JP2010163997A

JP2010163997A - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP2010163997A
Application number: JP2009007562A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakaune; 寛中畝; Naoki Yokoyama; 尚希横山; Masahiro Nakajima; 摩沙洋中嶋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: JP5324236B2

Abstract

【課題】吸気流制御のもとに、内燃機関の出力低下を招くことなく更なる燃料経済性、排気ガス性能の向上を図ること。
【解決手段】燃焼室２０内にスワール流を選択的に生成するスワール生成手段（スワール生成吸気ポート２２Ｃ）と、燃焼室２０内にタンブル流を選択的に生成するための吸気流制御弁９２とを設け、内燃機関の運転状態に応じてスワール生成とタンブル生成の双方を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、スワール流、タンブル流等の吸気流制御を行う内燃機関のための吸気装置に関する。

内燃機関の燃焼室内に、スワール流、タンブル流と呼ばれる気流の渦（吸気流）を生成することにより、燃焼室における混合気の燃焼を促進し、燃料経済性、排気ガス性能の向上を図ることは、従来より種々行われている。

スワール流の生成に関しては、気筒毎に二つの吸気ポートを設け、スワール流生成時には、そのうちの一方の吸気ポートを、吸気行程時を含んで閉弁状態に維持し、他方の吸気ポートより燃焼室内に流入する吸気によってスワール流を生成するものが知られている（例えば、特許文献１）。

タンブル流の生成に関しては、吸気流制御弁によって吸気ポートを流路断面で見て一方の側に絞り、燃焼室内に流入する吸気の流れを吸気ポートの一方の側に偏らせることによって燃焼室内にタンブル流を生成するものが知られている（例えば、特許文献２、３）。

特開平２−２６７３２２号公報特開２００５−１４００５１号公報特開２００８−３０３８０４号公報

しかしながら、従来の内燃機関は、スワール流による燃焼改善か、タンブル流による燃焼改善かの何れかであり、充填効率の低下やポンピングロスの増加による出力低下を抑えることを考慮すると、スワール流あるいはタンブル流だけでは、内燃機関の広い運転域に亘って燃焼促進を図ることができない。

このため、従来の内燃機関では、更なる燃料経済性、排気ガス性能の向上を図ることに限界がある。

本発明が解決しようとする課題は、吸気流制御のもとに、内燃機関の出力低下を招くことなく更なる燃料経済性、排気ガス性能の向上を図ることである。

本発明による内燃機関の吸気装置は、吸気系に設けられ燃焼室内にスワール流を選択的に生成するスワール生成手段と、前記吸気系に設けられ前記燃焼室内にタンブル流を選択的に生成するタンブル生成手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記スワール生成手段と前記タンブル生成手段の動作を制御する吸気流制御手段とを有する。

この吸気装置によれば、スワール流とタンブル流の双方の強さを内燃機関の運転状態に応じて各々可変調節することができ、燃焼室内の吸気流を広い運転域に亘って最適化することが可能になる。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、同一燃焼室に連通する二つの吸気ポートを有し、前記スワール生成手段は、前記二つの吸気ポートのうちの一方の吸気ポートを吸気行程時を含んで閉弁状態に維持し、他方の吸気ポートより燃焼室内に流入する吸気によってスワール流を生成する。

この吸気装置によれば、スワール生成のためにスワール制御弁を設ける必要がない。これにより、吸気効率が低下することがなく、しかも部品点数の削減を図ることができ、タンブル生成手段によるタンブル生成と干渉することもない。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、前記タンブル生成手段は、燃焼室内に流入する吸気の流れを吸気ポートの一方の側に偏らせる吸気流制御弁を含むものである。

