述的图8。
[0072]如图6Β的上部分所示，当已经出现具有ω滚动形状的滚流时，塞间隙位置处的缸内气体的流动方向在压缩上止点的附近反转，也就是说，流动方向自从进气阀侧朝向排气阀侧的流动改变为从排气阀侧朝向进气阀侧的流动。这种缸内气体流动方向的改变随着离塞间隙位置的距离而减弱，如下面比较图6Α和6Β中的图形所示。在图6Α和6Β所示的情况下，流动方向的反转不会在测量点C处出现。
[0073]如上所述，当滚动中心轴弯曲，并且压缩行程的后半段中的滚流的涡心中出现偏移时，获得ω滚动形状，并且缸内气体的流动方向在压缩上止点附近的缸径中心位置(也是塞间隙中心)处反转。因此可认为，当火花塞32周围的气体(最初从进气阀侧朝向排气阀侧)的流速接近压缩上止点时，通常滚动形状(也称为“第一滚动形状”)向零收敛，如下面描述的图8所示，然而，在ω滚动形状(也称为“第二滚动形状”)中，当塞附近流速减小时，压缩行程的后半段中的火花塞32周围的气体的流动方向自从进气阀侧朝向排气阀侧的方向反转为从排气阀侧朝向进气阀侧的方向。
[0074]图7Α和7Β用于阐述适合于产生具有ω滚动形状的滚流的条件。图7Α表示进气行程中间的缸内气体流动。活塞12的速度在进气行程的中间具有最大值，并且进气阀26的阀升程量一般被设定为在此时最大。因此，具有大流量的进气团M在进气行程的中间流入缸体，并且位于进气阀26的附近，如图7Α中的箭头所示。
[0075]图7Β示出压缩行程(S卩，当活塞12从图7Α所示的时间起执行一个行程时)中间的特定时间处的缸内气体流动。图7Β所示的滚动中心点指示主要由进气团M构成的流的涡心(SP这样的状态:其中，已经出现相对于燃烧室14的容积中心的偏移)。
[0076]在图7Α和7Β所示的情况下，如图7Β所示，图7Α所示的进气团M在活塞12的一个行程内在缸体内旋转大约270°，并且位于进气侧。在这种情况下，从一开始由于进气团M的存在，加速了压缩行程的后半段中的滚流的涡心相对于燃烧室14的容积中心的偏移。而且，在这种情况下，由于进气团M在其中活塞12的速度具有最大值的压缩行程的中间时段位于进气侦U，因此团M的流动通过活塞12的升高进一步加速。结果，增强了后续压缩行程中的滚流涡心的偏移。
[0077]与这种情况相反，当进气团在压缩行程的中间时段位于排气侧时，活塞12的升高起作用抵消了该大规模流的力。同时，此时位于进气侧的非大规模流通过活塞12的升高而被略微加速。结果，与图7A和7B所示的情况相比，滚流的涡心接近燃烧室14的容积中心，并且消除了滚动中心轴的弯曲。
[0078]上述内容清楚地表明，当活塞12的速度在压缩行程中具有最大值时(即处于压缩行程的中间时段)，在具有大流量的进气团M位于进气侧的条件下，滚流的涡心偏移有效地增大，并且有效地产生具有ω滚动形状的滚流。因此，通过将滚流比从特定值改变为一个行程中的缸内气体的旋转期间的滚流比，如图7Α和7Β所示，可以增大滚流的涡心偏移度并且增强具有ω滚动形状的流。
[0079]下面描述在实施例1中执行的控制的特定部分。图8用于针对通常滚动形状与ω滚动形状比较和解释压缩行程后半段中的塞附近流速的变化。在图8中，假设这样的情况:其中，产生具有ω滚动形状的滚流时的火花塞32周围的气体流动方向的反转时间在稀薄燃烧工作期间的点火时间的设定范围之后。该实施例以及下面描述的实施例2到5中的控制基于该假设。
[0080]如图8所示，当产生具有ω滚动形状的滚流时，随着具有ω滚动形状的流的产生在压缩行程的后半段中进行，塞附近流速减小的程度大于在产生具有通常滚动形状的滚流的情况下的减小程度，并且火花塞32周围的气体的流动方向不久反转。随着具有ω滚动形状的流变强(即，滚流的涡心偏移增强)，塞附近流速的这种减小变得更为显著。因此，通过控制滚流以使滚流形状在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变，可以控制点火时的塞附近流速。
[0081]图9用于解释本发明的实施例1的点火时的塞附近流速的特定控制。在实施例中，滚流形状根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变，以便在稀薄燃烧工作区域中将点火时的塞附近流速控制在预定流速范围(点火最佳范围)内。更具体地说，如图9所示，在稀薄燃烧工作区域中的低引擎转速侧的第一引擎转速区域Rl中，控制滚流，使得抑制具有ω滚动形状的流的产生，并且产生具有通常滚动形状的滚流。在稀薄燃烧工作区域中的高引擎转速侧的第二引擎转速区域R2中，控制滚流，使得产生具有ω滚动形状的滚流。
