JP2006037792A - 筒内直接噴射式火花点火内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】冷機時に触媒を早期活性化するとともに、ＨＣの一次ピークの悪化を回避する。
【解決手段】内燃機関の冷却水温が８０℃を越えた暖機完了状態では、通常の成層燃焼運転および均質燃焼運転を行う。冷却水温が８０℃以下の冷機状態では、触媒コンバータの活性化促進とＨＣ排出量低減のために、上死点噴射運転とする。上死点噴射運転では、噴射開始時期が圧縮上死点前、噴射終了時期が圧縮上死点後となり、圧縮上死点を跨いで燃料噴射が行われる。点火時期は、噴射開始時期から１５°〜２０°ＣＡ遅れた圧縮上死点後となる。燃料噴射弁１０は、先端が燃焼室５中心から排気弁８寄りに位置するとともに、吸気弁６側へ燃料を噴射するように傾斜している。これにより、圧縮上死点付近で噴射された燃料は、燃焼室５の中で、吸気弁６寄りに相対的に多く偏在し、排気弁８近傍に生じる未燃ＨＣが少なくなるので、排気弁８が開いたときのＨＣ一次ピークが低減する。
【選択図】図９

Description

この発明は、筒内に燃料を直接に噴射する筒内直接噴射式火花点火内燃機関に関し、特に、燃焼室天井面中央部に燃料噴射弁が配置された所謂直上噴射形式の内燃機関における噴射時期および点火時期の制御に関する。

特許文献１には、排気浄化用の触媒コンバータが活性温度よりも低い未暖機状態にあるときに、圧縮行程中に燃料噴射を行い、かつ、点火時期を圧縮上死点よりも遅角させる技術が開示されている。

なお、筒内直接噴射式火花点火内燃機関の一つの形式として、燃料噴射弁が、燃焼室天井面中央部に配置され、ピストン頂部へ向かってシリンダ軸線に沿うように燃料を噴射するとともに、この燃料噴射弁に隣接して点火プラグが設けられた、所謂直上噴射形式のものが知られている（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−３３６４６７号公報 特開２００３−３８５２号公報

内燃機関冷機時の触媒の早期活性化を図るべく排気ガス温度を昇温させるとともにＨＣを低減するためには、点火時期をなるべく大きく遅角させることが望ましいが、点火時期を大幅に遅角すると、燃焼安定度が悪化するため、燃焼安定度の観点から定まるある限界よりも遅角することはできない。上記従来の技術では、特に冷機時のような条件下において、安定した燃焼の確保が難しく、燃焼安定度から定まる点火時期の遅角限界が比較的進み側にあり、十分な点火時期の遅角を実現することができない。

また上記従来技術では、燃焼が不安定化することから、燃焼室内にＨＣが多く生成され、排気弁が開いたときに排気ポートへ流出する、いわゆる一次ピークにおけるＨＣ濃度が高くなる、という不具合がある。特に、この一次ピークのＨＣ量は、燃料噴射時期を遅角することに伴い、燃焼室容積が小さくなった状態で燃料が噴射されることから壁面に付着する燃料量が増え、その結果、さらに増加する傾向となる。つまり、点火時期の遅角により排気温度が高くなっても、逆にＨＣ増加が生じる虞がある。

この発明は、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が、燃焼室天井面中央部に配置され、ピストン頂部へ向かってシリンダ軸線に沿うように燃料を噴射するとともに、この燃料噴射弁に隣接して点火プラグを備えてなる筒内直接噴射式火花点火内燃機関において、所定の運転条件のときに、燃料噴射を、噴射開始時期が圧縮上死点前で噴射終了時期が圧縮上死点後となるように圧縮上死点を跨ぐ期間に行うとともに、この圧縮上死点付近で噴射される燃料が、燃焼室の中で吸気弁寄りに相対的に多く偏在するように構成したことを特徴としている。

そして、望ましくは、点火時期として、上記噴射開始時期から遅れた圧縮上死点後に点火を行う。

図１は、本発明の燃料噴射期間および点火時期を筒内圧変化とともに例示したものであり、噴射開始時期ＩＴＳが圧縮上死点（ＴＤＣ）前、噴射終了時期ＩＴＥが圧縮上死点（ＴＤＣ）後となる。その間の噴射期間Ｔの長さは、噴射量に相当する。点火時期ＡＤＶは、圧縮上死点（ＴＤＣ）後であり、噴射開始時期ＩＴＳから所定クランク角（例えば１５°ＣＡ〜２０°ＣＡ）遅れた時期となる。この遅れ期間Ｄは、一般に、燃料噴射弁から点火プラグまでの距離に相関する。

