JP2000145463A - 火花点火式内燃機関の筒内旋回流調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 火花点火式内燃機関において燃焼室内の旋回
流を安定化することにより、成層燃焼が安定して行われ
るようにする筒内旋回流調整装置の提供。 【解決手段】 圧縮行程において吸気弁が閉じた後で燃
料噴射（時刻ｔ６）が行われる前の時刻ｔ５において、
燃焼室内の気体を燃焼室とは別に設けられた空間（ここ
では排気ポート）へ向けて、燃焼室内の気体の圧力と排
気ポートの圧力との差に基づいて短時間流動させる。こ
の短時間の流動時に、一旦、旋回流がある程度一定の状
態に整えられる。このため、以後の旋回流の差異も小さ
いものとなり、サイクルを繰り返しても点火プラグに到
達する燃料蒸気のタイミングは安定化する。このため、
濃い燃料蒸気層が点火プラグへ到達する予想時間に対し
て大きい誤差を生じることが無く、常に濃い燃料蒸気層
に点火できるため、燃焼が安定化し、安定した出力トル
クを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火式内燃機
関の筒内旋回流調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】筒内噴射火花点火式内燃機関において
は、機関低負荷時には圧縮行程にて燃焼室内に直接燃料
を噴射して成層燃焼を行うと共に、機関高負荷時には吸
気行程にて燃焼室内に直接燃料を噴射して均質燃焼を行
わせている（特開平６−８１６５１号公報）。このよう
な筒内噴射式内燃機関では、特に希薄な空燃比での燃焼
を実現するために成層燃焼を行っている場合には、混合
気の層に適切に点火させることが内燃機関の安定した燃
焼を実現する上で極めて重要である。

【０００３】混合気の層に適切に点火させるために、前
記従来技術では、ピストン頂面の形状を特別な凹凸形状
として、内燃機関の燃焼室内に旋回流を発生させてい
る。この旋回流に燃料噴射弁から噴射された燃料を乗せ
ることで、火花放電するタイミングに点火プラグの位置
に濃い燃料蒸気が到達するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、燃焼室内壁の
形状は複雑な形状をなし、しかもピストンが絶えず移動
しているため、内燃機関が同一の運転状態にあったとし
てもサイクル毎に旋回流が安定せず、サイクル毎に点火
プラグに到達する燃料蒸気のタイミングが異なるという
問題が存在する。このため、濃い燃料蒸気層に点火する
ために、放電期間を長くしたり、放電を２回以上行った
りして確実に着火させて燃焼を安定化し、安定な出力ト
ルクを確保する必要がある。

【０００５】しかし、このように放電期間を長くしたり
放電回数を増加させると、点火機構を大型化しなくては
ならない。このため製造コストが増加したり、あるいは
内燃機関の軽量化に悪影響を及ぼすおそれがある。更
に、大量の電気エネルギーを必要として、エネルギー効
率が悪化するおそれもある。

【０００６】本発明は、火花点火式内燃機関において燃
焼室内の旋回流を安定化することにより、上述した問題
点を解決できる筒内旋回流調整装置の提供を目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の火花点火
式内燃機関の筒内旋回流調整装置は、内燃機関の圧縮行
程において、該内燃機関の燃焼室内の気体を、前記燃焼
室とは別に設けられた空間へ向けて、前記気体の圧力と
前記空間内の圧力との差に基づいて短時間流動させるこ
とにより、前記燃焼室内における前記気体の旋回流を調
整することを特徴とする。

【０００８】圧縮行程時に各種の方式や原因により内燃
機関の燃焼室内に発生する旋回流は、ピストンが上昇す
るに応じてその旋回速度や旋回方向の乱れが増幅される
傾向にある。このため圧縮行程初期あるいはそれ以前に
燃焼室内に生じた旋回流がほぼ一定の旋回流を形成して
いても、そのわずかな違いが圧縮行程の終わりに近づく
ほど旋回速度や旋回方向の大きな違いを生じるものと考
えられる。

【０００９】本発明では、この圧縮行程において、燃焼
室内の気体を燃焼室とは別に設けられた空間へ向けて、
燃焼室内の気体の圧力と前記空間内の圧力との差に基づ
いて短時間流動させている。この流動を生じさせること
により、燃焼室内の気体の旋回状態には、強制的に一定
のベクトルが加味されることになる。

【００１０】したがって、この短時間の流動時に、一
旦、旋回流がある程度、一定状態に揃えられる。このた
め、圧縮行程の終わりにおける旋回流の違いも小さいも
のとなると考えられる。このため、サイクルを繰り返し
ても各サイクルにおいて点火プラグに到達する燃料蒸気
のタイミングが安定化することになる。

【００１１】このようにして濃い燃料蒸気層に点火する
ために、放電期間を長くしたり、放電を２回以上行った
りしなくても、燃焼が安定化し、安定した出力トルクを
得ることができる。

【００１２】したがって、点火機構も大型化する必要も
なく、製造コストが増加したり、あるいは内燃機関の軽
量化に悪影響を及ぼすこともないし、更に大量の電気エ
ネルギーを必要とせず、エネルギー効率も悪化しない。

【００１３】なお、前記短時間の流動までに燃焼室内に
旋回流が存在しなくても、この短時間の流動の発生によ
り旋回流を発生させることもできる。この場合の旋回流
は圧縮行程がしばらく経過した後に形成された旋回流で
あることから、サイクル毎にほぼ同一の旋回流を得るこ
とができる。このため旋回流の違いもほとんど無くな
り、各サイクル毎に点火プラグに到達する燃料蒸気のタ
イミングは極めて安定化したものとなる。したがって、
前述したごとく、放電期間を長くしたり、放電を２回以
上行ったりしなくても、燃焼が安定化し、安定した出力
トルクを得ることができる。

【００１４】請求項２記載の火花点火式内燃機関の筒内
旋回流調整装置は、請求項１記載の構成に対して、前記
内燃機関は、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射する
ことで生じた混合気に点火プラグにより点火する筒内噴
射火花点火式内燃機関であるとともに、前記内燃機関の
圧縮行程の内、燃料噴射前において、前記内燃機関の燃
焼室内の気体を、前記燃焼室とは別に設けられた空間へ
向けて、前記気体の圧力と前記空間内の圧力との差に基
づいて短時間流動させることを特徴とする。

【００１５】このように特に筒内噴射における圧縮行程
において燃料噴射前に、前述した燃焼室内の気体の短時
間流動を行うことで、請求項１に述べた作用効果を生じ
させることができる。しかも、燃料が混合していない気
体の一部を前記空間に流出させるのみであるので、前記
空間が内燃機関の外部であっても浄化処理を必要とせず
に排出できる。

【００１６】請求項３記載の火花点火式内燃機関の筒内
旋回流調整装置は、請求項２記載の構成に対して、圧縮
行程において、一時的に、排気弁を開くことにより、前
記内燃機関の燃焼室内の気体を、排気ポート側へ向け
て、前記気体の圧力と前記排気ポート内の圧力との差に
基づいて短時間流動させることを特徴とする。

