(57)【要約】【課題】耐ノッキング性の悪化を抑制しながら、筒内流動を強化する際の吸気を加熱可能とする。【解決手段】エンジン１の運転領域として、第１領域と、第１領域よりも高負荷側の第２領域と、を設定する。第１領域では、吸気の流れを吸気通路４の断面中心に対して偏らせる操作を実行して、吸気の筒内流動を強化するとともに、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面を加熱する。他方で、第２領域では、吸気の流れを偏らせる操作を停止し、加熱を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転領域として、第１領域と、前記第１領域よりも高負荷側の第２領域と、を設定し、
前記第１領域では、吸気の流れを吸気通路の断面中心に対して偏らせる操作を実行して、吸気の筒内流動を強化するとともに、前記吸気の流れを偏らせる側の通路壁面を加熱し、
前記第２領域では、前記操作を停止し、前記加熱を抑制する、
エンジンの吸気方法。
【請求項２】
前記第１領域では、前記吸気の流れを偏らせる側の通路壁面と、その反対側の通路壁面とのうち、前記吸気の流れを偏らせる側の通路壁面のみを対象とした加熱を実行し、
前記第２領域では、前記吸気の流れを偏らせる側の通路壁面のみを対象とした加熱を抑制する、
請求項１に記載のエンジンの吸気方法。
【請求項３】
前記吸気の流れを偏らせる側の通路壁面にエンジン冷却水の熱量を付与可能な第１ウォータージャケットを形成し、
前記第１領域と前記第２領域とで、前記エンジン冷却水が循環する経路を切り換え、
前記１領域では、前記第１ウォータージャケットに、前記第２領域よりも温度の高いエンジン冷却水を流すことで、前記通路壁面を加熱する、
請求項１または２に記載のエンジンの吸気方法。
【請求項４】
前記吸気の流れを偏らせる側とは反対側の通路壁面を冷却するための第２ウォータージャケットを、前記第１ウォータージャケットとは個別に形成し、
前記第１領域では、前記第１ウォータージャケットに、前記第２ウォータージャケットよりも温度の高いエンジン冷却水を流すことで、前記通路壁面を加熱する、
請求項３に記載のエンジンの吸気方法。
【請求項５】
前記第２領域では、前記吸気通路の断面中心に沿って吸気を流す、
請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンの吸気方法。
【請求項６】
前記吸気通路を部分的に閉塞可能に吸気制御弁を設置し、
前記第１領域において、前記吸気制御弁の開度を前記第２領域よりも減少させることで、前記吸気の流れを偏らせる、
請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジンの吸気方法。
【請求項７】
前記第１領域において、理論空燃比よりも高い空燃比による燃焼を行う、
請求項１から６のいずれか一項に記載のエンジンの吸気方法。
【請求項８】
エンジンの運転状態が低負荷域にあるときに、吸気の主流を吸気通路の断面中心から通路壁面の方向にずらし、
前記エンジンの運転状態が高負荷域にあるときに、前記吸気の主流を、前記低負荷域よりも前記吸気通路の断面中心に近付け、
前記低負荷域では、前記吸気通路を流れる吸気を加熱し、
前記高負荷域では、前記吸気の加熱を抑制する、
エンジンの吸気方法。
【請求項９】
吸気通路を部分的に閉塞可能に設置された吸気制御弁と、
吸気の流れに関して前記吸気制御弁よりも下流側に設けられ、前記吸気通路を流れる吸気を加熱する吸気加熱部と、
前記吸気制御弁および前記吸気加熱部の動作を制御する制御部と、
を備えるエンジンの吸気装置であって、
前記制御部は、
前記エンジンの運転状態が第１領域にある場合に、前記吸気制御弁を第１開度に制御して、前記吸気通路を流れる吸気の流れを当該吸気通路の断面中心に対して偏らせるとともに、前記吸気加熱部により前記吸気を加熱し、
前記エンジンの運転状態が前記第１領域よりも高負荷側の第２領域にある場合は、前記吸気制御弁を前記第１開度よりも大きな第２開度に制御し、前記吸気加熱部による前記吸気の加熱を抑制する、
エンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気の筒内流動を強化可能なエンジンの吸気方法および吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、筒内に空気を導入する通路として、流路面積の小さい一次吸気通路と、一次吸気通路よりも流路面積の大きい二次吸気通路とを並列に形成し、一次吸気通路を流れる吸気を、温水通路を流れるエンジン冷却水により加熱することが開示されている。二次吸気通路を開閉可能にシャッタ弁を設置し、低負荷での運転時では、シャッタ弁を閉じ、一次吸気通路と二次吸気通路とのうち、二次吸気通路のみを介して筒内に吸気を流入させる。これにより、筒内における吸気の流動を強化するとともに、筒内の温度を上昇させる。他方で、高負荷での運転時では、シャッタ弁を開け、一次吸気通路と二次吸気通路との双方を介して吸気を流入させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２-１７８７２６号公報（第４頁右上欄第１０行〜同頁右下欄第７行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術によると、高負荷での運転に際してシャッタ弁を開けた場合に、二次吸気通路だけでなく、一次吸気通路からも空気が筒内に流入する。これにより、要求負荷の増大に対して必要な吸入空気量を確保することが可能となるものの、一次吸気通路を流れる吸気が、温水通路を流れるエンジン冷却水によりシャッタ弁を開けた後も引き続き加熱されるため、吸気の充填効率を高め難いうえ、一次吸気通路を介して筒内に流入した吸気により筒内が加熱されることで、ノッキングが生じ易くなるという懸念がある。
【０００５】
本発明は、耐ノッキング性の悪化を抑制しながら、筒内流動を強化する際の吸気を加熱可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一形態において、エンジンの吸気方法を提供する。
【０００７】
本発明の一形態に係る方法は、エンジンの運転領域として、第１領域と、第１領域よりも高負荷側の第２領域と、を設定し、第１領域では、吸気の流れを吸気通路の断面中心に対して偏らせる操作を実行して、吸気の筒内流動を強化するとともに、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面を加熱し、第２領域では、吸気の流れを偏らせる操作を停止し、さらに、加熱を抑制する。
【０００８】
本発明は、他の形態において、エンジンの吸気装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低負荷側の第１領域において、吸気の流れを偏らせる操作を実行して、吸気の筒内流動を強化するとともに、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面を介して吸気を加熱し、燃焼の安定性を確保することができる。他方で、高負荷側の第２領域では、吸気の流れを偏らせる操作を停止し、さらに、通路壁面を介した吸気の加熱を抑制することで、吸入空気量を確保するとともに、筒内の温度が過度に上昇するのを回避して、耐ノッキング性の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジンの全体構成を示す概略図である。
【図２】図２は、同上実施形態に係る燃焼制御の基本的な流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係るエンジンの特徴部分の構成を示す概略図である。
【図４】図４は、同上実施形態の変形例に係るエンジンの特徴部分の構成を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態に係るエンジンの特徴部分の構成を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の第４実施形態に係るエンジンの特徴部分の構成を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の第５実施形態に係るエンジンの全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
（エンジンの全体構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジン１の全体構成を概略的に示している。
【００１３】
エンジン１は、シリンダブロック１Ａおよびシリンダヘッド１Ｂによりその本体が形成され、シリンダブロック１Ａおよびシリンダヘッド１Ｂにより包囲された空間としてシリンダまたは気筒が形成される。
【００１４】
シリンダブロック１Ａには、ピストン２が上下に往復移動自在に挿入され、ピストン２は、コネクティングロッド３を介して図示しないクランクシャフトに連結されている。ピストン２の往復運動がコネクティングロッド３を通じてクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトの回転運動に変換される。ピストン２の冠面２１には、キャビティ２１ａが形成されており、吸気ポート４ａを通じて筒内に吸入された空気がこのキャビティ２１ａの壁面により案内される。
