特開 2023-154256 内燃機関の吸気システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023154256

(43)【公開日】2023-10-19

(54)【発明の名称】内燃機関の吸気システム

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20231012BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20231012BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20231012BHJP

   F02B 31/08 20060101ALI20231012BHJP

   F02B 31/00 20060101ALI20231012BHJP

   F02B 23/10 20060101ALI20231012BHJP

   F01L 1/08 20060101ALI20231012BHJP

【ＦＩ】

F02D13/02 H

F02D23/00 K

F02D13/02 B

F02D13/02 L

F02D43/00 301R

F02D43/00 301U

F02D43/00 301Z

F02B31/08 500A

F02B31/00 500A

F02B23/10 310A

F02B23/10 310E

F01L1/08 A

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022063467

(22)【出願日】2022-04-06

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大久保 泰宏

【テーマコード（参考）】

3G016

3G023

3G092

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G016AA02

3G016AA08

3G016AA19

3G016BA03

3G016BA28

3G016BA36

3G023AA01

3G023AD06

3G092AA10

3G092BA01

3G092DA01

3G092DA14

3G092DB03

3G092DC02

3G092DD03

3G092EA11

3G092FA50

3G384BA07

3G384BA21

3G384DA18

3G384EB08

(57)【要約】

【課題】内燃機関の動作特性を可変とすることができる吸気システムを提供する。
【解決手段】吸気システムは、内燃機関の燃焼室のスワールポートに設けられた第一吸気弁と、燃焼室のタンブルポートに設けられ、開状態の時間が第一吸気弁の開状態の時間よりも長く設定された第二吸気弁と、タンブルポートに接続されたタンブル吸気路に設けられた調整弁と、を備え、調整弁の閉状態において、燃焼室に高スワール比のスワール流を発生させ、且つ、オットーサイクルを実現し、調整弁の開状態において、燃焼室のスワール流のスワール比を下げつつ、ミラーサイクルを実現する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の燃焼室のスワールポートに設けられた第一吸気弁と、
前記燃焼室のタンブルポートに設けられ、開状態の時間が前記第一吸気弁の開状態の時間よりも長く設定された第二吸気弁と、
前記タンブルポートに接続されたタンブル吸気路に設けられた調整弁と、を備え、
前記調整弁の閉状態において、前記燃焼室に高スワール比のスワール流を発生させ、且つ、オットーサイクルを実現し、
前記調整弁の開状態において、前記燃焼室のスワール流のスワール比を下げつつ、ミラーサイクルを実現する、
内燃機関の吸気システム。

【請求項2】

前記第一吸気弁を開閉する第一カムと、
前記第二吸気弁を開閉し、プロフィールが前記第一カムと異なる第二カムと、
回転可能であり、軸方向への移動が規制され、前記第一カム及び前記第二カムを支持するカムシャフトと、を更に備え、
前記第二カムにより前記第二吸気弁が開かれている時間が、前記第一カムにより前記第一吸気弁が開かれている時間よりも長い、請求項１に記載の内燃機関の吸気システム。

【請求項3】

前記第一カムと前記第二カムとは、カムノーズの形状が異なり、カムノーズの中心点が互いに前記カムシャフトの周方向において同位相となる状態で、前記カムシャフトに支持されている、請求項２に記載の内燃機関の吸気システム。

【請求項4】

前記内燃機関の運転状況に応じて、前記調整弁の開閉を制御する制御部を、更に備え、
前記制御部は、
前記内燃機関の運転状況が第一状況に該当する場合に、前記調整弁を閉状とし、
前記内燃機関の運転状況が第二状況に該当する場合に、前記内燃機関の運転状況に応じて前記調整弁の開度を調整し、
前記内燃機関の運転状況が第三状況に該当する場合に、前記調整弁を全開状態とする、
請求項１に記載の内燃機関の吸気システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記調整弁の開状態において、圧縮空気を前記燃焼室に送るように過給機を制御する、請求項４に記載の内燃機関の吸気システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の吸気システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、エンジンバルブの作動特性を変えることによりエンジン（内燃機関）の動作特性を可変にする吸気システムが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１０２６７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来から知られている吸気システムの場合、エンジンバルブの作動特性を可変にするための構成が複雑になる傾向にある。このため、吸気システム、延いては吸気システムが搭載された車両のコストが嵩んでしまう可能性がある。