【００１７】このように燃焼室とは別に設けられた空間
として、排気ポート側の空間を設定し、排気弁を一時的
に開くことにより、燃焼室内の気体を、排気ポート側へ
向けて、前記気体の圧力と排気ポート側の圧力との差に
基づいて短時間流動させることができる。このことによ
り、特別な装置や空間を設けなくとも請求項２の作用効
果を生じさせることができる。

【００１８】請求項４記載の火花点火式内燃機関の筒内
旋回流調整装置は、請求項１〜３のいずれか記載の構成
に対して、前記旋回流の調整は、成層燃焼時に行われる
ことを特徴とする。

【００１９】このことにより、特に成層燃焼時の燃焼安
定性を確保することが可能となり、請求項１〜３のいず
れかの作用効果を生じさせることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、上述し
た発明が適用された筒内噴射式内燃機関およびその燃焼
制御装置の概略構成を表すブロック図である。

【００２１】内燃機関としてのガソリンエンジン１は、
シリンダブロック２内に４つのシリンダ１ａを有してい
る。シリンダヘッド４での横断面図である図２（図３の
Ｙ−Ｙ断面図）および図２におけるＸ−Ｘ断面図である
図３にも示すごとく、各シリンダ１ａにはシリンダ１ａ
内で往復動するピストン３が配置され、このピストン３
とシリンダブロック２上に取り付けられたシリンダヘッ
ド４とにより区画された燃焼室５が形成されている。

【００２２】各燃焼室５には、それぞれ一対の吸気弁６
ａ，６ｂおよび一対の排気弁８ａ，８ｂが設けられてい
る。この内、第１吸気弁６ａは第１吸気ポート７ａに、
第２吸気弁６ｂは第２吸気ポート７ｂに、第１排気弁８
ａは第１排気ポート９ａに、第２排気弁８ｂは第２排気
ポート９ｂに配置されている。

【００２３】図２に示したごとく第１吸気ポート７ａは
ヘリカル型吸気ポートであり、第２吸気ポート７ｂは略
直線状に延びるストレート型吸気ポートである。また、
シリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火プラグ１０
が配置され、第１吸気弁６ａおよび第２吸気弁６ｂ近傍
のシリンダヘッド４の内壁面周辺部には燃料噴射弁１１
が配置されている。

【００２４】図１に示したごとく、各シリンダ１ａの第
１吸気ポート７ａおよび第２吸気ポート７ｂはそれぞれ
各吸気マニホールド１５内に形成された第１吸気通路１
５ａおよび第２吸気通路１５ｂを介してサージタンク１
６に連結され、各第２吸気通路１５ｂ内にはそれぞれ旋
回流制御弁１７が配置されている。これらの旋回流制御
弁１７は共通のシャフト１８を介してモータ１９（ＤＣ
モータまたはステップモータ）に連結されている。この
モータ１９は電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称する）
３０からの出力信号に基づいて後述するごとく開度制御
がなされる。

【００２５】サージタンク１６は吸気ダクト２０を介し
てエアクリーナ２１に連結され、吸気ダクト２０内には
モータ２２（ＤＣモータまたはステップモータ）によっ
て駆動されるスロットル弁２３が配置されている。この
スロットル弁２３はＥＣＵ３０からの出力信号に基づい
て後述するごとくに開度制御がなされる。

【００２６】また、各シリンダ１ａの各排気ポート９
ａ，９ｂは排気マニホルド２４に連結されている。な
お、図３に示したごとく、吸気弁６ａ，６ｂおよび排気
弁８ａ，８ｂは、それぞれ電磁駆動部６ｃ，８ｃを備
え、ＥＣＵ３０の電流制御により開閉駆動が実行される
電磁駆動弁として構成されている。このような電磁駆動
弁は、特開平１０−１４１０２８号公報、特開平１０−
１６９４１８号公報、特開平１０−２５２４２６号公報
等に明らかである。

【００２７】電子制御ユニット３０は、ディジタルコン
ピュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接
続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２、ＲＯ
Ｍ（リードオンリメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロ
セッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を
備えている。

【００２８】アクセルペダル２５にはアクセル開度セン
サ２６が接続され、アクセルペダル２５の踏込み量に比
例した出力電圧をＡＤ変換器３７を介して入力ポート３
５に入力している。上死点センサ２７は例えば１番シリ
ンダ１ａが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生
し、この出力パルスが入力ポート３５に入力される。ク
ランク角センサ２８は、例えば図示してないクランクシ
ャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この
出力パルスが入力ポート３５に入力される。ＣＰＵ３４
では上死点センサ２７の出力パルスとクランク角センサ
２８の出力パルスから現在のクランク角が計算され、ク
ランク角センサ２８の出力パルスからエンジン回転数
（機関回転数）が計算される。

【００２９】旋回流制御弁１７が設けられているシャフ
ト１８にはＳＣＶ開度センサ１９ａが設けられて、旋回
流制御弁１７の開度に対応した出力電圧をＡＤ変換器３
８を介して入力ポート３５に入力している。サージタン
ク１６には、吸気圧センサ３９が設けられ、サージタン
ク１６内の吸気圧ＰＭ（吸入空気の圧力：絶対圧）に対
応した出力電圧をＡＤ変換器４０を介して入力ポート３
５に入力している。排気マニホルド２４には空燃比セン
サ４１が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ変換
器４２を介して入力ポート３５に入力している。

【００３０】出力ポート３６は、対応する駆動回路４５
を介して各モータ１９，２２に接続され、駆動回路４７
を介して各燃料噴射弁１１に接続され、駆動回路４９を
介して吸排気弁６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂの各電磁駆動部
６ｃ，８ｃに接続されている。

【００３１】図１に示すガソリンエンジン１では、エン
ジン回転数ＮＥと、後述するリーン燃料噴射量ＱＬとに
基づいて図４（Ａ）に示されるような４つのエンジン運
転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が定められており、各運
転領域に対して目標空燃比および燃料噴射時期がそれぞ
れ定められている。すなわち、図４（Ｂ〉に示されるよ
うに運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３では目標空燃比が理論空
燃比よりも燃料濃度が薄いリーン空燃比とされ、これに
対し運転領域Ｒ４では目標空燃比が理論空燃比、あるい
は運転状態により理論空燃比より燃料が濃いリッチ空燃
比とされる。なお、これら運転領域はエンジン回転数Ｎ
Ｅおよびリーン燃料噴射量ＱＬとの関数として図４
（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３３内に記憶され
ている。

【００３２】次に、３つの運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３に
おける制御方法について説明する。まず、初めに、スロ
ットル弁２３の開度ＴＨＲＯＴを設定するためのテーブ
ルを示す図５を参照すると、アクセルペダル２５の踏み
込み量ＡＣＣＰが後述するしきい値ＡＣＣＰ３よりも小
さい運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３において、スロットル開
度ＴＨＲＯＴは各運転領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３毎に、アク
セルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰが大きくなると大
きくなるように設定されている。

