JP2003049651A - 筒内直噴式エンジン - Google Patents
筒内直噴式エンジンInfo
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
- F02D41/3041—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】筒内直噴式エンジンにおいて、点火プラグ近傍
に形成されて火花点火される濃混合気の燃焼性を改善し
て、燃費向上、ＮＯｘ低減を図る。 【解決手段】燃料噴射弁８の噴霧中心軸上に前記点火プ
ラグ９の放電ギャップが位置するよう前記燃料噴射弁８
と点火プラグ９を配置すると共に、２回目の燃料噴射に
おける噴霧角を、１回目の燃料噴射における噴霧角より
小とする。
に形成されて火花点火される濃混合気の燃焼性を改善し
て、燃費向上、ＮＯｘ低減を図る。 【解決手段】燃料噴射弁８の噴霧中心軸上に前記点火プ
ラグ９の放電ギャップが位置するよう前記燃料噴射弁８
と点火プラグ９を配置すると共に、２回目の燃料噴射に
おける噴霧角を、１回目の燃料噴射における噴霧角より
小とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ガソリン
エンジン等に用いられる筒内直噴式エンジンに関する。
エンジン等に用いられる筒内直噴式エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】希薄な混合気を安定して燃焼させる方法
として、燃焼室の一部領域に濃混合気を形成し、この濃
混合気に火花点火することで安定した着火性を確保し、
この濃混合気の燃焼によって周囲の希薄混合気を燃焼さ
せる技術が公知である。例えば、特開平６−３１７１６
１号公報には、筒内直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を
複数回に分割して実行することにより、燃焼室内に希薄
混合気と濃混合気とを形成する技術が開示されている。
特に、この技術では、噴射弁と対向するピストン冠面上
に噴霧衝突部を設け、点火直前に噴射する燃料をこの噴
霧衝突部に衝突させて特定の方向に拡散させると共に、
この拡散方向に点火プラグを配置することにより、点火
プラグ周辺が確実に濃混合気領域となるようにしてい
る。
として、燃焼室の一部領域に濃混合気を形成し、この濃
混合気に火花点火することで安定した着火性を確保し、
この濃混合気の燃焼によって周囲の希薄混合気を燃焼さ
せる技術が公知である。例えば、特開平６−３１７１６
１号公報には、筒内直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を
複数回に分割して実行することにより、燃焼室内に希薄
混合気と濃混合気とを形成する技術が開示されている。
特に、この技術では、噴射弁と対向するピストン冠面上
に噴霧衝突部を設け、点火直前に噴射する燃料をこの噴
霧衝突部に衝突させて特定の方向に拡散させると共に、
この拡散方向に点火プラグを配置することにより、点火
プラグ周辺が確実に濃混合気領域となるようにしてい
る。
【０００３】また、特開平１１−２１０５３９号公報に
開示された技術では、ピストン冠面上に燃料噴霧を受け
るキャビティの壁面によって噴霧を点火プラグの方向へ
ガイドすることにより、点火プラグ周辺が確実に濃混合
気領域となるようにしている。
開示された技術では、ピストン冠面上に燃料噴霧を受け
るキャビティの壁面によって噴霧を点火プラグの方向へ
ガイドすることにより、点火プラグ周辺が確実に濃混合
気領域となるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】いずれの従来技術にお
いても、点火の直前に行う噴射の燃料を点火プラグの周
辺へ集めるためにピストンの形状を利用するようになっ
ている。これは、希薄混合気を形成するための噴射と濃
混合気を形成するための噴射とを同じ噴射角の噴射で行
っているためである。すなわち、希薄混合気を良好に形
成するにはある程度噴霧角の広い噴射を行う必要があ
り、同じ噴霧角で噴射される燃料を点火プラグの周辺へ
集める場合には何らかのガイドが必要となる。
いても、点火の直前に行う噴射の燃料を点火プラグの周
辺へ集めるためにピストンの形状を利用するようになっ
ている。これは、希薄混合気を形成するための噴射と濃
混合気を形成するための噴射とを同じ噴射角の噴射で行
っているためである。すなわち、希薄混合気を良好に形
成するにはある程度噴霧角の広い噴射を行う必要があ
り、同じ噴霧角で噴射される燃料を点火プラグの周辺へ
集める場合には何らかのガイドが必要となる。
【０００５】しかしながら、このようなガイドを利用し
ても一旦広い噴霧角で噴射された燃料を特定の領域に集
めるのは困難であり、濃混合気領域を小さくすることが
できない。また、筒内ガス流動の影響を受けて燃料が流
されることを考慮すると、濃混合気領域をある程度の大
きさにせざるをえない。このため従来技術では、濃混合
気領域で生成されるＮＯｘ量が多くなって希薄混合気燃
焼のメリットを十分に活かしきれることができない。
ても一旦広い噴霧角で噴射された燃料を特定の領域に集
めるのは困難であり、濃混合気領域を小さくすることが
できない。また、筒内ガス流動の影響を受けて燃料が流
されることを考慮すると、濃混合気領域をある程度の大
きさにせざるをえない。このため従来技術では、濃混合
気領域で生成されるＮＯｘ量が多くなって希薄混合気燃
焼のメリットを十分に活かしきれることができない。
【０００６】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、濃混合気領域を小さくすることがで
き、希薄混合気燃焼のメリットを十分に活かしきれるこ
とができるようにした筒内直噴式エンジンを提供するこ
とを目的とする。
てなされたもので、濃混合気領域を小さくすることがで
き、希薄混合気燃焼のメリットを十分に活かしきれるこ
とができるようにした筒内直噴式エンジンを提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
と、点火プラグとを備え、燃焼室内に比較的希薄な混合
気を形成する第１の燃料噴射と、前記点火プラグの周囲
に比較的濃い混合気を形成する第２の燃料噴射とを行う
