JP2016200019A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路にプラズマアクチュエータが設けられた火花点火式の内燃機関において、失火を抑制しつつ、該プラズマアクチュエータで燃焼室への気体の流れを強化する。
【解決手段】本発明の一態様の内燃機関は、吸気ポートに設けられた第１群のプラズマアクチュエータＬ１、Ｒ１および第２群のプラズマアクチュエータと、該第１群のプラズマアクチュエータＬ１、Ｒ１と該第２群のプラズマアクチュエータとの各作動を制御する制御装置４０とを備える。該第１群のプラズマアクチュエータは該第２群のプラズマアクチュエータよりも前記点火プラグ寄りに配置されている。制御装置は、所定運転領域において、吸気通路から前記燃焼室への気体の流れを強化するように該第２群のプラズマアクチュエータを作動させ、かつ、該燃焼室への気体の流れを抑制するように該第１群のプラズマアクチュエータを作動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に係り、特に、吸気通路にプラズマアクチュエータを設けた火花点火式の内燃機関に関する。

特許文献１は、気体が流通する内燃機関の吸気通路内にプラズマアクチュエータを設けることを開示する。プラズマアクチュエータは、吸気通路内に露出した表面電極と、この表面電極に対して誘電体を挟んで吸気通路の外部に配置される裏面電極とを有し、吸気通路の気体の流れを加速または増速させるように、これら２つの電極間に交流電圧が印加される。特許文献１は、このプラズマアクチュエータが、スワール流の強化や、タンブル流の強化に適用された具体例を開示する。

特開２０１２−１８０７９９号公報

特許文献１に記載のように、プラズマアクチュエータはスワール流の強化や、タンブル流の強化に用いられることができる。しかし、特許文献１は燃焼室でのそのような流れの強化に向けられているが、燃焼室での燃焼に関して問題点を有する。

点火プラグを備える内燃機関では、単に燃焼室での流れが強化されると、点火プラグでの点火がその流れにより悪影響を受けることが懸念される。例えば、燃焼室での気体の流れが強すぎ、点火プラグの周囲に強い気流の乱れが生じると、混合気（または燃料）への点火が好適に行われず、失火することが懸念される。

そこで、本発明の一の目的は、吸気通路にプラズマアクチュエータが設けられた火花点火式の内燃機関において、失火を抑制しつつ、該プラズマアクチュエータで燃焼室への気体の流れを強化することにある。

本発明の一態様によれば、
点火プラグが設けられた内燃機関において、
吸気ポートに設けられた第１群のプラズマアクチュエータおよび第２群のプラズマアクチュエータと、
該第１群のプラズマアクチュエータと該第２群のプラズマアクチュエータとの各作動を制御する制御装置と
を備え、
該第１群のプラズマアクチュエータは該第２群のプラズマアクチュエータよりも前記点火プラグ寄りに配置されていて、
前記制御装置は、所定運転領域において、前記吸気ポートから前記燃焼室への気体の流れを強化するように該第２群のプラズマアクチュエータを作動させ、かつ、該燃焼室への気体の流れを抑制するように該第１群のプラズマアクチュエータを作動させる、
内燃機関
が提供される。

本発明の上記一態様によれば、所定運転領域において、第２群のプラズマアクチュエータが吸気ポートから燃焼室への吸気の流れを強化するように作動され、そのとき、該第２群のプラズマアクチュエータよりも点火プラグ寄りに配置されている第１群のプラズマアクチュエータが燃焼室への気体の流れを抑制するように作動される。したがって、第２群のプラズマアクチュエータの作動により燃焼室への気体の流れが強化されるが、第１群のプラズマアクチュエータの作動により点火プラグ周囲の気体の流れが緩和される。よって、本発明の上記一態様によれば、所定運転領域において、燃焼室への気体の流れを強化しつつ、点火プラグによる点火を好適に生じさせることができるという、優れた効果が発揮される。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の概念図である。 吸排気ポートと点火プラグとの関係を示し、第１実施形態におけるプラズマアクチュエータの作用効果を説明するための図である。 吸気ポートに設けられたプラズマアクチュエータの配置を示す模式図である。 プラズマアクチュエータの構成を示す概念図である。 第１実施形態におけるプラズマアクチュエータの制御用の運転領域マップである。 第１実施形態におけるプラズマアクチュエータの作動を、吸入空気流量に対して示す図であり、（ａ）は左側吸気ポートのプラズマアクチュエータに関する図であり、（ｂ）は右側吸気ポートのプラズマアクチュエータに関する図である。 第１実施形態の、プラズマアクチュエータの制御フローチャートである。 第２実施形態における、プラズマアクチュエータの作動によるタンブル流を示す模式図である。 第２実施形態におけるプラズマアクチュエータの作動を、吸入空気流量に対して示す図であり、（ａ）は左側吸気ポートのプラズマアクチュエータに関する図であり、（ｂ）は右側吸気ポートのプラズマアクチュエータに関する図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。

