CN105518271A - 具有电子控制的滚翻控制阀的内燃机 - Google Patents

Abstract

一种内燃机包括点火塞、至少一个电子控制的滚翻控制阀(TCV，24)以及电子控制单元。电子控制单元检测发动机转速，并且随着发动机转速的变化而在从第一TCV开度到第二TCV开度的范围内控制至少一个TCV。电子控制单元被进一步配置为：(i)在第一操作区域中执行稀燃操作；(ii)在第二操作区域中以理论的空燃比执行操作；以及(iii)借助于至少一个TCV控制气缸中的气体流动，以使得在第一操作区域内的第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二操作区域内的第二发动机转速区域中的比。

Description

具有电子控制的滚翻控制阀的内燃机

技术领域

本发明涉及一种内燃机以及用于内燃机的控制方法。

背景技术

日本专利申请公开No.2012-021501(JP2012-021501A)描述了一种用于内燃机的控制系统，该内燃机包括在气缸中产生滚翻流(tumbleflow)的滚翻控制阀。在JP2012-021501A中描述的控制系统中，基于设置在节流阀上游的第一空气流量计的检测值以及设置在滚翻控制阀的正下游的第二空气流量计的检测值计算估算的滚翻比。滚翻控制阀的开度受到反馈控制，以使得估算的滚翻比遵循目标滚翻比。设定目标滚翻比为用于避免失火或者不稳定燃烧的容许的控制范围内的值。

发明内容

即使当滚翻比(滚翻流速/发动机转速)被控制以落在设定的范围内时，滚翻流速也随着发动机转速变化而变化。在空气-燃料混合物中的燃料的浓度低的条件下进行的稀燃操作中，如以高于理论空燃比的空燃比的操作或者含有大量EGR气体的空气被燃烧的EGR操作中，存在如果在点火期间点火塞周围的气体流速过高或者过低，则难以得到稳定的点火的可能性。

本发明提供一种用于改进稀燃操作中的空气-燃料混合物的可燃性的技术，该稀燃操作在空气-燃料混合物中燃料的浓度低的条件下进行。

本发明的第一方面提供一种内燃机，该内燃机包括点火塞和电子控制单元。点火塞对空气-燃料混合物点火。电子控制单元被配置为(i)在第一操作区域中执行稀燃操作，(ii)在第二操作区域中以比稀燃操作期间的空燃比更低的空燃比执行操作，以及(iii)控制气缸中的气体流动，以使得在第一操作区域内的第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二操作区域内的第二发动机转速区域的比。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为基于气缸中的空燃比、供给到点火塞的点火能量、EGR率以及缸内温度中的至少一者来改变在第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：当与气缸中的空燃比低时相比气缸中的空燃比高时，减小在第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：当与点火能量高时相比点火能量低时，减小在第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：当与EGR率低时相比EGR率高时，减小在第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：当与缸内温度高时相比缸内温度低时，减小在第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：在气缸中的空燃比提高时，减小在点火期间点火塞周围的气体流速。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：在点火能量降低时，减小在点火期间点火塞周围的气体流速。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：在EGR率提高时，减小在点火期间点火塞周围的气体流速。

在内燃机中，电子控制单元可以被配置为：在缸内温度降低时，减小在点火期间点火塞周围的气体流速。

本发明的第二方面提供一种内燃机，该内燃机包括点火塞和电子控制单元。点火塞对空气-燃料混合物点火。电子控制单元被配置为：在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，控制气缸中的气体流动，以使得在点火期间，点火塞周围的气体流速落在流速范围内，该流速范围基于气缸中的空燃比、供给到点火塞的点火能量、EGR率以及缸内温度中的至少一者确定。

在内燃机中，当气缸中的空燃比高时的流速范围可以比当气缸中的空燃比低时的流速范围更窄。

在内燃机中，当点火能量低时的流速范围可以比当点火能量高时的流速范围更窄。

在内燃机中，当EGR率高时的流速范围可以比当EGR率低时的流速范围更窄。

在内燃机中，当缸内温度低时的流速范围可以比当缸内温度高时的流速范围更窄。

在内燃机中，流速范围可以缩小，以使得：在气缸中的空燃比提高时，在高流速侧的流速范围的变化相对于在低流速侧的流速范围的变化增大。

在内燃机中，流速范围可以缩小，以使得：在点火能量降低时，在高流速侧的流速范围的变化相对于在低流速侧的流速范围的变化增大。

在内燃机中，流速范围可以缩小，以使得：在EGR率提高时，在高流速侧的流速范围的变化相对于在低流速侧的流速范围的变化增大。

在内燃机中，流速范围可以缩小，以使得：在缸内温度降低时，在高流速侧的流速范围的变化相对于在低流速侧的流速范围的变化增大。

本发明的第三方面提供一种内燃机，该内燃机包括点火塞和电子控制单元。点火塞对空气-燃料混合物点火。电子控制单元被配置为：在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，控制气缸中的气体流动，以使得在发动机状态变化时在点火期间点火塞周围的气体流速减小，发动机状态包括下述状态中的至少一者：(i)气缸中的空燃比提高，(ii)供给到点火塞的点火能量降低，(iii)EGR率提高以及(vi)缸内温度降低。

本发明的第四方面提供一种用于内燃机的控制方法，该内燃机包括点火塞和电子控制单元。控制方法包括：通过电子控制单元在第一操作区域中执行稀燃操作、通过电子控制单元在第二操作区域中以比在稀燃操作期间的空燃比更低的空燃比执行操作、以及通过电子控制单元控制气缸中的气体流动以使得在第一操作区域内的第一发动机转速区域中的在点火期间点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二操作区域内的第二发动机转速区域中的比

本发明的第五方面提供一种用于内燃机的控制方法，该内燃机包括点火塞和电子控制单元。控制方法包括：在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，通过电子控制单元控制气缸中的气体流动，以使得在点火期间点火塞周围的气体流速落在流速范围内，该流速范围基于气缸中的空燃比、供给到点火塞的点火能量、EGR率以及缸内温度中的至少一者确定。

本发明的第六方面提供一种用于内燃机的控制方法，该内燃机包括点火塞和电子控制单元。控制方法包括：在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，通过电子控制单元控制气缸中的气体流动，以使得在气缸中的空燃比提高时、在供给到点火塞的点火能量降低时、在EGR率提高时或者在缸内温度降低时，在点火期间点火塞周围的气体流速减小。

通过上述配置，与气缸中的气体流动不被控制的情况相比较，在进行稀燃操作的第一操作区域内的第一发动机转速区域中，可以容易地使得在点火期间点火塞周围的气体流速落在适合于点火的范围内。因此，可以提供有助于改进在稀燃操作中空气-燃料混合物的可燃性的内燃机，该稀燃操作在空气-燃料混合物中燃料的浓度低的条件下进行。

通过上述配置，通过专注于确保良好可燃性的气体流速具有该气体流速基于气缸中的空燃比、点火能量、EGR率以及缸内温度而变化的特性的事实，可以响应于这些参数的变化适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，可以响应于气缸中空燃比的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，可以响应于点火能量的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，可以响应于EGR率的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，可以响应于缸内温度的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，通过专注于用于确保可燃性的在点火期间点火塞周围的气体流速的最佳值具有该最佳值在气缸中的空燃比提高时朝低流速侧变化的特性的事实，可以进一步响应于气缸中空燃比的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，通过专注于用于确保可燃性的在点火期间点火塞周围的气体流速的最佳值具有该最佳值在点火能量降低时朝低流速侧改变的特性的事实，可以进一步响应于点火能量的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，通过专注于用于确保可燃性的在点火期间点火塞周围的气体流速的最佳值具有该最佳值在EGR率提高时朝低流速侧改变的特性的事实，可以进一步响应于EGR率的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，通过专注于用于确保可燃性的在点火期间点火塞周围的气体流速的最佳值具有该最佳值在缸内温度降低时朝低流速侧改变的特性的事实，可以进一步响应于缸内温度的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，通过专注于确保良好可燃性的气体流速的范围具有该范围基于气缸中的空燃比、点火能量、EGR率以及缸内温度而变化的特性的事实，可以响应于这些参数的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。因此，可以提供有助于改进在稀燃操作中空气-燃料混合物的可燃性的内燃机，该稀燃操作在空气-燃料混合物中燃料的浓度低的条件下进行。

通过上述配置，可以响应于气缸中的空燃比的变化而适当地设定在点火期间点火塞周围的气体流速的范围。

通过上述配置，可以响应于点火能量的变化而适当地设定在点火期间点火塞周围的气体流速的范围。

通过上述配置，可以响应于EGR率的变化而适当地设定在点火期间点火塞周围的气体流速的范围。

通过上述配置，可以响应于缸内温度的变化而适当地设定在点火期间点火塞周围的气体流速的范围。

通过上述配置，可以在进一步准确获得在气缸中的空燃比与确保良好可燃性的点火塞周围的气体流速的范围之间的关系的同时，进一步响应于气缸中的空燃比的变化适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，可以在进一步准确获得在点火能量与确保良好可燃性的点火塞周围的气体流速的范围之间的关系的同时，进一步响应于点火能量的变化适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，可以在进一步准确获得在EGR率与确保良好可燃性的点火塞周围的气体流速的范围之间的关系的同时，进一步响应于EGR率的变化适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，可以在进一步准确获得在缸内温度与确保良好可燃性的点火塞周围的气体流速的范围之间的关系的同时，进一步响应于缸内温度的变化适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。

通过上述配置，通过专注于用于确保良好可燃性的在点火期间点火塞周围的气体流速的最佳值具有该最佳值在气缸中的空燃比提高时、在点火能量降低时、在EGR率提高时或者在缸内温度降低时朝低流速侧变化的特性的事实，可以响应于气缸中空燃比的变化、点火能量的变化、EGR率的变化或者缸内温度的变化而适当地控制在点火期间点火塞周围的气体流速。因此，可以提供一种有助于改进在稀燃操作中空气-燃料混合物的可燃性的内燃机，该稀燃操作在空气-燃料混合物中燃料的浓度低的条件下进行。

附图说明

下文将参考附图来描述本发明的示例性实施例的特性、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的数字表示相同的元件，并且在附图中：

图1是用于说明根据本发明的第一实施例的内燃机的系统配置的示意图；

图2是示出在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞周围的气体流速以及空气-燃料混合物中的燃料的浓度之间的关系的图；

图3是示出在发生放电中断的情况下以时间顺序的在放电期间的放电火花的行为的图；

图4是用于说明根据本发明的第一实施例的在点火期间对近塞流速(near-plugflowspeed)的特性控制的图；

图5示出用于说明通过采用TCV控制滚翻比而控制近塞流速的方法的图；

图6A至图6C是用于说明考虑到每个气缸中的空燃比的变化而在点火期间的近塞流速的特性控制的图；

图7是示出在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞周围的气体流速以及点火能量之间的关系的图；

图8A至图8C是用于说明考虑到点火能量的变化而在点火期间的近塞流速的特性控制的图；

图9是示出在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞周围的气体流速以及EGR率之间的关系的图；

图10A至图10C是用于说明考虑到EGR率的变化而在点火期间的近塞流速的特性控制的图；

图11是示出在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞周围的气体流速以及缸内温度之间的关系的图；

