JP3685103B2

JP3685103B2 - 筒内直噴式エンジン

Info

Publication number: JP3685103B2
Application number: JP2001235100A
Authority: JP
Inventors: 浩一山口; 康治平谷; 友則漆原; 真治新井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP2003049651A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ガソリンエンジン等に用いられる筒内直噴式エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
希薄な混合気を安定して燃焼させる方法として、燃焼室の一部領域に濃混合気を形成し、この濃混合気に火花点火することで安定した着火性を確保し、この濃混合気の燃焼によって周囲の希薄混合気を燃焼させる技術が公知である。
例えば、特開平６−３１７１６１号公報には、筒内直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を複数回に分割して実行することにより、燃焼室内に希薄混合気と濃混合気とを形成する技術が開示されている。特に、この技術では、噴射弁と対向するピストン冠面上に噴霧衝突部を設け、点火直前に噴射する燃料をこの噴霧衝突部に衝突させて特定の方向に拡散させると共に、この拡散方向に点火プラグを配置することにより、点火プラグ周辺が確実に濃混合気領域となるようにしている。
【０００３】
また、特開平１１−２１０５３９号公報に開示された技術では、ピストン冠面上に燃料噴霧を受けるキャビティの壁面によって噴霧を点火プラグの方向へガイドすることにより、点火プラグ周辺が確実に濃混合気領域となるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
いずれの従来技術においても、点火の直前に行う噴射の燃料を点火プラグの周辺へ集めるためにピストンの形状を利用するようになっている。これは、希薄混合気を形成するための噴射と濃混合気を形成するための噴射とを同じ噴射角の噴射で行っているためである。すなわち、希薄混合気を良好に形成するにはある程度噴霧角の広い噴射を行う必要があり、同じ噴霧角で噴射される燃料を点火プラグの周辺へ集める場合には何らかのガイドが必要となる。
【０００５】
しかしながら、このようなガイドを利用しても一旦広い噴霧角で噴射された燃料を特定の領域に集めるのは困難であり、濃混合気領域を小さくすることができない。また、筒内ガス流動の影響を受けて燃料が流されることを考慮すると、濃混合気領域をある程度の大きさにせざるをえない。
このため従来技術では、濃混合気領域で生成されるＮＯｘ量が多くなって希薄混合気燃焼のメリットを十分に活かしきれることができない。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、濃混合気領域を小さくすることができ、希薄混合気燃焼のメリットを十分に活かしきれることができるようにした筒内直噴式エンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、点火プラグとを備え、燃焼室内に比較的希薄な混合気を形成する第１の燃料噴射と、前記点火プラグの周囲に比較的濃い混合気を形成する第２の燃料噴射とを行うようにした筒内直噴式エンジンにおいて、
前記燃料噴射弁の特性を、噴射開始直後は噴霧角の小さい噴霧だけが形成されかつ噴射開始から所定時間経過後は噴霧角の大きい噴霧が形成される特性に設定し、
前記燃料噴射弁の噴霧角の小さい噴霧の中心軸上に前記点火プラグの放電ギャップが位置するよう前記燃料噴射弁と前記点火プラグの配置を設定すると共に、
前記第１の燃料噴射における噴射期間を前記所定時間よりも長くする一方、前記第２の燃料噴射における噴射期間を前記所定時間よりも短くする
ことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る発明によると、
噴射直後の噴霧角の小さい第２の燃料噴射では噴霧のペニトレーション（貫徹力）によって放電ギャップ位置に直接燃料を送り込むので、当該位置の混合気濃度を確実に高めることができる。
しかも、このときの噴霧角は通常噴霧時より小さいので、短い噴射期間に噴射される少量の燃料で必要な濃度の混合気領域を形成することができ、この領域から発生するＮＯｘの量を少なくすることが可能となる。