この吸気装置によれば、簡単な構成で、スワール生成手段によるスワール生成と干渉することなくタンブル流を生成することができる。

更には、前記吸気流制御弁は、タンブル生成時には前記吸気ポートを流路断面で見て一方の側に絞る絞り位置に位置し、タンブル流を生成しない時には前記吸気ポートを絞ることなく当該吸気ポートの内壁に沿った退避位置に位置するフラッパ弁により構成されていてよい。これにより、退避位置にある吸気流制御弁が吸気抵抗になることがない。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、運転状態に応じて燃焼モードを成層燃焼モードと均一燃焼モードとに切り替え設定する可変燃焼モード型の内燃機関に適用される吸気装置であって、前記吸気流制御手段は、成層燃焼モード時には前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にし、均一燃焼モード時には前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にする。なお、非スワール生成とは、スワール流を生成しない状態を云う。

この吸気装置によれば、内燃機関の燃焼モードに応じてスワール生成が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、運転状態に応じて燃焼モードを成層燃焼モードと均一燃焼モードとに切り替え設定する可変燃焼モード型の内燃機関に適用される吸気装置であって、前記吸気流制御手段は、均一燃焼モード時には前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、成層燃焼モード時には前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする。

この吸気装置によれば、内燃機関の燃焼モードに応じてタンブル生成が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、運転状態に応じて燃焼モードを強成層燃焼モードと弱成層燃焼モードと均一燃焼モードとに切り替え設定する可変燃焼モード型の内燃機関に適用される吸気装置であって、前記吸気流制御手段は、強成層燃焼モード時には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にして前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にし、弱成層燃焼モード時には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共に前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、均一燃焼モード時には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にして前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする。

この吸気装置によれば、内燃機関の燃焼モードに応じてスワール生成とタンブル生成の双方が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、前記吸気流制御手段は、内燃機関の回転数を示す情報を入力し、前記回転数が第１の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共に前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記回転数が前記第１の所定値以上で、前記第１の所定値より高い第２の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にして前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にし、前記回転数が前記第２の所定値以上で、前記第２の所定値より高い第３の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にして前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記回転数が前記第３の所定値以上の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にすると共に前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする。

この吸気装置によれば、内燃機関の回転数に応じてスワール生成とタンブル生成の双方が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。

本発明による内燃機関の吸気装置は、好ましくは、前記吸気流制御手段は、内燃機関の負荷を示す情報を入力し、前記負荷が第１の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共に前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記負荷が前記第１の所定値以上で、前記第１の所定値より大きい第２の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にして前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にし、前記負荷が前記第２の所定値以上で、前記第２の所定値より大きい第３の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にして前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記負荷が前記第３の所定値以上の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にすると共に前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする。

この吸気装置によれば、内燃機関の負荷に応じてスワール生成とタンブル生成の双方が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。

本発明による内燃機関の吸気装置によれば、スワール流とタンブル流の双方の強さを内燃機関の運転状態に応じて各々可変調節することができる。このことにより、燃焼室内の吸気流を広い運転域に亘って最適化することができ、燃焼改善と吸気効率の向上を両立することができる。

本発明による吸気装置を適用された内燃機関の一つの実施例を示す縦断面図。図１のＩＩ−ＩＩ矢視図。本実施例による内燃機関の吸気側動弁装置の要部を示す部分断面図。本発明による内燃機関の吸気装置の制御系の一つの実施例を示すブロック図。本発明による内燃機関の吸気装置の実施例１の動作フローを示すブロック図。本発明による内燃機関の吸気装置の実施例２の動作フローを示すブロック図。本発明による内燃機関の吸気装置の実施例３の動作フローを示すブロック図。

以下に、本発明による内燃機関の吸気装置の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１〜図３は、本発明による吸気装置を適用された直接噴射式（筒内噴射式）内燃機関の一つの実施例を示している。

内燃機関（以下、エンジンと云う）１０は、シリンダボア１２を形成されたシリンダブロック１４と、シリンダボア１２の上端を閉じるようにシリンダブロック１４に結合されたシリンダヘッド１６とを有する。シリンダボア１２にはピストン１８が往復動可能に設けられている。ピストン１８はシリンダヘッド１６との間に燃焼室２０を画定している。多気筒エンジンでは、複数個のシリンダボア１２と、シリンダボア１２毎の複数個のピストン１８によって複数個の燃焼室２０が構成される。シリンダヘッド１６には燃焼室２０毎に吸気ポート２２と排気ポート２４とが形成されている。

