(57)【要約】【課題】燃焼室内での燃料の燃焼の安定化と内燃機関の吸気充填効率の向上とを高いレベルで両立させる。【解決手段】低回転低負荷側のエンジン運転領域である閉弁領域と高回転高負荷側のエンジン運転領域である開弁領域との間には境界領域が設定される。そして、境界領域において、吸気バルブ２１のリフト量が低リフト量となる低リフト期間中には気流制御弁２４が開弁される。これにより、吸気バルブ２１のリフト量の小さい状況において、気流制御弁２４がエンジン１の吸気抵抗増大の原因となることは回避される。また、境界領域において、吸気バルブ２１のリフト量が中高リフト量となる中高リフト期間中には気流制御弁２４が閉弁される。これにより、燃焼室３内のガスの渦流を発生させるのに好ましい状況のとき、その閉弁を実行して燃焼室３内にガスのタンブル流を生じさせ、同タンブル流により燃焼室３内での燃料の燃焼を安定化させることが行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内でガスの渦流を生じさせるために吸気通路に設けられた気流制御弁を備え、同機関の低回転低負荷側の運転領域である閉弁領域では前記気流制御弁を閉弁させて前記燃焼室内にガスの渦流を生じさせ、同機関の高回転高負荷側の運転領域である開弁領域では前記吸気通路の空気流通面積の拡大を図るべく前記気流制御弁を開弁させる内燃機関の渦流制御装置において、
前記閉弁領域と前記開弁領域との境界付近の内燃機関の運転領域である境界領域で、同機関の吸気バルブのリフト量が中高リフト量となる中高リフト期間中に前記気流制御弁を閉弁し、同吸気バルブのリフト量が低リフト量となる低リフト期間中に前記気流制御弁を開弁する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の渦流制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記吸気バルブの開弁過程で同バルブのリフト量が「０」よりも大きい値である開始値になった時点を前記中高リフト期間の開始時点とし、その後に前記吸気バルブが閉弁過程となって同バルブの記リフト量が「０」よりも大きい値である終了値まで減少した時点を前記中高リフト期間の終了時点とする
請求項１記載の内燃機関の渦流制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記吸気バルブの開弁開始から内燃機関の排気バルブと同吸気バルブとのバルブオーバラップの終了までの期間を前記低リフト期間に含める
請求項１又は２記載の内燃機関の渦流制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記吸気バルブの閉弁完了の少し前から同閉弁完了時点までの期間を前記低リフト期間に含める
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の渦流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の渦流制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等の車両に搭載される内燃機関としては、空気と燃料とが供給される燃焼室内での燃料の微粒化、燃料と空気との混合促進、及び燃料の燃焼速度向上等による燃料の燃焼安定化を目的として、上記燃焼室内にガスの渦流を生じさせるようにしたものが実用化されている。
【０００３】
こうした内燃機関では、例えば特許文献１に示されるように吸気通路に気流制御弁が設けられ、その気流制御弁の閉弁を通じて吸気通路の上部のみから燃焼室内に空気を吸入させることにより、同燃焼室でガスの渦流が発生されるようになる。また、気流制御弁の動作に関しては、例えば特許文献２に示されるように機関運転状態に基づいて行うことが考えられる。
【０００４】
すなわち、内燃機関の低回転低負荷側の運転領域である閉弁領域においては、燃焼室内でガスの渦流を発生させるべく気流制御弁が閉弁される。これは、内燃機関の低回転低負荷運転時には、燃焼室内にガスの渦流を生じさせて上述したように燃焼の安定化を図ることが、機関運転を良好なものとするうえで好ましいためである。
【０００５】
一方、内燃機関の高回転高負荷側の運転領域である開弁領域においては、吸気通路の空気流通面積を拡大すべく気流制御弁が開弁される。これは、内燃機関の高回転高負荷運転時には、機関運転を良好なものとするうえで同機関の吸気抵抗を極力小さくして吸気充填効率を高めることが好ましく、気流制御弁を開弁させた状態ではそれが内燃機関の吸気抵抗増大につながるおそれがあるためである。