また、第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とを単一の燃料噴射弁で行うことにより、低コストかつコンパクトな構成とすることができる。
【０００９】
さらに、噴霧のペニトレーションだけで燃料を放電ギャップ位置まで到達させる（途中で噴霧を曲げることがない）ので、筒内ガス流動の影響による燃料到達位置のずれが生じにくく、噴霧角を小さくしても濃混合気領域が放電ギャップ位置から外れて形成されることはない。
また、点火プラグの電極に燃料液滴が付着することになるが、第２の燃料噴射の量は、極少量で直ぐに気化するので、噴射直後に点火を行ってもくすぶりや失火等の問題が発生することはない。なお、第１の燃料噴射から点火までは十分に気化時間が確保される。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、
前記第２の燃料噴射により生成される混合気に火花点火することで１段目の燃焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の燃焼を行う運転形態を持つことを特徴とする。
請求項２に係る発明によると、
第２の燃料噴射により生成される混合気に火花点火することで１段目の燃焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の燃焼を行うことにより、圧縮自己着火燃焼が広い範囲のエンジン回転速度および負荷において可能となることから、大幅な希薄限界拡大が可能となり、更にＮＯｘ排出量低減および燃料消費率を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、
ピストン上面の、ピストン上死点位置での前記第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に、燃焼室を形成する凹部を設けることを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
ピストン上面の、ピストン上死点位置での第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に燃焼室を形成する凹部を設けることで、少量の火花点火用混合気を該凹部内に保持でき、第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に設けた点火プラグギャップによりその混合気に火花点火を行うことで、より安定した火花点火を実現することが可能となる。その結果、より安定した希薄燃焼運転が可能となる。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、
前記第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上のシリンダヘッド部分を凹ませて、燃焼室を形成する凹部を設けることを特徴とする。
請求項４に係る発明によると、前記請求項３に係る発明と同様の効果が得られると共に、シリンダヘッドにおける燃料噴射弁と点火プラグの記置が容易となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対し本発明を適用可能となる。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、
前記第２の燃料噴射の燃料噴射量がエンジン負荷によらずほぼ一定となるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けることを特徴とする。
請求項５に係る発明によると、
第２の燃料噴射の燃料噴射量がエンジン負荷によらずほぼ一定となるように噴射を行わせることで、エンジン負荷によらず安定した火花点火を行うことが可能となる、その結果広い範囲のエンジン負荷において安定した希薄燃焼運転が可能となる。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、
前記第１の燃料噴射の燃料噴射時期がエンジン負荷上昇に応じて進められるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けることを特徴とする。
請求項６に係る発明によると、
