(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じて燃焼室内の適切な領域のガス流の乱れを強め、燃焼を改善することが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】燃焼室８と、燃焼室８に接続される吸気ポート４と、燃焼室８に設けられる点火プラグ１１と、を備えたエンジン１Ａにおいて、吸気ポート４から燃焼室８内への吸気の流れを燃焼室８内のうち点火プラグ１１の周辺に設定された初期燃焼領域Ａ１側に偏らせる第１の位置Ｐ１と吸気ポート４から燃焼室８内への吸気の流れを燃焼室８内のうち初期燃焼領域Ａ１以外の主燃焼領域Ａ２側に偏らせる第２の位置Ｐ２とに切り替え可能な切替バルブ１３と、切替バルブ１３を第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間で駆動するアクチュエータ１４と、を備え、ＥＣＵ２０は、エンジン１Ａの運転状態に基づいて初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れと主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れとが調整されるように切替バルブ１３の位置を変更する。【選択図】図１
2007132263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、前記燃焼室に接続される吸気通路と、前記燃焼室に設けられる点火プラグと、を備えた内燃機関において、
前記燃焼室及び前記吸気通路の少なくともいずれか一方に設けられ、前記燃焼室内のガスの流動状態を変更して前記燃焼室内のうち前記点火プラグの周辺に設定された初期燃焼領域のガス流の乱れと前記燃焼室内のうち前記初期燃焼領域以外の主燃焼領域のガス流の乱れとを調整する気流変更手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記主燃焼領域のガス流の乱れの強さと前記初期燃焼領域のガス流の乱れの強さとが調整されるように前記気流変更手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記動作制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するほど前記主燃焼領域のガス流の乱れが前記初期燃焼領域のガス流の乱れよりも強まるように前記気流変更手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に前記初期燃焼領域のガス流の乱れが前記主燃焼領域のガス流の乱れよりも強まるように前記気流変更手段の動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記気流変更手段として、前記吸気通路に設けられて前記吸気通路から前記燃焼室内への吸気の流れを前記初期燃焼領域側に偏らせる第１の位置と前記吸気通路から前記燃焼室内への吸気の流れを前記主燃焼領域側に偏らせる第２の位置とに切り替え可能な弁手段と、前記弁手段を前記第１の位置と第２の位置との間で駆動する弁駆動手段と、が設けられ、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記弁手段の位置を変更するべく前記弁駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記動作制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するほど前記弁手段の位置が前記第２の位置寄りに変更されるように前記弁駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に前記弁手段の位置を前記第１の位置に変更することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記燃焼室に接続される排気通路と、前記吸気通路を開閉する吸気弁と、前記排気通路を開閉する排気弁と、を備え、
前記気流制御手段として、前記吸気弁の傘部及び前記排気弁の傘部の少なくともいずれか一方の傘部の底面に設けられ、この底面よりも下方に延びるとともにこの底面の外周と同一の外径を有する円柱状の突出部と、前記吸気通路及び前記排気通路のうち前記突出部が傘部の底面に設けられた弁によって開閉される通路の前記燃焼室側の端部に設けられ、前記燃焼室内に突出しないように前記突出部を収容可能、かつ前記突出部の少なくとも一部が内部に存在する場合は、前記突出部が傘部に設けられた弁によって開閉される通路と前記燃焼室との連通を阻止するように形成された収容部と、前記突出部の一部が前記収容部の内部に存在し、かつ前記突出部と前記内燃機関のピストンとの接触を防止しつつ前記突出部の他の一部が前記初期燃焼領域内に突出する突出位置に前記突出部が傘部の底面に設けられた弁を駆動可能な突出手段と、が設けられ、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時及び前記内燃機関が予め設定した軽負荷領域で運転されているときの少なくともいずれか一方の時期に、前記突出部が傘部の底面に設けられた弁が、前記突出位置にて前記燃焼室と前記突出部が傘部の底面に設けられた弁によって開閉される通路との連通を阻止するように前記突出手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記気流制御手段として、前記燃焼室を形成する壁面のうち前記吸気通路が開口する壁面に設けられるとともに前記吸気通路の開口部の周辺で、かつ前記開口部よりも前記燃焼室が形成されるシリンダの外周側に配置され、前記燃焼室内に前記内燃機関のピストンと干渉しない範囲で突出して前記開口部よりも前記シリンダの外周側への吸気の流れを抑制してこの吸気を前記初期燃焼領域に導く突出位置と前記吸気通路が開口する壁面に形成された弁収容部に前記燃焼室内に突出しないように収容される収容位置とに切り替え可能な気流制御弁と、前記気流制御弁を前記突出位置と前記収容位置との間で駆動する気流制御弁駆動手段と、が設けられ、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時及び前記内燃機関が予め設定した軽負荷領域で運転されているときの少なくともいずれか一方の時期に前記気流制御弁が前記突出位置に切り替わるように前記気流制御弁駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、この隔壁に軸支されて上側ポート部を絞る位置と下側ポート部を絞る位置とに切り替え可能なバタフライ弁と、成層燃焼時には下側ポート部を絞るとともに、均質希薄燃焼時には上側ポート部を絞り、かつ均質理論空燃比燃焼時には上側ポート部と下側ポート部のいずれもが絞られないようにバラフライ弁の位置を変化させる制御手段と、を備えた直噴式の内燃機関が知られている（特許文献１参照）。また、吸気ポート内に配置された弁体を操作して、均質燃焼時には吸気を吸気ポートの上壁側に沿わせて気筒内に供給し、成層燃焼時には吸気を吸気ポートの下壁側に沿わせて気筒内に供給する筒内噴射式火花点火内燃機関が知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３、４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５５９２５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６１５８号公報
