JP2009167878A - ガソリンエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】２つのインジェクタを効果的に利用し、高負荷時の混合気の均質性を高めて出力を向上するとともに、成層または弱成層燃焼を行なう場合にも、安定して運転できるようなガソリンエンジンを提供することである。
【解決手段】１シリンダに、第１インジェクタ１２２ａと、第１インジェクタ１２２ｂとを備えている。これらのインジェクタにより、燃料をシリンダ内に直接噴射する。ＥＣＵ２０１は、運転条件によって、１燃焼サイクル内に、２つのインジェクタのうち、どちらか一方、または両方を用いて燃料噴射を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ内に直接燃料を噴射し、主として点火により燃焼させるガソリンエンジンに係り、特に、ツインインジェクタを備えたガソリンエンジンに関する。

従来、シリンダ内に直接燃料を噴射する，筒内噴射式火花点火式ガソリンエンジン（ＤＩ−Ｇエンジン）が広く知られている。これ以前に主流であったマルチポート噴射システム（ＭＰｉシステム）を備えたエンジンに比べ、混合気の点火プラグ周り成層化による大幅なトータル空燃比の希薄化が可能になり、これにより燃費の低減を行なうことができ、また、吸気冷却効果や、燃焼効率向上による出力の向上が見込まれている。

また、この種のエンジンに特徴的な技術として、始動時に圧縮行程に燃料を噴射し、混合気を点火プラグの近傍に偏らせて存在させ、同時に点火時期の遅角（リタード）を行うことにより、 意図的に有効なトルクにならない燃焼分、いわゆる後燃えの割合を増やして排気温度を上げ、触媒の活性化を早めて排気中の未燃炭化水素（以下ＨＣ）を減少させる方法が広く知られている。

このような成層および均質燃焼を適切に行なうためのキー技術として、必要なときに必要な場所に適切な燃料を供給し、良好な混合気形成を行なうことが重要であり、この点に鑑み、シリンダ内に直接燃料を噴射するインジェクタを１シリンダ当たり２本備えた、いわゆるツインインジェクタシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１記載のものでは、１シリンダ内に２つのインジェクタ、具体的には燃焼室の上部から気筒中心線に沿う方向に向けてホロコーン（中空）噴霧を噴射する第１のインジェクタと、吸気ポート近傍から扇形噴霧を噴射する第２のインジェクタを備えており、これら２つのインジェクタを目的に応じて噴き分けることにより、従来よりも適切な混合気形成を可能にしている。

例えば、高負荷域においては、第１のインジェクタを吸気行程で噴射して均一な混合気を形成し、圧縮行程で第２のインジェクタを噴射することにより、筒内の流動を促進し、燃焼を促進してノッキングを抑制することができる。

さらに、均質燃焼を行なう場合には、吸気行程において第１のインジェクタのみから燃料を噴射し、第２のインジェクタの噴射を停止することにより、効率良く均質の混合気形成ができる。

一方、前述の始動時点火リタード燃焼を行なう場合、まず吸気行程において第１のインジェクタから燃料を噴射して均一なベース混合気を形成し、次いで圧縮行程において第２のインジェクタから燃料を噴射し、燃焼室上部に設けられた点火プラグの近傍にややリッチな混合気を形成して、点火リタード時でも良好な燃焼を行ない、触媒の昇温を早めたりすることが可能である。

特開２００７−３２４３７号公報

しかしながら、特許文献１記載のものにおいては、噴霧の形態を、第１のインジェクタはホロコーン噴霧、第２のインジェクタについてはファン噴霧としているために、常に最適な分布の混合気が形成できるわけではない。

例えば、上記した始動時点火リタード燃焼を行なう場合、第２のファン噴霧インジェクタの圧縮行程での噴射時期は必ずしも最適に設定できるわけではなく、ピストン上に燃料が残留し、未燃燃料（ＨＣ）や、スート（すす）などの原因になる場合があった。

また、点火プラグのある場所に必ずしも最適に混合気形成ができるわけではなく、余分な燃料を必要とし、燃焼が不安定になりやすく、十分な点火リタード量が確保できないと言う問題点があった。

これにともない、点火時期を予定よりも進角側に設定しなければならず、十分な燃焼の後燃えを行なうことができず、触媒暖機の時間が長くなってＨＣ等のエミッションの増大を招いたり、燃料噴射から点火までの時間、すなわち気化時間を十分に長くとることができなくなり、未気化燃料の拡散燃焼によって生じるスート（すす、粒子状物質、以下スート）の低減を十分に行なうことができなくなったりするという問題点があった。

また、均質燃焼時にも、第１のインジェクタ、すなわち直上式のホロコーン噴霧のみで混合気形成を行なう場合では、運転条件によってはどうしても燃料噴霧の拡散が不十分になりやすく、従来方式と比べても、特に壁面付近の空気利用率を高くすることができず、混合気の均質性が損なわれ、十分な出力が得られないと言う問題点があった。

また、壁面近傍の空気利用率を上げるために噴霧角を広げると、シリンダ壁に衝突する噴霧が増えてしまい、スートが増えたり、ＨＣ等のエミッションが悪化したりして、かえって出力低下の原因となってしまうという問題点があった。

さらに、上記参考文献には開示されていないが、特に過給を行なう場合など、高負荷高回転域ではインジェクタから噴射される流量が不足しがちになり、これを補うために、インジェクタの噴口径を大きくすれば、今度はアイドル回転等の低負荷運転を行なう場合に、制御可能な最小噴射量が大きくなってしまい、より的確な噴射量制御が行なえなくなるという、いわゆるダイナミックレンジが不足するという問題点があった。

またこのときインジェクタの噴口径を大きくすると、燃料粒子の粗大化を招き、気化時間の増加による未燃燃料（ＨＣ）や、スートなどのエミッション悪化を招き易いという問題点があった。

これらを総合すると、２種のインジェクタの協調が不十分であるために、ダイナミックレンジの拡大、均質度の向上、エミッション低下などの効果が十分に得られていないという問題点があった。

本発明の第１の目的は、２つのインジェクタを効果的に利用し、高負荷時の混合気の均質性を高めて出力を向上するとともに、成層または弱成層燃焼を行なう場合にも、安定して運転できるようなガソリンエンジンを提供することである。