ようにした筒内直噴式エンジンにおいて、前記燃料噴射
弁の噴霧中心軸上に前記点火プラグの放電ギャップが位
置するよう前記燃料噴射弁と前記点火プラグの配置を設
定すると共に、前記第２の燃料噴射における噴霧角を、
前記第１の燃料噴射における噴霧角より小とすることを
特徴とする。
る発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
と、点火プラグとを備え、燃焼室内に比較的希薄な混合
気を形成する第１の燃料噴射と、前記点火プラグの周囲
に比較的濃い混合気を形成する第２の燃料噴射とを行う
ようにした筒内直噴式エンジンにおいて、前記燃料噴射
弁の噴霧中心軸上に前記点火プラグの放電ギャップが位
置するよう前記燃料噴射弁と前記点火プラグの配置を設
定すると共に、前記第２の燃料噴射における噴霧角を、
前記第１の燃料噴射における噴霧角より小とすることを
特徴とする。
【０００８】請求項１に係る発明によると、第２の燃料
噴射では噴霧のペニトレーション（貫徹力）によって放
電ギャップ位置に直接燃料を送り込むので、当該位置の
混合気濃度を確実に高めることができる。しかも、この
ときの噴霧角は通常噴霧時より小さいので、少量の燃料
で必要な濃度の混合気領域を形成することができ、この
領域から発生するＮＯｘの量を少なくすることが可能と
なる。
噴射では噴霧のペニトレーション（貫徹力）によって放
電ギャップ位置に直接燃料を送り込むので、当該位置の
混合気濃度を確実に高めることができる。しかも、この
ときの噴霧角は通常噴霧時より小さいので、少量の燃料
で必要な濃度の混合気領域を形成することができ、この
領域から発生するＮＯｘの量を少なくすることが可能と
なる。
【０００９】さらに、噴霧のペニトレーションだけで燃
料を放電ギャップ位置まで到達させる（途中で噴霧を曲
げることがない）ので、筒内ガス流動の影響による燃料
到達位置のずれが生じにくく、噴霧角を小さくしても濃
混合気領域が放電ギャップ位置から外れて形成されるこ
とはない。また、点火プラグの電極に燃料液滴が付着す
ることになるが、第２の燃料噴射の量は、極少量で直ぐ
に気化するので、噴射直後に点火を行ってもくすぶりや
失火等の問題が発生することはない。なお、第１の燃料
噴射から点火までは十分に気化時間が確保される。
料を放電ギャップ位置まで到達させる（途中で噴霧を曲
げることがない）ので、筒内ガス流動の影響による燃料
到達位置のずれが生じにくく、噴霧角を小さくしても濃
混合気領域が放電ギャップ位置から外れて形成されるこ
とはない。また、点火プラグの電極に燃料液滴が付着す
ることになるが、第２の燃料噴射の量は、極少量で直ぐ
に気化するので、噴射直後に点火を行ってもくすぶりや
失火等の問題が発生することはない。なお、第１の燃料
噴射から点火までは十分に気化時間が確保される。
【００１０】また、請求項２に係る発明は、前記第２の
燃料噴射により生成される混合気に火花点火することで
１段目の燃焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温
度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火すること
で２段目の燃焼を行う運転形態を持つことを特徴とす
る。請求項２に係る発明によると、第２の燃料噴射によ
り生成される混合気に火花点火することで１段目の燃焼
を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇に
より周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の燃
焼を行うことにより、圧縮自己着火燃焼が広い範囲のエ
ンジン回転速度および負荷において可能となることか
ら、大幅な希薄限界拡大が可能となり、更にＮＯｘ排出
量低減および燃料消費率を向上させることができる。
燃料噴射により生成される混合気に火花点火することで
１段目の燃焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温
度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火すること
で２段目の燃焼を行う運転形態を持つことを特徴とす
る。請求項２に係る発明によると、第２の燃料噴射によ
り生成される混合気に火花点火することで１段目の燃焼
を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇に
より周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の燃
焼を行うことにより、圧縮自己着火燃焼が広い範囲のエ
ンジン回転速度および負荷において可能となることか
ら、大幅な希薄限界拡大が可能となり、更にＮＯｘ排出
量低減および燃料消費率を向上させることができる。
【００１１】また、請求項３に係る発明は、ピストン上
面の、ピストン上死点位置での前記第２の燃料噴射によ
る燃料噴霧の噴霧中心軸上に、燃焼室を形成する凹部を
設けることを特徴とする。請求項３に係る発明による
と、ピストン上面の、ピストン上死点位置での第２の燃
料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に燃焼室を形成す
る凹部を設けることで、少量の火花点火用混合気を該凹
部内に保持でき、第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧
中心軸上に設けた点火プラグギャップによりその混合気
に火花点火を行うことで、より安定した火花点火を実現
することが可能となる。その結果、より安定した希薄燃
焼運転が可能となる。
面の、ピストン上死点位置での前記第２の燃料噴射によ
る燃料噴霧の噴霧中心軸上に、燃焼室を形成する凹部を
設けることを特徴とする。請求項３に係る発明による
と、ピストン上面の、ピストン上死点位置での第２の燃
料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に燃焼室を形成す
る凹部を設けることで、少量の火花点火用混合気を該凹
部内に保持でき、第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧
中心軸上に設けた点火プラグギャップによりその混合気
に火花点火を行うことで、より安定した火花点火を実現
することが可能となる。その結果、より安定した希薄燃
焼運転が可能となる。
【００１２】また、請求項４に係る発明は、前記第２の
燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上のシリンダヘッ
ド部分を凹ませて、燃焼室を形成する凹部を設けること
を特徴とする。請求項４に係る発明によると、前記請求
項３に係る発明と同様の効果が得られると共に、シリン
ダヘッドにおける燃料噴射弁と点火プラグの記置が容易
となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対
し本発明を適用可能となる。
燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上のシリンダヘッ
ド部分を凹ませて、燃焼室を形成する凹部を設けること
を特徴とする。請求項４に係る発明によると、前記請求
項３に係る発明と同様の効果が得られると共に、シリン
ダヘッドにおける燃料噴射弁と点火プラグの記置が容易
となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対
し本発明を適用可能となる。
【００１３】また、請求項５に係る発明は、前記第２の
燃料噴射の燃料噴射量がエンジン負荷によらずほぼ一定
となるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けること
を特徴とする。請求項５に係る発明によると、第２の燃
料噴射の燃料噴射量がエンジン負荷によらずほぼ一定と
なるように噴射を行わせることで、エンジン負荷によら
ず安定した火花点火を行うことが可能となる、その結果
広い範囲のエンジン負荷において安定した希薄燃焼運転
が可能となる。
燃料噴射の燃料噴射量がエンジン負荷によらずほぼ一定
となるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けること
を特徴とする。請求項５に係る発明によると、第２の燃
料噴射の燃料噴射量がエンジン負荷によらずほぼ一定と
なるように噴射を行わせることで、エンジン負荷によら
ず安定した火花点火を行うことが可能となる、その結果
広い範囲のエンジン負荷において安定した希薄燃焼運転
が可能となる。
【００１４】また、請求項６に係る発明は、前記第１の
燃料噴射の燃料噴射時期がエンジン負荷上昇に応じて進
められるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けるこ
とを特徴とする。請求項６に係る発明によると、第１の
燃料噴射の燃料噴射時期がエンジン負荷上昇に応じて進
められるように噴射を行わせることで、主燃焼用燃料噴
射量増大に伴い混合気を燃焼室内のより広い範囲に分散
させ、主燃焼に関わる混合気の濃度を適正に保つことが
できる。その結果、スモーク、ＮＯｘの発生や、不完全
燃焼を回避でき、広範なエンジン負荷範囲での希薄燃焼
運転が可能となる。
燃料噴射の燃料噴射時期がエンジン負荷上昇に応じて進
められるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けるこ
とを特徴とする。請求項６に係る発明によると、第１の
燃料噴射の燃料噴射時期がエンジン負荷上昇に応じて進
められるように噴射を行わせることで、主燃焼用燃料噴
射量増大に伴い混合気を燃焼室内のより広い範囲に分散
させ、主燃焼に関わる混合気の濃度を適正に保つことが
できる。その結果、スモーク、ＮＯｘの発生や、不完全
燃焼を回避でき、広範なエンジン負荷範囲での希薄燃焼
運転が可能となる。
【００１５】また、請求項７に係る発明は、前記第１の
燃料噴射と第２の燃料噴射とを共通の燃料噴射弁で行
い、前記第２の燃料噴射における噴霧角が前記第１の燃
料噴射における噴霧角より小となるよう各燃料噴射の噴
射期間を設定することを特徴とする。請求項７に係る発
明によると、第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とを共通
の燃料噴射弁で行い、前記第２の燃料噴射における噴霧
角が前記第１の燃料噴射における噴霧角より小となるよ
う各燃料噴射の噴射期間を設定することによって、前記
第２の燃料噴射における噴霧角を前記第１の燃料噴射に
おける噴霧角より小とすることにより、低コストかつコ
ンパクトな構成とすることができる。
燃料噴射と第２の燃料噴射とを共通の燃料噴射弁で行
い、前記第２の燃料噴射における噴霧角が前記第１の燃
料噴射における噴霧角より小となるよう各燃料噴射の噴
射期間を設定することを特徴とする。請求項７に係る発
明によると、第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とを共通
の燃料噴射弁で行い、前記第２の燃料噴射における噴霧
角が前記第１の燃料噴射における噴霧角より小となるよ
う各燃料噴射の噴射期間を設定することによって、前記
第２の燃料噴射における噴霧角を前記第１の燃料噴射に
おける噴霧角より小とすることにより、低コストかつコ
ンパクトな構成とすることができる。
【００１６】また、請求項８に係る発明は、前記燃料噴
射弁がスワール式噴射弁であることを特徴とする。請求
項８に係る発明によると、燃料噴射弁にスワール式噴射
弁を用いることで、第１の燃料噴射と、第２の燃料噴射
とにおいて噴射期間を変化させることで、噴射特性が大
幅に異なる噴霧が形成可能であり、主燃焼に関わる混合
気の濃度と、火花点火に関わる混合気の濃度とを、両立
して適正に保つことが可能となる。その結果、スモー
ク、ＮＯｘの発生や、不完全燃焼を回避でき、広範なエ
ンジン負荷範囲での希薄燃焼運転が可能となるまた、請
求項９に係る発明は、前記燃料噴射弁が多噴孔式噴射弁
であり、リフト量により異なる噴孔を主として、それぞ
れ第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とが行われることを
特徴とする。
射弁がスワール式噴射弁であることを特徴とする。請求
項８に係る発明によると、燃料噴射弁にスワール式噴射
弁を用いることで、第１の燃料噴射と、第２の燃料噴射
とにおいて噴射期間を変化させることで、噴射特性が大