图12A至图12C是用于说明考虑到缸内温度的变化而在点火期间的近塞流速的特性控制的图；

图13是根据本发明第一实施例执行的例程的流程图；

图14A至图14C是表示在第一发动机转速区域R1中控制在点火期间的近塞流速的各种形式的图；

图15是用于说明根据本发明第二实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图；

图16是用于说明根据本发明第二实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图；

图17是用于说明根据本发明第二实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图；

图18是用于说明根据本发明第二实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图；

图19A至图19C是用于说明普通滚翻流模式的特性的图；

图20A至图20C是用于说明ω滚翻流模式的特性的图；

图21是示出在产生具有ω滚翻流模式的滚翻流时，在压缩冲程的第二半段中的气缸中的气体流速的变化的图；

图22A和图22B是用于说明适合于产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的条件的图；

图23是用于说明通过在普通滚翻流模式与ω滚翻流模式之间进行比较，在压缩冲程的第二半段中的近塞流速的变化的图；

图24是用于说明根据本发明第三实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图；

图25示出用于说明通过采用TCV调节滚翻比来控制是否产生具有ω滚翻流模式的滚翻流而控制在点火期间近塞流速的方法的图；

图26是根据本发明第三实施例执行的例程的流程图；

图27示出用于说明根据本发明第四实施例的通过采用TCV改变滚翻比来控制是否产生具有ω滚翻流模式的滚翻流而控制在点火期间近塞流速的方法的图；

图28是根据本发明第四实施例执行的例程的流程图；

图29是用于说明根据本发明第五实施例的内燃机的系统配置的示意图；

图30是用于说明由图29所示的可变进气阀致动装置改变的每个进气阀的阀升程特性的图；

图31A和图31B是用于说明随着图30所示的阀升程特性的变化，气缸中的气体流动的变化的图；

图32示出用于说明通过采用可变进气阀致动装置改变最大阀升程期间来控制是否产生具有ω滚翻流模式的滚翻流而控制在点火期间的近塞流速的方法的图；

图33是根据本发明第五实施例执行的例程的流程图；

图34是用于说明根据本发明第六实施例的内燃机的系统配置的示意图；

图35是用于说明图34所示的每个突出部的详细配置的图；

图36是沿着图35中的线XXXVI-XXXVI截取的、每个进气端口周围的配置的截面图；

图37示出用于说明根据本发明第六实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图；

图38是根据本发明第六实施例执行的例程的流程图；

图39是用于说明根据本发明第七实施例的设置在内燃机中的每个突出部的详细配置的示意图；

图40是沿着图39中的线XL-XL截取的、每个进气端口周围的配置的截面图；

图41示出用于说明根据本发明第七实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图；以及

图42是根据本发明第七实施例执行的例程的流程图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明的第一实施例。图1是用于说明根据第一实施例的内燃机10的系统配置的示意图。根据本发明的系统包括火花点火式内燃机10。活塞12设置在内燃机10的每个气缸中。在每个气缸中的活塞12的顶侧上形成燃烧室14。进气通道16和排气通道18与每个燃烧室14连通。

空气流量计20设置在进气通道16的入口附近。空气流量计20输出对应于进气通道16吸入的空气的流量的信号。电子控制节流阀22设置在空气流量计20的下游。在朝向对应气缸的分支后的每个进气通道16的部分中设置电子控制的滚翻控制阀(TCV)24。每个TCV24通过产生多对进气端口16a中的对应一个进气端口中的进气的流的偏置而产生对应气缸中的滚翻流(纵向涡流)。也就是，每个TCV24是影响对应气缸中的气体流动的致动器。通过改变TCV24的开度，可以调节滚翻流的滚翻比(滚翻流角速度/发动机转速)。

进气阀26设置在进气通道16的每个进气端口16a处。每个进气阀26打开或者关闭对应的进气端口16a。排气阀28设置在排气通道18的每个排气端口18a处。每个排气阀28打开或者关闭对应的排气端口18a。燃料喷射阀30设置在内燃机10的每个气缸中。每个燃料喷射阀30用于将燃料直接喷射到对应的气缸中。点火装置(未示出)的点火塞32进一步设置在每个气缸中。点火装置的每个点火塞32用于对空气-燃料混合物点火。更具体地，每个点火塞32被布置成靠近对应燃烧室14的上壁面(也就是，气缸盖侧壁面)的中央。如图35、图39等(在下文描述)所示，两个进气阀26在每个气缸中相邻设置，并且两个排气阀28在进气阀26的相反侧(间隔对应的点火塞32)相邻设置。

燃烧室10包括将进气通道16连接到排气通道18的EGR通道34。EGR阀36设被布置在EGR通道34的中间。EGR阀36用于调节经由EGR通道34循环到进气通道16的EGR气体(外部EGR气体)的量。通过改变EGR阀36的开度，从EGR通道34流过的排气(EGR气体)的流量变化。因此，可以调节EGR率。空燃比传感器38被布置在排气通道18中。空燃比传感器38用于检测排气的空燃比。

图1所示的系统包括电子控制单元(ECU)40。不仅上述的空气流量计20和空燃比传感器38，用于检测内燃机10的操作状态的各种传感器也连接到ECU40的输入端口。各种传感器包括曲柄角传感器42等。曲柄角传感器42用于检测发动机转速。用于控制内燃机10的操作的各种致动器连接到ECU40的输出端口。各种致动器包括上述的节流阀22、TCV24、燃料喷射阀30、点火塞32、EGR阀36等。ECU40不仅执行诸如燃料喷射控制和点火控制的预定的发动机控制，而且通过根据上述的各种传感器和预定程序操作各种致动器而执行对每个气缸中的气体流动的控制(在下文中描述)。

将描述在稀燃操作中在点火期间每个点火塞周围的气体流速的控制的必要性。图2是示出在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞32周围的气体流速以及空气-燃料混合物中燃料的浓度之间的关系的图。内燃机10的操作区域包括稀燃操作区域，在该稀燃操作区域中空气-燃料混合物中的燃料的浓度低，也就是，燃料与空气(当引入EGR气体时，包括EGR气体)的比小。以此方式，当在本说明书中描述空气-燃料混合物中燃料的高或低浓度时，假设不仅包括空气而且包括EGR气体。更具体地，稀燃操作在空气-燃料混合物中的燃料的浓度低于基准条件的空气-燃料混合物中的燃料的浓度的条件下进行，这是因为在稀燃操作中空气的量或者EGR气体的量大于基准条件的空气的量或者EGR气体的量。基准条件是内燃机10以零EGR率和理论空燃比操作。换言之，稀燃操作是在空气-燃料混合物中燃料的浓度低于或者等于预定值的条件下进行，也就是，在涉及空气-燃料混合物的可燃性的劣化(点火延迟)的条件下进行。稀燃操作区域通过发动机速度和发动机负载而识别。

因此，在本说明书中的稀燃操作不仅包括以空燃比高于理论空燃比而进行的操作(也就是，通过提高空气量与燃料量的比来减小燃料的浓度而进行的操作)，而且包括以由大量EGR气体的引入而导致的高EGR率而进行的操作(也就是，通过提高EGR气体量与燃料量的比来减小燃料的浓度而进行的操作)。在高EGR率下的这种操作可以包括以空燃比接近理论空燃比而进行的操作。

在实现高热效率的稀燃操作中，通过减小在每个气缸中的空气-燃料混合物中燃料的浓度而减少从内燃机10排出的NOx是重要的。然而，在稀燃操作期间，特别地，在通过如根据本实施例的内燃机10的气缸中均匀地形成稀空气-燃料混合物而进行的均匀稀燃的燃烧期间，过度稀的燃料浓度成为导致不稳定燃烧的因素。

如图2所示，在稀燃操作期间，空气-燃料混合物的点火延迟随着燃料浓度减小而延长。随着点火延迟延长，内燃机10的扭矩波动增大。点火延迟随着在点火期间(在点火塞32的放电阶段期间)点火塞32周围的气体流速(在下文中，称为“近塞流速”)而变化。因此，为了通过使点火延迟落在其中扭矩波动成为容许水平的范围内而获得稳定的燃烧，需要使在点火期间的近塞流速落在设定的范围内。为此，近塞流速的预定流速范围如图2所示随着燃料浓度变得更稀而变窄。

在点火延迟与近塞流速之间，存在当近塞流速朝向相对特定流速值(最佳值)的高流速侧或者低流速侧变化时点火延迟延长的关系。然后，将参考图3描述在高流速侧或者低流速侧处点火延迟延长的原因。图3是示出在发生放电中断的情况下以时间顺序的在放电期间的放电火花的行为的图。

在如图3(A)所示开始放电之后，通过点火塞32周围的气体流动，如图3(B)和图3(C)所示进行在点火塞间隙处产生的电火花。因此，放电路径长度延长。当发生放电时，在放电火花的路径中的气体被电离，因此电阻减小。然而，如果由于高的近塞流速使放电路径变得过长，则在放电路径中的电阻值变得大于在塞间隙的最短距离处的电阻值，因此如图3(D)所示发生放电中断。当已经发生放电中断时，如图3(E)所示，在塞间隙的最短距离处立即进行再放电。

首先，将描述在高流速侧可燃性劣化的原因。在接近稀极限的燃料浓度处，需要直到空气-燃料混合物点火(化学反应开始)的特定时间。在近塞流速增大时，到放电中断的时间缩短，因此直到在特定位置处的相同空气-燃料混合物由电火花加热到点火的时间不充足。结果，可燃性劣化。

然后，将描述在低流速侧可燃性劣化的原因。通过放电的每单位长度的电火花的能量取决于点火线圈的特性，并且是恒定的而与放电路径长度无关。因此，当由于空气流动等使放电路径延长时，供给到整个空气-燃料混合物的能量增大，并且待加热的空气-燃料混合物的容积也增大。然而，当近塞流速减小时，放电路径难以延长，因此不发生供给能量的增大或者空气-燃料混合物容积的增大。结果，可燃性劣化。

图4是用于说明根据本发明第一实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图，并且是示出近塞流速-发动机转速特性的图。流入每个气缸中的气体的流速与发动机转速直接成比例。因此，当不执行在点火期间对近塞流速的控制时，如图4中的虚线所表示的，近塞流速与发动机转速成比例地单调增大。

相比之下，在根据本发明的内燃机10中，如图4中的实线所表示的，控制每个气缸中的气体流动，以使得在第一发动机转速区域R1中的在点火期间近塞流速(每个点火塞32周围的气体流速)的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区域R2、R3中的比。在此，第一发动机转速区域R1是其中进行稀燃操作的第一操作区域中的发动机转速区域。第二发动机转速区域R2、R3中的每者是其中以比稀燃操作期间的空燃比更低的空燃比进行操作的第二操作区域中的发动机转速区域。在图4所示的示例中，第二发动机转速区域R2、R3二者均与第一发动机转速区域R1连续。换言之，由于使用具有与第二操作区域相比低(稀)燃料浓度的空气-燃料混合物(点火期间每个点火塞32周围的空气-燃料混合物变为稀)，则包括第一发动机转速区域R1的第一操作区域是与包括第二发动机转速区域R2、R3的第二操作区域相比存在对于可燃性劣化的担忧的区域。

由于空燃比比在第二操作区域中的空燃比更稀而执行使用具有低燃料浓度的空气-燃料混合物的稀燃操作的区域，或者由于EGR率比在第二操作区域中的EGR率更高而执行使用具有低燃料浓度的空气-燃料混合物的稀燃操作的区域，对应于第一操作区域。具体地，例如，第一操作区域是其中空燃比高于理论空燃比的稀燃操作区域，并且第二操作区域是理论空燃比操作区域。在理论空燃比操作中，与稀燃操作不同，可以稳定点火而无需高度准确地控制在点火期间的近塞流速。除了该示例，例如，第一操作区域是其中引入EGR气体的EGR操作区域，并且第二操作区域是其中未引入EGR气体的非EGR操作区域。第二操作区域可以是其中只要其是使用具有比第一操作区域中的燃料浓度更高的燃料浓度的空气-燃料混合物的区域则进行稀燃操作的区域。也就是，第一操作区域和第二操作区域每者均是以比理论空燃比更高的空燃比进行稀燃操作的区域，并且尤其第一操作区域是其中以最高的空燃比(或者在最高的空燃比范围内)实施稀燃操作并且最难确保可燃性的区域。替代性地，第一操作区域和第二操作区域每者均是其中由于EGR气体的引入而以稀的燃料浓度进行稀燃操作的区域，并且尤其第一操作区域是其中通过使用最高的EGR率(或者最高的EGR率范围)实施稀燃操作并且最难确保可燃性的区域。以此方式，第一操作区域可以是其中内燃机10进行稀燃操作的全部操作区域，或者可以是部分操作区域。第一发动机转速区域R1本身也可以是包括在第一操作区域中的发动机转速区域的全部或者部分。