【特許文献３】特開２００４−１１５４０号公報
【特許文献４】特開平１１−２９４２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼室内に発生するガス流の乱れは、燃焼室内における火炎の伝播速度及び燃料混合気の燃焼状態に影響を及ぼすことが知られている。従来の内燃機関では、燃焼室内のいずれの領域においてガス流の乱れ（タービュランスとも呼ばれる。）を強めるか制御していないので、燃焼室内に発生したガス流の乱れが燃焼改善に有効に使用されていないおそれがある。
【０００５】
なお、本発明において「ガス」とは燃焼室内に存在する気体、例えば燃料混合気、吸気、及び空気などを指し、「ガス流」とは燃焼室内におけるこのガスの流れを指す。
【０００６】
そこで、本発明は、内燃機関の運転状態に応じて燃焼室内の適切な領域のガス流の乱れを強め、燃焼を改善することが可能な内燃機関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】
本発明の内燃機関は、燃焼室と、前記燃焼室に接続される吸気通路と、前記燃焼室に設けられる点火プラグと、を備えた内燃機関において、前記燃焼室及び前記吸気通路の少なくともいずれか一方に設けられ、前記燃焼室内のガスの流動状態を変更して前記燃焼室内のうち前記点火プラグの周辺に設定された初期燃焼領域のガス流の乱れと前記燃焼室内のうち前記初期燃焼領域以外の主燃焼領域のガス流の乱れとを調整する気流変更手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記主燃焼領域のガス流の乱れの強さと前記初期燃焼領域のガス流の乱れの強さとが調整されるように前記気流変更手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
本発明の内燃機関によれば、内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室内に設定された初期燃焼領域及び主燃焼領域のガス流の乱れの強さをそれぞれ調整できるので、内燃機関の運転状態に応じてこれらの燃焼領域の燃焼混合気の燃焼状態及び火炎の伝播速度などをそれぞれ調整できる。そのため、燃焼室内のうち適切な燃焼領域のガス流の乱れを強め、内燃機関の燃焼を改善できる。
【０００９】
本発明の一形態において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するほど前記主燃焼領域のガス流の乱れが前記初期燃焼領域のガス流の乱れよりも強まるように前記気流変更手段の動作を制御してもよい（請求項２）。初期燃焼領域のガス流の乱れを主燃焼領域のガス流の乱れよりも強めた場合、点火プラグ周辺の燃料混合気の燃焼を促進させ、燃料混合気への着火性を向上させることができる。一方、主燃焼領域のガス流の乱れを初期燃焼領域のガス流の乱れよりも強めた場合、主燃焼領域における火炎の伝播速度を向上させることができる。この形態では、負荷が増加するほど主燃焼領域のガス流の乱れを強めるので、軽負荷時は着火性を向上させることができる。また、高負荷時は燃焼室全体への火炎の伝播速度を向上させることができる。このように内燃機関の運転状態に応じてガス流の乱れを強めるべき燃焼領域を変更することで、ガス流の乱れを有効に燃焼改善に使用できる。
【００１０】
本発明の一形態において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に前記初期燃焼領域のガス流の乱れが前記主燃焼領域のガス流の乱れよりも強まるように前記気流変更手段の動作を制御してもよい（請求項３）。内燃機関の冷間始動時に主燃焼領域のガス流の乱れが初期燃焼領域のガス流の乱れよりも強いと燃料混合気の燃焼時に火炎が伝播の途中で消える、いわゆる吹き消えが主燃焼領域にて発生して燃焼速度が低下するおそれがある。この形態では、冷間始動時に初期燃焼領域のガス流の乱れを主燃焼領域のガス流の乱れよりも強めるので、点火プラグ周辺の燃焼を促進させるとともに主燃焼領域における吹き消えを抑制することができる。そのため、燃焼速度を向上させて内燃機関の燃焼を改善できる。
【００１１】
本発明の一形態においては、前記気流変更手段として、前記吸気通路に設けられて前記吸気通路から前記燃焼室内への吸気の流れを前記初期燃焼領域側に偏らせる第１の位置と前記吸気通路から前記燃焼室内への吸気の流れを前記主燃焼領域側に偏らせる第２の位置とに切り替え可能な弁手段と、前記弁手段を前記第１の位置と第２の位置との間で駆動する弁駆動手段と、が設けられ、前記動作制御手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記弁手段の位置を変更するべく前記弁駆動手段の動作を制御してもよい（請求項４）。吸気通路から燃焼室内への吸気の流れを初期燃焼領域側に偏らせることによって初期燃焼領域の吸気流を強めることができるので、この吸気流によって初期燃焼領域のガス流の乱れを主燃焼領域のガス流の乱れよりも強めることができる。一方、吸気通路から燃焼室内への吸気の流れを主燃焼領域側に偏らせることによって主燃焼領域のガス流の乱れを初期燃焼領域のガス流の乱れよりも強めることができる。この形態では、内燃機関の運転状態に応じて弁手段の位置を切り替えるので、内燃機関の運転状態に応じて各燃焼領域のガス流の乱れの強さをそれぞれ適切に調整できる。そのため、内燃機関の燃焼を改善できる。
【００１２】
この場合、前記動作制御手段は、前記内燃機関の負荷が増加するほど前記弁手段の位置が前記第２の位置寄りに変更されるように前記弁駆動手段の動作を制御してもよい（請求項５）。このように弁手段の位置を変更することにより、負荷が増加するほど主燃焼領域のガス流の乱れを強めることができる。そのため、軽負荷時は着火性を向上させることができ、高負荷時は燃焼室全体への火炎の伝播速度を向上させることができる。したがって、内燃機関の燃焼を改善できる。
【００１３】
また、前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時に前記弁手段の位置を前記第１の位置に変更してもよい（請求項６）。このように弁手段の位置を変更することにより、冷間始動時に初期燃焼領域のガス流の乱れを主燃焼領域のガス流の乱れよりも強めることができる。そのため、内燃機関の燃焼を改善できる。
【００１４】
