JP2006170129A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】直上噴射型の筒内噴射式内燃機関において、燃料が内側キャビティに噴射された場合に、スモーク等が点火プラグに付着するのを回避して、くすぶりの発生を防止する。
【解決手段】ピストンの冠面において、冠面中央部に内側キャビティ１２１１を、その周囲に外側キャビティ１２１２を形成するとともに、内側キャビティ１２１１の外縁ｅでこのキャビティ１２１１の壁面に接する直線として定められる外縁方向線ｎを、ピストン１２の中心軸（ｍ）に対し、この外縁ｅよりも下方で交差するものとして設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、筒内噴射式内燃機関に関し、詳細には、ピストンの冠面にキャビティを設けるとともに、燃料供給用のインジェクタをこのキャビティの上方に設置した筒内噴射式内燃機関に関する。

燃料供給用のインジェクタを燃焼室に臨ませて設置し、所定の運転領域での燃焼に際し、このインジェクタにより圧縮行程中に燃料を噴射させ、混合気を層状に形成する内燃機関が知られている。この筒内噴射式内燃機関によれば、低負荷域及び中負荷域で混合気を層状化することで、これらの運転領域での燃料消費量を大幅に削減することができる。
従来、筒内噴射式内燃機関として、次のものが知られている。すなわち、ピストンの冠面に比較的に深底な内側キャビティが形成されるとともに、この内側キャビティの周囲に内側キャビティよりも浅底な外側キャビティが形成される一方、シリンダヘッドにおいて、これらのキャビティの上方に、ピストンの冠面に対向させてインジェクタが設置されたものである（特許文献１）。
特開昭６３−２２７９２０号公報（図２）

しかしながら、上記の筒内噴射式内燃機関には、次のような問題がある。すなわち、このものでは、燃料の噴霧を内側キャビティ内に積極的に保持するため、内側キャビティの周面が底面に対してほぼ垂直な又はこれに対してオーバーハングした急な角度で形成されるのが一般的であり、周面がこのような急な角度で形成された場合は、内側キャビティ内において、周面と底面とで囲まれた狭い空間が形成される。この内側キャビティに向けて燃料が噴射された場合は、この狭い空間内で噴霧の流れが停滞し易く、この停滞した噴霧によりスモーク等の原因となる過濃混合気が形成される。また、膨張行程において、燃焼ガスがこの急な周面に沿って案内されることにより直上へ巻き上がり、点火プラグの方向に向かうことで、スモーク及び未燃ＨＣが点火プラグに付着して、ディポジットが形成される。点火プラグにディポジットが形成されることで、正常な点火動作が妨げられ、失火を引き起こすことは、くすぶりの問題としてよく知られたところである。

本発明は、ピストンの冠面にキャビティとして内側及び外側キャビティが形成され、インジェクタがこのキャビティの上方に設置された筒内噴射式内燃機関において、燃料が内側キャビティに噴射された場合に、スモーク等が点火プラグに付着するのを可及的に回避して、くすぶりの発生を防止することを目的とする。

本発明は、筒内噴射式内燃機関を提供する。本発明に係る装置は、冠面にキャビティを有するピストンと、このキャビティの上方に設置され、かつ燃料の噴射方向がこのピストンの移動方向に対して平行であるインジェクタと、このインジェクタにより噴射された燃料を着火させるための点火プラグとを含んで構成される。ピストンは、前記キャビティとして、冠面中央部に形成された内側キャビティと、この内側キャビティの周囲に形成された外側キャビティとを有し、ピストンの中心軸を含む平面による断面において、内側キャビティに関し、内側キャビティの外縁でこの内側キャビティの壁面に接する直線として定められる外縁方向線が、ピストンの中心軸に対してこの外縁よりも下方で交差するものとして設定される。