【特許文献１】特開２００６−１６１６３３公報（段落［００３０］、［００３４］〜［００３６］、図４）
【特許文献２】特開２００５−３０７７７４公報（段落［００１５］〜［００１８］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、低回転低負荷側の運転領域である閉弁領域と高回転高負荷側の運転領域である開弁領域との境界付近では、閉弁領域と開弁領域とのいずれの場合であれ、それぞれ以下のような不具合が生じることは避けられない。
【０００７】
上記境界付近における閉弁領域側では、燃焼室内にガスの渦流を生じさせるために気流制御弁が閉弁されたとき、内燃機関の吸気バルブのリフト量がある程度大きくなった状態にあっては、上記気流制御弁の閉弁を通じて生じる燃焼室内でのガスの渦流により、燃焼室内での燃料の燃焼を安定化させることができる。これは、吸気バルブのリフト量がある程度大きくなった状態は、気流制御弁の閉弁を通じて燃焼室内のガスの渦流を発生させるのに好ましい状況であるためである。ただし、内燃機関の吸気バルブの開弁開始直後や閉弁完了直前といった同吸気バルブのリフト量の小さい状況のときには、気流制御弁が閉弁されていると、それが内燃機関の吸気に及ぼす影響が大きなものとなる。このため、気流制御弁の閉弁により燃焼室内にガスの渦流を生じさせて燃焼室内での燃料の燃焼の安定化を図ったとしても、同閉弁が内燃機関の吸気抵抗の増大に繋がることは避けられず、それによる悪影響が上記燃焼の安定化という効果よりも大きなものになる。なお、内燃機関の吸気に関しては、吸気通路を通過する空気の脈動を利用して吸気充填効率の向上を図ることが行われており、気流制御弁の閉弁により内燃機関の吸気抵抗が増大すると、それによる悪影響が上記脈動を利用した吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなるというかたちで現れる。
【０００８】
一方、開弁領域における上記境界付近では、内燃機関の吸気抵抗を低減するために気流制御弁が開弁されたとき、内燃機関の吸気バルブの開弁開始直後や閉弁完了直前といった同吸気バルブのリフト量の小さい状況において、上記気流制御弁が内燃機関の吸気抵抗増大の原因となることは回避される。このため、気流制御弁による内燃機関の吸気抵抗の増大に起因して、同機関の吸気通路を通過する空気の脈動を利用した吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなるということはない。ただし、内燃機関の吸気バルブのリフト量がある程度大きくなった状態にあっては、気流制御弁の閉弁を通じて燃焼室内のガスの渦流を発生させるのに好ましい状況であるにもかかわらず、同気流制御弁が開かれて燃焼室内での上記渦流の発生を停止した状態となるため、その渦流による燃焼室内での燃料の燃焼の安定化という効果が得られなくなる。
【０００９】
以上のように、閉弁領域と開弁領域との境界付近では、気流制御弁の閉弁により燃焼室内にガスの渦流を生じさせて燃料の燃焼を安定化させることと、気流制御弁の開弁により内燃機関の吸気抵抗増大を抑制して同機関の吸気充填効率を向上させることに関して、一方の効果を得ようとすると他方の効果が得られなくなるという状況が生じる。従って、上記燃焼室内での燃料の燃焼の安定化と上記内燃機関の吸気充填効率の向上とを、高いレベルで両立させることは困難であった。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃焼室内での燃料の燃焼の安定化と内燃機関の吸気充填効率の向上とを高いレベルで両立させることのできる内燃機関の気流制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関の燃焼室内でガスの渦流を生じさせるために吸気通路に設けられた気流制御弁を備え、同機関の低回転低負荷側の運転領域である閉弁領域では前記気流制御弁を閉弁させて前記燃焼室内にガスの渦流を生じさせ、同機関の高回転高負荷側の運転領域である開弁領域では前記吸気通路の空気流通面積の拡大を図るべく前記気流制御弁を開弁させる内燃機関の渦流制御装置において、前記閉弁領域と前記開弁領域との境界付近の内燃機関の運転領域である境界領域で、同機関の吸気バルブのリフト量が中高リフト量となる中高リフト期間中に前記気流制御弁を閉弁し、同吸気バルブのリフト量が低リフト量となる低リフト期間中に前記気流制御弁を開弁する制御手段を備えるものとした。
