(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に吸気を導入する吸気ポートと、
吸気ポートをエンジン回転に同期して開閉する吸気バルブと、
シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタと、
シリンダ内の混合気に点火する点火栓と、
を備える筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、
前記吸気ポートを吸気流に順タンブルを生起するポート形状とし、
前記吸気バルブのステム部に係合する溝を有する円柱状の弁体を備え、その弁体によって運転条件に応じて吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽して吸気流に逆タンブルを生起するタンブルコントロールバルブを備えた
ことを特徴とする筒内直接噴射式火花点火エンジン。
【請求項２】
タンブルコントロールバルブの中心線を平面図上において吸気ポートの通路中心線と略直交させ、
弁体に吸気ポートの壁面から突出する外周面を形成するとともに、
弁体に吸気ポートの壁面に沿って湾曲する凹部を形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。
【請求項３】
シリンダ内に吸気を導入する吸気ポートと、
吸気ポートをエンジン回転に同期して開閉する吸気バルブと、
シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタと、
シリンダ内の混合気に点火する点火栓と、
を備える筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、
前記吸気ポートを吸気流に順タンブルを生起するポート形状とし、
前記吸気ポートに介装される弁体を吸気バルブのステム部の同軸上に設けられるシャフトを介して回動可能に支持され、運転条件に応じて回動して吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽して吸気流に逆タンブルを生起するタンブルコントロールバルブを備えた
ことを特徴とする筒内直接噴射式火花点火エンジン。
【請求項４】
前記吸気バルブは燃焼室天井壁に対する吸気ポートの開口部に着座する傘部を有し、
タンブルコントロールバルブを吸気バルブの傘部の直上方の吸気ポートに配置した
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。
【請求項５】
前記インジェクタの燃料噴射時期を高負荷時に吸気行程に設定し、
インジェクタの燃料噴射時期を低負荷時に圧縮行程に設定した
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて吸気系の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
点火栓の近傍に燃料を集める混合気の成層化をはかるため、シリンダ内にインジェクタ（燃料噴射弁）を臨ませ、シリンダ内に直接に燃料を噴射するようにした筒内直接噴射式火花点火エンジンがある。
【０００３】
従来の筒内直接噴射式火花点火エンジンとして、例えば図１０に示すようなものがある（特開平６−８１６５１号公報、参照）。
【０００４】
これについて説明すると、インジェクタ６は燃焼室天井壁２０の側部からシリンダ１４内に臨み、ピストン１の冠部３０に窪むキャビティ３１に向けて燃料を噴射するようになっている。
【０００５】
吸気ポート２１がシリンダ１４に沿って直立して形成されている。直立した吸気ポート２１からシリンダ１４内に流入した吸気は、図中矢印で示すように、シリンダ１４に沿って下降した後、ピストン冠部３０に沿って旋回する逆タンブルＲが生起される。キャビティ３１上において逆タンブルＲと共に旋回する燃料噴霧は、キャビティ３１に沿って点火栓４に向けて上昇する。これにより、濃混合気が点火栓４の近傍に集められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の筒内直接噴射式火花点火エンジンにあっては、直立した吸気ポート２１がシリンダヘッド９の上部に貫通して設けられる構造のため、インテークマニホールドをシリンダヘッド９の上部に接続する必要があり、エンジンの全高が大きくなるという問題点が考えられる。
【０００７】
また、運転条件によらず常にシリンダ１４に逆タンブルＲが生起されるため、圧縮行程にインジェクタ６から燃料が噴射される運転状態では、燃料と空気の混合が十分に行われず、シリンダ１４内に均質な混合気をつくることが難しいという問題点が考えられる。