幅に異なる噴霧が形成可能であり、主燃焼に関わる混合
気の濃度と、火花点火に関わる混合気の濃度とを、両立
して適正に保つことが可能となる。その結果、スモー
ク、ＮＯｘの発生や、不完全燃焼を回避でき、広範なエ
ンジン負荷範囲での希薄燃焼運転が可能となるまた、請
求項９に係る発明は、前記燃料噴射弁が多噴孔式噴射弁
であり、リフト量により異なる噴孔を主として、それぞ
れ第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とが行われることを
特徴とする。
【００１７】請求項９に係る発明によると、シリンダヘ
ッドにおける燃料噴射弁と点火プラグの配置が容易とな
り、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対し本
発明を適用可能となる。
ッドにおける燃料噴射弁と点火プラグの配置が容易とな
り、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対し本
発明を適用可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を自動車用ガソリ
ンエンジンに適用した筒内直噴式エンジンの実施形態
を、図面に基づいて説明する。図１は、同上筒内直噴式
エンジンの第１実施形態の構成を示すシステム図であ
る。
ンエンジンに適用した筒内直噴式エンジンの実施形態
を、図面に基づいて説明する。図１は、同上筒内直噴式
エンジンの第１実施形態の構成を示すシステム図であ
る。
【００１９】シリンダ１、シリンダヘッド２及びピスト
ン３により画成される燃焼室４には、図示しないスロッ
トル弁の制御を受けた空気が、吸気通路を構成する吸気
マニホールド５及び吸気ポート６より、吸気弁７の開時
に吸入される。シリンダヘッド２には、燃焼室４の上側
の略中心部に位置させて、燃焼室４内に直接燃料を噴射
するようにスワール式燃料噴射弁８が取り付けられると
共に、火花点火用の点火プラグ９が燃料噴射弁８の２回
目の燃料噴射（第2の燃料噴射）による燃料噴霧の噴霧
中心軸上に、そのギャップが位置するよう取り付けられ
ている。
ン３により画成される燃焼室４には、図示しないスロッ
トル弁の制御を受けた空気が、吸気通路を構成する吸気
マニホールド５及び吸気ポート６より、吸気弁７の開時
に吸入される。シリンダヘッド２には、燃焼室４の上側
の略中心部に位置させて、燃焼室４内に直接燃料を噴射
するようにスワール式燃料噴射弁８が取り付けられると
共に、火花点火用の点火プラグ９が燃料噴射弁８の２回
目の燃料噴射（第2の燃料噴射）による燃料噴霧の噴霧
中心軸上に、そのギャップが位置するよう取り付けられ
ている。
【００２０】また、ピストン３上面の、ピストン上死点
位置での燃料噴射弁８の第２の燃料噴射による燃料噴霧
の噴霧中心軸上に、燃焼室４の一部を形成する凹部３ａ
が設けられる。燃焼後の排気は、排気弁１０の開時に、
排気通路を構成する排気ポート１１及び排気マニホール
ド１２より排出される。
位置での燃料噴射弁８の第２の燃料噴射による燃料噴霧
の噴霧中心軸上に、燃焼室４の一部を形成する凹部３ａ
が設けられる。燃焼後の排気は、排気弁１０の開時に、
排気通路を構成する排気ポート１１及び排気マニホール
ド１２より排出される。
【００２１】燃焼制御用の電子制御装置（エンジンコン
トロールユニット；以下ＥＣＵという）２０は、マイク
ロコンピュータを内蔵しており、これには、クランク角
センサ（図示せず）からのクランク角信号（これにより
エンジン回転速度Ｎを検出可能）、アクセル開度センサ
（図示せず）からのアクセル開度信号（これによりエン
ジン負荷Ｔを検出可能）が入力され、更に、エアフロー
メータ（図示せず）からの吸入空気量信号、吸気温セン
サ（図示せず）からの吸気温度信号、排気温センサ（図
示せず）からの排気温信号等も入力されている。
トロールユニット；以下ＥＣＵという）２０は、マイク
ロコンピュータを内蔵しており、これには、クランク角
センサ（図示せず）からのクランク角信号（これにより
エンジン回転速度Ｎを検出可能）、アクセル開度センサ
（図示せず）からのアクセル開度信号（これによりエン
ジン負荷Ｔを検出可能）が入力され、更に、エアフロー
メータ（図示せず）からの吸入空気量信号、吸気温セン
サ（図示せず）からの吸気温度信号、排気温センサ（図
示せず）からの排気温信号等も入力されている。
【００２２】ＥＣＵ２０は、これらの入力信号に基づい
て、燃料噴射装置８、点火プラグ９の作動を制御する。
特に、このエンジンでは、運転条件に応じた燃焼制御を
行うため、ＥＣＵ２０は運転条件に応じて火花点火燃焼
と圧縮自己着火燃焼（火花点火圧縮自己着火燃焼）との
いずれの燃焼形態で運転を行うかを判定する燃焼形態判
断部２１を備えると共に、その判定結果に従って燃焼パ
ラメータを各燃焼形態にて最適となるように制御する燃
料噴射量制御部２２、燃料噴射時期制御部２３、点火時
期制御部２４を備えている。但し、これらはマイクロコ
ンピュータのプログラムとして実現される。
て、燃料噴射装置８、点火プラグ９の作動を制御する。
特に、このエンジンでは、運転条件に応じた燃焼制御を
行うため、ＥＣＵ２０は運転条件に応じて火花点火燃焼
と圧縮自己着火燃焼（火花点火圧縮自己着火燃焼）との
いずれの燃焼形態で運転を行うかを判定する燃焼形態判
断部２１を備えると共に、その判定結果に従って燃焼パ
ラメータを各燃焼形態にて最適となるように制御する燃
料噴射量制御部２２、燃料噴射時期制御部２３、点火時
期制御部２４を備えている。但し、これらはマイクロコ
ンピュータのプログラムとして実現される。
【００２３】次に、本実施形態での混合気形成について
説明する。一般に、間欠的にスワール式燃料噴射弁から
噴射される噴霧は、図２に示すように、噴射開始初期の
噴霧角が小さく噴霧速度が大きいいわゆる初期噴霧と、
それに引き続く噴霧角が大きく噴霧速度が小さい主噴霧
と、により形成される。本実施形態では、図３のタイム
チャートに示すように、負荷に応じた要求燃料噴射量
を、少なくとも１回の圧縮行程中の燃料噴射と、該燃料
噴射開始以前に終了する燃料噴射とを含む１サイクル中
に２回の燃料噴射により分割して噴射すると共に、第１
の燃料噴射（第１の燃料噴射）に対し、２回目の燃料噴
射（第２の燃料噴射）を、短い噴射期間として、燃料噴
