CN105556089A - 用于内燃机的控制器 - Google Patents

Abstract

提供一种内燃机，该内燃机包括火花塞，该火花塞被布置在燃烧室的上壁面的中心部附近。在稀薄燃烧工作期间产生的滚流被控制，以使滚流形状根据引擎转速在第一滚动形状(通常滚动形状)与第二滚动形状(ω滚动形状)之间改变，在第一滚动形状中，点火时的火花塞周围的气体的流动方向在压缩行程的后半段中是从进气阀侧朝向排气阀侧的方向，在第二滚动形状中，气体的流动方向在压缩行程的后半段中自从进气阀侧朝向排气阀侧的方向反转为从排气阀侧朝向进气阀侧的方向。

Description

用于内燃机的控制器

技术领域

本发明涉及用于内燃机的控制器，更特别地，涉及用于火花点火型内燃机的控制器。

背景技术

公开号为2012-021501的日本专利申请(JP2012-021501A)公开一种用于这样的内燃机的控制器：该内燃机配备有在缸体内产生滚流的滚流控制阀。在这种传统控制器中，基于设置在节流阀上游的第一空气流量计的检测值和直接设置在滚流控制阀(TCV)下方的第二空气流量计的检测值计算推定滚流比。对TCV的开度执行反馈控制，以使所计算的推定滚流比遵循目标滚流比。目标滚流比被设定为处于允许的控制范围内，以避免哑火和燃耗不稳定性。

尽管滚流比(滚流的流速与引擎转速的比)被控制在固定范围内，但是当引擎转速改变时，滚流的速度也改变。在空气-燃料混合物中的燃料浓度低的情况下执行的稀薄燃烧工作(例如，以高于理论配比的空气-燃料比(A/F)执行的操作，或者其中包含大量EGR气体的空气被燃烧的排气再循环(EGR)工作)期间，点火时的火花塞(sparkplug)周围的气体流速或者太高或者太低，并且难以实现稳定的点火。

发明内容

考虑到上述问题，本发明提供一种用于内燃机的控制器，该控制器有助于改善在空气-燃料混合物中的燃料浓度低的条件下执行的稀薄燃烧工作期间的空气-燃料混合物的点火。

本发明的一方面提供一种用于内燃机的控制器，该内燃机包括燃烧室和火花塞。所述火花塞被布置在所述燃烧室的上壁面的中心部附近，并且用于点燃空气-燃料混合物。对于所述内燃机，在稀薄燃烧工作期间，在所述燃烧室的缸体内产生滚流。所述用于内燃机的控制器配备电子控制单元。所述电子控制单元被配置为根据引擎转速在第一滚动形状与第二滚动形状之间改变所述滚流的形状，所述第一滚动形状被设置为，使得在所述内燃机点火时，所述火花塞周围的气体的流动方向在压缩行程的后半段中是从进气阀侧朝向排气阀侧的方向，以及所述第二滚动形状被设置为，使得在缸内气体在所述压缩行程中被压缩的过程中，由于改变为从所述燃烧室上方观察时具有旋转方向彼此相反的两个旋流成分的所述滚流，所述气体的流动方向在所述压缩行程的后半段中自从所述进气阀侧朝向所述排气阀侧的方向反转为从所述排气阀侧朝向所述进气阀侧的方向。

当产生具有所述第二滚动形状的所述滚流时，与产生具有所述第一滚动形状的所述滚流的情况相比，所述火花塞周围的气体流速在所述压缩行程中在更早的时间开始减小，并且所述气体流动的方向不久反转。因此，通过具有上述配置的控制器，点火时的所述火花塞周围的气体流速可通过根据引擎转速在所述第一滚动形状与所述第二滚动形状之间改变所述滚流的形状而被控制，所述第一滚动形状使得所述火花塞周围的气体流动方向在压缩行程的后半段中不反转，所述第二滚动形状使得所述气体流动方向反转。因此，可以提供一种用于内燃机的控制器，该控制器提高在空气-燃料混合物中的燃料浓度低的条件下执行的稀薄燃烧工作期间的空气-燃料混合物的点火能力。

在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，通过根据所述引擎转速在所述第一滚动形状与所述第二滚动形状之间改变所述滚流的形状，将点火时的所述火花塞周围的气体流速控制在预定流速范围内。

通过具有上述配置的控制器，点火时的所述火花塞周围的气体流速可被控制在适合于点火的范围内，而不管所述引擎转速如何。

在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，在第一引擎转速区域内将所述滚流的形状改变为所述第一滚动形状，以及所述电子控制单元可被配置为，在第二引擎转速区域内将所述滚流的形状改变为所述第二滚动形状，所述第二引擎转速区域是高于所述第一引擎转速区域的引擎转速区域。

流入缸体的气体的流速与所述引擎转速成比例。因此，当不对点火时的所述火花塞周围的气体流速执行任何控制时，所述气体流速与所述引擎转速成比例地单调递增。因此，通过具有上述配置的控制器，在所述第一引擎转速区域中，通过选择所述第一滚动形状以及抑制产生具有所述第二滚动形状的流，可以抑制点火时的所述火花塞周围的气体流速减小，而在位于高旋转侧的所述第二引擎转速区域中，通过选择所述第二滚动形状，可以抑制点火时的所述火花塞周围的气体流速的减小。

进一步地，在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，通过以下方式将所述滚流的形状改变为所述第二滚动形状：即，增大在所述内燃机的所述压缩行程的后半段中在进气-排气方向上穿过所述燃烧室的缸径中心的剖面附近的滚流的涡心相对于所述燃烧室的容积中心的偏移。

进一步地，在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，当在所述第二引擎转速区域内产生所述第二滚动形状时，在所述引擎转速高的情况下增大相对于所述燃烧室的容积中心的偏移。

通过具有上述配置的控制器，具有所述第二滚动形状的所述滚流可通过以下方式产生：即，增大在所述压缩行程的后半段中在进气-排气方向上穿过所述缸径中心的剖面附近的所述滚流的涡心相对于所述燃烧室的容积中心的偏移。

进一步地，在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，通过以下方式将所述滚流的形状改变为所述第二滚动形状：即，增大在所述内燃机的进气行程中流入所述燃烧室的进气的流量中从进气端口朝向所述燃烧室的中心部的进气的流量的比例。

通过具有上述配置的控制器，具有所述第二滚动形状的所述滚流可通过以下方式产生：即，增大在所述进气行程中流入所述燃烧室的进气的流量中从进气端口朝向所述燃烧室的中心部的进气的流量的比例。

在所述控制器中，所述内燃机可配备进气可变阀装置，所述进气可变阀装置改变所述进气阀的升程量。除了所述燃烧室的中心侧的区域之外，可在所述燃烧室的壁面上设置突出物，以围绕所述进气端口的出口。所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较小。

在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量是与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较小的预定升程量。进一步地，所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，随着所述引擎转速增加，所述进气阀的升程量持续减小到与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较小的升程量。

当所述进气阀的升程量小时，与升程量大的情况相比，通过所述突出物便利所述进气朝着所述燃烧室的中心流动。因此，便利产生具有所述第二滚动形状的所述滚流。因此，通过上述控制器，当所述引擎转速低时，通过抑制具有所述第二滚动形状的所述滚流的产生，可阻止点火时的所述火花塞周围的气体流速的减小。同时，当所述引擎转速高时，可以控制点火时的所述火花塞周围的气体流速。因此，点火时的所述火花塞周围的气体流速可被控制在适合于点火的范围内，而不管所述引擎转速如何。

进一步地，在所述控制器中，所述内燃机可配备进气可变阀装置，所述进气可变阀装置改变所述进气阀的升程量。在所述燃烧室的中心侧的区域中，可以在所述燃烧室的壁面上设置突出物，以围绕所述进气端口的出口。所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较大。

在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量是与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较大的预定升程量。进一步地，在所述控制器中，所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，随着所述引擎转速增加，所述进气阀的升程量持续增加到与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较大的升程量。

通过上述控制器，当所述进气阀的升程量大时，与升程量小的情况相比，通过所述突出物便利所述进气朝着所述燃烧室的中心流动。因此，便利产生具有所述第二滚动形状的所述滚流。因此，通过上述控制器，当所述引擎转速低时，通过抑制具有所述第二滚动形状的所述滚流的产生，可阻止点火时的所述火花塞周围的气体流速的减小。同时，当所述引擎转速高时，通过产生具有所述第二滚动形状的所述滚流，可阻止点火时的所述火花塞周围的气体流速的增加。因此，点火时的所述火花塞周围的气体流速可被控制在适合于点火的范围内，而不管所述引擎转速如何。

