(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じて吸気ポート内に適切な周波数のカルマン渦を発生させることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】気筒２に接続された吸気ポート５内に燃料を噴射する燃料噴射弁９を備えた内燃機関１に適用され、吸気ポート５内の燃料噴射弁９と気筒２との間の区間にカルマン渦が発生するように吸気ポート５内に設けられた断面が楕円状の柱状部材１０と、柱状部材１０を軸線回りに回転駆動可能なアクチュエータ１１とを備え、アクチュエータ１１の動作は、内燃機関１の運転状態に応じて制御される。【選択図】図１
2011179424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に接続された吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、
前記吸気ポート内の前記燃料噴射弁と前記気筒との間の区間にカルマン渦が発生するように前記吸気ポート内に設けられた柱状部材と、前記柱状部材に設けられて前記カルマン渦の周波数を変更可能な周波数変更手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記周波数変更手段の動作を制御する制御手段と、を備えている内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記柱状部材は、断面が楕円状であるとともに軸線回りに回転可能なように前記吸気ポートに設けられており、
前記周波数変更手段として前記柱状部材を前記軸線回りに回転駆動する駆動手段が設けられている請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記周波数変更手段として前記柱状部材の温度を変更可能な温度変更手段が設けられている請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記内燃機関の吸気の流量に応じて前記周波数変更手段の動作を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記内燃機関の吸気の流量が多いほど前記カルマン渦の周波数が高くなるように前記周波数変更手段の動作を制御する請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記柱状部材よりも吸気の流れ方向上流側に設けられて前記吸気ポート内の吸気の流速を測定する第１流速測定手段と、前記柱状部材よりも吸気の流れ方向下流側に設けられ、かつ前記カルマン渦に基づいて前記吸気ポート内の吸気の流速を測定する第２流速測定手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１流速測定手段の測定値及び前記第２流速測定手段の測定値に基づいて前記周波数変更手段の動作を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１流速測定手段の測定値と前記第２流速測定手段の測定値との差が予め設定した所定の許容範囲内になるように前記周波数変更手段の動作を制御する請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記内燃機関の温度が予め設定した所定温度以上の場合、前記吸気ポートの内面への燃料の付着を前記カルマン渦にて促進させるべく前記カルマン渦の周波数が低くなるように前記周波数変更手段の動作を制御する請求項１、２、３、６又は７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、所定のデポジット除去条件が成立した場合に前記柱状部材の固有振動数と前記カルマン渦の周波数とが同じになるように前記周波数変更手段の動作を制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路に燃料噴射弁が設けられた、いわゆるポート噴射式の内燃機関が知られている。このような内燃機関において、燃料噴射弁の下流に柱状部材を設け、この柱状部材により発生するカルマン渦にて燃料の微粒化や霧化を促進するものが知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−１４４２５３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１４７４１号公報
【特許文献３】特開平１１−０７２０６８号公報
【特許文献４】特開２００９−０５７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸気通路内における吸気の流れは、カルマン渦の周波数に影響される。例えば、カルマン渦の周波数が低いと渦同士の間隔が広くなるので各渦が成長し易い。そのため、吸気の流れが大きく乱れる。この場合、燃料の微粒化や霧化は促進されるが、吸気が吸気通路の内面に衝突し易くなるため吸気に含まれる燃料が吸気通路の内面に付着し易くなる。一方、カルマン渦の周波数が高いと各渦が成長し難くなるので、周波数が低い場合と比較して吸気の流れの乱れが小さくなる。この場合、吸気通路の内面に燃料が付着し難くなるが、流れの乱れが小さいため燃料が十分に微粒化しないおそれがある。
【０００５】