【0005】

本開示は、内燃機関の動作特性を可変とすることができる内燃機関の吸気システムを低コストで提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る内燃機関の吸気システムは、
内燃機関の燃焼室のスワールポートに設けられた第一吸気弁と、
燃焼室のタンブルポートに設けられ、開状態の時間が第一吸気弁の開状態の時間よりも長く設定された第二吸気弁と、
タンブルポートに接続されたタンブル吸気路に設けられた調整弁と、を備え、
調整弁の閉状態において、燃焼室に高スワール比のスワール流を発生させ、且つ、オットーサイクルを実現し、
調整弁の開状態において、燃焼室のスワール流のスワール比を下げつつ、ミラーサイクルを実現する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、内燃機関の動作特性を可変とすることができる内燃機関の吸気システムを低コストで提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。

【図2】図２は、第一カムの形状を説明するための図である。

【図3】図３は、第二カムの形状を説明するための図である。

【図4】図４は、第一カム及び第二カムに関してクランク角とリフト量の関係を示す線図である。

【図5】図５は、吸気システムの動作を説明するための模式図である。

【図6】図６は、吸気システムの動作を説明するための模式図である。

【図7】図７は、吸気システムの動作を説明するための模式図である。

【図8】図８は、吸気システムの動作を示すフローチャートである。

【図9】図９は、エンジンの運転状況と吸気システムの状態との関係を説明するための線図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

【0010】

＜実施形態＞
図１に、本開示の実施形態に係る内燃機関１の構成を示す。内燃機関１は、例えば、トラック等の車両に搭載されるディーゼルエンジンである。

【0011】

内燃機関１のシリンダブロック１１には、複数のシリンダ１２が設けられている。尚、図１では、一つのシリンダ１２のみが示されている。

【0012】

シリンダ１２には、ピストン１３が設けられている。ピストン１３は、クランク軸（不図示）にコンロッド１４を介して連結されている。ピストン１３は、クランク軸の回転に応じてシリンダ１２内を上下方向に移動する。

【0013】

シリンダ１２は、シリンダ１２の内面とピストン１３の上面とにより画定される燃焼室１２０を有する。燃焼室１２０は、吸気ポートであるスワールポート１２１及びタンブルポート１２２と、少なくとも１個（本実施形態の場合、２個）の排気ポート３０、３１（図５～図７参照）と、を有する。

【0014】

スワールポート１２１には、スワール吸気路１７が接続されている。又、タンブルポート１２２には、タンブル吸気路１８が接続されている。スワール吸気路１７及びタンブル吸気路１８は、例えば、シリンダヘッド１５に形成された吸気路と所謂インテークマニホールドに設けられた吸気路とを含む。

【0015】

スワール吸気路１７を通りスワールポート１２１から燃焼室１２０に流入する空気は、燃焼室１２０内に高スワール比のスワール流を発生させる。

【0016】

換言すれば、スワール吸気路１７は、燃焼室１２０内で高スワール比のスワール流を発生させるための空気を、燃焼室１２０に供給できるような構成（形状及びスワールポート１２１に対する角度等）を有する。

【0017】

尚、スワール比とは、ピストン１３が１往復する間のスワール流の回転数を意味する。例えば、ピストン１３が１往復する間のスワール流の回転数が２回転であれば、スワール比は２である。

【0018】

又、タンブル吸気路１８を通りタンブルポート１２２から燃焼室１２０に流入する空気は、燃焼室１２０内に高タンブル比のタンブル流を発生させる。

【0019】

換言すれば、タンブル吸気路１８は、燃焼室１２０内で高タンブル比のタンブル流を発生させるための空気を、燃焼室１２０に供給できるような構成（形状及びタンブルポート１２２に対する角度等）を有する。