【００３３】一方、運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３において
旋回流制御弁１７の開度は小さくされるか、あるいは小
さく維持される。したがって、目標空燃比がリーン空燃
比である運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３には、第１吸気ポー
ト７ａ介して第１吸気弁６ａから燃焼室５内への吸気の
吹き込みが強まり、燃焼室５内には旋回流Ｓ（図２の点
線矢印）が形成される。

【００３４】なお、図２では、旋回流Ｓはシリンダ１ａ
の軸周りの回転成分（いわゆる、スワール）を示してい
る。ただし、これと同時にシリンダ１ａの軸とは直交す
る方向を軸とする回転成分（いわゆる、タンブル）もピ
ストン３の頂面３ａの形状により後述する図１６〜１９
に示すごとく生じている。

【００３５】図６は運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３における
燃料噴射量であるリーン燃料噴射量ＱＬと燃料噴射時期
との関係を示している。このリーン燃料噴射量ＱＬは、
目標空燃比がリーン空燃比であるときに、空燃比を目標
リーン空燃比とし、かつ出力トルクを要求トルクとする
のに最適な燃料噴射量であって、予め実験により求めら
れている値である。

【００３６】図４（Ｂ）および図６を参照すると、リー
ン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱｌよりも少なく、した
がってアクセルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰがしき
い値ＡＣＣＰｌよりも小さい運転領域Ｒｌでは、圧縮行
程末期に１回だけ燃料が噴射される。このときの燃料噴
射量ＱＣは図６に示されるようにアクセルペダル２５の
踏み込み量ＡＣＣＰが大きくなるにつれて増大する。こ
の噴射燃料は燃焼室５内の旋回流に乗って気化せしめら
れつつ拡散され、それによって燃焼室５内に層状の混合
気が形成される。そしてこの層状の混合気が点火プラグ
１０の位置に達したタイミングで点火プラグ１０により
着火される。このようにして運転領域Ｒｌにおける成層
燃焼が行われる。

【００３７】一方、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値Ｑ
Ｑｌとしきい値ＱＱ２との間であり、したがってアクセ
ルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰがしきい値ＡＣＣＰ
ｌとしきい値ＡＣＣＰ２との間である運転領域Ｒ２で
は、図４（Ｂ）および図６に示されるように、吸気行程
に第１回目の燃料噴射が行われ、次いで圧縮行程末期に
第２回目の燃料噴射が行われる。すなわち、第１回目の
噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室５内に流入し、この噴
射燃料によって燃焼室５内に均質な稀薄混合気が形成さ
れる。次いで圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行わ
れる。

【００３８】この第２回目の噴射の結果、運転領域Ｒｌ
にて説明したと同じ作用により、燃焼室５内には火種と
なる着火可能な空燃比の混合気が均質な希薄混合気中に
層状に形成される。この混合気が点火プラグ１０に達し
たタイミングで点火プラグ１０によって着火され、この
着火火炎によって燃焼室５内全体を占める稀薄混合気が
燃焼される。このようにして運転領域Ｒ２における成層
燃焼が行われる。

【００３９】ところで運転領域Ｒ２では、次に説明する
運転領域Ｒ３に比べて燃料噴射量が少ないので、燃焼室
５内全体を占める混合気はかなり稀薄となる。しかしな
がらこのとき旋回流制御弁１７の開度が小さく維持され
るために燃焼室５内には強力な旋回流が発生する。この
ように運転領域Ｒ２では第１回目の燃料噴射により形成
された燃焼室５内全体を占める混合気はかなり稀薄とな
るが強力な旋回流が発生するために、火炎が稀薄混合気
中を急速に伝播する。したがって混合気が稀薄であって
も良好な燃焼が得られることになる。なお、この場合、
圧縮行程末期に噴射される燃料は火種を作れば十分であ
るのでアクセルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰにかか
わらずに圧縮行程末期に噴射される燃料噴射量ＱＣは一
定に維持されている。これに対して吸気行程に噴射され
る燃料噴射量ＱＩはアクセルペダル２５の踏み込み量Ａ
ＣＣＰが大きくなるにつれて増大する。

【００４０】リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ２と
しきい値ＱＱ３との間であり、したがってアクセルペダ
ル２５の踏み込み量ＡＣＣＰがしきい値ＡＣＣＰ２とし
きい値ＡＣＣＰ３との間である運転領域Ｒ３では図４
（Ｂ）および図６に示されるように、吸気行程に１回だ
け燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と共に燃
焼室５内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室５内に
は着火可能な均質混合気が形成される。すなわち、運転
領域Ｒ３は、運転領域Ｒ１，Ｒ２のごとくの成層燃焼領
域でなく均質燃焼領域となる。このときの燃料噴射量Ｑ
Ｉはアクセルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰが大きく
なるにつれて増大する。

【００４１】次に、目標空燃比が理論空燃比である運転
領域Ｒ４における制御方法について説明する。リーン燃
料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ３よりも多く、したがって
アクセルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰがしきい値Ａ
ＣＣＰ３よりも大きい運転領域Ｒ４では、図４（Ｂ）に
示されるように運転領域Ｒ３と同様に、吸気行程に１回
だけ燃料噴射が行われる。この噴射燃料によって燃焼室
５内に理論空燃比（場合により理論空燃比より燃料濃度
が濃いリッチ空燃比）の均質混合気が形成される。すな
わち、運転領域Ｒ４は均質燃焼領域となる。このときの
燃料噴射量Ｑは後述する式１にて、理論空燃比基本燃料
噴射量ＱＢＳやフィードバック補正係数ＦＡＦ等に基づ
いて算出される。

【００４２】この理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳは図
４（Ａ）に示される運転領域Ｒ４をカバーするように、
サージタンク１６内の吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥ
との関数として図７に示すマップの形で予めＲＯＭ３３
内に記憶されている。

【００４３】また、フィードバック補正係数ＦＡＦは、
空燃比を理論空燃比に一致させるためのものである。こ
のフィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比センサ４１の
出力信号に基づいて制御され、このときフィードバック
補正係数ＦＡＦは、安定した状態では１．０を中心とし
て変動する。

【００４４】一方、再び図５を参照すると、アクセルペ
ダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰがしきい値ＡＣＣＰ３よ
りも大きい運転領域Ｒ４ではスロットル開度ＴＨＲＯＴ
はアクセルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰが大きくな
るにつれて大きくされる。なお、スロットル開度ＴＨＲ
ＯＴはアクセルペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰの関数
として図５に示されるテーブルの形で予めＲＯＭ３３内
に記憶されている。

【００４５】このように、運転領域Ｒ４ではリーン燃料
噴射量ＱＬを用いることなく燃料噴射量Ｑが算出され
る。したがって、運転領域Ｒ４ではリーン燃料噴射量Ｑ
Ｌを算出する必要はない。しかしながら、本実施の態様
では運転領域が図４（Ａ）に示されるいずれの運転領域
にあるかを判断するために運転領域Ｒ４においてもリー
ン燃料噴射量ＱＬの算出が継続される。