まず、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態の内燃機関１の概念図を図１に示す。本第１実施形態のエンジン（内燃機関）１０は、筒内噴射形式の火花点火式内燃機関である。図１は、１つの気筒（シリンダ）１２の燃焼室１４周りに関する概念図である。なお、本発明は、筒内噴射形式の内燃機関に適用されることに限定されず、吸気通路に燃料を噴射する形式の内燃機関に適用されてもよく、また、気筒数、気筒配列を問わない。

エンジン１０において、吸気口から吸入された空気（吸気）は、エアクリーナを介して吸気通路１６に導入される。吸気通路１６は、主として、吸気管、サージタンク、吸気マニホルド１８、およびシリンダヘッド１９に形成された吸気ポート２０により区画形成されている。空気は、吸気管の途中に設けられたスロットルバルブの開度によりその流量が調整されつつ、サージタンクに流入し、各気筒１２に対応して分岐形成された吸気マニホルド１８に分流し、さらに吸気ポート２０に流入し、吸気バルブ２２を介して燃焼室１４に流入する。スロットルバルブの開度は、運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み込み量に対応するように、スロットルアクチュエータによって調整される。このように、スロットルバルブは、その開閉動作を電子的に制御できる吸気絞り弁である。

燃焼室１４に燃料を直接噴射可能に、燃料噴射弁２４が配設されている。燃料噴射弁２４により噴射された燃料は、イグニッションコイル２６への制御により作動される点火プラグ２８が上部中央に配設された燃焼室１４で空気と混合する。

各気筒１２の燃焼室１４で、混合気は点火プラグ２８により点火される。その点火により生じた火炎が混合気の全体に次第に伝播し、混合気は燃焼する。燃焼により生じたガスすなわち排気ガスは、排気バルブ３０を介して、排気通路３２に排出される。シリンダヘッド１９に形成された排気ポート３４、排気マニホルド３５と共に排気通路３２を区画形成する排気管の途中に配設された触媒コンバータを通過することで、排気ガスは浄化されて、大気中に排出される。

エンジン１０では、各気筒に対して２つの吸気ポート２０および２つの排気ポート３４が設けられている。図２に、これら吸気ポート２０および排気ポート３４の配置を示す。２つの吸気ポート２０は、点火プラグ２８を挟んで左右の位置に配置されている。以下では、２つの吸気ポート２０のうち、図２において右側の吸気ポート（以下、右側吸気ポートと称し得る）に符号「２０Ｒ」を付し、図２において左側の吸気ポート（以下、左側吸気ポートと称し得る）に符号「２０Ｌ」を付す。