【００１５】
シリンダヘッド１Ｂには、ペントルーフ型の燃焼室Ｃｈを画定する下面が形成されている。シリンダヘッド１Ｂの下面とピストン冠面２１とにより包囲される空間として燃焼室Ｃｈが形成される。シリンダヘッド１Ｂには、燃焼室Ｃｈとエンジン外部とを連通する通路として、気筒中心軸の一側に一対の吸気通路４が、他側に一対の排気通路５が形成されている。吸気通路４のポート部（吸気ポート）４ａには、吸気弁８が配置され、排気通路５のポート部（排気ポート）５ａには、排気弁９が配置されている。エンジン外部から吸気通路４に取り込まれた空気が吸気弁８の開期間中に筒内に吸入され、燃焼後の排気が排気弁９の開期間中に排気通路５に排出される。
【００１６】
シリンダヘッド１Ｂには、さらに、吸気ポート４ａおよび排気ポート５ａの間で、気筒中心軸上に点火プラグ６が設置され、気筒中心軸の一側において、一対の吸気ポート４ａ、４ａの間に燃料噴射弁７が設置されている。燃料噴射弁７は、筒内に燃料を直接噴射可能に構成および配置されている。
【００１７】
吸気通路４には、吸気制御弁１０が設置され、吸気制御弁１０により吸気通路４の開口面積が実質的に狭められ、筒内における吸気の流動（以下「筒内流動」という場合がある）が強化される。ここで、本実施形態に関して「吸気の筒内流動が強化される」とは、吸気制御弁１０が全開の状態にある場合よりも流動強度が高められることをいい、流動強度は、例えば、筒内流動として次に述べる吸気のタンブル流動が強化される場合に、いわゆるタンブル比により評価することができる。タンブル比が高いときほど、筒内流動が強化されたことを意味する。
【００１８】
本実施形態では、吸気ポート４ａを通じて筒内に吸入された空気が、気筒中心軸に対して吸気ポート４ａとは反対側、換言すれば、排気ポート５ａ側の筒内空間をシリンダヘッド１Ｂの下面からピストン冠面２１に向かう方向に通過するタンブル流動が形成され、吸気制御弁１０により、このタンブル流動が強化される。吸気通路４には、通路を上下に分割するスリットプレート１１が吸気通路４に設置され、吸気制御弁１０は、スリットプレート１１の上流に、スリットプレート１１の下側の通路部分を閉塞可能に配置されている。よって、吸気は、吸気制御弁１０が開いた状態では、吸気通路４の全体、換言すれば、スリットプレート１１の上下双方を通じて流通し、吸気制御弁１０が閉じた状態では、吸気制御弁１０によりその流れが阻害され、吸気通路４の一部、つまり、スリットプレート１１の上側のみを通じて流通する。
【００１９】
排気通路５には、排気浄化用の触媒（図示せず）が介装されている。本実施形態においいて、排気浄化装置は、三元触媒を有し、排気通路５に排出された燃焼後の排気は、排気浄化触媒により窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）といった有害成分が浄化された後、大気中へ放出される。
【００２０】
（冷却系の構成）
エンジン冷却水を流通させる通路として、シリンダブロック１Ａには、シリンダブロック冷却用ウォータージャケット３１が形成され、シリンダヘッド１Ｂには、シリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２が形成されている。シリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２は、吸気通路４の下側に配置されている。本実施形態では、さらに、吸気通路４の上側に、吸気ポート上側ウォータージャケット３３が形成されている。シリンダブロック冷却用ウォータージャケット３１は、エンジン冷却水の流れに関してシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２および吸気ポート上側ウォータージャケット３３の下流に配置されている。シリンダブロック冷却用ウォータージャケット３１にエンジン冷却水が流通することで、シリンダブロック１Ａが冷却され、シリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２にエンジン冷却水が流通することで、シリンダヘッド１Ｂが冷却される。これに対し、吸気ポート上側ウォータージャケット３３は、シリンダヘッド１Ｂを冷却する機能を奏し得るが、吸気通路４を流れる空気の加熱をその主な設置目的とする。
【００２１】
