(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各シリンダの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が吸気ポートの下側に配置され、かつ、機関の低負荷時に圧縮行程で燃料を噴射する成層燃焼と、中負荷時に吸気行程で燃料を噴射する均質希薄燃焼と、高負荷時に吸気行程で燃料を噴射する均質理論空燃比燃焼と、が行われる直噴式内燃機関において、
吸気ポートを上側ポート部と下側ポート部に仕切る隔壁と、燃焼室内に生成される順タンブル流動を調節するように、上記上，下側ポート部を絞るタンブル制御弁と、少なくとも機関負荷に応じてタンブル制御弁を作動制御する制御手段と、を有し、
主に成層燃焼時には下側ポート部を絞るとともに、主に均質希薄燃焼時には上側ポート部を絞り、かつ、主に均質理論空燃比燃焼時には上，下側ポート部のいずれも絞らないように設定したことを特徴とする直噴式内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
上記タンブル制御弁は、上記隔壁に軸支され、上側ポート部と下側ポート部の一方を選択的に絞る位置と隔壁に略沿った中立位置とに保持可能な一つのバタフライ弁であることを特徴とする請求項１に記載の直噴式内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
上記成層燃焼と均質希薄燃焼との過渡期及び均質希薄燃焼と均質理論空燃比燃焼との過渡期で、上，下側ポート部の絞り量が比較的緩やかに変化するように設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の直噴式内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
少なくとも上記成層燃焼と均質希薄燃焼との過渡期及び均質希薄燃焼と均質理論空燃比燃焼との過渡期で、機関負荷に対するタンブル制御弁の角度特性が、機関回転速度の増加に伴って低負荷側へシフトするように設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直噴式内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
機関回転速度の増加に伴ってタンブル制御弁の開度が大きくなるように設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の直噴式内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ガソリン機関等に代表される４サイクル型の直噴式内燃機関の改良に関し、特に、各シリンダの吸気ポートに、燃焼室内に生成する順タンブル流動を調整するタンブル制御弁を設けた吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中，高負荷時ではシリンダ内に均質な空燃比の混合気を形成していわゆる均質燃焼を行うとともに、低負荷域ではシリンダ内の一部つまり点火プラグ近傍のみに比較的濃い混合気を形成して、平均的な空燃比を非常に大きく得るようにした成層燃焼を行い、均質燃焼による中，高負荷時の出力性能と、成層燃焼による低負荷時の燃費改善との両立を図る筒内直接噴射式の内燃機関が、従来から種々提案されている。
【０００３】
一例として、特開平９−２５６８５８号公報に記載された直噴式内燃機関では、吸気ポートを順タンブルポート部と逆タンブルポート部とに仕切る隔壁と、順タンブルポート部を絞る制御弁とを有する吸気制御装置が設けられている。そして、順，逆タンブルポート部の形状や制御弁の作動制御により、均質燃焼時には、シリンダ内に流入した吸気流が排気側のシリンダ壁面に沿って下降した後にピストン頂面，吸気側のシリンダ壁面に沿って流れ、シリンダヘッド側へと進む順タンブル流を生成する一方、成層燃焼時には、順タンブルポート部を絞ることにより、シリンダ内に流入した吸気流が吸気側のシリンダ壁面に沿って下降した後にピストン頂面，排気側のシリンダ壁面に沿って流れ、シリンダヘッド側へと進む逆タンブル流を生成し、混合気の成層化を行うように構成されている。