【００１２】
上記構成によれば、閉弁領域と開弁領域との境界付近の内燃機関の運転領域である境界領域において、吸気バルブのリフト量が低リフト量となる低リフト期間中には気流制御弁が開弁される。このように気流制御弁を開弁させることにより、同吸気バルブのリフト量の小さい状況において気流制御弁が内燃機関の吸気抵抗増大の原因となることは回避される。このため、気流制御弁による内燃機関の吸気抵抗の増大に起因して、同機関の吸気通路を通過する空気の脈動を利用した吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなるということはない。
【００１３】
また、上記境界領域において、吸気バルブのリフト量が中高リフト量となる中高リフト期間中には気流制御弁が閉弁される。このように気流制御弁を閉弁することにより、吸気バルブのリフト量がある程度大きくなった状態という気流制御弁の閉弁を通じて燃焼室内のガスの渦流を発生させるのに好ましい状況のとき、その閉弁を実行して燃焼室内にガスの渦流を生じさせ、同渦流により燃焼室内での燃料の燃焼を安定化させることができるようになる。
【００１４】
以上のように、閉弁領域と開弁領域との境界付近の内燃機関の運転領域である境界領域において、低リフト期間中か或いは中高リフト期間中かに応じて気流制御弁を開閉することにより、次の効果が得られるようになる。すなわち、内燃機関において、気流制御弁の閉弁により燃焼室内にガスの渦流を生じさせて燃料の燃焼を安定化させることと、気流制御弁の開弁により内燃機関の吸気抵抗増大を抑制して同機関の吸気充填効率を向上させることとに関して、それらを高いレベルで両立させることができるようになる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記吸気バルブの開弁過程で同バルブのリフト量が「０」よりも大きい値である開始値になった時点を前記中高リフト期間の開始時点とし、その後に前記吸気バルブが閉弁過程となって同バルブの記リフト量が「０」よりも大きい値である終了値まで減少した時点を前記中高リフト期間の終了時点とすることを要旨とした。
【００１６】
上記構成によれば、境界領域において、吸気バルブのリフト量が「０」よりも大きい値である開始値まで増加した時点から「０」よりも大きい値である終了値に減少した時点までが中高リフト期間とされる。こうした中高リフト期間中には吸気バルブのリフト量が大きくなるとともに、内燃機関のピストンスピードが高くなって吸気通路から燃焼室に勢いよく空気が吸入されるため、気流制御弁を閉じることによって燃焼室内にガスの渦流を効果的に生じさせることができるようになる。
【００１７】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記制御手段は、前記吸気バルブの開弁開始から内燃機関の排気バルブと同吸気バルブとのバルブオーバラップの終了までの期間を前記低リフト期間に含めるものとした。
【００１８】
境界領域において、吸気バルブのリフト量が低リフト量となるバルブオーバラップ中には、内燃機関の吸気圧が排気圧よりも高くなり、吸気脈動を利用した吸気充填効率の向上を図るうえで好ましい状況となる。上記構成によれば、吸気バルブの開弁開始から上記オーバラップの終了までの期間が低リフト期間に含められているため、吸気脈動を利用した吸気充填効率の向上を図るうえで好ましい状況のもと気流制御弁を開弁し、上記吸気充填効率の向上を実現することができるようになる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記吸気バルブの閉弁完了の少し前から同閉弁完了時点までの期間を前記低リフト期間に含めるものとした。
【００２０】