在所述控制器中，当所述气体流动方向的反转时间在所述火花塞的点火时间之后时，产生所述第二滚动形状。所述内燃机可配备进气可变阀装置。所述进气可变阀装置可被配置为，改变具有所述进气阀的阀升程量当中的最大阀升程的时间段。所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，具有所述最大阀升程的时间段与所述引擎转速低时的具有所述最大阀升程的时间段相比较短。

在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，具有所述最大阀升程的时间段是与所述引擎转速低时的具有所述最大阀升程的时间段相比较短的预定时间段。进一步地，在所述控制器中，所述电子控制单元可被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，随着所述引擎转速增加，具有所述最大阀升程的时间段持续减小到与所述引擎转速低时的具有所述最大阀升程的时间段相比较短的时间段。

当具有所述进气阀的最大阀升程的时间段延长时，所述进气易于以分散的状态流入所述缸体内，而不会形成团。同时，当具有所述进气阀的最大阀升程的时间段缩短时，所述进气易于作为聚集的团流入所述缸体内。当所述进气作为聚集的团流入缸体内时，很容易产生具有所述第二滚动形状的所述滚流。因此，通过上述控制器，当所述引擎转速低时，抑制具有所述第二滚动形状的所述滚流的产生，从而可以抑制点火时的所述火花塞周围的气体流速的减小，在该引擎转速，具有所述最大阀升程的时间段被控制为相对长的值。同时，当所述引擎转速高时，抑制具有所述第二滚动形状的所述滚流的产生，从而可以抑制点火时的所述火花塞周围的气体流速的增加，在该引擎转速，具有所述最大阀升程的时间段被控制为相对小的值。因此，点火时的所述火花塞周围的气体流速可被控制在适合于点火的范围内，而不管所述引擎转速如何。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，在这些附图中，相同的附图标记表示相同的要素，其中：

图1是用于解释本发明的实施例1的内燃机的系统配置的示意图；

图2表示空气-燃料混合物的点火延迟、火花塞周围的气体流速以及空气-燃料混合物的燃料浓度之间的关系；

图3按时间顺序示出在内燃机中出现放电中断的情况下，放电时间段内的放电火花的行为；

图4A、4B和4C用于解释当缸体内产生的滚流在内燃机中具有通常滚动形状时实现的具体特征；

图5A、5B和5C用于解释当缸体内产生的滚流在内燃机中具有ω滚动形状时实现的具体特征；

图6A和6B表示当产生具有ω滚动形状的滚流时，在压缩行程的后半段中缸体内的气体流速的变化；

图7A和7B用于解释适合于产生具有ω滚动形状的滚流的条件；

图8用于针对通常滚动形状和ω滚动形状比较和解释在压缩行程后半段中塞附近流速的变化；

图9用于解释本发明的实施例1的点火时的塞附近流速的特定控制；

图10A、10B和10C用于解释本发明的实施例1中用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过使用TCV调整滚流比来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生；

图11是在实施例1中执行的例程的流程图；

图12A、12B和12C用于解释本发明的实施例2中用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过使用TCV改变滚流比来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生；

图13是在实施例2中执行的例程的流程图；

图14是用于解释本发明的实施例3的内燃机的系统配置的示意图；

图15用于解释由图14所示的进气可变阀装置改变的进气阀的阀升程特征；

图16A和16B用于解释在图15所示的阀升程特征的切换之后，缸体内的气体流动的变化；

图17A和17B用于解释实施例3中用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过使用进气可变阀装置切换具有最大阀升程的时间段来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生；

图18是在实施例3中执行的例程的流程图；

图19是用于解释本发明的实施例4的内燃机的系统配置的示意图；

图20用于解释图19所示的阀掩体的详细配置；

图21是进气端口周围的配置的剖面图，该视图沿着图20中的A-A线截取；

图22A和22B用于解释实施例4中用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过阀掩体以及通过使用进气可变阀装置改变进气阀的升程量来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生；

图23是在实施例4中执行的例程的流程图；

图24是用于解释本发明的实施例5的内燃机中设置的阀掩体的详细配置的示意图；

图25是进气端口周围的配置的剖面图，该视图沿着图24中的B-B线截取；

图26A和26B用于解释实施例5中用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过阀掩体以及通过使用进气可变阀装置改变进气阀的升程量来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生；以及

图27是在实施例5中执行的例程的流程图。

具体实施方式

下面解释本发明的实施例1的系统配置。图1是示出实施例1的内燃机10的系统配置的示意图。该实施例的系统配备火花点火型的内燃机10。活塞(piston)12被设置在内燃机10的每个缸体中。燃烧室14形成于缸体内的活塞12的顶侧。进气通道16和排气通道18与燃烧室14连通。

在进气通道16的入口附近设置空气流量计20，该空气流量计输出与吸入进气通道16的空气的流量对应的信号。在空气流量计20的下游设置电子控制的节流阀22。在进气通道16已经朝着每个缸体分支之后，电子控制的TCV24被设置在该进气通道16中。TCV24通过在进气端口16a内产生空气流动的偏移来产生滚流(垂直涡流)。这样，TCV24是影响缸体内气体流动的致动器。通过改变TCV24的开度，可以调整滚流的滚流比(滚流的角速度与引擎转速的比率)。

打开和关闭进气端口16a的进气阀26被设置在进气通道16的进气端口16a中，而打开和关闭排气端口18a的排气阀28被设置在排气通道18的排气端口18a中。用于将燃料直接喷射入缸体的燃料喷射阀30被设置在内燃机10的每个缸体中。用于点燃空气-燃料混合物的点火器(图中未示出)的火花塞32也被设置在每个缸体内。更具体地说，火花塞32被设置在燃烧室14的上壁面(即，缸体头侧的壁面)的中心部附近。进一步地，如下面描述的图6A和6B所示，两个进气阀26在每个缸体中相邻地设置，而两个排气阀28彼此相邻地设置并且与进气阀26相对，其中火花塞32介于进气阀与排气阀之间。

内燃机10配备连接进气通道16与排气通道18的EGR通道34。在EGR通道34的中间部中设置有EGR阀36，该阀用于调整通过EGR通道34流回到进气通道16的EGR气体(外部EGR气体)的量。通过改变EGR阀36的开度，可以改变在EGR通道34中流动的排气(EGR气体)的流量，并且调整EGR比。在排气通道18中设置有A/F传感器38，该传感器用于检测排气的A/F。

图1所示的系统还配备电子控制单元(ECU)40。除了上述空气流量计20和A/F传感器38之外，还有用于检测内燃机10的工作状态的各种传感器(例如用于检测引擎转速的曲柄角传感器42)被连接到ECU40的输入单元。用于控制内燃机10的操作的各种致动器(例如上述节流阀22、TCV24、燃料喷射阀30、火花塞32和EGR阀36)连接到ECU40的输出单元。ECU40通过根据上述传感器和预定程序使致动器动作来执行预定的引擎控制(例如燃料喷射控制和点火控制)，以及下面描述的滚流控制。

在稀薄燃烧工作期间控制点火时的火花塞周围的气体流速的必要性在下面解释。图2表示空气-燃料混合物的点火延迟、火花塞32周围的气体流速以及空气-燃料混合物的燃料浓度之间的关系。内燃机10的工作区域包括稀薄燃烧工作区域，在该区域中，在空气燃料混合物中具有低燃料浓度的条件下执行操作。当在说明书中解释空气-燃料混合物中的燃料浓度水平时，假设在引入EGR气体时，不仅空气，而且EGR气体也被包括在空气-燃料混合物中，也就是说，其中不仅有吸入的空气，而且还有EGR气体。更详细地说，可以认为稀薄燃烧工作在这样的条件下执行：即，通过将空气量或EGR气体量增加到超过标准条件下的这些量，使得空气-燃料混合物的燃料浓度低于以理论配比和零EGR比执行操作的标准条件下的燃料浓度。换言之，稀薄燃烧工作在以下条件下执行：即，使得A/F的燃料浓度等于或小于预定值(其中A/F的点火能力的劣化(点火延迟)成为问题的条件)。稀薄燃烧工作区域通过引擎转速和引擎负载来指定。

因此，说明书中提及的稀薄燃烧工作不仅包括在高于理论配比的A/F下执行的操作(即，其中通过增加空气量相对于燃料量的比例来稀释燃料浓度的操作)，而且还包括在通过引入大量EGR气体所形成的高EGR比下执行的操作(即，通过增加EGR气体量相对于燃料量的比例来稀释燃料浓度而执行的操作)。通过在理论配比附近的A/F执行的操作也可被包括在高EGR比下的此类操作中。