第１の燃料噴射の燃料噴射時期がエンジン負荷上昇に応じて進められるように噴射を行わせることで、主燃焼用燃料噴射量増大に伴い混合気を燃焼室内のより広い範囲に分散させ、主燃焼に関わる混合気の濃度を適正に保つことができる。その結果、スモーク、ＮＯｘの発生や、不完全燃焼を回避でき、広範なエンジン負荷範囲での希薄燃焼運転が可能となる。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、
前記第２の燃料噴射における噴射期間を、燃料噴射弁の特性により決定される最短開弁期間に設定することを特徴とする。
請求項７に係る発明によると、
前記第２の燃料噴射における燃料噴射量を最大限小さくしてＮＯｘ排出量を十分に小さくすることができる。
【００１６】
また、請求項８に係る発明は、
前記燃料噴射弁がスワール式噴射弁であることを特徴とする。
請求項８に係る発明によると、
燃料噴射弁にスワール式噴射弁を用いることで、第１の燃料噴射と、第２の燃料噴射とにおいて噴射期間を変化させることで、噴射特性が大幅に異なる噴霧が形成可能であり、主燃焼に関わる混合気の濃度と、火花点火に関わる混合気の濃度とを、両立して適正に保つことが可能となる。その結果、スモーク、ＮＯｘの発生や、不完全燃焼を回避でき、広範なエンジン負荷範囲での希薄燃焼運転が可能となる
また、請求項９に係る発明は、
前記燃料噴射弁が多噴孔式噴射弁であり、リフト量により異なる噴孔を主として、それぞれ第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とが行われることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る発明によると、
シリンダヘッドにおける燃料噴射弁と点火プラグの配置が容易となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対し本発明を適用可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を自動車用ガソリンエンジンに適用した筒内直噴式エンジンの実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、同上筒内直噴式エンジンの第１実施形態の構成を示すシステム図である。
【００１９】
シリンダ１、シリンダヘッド２及びピストン３により画成される燃焼室４には、図示しないスロットル弁の制御を受けた空気が、吸気通路を構成する吸気マニホールド５及び吸気ポート６より、吸気弁７の開時に吸入される。
シリンダヘッド２には、燃焼室４の上側の略中心部に位置させて、燃焼室４内に直接燃料を噴射するようにスワール式燃料噴射弁８が取り付けられると共に、火花点火用の点火プラグ９が燃料噴射弁８の２回目の燃料噴射（第2の燃料噴射）による燃料噴霧の噴霧中心軸上に、そのギャップが位置するよう取り付けられている。
【００２０】
また、ピストン３上面の、ピストン上死点位置での燃料噴射弁８の第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に、燃焼室４の一部を形成する凹部３ａが設けられる。
燃焼後の排気は、排気弁１０の開時に、排気通路を構成する排気ポート１１及び排気マニホールド１２より排出される。
【００２１】
燃焼制御用の電子制御装置（エンジンコントロールユニット；以下ＥＣＵという）２０は、マイクロコンピュータを内蔵しており、これには、クランク角センサ（図示せず）からのクランク角信号（これによりエンジン回転速度Ｎを検出可能）、アクセル開度センサ（図示せず）からのアクセル開度信号（これによりエンジン負荷Ｔを検出可能）が入力され、更に、エアフローメータ（図示せず）からの吸入空気量信号、吸気温センサ（図示せず）からの吸気温度信号、排気温センサ（図示せず）からの排気温信号等も入力されている。
【００２２】
ＥＣＵ２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射装置８、点火プラグ９の作動を制御する。
特に、このエンジンでは、運転条件に応じた燃焼制御を行うため、ＥＣＵ２０は運転条件に応じて火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼（火花点火圧縮自己着火燃焼）とのいずれの燃焼形態で運転を行うかを判定する燃焼形態判断部２１を備えると共に、その判定結果に従って燃焼パラメータを各燃焼形態にて最適となるように制御する燃料噴射量制御部２２、燃料噴射時期制御部２３、点火時期制御部２４を備えている。但し、これらはマイクロコンピュータのプログラムとして実現される。
