JP2002161779A - 筒内噴射式火花点火内燃機関 - Google Patents

筒内噴射式火花点火内燃機関

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも吸気行程で一部気筒へだけ燃料を
噴射することにより一部気筒で運転して機関始動を開始
し、一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を
可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転が開始さ
れる筒内噴射式火花点火内燃機関において、全気筒運転
の燃料消費率を低減すると共に、全気筒運転開始時の排
気エミッション悪化を改善することである。 【解決手段】 全気筒運転の開始当初、一部気筒は、少
なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により
運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼
により運転する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式火花点
火内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮行程後半において気筒内へ直接的に
燃料を噴射することによって着火性の良好な可燃混合気
を点火プラグ近傍だけに形成し、気筒内全体としてはリ
ーンな混合気を燃焼可能な成層燃焼を実現する筒内噴射
式火花点火内燃機関が公知である。このような筒内噴射
式火花点火内燃機関において、各気筒の燃料噴射弁は、
蓄圧室内の高圧燃料を噴射するものであり、それによ
り、圧縮行程後半の高圧となった気筒内へ燃料を噴射す
ることが可能となる。
【０００３】蓄圧室内の燃料は機関駆動式の高圧ポンプ
によって昇圧される。それにより、機関始動時において
は、高圧ポンプが良好に作動せず、蓄圧室内の燃料は十
分に昇圧されない。従って、一般的な筒内噴射式火花点
火内燃機関では、機関始動時において、高圧の気筒内へ
の燃料噴射は無理であるとして、成層燃焼ではなく、気
筒内圧力が低い吸気行程で燃料を噴射する均質燃焼を実
施するようになっている。
【０００４】ところで、特開２０００−８０９４２号公
報には、気筒毎に燃料噴射弁を有する内燃機関におい
て、機関始動時に、気筒全体からの未燃燃料の排出量を
低減することを意図して、一部気筒へだけ燃料を噴射す
る一部気筒運転により機関始動を完了することが開示さ
れている。
【０００５】こうして機関始動が完了すれば、高圧ポン
プは比較的良好に作動して蓄圧室内の燃料圧力はある程
度高くなる。それにより、圧縮行程での燃料噴射が可能
となるために、全気筒運転は燃料消費率の低減に有利な
成層燃焼により開始される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】成層燃焼の全気筒運転
は、確かに燃料消費率の低減に有効である。しかしなが
ら、均質燃焼を実施していた一部気筒では、吸気行程で
噴射された燃料の一部がシリンダボア壁面やピストン頂
面等に付着しており、全気筒運転開始時において、この
付着燃料の一部が蒸発して気筒内周辺部に非常に希薄な
混合気を形成することとなり、成層燃焼のために点火プ
ラグ近傍に形成された可燃混合気は比較的良好に着火燃
焼しても、この火炎は気筒内周囲部の希薄な混合気へ伝
播せず、この希薄な混合気はそのまま排出されることに
より、未燃燃料の排出量が非常に増大してしまう。
【０００７】また、一部気筒運転中に停止していた気筒
では、全気筒運転開始時において成層燃焼によって良好
な着火性が確保される。しかしながら、一部気筒に比較
して気筒内温度が低いために、燃焼が不完全となって比
較的多量のスモークを発生する。このように、一部気筒
運転後に成層燃焼により全気筒運転を開始すると、全気
筒の排気エミッションが悪化してしまう。
【０００８】従って、本発明の目的は、少なくとも吸気
行程で一部気筒へだけ燃料を噴射することにより一部気
筒で運転して機関始動を開始し、一部気筒での運転によ
り蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となっ
た以降に全気筒運転が開始される筒内噴射式火花点火内
燃機関において、全気筒運転の燃料消費率を低減すると
共に、全気筒運転開始時の排気エミッション悪化を改善
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、少なくとも吸気
行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより
前記一部気筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気
筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする
燃料圧力となった以降に全気筒運転が開始される筒内噴
射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始
当初、前記一部気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴
射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程での
み燃料を噴射する成層燃焼により運転することを特徴と
する。
【００１０】本発明による請求項２に記載の筒内噴射式
火花点火内燃機関は、少なくとも吸気行程において一部
気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運
転して機関始動を開始し、前記一部気筒での運転により
蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった
以降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機
関において、前記全気筒運転の開始当初、前記一部気筒
以外の気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第
一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を
噴射する成層燃焼により運転することを特徴とする。
【００１１】本発明による請求項３に記載の筒内噴射式
火花点火内燃機関は、請求項２に記載の筒内噴射式火花
点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、一
部気筒以外の前記気筒は、前記第一燃焼方式による運転
に先立って少なくとも一回だけ少なくとも圧縮行程で燃
料を噴射する第二燃焼方式により運転することを特徴と
する。
【００１２】また、本発明による請求項４に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項３に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記第二燃焼方式は、圧
縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼又は吸気行程と圧
縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼であることを特徴
とする。
【００１３】また、本発明による請求項５に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、少なくとも吸気行程におい
て一部気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気
筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気筒運転によ
り蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となっ
た以降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃
機関において、前記全気筒運転の開始当初、全気筒は、
少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式によ
り運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃
焼により運転し、前記一部気筒は、前記一部気筒以外の
気筒より早く前記成層燃焼を開始することを特徴とす
る。
【００１４】また、本発明による請求項６に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項１から５のいずれか
に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記第
一燃焼方式は、吸気行程でのみ燃料を噴射する均質燃焼
又は吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼
であることを特徴とする。
【００１５】また、本発明による請求項７に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項１から６のいずれか
に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全
気筒運転は、機関回転数を考慮して開始されることを特
徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関の気筒内概略縦断面図であり、図２は図