【００４６】図８は、運転領域Ｒ４における旋回流制御
弁１７の目標開度ＯＰを設定するためのマップを示して
いる。このマップは図中で、大中小にて値の傾向を表し
ているごとく、エンジン負荷を表す吸気圧ＰＭが高くな
るにつれて、あるいはエンジン回転数ＮＥが高くなるに
つれて、旋回流制御弁の目標開度ＯＰが大きくなるよう
に設定されている。なお、この大中小にて傾向を示して
いる部分は、例えば３０％以下の小さい開度の範囲で調
整されている。そして、ある程度、吸気圧ＰＭとエンジ
ン回転数ＮＥとが高い領域Ｔで旋回流制御弁の目標開度
ＯＰ＝１００％、すなわち旋回流制御弁１７が全開に制
御される。その結果、高負荷高回転域では、多量の吸入
空気量を確保することができ、ポンピングロスを低減す
ることができる。このように旋回流制御弁１７は吸気制
御弁としても作用する。

【００４７】次に、本実施の形態１において、ＥＣＵ３
０により実行される制御の内、燃焼制御処理について説
明する。図９および図１０は、燃焼制御処理のフローチ
ャートである。この処理は、時間周期あるいはクランク
角周期、例えば１８０°ＣＡ毎に繰り返し割り込み実行
される。なお、以下のフローチャートのステップを「Ｓ
〜」 で表す。

【００４８】燃焼制御処理が開始されると、まずリーン
燃料噴射量ＱＬが計算される（Ｓ１００）。このリーン
燃料噴射量ＱＬは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル
ペダル２５の踏み込み量ＡＣＣＰの関数として図１２に
示すマップの形で予めＲＯＭ３３内に記憶されている。

【００４９】次に、求められたリーン燃料噴射量ＱＬと
エンジン回転数ＮＥとから、現在の運転領域が図４
（Ａ）に示される運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の
内、いずれの運転領域にあるか否かが決定される（Ｓ１
１０）。そして、ステップＳ１１０にて決定された現在
の運転領域が運転領域Ｒ４であるか否かが判別される
（Ｓ１２０）。

【００５０】現在の運転状態が運転領域Ｒ４であると判
定された場合には（Ｓ１２０で「ＹＥＳ」）、図１１に
示す旋回流制御弁１７の目標開度ＯＰ算出処理（Ｓ１２
２）が実行される。

【００５１】図１１の目標開度ＯＰ算出処理では、ま
ず、エンジン回転数ＮＥが全開条件回転数判定値ＫＮＥ
ＳＣＶを越えたか否かが判定される（Ｓ３００）。ＮＥ
≦ＫＮＥＳＣＶであれば（Ｓ３００で「ＮＯ」）、図８
に示したマップに基づいて、吸気圧ＰＭとエンジン回転
数ＮＥから旋回流制御弁の目標開度ＯＰを求め（Ｓ３７
０）、目標開度ＯＰ算出処理から一旦出る。

【００５２】一方、ＮＥ＞ＫＮＥＳＣＶであれば（Ｓ３
００で「ＹＥＳ」）、アクセルペダル踏み込み量ＡＣＣ
Ｐが全開条件アクセル判定値ＫＰＷＲＡＣを越えている
か否かが判定される（Ｓ３１０）。ＡＣＣＰ＞ＫＰＷＲ
ＡＣであれば（Ｓ３１０で「ＹＥＳ」）、旋回流制御弁
１７の目標開度ＯＰに１００％を設定して（Ｓ３６
０）、処理を一旦出る。

【００５３】ステップＳ３１０にて「ＮＯ」と判定され
た場合（ＡＣＣＰ≦ＫＰＷＲＡＣ）には、ステップＳ３
７０にて吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとから旋回流
制御弁１７の目標開度ＯＰを求める処理が実行されて一
旦処理を出る。

【００５４】ステップＳ１２２の後には、図７のマップ
を用いて、吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとから、理
論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳが算出される（Ｓ１３
０）。そしてステップＳ１３０の後に加速時増量ＯＴＰ
がアクセルペダル踏み込み量ＡＣＣＰに応じて算出され
る（Ｓ１４０）。

【００５５】次に、空燃比フィードバック条件が成立し
ているか否かが判定される（Ｓ１５０）。例えば、
「（１）始動時でない。（２）燃料カット中でない。
（３）暖機完了している。（例えば冷却水温度（ＴＨ
Ｗ）≧４０°）（４）空燃比センサ４１は活性完了して
いる。（５）加速時増量ＯＴＰの値が０である。」の条
件がすべて成立しているか否かが判定される。

【００５６】空燃比フィードバック条件が成立していれ
ば（Ｓ１５０で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック係
数ＦＡＦとその学習値ＫＧの算出が行われる（Ｓ１６
０）。空燃比フィードバック係数ＦＡＦは空燃比センサ
４１の出力に基づいて算出され、学習値ＫＧは空燃比フ
ィードバック係数ＦＡＦが中心値である１．０からのず
れ量を記憶するものであり、このような値を用いた空燃
比制御技術は特開平６−１０７３６号公報などに示され
ているごとく種々の手法が知られている。

【００５７】一方、空燃比フィードバック条件が成立し
ていなければ（Ｓ１５０で「ＮＯ」）、空燃比フィード
バック係数ＦＡＦには１．０が設定される（Ｓ１７
０）。ステップＳ１６０またはＳ１７０の次に、燃料噴
射量Ｑが次式１のごとく求められる（Ｓ１８０）。

【００５８】

【数１】 Ｑ ← ＱＢＳ｛１＋ＯＴＰ＋（ＦＡＦ−１．０）＋（ＫＧ−１．０）｝α＋β … ［式１］ ここで、α，βはガソリンエンジン１の種類や制御の内
容に応じて適宜設定される係数である。

【００５９】前述したステップＳ１２０にて、運転領域
Ｒ４以外の領域、すなわち運転領域Ｒ１〜Ｒ３のいずれ
かの場合は（Ｓ１２０で「ＮＯ」）、図示していないマ
ップに基づいてリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数
ＮＥとから旋回流制御弁１７の目標開度ＯＰを求める
（Ｓ１２４）。なお、運転領域Ｒ１〜Ｒ３である場合
は、旋回流制御弁１７の目標開度ＯＰには０％に近い極
めて小さい値を設定する。このことで、シリンダ１ａ内
に十分に強い旋回流を生じさせる。

【００６０】次に、燃料噴射量Ｑに、ステップＳ１００
にて求められているリーン燃料噴射量ＱＬが設定される
（Ｓ１９０）。このように、燃料噴射量Ｑは、運転領域
Ｒ４では、吸気圧ＰＭ、エンジン回転数ＮＥ、アクセル
ペダル踏み込み量ＡＣＣＰおよび実空燃比に基づいて設
定されるが、運転領域Ｒ１〜Ｒ３では、エンジン回転数
ＮＥおよびアクセルペダル踏み込み量ＡＣＣＰに基づい
て設定される。

【００６１】ステップＳ１８０またはＳ１９０の次には
図５のテーブルを用いて、アクセルペダル踏み込み量Ａ
ＣＣＰからスロットル開度ＴＨＲＯＴが求められる（Ｓ
２００）。