図２は、内燃機関の１サイクル中のピストンストロークによるピストン位置変化量と燃焼室の体積変化量とを示したものである。図示するように、単位クランク角当たりの変化量は、ストロークの中間位置付近で最も大きく、下死点（ＢＤＣ）付近ならびに上死点（ＴＤＣ）付近では、非常に小さい。従って、本発明で燃料噴射を行う圧縮上死点付近は、ピストン位置変化や体積変化が非常に小さく、ピストンの動き等に影響されない安定した場が形成され得る。

また、筒内には、吸気行程において、スワール流やタンブル流といった比較的大きな流れのガス流動が発生し、圧縮行程においても残存しているが、このようなスワール流やタンブル流といった大きな流れは、ピストンが圧縮上死点付近に達して燃焼室が狭小なものとなると、急激に崩壊する。図３は、種々の機関回転数の下での燃焼室内の大きな流れの流速変化を示したものであり、図示するように、回転数に応じた強さのスワール流ないしタンブル流が発生するが、圧縮上死点（３６０°ＣＡ）に達する前に、急激に崩壊する。従って、本発明において圧縮上死点付近で噴射された燃料噴霧は、スワール流やタンブル流のような大きな流れにより動かされることがなく、点火プラグに対し、常に安定した形で噴霧を形成することが可能である。

一方、上記のスワール流やタンブル流といった比較的大きな流れのエネルギは、その流れの崩壊に伴って、微小な乱れへと遷移する。従って、燃焼室内の微小な乱れは、圧縮上死点の直前に、急激に増大する。図４は、図３に示した流れの崩壊に伴って生じる微小な乱れの強さを、流速に換算していわゆる乱れ流速として示したものであり、図示するように、圧縮上死点直前に、乱れが大きく増加する。このような微小な乱れは、燃焼場の活性化に寄与し、燃焼改善作用が得られる。

つまり、燃料が噴射される圧縮上死点付近での燃焼室内の場は、噴霧を動かしてしまうような大きな流れが存在せず、かつ燃焼を活発化させる微小な乱れが多く存在し、しかも、ピストンの動きに対し非常に安定した場となる。従って、圧縮上死点よりも遅角した点火時期でもって、安定した燃焼が可能であり、燃焼安定度の上で制限される点火時期の遅角限界が、より遅角側となる。そのため、点火時期の大幅な遅角により、排気ガス温度を大幅に昇温させることができ、かつ排気中での二次的な燃焼によってＨＣ排出量が低減する。

図５は、一般的な筒内直接噴射式火花点火内燃機関におけるＨＣ排出濃度（排気ポートでの濃度）の特性と、その排出メカニズムを示したものであり、図示するように、排気ポートでのＨＣ濃度は、排気行程の初期（排気弁の開き始め）における一次ピークと、排気行程の末期（排気弁が閉じる直前）における二次ピークと、を有する。一次ピークは、図（ａ）に示すように、燃焼室内の排気弁近傍に存在していた未燃ＨＣが、排気弁の開弁の瞬間に排気ポート側へ流出するものである。また二次ピークは、図（ｂ）に示すように、ピストン冠面やボア壁面に付着していた燃料やクレビス内の未燃成分が、ピストンにより押し出されることにより、ＨＣ濃度が高くなるものである。

本発明では、圧縮上死点付近で噴射された燃料が、燃焼室の中で吸気弁寄りに相対的に多く偏在するため、膨張行程末期における排気弁近傍の未燃ＨＣが少なくなり、排気弁の開き始めに生じるＨＣ濃度の一次ピークが抑制される。

噴射された燃料を燃焼室の中で吸気弁寄りに相対的に多く偏在させることは、燃料噴射弁の位置や燃料噴霧の方向あるいはピストン頂部の構成等の種々の手段によって達成し得る。