[0082]作为该实施例中的滚流控制对象的稀薄燃烧工作区域可以提前设定，以便执行稀薄燃烧工作，或者可以在该工作期间适当地改变该区域或其占据的区段在整个工作区域中的位置。进一步地，稀薄燃烧工作区域可以是其中在内燃机10中要执行稀薄燃烧工作的整个工作区域，也可以是该整个工作区域中的局部区域:在该局部区域内，通过以最高A/F(或A/F范围)操作或通过使用最高EGR比(或EGR比范围)执行操作来最严格地确保点火能力。
[0083]图9所示的流速范围是最佳流速范围(S卩，最佳点火范围)，在该范围内，可避免上面已经参考图2和3描述的与稀薄燃烧工作中的空气-燃料混合物的点火能力相关的问题。进一步地，该最佳点火范围考虑了周期之间的点火展开(spread)。在图9中，在虚线所示的塞附近流速-引擎转速特征中，稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速可能不落在流速范围内。与之相比，在该实施例的内燃机10中，通过根据引擎转速的变化控制产生具有ω滚动形状的滚流和不产生具有ω滚动形状的滚流，可以使点火时的塞附近流速落在稀薄燃烧工作区域中的流速范围内。
[0084]下面解释在实施例1中执行的特定控制的具体实例。图1OA到1C用于解释用于通过以下方式控制点火时的塞附近流速的方法:即，通过使用TCV 24调整滚流比来控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生。
[0085]对于图1OA到1C所示的方法，通过使用TCV 24控制滚流，在通常滚动形状与ω滚动形状之间控制滚流形状。其中TCV开度被固定为图1OA到1C所示的第一 TCV开度的情况由虚线示出，而不管引擎转速如何。当TCV开度这样被固定为第一TCV开度时，塞附近流速偏离稀薄燃烧工作区域中的高旋转侧区域中的最佳点火范围，这是因为在引擎转速增加之后，气体的流速增加。同样，当TCV开度被固定为第二 TCV开度时，塞附近流速也偏离低旋转侧区域中的最佳点火范围，如虚线所示。
[0086]假设第一TCV开度被设定为获得比适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围(这是以一个行程中的缸内气体的旋转期间的滚流比为中心的预定范围，如在图7Α和7Β所示的实例中那样)内的滚流比大的滚流比。通过使用已经这样设定的第一TCV开度，可以抑制具有ω滚动形状的滚流的产生，并且产生具有通常滚动形状的滚流。进一步地，假设第二TCV开度被设定为获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流比的范围内的滚流比。通过使用已经这样设定的第二TCV开度，可以引起滚流的涡心的偏移，并且产生具有ω滚动形状的滚流。此外，第二 TCV开度被假设为这样的TCV开度:该TCV开度被设定为使得塞附近流速不落在第一引擎转速NEl处的最佳点火范围的下限以下。
[0087]在图1OA到1C所示的情况下，在稀薄燃烧工作区域中的低旋转侧的区域(也称为第一引擎转速区域Rl)中，通过使用具有通常滚动形状的滚流来使用第一TCV开度，以使塞附近流速可以落在最佳点火范围内。因此，在该实施例中，在低于第一引擎转速NE I的引擎转速区域Rl中，TCV开度被控制为第一TCV开度，在第一引擎转速NEl，在TCV开度被固定为第一 TCV开度的同时达到最佳点火范围的上限。
[0088]同时，在等于或高于第一引擎转速NEl的高引擎转速区域(也称为第二引擎转速区域R2)中，TCV开度被控制为第二TCV开度。因此，通过产生具有ω滚动形状的滚流，可以在第一引擎转速NEl的附近减小塞附近流速，在第一引擎转速NEl，改变滚流形状，如图1OA所示。通过这样根据引擎转速改变滚流形状，可以使稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速保持在最佳点火范围内。