射弁８の特性により決定される概略最短開弁期間τ１で
行う。こうして、第２の燃料噴射を、第１の燃料噴射に
対し、噴霧角が小、噴霧速度が大となるようにする。
説明する。一般に、間欠的にスワール式燃料噴射弁から
噴射される噴霧は、図２に示すように、噴射開始初期の
噴霧角が小さく噴霧速度が大きいいわゆる初期噴霧と、
それに引き続く噴霧角が大きく噴霧速度が小さい主噴霧
と、により形成される。本実施形態では、図３のタイム
チャートに示すように、負荷に応じた要求燃料噴射量
を、少なくとも１回の圧縮行程中の燃料噴射と、該燃料
噴射開始以前に終了する燃料噴射とを含む１サイクル中
に２回の燃料噴射により分割して噴射すると共に、第１
の燃料噴射（第１の燃料噴射）に対し、２回目の燃料噴
射（第２の燃料噴射）を、短い噴射期間として、燃料噴
射弁８の特性により決定される概略最短開弁期間τ１で
行う。こうして、第２の燃料噴射を、第１の燃料噴射に
対し、噴霧角が小、噴霧速度が大となるようにする。
【００２４】したがって、第１の燃料噴射は、噴射開始
初期を除き、噴霧角が大、噴霧速度が小となり、第２の
燃料噴射は噴霧角が小、噴霧速度が大となるので、図４
に示すように、第１の燃料噴射により噴射された噴霧角
が大きく噴霧速度の低いいわゆる主噴霧は、燃焼室４の
比較的広い範囲に主たる燃焼に関わる適度に希薄な混合
気を形成し、第２の燃料噴射により噴射された噴霧角が
小さく噴霧速度の高いいわゆる初期噴霧は、火花点火に
関わる理論空然比付近の必要最小量の混合気を形成す
る。
初期を除き、噴霧角が大、噴霧速度が小となり、第２の
燃料噴射は噴霧角が小、噴霧速度が大となるので、図４
に示すように、第１の燃料噴射により噴射された噴霧角
が大きく噴霧速度の低いいわゆる主噴霧は、燃焼室４の
比較的広い範囲に主たる燃焼に関わる適度に希薄な混合
気を形成し、第２の燃料噴射により噴射された噴霧角が
小さく噴霧速度の高いいわゆる初期噴霧は、火花点火に
関わる理論空然比付近の必要最小量の混合気を形成す
る。
【００２５】そして、第２の燃料噴射により噴射された
火花点火に関わる混合気は、ピストン３上面の、ピスト
ン上死点位置でのこの噴霧の中心軸上に設けられた凹部
３ａ内に保持され、この噴霧中心軸上に、そのギャップ
が位置するよう取り付けられている点火プラグ９により
点火される。このように、噴射を行うことで、主燃焼に
関わる混合気の濃度と、火花点火に関わる混合気の濃度
とを、両立して適正に保つことができ、スモーク、ＮＯ
ｘの発生や、不完全燃焼を回避しつつ、安定した火花点
火を得、広範な運転領域において希薄燃焼を実現するこ
とができる。
火花点火に関わる混合気は、ピストン３上面の、ピスト
ン上死点位置でのこの噴霧の中心軸上に設けられた凹部
３ａ内に保持され、この噴霧中心軸上に、そのギャップ
が位置するよう取り付けられている点火プラグ９により
点火される。このように、噴射を行うことで、主燃焼に
関わる混合気の濃度と、火花点火に関わる混合気の濃度
とを、両立して適正に保つことができ、スモーク、ＮＯ
ｘの発生や、不完全燃焼を回避しつつ、安定した火花点
火を得、広範な運転領域において希薄燃焼を実現するこ
とができる。
【００２６】次に、本実施形態での燃焼制御について説
明する。前記構成のもと、本実施形態では、エンジン回
転速度、負荷の運転条件に応じて、火花点火燃焼と圧縮
自己着火燃焼とを切換可能となっており、図５に示すよ
うに、エンジン回転速度Ｎと負荷Ｔとによる特定の運転
領域（低中回転、低中負荷領域）において圧縮自己着火
燃焼を行い、それ以外の運転領域においては火花点火燃
焼を行う。
明する。前記構成のもと、本実施形態では、エンジン回
転速度、負荷の運転条件に応じて、火花点火燃焼と圧縮
自己着火燃焼とを切換可能となっており、図５に示すよ
うに、エンジン回転速度Ｎと負荷Ｔとによる特定の運転
領域（低中回転、低中負荷領域）において圧縮自己着火
燃焼を行い、それ以外の運転領域においては火花点火燃
焼を行う。
【００２７】圧縮自己着火燃焼においては、圧縮行程中
の燃料噴射（２回目の燃料噴射）と、該燃料噴射開始以
前に終了する燃料噴射（１回目の燃料噴射）とを含む１
サイクル中に２回の燃料噴射を行い、第２の燃料噴射に
より生成される混合気に火花点火することで１段目の燃
焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇
により周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の
燃焼を行う。
の燃料噴射（２回目の燃料噴射）と、該燃料噴射開始以
前に終了する燃料噴射（１回目の燃料噴射）とを含む１
サイクル中に２回の燃料噴射を行い、第２の燃料噴射に
より生成される混合気に火花点火することで１段目の燃
焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇
により周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の
燃焼を行う。
【００２８】図６は、圧縮自己着火燃焼時のクランク角
度に対する筒内圧力の変化の例を示す。図中の１回目の
筒内圧ピークが１段目の燃焼（火花点火燃焼）に対応
し、２回目の筒内圧ピークが２段目の燃焼（圧縮自己着
火燃焼）に対応する。そして、エンジン運転条件に応じ
て、適切な燃焼時期（２段目の燃焼の開始時期）が得ら
れるように、第２の燃料噴射における燃料噴射量（以下
第２の燃料噴射量という）、第１の燃料噴射における燃
料噴射時期（以下第１の燃料噴射時期という）のうち少
なくとも１つを以下のように制御する。
度に対する筒内圧力の変化の例を示す。図中の１回目の
筒内圧ピークが１段目の燃焼（火花点火燃焼）に対応
し、２回目の筒内圧ピークが２段目の燃焼（圧縮自己着
火燃焼）に対応する。そして、エンジン運転条件に応じ
て、適切な燃焼時期（２段目の燃焼の開始時期）が得ら
れるように、第２の燃料噴射における燃料噴射量（以下
第２の燃料噴射量という）、第１の燃料噴射における燃
料噴射時期（以下第１の燃料噴射時期という）のうち少
なくとも１つを以下のように制御する。
【００２９】図７に、エンジン負荷Ｔによる第２の燃料
噴射量の特性を示す。前述のように、第２の燃料噴射は
燃料噴射弁８の特性により決定される概略最短開弁期間