燃料噴射制御、点火制御等を行うために、エンジン１０には電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）４０が備えられている。ＥＣＵ４０は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）と、種々のプログラムやデータを記録する記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）と、入力インターフェイス回路と、出力インターフェイス回路とを備える。入力インターフェイス回路には、エンジン１０の回転速度（回転数）を検出するためのエンジン回転速度センサ４４や、エンジン１０の負荷を検出するためのエンジン負荷センサ４６などが電気配線を介して接続されている。エンジン回転速度センサとして４４は、連接棒を介してピストン５０が連結されているクランクシャフトのクランク回転信号を検出するためのクランクポジションセンサを用いることができる。エンジン負荷センサとしては、スロットルバルブよりも下流側の吸気圧を検出するための吸気圧センサ、スロットルバルブの開度を検出するためのスロットルポジションセンサおよびはアクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサの少なくとも１つを用いることができる。なお、図示しないが、入力インターフェイス回路には、エンジン１０の冷却水の温度（冷却水温）を検出するための水温センサ、触媒コンバータの上流側の空燃比センサも接続されている。そして、ＥＣＵ４０の出力インターフェイス回路は、燃料噴射弁２４、イグナイタを内蔵したイグニッションコイル２６、そして、スロットルアクチュエータなどに接続されていて、上記各種センサ等からの出力信号に基づいて得られたデータに基づき、ＥＣＵ４０はそれらを制御する。なお、後述するように、ＥＣＵ４０は電源装置７０にも接続されていて、該電源装置７０の作動をも制御する（よって、ＥＣＵ４０は後述するプラズマアクチュエータ６０の作動を制御する）。したがって、ＥＣＵ４０は、プラズマアクチュエータの作動を制御する制御装置でもある。

上記構成を有するエンジン１０は、さらに、吸気通路１６から燃焼室への気体（吸気）の流れを制御するために、プラズマアクチュエータ６０を備える。プラズマアクチュエータ６０は、吸気ポート２０Ｒ、２０Ｌに設けられている。図３に、図１におけるプラズマアクチュエータ６０の配置箇所（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線および図２の破線ＤＬ）での、吸気通路１６における気体の流れ方向に対して略直角な面での断面模式図を示す。なお、図３では、点火プラグ２８とそれら吸気ポート２０Ｒ、２０Ｌとの位置関係が模式的に示されている。

図３に模式的に示されるように、吸気ポート２０Ｒ、２０Ｌの各々に４つのプラズマアクチュエータ６０が設けられている。図３では、各吸気ポートに対する、複数のプラズマアクチュエータ６０の相対的な位置関係が模式的に示されている。以下の説明から理解できるように、プラズマアクチュエータ６０はそれぞれ吸気ポートの内周面に一体的に設けられている。右側吸気ポート２０Ｒの４つのプラズマアクチュエータ６０に符号「Ｒ１」〜「Ｒ４」を付し、左側吸気ポート２０Ｌの４つのプラズマアクチュエータ６０に符号「Ｌ１」〜「Ｌ４」を付す。図３において、右側吸気ポート２０Ｒに関して最も点火プラグ２８寄りに配置されたプラズマアクチュエータＲ１から、時計回りに、プラズマアクチュエータＲ２、プラズマアクチュエータＲ３、プラズマアクチュエータＲ４が配置されている。また、図３において、左側吸気ポート２０Ｌに関して最も点火プラグ２８寄りに配置されたプラズマアクチュエータＬ１から、反時計回りに、プラズマアクチュエータＬ２、プラズマアクチュエータＬ３、プラズマアクチュエータＬ４が配置されている。

これらプラズマアクチュエータ６０に電気的エネルギを供給する電源装置７０が設けられている。この電源装置７０もＥＣＵ４０に電気的に接続され、ＥＣＵ４０は、電源装置７０を制御することにより、電源装置７０からプラズマアクチュエータ６０に供給される電気的エネルギの大きさを変化させることができる。

ここで、このプラズマアクチュエータ６０について説明する。なおプラズマアクチュエータ自体は公知であるので、ここではその作動原理等、基本的事項の説明は省略する。

図４に示すように、プラズマアクチュエータ６０は、表面電極６１および裏面電極６２からなる一対の電極と、これら一対の電極の間に配置された誘電体６３とを含む電極ユニット６４を複数有して構成される。ここでは、裏面電極６２として第１の裏面電極６２Ａと第２の裏面電極６２Ｂとの２種類が設けられ、電極ユニット６４として第１の電極ユニット６４Ａと第２の電極ユニット６４Ｂとの２種類が設けられているが、ここでは便宜上、第１の裏面電極６２Ａおよび第１の電極ユニット６４Ａのみに着目して説明を進める。表面電極６１は、第１の電極ユニット６４Ａおよび第２の電極ユニット６４Ｂに共通の表面電極をなす。