具体的には、吸気ポート上側ウォータージャケット３３は、本実施形態に係る「第１ウォータージャケット」を構成し、吸気通路４の通路壁面のうち、スリットプレート１１の上側、換言すれば、吸気制御弁１０の閉弁により吸気の流れを偏らせる側（以下「偏流側」という場合がある）の通路壁面に、エンジン冷却水の熱量を付与する。これにより、吸気制御弁１０の閉弁時に、吸気通路４を流れる吸気が通路壁面を介してエンジン冷却水により加熱される。これに対し、シリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２は、本実施形態に係る「第２ウォータージャケット」を構成する。
【００２２】
シリンダブロック冷却用ウォータージャケット３１、シリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２および吸気ポート上側ウォータージャケット３３は、冷却水通路を介して放熱器ないし冷却器であるラジエータ４１に接続されている。シリンダブロック冷却用ウォータージャケット３１とラジエータ４１とが、第１冷却水通路３５ａを介して接続され、ラジエータ４１とシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２とが、第２冷却水通路３５ｂを介して接続されている。吸気ポート上側ウォータージャケット３３は、第２冷却水通路３５ｂと三方弁５１を介して接続されている。この三方弁５１には、第２冷却水通路３５ｂとともに、ラジエータ４１の上流で第１冷却水通路３５ａから分岐した第３冷却水通路３５ｃが接続されている。
【００２３】
よって、本実施形態において、シリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２には、ラジエータ４１を通過した放熱後のエンジン冷却水が常時流通する。これに対し、吸気ポート上側ウォータージャケット３３には、流路切換弁である三方弁５１の弁体位置に応じてラジエータ４１を通過した放熱後のエンジン冷却水か、ラジエータ４１を迂回した未放熱のエンジン冷却水かのいずれかが流通する。ラジエータ４１を迂回したエンジン冷却水は、比較的温度が高い状態にあり、これを吸気ポート上側ウォータージャケット３３に流通させることで、偏流側の通路壁面を加熱することが可能である。
【００２４】
（制御系の構成および基本的な動作）
エンジン１の運転は、エンジンコントローラ１０１により制御される。エンジンコントローラ１０１は、電子制御ユニットとして構成され、中央演算回路、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の各種記憶装置、入出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータからなる。
【００２５】
エンジンコントローラ１０１には、アクセルセンサ２０１、回転速度センサ２０２および冷却水温度センサ２０３の検出信号が入力されるほか、図示しないエアフローメータおよび空燃比センサ等の検出信号も入力される。
【００２６】
アクセルセンサ２０１は、運転者によるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル操作量」という）を検出する。アクセル操作量は、エンジン１に対して要求される負荷の指標となるものである。
【００２７】
回転速度センサ２０２は、エンジン１の回転速度を検出する。回転速度センサ２０２として、クランク角センサを採用することが可能であり、クランク角センサにより出力される単位クランク角信号または基準クランク角信号を単位時間当たりの回転数（エンジン回転数）に換算することで、回転速度を検出する。
【００２８】
冷却水温度センサ２０３は、エンジン冷却水の温度として、シリンダブロック冷却用ウォータージャケット３１を流れるエンジン冷却水の温度を検出する。エンジン冷却水の温度に代えて、エンジン潤滑油の温度を採用してもよい。
【００２９】
エンジンコントローラ１０１は、エンジン１の負荷、回転速度および冷却水温度等の運転状態により、燃料噴射量等、エンジン１の各種運転制御パラメータが割り付けられたマップデータを参照して、燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期等を設定し、点火プラグ６および燃料噴射弁７等の駆動回路に指令信号を出力する。本実施形態では、さらに、吸気制御弁１０および三方弁５１のアクチュエータにも指令信号を出力する。
【００３０】
（燃焼制御の内容）
図２は、本実施形態に係る燃焼制御の基本的な流れをフローチャートにより示している。
【００３１】