周知のようにカルマン渦の周波数は、流体の流速で変化し、流速が大きくなるほど周波数は高くなる。特許文献１の内燃機関にはカルマン渦の周波数を制御する装置が設けられていないので、吸気の流量が増加するに従ってカルマン渦の周波数が高くなる。そのため、内燃機関の運転状態に応じた適切な周波数のカルマン渦が吸気通路内に発生していないおそれがある。例えば、特許文献１の内燃機関では、内燃機関の始動時には吸気の流量が少ないためにカルマン渦の周波数が低くなる。この場合、吸気通路の内面に付着する燃料が増加して始動性が悪化するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、内燃機関の運転状態に応じて吸気ポート内に適切な周波数のカルマン渦を発生させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置は、気筒に接続された吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、前記吸気ポート内の前記燃料噴射弁と前記気筒との間の区間にカルマン渦が発生するように前記吸気ポート内に設けられた柱状部材と、前記柱状部材に設けられて前記カルマン渦の周波数を変更可能な周波数変更手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記周波数変更手段の動作を制御する制御手段と、を備えている（請求項１）。
【０００８】
本発明の制御装置によれば、周波数変更手段を柱状部材に設け、この周波数変更手段の動作を内燃機関の運転状態に基づいて制御するので、内燃機関の運転状態に応じて吸気ポート内に適切な周波数のカルマン渦を発生させることができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置の一形態において、前記柱状部材は、断面が楕円状であるとともに軸線回りに回転可能なように前記吸気ポートに設けられており、前記周波数変更手段として前記柱状部材を前記軸線回りに回転駆動する駆動手段が設けられていてもよい（請求項２）。周知のようにカルマン渦の周波数ｆは、流体の流れと直交する方向の柱状部材の幅に応じて決まる。そのため、この柱状部材の幅を変更することにより、カルマン渦の周波数を変更することができる。この形態では、断面が楕円状の柱状部材を駆動手段で軸線回りに回転駆動できるので、その柱状部材の幅を変更できる。そのため、カルマン渦の周波数を変更できる。
【００１０】
本発明の内燃機関の制御装置の一形態においては、前記周波数変更手段として前記柱状部材の温度を変更可能な温度変更手段が設けられていてもよい（請求項３）。カルマン渦の周波数を決定する要素の一つとしてストローハル数が知られている。このストローハル数は、柱状部材の表面温度に応じて変化するので、柱状部材の温度を変更することによりカルマン渦の周波数を変更することができる。この形態では、温度変更手段で柱状部材の温度を変更することができるので、ストローハル数を変化させることができる。そのため、カルマン渦の周波数を変更できる。
【００１１】
本発明の内燃機関の制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記内燃機関の吸気の流量に応じて前記周波数変更手段の動作を制御してもよい（請求項４）。また、この形態において、前記制御手段は、前記内燃機関の吸気の流量が多いほど前記カルマン渦の周波数が高くなるように前記周波数変更手段の動作を制御してもよい（請求項５）。この形態では、吸気の流量が多い場合にはカルマン渦の周波数を高くするので、吸気ポートの内面に燃料が付着することを十分に抑制できる。そのため、燃料噴射弁から噴射された燃料の略全量を吸気とともに気筒内に速やかに導入することができる。一方、吸気の流量が少ない場合はカルマン渦の周波数が低くなるので、吸気ポート内における吸気の流れを大きく乱すことができる。そのため、燃料の微粒化や霧化を促進させることができる。
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置の一形態においては、前記柱状部材よりも吸気の流れ方向上流側に設けられて前記吸気ポート内の吸気の流速を測定する第１流速測定手段と、前記柱状部材よりも吸気の流れ方向下流側に設けられ、かつ前記カルマン渦に基づいて前記吸気ポート内の吸気の流速を測定する第２流速測定手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記第１流速測定手段の測定値及び前記第２流速測定手段の測定値に基づいて前記周波数変更手段の動作を制御してもよい（請求項６）。また、この形態において、前記制御手段は、前記第１流速測定手段の測定値と前記第２流速測定手段の測定値との差が予め設定した所定の許容範囲内になるように前記周波数変更手段の動作を制御してもよい（請求項７）。カルマン渦が吸気ポートの内面に接触するとカルマン渦が消失したり渦の形状が大きく変化したりする。第２流速測定手段は、カルマン渦に基づいて吸気の流速を測定するので、このようにカルマン渦が変形すると柱状部材で発生したカルマン渦を正常に検出できなくなる。そのため、第１流速測定手段の測定値と第２流速測定手段の測定値との差が大きくなる。この形態では、これら流速測定手段の測定値の差が所定の許容範囲内になるように周波数変更手段の動作を制御するので、カルマン渦が吸気ポートの内面に接触することを抑制できる。そのため、燃料が吸気ポートの内面に付着することを抑制できる。