第１の電極ユニット６４Ａにおいて、第１の裏面電極６２Ａは表面電極６１に対し図示されるようなＡ方向（図中右側に向かう方向）にオフセットされ、両電極の対向側エッジ６１Ｅ，６２ＡＥ間にＡ方向の隙間ｇＡが形成されている。そしてこのような第１の電極ユニット６４Ａが、Ａ方向に所定ピッチＰで等間隔に複数列設されている。

いま仮に、第１の電極ユニット６４Ａの表面電極６１と第１の裏面電極６２Ａとの間に電気的エネルギ、具体的には高圧交流電圧を印加したとする。すると、表面電極６１の対向側エッジ６１Ｅ付近で且つ誘電体６３の表面６３Ａ付近にプラズマが発生し、このプラズマに起因して、表面電極６１側から第１の裏面電極６２Ａ側に向かうＡ方向に空気を流す駆動力（ブローイング力）が発生し、誘電体６３の表面６３Ａ上にＦＡで示されるようなＡ方向の気流が発生する。この気流ＦＡは、誘電体６３の表面６３Ａから極近い（１〜２ｍｍ程度）領域内で発生する。

この説明で分かるように、プラズマアクチュエータ６０は、その表面部、具体的には表面電極６１と誘電体６３の表面６３Ａとが、主流ＦＭが流れる吸気ポート内に露出するように設置される。他方、プラズマアクチュエータ６０の裏面部は気流を発生させる必要が無く、むしろ構造物への付着面をなすので、第１の裏面電極６２Ａを電気的に絶縁するため、第１の裏面電極６２Ａは誘電体６３の裏面６３Ｂ上に形成された絶縁層６５内に埋設されている。なお誘電体６３が、樹脂系やセラミック系の絶縁性材料で形成されているため、第１の裏面電極６２Ａを誘電体６３の中に埋設してもよい。もちろん、プラズマアクチュエータ６０を付着させる構造物が絶縁性材料からなる場合は第１の裏面電極６２Ａの絶縁を考慮しなくてもよく、例えば絶縁層６５を省略してもよい。

各第１の電極ユニット６４Ａが上述のような気流ＦＡを発生させることから、プラズマアクチュエータ６０は全体として、誘電体６３の表面６３Ａ上に広範囲に亘るＡ方向の気流を発生させることができる。

図４に示すように、表面電極６１と第２の裏面電極６２Ｂとを含む第２の電極ユニット６４Ｂは、第１の電極ユニット６４Ａとは逆の構成がなされており、誘電体６３の表面６３Ａ上にＦＢで示されるような、Ａ方向と逆向きのＢ方向の気流を発生させる。すなわち、第２の裏面電極６２Ｂは表面電極６１に対しＢ方向（図中左側に向かう方向）にオフセットされ、両電極の対向側エッジ間にＢ方向の隙間ｇＢが形成されている。この隙間ｇＢの大きさは前記隙間ｇＡの大きさと等しい。そしてこのような第２の電極ユニット６４Ｂが、Ｂ方向に所定ピッチＰで等間隔に複数列設されている。第１の電極ユニット６４Ａと第２の電極ユニット６４Ｂとは、表面電極６１の幅ｗの中心に対し対称の構成とされ、プラズマアクチュエータ６０は、Ａ方向の気流ＦＡとＢ方向の気流ＦＢとのいずれか一方を選択的に発生させることができる。なお、本実施形態では、気流ＦＡは、吸気ポート２０から燃焼室１４への方向の気体の流れであり、気流ＦＢは、燃焼室１４から吸気ポート２０への方向の気体の流れである。

電源装置７０は、交流電圧を供給する電源７１と、電源７１からの交流電圧を第１の電極ユニット６４Ａに供給する状態、第２の電極ユニット６４Ｂに供給する状態、およびいずれにも供給しない状態をそれぞれ切り替える切替スイッチ７２とを備える。ここで、単一のプラズマアクチュエータにおいて、全ての表面電極６１は、互いに接続されると共に、電源７１に接続されている。単一のプラズマアクチュエータにおいて、全ての第１の電極ユニット６４Ａの第１の裏面電極６２Ａは、互いに接続されると共に、切替スイッチ７２の第１の端子７２Ａに接続されている。単一のプラズマアクチュエータにおいて、全ての第２の電極ユニット６４Ｂの第２の裏面電極６２Ｂは、互いに接続されると共に、切替スイッチ７２の第２の端子７２Ｂに接続されている。

