JP2009068433A - 筒内燃料直接噴射式内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒内にＥＧＲ層を形成する場合に、大量のＥＧＲガスの導入や機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる筒内燃料直接噴射式内燃機関を提供する。
【解決手段】 筒内にＥＧＲ層を形成する内燃機関５０Ａであって、ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）に対向するように燃料を噴射する燃料噴射弁５８を備える。内燃機関５０Ａは具体的にはＥＧＲ層を筒内周縁部に形成する。また燃料噴射弁５８は、具体的には圧縮行程後半にＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）に対向するように燃料を噴射する。また筒内周縁部にＥＧＲ層を形成するにあたって、内燃機関５０Ａは具体的には吸気行程前半に吸気ポート１０ａから吸気を導入するとともに、吸気行程後半に燃焼室５４中心を挟んで吸気ポート１０ａの対角に位置する排気ポート２０ｂから排気を導入する。
【選択図】 図２

Description

本発明は筒内燃料直接噴射式内燃機関に関し、特に筒内にＥＧＲ層を形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関に関する。

従来、筒内にＥＧＲ層を形成する内燃機関が知られている。ＥＧＲ層は一般に排気ポートから導入した排気で筒内にスワール流を形成することによって形成される。この種の内燃機関としては、具体的には筒内周縁部にＥＧＲ層を形成するもの（例えば特許文献１または２参照）や、筒内中央にＥＧＲ層を形成するもの（例えば特許文献２または３参照）が知られている。またこの種の内燃機関としては、このほか燃焼室上方に混合気層を形成するとともに、燃焼室下方にＥＧＲ層を形成するもの（例えば特許文献４参照）などが知られている。また燃料噴射弁からの燃料の噴射態様に関し、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献５または６で提案されている。

特開平１０−２５２４８６号公報 特開２００６−５２６５３号公報 特開２００１−３２３８２８号公報 特開２０００−４５８０６号公報 特開２００１−３４２８３６号公報 特開２００５−１０５８７２号公報

ところで筒内にＥＧＲ層を形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関では、例えば中軽負荷時などに大量のＥＧＲガスが筒内に導入される場合がある。このような場合には機関で行われる燃焼が緩慢となり、この結果、燃焼速度が低くなる。このため大きな燃焼変動が発生し易くなるとともに、大量の未燃ＨＣが発生し易くなってしまう虞があった。また冷間始動後の機関冷間時では筒内温度が低く、噴射した燃料が十分に気化し難いため、これによっても大きな燃焼変動が発生し易くなるとともに、大量の未燃ＨＣが発生し易くなってしまう虞があった。

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、筒内にＥＧＲ層を形成する場合に、大量のＥＧＲガスの導入や機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる筒内燃料直接噴射式内燃機関を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は筒内にＥＧＲ層を形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であって、前記ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射する燃料噴射弁を備えることを特徴とする。本発明によれば、ＥＧＲ層を構成する高温の筒内ガス流動に対して燃料を噴射することで、燃料の気化を促進できる。また本発明によれば、ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射することで、筒内に強い乱れを発生させることができ、以って燃焼速度の向上を図ることができる。また筒内に強い乱れを発生させることで、同時に燃料の気化もさらに促進できる。このため本発明によれば、大量のＥＧＲガスの導入や機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる。

また本発明は前記ＥＧＲ層を筒内周縁部に形成してもよい。本発明によれば、ＥＧＲ層の温度がより高いことで気化促進効果が高まり、この結果、より好適に燃焼状態を改善できる。

また本発明は前記燃料噴射弁が、圧縮行程後半に前記ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射してもよい。ここで、圧縮行程後半に燃料を噴射する場合にあっては、燃焼が行われるときまでの間に燃料が十分に気化し難いといえる。これに対して本発明によれば、前述の通り燃料の気化を促進できるとともに、燃焼が行われるタイミングで筒内に大きな乱れを発生させることができることから、燃焼速度も好適に向上させることができる。このため、具体的には本発明のように圧縮行程後半に燃料を噴射することが好適である。