また、第２の目的は、混合気形成を最適化することにより、始動直後に十分な点火リタード量を確保でき、排気温度を上昇させて触媒の早期活性化をはかり、ＨＣを低減するとともに、燃料の気化時間を長く確保してスートの低減をはかるガソリンエンジンを提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、燃料噴射弁により燃料をシリンダ内に直接噴射するガソリンエンジンにおいて、上記燃料噴射弁は、１シリンダ当たり２本備えており、運転条件によって、１燃焼サイクル内に、２つのインジェクタのうち、どちらか一方、または両方を用いて燃料噴射を行なうようにしたものである。
かかる構成により、２つのインジェクタを効果的に利用し、高負荷時の混合気の均質性を高めて出力を向上するとともに、成層または弱成層燃焼を行なう場合にも、安定して運転できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記２本のインジェクタを用い、始動直後の冷機時には、シリンダ全体として弱成層混合気を形成するとともに、点火プラグの周囲には、シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気を形成するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記２本のインジェクタのうち、第１のインジェクタを燃焼室上方であって、シリンダヘッドの中央付近に開口するように配置し、第２のインジェクタを２本の吸気ポートに囲まれた下部のシリンダヘッドに開口させるように配置したものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記２本のインジェクタのうち、第１のインジェクタを２本の吸気ポートに囲まれた下部のシリンダヘッドに開口させるように配置し、第２のインジェクタを２本の排気ポートに囲まれた下部のシリンダヘッド内に開口させるように配置したものである。

（５）上記（３）若しくは（４）において、好ましくは、前記２本のインジェクタのうち、一方のインジェクタの噴霧方向をシリンダ上方向であって、シリンダヘッド方向に指向させ、他方のインジェクタの噴霧方向をシリンダ下方向であって、ピストン方向に、指向させたものである。

（６）上記（３）若しくは（４）において、好ましくは、前記２本のインジェクタのうち、燃焼室上方または排気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を弱くし、吸気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を強くするように構成したものである。

（７）上記（３）若しくは（４）において、好ましくは、前記２本のインジェクタのうち、燃焼室上方、または排気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を強くし、吸気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を弱くするように構成したものである。

（８）上記（３）において、好ましくは、エンジンが主に成層燃焼にて運転される場合には、２本のインジェクタのうち、燃焼室上方に位置するインジェクタのみから燃料噴射を行い、均質燃焼にて運転される場合には、２本のインジェクタの双方から燃料噴射を行なうように構成したものである。

（９）上記（１）において、好ましくは、前記２本のインジェクタのうち、主に吸気行程噴射に用いるインジェクタの流量と、主に圧縮行程噴射に用いるインジェクタの噴口径、および噴口数がそれぞれ異なっているものである。

（１０）上記（１）において、好ましくは、前記２本のインジェクタに供給する燃料の供給燃圧を互いに異ならせたものである。

（１１）また、上記目的を達成するために、本発明は、燃料噴射弁により燃料をシリンダ内に直接噴射するガソリンエンジンにおいて、上記燃料噴射弁は、１シリンダ当たり２本備えており、前記２本のインジェクタを用い、始動直後の冷機時には、シリンダ全体として弱成層混合気を形成するとともに、点火プラグの周囲には、シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気を形成するようにしたものである。
かかる構成により、混合気形成を最適化することにより、始動直後に十分な点火リタード量を確保でき、排気温度を上昇させて触媒の早期活性化をはかり、ＨＣを低減するとともに、燃料の気化時間を長く確保してスートの低減をはかれるものとなる。

本発明によれば、２つのインジェクタを効果的に利用し、高負荷時の混合気の均質性を高めて出力を向上するとともに、成層または弱成層燃焼を行なう場合にも、安定して運転できるようになる。

また、混合気形成を最適化することにより、始動直後に十分な点火リタード量を確保でき、排気温度を上昇させて触媒の早期活性化をはかり、ＨＣを低減するとともに、燃料の気化時間を長く確保してスートの低減をはかることができる。

以下、図１から図３４を用いて、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンの構成について説明する。
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンシステムの構成について説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンのシステム構成図である。ここで、図１は吸気系と排気系を略横側から、図２はエンジン上方から見たものである。なお、本実施形態では主として多気筒エンジンを想定しているが、以降の図では簡単のために１つのシリンダについて説明する。

図１及び図２において、吸気管１０１は、シリンダ１２３の端面と吸気制御弁１０３との間の区間において、仕切り板１０２によって上下に分割されている。上流部に設けられた吸気制御弁１０３は、この吸気管１０１の下部側通路を閉塞するように取り付けられている。

第１インジェクタ１２２ａは、シリンダ１２３の頂点付近から、ピストン１０７の方向である下方に向かい、直接燃料を噴射して、噴霧１２５ａを形成するように取り付けられている。インジェクタの噴口は複数設けられており、一般にマルチホールインジェクタと呼ばれる形式である。

なお、第１インジェクタ１２２ａの噴口が、点火プラグ１１３のギャップ近傍、具体的には１５ｍｍ以内の場所に開口するように配置されている。

また、第２インジェクタ１２２ｂは、シリンダ１２３の２つの吸気弁１１１に挟まれた下部から、排気側方向に向けて噴射して、噴霧１２５ｂを形成するように取り付けられている。この第２インジェクタ１２２ｂの噴口も、第１インジェクタ１２２ａと同様に複数設けられている。

ここで、前記第２インジェクタ１２２ｂの噴口のうち、１つ以上から出る燃料噴霧が、点火プラグ１１３の方向に噴射されるように構成される。

第１インジェクタ１２２ａ、第２インジェクタ１２２ｂの、それぞれの全噴射時の流量は、第１インジェクタ１２２ａと第２インジェクタ１２２ｂの流量比率が５：１から５：５の間になるように構成される。好ましくは、流量比率は、５：３としている。そのため、具体的には、第２インジェクタ１２２ｂの噴口径、またはオリフィス径は、第１インジェクタ１２２ａのそれよりも小さくする。必要によりマルチホールインジェクタの穴数も、第１インジェクタ１２２ａが６〜８穴の場合、第２インジェクタ１２２ｂは、４〜６穴と少なくする。

図１および図２の右下側より空気が吸入され、エアクリーナ１０６を通り、エアフローメータ１０５で流量を計測し、電子制御スロットルチャンバ１０４で流量を調節した後、コレクタ１１６で各気筒に分配される。その後、前述した吸気管１０１を通り、吸気弁１１１が開いた際にシリンダ１２３に流入する。シリンダ１２３内で燃焼したガスは、排気弁１１２、排気管１１０、触媒１１５を通り、消音器１１７を通って大気中に排気される。