【０００４】
このように順タンブル流，逆タンブル流を切り替えて生成する吸気制御装置の他の例として、特開平１０−２０５３３８号公報に記載されているように、吸気流の一部を付勢する副吸気パイプを設ける技術、あるいは特開平１０−２１２９６５号公報に記載されているように、吸気ポートの燃焼室側の開口部付近に、通路の一部を遮蔽するタンブル制御弁を設ける技術が公知である。
【０００５】
また、米国特許５８７８７１２号に記載されている直噴式内燃機関の吸気制御装置は、吸気ポートを上側ポート部と下側ポート部に仕切る隔壁と、下側ポート部を絞るタンブル制御弁と、を有し、均質燃焼時には吸気ポートの上下両通路による順タンブル流を生成するとともに、成層燃焼時には下側ポート部を絞ることで、より強い順タンブル流を生成するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した均質燃焼を行う運転領域の中でも、全開出力時等の高負荷時には、理論空燃比近傍の均質理論空燃比燃焼が行われる一方、中負荷時には、主に燃費向上の目的で、望ましくは理論空燃比よりも空燃比を大きした均質希薄燃焼が行われる。
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の直噴式内燃機関の吸気制御装置では、成層燃焼と均質燃焼とでタンブル流の回転方向あるいは強度を切り替えているものの、均質燃焼における均質希薄燃焼と均質理論空燃比燃焼との間で、タンブル流の回転方向あるいは強度を切り換えるように構成されていない。この結果、均質希薄燃焼時の流動強化と、均質理論空燃比燃焼時の空気量の確保とを両立することが困難である。
【０００８】
この点について詳述すると、図１１に示すように、吸気ポートの形状すなわち傾斜角θに対するタンブル流の強度（タンブル比）と吸入空気の流量（係数）とは、一般的に相反する関係となっており、吸入空気量の増加を図るとタンブル強度が低下する傾向にある。このため、機関高負荷時における最大出力を十分に確保しようとすると、中負荷時におけるタンブル強度が不足し易く、均質希薄燃焼時の燃焼が悪化し、充分な燃費改善が得られない虞がある。
【０００９】
そこで、上述した特開平９−２５６８５８号公報、特開平１０−２０５３３８号公報、特開平１０−２１２９６５号公報のように、順タンブル流と逆タンブル流の双方を利用する構成において、均質希薄燃焼時におけるタンブル流動を強化するために、強いタンブル流動が得られる成層燃焼時と同一の逆タンブル流を、均質希薄燃焼時に適用することが考えられる。しかしながら、この場合、吸気側のシリンダ壁面に沿って下降する逆タンブル流によって、燃料噴霧が吸気側のシリンダ壁面に沿って下降し、点火時期において可燃混合気が吸気側へ偏在してしまい、安定した燃焼が得られ難い。
【００１０】
一方、米国特許５８７８７１２号明細書のように順タンブル流動の強度を調節する構成において、均質希薄燃焼時におけるタンブル流動を強化するために、強い順タンブル流動が得られる成層燃焼時と同一の構成すなわち吸気ポートの下側ポート部を閉塞する構成を、均質希薄燃焼時に適用することが考えられる。しかしながら、このような構成とした場合、図９の比較例に模式的に示すように、吸気行程中のシリンダ中心付近を下降する吸気流により燃料噴射弁から噴射された噴霧も下降してしまい、前述の逆タンブル流による混合気形成の場合よりは広い範囲に混合気が拡散するものの、燃焼室全体に混合気が拡散されるまでには至らない。