なお、筒内周縁部にＥＧＲ層を形成するにあたっては、具体的には例えば吸気行程前半に吸気ポートから吸気を導入するとともに、吸気行程後半に排気ポートから排気を導入することで形成することができる。またこのときには、吸気行程後半に排気を導入する排気ポートを、吸気行程前半に吸気を導入する吸気ポートに対向しない排気ポート（例えば燃焼室中心を挟んで吸気行程前半に吸気を導入する吸気ポートの対角に位置する排気ポート）とすることが好ましい。これにより、筒内に強いスワール流を発生させることができ、この結果、筒内周縁部にＥＧＲ層を好適に形成できる。すなわち、本発明はさらに具体的にはこのような好適な態様で筒内周縁部にＥＧＲ層を形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であることが好ましい。

また、さらに吸気行程前半にも燃料を噴射するようにすれば、筒内中央（換言すればＥＧＲ層の内側）に混合気層（例えば成層状態の混合気層）を形成できるところ、このような場合には圧縮行程後半で残りの燃料を噴射すればよいことから、燃料の気化をさらに容易に図ることができる点で好都合である。このため本発明はさらに具体的にはこのような態様で燃料を噴射するとともに、ＥＧＲ層を筒内周縁部に形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であることが好ましい。

また本発明は前記ＥＧＲ層を筒内中央を含む筒内全域に亘って形成してもよい。ここで機関冷間時には筒内温度が低いところ、燃焼が始まるのは一般に筒内中央からであることから、筒内中央を含む筒内全域に亘って高温、且つ均質なＥＧＲ層を形成することが好ましい場合がある。この点、本発明はＥＧＲ層を筒内中央を含む筒内全域に亘って形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であってもよく、この場合には特に機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる。

また本発明は前記燃料噴射弁が、機関冷間時の吸気行程前半に前記ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射してもよい。本発明によれば、ＥＧＲ層を構成する高温の筒内ガス流動に対して燃料を噴射することで、燃料の気化を促進できる。また本発明によれば、筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射することで大きな乱れを発生させることができ、これによっても燃料の気化の促進を図ることができる。同時に本発明によれば、大きな乱れを発生させることで混合気のミキシング性の向上も図ることができる。さらに本発明によれば、燃料を噴射してから燃焼が行われるときまでの間の時間を長く確保できるので、更なる燃料の気化の促進や混合気のミキシング性の向上を図ることができる。このため本発明によれば、機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を好適に改善できる。

なお、筒内中央を含む筒内全域に亘ってＥＧＲ層を形成するにあたっては、例えば吸気行程前半に排気ポートから排気を導入するとともに、吸気行程後半に吸気ポートから吸気を導入することで形成することができる。またこのときには、吸気行程後半に吸気を導入する吸気ポートを、吸気行程前半に排気を導入する排気ポートに対向する位置にある吸気ポートとすることが好ましい。これにより、筒内ガス流動に対向するように吸気を導入することができ、以って筒内中央を含む筒内全域に亘って高温、且つ均質なＥＧＲ層を好適に形成できる。すなわち本発明はさらに具体的にはこのような好適な態様で筒内中央を含む筒内全域に亘ってＥＧＲ層を形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であることが好ましい。

また本発明は前記ＥＧＲ層を筒内中央に形成してもよい。ここで機関冷間時には筒内温度が低いところ、燃焼が始まるのは一般に筒内中央からであることから、筒内中央に高温のＥＧＲ層を形成することが好ましい場合がある。この点、本発明はＥＧＲ層を筒内中央に形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であってもよく、この場合には特に機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる。