【0020】

尚、タンブル比とは、ピストン１３が１往復する間のタンブル流の回転数を意味する。例えば、ピストン１３が１往復する間のタンブル流の回転数が２回転であれば、タンブル比は２である。

【0021】

シリンダブロック１１の上部を覆うシリンダヘッド１５には、シリンダ１２毎に、インジェクタ１６、吸気システム２、及び排気システム３が設けられている。

【0022】

インジェクタ１６は、例えばピエゾ式のインジェクタであり、着火用の燃料である軽油をシリンダ１２内に噴射する。インジェクタ１６からの軽油の噴射は、後述の制御部２７によって制御される。

【0023】

次に、吸気システム２の構成について説明する。吸気システム２は、シリンダ１２の燃焼室１２０に、吸気を供給するためのシステムである。吸気システム２は、シリンダ１２毎に設けられている。以下、一つのシリンダ１２に対応する吸気システム２の構成について説明する。

【0024】

吸気システム２は、第一吸気弁２０、第二吸気弁２１、調整弁２２、カムシャフト２３、第一カム２４、第二カム２５、過給機２６、及び制御部２７を有する。

【0025】

第一吸気弁２０は、シリンダ１２の燃焼室１２０のスワールポート１２１に設けられている。第一吸気弁２０は、スワールポート１２１を開閉するための弁である。

【0026】

第一吸気弁２０は、後述の第一カム２４の回転に応じて、軸方向に移動することにより、開状態と閉状態とを取り得る。第一吸気弁２０の開状態において、スワールポート１２１が開く。第一吸気弁２０の閉状態において、スワールポート１２１が閉じる。

【0027】

第一吸気弁２０は、開状態の時間が第一所定時間となるように構成されている。第一所定時間は、後述の第一カム２４の形状に基づいて設定される時間である。又、第一吸気弁２０が完全に閉じるタイミングは、ピストン１３が下死点に到達するタイミングと同じ又はほぼ同じである。

【0028】

第二吸気弁２１は、シリンダ１２の燃焼室１２０のタンブルポート１２２に設けられている。第二吸気弁２１は、タンブルポート１２２を開閉するための弁である。

【0029】

第二吸気弁２１は、後述の第二カム２５の回転に応じて、軸方向に移動することにより、開状態と閉状態とを取り得る。第二吸気弁２１の開状態において、タンブルポート１２２が開く。第二吸気弁２１の閉状態において、タンブルポート１２２が閉じる。

【0030】

第二吸気弁２１は、開状態の時間が第二所定時間となるように構成されている。第二所定時間は、後述の第二カム２５の形状に基づいて設定される時間である。本実施形態の場合、第二所定時間は、第一所定時間よりも長い。又、第二吸気弁２１が完全に閉じるタイミングは、ピストン１３が下死点に到達してから所定時間経過後である。

【0031】

調整弁２２は、開度を調整可能な電磁弁であって、タンブル吸気路１８に設けられている。調整弁２２の動作は、後述の制御部２７により制御される。調整弁２２は、開度がゼロの閉状態と、開度がゼロより大きい開状態とを取り得る。又、調整弁２２の開度が最大の状態を、全開状態と称する。

【0032】

調整弁２２が閉状態の場合、第二吸気弁２１の状態にかかわらず、タンブルポート１２２から燃焼室１２０に吸気が供給されることはない。

【0033】

一方、調整弁２２が開状態の場合、第二吸気弁２１の開状態において、タンブルポート１２２から燃焼室１２０に吸気が供給される。この際、タンブルポート１２２から燃焼室１２０に供給される吸気の量は、調整弁２２の開度により調整される。

【0034】

カムシャフト２３は、シリンダヘッド１５に支持されている。カムシャフト２３は、回転可能であり、規制機構（不図示）により軸方向の移動が規制されている。カムシャフト２３は、クランクシャフト（不図示）の回転に基づいて回転する。