本発明によれば、内側キャビティに関して定められる外縁方向線を、ピストンの中心軸に対して内側キャビティの外縁よりも下方で交差するものとして設定したことで、内側キャビティがこの外縁で外側に開かれた形状となるので、燃焼ガスが点火プラグに向けて巻き上がるのを抑制し、スモーク等が点火プラグに付着するのを回避することができる。また、本発明において、内側キャビティの壁面を球面に沿った形状等とすることで、内側キャビティ内で噴霧の円滑な流れを形成し、過濃混合気の形成を防止して、スモーク等の発生自体を抑制することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る筒内噴射式内燃機関（以下「エンジン」という。）１の構成を示している。
シリンダブロック１１には、ピストン１２が挿入されており、ピストン１２の冠面とシリンダヘッド１３の下面との間に形成される空間が、燃焼室１４となる。シリンダヘッド１３には、気筒中心軸ｍを基準とした一側に吸気ポート１５が形成されており、吸気ポート１５は、図示しない吸気マニホールドと接続して、吸気通路を形成している。吸気ポート１５は、吸気弁１６により開放及び遮断される。一方、気筒中心軸ｍを基準とした他側に排気ポート１７が形成されており、排気ポート１７は、図示しない排気マニホールドと接続して、排気通路を形成している。排気ポート１７は、排気弁１８により開放及び遮断される。吸気ポート１５及び排気ポート１７は、各気筒について２つずつ、気筒配列方向に並設されている。吸気弁１６及び排気弁１８は、各弁１６，１８の上方に設置された図示しない吸気カム及び排気カムにより夫々駆動される。

また、シリンダヘッド１３には、燃焼室１４の上部略中央に臨ませて燃料供給用のインジェクタ１９が設置されるとともに、このインジェクタ１９に隣接させて、２つの排気ポート１７，１７の間に点火プラグ２０が設置されている。
本実施形態では、インジェクタ１９は、気筒中心軸ｍ上に設置されている。インジェクタ１９は、先端のノズル部において、周方向に複数の噴孔が設けられたマルチホール型のインジェクタであり、各噴孔から噴射された燃料は、全体として中空のコーン状噴霧Ｓを形成する。このコーンの中心線をインジェクタ１９の噴射方向線とした場合に、この噴射方向線は、気筒中心軸ｍに対して平行に設定されている（本実施形態では、噴射方向線と気筒中心軸ｍとが一致している。）。なお、ここでいう「平行」とは、完全な平行に限らず、実質的な平行を含む概念である。すなわち、噴射方向線は、気筒中心軸ｍに対して平行又はこれに近い状態にあり、ピストン１２のキャビティ１２１により噴霧を案内して、縦方向の循環流を形成するという、後述する作用が得られる状態にあればよい。インジェクタ１９へは、燃料ポンプ２１により加圧された燃料が、燃料配管２２を介して規定圧力で供給される。燃料ポンプ２１は、図示しないカムシャフトに連結され、エンジン１の出力により駆動される。

ピストン１２の冠面には、インジェクタ１９により噴射された燃料の噴霧（以下、単に「噴霧」という。）Ｓを案内するためのキャビティ１２１が形成されている。このキャビティ１２１として、冠面中央部に比較的に深底の内側キャビティ１２１１が形成されるとともに、その周囲に内側キャビティ１２１１よりも浅底の外側キャビティ１２１２が形成されている。本実施形態では、内側キャビティ１２１１は、気筒中心軸ｍに垂直な平面による断面で円形に形成されており、その中心は、気筒中心軸ｍと一致している。他方、外側キャビティ１２１２は、同じ断面で内側キャビティ１２１１と同心の環状に形成されている。また、内側キャビティ１２１１の底面は、球面に沿って形成されており、このため、この底面は、気筒中心軸ｍを含む平面による図１の断面で弧状に形成されている。本実施形態に関し、内側キャビティ１２１１の「外縁方向線」ｎは、内側キャビティ１２１１の外縁ｅにおける前記円弧の接線として与えられ、ピストン１２の中心軸（本実施形態では、気筒中心軸ｍと一致する。）に対し、ピストン１２の移動方向に関してこの外縁ｅよりも下方で交差している。他方、外側キャビティ１２１２の底面は、気筒中心軸ｍに対して傾斜させて形成されており、気筒中心軸ｍから径方向に遠ざかるほど深さが増大している。外側キャビティ１２１２の壁面は、このように傾斜させて形成された底面から、気筒中心軸ｍに対して平行に形成された周面に接続している。内側キャビティ１２１１の底面最深部を外側キャビティ１２１２の底面最深部よりも下方に設定することで、内側キャビティ１２１１の壁面までの噴霧の到達距離を確保している。図１では、両底面の間の距離を符号ｄで示している。