また電源装置７０は、ＥＣＵ４０からの指令信号に基づき電源７１から供給される電圧の大きさを変化させる制御部（図示せず）を備える。交流電圧は、例えば１〜１０ｋＶ程度の電圧を有し、１〜１０ｋＨｚ程度の周波数を有する高圧交流電圧である。なお交流電圧の代わりに直流パルス電圧を供給してもよい。電源７１から供給される電圧値を変化させることにより、すなわちプラズマアクチュエータ６０に印加する電圧の大きさを変化させることにより、プラズマアクチュエータ６０が発生する駆動力の大きさを変化させることができる。より高い値の電圧を印加するほど、プラズマアクチュエータ６０が発生する駆動力は大きくなる。なお駆動力を変化させるため、電圧の大きさに加えもしくはその代わりに、電圧の周波数を変化させることも考えられるが、ここでは便宜上電圧の大きさのみを変化させるものとする。

また電源装置７０の制御部は、ＥＣＵ４０からの指令信号に基づき切替スイッチ７２の切り替えを行い、プラズマアクチュエータ６０が発生する駆動力の方向（つまり気流ＦＡを発生させるのか気流ＦＢを発生させるのか）も切り替える。

プラズマアクチュエータ６０の厚さＴは非常に薄く、数μｍ〜数百μｍのオーダーである。従って図中の電極等は誇張して描かれている。プラズマアクチュエータ６０は、表面電極６１などの電極が、吸気通路の気体の流れ方向に対して略直角に延びるように、吸気ポート２０の内周面に設けられている。これにより、上で述べたように、ＥＣＵ４０がプラズマアクチュエータ６０の作動を制御することで、吸気ポート２０から燃焼室１４への方向の気体の流れである第１気流ＦＡを吸気ポート内面において生じさせることができ、燃焼室１４から吸気ポート２０への方向の気体の流れである第２気流ＦＢを吸気ポート内面において生じさせることができる。

さて、このプラズマアクチュエータ６０は、燃焼室への気体の流れをアシストするように作動させられる。以下、エンジン１０の運転状態に応じた、プラズマアクチュエータ６０の制御について説明する。

図５に、エンジン回転速度とエンジン負荷（トルク）とにより表す運転領域マップを示す。このマップにおいて第１運転領域Ｉは必要とされる吸入空気量が低〜中流量である領域である。第１運転領域Ｉでは、ＥＣＵ４０は、プラズマアクチュエータ６０を作動させることで、燃焼室にスワール流（図２の矢印ＦＳ参照）を生じさせる。これにより、混合気の乱れを誘発し、燃焼速度を向上させて、燃焼状態を安定化することができる。

スワール流を生じさせるために、左側吸気ポート２０Ｌの外側（右側吸気ポート２０Ｒから離れた側）の２つのプラズマアクチュエータＬ２、Ｌ３は燃焼室への流れを強化するように作動させられる（つまり気流ＦＡを生じさせる）。そして、このとき、右側吸気ポート２０Ｒの外側（左側吸気ポート２０Ｌから離れた側）の２つのプラズマアクチュエータＲ２、Ｒ３は燃焼室１４への流れを抑制するように作動させられる（つまり気流ＦＢを生じさせる）。これにより、図２に矢印ＦＳで示すような旋回流つまりスワール流を生じさせることができる。

図５の第２運転領域ＩＩは、吸入空気量が中流量で中負荷の領域である。この領域では特に流量を稼ぐ必要はなく、また通常燃焼も安定している。よって、この第２運転領域ＩＩでは、プラズマアクチュエータ６０を作動させない。これにより、プラズマアクチュエータ６０による消費電力を低減することができる。