１のピストン平面図である。これらの図において、１は
気筒上部略中心に配置された点火プラグであり、２は気
筒上部周囲から気筒内へ直接的に燃料を噴射するための
燃料噴射弁である。また、３はピストンであり、その頂
面には凹状のキャビティ４が形成されている。燃料噴射
弁２は、燃料のベーパを防止するために、気筒内におい
て吸気流により比較的低温度となる吸気ポート側に配置
されている。
【００１７】また、燃料噴射弁２は、スリット状の噴孔
を有し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。
成層燃焼を実施するためには、図１に示すように、圧縮
行程後半において燃料をピストン３の頂面に形成された
キャビティ４内へ噴射する。噴射直後の燃料は液状であ
るが、キャビティ４の底壁４ａに沿って進行して幅方向
に拡がる際に底壁４ａの広範囲部分から熱吸収するため
に気化し易い。こうして気化しつつある燃料は、対向側
壁４ｂによって上方向に偏向させられる。
【００１８】図２に示すように、対向側壁４ｂは、平面
視において円弧形状を有している。それにより、キャビ
ティ４の底壁４ａ上を進行して気化しつつある燃料は、
対向側壁４ｂの円弧形状によって中央部へ集合し、点火
プラグ１近傍において一塊の可燃混合気となる。こうし
て、この可燃混合気を着火燃焼させることにより成層燃
焼が実現可能である。
【００１９】本筒内噴射式火花点火内燃機関は、このよ
うな必要量の燃料を圧縮行程でのみ噴射する成層燃焼だ
けでなく、必要量の燃料を吸気行程でのみ噴射すること
により、点火時点において気筒内に均質混合気を形成
し、この均質混合気を着火燃焼させる均質燃焼も実施可
能である。このような均質燃焼は、燃料噴射期間が圧縮
行程後半に限られる成層燃焼とは異なり、多量の燃料噴
射が可能となるために、主には高回転高負荷時に実施さ
れる。また、必要量の燃料の一部を吸気行程で噴射する
ことにより、多少希薄な均質混合気を気筒内に形成する
と共に、必要量の燃料の残りを圧縮行程で噴射すること
により、点火プラグ１近傍に着火性の良好な可燃混合気
を形成し、この可燃混合気を着火燃焼させてその火炎を
均質混合気に伝播させることにより、前述の成層燃焼よ
りは高出力を得ることが可能な弱成層燃焼も実施可能で
ある。
【００２０】図１に示すように、各気筒の燃料噴射弁１
は、成層燃焼時において、圧縮行程後半の高圧となった
気筒内への燃料噴射を可能とするために、高圧の燃料を
蓄える蓄圧室５へ燃料配管５ａを介して接続されてい
る。この蓄圧室５内の燃料の昇圧には、一般的に、機関
駆動式の高圧ポンプが使用される。高圧ポンプは、例え
ば、連続する二気筒の燃料噴射毎に噴射で使用された分
の燃料を蓄圧室５へ調量して圧送するか、又は、連続す
る二気筒の燃料噴射毎に所定量の燃料を蓄圧室５へ圧送
して必要以上の燃料を蓄圧室５に設けられたリリーフ弁
（図示せず）によって燃料タンクへ戻すようになってお
り、いずれにしても、高圧ポンプが良好に作動すれば、
蓄圧室５内は設定高燃料圧力近傍に維持される。６は蓄
圧室５内の燃料圧力を監視するための圧力センサであ
る。
【００２１】蓄圧室５内の燃料圧力は、機関運転中にお
いて前述のように設定高燃料圧力近傍に維持されるが、
機関停止によって高圧ポンプが停止すると、高圧ポンプ
を介しての燃料漏れ等によって、徐々に低下して、遂に
は大気圧となる。それにより、本実施形態の筒内噴射式
火花点火内燃機関は、機関始動開始時において、高圧ポ
ンプと直列に配置された電気駆動式の低圧ポンプによっ
て大気圧から僅かに昇圧された蓄圧室５内の燃料圧力で
は圧縮行程での燃料噴射は無理であるとして、均質燃焼
での機関始動を行うようになっている。
【００２２】本筒内噴射式火花点火内燃機関は、図３に
示すタイムチャートのように機関始動を行う。すなわ
ち、一部気筒（例えば、点火順序が連続しない半数の気
筒）だけへ吸気行程でのみ燃料を噴射し、これら一部気
筒だけで均質燃焼を実施することにより、機関始動を開
始する。一部気筒運転は、一部気筒以外の他気筒で非運
転により未燃燃料を全く排出することがないために、気
筒全体から排出される未燃燃料量を低減することができ
る。
【００２３】蓄圧室内の燃料圧力は、低圧ポンプによっ
て僅かに昇圧された後に、一部気筒運転によって機関駆
動式の高圧ポンプが比較的良好に作動することにより、
ある程度高められてＰ１となる。この燃料圧力Ｐ１は圧
縮行程での燃料噴射を可能とする燃料圧力である。この
時、機関回転数はＮ１に高められ、ほぼ始動完了である
とされ、全気筒運転が開始される。
【００２４】本実施形態のように吸気行程でのみ燃料を
噴射する均質燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴
射する弱成層燃焼によって一部気筒運転を開始すると、
吸気行程で噴射された燃料の一部がシリンダボア壁面や
ピストン頂面等に付着する。図３のタイムチャートに示
