条件下(具体地，例如当压缩比低于第二参考压缩比ε1并且发动机载荷低于参考载荷时)，可以执行控制以加强翻转流。

[0056]在加强翻转流的控制中，经常执行这种控制，例如将进气转向通过进气口21，这阻止了进气流入燃烧室20。但是，如果当压缩比低并且发动机在低载荷下操作时执行加强翻转流的控制，即使阻止进气的流入，其影响内燃机1的操作性能的可能性小。因此可以执行更合适的控制以加强翻转流。在这种情况下，第二参考压缩比ε1对应于本实施方式中的第二压缩比，并且参考载荷对应于第一载荷。

[0057]现将使用当压缩比低时执行控制以加强翻转流并且当压缩比高时也执行控制以加强翻转流的实例，描述本发明的第三实施方式。

[0058]在上述条件下当压缩比低时，难以产生翻转流并且燃烧室中的燃烧速度趋于变慢。相反地，当压缩比高时，因为减小了燃烧室的高度，所以燃烧室变平且燃烧室的表面积与其体积的比率(下文称为S/V比率)增加。结果可以减小导致不稳定燃烧的热效率。同样，当压缩比高并且发动机在低载荷下操作时，由于进气量减小会出现难以产生翻转流的情况。

[0059]与上述相反，本实施方式将压缩比变化的区域分成三个区域并且在具有低压缩比和高压缩比两者的区域中执行控制以加强翻转流。

[0060]图11显示了本实施方式中燃烧室20附近的细节。在本实施方式中将回转阀27用作TCV。因为本实施方式使用回转阀27，所以不用增加进气阻力就可以控制进气流。在这种情况下，当回转阀27的方向与进气口21的方向一致时，θ值为0°，在这种条件下不会发生进气转向的情况。

[0061]图12A显示了当回转阀27转到正侧时的进气流，而图12B显示了当回转阀27转到负侧时的进气流。如图12A所示，当回转阀27转到正侧时，因为进气趋向于聚集在进气口21中的图12A的上侧，所以产生漩入燃烧室20内的强大的翻转流。相反地，如图12B所示，当回转阀27转到负侧时，因为进气趋向于聚集在进气口21中的图12A的下侧，所以产生向上漩入燃烧室20的翻转流。

[0062]如图13所示，在本实施方式的第一区域中，其中在高载荷操作条件下压缩比低，θ为+10°。在第二区域中，其中载荷比第一区域的载荷低并且压缩比高，θ为±0°。另外，在第三区域中，其中操作条件是这样的：压缩比高并且载荷比第二区域中的载荷低，θ为-10°。

[0063]如果以上所述成立，则在载荷高并且压缩比低的第一区域中，将产生如图12A所示的被吸入燃烧室20内的翻转流，并且可能产生强大的、大量的翻转流。通过这样做，即使在低压缩比下增加燃烧室的高度，也可能产生强的翻转流并且稳定燃烧的条件。

[0064]在第三区域中，其条件是在低载荷下压缩比低，回转阀27的转动角θ在与第一区域相反的一侧，产生的翻转流向上打漩，如图12B所示，并且可能形成沿活塞15的斜面的气流以协助稀燃烧。

[0065]以这种方式，该实施方式在进气口21中具有回转阀27，并且通过根据压缩比(操作条件)控制回转阀27的状态，不仅可以在压缩比低时而且可以在压缩比高时产生翻转流。因此可以不管压缩比而稳定燃烧的条件。具体地，当压缩比低并且变得难以在燃烧室20中产生翻转流时，可以抑制燃烧速度的减小和不稳定的燃烧，并且由于在高压缩比下因为高S/V比率而减小的热效应可以抑制不稳定的燃烧。除上述以外，可以响应于气流量而将回转阀27的转动角控制到实验性确定的最佳角度。

[0066]图14是表示在上述控制中压缩比和目标翻转流强度Tt之间的关系图。尽管在第一区域和第三区域之间翻转流的方向不同，可以看出目标翻转流强度Tt比第二区域中的大。在图14中，在第一和第二区域之间的边界处的压缩比对应于本实施方式中的第三压缩比，而在第二和第三区域之间的边界处的压缩比对应于本实施方式中的第四压缩比。