【００６２】そして、旋回流制御弁１７用のモータ１９
が、直前の処理（Ｓ１２２，Ｓ１２４）で得られた旋回
流制御弁１７の目標開度ＯＰを実現するように駆動さ
れ、更にスロットル弁２３用のモータ２２が直前の処理
（Ｓ２００）で算出されたスロットル開度ＴＨＲＯＴを
実現するように駆動される（Ｓ２４０）。こうして、旋
回流制御弁１７とスロットル弁２３との位置は適切な開
度に調整される。

【００６３】次に、燃料噴射時期を判断するために、現
在の運転状態が運転領域Ｒ１か否かが判定される（Ｓ２
５０）。運転領域Ｒ１でなければ（Ｓ２５０で「Ｎ
Ｏ」）、運転領域Ｒ２か否かが判定される（Ｓ２６
０）。

【００６４】このステップＳ２５０，Ｓ２６０の判定に
より、現在の状態が運転領域Ｒ１であれば（Ｓ２５０で
「ＹＥＳ」）、燃料噴射は圧縮行程末期に設定される
（Ｓ２７０）。現在の状態が運転領域Ｒ２であれば（Ｓ
２５０で「ＮＯ」、Ｓ２６０で「ＹＥＳ」）、燃料噴射
は圧縮行程末期と吸気行程とに設定される（Ｓ２８
０）。現在の状態が運転領域Ｒ３またはＲ４であれば
（Ｓ２５０で「ＮＯ」、Ｓ２６０で「ＮＯ」）、燃料噴
射は吸気行程に設定される（Ｓ２９０）。

【００６５】ステップＳ２７０，Ｓ２８０の次には、圧
縮行程時に排気弁８ａ，８ｂを一時的に開く処理の実行
フラグをセットする（Ｓ２８４）。また、ステップＳ２
９０の次には前記実行フラグをリセットする（Ｓ２９
４）。そして、本処理を一旦終了する。

【００６６】すなわち、成層燃焼を行う運転領域Ｒ１，
Ｒ２にては前記実行フラグをセットし、均質燃焼を行う
運転領域Ｒ３，Ｒ４にては前記実行フラグをリセットす
る処理が行われる。

【００６７】次に、吸排気弁６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂの
電磁駆動部６ｃ，８ｃに対する制御を図１３，１４に基
づいて説明する。図１３，１４に示す処理は、エンジン
１の１つのシリンダ１ａに対する処理を表している。他
のシリンダ１ａについても同様な処理が行われるので、
１つのシリンダ１ａを代表として説明する。

【００６８】この図１３の吸気弁駆動制御処理および図
１４の排気弁駆動制御処理はエンジン１のサイクル毎に
実行される。まず、図１３に示す吸気弁駆動制御処理が
実行されると、各センサ等から得られるエンジン１の運
転状態に基づいて、一対の吸気弁６ａ，６ｂのバルブタ
イミング（開弁タイミングおよび開弁期間）が設定され
（Ｓ４１０）、一旦処理を終了する。

【００６９】エンジン１の運転状態としては、例えばエ
ンジン１の回転数およびエンジン負荷が挙げられ、これ
らをパラメータとして予めＲＯＭ３３に記憶されている
マップから吸気弁６ａ，６ｂのバルブタイミングが設定
される。

【００７０】図１４に示す排気弁駆動制御処理が実行さ
れると、各センサ等から得られるエンジン１の運転状態
に基づいて、一対の排気弁８ａ，８ｂのバルブタイミン
グ（開弁タイミングおよび開弁期間）が設定される（Ｓ
５１０）。エンジン１の運転状態やバルブタイミングの
設定はステップＳ４１０にて述べたごとくである。

【００７１】次に、圧縮行程時に排気弁８ａ，８ｂを一
時的に開弁する実行フラグがセットされているか否かが
判定される（Ｓ５２０）。前述したごとく、この実行フ
ラグは、図９，１０の燃焼制御処理において、運転領域
に応じてステップＳ２８４，Ｓ２９４の実行により設定
されるが、実行フラグがセットされていなければ（Ｓ５
２０で「ＮＯ」）、このまま一旦処理を終了する。

【００７２】実行フラグがセットされていると（Ｓ５２
０で「ＹＥＳ」）、吸気弁６ａ，６ｂが閉じた後、燃料
噴射前の圧縮行程にて排気弁８ａ，８ｂを一時的に開弁
するようにバルブタイミングが設定される（Ｓ５３
０）。そして、一旦処理を終了する。なお、この排気弁
８ａ，８ｂの一時的開弁のタイミングは、常に一定でも
よく、またエンジン１の運転状態に応じて変更してもよ
い。また一時的開弁の期間も、常に一定でもよく、また
エンジン１の運転状態に応じて変更してもよい。

【００７３】このように、排気弁８ａ，８ｂのバルブタ
イミングは、エンジン１のサイクルを実行するための設
定以外に、エンジン１の運転領域Ｒ１，Ｒ２（成層燃
焼）にある場合には、圧縮行程で特別に短時間の開弁処
理が行われる。

【００７４】上述した制御における吸排気弁６ａ，６
ｂ，８ａ，８ｂのバルブタイミングを、エンジン１が運
転領域Ｒ１にあるとして以下説明する。図１５のタイミ
ングチャートに示すごとく、ステップＳ５１０の設定に
より、時刻ｔ１にて排気弁８ａ，８ｂが開かれ、時刻ｔ
３に閉じられる。更に図１５の例では排気弁８ａ，８ｂ
にバルブオーバラップするように、ステップＳ４１０の
設定により時刻ｔ２にて吸気弁６ａ，６ｂが開かれ、時
刻ｔ４に閉じられる。そして、ステップＳ５３０の設定
により圧縮行程の前半の時刻ｔ５にて一瞬（例えば、数
十ｍｓｅｃあるいはクランク角にして１０〜２０°）、
２つの排気弁８ａ，８ｂが開かれる。

【００７５】その後、圧縮行程の時刻ｔ６にて燃料噴射
弁１１が、必要な燃料量が燃焼室５内に噴射される時間
開かれ、時刻ｔ７にて点火プラグ１０にて燃焼室５内の
層状に存在する混合気に点火される。

【００７６】この吸気弁６ａ，６ｂが開かれている期間
（時刻ｔ２〜ｔ４）においては、燃焼室５内には、吸気
ポート７ａ，７ｂからの吸気の吹き込みやピストン３の
頂面３ａの形状などに起因して、燃焼室５内には吸気の
旋回流が形成される。この吸気の旋回流は、図２に点線
矢印にて示したシリンダ１ａの軸周りの吸気の旋回流成
分（スワール）と、図１６に矢印にて示すごとくシリン
ダ１ａの軸方向とは直交する方向を軸とする吸気の旋回
流成分（タンブル）とが存在する。

【００７７】そして、時刻ｔ４にて吸気弁６ａ，６ｂが
閉じた後も旋回流は残り、図１７に示すごとく、圧縮行
程でのピストン３の上昇とともに旋回流の径が小さくな
り、モーメントを維持するため旋回速度は高くなる。