すように、機関始動開始当初は気筒内温度が低く、燃料
噴射毎において新たに付着する燃料量が蒸発する燃料量
よりかなり多く、この付着燃料量は急激に増加する。運
転によって気筒内温度が上昇すると、新たに付着する燃
料量を蒸発する燃料量が上回り、付着燃料量は徐々に減
少するが、全気筒運転開始時点では、付着燃料量は比較
的多い。
【００２５】それにより、一部気筒において成層燃焼に
より全気筒運転を開始すると、付着燃料の一部が蒸発し
て気筒内周辺部に非常に希薄な混合気を形成することと
なり、成層燃焼のために点火プラグ近傍に形成された可
燃混合気は比較的良好に着火燃焼しても、この火炎は気
筒内周囲部の希薄な混合気へ伝播せず、この希薄な混合
気がそのまま排出されることにより、未燃燃料の排出量
が非常に増大してしまう。
【００２６】この問題を解決するために、本実施形態で
は、全気筒運転開始時において蓄圧室内の燃料圧力は圧
縮行程噴射による成層燃焼を可能とするほど高まってい
るが、一部気筒においては、均質燃焼をしばらく継続し
た後、筒内温度の上昇に伴って燃料付着量が十分に低減
した時に圧縮行程噴射による成層燃焼を実施するように
なっている。
【００２７】均質燃焼は、気筒内に均質混合気を形成す
るものであるために、付着燃料の一部が蒸発して気筒内
周囲部に留まったとしても、混合気の気筒内周囲部が多
少濃厚となるだけであり、このような混合気は十分に燃
焼可能であり、未燃燃料の排出量が増大することはな
い。燃料付着量が十分に低減すれば、蒸発燃料も非常に
僅かであり、成層燃焼を開始して、これが未燃燃料とし
て排出されても特に問題とはならない。もちろん、一部
気筒において、全気筒運転開始の少なくとも一回だけ均
質燃焼を実施しても、最も燃料付着量が多い時であるた
めに、蒸発燃料も最も多く、これを未燃燃料として排出
させないこととなり、全気筒運転開始時の排気エミッシ
ョンの改善に有効である。
【００２８】また、一部気筒運転中に停止していた他気
筒では、成層燃焼により全気筒運転を開始すれば、点火
プラグ近傍に形成される可燃混合気によって良好な着火
性が確保される。しかしながら、一部気筒に比較して筒
内温度が低いために、燃焼が不完全となって比較的多量
のスモークが発生してしまう。それにより、本実施形態
では、全気筒運転開始時において蓄圧室内の燃料圧力は
圧縮行程噴射による成層燃焼を可能とするほど高まって
いるが、この他気筒においては、均質燃焼により全気筒
運転を開始し、均質燃焼をしばらく継続した後、筒内温
度の上昇に伴って、成層燃焼を実施してもスモークを発
生せず、また、一部気筒と同様に均質燃焼に伴う燃料付
着量が十分に低減した時に、圧縮行程噴射による成層燃
焼を実施するようになっている。こうして、他気筒にお
いても、スモーク及び付着燃料からの未燃燃料の排出に
よる全気筒運転時の排気エミッションの悪化を改善する
ことができる。
【００２９】他気筒の均質燃焼における燃料付着量に関
して、筒内温度的には、一部気筒の機関始動開始時と同
様であるが、一部気筒運転によって初回の均質燃焼から
吸気管内の負圧は高まっているために、一部気筒の機関
始動開始時に比較して付着燃料は蒸発し易い。それによ
り、一部気筒に比較して低い筒内温度でも付着燃料は十
分に低減され、一部気筒に比較して短い均質燃焼運転時
間で成層燃焼を開始することができる。しかしながら、
機関始動開始から運転している一部気筒より前に他気筒
で成層燃焼を開始することは、他気筒の筒内温度が付着
燃料を十分に低減させる温度に達していないことがあ
り、図３のフローチャートに示すように、一部気筒で成
層燃焼を開始した後に他気筒で成層燃焼を開始すること
が好ましい。
【００３０】このように、一部気筒及び他気筒におい
て、均質燃焼によって全気筒運転を開始した後に成層燃
焼を開始することにより、成層燃焼によって全気筒運転
の燃料消費率を低減すると共に、全気筒運転開始時の排
気エミッション悪化を改善することができる。
【００３１】本筒内噴射式火花内燃機関を含めて一般的
な内燃機関では、機関排気系に排気ガス中の有害成分を
浄化するための触媒装置、例えば、未燃燃料を酸化浄化
可能な三元触媒装置が配置されている。機関始動中及び
機関始動直後における大気中への未燃燃料の放出量を低
減するためには、前述のようにして、一部気筒運転によ
り気筒全体からの未燃燃料の排出量を低減すると共に全
気筒運転開始時の排気エミッションの悪化を改善するこ
とが効果的であるが、それと同時に、触媒装置を早期に
暖機して活性化することが好ましい。触媒装置が活性化
されれば、それ以降は、未燃燃料だけでなく、他の有害
物質、例えば、ＣＯ及びＮＯX等も同時に浄化すること
が可能となる。
【００３２】成層燃焼は、点火プラグ近傍に可燃混合気
を形成するものであるために、点火時期を大幅に遅角し
ても確実な着火が可能である。それにより、一部気筒及
び他気筒で成層燃焼が開始されれば、大幅に点火時期を
