JP2005098117A - 火花点火式直噴エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】均一燃焼時における着火性を確保しつつ、空気利用率向上による均一化促進と、吸気冷却によるトルク向上効果とを可能にすることにある。
【解決手段】燃焼室６内に配設される点火プラグ１６と、燃焼室６周縁に先端部が斜め下方に指向するように配設される燃料噴射弁１８とを備えたものにおいて、燃料噴射弁１８には、少なくとも当該燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、軸心が点火プラグ１６の電極Ｅ近傍に指向する電極側噴口と、吸気バルブ１２が最大にリフトする吸気行程中期のピストン位置において、平面視においてピストン上面を扇状に三等分以上とした各等分面積エリアに対し、燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見た時、軸心が当該等分面積エリア内にそれぞれ指向する三つ以上のピストン側噴口とが備えられるよう構成してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、火花点火式直噴エンジンに関し、特に、複数の噴口を有する燃料噴射弁を備えた火花点火式直噴エンジンに関する。

従来、点火プラグを備えるとともに、燃料を燃焼室内に直接供給するインジェクタを備え、成層燃焼を行うことによって燃費改善を図るようにして火花点火式直噴エンジンが知られている。
この種のエンジンでは、燃料の拡散を抑えつつも気化、霧化を促進し、かつ点火プラグの電極近傍に着火可能な適度の空燃比の混合気が偏在する状態を確保することが要求される。
このような技術としては、例えば、下記特許文献１に開示されるように、燃料を直接点火プラグの電極に噴射するとともに、噴霧の下方又は側方近傍に気流を生成して、噴霧の広がりを抑える技術が知られている。
特開２００１−２４８４４３号公報

ところが、上記特許文献１では、直接電極に向けて燃料を噴射するため、電極に燃料が液滴となって付着し易く、着火性が悪化するという問題がある。

ところで、インジェクタには、下記特許文献２に開示されるように、複数の噴口を有するインジェクタ（以下、マルチホール型インジェクタと称す）が知られている。
特開２００２−１３００８２号公報

そこで、本発明者等は鋭意研究の結果、このマルチホール型インジェクタを利用することによって、点火プラグの電極に対する燃料の付着を抑制しつつ、電極近傍に着火可能な適度の空燃比の混合気を集めることが可能になることを見出した。
つまり、直接電極に燃料を噴射するのではなく、電極を挟んでその周辺に燃料が偏在するように、複数の噴口を位置させることによって、燃料を複数の噴口から噴射されることによってその燃料の微粒化が図られ、しかも、各噴口から噴射された噴霧の分布中心が点火プラグの電極を避けた位置にあるため、燃料が液滴化して電極へ付着する量を減少することができるものである。

ところで、火花点火式直噴エンジンにおいては、上述した成層燃焼に加え、均一燃焼を行うよう構成されており、この均一燃焼時においては、成層燃焼時のように点火プラグの電極近傍に混合気を集めるのではなく燃焼室内全体に混合気を分散し、混合気の均一化を図る必要がある。
ところが、上述したマルチホール型インジョクタを使用した場合、成層燃焼時点火プラグの電極近傍に燃料噴霧が指向するように噴口が配置されるだけでは、均一燃焼時における着火性は確保できるものの、混合気を燃焼室内全体に十分に分散させることができないため、燃焼室内における空気利用率を高めることができず、均一化を十分に促進できない虞がある。
また、火花点火式直噴エンジンにおいては、燃焼室内に直接燃料を噴射することによって燃焼室内の空気を燃料によって冷却することが可能であり、その冷却によって空気充填効率（空気密度）を高めることができ、エンジントルクを向上することが可能である。
しかしながら、単に、燃焼室内に燃料を噴射するだけでは、燃焼室内の空気と燃料との接触が高率的に行われず、エンジントルクの向上を十分に図ることができない。
尚、このような問題は、成層燃焼を行わない均質燃焼のみ行う火花点火式直噴エンジンにおいても、同様に生じる。