本実施形態では、エンジン１の運転領域として、低負荷側の第１領域と、高負荷側の第２領域とが設定され、第１領域では、吸気の流れを吸気通路４の断面中心に対して偏らせる操作、具体的には、吸気制御弁１０を閉じて、スリットプレート１１の下側の通路部分を閉塞させることで、吸気の筒内流動を強化する。これに併せ、吸気ポート上側ウォータージャケット３３に、ラジエータ４１を迂回した高温のエンジン冷却水を流通させることで、吸気の流れを偏らせる側、つまり、スリットプレート１１の上側の通路壁面を介して吸気を加熱する。これに対し、第２領域では、吸気制御弁１０を開くことで、吸気の流れを偏らせる操作を停止し、さらに、吸気ポート上側ウォータージャケット３３に、ラジエータ４１を通過した低温のエンジン冷却水を流通させることで、通路壁面を介した吸気の加熱を停止する。
【００３２】
Ｓ１０１では、エンジン１の負荷および回転速度等、各種運転状態を読み込む。エンジン１の運転状態は、アクセルセンサ２０１、回転速度センサ２０２および冷却水温度センサ２０３等の検出信号をもとに、別途実行される運転状態演算ルーチンにより算出される。
【００３３】
Ｓ１０２では、読み込んだ運転状態をもとに、エンジン１の運転状態が希薄燃焼領域にあるか否かを判定する。本実施形態では、エンジン１の運転領域全体が負荷および回転速度により複数に区画され、低負荷側の第１領域では、理論空燃比よりも高い空燃比による運転を行い、第１領域よりも高負荷側の第２領域では、理論空燃比による運転を行う。エンジン１の運転状態が第１領域にある場合は、希薄燃焼領域にあるとして、Ｓ１０３へ進み、第２領域にある場合は、Ｓ１０７へ進む。
【００３４】
Ｓ１０３では、希薄燃焼を実行するため、混合気の空燃比を理論空燃比よりも高い値とする燃料噴射量を設定する。
【００３５】
Ｓ１０４では、吸気の筒内流動を強化する条件にあるか否かを判定する。本実施形態では、第１領域のうち、特に低回転側の領域にある場合に、希薄燃焼を安定させるため、筒内流動を強化する。筒内流動を強化する条件にある場合は、Ｓ１０５へ進み、それ以外の領域にある場合は、筒内流動を強化する必要がないとして、Ｓ１０６へ進む。筒内流動を強化するときは、吸気制御弁１０の開度を減少させる信号をアクチュエータ１５１に出力する。本実施形態では、筒内流動を強化するため、吸気制御弁１０を全閉させる。
【００３６】
Ｓ１０５では、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を第３冷却水通路３５ｃと接続させるように三方弁５１を操作し、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を介して高温のエンジン冷却水が循環する高水温サーキットを形成する。
【００３７】
Ｓ１０６では、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を第２冷却水通路３５ｂと接続させるように三方弁５１を操作し、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を介して低温のエンジン冷却水が循環する低水温サーキットを形成する。
【００３８】
Ｓ１０７では、理論燃焼を実行するため、混合気の空燃比を理論空燃比とするための燃料噴射量を設定する。
【００３９】
Ｓ１０８では、低水温サーキットを形成し、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を介して低温のエンジン冷却水を循環させる。
【００４０】
本実施形態では、吸気制御弁１０により「吸気制御弁」が構成され、吸気ポート上側ウォータージャケット３３および三方弁５１により「吸気加熱部」が構成され、エンジンコントローラ１０１およびアクチュエータ１５１により「制御部」が構成される。そして、エンジン１の運転状態が第１領域にある場合に設定される吸気制御弁１０の開度（全閉）が「第１開度」に相当し、第２領域にある場合に設定される開度（全開）が「第２開度」に相当する。
【００４１】
以上が本実施形態に係る燃焼制御の内容であり、以下、本実施形態により得られる効果をまとめる。
【００４２】
（作用効果の説明）
第１に、低負荷側の第１領域において、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面を介して吸気を加熱し、筒内に形成される混合気の温度を上昇させることができる。これにより、筒内流動の強化による効果と相俟って、燃焼の安定性を確保または増進することが可能となる。よって、第１領域において、より高い空燃比での運転が可能となり、燃費を削減するとともに、ＮＯｘの排出量を低減することができる。他方で、高負荷側の第２領域では、通路壁面を介した吸気の加熱を抑制することで、吸気の充填効率を高めるとともに、混合気の温度が過度に上昇するのを回避し、耐ノッキング性の悪化を抑制することができる。
【００４３】