境界領域において、吸気バルブの閉弁過程における同閉弁の完了の少し前には、吸気バルブのリフト量が小さくなり、そのような状況下では気流制御弁の閉弁が内燃機関の吸気に及ぼす影響が大きなものとなる。すなわち、気流制御弁が閉弁されることにより、内燃機関の吸気抵抗が大幅に増大し、内燃機関の吸気通路を通過する空気の脈動を利用した同機関の吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなる。しかし、上記構成によれば、吸気バルブの閉弁過程における同閉弁の完了の少し前から同閉弁の完了時点までの期間が低リフト期間に含められ、その期間中は気流制御弁が開弁されるため、上述したような内燃機関の吸気抵抗の大幅な増大を抑制することができる。更に、同吸気抵抗の大幅な増大に伴い、上記脈動を利用した吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなるという不具合の発生を抑制することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を自動車用エンジンに適用した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示されるエンジン１においては、吸気通路４から燃焼室３に空気が吸入されるとともに、この空気の量（吸入空気量）に対応した量の燃料が燃料噴射弁２から吸気通路４に噴射されて燃焼室３に供給される。そして、燃焼室３内の混合気を燃焼させることにより、エンジン１のピストン７が往復移動して同エンジン１の出力軸であるクランクシャフト９が回転する。なお、燃焼室３内の混合気は、燃焼後に排気として排気通路８に排出される。
【００２２】
エンジン１においては、クランクシャフト９の回転は吸気カムシャフト５及び排気カムシャフト６に伝達される。そして、クランクシャフト９からの回転伝達によって吸気カムシャフト５が回転すると、その回転に基づき吸気バルブ２１が開閉動作して燃焼室３と吸気通路４とが連通・遮断される。こうした吸気バルブ２１の開閉動作はエンジン１の吸気行程で行われる。また、クランクシャフト９からの回転伝達によって排気カムシャフト６が回転すると、その回転に基づき排気バルブ２２が開閉動作して燃焼室３と排気通路８とが連通・遮断される。こうした排気バルブ２２の開閉動作はエンジン１の排気行程で行われる。
【００２３】
また、エンジン１の吸気系においては、燃焼室３内における燃料の微粒化、燃料と空気との混合促進、及び燃料の燃焼速度向上等による燃料の燃焼安定化を目的として、燃焼室３内にガスの縦方向に回転する渦流（タンブル流）を生じさせる渦流発生装置が設けられている。
【００２４】
同装置は、吸気通路４における燃焼室３に近い部分の下部に設けられた気流制御弁２４を備えている。この気流制御弁２４は、吸気通路４の空気流通面積を最大とする開弁位置（実線）と、同通路４の上部のみから燃焼室３への空気の吸入を行わせる閉弁位置（二点鎖線）との間で変位するよう、電動モータ等の駆動を通じて開閉動作されるものである。そして、気流制御弁２４を閉弁位置に変位させると、すなわち同弁２４を閉弁させると、吸気通路４の上部のみから燃焼室３内に空気が吸入され、それによって燃焼室３でガスのタンブル流が生じるようになる。
【００２５】
自動車には、エンジン１等に関する各種制御を実行する電子制御装置２０が搭載されている。この電子制御装置２０は、上記制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
【００２６】
電子制御装置２０の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル１４の踏み込み量（アクセル踏込量）を検出するアクセルポジションセンサ１５。
【００２７】
・吸気通路４に設けられたスロットルバルブ１２の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ１６。
・吸気通路４を通過する空気の量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ１３。
【００２８】
・クランクシャフト９の回転に対応する信号を出力するクランクポジションセンサ１０。
・吸気カムシャフト５の回転位置に対応した信号を出力するカムポジションセンサ１７。
【００２９】
また、電子制御装置２０の出力ポートには、燃料噴射弁２、スロットルバルブ１２、及び気流制御弁２４等の駆動回路が接続されている。
電子制御装置２０は、上記各センサから入力される検出信号より把握されるエンジン運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記燃料噴射弁２からの燃料噴射量の制御、上記スロットルバルブ１２の開度制御、及び気流制御弁２４の開閉制御等の各種制御が電子制御装置２０により実施されている。
【００３０】
次に、気流制御弁２４の開閉制御について詳しく説明する。