また、燃料は図示されていない燃料タンクから、燃料ポンプ１４０によって加圧され、逆止弁１４１ａおよび１４２ｂ、第１インジェクタ１２２ａへの燃料を供給するコモンレールである燃料ギャラリ１３２ａ、および、第２インジェクタ１２２ｂへの燃料を供給する燃料ギャラリ１３２ｂを順に通り、各インジェクタ１２２ａ、１２２ｂから噴射される。

各燃料ギャラリ１３２ａ、１３２ｂの圧力は、燃圧センサ一体型プレッシャレギュレータ１３３ａ、１３３ｂによって計測され、また制御される。具体的には、プレッシャレギュレータにエンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１から与えられる制御信号により、図示されていない燃料タンクへのリターン量を制御することにより、燃圧を設定した値に保つことができる。この燃圧の値は、第１インジェクタ１２２ａと第２インジェクタ１２２ｂで異なっていても良く、それぞれのインジェクタの流量や微粒化、噴霧貫通力の程度を適切にするために適宜用いることができる。

インジェクタ１２２ａおよび１２２ｂの燃料噴射時期、点火プラグ１１３の点火時期、吸気制御弁１０３、電子制御スロットル１０４の開度は、エアフローメータ１０５で計測された吸入空気量、それぞれの燃料ギャラリ１３２ａおよび１３２ｂに取り付けられた、燃圧センサ１３３によって計測される、燃料ギャラリ１３２内の燃料圧力、クランク角センサ３０１で求められたエンジン回転数、アクセルペダルの開度、そしてエンジン水温、車速（いずれもその入力側センサを図示していない）、触媒温度センサ３０３、排気温度センサ３０４
などの情報を元にしてエンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１によって最適な値および時期に設定および制御される。

点火については、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１から点火コイル１１４に点火パルス信号を与えると、高電圧が発生し、点火プラグ１１３に点火用の火花が飛ぶようになっている。

燃料噴射については、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１から第１インジェクタ１２２ａ、または第２インジェクタ１２２ｂに噴射パルス信号を与えると、それに応じた開弁時間でインジェクタ１２２ａおよび１２２ｂの作動が行なわれる。なお、実際の燃料噴射量は、この開弁時間と、燃圧センサ１３３によって計測される燃料ギャラリ１３２内の圧力によって変わるため、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１はこの燃圧を考慮してパルス幅を決定する。

エンジンの低負荷時など、エンジンにとって空気流動が必要な状態であると判断されると、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１は、吸気制御弁１０３を閉じ方向に制御し、より最適なタンブル強度になるようにする。

次に、図３及び図４を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける第２インジェクタの噴霧と、ピストン、点火プラグとの位置関係について説明する。

図３及び図４は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける第２インジェクタの噴霧と、ピストン、点火プラグとの位置関係の説明図である。ここで、図３は燃焼室近傍をエンジン上方から、図４は略側方から見たものである。なお、図３及び図４において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

ピストン１０７の上には、タンブル保存用キャビティ１０８が設けられており、この凹面に沿って、図１および図２に示した吸気管１０１からの流れがタンブル１２０として保存され、シリンダ１２３内を回転する。また、第２インジェクタ１２２ｂからの噴霧１２５ｂのうち、下側に噴射された噴霧１２５ｂ−１については、このタンブル保存キャビティ１０８に沿って進む。ここで、ピストンの略中心には段差１０８ａが設けられており、この段差をきっかけとして、タンブル１２０により、噴霧１２５ｂが点火プラグ１１３の近傍に巻き上がる働きをする。第２インジェクタ１２２ｂを圧縮行程の後半、好ましくは上死点前５０°から上死点前２０°で用いることにより、点火プラグ１１３の近傍に安定した成層混合気を形成することができる。

次に、図５〜図１５を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける暖気後の運転領域ごとの燃焼状態について説明する。
最初に、図５を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける暖気後の運転領域ごとの燃焼状態について説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける暖気後の運転領域ごとの燃焼状態の説明図である。図５において、横軸はエンジン回転数Ｎｅを示し、縦軸は負荷Ｌを示している。

本実施形態において、暖気後の運転領域ごとの燃焼状態は、比較的低負荷低回転の領域（ａ）においては、第２インジェクタを用いて成層運転を行ない、空燃比のリーン化によりポンピングロスを抑え、燃費を低減する。その他の低中回転中高負荷の領域（ｂ）、高回転低負荷の領域（ｃ）、高回転高負荷の領域（ｄ）については均質運転とするが、領域（ｂ）と領域（ｃ）については主に第１インジェクタのみから噴射を行ない、均質度を向上させる。領域（ｄ）については、第１インジェクタと第２インジェクタの両方を用い、大流量の燃料を噴射して高出力に対応する。

ＥＣＵ２０１は、エンジンの回転数Ｎｅ及び負荷Ｌの情報に基づいて、上述の領域を判定し、第１及び第２のインジェクタのいずれを用いるかを判定する。各領域における運転の詳細に関しては、図６〜図１３を用いて後述する。

次に、図６及び図７を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、低中回転、中高負荷域における燃焼状態について説明する。
図６及び図７は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、低中回転、中高負荷域における燃焼状態の説明図である。なお、図５及び図６において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図６は吸気行程、図７は点火時期付近の圧縮行程における状態をそれぞれ示している。この状態は、図５の領域（ｂ）に相当する。

この場合、エンジンの回転数はアイドル回転数以上の低速または中速回転であり、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１により、吸気行程噴射、すなわち均質燃焼が選択される。負荷は中負荷、または高負荷状態である。このとき、図１および図２に示したエンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１からの指令により、スロットルチャンバ１０３は開き方向に設定され、吸気弁１１１を通り、多くの空気がシリンダ１２３内に吸入されることになる。
このとき、吸気行程、より詳しくは上死点後２０°から、下死点前２０°付近に至るまで、シリンダ上部に配置された第１インジェクタ１２２ａから燃料が噴射される。機関が中速回転以下であるので気化時間を比較的多くとることができ、シリンダ壁への燃料付着も少なく、空気と燃料の混合を促進して高トルクを得ることができる。

次に、図８及び図９を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転高負荷域における燃焼状態について説明する。
図８及び図９は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転高負荷域における燃焼状態の説明図である。なお、図８及び図９において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図８は吸気行程、図９は点火時期付近の圧縮行程の状態をそれぞれ示している。この状態は、図５の領域（ｄ）に相当する。