本発明の一つの態様では、燃料噴射方向が吸気弁側へ向かうように、上記燃料噴射弁の中心軸線が、上記シリンダ軸線に対し傾斜している。

また一つの態様では、燃料噴射方向が吸気弁側へ向かうように、上記燃料噴射弁の中心軸線に対し、噴霧中心軸線が傾斜している。

また一つの態様では、燃料が吸気弁寄りに多く偏在するように、燃料噴射弁の中心軸線に直交する噴霧の断面における燃料の分布が不均一となっている。

また一つの態様では、ピストン頂部の形状が、噴射された燃料を吸気弁寄りに多く偏在させる形状となっている。

また一つの態様では、上記燃料噴射弁の先端が、上記シリンダ軸線から排気弁寄りに偏って位置するとともに、その燃料噴射方向が吸気弁側へ傾斜、又は燃料が吸気弁寄りに多く偏在しており、かつ、吸気行程中に燃料を噴射したときに燃料噴霧が吸気弁弁頭部に衝突しないように各々の位置関係が設定されている。例えば均質燃焼のために吸気行程中に燃料を噴射したときに燃料噴霧が開弁中の吸気弁弁頭部に衝突すると、燃料が吸気弁に付着し、同様にＨＣ増加の要因となる。燃料噴射弁の先端の位置を排気弁寄りとしつつ燃料噴射方向を吸気弁側へ向けることで、吸気行程噴射の際に噴霧が吸気弁に衝突しないようにすることが可能である。

この発明によれば、点火時期を圧縮上死点よりも大幅に遅角させた状態で安定した燃焼を得ることができ、例えば内燃機関の冷機時に、排気ガス温度を昇温させて触媒の早期活性化を図ることができるとともに、ＨＣ排出量の低減が可能となる。特に、圧縮上死点付近で噴射された燃料が吸気弁寄りに多く偏在するため、排気弁の開き始めにおけるＨＣ濃度の一次ピークを抑制することができる。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図６〜図８は、この発明が適用される筒内直接噴射式火花点火内燃機関の一実施例を示しており、特に、図６，図７は、一つの気筒の構成を示し、図８は機関全体のシステム構成を示している。

図６，図７に示すように、シリンダブロック１に形成されたシリンダ２にピストン３が摺動可能に配置されているとともに、シリンダブロック１上面に固定されたシリンダヘッド４と上記ピストン３との間に、燃焼室５が形成されている。上記シリンダヘッド４には、吸気弁６によって開閉される吸気ポート７と、排気弁８によって開閉される排気ポート９と、が形成されている。１つの気筒に対し、一対の吸気弁６と一対の排気弁８とが設けられており、これらの４つの弁に囲まれた燃焼室５天井面中央部に、燃料噴射弁１０が配置されているとともに、該燃料噴射弁１０に隣接して点火プラグ１１が配置されている。これらの燃料噴射弁１０および点火プラグ１１のより具体的な配置については後述する。

上記燃料噴射弁１０からは、ピストン３頂部へ向かってシリンダ軸線に沿うように燃料が噴射される。そして、円錐形に拡がる噴霧の一部が、点火プラグ１１の電極部付近を通過する。ピストン３頂部は、全体が緩い凹面となっている。なお、吸気ポート７には、タンブル流を強化するためにタンブル制御弁１２が設けられているが、このタンブル制御弁１２は必ずしも必須のものではなく、また、これに代えて、スワール制御弁を設けるようにしてもよい。

図８に示すように、この実施例の内燃機関は、例えば直列４気筒機関であり、各気筒の排気ポート９が接続された排気通路２１に、排気浄化用の触媒コンバータ２２が設けられており、その上流側に、酸素センサ等の空燃比センサ２３が配置されている。また、各気筒の吸気ポート７が接続された吸気通路２４は、その入口側に、制御信号により開閉される電子制御スロットル弁２５を備えている。上記排気通路２１と上記吸気通路２４との間には、排気還流通路２６が設けられており、その途中に、排気還流制御弁２７が介装されている。また、各気筒のタンブル制御弁１２は、ソレノイドバルブ２８を介して導入される吸入負圧により動作する負圧式タンブル制御アクチュエータ２９によって、一斉に開閉される構成となっている。

また、上記燃料噴射弁１０には、燃料ポンプ３１およびプレッシャレギュレータ３２によって所定圧力に調圧された燃料が、燃料ギャラリ３３を介して供給されている。従って、各気筒の燃料噴射弁１０が制御パルスにより開弁することで、その開弁期間に応じた量の燃料が噴射される。また、各気筒の点火プラグ１１は、イグニッションコイル３４に接続されている。

上記内燃機関の燃料噴射時期や噴射量、点火時期等は、コントロールユニット３５によって制御される。このコントロールユニット３５には、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０の検出信号や、クランク角センサ３６の検出信号、空燃比センサ２３の検出信号、冷却水温を検出する水温センサ３７の検出信号、等が入力されている。

