述的圖8。
[0072]如圖6Β的上部分所示，當(dāng)已經(jīng)出現(xiàn)具有ω滾動(dòng)形狀的滾流時(shí)，塞間隙位置處的缸內(nèi)氣體的流動(dòng)方向在壓縮上止點(diǎn)的附近反轉(zhuǎn)，也就是說，流動(dòng)方向自從進(jìn)氣閥側(cè)朝向排氣閥側(cè)的流動(dòng)改變?yōu)閺呐艢忾y側(cè)朝向進(jìn)氣閥側(cè)的流動(dòng)。這種缸內(nèi)氣體流動(dòng)方向的改變隨著離塞間隙位置的距離而減弱，如下面比較圖6Α和6Β中的圖形所示。在圖6Α和6Β所示的情況下，流動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)不會(huì)在測(cè)量點(diǎn)C處出現(xiàn)。
[0073]如上所述，當(dāng)滾動(dòng)中心軸彎曲，并且壓縮行程的后半段中的滾流的渦心中出現(xiàn)偏移時(shí)，獲得ω滾動(dòng)形狀，并且缸內(nèi)氣體的流動(dòng)方向在壓縮上止點(diǎn)附近的缸徑中心位置(也是塞間隙中心)處反轉(zhuǎn)。因此可認(rèn)為，當(dāng)火花塞32周圍的氣體(最初從進(jìn)氣閥側(cè)朝向排氣閥側(cè))的流速接近壓縮上止點(diǎn)時(shí)，通常滾動(dòng)形狀(也稱為“第一滾動(dòng)形狀”)向零收斂，如下面描述的圖8所示，然而，在ω滾動(dòng)形狀(也稱為“第二滾動(dòng)形狀”)中，當(dāng)塞附近流速減小時(shí)，壓縮行程的后半段中的火花塞32周圍的氣體的流動(dòng)方向自從進(jìn)氣閥側(cè)朝向排氣閥側(cè)的方向反轉(zhuǎn)為從排氣閥側(cè)朝向進(jìn)氣閥側(cè)的方向。
[0074]圖7Α和7Β用于闡述適合于產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的條件。圖7Α表示進(jìn)氣行程中間的缸內(nèi)氣體流動(dòng)。活塞12的速度在進(jìn)氣行程的中間具有最大值，并且進(jìn)氣閥26的閥升程量一般被設(shè)定為在此時(shí)最大。因此，具有大流量的進(jìn)氣團(tuán)M在進(jìn)氣行程的中間流入缸體，并且位于進(jìn)氣閥26的附近，如圖7Α中的箭頭所示。
[0075]圖7Β示出壓縮行程(S卩，當(dāng)活塞12從圖7Α所示的時(shí)間起執(zhí)行一個(gè)行程時(shí))中間的特定時(shí)間處的缸內(nèi)氣體流動(dòng)。圖7Β所示的滾動(dòng)中心點(diǎn)指示主要由進(jìn)氣團(tuán)M構(gòu)成的流的渦心(SP這樣的狀態(tài):其中，已經(jīng)出現(xiàn)相對(duì)于燃燒室14的容積中心的偏移)。
[0076]在圖7Α和7Β所示的情況下，如圖7Β所示，圖7Α所示的進(jìn)氣團(tuán)M在活塞12的一個(gè)行程內(nèi)在缸體內(nèi)旋轉(zhuǎn)大約270°，并且位于進(jìn)氣側(cè)。在這種情況下，從一開始由于進(jìn)氣團(tuán)M的存在，加速了壓縮行程的后半段中的滾流的渦心相對(duì)于燃燒室14的容積中心的偏移。而且，在這種情況下，由于進(jìn)氣團(tuán)M在其中活塞12的速度具有最大值的壓縮行程的中間時(shí)段位于進(jìn)氣偵U，因此團(tuán)M的流動(dòng)通過活塞12的升高進(jìn)一步加速。結(jié)果，增強(qiáng)了后續(xù)壓縮行程中的滾流渦心的偏移。
[0077]與這種情況相反，當(dāng)進(jìn)氣團(tuán)在壓縮行程的中間時(shí)段位于排氣側(cè)時(shí)，活塞12的升高起作用抵消了該大規(guī)模流的力。同時(shí)，此時(shí)位于進(jìn)氣側(cè)的非大規(guī)模流通過活塞12的升高而被略微加速。結(jié)果，與圖7A和7B所示的情況相比，滾流的渦心接近燃燒室14的容積中心，并且消除了滾動(dòng)中心軸的彎曲。
[0078]上述內(nèi)容清楚地表明，當(dāng)活塞12的速度在壓縮行程中具有最大值時(shí)(即處于壓縮行程的中間時(shí)段)，在具有大流量的進(jìn)氣團(tuán)M位于進(jìn)氣側(cè)的條件下，滾流的渦心偏移有效地增大，并且有效地產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流。因此，通過將滾流比從特定值改變?yōu)橐粋€(gè)行程中的缸內(nèi)氣體的旋轉(zhuǎn)期間的滾流比，如圖7Α和7Β所示，可以增大滾流的渦心偏移度并且增強(qiáng)具有ω滾動(dòng)形狀的流。
[0079]下面描述在實(shí)施例1中執(zhí)行的控制的特定部分。圖8用于針對(duì)通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀比較和解釋壓縮行程后半段中的塞附近流速的變化。在圖8中，假設(shè)這樣的情況:其中，產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流時(shí)的火花塞32周圍的氣體流動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)時(shí)間在稀薄燃燒工作期間的點(diǎn)火時(shí)間的設(shè)定范圍之后。該實(shí)施例以及下面描述的實(shí)施例2到5中的控制基于該假設(shè)。