この場合、図１、図２に示したエンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１により、吸気行程噴射、すなわち均質燃焼が選択される。スロットルチャンバ１０３は、図６、図７の場合よりもさらに開き方向に設定され、吸気弁１１１を通り、多くの空気がシリンダ１２３内に吸入されることになる。

図６に示した場合とは異なり、高回転域で吸気行程噴射を行なう場合、第１インジェクタ１２２ａからの噴霧１２５ａのみでは燃料噴射量および噴射期間が十分ではないため、第２インジェクタ１２２ｂも同じく吸気行程で噴射を行なう。噴射時期は、第１、第２のインジェクタとも、例えば上死点から下死点までとする。これにより、噴霧１２５ａと１２５ｂがシリンダ１２３内に供給され、その後、圧縮行程を経て、図９の均質混合気１２６ａが生成される。その後点火時期、例えば上死点前１０°において点火が行なわれる。これらの構成により、十分な燃料量を確保しながら空気と燃料の混合を促進して空気利用率を高め、スートやノッキングの発生を抑えながら点火時期を進角させ、高出力を得ることができる。

本実施形態における特徴の一つは、一つの燃焼サイクルの中で、第１インジェクタ１２２ａ及び第２インジェクタ１２２ｂの両方を用いて、燃料噴射することにある。

次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転低負荷域における燃焼状態について説明する。
図１０及び図１１は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転低負荷域における燃焼状態の説明図である。なお、図１０及び図１１において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図１０は吸気行程、図１１は圧縮行程における状態を示している。この状態は、図５の領域（ｃ）に相当する。

この場合、図１、図２に示したエンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１により、吸気行程噴射、すなわち均質燃焼が選択される。スロットルチャンバは、前述の他の運転状態と異なり、やや閉じ方向にセットされる。このとき、第１インジェクタ１２２ａのみから、吸気行程、好ましくは、上死点後２０°から、下死点前４０°付近に至るまでに燃料が噴射される。そして、圧縮行程を経て、点火時期、例えば上死点前２０°で点火が行なわれる。低回転であり、十分に時間があるために、燃料の気化および空気との混合が促進され、十分良好な燃焼を行なうことができる。

次に、図１２及び図１３を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、低回転低負荷における燃焼状態について説明する。
図１２及び図１３は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、低回転低負荷における燃焼状態の説明図である。なお、図１２及び図１３において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図１２は吸気行程、図１３は点火時期付近の圧縮行程の状態を示している。この状態は、図５の領域（ａ）に相当する。

この場合、図１、図２に示したエンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１により、圧縮行程噴射、すなわち成層燃焼が選択される。スロットルチャンバは、前述の図５の場合と同じく、やや閉じ方向にセットされる。このとき、第２のインジェクタのみから、圧縮行程、好ましくは、圧縮上死点前５０°から、圧縮上死点前２０°付近に至るまでに燃料が噴射される。そして、点火時期、例えば上死点前１５°で点火が行なわれる。

ここで、第２インジェクタ１２２ｂから出た噴霧のうち、点火プラグ１１３に向かう噴霧１２５ｃが設けられており、これが点火プラグ近傍に到達するまでに気化して成層混合気を形成する。

同じく第２のインジェクタ１２２ｂから出た噴霧のうち、ピストン１０７の冠面に向かう噴霧１２５ｄが存在し、これは、ピストン１０７に設けられたタンブル保存キャビティ１０８に沿って進み、シリンダ１２３内の空気と混合しながら、点火プラグ１１３の略下側で、シリンダ１２３内のタンブル１２０の影響を受け、点火プラグ１１３に向かって持ち上がる。そして、噴霧１２５ｃに由来する混合気に追従する形で、点火プラグ１１３の周りに安定した成層混合気１２６ｂを長時間にわたり形成する。このようにして、安定した成層燃焼を行なわせることができる。

次に、図１４を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、暖機後の低回転低負荷時における、従来例と本実施形態の性能について説明する。
図１４は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、暖機後の低回転低負荷時における、従来例と本実施形態の性能の説明図である。

図１４において、図１４（Ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）を示し、図１４（Ｂ）は燃費を示している。また、図１４（Ｃ）はＨＣ排出量を示し、図１４（Ｄ）はスート（ＳＯＯＴ）量を示している。また、図中において、Ｐは従来例の性能を示し、Ｉが本実施形態の性能を示している。

本実施形態では、成層混合気の形成を非常に良好に行なうことができる。一般に、混合気をリーンにするとポンピングロスを小さくし、燃費を向上させることができるが、一方で燃焼速度の低下を招き、燃焼不安定や、時間損失の増大によりかえって燃費が低下する場合があり、あまり空燃比をリーンにすることができない。

しかし、本実施形態においては、図１４（Ａ）に示すように、空燃比をリーンにしても点火プラグ１１３の近傍にストイキまたはリッチな混合気を存在させ、初期燃焼速度を早く保ち、またそのサイクルばらつき、気筒間ばらつきを抑えて良好な燃焼を行なわせることができ、図１４（Ｃ）に示すように、エミッションの悪化を抑えながら、図１４（Ｂ）に示すように、十分に燃費を低減することが可能である。

さらに、成層混合気を供給するインジェクタは噴口を小さく設定しているため、燃料の微粒化が良く、この点でも未燃燃料による異常燃焼の可能性を抑えることが可能である。

さらに、成層混合気を供給するインジェクタは、流量を均質用よりも小さく設定しているため、微小流量の制御性に優れ、例えば２回、３回などの噴射を行なう場合であっても、従来不可能な微小流量を正確に噴射でき、混合気形成における自由度が増している。

次に、図１５を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、暖機後の高回転高負荷時における、従来例と本実施形態の性能について説明する。
図１５は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、暖機後の高回転高負荷時における、従来例と本実施形態の性能の説明図である。

図１５において、図１５（Ａ）はインジェクタのダイナミックレンジを示し、図１５（Ｂ）は最高出力を示している。また、図１５（Ｃ）は点火時期を示し、図１５（Ｄ）はスート量を示している。また、図中において、Ｐは従来例の性能を示し、Ｉが本実施形態の性能を示している。

従来のインジェクタでは、微小流量の制御性を確保するために、噴射量に上限があり、大きなダイナミックレンジを確保することが難しく、このため、良好な噴霧形成が行なわれていても、最高出力が制限される場合があった。