本発明の一形態においては、前記燃焼室に接続される排気通路と、前記吸気通路を開閉する吸気弁と、前記排気通路を開閉する排気弁と、を備え、前記気流制御手段として、前記吸気弁の傘部及び前記排気弁の傘部の少なくともいずれか一方の傘部の底面に設けられ、この底面よりも下方に延びるとともにこの底面の外周と同一の外径を有する円柱状の突出部と、前記吸気通路及び前記排気通路のうち前記突出部が傘部の底面に設けられた弁によって開閉される通路の前記燃焼室側の端部に設けられ、前記燃焼室内に突出しないように前記突出部を収容可能、かつ前記突出部の少なくとも一部が内部に存在する場合は、前記突出部が傘部に設けられた弁によって開閉される通路と前記燃焼室との連通を阻止するように形成された収容部と、前記突出部の一部が前記収容部の内部に存在し、かつ前記突出部と前記内燃機関のピストンとの接触を防止しつつ前記突出部の他の一部が前記初期燃焼領域内に突出する突出位置に前記突出部が傘部の底面に設けられた弁を駆動可能な突出手段と、が設けられ、前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時及び前記内燃機関が予め設定した軽負荷領域で運転されているときの少なくともいずれか一方の時期に、前記突出部が傘部の底面に設けられた弁が、前記突出位置にて前記燃焼室と前記突出部が傘部の底面に設けられた弁によって開閉される通路との連通を阻止するように前記突出手段の動作を制御してもよい（請求項７）。突出部の一部を初期燃焼領域に突出させることにより、この突出部にガス流を衝突させて初期燃焼領域のガス流を乱すことができる。この形態では、内燃機関の冷間始動時及び内燃機関が軽負荷領域で運転されているときに突出部の一部を初期燃焼領域内に突出させて初期燃焼領域のガス流を乱れさせることができるので、これらの時期に初期燃焼領域のガス流の乱れを主燃焼領域のガス流の乱れよりも強めて着火性を向上させることができる。そのため、内燃機関の燃焼を改善できる。
【００１５】
本発明の一形態においては、前記気流制御手段として、前記燃焼室を形成する壁面のうち前記吸気通路が開口する壁面に設けられるとともに前記吸気通路の開口部の周辺で、かつ前記開口部よりも前記燃焼室が形成されるシリンダの外周側に配置され、前記燃焼室内に前記内燃機関のピストンと干渉しない範囲で突出して前記開口部よりも前記シリンダの外周側への吸気の流れを抑制してこの吸気を前記初期燃焼領域に導く突出位置と前記吸気通路が開口する壁面に形成された弁収容部に前記燃焼室内に突出しないように収容される収容位置とに切り替え可能な気流制御弁と、前記気流制御弁を前記突出位置と前記収容位置との間で駆動する気流制御弁駆動手段と、が設けられ、前記動作制御手段は、前記内燃機関の冷間始動時及び前記内燃機関が予め設定した軽負荷領域で運転されているときの少なくともいずれか一方の時期に前記気流制御弁が前記突出位置に切り替わるように前記気流制御弁駆動手段の動作を制御してもよい（請求項８）。この形態では、内燃機関の冷間始動時及び内燃機関が軽負荷領域で運転されているときに気流制御弁を突出させて吸気を初期燃焼領域に導くことができるので、この吸気によって初期燃焼領域のガス流の乱れを主燃焼領域のガス流の乱れよりも強めることができる。そのため、内燃機関の燃焼を改善できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて燃焼室内に設定した各燃焼領域のガス流の乱れの強さが調整できるので、内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼領域のガス流の乱れを強めて各燃焼領域の燃焼速度を向上させたり、吹き消えを抑制することができる。そのため、内燃機関の燃焼を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る内燃機関の要部を示している。図１の内燃機関（以降、エンジンと呼ぶこともある。）１Ａは、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数（図１では１つのみを示す。）のシリンダ２が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に取り付けられて一つのシリンダ２に対して吸気通路としての吸気ポート４及び排気通路としての排気ポート５がそれぞれ形成されるシリンダヘッド６とを備えている。各シリンダ２にはピストン７がそれぞれ往復動可能にそれぞれ挿入され、このピストン７とシリンダ２の壁面とシリンダヘッド６とによって各シリンダ２に燃焼室８がそれぞれ形成される。また、各シリンダ２には、吸気ポート４を開閉するための吸気弁９と、排気ポート５を開閉するための排気弁１０と、燃焼室８内の燃料混合気に点火するための点火プラグ１１とがそれぞれ設けられている。図１に示したように点火プラグ１１は、その放電電極１１ａが燃焼室８内に突出し、かつシリンダ２の略中心に位置するようにシリンダヘッド６に取り付けられる。これらの部分は周知のエンジンのものと同様でよいため、詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１に示したように、エンジン１Ａは、吸気ポート４から燃焼室８に流入する吸気流を制御するための吸気流制御装置１２を備えている。吸気流制御装置１２は、吸気ポート４に設けられる弁手段としての切替バルブ１３と、切替バルブ１３を駆動する弁駆動手段としてのアクチュエータ１４とを備えている。切替バルブ１３は一端１３ａを中心に揺動可能なように設けられており、他端１３ｂが吸気ポート４のシリンダブロック３側の壁面（以降、下側壁面と称することもある。）４ａに接する第１の位置Ｐ１と、他端１３ｂが吸気ポート４の下側壁面４ａと対向する壁面（以降、上側壁面と称することもある。）４ｂに接する第２の位置Ｐ２とに切り替えることができる。アクチュエータ１４は、切替バルブ１３が第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間で揺動するように切替バルブ１３を駆動し、第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２、及び第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との中間に設定される第３の位置Ｐ３のいずれかの位置に切替バルブ１３の位置を切り替える。なお、第３の位置Ｐ３は、吸気ポート４を流れる吸気が下側壁面４ａ及び上側壁面４ｂの両方の壁面に沿って流れるとともに、切替バルブ１３によって上側壁面４ｂに沿って流れる吸気の流量が下側壁面４ａに沿って流れる吸気の流量よりも多くなるような位置が設定される。
【００１９】
本発明では、燃焼室８内を２つの領域に分けて考える。図１に点線で境界を示したように、２つの領域のうちの一方の領域Ａ１は点火プラグ１１の放電電極１１ａの周辺の領域であり、以降この領域を初期燃焼領域と呼ぶ。２つの領域のうちの他方の領域Ａ２は、燃焼室８内のうち初期燃焼領域Ａ１以外の領域であり、以降この領域を主燃焼領域と呼ぶ。なお、燃焼室８内にこれらの領域Ａ１、Ａ２を仕切るものは何も無い。すなわち、図１に点線で境界を示したが、ここに壁などの仕切りは設けられておらず、各領域Ａ１、Ａ２は互いに連続している。
【００２０】
アクチュエータ１４の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０によって制御されている。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として構成され、例えばエンジン１Ａの運転状態に応じて燃焼室８に供給すべき燃料量を算出したり、点火プラグ１１などの動作を制御したりしてエンジン１Ａの運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０には、このような制御を実行する際に参照されるべき各種の物理量、及び状態量の検出手段として、エンジン１Ａのクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ２１と、エンジン１Ａの冷却水の温度に対応した信号を出力する冷却水温センサ２２とが接続されている。その他にも、ＥＣＵ２０には各種のセンサが接続されるが、それらの図示は省略した。