在实现高热效率的稀薄燃烧工作期间，重要的是促使缸体内空气-燃料混合物中到更稀薄的燃料浓度的转变，并且减少从内燃机10排放的NOx量。但是，在稀薄燃烧工作期间(特别是指像在实施例的内燃机10中那样，通过在整个缸体内部均匀地形成稀薄的空气-燃料混合物而执行的均匀稀薄燃烧期间)，转变为过度稀薄的燃料浓度可能使燃烧变得不稳定。

如图2所示，在稀薄燃烧工作期间，空气-燃料混合物的点火延迟随着燃料浓度的减小而增加。当点火延迟增加时，内燃机10的转矩波动增大。进一步地，点火延迟根据点火时(在火花塞32的放电时间段内)的火花塞32周围的气体流速(下文称为“塞(plug)附近流速”)而改变。因此，为了使点火延迟落在其中转矩波动处于允许水平的范围内，并且为了获得稳定的燃烧，有必要使点火时的塞附近流速落在固定范围内。如图2所示，当燃料浓度减小时，塞附近流速的预定流速范围变窄。

点火延迟与塞附近流速之间的关系是这样的关系：使得当流速相对于特定流速值(最佳值)改变到较高流速侧和较低流速侧时，点火延迟增加。点火延迟在较高流速侧和较低流速侧增加的原因将在下面参考图3进行解释。图3按时间顺序示出在出现放电中断的情况下，放电时间段内的放电火花的行为。

如图3(a)所示，在放电开始之后，通过火花塞32周围的气体流动导致塞间隙(pluggap)中已经出现的电火花流动，如图3(b)和3(c)所示。因此，放电路径长度增加。在发生放电时，由于放电火花路径上的气体电离导致电阻降低。但是，在由塞附近的高流速导致的放电路径长度过度增加时，放电路径上的电阻值增大到超过塞间隙中的最短距离上的电阻值，并且出现放电中断，如图3(d)所示。当放电中断出现时，在塞间隙中的最短距离上再次立即执行放电，如图3(e)所示。

下面首先解释点火性能在高流速侧劣化的原因。在接近稀薄界限的燃料浓度上，空气-燃料混合物需要特定的时间来达到点火阶段(直到开始化学反应)。当塞附近流速增加时，放电被中断之前的时间缩短。因此，特定位置处的同一A/F被电火花加热并且达到点火阶段所需的时间不足。因此，点火性能劣化。

接着解释点火性能在低流速侧劣化的原因。放电产生的电火花的每单位长度的能量由点火线圈的特征确定并且恒定，而不管放电路径长度如何。因此，当放电路径长度通过气体流动等增加时，被提供给整个空气-燃料混合物的能量增加，并且所加热的空气-燃料混合物的体积也增加。但是，当塞附近流速减小时，放电路径不可能延长。因此，所提供的能量或空气-燃料混合物体积都不会增加。这样，点火性能劣化。

如上所述，为了使点火延迟落在其中转矩波动处于允许水平的范围内，以及为了获得稳定的燃烧，有必要使点火时的塞附近流速落在固定范围内。然而，流入缸体的气体的流速与引擎转速成比例。因此，当不对塞附近流速执行任何控制时，塞附近流速与引擎转速成比例地单调递增，如下面描述的图9中的虚线所示。因此，在实施例中，使用在缸体内产生的滚流的形状变化来控制稀薄燃烧工作区域点火时的塞附近流速。更具体地说，滚流形状在通常滚动形状(也称为“第一滚动形状”)与下面定义的ω滚动形状(也称为“第二滚动形状”)之间改变。

具有ω滚动形状的滚流的产生机制在下面解释。图4A到4C示出通常滚动形状的具体特征。图5A到5C示出ω滚动形状的具体特征。更具体地说，图4A和5A是从上方观察的燃烧室14的平面图。图4B和5B是从进气侧观察的燃烧室14的侧视图。图4C和5C分别示出当从上方观察燃烧室14时，具有通常滚动形状和ω滚动形状的滚流的流动方向。图4A到4C以及图5A到5C与接近压缩行程中的上止点(topdeadcenter)的时间对应。

缸体内产生的滚流的基本旋转方向是图1的逆时针方向，也就是这样的方向：其中，按照描述顺序，从进气端口16a流入缸体的气体朝着燃烧室14的顶面、排气阀28侧的缸体内的壁面、活塞12的顶面、进气阀26侧的缸体内的壁面、以及燃烧室14的顶面流动。下面介绍的滚动中心轴通过以下方式获得：即，连接从图4A中箭头(A)的方向观察到的燃烧室14的剖面中的滚流的涡心点。图4A到4C以及图5A到5C中的白色圆形符号表示穿过其中设置火花塞32的缸径中心的剖面(进气-排气方向上的剖面)中的滚流的涡心点，这些图中的黑色圆形符号表示穿过进气阀26和排气阀28的轴心的剖面中的滚流的涡心点。

通常滚动形状的滚动中心轴是相对于缸体水平的无弯曲轴，如图4A和4B所示。因此，具有通常滚动形状的流变为从进气侧朝向排气侧的均匀流，如图4C所示，即使在压缩行程的后半段中也是如此。与之相比，具有ω滚动形状的滚动中心轴是弯曲轴，对于该轴而言，缸径中心(也是火花塞位置)中的滚流的涡心是弯曲点，如图5A和5B所示。更具体地说，在ω滚动形状的情况下，穿过缸径中心的剖面中的滚流的涡心位置(由白色圆圈符号表示)相对于其周围的涡心位置升高，如图5B所示。更具体地说，在压缩上止点的附近，在穿过缸径中心的剖面中的滚流的涡心位置处，出现相对于燃烧室14的容积中心从水平方向到朝上方向的偏移。此类偏移在下文中被简称为“滚流涡心的偏移”。因此，在这种情况下，本来应该为缸体内的单一刚性涡的滚流改变为具有两个中心轴的滚流(正如从燃烧室14的上方观察到的，具有旋转方向彼此相反的两个旋流(横向涡流)成分的滚流)，这是因为在压缩行程中压缩缸内气体的过程中，滚动中心轴发生弯曲。因此，通过ω滚动形状，在压缩上止点附近，从燃烧室14的上方观察时流具有ω形状，如图5C所示。当产生这种ω形状的流时，火花塞32周围的气体的流动方向在压缩行程中的压缩上止点附近反转。

此外，在进气行程中，在通常滚动形状和ω滚动形状这二者的滚动中心轴中出现弯曲。当在压缩上止点附近保持滚动中心轴的弯曲时，获得ω滚动形状，并且当滚动中心轴的弯曲在压缩行程中消失时，获得通常滚动形状。

图6A和6B表示当已经出现具有ω滚动形状的滚流时，压缩行程的后半段中的缸体内的气体流速的变化。更具体地说，图6B的上部分图形示出测量点A中的气体流速的变化。测量点A是塞间隙位置。图6B的中间部分图形示出相对于测量点A的缸径径向朝外的预定位置处的气体流速的变化。图6B的下部分图形示出相对于测量点A的缸径进一步径向朝外的预定位置处的气体流速的变化。在图6A和6B中，从进气阀侧朝向排气阀侧的流速被视为正流速。同样适用于下面描述的图8。

如图6B的上部分所示，当已经出现具有ω滚动形状的滚流时，塞间隙位置处的缸内气体的流动方向在压缩上止点的附近反转，也就是说，流动方向自从进气阀侧朝向排气阀侧的流动改变为从排气阀侧朝向进气阀侧的流动。这种缸内气体流动方向的改变随着离塞间隙位置的距离而减弱，如下面比较图6A和6B中的图形所示。在图6A和6B所示的情况下，流动方向的反转不会在测量点C处出现。

如上所述，当滚动中心轴弯曲，并且压缩行程的后半段中的滚流的涡心中出现偏移时，获得ω滚动形状，并且缸内气体的流动方向在压缩上止点附近的缸径中心位置(也是塞间隙中心)处反转。因此可认为，当火花塞32周围的气体(最初从进气阀侧朝向排气阀侧)的流速接近压缩上止点时，通常滚动形状(也称为“第一滚动形状”)向零收敛，如下面描述的图8所示，然而，在ω滚动形状(也称为“第二滚动形状”)中，当塞附近流速减小时，压缩行程的后半段中的火花塞32周围的气体的流动方向自从进气阀侧朝向排气阀侧的方向反转为从排气阀侧朝向进气阀侧的方向。

图7A和7B用于阐述适合于产生具有ω滚动形状的滚流的条件。图7A表示进气行程中间的缸内气体流动。活塞12的速度在进气行程的中间具有最大值，并且进气阀26的阀升程量一般被设定为在此时最大。因此，具有大流量的进气团M在进气行程的中间流入缸体，并且位于进气阀26的附近，如图7A中的箭头所示。