なお、筒内中央にＥＧＲ層を形成するにあたっては、例えば吸気行程前半に排気ポートから排気を導入するとともに、吸気行程後半に吸気ポートから吸気を導入することで形成することができる。またこのときには、吸気行程後半に吸気を導入する吸気ポートを、吸気行程前半に排気を導入する排気ポートに対向しない吸気ポート（例えば燃焼室中心を挟んで吸気行程前半に排気を導入する排気ポートの対角に位置する吸気ポート）とすることが好ましい。これにより、吸気行程後半に導入した吸気で筒内にスワール流を発生させることができ、この結果、高温のＥＧＲ層と低温の空気層との間の遠心分離作用により、筒内中央に高温のＥＧＲ層を好適に形成できる。すなわち本発明はさらに具体的にはこのような好適な態様で筒内中央にＥＧＲ層を形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であることが好ましい。

本発明によれば、筒内にＥＧＲ層を形成する場合に、大量のＥＧＲガスの導入や機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる筒内燃料直接噴射式内燃機関を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は本実施例に係る筒内燃料直接噴射式内燃機関（以下、単に内燃機関と称す）５０Ａの要部を一気筒につき鉛直断面視で模式的に示す図である。内燃機関５０Ａは筒内燃料直接噴射式のガソリンエンジンである。但しこれに限られず、内燃機関５０Ａは例えばディーゼルエンジンであってもよく、また火花点火と圧縮着火とを機関運転状態等に応じて切り換えるガソリンエンジンなどであってもよい。

内燃機関５０Ａはシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３などを有して構成されている。シリンダブロック５１には略円筒状のシリンダ５１ａが形成されており、シリンダ５１ａ内にはピストン５３が収容されている。ピストン５３は図示しないコネクティングロッドと連結されており、さらにコネクティングロッドは図示しないクランクシャフトと連結されている。ピストン５３がシリンダ５１ａ内で往復運動すると、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに動力が伝達され、さらにクランクシャフトによって往復運動が回転運動に変換される。例えば内燃機関５０Ａを備えた車両では、この回転運動に変換された動力を利用して車両を駆動する。

シリンダブロック５１にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５４はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３によって囲われた空間として形成されている。シリンダヘッド５２には吸気を燃焼室５４内（以下、筒内とも称す）に導入するための吸気ポート１０ａ及び１０ｂ（以下、総称するときには単に吸気ポート１０と称し、他の構成についても同様とする）と、燃焼したガスを燃焼室５４から排気するための排気ポート２０とが夫々形成されており、さらに吸気ポート１０を開閉するための吸気弁５５と、排気ポート２０を開閉するための排気弁５６とが夫々配設されている。

内燃機関５０Ａは吸排気弁５５、５６を開閉駆動するための電磁駆動装置６０を吸排気弁５５、５６毎に備えている。吸排気弁５５、５６の開弁タイミングや開弁期間はＥＣＵ１Ａの制御のもと、電磁駆動装置６０によって変更される。ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａが後述するように吸排気弁５５、５６（より具体的には電磁駆動装置６０）を制御することで、内燃機関５０Ａは筒内周縁部にＥＧＲ層を形成する。なお、内燃機関５０Ａは電磁駆動装置６０の代わりに例えば同様な制御が可能な可変動弁機構を備えてもよい。点火プラグ５７は上方から燃焼室５４に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。

燃料噴射弁５８は筒内に噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。この燃料噴射弁５８はＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射できる位置に配置されている。図２は内燃機関５０Ａの要部を一気筒につき水平投影視で模式的に示す図である。なお、図２では圧縮行程後半における内燃機関５０Ａの様子を示している。燃料噴射弁５８は具体的には後述するように吸気行程後半に排気を導入する排気ポート２０ｂに対向する位置に配置されている。換言すれば、燃料噴射弁５８は燃焼室５４中心に対応する位置である吸気ポート１０間から吸気行程後半に排気を導入する排気ポート２０ｂに対向する吸気ポート１０ｂ側にオフセットした位置に配置されている。