【0035】

第一カム２４は、第一吸気弁２０を開閉させるためのカムである。第一カム２４は、カムシャフト２３に固定されている。つまり、本実施形態の場合、第一カム２４は、カムシャフト２３とともに回転可能であり、且つ、軸方向に移動しない。よって、第一吸気弁２０の作動特性（開閉のタイミング及び開き量等）は、変化しない。

【0036】

第一カム２４のカム面２４０は、第一吸気弁２０の上端部に当接している。尚、第一カムは、第一吸気弁を開閉させることができれば、第一吸気弁に直接当接していなくてもよい。例えば、第一カムは、他の部材（例えば、ロッカーアーム）を介して、第一吸気弁を開閉させてもよい。

【0037】

本実施形態の場合、第一カム２４は、カム面２４０の形状に基づいて、第一吸気弁２０の開閉のタイミング、開き量（リフト量）、及び開状態の時間等を規定している。本実施形態の場合、第一カム２４は、第一カム２４の長径Ｄ１（カムの高さ）と短径ｄ１（カムの幅）との差に基づいて、第一吸気弁２０の開き量（リフト量）を第一開き量に規定している。

【0038】

又、第一カム２４は、カム面２４０におけるカムノーズ２４１の形状に基づいて、第一吸気弁２０の開状態の時間を、第一所定時間に規定している。

【0039】

第二カム２５は、第二吸気弁２１を開閉させるためのカムである。第二カム２５は、カムシャフト２３に固定されている。つまり、第二カム２５は、カムシャフト２３とともに回転可能であり、且つ、軸方向に移動しない。よって、第二吸気弁２１の作動特性（開閉のタイミング及び開き量等）は、変化しない。

【0040】

第二カム２５のカム面２５０は、第二吸気弁２１の上端部に当接している。尚、第二カムは、第二吸気弁を開閉させることができれば、第二吸気弁に直接当接していなくてもよい。例えば、第二カムは、他の部材（例えば、ロッカーアーム）を介して、第二吸気弁を開閉させてもよい。

【0041】

本実施形態の場合、第二カム２５は、カム面２５０の形状に基づいて、第二吸気弁２１の開閉のタイミング、開き量（リフト量）、及び開状態の時間等を規定している。

【0042】

第二カム２５は、第二カム２５の長径Ｄ２（カムの高さ）と短径ｄ２（カムの幅）との差に基づいて、第二吸気弁２１の開き量（リフト量）を第二開き量に規定している。

【0043】

又、第二カム２５は、カム面２５０におけるカムノーズ２５１の形状に基づいて、第二吸気弁２１の開状態の時間を第二所定時間に規定している。

【0044】

本実施形態の場合、第一吸気弁２０の開き量（リフト量）である第一開き量と、第二吸気弁２１の開き量（リフト量）である第二開き量とは、等しい。つまり、図２～図４に示すように、第一カム２４の長径Ｄ１（カムの高さ）と短径ｄ１（カムの幅）との差と、第二カム２５の長径Ｄ２（カムの高さ）と短径ｄ２（カムの幅）との差とは等しい。

【0045】

又、第二吸気弁２１の開状態の時間である第二所定時間は、第一吸気弁２０の開状態の時間である第一所定時間よりも長い。

【0046】

ここで、図４は、第一カム２４（第一吸気弁２０）及び第二カム２５（第二吸気弁２１）に関する、クランク角とリフト量（開き量）との関係を示す線図である。図４における実線は、第一カム２４（第一吸気弁２０）に関する、クランク角とリフト量（開き量）との関係を示している。又、図４における点線は、第二カム２５（第二吸気弁２１）に関する、クランク角とリフト量（開き量）との関係を示している。

【0047】

図４から、第二カム２５（第二吸気弁２１）のリフト量（開き量）が最大となるクランク角の範囲（つまり、時間）が、第一カム２４（第一吸気弁２０）のリフト量（開き量）が最大となるクランク角の範囲（つまり、時間）よりも長いことが分かる。

【0048】

上述のような第二所定時間と第一所定時間との関係を規定するために、本実施形態の場合、第一カム２４のプロフィール（具体的には、カムノーズ２４１の形状）と、第二カム２５のプロフィール（具体的には、カムノーズ２５１の形状）とを、図２及び図３に示すように異ならせている。