第一发动机转速区域R1可以是被事先确定为其中进行稀燃操作的转速区域的区域。第一发动机转速区域R1可以使得在第一操作区域内的区域R1的位置或者区域R1的宽度在操作期间根据需要而改变。此外，如图4所示，第二发动机转速区域R2不限于转速低于第一发动机转速区域R1的全部区域，并且第二发动机转速区域R3不限于转速高于第一发动机转速区域R1的全部区域。也就是，当存在另一转速低于第二发动机转速区域R2的区域或者转速高于第二发动机转速区域R3的区域时，在第一发动机转速区域R1内的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比仅仅需要被控制为至少小于在第二发动机转速区域R2或者第二发动机转速区域R3中的上述比。而且，只要控制在第一发动机转速区域内的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比，以使得小于在第二发动机转速区域R2或者第二发动机转速区域R3中的上述比，特性可以使得近塞流速随着区域R1内的发动机转速的增大而减小。

图4所示的流速范围是最佳流速范围(最佳点火范围)，参考图2和图3在上文中描述的，在该最佳流速范围中可以避免关于在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性的不便。考虑到在循环中点火的变化，而得到最佳点火范围。在由虚线表示的近塞流速-发动机转速特性中，不可能使在第一发动机转速区域R1中在点火期间的整个近塞流速落在上述流速范围内。相比之下，在根据本实施例的内燃机10中，控制近塞流速以得到由实线表示的近塞流速-发动机转速特性。因此，在第一发动机转速区域R1中，可能使在点火期间的近塞流速落在上述流速范围内。

然后，将描述根据第一实施例的控制的具体示例。图5是用于说明通过采用每个TCV24控制滚翻比而控制在点火期间的近塞流速的方法的图。

在图5所示的方法中，通过随着发动机转速的变化而在从第一TCV开度到第二TCV开度的范围内改变每个TCV24的开度，为了使在第一发动机转速区域R1中在点火期间的近塞流速落在最佳点火范围内，在第一发动机转速区域R1内针对发动机转速的变化而抑制在点火期间近塞流速的变化。

在图5所示的控制示例中，近塞流速以第一发动机转速NE1落在最佳点火范围内，该第一发动机转速为第一发动机转速区域R1的低速侧边界。然而，如由图5(A)中的虚线表示的，如果TCV开度以第一TCV开度保持固定，由于随着发动机转速增大而气体流速增大，近塞流速落在最佳点火范围外。因此，如图5(B)所示，在这种情况下，在第一发动机转速区域R1内，通过增大TCV开度而减小滚翻比。更具体地，在图5所示的控制示例中，为了在第一发动机转速区域R1中保持在点火期间的近塞流速恒定，TCV开度随着发动机转速增大而从第一TCV开度朝向第二TCV开度连续增大。第二TCV开度是其中在另一边界的第二发动机转速NE2处获得等同于在第一发动机转速NE1处的近塞流速的近塞流速的TCV开度。

如上所述，通过对每个TCV的控制而随着发动机转速的变化来控制滚翻比，可以控制在对应气缸中的气体流动，以使得在第一发动机转速区域R1内的在点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区域R2或者第二发动机转速区域R3内的上述比。在第一发动机转速区域R1中，进行稀燃操作。

参考图5描述其中控制TCV开度以减小第一发动机转速区域R1中的滚翻比的示例。然而，用于保持在第一发动机转速区域R1中在点火期间的近塞流速在最佳点火范围内的对滚翻比的控制不局限于上述形式。也就是，如果在第一发动机转速NE1处的近塞流速低于最佳点火范围，则可以通过减小TCV开度而增大滚翻比，以使得第一发动机转速区域R1中的近塞流速落在最佳点火范围内。

图6A-图6C是用于说明考虑到每个气缸中的空燃比的变化的在点火期间近塞流速的控制示例的图。如已经参考图2描述的，在气缸中的空燃比(燃料的浓度)变得更稀时，近塞流速的最佳点火范围变窄。因此，如图5所示的控制示例仅仅控制滚翻比是可适用的。然而，期望考虑到每个气缸中的空燃比的变化来控制在点火期间的近塞流速。因此，在本实施例中，在如图5所示的采用每个TCV24对滚翻比的控制作为基础被执行的同时，控制在对应气缸中的气体流动，从而获得以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，在每个气缸中的空燃比稀的情况下在第一发动机转速区域R1内的在点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在空燃比浓的情况下的上述比。例如在图6A至图6C中示出上述近塞流速-发动机转速特性的具体控制示例。更具体地，控制上述变化的比，使其在每个气缸中的空燃比变得更稀时减小。

图6A示出与空燃比浓的情况的近塞流速相比，在每个气缸中的空燃比稀的情况下的整个第一发动机转速区域R1中的近塞流速更低的特性。与图6A相反，图6B示出与空燃比浓的情况的近塞流速相比，在每个气缸中的空燃比稀的情况下的整个第一发动机转速区域R1中的近塞流速更高的特性。图6C示出在图6A与图6B之间的中间特性。

图7是示出在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞32周围的气体流速以及点火能量之间的关系的图。近塞流速的最佳点火范围，除了上述的每个气缸中的空燃比之外，还随着供给到点火塞32的点火能量而变化。更具体地，如图7所示，在点火能量减小时，近塞流速的最佳点火范围变窄。

图8A至图8C是用于说明考虑到点火能量的变化，在点火期间的近塞流速的控制示例的图。在本实施例中，控制每个气缸中的气体流动从而获得以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，在点火能量低的情况下的第一发动机转速区域R1内的在点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在点火能量高的情况下的上述比。例如，图8A至图8C示出上述近塞流速-发动机转速特性的具体控制示例。更具体地，控制上述变化比，使其在点火能量降低时减小。

图9是示出了在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞32周围的气体流速以及EGR率之间的关系的图。除了上述因素，近塞流速的最佳点火范围随着引入每个气缸的气体的EGR率而变化。更具体地，如图9中所示，当EGR率提高时(当燃料的浓度变得稀时)，近塞流速的最佳点火范围变窄。

图10A至图10C是用于说明考虑到EGR率变化的在点火期间近塞流速的控制示例的图。在本实施例中，控制每个气缸中的气体流从而获得以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，在EGR率高的情况下的第一发动机转速区域R1内的在点火期间近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在EGR率低的情况下的上述比。例如，在图10A至图10C中示出了上述近塞流速-发动机转速特性的具体控制示例。更具体地，控制上述变化比，使其在EGR率提高时减小。

图11是示出了在空气-燃料混合物的点火延迟、点火塞32周围的气体流速以及缸内温度之间的关系的图。除了上述因素，近塞流速的最佳点火范围随着每个气缸中的气体的温度而变化。更具体地，如图11中所示，当缸内温度下降时，近塞流速的最佳点火范围变窄。

图12A至图12C是用于说明考虑到缸内温度变化的在点火期间近塞流速的特性控制的图。因此，在本实施例中，控制每个气缸中的气体流动，从而获得以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，在缸内温度低的情况下的第一发动机转速区域R1内的在点火期间近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在缸内温度高的情况下的上述比。例如，在图12A至图12C中示出了以上近塞流速-发动机转速特性的具体控制示例。更具体地，控制上述变化比，使其在缸内温度降低时减小。

图13是示出了通过ECU40执行的用于实施根据本发明的第一实施例的特性控制的控制例程的流程图。在内燃机10的每个循环中对每个气缸重复执行该例程。

在图13所示的例程中，ECU40首先通过利用空气流量计20、曲柄角传感器42等的输出确定(识别)内燃机10的当前操作区域(发动机转速和发动机负载)(步骤100)。随后，ECU40判定当前操作区域是否为其中空气-燃料混合物中的燃料浓度低的稀燃操作区域(步骤102)。

当在步骤102判定当前操作区域是稀燃操作区域时，ECU40设定目标空燃比(A/F)(步骤104)。ECU40存储了基于在抑制NOx排放量方面的操作区域限定目标空燃比的映射(未示出)。ECU40在步骤104中通过查询该映射来设定目标空燃比。

随后，ECU40基于设定的目标空燃比来设定供给至每个点火塞32的点火能量(步骤106)。点火能量可以例如进行如下调整。针对每个点火塞32设置了多个点火线圈，并且用于放电的点火线圈的数量根据需要而改变。随后，ECU40计算EGR率(步骤108)。ECU40存储了基于操作条件(负载因素、进气管压力、节流开度、EGR阀开度等)限定EGR率的EGR率映射(未示出)。ECU40在步骤108中通过查询映射计算EGR率。随后，ECU40计算缸内温度(步骤110)。缸内温度可以基于例如缸内压力(例如通过缸内压力传感器(未示出)获得的)而计算。随后，ECU40基于目标空燃比(每个气缸中的空燃比)、点火能量、EGR率和缸内温度来设定流速控制值，并且确定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而根据预先确定的映射等在目标空燃比下实现所需扭矩(步骤112)。流速控制值是近塞流速的目标值(在本实施例中为目标TCV开度)。

更具体地，ECU40存储了表示多个近塞流速-发动机转速特性的映射。如图6A至图6C、图8A至图8C、图10A至图10C以及图12A至图12C所示，多个近塞流速-发动机转速特性被设定成随着每个气缸中的空燃比等而变化。在步骤112中ECU40通过查询映射计算基于当前发动机转速的目标近塞流速。ECU40通过查询限定近塞流速与TCV开度之间的相关性的映射(未示出)确定对应于目标近塞流速的TCV开度为在第一发动机转速区域R1中使用的目标TCV开度(流速控制值)。因此，基于每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度，将确定的目标TCV开度(流速控制值)设定在最佳点火范围内。描述了使用所有参数的示例，该所有参数即每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度。替代地，目标TCV开度可以基于这些参数中的至少一者来设定。

随后，ECU40根据确定的各个目标值来控制各个致动器(节流阀22、TCV24、燃料喷射阀30和点火塞32)。

根据图13所示的上述例程，在执行稀燃操作的第一操作区域内的第一发动机转速区域R1中，控制TCV开度以使得在点火期间近塞流速是恒定的。因此，无论发动机转速是高或者低，可以在第一发动机转速区域R1中在点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。因此，可以改进在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性。此外，根据以上例程，通过使用对应的TCV24控制每个气缸中的气体流动，以获得以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中的一个近塞流速-发动机转速特性中，在每个气缸中的空燃比稀的情况下的第一发动机转速区域R1内在点火期间近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在每个气缸中的空燃比浓的情况下的上述比。在近塞流速-发动机转速特性中的另一近塞流速-发动机转速特性中，在点火能量低的情况下的变化比小于在点火能量高的情况下的变化比。在近塞流速-发动机转速特性中的又一近塞流速-发动机转速特性中，在EGR率高的情况下的变化比小于在EGR率低的情况下的变化比。在近塞流速-发动机转速特性中的再一近塞流速-发动机转速特性中，在缸内温度低的情况下的变化比小于在缸内温度高的情况下的变化比。因此，通过集中于确保良好可燃性的近塞流速具有近塞流速随着诸如每个气缸中的空燃比的上述参数而变化的这种特性的事实，可以响应于每个气缸中的空燃比等的变化而将在点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。因此，可以进一步有效改进在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性。

通过执行对TCV开度的这种控制，可以实现以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，在第一发动机转速区域R1内的在点火期间近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区域R2或第二发动机转速区域R3中的上述比。在第二发动机转速区域R2或第二发动机转速区域R3中，由于未执行以上控制，近塞流速随着发动机转速的增大而增大。