ＥＣＵ１Ａは図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを有して構成されるマイクロコンピュータと、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主として内燃機関５０Ａを制御するための構成であり、本実施例では燃料噴射弁５８や電磁駆動装置６０などが制御対象として電気的に接続されている。またＥＣＵ１Ａには内燃機関５０Ａの冷却水温を検出するための水温センサ７１や、回転数ＮＥを検出するためのクランク角センサ７２や、吸入空気量（或いは負荷）を検出するためのエアフロメータ７３などが電気的に接続されている。なお、ＥＣＵ１Ａにはこのほか各種の制御対象やセンサ、スイッチ類が電気的に接続されていてよい。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関制御用プログラムのほか、以下に示す特定吸排気弁制御用プログラムや特定燃料噴射弁制御用プログラムも格納している。なお、これらのプログラムは一体として構成されていてもよい。特定吸排気弁制御用プログラムは、吸気弁５５のうち、いずれかが吸気行程前半に開弁した状態になるようにするための制御を行うとともに、排気弁５６のうち、いずれかが吸気行程後半に開弁した状態になるようにするための制御を行うように作成されている。この点、特定吸排気弁制御用プログラムは本実施例では具体的には吸気弁５５ａが吸気行程前半に開弁した状態になるようにするための制御を行うとともに、燃焼室５４中心を挟んで吸気弁５５ａの対角に位置する排気弁５６ｂが吸気行程後半に開弁した状態になるようにするための制御を行うように作成されている。この特定吸排気弁制御用プログラムに基づき制御された場合の吸排気弁５５、５６の開弁状態を図３に模式的に示す。

この特定吸排気弁制御用プログラムに基づきＥＣＵ１Ａが吸排気弁５５、５６（より具体的には電磁駆動装置６０）を制御することで、内燃機関５０Ａは吸気行程前半に吸気ポート１０ａから吸気を導入するとともに、吸気行程後半に燃焼室５４中心を挟んで吸気ポート１０ａの対角に位置する排気ポート２０ｂから排気を導入する。これにより筒内に強いスワール流を発生させることができ、同時に筒内周縁部にＥＧＲ層を好適に形成できる。

特定燃料噴射弁制御用プログラムは、圧縮行程後半に（より具体的には筒内に排気を導入すべく排気弁５６ｂが開弁しているときに）燃料噴射弁５８を開弁するための制御を行うように作成されている。また特定燃料噴射弁制御用プログラムは、さらに吸気行程前半にも燃料噴射弁５８を開弁するための制御を行うように作成されている。この特定燃料噴射弁制御用プログラムに基づきＥＣＵ１Ａが燃料噴射弁５８を制御することで、燃料噴射弁５８は吸気行程前半に燃料を噴射するとともに、圧縮行程後半に燃料を噴射する。吸気行程前半に噴射される燃料は、吸気とともに筒内中央で成層状態の混合気に生成される。また圧縮行程後半に噴射される燃料は、筒内周縁部に形成されるＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）に対向するように噴射される。

なお、本実施例ではマイコンとＲＯＭが格納するプログラムとで各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが実現され、特にマイコンと特定吸排気弁制御用プログラムとで特定吸排気弁制御手段が、マイコンと特定燃料噴射弁制御用プログラムとで特定燃料噴射弁制御手段が夫々実現されている。

次にＥＣＵ１Ａの制御に基づき行われる内燃機関５０Ａの動作を図４に示すフローチャートを用いて詳述する。まず吸気行程前半に吸気弁５５のうち、吸気弁５５ａのみを開弁状態にする（ステップＳ１１）。この状態は具体的には例えば、吸気行程前半に吸気弁５５が閉弁状態にある場合に、吸気弁５５のうち、吸気弁５５ａのみを開弁するように電磁駆動装置６０を制御することで実現できる。このとき筒内に吸気が導入されるとともに、スワール流が形成される。また吸気弁５５ａが開弁している間に、燃料噴射弁５８は１回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１２）。噴射された燃料は筒内に導入された吸気とともに筒内を流通する。