上記のように構成された内燃機関においては、暖機が完了した後の状態、例えば冷却水温が８０℃を越えているときには、通常の成層燃焼運転および均質燃焼運転が行われる。すなわち、低速低負荷側の所定の領域では、通常の成層燃焼運転として、基本的にタンブル制御弁１２を閉じた状態の下で、圧縮行程の適宜な時期に燃料噴射が行われ、かつ圧縮上死点前の時期に点火が行われる。なお、この運転モードでは、圧縮上死点前に必ず燃料噴射が終了する。圧縮行程中にピストン３へ向けて噴射された燃料は、燃焼室５内で層状化するが、点火プラグ１１付近に燃料噴霧が達したときに点火を行うことで、着火燃焼に至る。そのため、平均的な空燃比がリーンとなった成層燃焼が実現される。

また、高速高負荷側の所定の領域では、通常の均質燃焼運転として、基本的にタンブル制御弁１２を開いた状態の下で、吸気行程中に燃料噴射が行われ、かつ圧縮上死点前のＭＢＴ点において点火が行われる。この場合は、燃料は筒内で均質な混合気となり、基本的に理論空燃比近傍で運転が行われる。

これに対し、内燃機関の冷却水温が８０℃以下のとき、つまり暖機が完了していない状態では、触媒コンバータ２２の活性化つまり温度上昇の促進のために、上死点噴射運転とする。この上死点噴射運転では、前述した図１に示したように、噴射開始時期ＩＴＳが圧縮上死点（ＴＤＣ）前、噴射終了時期ＩＴＥが圧縮上死点（ＴＤＣ）後となり、圧縮上死点を跨いで燃料噴射が行われる。点火時期ＡＤＶは、圧縮上死点（ＴＤＣ）後となり、噴射開始時期ＩＴＳから１５°ＣＡ〜２０°ＣＡ遅れた時期に点火される。この遅れ期間の間に、燃料噴霧がちょうど点火プラグ１１付近に到達し、点火プラグ１１付近に可燃混合気を形成するので、確実に着火燃焼に至り、成層燃焼が行われる。このとき、燃料噴射量は、平均的な空燃比が理論空燃比となるように制御される。

本実施例では、上記の燃料噴射時期は、噴射開始時期ＩＴＳが所定のクランク角となるように制御され、噴射終了時期ＩＴＥは、この噴射開始時期ＩＴＳと燃料噴射量（噴射時間）とによって定まる。なお、燃料噴射期間における圧縮上死点前の期間と圧縮上死点後の期間とが等しくなるように、燃料噴射量に基づき、噴射開始時期ＩＴＳと噴射終了時期ＩＴＥとを求めるようにすることも可能である。

このように圧縮上死点を跨いで燃料噴射を行うことで、前述したように、大きなガス流動が崩壊して非常に安定した状態となっている場に燃料が噴射されるため、点火時期の大幅な遅角と燃焼安定度の確保とを両立させることが可能となり、排気ガス温度の十分な昇温とＨＣ排出量の低減とを達成できる。

図９は、燃料噴射弁１０および点火プラグ１１の配置をより詳しく示したものであり、燃焼室天井面において、シリンダ軸線ｃよりも一対の排気弁８寄りに偏って燃料噴射弁１０先端が位置し、かつ一対の吸気弁６寄りに偏って点火プラグ１１が位置する。上記燃料噴射弁１０は、その中心軸線ｍと同軸状に円錐形の噴霧が形成される一般的な構成であって、先端位置に対し基端側が排気弁８寄りとなるように、中心軸線ｍがシリンダ軸線ｃに対し傾斜した姿勢でシリンダヘッド４に取り付けられている。従って、燃料噴射方向は、吸気弁６側へ傾斜しており、上述のように機関冷機時に圧縮上死点付近で噴射された燃料は、燃焼室５の中で、吸気弁６寄りに相対的に多く偏在し、排気弁８側に存在する燃料の割合は相対的に少なくなる。

そのため、膨張行程末期に燃焼室５内に生じる未燃のＨＣは、吸気弁６寄りに多く存在し、排気弁８側は相対的に少なくなる。従って、排気弁８が開いた瞬間に排気ポート９側へ流出する未燃ＨＣが減少し、ＨＣ濃度の一次ピークが低減する。