【0049】

尚、第一カム２４と第二カム２５とは、カムノーズ２４１、２５１の中心点が互いにカムシャフト２３の周方向において同位相となる状態で、カムシャフト２３に支持されている。

【0050】

又、過給機２６は、後述の制御部２７の制御下で、圧縮空気を燃焼室１２０に供給する。過給機２６は、例えば、所謂ターボチャージャ又はスーパーチャージャ等の従来から知られている過給機であってよい。又、過給機２６は、電動の過給機であってもよい。

【0051】

制御部２７は、吸気システム２を含む車両に搭載されている電子デバイス等の動作を制御する。制御部２７は、例えば、車両に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の電子制御装置である。

【0052】

本実施形態の場合、制御部２７は、内燃機関１の運転状況に応じて、調整弁２２の開閉を制御する。又、制御部２７は、過給機２６の動作を制御する。制御部２７の動作については、後述の吸気システム２の動作説明において説明する。

【0053】

以下、図８及び図９を参照しつつ、吸気システム２の動作を説明する。本実施形態に係る吸気システム２は、上述のように、内燃機関１の燃焼室１２０のスワールポート１２１に設けられた第一吸気弁２０と、燃焼室１２０のタンブルポート１２２に設けられ、開状態の時間（第二所定時間）が第一吸気弁２０の開状態の時間（第一所定時間）よりも長く設定された第二吸気弁２１と、タンブルポート１２２に接続されたタンブル吸気路１８に設けられた調整弁２２と、を備えている。

【0054】

そして、制御部２７は、内燃機関１の運転状況に応じて、調整弁２２の開閉を制御する。具体的には、制御部２７は、調整弁２２を閉状態とすることにより、燃焼室１２０に高スワール比のスワール流を発生させ、且つ、オットーサイクルを実現する。又、制御部２７は、調整弁２２を開状態とすることにより、燃焼室１２０のスワール流のスワール比を下げつつ、ミラーサイクルを実現する。

【0055】

図８は、吸気システム２の動作を説明するためのフローチャートである。吸気システム２の動作は、例えば、内燃機関１の始動により始まり、内燃機関１の停止により終わる。図９は、内燃機関１の運転状況と吸気システム２の状態との関係を説明するための線図である。

【0056】

又、図９には、内燃機関１の回転数及び内燃機関１のトルクに対応する内燃機関１の３つの負荷領域が示されている。

【0057】

具体的には、図９において、右下がりの斜線が付された領域は、内燃機関１の負荷が低い領域である低負荷領域Ｒ１を示している。又、図９において、左下がりの斜線が付された領域は、内燃機関１の負荷が高い領域である高負荷領域Ｒ３を示している。又、図９において、斜格子が付された領域は、内燃機関１の負荷が低負荷領域Ｒ１より高く高負荷領域Ｒ３より低い領域である中負荷領域Ｒ２を示している。

【0058】

以上のように、図９は、内燃機関の回転数及び内燃機関のトルクに基づいて決定される内燃機関の運転状況（負荷状況）と、予め設定された負荷領域（低負荷領域Ｒ１、中負荷領域Ｒ２、及び高負荷領域Ｒ３）との関係を示す図でもある。

【0059】

制御部２７は、図９に示される情報を予めマップ（以下、「負荷領域マップ」と称する。）として記憶している。つまり、制御部２７は、負荷領域マップを参照することで、図９から読み取ることができる種々の情報を取得可能である。

【0060】

尚、内燃機関の低負荷領域、中負荷領域、及び後負荷領域は、例えば、車種毎に予め設定される領域であって、図９の場合に限定されるものではない。例えば、低負荷領域と中負荷領域とは、内燃機関の排気ガス中のスモーク濃度に基づいて実験的に設定されてよい。又、中負荷領域と後負荷領域とは、内燃機関の体積効率に基づいて実験的に設定されてよい。