附带地，在根据上述第一实施例的在图13中示出的例程所描述的控制中，在第一发动机转速区域R1内，控制TCV开度，使其成为对应于近塞流速的目标值的目标TCV开度，该近塞流速的目标值被设定为目标流速范围(最佳点火范围)中的值，因而将在点火期间近塞流速控制在最佳点火范围内。替代地，在稀燃操作区域内的转速区域的至少一部分中，可以控制TCV开度以使得在点火期间的近塞流速落在基于每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率以及缸内温度中的至少一者设定的流速范围内。具体地，例如，下面描述的控制是可用的。

也就是说，在此处描述的控制示例中，设定了用于控制在第一发动机转速区域R1中在点火期间的近塞流速的目标流速范围(最佳点火范围)。更具体地，考虑到图2所示的特性，在每个气缸中的空燃比稀的情况下的目标流速范围被设定为比在空燃比浓的情况下的目标流速范围更窄。更具体地，目标流速范围被设定为随着每个气缸中空燃比变稀而变得更窄。另外，在本实施例中，考虑到图7所示的特性，在点火能量低的情况下的目标流速范围被设定为比在点火能量高的情况下的目标流速范围更窄。更具体地，目标流速范围被设定为随着点火能量降低而变得更窄。在本实施例中，考虑到图9所示的特性，在EGR率高的情况下的目标流速范围被设定成比在EGR率低的情况下的目标流速范围更窄。更具体地，目标流速范围被设定为随着EGR率提高而变得更窄。在本实施例中，考虑到图11所示的特性，在缸内温度低的情况下的目标流速范围被设定为比在缸内温度高的情况下的目标流速范围更窄。更具体地，目标流速范围被设定为随着缸内温度下降而变得更窄。

在此基础上，在本实施例中，在内燃机10的操作期间，控制每个气缸中的气体流动，以使得在第一发动机转速区域R1中在点火期间的近塞流速落在目标流速范围内。更具体地，ECU40存储了限定在近塞流速与TCV开度之间的相关性的映射。ECU40将对应于选自如上述设定的目标流速范围内的流速值(例如，在燃料浓度相同的条件下点火延迟最小处的值)的TCV开度设定为在第一发动机转速区域R1中使用的目标TCV开度(流速控制值)。控制TCV开度从而获得目标TCV开度。描述了使用所有参数的示例，该所有参数即每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度。替代地，目标流速范围可以基于这些参数中的至少一者而设定。

通过上述控制示例，采用对应的TCV24控制每个气缸中的气体流动，以使得在第一发动机转速区域R1中在点火期间的近塞流速落在以下目标流速范围内。目标流速范围中的一个目标速度范围被设定成使得在每个气缸中的空燃比稀的情况下的目标流速范围比在空燃比浓的情况下的目标流速范围更窄。目标流速范围中的另一目标速度范围被设定成使得在点火能量低的情况下的目标流速范围比在点火能量高的情况下的目标流速范围更窄。目标流速范围中的又一目标速度范围被设定成使得在EGR率高的情况下的目标流速范围比在EGR率低的情况下的目标流速范围更窄。目标流速范围中的再一目标速度范围被设定成使得在缸内温度低的情况下的目标流速范围比在缸内温度高的情况下的目标流速范围更窄。因此，通过集中于确保良好可燃性的近塞流速具有近塞流速随着诸如每个气缸中的空燃比的上述参数而变化的这种特性的事实，可以响应于每个气缸中的空燃比等的变化而将点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。因此，可以进一步有效改进在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性。

图14A至图14C为表示在第一发动机转速区域R1中控制在点火期间近塞流速的各种形式的图。根据上述控制示例控制在点火期间的近塞流速，使其落在在第一发动机转速区域R1中的目标流速范围内。当如与发动机转速相关联示出在点火期间的近塞流速时，在点火期间的近塞流速不限于图14A所示的形式，而是可以例如为图14B所示形式或图14C所示形式。也就是说，在点火期间的近塞流速不限于如图14A所示的在第一发动机转速区域R1内近塞流速随着发动机转速的变化而一致地改变的形式。例如，如图14B或图14C所示，近塞流速可以被设定为只要近塞流速落在第一发动机转速区域R1中的最佳点火范围内则近塞流速线性地增大或减小或波动的形式。

另外，可以考虑下面几点来设定上述控制示例中的目标流速范围。也就是说，由于图2中的曲线的斜率与低流速侧和高流速侧不同的事实，最佳点火范围在以下形式中缩小。当每个气缸中的空燃比提高(变稀)时，高流速侧的最佳点火范围的变化相对于低流速侧的最佳点火范围的变化增大。由于类似的原因，最佳点火范围在以下形式中缩小。当点火能量降低时，高流速侧的最佳点火范围的变化相对于低流速侧的最佳点火范围的变化增大。当EGR率提高时，高流速侧的最佳点火范围的变化相对于低流速侧的最佳点火范围的变化增大。当缸内温度降低时，高流速侧的最佳点火范围的变化相对于低流速侧的最佳点火范围的变化增大。因此，目标流速范围可以被设定为在以下形式中缩小。当每个气缸中的空燃比提高时，高流速侧的目标流速范围的变化相对于低流速侧的目标流速范围的变化增大。当点火能量降低时，高流速侧的目标流速范围的变化相对于低流速侧的目标流速范围的变化增大。当EGR率提高时，高流速侧的目标流速范围的变化相对于低流速侧的目标流速范围的变化增大。当缸内温度降低时，高流速侧的目标流速范围的变化相对于低流速侧的目标流速范围的变化增大。因此，通过集中于确保良好可燃性的点火塞周围的近塞流速具有该近塞流速随着诸如每个气缸中的空燃比的上述参数而变化的这种特性的事实，在进一步准确获得在近塞流速的最佳点火范围与每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度中的每一者的相关性的同时，可以响应于每个气缸中的空燃比等的变化将点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。因此，可以进一步有效改进在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性。描述了使用所有参数的示例，该所有参数即每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度。替代地，目标流速范围可以基于这些参数中的至少一者而设定。

除了上述控制示例所描述的控制之外，可以执行下面的反馈控制。也就是说，例如通过提供用于测量应用于点火塞32的每个点火线圈的放电电压的测量仪器，可以基于放电电压来测量点火期间的近塞流速。可以基于例如通过利用曲柄角传感器42等估算的燃烧波动来估计近塞流速。当测量值(或估计值)与内燃机10的操作期间的近塞流速的目标值存在偏差时，可以执行反馈控制。在反馈控制中，调节TCV开度以使得近塞流速的测量值等落在最佳点火范围内。当存在上述偏差时，替代对TCV开度的反馈控制，可以执行用于调节每个气缸中的空燃比或点火能量的反馈控制。在每个气缸中的空燃比的情况中，可期望控制空燃比趋向浓侧以改进燃烧。在点火能量的情况中，由于类似的原因，可期望增大点火能量。上述各种反馈控制可以根据需要与稍后描述的实施例中的任一实施例结合。

在上述第一实施例中，通过ECU40执行步骤104至步骤114的过程而实施“气体流动控制方法”。“气体流动控制方法”也通过ECU40执行在以上控制示例中描述为上述第一实施例的替代实施例的控制而实施。

接下来，将参照图15至图18描述本发明的第二实施例。通过使用图1所示的硬件配置使ECU40执行下述控制，而实施根据本实施例的系统。

图15至图18是用于说明根据本发明的第二实施例的在点火期间对近塞流速的特性控制的图。在每个最佳点火范围内的流速值之中，存在通过图15中的黑圈指示的点火延迟最小处的点。如图15所示，当每个气缸中的空燃比降低(变得更浓)时，最佳流速值朝向高流速侧移动。这是因为如在第一实施例中已经描述的在低流速侧和高流速侧之间增大点火延迟的因素不同，则图15中的每个曲线的斜率在低流速侧和高流速侧之间不同。

因此，在本实施例中，具有以上趋势的最佳流速值用作为最佳点火范围中的流速控制值，该流速控制值用作为点火期间近塞流速的目标值。通过这种构型，控制在点火期间的近塞流速，使其随着每个气缸中的空燃比提高而减小。图6A所示的图对应于反应该控制概念的近塞流速-发动机转速特性。

除了每个气缸中的空燃比之外，由于类似的原因，最佳点火范围中的最佳流速值如图16所示随着供给至每个点火塞32的点火能量提高而朝向高流速侧移动。因此，在本实施例中，同样具有图16所示趋势的最佳流速值用作为最佳点火范围中的流速控制值，该流速控制值用作为点火期间近塞流速的目标值。通过这种配置，控制点火期间的近塞流速，以使其随着点火能量降低而减小。图8A中所示的图对应于反应这种控制概念的近塞流速-发动机转速特性。

除了上述因素之外，由于类似的原因，最佳点火范围中的最佳流速值如图17所示随着EGR率降低而朝向高流速侧移动。因此，在本实施例中，同样具有图17所示趋势的最佳流速值用作为最佳点火范围中的流速控制值，该流速控制值用作为点火期间近塞流速的目标值。通过这种配置，控制点火期间的近塞流速，以使其随着EGR率提高而减小。图10A中所示的图对应于反应这种控制概念的近塞流速-发动机转速特性。

除了上述因素之外，由于类似的原因，最佳点火范围中的最佳流速值如图18所示随着缸内温度提高而朝向高流速侧移动。因此，在本实施例中，同样具有图18所示趋势的最佳流速值用作为最佳点火范围中的流速控制值，该流速控制值用作为点火期间近塞流速的目标值。通过这种配置，控制点火期间的近塞流速，以使其随着缸内温度降低而减小。图12A中所示的图对应于反应这种控制概念的近塞流速-发动机转速特性。

ECU40存储通过利用图15至图18中所示的关系而限定近塞流速与每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度中的每一者之间的相关性的映射(未示出)。在根据本实施例的控制中，ECU40通过查询映射来计算对应于当前目标空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度的目标近塞流速。ECU40通过查询限定近塞流速与TCV开度之间相关性的映射将对应于目标近塞流速的TCV开度设定为在第一发动机转速区域R1中使用的目标TCV开度(流速控制值)。描述了使用所有参数的示例，该所有参数即每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度。替代地，目标TCV开度可以根据这些参数中的至少一者而设定。

通过根据本实施例的上述控制，通过使用对应TCV24来控制每个气缸中的气体流动，使得在第一发动机转速区域R1中在点火期间的近塞流速变化如下。近塞流速随着空燃比提高而减小。近塞流速随着点火能量降低而减小。近塞流速随着EGR率提高而减小。近塞流速随着缸内温度降低而减小。因此，通过集中于用于确保良好点火性的每个点火塞32周围的最佳流速值具有最佳流速值随着每个气缸中的空燃比提高而朝向低流速侧改变、最佳流速值随着点火能力降低而朝向低流速侧改变、最佳流速值随着EGR率提高而朝向低流速侧改变以及最佳流速值随着缸内温度降低而朝向低流速侧改变的特性的事实，可以响应于每个气缸中的空燃比等的变化将点火期间的近塞流速控制为最佳点火范围内的最佳值。因此，可以进一步有效改进在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性。

在上述第二实施例中，通过ECU40执行上述控制来实施“气体流动控制方法”。

接下来，将参照图19A至图26描述本发明的第三实施例。通过使用图1中所示硬件配置使ECU40执行图26中所示例程(稍后描述)而非图13中所示例程来实施根据本实施例的系统。

在上述的第一实施例和第二实施例中，通过采用每个TCV24改变滚翻比来控制在点火期间的近塞流速。相比之下，在本实施例中，通过改变在每个气缸中产生的滚翻流的模式来控制在点火期间的近塞流速。更具体地，滚翻流的模式在普通滚翻流模式(第一滚翻流模式)与下面限定的ω滚翻流模式(第二滚翻流模式)之间变化。