【０００８】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、筒内直接噴射式火花点火エンジンに適した吸気系および燃焼室構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジンは、シリンダ内に吸気を導入する吸気ポートと、吸気ポートをエンジン回転に同期して開閉する吸気バルブと、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタと、シリンダ内の混合気に点火する点火栓とを備える筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、前記吸気ポートを吸気流に順タンブルを生起するポート形状とし、前記吸気バルブのステム部に係合する溝を有する円柱状の弁体を備え、その弁体によって運転条件に応じて吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽して吸気流に逆タンブルを生起するタンブルコントロールバルブを備えるものとした。
【００１１】
請求項２に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジンは、請求項１に記載の発明において、タンブルコントロールバルブの中心線を平面図上において吸気ポートの通路中心線と略直交させ、弁体に吸気ポートの壁面から突出する外周面を形成するとともに、弁体に吸気ポートの壁面に沿って湾曲する凹部を形成するものとした。
【００１２】
請求項３に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジンは、シリンダ内に吸気を導入する吸気ポートと、吸気ポートをエンジン回転に同期して開閉する吸気バルブと、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタと、シリンダ内の混合気に点火する点火栓とを備える筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、前記吸気ポートを吸気流に順タンブルを生起するポート形状とし、前記吸気ポートに介装される弁体を吸気バルブのステム部の同軸上に設けられるシャフトを介して回動可能に支持され、運転条件に応じて回動して吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽して吸気流に逆タンブルを生起するタンブルコントロールバルブを備えるものとした。
【００１３】
請求項４に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジンは、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、前記吸気バルブは燃焼室天井壁に対する吸気ポートの開口部に着座する傘部を有し、タンブルコントロールバルブを吸気バルブの傘部の直上方の吸気ポートに配置するものとした。
【００１４】
請求項５に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジンは、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前記インジェクタの燃料噴射時期を高負荷時に吸気行程に設定し、インジェクタの燃料噴射時期を低負荷時に圧縮行程に設定するものとした。
【００１５】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の直接筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、例えば希薄空燃比で運転される成層燃焼域にて、ピストンが上昇する圧縮行程でインジェクタから燃料が噴射される運転条件では、タンブルコントロールバルブが吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽するポジションに保持される。これにより、吸気ポートを通ってシリンダ内に流入する吸気流は、吸気ポートの直下に位置するシリンダ壁に沿って下降した後にピストン冠部へと進む逆タンブルを生起する。これにより、圧縮行程でインジェクタから燃焼室に噴射される燃料は逆タンブルと共に旋回し、ピストンが上死点に近づくのにしたがって、濃混合気を点火栓の近傍に集める混合気の成層化がはかれるとともに、逆タンブルのガス流動により火炎の伝播が促される。この結果、燃焼性が確保される空燃比のリーン側限界値を拡大し、燃費の低減がはかれる。また、冷間時において燃料噴射量を増やす必要がなく、エミッションを改善することができる。
【００１６】
例えば理論空燃比で運転される均質燃焼域にて、ピストンが下降する吸気行程でインジェクタからシリンダ内に燃料が噴射される運転条件では、タンブルコントロールバルブが吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽しないポジションに保持される。吸気ポートを通ってシリンダ内に流入する吸気流は、吸気ポートに対向するシリンダ壁に沿って下降した後にピストン冠部へと進む順タンブルを生起する。これにより、吸気行程で噴射される燃料噴霧は、シリンダ内に生起される順タンブルにより空気との混合が促され、混合気の均質化がはかれるとともに、順タンブルのガス流動により火炎の伝播が促される。この結果、燃焼性が確保される空燃比のリッチ側限界値を拡大し、出力性能の向上がはかれる。
【００１７】
また、吸気ポートはシリンダの中心線に対して大きく傾斜して設けられる構造のため、シリンダヘッドの上部を貫通する直立形の吸気ポートを備える従来装置に比べて、エンジンの高さを小さくすることができる。