【0061】

制御部２７は、内燃機関１の運転状況が、低負荷領域、中負荷領域、及び後負荷領域のうちの何れかの領域に属しているかを判定し、当該判定の結果に応じて、調整弁２２の状態を変える。

【0062】

以下、図８を参照しつつ、吸気システム２の動作の一例について説明する。図８に示される動作の主体は、制御部２７である。以下、図８において制御部２７が実行する制御の総称を、吸気制御と称する。

【0063】

尚、図８に示すフローチャートは、吸気システム２の動作の一例を示すものである。説明の便宜上、図８において、吸気システム２の動作の一部は省略されている。よって、吸気システム２の動作は、図８に示される動作に限定されるものではない。

【0064】

具体的には、図８のステップＳ１０１において、制御部２７は、内燃機関１の運転状況が低負荷領域Ｒ１に該当するか否かを判定する。制御部２７は、内燃機関１の回転数及び内燃機関１のトルクを取得する。次に、制御部２７は、取得した内燃機関１の回転数及び内燃機関１のトルクに基づいて、内燃機関１の運転状況を取得する。そして、制御部２７は、予め記憶した負荷領域マップに基づいて、取得した内燃機関１の運転状況が、低負荷領域Ｒ１に属するか否かを判定する。

【0065】

制御部２７は、内燃機関１の運転状況が低負荷領域Ｒ１に該当する場合（図８のステップＳ１０１においてＹＥＳ）、制御処理をステップＳ１０２に進める。低負荷領域Ｒ１に属する内燃機関１の運転状況は、第一状況に相当する。一方、制御部２７は、内燃機関１の運転状況が低負荷領域Ｒ１に該当しない場合（図８のステップＳ１０１においてＮＯ）、制御処理をステップＳ１０３に進める。

【0066】

図８のステップＳ１０２において、制御部２７は、調整弁２２を閉状態（全閉状態）とする。図８のステップＳ１０２において、既に調整弁２２が閉状態の場合には、制御部２７は、調整弁２２の閉状態を維持する。

【0067】

図８のステップＳ１０２において、調整弁２２が開状態の場合には、制御部２７は、調整弁２２を閉じて閉状態とする。その後、制御部２７は、制御処理を終了した後、吸気制御をステップＳ１０１から繰り返す。

【0068】

図８のステップＳ１０２において、調整弁２２が閉状態となると、吸気システム２は、図５に示す状態（低負荷対応状態とも称する。）となる。

【0069】

吸気システム２の低負荷対応状態において、スワールポート１２１から燃焼室１２０に吸気が供給される。一方、吸気システム２の低負荷対応状態において、タンブルポート１２２から燃焼室１２０に吸気が供給されない。つまり、燃焼室１２０には、スワールポート１２１及びタンブルポート１２２のうちのスワールポート１２１のみから吸気が供給される。

【0070】

この結果、燃焼室１２０には、高スワール比のスワール流が発生する。又、第一吸気弁２０が完全に閉じるタイミングは、ピストン１３が下死点に到達するタイミングと同じ又はほぼ同じであるため、吸気システム２の低負荷対応状態において、内燃機関１では、所謂オットーサイクルが実現される。

【0071】

本実施形態の吸気システム２は、吸気システム２の低負荷対応状態において、燃焼室１２０に高スワール比のスワール流を発生させることができるため、内燃機関１の排気性能を向上できる（つまり、スモーク濃度を下げることができる）とともに燃費性能を向上できる。

【0072】

図８のステップＳ１０３において、制御部２７は、内燃機関１の運転状況が中負荷領域Ｒ２に該当するか否かを判定する。当該判定の手順は、ステップＳ１０１における判定の手順とほぼ同様である。

【0073】

制御部２７は、内燃機関１の運転状況が中負荷領域Ｒ２に該当する場合（図８のステップＳ１０３においてＹＥＳ）、制御処理をステップＳ１０４に進める。中負荷領域Ｒ２に属する内燃機関１の運転状況は、第二状況に相当する。一方、制御部２７は、内燃機関１の運転状況が中負荷領域Ｒ２に該当しない場合（図８のステップＳ１０３においてＮＯ）、制御処理をステップＳ１０７に進める。