[0080]如圖8所示，當(dāng)產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流時(shí)，隨著具有ω滾動(dòng)形狀的流的產(chǎn)生在壓縮行程的后半段中進(jìn)行，塞附近流速減小的程度大于在產(chǎn)生具有通常滾動(dòng)形狀的滾流的情況下的減小程度，并且火花塞32周圍的氣體的流動(dòng)方向不久反轉(zhuǎn)。隨著具有ω滾動(dòng)形狀的流變強(qiáng)(即，滾流的渦心偏移增強(qiáng))，塞附近流速的這種減小變得更為顯著。因此，通過控制滾流以使?jié)L流形狀在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變，可以控制點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速。
[0081]圖9用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例1的點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速的特定控制。在實(shí)施例中，滾流形狀根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變，以便在稀薄燃燒工作區(qū)域中將點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速控制在預(yù)定流速范圍(點(diǎn)火最佳范圍)內(nèi)。更具體地說，如圖9所示，在稀薄燃燒工作區(qū)域中的低引擎轉(zhuǎn)速側(cè)的第一引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域Rl中，控制滾流，使得抑制具有ω滾動(dòng)形狀的流的產(chǎn)生，并且產(chǎn)生具有通常滾動(dòng)形狀的滾流。在稀薄燃燒工作區(qū)域中的高引擎轉(zhuǎn)速側(cè)的第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域R2中，控制滾流，使得產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流。
[0082]作為該實(shí)施例中的滾流控制對(duì)象的稀薄燃燒工作區(qū)域可以提前設(shè)定，以便執(zhí)行稀薄燃燒工作，或者可以在該工作期間適當(dāng)?shù)馗淖冊(cè)搮^(qū)域或其占據(jù)的區(qū)段在整個(gè)工作區(qū)域中的位置。進(jìn)一步地，稀薄燃燒工作區(qū)域可以是其中在內(nèi)燃機(jī)10中要執(zhí)行稀薄燃燒工作的整個(gè)工作區(qū)域，也可以是該整個(gè)工作區(qū)域中的局部區(qū)域:在該局部區(qū)域內(nèi)，通過以最高A/F(或A/F范圍)操作或通過使用最高EGR比(或EGR比范圍)執(zhí)行操作來(lái)最嚴(yán)格地確保點(diǎn)火能力。
[0083]圖9所示的流速范圍是最佳流速范圍(S卩，最佳點(diǎn)火范圍)，在該范圍內(nèi)，可避免上面已經(jīng)參考圖2和3描述的與稀薄燃燒工作中的空氣-燃料混合物的點(diǎn)火能力相關(guān)的問題。進(jìn)一步地，該最佳點(diǎn)火范圍考慮了周期之間的點(diǎn)火展開(spread)。在圖9中，在虛線所示的塞附近流速-引擎轉(zhuǎn)速特征中，稀薄燃燒工作區(qū)域中點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速可能不落在流速范圍內(nèi)。與之相比，在該實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)10中，通過根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速的變化控制產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流和不產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流，可以使點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速落在稀薄燃燒工作區(qū)域中的流速范圍內(nèi)。
[0084]下面解釋在實(shí)施例1中執(zhí)行的特定控制的具體實(shí)例。圖1OA到1C用于解釋用于通過以下方式控制點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速的方法:即，通過使用TCV 24調(diào)整滾流比來(lái)控制具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的產(chǎn)生和不產(chǎn)生。
[0085]對(duì)于圖1OA到1C所示的方法，通過使用TCV 24控制滾流，在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間控制滾流形狀。其中TCV開度被固定為圖1OA到1C所示的第一 TCV開度的情況由虛線示出，而不管引擎轉(zhuǎn)速如何。當(dāng)TCV開度這樣被固定為第一TCV開度時(shí)，塞附近流速偏離稀薄燃燒工作區(qū)域中的高旋轉(zhuǎn)側(cè)區(qū)域中的最佳點(diǎn)火范圍，這是因?yàn)樵谝孓D(zhuǎn)速增加之后，氣體的流速增加。同樣，當(dāng)TCV開度被固定為第二 TCV開度時(shí)，塞附近流速也偏離低旋轉(zhuǎn)側(cè)區(qū)域中的最佳點(diǎn)火范圍，如虛線所示。