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置の一形態において、前記制御手段は、前記内燃機関の温度が予め設定した所定温度以上の場合、前記吸気ポートの内面への燃料の付着を前記カルマン渦にて促進させるべく前記カルマン渦の周波数が低くなるように前記周波数変更手段の動作を制御してもよい（請求項８）。この場合、吸気ポートの内面に付着させた燃料の気化熱で吸気の温度を低下させることができる。また、この場合はカルマン渦が吸気ポートの内面に接触するので、吸気ポートの内面付近の境界層を乱して吸気から内燃機関への熱伝達率を高めることができる。そのため、吸気の温度をさらに低下させ、これにより気筒への吸気の充填効率を高めることができる。
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置の一形態において、前記制御手段は、所定のデポジット除去条件が成立した場合に前記柱状部材の固有振動数と前記カルマン渦の周波数とが同じになるように前記周波数変更手段の動作を制御してもよい（請求項９）。カルマン渦の周波数を柱状部材の固有振動数と一致させることにより、柱状部材を共振させることができる。この場合、柱状部材の振動にて吸気ポートを振動させることができるので、吸気ポートの内面に付着しているデポジットをこの振動で除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、周波数変更手段によってカルマン渦の周波数を変更できるので、内燃機関の運転状態に応じて吸気ポート内に適切な周波数のカルマン渦を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関の要部を示す図。
【図２】カルマン渦の周波数の算出方法を説明するための図。
【図３】柱状部材の幅が最大のときの吸気ポートの内部を示す図。
【図４】柱状部材の幅が最小のときの吸気ポートの内部を示す図。
【図５】図１のＥＣＵが実行する吸気流制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】吸気量と柱状部材の幅の目標値との関係の一例を示す図。
【図７】本発明の第２の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関の要部を示す図。
【図８】カルマン渦が吸気ポートの内面に接触していないときの吸気ポートの内部を示す図。
【図９】カルマン渦が吸気ポートの内面に接触しているときの吸気ポートの内部を示す図。
【図１０】図７のＥＣＵが実行する吸気流制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】本発明の第３の形態に係る制御装置にて実行される吸気流制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】本発明の他の形態に係る制御装置の一部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関の要部を示している。この内燃機関（以下、エンジンと称することもある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものである、複数（図１では１つのみを示す。）の気筒２を備えている。気筒２内にはピストン３が往復動自在に挿入され、気筒２の上面略中央には点火プラグ４が設けられている。気筒２には、吸気ポート５及び排気ポート６がそれぞれ接続されている。また、気筒２には、吸気ポート５を気筒２に対して開閉する吸気バルブ７と、排気ポート６を気筒２に対して開閉する排気バルブ８とが設けられている。吸気ポート５には、吸気ポート５内に燃料を噴射するための燃料噴射弁９が設けられている。
【００１８】
この図に示したように吸気ポート５には、吸気ポート５を横断するように断面が楕円状の柱状部材１０が設けられている。柱状部材１０は、その軸線の回りに回転可能なように吸気ポート５に支持されている。また、柱状部材１０は、燃料噴射弁９よりも吸気の流れ方向上流側に設けられている。柱状部材１０には、柱状部材１０を軸線回りに回転駆動する駆動手段としてのアクチュエータ１１が取り付けられている。アクチュエータ１１には、例えば回転軸が停止する位置を制御可能な電動モータが設けられる。
【００１９】
アクチュエータ１１の動作は、制御手段としてのエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成され、エンジン１に設けられた各種センサの出力信号に基づいてエンジン１の運転状態を制御する周知のものである。ＥＣＵ２０には、エンジン１の吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２１、及びエンジン１の冷却水の温度に応じた信号を出力する水温センサ２２等が接続されている。この他にも各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２０】
このエンジン１においては、柱状部材１０の下流側にカルマン渦を発生させ、このカルマン渦にて燃料噴射弁９から噴射された燃料と吸気との混合を促進させたり、燃料の微粒化を促進させたりすることができる。また、アクチュエータ１１で柱状部材１０を回転させることにより、このカルマン渦の周波数ｆを変化させることができる。カルマン渦の周波数ｆは、図２に示した吸気の流速Ｖ、吸気の流れと直交する方向の柱状部材１０の幅（以下、単に柱状部材１０の幅と称する。）ｄ、及びストローハル数Ｓｔを用いて以下の式（１）で示すことができる。なお、ストローハル数Ｓｔは、公知の無次元数である。