【００２１】
図２は、ＥＣＵ２０がアクチュエータ１４の動作を制御して切替バルブ１３の位置を変更するために実行する切替バルブ動作制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、ＥＣＵ２０の起動時に実行される制御ルーチンの一つとして設定され、ＥＣＵ２０の動作中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００２２】
図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１においてエンジン１Ａの始動が開始されてから経過した時間が予め設定した所定時間以内か否か判定する。所定時間としては、例えば燃焼室８に供給する燃料が噴射される箇所がエンジン１Ａを良好に運転可能な温度に昇温されるまでの時間が設定される。このような箇所としては、シリンダ２内に直接燃料を噴射するエンジン、いわゆる直接噴射式エンジンの場合は燃焼室８が設定され、吸気ポート４に燃料を噴射するエンジン、いわゆるポート噴射式エンジンの場合は吸気ポート４が設定される。
【００２３】
始動開始からの経過時間が所定時間以内と判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１Ａの冷却水の温度が判定温度以下か否か判定する。判定温度は、エンジン１Ａの温度がエンジン１Ａを良好に運転可能な温度範囲内か否か判定するための温度である。周知のように冷却水温度はエンジン１Ａの温度と相関を有している。そこで、判定温度には、例えばエンジン１Ａの温度がエンジン１Ａを良好に運転可能な温度範囲の下限値のときの冷却水温度が設定される。
【００２４】
冷却水温度が判定温度以下と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０はアクチュエータ１４によって切替バルブ１３の位置を第１の位置Ｐ１に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。図３（ａ）は、切替バルブ１３が第１の位置Ｐ１にある場合の吸気ポート４及び燃焼室８におけるガスの流動状態の一例を示している。切替バルブ１３が第１の位置Ｐ１にある場合、図３（ａ）に矢印Ｆ１で示したように吸気の流れが吸気ポート４の上側壁面４ｂ側に偏るので、吸気が上側側面４ｂに沿って燃焼室８内に流入する。この場合、吸気は、まず初期燃焼領域Ａ１に偏って流入し、その後シリンダ２の壁面によって向きが変えられて主燃焼領域Ａ２に導かれる。そのため、この吸気によって燃焼室８内にタンブル流を形成できる。また、このような吸気の流れは初期燃焼領域Ａ１の燃料混合気を主燃焼領域Ａ２の燃料混合気よりも攪拌するので、初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れを主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れよりも強めることができる。
【００２５】
ステップＳ１１で始動開始からの経過時間が所定時間を超えたと判断した場合、又はステップＳ１２で冷却水温度が判定温度より大きいと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１Ａが予め設定した軽負荷領域で運転されているか否か判定すべく、エンジン１Ａの負荷率が判定負荷率以下か否か判定する。エンジン１Ａの負荷率は、例えば燃焼室８に供給すべき燃料量などに基づいて算出する。判定負荷率は、初期燃焼領域Ａ１又は主燃焼領域Ａ２のいずれの領域の燃料混合気中の乱れを他方よりも強めるべきか判定するために設定される値であり、判定負荷率には例えば２０％が設定される。なお、以降、エンジン１Ａが判定負荷率以下の負荷率で運転されている場合をエンジン１Ａが軽負荷で運転されていると称し、エンジン１Ａが判定負荷率よりも大きい負荷率で運転されている場合をエンジン１Ａが高負荷で運転されていると称することもある。
【００２６】
エンジン１Ａの負荷率が判定負荷率以下と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ２０はアクチュエータ１４によって切替バルブ１３の位置を第３の位置Ｐ３に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１Ａの負荷率が判定負荷率よりも大きいと判断した場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ２０はアクチュエータ１４によって切替バルブ１３の位置を第２の位置Ｐ２に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２７】
図３（ｂ）は、切替バルブ１３が第２の位置Ｐ２にある場合の吸気ポート４及び燃焼室８におけるガスの流動状態の一例を示し、図３（ｃ）は切替バルブ１３が第３の位置Ｐ３にある場合の吸気ポート４及び燃焼室８におけるガスの流動状態の一例を示している。切替バルブ１３が第２の位置Ｐ２にある場合、図３（ｂ）に矢印Ｆ２で示したように切替バルブ１３が吸気の流れを吸気ポート４の下側壁面４ａ側に偏らせるので、吸気が下側壁面４ｂに沿って燃焼室８内に流入する。この場合、吸気は、まず主燃焼領域Ａ２に偏って流入し、その後シリンダ２の壁面によって向きが変えられて初期燃焼領域Ａ１に導かれる。このような吸気の流れは主燃焼領域Ａ２の燃料混合気を初期燃焼領域Ａ１の燃料混合気よりも攪拌するので、主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れを初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れよりも強めることができる。また、この場合も、燃焼室８に流入する吸気によって燃焼室８内にタンブル流を形成できる。
【００２８】
切替バルブ１３が第３の位置Ｐ３にある場合は、図３（ｃ）に矢印Ｆ３、Ｆ４で示したように吸気ポート４から初期燃焼領域Ａ１及び主燃焼領域Ａ２の両方の領域に吸気が流入する。そのため、各燃焼領域に流入した吸気によってそれぞれの領域にガス流の乱れを生じさせることができる。なお、上述したように第３の位置Ｐ３は、上側壁面４ｂに沿って流れる吸気の流量が下側壁面４ａに沿って流れる吸気の流量よりも多くなるような位置に設定されているので、主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れよりも初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの方が強くなる。
【００２９】
図４は、切替バルブ１３を各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に切り替えたときの切替バルブ１３の位置と初期燃焼領域Ａ１及び主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れの強さとの関係の一例を示している。なお、切替バルブ１３が第３の位置Ｐ３にある場合の初期燃焼領域のガス流の乱れの強さは、切替バルブ１３が第１の位置Ｐ１にある場合の初期燃焼領域のガス流の乱れの強さよりも若干弱いが、これらの位置にある場合の初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強さは略同等であるため、図４では両方とも「強」とした。そのため、初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強さは位置Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２の順に弱くなる。一方、主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れの強さは位置Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２の順に強くなる。