[0086]假設(shè)第一TCV開度被設(shè)定為獲得比適合于產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的范圍(這是以一個(gè)行程中的缸內(nèi)氣體的旋轉(zhuǎn)期間的滾流比為中心的預(yù)定范圍，如在圖7Α和7Β所示的實(shí)例中那樣)內(nèi)的滾流比大的滾流比。通過使用已經(jīng)這樣設(shè)定的第一TCV開度，可以抑制具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的產(chǎn)生，并且產(chǎn)生具有通常滾動(dòng)形狀的滾流。進(jìn)一步地，假設(shè)第二TCV開度被設(shè)定為獲得適合于產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流比的范圍內(nèi)的滾流比。通過使用已經(jīng)這樣設(shè)定的第二TCV開度，可以引起滾流的渦心的偏移，并且產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流。此外，第二 TCV開度被假設(shè)為這樣的TCV開度:該TCV開度被設(shè)定為使得塞附近流速不落在第一引擎轉(zhuǎn)速NEl處的最佳點(diǎn)火范圍的下限以下。
[0087]在圖1OA到1C所示的情況下，在稀薄燃燒工作區(qū)域中的低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域(也稱為第一引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域Rl)中，通過使用具有通常滾動(dòng)形狀的滾流來(lái)使用第一TCV開度，以使塞附近流速可以落在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)。因此，在該實(shí)施例中，在低于第一引擎轉(zhuǎn)速NE I的引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域Rl中，TCV開度被控制為第一TCV開度，在第一引擎轉(zhuǎn)速NEl，在TCV開度被固定為第一 TCV開度的同時(shí)達(dá)到最佳點(diǎn)火范圍的上限。
[0088]同時(shí)，在等于或高于第一引擎轉(zhuǎn)速NEl的高引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域(也稱為第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域R2)中，TCV開度被控制為第二TCV開度。因此，通過產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流，可以在第一引擎轉(zhuǎn)速NEl的附近減小塞附近流速，在第一引擎轉(zhuǎn)速NEl，改變滾流形狀，如圖1OA所示。通過這樣根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速改變滾流形狀，可以使稀薄燃燒工作區(qū)域中點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速保持在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)。
[0089]進(jìn)一步地，對(duì)于圖1OA到1C所示的方法，TCV開度在相對(duì)于第一引擎轉(zhuǎn)速NEl的高旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域R2中被固定為第二TCV開度，但是替代地，也可以調(diào)整TCV開度，以便在高旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域中的更高引擎轉(zhuǎn)速上獲得具有更高的滾流渦心偏移度的滾流比。因此，在引擎轉(zhuǎn)速增加之后，進(jìn)一步增強(qiáng)具有ω滾動(dòng)形狀的流，從而可以緩和由高旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域中的引擎轉(zhuǎn)速變化導(dǎo)致的塞附近流速的變化，如圖9所示。
[0090]圖11是示出由ECU40執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例1中的特定控制的控制例程的流程圖。對(duì)于每個(gè)缸體針對(duì)內(nèi)燃機(jī)10的每個(gè)周期重復(fù)地執(zhí)行該例程。
[0091]在圖11所示的例程中，E⑶40首先使用空氣流量計(jì)20和曲柄角傳感器42的輸出，并且確定(指定)內(nèi)燃機(jī)10的當(dāng)前工作區(qū)域(該工作區(qū)域通過引擎轉(zhuǎn)速和引擎負(fù)載來(lái)確定)(步驟100)。然后，ECU 400判定當(dāng)前工作區(qū)域是否為其中空氣-燃料混合物中的燃料濃度低的稀薄燃燒工作區(qū)域(步驟102)。