【００７８】このような圧縮行程の初期の時刻ｔ５にお
いて、図１８に示すごとく一瞬、排気弁８ａ，８ｂが開
かれる。このため、燃焼室５内の気体全体が、排気ポー
ト９ａ，９ｂとの間の圧力差により、排気ポート９ａ，
９ｂ側へ向かう強力な移動力（図１８における直線の矢
印）を受ける。このため、この強力な移動力がサイクル
毎に吸気弁６ａ，６ｂからの吸気の吹き込みにより生じ
る旋回流の速度や方向の微妙な違いを吸収したりあるい
は小さな乱れを吸収する。このことにより、燃焼室５内
の気体の旋回流がサイクル毎にほぼ同一となって安定化
される。

【００７９】この短時間の排気弁８ａ，８ｂの開弁の
後、時刻ｔ６にて燃料噴射弁１１が開かれて、図１９に
示すごとく燃料噴射が行われる。この場合、破線で示す
点火可能な濃い燃料蒸気は旋回流に乗って点火プラグ１
０側へ流れる。そして、図２０に示すごとく、十分に濃
い燃料蒸気が旋回流に乗って点火プラグ１０に到達した
時刻ｔ７に点火プラグ１０にて点火がなされる。

【００８０】なお、十分に濃い燃料蒸気が旋回流に乗っ
て点火プラグ１０に到達した時刻ｔ７は、エンジン１の
負荷、回転数、旋回流制御弁１７の開度あるいは吸気弁
６ａ，６ｂのバルブタイミング等といったエンジン１の
運転状態により予め推定されているものである。この時
刻ｔ７はエンジン１の種類により一定でも十分な場合も
あり、エンジン１の運転状態に応じて変動させた方がよ
い場合もある。

【００８１】上述した実施の形態１の構成において、ス
テップＳ２８４，Ｓ２９４，Ｓ５２０，５３０が、筒内
旋回流調整装置としての処理に相当する。以上説明した
本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。

【００８２】（イ）．エンジン１の燃焼室５内に発生す
る旋回流は、圧縮行程においてピストン３が上昇するに
応じてその旋回速度が高まる。このため圧縮行程初期あ
るいはそれ以前に燃焼室５内に生じた旋回流のわずかな
違いはそのままでは圧縮行程の終わりに近づくほど旋回
速度や旋回方向の大きな違いを生じる。

【００８３】本実施の形態１では、圧縮行程において、
燃焼室５内の気体を燃焼室５とは別に設けられた空間
（ここでは排気ポート９ａ，９ｂ）へ向けて、燃焼室５
内の気体の圧力と排気ポート９ａ，９ｂの圧力との差に
基づいて短時間流動させる。この流動により、燃焼室５
内の気体の旋回状態には、強制的に一定のベクトルが加
味されることになる。

【００８４】したがって、この短時間の流動時に、一
旦、旋回流がある程度一定の状態に整えられる。このた
め、以後の旋回流の差異も小さいものとなり、サイクル
を繰り返しても点火プラグ１０に到達する燃料蒸気のタ
イミングは安定化する。

【００８５】このため、濃い燃料蒸気層が点火プラグ１
０へ到達する予想時間に対して大きい誤差を生じること
が無く、常に濃い燃料蒸気層に点火できるため、放電期
間を長くしたり、放電を２回以上行ったりしなくても燃
焼が安定化し、安定した出力トルクを得ることができ
る。

【００８６】したがって、点火機構も大型化する必要も
なく、製造コストが増加したり、あるいはエンジン１の
軽量化に悪影響を及ぼすこともないし、更に大量の電気
エネルギーを必要とせず、エネルギー効率も悪化しな
い。

【００８７】（ロ）．更に、時刻ｔ５における短時間の
排気弁８ａ，８ｂの開弁までに燃焼室５内に旋回流（特
に、タンブル）が存在しなくても、この短時間の排気弁
８ａ，８ｂの開弁により旋回流を発生させることができ
る。

【００８８】このように時刻ｔ５における短時間の排気
弁８ａ，８ｂの開弁により発生させた旋回流は、圧縮行
程がしばらく経過してからの旋回流成分であることか
ら、圧縮行程においては毎回ほぼ同一の旋回流を作り出
すことができる。

【００８９】このため、旋回流の違いもほとんど無くな
り、サイクル毎に点火プラグに到達する燃料蒸気のタイ
ミングが極めて安定化したものとなる。したがって、
（イ）に述べた効果がより高まる。

【００９０】（ハ）．燃料噴射前の圧縮行程において、
短時間の排気弁８ａ，８ｂの開弁を行うことで、燃料が
混合していない気体の一部を排気ポート９ａ，９ｂに流
出させるので、何ら処理をせずに排出可能となる。ま
た、排気弁８ａ，８ｂの開弁は一瞬であり、未燃焼混合
気を放出しないので燃費に悪影響を及ぼすことはない。

【００９１】（ニ）．また、このように排気弁８ａ，８
ｂを開くことにより、燃焼室５と排気ポート９ａ，９ｂ
との圧力差を利用しているので、特別な装置や排出用の
空間を設けなくとも（イ）および（ロ）の効果を生じさ
せることができる。

【００９２】（ホ）．また、ある程度圧力の上昇した燃
焼室５内の気体を放出する空間は、マフラが設けられて
いる排気系統であるので、騒音上の問題も存在しない。 ［その他の実施の形態］ ・前記実施の形態１においては、圧縮行程での短時間開
弁では２つの排気弁８ａ，８ｂを共に駆動したが、いず
れか一方のみであってもよい。

【００９３】・また、排気弁８ａ，８ｂの代わりに、図
２１に示すごとく２つの吸気弁６ａ，６ｂを一旦閉じた
（時刻ｔ１４）後に、ある程度、燃焼室５内の圧力が上
昇した時刻ｔ１５にて、２つの吸気弁６ａ，６ｂを短時
間開弁してもよい。この場合は、燃焼室５内の気体は吸
気ポート７ａ，７ｂ側にわずかに排出される。このこと
によっても、燃焼室５内の旋回流が安定化し、実施の形
態１の（イ）、（ロ）および（ニ）と同じ効果を生じ
る。この場合も、圧縮行程での短時間開弁は、２つの吸
気弁６ａ，６ｂでなく、いずれか一方のみであってもよ
い。

【００９４】・前記実施の形態１や前記他の実施の形態
においては、圧縮行程にて燃焼室５内部の旋回流の安定
化のために、元来エンジン１の機構として備わっている
排気弁８ａ，８ｂや吸気弁６ａ，６ｂを使用していた。
しかし、このように予め存在する機構を使用するのでは
なく、特別に燃焼室５内部の気体を外部空間に一瞬逃す
ための装置を設けてもよい。例えば、図２２に示すごと
く、排気弁６０８ａ，６０８ｂの間等のシリンダヘッド
６０４部分に、圧縮行程時に燃焼室６０５内の気体を排
気ポート６０９側へ逃すための特別の電磁駆動弁６０８
ｄを設けてもよい。この特別の電磁駆動弁６０８ｄを、
図１５に示した時刻ｔ５のタイミングで一時的に開弁れ
ばよく、排気弁６０８ａ，６０８ｂのバルブタイミング
を調整する必要が無くなる。