また、上記構成では、燃料噴射弁１０先端が排気弁８寄りに偏って位置しているため、前述した均質燃焼運転として吸気弁６が開いている吸気行程中に燃料を噴射した際に、図１０に示すように、燃料噴霧が吸気弁６の弁頭部に衝突することがない。従って、この吸気弁６への燃料付着による均質燃焼運転時のＨＣ悪化を回避することができる。

次に、図１１は、燃料噴射弁１０および点火プラグ１１の配置の異なる実施例を示したものであり、この実施例では、燃焼室５に臨む燃料噴射弁１０の先端位置が、シリンダ軸線ｃ上に位置している。燃料噴射弁１０の中心軸線ｍは図１０の実施例と同様に傾斜しており、従って、圧縮上死点付近で噴射された燃料は、上記実施例と同様に、吸気弁６寄りに多く偏在する。なお、この場合、点火プラグ１１の位置としては、図９の実施例と同様に燃料噴射弁１０よりも吸気弁６側に配置してもよく、あるいは、燃料噴射弁１０よりも排気弁８側に配置してもよい。

次に、図１２に示す実施例は、図９、図１１の実施例と同様に傾斜した姿勢で取り付けられる燃料噴射弁１０の先端位置を、シリンダ軸線ｃよりもさらに吸気弁６寄りに配置したものである。この場合、点火プラグ１１は、燃料噴射弁１０よりも排気弁８側に配置される。

また、図１３に示す実施例は、燃料噴射弁１０の中心軸線ｍがシリンダ軸線ｃに一致するように、燃料噴射弁１０が燃焼室５の中心に垂直に配置されているとともに、燃料が吸気弁６寄りへ多く偏在するように、噴霧中心軸線ｆが、燃料噴射弁１０の中心軸線ｍに対し吸気弁６側へ傾斜している。つまり、円錐形の噴霧が燃料噴射弁１０自体に対して斜めに噴射される構成となっている。この場合、点火プラグ１１は、図示していないが、燃料噴射弁１０よりも吸気弁６側に配置してもよく、排気弁８側に配置してもよい。

図１４に示す実施例は、図１３の実施例と同じく、燃料噴射弁１０の中心軸線ｍがシリンダ軸線ｃに一致するように、燃料噴射弁１０が燃焼室５の中心に垂直に配置されているものであって、特に、噴霧内の燃料分布が不均一となる形式の燃料噴射弁１０が用いられ、これを利用して、燃料が吸気弁６寄りへ多く偏在するように構成されている。

一つの例としては、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、先端面１０ａに多数の微細な噴孔１０ｂを配置した公知のマルチホール型燃料噴射弁を用い、その噴孔１０ｂを一方の側に多く配置することによって、細い噴霧Ｆからなる燃料の分布を偏らせることができる。

また、他の例としては、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、噴孔部分の形状を異形とすることで、断面Ｃ字形の噴霧Ｆを形成するようにした公知の燃料噴射弁１０を用いることができる。このものでは、燃料噴射弁１０の中心軸線ｍに直交する面ｂ−ｂでの噴霧の断面における燃料の分布が、Ｃ字形の中央部に多く偏ったものとなる。従って、吸気弁６寄りに燃料を多く偏らせることができる。

次に、図１７の実施例は、燃料噴射弁１０を、その中心軸線ｍがシリンダ軸線ｃと平行になるように、かつシリンダ軸線ｃから排気弁８側に偏って位置するように、配置したものである。そして、図１５あるいは図１６で説明した構成の燃料噴射弁１０を用いることで、燃料が吸気弁６寄りに多く偏在するようになっている。この実施例では、燃料噴射弁１０が吸気弁６から離れて位置するので、図９の実施例で説明したように、吸気行程噴射の際に、吸気弁６の弁頭部に噴霧が衝突することがない。

次に、図１８の実施例は、燃料噴射弁１０を、その中心軸線ｍがシリンダ軸線ｃと平行になるように、かつシリンダ軸線ｃから吸気弁６側に偏って位置するように、配置したものである。噴霧中心軸線は燃料噴射弁１０の中心軸線ｍと一致している。従って、燃料が吸気弁６寄りに多く偏在する。

次に、ピストン３の頂部の形状の工夫によって、圧縮上死点付近で噴射された燃料が吸気弁６寄りに相対的に多く偏在するように構成した実施例について説明する。

図１９の実施例は、ピストン３の頂部の吸気弁６側にキャビティ１３が形成されているとともに、排気弁８側に、該排気弁８に近接する凸部１４が形成されているものであって、特に、凸部１４頂面と排気弁８側の燃焼室５天井面との間には、スキッシュによる噴霧引き込み効果が生じない程度の比較的大きな間隙１５が設けられている。この実施例では、燃焼室５の中心に位置する燃料噴射弁１０から垂直に噴射された燃料噴霧は、キャビティ１３の底面に衝突して吸気弁６側へ反射する。これにより、吸気弁６側に多く偏在する。

