(57)【要約】【課題】  本発明は内燃機関の吸気制御装置に関し、ポンプ損失を増大させることのない方法でスワールをより強化できるようにする。【解決手段】  第１の吸気ポート８から分岐して第２の吸気ポート１０に連通する連通路１２を設ける。また、切替弁１４を設け、第１の吸気ポート８に吸入される空気の流れ方向を、そのまま第１の吸気ポート８を通って第１の吸気口４に流れる第１の流れ方向と、連通路１２を経由して第２の吸気口６に流れる第２の流れ方向とで切り替え可能にする。そして、当該気筒の吸気行程中、好ましくは、吸気弁の全開時或いはその近傍において切替弁１４を作動させ、第１の吸気ポート８に吸入される空気の流れ方向を前記の第１の流れ方向から前記の第２の流れ方向に切り替える。【選択図】      図２
2007077932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に形成された、それぞれ別々の吸気弁によって開閉される第１及び第２の吸気口と、
前記第１の吸気口に接続された第１の吸気ポートと、
前記第２の吸気口に接続された第２の吸気ポートと、
前記第１の吸気ポートから分岐して前記第２の吸気ポートに連通する連通路と、
前記第１の吸気ポートに吸入される空気の流れ方向を、そのまま前記第１の吸気ポートを通って前記第１の吸気口に流れる第１の流れ方向と、前記連通路を経由して前記第２の吸気口に流れる第２の流れ方向とで切り替え可能な切替弁と、
当該気筒の吸気行程中に、前記第１の吸気ポートに吸入される空気の流れ方向が前記第１の流れ方向から前記第２の流れ方向に切り替わるよう前記切替弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記吸気弁の全開時或いはその近傍において、前記第１の吸気ポートに吸入される空気の流れ方向を前記第１の流れ方向から前記第２の流れ方向に切り替えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて前記切替弁の切替タイミングを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一対の吸気ポートを有する内燃機関において、その燃焼室内で生成されるスワールの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に接続される一対の吸気ポートのうち、一方の吸気ポートにスワール制御弁を設け、このスワール制御弁を閉じることで燃焼室内にスワールを生成する技術が知られている。また、特許文献１に記載されるように、吸気片弁休止機構を設け、一対の吸気弁の一方を閉弁状態で休止させることで燃焼室内にスワールを生成する技術も知られている。
【特許文献１】特開２０００−３２８９６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１００５５５号公報
【特許文献３】特開２０００−１５４７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の何れの従来技術も、スワールの生成時には吸気ポートの一方がスワール制御弁あるいは吸気弁によって塞がれることによって、吸入空気の流路面積が減少し、その分、内燃機関のポンプ損失が増大してしまう。燃費の更なる改善のためには、スワールをより強化して燃焼状態を改善すると同時に、スワール生成時のポンプ損失を低減させることが求められている。
【０００４】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ポンプ損失を増大させることのない方法でスワールをより強化できるようにした、内燃機関の吸気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】
【０００５】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸気制御装置であって、
燃焼室に形成された、それぞれ別々の吸気弁によって開閉される第１及び第２の吸気口と、
前記第１の吸気口に接続された第１の吸気ポートと、
前記第２の吸気口に接続された第２の吸気ポートと、
前記第１の吸気ポートから分岐して前記第２の吸気ポートに連通する連通路と、
前記第１の吸気ポートに吸入される空気の流れ方向を、そのまま前記第１の吸気ポートを通って前記第１の吸気口に流れる第１の流れ方向と、前記連通路を経由して前記第２の吸気口に流れる第２の流れ方向とで切り替え可能な切替弁と、