第２に、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面のみを加熱の対象とすることで、反対側の通路壁面を常に低温の状態に維持することが可能となる。これにより、要求負荷の増大により第１領域から第２領域に移行し、吸気の偏流を解消する場合に、その解消直後から上記反対側を流れる吸気の加熱を抑制し、耐ノッキング性の悪化を抑制することができる。
【００４４】
第３に、吸気通路４に吸気制御弁１０を設置し、第１および第２領域でその開度を切換可能とすることで、吸気の流れを確実に偏らせ、筒内流動を強化することができる。
【００４５】
第４に、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面にエンジン冷却水の熱量を付与可能に吸気ポート上側ウォータージャケット３３（第１ウォータージャケット）を形成し、第１領域と第２領域とで吸気ポート上側ウォータージャケット３３に異なる温度のエンジン冷却水を流すことで、通路壁面の加熱およびその抑制を、簡単な構成により切り換えることができる。
【００４６】
第５に、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を、偏流側とは反対側の通路壁面を冷却するためのシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２（第２ウォータージャケット）とは個別に形成し、第１領域において、吸気ポート上側ウォータージャケット３３にシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２よりも温度の高いエンジン冷却水を流す一方、第２領域では、吸気ポート上側ウォータージャケット３３とシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２との双方に低温のエンジン冷却水を流すことで、偏流側の通路壁面のみを対象とした加熱を実現するとともに、反対側の通路壁面を簡易な構成により低温に維持し、第２領域における吸気の充填効率を向上させ、エンジンの出力を確保することができる。
【００４７】
本実施形態では、吸気の流れを偏らせる操作として、吸気制御弁１０を閉じ、吸気通路４を部分的に閉塞させることとした。しかし、吸気の流れを偏らせる操作は、吸気制御弁１０の開度を変更することに限らず、吸気加熱部よりも上流側で吸気が流れる経路を、第１および第２領域の間で切り換えることであってもよい。具体的には、第１領域では、吸気の流れを偏らせるため、吸気加熱部が設けられる部分の吸気通路４に対して角度をもって吸気を流入させる第１経路とし、他方で、第２領域では、経路を切り換え、吸気通路４の断面中心に沿って吸気を流入させる第２経路とする。
【００４８】
さらに、本実施形態では、筒内流動を強化する条件にある場合に、常に高水温サーキットを選択し、吸気ポート上側ウォータージャケット３３に対して高温のエンジン冷却水を流通させるようにした。これに限らず、Ｓ１０４に示す処理の後に、高水温サーキットを流れるエンジン冷却水、例えば、シリンダブロック冷却用ウォータージャケット３１を流れるエンジン冷却水が吸気を加熱するのに充分に高い温度にあるか否かを判定し、充分に高い温度にある場合にのみ、Ｓ１０５へ進み、高水温サーキットを選択することで、通路壁面の加熱を実行するようにしてもよい。
【００４９】
（他の実施形態の説明）
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
【００５０】
第１実施形態では、吸気ポート上側ウォータージャケット３３をシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２とは個別に形成し、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を流れるエンジン冷却水を、第１領域と第２領域との間で切り換えることで、吸気通路４を流れる吸気を加熱し、吸気の加熱を抑制することとした。吸気の加熱は、これに限らず、電気エネルギを熱量に変換する手段を設置することによっても可能である。
【００５１】
図３は、本発明の第２実施形態に係るエンジン１の特徴部分の構成を示す概略図である。
【００５２】
本実施形態では、吸気を加熱するための熱電変換手段として、吸気ポート上側ウォータージャケット３３に代えてヒータ６１を採用する。シリンダヘッド１Ｂにおいて、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面を加熱可能にヒータ６１を設置し、エンジン１の運転状態が吸気の流れを偏らせる第１領域にある場合に、ヒータ６１を作動させて、吸気を加熱し、第２領域にある場合は、ヒータ６１を停止させて、吸気の加熱を抑制する。ヒータ６１による加熱の実行および抑制は、エンジンコントローラ１０１により制御することができる。