このため、点火時期において図１０に模式的に示すように混合気が吸気側に偏在し、やはり安定した均質希薄燃焼を得られ難い。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、成層燃焼時の成層混合気の生成と、均質希薄燃焼時の均質希薄混合気の生成と、均質理論空燃比燃焼時の充分な空気量の確保とを、高いレベルで実現でき、燃焼性能を著しく改善することのできる新規な直噴式内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直噴式内燃機関は、各シリンダの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が吸気ポートの下側に配置され、かつ、機関の低負荷時に圧縮行程で燃料を噴射する成層燃焼と、中負荷時に吸気行程で燃料を噴射する均質希薄燃焼と、高負荷時に吸気行程で燃料を噴射する均質理論空燃比燃焼と、が行われるように構成されている。
【００１３】
そして、請求項１の発明に係る吸気制御装置は、吸気ポートを上側ポート部と下側ポート部に仕切る隔壁と、燃焼室内に生成される順タンブル流動を調節するように、上記上，下側ポート部を絞るタンブル制御弁と、少なくとも機関負荷に応じてタンブル制御弁を作動制御する制御手段と、を有し、主に成層燃焼時には下側ポート部を絞るとともに、主に均質希薄燃焼時には上側ポート部を絞り、かつ、主に均質理論空燃比燃焼時には上，下側ポート部のいずれも絞らないように設定したことを特徴としている。
【００１４】
このような構成により、主に成層燃焼時には、下側ポート部が絞られるため、上側ポート部からの吸気割合が大きくなる。この結果、燃焼室内に生成される順タンブル流動が、適宜に強化されるとともに、シリンダの中心部を旋回する小さなものとなり、混合気の成層化に適したものとなる。より具体的には、ピストン冠面に沿って流れた後に点火プラグへ向けて上昇する吸気流（順タンブル流）によって、圧縮行程で噴射された燃料が直接的に点火プラグの近傍に運ばれ、点火時期に点火プラグの近傍に可燃混合気が良好に形成される。
【００１５】
また、主に均質希薄燃焼時には、上側ポート部が絞られるため、下側ポート部からの吸気割合が大きくなる。この結果、燃焼室内に生成される順タンブル流が、適宜に強化されるとともに、シリンダの燃焼室全体にわたって旋回する形となり、均質希薄混合気の生成に適したものとなる。より具体的には、吸気行程で噴射された燃料が、燃料噴射弁に近い下側ポート部から導入される吸気流（順タンブル流）に乗って、燃焼室全体に拡散され、点火時期に燃焼室内に良好な均質希薄混合気が形成される。
【００１６】
更に、均質理論空燃比燃焼時には、上，下側ポート部がいずれも絞られていないため、充分な吸入空気量を確保する事が可能である。言い換えると、吸気ポートの傾斜角等の形状，寸法は、このような高負荷時における最大吸入空気量を確保するように設定されている。
【００１７】
この結果、本発明によれば、成層燃焼及び均質希薄燃焼による燃費改善効果の拡大と、均質理論空撚比燃焼による出力向上と、を高いレベルで両立することができる。
【００１８】
上記タンブル制御弁としては、一般的な絞り弁を用いることが可能であるが、好ましくは請求項２の発明のように、上記隔壁に軸支され、上側ポート部と下側ポート部の一方を選択的に絞る位置と隔壁に略沿った中立位置とに保持可能な一つのバタフライ弁とされる。この場合、一つのバタフライ弁によって、上側ポート部と下側ポート部との双方を選択的に絞ることができるため、構成及び制御の簡素化を図ることができる。
【００１９】
また、成層燃焼と均質希薄燃焼との過渡期や均質希薄燃焼と均質理論空燃比燃焼との過渡期で、上，下側ポート部の絞り量を急激に変化させても良いが、望ましくは、過渡期におけるタンブル制御弁の動作遅れによる燃焼性能の低下を抑制するために、請求項３の発明のように上記の過渡期で上，下側ポート部の絞り量が比較的緩やかに変化するように設定する。