また図２０の実施例は、ピストン３の頂部の略中央部にキャビティ１３が形成されているとともに、吸気弁６側に位置する凸部１４の頂面が、吸気弁６側の燃焼室５天井面との間でスキッシュエリアを構成するように、互いに近接する構成となっている。この実施例では、ピストン３が上死点から下降する際に、吸気弁６側のスキッシュエリアによって引き込み効果が生じ、上死点付近でキャビティ１３へ向けて噴射された燃料噴霧が吸気弁６側へ引き寄せられる。これにより、吸気弁６側に相対的に多くの燃料が偏在する。

本発明の燃料噴射期間および点火時期の一例を示した特性図。 サイクル中のピストン位置変化量と体積変化量の特性図。 大きな流れのサイクル中の変化を示す特性図。 微小な乱れのサイクル中の変化を示す特性図。 一般的な筒内直接噴射式火花点火内燃機関におけるＨＣ排出濃度の特性を、その排出メカニズムとともに示した特性図。 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の一実施例を示す断面図。 同じく平面図。 この内燃機関全体のシステム構成を示す構成説明図。 燃料噴射弁および点火プラグの配置の詳細を示す断面図。 吸気行程噴射の際の説明図。 燃料噴射弁先端位置をシリンダ軸線ｃ上とした実施例の断面図。 燃料噴射弁先端位置を吸気弁寄りとした実施例の断面図。 噴霧中心軸線が燃料噴射弁の中心軸線に対し傾斜した実施例の断面図。 噴霧内の燃料分布を不均一とした実施例の断面図。 燃料分布が不均一となる燃料噴射弁の一例の説明図であり、（ａ）は噴霧を側方から見た説明図、（ｂ）は正面から見た説明図。 燃料分布が不均一となる燃料噴射弁の他の例の説明図であり、（ａ）は噴霧を側方から見た説明図、（ｂ）はｂ−ｂ線に沿った噴霧の断面図。 燃料噴射弁を排気弁寄りに配置した実施例の断面図。 燃料噴射弁を吸気弁寄りに配置した実施例の断面図。 ピストン頂部の形状により燃料を吸気弁寄りに多く偏在させるようにした一実施例を示す断面図。 ピストン頂部の形状により燃料を吸気弁寄りに多く偏在させるようにした他の実施例を示す断面図。

符号の説明

３…ピストン
５…燃焼室
１０…燃料噴射弁
１１…点火プラグ

Claims (7)

1. 筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が、燃焼室天井面中央部に配置され、ピストン頂部へ向かってシリンダ軸線に沿うように燃料を噴射するとともに、この燃料噴射弁に隣接して点火プラグを備えてなる筒内直接噴射式火花点火内燃機関において、所定の運転条件のときに、燃料噴射を、噴射開始時期が圧縮上死点前で噴射終了時期が圧縮上死点後となるように圧縮上死点を跨ぐ期間に行うとともに、この圧縮上死点付近で噴射される燃料が、燃焼室の中で吸気弁寄りに相対的に多く偏在するように構成したことを特徴とする筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
2. 上記噴射開始時期から遅れた圧縮上死点後に点火を行うことを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
3. 燃料噴射方向が吸気弁側へ向かうように、上記燃料噴射弁の中心軸線が、上記シリンダ軸線に対し傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
4. 燃料噴射方向が吸気弁側へ向かうように、上記燃料噴射弁の中心軸線に対し、噴霧中心軸線が傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
5. 燃料が吸気弁寄りに多く偏在するように、燃料噴射弁の中心軸線に直交する噴霧の断面における燃料の分布が不均一となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
6. ピストン頂部の形状が、噴射された燃料を吸気弁寄りに多く偏在させる形状となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
7. 上記燃料噴射弁の先端が、上記シリンダ軸線から排気弁寄りに偏って位置するとともに、その燃料噴射方向が吸気弁側へ傾斜、又は燃料が吸気弁寄りに多く偏在しており、かつ、吸気行程中に燃料を噴射したときに燃料噴霧が吸気弁弁頭部に衝突しないように各々の位置関係が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。
   

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