【００５３】
本実施形態によれば、エンジン冷却水の温度に拘りなく吸気を加熱することが可能である。よって、エンジン１の始動後、エンジン冷却水が未だ低い温度にある時点から吸気を加熱し、燃焼の安定化を図ることができる。
【００５４】
ただし、吸気ポート上側ウォータージャケット３３とヒータ６１とを併用し、エンジン冷却水の温度が低いうちは、ヒータ６１により吸気を加熱し、エンジン冷却水の温度が充分に上昇した場合に、熱源を切り換え、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を流れるエンジン冷却水により加熱を実行するようにしてもよい。
【００５５】
図４は、同上実施形態の変形例に係るエンジン１の特徴部分の構成を示す概略図である。
【００５６】
熱電変換手段は、ヒータに限らず、ペルチェ素子６５であってもよい。例えば、吸気通路４と吸気ポート上側ウォータージャケット３３とを隔てるシリンダヘッド１Ｂの壁部にペルチェ素子６５を設置し、エンジン１の運転状態が第１領域にある場合に、エンジンコントローラ１０１からの指令信号に基づき、駆動回路１６１によりペルチェ素子６５に通電する。これにより、ペルチェ素子６５の吸気ポート上側ウォータージャケット３３側の面でエンジン冷却水の熱量を吸収し、吸気通路４側の面を発熱させる。他方で、第２領域にある場合は、ペルチェ素子６５に対する通電を停止し、加熱を抑制する。
【００５７】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、エンジン１の排熱を利用した加熱であることから、吸気の加熱に伴う燃費の悪化を抑制することが可能である。さらに、単にエンジン冷却水により加熱する場合とは異なり、エンジン冷却水の熱量を、ペルチェ素子６５を介して積極的に吸気に伝えることが可能となるので、効率的な加熱により、燃焼を安定させることができる。
【００５８】
以上の説明では、吸気を加熱するための熱源として、吸気ポート上側ウォータージャケット３３を形成したり、ヒータ６１を設置したりしたが、吸気の加熱は、このような特別な熱源によらず、シリンダヘッド１Ｂ自体が有する熱の吸気への伝達を促進する手段によっても可能である。吸気への熱伝達を促進する手段として、吸気通路４の壁面近傍における流れに乱れを生じさせる乱流促進手段を採用することが可能である。
【００５９】
図５は、本発明の第３実施形態に係るエンジン１の特徴部分の構成を示す概略図である。
【００６０】
本実施形態では、乱流促進手段として、ボルテックスジェネレータ７１を採用する。ボルテックスジェネレータ７１は、吸気通路４側の面に凹凸が形成され、凹凸の凸部先端が吸気通路４の壁面と揃う第１位置（図５（Ａ））と、第１位置よりも吸気通路４の断面中心に近付く第２位置（図５（Ｂ））との間を進退可能に構成されている。エンジン１の運転状態が第２領域にある場合は、ボルテックスジェネレータ７１を第１位置に置き、壁面近傍における流れを層流またはこれに近い状態とする一方、第１領域にある場合に、ボルテックスジェネレータ７１を第２位置に移動させて、凹凸の凸部先端を通路壁面から僅かに突出させ、壁面近傍でボルテックスジェネレータ７１の下流の流れに乱れを生じさせ、通路壁面から吸気への熱伝達を促進することで、吸気を加熱する。ボルテックスジェネレータ７１の位置は、エンジンコントローラ１０１からの指令信号に基づき、アクチュエータ１７１により制御することができる。
【００６１】
ボルテックスジェネレータ７１は、図５に示すような凹凸（凹部と凸部との連続）に限らず、突起を有するものであってもよい。さらに、ボルテックスジェネレータ７１に代えるかまたはこれとともに、トリッピングワイヤを採用することも可能である。
【００６２】
本実施形態によれば、吸気ポート上側ウォータージャケット３３等の特別な熱源によらず、吸気を加熱することが可能となる。
【００６３】
吸気への熱伝達を促進する伝熱促進手段は、ボルテックスジェネレータ７１等の乱流促進手段に限らず、通路壁面の放熱面積を実質的に拡大する手段であってもよい。
【００６４】
図６は、本発明の第４実施形態に係るエンジン１の特徴部分の構成を示す概略図である。
【００６５】