（図２のτ１）で行なわれ、第２の燃料噴射量はエンジ
ン負荷によらずほぼ一定となるよう制御される。このよ
うにエンジン負荷によらずほぼ一定量の火花点火用混合
気を形成することで、エンジン負荷によらず安定した火
花点火が可能となる。
噴射量の特性を示す。前述のように、第２の燃料噴射は
燃料噴射弁８の特性により決定される概略最短開弁期間
（図２のτ１）で行なわれ、第２の燃料噴射量はエンジ
ン負荷によらずほぼ一定となるよう制御される。このよ
うにエンジン負荷によらずほぼ一定量の火花点火用混合
気を形成することで、エンジン負荷によらず安定した火
花点火が可能となる。
【００３０】図８に、エンジン負荷Ｔに対する第１の燃
料噴射時期ＩＴ１の特性を示す。該第１の燃料噴射時期
ＩＴ１を、エンジン負荷上昇、すなわち主燃焼用燃料噴
射量増大に伴い進ませるよう制御することで、混合気を
燃焼室４内のより広い範囲に分散させ、主燃焼に関わる
混合気の濃度を適正に保ち、スモーク、ＮＯｘの発生
や、不完全燃焼を回避することができる。
料噴射時期ＩＴ１の特性を示す。該第１の燃料噴射時期
ＩＴ１を、エンジン負荷上昇、すなわち主燃焼用燃料噴
射量増大に伴い進ませるよう制御することで、混合気を
燃焼室４内のより広い範囲に分散させ、主燃焼に関わる
混合気の濃度を適正に保ち、スモーク、ＮＯｘの発生
や、不完全燃焼を回避することができる。
【００３１】以上に基づいて行われる本実施形態での燃
焼制御の流れをフローチャートにより説明する。図９は
燃焼制御ルーチンのフローチャートであり、所定時間毎
又は所定クランク角毎に実行される。Ｓ１０１では、エ
ンジン回転速度Ｎ、負荷Ｔを検出する。
焼制御の流れをフローチャートにより説明する。図９は
燃焼制御ルーチンのフローチャートであり、所定時間毎
又は所定クランク角毎に実行される。Ｓ１０１では、エ
ンジン回転速度Ｎ、負荷Ｔを検出する。
【００３２】Ｓ１０２では、図５のマップに基づき、エ
ンジン回転速度Ｎと負荷Ｔとから、火花点火燃焼運転領
域であるか、圧縮自己着火燃焼領域であるか、燃焼形態
を判断する。火花点火燃焼を行うと判断された場合は、
Ｓ１０３に進み、通常の火花点火燃焼の制御を行う。一
方、圧縮自己着火燃焼を行うと判断された場合は、Ｓ１
０４〜Ｓ１０７に示す圧縮自己着火燃焼の制御を行う。
以下、この圧縮自己着火燃焼の制御について説明する。
ンジン回転速度Ｎと負荷Ｔとから、火花点火燃焼運転領
域であるか、圧縮自己着火燃焼領域であるか、燃焼形態
を判断する。火花点火燃焼を行うと判断された場合は、
Ｓ１０３に進み、通常の火花点火燃焼の制御を行う。一
方、圧縮自己着火燃焼を行うと判断された場合は、Ｓ１
０４〜Ｓ１０７に示す圧縮自己着火燃焼の制御を行う。
以下、この圧縮自己着火燃焼の制御について説明する。
【００３３】Ｓ１０４では、図７のマップを用いて、第
１の燃料噴射における燃料噴射量（以下第１の燃料噴射
量という）ｑ１、第２の燃料噴射量ｑ２を算出する。詳
しくは、まず、図７のマップに基づき、負荷Ｔから全噴
射量ｑに対する第２の燃料噴射量割合Ｍを算出するここ
で、第２の燃料噴射量割合Ｍは、エンジン負荷Ｔによら
ずほぼ一定に設定される。そして、第１の燃料噴射量ｑ
１＝全噴射量ｑ×（１−Ｍ）、第２の燃料噴射量ｑ２＝
全噴射量ｑ×Ｍとして、算出する。尚、全噴射量ｑは吸
入空気量、エンジン回転速度、目標空燃比等から周知の
方法で算出される。
１の燃料噴射における燃料噴射量（以下第１の燃料噴射
量という）ｑ１、第２の燃料噴射量ｑ２を算出する。詳
しくは、まず、図７のマップに基づき、負荷Ｔから全噴
射量ｑに対する第２の燃料噴射量割合Ｍを算出するここ
で、第２の燃料噴射量割合Ｍは、エンジン負荷Ｔによら
ずほぼ一定に設定される。そして、第１の燃料噴射量ｑ
１＝全噴射量ｑ×（１−Ｍ）、第２の燃料噴射量ｑ２＝
全噴射量ｑ×Ｍとして、算出する。尚、全噴射量ｑは吸
入空気量、エンジン回転速度、目標空燃比等から周知の
方法で算出される。
【００３４】Ｓ１０５では、図８のマップを用いて、第
１の燃料噴射時期ＩＴ１を算出する。ここで、第１の燃
料噴射時期ＩＴ１は、エンジン負荷上昇に伴って進ませ
るよう設定される。Ｓ１０６では、第２の燃料噴射にお
ける燃料噴射時期（以下第２の燃料噴射時期という）Ｉ
Ｔ２を算出する。ここで、第２の燃料噴射時期ＩＴ２
は、エンジン回転速度Ｎ、負荷Ｔからマップに基づき算
出されるよう設定してよい。
１の燃料噴射時期ＩＴ１を算出する。ここで、第１の燃
料噴射時期ＩＴ１は、エンジン負荷上昇に伴って進ませ
るよう設定される。Ｓ１０６では、第２の燃料噴射にお
ける燃料噴射時期（以下第２の燃料噴射時期という）Ｉ
Ｔ２を算出する。ここで、第２の燃料噴射時期ＩＴ２
は、エンジン回転速度Ｎ、負荷Ｔからマップに基づき算
出されるよう設定してよい。
【００３５】Ｓ１０７では、点火時期ＩＧＴを算出す
る。ここで、点火時期ＩＧＴは、エンジン回転速度Ｎ、
負荷Ｔからマップに基づき算出されるよう設定してよ
い。このように制御することで、エンジン回転速度Ｎ及
び負荷Ｔに応じた最適な時期に燃焼を行わせることがで
きる。ここで、Ｓ１０４〜Ｓ１０７の部分が圧縮自己着
火燃焼時にエンジン回転速度Ｎ及び負荷Ｔに応じて２段
目の燃焼（圧縮自己着火燃焼）の開始時期を制御する手
段に相当する。
る。ここで、点火時期ＩＧＴは、エンジン回転速度Ｎ、
負荷Ｔからマップに基づき算出されるよう設定してよ
い。このように制御することで、エンジン回転速度Ｎ及
び負荷Ｔに応じた最適な時期に燃焼を行わせることがで
きる。ここで、Ｓ１０４〜Ｓ１０７の部分が圧縮自己着
火燃焼時にエンジン回転速度Ｎ及び負荷Ｔに応じて２段
目の燃焼（圧縮自己着火燃焼）の開始時期を制御する手
段に相当する。
【００３６】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図１０は、本発明に係る筒内直噴式エンジンの第
２実施形態の構成を示すシステム図である。第２の実施
形態（図１０）の構成は第１の実施形態（図１）の構成
に対して、シリンダヘッド２の形状、燃料噴射弁８及び
点火プラグ９の配置が異なる。すなわち、図１における
シリンダヘッド２の燃焼室４上側の略中心部に、燃焼室
４の一部を構成する凹部４ａを設ける。それに応じ、シ
リンダヘッド２の凹部４ａの上側に、燃焼室４内に直接
燃料を噴射するスワール式燃料噴射弁８を、燃焼室４の