当該気筒の吸気行程中に、前記第１の吸気ポートに吸入される空気の流れ方向が前記第１の流れ方向から前記第２の流れ方向に切り替わるよう前記切替弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００６】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記制御手段は、前記吸気弁の全開時或いはその近傍において、前記第１の吸気ポートに吸入される空気の流れ方向を前記第１の流れ方向から前記第２の流れ方向に切り替えることを特徴としている。
【０００７】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて前記切替弁の切替タイミングを調整することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、吸気行程の初期では、何れの吸気ポートも燃焼室に連通した状態であり、空気は各吸気ポートを通って燃焼室内に吸入される。そして、各吸気ポート内の空気に流速が生じている吸気行程の途中で、切替弁によって第１の吸気ポートに吸入される空気の流れ方向が切り替えられる。第１の吸気ポートを通って第１の吸気口に流れていた空気は、その慣性エネルギによって連通路に流れ込み、連通路を経由して第２の吸気ポートを流れる空気に合流することになる。これにより、第１の吸気口から燃焼室内への空気の流入は停止する一方、第２の吸気口から燃焼室内に吸入される空気量が増大し、燃焼室内で生成されるスワールが強化される。また、第１の吸気ポート内の空気に流速が生じてからその流れ方向を切り替えることで、第１の吸気ポートを閉じることによるポンプ損失の増大を抑えることができる。
【０００９】
第２の発明によれば、吸入空気の流量が最も大きくなる吸気弁の全開時或いはその近傍で切替弁による流れ方向の切り替えが行われることで、ポンプ損失をより低減しつつ、連通路を経由して第２の吸気口に流れ込む空気の慣性エネルギを大きくすることができ、燃焼室内で生成されるスワールをより強化することができる。
【００１０】
また、第３の発明によれば、連通路を経由して第２の吸気口に流れ込む空気の慣性エネルギは切替弁の切替タイミングによって変化するので、この切替タイミングを内燃機関の運転状態に応じて調整することで、内燃機関の運転状態に応じた強さのスワールを生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態としての内燃機関の吸気制御装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、燃焼室２には第１の吸気口４と第２の吸気口６が形成されている。各吸気口４，６は、それぞれ図示略の吸気弁によって開閉される。なお、図示は省略するが、燃焼室２には排気弁によって開閉される排気口も形成されている。
【００１２】
第１の吸気口４には第１の吸気ポート８が接続され、第２の吸気口６には第１の吸気ポート８とは独立した第２の吸気ポート１０が接続されている。燃焼室２内でのスワールの旋回方向は、吸気ポート８，１０の形状によって決まる。本実施形態では、スワールの旋回方向における上流に第１の吸気口４が位置し、下流に第２の吸気口６が位置するように各吸気ポート８，１０が形成されている。つまり、第１の吸気ポート８が上流ポートであり、第２の吸気ポート１０が下流ポートである。
【００１３】
第１の吸気ポート８と第２の吸気ポート１０との間には、第１の吸気ポート８から分岐して第２の吸気ポート１０に連通する連通路１２が設けられている。第１の吸気ポート８から連通路１２が分岐する分岐点には、ポート切替弁１４が配置されている。図１はポート切替弁１４が開いた状態を示し、図２はポート切替弁１４が閉じた状態を示している。ポート切替弁１４の開状態では、第１の吸気ポート８は開かれて連通路１２は閉じられる。一方、ポート切替弁１４の閉状態では、第１の吸気ポート８は閉じられて連通路１２は開かれる。
【００１４】
ポート切替弁１４の切替え動作は、制御装置２０によって制御されている。図３は、ポート切替弁１４の開状態から閉状態への切替タイミングを、吸気弁のバルブタイミング（リフト量）と対比して示している。また、ポート切替弁１４の状態と筒内平均スワール比との関係を併せて示している。本実施形態では、各吸気口４，６にそれぞれ配置される２つの吸気弁は、ともに同一のバルブタイミング及びリフト量で駆動されている（図中に実線で示すリフト曲線）。制御装置２０は、当該気筒の吸気行程の途中、吸気弁がほぼ全開になったときに、ポート切替弁１４を開状態から閉状態へ切り替えている。
【００１５】
図３に示すポート切替弁１４の切替制御によれば、吸気行程の初期は、ポート切替弁１４が開状態にあることで、何れの吸気ポート８，１０も燃焼室２に連通した状態となる。この場合は、図１中に矢印で示すように、第１の吸気ポート８に吸入された空気は、そのまま第１の吸気ポート８を通って第１の吸気口４から燃焼室２に流入する。このときの空気の流れ方向を第１の流れ方向と言う。