图7B示出压缩行程(即，当活塞12从图7A所示的时间起执行一个行程时)中间的特定时间处的缸内气体流动。图7B所示的滚动中心点指示主要由进气团M构成的流的涡心(即这样的状态：其中，已经出现相对于燃烧室14的容积中心的偏移)。

在图7A和7B所示的情况下，如图7B所示，图7A所示的进气团M在活塞12的一个行程内在缸体内旋转大约270°，并且位于进气侧。在这种情况下，从一开始由于进气团M的存在，加速了压缩行程的后半段中的滚流的涡心相对于燃烧室14的容积中心的偏移。而且，在这种情况下，由于进气团M在其中活塞12的速度具有最大值的压缩行程的中间时段位于进气侧，因此团M的流动通过活塞12的升高进一步加速。结果，增强了后续压缩行程中的滚流涡心的偏移。

与这种情况相反，当进气团在压缩行程的中间时段位于排气侧时，活塞12的升高起作用抵消了该大规模流的力。同时，此时位于进气侧的非大规模流通过活塞12的升高而被略微加速。结果，与图7A和7B所示的情况相比，滚流的涡心接近燃烧室14的容积中心，并且消除了滚动中心轴的弯曲。

上述内容清楚地表明，当活塞12的速度在压缩行程中具有最大值时(即处于压缩行程的中间时段)，在具有大流量的进气团M位于进气侧的条件下，滚流的涡心偏移有效地增大，并且有效地产生具有ω滚动形状的滚流。因此，通过将滚流比从特定值改变为一个行程中的缸内气体的旋转期间的滚流比，如图7A和7B所示，可以增大滚流的涡心偏移度并且增强具有ω滚动形状的流。

下面描述在实施例1中执行的控制的特定部分。图8用于针对通常滚动形状与ω滚动形状比较和解释压缩行程后半段中的塞附近流速的变化。在图8中，假设这样的情况：其中，产生具有ω滚动形状的滚流时的火花塞32周围的气体流动方向的反转时间在稀薄燃烧工作期间的点火时间的设定范围之后。该实施例以及下面描述的实施例2到5中的控制基于该假设。

如图8所示，当产生具有ω滚动形状的滚流时，随着具有ω滚动形状的流的产生在压缩行程的后半段中进行，塞附近流速减小的程度大于在产生具有通常滚动形状的滚流的情况下的减小程度，并且火花塞32周围的气体的流动方向不久反转。随着具有ω滚动形状的流变强(即，滚流的涡心偏移增强)，塞附近流速的这种减小变得更为显著。因此，通过控制滚流以使滚流形状在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变，可以控制点火时的塞附近流速。

图9用于解释本发明的实施例1的点火时的塞附近流速的特定控制。在实施例中，滚流形状根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变，以便在稀薄燃烧工作区域中将点火时的塞附近流速控制在预定流速范围(点火最佳范围)内。更具体地说，如图9所示，在稀薄燃烧工作区域中的低引擎转速侧的第一引擎转速区域R1中，控制滚流，使得抑制具有ω滚动形状的流的产生，并且产生具有通常滚动形状的滚流。在稀薄燃烧工作区域中的高引擎转速侧的第二引擎转速区域R2中，控制滚流，使得产生具有ω滚动形状的滚流。

作为该实施例中的滚流控制对象的稀薄燃烧工作区域可以提前设定，以便执行稀薄燃烧工作，或者可以在该工作期间适当地改变该区域或其占据的区段在整个工作区域中的位置。进一步地，稀薄燃烧工作区域可以是其中在内燃机10中要执行稀薄燃烧工作的整个工作区域，也可以是该整个工作区域中的局部区域：在该局部区域内，通过以最高A/F(或A/F范围)操作或通过使用最高EGR比(或EGR比范围)执行操作来最严格地确保点火能力。

图9所示的流速范围是最佳流速范围(即，最佳点火范围)，在该范围内，可避免上面已经参考图2和3描述的与稀薄燃烧工作中的空气-燃料混合物的点火能力相关的问题。进一步地，该最佳点火范围考虑了周期之间的点火展开(spread)。在图9中，在虚线所示的塞附近流速-引擎转速特征中，稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速可能不落在流速范围内。与之相比，在该实施例的内燃机10中，通过根据引擎转速的变化控制产生具有ω滚动形状的滚流和不产生具有ω滚动形状的滚流，可以使点火时的塞附近流速落在稀薄燃烧工作区域中的流速范围内。

下面解释在实施例1中执行的特定控制的具体实例。图10A到10C用于解释用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过使用TCV24调整滚流比来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生。

对于图10A到10C所示的方法，通过使用TCV24控制滚流，在通常滚动形状与ω滚动形状之间控制滚流形状。其中TCV开度被固定为图10A到10C所示的第一TCV开度的情况由虚线示出，而不管引擎转速如何。当TCV开度这样被固定为第一TCV开度时，塞附近流速偏离稀薄燃烧工作区域中的高旋转侧区域中的最佳点火范围，这是因为在引擎转速增加之后，气体的流速增加。同样，当TCV开度被固定为第二TCV开度时，塞附近流速也偏离低旋转侧区域中的最佳点火范围，如虚线所示。

假设第一TCV开度被设定为获得比适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围(这是以一个行程中的缸内气体的旋转期间的滚流比为中心的预定范围，如在图7A和7B所示的实例中那样)内的滚流比大的滚流比。通过使用已经这样设定的第一TCV开度，可以抑制具有ω滚动形状的滚流的产生，并且产生具有通常滚动形状的滚流。进一步地，假设第二TCV开度被设定为获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流比的范围内的滚流比。通过使用已经这样设定的第二TCV开度，可以引起滚流的涡心的偏移，并且产生具有ω滚动形状的滚流。此外，第二TCV开度被假设为这样的TCV开度：该TCV开度被设定为使得塞附近流速不落在第一引擎转速NE1处的最佳点火范围的下限以下。

在图10A到10C所示的情况下，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域(也称为第一引擎转速区域R1)中，通过使用具有通常滚动形状的滚流来使用第一TCV开度，以使塞附近流速可以落在最佳点火范围内。因此，在该实施例中，在低于第一引擎转速NE1的引擎转速区域R1中，TCV开度被控制为第一TCV开度，在第一引擎转速NE1，在TCV开度被固定为第一TCV开度的同时达到最佳点火范围的上限。

同时，在等于或高于第一引擎转速NE1的高引擎转速区域(也称为第二引擎转速区域R2)中，TCV开度被控制为第二TCV开度。因此，通过产生具有ω滚动形状的滚流，可以在第一引擎转速NE1的附近减小塞附近流速，在第一引擎转速NE1，改变滚流形状，如图10A所示。通过这样根据引擎转速改变滚流形状，可以使稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内。

进一步地，对于图10A到10C所示的方法，TCV开度在相对于第一引擎转速NE1的高旋转侧的区域R2中被固定为第二TCV开度，但是替代地，也可以调整TCV开度，以便在高旋转侧的区域中的更高引擎转速上获得具有更高的滚流涡心偏移度的滚流比。因此，在引擎转速增加之后，进一步增强具有ω滚动形状的流，从而可以缓和由高旋转侧的区域中的引擎转速变化导致的塞附近流速的变化，如图9所示。

图11是示出由ECU40执行以实现本发明的实施例1中的特定控制的控制例程的流程图。对于每个缸体针对内燃机10的每个周期重复地执行该例程。

在图11所示的例程中，ECU40首先使用空气流量计20和曲柄角传感器42的输出，并且确定(指定)内燃机10的当前工作区域(该工作区域通过引擎转速和引擎负载来确定)(步骤100)。然后，ECU400判定当前工作区域是否为其中空气-燃料混合物中的燃料浓度低的稀薄燃烧工作区域(步骤102)。

当在步骤102判定当前工作区域为稀薄燃烧工作区域时，ECU40确定目标A/F(步骤104)。针对抑制NOx排出量的目的，ECU40存储其中根据工作区域确定目标A/F的映射(图中未示出)，并且在步骤104通过参考该映射来确定目标A/F。

然后，ECU40根据所确定的目标A/F确定要被提供给火花塞32的点火能量(步骤106)。点火能量例如可通过设置火花塞32的多个点火线圈以及在必要时改变用于放电的点火线圈数来调整。

然后，ECU40判定当前的引擎转速NE的是否低于第一引擎转速NE1(步骤108)。如上所述，第一引擎转速NE1是用于根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速改变滚流形状的阈值。

当在步骤108做出肯定的判定时(NE<NE1)，ECU40通过使用第一TCV开度确定流速控制值(目标TCV开度)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤110)。同时，当在步骤108做出否定的判定时(NE≥NE1)，ECU40通过使用第二TCV开度确定流速控制值(目标TCV开度)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤112)。接着，ECU40根据所确定的目标值控制致动器(步骤114)。此处所指的致动器是节流阀22、TCV24、燃料喷射阀30和火花塞32。