さらに吸気行程後半には排気弁５６のうち、排気弁５６ｂのみを開弁状態にする（ステップＳ１３）。この状態は具体的には例えば、吸気行程後半に排気弁５６が閉弁状態にある場合に、排気弁５６のうち、排気弁５６ｂのみを開弁するように電磁駆動装置６０を制御することで実現できる。このとき筒内に排気（ＥＧＲガス）が導入されるとともに、スワール流が形成される。これにより、圧縮行程後半には筒内周縁部にＥＧＲ層が形成されるととともに、先に導入された吸気は燃料とともに筒内中央で成層状態の混合気に生成される（図３参照）。

さらに圧縮行程後半には、燃料噴射弁５８が２回目の燃料噴射を行う（ステップＳ１４）。この燃料噴射は筒内周縁部のＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）に対向するように噴射される（図３参照）。これにより、燃焼が行われるタイミングで筒内に大きな乱れを発生させることができる。したがって筒内に大量のＥＧＲガスが導入された場合であっても燃焼速度の向上を図ることができる。また噴射された燃料はＥＧＲ層が高温であること及び大きな乱れが発生することによって気化が促進されるため、未燃ＨＣを低減することができる。以上により、筒内にＥＧＲ層を形成する場合に、大量のＥＧＲガスの導入に伴い悪化する燃焼状態を改善できる内燃機関５０Ａを実現できる。

図５は本実施例に係る内燃機関５０Ｂの要部を一気筒につき水平投影視で模式的に示す図である。なお、図５では吸気行程前半における内燃機関５０Ｂの様子を示している。内燃機関５０Ｂでは、燃料噴射弁５８が具体的には後述するように吸気行程前半に排気を導入する排気ポート２０ｂに対向する位置に配置されている。換言すれば、燃料噴射弁５８は燃焼室５４中心に対応する位置である吸気ポート１０間から吸気行程前半に排気を導入する排気ポート２０ｂに対向する吸気ポート１０ｂ側にオフセットした位置に配置されている。このほか内燃機関５０ＢはＥＣＵ１Ａの代わりにＥＣＵ１Ｂによって制御されることにより、筒内中央を含む筒内全域に亘ってＥＧＲ層を形成するとともに、機関冷間始動時の吸気行程前半にＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）に対向するように燃料噴射弁５８から燃料を噴射するように構成される点以外、内燃機関５０Ａと実質的に同一のものとなっている。

ＥＣＵ１Ｂは、前述した特定吸排気弁制御用プログラム及び特定燃料噴射弁制御用プログラムの代わりに、以下に示す特定吸排気弁制御用プログラム及び特定燃料噴射弁制御用プログラムをＲＯＭに格納している点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。本実施例では特定吸排気弁制御用プログラムが、排気弁５６のうち、いずれかが吸気行程前半に開弁した状態になるようにするための制御を行うとともに、吸気弁５５のうち、いずれかが吸気行程後半に開弁した状態になるようにするための制御を行うように作成されている。

この点、特定吸排気弁制御用プログラムは具体的には、排気弁５６ｂが吸気行程前半に開弁した状態になるようにするための制御を行うとともに、排気弁５６ｂに対向する位置にある吸気弁５５ｂが吸気行程後半に開弁した状態になるようにするための制御を行うように作成されている。また特定吸排気弁制御用プログラムは機関冷間時である水温が所定値（例えば７０℃）以下の場合に、上記制御を行うように作成されている。この特定吸排気弁制御用プログラムに基づき制御された場合の吸排気弁５５、５６の開弁状態を図６に模式的に示す。

この特定吸排気弁制御用プログラムに基づきＥＣＵ１Ｂが吸排気弁５５、５６（より具体的には電磁駆動装置６０）を制御することで、内燃機関５０Ｂは、機関冷間時において吸気行程前半に排気ポート２０ｂから排気を導入するとともに、吸気行程後半に吸気ポート１０ｂから吸気を導入する。これにより、筒内ガス流動（スワール流）に対向するように吸気を導入することができ、以って機関冷間時であっても筒内中央を含む筒内全域に亘って高温、且つ均質なＥＧＲ層を好適に形成できる。