本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、均一燃焼時における着火性を確保しつつ、空気利用率向上による均一化促進と、吸気冷却によるトルク向上とを可能とする火花点火式直噴エンジンを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。すなわち、本発明の第１の構成において、燃焼室内に配設される点火プラグと、上記燃焼室内の周縁に先端部が斜め下方に指向するように配設される燃料噴射弁とを備えた火花点火式直噴エンジンにおいて、
上記燃料噴射弁には、少なくとも当該燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、軸心が上記点火プラグの電極近傍に指向する電極側噴口と、
吸気バルブが最大にリフトする吸気行程中期のピストン位置において、平面視においてピストン上面を扇状に三等分以上とした各等分面積エリアに対し、燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見た時、軸心が当該等分面積エリア内にそれぞれ指向する三つ以上のピストン側噴口とが備えられるよう構成してある。
本発明の第１の構成によれば、点火プラグの電極に指向する電極側噴口から噴射される燃料によって、電極近傍に混合気を集めることができ、着火性を確保できる。
また、吸気行程中期のピストン位置において、燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見た時に、等分面積エリア内にそれぞれ指向する三つ以上のピストン側噴口が設けられるため、吸気流速が早く、かつ燃焼室内における噴射空間が比較的大きい吸気行程中期において、各等分面積エリア内に均等に燃料が噴射され、空気利用率を高めることができ、混合気を均一化できるとともに、燃焼室内全体の空気を燃料によって冷却することができ、エンジントルクを向上することができる。

本発明の第２の構成において、上記ピストン側噴口の内、上記電極側噴口から最も離れた最下方側に位置するピストン側噴口は、軸心がピストン下死点位置におけるピストン上面に指向するよう構成してある。
本発明の第２の構成によれば、ピストン側噴口の内、電極側噴口から最も離れた最下方側に位置するピストン側噴口が、ピストン下死点位置におけるピストン上面に指向されるため、燃料噴射弁直下方側の燃焼室内の空気に対しても燃料を噴射することができ、燃焼室全体内の空気利用率を高めることができ、混合気を均一化できるとともに、燃焼室内全体の空気を燃料によって冷却することができ、エンジントルクを向上することができる。

本発明の第３の構成において、上記電極側噴口は、上記点火プラグの電極の下方側空間に指向するように設定されるよう構成してある。
本発明の第３の構成によれば、電極側噴口は、直接電極に指向するのではなく、点火プラグの電極の下方側空間に指向するよう構成されるため、噴射された燃料の電極への付着を抑制しつつ、電極近傍に燃料を集めることができ、着火性を確保することができる。

本発明の第４の構成において、上記等分面積エリアは、燃料噴射弁側から燃料噴射弁先端側を見て、上下、左右の四等分エリアに設定されており、上記ピストン側噴口は、上記各四等分されたエリアに指向するよう設定されるよう構成してある。
本発明の第４の構成によれば、燃焼室内の上下、左右全体に均等に燃料を噴射することができるため、燃焼室内全体の空気を利用することができ、混合気を均一化できるとともに、燃焼室内全体の空気を燃料によって冷却することができ、エンジントルクを向上することができる。

本発明の第５の構成において、上記火花点火式直噴エンジンには二つの吸気バルブが備えられるとともに、上記燃料噴射弁の先端部は、上記二つの吸気バルブ間に配設されており、
上記ピストン側噴口は、上記燃料噴射弁の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見て、上記吸気両バルブの可動範囲外の空間に配置されるよう構成してある。
本発明の第５の構成によれば、ピストン側噴口から噴射された燃料噴霧の吸気弁への衝突を極力抑制しつつ、点火プラグの電極近傍に混合気を集めることができ、着火性を向上することができる。