【００３０】
以上に説明したエンジン１Ａによれば、エンジン１Ａの始動開始からの経過時間が所定時間以内で、かつ冷却水温度が判定温度以下の場合、すなわちエンジン１Ａの冷間始動を行う場合に切替バルブ１３の位置を第１の位置Ｐ１に切り替えるので、初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れが主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れよりも強くなる。そのため、初期燃焼領域Ａ１における燃料混合気の燃焼を促進させるとともに主燃焼領域Ａ２における火炎の吹き消えを抑制してエンジン１Ａの燃焼を改善できる。
【００３１】
エンジン１Ａが高負荷で運転されている場合は切替バルブ１３の位置を第２の位置Ｐ２に切り替えるので、主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れが初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れよりも強くなる。そのため、主燃焼領域Ａ２における火炎の伝播速度を向上させ、燃焼室８内の燃料混合気を速やかに燃焼させることができる。一方、エンジン１Ａが軽負荷で運転されている場合は切替バルブ１３の位置を第３の位置Ｐ３に切り替えるので、各燃焼領域Ａ１、Ａ２にそれぞれ吸気を流入させ、図４に示したように各燃焼領域Ａ１、Ａ２にそれぞれ中程度の強さのガス流の乱れを生じさせることができる。そのため、初期燃焼領域Ａ１の燃料混合気の燃焼を促進させつつ主燃焼領域Ａ２における火炎の伝播速度を向上させることができる。
【００３２】
すなわち、エンジン１Ａでは、冷間始動時に初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れを主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れよりも強め、エンジン１Ａの負荷が増加するほど主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れを初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れよりも強める。このようにエンジン１Ａの運転状態に応じて各燃焼領域Ａ１、Ａ２のガス流の乱れの強さを適切に調整することにより、各運転状態においてエンジン１Ａの燃焼を安定に行わせつつ燃焼速度を速めることができる。そのため、エンジン１Ａの燃焼を改善できる。なお、切替バルブ１３によって各燃焼領域のガス流の乱れの強さを調整することにより吸気流制御装置１２が本発明の気流変更手段として機能する。また、図２の制御ルーチンを実行して切替バルブ１３の動作を制御することでＥＣＵ２０は本発明の動作制御手段として機能する。
【００３３】
燃焼室８内に設定する初期燃焼領域Ａ１及び主燃焼領域Ａ２のそれぞれの位置及び大きさは、図１に示した位置及び大きさに限定されない。エンジンによって燃焼室の形状は異なり、また点火プラグの取り付け位置も異なるため、本発明を適用するエンジンに応じて各燃焼領域Ａ１、Ａ２の位置及び大きさを適宜設定してよい。
【００３４】
（第２の形態）
次に図５及び図６を参照して、本発明の第２の形態を説明する。なお、図５において図１と共通の部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図５は、本発明の第２の形態に係るエンジン１Ｂの要部を示している。図５に示したようにエンジン１Ｂの吸気弁９は、その傘部９ａの底面に設けられ、その底面よりも下方に延びるとともに傘部９ａの底面の外周と同一に外径が形成された円筒状の突出部としての直線ガイド部３０を備えている。また、エンジン１Ｂの吸気ポート４の燃焼室８側の端部には、吸気弁９の傘部９ａが接触するバルブシート３１に連なって形成され、吸気弁９の直線ガイド部３０を収容可能なガイド収容部３２が設けられている。ガイド収容部３２は、吸気弁９の傘部９ａがバルブシート３１と接触しているときに直線ガイド部３０がシリンダヘッド６の壁面６ａから燃焼室８内に突出しないように直線ガイド部３０を内部に収容できるとともに、直線ガイド部３０が摺動可能かつ直線ガイド部３０の少なくとも一部がガイド収容部３２に存在している場合は吸気ポート４と燃焼室８との連通を阻止可能な形状に形成されている。そのため、エンジン１Ｂでは、直線ガイド部３０の全体がガイド収容部３２から突出した場合に吸気ポート４と燃焼室８とが連通される。すなわち、直線ガイド部３０の少なくとも一部が収容ガイド部３２の内部に存在している間は、直線ガイド部３０とガイド収容部３２とによって吸気ポート４と燃焼室８との連通が阻止され、吸気弁９による吸気ポート４の閉弁状態が維持される。
【００３５】
また、エンジン１Ｂは、吸気弁９及び排気弁１０を開閉駆動するための可変動弁機構４０を備えている。可変動弁機構４０は、エンジン１Ｂのクランク軸（不図示）の回転がそれぞれ伝達される吸気カム軸４１及び排気カム軸４２と、吸気カム軸４１に設けられ、吸気カム軸４１と一体に回転して吸気弁９を開閉駆動する吸気カム４３と、排気カム軸４２に設けられ、排気カム軸４２と一体に回転して排気弁１０を開閉駆動する排気カム４４とを備えている。なお、これらの構造や動作は、周知の動弁機構と同様でよいため詳細な説明は省略する。また、可変動弁機構４０は、エンジン１Ｂのクランク軸の動作と係わりなく吸気弁９を開方向に駆動して直線ガイド部３０を燃焼室８内に突出させたり、その際の直線ガイド部３０の突出量及び突出時期を変更可能な可能な突出手段としての吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５を備えている。この吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５は、吸気カム４３によって吸気弁９が開方向にリフトされていないときに吸気弁９の位置を、吸気弁９の傘部９ａがバルブシート３１と接触し、直線ガイド部３０の全体がガイド収容部３２内に収容される収容位置Ｐ１１（図５参照）と、直線ガイド部３０の一部がガイド収容部３２の内部に存在し、かつ直線ガイド部３０とピストン７との接触を防止しつつ直線ガイド部３０の他の一部が初期燃焼領域Ａ１内に突出する突出位置Ｐ１２（図５参照）と、に切り替えることができる。なお、上述したように直線ガイド部３０の少なくとも一部がガイド収容部３２の内部に存在する場合は吸気ポート４と燃焼室８との連通が阻止されるので、吸気弁９による吸気ポート４の閉弁は吸気弁９が収容位置Ｐ１１及び突出位置Ｐ１２のいずれの位置にあっても維持される。なお、図５には、収容位置Ｐ１１の吸気弁９を点線で示し、突出位置Ｐ１２の吸気弁９を実線で示した。
【００３６】
吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５の動作はＥＣＵ２０によって制御されている。図６は、可変動弁機構４０の動作を制御して初期燃焼領域Ａ１及び主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れをそれぞれ調整するためにＥＣＵ２０が実行する可変動弁機構動作制御ルーチンを示している。図６の制御ルーチンも図２の制御ルーチンと同様にＥＣＵ２０の起動時に実行され、ＥＣＵ２０の動作中は所定の周期で繰り返し実行される。
【００３７】
図６の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ２１で初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強化が必要か否か判定する。初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強化は、例えばエンジン１Ｂが予め設定した軽負荷領域で運転されている場合、又はエンジン１Ｂの冷間始動時などに必要と判断される。エンジン１Ｂの運転状態の判定は、図２の制御ルーチンのステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４の処理と同様に判定すればよい。初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強化が必要と判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０はクランク角センサ２１の出力信号を参照してシリンダ２が圧縮行程か否か判定する。シリンダ２が圧縮行程であると判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ２０はクランク角センサ２１の出力信号を参照して点火プラグ１１による燃料混合気への点火が実施される前の時期か否か、すなわち点火前か否か判定する。点火前であると判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ２０は吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５を動作させて吸気弁９の位置を突出位置Ｐ１２に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。燃焼室８内に形成されたタンブル流Ｔ１などの旋回流は、圧縮行程においても存在しているため、図５に示したように圧縮行程時に燃焼室８内に直線ガイド部３０を突出させることにより、タンブル流Ｔ１を直線ガイド部３０に衝突させ、タンブル流Ｔ１の旋回中心を排気弁１０側に偏らせるとともに、初期燃焼領域Ａ１においてタンブル流Ｔ１を乱すことができる。
【００３８】
ステップＳ２１が否定判断された場合、ステップＳ２２が否定判断された場合、又はステップＳ２３が否定判断された場合はステップＳ２５に進み、ＥＣＵ２０は吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５によって吸気弁９の位置を突出位置Ｐ１２に切り替える吸気弁９の強制駆動を中止する。すなわち、吸気弁９の開閉駆動が吸気カム４３によって行われるように吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５を動作させる。
【００３９】
以上に説明した第２の形態に係るエンジン１Ｂでは、冷間始動時、又はエンジン１Ｂが軽負荷で運転されている場合など初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強化が必要なときに直線ガイド部３０を初期燃焼領域Ａ１に突出させるので、初期燃焼領域Ａ１にてタンブル流Ｔ１を乱して初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れを強め、初期燃焼領域Ａ１の燃料混合気の燃焼を促進させることができる。そのため、エンジン１Ｂの燃焼を改善できる。このように初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強さを調整することにより、本形態では、直線ガイド部３０、ガイド収容部３２、及び吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５が本発明の気流変更手段として機能する。
【００４０】
燃焼室８内に突出させるべき直線ガイド部３０の突出量は、エンジン１Ｂの回転数及び負荷などに応じて変化させてもよい。この場合、エンジン１Ｂの運転状態に応じて初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れの強さをより適切に調整できる。
【００４１】
図７は、本発明の第２の形態の変形例を示している。なお、図７において図５と同一の部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図７に示したようにこの変形例では、排気弁１０の傘部１０ａにも突出部としての直線ガイド部３３が設けられ、排気ポート５の燃焼室８側の端部には排気弁１０の傘部１０ａが接触するバルブシート３４に連なってガイド収容部３５が設けられている。直線ガイド部３３は傘部１０ａの外周と外径が同一に形成された円筒状の形状を有している。ガイド収容部３５は、排気弁１０の傘部１０ａがバルブシート３４と接触しているときに直線ガイド部３３がシリンダヘッド６の壁面６ａから燃焼室８内に突出しないように直線ガイド部３３を内部に収容できるとともに、直線ガイド部３３が摺動可能かつ直線ガイド部３３の少なくとも一部がガイド収容部３５に存在している場合は排気ポート５と燃焼室８との連通を阻止可能な形状に形成されている。また、図７に示したように可変動弁機構４０は、エンジン１Ｂのクランク軸の動作と係わりなく排気弁１０を開方向に駆動して直線ガイド部３３を燃焼室８内に突出させたり、その際の直線ガイド部３３の突出量及び突出時期を変更可能な可能な突出手段としての排気弁強制駆動用アクチュエータ４６を備えている。この排気弁強制駆動用アクチュエータ４６も吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５と同様に、排気カム４４によって排気弁１０が開方向にリフトされていないときに排気弁１０の位置を、収容位置Ｐ１３（図７参照）と、直線ガイド部３３の一部がガイド収容部３５の内部に存在し、かつ直線ガイド部３３とピストン７との接触を防止しつつ直線ガイド部３３の他の一部が初期燃焼領域Ａ１内に突出する突出位置Ｐ１４（図７参照）と、に切り替えることができる。この変形例において、排気弁１０による排気ポート５の閉弁は、排気弁１０が収容位置Ｐ１３及び突出位置Ｐ１４のいずれの位置にあっても維持される。
【００４２】
図８は、図７のＥＣＵ２０が可変動弁機構４０の吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５及び排気弁強制駆動用アクチュエータ４６の動作を制御するために実行する可変動弁機構動作制御ルーチンを示している。図８の制御ルーチンはＥＣＵ２０の起動時に実行され、ＥＣＵ２０の動作中は所定の周期で繰り返し実行される。
【００４３】