【００１９】
請求項２に記載の直接筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、タンブルコントロールバルブはその弁体の外周面が吸気ポートの壁面から突出するポジションに保持されることにより、吸気ポートの通路中心線をシリンダの中心線に沿うように湾曲させ、吸気流を吸気ポートの直下に位置するシリンダ壁に沿うように曲げて、逆タンブルを有効に生起する。この結果、燃焼性が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００２０】
タンブルコントロールバルブはその弁体の凹部が吸気ポートの壁面と連続するポジションに保持されることにより、ポート面積が拡大してエンジンの吸気充填効率を高められる。
【００２１】
請求項３に記載の直接筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、例えば成層燃焼域で、タンブルコントロールバルブの弁体を吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽するポジションに保持して、吸気流に逆タンブルを生起する。一方、均質燃焼域で、タンブルコントロールバルブの弁体を吸気バルブを中心に回動させて吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽しないポジションに駆動して、吸気流に順タンブルを生起する。
【００２２】
請求項４に記載の直接筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、吸気バルブの傘部の直上方に配置されたタンブルコントロールバルブが吸気ポートの燃焼室中心側を遮蔽することにより、吸気ポートを通ってシリンダ内に流入する吸気流を吸気ポートの直下に位置するシリンダ壁に沿うように曲げて、逆タンブルを有効に生起する。この結果、燃焼性が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００２４】
請求項５に記載の直接筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、低負荷時ではピストンが上昇する圧縮行程にインジェクタから燃料が噴射される。燃料噴霧は逆タンブルと合流し、濃混合気が点火栓の近傍に集められる。この結果、燃焼性が確保される空燃比のリーン側限界値を拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００２５】
高負荷時では、ピストンが下降する吸入行程にインジェクタから燃料が噴射される。燃料噴霧は、シリンダ内に生起される順タンブルによって空気との混合が促され、点火時期を迎えるときに、燃焼室に均質な混合気が形成される。この結果、燃焼性が確保される空燃比のリッチ側限界値を拡大し、出力の向上がはかれる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示すように、ペントルーフ型に傾斜する燃焼室天井壁２０には２つの吸気ポート２１と２つの排気ポート２３が互いに対向して開口している。燃焼室天井壁２０は、各吸気ポート２１が開口する吸気ポート側傾斜面２５と、各排気ポート２３が開口する排気ポート側傾斜面２６によって構成される。
【００２８】
燃焼室天井壁２０の中央部からシリンダ１４内に臨む点火栓４が設けられる。燃焼室天井壁２０には点火栓４を挟むようにして２つの吸気バルブ７と２つの排気バルブ８が互いに対向して設けられる。
【００２９】
燃焼室天井壁２０の側部からシリンダ１４内に臨むインジェクタ６が設けられる。インジェクタ６には図示しない燃料ポンプから吐出する燃料がプレッシャレギュレータを介して調圧された後に導かれる。インジェクタ６が開弁するのに伴ってその噴口からシリンダ１４内に燃料が噴射される。
【００３０】
インジェクタ６はその開弁時期と開弁期間（噴射パルス幅）がコントロールユニットにより運転状態に応じて制御される。
【００３１】
コントロールユニットは、図示しない各センサによって検出された吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎとに基づいて基本噴射量Ｔｐを次式で算出する。
【００３２】
Ｔｐ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎ                ‥‥（１）
ただし、Ｋ；定数
そして、所定の均質燃焼域で空燃比がストイキを中心とした狭い範囲に収めるか、または成層燃焼を実現するための空燃比となるように最終的な燃料噴射量Ｔｉを次式で算出して燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００３３】
Ｔｉ＝Ｔｐ×α×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ      …（２）
ただし、αは空燃比フィードバック補正係数、ＣＯＥＦは冷却水温度補正係数、および成層燃焼のための補正係数等をパラメータとした各種補正係数の和、Ｔｓは無効噴射パルス幅である。