本発明によれば、均一燃焼時における着火性を確保しつつ、空気利用率向上による均質化促進と、吸気冷却によるトルク向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る火花点火式直噴エンジン１の全体構成図を示す。
このエンジン１は、複数の気筒、例えば、４つの気筒２、２、２、２（図１では１つのみ開示）が直列に設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３上に配置されたシリンダヘッド４とを有しており、各気筒２内にはピストン５が上下方向に往復動可能に嵌挿されている。この各ピストン５とシリンダヘッド４との間の気筒２内には燃焼室６がそれぞれ区画それており、その燃焼室６は、図２に拡大して示すように、気筒２の天井部における略中央部からシリンダヘッド４の下端面付近まで延びる２つの傾斜面を形成することにより、互いに差し掛けられた屋根のような形状をなすいわゆるペントルーフ型燃焼室とされている。一方、ピストン５よりも下方のシリンダブロック３内にはクランク軸７が回転自在に支持されており、このクランク軸７とピストン５とはコネクティングロッド８を介して連結されている。

シリンダヘッド４には、図１、図２に示すように、吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ２つずつ（図１、図２では、いずれも１つのみ開示）形成されている。この２つの吸気ポート１０、１０は、その各一端が各気筒２天井部における傾斜面の一方から燃焼室６に開口され、その各他端側が燃焼室６から斜め上方に延びて、エンジン１の一側面（図１、図２中右側面）に互いに独立して開口されており、その各吸気ポート１０、１０の一端開口には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される吸気弁１２、１２が配置されている。（図１、図２では、いずれも１つのみ開示）２つの排気ポート１１、１１には、その各一端が各気筒２の天井部における傾斜面の他方から燃焼室６に開口され、その各他端側は、途中で１つに合流した後略水平に延びてエンジン１の他端面（図１、図２中左側面）に開口されており、その各排気ポート１１、１１の一端開口には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される排気弁１３、１３が配置されている。（図１、図２では、いずれも１つのみ開示）

エンジン１の一側面には、図１に示すように、各気筒２の吸気ポート１０、１０にそれぞれ連通する吸気通路３０が接続されている。この吸気通路３０は、エンジン１の燃焼室６に対してエアクリーナ（不図示）で濾過された吸気を供給するためのものであり、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン１に吸入される吸入空気量を検出するためのホットワイヤ式エアフローセンサ３１と、吸気通路２６を絞る電気式スロットル弁３２と、サージタンク３３とがそれぞれ配設されている。電気式スロットル弁３２は、アクセルペダル（不図示）に対し機械的に連結されておらず、図示しない電気式駆動モータにより駆動されて開閉されるようになっている。

また、サージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒２毎に分岐する独立通路とされていて、その各独立通路の下流端部がさらに２つに分岐してそれぞれ吸気ポート１０、１０に連通されている。

また、燃焼室６の上部には、４つの吸排気弁１２、１２、１３、１３に囲まれた燃焼室６の略中心に、点火プラグ１６が配設されている。この点火プラグ１６の先端の電極は、燃焼室６の天井部から所定距離だけ突出した位置にあり、その点火プラグ１６の基端部には点火回路１７が接続されており、各気筒２毎に所定のタイミングで点火プラグ１６に通電するようになっている。

また、燃焼室６の周縁部には、２つの吸気ポート１０、１０間で、その各吸気ポート１０、１０下方に燃料噴射弁１８が配設されている。この燃料噴射弁１８は、複数の噴口、具体的には八つの噴口を備えたマルチホール型燃料噴射弁であって、各噴口は、当該各噴口から噴射される燃料噴霧が後述するよう点火プラグ１６の電極近傍及びピストン５上方側に指向するよう、その燃料噴射弁１８の燃料噴射方向が設定されている。

燃料噴射弁１８の基端部には、全気筒２、２、２、２に共通の燃料分配管１９が接続されており、その燃料分配管１９は、燃料供給系２０から供給される高圧の燃料を各気筒２に分配供給するようになっている。この燃料供給系２０は、例えば、図３に示すように構成され、燃料分配管１９と燃料タンク２１とを連通する燃料通路２２の上流側から下流側に向かって、低圧燃料ポンプ２３、低圧レギュレータ２４、燃料フィルタ２５、高圧燃料ポンプ２６及び燃圧を調節可能とされる高圧レギュレータ２７が順に配設されており、高圧燃料ポンプ２６及び高圧レギュレータ２７は、リターン通路２９により燃料タンク２１側に接続されている。尚、符合２８は、燃料タンク２１側に戻す燃料の圧力状態を整える低圧レギュレータである。
また、高圧燃料ポンプ２６は、カム軸（不図示）の端部側に配設され、カム軸の回転に応じて駆動されるよう構成されている。