特定燃料噴射弁制御用プログラムは、機関冷間時の吸気行程前半に（より具体的には筒内に排気を導入すべく排気弁５６ｂが開弁しているときに）燃料噴射弁５８を開弁するための制御を行うように作成されている。この特定燃料噴射弁制御用プログラムに基づきＥＣＵ１Ｂが燃料噴射弁５８を制御することで、燃料噴射弁５８は吸気行程前半に燃料を噴射する。噴射された燃料は筒内中央を含む筒内全域に亘って形成されるＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）に対向するように噴射される。なお、本実施例ではマイコンとＲＯＭが格納するプログラムとで各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが実現され、特にマイコンと上述の特定吸排気弁制御用プログラムとで特定吸排気弁制御手段が、マイコンと上述の特定燃料噴射弁制御用プログラムとで特定燃料噴射弁制御手段が夫々実現されている。

次にＥＣＵ１Ｂの制御に基づき機関冷間時に行われる内燃機関５０Ｂの動作を図７に示すフローチャートを用いて詳述する。まず吸気行程前半には排気弁５６のうち、排気弁５６ｂのみを開弁状態にする（ステップＳ２１）。この状態は、具体的には例えば吸気行程前半に排気弁５６が開弁状態にある場合に、排気弁５６のうち、排気弁５６ａのみを閉弁するように電磁駆動装置６０を制御することで実現できる。このとき筒内に排気（ＥＧＲガス）が導入されるとともに、スワール流が形成される。

また排気弁５６ｂが開弁している間に、燃料噴射弁５８は燃料噴射を行う（ステップＳ２２）。この燃料噴射は、筒内中央を含む筒内全域に亘って形成されるＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）に対向するように噴射される（図５参照）。これにより、強い乱れを発生させることができることから、後に筒内中央を含む筒内全域に亘って形成されるＥＧＲ層の混合気のミキシング性を向上させることができる。また噴射された燃料はＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動（スワール流）が高温であること及び大きな乱れが発生することによって気化が促進されるため、未燃ＨＣを低減することができる。このため機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる。

噴射された燃料は筒内に導入された排気とともに筒内を流通する。さらに吸気行程後半には吸気弁５５のうち、吸気弁５５ｂのみを開弁状態にする（ステップＳ２３）。この状態は、具体的には例えば吸気行程後半に吸気弁５５が閉弁状態にある場合に、吸気弁５５のうち、吸気弁５５ｂのみを開弁するように電磁駆動装置６０を制御することで実現できる。このとき筒内ガス流動（スワール流）に対向するように吸気が導入される。これにより、筒内中央を含む筒内全域に亘って高温、且つ均質なＥＧＲ層が形成される。また内燃機関５０Ｂでは、燃料を噴射してから燃焼が行われるときまでの間の時間を長く確保できるので、これにより更なる燃料の気化や混合気のミキシング性の向上を図ることができる。すなわち、これにより機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態をさらに好適に改善できる。