本実施形態では、均質燃焼時には２本のインジェクタから同時に噴射するので、大きな流量を得ることができ、図１５（Ａ）に示すように、ダイナミックレンジを大きくすることができる。また、１本のインジェクタのみから噴射する場合よりも、より均質度の高い混合気を生成することが可能である。よって空気利用率を上げることができ、また、特に過給を行なう場合など、高負荷域でも、図１５（Ｄ）に示すように、過濃域が存在するために生じるスートの発生を抑え、ノッキングを抑え、図１５（Ｃ）に示すように、点火時期を進角させて、図１５（Ｂ）に示すように、より高出力のエンジンとすることができる。

次に、図１６〜図３４を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の燃焼室の状態について説明する。
本実施形態においては、始動直後の冷機時には、シリンダ全体として弱成層混合気を形成するとともに、点火プラグの周囲には、シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気を形成する点に特徴がある。

最初に、図１６〜図１８を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第１の例による燃焼室の状態について説明する。
図１６〜図１８は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第１の例による燃焼室の状態の説明図である。なお、図１６〜図１８において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図１６は吸気行程における状態を示し、図１７は圧縮行程における状態を示し、図１８は点火時期である膨張行程初期における状態を示している。

この時には、前述したように点火リタードにより排気温度を上昇させて図１、図２に示した触媒１１５の早期活性化をはかる必要がある。

このため、図１６に示すように、第１インジェクタ１２２ａを吸気行程に噴射し、図１７に示すように、第２インジェクタ１２２ｂを圧縮行程に噴射する。それぞれの混合気の挙動は、図６、または図１２に記したものと同様である。

図１６に示すように、第１インジェクタの噴霧はシリンダ１２３内に均一に広がる混合気１２６ａを形成し、図１７に示すように、第２インジェクタの噴霧は、点火プラグ１１３の近傍に直接向かう噴霧１２５ｃと、ピストン１０７の冠面付近を経由して、点火プラグ１１３の近傍に巻き上がる噴霧１２５ｄが、ともに点火プラグの近傍に成層混合気１２６ｂを形成する。

図１８に示すように、点火は膨張行程、好ましくは上死点後５°から３０°前後で行なう。シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気１２６ｂは、いずれのクランク角でも安定して点火プラグ１１３の近傍に存在しているので、いずれの点火時期であっても安定して燃焼を行なうことができる。

なお、場合により点火を複数回行なっても良く、その場合には、例えば点火時期を上死点後２０°と３０°のように、ある程度の点火エネルギーのチャージ時間を空けて行なう。

このようにして、シリンダ１２３全体として弱成層混合気を形成し、点火リタード時でも混合気の拡散を抑え、点火プラグの周囲には、シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気を形成することで、安定した燃焼を行なわせることができる。

点火が通常の燃焼の場合よりも遅いため、トルクにならない後燃え分が多くなり、排気温度が上昇し、よって図１および２に図示した触媒１１５の昇温を行ない、早期活性化によりエミッションの低減をはかることができる。

次に、図１９〜図２１を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第２の例による燃焼室の状態について説明する。
図１９〜図２１は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第２の例による燃焼室の状態の説明図である。なお、図１９〜図２１において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図１９は吸気行程における状態を示し、図２０は圧縮行程における状態を示し、図２１は点火時期である膨張行程初期における状態を示している。

本例では、図示したように、シリンダ１２３の上部に取り付けられた第２インジェクタ１２２ｂを、主に成層混合気の形成のために使用し、吸気弁１１１の側に配置される第１インジェクタ１２２ａを、主に均質混合気の生成のために使用する。

このため、第１および第２インジェクタ１２２ａ、１２２ｂの流量比は、それぞれ５：１から５：５になるように決定される。第２インジェクタ１２２ｂは噴口径を小さくし、噴霧貫通力も小さくする。噴霧の広がりについては、シリンダ中心と噴霧のなす角がおおむね４０°、噴霧角は約８０°とする。

第１インジェクタの流量は、中高負荷時でも十分な燃料をシリンダ１２３内に供給できる流量とする。均質用の噴霧であるので、第１の例と異なり、必ずしも点火プラグ１１３を指向する必要はなく、シリンダ１２３のボア壁に付着しない程度に、拡散した噴霧ビームの構成としてよい。具体的には、噴霧貫通力はシリンダボア径程度に抑え、タンブル保存キャビティ１０８に収まる程度の噴霧とする。

まず、エンジンの吸気行程において、図１９に示すように、第１インジェクタ１２２ａは噴霧１２５ａを噴射する。噴射時期はおおむね上死点後２０°から、下死点前２０°までとする。この噴霧により、吸気行程、圧縮行程を経て、シリンダ１２３内に均質混合気１２６ａが形成される。

次に、圧縮行程において、図２０に示すように、第２インジェクタ１２２ｂは噴霧１２５ｂを噴射する。噴射時期はおおむね上死点前５０°から２０°程度である。この噴霧により、点火プラグ１１３の近傍にコンパクトな噴霧を形成し、よって成層混合気１２６ｂが形成される。

点火は第１の例と同様に、上死点後５°から３０°前後で行なう。図２１に示すように、シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気１２６ｂは、いずれのクランク角でも安定して点火プラグ１１３の近傍に存在しているので、いずれの点火時期でも安定して燃焼を行なうことができる。なお、第１の例と同様に、場合により点火を複数回行なっても良い。

このようにして、シリンダ１２３全体として弱成層混合気を形成し、点火リタード時でも混合気の拡散を抑え、安定した燃焼を行なわせることができる。

その他の運転条件における使用法は、インジェクタの使用法が位置によって異なる以外は第１の例と略同じであるので、説明は省略する。

次に、図２２〜図２４を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第３の例による燃焼室の状態について説明する。
図２２〜図２４は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第３の例による燃焼室の状態の説明図である。なお、図２２〜図２４において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図２２は吸気行程における状態を示し、図２３は圧縮行程における状態を示し、図２４は点火時期である膨張行程初期における状態を示している。

基本的な構成は、第１および第２の例と同じである。本例では、吸気弁１１１に挟まれた下側のシリンダ壁面に第１インジェクタ１２２ａを配置し、排気弁１１２に挟まれた下側のシリンダ壁面に第２インジェクタ１２２ｂを配置する。