これにより、低圧燃料ポンプ２３により燃料タンク２１から吸い上げられた燃料は、低圧レギュレータ２４により調圧された後、燃料フィルタ２５を介して高圧燃料ポンプ２６に圧送される。そして、高圧燃料ポンプ２６によって昇圧した燃料の一部を高圧レギュレータ２７により流量調節しながらリターン通路２９によって燃料タンク２１側に戻すことで、燃料分配管１９へ供給する燃料の圧力状態を適正値、例えば、１２ＭＰａ〜２０ＭＰａに調整する。

一方、エンジンの他側面には、図１に示すように、燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路３６が接続されている。この排気通路３６の上流端部は、各気筒２毎に分岐して排気ポート１１に連通する排気マニホールド３７であり、この排気マニホールド３７の集合部には排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ２センサ３８が配設されている。このリニアＯ２センサ３８は排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出するために用いられるもので、理論空燃比を含む所定範囲において酸素濃度に対してリニアな出力が得られるようになっている。

また、排気マニホールド３７の集合部には、排気管３９の上流端が接続されており、その排気管３９には、上流側から下流側に向けて順に、三元触媒５４、ＮＯｘ吸収剤４０が接続されている。そのＮＯｘ吸収剤４０は、排気中の酸素濃度の高い雰囲気でＮＯｘを吸収する一方、酸素濃度の低下に伴い吸収したＮＯｘを放出し、その放出ＮＯｘを排気中のＨＣ、ＣＯ等により還元浄化するＮＯｘ吸収還元タイプのものとされている。

図１中、５０は、エンジンコントロールユニットであって、点火回路１７、燃料噴射弁１８、燃料供給系２０の高圧レギュレータ２７、電気式スロットル弁３２、吸気流動制御弁（不図示）、ＥＧＲ弁（不図示）等は、このエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）５０によって制御される。このため、ＥＣＵ５０には、少なくとも、クランク軸７の回転角度（エンジン回転数）を検出するクランク角センサ９、エアフローセンサ３１、リニアＯ２センサ３８等からの各出力信号が入力され、加えて、アクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ５１からの出力信号が入力されるようになっている。

ＥＣＵ５０は、各センサから入力される信号に基づいて、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期、高圧レギュレータ２７による燃圧制御、及び燃料噴射弁１８、点火回路１７、高圧レギュレータ２７による燃焼状態制御を行うよう構成されている。
（燃料噴射制御）
燃料噴射制御は、エンジン温度に応じて燃料噴射制御マップが切換えられ、その切換えられたマップに従ってその制御が行われる。
燃料噴射制御マップは、エンジン温度が所定値（例えば、８０度）以上の温間時は図４（ａ）に示す温間時のマップに、エンジン温度が所定値よりも低い冷間時は図４（ｂ）に示す冷間時のマップに切換えられる。
温間時のマップは、図４（ａ）ように、エンジンの運転状態が低負荷低回転領域にある時、成層燃焼領域とされ、その領域では、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期を圧縮行程の所定時期、例えば、一括噴射の場合、圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）０°〜６０°の範囲に燃料を噴射させて、点火プラグ１６の近傍に混合気が層状に偏在する状態で燃焼させる成層燃焼が行われる。この成層燃焼領域では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御される。また、成層燃焼領域以外の領域は、均一燃焼領域とされており、燃料噴射弁１８により気筒２の吸気行程中期、例えば、吸気上死点後１００°〜１２０°付近の、吸気弁１２が最大にリフトするクランク角を中心に、吸気弁１２が最大リフト量の３／４以上リフトする略最大リフトのクランク角範囲内、例えば、吸気上死点後６０°〜１５０°のクランク角範囲内に燃料を噴射させて吸気と十分に混合し、燃焼室６内に均一な混合気を形成した上で燃焼させる均一燃焼が行われる。この均一燃焼領域では、大部分の運転領域で混合気の空燃比が略理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御されるが、全負荷運転状態では、空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比（Ａ／Ｆ＝１３程度）に制御して、高負荷に対応した大出力が得られるようになっている。
また、冷間時のマップは、図４（ｂ）に示すように、全運転領域において均一燃焼が行われる。