【0074】

図８のステップＳ１０４において、制御部２７は、調整弁２２の開度を調整する。その後、制御部２７は、制御処理を、ステップＳ１０５に進める。

【0075】

図８のステップＳ１０４において、調整弁２２が閉状態の場合には、制御部２７は、調整弁２２を開いて開状態としつつ、調整弁２２の開度を調整する。

【0076】

又、図８のステップＳ１０４において、既に調整弁２２が開状態の場合には、制御部２７は、調整弁２２の開度を調整する。

【0077】

図８のステップＳ１０４において、制御部２７は、内燃機関１の燃費及び排気性能が最適となるように、調整弁２２の開度を調整する。制御部２７は、予め記憶した制御マップに基づいて、内燃機関１の燃費及び排気性能が最適となる調整弁２２開度を、調整弁２２に設定する。

【0078】

制御マップは、内燃機関１の運転状況（内燃機関の回転数及び内燃機関のトルク）と、燃費及び排気性能が最適となるような調整弁２２の開度との関係を、実験的に求めることにより得られたものである。

【0079】

図８のステップＳ１０４において、調整弁２２の開度が調整されると、吸気システム２は、例えば、図６に示す状態（中負荷対応状態とも称する。）となる。図６において、調整弁２２は、開状態である。

【0080】

吸気システム２の中負荷対応状態において、スワールポート１２１から燃焼室１２０に吸気が供給される。又、吸気システム２の中負荷対応状態において、タンブルポート１２２から燃焼室１２０に、調整弁２２の開度に応じた量の吸気が供給される。つまり、吸気システム２の中負荷対応状態において、燃焼室１２０には、スワールポート１２１及びタンブルポート１２２の両方から吸気が供給される。

【0081】

この結果、スワールポート１２１から燃焼室１２０に流入される吸気とタンブルポート１２２から燃焼室１２０に流入する吸気とが干渉して、燃焼室１２０のスワール流のスワール比が、低負荷対応状態における燃焼室１２０のスワール流のスワール比よりも小さくなる。

【0082】

又、第一吸気弁２０が完全に閉じるタイミングは、ピストン１３が下死点に到達するタイミングと同じ又はほぼ同じであるが、第二吸気弁２１が完全に閉じるタイミングは、ピストン１３が下死点に到達してから所定時間経過後であるため、吸気システム２の中負荷対応状態において、内燃機関１では、所謂ミラーサイクルが実現される。ミラーサイクルの度合いは、調整弁２２の開度に応じて決定される。この結果、本実施形態に係る吸気システム２は、吸気システム２の中負荷対応状態における燃費性能を向上できる。

【0083】

図８のステップＳ１０５において、制御部２７は、過給機２６を使用するか否かを判定する。制御部２７は、内燃機関１の燃費性能等の観点で、過給機２６を使用するか否かを判定してよい。換言すれば、制御部２７は、過給機２６を使用することで、内燃機関１の燃費性能が向上するようの状況だった場合に、過給機２６を使用すると判定する。

【0084】

制御部２７は、過給機２６を使用する場合（図８のステップＳ１０５においてＹＥＳ）、制御処理をステップＳ１０６に進める。一方、制御部２７は、過給機２６を使用しない場合（図８のステップＳ１０５においてＮＯ）、制御処理を終了した後、吸気制御をステップＳ１０１から繰り返す。

【0085】

図８のステップＳ１０６において、制御部２７は、過給機２６を動作させて過給する。過給機２６から供給される圧縮空気は、タンブル吸気路１８と通り、タンブルポート１２２から燃焼室１２０に供給される。

【0086】

過給機により圧縮空気が燃焼室１２０に供給されることにより、内燃機関１の体積効率が上がるため、内燃機関１の燃費性能が向上する。

【0087】

図８のステップＳ１０７において、制御部２７は、調整弁２２の開度を最大開度に設定して、調整弁２２を全開状態とする。その後、制御部２７は、制御処理を、ステップＳ１０８に進める。