図５の第３運転領域ＩＩＩは、本発明の所定運転領域に相当し、吸入空気量が高流量で高負荷の領域である。そのため、プラズマアクチュエータ６０の作動により流量を稼ぐ必要がある。同時に、燃焼速度を向上させるため、スワール流に相当する流れの発生も望まれる。そこで、第１運転領域Ｉと同様に、左側吸気ポート２０Ｌの外側の２つのプラズマアクチュエータＬ２、Ｌ３は燃焼室への流れを強化するように作動させられる（図２の矢印ＦＡ１参照）。このとき、右側吸気ポート２０Ｒの外側の２つのプラズマアクチュエータＲ２、Ｒ３を燃焼室１４への流れを抑制するように作動させるが（図２の矢印ＦＢ１参照）、第１運転領域Ｉのときに印加される電圧の大きさよりも、印加する電圧の大きさは概ね小さくされる。一方、プラズマアクチュエータＬ２，Ｌ３の作動に伴い、点火プラグ２８付近の気体の速度も増す。この結果、点火プラグ２８による混合気への点火が適切に生じるかが懸念され、失火の危険性が高まる。そこで、本第３運転領域ＩＩＩでは、燃焼室への気体の流れの強化に伴い、点火プラグ２８周囲の気体の流れを緩和するように（その流速を低下させるように）、プラズマアクチュエータ６０を作動させる。具体的には、ＥＣＵ４０は、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１を、燃焼室１４とは反対側への気流（気流Ｂ）を生じさせて燃焼室１４への気体の流れを抑制するように作動させる（図２の矢印ＦＢ２、ＦＢ３参照）。図２では、このようにプラズマアクチュエータＬ１〜Ｌ３、Ｒ１〜Ｒ３を作動させたときの、吸気ポート出口での気体の流れの強さが流線（矢印）で示されている。なお、第３運転領域ＩＩＩでは、プラズマアクチュエータＲ２、Ｒ３を作動させなくてもよい。

このプラズマアクチュエータ６０の作動について、図６に基づいてさらに説明する。図６（ａ）は左側吸気ポート２０Ｌに設けられた４つのプラズマアクチュエータの作動を示す図であり、図６（ｂ）は右側吸気ポート２０Ｒに設けられた４つのプラズマアクチュエータの作動を示す図である。図６（ａ）、（ｂ）では、横軸は空気流量（吸入空気量）であり、図中右側に行くほど吸入空気量が大きくなる。図６では、吸入空気量が多くなるにしたがって、第１運転領域Ｉから順に、第２運転領域ＩＩを経て、第３運転領域ＩＩＩに移る。また、図６（ａ）、（ｂ）の各縦軸はプラズマアクチュエータの駆動の強さを示し、電源装置７０からプラズマアクチュエータへの印加電圧の大きさに相当し、「０」を基準に上側は燃焼室側への気流ＦＡの強化の程度を示し、「０」を基準に下側は燃焼室から吸気通路側への気流ＦＢの強化の程度を示す。図６中の符号、例えば「Ｌ１」付きの線は、プラズマアクチュエータＬ１の作動を示す。

第１運転領域Ｉでは、上で述べたようにプラズマアクチュエータＬ２、Ｌ３が気流ＦＡを生じさせるように作動され、プラズマアクチュエータＲ２、Ｒ３が気流ＦＢを生じさせるように作動させられ、その他のプラズマアクチュエータは作動されない。しかし、それらの駆動の強さは、必要な吸入空気量の増加に伴い大きくなるが、途中で反転し、吸入空気量の増加に伴い小さくなる。そして、第１運転領域Ｉと第２運転領域ＩＩとの境界部でそれらの駆動の強さはゼロになる。第２運転領域ＩＩではいずれのプラズマアクチュエータも作動されない。

第３運転領域ＩＩＩでは、上で述べたようにプラズマアクチュエータＬ２、Ｌ３が気流ＦＡを生じさせるように作動される。より正確には、第２運転領域ＩＩと第３運転領域ＩＩＩとの境界部から吸入空気量が大きくなるにつれて、プラズマアクチュエータＬ２、Ｌ３の駆動の程度が増し、これにより吸入空気量の増大を図ることができる。これにより、スワール流相当の気流を燃焼室において生じさせることが可能になる。さらに、スワール流相当の気流の発生をアシストするように、このとき、プラズマアクチュエータＲ２、Ｒ３は（第１運転領域Ｉでの気流ＦＢに比べて総じて弱い）気流ＦＢを生じさせるように作動させられるが、作動されなくてもよい。そして、吸入空気量が所定量を超えたときから、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１が燃焼室とは反対側への気流ＦＢを生じさせるように作動させられ、その駆動の程度は吸入空気量の増大に伴い高められる。これにより、点火プラグ２８での点火をよりしっかりと確保することができる。なお、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１が本発明の第１群のプラズマアクチュエータに相当し、プラズマアクチュエータＬ２、Ｌ３が本発明の第２群のプラズマアクチュエータに相当する。