根据上述图11所示的例程，通过使用TCV24，根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状。通过TCV24的这种控制，稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速可被保持在最佳点火范围内，而不考虑引擎转速的值。因此，可以提高稀薄燃烧工作期间空气-燃料混合物的点火能力。

通过该实施例的滚流控制方法，与通过在不改变滚流形状的情况下调整滚流比来控制塞附近流速的方法相比，减小了滚流比的调整量。因此，可以在不过分减弱缸内气体的湍动(湍动对于燃烧很重要)的情况下，通过控制塞附近流速来提高点火能力。

在上述实施例1中，TCV开度被控制在第一TCV开度与第二TCV开度之间，以便根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生，在第一TCV开度，获得这样的滚流比：该滚流比大于适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围内的滚流比，在第二TCV开度，获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围内的滚流比。但是，用于不产生具有ω滚动形状的滚流的TCV开度可以是预定的TCV开度(而非第一TCV开度)，在该预定的TCV开度，获得这样的滚流比：该滚流比小于适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围内的滚流比。

在图11所示的上述实施例1的控制中，通过以下方式将点火时的塞附近流速控制在最佳点火范围：即，控制TCV开度，以便获得与稀薄燃烧工作区域中处于目标流速范围(最佳点火范围)内的塞附近流速的目标值对应的目标TCV开度。除了这种控制之外，还可以执行下面的反馈控制。因此，例如可以通过提供用于测量被施加到火花塞32上的点火线圈放电电压的装置，基于放电电压测量塞附近流速。例如，也可以基于使用曲柄角传感器42等推定的燃烧波动来推定塞附近流速。进一步地，当测量值偏离内燃机10的工作期间塞附近流速的目标值时，可以执行反馈控制以调整TCV开度，使得塞附近流速的测量值落在最佳点火范围内。进一步地，当出现上述偏离情况时，可以执行这样的反馈控制来替代TCV开度的反馈控制：即，通过该这样的反馈控制调整缸体内的A/F或点火能量。对于缸体内的A/F，优选地将A/F控制为偏浓，以便改善燃烧，并且当控制点火能量时，基于相同的原因优选地增加点火能量。上述反馈控制类型可以与下面描述的任一实施例组合。

在本发明的上述第一方面，根据本发明一方面的“电子控制单元”通过使用ECU40执行步骤108到114的处理来实现。

下面将参考图12A到12C以及13来解释本发明的实施例2。该实施例的系统可通过使用图1所示的硬件配置以及在ECU40中执行下面描述的图13所示的例程(而非图11所示的例程)来实现。

图12A到12C用于解释本发明的实施例2中用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过使用TCV24改变滚流比来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生。通过该实施例中用于控制滚流的方法，创建其中塞附近流速相对于引擎转速的变化基本保持恒定的引擎转速区域，以便通过使用TCV24控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生，使塞附近流速落在稀薄燃烧区域中的最佳点火范围内。

更具体地说，在稀薄燃烧工作区域中的相对于第二引擎转速NE2的低旋转侧的区域(也称为第一引擎转速区域R1)中，TCV开度被控制为用于产生具有通常滚动形状的滚流的第三TCV开度。第三TCV开度是这样的开度：在该TCV开度，获得接近适合于产生具有ω滚动形状的滚流的滚流比范围的边界(此处所述的边界在图12A到12C所示的实例中的上限处示出)的滚流比。

如图12C所示，在稀薄燃烧工作区域中的从第二引擎转速NE2到第三引擎转速NE3的引擎转速区域(被包括在第二引擎转速区域R2中)中，在引擎转速的增加之后，TCV开度从第三TCV开度逐渐增加到第四TCV开度。如图12B所示，随着引擎转速增加，滚流比从接近上述边界的值逐渐减小，以便一个行程中的缸内气体的旋转角接近滚流比范围内的最佳滚流比(参考图7A和7B解释的滚流比)。因此，在引擎转速区域(NE2到NE3)中，产生具有ω滚动形状的滚流，并且通过在引擎转速增加之后增大滚流的涡心偏移度来增强所产生的具有ω滚动形状的流。

当滚流比恒定时，随着引擎转速升高，塞附近流速单调递增。进一步地，随着具有ω滚动形状的流被增强，点火时的塞附近流速可被减小。因此，在引擎转速区域(NE2到NE3)中，增加TCV开度，以便通过减小塞附近流速的动作(增强具有ω滚动形状的流所造成)抵消随着引擎转速升高而增大塞附近流速的动作。因此可以获得塞附近流速相对于引擎转速的变化基本保持恒定的性质。在图12A到12C所示的情况下，在稀薄燃烧工作区域中的相对于第三引擎转速NE3的高旋转侧的区域(该区域也称为第二引擎转速区域R2)中，由于TCV开度被固定在第四TCV开度，因此随着引擎转速升高，塞附近流速单调递增。

图13是示出由ECU40执行以实现本发明的实施例2中的特定控制的控制例程的流程图。在图13中，与涉及实施例1的图11所示的步骤相同的步骤被赋予相同的附图标记，这些步骤的解释被省略或简化。

在图13所示的例程中，ECU40在步骤106确定点火能量，然后判定当前的引擎转速NE是否低于第二引擎转速NE2(步骤200)。第二引擎转速NE2是用于根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速改变滚流形状的阈值。

当在步骤200做出肯定的判定时(NE<NE2)，ECU40通过使用第三TCV开度确定流速控制值(目标TCV开度)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤202)。同时，当在步骤200做出否定的判定时，ECU40接着判定当前的引擎转速NE是否等于或高于第二引擎转速NE2并且低于第三引擎转速NE3(步骤204)。

当在步骤204做出肯定的判定时(NE2≤NE<NE3)，ECU40接着确定流速控制值(在实施例中，是指目标TCV开度)，以使塞附近流速相对于引擎转速的变化基本保持恒定，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤206)。更具体地说，ECU40存储映射(图中未示出)，在该映射中，与引擎转速相关地，通过测试等已经提前设定TCV目标开度，以便确定要在稀薄燃烧工作区域中使用的目标TCV开度，使得减小塞附近流速的动作(增强具有ω滚动形状的流所造成)可以抵消随着引擎转速升高而增大塞附近流速的动作。在该步骤206，ECU40通过参考该映射来确定与当前的引擎转速对应的目标TCV开度(流速控制值)。

同时，当在步骤204做出否定的判定时(NE3≤NE)，ECU40通过使用第四TCV开度确定流速控制值(目标TCV开度)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤208)。

对于图13所示的上述例程，通过使用TCV24根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状，可以将其中执行稀薄燃烧工作的引擎转速区域中的点火时的塞附近流速控制为相对于引擎转速的变化基本保持恒定。因此，可以有利地使点火时的塞附近流速落在最佳点火范围内。

最佳点火范围内的塞附近流速具有最佳值，在该最佳值，点火延迟为最小值。通过该实施例的控制方法，可以比实施例1的控制方法更容易地控制塞附近流速以获得该最佳值。因此，可以在提高稀薄燃烧工作期间的空气-燃料混合物的点火能力的同时扩大稀薄界限。

在上述实施例2中，TCV开度被控制在第三TCV开度与第四TCV开度之间，以获得塞附近流速相对于其中执行稀薄燃烧工作的引擎转速区域中的引擎转速的变化基本保持恒定的性质，在第三TCV开度，可以获得这样的滚流比：该滚流比接近适合于产生具有ω滚动形状的滚流的滚流比范围的边界(上限)，在第四TCV开度，可获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围内的滚流比。但是，用于此控制的TCV开度可以是预定的TCV开度(而非第三TCV开度)，在该预定的TCV开度，可获得这样的滚流比：该滚流比接近适合于产生具有ω滚动形状的滚流的滚流比范围的边界(下限)。更具体地说，在稀薄燃烧工作区域中的引擎转速区域中，随着引擎转速增加，TCV开度可以从预定的TCV开度朝着第四TCV开度逐渐减小。因此，随着引擎转速增加，滚流比从接近上述边界的值逐渐增大，以便一个行程中的缸内气体的旋转角接近滚流比范围内的最佳滚流比。因此，对于该备选方法，在引擎转速区域中，也产生具有ω滚动形状的滚流，并且通过在引擎转速增加之后增大滚流的涡心偏移度来增强所产生的具有ω滚动形状的流。

在上述实施例2中，根据本发明第一到第四方面的“电子控制单元”通过使用ECU40执行步骤200到208的处理来实现。

下面将参考图14和15来解释本发明的实施例3。首先将解释系统配置。图14是用于解释本发明的实施例3的内燃机50的系统配置的示意性配置。在图14中，与图1所示的构成部件相同的构成部件被赋予相同的附图标记，这些构成部件的解释被省略或简化。