【００１６】
第１の吸気ポート８内の吸入空気の流速は、吸気弁のリフト量に応じて増大していく。そして、吸気弁がほぼ全開になり吸入空気の流速がほぼ最大になったタイミングで、ポート切替弁１４が開状態から閉状態へ切り替えられる。これにより、図２中に矢印で示すように、第１の吸気ポート８を通って第１の吸気口４に流れていた空気は、その慣性エネルギによって連通路１２に流れ込み、連通路１２を経由して第２の吸気ポート１０を流れる空気に合流して第２の吸気口６から燃焼室２に流入する。このときの空気の流れ方向を第２の流れ方向と言う。この結果、第１の吸気口４から燃焼室２内への空気の流入は停止する一方、第２の吸気口６から燃焼室２内に吸入される空気量が増大し、筒内平均スワール比は大きく上昇していく。
【００１７】
以上のように、本実施形態の吸気制御装置によれば、吸気行程中の吸入空気の慣性エネルギを利用し、第１の吸気ポート８を流れる空気を連通路１２を通して第２の吸気ポート１０を流れる空気に合流させることで、燃焼室２内で生成されるスワールを強化することができる。また、第１の吸気ポート８内の空気に流速が生じてからその流れ方向を切り替えることで、第１の吸気ポート８を閉じることによるポンプ損失の増大を抑えることができる。つまり、本実施形態の吸気制御装置によれば、ポンプ損失を増大させることなくスワールをより強化することができる。
【００１８】
なお、図３中に二点差線で示す筒内平均スワール比の変化は、本実施形態の吸気制御装置に対する第１の比較例であり、ポート切替弁１４を閉じることなく開状態に維持した場合に得られる変化を示している。この第１の比較例では、吸気行程の後期において、第１の吸気口４から燃焼室２内に流入する空気と第２の吸気口６から流入する空気とが吸気干渉を起こし、筒内平均スワール比は一時的に低下することになる。これに対し、本実施形態にかかる吸気制御装置によれば、ポート切替弁１４の切替えによって第１の吸気口４から燃焼室２内への空気の流入は停止されるので、吸気行程の後期に吸気干渉が起きることは防止される。つまり、吸気干渉による筒内平均スワール比の低下を防止することができる。
【００１９】
また、図３中に破線で示す筒内平均スワール比の変化は、本実施形態の吸気制御装置に対する第２の比較例であり、ポート切替弁１４は開状態に維持したまま、スワール上流側の吸気弁（第１の吸気口４側の吸気弁）を破線で示すリフト曲線のように制御した場合に得られる変化を示している。吸気弁のリフト曲線を変化させる手段としては、例えば、可変動弁機構を用いることができる。第２の吸気口６側の吸気弁は実線で示すように通常のリフト曲線で制御し、第１の吸気口４側の吸気弁のみ破線で示すように閉タイミングを早めることで（開タイミングは一定）、吸気行程後期の吸気干渉を防止することができる。この第２の比較例と本実施形態の吸気制御装置とを比較した場合、第１の吸気ポート８を流れる吸入空気の慣性エネルギを利用して第２の吸気口６から燃焼室２内への流入空気量を増大させることができる分、本実施形態の吸気制御装置のほうがより強いスワールを生成することができる。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、ポート切替弁１４の開状態から閉状態への切替タイミングは、内燃機関の運転状態に応じて調整することもできる。第１の吸気ポート８から連通路１２を経由して第２の吸気口６に流れ込む空気の慣性エネルギは、ポート切替弁１４を開状態から閉状態へ切り替えたときの吸気弁のリフト状態によって変化する。したがって、ポート切替弁１４の切替タイミングを内燃機関の運転状態に応じて調整することで、内燃機関の運転状態に応じてスワールの強さを制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態としての内燃機関の吸気制御装置の概略構成と、ポート切替弁が開状態での空気の流れを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態としての内燃機関の吸気制御装置の概略構成と、ポート切替弁が閉状態での空気の流れを示す図である。
【図３】ポート切替弁の開状態から閉状態への切替タイミングと、吸気弁のバルブタイミングと、筒内平均スワール比の変化とを併せて示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
２  燃焼室
４  第１の吸気口
６  第２の吸気口
８  第１の吸気ポート
１０  第２の吸気ポート
１２  連通路
１４  ポート切替弁
２０  制御装置
【図１】
2007077932.tif 000003
【図２】
2007077932.tif 000004
【図３】
2007077932.tif 000005