吸気ポート２２は、集合部２２Ａと、集合部２２Ａより二股分岐して各々燃焼室２０に連通するストレート吸気ポート２２Ｂとスワール生成吸気ポート２２Ｃとにより構成されている。ストレート吸気ポート２２Ｂは略直線状に延びて燃焼室２０に開口している。スワール生成吸気ポート２２Ｃは螺旋状に曲成されて燃焼室２０に開口している。

排気ポート２４は、集合部２４Ａと、集合部２４Ａより二股分岐して各々燃焼室２０に連通する二つのストレート排気ポート２４Ｂ、２４Ｃとにより構成されている。

シリンダヘッド１６には、ストレート吸気ポート２２Ｂ、スワール生成吸気ポート２２Ｃの各々の燃焼室２０に対する開口端を個別に開閉する吸気弁２６、２８と、ストレート排気ポート２４Ｂ、２４Ｃの各々の燃焼室２０に対する開口端を個別に開閉する排気弁３０、３２とが取り付けられている。吸気弁２６、２８、排気弁３０、３２は、各々個別の弁ばね３４により閉弁方向に付勢されている。ここで、吸気弁２６はストレート吸気ポート２２Ｂを開閉し、吸気弁２８はスワール生成吸気ポート２２Ｃを開閉するものとする。

シリンダヘッド１６には、吸気弁２６、２８を開弁駆動するロッカアーム式の吸気側動弁装置３６と、排気弁３０、３２を開弁駆動するロッカアーム式の排気側動弁装置３８とが設けられている。また、シリンダヘッド１６には、燃焼室２０内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁４０が取り付けられている。更に、ガソリンエンジンの場合には、シリンダヘッド１６に点火プラグ（図示省略）が取り付けられる。

吸気側動弁装置３６は、スワール生成手段を組み込まれたものであり、シリンダヘッド１６に取り付けられたロッカアーム軸４２と、シリンダヘッド１６に回転可能に取り付けられたカム軸４４とを有する。

ロッカアーム軸４２には、吸気弁２６を開弁駆動するストレート側ロッカアーム４６と、吸気弁２８を開弁駆動するスワール生成側ロッカアーム４８と、フリーロッカアーム５０とが各々個別に揺動可能に取り付けられている。

カム軸４４には、ストレート側ロッカアーム４６に摺接する休止用カム５２と、スワール生成側ロッカアーム４８に摺接する低速用カム５４と、フリーロッカアーム５０に摺接する高速用カム５６とが形成されている。休止用カム５２は、吸気弁２６の固着防止のために吸気弁２６を極く僅かな弁リフト量をもって開弁させるだけで、吸気弁２６を実質的に閉じたままの休止状態にするカム形状を有する。なお、休止用カム５２は、吸気弁２６の弁リフト量がゼロとなるカム形状のものであってもよい。休止用カム５２は低速用カム５４は、吸気弁２６、２８を低速運転時に適した比較的小さい弁リフト量（開弁量）をもって開弁させるカム形状を有する。高速用カム５６は、吸気弁２６、２８を高速運転時に適した比較的大きい弁リフト量（開弁量）をもって開弁させるカム形状を有する。

ストレート側ロッカアーム４６とスワール生成側ロッカアーム４８との間には、当該両者を選択的に一体連結する油圧式の低速側連結装置５８が構成されている。低速側連結装置５８は、ストレート側ロッカアーム４６に形成されたピストン室６０と、ピストン室６０に往復動可能に設けられたピストン６２と、ストレート側ロッカアーム４６に形成された油圧室６４と、スワール生成側ロッカアーム４８に形成されてピストン６２を抜き差し自在に受け入れるピストン受入室６６と、スワール生成側ロッカアーム４８に設けられたピストン戻し部材６８およびピストン戻し部材６８をストレート側ロッカアーム４６側に付勢する戻しばね７０とにより構成されている。