【００２０】
また、同じ機関負荷でも、機関回転速度が相対的に低い場合、吸入空気の流速が低くなり、燃焼室に生成されるタンブル流動が相対的に弱くなってしまう。逆に、機関回転速度が高い場合には、吸入空気の流速が増加し、タンブル流動が相対的に強化される。そこで、好ましくは、機関回転速度に応じた適切なタンブル流動が得られるように、上，下側ポート部の絞り量を機関回転速度に応じて変化させる。
【００２１】
具体的には、請求項５の発明のように、機関回転速度の増加に伴って上，下側ポート部の絞り量が小さくなるように設定する。
【００２２】
同様に、請求項４の発明では、少なくとも上記成層燃焼と均質希薄燃焼との過渡期及び均質希薄燃焼と均質理論空燃比燃焼との過渡期で、機関負荷に対するタンブル制御弁の角度特性が、機関回転速度の増加に伴って低負荷側へシフトするように設定している。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、タンブル制御弁を作動制御することによって、燃焼室内に生成される順タンブル流動を、各燃焼形態に応じて適切に調節することができ、成層燃焼および均質希薄燃焼による燃費改善効果の拡大と、高負荷の均質理論空撚燃焼による出力の向上と、を高いレベルで両立させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、直噴式内燃機関である４サイクル型の自動車用ガソリン機関に、本発明に係る吸気制御装置を適用した実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図２にも示すように、シリンダブロック２０には、複数のシリンダ１３が直列に配置されており、その上面を覆うように、シリンダヘッド１２が固定されている。シリンダ１３内には、ピストン１４が摺動可能に嵌合しており、このピストン１４の上方に、ペントルーフ型の燃焼室１７が形成されている。ピストン１４の冠面には、浅皿状の凹部１４ａが凹設されている。
【００２６】
シリンダヘッド１２には、燃焼室１７に開口する吸気ポート１５及び排気ポート１６が形成されるとともに、各ポート１５，１６を開閉する吸気弁２１及び排気弁（図示省略）が設けられている。吸気ポート１５は、図２〜７に示すような時計回りの方向に流れる順タンブル流動Ｔ１〜３を燃焼室１７内に生成するように、適宜な形状，寸法に設定されている。
【００２７】
各燃焼室１７の頂部には点火プラグ２がシリンダ１３の略中心位置に配置され、そのプラグ先端が燃焼室１７内に臨んでいる。また、電磁式の燃料噴射弁１は、吸気ポート１５の直ぐ下側に、その中心軸が斜め下方へ向かった姿勢で配置されており、燃焼室１７内に直接燃料を噴射するように、その先端部が燃焼室１７内に臨んでいる。
【００２８】
各吸気ポート１５には、この吸気ポート１５を上側ポート部１５ａと下側ポート部１５ｂとに仕切る薄板状の隔壁１８が設けらるとともに、各隔壁１８の上流側の端部に、上側ポート部１５ａ及び下側ポート部１５ｂを選択的に絞るバタフライ弁式のタンブル制御弁１９が軸支されており、これら隔壁１８及びタンブル制御弁１９が、本実施形態の吸気制御装置の一部を構成している。
【００２９】
図１は、この吸気制御装置の概略構成を示している。エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４には、クランク角センサ５、気筒判別センサ６、スロットルセンサ７、空気量センサ８、燃圧センサ９、空燃比センサ１０、及びタンブル制御弁１９の角度を検出するタンブル制御弁角度センサ１１等の、機関の運転状態を検出する各種センサ類が接続されている。ＥＣＵ４は、これらセンサからの信号に基づいて、燃料噴射弁１，点火プラグ２の他、タンブル制御弁１９を駆動するタンブル制御弁駆動装置３を作動制御する。すなわち、ＥＣＵ４は、機関回転速度や負荷等に応じて、要求燃料噴射量を計算し、図示しない燃料ポンプにより要求燃圧を発生させ、噴射弁駆動信号を出力して燃料噴射を制御するとともに、点火信号を出力して図示しない点火コイルを駆動制御し、点火プラグ２を放電させて点火を制御する。また、ＥＣＵ４は、主に機関負荷と機関回転速度に基づいてタンブル制御弁１９の角度を計算し、タンブル制御弁駆動装置３を作動制御する。