【００２３】
次に、本実施形態での混合気形成について説明する。
一般に、間欠的にスワール式燃料噴射弁から噴射される噴霧は、図２に示すように、噴射開始初期の噴霧角が小さく噴霧速度が大きいいわゆる初期噴霧と、それに引き続く噴霧角が大きく噴霧速度が小さい主噴霧と、により形成される。
本実施形態では、図３のタイムチャートに示すように、負荷に応じた要求燃料噴射量を、少なくとも１回の圧縮行程中の燃料噴射と、該燃料噴射開始以前に終了する燃料噴射とを含む１サイクル中に２回の燃料噴射により分割して噴射すると共に、第１の燃料噴射（第１の燃料噴射）に対し、２回目の燃料噴射（第２の燃料噴射）を、短い噴射期間として、燃料噴射弁８の特性により決定される概略最短開弁期間τ１で行う。こうして、第２の燃料噴射を、第１の燃料噴射に対し、噴霧角が小、噴霧速度が大となるようにする。
【００２４】
したがって、第１の燃料噴射は、噴射開始初期を除き、噴霧角が大、噴霧速度が小となり、第２の燃料噴射は噴霧角が小、噴霧速度が大となるので、図４に示すように、第１の燃料噴射により噴射された噴霧角が大きく噴霧速度の低いいわゆる主噴霧は、燃焼室４の比較的広い範囲に主たる燃焼に関わる適度に希薄な混合気を形成し、第２の燃料噴射により噴射された噴霧角が小さく噴霧速度の高いいわゆる初期噴霧は、火花点火に関わる理論空然比付近の必要最小量の混合気を形成する。
【００２５】
そして、第２の燃料噴射により噴射された火花点火に関わる混合気は、ピストン３上面の、ピストン上死点位置でのこの噴霧の中心軸上に設けられた凹部３ａ内に保持され、この噴霧中心軸上に、そのギャップが位置するよう取り付けられている点火プラグ９により点火される。
このように、噴射を行うことで、主燃焼に関わる混合気の濃度と、火花点火に関わる混合気の濃度とを、両立して適正に保つことができ、スモーク、ＮＯｘの発生や、不完全燃焼を回避しつつ、安定した火花点火を得、広範な運転領域において希薄燃焼を実現することができる。
【００２６】
次に、本実施形態での燃焼制御について説明する。
前記構成のもと、本実施形態では、エンジン回転速度、負荷の運転条件に応じて、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切換可能となっており、図５に示すように、エンジン回転速度Ｎと負荷Ｔとによる特定の運転領域（低中回転、低中負荷領域）において圧縮自己着火燃焼を行い、それ以外の運転領域においては火花点火燃焼を行う。
【００２７】
圧縮自己着火燃焼においては、圧縮行程中の燃料噴射（２回目の燃料噴射）と、該燃料噴射開始以前に終了する燃料噴射（１回目の燃料噴射）とを含む１サイクル中に２回の燃料噴射を行い、第２の燃料噴射により生成される混合気に火花点火することで１段目の燃焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の燃焼を行う。
【００２８】
図６は、圧縮自己着火燃焼時のクランク角度に対する筒内圧力の変化の例を示す。図中の１回目の筒内圧ピークが１段目の燃焼（火花点火燃焼）に対応し、２回目の筒内圧ピークが２段目の燃焼（圧縮自己着火燃焼）に対応する。
そして、エンジン運転条件に応じて、適切な燃焼時期（２段目の燃焼の開始時期）が得られるように、第２の燃料噴射における燃料噴射量（以下第２の燃料噴射量という）、第１の燃料噴射における燃料噴射時期（以下第１の燃料噴射時期という）のうち少なくとも１つを以下のように制御する。
【００２９】
図７に、エンジン負荷Ｔによる第２の燃料噴射量の特性を示す。前述のように、第２の燃料噴射は燃料噴射弁８の特性により決定される概略最短開弁期間（図２のτ１）で行なわれ、第２の燃料噴射量はエンジン負荷によらずほぼ一定となるよう制御される。このようにエンジン負荷によらずほぼ一定量の火花点火用混合気を形成することで、エンジン負荷によらず安定した火花点火が可能となる。
【００３０】
図８に、エンジン負荷Ｔに対する第１の燃料噴射時期ＩＴ１の特性を示す。該第１の燃料噴射時期ＩＴ１を、エンジン負荷上昇、すなわち主燃焼用燃料噴射量増大に伴い進ませるよう制御することで、混合気を燃焼室４内のより広い範囲に分散させ、主燃焼に関わる混合気の濃度を適正に保ち、スモーク、ＮＯｘの発生や、不完全燃焼を回避することができる。
【００３１】
以上に基づいて行われる本実施形態での燃焼制御の流れをフローチャートにより説明する。