低速側連結装置５８は、油圧室６４がドレン解放されている状態では、戻しばね７０によって付勢されたピストン戻し部材６８によりピストン６２がピストン受入室６６より抜け出すことにより、ストレート側ロッカアーム４６とスワール生成側ロッカアーム４８とを切り離して両ロッカアームが個別に揺動できる状態とする。これに対し、所定値以上の油圧が油圧室６４に導入されると、ピストン６２が戻しばね７０のばね力に抗してピストン戻し部材６８を押しながらピストン受入室６６に進入することにより、ストレート側ロッカアーム４６とスワール生成側ロッカアーム４８とが互いに連結され、両ロッカアームが一体的に揺動する状態になる。

ストレート側ロッカアーム４６とフリーロッカアーム５０との間には、当該両者を選択的に一体連結する油圧式の高速側連結装置７２が構成されている。高速側連結装置７２は、ストレート側ロッカアーム４６に形成されたもう一つのピストン室７４と、ピストン室７４に往復動可能に設けられたピストン７６と、ストレート側ロッカアーム４６に形成されたもう一つの油圧室７８と、フリーロッカアーム５０に形成されてピストン７６を抜き差し自在に受け入れるピストン受入室８０と、フリーロッカアーム５０に設けられたピストン戻し部材８２およびピストン戻し部材８２をストレート側ロッカアーム４６側に付勢する戻しばね８４とにより構成されている。

高速側連結装置７２は、油圧室７８がドレン解放されている状態では、戻しばね８４によって付勢されたピストン戻し部材８２によりピストン７６がピストン受入室８０より抜け出すことにより、ストレート側ロッカアーム４６とフリーロッカアーム５０とを切り離して両ロッカアームが個別に揺動できる状態とする。これに対し、所定値以上の油圧が油圧室７８に導入されると、ピストン７６が戻しばね８４のばね力に抗してピストン戻し部材８２を押しながらピストン受入室８０に進入することにより、ストレート側ロッカアーム４６とフリーロッカアーム５０とが互いに連結され、両ロッカアームが一体的に揺動する状態になる。

ロッカアーム軸４２は、中空軸により構成されていて中空部による油路８６を有する。油路８６は、ロッカアーム軸４２に形成されたポート８８によって低速側連結装置５８の油圧室６４に連通し、ロッカアーム軸４２に形成されたもう一つのポート９０によって高速側連結装置７２の油圧室７８に連通している。

高速側連結装置７２の戻しばね８４のばね力は、低速側連結装置５８の戻しばね７０のばね力より大きい値に設定されている。これにより、油路８６に第１の油圧値の油圧が供給されると、低速側連結装置５８だけが連結状態になり、油路８６に第１の油圧値より高い第２の油圧値の油圧が供給されると、低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方が連結状態になる。

油路８６がドレン解放されている場合には、低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方が非連結状態であることにより、ストレート側ロッカアーム４６は休止用カム５２によって揺動駆動され、スワール生成側ロッカアーム４８は低速用カム５４によって揺動駆動される。これにより、ドレン解放時には、吸気弁２６が吸気行程時を含めて実質的に閉弁状態を保つことになり、ストレート吸気ポート２２Ｂは吸気行程時を含んで閉られた状態を維持し、スワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８だけが低速用カム５４により比較的小さい弁リフト量をもって開弁駆動され、燃焼室２０に対する吸気の導入が実質的にスワール生成吸気ポート２２Ｃのみによって行われる。この吸気により、燃焼室２０内に、シリンダボア軸線回りに旋回する比較的強いスワール流が生成される。

油路８６に第１の油圧値の油圧が供給されると、低速側連結装置５８だけが連結状態になることにより、ストレート側ロッカアーム４６とスワール生成側ロッカアーム４８とが連結され、スワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８に加えてストレート吸気ポート２２Ｂの吸気弁２６も低速用カム５４により比較的小さい弁リフト量をもって開弁駆動され、燃焼室２０に対する吸気の導入がストレート吸気ポート２２Ｂとスワール生成吸気ポート２２Ｃの双方によって行われる。この吸気では燃焼室２０内にスワール流が生成されない。この状態を非スワール流生成と云う。