【００３０】
図７は、全開出力等の高負荷時に行われる均質理論空燃比燃焼の状態を示している。このような高負荷時には、充分な吸入空気量を確保するために、タンブル制御弁１９が隔壁１８に沿う中立位置に配置され、タンブル制御弁１９によって上側ポート部１５ａ及び下側ポート部１５ｂのいずれも絞られていない状態に設定される。この結果、吸入行程で噴射された燃料が、吸気ポート１５の両ポート部１５ａ，１５ｂから燃焼室１７へ導入された吸気流の順タンブル流動Ｔ３によって、燃焼室１７全体に均一に拡散される。言い換えると、吸気ポート１５の傾斜角等の形状，寸法は、このような高負荷時における最大吸入空気量を確保するように設定されている。
【００３１】
図２〜４は、機関の低負荷時に行われる成層燃焼運転の状態を示しており、圧縮行程における燃料噴射の前後の状態を順に示している。このような成層燃焼時には、タンブル制御弁１９は、下側ポート部１５ｂの大部分を絞るように、図７に示す中立位置から下側へ９０度回動した状態に設定される。このため、図２に示すように、吸入空気は主に上側ポート部１５ａを通って燃焼室１７へ導入されることとなり、図７に示すように両ポート部１５ａ，１５ｂが絞られていない場合に比して、燃焼室１７内に生成されるタンブル流動Ｔ１が、効果的に強化されるとともに、シリンダ１３の中心部を旋回する比較的小さなものとなる。従って、図３に示すように圧縮行程で噴射された燃料は、下降してピストン１４冠面に沿って流れた後に点火プラグ２へ向けて上昇するタンブル流動Ｔ１に乗って、点火プラグ２の近傍に直接的に運ばれ、図４に示すように、点火時期となる圧縮上死点付近において、点火プラグ周囲に良好な可燃混合気が層状に形成される。この結果、実質的に凹部１４ａ内で燃焼が進行し、良好な成層燃焼が実現される。
【００３２】
図５，６は、機関の中負荷時に行われる均質希薄燃焼運転の状態を示しており、図５は燃料噴射が行われる前の吸気行程の状態を、図６は燃料噴射後の圧縮行程の状態を示している。このような均質希薄燃焼時には、上記の成層燃焼時の場合とは逆に、タンブル制御弁１９が中立位置より上側に９０度回転した位置に設定され、このタンブル制御弁１９によって上側ポート部１５ａの大部分が絞られる。この結果、吸入空気は主に下側ポート部１５ｂを通って燃焼室１７に導入されることとなり、燃焼室１７に生成されるタンブル流動Ｔ２が、効果的に強化されるとともに、シリンダ１３内の全体にわたって大きく旋回する形となる。従って、吸気行程で噴射された燃料は、図６に示すように、このタンブル流動Ｔ２に乗って均一に拡散され、燃焼室１７全体に良好な均質希薄混合気が生成される。
【００３３】
ここで、一般的に、図１１に示すように、吸気ポート１５の形状つまり傾斜角θに応じて、吸気ポート１５による生成されるタンブル流の強度すなわちタンブル比と、吸気ポート１５から燃焼室１７へ導入される吸入空気の流量係数とは、相反するように増減する関係となっている。従って、上述したように高負荷時の必要空気量を満たすように吸気ポート１５の傾斜角を設定した場合、特に均質希薄燃焼時にタンブル流成分が不足する傾向にある。しかしながら本実施形態では、均質希薄燃焼時には、タンブル制御弁１９で上側ポート部１５ａを絞ることにより、タンブル流動が効果的に強化されるため、均質希薄燃焼時におけるタンブル流動の不足を解消することができる。
【００３４】