【００２１】
【数１】
2011179424.tif 000003
【００２２】
この式（１）から明らかなようにカルマン渦の周波数ｆは、柱状部材１０の幅ｄが小さいほど高くなる。そのため、このエンジン１においては、図３に示すように柱状部材１０の幅ｄが最も大きくなるように柱状部材１０を回転させるとカルマン渦の周波数ｆが最も低くなる。この場合、渦同士の間隔が広くなり、各渦が大きく成長し易くなる。そのため、この図に示したように燃料噴射弁９から噴射された燃料は、吸気ポート５内を大きく蛇行しながら下流側に流れていく。これにより吸気中への燃料の拡散を促進させることができる。また、この場合、吸気ポート５の内面５ａ付近まで燃料が動くので、吸気ポート５内の空間の利用率が高くなる。一方、図４に示すように柱状部材１０の幅ｄが最も小さくなるように柱状部材１０を回転させるとカルマン渦の周波数ｆが最も高くなる。なお、吸気の流速Ｖは、図３に示した状態と同じとする。この場合、渦同士の間隔が狭くなるので、各渦が成長し難くなる。そのため、この図に示したように燃料は吸気ポート５内の中心付近を流れる。この場合、吸気ポート５の内面５ａに燃料が付着することを抑制できる。なお、このように柱状部材１０の幅ｄを変更してカルマン渦の周波数ｆを変更するので、アクチュエータ１１が本発明の周波数変更手段に相当する。
【００２３】
このようにエンジン１においては、柱状部材１０の幅ｄを変更して吸気の流れを変化させることにより、吸気ポート５内における燃料の動きを制御することができる。そこで、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に応じて吸気の流れを制御すべく図５に示した吸気流制御ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。この制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、例えば吸気の流量（吸気量）及び冷却水の温度等が取得される。
【００２４】
続くステップＳ１２においてＥＣＵ２０は、吸気量に基づいて柱状部材１０の幅ｄの目標値を設定する。図６は、吸気量と柱状部材１０の幅ｄの目標値との関係の一例を示している。吸気量が多い場合は、エンジン１の負荷が高くエンジン１の温度が高いと考えられる。このような場合は気筒２内で燃料を十分に気化させることができる。また、気筒２に供給すべき燃料量も多くなる。そこで、吸気量が多い場合は、カルマン渦の周波数ｆを高くして吸気ポート５への燃料の付着を抑制する。一方、吸気量が少ない場合は、エンジン１の負荷が低くエンジン１の温度が高負荷時と比較して低くなっていると考えられる。このような場合は吸気ポート５において燃料を十分に吸気中に拡散させる必要がある。そこで、吸気量が少ない場合は、カルマン渦の周波数ｆを低くして燃料を吸気中に十分に拡散させる。このようにカルマン渦の周波数ｆを制御する場合は、吸気量が多いほど柱状部材１０の幅ｄが小さくなるように柱状部材１０を回転させればよい。なお、図６に示した関係は、予め実験や数値計算等により求めてＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。
【００２５】
次のステップＳ１３においてＥＣＵ２０は、柱状部材１０の幅ｄが設定した目標値になるようにアクチュエータ１１の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２６】
以上に説明したように、この形態によれば吸気ポート５内の燃料噴射弁９と気筒２との間の区間にカルマン渦を発生させることができるので、このカルマン渦にて燃料と吸気との混合を促進させたり燃料の微粒化を促進させたりすることができる。また、柱状部材１０を回転させることにより柱状部材１０の幅ｄを変更し、これによりカルマン渦の周波数ｆを変更することができる。そのため、エンジン１の運転状態に応じて吸気ポート５内に適切な周波数ｆのカルマン渦を発生させることができる。
【００２７】
この形態では、吸気量が多い場合はカルマン渦の周波数ｆを高くするので、吸気ポート５の内面５ａに燃料が付着することを十分に抑制できる。そのため、燃料噴射弁９から噴射された燃料の略全量を吸気とともに気筒２内に速やかに導入することができる。一方、吸気量が少ない場合はカルマン渦の周波数ｆを低くするので、吸気ポート５内における吸気の流れを大きく乱すことができる。そのため、吸気中への燃料の微粒化や霧化をさらに促進させることができる。また、これにより吸気と燃料との混合を促進させることができる。さらに燃料同士の衝突によって径の大きい燃料の粒が発生することを抑制できる。これらより燃料の気化を促進させることができるので、気筒２からの未燃燃料の排出を低減できる。そのため、排気エミッションを改善できる。
【００２８】
（第２の形態）