凹部４ａに臨み、点火プラグ９が燃料噴射弁８の第２の
燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上にそのギャップ
が位置するよう取り付けられている。
する。図１０は、本発明に係る筒内直噴式エンジンの第
２実施形態の構成を示すシステム図である。第２の実施
形態（図１０）の構成は第１の実施形態（図１）の構成
に対して、シリンダヘッド２の形状、燃料噴射弁８及び
点火プラグ９の配置が異なる。すなわち、図１における
シリンダヘッド２の燃焼室４上側の略中心部に、燃焼室
４の一部を構成する凹部４ａを設ける。それに応じ、シ
リンダヘッド２の凹部４ａの上側に、燃焼室４内に直接
燃料を噴射するスワール式燃料噴射弁８を、燃焼室４の
凹部４ａに臨み、点火プラグ９が燃料噴射弁８の第２の
燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上にそのギャップ
が位置するよう取り付けられている。
【００３７】このように構成することで、シリンダヘッ
ド２における燃料噴射弁８と点火プラグ９の記置が容易
となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対
し本発明を適用可能となる。次に、本発明の第３実施形
態について説明する。図１１は、本発明に係る筒内直噴
式エンジンの第３実施形態の構成を示すシステム図であ
る。
ド２における燃料噴射弁８と点火プラグ９の記置が容易
となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対
し本発明を適用可能となる。次に、本発明の第３実施形
態について説明する。図１１は、本発明に係る筒内直噴
式エンジンの第３実施形態の構成を示すシステム図であ
る。
【００３８】第３の実施形態（図１１）の構成は第１の
実施形態（図１）の構成に対して、燃料噴射弁８の配置
が異なる。すなわち、燃料墳射弁８が、燃焼室４の周辺
部における吸気ポート６の下寄りの位置から、燃焼室４
の中心部を指向して、燃焼室４内に直接燃料を噴射する
ように、シリンダヘッド２に取り付けられている。この
ように構成することで、シリンダヘッド２における燃料
噴射弁８と点火プラグ９の配置が容易となり、特にシリ
ンダボア径の小さい小型エンジンに対し本発明を適用可
能となる。
実施形態（図１）の構成に対して、燃料噴射弁８の配置
が異なる。すなわち、燃料墳射弁８が、燃焼室４の周辺
部における吸気ポート６の下寄りの位置から、燃焼室４
の中心部を指向して、燃焼室４内に直接燃料を噴射する
ように、シリンダヘッド２に取り付けられている。この
ように構成することで、シリンダヘッド２における燃料
噴射弁８と点火プラグ９の配置が容易となり、特にシリ
ンダボア径の小さい小型エンジンに対し本発明を適用可
能となる。
【００３９】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。図１２は、本発明に係る筒内直噴式エンジンの第
４実施形態の構成を示すシステム図である。第４の実施
形態（図１２）の構成は第１の実施形態（図１）の構成
に対して、燃料噴射弁として多噴孔式噴射弁８が設けら
れている点が異なる。ここで、この多噴孔式噴射弁８は
リフト量により異なる噴孔から主たる燃料噴射を行うよ
う構成される。すなわち、第１の燃料噴射においては、
図１３に示すように、針弁１３のリフト量を大とするこ
とで、主に主噴孔１４から燃焼室の比較的広い範囲に主
燃焼に関わる適度に希薄な混合気を形成する。そして、
第２の燃料噴射においては、図１４に示すように、針弁
１３のリフト量を小とすることで、主に副噴孔１５から
火花点火に関わる理論空燃比付近の必要最小量の混合気
を形成する。点火プラグ９はこの第２の燃料噴射による
燃料噴霧の噴霧中心軸上にそのギャップが位置するよう
取り付けられる。
する。図１２は、本発明に係る筒内直噴式エンジンの第
４実施形態の構成を示すシステム図である。第４の実施
形態（図１２）の構成は第１の実施形態（図１）の構成
に対して、燃料噴射弁として多噴孔式噴射弁８が設けら
れている点が異なる。ここで、この多噴孔式噴射弁８は
リフト量により異なる噴孔から主たる燃料噴射を行うよ
う構成される。すなわち、第１の燃料噴射においては、
図１３に示すように、針弁１３のリフト量を大とするこ
とで、主に主噴孔１４から燃焼室の比較的広い範囲に主
燃焼に関わる適度に希薄な混合気を形成する。そして、
第２の燃料噴射においては、図１４に示すように、針弁
１３のリフト量を小とすることで、主に副噴孔１５から
火花点火に関わる理論空燃比付近の必要最小量の混合気
を形成する。点火プラグ９はこの第２の燃料噴射による
燃料噴霧の噴霧中心軸上にそのギャップが位置するよう
取り付けられる。
【００４０】このように構成することで、シリンダヘッ
ド２における燃料噴射弁８と点火プラグ９の配置が容易
となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対
し本発明を適用可能となる。尚、以上には、本発明を第
２の燃料噴射により生成される混合気に火花点火するこ
とで１段目の燃僥を行い、１段目の燃焼による燃焼室内
の温度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火する
ことで２段目の燃焼を行う筒内直噴式エンジンに適用し
た実施形態について説明したが、点火プラグ周囲の混合
気の火花点火燃焼に引き続き周囲の混合気が伝播燃焼を
行う筒内直噴式エンジンにも適用できる。
ド２における燃料噴射弁８と点火プラグ９の配置が容易
となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対
し本発明を適用可能となる。尚、以上には、本発明を第
２の燃料噴射により生成される混合気に火花点火するこ
とで１段目の燃僥を行い、１段目の燃焼による燃焼室内
の温度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火する
ことで２段目の燃焼を行う筒内直噴式エンジンに適用し
た実施形態について説明したが、点火プラグ周囲の混合
気の火花点火燃焼に引き続き周囲の混合気が伝播燃焼を