次に、上側ポート部１５ａを閉塞した場合と、下側ポート部１５ｂを閉塞した場合との相違、具体的には燃焼室１７内に形成される順タンブル流動や混合気の相違について、図８〜１０に示す比較例を用いて詳述する。
【００３５】
図８は、図２〜４に示す実施形態とは逆に、成層燃焼時にタンブル制御弁１９で上側ポート部１５ａを絞った例を示している。この場合、吸入空気が主に下側ポート部１５ｂを通って燃焼室１７に流入し、燃焼室１７内全体を旋回するタンブル流動Ｔ４が生成される。このため、圧縮行程で噴射された燃料は、タンブル流動Ｔ１と比較してより大きく旋回する吸気流（タンブル流動Ｔ４）に乗って、排気側へ運ばれることとなる。この結果、図２〜４に示す本実施形態に比して、混合気が点火プラグ２付近に滞留する時間すなわち点火可能時間が短くなってしまい、成層燃焼が不安定となる。
【００３６】
言い換えると、図２〜４に示す本実施形態では、タンブル制御弁１９で下側ポート部１５ｂを絞り、燃料噴射弁１から比較的遠い上側ポート部１５ａにより、吸入空気を燃焼室１７へ導入する構成とすることにより、燃焼室１７の中央部に強いタンブル流を生成できるとともに、燃料が燃焼室１７に入った直後のタンブル流により排気側へ流されることもなく、かつ、ピストン１４冠面から点火プラグ２側へ向かうタンブル流動Ｔ１によって、燃料噴霧が直接的に点火プラグ２近傍に運ばれるため、良好な成層燃焼を実現できる。
【００３７】
図９，１０は、図５，６に示す本実施形態とは逆に、均質希薄燃焼時にタンブル制御弁１９で下側ポート部１５ｂを絞った比較例を示している。この場合、燃焼室１７に形成される順タンブル流動Ｔ５が、シリンダ１３の中心部を旋回する小さなものとなる。従って、図９に模式的に示すように、吸気行程で噴射された燃料噴霧が、このタンブル流動Ｔ５に乗って下降してしまう。このため、図１０に示すような点火時期において、可燃混合気が吸気側へ偏在してしまい、燃焼室１７全体に良好に拡散されず、均質希薄燃焼が不安定となってしまう。
【００３８】
図１２〜１５は、機関負荷（及び機関回転速度）に対するタンブル制御弁１９の角度を規定したマップデータの実施例を示している。なお、タンブル制御弁１９の角度は、図７に示すような両ポート部１５ａ，１５ｂが全開状態となる中立位置を基準とし、下側ポート部１５ｂが絞られる下側への回転方向を正方向、上側ポート部１５ａが絞られる上側への回転方向を負方向としている。
【００３９】
図１２に示す第１実施例では、タンブル制御弁１９の角度が、第１基準負荷値２２以下の低負荷域すなわち成層運転領域で確実に＋９０度となり、第１基準負荷値２２と第２基準負荷値との間の中負荷域すなわち均質希薄燃焼領域で確実に−９０度となり、第２基準負荷値２３以上の高負荷域すなわち均質理論空燃比燃焼領域で確実に０度となるように、第１，第２基準負荷値２２，２３で急激に変化するように設定されている。
【００４０】
図１３に示す第２実施例では、各運転領域間の切り替えが円滑に行われるように、成層燃焼と均質希薄燃焼との過渡期及び均質希薄燃焼と均質理論空燃比燃焼との過渡期で、タンブル制御弁１９の角度を、図１２に示す第１実施例よりも緩やかに変化させている。具体的には、タンブル制御弁１９の角度は、極低負荷域では＋９０度に設定され、この極低負荷域から中負荷域へ向けての負荷の増加にともなって連続的に減少し、上，下側ポート部１５ａ，１５ｂともに絞り無しとなる０度の中立位置２４を経て、中負荷時には−９０度となるように設定されている。更に、この中負荷域から高負荷域へ向けての負荷の増大に伴って、タンブル制御弁１９の角度が連続的に増加し、極高負荷時に０度となるように設定されている。このようにタンブル制御弁１９の角度を緩やかに変化させた場合、過渡期におけるタンブル制御弁１９の動作遅れによる燃焼性能の低下を抑制することができる。
【００４１】