そして、第１インジェクタ１２２ａを主に均質用混合気１２６ａの形成に使用し、第２インジェクタ１２２ｂを主に成層用混合気１２６ｂの形成に使用する。具体的には、第１インジェクタ１２２ａ、第２インジェクタ１２２ｂの流量比を５：１から５：５の間になるようにし、第２インジェクタの噴霧のうち、少なくとも一つ以上を点火プラグ１１３の近傍に向けて噴射し、残りの噴霧のうち１つ以上については、シリンダ１２３の上部に向けて噴射するか、タンブル保存キャビティ１０８を経由して点火プラグ１１３方向に到達するようにする。

また、第１インジェクタ１２２ａの噴霧貫通力を弱くし、第２インジェクタ１２２ｂの噴霧貫通力を強くするように構成している。

排気弁１１２側に配置された第１インジェクタ１２２ａについては、均質混合気の形成に使用するために、第１インジェクタ１２２ａと比較して噴霧の方向を下向きにして、タンブル保存キャビティ１０８に向かうようにする。

まず、エンジンの吸気行程において、図２２に示すように、排気側に設置された第１インジェクタ１２２ａは噴霧１２５ａを噴射する。噴射時期はおおむね上死点後２０°から、下死点前２０°までとする。この噴霧により、吸気行程、圧縮行程を経て、シリンダ１２３内に均質混合気１２６ａが形成される。

次に、圧縮行程において、図２３に示すように、吸気側に配置された第２インジェクタ１２２ｂは噴霧１２５ｂを噴射する。噴射時期はおおむね上死点前５０°から２０°程度である。この噴霧により、点火プラグ１１３の近傍に成層混合気１２６ｂが形成される。

点火は第１の例と同様、上死点後５°から３０°前後で行なう。図２４に示すように、シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気１２６ｂは、いずれのクランク角でも安定して点火プラグ１１３の近傍に存在しているので、いずれの点火時期でも安定して燃焼を行なうことができる。なお、場合により点火を複数回行なっても良い。

このようにして、シリンダ１２３全体として弱成層混合気を形成し、点火リタード時でも混合気の拡散を抑え、安定した燃焼を行なわせることができる。

その他の運転条件における使用法は第１の例および第２の例と略同じであるので、説明は省略する。

次に、図２５〜図２７を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第４の例による燃焼室の状態について説明する。
図２５〜図２７は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第４の例による燃焼室の状態の説明図である。なお、図２５〜図２７において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図２５は吸気行程における状態を示し、図２６は圧縮行程における状態を示し、図２７は点火時期である膨張行程初期における状態を示している。

基本的な構成は、図２２〜図２４の例と略同じであるが、本例では、図２５に示すように、吸気弁１１１に挟まれた下側のシリンダ壁面に、主に成層混合気形成に使用する第２インジェクタ１２２ｂを配置し、排気弁１１２に挟まれた下側のシリンダ壁面に、主に均質用混合気の形成に使用する第１インジェクタ１２２ａを配置する。

ここで、第１インジェクタ１２２ａの噴霧貫通力を強くし、第２インジェクタ１２２ｂの噴霧貫通力を弱くするように構成している。

第１インジェクタ１２２ａ、第２インジェクタ１２２ｂの配置が入れ替わっている点以外は、第３の例と略同じである。

この構成においても、シリンダ１２３内に弱成層の混合気を形成することができ、安定して点火リタードを行なうことができる。

次に、図２８〜図３０を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第５の例による燃焼室の状態について説明する。
図２８〜図３０は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第５の例による燃焼室の状態の説明図である。なお、図２８〜図３０において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

図２８は吸気行程における状態を示し、図２９は圧縮行程における状態を示し、図３０は点火時期である膨張行程初期における状態を示している。

基本的な構成は第３の例と略同じで、吸気弁１１１側に、第１インジェクタ１２２ａが、排気弁１１２側に第２インジェクタ１２２ｂが配置されている。ここで、これまでの例と異なり、第１インジェクタ１２２ａと第２インジェクタ１２２ｂの流量および噴霧貫通力は略同じとする。好ましくは、各インジェクタの噴霧のうち、少なくとも１つ以上は点火プラグ１１３を指向するようにする。そして、残りの噴霧のうち、少なくとも１つ以上をタンブル保存キャビティ１０８に向かうようにする。

まず、吸気行程において、図２９に示すように、第１インジェクタ１２２ａは燃料噴霧１２５ａを噴射する。必要に応じて、同時に第２インジェクタ１２２ｂから燃料を噴射してもよい。噴射時期は、好ましくは上死点後２０°から下死点前２０°とする。噴射された燃料は、吸気行程、圧縮行程を経て、図３１に示すように、シリンダ１２０内に均質混合気１２６ａを形成する。

次に、圧縮行程において、図３０に示すように、第１インジェクタ１２２ａおよび第２インジェクタ１２２ｂは、同時に、噴霧１２５ａ及び噴霧１２５ｂを噴射する。噴射時期は、好ましくは上死点前５０°から上死点前２０°とする。同時に噴射された燃料は、ピストン１０７上、またはシリンダ１２０の略中央で互いに衝突する。その後の噴霧の進行方向が上側に限られているため、衝突した二つの噴霧は、点火プラグ１１３に向かって巻き上がる。このようにして、図３１に示した膨張行程、好ましくは上死点後５°〜３０°の時点で、点火プラグ１１３の近傍に、安定したシリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな成層混合気１２６ｂ，１２６ｃを形成することができる。

このようにして、吸気、圧縮行程における噴射を用いて、シリンダ１２３内に弱成層の混合気を形成し、安定した点火リタード燃焼を実現することができる。

次に、図３１を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時を第５の例により制御した場合の、暖機後の低負荷低回転における燃焼室の状態について説明する。
図３１は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時を第５の例により制御した場合の、暖機後の低負荷低回転における燃焼室の状態の説明図である。なお、図３１において、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

この場合は、成層混合気を形成したいので、図２８〜図３０に示した場合と異なり、圧縮行程のみ、好ましくは上死点前５０°から上死点前２０°で燃料噴射をおこなう。このときも、第１インジェクタ１２２ａ、および第２インジェクタ１２２ｂの燃料噴射を同時に行ない、タンブル保存キャビティ１０８、またはシリンダ１２３の略中心部において、互いに、燃料噴霧１２５ａ，１２５ｂを衝突させる。これによって、噴霧を点火プラグ１１３の近傍に巻き上げ、点火プラグ１１３の近傍に安定した成層混合気を形成することができる。

その他の運転条件における使用法は第１の例および第２の例と略同じであるので、説明は省略する。

次に、図３２を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける始動時の制御内容について説明する。
図３２は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける始動時の制御内容を示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、イグニッションキーがオンになると、ステップＳ１５において、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０１が通電される。