【００３４】
この演算された燃料噴射量Ｔｉに対応するパルス信号をインジェクタ６に出力し、燃料噴射制御を行う。
【００３５】
コントロールユニットは、エンジンの負荷および回転数が所定値以下の成層燃焼域で、シリンダ１に供給される混合気の空燃比をストイキより希薄側に調節する。エンジンの負荷または回転数が所定値を超えて上昇する均質燃焼域で、シリンダ１に供給される混合気の空燃比をストイキまたはリッチ側に調節する。
【００３６】
インジェクタ６が開弁するのに伴ってシリンダ１４内に噴射される燃料は、各吸気バルブ７が開かれるのに伴って吸気ポート２１から吸入される空気と混合する。シリンダ１４内に形成された混合気はピストン１で圧縮された状態で点火プラグ４を介して燃料が着火燃焼する。燃焼したガスはピストン１を下降させてクランクシャフトを介して回転力を取り出した後、ピストン１が上昇する排気行程中に排気バルブ８が開かれるのに伴って各排気ポート２３から排出される。これらの各行程が連続して繰り返される。
【００３７】
インジェクタ６の開弁時期である燃料噴射時期は、予め設定されたマップに基づき、エンジンの負荷および回転数が所定値以下の成層燃焼域でピストン１が上昇する圧縮行程の後半に設定され、エンジンの負荷または回転数が所定値を超えて上昇する均質燃焼域でピストン１が下降する吸気行程に設定されている。
【００３８】
インジェクタ６は各吸気バルブ７の傘部７ａの側方で、かつ各傘部７ａの間からシリンダ１４内に臨んでいる。インジェクタ６はその噴口がピストン１の冠部３０を指向するようにシリンダ１４の中心線に対して傾斜して取付けられる。インジェクタ６の噴口から噴射される燃料噴霧はその中心線が水平線に対して所定角度で下向きに傾斜する放射状に拡散する。
【００３９】
各吸気ポート２１は、その通路中心線が各排気ポート側傾斜面２６およびシリンダ１４に対向するように、シリンダ１４の中心線に対して大きく傾斜している。これにより、各吸気ポート２１からシリンダ１４内に流入する吸気を、図２に白抜き矢印で示すように、排気ポート側傾斜面２６およびシリンダ１４に沿って下降させた後、ピストン冠部３０に沿って上昇させる順タンブルＴを生起する。
【００４０】
吸気ポート２１にはその燃焼室中心側を遮蔽して吸気流に逆タンブルを生起するタンブルコントロールバルブ４０が設けられる。タンブルコントロールバルブ４０は吸気ポート２１の壁面から突出する図１に示すポジションで、吸気ポート２１の通路中心線を図１の正面図上において下方に向けて大きく湾曲させる。これにより、吸気ポート２１を通ってシリンダ１４内に流入する吸気を、図１に白抜き矢印で示すように、吸気ポート２１の直下に位置するシリンダ１４に沿って下降させた後、ピストン冠部３０に沿って上昇させる逆タンブルＲを生起する。
【００４１】
ピストン１の冠部３０には凹状に窪むキャビティ３１が形成される。キャビティ３１はピストン冠部３０の中央部から吸気ポート側傾斜面２５の下方に配置される。
【００４２】
インジェクタ６はその噴口がキャビティ３１を指向して取付けられ、噴口から噴射される燃料噴霧がキャビティ３１に向けて放射状に拡がるようになっている。
【００４３】
キャビティ３１には点火栓４に向けて傾斜するスロープ３２が形成される。インジェクタ６から噴射された燃料噴霧は、シリンダ１４内に生起される逆タンブルＲと共に旋回すると、スロープ３２に沿って上昇することにより、濃混合気が点火栓４の近傍に集められる。
【００４４】
ピストン冠部３０の凸部３４はペントルーフ状の燃焼室天井壁２０に沿って傾斜するように隆起して形成される。
【００４５】
ピストン冠部３０の外周部３３は燃焼室天井壁２０の外周部に平行に対峙する平面状に形成される。これにより、ピストン１が上死点近傍に達するときにピストン冠部３０と燃焼室天井壁２０の間で圧縮する空気に燃焼室３の中央部に向かうスキッシュを生起する。
【００４６】
図３にも示すように、吸気ポート２１から燃焼室３に導入される吸気の流れ方向を調節するタンブルコントロールバルブ４０は、各吸気ポート２１に介装される円柱状の弁体４１を備える。各気筒の吸気ポート２１に介装される弁体４１はシリンダヘッド９に共通のシャフト４５を介して回動可能に支持される。
【００４７】
シャフト４５は図示しないクランクシャフトと平行に設けられる。これにより、タンブルコントロールバルブ４０の中心線は平面図上において吸気ポート２１の通路中心線と略直交する。シャフト４５は吸気ポート２１の外側にオフセットして設けられ、吸気ポート２１の通路面積を削減しないようになっている。
【００４８】
各弁体４１は各吸気バルブ７の傘部７ａの直上方に配置される。シリンダヘッド９には吸気ポート２１に臨んでタンブルコントロールバルブ４０を回動可能に収装する凹部２７が形成される。
【００４９】
タンブルコントロールバルブ４０は、図１に示すように逆タンブルを生起するポジションで、吸気ポート２１の壁面から円柱状に突出する外周面４４を有する。外周面４４は吸気バルブ７の傘部７ａの上方に位置する吸気ポート３の燃焼室中心側の壁面から突出して、吸気ポート３の通路中心線をシリンダ１４の中心線に沿うように湾曲させる。