[0067]压缩比和目标翻转流强度Tt之间的关系不局限于图14所示的关系。例如，如图15所示，当压缩比是第三规定的参考压缩比ε2或更低时，可以增加目标翻转流强度Tt，压缩比相对其变得更低；并且同时当压缩比大于第三规定的参考压缩比ε2时，可以增加目标翻转流强度Tt，压缩比相对其变得更高。通过这样做，可以根据低压缩比和高压缩比两种情况下的压缩比将翻转流强度Tt控制到合适值，使燃烧条件更可靠稳定，而与压缩比无关。在这种情况下，第三参考压缩比ε2相应于本实施方式中的第五压缩比和第六压缩比两者。在图14所示的压缩比的第一区域中，压缩比越低则目标翻转流强度Tt增加，而在图14的第三压缩比区域中，压缩比越高则目标翻转流强度增加。在这种情况下，在第一区域和第二区域之间的边界处的压缩比对应于本实施方式中的第五压缩比，而在第二区域和第三区域之间的边界处的压缩比对应于本实施方式中的第六压缩比。

[0068]现将描述本实施方式的另一种改变。图16A表示本实施方式中燃烧室20附近的细节。如图16A所示，该实施方式的这种形式除了进气口21c外，还具有辅助进气通道31。辅助阀28可转动地设置在辅助进气通道31中。辅助进气通道31引导来自进气口21c的上游侧上的主节流阀29的上游的空气。利用辅助进气通道31中的压强P2比进气口21c中的压强P1高的实际情况，产生强的目标翻转流。当完成该操作时，如图16B所示，通过使用辅助阀28控制从辅助进气通道31喷射的气流的方向，控制流入燃烧室20内的翻转流的方向和强度。

[0069]在该实施方式中，当完全打开主节流阀29并且在进气口21c处的压强P1和在辅助进气通道31中的压强P2之间的差不大时，难以产生翻转流，但是可以使用在进气口21c内侧产生的脉动。即，可以转动辅助阀28以将辅助阀28的开口的相位调节到进气口21c内的脉动使P2大于P1的正时。

[0070]在上述实施方式中，尽管所描述的是响应内燃机1的压缩比，并且特别是在压缩比低和高的条件下，燃烧室中的翻转流强度增加的实例，但燃烧室中的漩流也可以被加强以适合翻转流的强度。

Claims (12)

1、一种可变压缩比内燃机，其特征在于包括：

可变压缩比机构，其在气缸的轴向上改变所述内燃机的燃烧室的体积以控制所述内燃机的压缩比；及

翻转流强度控制器，其控制所述燃烧室中的翻转流的强度，其中

所述翻转流强度控制器根据由所述可变压缩比机构控制的所述压缩比来控制所述燃烧室中的所述翻转流的强度。

2、根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中

随着所述压缩比的减小，所述翻转流强度控制器增大所述翻转流的强度。

3、根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中

如果所述压缩比低于第一规定的压缩比，则所述翻转流强度控制器加强所述翻转流。

4、根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中

如果所述压缩比低于第二规定的压缩比并且所述内燃机的发动机载荷低于第一规定载荷，则所述翻转流强度控制器加强所述翻转流。

5、根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中

如果所述压缩比低于第三规定的压缩比并且如果所述压缩比高于第四规定的压缩比，则所述翻转流强度控制器加强所述翻转流。

6、根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中

如果所述压缩比低于第五规定的压缩比，则随着所述压缩比的减小，所述翻转流强度控制器增大所述翻转流的强度，并且如果所述压缩比高于第六规定的压缩比，则随着所述压缩比的增大，所述翻转流强度控制器增大所述翻转流的强度。

7、根据权利要求1至6中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中

所述翻转流强度控制器通过切换设置在所述内燃机的进气口内的翻转流控制阀的开启和关闭来改变所述翻转流的强度。

8、根据权利要求1至7中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中

所述翻转流强度控制器通过改变在所述内燃机的进气行程期间的进气门的开启的正时来改变所述翻转流的强度。

9、根据权利要求1至8中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中

所述内燃机的进气口的轴向横截面形状被设置成使得所述进气口的横截面的朝向所述燃烧室的中央的宽度大于朝向所述燃烧室的周边的宽度。

10、根据权利要求1至9中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中在所述内燃机的活塞的最上表面中形成有凹部和凸部以促进所述翻转流的产生。

11、根据权利要求1至10中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中

当所述内燃机的所述进气门开启时，相对于所述气缸轴的所述进气口的外周侧附近与所述进气门的间隔比相对于所述气缸轴的所述进气口的内周侧与所述进气门的间隔窄。

12、根据权利要求1至11中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中

所述翻转流强度控制器包括辅助进气通道，所述辅助进气通道在所述进气口的入口附近开口以从所述内燃机的节流阀的上游绕过所述进气口，且辅助阀设置在所述辅助进气通道中，其中所述辅助阀控制从所述辅助进气通道喷射的气流的方向以控制流入所述燃烧室的所述翻转流的方向和强度。

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