なお、第３運転領域では、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１以外の、全てのプラズマアクチュエータＬ２〜Ｌ４、Ｒ２〜Ｒ４が気流ＦＡを生じさせるように作動させられてもよい。この場合、必要とされる吸入空気量の増大に伴い、プラズマアクチュエータＬ２〜Ｌ４、Ｒ２〜Ｒ４の駆動の程度が増すとよい。この場合にも、点火を確保するように、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１は気流ＦＢを生じさせるように作動させられるとよい。この場合、第２群のプラズマアクチュエータは、気流ＦＡを発生させように作動されるプラズマアクチュエータＬ２〜Ｌ４、Ｒ２〜Ｒ４である。

ここで、ＥＣＵ４０による、上記プラズマアクチュエータ６０（Ｌ１〜Ｌ４、Ｒ１〜Ｒ４）の作動の制御について図７のフローチャートに基づいてさらに説明する。なお、図７のフローチャートは一例に過ぎない。本発明は、上記運転領域に即したプラズマアクチュエータ６０の上記作動を具現化する種々の制御を含む。

エンジン始動後、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度センサ４４の出力およびエンジン負荷センサ４６の出力に基づいて、エンジン運転状態がどの運転領域に属するのかを判定する。ステップＳ７０１では、エンジン運転状態が上記第１運転領域に属するのか否かが判定される。この判定は、エンジン回転速度センサ４４の出力およびエンジン負荷センサ４６の出力に基づいて、予め設定されている図５に示したようなマップ化されたデータを検索したり、または同様に予め設定されている演算式にしたがって演算を行ったりすることにより、実行される。ステップＳ７０１でエンジン運転状態が上記第１運転領域に属するとして肯定判定されたときには、ステップＳ７０３で第１モードが設定される。これにより、既に述べたように、第１運転領域Ｉのプラズマアクチュエータ６０の制御が実行される。なお、初期状態では、何らモードは設定されていないが、例えば第１モードが設定されていてもよい。

ステップＳ７０１で否定判定されると、ステップＳ７０５で、エンジン運転状態が上記第２運転領域に属するのか否かが判定される。この判定は、ステップＳ７０１で既に説明したように行われるので、ここでのさらなる説明は省略される。ステップＳ７０５でエンジン運転状態が上記第２運転領域に属するとして肯定判定されたときには、ステップＳ７０７で第２モードが設定される。これにより、既に述べたように、第２運転領域ＩＩのプラズマアクチュエータ６０の制御が実行される。

ステップＳ７０５で否定判定されると、ステップＳ７０９で第３モードが設定される。これにより、既に述べたように、第３運転領域ＩＩＩのプラズマアクチュエータ６０の制御が実行される。

なお、第１モードまたは第３モードが設定されているとき、ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度センサ４４の出力およびエンジン負荷センサ４６の出力に基づいて検出される運転状態に応じて、予め設定されている図５に示したようなマップ化されたデータを検索したり、または同様に予め設定されている演算式にしたがって演算を行ったりすることにより、作動させるプラズマアクチュエータの駆動の強さを制御する。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下では、第２実施形態における上記第１実施形態との相違点のみ、説明する。

本第２実施形態では、第１運転領域Ｉにおいて、混合気の燃焼を改善するように、スワール流に代えて、タンブル流を生じさせるように、プラズマアクチュエータ６０を作動させる。そして、第３運転領域では、タンブル流相当の気流を生じさせるように、プラズマアクチュエータ６０を作動させる。