【００９５】この場合も、電磁駆動弁６０８ｄの排出先
は排気ポート６０９側でなく、吸気ポート６０７ａ，６
０７ｂ側でもよい。また、特別に設けた電磁駆動弁６０
８ｄとともに、排気弁６０８ａ，６０８ｂあるいは吸気
弁６０６ａ，６０６ｂも一時的に開弁して、燃焼室６０
５内部の旋回流に大きな作用を及ぼさせて、旋回流の安
定化を一層確実にしてもよい。

【００９６】また、これらの電磁駆動弁６０８ｄ、排気
弁６０８ａ，６０８ｂあるいは吸気弁６０６ａ，６０６
ｂから選択された複数の弁を開弁順序を決めて、順次、
一時的な開弁を行うことで、更に旋回流の誘導を強力に
行って安定した旋回流を形成してもよい。

【００９７】・前述した排気弁８ａ，８ｂ，６０８ａ，
６０８ｂ、吸気弁６ａ，６ｂ，６０６ａ，６０６ｂある
いは特別な電磁駆動弁６０８ｄを介しての燃焼室内の気
体の排出は排気ポートや吸気ポートになされたが、他の
空間に排出してもよい。例えば、直接、エンジン１の外
部に排出してもよい。

【００９８】また、上述したごとく排気ポート、吸気ポ
ートあるいはエンジン１の外部に排出するのではなく、
シリンダヘッドに特別に小空間を設けてそこに圧縮行程
の一時期のみ排出することにより、燃焼室内の旋回流を
安定化してもよい。この小空間は吸気行程の一時期にも
開放すれば低圧に戻すことができ、再度圧縮行程時に燃
焼室内の気体を排出することができる。

【００９９】・前記実施の形態１においては、旋回流制
御弁１７やヘリカル型の第１吸気ポート７ａを設けなく
ても、ピストン３の頂面３ａの形状などにより、タンブ
ル等の旋回流を生じさせることができる。したがって、
旋回流制御弁１７の開度制御を行わないようなシステム
においても、前述した成層燃焼時にて旋回流を安定化す
る手法を適用することができ、前記実施の形態１と同様
な効果を生じさせることができる。

【０１００】・前述したごとく、圧縮行程で燃焼室から
気体を一時的に排出するのは、燃料噴射前であった。し
かし、図１９に示したごとく、エンジン１が運転領域Ｒ
１にあって層状に混合気が偏って存在し、それ以外の燃
焼室５内部には燃料蒸気がほとんど存在しない場合に
は、層状の混合気以外の部分を排出しても燃料蒸気は排
出されない。したがって、燃料噴射時あるいは燃料噴射
後でも圧縮行程で一時的に燃焼室５内の気体を排出し
て、旋回流を安定化してもよい。

【０１０１】また、このように燃料噴射時あるいは燃料
噴射後に排気弁８ａ，８ｂを開けると、前記実施の形態
１の構成では、強制的に燃料蒸気を点火プラグ１０側に
引き寄せる効果があり、より確実に点火を行わせる効果
が高まる。

【０１０２】・前記実施の形態においては、吸排気弁と
して電磁駆動弁を用いていたが、これ以外に吸気弁ある
いは排気弁の一方または両方を、カムを用いてエンジン
１のクランクシャフトに連動させて、弁を開閉させるも
のでもよい。この場合、カムに圧縮行程において一瞬開
弁できるプロフィールを形成することにより本発明の構
成を具現化することができる。

【０１０３】このようなカムとしてカムの回転軸方向に
プロフィールが異なるいわゆる３次元カムを用いたもの
であってもよい。３次元カムを用いた場合はカムシャフ
トには回転軸方向に移動量を調整するためのリフト量可
変アクチュエータが設けられる。このリフト量可変アク
チュエータにより、成層燃焼が行われる場合には、３次
元カムのプロフィールの内で圧縮行程時に一時的に開弁
するプロフィール部分が弁をリフトするように、カムシ
ャフトを移動させる処理が行われる。

【０１０４】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載
した技術的事項以外に次のような技術的事項の実施形態
を有するものであることを付記しておく。

【０１０５】（１）．前記内燃機関のピストンの頂面に
は、前記シリンダ内における前記気体の旋回流を助長さ
せる湾曲が形成されていることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか記載の火花点火式内燃機関の筒内旋回流調
整装置。

【０１０６】

【発明の効果】請求項１記載の火花点火式内燃機関の筒
内旋回流調整装置では、内燃機関の圧縮行程において、
燃焼室内の気体を燃焼室とは別に設けられた空間へ向け
て、燃焼室内の気体の圧力と前記空間内の圧力との差に
基づいて短時間流動させている。この流動を生じさせる
ことにより、燃焼室内の気体の旋回状態には、強制的に
一定のベクトルが加味されることになる。したがって、
この短時間の流動時に、一旦、旋回流がある程度、一定
状態に揃えられる。このため、圧縮行程の終わりにおけ
る旋回流の違いも小さいものとなると考えられる。この
ため、サイクルを繰り返しても各サイクルにおいて点火
プラグに到達する燃料蒸気のタイミングが安定化するこ
とになる。このようにして濃い燃料蒸気層に点火するた
めに、放電期間を長くしたり、放電を２回以上行ったり
しなくても、燃焼が安定化し、安定した出力トルクを得
ることができる。したがって、点火機構も大型化する必
要もなく、製造コストが増加したり、あるいは内燃機関
の軽量化に悪影響を及ぼすこともないし、更に大量の電
気エネルギーを必要とせず、エネルギー効率も悪化しな
い。

【０１０７】なお、前記短時間の流動までに燃焼室内に
旋回流が存在しなくても、この短時間の流動の発生によ
り旋回流を発生させることもできる。この場合の旋回流
は圧縮行程がしばらく経過した後に形成された旋回流で
あることから、サイクル毎にほぼ同一の旋回流を得るこ
とができる。このため旋回流の違いもほとんど無くな
り、各サイクル毎に点火プラグに到達する燃料蒸気のタ
イミングは極めて安定化したものとなる。したがって、
前述したごとく、放電期間を長くしたり、放電を２回以
上行ったりしなくても、燃焼が安定化し、安定した出力
トルクを得ることができる。

【０１０８】請求項２記載の火花点火式内燃機関の筒内
旋回流調整装置においては、請求項１記載の構成に対し
て、前記内燃機関は、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を
噴射することで生じた混合気に点火プラグにより点火す
る筒内噴射火花点火式内燃機関であるとともに、前記内
燃機関の圧縮行程の内、燃料噴射前において、前記内燃
機関の燃焼室内の気体を、前記燃焼室とは別に設けられ
た空間へ向けて、前記気体の圧力と前記空間内の圧力と
の差に基づいて短時間流動させることとしている。この
ように特に筒内噴射における圧縮行程において燃料噴射
前に、前述した燃焼室内の気体の短時間流動を行うこと
で、請求項１に述べた作用効果を生じさせることができ
る。しかも、燃料が混合していない気体の一部を前記空
間に流出させるのみであるので、前記空間が内燃機関の
外部であっても浄化処理を必要とせずに排出できる。