気流制御弁２４の開閉制御は、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて行われる。なお、上記エンジン回転速度は、クランクポジションセンサ１０からの検出信号に基づき求められる。また、上記エンジン負荷は、エンジン１の吸入空気量に対応するパラメータと上記エンジン回転速度とから算出される。なお、ここで用いられる吸入空気量に対応するパラメータとしては、例えば、エアフローメータ１３からの検出信号に基づき求められるエンジン１の吸入空気量の実測値が用いられる。そして、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づく気流制御弁２４の開閉制御は、例えば以下のように行われる。
【００３１】
エンジン１の全運転領域のうち低回転低負荷側の運転領域は、気流制御弁２４を閉弁させる閉弁領域として設定される。なお、エンジン１の低回転低負荷運転時には、燃焼室３内にガスのタンブル流を生じさせて燃焼の安定化を図ることが、エンジン運転を良好なものとするうえで好ましい。従って、上記閉弁領域では、［１］気流制御弁２４の閉弁により燃焼室３内にガスのタンブル流を生じさせて燃料の燃焼を安定化させる、という効果を得るために上記気流制御弁２４が閉弁される。言い換えれば、気流制御弁２４が閉弁位置（二点鎖線）に変位される。
【００３２】
また、エンジン１の全運転領域のうち高回転高負荷側の運転領域は、気流制御弁２４を開弁させる開弁領域として設定される。なお、エンジン１の高回転高負荷運転時には、エンジン運転を良好なものとするうえで同エンジン１の吸気抵抗を極力小さくして吸気充填効率を高めることが好ましく、気流制御弁２４を開弁させた状態ではそれがエンジン１の吸気抵抗増大につながるおそれがある。従って、上記開弁領域では、［２］気流制御弁２４の開弁によりエンジン１の吸気抵抗増大を抑制して同エンジン１の吸気充填効率を向上させる、という効果を得るために上記気流制御弁２４が開弁される。言い換えれば、気流制御弁２４が開弁位置（実線）に変位される。
【００３３】
ところで、エンジン１の全運転領域のうち低回転低負荷側を閉弁領域とし高回転高負荷側を開弁領域とすると、それら閉弁領域と開弁領域との境界付近においては、上記［１］の効果と上記［２］の効果との両方の効果が得られる可能性があるにもかかわらず、閉弁領域であるか或いは開弁領域であるかに応じて一方の効果しか得られなくなる。従って、エンジン１において、上記燃焼室３内での燃料の燃焼の安定化と上記エンジン１の吸気充填効率の向上とを、高いレベルで両立させることは困難であった。
【００３４】
こうした実情に鑑み、本実施形態では、上記閉弁領域と上記開弁領域との境界付近のエンジン１の運転領域を図２に示されるように境界領域として設定し、その境界領域では同エンジン１の吸気行程における吸気バルブ２１のリフト量の変化に応じて気流制御弁２４を開閉動作させる。より詳しくは、上記境界領域でのエンジン１の吸気行程において、吸気バルブ２１がのリフト量が中高リフト量となる中高リフト期間中には気流制御弁２４を閉弁し、同吸気バルブ２１のリフト量が低リフト量となる低リフト期間中には気流制御弁２４を開弁する。
【００３５】
ここで、上記境界領域での気流制御弁２４の開閉態様について、図３を参照して詳しく説明する。なお、図３において、（ａ）はクランク角の変化に対する気流制御弁２４の開閉態様を示しており、（ｂ）はクランク角の変化に対する吸気バルブ２１及び排気バルブ２２のリフト量の変化を示している。
【００３６】
上記境界領域では、エンジン１の吸気行程中において、吸気バルブ２１の開弁開始から同バルブ２１のリフト量が「０」よりも大きい値である開始値Ｘに達するまでの期間は低リフト期間とされる。このときの低リフト期間には、吸気バルブ２１の開弁開始から同吸気バルブ２１と排気バルブ２２とのバルブオーバラップの終了までの期間が含まれている。従って、バルブオーバラップが終了した時点では吸気バルブ２１のリフト量が上記開始値Ｘ未満となり、同バルブオーバラップの終了後にしばらくしてから上記リフト量が開始値Ｘに達する。
【００３７】