油路８６に第１の油圧値より高い第２の油圧値の油圧が供給されると、低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方が連結状態になり、ストレート吸気ポート２２Ｂの吸気弁２６とスワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８が共に高速用カム５６により比較的大きい弁リフト量をもって開弁駆動され、燃焼室２０に対する吸気の導入がストレート吸気ポート２２Ｂとスワール生成吸気ポート２２Ｃの双方によって行われる。この吸気でも燃焼室２０にスワール流が生成されない非スワール流生成の状態になる。

上述の如く、ダブル吸気ポートの片側を選択的に休止させることにより、スワール生成を行うから、スワール生成のためにスワール制御弁を吸気ポート内に別途設ける必要がない。これにより、吸気効率が低下することがなく、しかも部品点数の削減を図ることができる。

吸気ポート２２の集合部２２Ａには、タンブル生成手段をなす吸気流制御弁９２が設けられている。吸気流制御弁９２は、フラッパ弁であって一端部を弁軸９４によってシリンダベッド１６より回動可能に支持され、図１に実線により示されているように、集合部２２Ａを流路断面で見て一方の側に絞る絞り位置、つまりタンブル生成位置と、図１に仮想線により示されているように、集合部２２Ａに形成された弁収容凹部２２Ｄに収容され、吸気ポートを絞ることなく集合部２２Ａの内壁に沿う退避位置との間を回動移動する。これにより、退避位置にある吸気流制御弁９２が吸気抵抗になることがない。

本実施例では、弁軸９４は集合部２２Ａの底部側にあり、吸気流制御弁９２は弁軸９４の位置より吸気ポート２２を流れる吸気の流れで見て下流側に延在しているので、吸気流制御弁９２がタンブル生成位置にあると、吸気は、吸気流制御弁９２に案内されて集合部２２Ａの上側へ流れ、集合部２２Ａの上側にできる絞り部２２Ｅを通り、専ら集合部２２Ａ、ストレート吸気ポート２２Ｂ、スワール生成吸気ポート２２Ｃの上側の壁面に沿って偏って流れ、シリンダボア軸線方向の速度成分を多く含んで燃焼室２０に流入する。これにより、燃焼室２０内に、縦旋回流れであるタンブル流が生成される。

これに対し、吸気流制御弁９２が退避位置にある状態では、集合部２２Ａが流路断面で見て一方の側に絞らることがなく、燃焼室２０内にタンブル流が生成されない。この状態を非タンブル流生成と云う。

上述の構成によれば、吸気流制御弁９２による簡単な構成で、片側ポート休止によるスワール生成と相互に干渉することなく、タンブル流が良好に生成される。

弁軸９４には、吸気流制御弁９２をタンブル生成位置と退避位置との間に駆動する電動アクチュエータ９６が駆動連結されている。

次に、本実施例による吸気装置の制御系について、図４参照して説明する。

本制御系は、低速側連結装置５８、高速側連結装置７２の油圧室６４、７８に対する油圧の給排を制御する電気・油圧制御部１００と、電気・油圧制御部１００と電動アクチュエータ９６の制御指令を出力する吸気流制御装置１０２とを含む。

電気・油圧制御部１００は、吸気流制御装置１０２よりの制御指令により、ドレン解放と、第１の油圧値による油圧供給と、第２の油圧値による油圧供給のうちの何れか一つの状態を選択的に取るものである。

吸気流制御装置１０２は、マイクロコンピュータを含む電子制御式のものであり、エンジン１０の運転状態を示す情報として、エンジン１０の燃焼モードを示す情報、エンジン回転数を示す情報、エンジン負荷を示す情報、例えば、スロットル開度、アクセルペダル踏み込み量、吸気圧力あるいは燃料噴射を示す情報を入力し、これらより分かるエンジン１０の運転状態に応じて電気・油圧制御部１００と電動アクチュエータ９６へ制御指令を出力し、前述の片側ポート休止によるスワール生成手段の動作と、タンブル生成手段である吸気流制御弁９２の動作を制御する。

これにより、スワール流とタンブル流の双方の強さをエンジン１０の運転状態に応じて各々可変調節することができ、燃焼室１０内の吸気流を広い運転域に亘って最適化することができる。