なお、点火プラグ２０は、ピストン１２が上死点にある状態で、外縁方向線ｎと気筒中心軸ｍとの間に配置されている。
エンジン１の運転は、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という。）３１により統合的に制御される。エンジン１には、吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ４１からの信号、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセルセンサ４２からの信号、クランク角センサ４３からの信号（これをもとに、エンジン回転数ＮＥを算出する。）、及び冷却水温度Ｔｗを検出する温度センサ４４からの信号等が入力されるとともに、燃料配管２２に設置された燃料圧力センサ４５からの信号が入力される。ＥＣＵ３１は、これらの信号をもとに、インジェクタ１９の燃料噴射量及び噴射時期と、点火プラグ２０の点火時期とを演算し、設定する。

本実施形態では、エンジン１の運転状態（主に、負荷）に応じ、拡散燃焼と成層燃焼との間で燃焼形態を切り換える。図７は、燃焼形態のマップを示している。負荷の指標であるアクセル開度ＡＰＯにより燃焼形態を切り換えることとし、各エンジン回転数ＮＥにおいて、アクセル開度ＡＰＯが所定の値よりも大きいときに拡散燃焼を選択する一方（領域Ｃ）、この所定の値以下であるときに成層燃焼を選択する（領域Ａ，Ｂ）。拡散燃焼では、空燃比を理論空燃比に設定するとともに、燃料の噴射時期を吸気行程中に設定し、噴霧を燃焼室１４全体に拡散させて混合気を形成する。成層燃焼では、空燃比を理論空燃比よりも大きな値に設定するとともに、燃料の噴射時期を圧縮行程中に設定し、燃焼室１４の中央部付近に噴霧を集中させ、混合気を層状に形成する。また、本実施形態では、成層燃焼を行わせる場合に、比較的に低負荷側の領域Ａと、これよりも高負荷側の領域Ｂとで成層燃焼の形態を更に切り換える。なお、本実施形態に関し、領域Ａが「第１の領域」に相当し、領域Ｂが「第２の領域」に相当する。

次に、本実施形態に係る成層燃焼について、図２，３により概念的に説明する。
図２は、低負荷側の領域Ａにおける成層燃焼（以下、特に「スプレーガイド燃焼」という。）を説明するためのものであり、筒内の状態を時系列で示している。
領域Ａでは、クランク角に関して比較的に遅い、上死点近傍の時期に燃料の噴射時期が設定される（図２ａ）。本実施形態では、この領域Ａにおける噴射時期として、噴霧Ｓが内側キャビティ１２１１に向かう時期を採用している。噴射後、噴霧Ｓが内側キャビティ１２１１に向け、拡散しながら燃焼室１４内を移動するのに対し、点火時期は、この噴霧Ｓが内側キャビティ１２１１の底面に衝突する前の時期に設定される（図２ｂ）。点火により燃料が着火し、燃焼するが、発生した燃焼ガスＣは、内側キャビティ１２１１の底面に衝突するとともに、この底面により内側キャビティ１２１１内を外向きに案内される。本実施形態では、外縁方向線ｎが気筒中心軸ｍに対して前述のように傾斜させて設定され、内側キャビティ１２１１の底面が球面に沿って形成されているため、燃焼ガスＣは、内側キャビティ１２１１内を停滞することなく円滑に流れ、外縁ｅにおいて、内側キャビティ１２１１から外側キャビティ１２１２に向けた外方に流出する（図２ｃの符号ｆ１）。外側キャビティ１２１２に流出した燃焼ガスＣが、このキャビティ１２１２の周面により受け止められることで、燃焼ガスＣの拡散が抑制され、出力の損失が低減される。

図３は、高負荷側の領域Ｂにおける筒内の状態を時系列で示している。
領域Ｂでは、領域Ａにおけるよりもクランク角に関して早い時期に燃料の噴射時期が設定される（図３ａ）。本実施形態では、この領域Ｂにおける噴射時期として、噴霧Ｓが外側キャビティ１２１２に向かう時期を採用している。噴射後、噴霧Ｓは、外側キャビティ１２１２の底面に衝突するとともに、この底面及び外側キャビティ１２１２の周面により案内されて、外側キャビティ１２１２から上方に巻き上がる（図３ｂの符号ｆ２）。内側キャビティ１２１１に対し、外側キャビティ１２１２は、周面が気筒中心軸ｍに対して平行に形成されているため、噴霧Ｓは、点火プラグ２０が近接させて設置された燃焼室１４の上部略中央の領域に向けて積極的に巻き上がる。その後、噴霧Ｓが拡散しながら燃焼室１４内を上昇し、点火プラグ２０付近に到達することで、燃料が燃焼室１４の広い範囲に分布した、比較的に大きな混合気塊Ｍが形成される。領域Ｂでは、点火は、この大きな混合気塊Ｍに対して行われる。