この低リフト期間中においては気流制御弁２４が開弁される。同期間中のように吸気バルブ２１のリフト量の小さい状況のとき、仮に気流制御弁２４が閉弁されていると、それがエンジン１の吸気に及ぼす影響が大きなものとなる。このため、上記気流制御弁２４の閉弁により燃焼室３内にガスのタンブル流を生じさせて燃焼室３内での燃料の燃焼の安定化を図ったとしても、同閉弁がエンジン１の吸気抵抗の増大に繋がることは避けられず、それによる悪影響が上記燃焼の安定化という効果よりも大きなものになる。なお、エンジン１の吸気に関しては、吸気通路４を通過する空気の脈動を利用して吸気充填効率の向上を図ることが行われており、気流制御弁２４の閉弁によりエンジン１の吸気抵抗が増大すると、それによる悪影響が上記脈動を利用した吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなるというかたちで現れる。しかし、上記低リフト期間中には気流制御弁２４が開弁されるため、上述した［２］の効果、すなわち気流制御弁２４の開弁によりエンジン１の吸気抵抗増大を抑制して同エンジン１の吸気充填効率を向上させるという効果を得ることができるようになる。
【００３８】
吸気バルブ２１の開弁過程で同バルブ２１のリフト量が上記開始値Ｘに達した時点から吸気バルブ２１の閉弁過程となって同バルブ２１のリフト量が「０」よりも大きい値である終了値Ｙまで減少した時点までは中高リフト期間とされる。言い換えれば、吸気バルブ２１の開弁過程で同バルブ２１のリフト量が上記開始値Ｘに達した時点が上記中高リフト期間の開始時点とされ、吸気バルブ２１の閉弁過程で同バルブ２１のリフト量が上記終了値Ｙまで減少した時点が上記中高リフト期間の終了時点とされる。
【００３９】
この中高リフト期間中においては気流制御弁２４が閉弁される。同期間中のように吸気バルブ２１のリフト量がある程度大きくなった状態は、気流制御弁２４の閉弁を通じて燃焼室３内のガスのタンブル流を発生させるのに好ましい状況である。仮に、こうした状況のもとで気流制御弁２４が開弁されているとすると、気流制御弁２４の閉弁を通じて燃焼室３内のガスのタンブル流を発生させるのに好ましい状況であるにもかかわらず、燃焼室３内での上記タンブル流の発生を停止した状態となる。その結果、上記［１］の効果、すなわち気流制御弁２４の閉弁により燃焼室３内にガスのタンブル流を生じさせて燃料の燃焼を安定化させるという効果が得られなくなる。しかし、上記中高リフト期間中には気流制御弁２４が閉弁されるため、気流制御弁２４の閉弁を通じて燃焼室３内のガスのタンブル流を発生させるのに好ましい状況のとき、上記［１］の効果を得ることができるようになる。
【００４０】
吸気バルブ２１の閉弁過程で同バルブ２１のリフト量が上記終了値Ｙまで減少した時点から吸気バルブ２１の閉弁完了までの期間も低リフト期間とされる。このときの低リフト期間には、吸気バルブ２１の閉弁完了の少し前から同閉弁完了時点までの期間が含まれている。この低リフト期間中においても気流制御弁２４が開弁される。このように気流制御弁２４を開弁させることにより、同吸気バルブ２１のリフト量の小さい状況において気流制御弁２４がエンジン１の吸気抵抗増大の原因となることは回避され、上述した［２］の効果を得ることができるようになる。
【００４１】
以上のように、境界領域において、低リフト期間中か或いは中高リフト期間中かに応じて気流制御弁２４を開閉させることにより、上記［１］の効果と上記［２］の効果とがそれぞれ得られるようになる。従って、エンジン１において、気流制御弁２４の閉弁により燃焼室３内にガスの渦流を生じさせて燃料の燃焼を安定化させることと、気流制御弁２４の開弁によりエンジン１の吸気抵抗増大を抑制して同エンジン１の吸気充填効率を向上させることとに関して、それらを高いレベルで両立させることができる。
【００４２】
次に、気流制御弁２４を開閉制御手順について、気流制御弁動作ルーチンを示す図４のフロチャートを参照して説明する。この気流制御弁動作ルーチンは、電子制御装置２０を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００４３】
同ルーチンにおいては、まず、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき境界領域でのエンジン運転が行われているか否かが判断される（Ｓ１０１）。ここで否定判定であれば、閉弁領域でのエンジン運転が行われているとき（Ｓ１０２：ＹＥＳ）には気流制御弁２４が閉弁され（Ｓ１０３）、開弁領域でのエンジン運転が行われているとき（Ｓ１０２：ＮＯ）には気流制御弁２４が開弁される（Ｓ１０４）。一方、ステップＳ１０１で肯定判定であれば、吸気バルブ２１のリフト量の変化に応じて気流制御弁２４を開閉させる処理（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）が実行される。