なお、本実施例において例えば排気弁５６ｂが吸気行程前半に開弁した状態になるようにするための制御を行うとともに、燃焼室５４中心を挟んで排気弁５６ｂの対角に位置する吸気弁５５ａが吸気行程後半に開弁した状態になるようにするための制御を行うように特定吸排気弁制御用プログラムを作成すれば、吸気行程後半に導入した吸気で筒内にスワール流を発生させることができ、この結果、高温のＥＧＲ層と低温の空気層との間の遠心分離作用により、筒内中央に高温のＥＧＲ層を好適に形成できる。すなわちこのように特定吸排気弁制御用プログラムを作成すれば、筒内中央に高温のＥＧＲ層を形成するように内燃機関５０Ｂを構成することもできる。またこのとき特定燃料噴射弁制御用プログラムは例えば同様に作成されてよい。この場合にも機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を好適に改善できる。以上により、筒内中央、或いは筒内中央を含む筒内全域に亘ってＥＧＲ層を形成する場合に、機関冷間時であることに伴い悪化する燃焼状態を改善できる内燃機関５０Ｂを実現できる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば実施例１で燃料噴射弁５８は圧縮行程後半に燃料を噴射する代わりに、圧縮行程後半を含む圧縮行程においてスワール流の回転と同期させるようにして複数回に分けて燃料を噴射してもよい。これにより、燃料をより均一に分布させることができ、燃料の不均質性に起因する未燃ＨＣの発生も抑制できる。また吸気行程における吸排気弁５５、５６の開弁期間は内燃機関５０Ａの負荷に応じて変化させることになるが、このときに吸気行程における１回目の燃料噴射と、圧縮行程における２回目の燃料噴射の燃料噴射割合を同期させるようにして変更してもよい。これにより、筒内半径方向に燃料の濃淡が発生して未燃ＨＣが増大することをさらに抑制できる。

また上述した実施例１では1回目の燃料噴射を燃料噴射弁５８で行っているが、例えば代わりに他の燃料噴射弁を備えるとともに、当該他の燃料噴射弁で１回目の燃料噴射を行うことなども可能である。また上述した実施例では、筒内周縁部にＥＧＲ層を形成する場合を実施例１で、筒内中央、或いは筒内中央を含む筒内全域に亘ってＥＧＲ層を形成する場合を実施例２で夫々説明したが、例えば筒内周縁部にＥＧＲ層を形成する場合と、筒内中央、或いは筒内中央を含む筒内全域に亘ってＥＧＲ層を形成する場合とを、機関運転状態（例えば機関冷間時であるか否か）に応じて切り換えるように内燃機関を構成することなども可能である。

内燃機関５０Ａの要部を一気筒につき鉛直断面視で模式的に示す図である。 内燃機関５０Ａの要部を一気筒につき水平断面視で模式的に示す図である。 実施例１に係る特定吸排気弁制御用プログラムに基づき制御された場合の吸排気弁５５、５６の開弁状態を模式的に示す図である。 ＥＣＵ１Ａの制御に基づき行われる内燃機関５０Ａの動作をフローチャートで示す図である。 内燃機関５０Ｂの要部を一気筒につき水平断面視で模式的に示す図である。 実施例２に係る特定吸排気弁制御用プログラムに基づき制御された場合の吸排気弁５５、５６の開弁状態を模式的に示す図である。 ＥＣＵ１Ｂの制御に基づき機関冷間時に行われる内燃機関５０Ｂの動作をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１０ 吸気ポート
２０ 排気ポート
５０ 内燃機関
５５ 吸気弁
５６ 排気弁
５８ 燃料噴射弁
６０ 電磁駆動装置

Claims (6)

1. 筒内にＥＧＲ層を形成する筒内燃料直接噴射式内燃機関であって、
   前記ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射する燃料噴射弁を備えることを特徴とする筒内燃料直接噴射式内燃機関。
2. 前記ＥＧＲ層を筒内周縁部に形成することを特徴とする請求項１記載の筒内燃料直接噴射式内燃機関。
3. 前記燃料噴射弁が、圧縮行程後半に前記ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射することを特徴とする請求項２記載の筒内燃料直接噴射式内燃機関。
4. 前記ＥＧＲ層を筒内中央を含む筒内全域に亘って形成することを特徴とする請求項１記載の筒内燃料直接噴射式内燃機関。
5. 前記燃料噴射弁が、機関冷間始動時の吸気行程前半に前記ＥＧＲ層を構成する筒内ガス流動に対向するように燃料を噴射することを特徴とする請求項４記載の筒内燃料直接噴射式内燃機関。
6. 前記ＥＧＲ層を筒内中央に形成することを特徴とする請求項１記載の筒内燃料直接噴射式内燃機関。
   

Images