将描述产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的机构。图19A至图19C是用于说明普通滚翻流模式的特性的图。图20A至图20C是用于说明ω滚翻流模式的特性的图。更具体地，图19A和图20A是从上方观察燃烧室14时的平面图。图19B和图20B是从进气侧观察燃烧室14时的侧视图。图19C和图20C是从上方观察燃烧室14时的图，并且分别示出了具有普通滚翻流模式的滚翻流的流动方向和具有ω滚翻流模式的滚翻流的流动方向。图19A至图19C和图20A至图20C示出了在压缩机冲程中靠近压缩机上止点(topdeadcenter)时的状态。

当从图1中的方向观察时，在每个气缸中产生的滚翻流的基本转动方向为顺时针方向，即从进气口16a流动进入对应气缸的气体朝向燃烧室14的顶面、与排气阀28相邻的缸内壁表面、活塞12的顶面、与排气阀26相邻的缸内壁表面以及燃烧室14的顶面以所陈述顺序流动的方向。下面描述的滚翻中心轴通过当以沿图19A中的箭头A方向观察时连接在燃烧室14的截面中滚翻流的涡中心点而获得。图19A至图19C和图20A至图20C中的每一者中的白圈指示在设置点火塞32的气缸孔(cylinderbore)中心处截取的截面中滚翻流的涡中心点。附图中的每个附图中的黑圈每者指示在沿着一对进气阀26和排气阀28的轴向中心截取的截面中滚翻流的涡中心点。

如图19A和图19B所示，普通滚翻流模式的滚翻中心轴是非弯曲轴。因此如图19C所示，甚至在压缩冲程的后半部分中，在普通滚翻流模式中的流为从进气侧朝向排气侧的均匀流。相比之下，如图20A和图20B所示，ω滚翻流模式的滚翻中心轴是弯曲轴，其中弯曲点设定在气缸孔中心处滚翻流的涡中心处(点火塞位置)。更具体地，在ω滚翻流模式中，如图20B所示，在气缸孔中心处截取的截面中滚翻流的涡中心位置(由白圈指示的)比其周围的涡中心位置更高。更具体地，在压缩上止点附近，相对于穿过在气缸孔中心处截取的截面中滚翻流的涡中心位置处的燃烧室14的容积中心的水平面，向上偏置滚翻流。在下文中，这种形式的偏置简称为“滚翻流的涡中心的偏置”。因此，在这种情况下，在压缩冲程中压缩缸内气体的过程中，由于滚翻中心轴的弯曲，最初在气缸中为单个刚性涡的滚翻流转变成具有两个中心轴的滚翻流(具有两个漩涡流(横向涡流)分量的滚翻流在从上方观察燃烧室14时具有相互相反的转动方向)。因此，如图20C所示，在ω滚翻流模式中，当从上方观察燃烧室14时在压缩上止点附近形成ω模式的流。作为产生这种ω模式的流的结果，点火塞32周围的气体的流动方向在靠近压缩冲程中的压缩上止点附近处反转。

另外，在进气冲程中，滚翻中心轴在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式两者中均弯曲。在保持滚翻中心轴的弯曲直到靠近压缩上止点的情况下，获得ω滚翻流模式。在滚翻中心轴的弯曲在压缩冲程期间消失的情况下，获得普通滚翻流模式。

图21是示出在产生具有ω滚翻模式的滚翻流时在压缩冲程的后半部分中气缸中的气体流速的变化的图。更具体地，图21中的图(A)示出了在测量点A(塞间隙位置)处的气体流速的变化，图21中的图(B)示出了相对于测量点A在气缸孔的径向外侧上的预定位置处的气体流速的变化，并且图21中的图(C)示出了相对于测量点A在气缸孔的径向更外侧上的预定位置处的气体流速的变化。在图21(A)至图21(C)中，由正值指示从进气阀侧朝向排气阀侧的流的流速。这也适用于图23(稍后描述)。

如图21中的图(A)所示，当产生具有ω滚翻流模式的滚翻流时，缸内气体的流动方向在塞间隙位置处反转，即，流动方向在靠近压缩上止点处由从进气阀侧朝向排气阀侧的流改变为从排气阀侧朝向进气阀侧的流。从图21中的图(A)至图(C)中的对比能够理解，缸内气体的流动方向的变化随着位置与塞间隙位置远离而变得更小。在图21所示的情况中，流动方向在测量点C处不反转。

如上所述，当滚翻中心轴在压缩冲程的后半部分中弯曲并且在滚翻流的涡中心发生偏置时，获得ω滚翻流模式，因此缸内气体的流动方向在靠近压缩上止点的气缸孔中心位置(塞间隙位置)处反转。因此，普通滚翻流模式(第一滚翻流模式)是使具有最初为沿从进气阀侧朝向排气阀侧的方向的流(图23中所示(稍后描述))的点火塞32周围的气体流速当接近压缩上止点时收敛至零。另一方面，ω滚翻流模式(第二滚翻流模式)是使点火塞32周围的气体的流动方向随着压缩冲程的后半部分中的近塞流速的减小由从进气阀侧朝向排气阀侧的方向反转至从排气阀侧朝向进气阀侧的方向。

图22A和图22B是用于说明适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的条件的图。图22A示出在气缸处于进气冲程的中间阶段时的气体流的状态。活塞12的速度在进气冲程的中间阶段是最大的。一般，设定每个进气阀26，使得阀升程在此时变为最大。因此，如在图22A中箭头所指示的，进气空气块M以大流率流入处于进气冲程的中间阶段的气缸，并且存在于进气阀26附近。

图22B示出在压缩冲程的中间阶段时的气缸中的气体流的状态，即从图22A示出的时间开始活塞12已经实现一个冲程时的时间。在图22B示出的翻滚中心点指示主要由进气空气块M形成的流的涡中心(相对于燃烧室14的容积中心，发生偏置的状态)。

在图22A和图22B示出的情况下，如图22B所示，图22A示出的进气空气块M当活塞12完成一个冲程时在气缸中回转大约270°，并且然后位于进气侧。在这种情况下，由于进气空气块M初始存在，因此相对于在压缩冲程的后半部分中的燃烧室14的容积中心，滚翻流的涡中心的偏置被加速。以此为基础，在这种情况下，由于进气空气块M位于活塞12的速度为最大的压缩冲程的中间阶段的进气侧，因此，块M的流通过活塞12的向上运动而进一步加速。结果，此后在压缩冲程中，促进滚翻流的涡中心的偏置。

与上述情况相反，当进气空气块位于压缩冲程的中间阶段的排气侧时，活塞12的向上运动作用于抵消块的流的速度，而位于进气侧的非大块流在此时通过活塞12的向上运动稍微加速。因此，与在图22A和图22B示出的情况相反，滚翻流的涡中心接近燃烧室14的容积中心，并且翻滚中心轴的弯曲被消除。

根据上述描述，理解到在压缩冲程中活塞12的速度为最大时(压缩冲程的中间阶段中)大流率的进气空气块M位于进气侧的条件下，滚翻流的涡中心的偏置有效地增大，并且有效地产生具有ω滚翻流模式的滚翻流。因此，通过将滚翻比从特定滚翻比改变为在图22A和图22B中示出的一个冲程期间缸内气体回转的滚翻比，可能通过增加滚翻流的涡中心的偏置度来强化具有ω滚翻流模式的流。

图23是用于说明通过普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间的比较的在压缩冲程的后半部分中近塞流速的变化。图23假设了一种在产生具有ω滚翻流模式的滚翻流时点火塞32周围的气体流方向的反转正时在稀燃操作期间的点火正时的设定范围之后的情况。根据本实施例和第四实施例至第七实施例(稍后描述)的控制基于这种假设。

如在图23所示，相比生成具有普通滚翻流模式的滚翻流的情况，当生成具有ω滚翻流模式的滚翻流时，近塞流速随着压缩冲程的后半部分中ω模式流的生成的过程而显著降低，并且最终在点火塞32周围的气体的流动方向反转。因为具有ω滚翻流模式的流的加强(滚翻流的涡中心的偏置加强)，这种近塞流速的降低变得明显。因此，通过控制每个气缸中的气体流动，使得滚翻流的模式在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间改变，可能控制在点火期间的近塞流速。

图24是用于说明根据本发明的第三实施例对点火期间的近塞流速的特性控制的图。在本实施例中，为了控制点火期间的近塞流速在稀燃操作区域的预定流速范围(最佳点火范围)之内，滚翻流的模式基于发动机转速在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间变化。更具体地，如图24所示，在稀燃操作区域内的低发动机转速侧区域中，控制每个气缸中的气体流动，从而抑制具有ω滚翻流模式的流的生成，并且生成具有普通滚翻流模式的滚翻流；然而，在稀燃操作区域内的高发动机转速侧区域中，控制每个气缸中的气体流动，从而生成具有ω滚翻流模式的滚翻流。如对第一实施例的替代实施例所描述的，用于本实施例的目标流速范围(最佳点火范围)基于每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度中至少一个设定。

接着，将描述根据第三实施例的控制示例。图25示出用于说明通过控制是否通过采用对应的TCV24调整滚翻比以产生具有ω滚翻流模式的滚翻流而控制点火期间的近塞流速的方法。

在图25示出的方法中，通过采用每个TCV24控制滚翻比而将滚翻流控制在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间的模式。如果TCV开度被固定在与发动机转速无关的图25所示的第三TCV开度处，由于发动机转速的增加而导致气体流速增加，所以在稀燃操作区内的高转速侧区域中近塞流速落在根据本实施例的最佳点火范围之外。类似地，如果TCV开度固定在第四开度处，则在低转速侧区域中，近塞流速落在最佳点火范围之外。

假设第三TCV开度被设定为获得比在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的范围内的滚翻比更大的滚翻比处的开度。适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的范围是预先确定的范围，该预先确定的范围中的中心滚翻比是在如图22A和图22B所示出的示例的情况下在一个冲程期间缸内气体回转时的滚翻比。通过使用因此而设定的第三TCV开度，抑制具有ω滚翻流模式的流的产生，因此可以产生具有普通滚翻流模式的滚翻流。假设第四TCV开度被设定为获得比在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的范围内的滚翻比处的开度。通过使用因此而设定的第四TCV开度，导致在滚翻流的涡中心处发生偏置，因此可以产生具有ω滚翻流模式的滚翻流。此外，假设第四TCV开度为使在第三发动机转速NE3处近塞流速不变得低于最佳点火范围的下极限而设定的TCV开度。

在图25中示出的情况中，第三TCV开度用于稀燃操作区域内的低转速侧区域中,结果是可以通过利用具有普通滚翻流模式的滚翻流使近塞流速落入最佳点火范围内。因此，在本实施例中，TCV开度被控制在低于第三发动机转速NE3的发动机转速区域中的第三TCV开度，在该第三发动机转速NE3处近塞流速达到如果TCV开度保持固定在第三TCV开度的最佳点火范围的上极限。

另一方面，TCV开度被控制在高于或等于第三发动机转速NE3的高发动机转速区域中的第四TCV开度。因此，如图25(A)所示，通过产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，可以降低其中改变滚翻流模式的第三发动机转速NE3附近的近塞流速。以此方式，通过基于发动机转速改变滚翻流模式，可以将稀燃操作区域中点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。

在图25示出的方法中，TCV开度被固定在转速高于第三发动机转速NE3的区域中的第四TCV开度处。反而，可以调整TCV开度，使得当在高转速侧区域中发动机转速增加时，获得具有滚翻流的涡中心的偏置的更高度数的滚翻比。因此，由于发动机转速的增加而进一步强化具有ω滚翻流模式的流，如图24所示出的，可以在如上所述的高转速侧区域中将近塞流速的变化变缓为发动机转速的变化。

图26是示出根据本发明的第三实施例由ECU40执行以便实施特性控制的控制例程的流程图。在图26中，相同的步骤数字指示与在第二实施例中图13所示步骤中的这些步骤相同的步骤，并且对该相同步骤的描述进行省略或简化。