该实施例的内燃机50与上述内燃机10的配置方式相同，除了缸体内的滚流可以通过进气通道52的进气端口52a的形状产生，而不需要提供TCV24，以及除了设置有进气可变阀装置54。进气可变阀装置54具有两个外形不同的用于驱动进气阀26的凸轮，并且可以通过切换凸轮分两个阶段改变进气阀26的阀升程特征。能够分两个阶段切换阀升程特征的阀装置本身是可得到的，此处省略对其具体配置的解释。

图15用于解释由图14所示的进气可变阀装置54所改变的进气阀26的阀升程特征。如图15所示，进气可变阀装置54在虚线所示的具有典型形状的阀升程特征与以下阀升程特征(由实线示出)之间切换阀升程特征：在由实线示出的阀升程特征中，与虚线所示的阀升程特征相比，其中阀升程量具有最大值的时间段更长。

下面解释在实施例3中执行的控制的特定部分。图16A和16B用于解释在图15所示的阀升程特征的切换之后，缸体内气体流动的变化。图16A和16B表示接近这样的时间(进气行程的中间时段)的时间段：在该时间上，进气行程中的活塞12的速度具有最大值，并且因为进气阀26的阀升程量大，进气以大流量的状态流入缸体。

如图16A所示，当选定具有长的阀升程最大值时间段的阀升程特征时，在其中进气以大流量的状态流入的时间附近，进气以分散状态(不形成大团)流入缸体。同时，如图16B所示，当选定具有短的阀升程最大值时间段的阀升程特征时，在上述的时间附近，进气作为聚集的大团流入缸体。因此，可以改变其中阀升程具有最大值的时间段的进气可变阀装置54是影响缸体内气体流动的致动器。

通过延长阀升程最大值时间段以及分散进气团，可以抑制压缩行程的后半段中的滚流的涡心相对于燃烧室14的容积中心的偏移。因此，抑制具有ω滚动形状的流的产生，并且产生具有通常滚动形状的滚流，从而可以增加点火时的塞附近流速。同时，通过缩短阀升程最大值时间段以及使进气团聚集，可以产生滚流的涡心偏移。因此产生具有ω滚动形状的滚流，这样，与产生具有通常滚动形状的滚流的情况相比，塞附近流速减小。为了在通过控制缩短阀升程最大值时间段时有效地产生具有ω滚动形状的滚流，在内燃机50中设置的进气端口52a优选地被配置为获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流的滚流比(参考图7A和7B解释的滚流比)。

因此，在该实施例中，通过以下方式在通常滚动形状与ω滚动形状之间切换滚流形状：即，在稀薄燃烧工作区域中使用进气可变阀装置54来根据引擎转速改变进气阀26的阀升程最大值时间段。更具体地说，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域(也称为第一引擎转速区域R1)中，选定具有长阀升程最大值时间段的阀升程特征，并且在高旋转侧的区域(也称为第二引擎转速区域R2)中，选定具有短阀升程最大值时间段的阀升程特征。

下面解释在实施例3中执行特定控制的具体实例。图17A和17B用于解释用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过使用进气可变阀装置54切换阀升程最大值时间段来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生。

如图17A和17B所示，当连续地使用具有长阀升程最大值时间段的阀升程特征时，不管引擎转速如何，塞附近流速偏离稀薄燃烧工作区域中的高旋转侧的区域中的最佳点火范围，这是因为在引擎转速增加之后，气体的流速也增加。同样，当连续地使用具有短阀升程最大值时间段的阀升程特征时，塞附近流速偏离低旋转侧的区域中的最佳点火范围。

在图17A和17B所示的情况下，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域R1中，可以使用具有通常滚动形状的滚流，并且可以通过使用具有长阀升程最大值时间段的阀升程特征使塞附近流速落在最佳点火范围内。因此，在该实施例中，当在低于第四引擎转速NE4(第四引擎转速NE4达到最佳点火范围的上限)的引擎转速区域R1中连续地使用具有长阀升程最大值时间段的阀升程特征的同时，选定具有长阀升程最大值时间段的阀升程特征。

同时，在等于或高于第四引擎转速NE4的引擎转速区域R2中，选定具有短阀升程最大值时间段的阀升程特征。因此，通过产生具有ω滚动形状的滚流，塞附近流速可在第四引擎转速NE4附近减小，在第四引擎转速NE4，改变滚流形状，如图17A所示。通过这样根据引擎转速改变滚流形状，可以将稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内。在阀升程特征的切换期间，调整节流阀22的开度以抵消进气量的变化。

进一步地。对于图17A和17B所示的方法，在相对于第四引擎转速NE4的高旋转侧的区域R2中，使用具有短阀升程最大值时间段的单一阀升程特征。但是，替代上述方法，为了驱动进气阀26，也可以通过使用电磁驱动系统或者其中通过电动机驱动凸轮的系统的可变阀装置，根据引擎转速连续地改变稀薄燃烧工作区域中的具有最大阀升程的时间段。因此，对于这种方法，可以更好地控制塞附近流速以获得稀薄燃烧工作期间塞附近流速的期望值。

图18是由ECU40执行以实现本发明的实施例3中的特定控制的控制例程的流程图。在图18中，与涉及实施例1的图11中的步骤相同的步骤被赋予相同的附图标记，这些步骤的解释在此被省略或简化。

在图18所示的流程中，ECU40在步骤106确定点火能量，然后判定当前的引擎转速NE是否低于第四引擎转速NE4(步骤300)。如上所述，第四引擎转速NE4是用于根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速改变滚流形状的阈值。

当在步骤300做出肯定的判定时(NE<NE4)，ECU40选择提供具有长阀升程最大值时间段的阀升程特征作为流速控制值(目标阀升程特征)的凸轮，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤302)。同时，当在步骤300做出否定的判定时(NE≥NE4)，ECU40选择提供具有短阀升程最大值时间段的阀升程特征作为流速控制值(目标阀升程特征)的凸轮，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤304)。然后，ECU40根据各个确定的目标值控制致动器(节流阀22、燃料喷射阀30、火花塞32以及进气可变阀装置54)(步骤306)。

对于上述图18所示的例程，通过使用能够切换具有最大阀升程的时间段的进气可变阀装置54来根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状，可以将稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内，而不管引擎转速值如何。进一步地，对于该实施例的用于控制滚流的方法，可以在不依赖滚流比本身的控制的情况下(即，不减弱对于燃烧很重要的缸内气体湍动)控制滚流(滚动形状)的涡心偏移的存在/不存在。因此，可以在确保扩大稀薄界限(提高燃烧效率)的同时提高稀薄燃烧工作期间的空气-燃料混合物的点火能力。

在上述实施例3中，根据本发明的第一到第四方面的“电子控制单元”通过使用ECU40执行步骤300到306的处理来实现。

下面将参考图19到23来解释本发明的实施例4。首先解释系统配置。图19是用于解释本发明的实施例4的内燃机60的系统配置的示意图。在图19中，与图1所示的构成部件相同的构成部件被赋予相同的附图标记，这些构成部件的解释在此被省略或简化。

该实施例的内燃机60与上述内燃机10的配置方式相同，除了缸体内的滚流可以通过进气通道62的进气端口62a的形状产生，而不需要提供TCV24，以及除了设置有进气可变阀装置64和阀掩体(valvemask)66。进气可变阀装置64可以连续地改变进气阀26的升程量。具有此功能的可变阀装置本身是可得到的，此处省略对其具体配置的解释。

图20用于解释图19所示的阀掩体66的详细配置。图20是从缸体下方观察的燃烧室14的视图。针对每个缸体中设置的两个进气端口62a中的每一个，除了燃烧室14的中心侧的区域(即，接近火花塞32的区域)之外，在燃烧室14的壁面上形成阀掩体66，作为围绕进气端口62a的出口的突出物。

下面解释在实施例4中执行的控制的特定部分。图21是进气端口62a周围的配置的剖面图，该视图沿着图20所示的A-A线截取。作为设置以上述方式形成的阀掩体66的结果，如图21所示，从进气端口62a流入的进气因为窄间隙而不可能流向其中设置有阀掩体66的区域，但是能易于流到其中未设置阀掩体66的燃烧室14的中心侧的区域。因此，从进气端口62a流入的进气可以聚集在燃烧室14的中心侧，如图20的箭头所示。随着进气阀26的升程量减小，这种趋势显现地更为明显，这是因为阀掩体66的作用增大。因此，当进气阀26的升程量减小时，从进气端口62a流入的进气更活跃地聚集在燃烧室14的中心侧。因此，阀掩体66和能够改变进气阀26的升程量的进气可变阀装置64的组合构成了影响缸内气体流动的装置。