本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、内側キャビティ１２１１の外縁方向線ｎを、気筒中心軸ｍに対して内側キャビティ１２１１の外縁ｅよりも下方で交差するものとして設定することとした。このため、内側キャビティ１２１１がこの外縁ｅで外側に開かれた形状となり、燃焼ガスＣを内側キャビティ１２１１から外側キャビティ１２１２に向けた外方に逃がすことができるので、燃焼ガスＣが積極的に点火プラグ２０に向けて巻き上がるのを防止し、スモーク等が点火プラグ２０に付着して、ディポジットが形成されるのを回避することができる。

また、本実施形態では、内側キャビティ１２１１の壁面を球面に沿った形状として形成することとした。このため、内側キャビティ１２１１内での噴霧Ｓの流れを円滑なものとし、過濃混合気の形成を防止して、スモーク等の発生自体を抑制することができる。
更に、本実施形態では、内側キャビティ１２１１を深底に形成し、このキャビティ１２１１の底面までの噴霧Ｓの到達距離を確保することとした。このため、この底面に燃料が付着し、燃料の液膜が形成されるのを抑制することができる。

更に、本実施形態では、エンジン１の運転状態に応じ、拡散燃焼と成層燃焼との間で燃焼形態を切り換えるとともに、成層燃焼領域内で更に形態を切り換え、比較的に低負荷側の領域Ａでは、スプレーガイド燃焼を採用し、領域Ａよりも高負荷側の領域Ｂでは、外側キャビティ１２１２により比較的に大きな混合気塊Ｍを形成して成層燃焼を行わせることとした。このため、広い運転領域で安定した成層燃焼を行わせることができ、燃料消費量と出力との両立を図ることができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係るエンジン１の構成を示している。
このエンジン１が先の実施形態に係るエンジン（図１）に対して構造上相違する点及び特徴的な点は、次の通りである。
第１に、内側キャビティ１２１１の底面１２２が気筒中心軸ｍ（ピストン１２の中心軸と一致する。）に対して垂直に形成されるとともに、このキャビティ１２１１の周面１２３が底面１２２に連続して、倒立切頭円錐の側面に沿って形成されている点である。このため、外縁方向線ｎは、気筒中心軸ｍを含む平面による図４の断面で内側キャビティ１２１１の周面と一致しており、気筒中心軸ｍに対し、内側キャビティ１２１１の外縁ｅよりも下方で交差している。

第２に、この図４の断面において、外縁方向線ｎと燃焼室１４を形成するシリンダヘッドの下面１３１との交点をａとし、気筒中心軸ｍとこの下面１３１との交点をｂとし、外縁方向線ｎと気筒中心軸ｍとの交点をｃとして表した場合に、２つの辺ａｂ，ａｃのなす角αが鈍角である点である。
第３に、点火プラグ２０が、ピストン１２が上死点にある状態で、幾何学上、外縁方向線ｎと気筒中心軸ｍとの間に配置されている点である（この点は、先の実施形態におけると同様である。）。

次に、本実施形態に係る成層燃焼について、図５，６により概念的に説明する。
本実施形態では、エンジン１の運転状態に応じて拡散燃焼と成層燃焼との間で燃焼形態を切り換えるとともに、成層燃焼領域を更に負荷に応じた３つの領域に分け、各領域Ａ，Ｂ１，Ｂ２で成層燃焼の形態を切り換える。図８は、燃焼形態のマップを示している。成層燃焼領域Ａ〜Ｂ２のうち、比較的に高負荷側の領域Ｂ２では、外側キャビティ１２１２に向けて燃料を噴射し、大きな混合気塊Ｍを形成して燃焼させる形態を選択する。他方、この領域Ｂ２よりも低負荷側の領域Ａ，Ｂ１では、内側キャビティ１２１１に向けて燃料を噴射する。この領域Ａ，Ｂ１のうち、特に低負荷側の領域Ａでは、内側キャビティ１２１１の壁面に衝突する前の噴霧に対して点火が行われるスプレーガイド燃焼を選択する。他方、これ以外の領域Ｂ１では、内側キャビティ１２１１を利用して比較的に小さな混合気塊Ｍを形成し、この混合気塊Ｍに対して点火が行われる形態を選択する。なお、本実施形態に関し、領域Ａ，Ｂ１が「第１の領域」に相当し、領域Ｂ２が「第２の領域」に相当する。