【0088】

尚、図８のステップＳ１０３とステップＳ１０７との間で、内燃機関１の運転状況が高負荷領域Ｒ３に該当するか否かを判定する制御処理を実行してもよい。

【0089】

但し、実用的な運転領域である実用運転領域Ｒ４（図９において点線で囲まれた領域）において、内燃機関１の運転状況が低負荷領域Ｒ１及び中負荷領域Ｒ２に属していなければ、内燃機関１の運転状況は高負荷領域Ｒ３に属する。このため、内燃機関１の運転状況が高負荷領域Ｒ３に該当するか否かを判定する制御処理は実行しなくてもよい。尚、高負荷領域Ｒ３に属する内燃機関１の運転状況は、第三状況に相当する。

【0090】

図８のステップＳ１０７において、調整弁２２が全開状態となると、吸気システム２は、図７に示す状態（高負荷対応状態とも称する。）となる。

【0091】

図８のステップＳ１０８において、制御部２７は、過給機２６を動作させて過給する。過給機２６から供給される圧縮空気は、タンブル吸気路１８と通り、タンブルポート１２２から燃焼室１２０に供給される。

【0092】

吸気システム２の高負荷対応状態において、スワールポート１２１及びタンブルポート１２２の両方から燃焼室１２０に吸気が供給される。

【0093】

この結果、スワールポート１２１から燃焼室１２０に流入される吸気とタンブルポート１２２から燃焼室１２０に流入する吸気とが干渉して、燃焼室１２０のスワール流のスワール比が、低負荷対応状態及び中負荷対応状態における燃焼室１２０のスワール流のスワール比よりも小さくなる。尚、調整弁２２の開度が高くなるほど、燃焼室１２０のスワール流のスワール比は小さくなる。

【0094】

又、吸気システム２の中負荷対応状態と同様に、吸気システム２の高負荷対応状態において、内燃機関１では、所謂ミラーサイクルが実現される。吸気システム２の高負荷対応状態において、調整弁２２は最大開度で開いているため、ミラーサイクルの度合いも最大となる。

【0095】

ミラーサイクルが実現されている状況では、内燃機関１の圧縮工程において燃焼室１２０の吸気の一部が、タンブルポート１２２から吸気側に戻ってしまい、燃焼室１２０の吸気量が減ってしまう可能性がある。

【0096】

これに対して、本実施形態の吸気システム２は、吸気システム２の高負荷対応状態において、過給機２６による過給を実行する。この結果、吸気システム２の高負荷対応状態において、燃焼室１２０における必要な吸気量を確保できるため、内燃機関１の燃費性能を向上できる。

【0097】

（本実施形態の作用・効果）
上述のような本実施形態に係る吸気システム２の場合、運転状況に応じて調整弁２２の状態を調整するといった簡易な構成を採用することにより、上述のように内燃機関の動作特性を所望の状態に変えることができる。この結果、本実施形態によれば、内燃機関の動作特性を可変とすることができる内燃機関の吸気システムを低コストで提供できる。その他、本実施形態に係る吸気システム２の作用・効果は、既述の通りである。

【産業上の利用可能性】

【0098】

本開示に係る内燃機関の吸気システムは、種々の内燃機関に適用できる。

【符号の説明】

【0099】

１ 内燃機関
１１ シリンダブロック
１２ シリンダ
１２０ 燃焼室
１２１ スワールポート
１２２ タンブルポート
１３ ピストン
１４ コンロッド
１５ シリンダヘッド
１６ インジェクタ
１７ スワール吸気路
１８ タンブル吸気路
２ 吸気システム
２０ 第一吸気弁
２１ 第二吸気弁
２２ 調整弁
２３ カムシャフト
２４ 第一カム
２４０ カム面
２４１ カムノーズ
２５ 第二カム
２５０ カム面
２５１ カムノーズ
２６ 過給機
２７ 制御部
３ 排気システム
３０、３１ 排気ポート
Ｒ１ 低負荷領域
Ｒ２ 中負荷領域
Ｒ３ 高負荷領域
Ｒ４ 実用運転領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】