なお、この第２実施例では、成層燃焼運転領域の中でも比較的高負荷時には、タンブル制御弁１９が中立位置２４から上側ポート部１５ａをやや絞る状態となるが、このような比較的高負荷時には燃料噴射量が増大して点火プラグ２の近傍に混合気が滞留する時間も長くなるため、上述した図８に示す比較例のような燃焼への悪影響を生じる虞はほとんどない。
【００４２】
また、均質希薄燃焼運転領域の中でも比較的高負荷時には、タンブル制御弁１９の角度が０度に近くなり、タンブル流動が相対的に弱められるが、このような比較的高負荷時には吸入空気量が増大し、シリンダ内流動の乱れが増大して混合気が適宜に拡散されるため、燃焼性能への悪影響を生じる虞はない。
【００４３】
図１４，１５に示す第３，第４実施例では、タンブル制御弁１９の角度を、機関負荷だけでなく、機関回転速度に応じて変化させている。すなわち、機関回転速度の増大時には吸入空気流速が増大するため、低回転時に比して低いタンブル強度でも充分な混合気形成が図れるため、機関回転速度に応じて最適なタンブル強度となるように、タンブル制御弁１９の角度を作動制御している。
【００４４】
つまり、図１４に示す第３実施例では、特に成層燃焼と均質希薄燃焼との過渡期及び均質希薄燃焼と均質理論空燃比燃焼との過渡期で、タンブル制御弁１９の角度特性を、機関回転速度の増加にともなって低負荷側へシフトさせている。より具体的には、所定の高回転時における角度特性２６が、所定の低回転時における角度特性２５よりも低負荷側へシフトした状態に設定されている。
【００４５】
また、図１５に示す第４実施例では、機関回転速度の増加にともなって  タンブル制御弁１９の開度が大きくなるように、つまりタンブル制御弁１９の角度が小さくなるように設定している。より具体的には、所定の低回転時における角度特性２５に対し、所定の高回転時における角度特性２７が小さく設定されている。
【００４６】
なお、本発明は上述した例に限定されるものではなく、例えばタンブル制御弁として、上記のバタフライ弁と異なる形式の一般的な絞り弁を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸気制御装置を示す構成図。
【図２】上記吸気制御装置を適用した直噴式内燃機関を示し、成層燃焼運転における燃料噴射前の状態を示す構成図。
【図３】上記内燃機関の成層燃焼運転における燃料噴射時の状態を示す構成図。
【図４】上記内燃機関の成層燃焼運転における点火時の状態を示す構成図。
【図５】上記内燃機関の均質希薄燃焼運転における吸気行程の状態を示す構成図。
【図６】上記内燃機関の均質希薄燃焼運転における圧縮行程の状態を示す構成図。
【図７】上記内燃機関の均質理論空燃比運転の状態を示す構成図。
【図８】比較例に係る内燃機関の成層燃焼運転の状態を示す構成図。
【図９】比較例に係る内燃機関の均質希薄燃焼運転における吸気行程の状態を示す構成図。
【図１０】比較例に係る内燃機関の均質希薄燃焼運転における圧縮行程の状態を示す構成図。
【図１１】吸気ポートの傾斜角に対する流量係数とタンブル強度との関係を示す特性図。
【図１２】第１実施例に係る機関負荷とタンブル制御弁の角度との関係を示すマップデータ。
【図１３】第２実施例に係る機関負荷とタンブル制御弁の角度との関係を示すマップデータ。
【図１４】第３実施例に係る機関回転速度および機関負荷とタンブル制御弁の角度との関係を示すマップデータ。
【図１５】第４実施例に係る機関回転速度および機関負荷とタンブル制御弁の角度との関係を示すマップデータ。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
１３…シリンダ
１５…吸気ポート
１５ａ…上側ポート部
１５ｂ…下側ポート部
１７…燃焼室
１８…隔壁
１９…タンブル制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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