[0092]當(dāng)在步驟102判定當(dāng)前工作區(qū)域?yàn)橄”∪紵ぷ鲄^(qū)域時(shí)，E⑶40確定目標(biāo)A/F(步驟104)。針對(duì)抑制NOx排出量的目的’ECU 40存儲(chǔ)其中根據(jù)工作區(qū)域確定目標(biāo)A/F的映射(圖中未示出)，并且在步驟104通過參考該映射來(lái)確定目標(biāo)A/F。
[0093]然后，ECU40根據(jù)所確定的目標(biāo)A/F確定要被提供給火花塞32的點(diǎn)火能量(步驟106)。點(diǎn)火能量例如可通過設(shè)置火花塞32的多個(gè)點(diǎn)火線圈以及在必要時(shí)改變用于放電的點(diǎn)火線圈數(shù)來(lái)調(diào)整。
[0094]然后，ECU40判定當(dāng)前的引擎轉(zhuǎn)速NE的是否低于第一引擎轉(zhuǎn)速NEl(步驟108)。如上所述，第一引擎轉(zhuǎn)速NEl是用于根據(jù)稀薄燃燒工作區(qū)域中的引擎轉(zhuǎn)速改變滾流形狀的閾值。
[0095]當(dāng)在步驟108做出肯定的判定時(shí)(NE〈NE1)，E⑶40通過使用第一TCV開度確定流速控制值(目標(biāo)TCV開度)，以及根據(jù)預(yù)定的映射等確定用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)A/F下的所需轉(zhuǎn)矩的節(jié)流閥開度、燃料噴射量以及點(diǎn)火時(shí)間的目標(biāo)值(步驟110)。同時(shí)，當(dāng)在步驟108做出否定的判定時(shí)(NE > NEl)，E⑶40通過使用第二TCV開度確定流速控制值(目標(biāo)TCV開度)，以及根據(jù)預(yù)定的映射等確定用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)A/F下的所需轉(zhuǎn)矩的節(jié)流閥開度、燃料噴射量以及點(diǎn)火時(shí)間的目標(biāo)值(步驟112)。接著，E⑶40根據(jù)所確定的目標(biāo)值控制致動(dòng)器(步驟114)。此處所指的致動(dòng)器是節(jié)流閥22、TCV24、燃料噴射閥30和火花塞32。
[0096]根據(jù)上述圖11所示的例程，通過使用TCV24，根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變滾流形狀。通過TCV 24的這種控制，稀薄燃燒工作區(qū)域中點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速可被保持在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)，而不考慮引擎轉(zhuǎn)速的值。因此，可以提高稀薄燃燒工作期間空氣-燃料混合物的點(diǎn)火能力。
[0097]通過該實(shí)施例的滾流控制方法，與通過在不改變滾流形狀的情況下調(diào)整滾流比來(lái)控制塞附近流速的方法相比，減小了滾流比的調(diào)整量。因此，可以在不過分減弱缸內(nèi)氣體的湍動(dòng)(湍動(dòng)對(duì)于燃燒很重要)的情況下，通過控制塞附近流速來(lái)提高點(diǎn)火能力。
[0098]在上述實(shí)施例1中，TCV開度被控制在第一TCV開度與第二TCV開度之間，以便根據(jù)稀薄燃燒工作區(qū)域中的引擎轉(zhuǎn)速控制具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的產(chǎn)生和不產(chǎn)生，在第一TCV開度，獲得這樣的滾流比:該滾流比大于適合于產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的范圍內(nèi)的滾流比，在第二TCV開度，獲得適合于產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的范圍內(nèi)的滾流比。但是，用于不產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的TCV開度可以是預(yù)定的TCV開度(而非第一TCV開度)，在該預(yù)定的TCV開度，獲得這樣的滾流比:該滾流比小于適合于產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的范圍內(nèi)的滾流比。
[0099]在圖11所示的上述實(shí)施例1的控制中，通過以下方式將點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速控制在最佳點(diǎn)火范圍:即，控制TCV開度，以便獲得與稀薄燃燒工作區(qū)域中處于目標(biāo)流速范圍(最佳點(diǎn)火范圍)內(nèi)的塞附近流速的目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的目標(biāo)TCV開度。除了這種控制之外，還可以執(zhí)行下面的反饋控制。因此，例如可以通過提供用于測(cè)量被施加到火花塞32上的點(diǎn)火線圈放電電壓的裝置，基于放電電壓測(cè)量塞附近流速。例如，也可以基于使用曲柄角傳感器42等推