本実施形態では、伝熱促進手段として、可動フィン８１を採用する。可動フィン８１は、複数の薄い板状の矩形部材により構成され、四辺のうち、吸気通路４側にある一辺に相当する部分が吸気通路４の壁面と揃う第１位置（図６（Ａ））と、第１位置よりも吸気通路４の断面中心に近付く第２位置（図６（Ｂ））との間を進退可能に構成されている。エンジン１の運転状態が第２領域にある場合は、可動フィン８１を第１位置に置き、他方で、第１領域にある場合に、可動フィン８１を第２位置に移動させて、通路壁面から突出させ、シリンダヘッド１Ｂから吸気通路４への放熱を促進することで、吸気を加熱する。可動フィン８１の位置は、エンジンコントローラ１０１からの指令信号に基づき、アクチュエータ１８１により制御することができる。
【００６６】
本実施形態によれば、第３実施形態と同様に、特別な熱源によらず、吸気を加熱することが可能となる。
【００６７】
以上では、吸気を加熱するための特別な熱源に代えて乱流促進手段等の伝熱促進手段を採用する場合について説明したが、これに限らず、伝熱促進手段を吸気ポート上側ウォータージャケット３３等の手段と併用してもよいことは、勿論である。
【００６８】
さらに、以上では、吸気の流れを偏らせる側の通路壁面と、その反対側の通路壁面とのうち、前者の偏流側の通路壁面のみを対象とした加熱を実行する場合について説明した。しかし、通路壁面の加熱は、偏流側および反対側の双方を対象に行い、加熱を抑制する場合に、双方の加熱を抑制ないし停止するようにしてもよい。
【００６９】
図７は、本発明の第５実施形態に係るエンジン１の全体構成を概略的に示している。
【００７０】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、吸気ポート上側ウォータージャケット３３をシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２と並列に形成するが、これらのウォータージャケット３３、３２に異なる温度のエンジン冷却水を流通させるのではなく、ほぼ等しい温度のエンジン冷却水を流通させる。
【００７１】
具体的には、流路切換弁である三方弁５１１を、第１実施形態における第２冷却水通路３ｂの分岐点Ｐ（図１）よりも下流側の位置に代え、上流側の位置に配設する。つまり、通路壁面を加熱する低負荷側の第１領域では、ラジエータ４１を迂回した高温のエンジン冷却水を、三方弁５１１を介して吸気ポート上側ウォータージャケット３３およびシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２の双方に流通させる一方、加熱を抑制する高負荷側の第２領域では、ラジエータ４１を通過した低温のエンジン冷却水を、三方弁５１１を介して吸気ポート上側ウォータージャケット３３およびシリンダヘッド冷却用ウォータージャケット３２の双方に流通させるのである。
【００７２】
本実施形態によれば、エンジン冷却水の循環経路の簡素化を図ることができる。
【００７３】
以上では、吸気通路４を上下に隔てるスリットプレート１１を設置する場合について説明したが、スリットプレート１１は、必ずしも必要なものではなく、吸気通路４の形状等によりスリットプレート１１がなくても吸気の流れに偏りを生じさせることができる場合は、これを廃止してもよい。
【００７４】
以上の構成に加え、吸気通路４の断面中心に対して吸気の流れを偏らせる側とは反対側で、通路壁面または当該反対側の通路部分を流れる吸気に対するシリンダヘッド１Ｂの熱の伝達が阻害ないし遮断されるように構成してもよい。これにより、高負荷側の第２領域において、シリンダヘッド１Ｂの熱による吸気の加熱を抑制し、充填効率をより高めるとともに、耐ノッキング性を向上させることが可能となる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において、様々な変更および修正を成し得ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７６】
１…エンジン
１Ａ…シリンダブロック
１Ｂ…シリンダヘッド
２…ピストン
３…コネクティングロッド
４…吸気通路
４ａ…吸気ポート
５…排気通路
５ａ…排気ポート
６…点火プラグ
７…燃料噴射弁
８…吸気弁
９…排気弁
１０…吸気制御弁
１１…スリットプレート
３１…シリンダブロック冷却用ウォータージャケット
３２…シリンダヘッド冷却用ウォータージャケット
３３…吸気ポート上側ウォータージャケット
３５ａ…第１冷却水通路
３５ｂ…第２冷却水通路
３５ｃ…第３冷却水通路
４１…ラジエータ
５１、５１１…三方弁
６１…ヒータ
６５…ペルチェ素子
７１…ボルテックスジェネレータ
８１…可動フィン
１０１…エンジンコントローラ
２０１…アクセルセンサ
２０２…回転速度センサ
２０３…冷却水温度センサ
【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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