在图26示出的例程中，在ECU40在步骤106中确定点火能量之后，ECU40判定当前的发动机转速NE是否低于第三发动机转速NE3(步骤200)。如上所述，第三发动机转速NE3是在稀燃操作区域中基于发动机转速改变滚翻流模式时的阈值。

当在步骤200做出肯定判定(NE<NE3)时，ECU40通过使用第三TCV开度设定流速度控制值(目标TCV开度)，并且根据预先确定的映射等设定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而在目标空燃下实现所需扭矩(步骤202)。另一方面，当在步骤200中做出否定判定(NE≥NE3)时，ECU40通过使用第四TCV开度设定流速控制值(目标TCV开度)，并且根据预先确定的映射等设定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而在目标空燃比下实现所需扭矩(步骤204)。

根据图26中示出的上述例程，通过采用每个TCV24基于发动机转速将滚翻流模式在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间改变，可以响应于发动机转速是否为高或者低，将在稀燃操作区域中点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。因此，可以改进在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性。

采用根据本实施例控制每个气缸中的气体流动的方法，相比于如在上述第一实施例等的情况下通过不改变滚翻流模式而调整滚翻比来控制近塞流速的方法，滚翻比的调整量小。因此，可以不降低缸内气体的大部分湍流(其对于燃烧是重要的)，通过控制近塞流速来改进可燃性。

附带地，在如上所述的第三实施例中，为了控制在稀燃操作区域中是否基于发动机转速产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，将TCV开度控制在第三TCV开度和第四TCV开度之间。在第三TCV开度处，获得比在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的范围内的滚翻比更大的滚翻比。在第四TCV开度处，获得比在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的范围内的滚翻比。然而，与第三TCV开度相反，未产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的TCV开度可以是预先确定的TCV开度，在该预先确定的TCV开度处滚翻比小于在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的范围内的滚翻比。

在如上所述的第三实施例中，通过ECU40执行步骤200至步骤204和步骤114的过程而实现“气体流动控制方法”。

接着，将参考图27和图28描述本发明的第四实施例。根据本实施例的系统通过使用图1中示出的硬件配置使ECU40执行在图28中示出的例程(稍后描述)而不是图26中的例程来实现。

图27示出用于根据本发明的第四实施例图示说明在点火期间近塞流速的控制示例的图。在控制本实施例中的每个气缸中的气体流动的方法中，产生其中近塞流速相对于发动机转速的变化而基本恒定的发动机转速区域，以使得通过采用对应的TCV24基于发动机转速控制是否产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，而将在稀燃操作区域中近塞流速落在最佳点火范围内。在根据本实施例的控制方法中，通过将该发动机转速区域应用于如在图27A中所示出的执行稀燃操作的第一操作区域中的第一发动机转速区域R1，实现以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，第一发动机转速区域R1内的点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区R2或第三发动机转速区域R3中的比。

具体地，在其中转速低于在第一发动机转速区域R1中的转速的第二发动机转速区域R2中，TCV开度被控制至用于产生具有普通滚翻流模式的滚翻流的第五TCV开度。第五TCV开度是其中滚翻比接近适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的滚翻比范围的界限(在图27示出的示例中的上极限)的开度。

如图27C所示，在第一发动机转速区域R1中，TCV开度随着发动机转速的增加而逐渐从第五TCV开度朝向第六TCV开度增加。如图27(B)所示，滚翻比逐渐从接近界限的值降低，以使得在一个冲程期间的缸内气体的回转角逐渐从接近界限的值降低，以致滚翻比随着发动机转速的增加而在上述滚翻比范围内接近最佳滚翻比(参考图22A和图22B描述的滚翻比)。结果，在第一发动机转速区域R1中，产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，并且所产生的具有ω滚翻流模式的流根据由发动机转速上升而滚翻流的涡中心的偏置度的增大而被强化。

近塞流速在滚翻比为恒定处随着发动机转速的上升而单调增加。当强化具有ω滚翻流模式的流时，在气缸中的中心处滚翻流的轴向中心位置接近点火塞32(滚翻轴的弯曲位置变得更高)。因此，当强化具有ω滚翻流模式的流时，可以降低点火期间的近塞流速。因此，在第一发动机转速区域R1中，TCV开度增加，从而通过由具有ω滚翻流模式的强化的流导致的近塞流速的下降的作用，来消除由发动机转速上升导致的近塞流速的升高的作用。因此，可以获得近塞流速相对于发动机转速的变化而基本恒定的这种特性。在图27示出的情况中，在高转速侧的第二发动机转速区域R3中，TCV开度被固定在第六TCV开度处，所以随着发动机转速的上升，近塞流速单调增加。

图28是示出根据本发明的第四实施例以便实现特性控制的由ECU40执行的控制例程的流程图。在图28中，相同的步骤数字指示与在第三实施例中图26示出的步骤中的这些步骤相同的步骤，并且对相同步骤的描述进行省略或简化。

在图28示出的例程中，在ECU40在步骤106设定点火能量之后，ECU40设定流速控制值(在本实施例中的目标TCV开度)，使得相对于发动机转速的变化近塞流速基本恒定，并且根据预先确定的映射等设定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而在目标空燃比下实现所需扭矩(步骤300)。

更具体地，为了设定在稀燃操作中用于第一发动机转速区域R1中的目标TCV开度，ECU40存储之前通过实验等来限定发动机转速和TCV开度之间的相关性的映射(未示出)，在该TCV开度处可以通过由具有ω滚翻流模式的强化的流导致的近塞流速的下降的作用来消除由发动机转速的上升导致的近塞流速上升的作用。在步骤300中，ECU40通过查询映射基于当前发动机转速来设定目标TCV开度(流速控制值)。

根据在图28中如上所述的例程，通过采用每个TCV24基于发动机转速在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间改变滚翻流的模式，可以控制在稀燃操作区域(第一发动机转速区域R1)中点火期间的近塞流速，使得相对于发动机转速的变化近塞流速基本恒定。如已在第二实施例中所述的，存在在最佳点火范围内的近塞流速中点火延迟最小的最佳值。根据本实施例的控制方法，相比于根据第三实施例的控制方法，容易控制近塞流速，以致获得该最佳值。因此，可以扩展稀极限，同时改进在稀燃操作期间空气-燃料混合物的可燃性。

附带地，在如上所述的第四实施例中，为了获得在执行稀燃操作的第一操作区域内的第一发动机转速区域R1中近塞流速相对于发动机转速的变化而基本恒定的特性，TCV开度被控制在第五TCV开度和第六TCV开度之间。以第五TCV开度，获得在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的滚翻比的范围的界限(上极限)附近的滚翻比。以第六TCV开度，获得在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的范围内的滚翻比。然而，与第五TCV开度不同，用于这种控制的TCV开度可以是预先确定的TCV开度，在该预先确定的TCV开度处滚翻比接近适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的滚翻比的范围的界限(下极限)。更具体地，在第一发动机转速区域R1中，随着发动机转速上升，TCV开度可以从预先确定的TCV开度朝向第六TCV开度逐渐降低。因此，在一个冲程期间的缸内气体的回转角从接近界限的值逐渐增加，以使得滚翻比随着发动机转速的上升而接近如上所述的滚翻比范围内的最佳滚翻比。因此，同样通过该替代方法，在第一发动机转速区域R1中，产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，并且随着由发动机转速上升导致的滚翻流的涡中心的偏置度的增大，而强化所产生的具有ω滚翻流模式的流。

在如上所述的第四实施例中，通过ECU40执行步骤300和步骤114的过程来实现“气体流动控制方法”。

接着，将参考图29至图33描述本发明的第五实施例。图29是用于说明根据本发明的第五实施例的内燃机50的系统配置的示意图。在图29中，相同的参考数字指示如图1所示的这些相同的元件，并且对相同元件的描述进行省略或简化。

根据本实施的内燃机50类似地被配置成图1所示的内燃机10，除了内燃机50由于进气通道52的每个进气端口52a的形状而在每个气缸中产生滚翻流而无需提供每个TCV24，并且内燃机50包括可变进气阀致动装置54。可变进气阀致动装置54包括用于驱动进气阀26的具有不同轮廓(profile)的两个凸轮(cam)，并且该可变进气阀致动装置54能够通过改变凸轮而以两个步骤改变每个进气阀26的阀升程特性。以此方式以两个步骤改变阀升程特性的阀致动装置是已知的，因此对阀制动装置的具体配置的描述在此省略。

图30是用于说明通过图29示出的可变进气阀致动装置54而改变的每个进气阀26的的阀升程特性的图。如图30示出的，可变进气阀致动装置54在普通形式的阀升程特性(虚线)和具有比由虚线指示的阀升程特性更长期间的阀升程特性(实线)之间变化，在该更长期间中阀升程为最大。

图31A和图31B是用于说明随着图30示出的阀升程特性的变化而每个气缸中气体流动的变化的图。图31A和图31B示出进气空气以高流率流入气缸处的正时(进气冲程的中间阶段)附近的状态，因为活塞12的速度在进气冲程中是最大的并且每个进气阀26的阀升程是高的。

当选择具有长的最大阀升程期间(durationofmaximumvalvelift)的阀升程特性时，进气空气以分散方式流入气缸，而无需在进气空气以高流率流入时的正时附近形成大块，如图31A所示。另一方面，当选择具有短的最大阀升程期间的阀升程特性时，进气空气的大块在如上正时附近集中地流入气缸，如图31B所示。以此方式，能够改变最大阀升程的期间的可变进气阀致动装置54是影响每个气缸中气体流动的致动器。

通过延长最大阀升程期间来分散进气空气块，结果是可以在压缩冲程的后半部分相对于燃烧室14的容积中心而抑制滚翻流的涡中心的偏置。因此，抑制具有ω滚翻流模式的流的产生，并且产生具有普通滚翻流模式的滚翻流，从而可以提高点火期间的近塞流速。另一方面，通过缩短最大阀升程期间来加强进气空气块，结果是可以产生滚翻流的涡中心的偏置。因此，产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，从而与当产生具有普通滚翻流模式的滚翻流时的近塞流速相比，降低近塞流速。为了在当最大阀升程期间被控制为短时有效地产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，可期望配置内燃机50的每个进气端口52a，以获得适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的滚翻比(参考图22A和图22B描述的滚翻比)。

在本实施例中，通过采用可变进气阀致动装置54基于稀燃操作区域中的发动机转速来改变每个进气阀26的最大阀升程期间，滚翻流的模式在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间改变。更具体地，在稀燃操作区域内的低转速侧区域中选择具有长的最大阀升程期间的阀升程特性，并且在高转速侧区域中选择具有短的最大阀升程期间的阀升程特性。

接着，将描述根据第五实施例的控制示例。图32示出用于说明通过采用可变进气阀致动装置54改变最大阀升程期间来控制是否产生具有ω滚翻流模式的滚翻流而控制在点火期间的近塞流速的方法的图。如在第一实施例的替代实施例中所描述的，用于本实施例中的目标流速范围(最佳点火范围)基于每个气缸中的空燃比、点火能量、EGR率和缸内温度中的至少一者而设定。

如在图32所示，如果与发动机转速无关连续使用具有长的最大阀升程期间的阀升程特性，因为由发动机转速增加而导致的气体流速的增加，因此根据本实施例在稀燃操作区域内的高转速侧区域中近塞流速落在最佳点火范围之外。类似地，如果连续使用具有短的最大阀升程期间的阀升程特性，则在低转速侧区域中近塞流速落在最佳点火范围之外。

在图32示出的情况中，通过使用在稀燃操作区域内的低转速侧区域中的具有长的最大阀升程期间的阀升程特性，可以通过利用具有普通滚翻流模式的滚翻流使近塞流速落在最佳点火范围内。在本实施例中，在低于第四发动机转速NE4的发动机转速区域中，其中在该第四发动机转速处如果具有长的最大阀升程期间的阀升程特性保持连续使用则达到最佳点火范围的上极限，选择具有长的最大阀升程期间的阀升程特性。