（燃圧制御）
燃圧制御は、エンジン温度に応じて燃圧制御マップが切換えられ、その切換えられたマップに従ってその制御が行われる。
燃圧制御マップは、エンジン温度が所定値（例えば、８０度）以上の温間時は図５（ａ）に示す温間時のマップに、エンジン温度が所定値よりも低い冷間時は図５（ｂ）に示す冷間時のマップに切換えられる。
温間時のマップは、図５（ａ）に示すように、成層燃焼領域では、エンジン回転数の上昇につれて燃圧が１２ＭＰａから２０ＭＰａの間で変更される一方、少なくとも高回転側の均一燃焼領域では、一律２０ＭＰａに設定される。
また、冷間時のマップは、図５（ｂ）に示すように、均一燃焼が行われる全運転領域において一律２０ＭＰａに設定される。
ただし、上述したとおり、高圧燃料ポンプ２６はカム軸の回転に応じて駆動されるようになっており、始動時はカム軸の回転が低くく燃圧が十分に上がらないことから、始動時の燃圧は、例えば、０．５ＭＰａ程度になっている。

次に、本発明のポイントとなるマルチホール型の燃料噴射弁１８の六つの噴口について、図２、図６、図７に基づき説明する。
図６はマルチホール型の燃料噴射弁１８の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見た時の軸心に対する各噴口の軸心との三次元傾斜角を模式的に示した図、図７はマルチホール型の燃料噴射弁１８の各噴口から燃料が噴射されている状態を示す斜視図である。

図６において、Ｌはマルチホール型の燃料噴射弁１８の軸心、Ｖは吸気弁１２の最大リフト位置（例えば、最大リフト量が９ｍｍの場合の位置を示す）、Ｐ１はピストン上死点位置、Ｐ２はピストン上死点位置Ｐ１とピストン下死点位置Ｐ３との間の中間点位置、Ｌ１乃至Ｌ６は第１噴口乃至第６噴口の各軸心（噴口は図示省略）、Ａ１乃至Ａ６は第１噴口乃至第６噴口から噴射された燃料の噴霧角、Ｅは点火プラグの電極、Ｓ１乃至Ｓ４はピストン中間点位置において、平面視ピストン上面を仮想的に扇状に四等分した等分面積エリアを示している。
全噴口の噴口径は同一径とされており、例えば、０．１５ｍｍに設定されている。
尚、Ｌ１が請求項における電極側噴口の軸心、Ｌ２乃至Ｌ６が請求項におけるピストン側噴口の軸心に該当する。
そして、各噴口の軸心Ｌ１乃至Ｌ６は、軸心Ｌ、吸気弁の最大リフト位置Ｖ、ピストン上死点位置Ｐ１、ピストン中間点位置Ｐ２、点火プラグの電極Ｅ、等分面積エリアＳ１〜Ｓ４に対して次のような傾斜角関係とされている。