在具有上述配置的内燃机60中，通过增加进气阀26的升程量以及阻止从进气端口62a流入的进气过度偏移到燃烧室14的中心侧，可以抑制压缩行程的后半段中滚流的涡心相对于燃烧室14的容积中心的偏移。因此，抑制具有ω滚动形状的滚流的产生，并且产生具有通常滚动形状的滚流，从而可以增加点火时的塞附近流速。同时，可以通过减小进气阀26的升程量以及增大朝向燃烧室14的中心侧的区域的进气流量的比例来引发滚流的涡心偏移。因此，产生具有ω滚动形状的滚流，从而与产生具有通常滚动形状的滚流的情况相比，可以减小塞附近流速。进一步地，根据该实施例的此配置，可以通过以下方式控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生：即，使用阀掩体66确定的进气方向性根据进气阀26的升程量而改变的事实，以及增大或减小朝向燃烧室14的中心侧的区域的进气流量的比例。为了在通过减小进气阀26的升程量执行控制时有效地产生具有ω滚动形状的滚流，优选地将设置在内燃机60中的进气端口62a配置为，使得能够获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流的滚流比(参考图7A和7B解释的滚流比)。

因此，在该实施例中，通过设置以上述方式形成的阀掩体66，以及通过在稀薄燃烧工作区域中使用进气可变阀装置64来根据引擎转速改变进气阀26的升程量，在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状。更具体地说，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域(也称为第一引擎转速区域R1)中，选定第一升程量(例如，最大升程量)作为进气阀26的升程量，并且在高旋转侧的区域(也称为第二引擎转速区域R2)中，选定小于第一升程量的第二升程量作为进气阀26的升程量。

下面解释在实施例4中执行的特定控制的具体实例。图22A到22B用于解释用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过阀掩体66以及通过使用进气可变阀装置64改变进气阀26的升程量来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生。

如图22A和22B所示，当连续地使用较大的第一升程量时，不管引擎转速如何，塞附近流速偏离稀薄燃烧工作区域中的高旋转侧的区域R2中的最佳点火范围，这是因为在引擎转速增加之后，气体流速也增加。同样，当连续地使用较小的第二升程量时，塞附近流速偏离低旋转侧的区域R1中的最佳点火范围。

在图22A和22B所示的情况下，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域R1中，可以使用具有通常滚动形状的滚流，并且可以通过使用第一升程量使塞附近流速落在最佳点火范围内。因此，在该实施例中，当在低于第五引擎转速NE5(第五引擎转速NE5达到最佳点火范围的上限)的引擎转速区域R1中连续地使用较大的第一升程量的同时，选定第一升程量。

同时，在等于或高于第五引擎转速NE5的高引擎转速区域R2中，选定较小的第二升程量。因此，通过产生具有ω滚动形状的滚流，塞附近流速可在第五引擎转速NE5附近减小，在第五引擎转速NE5，滚流形状改变，如图22A所示。通过这样根据引擎转速改变滚流形状，可以将稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内。在阀升程特征的切换期间，调整节流阀22的开度以抵消进气量的变化。

进一步地，对于图22A和22B所示的方法，在相对于第五引擎转速NE5的高旋转侧的区域R2中，使用具有小升程量的单一阀升程特征。但是，替代上述方法，也可以根据引擎转速连续地改变进气阀26的升程量。因此，对于这种方法，可以更好地控制塞附近流速以获得稀薄燃烧工作期间塞附近流速的期望值。

图23是由ECU40执行以实现本发明的实施例4中的特定控制的控制例程的流程图。在图23中，与涉及实施例3的图18中的步骤相同的步骤被赋予相同的附图标记，这些步骤的解释在此被省略或简化。

在图23所示的例程中，ECU40在步骤106确定点火能量，然后判定当前的引擎转速NE是否低于第五引擎转速NE5(步骤400)。如上所述，第五引擎转速NE5是用于根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速改变滚流形状的阈值。

当在步骤400做出肯定的判定时(NE<NE5)，ECU40选择第一升程量(在第一升程量，获得大升程量)作为流速控制值(目标升程量)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤402)。同时，当在步骤400做出否定的判定时(NE≥NE5)，ECU40选择第二升程量(在第二升程量，获得小升程量)作为流速控制值(目标升程量)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤404)。然后，ECU40根据各个确定的目标值控制致动器(节流阀22、燃料喷射阀30、火花塞32以及进气可变阀装置64)(步骤406)。

对于上述图23所示的例程，通过使用阀掩体66和进气阀26的升程量的控制的组合来根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状，可以将稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内，而不管引擎转速的值如何。进一步地，通过该实施例的用于控制滚流的方法，可以在不依赖滚流比本身的控制的情况下(即，在不减弱对于燃烧很重要的缸内气体湍动的情况下)控制滚流(滚动形状)的涡心偏移的存在/不存在。因此，可以在确保扩大稀薄界限(提高燃烧效率)的同时提高稀薄燃烧工作期间的空气-燃料混合物的点火能力。

在上述实施例4中，根据本发明的第一到第六方面的“电子控制单元”通过使用ECU40执行步骤400到406的处理来实现。

下面将参考图24到27来描述本发明的实施例5。[系统配置的解释]图24是用于解释本发明的实施例5的被设置在内燃机70中的阀掩体72的详细配置的示意图。

该实施例的内燃机70与上述内燃机60的配置方式相同，除了设置阀掩体72替代阀掩体66。针对每个缸体中设置的两个进气端口62a中的每一个，形成该实施例中的阀掩体72，作为仅在燃烧室14的中心侧的区域(接近火花塞32的区域)中的燃烧室14的壁面上围绕进气端口62a的出口的突出物。

下面解释在实施例5中执行的控制的特定部分。图25是进气端口62a周围的配置的剖面图，该视图沿着图24所示的B-B线截取。作为设置以上述方式形成的阀掩体72的结果，如图25所示，从进气端口62a流入的进气因为窄间隙而不可能流向其中设置有阀掩体72的燃烧室14的中心侧的区域，但是易于流到其中未设置阀掩体72的其余区域。随着进气阀26的升程量减小，这种趋势显现地更为明显，这是因为阀掩体72的作用增大。换言之，通过增加进气阀26的升程量，与其中进气阀26的升程量相对较小的情况相比，可以增大从进气端口62a流入的进气中朝向燃烧室14的中心侧的进气的流量的比例。

在具有上述配置的内燃机70中，通过减小进气阀26的升程量以及阻止从进气端口62a流入的进气过度偏移到燃烧室14的中心侧，可以抑制压缩行程的后半段中滚流的涡心相对于燃烧室14的容积中心的偏移。因此，抑制具有ω滚动形状的滚流的产生，并且产生具有通常滚动形状的滚流，从而可以增大点火时的塞附近流速。同时，可以通过增加进气阀26的升程量以及增大朝向燃烧室14的中心侧的区域的进气流量的比例来引发滚流的涡心偏移。因此，产生具有ω滚动形状的滚流，从而与产生具有通常滚动形状的滚流的情况相比，可以减小塞附近流速。进一步地，根据该实施例的配置，也可以通过以下方式控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生：即，使用阀掩体72确定的进气方向性根据进气阀26的升程量而改变的事实，以及增大或减小朝向燃烧室14的中心侧的区域的进气流量的比例。为了在通过增加进气阀26的升程量执行控制时有效地产生具有ω滚动形状的滚流，优选地将设置在内燃机70中的进气端口62a配置为，使得能够获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流的滚流比(参考图7A和7B解释的滚流比)。

因此，在该实施例中，通过设置以上述方式形成的阀掩体72，以及还通过在稀薄燃烧工作区域中使用进气可变阀装置64来根据引擎转速改变进气阀26的升程量，在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状。更具体地说，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域(也称为第一引擎转速区域R1)中，选定第三升程量作为进气阀26的升程量，并且在高旋转侧的区域(也称为第二引擎转速区域R2)中，选定大于第三升程量的第四升程量(例如，最大升程量)作为进气阀26的升程量。

下面解释在实施例5中执行的特定控制的具体实例。图26A到26B用于解释用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法：即，通过阀掩体72以及通过使用进气可变阀装置64改变进气阀26的升程量，控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生。

如图26A和26B所示，当连续地使用较小的第三升程量时，不管引擎转速如何，塞附近流速偏离稀薄燃烧工作区域中的高旋转侧的区域R2中的最佳点火范围，这是因为在引擎转速增加之后，气体的流速也增加。同样，当连续地使用较大的第四升程量时，塞附近流速偏离低旋转侧的区域中的最佳点火范围。