遅角させて排気ガス温度を十分に高めることにより、触
媒装置を早期に活性化させることが可能となる。
【００３３】図４は本発明による筒内噴射式火花点火内
燃機関のもう一つの実施形態における機関始動時のタイ
ムチャートである。図３に示すタイムチャートとの違い
についてのみ以下に説明する。
【００３４】本実施形態では、一部気筒は、吸気行程と
圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼により全気筒運
転を開始した後に、成層燃焼を開始するようになってい
る。弱成層燃焼は、前述したように、気筒内に多少希薄
ではあるが燃焼可能な均質混合気を形成するものである
ために、付着燃料の一部が蒸発しても、均質燃焼と同様
に、蒸発燃料を均質混合気に混入させて燃焼させること
ができる。それにより、一部気筒での全気筒運転時にお
ける排気エミッションの悪化を改善することができる。
【００３５】弱成層燃焼は、必要量の燃料の一部を圧縮
行程で噴射するものであるために、吸気行程での燃料噴
射量が均質燃焼に比較して少なく、それにより、シリン
ダボア壁面等へ新たに付着する燃料量が少なくなる。こ
うして、一部気筒において、均質燃焼で全気筒運転を開
始する場合に比較して、低い筒内温度で燃料付着量を十
分に低減することができるために、成層燃焼を早期に開
始することが可能となり、全気筒運転の燃料消費率をさ
らに低減することができる。また、前述したように、成
層燃焼と共に大幅な点火時期の遅角も早期に開始するこ
とも可能となり、触媒装置をさらに早く活性化すること
ができる。
【００３６】一方、他気筒では、全気筒運転開始当初、
少なくとも一回だけ成層燃焼を実施してから均質燃焼を
開始するようになっている。初爆は特に失火が発生し易
く、均質燃焼の初爆が失火したりすると、非常に多量の
未燃燃料が排出されることとなる。成層燃焼は着火性に
優れているために、初爆時の失火を確実に防止すること
ができ、非常に多量の未燃燃料排出の危険を回避するこ
とができる。
【００３７】図３及び図４に示すタイムチャートのよう
な一部気筒の運転制御以外にも、例えば、一部気筒にお
いて、均質燃焼によって全気筒運転を開始し、次いで、
弱成層燃焼を実施し、燃料付着量を十分に低減させた時
に、成層燃焼を開始するようにしても良く、また、弱成
層燃焼によって全気筒運転を開始した後に均質燃焼を実
施し、その後に成層燃焼を開始するようにしても良く、
すなわち、一部気筒では、全気筒運転開始当初、少なく
とも吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式により運転した
後に成層燃焼により運転すれば良い。
【００３８】また、図３に示すタイムチャートでは、他
気筒において、均質燃焼によって全気筒運転を開始する
ようにしたが、この均質燃焼を、筒内温度が低くても成
層燃焼に比較してスモークが発生し難い弱成層燃焼とし
ても良く、また、一部気筒で説明したと同様な均質燃焼
と弱成層燃焼との組み合わせとしても良く、すなわち、
一部気筒以外の気筒では、全気筒運転開始当初、成層燃
焼以前に、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する燃焼方
式を採用すれば良い。
【００３９】また、図４に示すタイムチャートでは、他
気筒において、全気筒運転開始当初、均質燃焼による運
転に先立って少なくとも一回だけは成層燃焼により運転
するようにしたが、この成層燃焼を、均質燃焼に比較し
て着火性の良好な弱成層燃焼としても良く、すなわち、
少なくとも圧縮行程で燃料を噴射する燃焼方式を採用す
れば良い。
【００４０】また、図４に示すタイムチャートでは、成
層燃焼の後に、スモーク発生防止のために、均質燃焼を
実施するようにしたが、この均質燃焼を、筒内温度が低
くても成層燃焼に比較してスモークが発生し難い弱成層
燃焼としても良く、また、一部気筒で説明したと同様な
均質燃焼と弱成層燃焼との組み合わせとしても良く、す
なわち、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式
とすれば良い。
【００４１】前述した二つの実施形態では、蓄圧室内の
燃料圧力が、圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力Ｐ１と
なった時に全気筒運転を開始するようにしたが、これは
本発明を限定するものではなく、例えば、この燃料圧力
Ｐ１となっても、機関回転数が依然として低い時には、
機関始動は完了していないとして一部気筒運転を続ける
ようにしても良い。また、一部気筒運転によって機関回
転数が依然として上昇している時にも、機関始動は完了
していないとして一部気筒運転を続けるようにしても良
い。
【００４２】すなわち、一部気筒運転により蓄圧室内が
圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降におい
て、機関回転数が設定回転数を超えた時、又は、機関回
転数があまり上昇しなくなる時に、一部気筒運転による
機関始動はほぼ完了したとして、全気筒運転を開始する
ようにしても良い。
【００４３】これまで説明した筒内噴射式火花点火内燃
機関は、ピストン頂面にキャビティを有して成層燃焼を
可能とするものであるが、成層燃焼を実施しない筒内噴
射式火花点火内燃機関の場合において、一部気筒運転及
び全気筒運転は全て均質燃焼となるが、一部気筒以外の
気筒（他気筒）では、全気筒運転開始当初、一部の燃料
を圧縮行程後半で噴射することによって着火性を向上さ
せ、初爆の失火を防止することにより、多量の未燃燃料
排出の危険を回避することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機
関によれば、少なくとも吸気行程において一部気筒へだ
け燃料を噴射することにより一部気筒で運転して機関始
動を開始し、一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行
程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転
が開始される筒内噴射式火花点火内燃機関において、全
気筒運転の開始当初、一部気筒は、少なくとも吸気行程
で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧
縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転するよ
うになっている。
【００４５】一部気筒運転中における吸気行程の燃料噴
射によって、全気筒運転開始時点では一部気筒の気筒内
にはシリンダボア壁面等に燃料が付着しており、この付
着燃料の一部が蒸発して気筒周囲部に非常に希薄な混合
気を形成するが、全気筒運転開始当初、一部気筒におい
ては、吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式が採用され、
それにより気筒内に形成された均質混合気が気筒周囲部
の非常に希薄な混合気を取り込んで燃焼するために、成
層燃焼を実施した場合のように気筒周囲部の非常に希薄
な混合気へ火炎伝播せず、この混合気が多量の未燃燃料
として排出されるようなことはなく、全気筒運転開始時
の排気エミッション悪化を改善することができる。ま
た、その後は、成層燃焼が開始され、全気筒運転の燃料
消費率を低減することができる。
【００４６】また、本発明によるもう一つの筒内噴射式
火花点火内燃機関によれば、少なくとも吸気行程におい
て一部気筒へだけ燃料を噴射することにより一部気筒で
運転して機関始動を開始し、一部気筒での運転により蓄
圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以
降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関
において、全気筒運転の開始当初、一部気筒以外の気筒
は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式
により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成
層燃焼により運転するようになっている。
【００４７】全気筒運転開始時点で一部気筒以外の気筒
では、これまで燃焼が行われていないために筒内温度が
低く、成層燃焼を実施すると、不完全燃焼によってスモ
ークが発生してしまう。それにより、全気筒運転開始当
初、一部気筒においては、吸気行程で燃料を噴射する燃
焼方式が採用され、筒内温度が低くても成層燃焼に比較
してスモークが発生し難い均質燃焼又は弱成層燃焼が実
施されるために、スモークの発生が防止され、全気筒運
転開始時の排気エミッション悪化を改善することができ
る。また、その後は、成層燃焼が開始され、全気筒運転
の燃料消費率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の概
略気筒内縦断面図である。
【図２】図１の筒内噴射式火花点火内燃機関のピストン
頂面図である。
【図３】機関始動時の制御を示すタイムチャートであ
る。
【図４】機関始動時の制御を示すもう一つのタイムチャ
ートである。
【符号の説明】
１…点火プラグ ２…燃料噴射弁 ３…ピストン ４…キャビティ ５…蓄圧室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲角▼岡 卓 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AA06 AA09 AA14 BB06 CA09 DE03S DG09 EA11 EA12 FA15 FA24 GA01 GA02 HB02X HE01Z 3G301 HA01 HA04 HA07 JA02 JA24 JA26 KA01 KA05 KA11 LB04 LC01 MA03 MA19 MA25 NE23 PB05Z PE01Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも吸気行程において一部気筒へ
    だけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して
    機関始動を開始し、前記一部気筒での運転により蓄圧室
    内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に
    全気筒運転が開始される筒内噴射式火花点火内燃機関に
    おいて、前記全気筒運転の開始当初、前記一部気筒は、
    少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式によ
    り運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃
    焼により運転することを特徴とする筒内噴射式火花点火
    内燃機関。
  2. 【請求項２】 少なくとも吸気行程において一部気筒へ
    だけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して
    機関始動を開始し、前記一部気筒での運転により蓄圧室
    内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に
    全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関にお
    いて、前記全気筒運転の開始当初、前記一部気筒以外の
    気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼
    方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射す
    る成層燃焼により運転することを特徴とする筒内噴射式
    火花点火内燃機関。
  3. 【請求項３】 前記全気筒運転の開始当初、一部気筒以
    外の前記気筒は、前記第一燃焼方式による運転に先立っ
    て少なくとも一回だけ少なくとも圧縮行程で燃料を噴射
    する第二燃焼方式により運転することを特徴とする請求
    項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
  4. 【請求項４】 前記第二燃焼方式は、圧縮行程でのみ燃
    料を噴射する成層燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料
    を噴射する弱成層燃焼であることを特徴とする請求項３
    に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
  5. 【請求項５】 少なくとも吸気行程において一部気筒へ
    だけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して
    機関始動を開始し、前記一部気筒運転により蓄圧室内が
    圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気
    筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関におい
    て、前記全気筒運転の開始当初、全気筒は、少なくとも
    吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した
    後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運
    転し、前記一部気筒は、前記一部気筒以外の気筒より早
    く前記成層燃焼を開始することを特徴とする筒内噴射式
    火花点火内燃機関。
  6. 【請求項６】 前記第一燃焼方式は、吸気行程でのみ燃
    料を噴射する均質燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料
    を噴射する弱成層燃焼であることを特徴とする請求項１
    から５のいずれかに記載の筒内噴射式火花点火内燃機
    関。
  7. 【請求項７】 前記全気筒運転は、機関回転数を考慮し
    て開始されることを特徴とする請求項１から６のいずれ
    かに記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
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