まず、第１噴口の軸心Ｌ１は、軸心Ｌから点火プラグの電極Ｅ下方の所定位置に指向するよう配置されている。
第２噴口の軸心Ｌ２は、軸心Ｌからピストン側（図中下方側）で、ピストン中間点位置Ｐ２よりも下方側の等分面積エリアＳ１に指向するよう配置されている。
第３噴口の軸心Ｌ３は、軸心Ｌからピストン側（図中下方側）で、ピストン中間点位置Ｐ２よりも下方側（図中左側）の等分面積エリアＳ２に指向するよう配置されている。
第４噴口の軸心Ｌ４は、軸心Ｌからピストン側（図中下方側）で、ピストン中間点位置Ｐ２よりも下方側の等分面積エリアＳ１において、第２噴口の軸心Ｌ２よりも更に下方側に指向するよう配置されている。
第５噴口の軸心Ｌ５は、軸心Ｌからピストン側（図中下方側）で、ピストン中間点位置Ｐ２よりも下方側（図中右側）の等分面積エリアＳ３に指向するよう配置されている。
第６噴口の軸心Ｌ６は、軸心Ｌからピストン側（図中下方側）で、ピストン中間点位置Ｐ２よりも下方側で最も下方側に位置する等分面積エリアＳ４に指向するよう配置されている。また、第１噴口から最も離れた最下方側に位置する第６噴口の軸心Ｌ６は、図２に示すように、ピストン下死点位置においてもピストン５上面に指向するよう配置されている。
尚、第１乃至第６噴口の軸心Ｌ１乃至Ｌ６は、二つの吸気弁１２の最大リフト位置Ｖ、Ｖの間に位置、つまり、吸気弁１２の可動範囲外に位置されている。
そして、以上のように各噴口が設定された燃料噴射弁１８から噴射された燃料の噴霧は、例えば、図７に示すような状態となる。

従って、本実施形態によれば、第１噴口の軸心Ｌ１は、直接電極Ｅに指向するのではなく、点火プラグ１６の電極Ｅの下方側空間に指向されるため、噴射された燃料の電極Ｅへの付着を抑制しつつ、電極Ｅ近傍に燃料を集めることができ、着火性を確保することができる。
また、第１噴口の軸心Ｌ１は、直接電極Ｅに指向するのではなく、点火プラグ１６の電極Ｅの下方側空間に指向するよう構成されるため、噴射された燃料の電極Ｅへの付着を抑制しつつ、電極Ｅ近傍に燃料を集めることができ、着火性を確保することができる。
また、吸気行程中期のピストン位置において、第２乃至第６噴口の軸心Ｌ２乃至Ｌ６が、等分面積エリアＳ１乃至Ｓ４内にそれぞれ指向するよう設定されるため、吸気流速が速く、かつ燃焼室６内における噴射空間が比較的大きい吸気行程中期において、各等分面積エリアＳ１乃至Ｓ４内に均等に燃料が噴射され、空気利用率を高めることができ、混合気を均一化できるとともに、燃焼室６内全体の空気を燃料によって冷却することができ、エンジントルクを向上することができる。
また、第１噴口から最も離れた最下方側に位置する第６噴口の軸心Ｌ６が、ピストン下死点位置におけるピストン５の上面に指向されるため、燃料噴射弁１８直下方側の燃焼室６内の空気に対しても燃料を噴射することができ、燃焼室６全体内の空気利用率を高めることができ、混合気を均一化することができる。
また、燃焼室６内の上下、左右全体に均等に燃料を噴射することができるため、燃焼室６内全体の空気を利用することができ、混合気を均一化することができる。
また、第１乃至第６噴口の軸心Ｌ１乃至Ｌ６は、二つの吸気弁１２の最大リフト位置Ｖ、Ｖの間に位置、つまり、吸気弁１２の可動範囲外に位置されるため、ピストン側噴口から噴射された燃料噴霧の吸気弁への衝突を極力抑制しつつ、点火プラグ１６の電極Ｅ近傍に混合気を集めることができ、着火性を向上することができる。

尚、本実施形態では、等分面積エリアを四つにする例を示したが、三等分或いは四等分以上とし、各等分面積エリアにそれぞれ噴口を指向させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、等分面積エリアＳ１に対し、第２噴口及び第４噴口の二つの軸心Ｌ２及びＬ４を指向させる例を示したが、いずれか一つの噴口を廃止して一つの噴口の軸心を指向させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、点火プラグ１６の電極Ｅ近傍に対しては、第１噴口の軸心Ｌ１のみ指向する例を示したが、電極Ｅ近傍に指向する噴口数を追加するようにしてもよい。