吸気流制御装置１０２は、予め設定された制御則に従って、電気・油圧制御部１００と電動アクチュエータ９６へ制御指令するものであり、以下に、実施例１〜３について、図５〜図７を参照して説明する。
（実施例１）

実施例１は、運転状態に応じて燃焼モードを、強成層燃焼モードと、弱成層燃焼モードと、均一燃焼モードとに切り替え設定する可変燃焼モード型の内燃機関に適用される実施の形態であり、その詳細を図５を参照して説明する。

まず、強成層燃焼モード時であるか否かを判別する（ステップＳ１０）。強成層燃焼モード時であれば、圧縮行程時に燃料噴射弁３６によって筒内噴射を行う燃料噴射制御状態とし（ステップＳ１１）、スワール生成手段をスワール生成のオン状態にしてタンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする（ステップＳ１２）。

つまり、低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方を非連結状態とし、スワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８だけが低速用カム５４により比較的小さい弁リフト量をもって開弁駆動されて燃焼室２０に対する吸気の導入が実質的にスワール生成吸気ポート２２Ｃのみによって行われるようにし、吸気流制御弁９２を退避位置に位置させる。

これにより、スワール流生成、タンブル流停止の状態が得られ、強いスワール流のもとに強成層燃焼が行われる。

強成層燃焼モード時でない場合には、次に弱成層燃焼モード時であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。弱成層燃焼モード時であれば、吸気行程後期あるいは圧縮行程前期時に燃料噴射弁３６によって筒内噴射を行う燃料噴射制御状態とし（ステップＳ１４）、スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共にタンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする（ステップＳ１５）。

つまり、低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方を非連結状態とし、スワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８だけが低速用カム５４により比較的小さい弁リフト量をもって開弁駆動されて燃焼室２０に対する吸気の導入が実質的にスワール生成吸気ポート２２Ｃのみによって行われるようにし、吸気流制御弁９２をタンブル生成位置に位置させる。

これにより、スワール流生成、タンブル流生成の状態が得られ、タンブル流によって弱められたスワール流のもとに弱成層燃焼が行われる。

弱成層燃焼モード時でない場合には、次に均一燃焼モード時であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。均一燃焼モード時であれば、吸気行程に燃料噴射弁３６によって筒内噴射を行う燃料噴射制御状態とし（ステップＳ１７）、スワール生成手段をスワール非生成のオフ状態にし、タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする（ステップＳ１８）。

つまり、低速側連結装置５８を連結状態、あるいは低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方を連結状態とし、ストレート吸気ポート２２Ｂの吸気弁２６とスワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８が低速用カム５４あるいは高速用カム５６により開弁駆動されて燃焼室２０に対する吸気の導入がストレート吸気ポート２２Ｂとスワール生成吸気ポート２２Ｃの双方によって行われるようにし、吸気流制御弁９２をタンブル生成位置に位置させる。

これにより、スワール流停止、タンブル流生成の状態が得られ、タンブル流のもとに均一燃焼が行われる。

この吸気流制御によれば、エンジンの燃焼モードに応じてスワール生成とタンブル生成の双方が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。なお、実施例１において、弱成層燃焼モードを省略することもできる。
（実施例２）

実施例２は、エンジン回転数に応じて吸気流制御を行う実施の形態であり、その詳細を図６を参照して説明する。

まず、エンジン回転数Ｎｅが第１の所定値Ｎｅ１未満であるか否かを判別する（ステップＳ２０）。エンジン回転数Ｎｅが第１の所定値Ｎｅ１未満であれば、スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共にタンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする（ステップＳ２１）。

これにより、スワール流生成、タンブル流生成の状態が得られ、タンブル流によってスワール流が弱められ、弱成層燃焼に適した吸気流状態になる。

エンジン回転数Ｎｅが第１の所定値Ｎｅ１未満でない場合には、次に、エンジン回転数Ｎｅが第１の所定値Ｎｅ１以上で、第１の所定値Ｎｅ１より高い第２の所定値Ｎｅ２未満であるか否かを判別する（ステップＳ２２）。エンジン回転数Ｎｅが第１の所定値Ｎｅ１以上で、第２の所定値Ｎｅ２未満であれば、スワール生成手段をスワール生成のオン状態にし、タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする（ステップＳ２３）。