【０１０９】請求項３記載の火花点火式内燃機関の筒内
旋回流調整装置においては、請求項２記載の構成に対し
て、圧縮行程において、一時的に、排気弁を開くことに
より、前記内燃機関の燃焼室内の気体を、排気ポート側
へ向けて、前記気体の圧力と前記排気ポート内の圧力と
の差に基づいて短時間流動させることとしている。この
ように燃焼室とは別に設けられた空間として、排気ポー
ト側の空間を設定し、排気弁を一時的に開くことによ
り、燃焼室内の気体を、排気ポート側へ向けて、前記気
体の圧力と排気ポート側の圧力との差に基づいて短時間
流動させることができる。このことにより、特別な装置
や空間を設けなくとも請求項２の作用効果を生じさせる
ことができる。

【０１１０】請求項４記載の火花点火式内燃機関の筒内
旋回流調整装置においては、請求項１〜３のいずれか記
載の構成に対して、前記旋回流の調整は、成層燃焼時に
行われることとしている。このことにより、特に成層燃
焼時の燃焼安定性を確保することが可能となり、請求項
１〜３のいずれかの作用効果を生じさせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１としての筒内噴射式内燃機関お
よびその燃焼制御装置の概略構成を表すブロック図。

【図２】 前記筒内噴射式内燃機関のシリンダヘッドの
横断面図。

【図３】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。

【図４】 実施の形態１における運転領域の説明図。

【図５】 実施の形態１におけるスロットル開度ＴＨＲ
ＯＴを設定するためのテーブルの説明図。

【図６】 実施の形態１における運転領域毎の燃料噴射
量および燃料噴射時期を示す説明図。

【図７】 実施の形態１における理論空燃比基本燃料噴
射量ＱＢＳを求めるためのマップの説明図。

【図８】 実施の形態１における運転領域Ｒ４にて旋回
流制御弁の目標開度ＯＰを設定するためのマップの説明
図。

【図９】 実施の形態１においてＥＣＵが実行する燃焼
制御処理のフローチャート。

【図１０】 実施の形態１においてＥＣＵが実行する燃
焼制御処理のフローチャート。

【図１１】 実施の形態１においてＥＣＵが実行する旋
回流制御弁の目標開度ＯＰ算出処理のフローチャート。

【図１２】 実施の形態１におけるリーン燃料噴射量Ｑ
Ｌを求めるためのマップの説明図。

【図１３】 実施の形態１における吸気弁駆動制御処理
のフローチャート。

【図１４】 実施の形態１における排気弁駆動制御処理
のフローチャート。

【図１５】 実施の形態１におけるバルブタイミング制
御のタイミングチャート。

【図１６】 実施の形態１における動作説明図。

【図１７】 実施の形態１における動作説明図。

【図１８】 実施の形態１における動作説明図。

【図１９】 実施の形態１における動作説明図。

【図２０】 実施の形態１における動作説明図。

【図２１】 他の実施の形態におけるバルブタイミング
制御のタイミングチャート。

【図２２】 他の実施の形態の構成説明図。

【符号の説明】

１…ガソリンエンジン、１ａ…シリンダ、２…シリンダ
ブロック、３…ピストン、３ａ…頂面、４…シリンダヘ
ッド、５…燃焼室、６ａ…第１吸気弁、６ｂ…第２吸気
弁、６ｃ，８ｃ…電磁駆動部、７ａ…第１吸気ポート、
７ｂ…第２吸気ポート、８ａ…第１排気弁、８ｂ…第２
排気弁、９ａ… 第１排気ポート、９ｂ…第２排気ポー
ト、１０…点火プラグ、１１…燃料噴射弁、１５…吸気
マニホールド、１５ａ…第１吸気通路、１５ｂ…第２吸
気通路、１６…サージタンク、１７…旋回流制御弁、１
８…シャフト、１９…モータ、１９ａ…ＳＣＶ開度セン
サ、２０…吸気ダクト、２１…エアクリーナ、２２…モ
ータ、２３…スロットル弁、２４…排気マニホルド、２
５…アクセルペダル、２６…アクセル開度センサ、２７
…上死点センサ、２８…クランク角センサ、３０…電子
制御ユニット（ＥＣＵ）、３１…双方向性バス、３２…
ＲＡＭ、３３…ＲＯＭ、３４…ＣＰＵ、３５…入力ポー
ト、３６…出力ポート、３７，３８…ＡＤ変換器、３９
…吸気圧センサ、４０…ＡＤ変換器、４１…空燃比セン
サ、４２…ＡＤ変換器、４５，４７，４９…駆動回路、
６０４…シリンダヘッド、６０５…燃焼室、６０６ａ，
６０６ｂ…吸気弁、６０７ａ，６０７ｂ…吸気ポート、
６０８ａ，６０８ｂ…排気弁、６０８ｄ…電磁駆動弁、
６０９…排気ポート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ａ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ ３０１Ｚ Ｆターム(参考） 3G023 AA01 AA03 AA18 AB03 AC05 AD03 AD07 AD09 AF01 AG01 3G084 AA03 BA05 BA15 BA21 DA00 DA10 EB08 EB11 FA10 FA11 FA17 FA26 FA38 3G092 AA01 AA06 AA10 DC01 DC06 DE03S DG08 EC01 FA15 HA05Z HA06Z HB02X HB02Z HD04Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA06 HA17 JA21 LA01 LA05 LB04 MA18 NC02 ND01 PA07Z PA11Z PB05A PB05Z PE03Z PF03Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の圧縮行程において、該内燃機
   関の燃焼室内の気体を、前記燃焼室とは別に設けられた
   空間へ向けて、前記気体の圧力と前記空間内の圧力との
   差に基づいて短時間流動させることにより、前記燃焼室
   内における前記気体の旋回流を調整することを特徴とす
   る火花点火式内燃機関の筒内旋回流調整装置。
2. 【請求項２】 前記内燃機関は、燃料噴射弁から燃焼室
   内に燃料を噴射することで生じた混合気に点火プラグに
   より点火する筒内噴射火花点火式内燃機関であるととも
   に、 前記内燃機関の圧縮行程の内、燃料噴射前において、前
   記内燃機関の燃焼室内の気体を、前記燃焼室とは別に設
   けられた空間へ向けて、前記気体の圧力と前記空間内の
   圧力との差に基づいて短時間流動させることを特徴とす
   る請求項１記載の火花点火式内燃機関の筒内旋回流調整
   装置。
3. 【請求項３】 圧縮行程において、一時的に、排気弁を
   開くことにより、前記内燃機関の燃焼室内の気体を、排
   気ポート側へ向けて、前記気体の圧力と前記排気ポート
   内の圧力との差に基づいて短時間流動させることを特徴
   とする請求項２記載の火花点火式内燃機関の筒内旋回流
   調整装置。
4. 【請求項４】 前記旋回流の調整は、成層燃焼時に行わ
   れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の火
   花点火式内燃機関の筒内旋回流調整装置。