図８の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０はステップＳ２４まで図６の制御ルーチンと同様に処理を行う。次のステップＳ２６においてＥＣＵ２０は、吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５によって吸気弁９を強制駆動して吸気弁９の位置を突出位置Ｐ１２に切り替えてから経過した時間が予め設定した判定時間に達したか否か判定する。吸気弁９の直線ガイド部３０を燃焼室８内に突出させたことによって排気弁１０が設けられている側、すなわち図７の右側に向かうガスの流れを燃焼室８内に生じせることができる。そこで、この排気弁１０が設けられている側に向かうガスの流れを乱れさせるべく、判定時間としては例えば吸気弁９の位置を突出位置Ｐ１２に切り替えてからこの吸気弁９の位置の切り替えによって生じた排気弁１０が設けられている側に向かう流れが排気弁１０に到達するまでの時間を設定する。このような時間は、予め実験や数値計算などによって求める。
【００４４】
吸気弁９の位置を突出位置Ｐ１２に切り替えてから経過した時間が判定時間に達していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、吸気弁９の位置を突出位置Ｐ１２に切り替えてから経過した時間が判定時間に達したと判断した場合はステップＳ２７に進み、ＥＣＵ２０は排気弁強制駆動用アクチュエータ４６を動作させて排気弁１０の位置を突出位置Ｐ１４に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４５】
ステップＳ２１が否定判断された場合、ステップＳ２２が否定判断された場合、又はステップＳ２３が否定判断された場合はステップＳ２８に進み、ＥＣＵ２０は吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５によって吸気弁９の位置を突出位置Ｐ１２に切り替える吸気弁９の強制駆動、及び排気弁強制駆動用アクチュエータ４６によって排気弁１０の位置を突出位置Ｐ１４に切り替える排気弁１０の強制駆動をそれぞれ中止させる。すなわち、吸気弁９の開閉駆動が吸気カム４３によって行われ、排気弁１０の開閉駆動が排気カム４４によって行われるように、吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５及び排気弁強制駆動用アクチュエータ４６をそれぞれ動作させる。
【００４６】
この変形例によれば、排気弁１０の直線ガイド部３３によって排気弁１０側に向かうガス流を抑制し、初期燃焼領域Ａ１においてタンブル流Ｔ１を乱れさせることができるので、初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れをより強くすることができる。このように初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れを調整することにより、この変形例では、吸気弁９の直線ガイド部３０、吸気ポート４のガイド収容部３２、排気弁１０の直線ガイド部３３、排気ポート５のガイド収容部３５、吸気弁強制駆動用アクチュエータ４５、及び排気弁強制駆動用アクチュエータ４６が本発明の気流変更手段として機能する。
【００４７】
なお、エンジン１Ｂの特性によっては、直線ガイド部が排気弁１０のみに設けられていてもよい。また、第２の形態に係るエンジン１Ｂに設けられる可変動弁機構４０は上述したものに限定されない。吸気弁９及び排気弁１０の動弁特性を変更可能な動弁機構であればよく、例えば吸気カム４３及び排気カム４４を電動モータで駆動する動弁機構、又は吸気弁９及び排気弁１０を電磁石で開閉駆動する電磁駆動動弁機構などが設けられていてもよい。
【００４８】
（第３の形態）
図９〜図１１を参照して本発明の第３の形態を説明する。図９は、本形態のエンジン１Ｃの要部を示している。なお、図９において図１と共通の部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図９に示したようにエンジン１Ｃは、燃焼室８内のガスの流れを制御するべく燃焼室８内に気流制御弁５０を備えている点が他の形態と異なる。気流制御弁５０は、燃焼室８を形成するシリンダヘッド６の壁面６ａのうち吸気ポート４の開口部４ｃの周辺で、かつ吸気ポート４の開口部４ｃよりもシリンダ２の外周側に配置される。また、シリンダヘッド６の壁面６ａには、気流制御弁５０が燃焼室８内に突出しないように気流制御弁５０を収容する弁収容部５１が設けられている。
【００４９】
気流制御弁５０は、制御板５２と、制御板５２の一端に設けられて制御版５２を壁面６ａに回転可能に支持する回転軸５３とを備えている。回転軸５３には、気流制御弁５０を駆動するべく気流制御弁駆動手段としての気流制御弁用アクチュエータ５４が設けられている。気流制御弁５０は、制御板５２がピストン７と干渉しない範囲で燃焼室８内に突出する突出位置Ｐ２１（図１１（ａ）参照）と、制御板５２が燃焼室８内に突出しないように弁収容部５１に収容される収容位置Ｐ２２（図１１（ｂ）参照）とに切り替え可能であり、気流制御弁用アクチュエータ５４は、気流制御弁５０を突出位置Ｐ２１と収容位置Ｐ２２との間で駆動する。
【００５０】
気流制御弁用アクチュエータ５４の動作は、ＥＣＵ２０によって制御されている。図１０はＥＣＵ２０がエンジン１Ｃの運転状態に応じて気流制御弁５０の位置を変更するために実行する気流制御弁動作制御ルーチンを示している。図１０の制御ルーチンは、ＥＣＵ２０の起動時に実行され、ＥＣＵ２０の動作中は所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１０において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
図１０の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０はステップＳ１２まで図２の制御ルーチンと同様の処理を行う。ステップＳ１２において冷却水温度が判定温度以下と判断された場合はステップＳ３１に進み、ＥＣＵ２０は気流制御弁用アクチュエータ５４の動作を制御して気流制御弁５０の位置を突出位置Ｐ２１に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５２】
ステップＳ１１が否定判断された場合、又はステップＳ１２が否定判断された場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１Ｃの負荷率が判定負荷率以下か否か判定する。エンジン１Ｃの負荷率が判定負荷率以下と判断した場合はステップＳ３１の処理を実行した後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１Ｃの負荷率が判定負荷率よりも大きいと判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ２０は気流制御弁用アクチュエータ５４の動作を制御して気流制御弁５０の位置を収容位置Ｐ２２に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５３】