次に図７〜図１０を参照して本発明の第２の形態について説明する。図７は、第２の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関の要部を示している。図に示したようにこの形態では、吸気ポート５に吸気の流速を測定する第１流速測定手段としての第１流速計３０及び第２流速測定手段としての第２流速計３１が設けられている点が第１の形態と異なる。それ以外は、第１の形態と同じである。そのため、図７において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
この図に示したように第１流速計３０は、柱状部材１０よりも吸気の流れ方向上流側に設けられている。この第１流速計３０としては、例えば公知の熱線式流速計が設けられる。そのため、詳細な説明は省略する。一方、第２流速計３１は、柱状部材１０よりも下流側に設けられている。また、この図に示したように第２流速計３１は、吸気ポート５と気筒２とが接続している部分の吸気の流速を測定するように設けられている。この第２流速計３１としては、測定範囲内を通過したカルマン渦を超音波センサ等で検出し、そのカルマン渦の周波数ｆに基づいて流速を算出する公知のカルマン渦式の流速計が設けられる。そのため、詳細な説明は省略する。これら流速計３０、３１からは測定値に対応する信号が出力されいる。これら流速計３０、３１は、出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようにＥＣＵ２０と接続されている。
【００３０】
この形態では、第１流速計３０の測定値と第２流速計３１の測定値との差が予め設定した許容範囲内になり、かつこの条件下で柱状部材１０の幅ｄが最も大きくなるようにアクチュエータ１１の動作が制御される。図８に示すようにカルマン渦の周波数ｆが高く、カルマン渦が第２流速計３１の測定範囲内まで消失せずに到達している場合、第２流速計３１は柱状部材１０で発生したカルマン渦を正常に検出することができる。そのため、第１流速計３０の測定値と第２流速計３１の測定値とは略同じになると考えられる。一方、図９に示すようにカルマン渦の周波数ｆが低い場合はカルマン渦の各渦が大きくなり易いので、カルマン渦が吸気ポート５の内面５ａと接触するおそれがある。この場合、カルマン渦が消失したり渦の形状が大きく変化したりするおそれがある。例えば、この図の破線で囲んだ部分においてカルマン渦が吸気ポート５の内面５ａと接触すると、変形したカルマン渦が第２流速計３１の測定範囲を通過することになる。この場合、第２流速計３１は変形したカルマン渦に基づいて測定値を算出するので、第１流速計３０の測定値と第２流速計３１の測定値との差が大きくなると考えられる。すなわち、第１流速計３０の測定値と第２流速計３１の測定値との差が予め設定した許容範囲内であれば、カルマン渦が吸気ポート５の内面５ａと接触していないと推定できる。そして、この条件下において柱状部材１０の幅ｄを最も大きくすることにより、燃料が吸気ポート５の内面５ａに付着することを抑制しつつ燃料を吸気ポート５の内面５ａ付近まで大きく蛇行させることができる。
【００３１】
図１０は、ＥＣＵ２０がこのようにアクチュエータ１１の動作を制御するために実行する吸気流制御ルーチンである。この制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ２１で各流速計３０、３１の測定値を取得する。続くステップＳ２２においてＥＣＵ２０は、第１流速計３０の測定値と第２流速計３１の測定値の差が予め設定した許容範囲内か否か判断する。許容範囲は、第１流速計３０及び第２流速計３１のそれぞれの測定誤差等を考慮して適宜に設定すればよい。
【００３２】
各流速計３０、３１の測定値の差が許容範囲内と判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ２０は柱状部材１０の幅ｄを大きくする幅増加制御を実行する。この幅増加制御では、柱状部材１０が予め設定した所定角度だけ幅ｄが大きくなる方向に回転駆動されるようにアクチュエータ１１の動作が制御される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３３】
一方、各流速計３０、３１の測定値の差が許容範囲外と判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ２０は柱状部材１０の幅ｄを小さくする幅低減制御を実行する。この幅低減制御では、柱状部材１０が予め設定した所定角度だけ幅ｄが小さくなる方向に回転駆動されるようにアクチュエータ１１の動作が制御される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３４】
以上に説明したように、この形態によれば、各流速計３０、３１の測定値の差が許容範囲内になり、かつこの条件下で柱状部材１０の幅ｄが最も大きくなるようにアクチュエータ１１の動作をフィードバック制御するので、吸気ポート５への燃料の付着を抑制しつつ吸気ポート５内にて燃料を大きく蛇行させることができる。そのため、吸気ポート５への燃料の付着を抑制しつつ燃料の微粒化を促進させることができる。
【００３５】
（第３の形態）
図１１を参照して本発明の第３の形態に係る制御装置について説明する。なお、この形態においてもエンジン１については図７が参照される。図１１は、この形態においてＥＣＵ２０が実行する吸気流制御ルーチンを示している。図１１において図５又は図１０と同じ部分については同じ参照符号を付して説明を省略する。ＥＣＵ２０は、この制御ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。