また、本実施形態では、成層燃焼と均一燃焼とをエンジンの運転条件に応じて切換える火花点火式直噴エンジンに本発明を適用する例を示したが、その他、均一燃焼のみを行う火花点火式直噴エンジンに本発明を適用するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る火花点火式直噴エンジンの全体構成図。 本発明の実施形態に係るシリンダヘッド縦断面図。 本発明の実施形態に係る燃料供給系概略図。 （ａ）は本発明の実施形態に係る温間時の燃料噴射制御マップを示す図、冷間時の燃料噴射制御マップを示す図。 （ａ）は本発明の実施形態に係る温間時の燃圧制御マップを示す図、（ｂ）は冷間時の燃圧制御マップを示す図。 本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見た時の軸心に対する各噴口との三次元傾斜角を模式的に示す図。 本発明の実施形態係る燃料噴射弁からの燃料噴射状態を示す斜視図。

符号の説明

１：エンジン
６：燃焼室
１２、１２：吸気弁
１６：点火フプラグ
１８：燃料噴射弁
２３：低圧燃料ポンプ（燃圧調整手段）
２４：低圧レギュレータ（燃圧調整手段）
２６：高圧燃料ポンプ（燃圧調整手段）
２７：高圧レギュレータ（燃圧調整手段）
５０：エンジンコントロールユニット（燃料噴射時期制御手段）
Ｌ：軸心
Ｌ１：第１噴口の軸線（電極側噴口）
Ｌ２：第２噴口の軸線（ピストン側噴口）
Ｌ３：第３噴口の軸線（ピストン側噴口）
Ｌ４：第４噴口の軸線（ピストン側噴口）
Ｌ５：第５噴口の軸線（ピストン側噴口）
Ｌ６：第６噴口の軸線（ピストン側噴口）
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：等分面積エリア
Ｐ１：ピストン上死点位置
Ｐ２：ピストン中間点位置
Ｐ３：ピストン下死点位置
Ｖ：吸気弁の最大リフト位置（吸気弁の可動範囲）

Claims (5)

1. 燃焼室内に配設される点火プラグと、上記燃焼室内の周縁に先端部が斜め下方に指向するように配設される燃料噴射弁とを備えた火花点火式直噴エンジンにおいて、
   上記燃料噴射弁には、少なくとも当該燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見て、軸心が上記点火プラグの電極近傍に指向する電極側噴口と、
   吸気バルブが最大にリフトする吸気行程中期のピストン位置において、平面視においてピストン上面を扇状に三等分以上とした各等分面積エリアに対し、燃料噴射弁側から燃料噴射方向先端側を見た時、軸心が当該等分面積エリア内にそれぞれ指向する三つ以上のピストン側噴口とが備えられることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。
2. 上記ピストン側噴口の内、上記電極側噴口から最も離れた最下方側に位置するピストン側噴口は、軸心がピストン下死点位置におけるピストン上面に指向するよう配置されていることを特徴とする請求項１記載の火花点火式直噴エンジン。
3. 上記電極側噴口は、上記点火プラグの電極の下方側空間に指向するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の火花点火式直噴エンジン。
4. 上記等分面積エリアは、燃料噴射弁側から燃料噴射弁先端側を見て、上下、左右の四等分エリアに設定されており、上記ピストン側噴口は、上記各四等分されたエリアに指向するよう設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の火花点火式直噴エンジン。
5. 上記火花点火式直噴エンジンには二つの吸気バルブが備えられるとともに、上記燃料噴射弁の先端部は、上記二つの吸気バルブ間に配設されており、
   上記ピストン側噴口は、上記燃料噴射弁の軸心を中心に燃料噴射方向先端側を見て、上記吸気両バルブの可動範囲外の空間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の火花点火式直噴エンジン。

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