図１１（ａ）は気流制御弁５０の位置を突出位置Ｐ２１に切り替えた場合に燃焼室８内に形成されるタンブル流Ｔ１１の一例を示し、図１１（ｂ）は気流制御弁５０の位置を収容位置Ｐ２２に切り替えた場合に燃焼室８内に形成されるタンブル流Ｔ１２の一例を示している。図１１（ａ）に示したように、気流制御弁５０が突出位置Ｐ２１にある場合は、制御弁５２よりもシリンダ２の外周側へのガスの流れが抑制されるので、タンブル流Ｔ１１をシリンダ２の中心付近で旋回させることができる。そのため、このタンブル流Ｔ１１によって初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れを強めることができる。一方、図１１（ｂ）に示したように、気流制御弁５０が収容位置Ｐ２２にある場合は、タンブル流Ｔ１２が主燃焼領域Ａ２にて旋回するので、主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れを強めることができる。
【００５４】
以上に説明したように、この形態のエンジン１Ｃによれば、冷間始動時又はエンジン１Ｃが軽負荷で運転されている場合に気流制御弁５０の位置を突出位置Ｐ２１に切り替えるので、初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れを強めて初期燃焼領域Ａ１における燃料混合気の燃焼を促進させることができる。一方、エンジン１Ｃが高負荷で運転されている場合は気流制御弁５０の位置を収容位置Ｐ２２に切り替えるので、主燃焼領域Ａ２のガス流の乱れを強めて主燃焼領域Ａ２における火炎の伝播速度を向上させ、燃焼室８内の燃料混合気を速やかに燃焼させることができる。このようにエンジン１Ｃの運転状態に応じて各燃焼領域のガス流の乱れの強さを調整することにより、エンジン１Ｃの燃焼を改善できる。このようにガス流の乱れの強さを調整することにより、気流制御弁５０及び気流制御弁用アクチュエータ５４が本発明の気流変更手段として機能する。
【００５５】
また、気流制御弁５０の位置を突出位置Ｐ２１に切り替えた場合、吸気ポート４から気流制御弁５０が設けられている方向に流入する吸気の流れを気流制御弁５０によって弱めることができる。そのため、タンブル流Ｔ１１を強めて初期燃焼領域Ａ１のガス流の乱れをさらに強めることができる。
【００５６】
図１２は、第３の形態に係るエンジン１Ｃの変形例を示している。図１２に示したように、この変形例では、気流制御弁５０の制御板５２が壁面６ａからスライドして燃焼室８内に突出するように設けられている。なお、図１２（ａ）は制御板５２を燃焼室８内に突出させたときの状態を示し、図１２（ｂ）は制御板５２を壁面６ａ内に収容したときの状態を示している。なお、図１２の気流制御弁５０の動作は、ＥＣＵ２０が図１０の制御ルーチンを実行することによって制御される。この変形例においても、制御板５２の位置を変化させることによって各燃焼領域のガス流の乱れの強さを調整できるので、エンジン１Ｃの燃焼を改善できる。
【００５７】
本発明は、上述した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、上述した各形態を複数組み合わせてもよい。例えば、吸気ポートに吸気流制御装置を設け、かつ燃焼室内に気流制御弁を設けてもよい。このように各燃焼領域のガス流の乱れを調整する気流変更手段を複数設けることにより、各燃焼領域のガス流の乱れをより確実に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の形態に係るエンジンの要部を示す図。
【図２】図１のＥＣＵが切替バルブの位置を変更するために実行する切替バルブ動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】切替バルブが各位置に切り替えられたときの吸気ポート及び燃焼室におけるガスの流動状態の一例を示す図で、（ａ）は切替バルブが第１の位置にある場合の吸気ポート及び燃焼室内におけるガスの流動状態の一例を示し、（ｂ）は切替バルブが第２の位置にある場合の吸気ポート及び燃焼室におけるガスの流動状態の一例を示し、（ｃ）は切替バルブが第３の位置にある場合の吸気ポート及び燃焼室におけるガスの流動状態の一例を示す。
【図４】切替バルブを各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に切り替えたときの切替バルブの位置と初期燃焼領域及び主燃焼領域のガス流の乱れの強さとの関係の一例を示す図。
【図５】本発明の第２の形態に係るエンジンの要部を示す図。
【図６】図５のＥＣＵが可変動弁機構の動作を制御するために実行する可変動弁機構動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】本発明の第２の形態の変形例を示す図。
【図８】図７のＥＣＵが可変動弁機構の動作を制御するために実行する可変動弁機構動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】本発明の第３の形態に係るエンジンの要部を示す図。
【図１０】図９のＥＣＵが気流制御弁の位置を変更するために実行する気流制御弁動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】気流制御弁の位置を突出位置又は収容位置に変更したときの燃焼室内に形成されるタンブル流の一例を示す図で、（ａ）は気流制御弁の位置を突出位置に切り替えた場合に燃焼室内に形成されるタンブル流の一例を示し、（ｂ）は気流制御弁の位置を収容位置に切り替えた場合に燃焼室内に形成されるタンブル流の一例を示す。
【図１２】本発明の第３の形態の変形例を示す図で、（ａ）は制御板を燃焼室内に突出させたときの状態を示し、（ｂ）は制御板を壁面に収容したときの状態を示す。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  エンジン（内燃機関）
２  シリンダ
４  吸気ポート（吸気通路）
４ｃ  開口部
５  排気ポート（排気通路）
６  シリンダヘッド
６ａ  壁面
７  ピストン
８  燃焼室
９  吸気弁
９ａ  傘部
１０  排気弁
１０ａ  傘部
１１  点火プラグ
１２  吸気流制御装置（気流変更手段）
１３  切替バルブ（弁手段）
１４  アクチュエータ（弁駆動手段）
２０  エンジンコントロールユニット（動作制御手段）
３０  直線ガイド部（突出部、気流変更手段）
３２  ガイド収容部（気流変更手段）
３３  直線ガイド部（突出部、気流変更手段）
３５  ガイド収容部（気流変更手段）
４５  吸気弁強制駆動用アクチュエータ（突出手段、気流変更手段）
４６  排気弁強制駆動用アクチュエータ（突出手段、気流変更手段）
５０  気流制御弁（気流変更手段）
５１  弁収容部
５４  気流制御弁駆動用アクチュエータ（気流制御弁駆動手段、気流変更手段）
Ａ１  初期燃焼領域
Ａ２  主燃焼領域
Ｐ１  第１の位置
Ｐ２  第２の位置
Ｐ１２  突出位置
Ｐ２１  突出位置
Ｐ２２  収容位置
【図１】
2007132263.tif 000003
【図２】
2007132263.tif 000004
【図３】
2007132263.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007132263.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007132263.tif 000009
【図８】
2007132263.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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