【００４４】
この一連の処理（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）では、まず吸気バルブ２１の閉弁過程であるか否かが判断される（Ｓ１０５）。詳しくは、クランクポジションセンサ１０及びカムポジションセンサ１７からの信号に基づき把握されるエンジン１のクランク角が、吸気バルブ２１の開弁過程に対応したクランク角範囲内の値であるか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、吸気バルブ２１のリフト量が開始値Ｘ以下であるか否かが判断される（Ｓ１０６）。なお、ここで用いられる吸気バルブ２１のリフト量に関しては、上記クランク角に基づき把握することが可能である。ステップＳ１０６で肯定判定がなされるということは、吸気バルブ２１の開弁開始から同バルブ２１のリフト量が開始値Ｘに至るまでの期間中であること、言い換えれば低リフト期間中であることを意味する。従って、この場合には上記［２］の効果を得るべく気流制御弁２４が開弁される（Ｓ１０７）。
【００４５】
一方、上記ステップＳ１０６で否定判定がなされるということは、吸気バルブ２１の開弁過程であって同バルブ２１のリフト量が開始値Ｘよりも大きくなっている期間中であること、言い換えれば中高リフト期間中であることを意味する。この場合にはステップＳ１０９に進む。また、上記ステップＳ１０５で否定判定がなされると、吸気バルブ２１のリフト量が終了値Ｙ以上であるか否かが判断される（Ｓ１０８）。ここで肯定判定がなされるということは、吸気バルブ２１の閉弁過程であって同バルブのリフト量が終了値Ｙ以上となる期間中であること、言い換えれば中高リフト期間中であることを意味する。この場合もステップＳ１０９に進む。以上のように、低高リフト期間中にはステップ１０９に進み、同ステップＳ１０９の処理として上記［１］の効果を得るべく気流制御弁２４が閉弁される。
【００４６】
一方、上記ステップ１０８で否定判定がなされるということは、吸気バルブ２１の閉弁過程であって同バルブ２１のリフト量が終了値Ｙ未満となっている期間中であること、言い換えれば低リフト期間中であること、または吸気バルブ２１の非リフト期間中であることを意味する。この場合にはステップＳ１１０に進み、気流制御弁２４が開弁されることとなる。従って、エンジン１の吸気行程中であって且つ上記低リフト期間中に吸気バルブ２１が開いているときには、上記［２］の効果が得られるようになる。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）境界領域においては、吸気バルブ２１のリフト量が低リフト量となる低リフト期間中に気流制御弁２４が開弁されるため、同吸気バルブ２１のリフト量の小さい状況において気流制御弁２４がエンジン１の吸気抵抗増大の原因となることは回避される。このため、気流制御弁２４によるエンジン１の吸気抵抗の増大に起因して、同エンジン１の吸気通路４を通過する空気の脈動を利用した吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなるということはない。また、上記境界領域において、吸気バルブ２１のリフト量が中高リフト量となる中高リフト期間中には気流制御弁２４が閉弁され、燃焼室３内のガスの渦流を発生させるのに好ましい状況のとき、その閉弁を実行して燃焼室３内にガスのタンブル流を生じさせ、同タンブル流により燃焼室３内での燃料の燃焼を安定化させることができる。以上のように、境界領域において、低リフト期間中か或いは中高期間中かに応じて気流制御弁２４を開閉することで、次の効果が得られる。すなわち、エンジン１において、気流制御弁２４の閉弁により燃焼室３内にガスの渦流を生じさせて燃料の燃焼を安定化させることと、気流制御弁２４の開弁によりエンジン１の吸気抵抗増大を抑制して同エンジン１の吸気充填効率を向上させることとに関して、それらを高いレベルで両立させることができるようになる。
【００４８】
（２）上記中高リフト期間に関しては、吸気バルブ２１の開弁過程で同バルブ２１のリフト量が「０」よりも大きい値である開始値Ｘまで増加した時点が開始時点とされ、吸気バルブ２１の閉弁過程で同バルブ２１のリフト量が「０」よりも大きい値である終了値Ｙまで減少した時点が終了時点とされる。こうした中高リフト期間中には吸気バルブ２１のリフト量が大きくなるとともに、エンジン１のピストンスピードが高くなって吸気通路４から燃焼室３に勢いよく空気が吸入されるため、気流制御弁２４を閉じることによって燃焼室３内にガスのタンブル流を効果的に生じさせることができるようになる。