その後、ステップＳ２０において、スタータスイッチがオンになると、スタータモータに通電され、クランキングを開始する。

そして、ステップＳ２５において、ＥＣＵ２０１は、エンジンの回転に伴い、気筒判別を行う。

ステップＳ３０において、エンジンが始動すると、ステップＳ３５において、ＥＣＵ２０１は、ファストアイドル状態であるか否かを判定する。

始動後のファストアイドル状態であると判定されると、ステップＳ４０において、ＥＣＵ２０１は、ｉに１をセットし、ステップＳ４５において、ＥＣＵ２０１は、エンジン回転数、燃圧、水温を参照し、前回の冷間時エンジン始動の際に記憶させておいた、噴射時期ＩＴ１、ＩＴ２、噴射パルス幅、点火時期ＡＤＶの、ｉ番目の気筒のマップを読み込む。

そして、ステップＳ４５で読み込んだ値を用いて、ステップＳ５０において、クランク角ＩＴ１で１回目の噴射を行ない、ステップＳ５５において、クランク角ＩＴ２で２回目の噴射を行ない、ステップＳ６０において、クランク角ＡＤＶで点火を行う。

次に、ステップＳ６５において、ＥＣＵ２０１は、前気筒のチェックを終了したか否かを判定し、未了であれば、ステップＳ７０において、ｉに１を加算した上で、ステップＳ４５に戻り、ステップＳ４５〜ステップＳ６０を実行して、気筒別に点火時期および燃料噴射時期をリタードする。

そして、全気筒について燃料噴射および点火を行なった後、ステップＳ７５において、触媒温度センサ３０３または排気温度センサ３０４の温度を参照し、触媒が活性化する温度条件を満たしていれば、本発明の点火時期リタード制御は終了し、通常制御に移行する。触媒温度センサ３０３の温度がまだ上がっていない場合には、温度上昇が満たされるまで、ステップＳ４０に戻り、再び１番気筒から順に燃料噴射、点火を行なう。

次に、図３３及び図３４を用いて、本実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動後の低回転低負荷時における、従来例と本実施形態の性能について説明する。
図３３は、点火時期を変えた場合の、ＨＣ排出量の変化、スート量の変化、排気温度の変化の説明図である。図３４は、本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動後の低回転低負荷時における、従来例と本実施形態の性能の説明図である。

図３４において、図３４（Ａ）は点火時期のリタード量を示し、図３４（Ｂ）はＨＣ排出量を示している。また、図３４（Ｃ）は排気温度を示し、図３４（Ｄ）はスート量を示している。また、図中において、Ｐは従来例の性能を示し、Ｉが本実施形態の性能を示している。

本発明では弱成層の混合気形成を非常に良好に行なうことができるため、点火時期を遅らせても燃焼が安定しており、その分、さらに点火時期をリタードさせることが可能である。すなわち、図３１において、従来は、点火時期は１８°ＡＴＤＣ付近であるのに対して、本実施形態では、点火時期は３０°ＡＴＤＣ付近にすることができる。

これにより、図３３に示すように、排温が高く、後燃えが促進されるため、ＨＣがあっても燃えてしまい、テールパイプから排出されるＨＣ量は、図３４（Ｂ）に示すように、少なくなる。また、２つのインジェクタの連携により、必要以上の壁面付着を抑えることができ、この点でも図３４（Ｂ），（Ｄ）に示すように、ＨＣやスートの排出を低く抑えることができる。

なお、以上の説明では、いわゆる横噴きタイプのインジェクタと、直上タイプのインジェクタの組合せを用いた構成で説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、横噴きタイプのインジェクタを３〜４本、シリンダの外周面に配置したり、あるいは、横噴きタイプのインジェクタを２本、直上タイプ１本を組合せたりするなどの組合せが可能であり、これらの複数化の構成も明らかに本発明の範囲に含まれるものである。

さらに、各インジェクタの噴射方向に関しても、本実施例では、横噴きインジェクタについては上方向と下方向、または、下方向同士の組合せを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、均質または成層混合気を効率良く形成できる構成であれば、例えば２つのインジェクタともシリンダ上側を指向して噴射しても良いし、あるいは、対向する噴霧を、互いにシリンダ上からみて右側に噴き分ける形で噴射するなどしても良く、これらも本発明の範囲に含まれるものである。

またさらに、インジェクタの噴射時期に関しても、例えば始動直後の点火リタード燃焼に関して、吸気−圧縮行程の２回噴射について説明したが、エミッションや燃焼安定性を悪化させない範囲であれば、例えば圧縮−膨張の２回噴射を行なっても良く、これらの噴射タイミング、噴射回数の増減、各インジェクタにおける噴射タイミングを多様に設定することは十分に可能であり、これらも当然、本発明で意図した範囲に含まれるものである。

また、今回の実施例では点火プラグがシリンダの略中心部に１本ある場合について説明したが、点火プラグの配置は必ずしも中央でなくても良く、適切な均質混合気、ならびに成層混合気が形成できるのであれば、シリンダ内の任意の場所でも良い。またその本数についても、１本ではなく、２本以上でもよく、その場合でも本実施例で説明したようなインジェクタの構成を用いることにより、適切な成層および均質混合気を形成することができ、これらも当然本発明で意図した範囲に含まれるものである。

また、インジェクタとしては、マルチホールインジェクタだけでなく、ホロコーン（中空）噴霧のインジェクタや、扇形噴霧を噴射するインジェクタを用いることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、２つのインジェクタを効果的に利用し、高負荷時の混合気の均質性を高めて出力を向上するとともに、成層または弱成層燃焼を行なう場合にも、安定して運転できる。

すなわち、均質燃焼においては、均質度を従来よりも上げることができ、ＨＣ等のエミッションやスートを抑えながら、出力向上をはかることができる。弱成層燃焼においては、シリンダ内にややリーンなベース混合気を生成し、かつ点火プラグ近傍にややリッチな混合気を安定して生成させることで、着火性、初期燃焼安定性を向上させ、これをもって全体の燃焼安定性を向上させ、燃費向上、エミッション低減をはかることができる。

また、始動時のリタード燃焼においては、混合気形成を最適化することにより、始動直後に十分な点火リタード量を確保でき、排気温度を上昇させて触媒の早期活性化をはかり、ＨＣを低減するとともに、燃料の気化時間を長く確保してスートの低減をはかることができる。