具体的には、第１運転領域Ｉにおいては、吸気ポート２０Ｒ、２０Ｌの（シリンダブロックに対して）シリンダヘッド１９側のプラズマアクチュエータＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２を燃焼室側への気流ＦＡを生じさせるように作動させる。このとき、（シリンダヘッドに対して）シリンダブロック側のプラズマアクチュエータＲ３、Ｒ４、Ｌ３、Ｌ４を燃焼室側から吸気通路側への気流ＦＢを生じさせるように作動させる。これにより、図８に模式的に示すように、燃焼室１４にタンブル流（図８の矢印ＦＴ参照）を生じさせることができる。ただし、図８では、２つの吸気ポートのうち、左側吸気ポート２０Ｌのみが表されていると仮定して符号を付すと共に、プラズマアクチュエータＬ１、Ｌ２の作動により発生する気流の向きが矢印ＦＡ１で示され、プラズマアクチュエータＬ３、Ｌ４の作動により発生する気流の向きが矢印ＦＢ１で示されている。

第３運転領域ＩＩＩでは、シリンダヘッド１９側のプラズマアクチュエータＲ２、Ｌ２が気流ＦＡを生じさせるように作動される。これにより吸入空気量の増大を図ることができる。そして、ここでは、プラズマアクチュエータＲ３、Ｒ４、Ｌ３、Ｌ４は作動されないが、タンブル流相当の気流の発生をアシストするように、（第１運転領域Ｉでのそれらにおける気流ＦＢに比べて総じて弱い）燃焼室側から吸気通路側への気流ＦＢを生じさせるように作動されてもよい。そして、点火プラグ２８による点火を確保するように、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１が燃焼室とは反対側への気流ＦＢを生じさせるように作動させられる。第２実施形態では、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１が本発明の第１群のプラズマアクチュエータに相当し、プラズマアクチュエータＲ２、Ｌ２が本発明の第２群のプラズマアクチュエータに相当する。

本第２実施形態における、吸入空気量に対するプラズマアクチュエータの作動について図９に示す。図９は、第１実施形態の図６に相当する。

なお、第２実施形態において、第３運転領域ＩＩＩでは、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１以外の、全てのプラズマアクチュエータＬ２〜Ｌ４、Ｒ２〜Ｒ４が気流ＦＡを生じさせるように作動させられてもよい。

上の２つの実施形態では、各気筒に４つのプラズマアクチュエータ６０を設けたが、各気筒におけるプラズマアクチュエータ６０の数はこれに限定されない。例えば、上記第１実施形態の場合、２つのプラズマアクチュエータＬ２、Ｌ３は、１つのプラズマアクチュエータとされてもよく、２つのプラズマアクチュエータＲ２、Ｒ３は、１つのプラズマアクチュエータとされてもよい。また、上記第１および第２実施形態の変形例のように、点火プラグ２８寄りの２つのプラズマアクチュエータＲ１、Ｌ１以外の、全てのプラズマアクチュエータＬ２〜Ｌ４、Ｒ２〜Ｒ４を同時に同様の方向の気流を生じさせるように作動させる実施形態では、プラズマアクチュエータＬ２〜Ｌ４は１つのプラズマアクチュエータとされてもよく、プラズマアクチュエータＲ２〜Ｒ４は１つのプラズマアクチュエータとされてもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限られない。特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１０ エンジン（内燃機関）
１６ 吸気通路
２０ 吸気ポート
２０Ｒ 右側吸気ポート
２０Ｌ 左側吸気ポート
４０ ＥＣＵ（制御装置）
６０ プラズマアクチュエータ
７０ 電源装置

Claims (1)

1. 点火プラグが設けられた内燃機関において、
   吸気ポートに設けられた第１群のプラズマアクチュエータおよび第２群のプラズマアクチュエータと、
   該第１群のプラズマアクチュエータと該第２群のプラズマアクチュエータとの各作動を制御する制御装置と
   を備え、
   該第１群のプラズマアクチュエータは該第２群のプラズマアクチュエータよりも前記点火プラグ寄りに配置されていて、
   前記制御装置は、所定運転領域において、前記吸気ポートから前記燃焼室への気体の流れを強化するように該第２群のプラズマアクチュエータを作動させ、かつ、該燃焼室への気体の流れを抑制するように該第１群のプラズマアクチュエータを作動させる、
   内燃機関。