【００４９】
（３）境界領域において、吸気バルブ２１のリフト量が低リフト量となるバルブオーバラップ中には、エンジン１の吸気通路４内の圧力である吸気圧が排気通路８内の圧力である排気圧よりも高くなり、吸気脈動を利用したエンジン１の吸気充填効率の向上を図るうえで好ましい状況となる。この点、吸気バルブ２１の開弁開始から上記オーバラップの終了までの期間は低リフト期間に含められているため、吸気脈動を利用した吸気充填効率の向上を図るうえで好ましい状況のもと気流制御弁２４を開弁し、上記吸気充填効率の向上を実現することができるようになる。
【００５０】
（４）境界領域において、吸気バルブ２１の閉弁過程における同閉弁の完了の少し前には吸気バルブ２１のリフト量が小さくなり、そのような状況下では気流制御弁２４の閉弁がエンジン１の吸気に及ぼす影響が大きなものとなる。すなわち、気流制御弁２４が閉弁されることにより、エンジン１の吸気抵抗が大幅に増大し、吸気通路４を通過する空気の脈動を利用した同エンジン１の吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなる。この点、吸気バルブ２１の閉弁過程における同閉弁の完了の少し前から同閉弁の完了時点までの期間が低リフト期間に含められ、その期間中は気流制御弁２４が開弁されるため、上述したようなエンジン１の吸気抵抗の大幅な増大を抑制することができる。更に、同吸気抵抗の大幅な増大に伴い、上記脈動を利用した吸気充填効率の向上という効果が得られにくくなるという不具合の発生を抑制することもできる。
【００５１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・開始値Ｘや終了値Ｙを適宜変更してもよい。
・境界領域において、吸気バルブ２１の開弁開始からバルブオーバラップの終了までを低リフト期間とし、そのバルブオーバラップの終了時点を中高リフト期間の開始時点としてもよい。この場合、開始値Ｘが上記バルブオーバラップの終了時点での吸気バルブ２１のリフト量と等しい値とされる。
【００５２】
・境界領域での吸気バルブ２１の非リフト期間中、気流制御弁２４を閉弁状態としてもよい。
・気流制御弁によって燃焼室３内に生じさせるガスの渦流としては、同ガスが縦方向に回転する渦流であるタンブル流に限らず、上記ガスが横方向に回転する渦流であるスワール流であってもよい。
【００５３】
・電動モータを気流制御弁２４を開閉動作させるアクチュエータとして例示したが、これに代えて油圧式のアクチュエータや負圧式のアクチュエータを用いて気流制御弁２４の開閉動作を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態の気流制御装置が適用されるエンジン全体を示す略図。
【図２】気流制御弁の開閉制御に関係するエンジンの運転領域である閉弁領域、開弁領域、及び境界領域を示す説明図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、クランク角の変化に対する気流制御弁２４の開閉態様、並びに、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２のリフト量の変化を示すタイミングチャート。
【図４】気流制御弁の開閉制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５５】
１…エンジン、２…燃料噴射弁、３…燃焼室、４…吸気通路、５…吸気カムシャフト、６…排気カムシャフト、７…ピストン、８…排気通路、９…クランクシャフト、１０…クランクポジションセンサ、１２…スロットルバルブ、１３…エアフローメータ、１４…アクセルペダル、１５…アクセルポジションセンサ、１６…スロットルポジションセンサ、１７…カムポジションセンサ、２０…電子制御装置（制御手段）、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２４…気流制御弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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