在图26A和26B所示的情况下，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域R1中，可以使用具有通常滚动形状的滚流，并且可以通过使用第三升程量使塞附近流速落在最佳点火范围内。因此，在该实施例中，当在低于第六引擎转速NE6(第六引擎转速NE6达到最佳点火范围的上限)的引擎转速区域R1中连续地使用较小的第三升程量的同时，选定第三升程量。

同时，在等于或高于第六引擎转速NE6的高引擎转速区域R2中，选定较大的第四升程量。因此，通过产生具有ω滚动形状的滚流，塞附近流速可在第六引擎转速NE6附近减小，在第六引擎转速NE6，滚流形状改变，如图26A所示。通过这样根据引擎转速改变滚流形状，可以将稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内。在阀升程特征的切换期间，调整节流阀22的开度以抵消进气量的变化。

进一步地，通过图26A和26B所示的方法，在相对于第六引擎转速NE6的高旋转侧的区域R2中，使用具有大升程量的单一阀升程特征。但是，替代上述方法，也可以根据引擎转速连续地改变进气阀26的升程量。因此，通过这种方法，可以更好地控制塞附近流速以获得稀薄燃烧工作期间塞附近流速的期望值。

图27是由ECU40执行以实现本发明的实施例5中的特定控制的控制例程的流程图。在图27中，与涉及实施例4的图23中的步骤相同的步骤被赋予相同的附图标记，这些步骤的解释在此被省略或简化。

在图27所示的流程中，ECU40在步骤106确定点火能量，然后判定当前的引擎转速NE是否低于第六引擎转速NE6(步骤500)。如上所述，第六引擎转速NE6是用于根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速改变滚流形状的阈值。

当在步骤500做出肯定的判定时(NE<NE6)，ECU40选择第三升程量(在第三升程量，获得小升程量的)作为流速控制值(目标升程量)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤502)。同时，当在步骤500做出否定的判定时(NE≥NE6)，ECU40选择第四升程量(在第四升程量，获得大升程量)作为流速控制值(目标升程量)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤504)。

对于上述图27所示的例程，通过使用阀掩体72和进气阀26的升程量的控制的组合来根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状，也可以将稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内，而不管引擎转速的值如何。进一步地，通过该实施例的用于控制滚流的方法，可以在不依赖滚流比本身的控制的情况下(即，在不减弱对于燃烧很重要的缸内气体湍动的情况下)控制滚流(滚动形状)的涡心偏移的存在/不存在。因此，可以在确保扩大稀薄界限(提高燃烧效率)的同时提高稀薄燃烧工作期间的空气-燃料混合物的点火能力。

在上述实施例5中，根据本发明的第一到第五方面以及第七方面的“电子控制单元”通过使用ECU40执行步骤500到504以及406的处理来实现。

在上述实施例1到5中，解释了这样的控制：借助该控制，通过根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状，使稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速落在最佳点火范围内。但是，根据本发明的滚流控制不限于根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状，以使稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速落在最佳点火范围内。因此，根据本发明的滚流控制可以涉及在不包括主动地将塞附近流速控制在最佳点火范围内的特征的情况下，仅仅根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状。更具体地说，如在实施例中已经描述的那样，在特定引擎转速区域中根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状展现出这样的效果：即，与其中不改变滚流形状的情况相比，抑制了该引擎转速区域中点火时的塞附近流速的变化。因此，通过仅提供根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状的特征，可以提供这样一种用于内燃机的控制器：该控制器有助于提高在空气-燃料混合物具有低燃料浓度的条件下执行的稀薄燃烧工作期间的空气-燃料混合物的点火能力。

如在上述实施例1到5所假设的，在产生具有ω滚动形状的滚流时的火花塞32周围的气体流动方向的反转时间位于稀薄燃烧工作期间的点火时间的设定范围之后的情况下，滚流的涡心偏移度的增大和具有ω滚动形状的流的增强导致点火时的塞附近流速减小。与之相比，在气体流动方向的反转时间位于稀薄燃烧工作期间的点火时间的设定范围之前的情况下，具有ω滚动形状的流的增强起作用增大了点火时的塞附近流速。但是，该情况下的气体流动方向反转。在本发明中，根据引擎转速在通常滚动形状(也称为第一滚动形状)与ω滚动形状(也称为第二滚动形状)之间改变滚流形状的特征也可以用于其中采用后一种情况的内燃机。

进一步地，在上述实施例1到5中，借助实例解释了其中每个缸体配备两个进气阀26的内燃机10，但是本发明也适用于被配置为每个缸体具有两个或更多个进气阀的内燃机，条件是将进气阀和排气阀设置为使得火花塞介于进气阀和排气阀之间。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的控制器，所述内燃机包括：

燃烧室；以及

火花塞，其被布置在所述燃烧室的上壁面的中心部附近，所述火花塞被配置为点燃空气-燃料混合物，其中

在稀薄燃烧工作期间，在所述燃烧室的缸体内产生滚流，

所述控制器包括：

电子控制单元，其被配置为根据引擎转速在第一滚动形状与第二滚动形状之间改变所述滚流的形状，所述第一滚动形状被设置为，使得在所述内燃机点火时，所述火花塞周围的气体的流动方向在压缩行程的后半段中是从进气阀侧朝向排气阀侧的方向，以及所述第二滚动形状被设置为，使得在缸内气体在所述压缩行程中被压缩的过程中，由于改变为从所述燃烧室上方观察时具有旋转方向彼此相反的两个旋流成分的所述滚流，所述气体的流动方向在所述压缩行程的后半段中自从所述进气阀侧朝向所述排气阀侧的方向反转为从所述排气阀侧朝向所述进气阀侧的方向。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，通过根据所述引擎转速在所述第一滚动形状与所述第二滚动形状之间改变所述滚流的形状，将点火时的所述火花塞周围的气体流速控制在预定流速范围内。

3.根据权利要求1或2所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，在第一引擎转速区域内将所述滚流的形状改变为所述第一滚动形状，以及

所述电子控制单元被配置为，在第二引擎转速区域内将所述滚流的形状改变为所述第二滚动形状，所述第二引擎转速区域是高于所述第一引擎转速区域的引擎转速区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，通过以下方式将所述滚流的形状改变为所述第二滚动形状：即，增大在所述内燃机的所述压缩行程的后半段中在进气-排气方向上穿过所述燃烧室的缸径中心的剖面附近的所述滚流的涡心相对于所述燃烧室的容积中心的偏移。

5.根据权利要求4所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，当在第二引擎转速区域内产生所述第二滚动形状时，在所述引擎转速高的情况下增大相对于所述燃烧室的容积中心的偏移。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，通过以下方式将所述滚流的形状改变为所述第二滚动形状：即，增大在所述内燃机的进气行程中流入所述燃烧室的进气的流量中从进气端口朝向所述燃烧室的中心部的进气的流量的比例。

7.根据权利要求6所述的控制器，其中

所述内燃机配备进气可变阀装置，所述进气可变阀装置被配置为，改变所述进气阀的升程量，

除了所述燃烧室的中心侧的区域之外，在所述燃烧室的壁面上设置突出物，以围绕所述进气端口的出口，并且

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较小。

8.根据权利要求7所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量是与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较小的预定升程量。

9.根据权利要求7所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，随着所述引擎转速增加，所述进气阀的升程量持续减小到与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较小的升程量。

10.根据权利要求6所述的控制器，其中

所述内燃机配备进气可变阀装置，所述进气可变阀装置被配置为，改变所述进气阀的升程量，

在所述燃烧室的中心侧的区域中，在所述燃烧室的壁面上设置突出物，以围绕所述进气端口的出口，并且

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较大。

11.根据权利要求10所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，所述进气阀的升程量是与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较大的预定升程量。

12.根据权利要求10所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，随着所述引擎转速增加，所述进气阀的升程量持续增加到与所述引擎转速低时的所述进气阀的升程量相比较大的升程量。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的控制器，其中

当所述气体流动方向的反转时间在所述火花塞的点火时间之后时，产生所述第二滚动形状，

所述内燃机配备进气可变阀装置，所述进气可变阀装置被配置为，改变具有所述进气阀的升程量当中的最大阀升程的时间段；并且

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，具有所述最大阀升程的时间段与所述引擎转速低时的具有所述最大阀升程的时间段相比较短。

14.根据权利要求13所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，具有所述最大阀升程的时间段是与所述引擎转速低时的具有所述最大阀升程的时间段相比较短的预定时间段。

15.根据权利要求13所述的控制器，其中

所述电子控制单元被配置为，控制所述进气可变阀装置，以便当所述引擎转速高时，随着所述引擎转速增加，具有所述最大阀升程的时间段持续减小到与所述引擎转速低时的具有所述最大阀升程的时间段相比较短的时间段。