另一方面，在高于或等于第四发动机转速NE4的发动机转速区域中，选择具有短的最大阀升程期间的阀升程特性。因此，如图32A所示，通过产生具有ω滚翻流模式的滚翻流，可以降低其中改变滚翻流模式的第四发动机转速NE4附近的近塞流速。以此方式，通过基于发动机转速而改变滚翻流模式，可以将点火期间的近塞流速保持在稀燃操作区域中的最佳点火范围内。当阀升程特性被改变时，调节节流阀22的开度以便消除进气空气量的变化。

在图32示出的方法中，在转速高于第四发动机转速NE4的区域中，使用具有短的最大阀升程期间的单一阀升程特性。然而，与上述方法不同，采用用于驱动每个进气阀26的电磁驱动式(采用电动机驱动凸轮的方式)等的可变阀致动装置，在稀燃操作区域中的最大阀升程期间基于发动机转速而连续改变。换言之，利用此种方法，进一步精细地控制近塞流速，使得在稀燃操作期间的近塞流速变成期望的值。

图33是示出根据本发明的第五实施例由ECU40执行以便实现特性控制的控制例程的流程图。在图33中，相同的步骤数字指示与在第三实施例中图26示出的这些步骤中的相同步骤，并且对相同步骤的描述省略或简化

在图33示出的例程中，在ECU40在步骤106确定点火能量之后，ECU40判定当前发动机转速NE是否低于第四发动机转速NE4(步骤400)。如上所述，第四发动机转速NE4是在稀燃操作区域中基于发动机转速而改变滚翻流模式时的阈值。

当在步骤400中做出肯定判定(NE<NE4)时，ECU40选择得到具有长的最大阀升程期间的阀升程特性的凸轮为流速度控制值(目标阀升程特性)，并且根据预先确定的映射等设定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而在目标空燃比下实现所需扭矩(步骤402)。另一方面，当在步骤400中做出否定判定(NE≥NE4)时，ECU40选择得到具有短的最大阀升程期间的阀升程特性的凸轮为流速度控制值(目标阀升程特性)，并且根据预先确定的映射等设定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而在目标空燃比下实现所需扭矩(步骤404)。随后，ECU40根据设定的各个目标值控制各个致动器(节流阀22、燃料喷射阀30、点火塞32和可变进气阀致动装置54)(步骤406)。

根据在图33示出的如上所述的例程，通过利用能够改变最大阀升程期间的可变进气阀致动装置54，基于发动机转速在普通滚翻流模式和ω滚翻流模式之间改变滚翻流模式，可以响应于发动机转速是否为高或低，在稀燃操作区域中将点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。根据本实施例控制每个气缸中的气体流动的方法，可以控制是否形成滚翻流的涡中心的偏置(滚翻模式)，而无需使用对滚翻比本身的控制(即，无需降低缸内气体的湍流(对燃烧是重要的))。因此，可以改进在稀燃操作期间的空气-燃料混合物的可燃性，同时扩展稀极限(改进燃料经济性)。

在如上所述的第五实施例中，通过ECU40执行步骤400至步骤406的过程，来实现“气体流动控制方法”。

接着，将参考图34和图38描述本发明的第六实施例。图34是用于说明根据本发明的第六实施例的内燃机60的系统配置的示意图。在图34中，相同的参考数字指示如图1所示出这些相同的元件，并且对该相同的元件的描述省略或简化。

根据本实施的内燃机60被类似地配置成图1所示的内燃机10，除了由于进气通道62的每个进气端口62a的模式而将内燃机60配置成能够在每个气缸中产生滚翻流而无需提供每个TCV24，并且内燃机60包括可变进气阀致动装置64和突出部(protrudedportion)66。可变进气阀致动装置64能够连续改变每个进气阀26的阀升程。具有这种功能的阀致动装置是已知的，因此，该阀致动装置的具体配置的描述在此省略。

图35是用于说明在图34中示出的每个突出部66的详细配置的图。图35是当从气缸的下侧观察燃烧室14的图。根据对于每个气缸的两两设置的进气端口62a中的一个进气端口，在燃烧室14的壁表面上形成每个突出部66。每个突出部66围绕对应的进气端口62a的出口，除了燃烧室14的中心侧部分(点火塞32附近的部分)。

图36是沿着图35中的线XXXVI-XXXVI截取的每个进气端口62a周围的配置的截面图。由于提供如上所述形成的突出部66，所以从每个进气端口62a流入的进气空气难以朝向设置有突出部66的部分流动，因为如图36中示出的窄间隙。另一方面，进气空气易于朝向未设置突出部66的燃烧室14的中心侧部分流动。因此，如图35中的箭头所指示的，可以集中从进气端口62a向燃烧室14的中心侧流动的进气空气。因为当对应进气阀26的阀升程降低时，每个突出部66的有益效果增加，所以该趋势是显著的。因此，通过降低每个进气阀26的阀升程，可以进一步主动集中从进气端口62a向燃烧室14的中心侧流动的进气空气。以此方式，能够改变每个进气阀26的阀升程的可变进气阀制动装置64与每个突出部66的组合是影响每个气缸中气体流动的装置。

假定根据本实施例配置内燃机60的每个进气端口62a，使得滚翻比(参考图22A和图22B所述的滚翻比)适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流。在因此而配置的内燃机60中，增加朝向燃烧室14的中心侧部分的进气空气的流率的比，进而增加关于燃烧室14的容积中心的滚翻流的涡中心的偏置度。当滚翻流的涡中心的偏置度增加时，强化具有ω滚翻流模式的流。因此，通过利用可变进气阀致动装置64改变每个进气阀26的阀升程而改变朝向燃烧室14的中心侧部分的进气空气的流率的比，其结果是可以控制具有ω滚翻流模式的流的强度。以此方式，利用根据本实施例的配置器，通过利用取决于对应突出部66的进气空气的方向性随着的每个进气阀26的阀升程而变化的事实，可以控制具有ω滚翻流模式的流。如上已经描述的，强化具有ω滚翻流模式的流导致点火期间的近塞流速降低。

在本实施例中，提供如上描述形成的突出部66，并且然后通过利用可变进气阀致动装置64在与在发动机转速低的情况下的阀升程相比在发动机转速高的情况下降低每个进气阀26的阀升程，使得在执行稀燃操作的第一操作区域内的第一发动机转速区R1中的点火期间的近塞流速落入最佳点火范围内。换言之，控制具有ω滚翻流模式的流的强化，使得在第一发动机转速区域R1内的点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区域R2或第三发动机转速区域R3内的比。

图37示出用于说明根据本发明的第六实施例的在点火期间的近塞流速的控制示例的图。

在该控制示例中，在其中执行稀燃操作的第一操作区域内的第一发动机转速区域R1中，通过可变进气阀致动装置64控制每个进气阀26的阀升程，以使其随着发动机转速上升而降低，如图37(B)中示出的。如在图37(A)中虚线所指示的，在图37示出的情况中，如果每个进气阀26的阀升程保持固定在第二阀升程处(例如，最大阀升程)，则由于发动机转速上升所导致的气体流速的增加，近塞流速落在最佳点火范围之外。因此，在图37的情况中，在第一发动机转速区域R1中，通过随着发动机转速上升而降低每个进气阀26的阀升程，来强化具有ω滚翻流模式的流。在图37示出的情况中，在高转速侧第二发动机转速区域R3中，每个进气阀26的阀升程固定在小于第二阀升程的第一阀升程处，因此近塞流速随着发动机转速上升而单调增加。

如上所述，通过基于对每个进气阀26的阀升程的控制的发动机转速的变化，而控制具有ω滚翻流模式的流的强度，可以控制每个气缸中的气体流动，从而获得一下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，在执行稀燃操作的第一发动机转速区域R1内的点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区域R2或第三发动机转速区域R3中的比。

描述被假定包括为获得满足产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的条件的滚翻比而配置的进气端口62a的内燃机60作为示例。然而，只要获得如上所述的近塞流速-发动机转速特性，可以如下根据本实施例通过利用突出部66和每个进气阀26的阀升程的变化来配置用于控制点火期间的近塞流速的方法。通过应用上述控制方法至假定包括为获得具有普通滚翻流模式的流而配置的进气端口的内燃机，由于第一发动机转速区域R1中的每个进气阀26的阀升程的变化，发生滚翻流的模式从普通滚翻流模式到ω滚翻流模式的变化。

图38是示出根据本发明的第六实施例由ECU40执行的用于实现特性控制的控制例程。在图38中，相同步骤数字指示如在第三实施例中图26示出的这些步骤中的相同步骤，并且对该相同步骤的描述省略或简化。

在图38示出的例程中，在ECU40在步骤106中设定点火能量之后，ECU40基于发动机转速设定流速控制值(本实施例中的每个进气阀26的目标阀升程)，并且根据预先确定的映射等设定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而在目标空燃比下实现所需扭矩(步骤500)。更具体地，ECU40存储限定发动机转速和每个进气阀26的阀升程之间相关性的映射(未示出)，如在图37(B)中第一发动机转速区域R1中所设定的，并且通过在步骤500中查询映射来计算每个进气阀26的目标阀升程，使得目标阀升程随着当前发动机转速的增加而降低。随后，ECU40根据设定的各个目标值来控制各个致动器(节流阀22、燃料喷射阀30、点火塞32和可变进气阀致动装置64)(步骤502)。

根据图38中示出的上述例程，通过利用突出部66与对每个进气阀26的阀升程的控制的组合，可以获得上述近塞流速-发动机转速特性。根据本实施例的用于控制每个气缸中气体流动的方法，无需使用对滚翻比本身的控制(即无需降低缸内气体的湍流(其对燃烧是重要的))，不管发动机转速是高或低，可以将点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。因此，可以改进在稀燃期间的空气-燃料混合物的可燃性，同时扩展稀极限(改进燃料经济性)。

在如上所述的第六实施例中，通过ECU40执行步骤500和步骤502过程而实现“气体流动控制方法”。

接着，将参考图39至图42描述本发明的第七实施例。图39是用于说明根据本发明的第七实施例的在内燃机70中设置的每个突出部72的详细配置的示意图。

根据第七实施例的内燃机70类似地配置成如上所述的内燃机60，除了提供突出部72而不是根据第六实施例的突出部66。在与针对每个气缸而两两设置的进气端口62a中的对应一个进气端口一致的燃烧室14的壁表面上形成本实施例的每个突出部72。每个突出部72仅仅在燃烧室14的中心侧部分(点火塞32附近的部分)处围绕对应进气端口62a的出口。

图40是沿图39的XL-XL线截取的每个进气端口62a周围的配置的截面图。因为提供如上所述形成的突出部72，所以从每个进气端口62a流动的进气空气由于存在窄间隙而难以朝向设置有突出部72的燃烧室14的中心侧部分流动，并且进气空气易于朝向未设置突出部72的剩余部分流动，如在图40所示。因为随着对应进气阀26的阀升程降低，每个突出部72的有益效果增加，所有该趋势显著。换言之，通过增加每个进气阀26的阀升程，相比每个进气阀26的阀升程为相对小的情况，从每个进气端口62a流入的进气空气内朝向燃烧室14的中心侧的进气空气的流率的比增大，其结果是可以强化具有ω滚翻流模式的流。

在本实施例中，提供如上所述形成的突出部72，并且然后通过与发动机转速低的情况相比在发动机转速高的情况中利用可变进气阀致动装置64增加每个进气阀26的阀升程，控制具有ω滚翻流模式的流的强度，使得第一发动机转速区域R1中的点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区域R2或第三发动机转速区域R3中的比，以使得在执行稀燃操作的第一操作区域内的第一发动机转速区域R1中点火期间的近塞流速落入最佳点火范围内。