これにより、スワール流生成、タンブル流停止の状態が得られ、強いスワール流のもとに強成層燃焼に適した吸気流状態になる。

エンジン回転数Ｎｅが第１の所定値Ｎｅ１以上で、第２の所定値Ｎｅ２未満でない場合には、次に、エンジン回転数Ｎｅが第２の所定値Ｎｅ２以上で、第２の所定値Ｎｅ２より更に高い第３の所定値Ｎｅ３未満であるか否かを判別する（ステップＳ２４）。エンジン回転数Ｎｅが第２の所定値Ｎｅ２以上で、第３の所定値Ｎｅ３未満であれば、スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にし、タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする（ステップＳ２５）。

つまり、低速側連結装置５８を連結状態を連結状態とし、ストレート吸気ポート２２Ｂの吸気弁２６とスワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８が低速用カム５４により開弁駆動されて燃焼室２０に対する吸気の導入がストレート吸気ポート２２Ｂとスワール生成吸気ポート２２Ｃの双方によって行われるようにし、吸気流制御弁９２をタンブル生成位置に位置させる。

これにより、スワール流停止、タンブル流生成の状態が得られ、タンブル流のもとに均一燃焼に適した吸気流状態になる。

エンジン回転数Ｎｅが第３の所定値Ｎｅ３以上であれば、低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方を連結状態とし、ストレート吸気ポート２２Ｂの吸気弁２６とスワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８が低速用カム５４あるいは高速用カム５６により開弁駆動されて燃焼室２０に対する吸気の導入がストレート吸気ポート２２Ｂとスワール生成吸気ポート２２Ｃの双方によって行われるようにし、吸気流制御弁９２を退避位置に位置させる（ステップＳ２６）。

これにより、スワール流停止、タンブル流停止の状態が得られ、高い吸気効率のもとに高出力の均一燃焼が行われる。

この吸気流制御によれば、エンジン回転数に応じてスワール生成とタンブル生成の双方が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。
（実施例３）

実施例３は、エンジン負荷に応じて吸気流制御を行う実施の形態であり、その詳細を図７を参照して説明する。

まず、エンジン負荷Ｌが第１の所定値Ｌ１未満であるか否かを判別する（ステップＳ３０）。エンジン負荷Ｌが第１の所定値Ｌ１未満であれば、スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共にタンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする（ステップＳ３１）。

エンジン負荷Ｌが第１の所定値Ｌ１未満でない場合には、次に、エンジン負荷Ｌが第１の所定値Ｌ１以上で、第１の所定値Ｌ１より大きい第２の所定値Ｌ２未満であるか否かを判別する（ステップＳ３２）。エンジン負荷Ｌが第１の所定値Ｌ１以上で、第２の所定値Ｌ２未満であれば、スワール生成手段をスワール生成のオン状態にし、タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする（ステップＳ３３）。

エンジン負荷Ｌが第１の所定値Ｌ１以上で、高い第２の所定値Ｌ２未満でない場合には、次に、エンジン負荷Ｌが第２の所定値Ｌ２以上で、第２の所定値Ｌ２より更に大きい第３の所定値Ｌ３未満であるか否かを判別する（ステップＳ３４）。エンジン負荷Ｌが第２の所定値Ｌ２以上で、第３の所定値Ｌ３未満であれば、スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にし、タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする（ステップＳ３５）。

エンジン負荷Ｌが第３の所定値Ｌ３以上であれば、低速側連結装置５８と高速側連結装置７２の双方を連結状態とし、ストレート吸気ポート２２Ｂの吸気弁２６とスワール生成吸気ポート２２Ｃの吸気弁２８が低速用カム５４あるいは高速用カム５６により開弁駆動されて燃焼室２０に対する吸気の導入がストレート吸気ポート２２Ｂとスワール生成吸気ポート２２Ｃの双方によって行われるようにし、吸気流制御弁９２を退避位置に位置させる（ステップＳ３６）。