図５は、領域Ａにおける筒内の状態を時系列で示している。
領域Ａにおいて、燃料は、噴霧Ｓが内側キャビティ１２１１に向かう比較的に遅い時期に噴射される（図５ａ）。噴射後、噴霧Ｓが燃焼室１４内を内側キャビティ１２１１に向けて移動するのに対し、この噴霧Ｓが内側キャビティ１２１１の底面１２２に衝突する前の時期に点火が行われる（図５ｂ）。燃焼ガスＣは、内側キャビティ１２１１の底面１２２に衝突するとともに、この底面１２２及び周面１２３により内側キャビティ１２１１内を外向きに案内されて、内側キャビティ１２１１から外側キャビティ１２１２に向けた外方に流出する（図５ｃの符号ｆ３）。なお、流出した燃焼ガスＣが外側キャビティ１２１２の周面により受け止められることで、出力の損失が低減されることは、既述の通りである。

図６は、領域Ｂ１における筒内の状態を時系列で示している。
領域Ｂ１において、燃料は、噴霧Ｓが内側キャビティ１２１１に向かう時期に設定される（図６ａ）。噴射後、噴霧Ｓは、内側キャビティ１２１１の底面１２２に衝突するとともに、この底面１２２及び周面１２３により案内されて、内側キャビティ１２１１から上方に巻き上がる（図６ｂの符号ｆ４）。本実施形態では、外縁方向線ｎの設定とともに、内側キャビティ１２１１の周面１２３自体が気筒中心軸ｍに対して外向きに傾斜させて形成されている。このため、噴霧Ｓは、点火プラグ２０が近接する燃焼室１４の上部略中央の領域を避け、比較的に緩やかな角度で巻き上がる。その後、噴霧Ｓは、燃焼室１４内を上昇し、シリンダヘッド１３の下面１３１に衝突するが、外縁方向線ｎとこの下面１３１との交点ａに形成される角αが鈍角に設定されているため、噴霧Ｓは、この下面１３１により前記上部略中央の領域に向けて案内される（図６ｃの符号ｆ５）。領域Ｂでは、このようにして点火プラグ２０周辺に比較的に小さな混合気塊が形成され、この小さな混合気塊に対して点火が行われる。

なお、領域Ｂ２における成層燃焼は、先の実施形態における領域Ｂ（図７）と同様に、外側キャビティ１２１２を利用して大きな混合気塊を形成することにより行われる。
本実施形態によれば、特に、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、内側キャビティ１２１１の壁面を底面１２２と、気筒中心軸ｍに対して傾斜させて形成した周面１２３とで構成することとした。このため、このキャビティ１２１１を利用してより小さな混合気塊を形成し（図６ｃ）、低負荷側での成層燃焼をより安定して行わせることができる。

また、本実施形態では、点火プラグ２０を、図４の断面で外縁方向線ｎと気筒中心軸ｍとの間に設置することとした。このため、内側キャビティ１２１１から巻き上がる燃焼ガスＣが点火プラグ２０に直接吹き付けられるのを回避することができる。
更に、本実施形態では、外縁方向線ｎとシリンダヘッド１３の下面１３１との交点ａに形成される角αを鈍角に設定することとした。このため、内側キャビティ１２１１により案内された噴霧Ｓを点火プラグ２０の方向に積極的に指向させて、点火プラグ２０周りに集中させ、適度な大きさ及び空燃比の混合気塊を形成することができる。

更に、本実施形態では、成層燃焼領域のうち、低負荷側の領域Ａ，Ｂ１で内側キャビティ１２１１に向けて燃料を噴射するとともに、特に負荷が低い領域Ａでスプレーガイド燃焼を行わせる一方、比較的に負荷が高い領域Ｂ１で内側キャビティ１２１１を利用して小さな混合気塊を形成することによる成層燃焼を行わせることとした。このため、外側キャビティ１２１２を利用した成層燃焼を併用して、成層燃焼領域全体でより安定した成層燃焼を行わせることができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの構成 同上実施形態に係るスプレーガイド燃焼の概念 外側キャビティを利用した成層燃焼の概念 本発明の他の実施形態に係るエンジンの構成 同上実施形態に係るスプレーガイド燃焼の概念 内側キャビティを利用した成層燃焼の概念 燃焼形態選択マップの一例 燃焼形態選択マップの他の例