图41示出用于说明根据本发明的第七实施例的在点火期间的近塞流速的控制示例的图。

在该控制示例中，在其中执行稀燃操作的第一操作区域内的第一发动机转速区域R1中，通过可变进气阀致动装置64控制每个进气阀26的阀升程，以便随着发动机转速上升而增加，如图41(B)所示。如在图41(A)中虚线所指示的，在图41示出的情况中，如果每个进气阀26的阀升程保持固定在第三阀升程处，则由于发动机转速上升所导致的气体流速的增加，从而近塞流速落在最佳点火范围之外。因此，在图41的情况中，在第一发动机转速区域R1中，随着发动机转速上升而增加每个进气阀26的阀升程来强化具有ω滚翻流模式的流。在图41示出的情况中，在高转速侧第二发动机转速区域R3中，每个进气阀26的阀升程被固定在大于第三阀升程的第四阀升程处(例如，最大阀升程)，因此，近塞流速随着发动机转速的上升而单调增加。

如上所述，同样利用本实施例的方法，通过对每个进气阀26的阀升程的控制基于发动机转速的变化而控制具有ω滚翻流模式的流的强度，可以控制每个气缸中的气体流动，从而获得以下近塞流速-发动机转速特性。在近塞流速-发动机转速特性中，在执行稀燃操作的第一发动机转速区域R1内的点火期间的近塞流速的变化与发动机转速的变化的比小于在第二发动机转速区域R2或第三发动机转速区域R3中的比。

如在第六实施例的情况中，只要获得如上所述的近塞流速-发动机转速特性，根据本实施例通过利用突出部72和每个进气阀26的阀升程的变化可以如下配置用于控制点火期间的近塞流速的方法。由于通过应用上述控制方法至假定包括为获得具有普通滚翻流模式的流而配置的进气端口的内燃机，而引起第一发动机转速区域R1中的每个进气阀26的阀升程的变化，发生滚翻流的模式从普通滚翻流模式到ω滚翻流模式的变化。

图42是示出根据本发明的第七实施例的由ECU40执行的用于实现特性控制的控制例程的流程图。在图42中，相同步骤数字指示如在第六实施例中图38示出的这些步骤中的相同步骤，并且对该相同步骤的描述省略或简化。

在图42示出的例程中，在ECU40在步骤106中确定点火能量之后，ECU40基于发动机转速设定流速控制值(本实施例中的每个进气阀26的目标阀升程)，并且根据预先确定的映射等设定节流开度、燃料喷射量和点火正时的相应目标值，从而在目标空燃比下实现所需扭矩(步骤600)。更具体地，ECU40存储限定发动机转速和每个进气阀26的阀升程之间相关性的映射(未示出)，如在图41(B)第一发动机转速区域R1中所设定的，并且通过在步骤600中查询映射计算每个进气阀26的目标阀升程，使得目标阀升程随着当前发动机转速上升而增加。

根据图42示出的上述例程，通过利用突出部72与对每个进气阀26的阀升程的控制的组合，可以获得上述近塞流速-发动机转速特性。根据本实施例的用于控制每个气缸中气体流动的方法，无需使用对滚翻比本身的控制(即无需降低缸内气体的湍流(其对燃烧是重要的))，不管发动机转速是高或低，可以将点火期间的近塞流速保持在最佳点火范围内。因此，可以改进在稀燃期间的空气-燃料混合物的可燃性，同时扩展稀极限(改进燃料经济性)。

在如上所述的第七实施例中，通过ECU40执行步骤600和步骤502的过程而实现“气体流动控制方法”。

附带地，在如上所述的第一至第四实施例中，每个TCV24用作通过对对应气缸中的气体流动的控制而控制点火期间的近塞流速的致动器。然而，对这些第一至第四实施例的控制不受限于利用每个TCV24对滚翻流的控制，并且例如可以是对在每个气缸中产生的漩涡流(横向涡流)的控制。对漩涡流的控制可以通过例如使用设置在进气通道中的漩涡流控制阀(SCV)来执行。

可以应用通过根据如上所述的第四、第六和第七实施例中的任一个利用具有ω滚翻流模式的滚翻流来控制在点火期间的近塞流速的方法，以便根据上述第二实施例实现对点火期间的近塞流速进行控制。

如在上所述的第三至第七实施例中假设的，在产生具有ω滚翻流模式的滚翻流时点火塞32周围的气体的流动方向的反转正时晚于稀燃操作期间点火正时的设定范围的情况中，通过增加滚翻流的涡中心的偏置度来强化具有ω滚翻流模式的流，导致点火期间的近塞流速降低。相比之下，在气体流动方向的反转正时早于稀燃操作期间点火正时的设定范围的情况中，强化具有ω滚翻流模式的流，以便增加点火期间的近塞流速(然而，气体的流动方向与上述情况中相反)。通过根据本发明的对每个气缸中气体流动的控制而对点火期间的近塞流速控制，可以应用至假设后者情况的内燃机。

气体流动方向的反转正时和点火正时之间的关系可通过例如设定滚翻比(在实际机器上控制每个TCV24、设定滚翻端口等)而改变。更具体地，通过在适合产生具有ω滚翻流模式的滚翻流的滚翻比的范围内增加滚翻流的涡中心的偏置度，可以提前反转正时。在这种情况中，可以通过在利用对应TCV24等基于发动机转速产生具有ω滚翻流模式的滚翻流时执行用于改变点火塞32周围的气体流动方向的反转正时的控制，来实施如在图4等中示出的近塞流速-发动机转速特性。换言之，同样在反转正时和点火正时之间的关系假设上述两种情况中任一种的情况中，导致反转正时接近点火正时，这意味着降低点火期间的近塞流速(以绝对值)。因此，为了实现上述近塞流速-发动机转速特性，可以控制每个气缸中的气体流动，从而获得以下反转正时。随着在第一发动机转速区域R1中发动机转速增加，反转正时接近点火正时。然而，如已经参考图3所描述的，对于确保可燃性方面，点火期间的过度低的近塞流速不是好的。因此，在执行上述控制时，需要避免点火正时设定成其中近塞流速落在最佳点火范围之外的正时，因为在气体流动方向的反转正时附近，近塞流速在绝对值中接近零。

在如上所述的第一实施例至第七实施例中，描述包括用于每个气缸的两个进气阀26的内燃机10等作为示例。然而，只要一对进气阀和排气阀被布置为中间设置点火塞，则本发明可以应用至每个气缸的进气阀的数量不为二的内燃机中。

Claims (23)

1.一种内燃机，包括：

点火塞，其对空气-燃料混合物点火；以及

电子控制单元，其被配置为：

(i)在第一操作区域中执行稀燃操作；

(ii)在第二操作区域中以比所述稀燃操作期间的空燃比更低的空燃比执行操作；以及

(iii)控制气缸中的气体流动，以使得在所述第一操作区域内的第一发动机转速区域中的在点火期间所述点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比小于在所述第二操作区域内的第二发动机转速区域中的所述比。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为基于所述气缸中的空燃比、供给到所述点火塞的点火能量、EGR率以及缸内温度中的至少一者而改变在所述第一发动机转速区域中的在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速的变化与所述发动机转速的变化的比。

3.根据权利要求2所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为当与所述气缸中的所述空燃比低时相比所述气缸中的所述空燃比高时，减小在所述第一发动机转速区域中的在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速的变化与所述发动机转速的变化的比。

4.根据权利要求2或3所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为当与所述点火能量高时相比所述点火能量低时，减小在所述第一发动机转速区域中的在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速的变化与所述发动机转速的变化的比。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为当与所述EGR率低时相比所述EGR率高时，减小在所述第一发动机转速区域中的在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速的变化与所述发动机转速的变化的比。

6.根据权利要求2至5中的任一项所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为当与所述缸内温度高时相比所述缸内温度低时，减小在所述第一发动机转速区域中的在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速的变化与所述发动机转速的变化的比。

7.根据权利要求3所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为在所述气缸中的所述空燃比提高时减小在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速。

8.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为在所述点火能量降低时减小在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速。

9.根据权利要求5所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为在所述EGR率提高时减小在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速。

10.根据权利要求6所述的内燃机，其中所述电子控制单元被配置为在所述缸内温度降低时减小在点火期间所述点火塞周围的所述气体流速。

11.一种内燃机，包括：

点火塞，其对空气-燃料混合物点火；以及

电子控制单元，其被配置为：在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，控制气缸中的气体流动，以使得在点火期间所述点火塞周围的气体流速落在流速范围内，所述流速范围基于所述气缸中的空燃比、供给到所述点火塞的点火能量、EGR率以及缸内温度中的至少一者而确定。

12.根据权利要求11所述的内燃机，其中当所述气缸中的所述空燃比高时的所述流速范围比当所述气缸中的所述空燃比低时的所述流速范围更窄。

13.根据权利要求11或12所述的内燃机，其中当所述点火能量低时的所述流速范围比当所述点火能量高时的所述流速范围更窄。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的内燃机，其中当所述EGR率高时的所述流速范围比当所述EGR率低时的所述流速范围更窄。

15.根据权利要求11至14中的任一项所述的内燃机，其中当所述缸内温度低时的所述流速范围比当所述缸内温度高时的所述流速范围更窄。

16.根据权利要求12所述的内燃机，其中所述流速范围缩小以使得在所述气缸中的所述空燃比提高时，在高流速侧的所述流速范围的变化相对于在低流速侧的所述流速范围的变化增大。

17.根据权利要求13所述的内燃机，其中所述流速范围缩小以使得在所述点火能量降低时，在高流速侧的所述流速范围的变化相对于在低流速侧的所述流速范围的变化增大。

18.根据权利要求14所述的内燃机，其中所述流速范围缩小以使得在所述EGR率提高时，在高流速侧的所述流速范围的变化相对于在低流速侧的所述流速范围的变化增大。

19.根据权利要求15所述的内燃机，其中所述流速范围缩小以使得在所述缸内温度降低时，在高流速侧的所述流速范围的变化相对于在低流速侧的所述流速范围的变化增大。

20.一种内燃机，包括：

点火塞，其对空气-燃料混合物点火；以及

电子控制单元，其被配置为：在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，控制气缸中的气体流动，以使得在发动机状态变化时在点火期间所述点火塞周围的气体流速减小，所述发动机状态包括下述至少一者：

(i)所述气缸中的空燃比提高；

(ii)供给到所述点火塞的点火能量降低；

(iii)EGR率提高；以及

(iv)缸内温度降低。

21.一种用于内燃机的控制方法，所述内燃机包括点火塞和电子控制单元，所述控制方法包括：

通过所述电子控制单元在第一操作区域中执行稀燃操作；

通过所述电子控制单元在第二操作区域中以比在所述稀燃操作期间的空燃比更低的空燃比执行操作；以及

通过所述电子控制单元控制气缸中的气体流动，以使得在所述第一操作区域内的第一发动机转速区域中的在点火期间所述点火塞周围的气体流速的变化与发动机转速的变化的比小于在所述第二操作区域内的第二发动机转速区域中的所述比。

22.一种用于内燃机的控制方法，所述内燃机包括点火塞和电子控制单元，所述控制方法包括：

在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，通过所述电子控制单元控制气缸中的气体流动，以使得在点火期间所述点火塞周围的气体流速落在流速范围内，所述流速范围基于所述气缸中的空燃比、供给到所述点火塞的点火能量、EGR率以及缸内温度中的至少一者而确定。

23.一种用于内燃机的控制方法，所述内燃机包括点火塞和电子控制单元，所述控制方法包括：

在稀燃操作区域的至少一部分的转速区域中，通过所述电子控制单元控制气缸中的气体流动，以使得在所述气缸中的空燃比提高时、在供给到所述点火塞的点火能量降低时、在EGR率提高时或在缸内温度降低时，在点火期间所述点火塞周围的气体流速减小。