【００５０】
外周面４４には吸気バルブ７のステム部７ｂに係合する溝４２が形成される。タンブルコントロールバルブ４０がシャフト４５を中心として回動するときに、外周面４４が吸気バルブ７のステム部７ｂに衝突しないようになっている。
【００５１】
タンブルコントロールバルブ４０は、図２に示すように吸気ポート２１に突出しないポジションで、吸気ポート２１の壁面に連続して湾曲する凹部４３を有する。凹部４３は吸気ポート２１の壁面に段差なく連続し、吸気を吸気ポート２１から燃焼室３へと直線的に導入するようになっている。
【００５２】
シャフト４５はアクチュエータ４６を介して回転駆動される。アクチュエータ４６の作動を制御するコントロールユニット４９は、エンジンの負荷および回転数が所定値以下の成層燃焼域、タンブルコントロールバルブ４０を吸気ポート２１から突出させるポジションに駆動して、吸気流に逆タンブルを生起する。一方、エンジンの負荷または回転数が所定値を超えて上昇する均質燃焼域に、タンブルコントロールバルブ４０を吸気ポート２１から突出しないポジションに駆動して、吸気流に順タンブルを生起する。
【００５３】
図３において、１５は各吸気ポート２１に接続して吸気を導くインテークマニホールドであり、１６はスロットルバルブ１７を収装するスロットルチャンバである。
【００５４】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００５５】
成層燃焼域では、図４に示すように、タンブルコントロールバルブ４０が吸気ポート２１に突出するポジションに保持される。これにより、各吸気バルブ７が開かれるのに伴って吸気ポート２１を通ってシリンダ１４内に流入する吸気を、図４の（ａ）図に白抜き矢印で示すように、シリンダ１４に沿って下降させた後、ピストン冠部３０に沿って上昇させる逆タンブルＲを生起する。
【００５６】
こうしてシリンダ１４内に逆タンブルＲが生起されることにより、圧縮行程の後半にインジェクタ６からシリンダ１４内に噴射された燃料はキャビティ３１上において逆タンブルと共に旋回し、キャビティ３１に沿って旋回する過程でピストン１によって加熱され、その微粒化および気化が進み、スロープ３２に沿って燃焼室３の中央部へと上昇する。これにより、図４の（ｂ）図に示すように、ピストン１が上死点に近づくのにしたがって、濃混合気を点火栓４の近傍に集める混合気の成層化がはかれるとともに、逆タンブルＲのガス流動により火炎の伝播が促される。この結果、燃焼性が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低減がはかれる。また、冷間時において燃料噴射量を増やす必要がなく、エミッションを改善することができる。
【００５７】
また、インジェクタ６からシリンダ１４内に噴射された燃料は、この逆タンブルＲによって一旦下降するため、点火栓４に液状燃料が直接的に付着することを回避し、失火を起こすことを防止できる。
【００５８】
一方、均質燃焼域では、図５図に示すように、タンブルコントロールバルブ４０の凹部４３が吸気ポート２１の壁面と連続するポジションに保持される。これにより、各吸気バルブ７が開かれるのに伴って吸気ポート２１を通ってシリンダ１４内に流入する吸気を、図５（ａ）図に白抜き矢印で示すように、排気ポート側傾斜面２６およびシリンダ１４に沿って下降させた後、ピストン冠部３０に沿って上昇させる順タンブルＴを生起する。
【００５９】
この順タンブルＴは吸気ポート２１からシリンダ１４へと直線的に流れる吸気流により生起される一方、逆タンブルＲは吸気ポート２１からシリンダ１４へと蛇行して流れる吸気流により生起されるため、順タンブルＴの勢力は逆タンブルＲより強くなる。
【００６０】
こうしてシリンダ１４内に強い順タンブルＴが生起されることにより、吸気行程にインジェクタ６から燃焼室３に噴射される燃料噴霧は、シリンダ１４内で順タンブルＴとともに旋回して空気との混合が促され、ピストン１が上昇して点火時期を迎えるまでに燃焼室３に均質な混合気が形成される。均質燃焼域では、燃焼室３に供給される混合気の空燃比がストイキまたはリッチ側に調節されるため、均質な混合気に対して着火が確実に行われるとともに、火炎の伝播が促され、出力性能の向上がはかれる。
【００６１】
また、均質燃焼域ではタンブルコントロールバルブ４０の凹部４３が吸気ポート２１の壁面と連続していることにより、ポート面積が拡大してエンジンの吸気充填効率を高められる。
【００６２】
各吸気ポート２１はシリンダ１４の中心線に対して大きく傾斜して設けられる構造のため、インテークマニホールド１５の取付け位置が高くなることを抑えられ、エンジンのコンパクト化がはかれる。
【００６３】
次に、図６、図７に示す実施形態について説明する。なお、図１、図３との対応部分には同一符号を付す。
【００６４】
本実施形態において、吸気ポート２１から燃焼室３に導入される吸気の流れ方向を調節するタンブルコントロールバルブ５０は、吸気ポート２１に介装される弁体５１を備える。各気筒の吸気ポート２１に介装される弁体５１は各吸気バルブ７のステム部７ｂと同軸上に設けられるシャフト５５を介して回動可能に支持される。
【００６５】