符号の説明

１…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…ピストン、１２１…キャビティ、１２１１…内側キャビティ、１２１２…外側キャビティ、１２２…内側キャビティの底面、１２３…内側キャビティの周面、１３…シリンダヘッド、１４…燃焼室、１５…吸気ポート、１６…吸気弁、１７…排気ポート、１８…排気弁、１９…インジェクタ、２０…点火プラグ、３１…コントロールユニット、４１…エアフローメータ、４２…アクセルセンサ、４３…クランク角センサ、４４…冷却水温度センサ、４５…燃料圧力センサ、Ｓ…噴霧、Ｍ…混合気塊、Ｃ…燃焼ガス、ｍ…気筒中心軸、ｎ…外縁方向線、ｅ…内側キャビティの外縁。

Claims (9)

1. 冠面にキャビティを有するピストンと、
   前記キャビティの上方に設置され、かつ燃料の噴射方向が前記ピストンの移動方向に対して平行であるインジェクタと、
   前記インジェクタにより噴射された燃料を着火させるための点火プラグと、を含んで構成され、
   前記ピストンは、前記キャビティとして、冠面中央部に形成された内側キャビティと、この内側キャビティの周囲に形成された外側キャビティとを有し、
   前記ピストンの中心軸を含む平面による断面において、前記内側キャビティに関し、前記内側キャビティの外縁でこの内側キャビティの壁面に接する直線として定められる外縁方向線が、前記ピストンの中心軸に対して前記外縁よりも下方で交差する筒内噴射式内燃機関。
2. 前記内側キャビティの壁面が球面に沿って形成された請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関。
3. 前記内側キャビティの壁面が底面と、この底面に接続し、かつ前記外縁方向線を含む倒立切頭円錐の側面に沿って形成された周面とを含んで構成される請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関。
4. 前記点火プラグが、シリンダヘッドにおいて、前記外縁方向線と前記ピストンの中心軸との間に配置された請求項１〜３のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関。
5. 燃焼室がペントルーフ型の形状である場合に、
   前記断面において、前記外縁方向線と前記燃焼室を形成するシリンダヘッドの下面との交点ａと、前記ピストンの中心軸と前記シリンダヘッドの下面との交点ｂと、前記外縁方向線と前記ピストンの中心軸との交点ｃとして、２つの辺ａｂ，ａｃのなす角が鈍角である請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関。
6. 前記ピストンの頂点を基準として、前記内側キャビティが前記外側キャビティよりも深い請求項１〜５のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関。
7. 前記インジェクタの噴射時期を制御するコントローラを更に含んで構成され、
   前記コントローラは、燃料を圧縮行程中に噴射して混合気を層状に形成する運転領域のうち、比較的に低負荷側の第１の領域において、前記噴射時期として、噴射された燃料の噴霧が前記内側キャビティに向かう時期を設定する一方、この第１の領域よりも高負荷側の第２の領域において、前記噴射時期として、噴射された燃料の噴霧が前記外側キャビティに向かう時期に設定する請求項１〜６のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関。
8. 前記コントローラは、前記点火プラグの点火時期を制御し、前記第１の領域において、機関の負荷が所定の負荷よりも小さいときは、前記点火時期として、前記内側キャビティの壁面との衝突前の噴霧に対して点火が行われる時期を設定する一方、機関の負荷がこの所定の負荷以上であるときは、前記点火時期として、前記内側キャビティにより案内された噴霧が形成する混合気塊に対して点火が行われる時期を設定する請求項７に記載の筒内噴射式内燃機関。
9. 冠面にキャビティを有するピストンと、
   前記キャビティの上方に位置し、かつ燃料の噴射方向が前記ピストンの移動方向と平行であるインジェクタと、
   前記インジェクタにより噴射された燃料を着火させるための点火プラグと、を含んで構成され、
   前記ピストンは、前記キャビティとして、冠面中央部に形成された内側キャビティと、この内側キャビティの周囲に形成された外側キャビティとを有し、
   前記内側キャビティの、前記ピストンの中心軸に垂直な断面における面積が、前記内側キャビティの外縁から下方に向かうに従い縮小する筒内噴射式内燃機関。

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