この吸気流制御によれば、エンジン回転数に応じてスワール生成とタンブル生成の双方が燃焼改善と吸気効率に関して最適化される。

１０内燃機関（エンジン）
２０燃焼室
２２吸気ポート
２２Ａ集合部
２２Ｂストレート吸気ポート
２２Ｃスワール生成吸気ポート
２４排気ポート
２６、２８吸気弁
３０、３２排気弁
３６吸気側動弁装置
３８排気側動弁装置
４０燃料噴射弁
４２ロッカアーム軸
４４カム軸
４６ストレート側ロッカアーム
４８スワール生成側ロッカアーム
５０フリーロッカアーム
５２休止用カム
５４低速用カム
５６高速用カム
５８低速側連結装置
７２高速側連結装置
９２吸気流制御弁
９６電動アクチュエータ
１００電気・油圧制御部
１０２吸気流制御装置

Claims

吸気系に設けられ燃焼室内にスワール流を選択的に生成するスワール生成手段と、
前記吸気系に設けられ前記燃焼室内にタンブル流を選択的に生成するタンブル生成手段と、
内燃機関の運転状態に応じて前記スワール生成手段と前記タンブル生成手段の動作を制御する吸気流制御手段と、
を有する内燃機関の吸気装置。
同一燃焼室に連通する二つの吸気ポートを有し、
前記スワール生成手段は、前記二つの吸気ポートのうちの一方の吸気ポートを吸気行程時を含んで閉弁状態に維持し、他方の吸気ポートより燃焼室内に流入する吸気によってスワール流を生成するものである請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
前記タンブル生成手段は、燃焼室内に流入する吸気の流れを吸気ポートの一方の側に偏らせる吸気流制御弁を含むものである請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
前記吸気流制御弁は、タンブル生成時には前記吸気ポートを流路断面で見て一方の側に絞る絞り位置に位置し、タンブル流を生成しない時には前記吸気ポートを絞ることなく当該吸気ポートの内壁に沿った退避位置に位置するフラッパ弁により構成されている請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
運転状態に応じて燃焼モードを成層燃焼モードと均一燃焼モードとに切り替え設定する可変燃焼モード型の内燃機関に適用される吸気装置であって、
前記吸気流制御手段は、成層燃焼モード時には前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にし、均一燃焼モード時には前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
運転状態に応じて燃焼モードを成層燃焼モードと均一燃焼モードとに切り替え設定する可変燃焼モード型の内燃機関に適用される吸気装置であって、
前記吸気流制御手段は、均一燃焼モード時には前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、成層燃焼モード時には前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする請求項１から５の何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
運転状態に応じて燃焼モードを強成層燃焼モードと弱成層燃焼モードと均一燃焼モードとに切り替え設定する可変燃焼モード型の内燃機関に適用される吸気装置であって、
前記吸気流制御手段は、強成層燃焼モード時には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にして前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にし、弱成層燃焼モード時には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共に前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、均一燃焼モード時には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にして前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
前記吸気流制御手段は、内燃機関の回転数を示す情報を入力し、前記回転数が第１の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共に前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記回転数が前記第１の所定値以上で、前記第１の所定値より高い第２の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にして前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にし、前記回転数が前記第２の所定値以上で、前記第２の所定値より高い第３の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にして前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記回転数が前記第３の所定値以上の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にすると共に前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
前記吸気流制御手段は、内燃機関の負荷を示す情報を入力し、前記負荷が第１の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にすると共に前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記負荷が前記第１の所定値以上で、前記第１の所定値より大きい第２の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段をスワール生成のオン状態にして前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にし、前記負荷が前記第２の所定値以上で、前記第２の所定値より大きい第３の所定値未満の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にして前記タンブル生成手段をタンブル生成のオン状態にし、前記負荷が前記第３の所定値以上の場合には、前記スワール生成手段を非スワール生成のオフ状態にすると共に前記タンブル生成手段を非タンブル生成のオフ状態にする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。