各弁体５１は各吸気バルブ７の傘部７ａの直上方に配置される。タンブルコントロールバルブ５０は、吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽して逆タンブルを生起するポジションと、吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽せずに順タンブルを生起するポジションとを切換えられる。
【００６６】
各シャフト５５は図示しないアクチュエータを介して回転駆動される。アクチュエータの作動を制御するコントロールユニット４９は、エンジンの負荷および回転数が所定値以下の成層燃焼域で、タンブルコントロールバルブ５０を吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽するポジションに駆動して、吸気流に逆タンブルを生起する。一方、エンジンの負荷または回転数が所定値を超えて上昇する均質燃焼域で、タンブルコントロールバルブ５０を吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽しないポジションに駆動して、吸気流に順タンブルを生起する。
【００６７】
次に、図８、図９に示す実施形態について説明する。なお、図１、図３との対応部分には同一符号を付す。
【００６８】
本実施形態において、吸気ポート２１から燃焼室３に導入される吸気の流れ方向を調節するタンブルコントロールバルブ６０は、吸気ポート２１に介装される弁体６１を備える。半円盤状の弁体６１は各吸気ポート２１を貫通する共通のシャフト６５を介して回動可能に支持される。
【００６９】
シャフト６５は図示しないクランクシャフトと平行に設けられる。これにより、タンブルコントロールバルブ６０の回動中心線は平面図上において吸気ポート２１の通路中心線と略直交する。
【００７０】
各弁体６１は各吸気バルブ７の傘部７ａの直上方に配置される。弁体６１には吸気バルブ７のステム部７ｂに係合する溝６２が形成される。タンブルコントロールバルブ６０がシャフト６５を中心として回動するときに、弁体６１が吸気バルブ７のステム部７ｂに衝突しないようになっている。
【００７１】
各弁体６１は各吸気バルブ７の傘部７ａの直上方に配置される。タンブルコントロールバルブ６０は、吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽して逆タンブルを生起するポジションと、吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽せずに順タンブルを生起するポジションとに切換えられる。
【００７２】
各シャフト６５は図示しないアクチュエータを介して回転駆動される。アクチュエータの作動を制御するコントロールユニット４９は、エンジンの負荷および回転数が所定値以下の成層燃焼域で、タンブルコントロールバルブ６０を吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽するポジションに駆動して、吸気流に逆タンブルを生起する。一方、エンジンの負荷または回転数が所定値を超えて上昇する均質燃焼域で、タンブルコントロールバルブ６０を吸気ポート２１の燃焼室中心側を遮蔽しないポジションに駆動して、吸気流に順タンブルを生起する。
【００７３】
タンブルコントロールバルブ６０は弁体６１の形状に対する自由度が高く、逆タンブルの強さ等の設定範囲が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すエンジンの断面図。
【図２】同じくエンジンの断面図。
【図３】同じくエンジンの概略平面図。
【図４】同じく成層燃焼域におけるエンジンの断面図。
【図５】同じく均質燃焼域におけるエンジンの断面図。
【図６】他の実施形態を示すエンジンの断面図。
【図７】同じくエンジンの概略平面図。
【図８】さらに他の実施形態を示すエンジンの断面図。
【図９】同じくエンジンの概略平面図。
【図１０】従来例を示すエンジンの断面図。
【符号の説明】
１  ピストン
２  シリンダヘッド
３  燃焼室
４  点火栓
６  インジェクタ
７  吸気バルブ
８  排気バルブ
２０  燃焼室天井壁
２１  吸気ポート
２２  排気ポート
２５  傾斜面
２６  傾斜面
３０  ピストン冠部
３１  キャビティ
４０  タンブルコントロールバルブ
４１  弁体
４４  外周面
４３  凹部
４５  シャフト
５０  タンブルコントロールバルブ
５１  弁体
５５  シャフト
６０  タンブルコントロールバルブ
６１  弁体
６５  シャフト
【図１】
0003695039.tif 000002
【図２】
0003695039.tif 000003
【図３】
0003695039.tif 000004
【図４】
0003695039.tif 000005
【図５】
0003695039.tif 000006
【図６】
0003695039.tif 000007
【図７】
0003695039.tif 000008
【図８】
0003695039.tif 000009
【図９】
0003695039.tif 000010
【図１０】
0003695039.tif 000011