【００３６】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ３１においてＥＣＵ２０は、所定のデポジット除去条件が成立しているか否か判断する。このデポジット除去条件は、例えばエンジン１の運転時間の積算値が予め設定した判定値以上になった場合に成立したと判断される。デポジット除去条件が成立していると判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ２０はデポジット除去制御を実行する。このデポジット除去制御では、カルマン渦の周波数ｆが柱状部材１０の固有振動数と同じになるようにアクチュエータ１１で柱状部材１０の幅ｄを調整する。これにより、柱状部材１０を共振させて吸気ポート５を振動させる。なお、このデポジット除去制御が実行された場合はエンジン１の運転時間の積算値が０にリセットされる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３７】
一方、デポジット除去条件が不成立と判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１の温度が予め設定した所定の判定温度以上か否か判断する。周知のようにエンジン１の温度は冷却水の温度と相関しているので、この判断は冷却水の温度に基づいて行えばよい。所定の判定温度は、エンジン１が冷間始動中か否か判断するための基準として設定されるものである。判定温度には、例えばエンジン１の温度がこの判定温度未満であればエンジン１が冷間始動中であると判断可能な温度が設定される。
【００３８】
エンジン１の温度が判定温度以上と判断した場合はステップＳ３４に進み、ＥＣＵ２０は吸気温低減制御を実行する。この吸気温低減制御では、吸気ポート５内において燃料が大きく蛇行し、これにより吸気ポート５の内面５ａへの燃料の付着が促進されるようにカルマン渦の周波数ｆを低下させる。すなわち、柱状部材１０の幅ｄが大きくなるようにアクチュエータ１１の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１の温度が判定温度未満と判断した場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３９】
この形態によれば、デポジット除去条件が成立した場合はカルマン渦の周波数ｆを柱状部材１０の固有振動数に一致させるので、柱状部材１０を共振させて吸気ポート５を振動させることができる。そのため、吸気ポート５の内面５ａに付着しているデポジットをこの振動で除去することができる。
【００４０】
また、この形態では、エンジン１の温度が所定の判定温度以上の場合はカルマン渦の周波数ｆを低下させて吸気ポート５の内面５ａに燃料を付着させる。この場合、付着させた燃料の気化熱によって吸気の温度を下げることができる。また、吸気ポート５の内面５ａにカルマン渦を接触させることにより吸気ポート５の内面５ａの境界層を乱すことができるので、吸気からエンジン１のシリンダヘッドへの熱伝達率を高めることができる。そのため、吸気の温度を低下させて気筒２への吸気の充填効率を高めることができる。
【００４１】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、柱状部材の断面の形状は楕円に限定されない。この断面の形状は、例えば対角線の長さが異なる菱形等、軸線回りに回転させることで吸気の流れと直交する方向の幅を変更可能な形状であればよい。
【００４２】
カルマン渦の周波数を変更する方法は、柱状部材を回転させてその幅を変更する方法に限定されない。上述した式（１）のストローハル数Ｓｔは、柱状部材の表面温度に応じて変化することが知られている。そこで、柱状部材の表面温度を変化させ、これによりカルマン渦の周波数を変更してもよい。具体的には、図１２に示したように柱状部材１０の内部に電気ヒータ４１を設け、この電気ヒータ４１で柱状部材１０の温度を変化させればよい。この場合、柱状部材１０の断面は円状であってもよい。また、柱状部材１０は、吸気ポート５に回転不能に設けられていてもよい。このようにカルマン渦の周波数ｆを変更することにより、電気ヒータ４１が本発明の温度変更手段及び周波数変更手段として機能する。
【符号の説明】
【００４３】
１  内燃機関
２  気筒
５  吸気ポート
５ａ  吸気ポートの内面
９  燃料噴射弁
１０  柱状部材
１１  アクチュエータ（駆動手段、周波数変更手段）
２０  エンジンコントロールユニット（制御手段）
３０  第１流速計（第１流速測定手段）
３１  第２流速計（第２流速測定手段）
４１  電気ヒータ（温度変更手段、周波数変更手段）
ｆ  カルマン渦の周波数
【図１】
2011179424.tif 000004
【図２】
2011179424.tif 000005
【図３】
2011179424.tif 000006
【図４】
2011179424.tif 000007
【図５】
2011179424.tif 000008
【図６】
2011179424.tif 000009
【図７】
2011179424.tif 000010
【図８】
2011179424.tif 000011
【図９】
2011179424.tif 000012
【図１０】
2011179424.tif 000013
【図１１】
2011179424.tif 000014
【図１２】
2011179424.tif 000015