行う筒内直噴式エンジンにも適用できる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す内燃エンジンのシ
ステム図
ステム図
【図２】噴射開始からの時間と噴霧角度および噴霧速度
との関係を示す図
との関係を示す図
【図３】分割噴射のタイムチャートを示す図
【図４】分割噴射による混合気分布を模式的に示す図
【図5】圧覇自己着火燃焼を行う運転領域示す図
【図６】圧縮自己着火燃焼時の筒内圧力の変化を示す図
【図７】負荷に対する２回目の燃料噴射量の特性図
【図８】負荷に対する１回目の燃料噴射時期の特性図
【図９】第１実施形態での燃焼制御のフローチャート
【図１０】本発明の第２実施形態を示す筒内直噴式エン
ジンのシステム図
ジンのシステム図
【図１１】本発明の第３実施形態を示す筒内直噴式エン
ジンのシステム図
ジンのシステム図
【図１２】本発明の第４実施形態を示す筒内直噴式エン
ジンのシステム図
ジンのシステム図
【図１３】本発明の第４実施形態における燃料噴射弁の
針弁リフト量が大きい時の噴霧形態を示す図
針弁リフト量が大きい時の噴霧形態を示す図
【図１４】本発明の第４実施形態における燃料噴射弁の
針弁リフト量が小さい時の噴霧形態を示す図
針弁リフト量が小さい時の噴霧形態を示す図
１ シリンダ
２ シリンダヘッド
３ ピストン
３ａ 凹部
４ 燃焼室
４ａ 凹部
５ 吸気マニホールド
６ 吸気ポート
７ 吸気弁
８ 燃料噴射弁
９ 点火プラグ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０Ａ
３３５ ３３５
41/04 ３３０ 41/04 ３３０Ｃ
３３５ ３３５Ｂ
41/34 41/34 Ｅ
Ｆ
Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｄ
Ｊ
3/26 3/26 Ａ
Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３１０Ｚ
３２０ ３２０Ｚ
３６０ ３６０Ｊ
Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１Ａ
(72)発明者 漆原 友則
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
(72)発明者 新井 真治
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
Ｆターム(参考） 3G019 AA07 AA08 AA09 AB03 AC06
KA12
3G023 AA02 AA04 AA05 AB06 AC05
AD02 AD03 AD29 AG01 AG02
AG05
3G024 AA04 DA01 DA02
3G066 AA02 AA04 AB02 BA24 BA25
CC26 CC32 CC34 CC41 CC48
DB06 DC01 DC09
3G301 HA01 HA04 HA15 JA02 JA21
JA24 JA25 KA06 LB04 MA11
MA18 NC02 PA17A PE01A
Claims (9)
- 【請求項１】燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
と、点火プラグとを備え、燃焼室内に比較的希薄な混合
気を形成する第１の燃料噴射と、前記点火プラグの周囲
に比較的濃い混合気を形成する第２の燃料噴射とを行う
ようにした筒内直噴式エンジンにおいて、 前記燃料噴射弁の噴霧中心軸上に前記点火プラグの放電
ギャップが位置するよう前記燃料噴射弁と前記点火プラ
グの配置を設定すると共に、 前記第２の燃料噴射における噴霧角を、前記第１の燃料
噴射における噴霧角より小とすることを特徴とする筒内
直噴式エンジン。 - 【請求項２】前記第２の燃料噴射により生成される混合
気に火花点火することで１段目の燃焼を行い、１段目の
燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇により周囲の混合気
が圧縮自着火することで２段目の燃焼を行う運転形態を
持つことを特徴とする請求項１に記載の筒内直噴式エン
ジン。 - 【請求項３】ピストン上面の、ピストン上死点位置での
前記第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に、
燃焼室を形成する凹部を設けることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の筒内直噴式エンジン。 - 【請求項４】前記第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧
中心軸上のシリンダヘッド部分を凹ませて、燃焼室を形
成する凹部を設けることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載の筒内直噴式エンジン。 - 【請求項５】前記第２の燃料噴射の燃料噴射量がエンジ
ン負荷によらずほぼ一定となるように噴射を行わせる噴
射制御手段を設けることを特徴とする請求項１〜請求項
４のいずれか１つに記載の筒内直噴式エンジン。 - 【請求項６】前記第１の燃料噴射の燃料噴射時期がエン
ジン負荷上昇に応じて進められるように噴射を行わせる
噴射制御手段を設けることを特徴とする請求項１〜請求
項５のいずれか１つに記載の筒内直噴式エンジン。 - 【請求項７】前記第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とを
共通の燃料噴射弁で行い、前記第２の燃料噴射における
噴霧角が前記第１の燃料噴射における噴霧角より小とな
るよう各燃料噴射の噴射期間を設定することを特徴とす
る請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の筒内直噴
式エンジン。 - 【請求項８】前記燃料噴射弁がスワール式噴射弁である
ことを特徴とする請求項７に記載の筒内直噴式エンジ
ン。 - 【請求項９】前記燃料噴射弁が多噴孔式噴射弁であり、
リフト量により異なる噴孔を主として、それぞれ第１の
燃料噴射と第２の燃料噴射とが行われることを特徴とす
る請求項７に記載の筒内直噴式エンジン。
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