[0089]进一步地，对于图1OA到1C所示的方法，TCV开度在相对于第一引擎转速NEl的高旋转侧的区域R2中被固定为第二TCV开度，但是替代地，也可以调整TCV开度，以便在高旋转侧的区域中的更高引擎转速上获得具有更高的滚流涡心偏移度的滚流比。因此，在引擎转速增加之后，进一步增强具有ω滚动形状的流，从而可以缓和由高旋转侧的区域中的引擎转速变化导致的塞附近流速的变化，如图9所示。
[0090]图11是示出由ECU40执行以实现本发明的实施例1中的特定控制的控制例程的流程图。对于每个缸体针对内燃机10的每个周期重复地执行该例程。
[0091]在图11所示的例程中，E⑶40首先使用空气流量计20和曲柄角传感器42的输出，并且确定(指定)内燃机10的当前工作区域(该工作区域通过引擎转速和引擎负载来确定)(步骤100)。然后，ECU 400判定当前工作区域是否为其中空气-燃料混合物中的燃料浓度低的稀薄燃烧工作区域(步骤102)。
[0092]当在步骤102判定当前工作区域为稀薄燃烧工作区域时，E⑶40确定目标A/F(步骤104)。针对抑制NOx排出量的目的’ECU 40存储其中根据工作区域确定目标A/F的映射(图中未示出)，并且在步骤104通过参考该映射来确定目标A/F。
[0093]然后，ECU40根据所确定的目标A/F确定要被提供给火花塞32的点火能量(步骤106)。点火能量例如可通过设置火花塞32的多个点火线圈以及在必要时改变用于放电的点火线圈数来调整。
[0094]然后，ECU40判定当前的引擎转速NE的是否低于第一引擎转速NEl(步骤108)。如上所述，第一引擎转速NEl是用于根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速改变滚流形状的阈值。
[0095]当在步骤108做出肯定的判定时(NE〈NE1)，E⑶40通过使用第一TCV开度确定流速控制值(目标TCV开度)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤110)。同时，当在步骤108做出否定的判定时(NE > NEl)，E⑶40通过使用第二TCV开度确定流速控制值(目标TCV开度)，以及根据预定的映射等确定用于实现目标A/F下的所需转矩的节流阀开度、燃料喷射量以及点火时间的目标值(步骤112)。接着，E⑶40根据所确定的目标值控制致动器(步骤114)。此处所指的致动器是节流阀22、TCV24、燃料喷射阀30和火花塞32。
[0096]根据上述图11所示的例程，通过使用TCV24，根据引擎转速在通常滚动形状与ω滚动形状之间改变滚流形状。通过TCV 24的这种控制，稀薄燃烧工作区域中点火时的塞附近流速可被保持在最佳点火范围内，而不考虑引擎转速的值。因此，可以提高稀薄燃烧工作期间空气-燃料混合物的点火能力。
[0097]通过该实施例的滚流控制方法，与通过在不改变滚流形状的情况下调整滚流比来控制塞附近流速的方法相比，减小了滚流比的调整量。因此，可以在不过分减弱缸内气体的湍动(湍动对于燃烧很重要)的情况下，通过控制塞附近流速来提高点火能力。
[0098]在上述实施例1中，TCV开度被控制在第一TCV开度与第二TCV开度之间，以便根据稀薄燃烧工作区域中的引擎转速控制具有ω滚动形状的滚流的产生和不产生，在第一TCV开度，获得这样的滚流比:该滚流比大于适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围内的滚流比，在第二TCV开度，获得适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围内的滚流比。但是，用于不产生具有ω滚动形状的滚流的TCV开度可以是预定的TCV开度(而非第一TCV开度)，在该预定的TCV开度，获得这样的滚流比:该滚流比小于适合于产生具有ω滚动形状的滚流的范围内的滚流比。
[0099]在图11所示的上述实施例1的控制中，通过以下方式将点火时的塞附近流速控制在最佳点火范围:即，控制TCV开度，以便获得与稀薄燃烧工作区域中处于目标流速范围(最佳点火范围)内的塞附近流速的目标值对应的目标TCV开度。除了这种控制之外，还可以执行下面的反馈控制。因此，例如可以通过提供用于测量被施加到火花塞32上的点火线圈放电电压的装置，基于放电电压测量塞附近流速。例如，也可以基于使用曲柄角传感器42等推