さらに、高回転高負荷域、または過給を行なう場合にも十分な燃料を供給しながら、アイドル時などの低負荷条件でもインジェクタの最小流量の制御性を確保することができ、いわゆるダイナミックレンジを大きくすることが可能である。

また、成層燃焼用のインジェクタの流量を小さくしたので、従来と比べて燃料の微粒化をはかることができ、気化の向上により、壁面付着燃料の低減を実現し、ＨＣやスートなどのエミッションの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態によるガソリンエンジンのシステム構成図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンのシステム構成図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける第２インジェクタの噴霧と、ピストン、点火プラグとの位置関係の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける第２インジェクタの噴霧と、ピストン、点火プラグとの位置関係の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける暖気後の、運転領域ごとの燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、低中回転、中高負荷域における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、低中回転、中高負荷域における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転高負荷域における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転高負荷域における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転低負荷域における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、高回転低負荷域における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、低回転低負荷における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、低回転低負荷における燃焼状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、暖機後の低回転低負荷時における、従来例と本実施形態の性能の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、暖機後の低回転低負荷時における、従来例と本実施形態の性能の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第１の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第１の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第１の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第２の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第２の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第２の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第３の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第３の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第３の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第４の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第４の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第４の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第５の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第５の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時における、第５の例による燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動直後の冷機時の低回転低負荷時を第５の例により制御した場合の、暖機後の低負荷低回転における燃焼室の状態の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける始動時の制御内容を示すフローチャートである。 点火時期を変えた場合の、ＨＣ排出量の変化、スート量の変化、排気温度の変化の説明図である。 本発明の一実施形態によるガソリンエンジンにおける、始動後の低回転低負荷時における、従来例と本実施形態の性能の説明図である。

符号の説明

１０１…吸気管
１０２…仕切り板
１０３…吸気制御弁
１０４…電子制御スロットルチャンバ
１０５…エアフローメータ
１０６…エアクリーナ
１０７…ピストン
１０８…タンブル保存キャビティ
１１０…排気管
１１１…吸気弁
１１２…排気弁
１１３…点火プラグ
１１４…点火コイル
１１５…触媒
１１６…コレクタ
１１７…消音器
１１８…シリンダヘッド
１２０…タンブル
１２２ａ…第１インジェクタ
１２２ｂ…第２インジェクタ
１２３…シリンダまたはシリンダ壁
１２５ａ…均質用噴霧
１２５ｂ…成層用噴霧
１２６ａ…均質混合気
１２６ｂ…成層混合気
１３２ａ、１３２ｂ…燃料ギャラリ
１３３ａ、１３２ｂ…燃圧センサ
２０１…コンピュータ
３００…クランク軸
３０１…クランク角センサ
３０３…触媒温度センサ
３０４…排気温度センサ

Claims (11)

1. 燃料噴射弁により燃料をシリンダ内に直接噴射するガソリンエンジンにおいて、
   上記燃料噴射弁は、１シリンダ当たり２本備えており、
   運転条件によって、１燃焼サイクル内に、２つのインジェクタのうち、どちらか一方、または両方を用いて燃料噴射を行なうことを特徴とするガソリンエンジン。
2. 請求項１に記載のガソリンエンジンにおいて、
   前記２本のインジェクタを用い、始動直後の冷機時には、シリンダ全体として弱成層混合気を形成するとともに、点火プラグの周囲に、シリンダ全体の平均空燃比よりもリッチな混合気を形成することを特徴とするガソリンエンジン。
3. 請求項１に記載のガソリンエンジンにおいて、
   前記２本のインジェクタのうち、第１のインジェクタを燃焼室上方であって、シリンダヘッドの中央付近に開口するように配置し、第２のインジェクタを２本の吸気ポートに囲まれた下部のシリンダヘッドに開口させるように配置したことを特徴とするガソリンエンジン。
4. 請求項１に記載のガソリンエンジンにおいて、
   前記２本のインジェクタのうち、第１のインジェクタを２本の吸気ポートに囲まれた下部のシリンダヘッドに開口させるように配置し、第２のインジェクタを２本の排気ポートに囲まれた下部のシリンダヘッド内に開口させるように配置したことを特徴とするガソリンエンジン。
5. 請求項３若しくは請求項４のいずれかに記載のガソリンエンジンにおいて、
   前記２本のインジェクタのうち、一方のインジェクタの噴霧方向をシリンダ上方向すなわちシリンダヘッド方向に指向させ、
   他方のインジェクタの噴霧方向をシリンダ下方向すなわちピストン方向に指向させたことを特徴とするガソリンエンジン。
6. 請求項３若しくは請求項４のいずれかに記載のガソリンエンジンにおいて、
   前記２本のインジェクタのうち、燃焼室上方または排気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を弱くし、吸気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を強くするように構成したことを特徴とするガソリンエンジン。
7. 請求項３若しくは請求項４のいずれかに記載のガソリンエンジンにおいて、
   前記２本のインジェクタのうち、燃焼室上方、または排気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を強くし、吸気ポート側に位置するインジェクタの噴霧貫通力を弱くするように構成したことを特徴とするガソリンエンジン。
8. 請求項３に記載のガソリンエンジンにおいて、
   エンジンが主に成層燃焼にて運転される場合には、２本のインジェクタのうち、燃焼室上方に位置するインジェクタのみから燃料噴射を行ない、均質燃焼にて運転される場合には、２本のインジェクタの双方から燃料噴射を行なうように構成したことを特徴とするガソリンエンジン。
9. 請求項１に記載のガソリンエンジンにおいて、
   前記２本のインジェクタのうち、主に吸気行程噴射に用いるインジェクタの流量と、主に圧縮行程噴射に用いるインジェクタの噴口径、および噴口数がそれぞれ異なっていることを特徴とするガソリンエンジン。
10. 請求項１に記載のガソリンエンジンにおいて、
    前記２本のインジェクタに供給する燃料の供給燃圧を互いに異ならせたことを特徴とするガソリンエンジン。
11. 燃料噴射弁により燃料をシリンダ内に直接噴射するガソリンエンジンにおいて、
    上記燃料噴射弁は、１シリンダ当たり２本備えており、
    前記２本のインジェクタを用い、始動直後の冷機時には、シリンダ全体として弱成層混合気を形成するとともに、点火プラグの周囲には、シリンダ全体の平均濃度よりもリッチな混合気を形成することを特徴とするガソリンエンジン。

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