図９は燃焼制御ルーチンのフローチャートであり、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。
Ｓ１０１では、エンジン回転速度Ｎ、負荷Ｔを検出する。
【００３２】
Ｓ１０２では、図５のマップに基づき、エンジン回転速度Ｎと負荷Ｔとから、火花点火燃焼運転領域であるか、圧縮自己着火燃焼領域であるか、燃焼形態を判断する。火花点火燃焼を行うと判断された場合は、Ｓ１０３に進み、通常の火花点火燃焼の制御を行う。一方、圧縮自己着火燃焼を行うと判断された場合は、Ｓ１０４〜Ｓ１０７に示す圧縮自己着火燃焼の制御を行う。以下、この圧縮自己着火燃焼の制御について説明する。
【００３３】
Ｓ１０４では、図７のマップを用いて、第１の燃料噴射における燃料噴射量（以下第１の燃料噴射量という）ｑ１、第２の燃料噴射量ｑ２を算出する。詳しくは、まず、図７のマップに基づき、負荷Ｔから全噴射量ｑに対する第２の燃料噴射量割合Ｍを算出するここで、第２の燃料噴射量割合Ｍは、エンジン負荷Ｔによらずほぼ一定に設定される。そして、第１の燃料噴射量ｑ１＝全噴射量ｑ×（１−Ｍ）、第２の燃料噴射量ｑ２＝全噴射量ｑ×Ｍとして、算出する。尚、全噴射量ｑは吸入空気量、エンジン回転速度、目標空燃比等から周知の方法で算出される。
【００３４】
Ｓ１０５では、図８のマップを用いて、第１の燃料噴射時期ＩＴ１を算出する。ここで、第１の燃料噴射時期ＩＴ１は、エンジン負荷上昇に伴って進ませるよう設定される。
Ｓ１０６では、第２の燃料噴射における燃料噴射時期（以下第２の燃料噴射時期という）ＩＴ２を算出する。ここで、第２の燃料噴射時期ＩＴ２は、エンジン回転速度Ｎ、負荷Ｔからマップに基づき算出されるよう設定してよい。
【００３５】
Ｓ１０７では、点火時期ＩＧＴを算出する。ここで、点火時期ＩＧＴは、エンジン回転速度Ｎ、負荷Ｔからマップに基づき算出されるよう設定してよい。
このように制御することで、エンジン回転速度Ｎ及び負荷Ｔに応じた最適な時期に燃焼を行わせることができる。ここで、Ｓ１０４〜Ｓ１０７の部分が圧縮自己着火燃焼時にエンジン回転速度Ｎ及び負荷Ｔに応じて２段目の燃焼（圧縮自己着火燃焼）の開始時期を制御する手段に相当する。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図１０は、本発明に係る筒内直噴式エンジンの第２実施形態の構成を示すシステム図である。
第２の実施形態（図１０）の構成は第１の実施形態（図１）の構成に対して、シリンダヘッド２の形状、燃料噴射弁８及び点火プラグ９の配置が異なる。すなわち、図１におけるシリンダヘッド２の燃焼室４上側の略中心部に、燃焼室４の一部を構成する凹部４ａを設ける。それに応じ、シリンダヘッド２の凹部４ａの上側に、燃焼室４内に直接燃料を噴射するスワール式燃料噴射弁８を、燃焼室４の凹部４ａに臨み、点火プラグ９が燃料噴射弁８の第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上にそのギャップが位置するよう取り付けられている。
【００３７】
このように構成することで、シリンダヘッド２における燃料噴射弁８と点火プラグ９の記置が容易となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対し本発明を適用可能となる。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１１は、本発明に係る筒内直噴式エンジンの第３実施形態の構成を示すシステム図である。
【００３８】
第３の実施形態（図１１）の構成は第１の実施形態（図１）の構成に対して、燃料噴射弁８の配置が異なる。すなわち、燃料墳射弁８が、燃焼室４の周辺部における吸気ポート６の下寄りの位置から、燃焼室４の中心部を指向して、燃焼室４内に直接燃料を噴射するように、シリンダヘッド２に取り付けられている。
このように構成することで、シリンダヘッド２における燃料噴射弁８と点火プラグ９の配置が容易となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対し本発明を適用可能となる。
【００３９】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１２は、本発明に係る筒内直噴式エンジンの第４実施形態の構成を示すシステム図である。
第４の実施形態（図１２）の構成は第１の実施形態（図１）の構成に対して、燃料噴射弁として多噴孔式噴射弁８が設けられている点が異なる。
ここで、この多噴孔式噴射弁８はリフト量により異なる噴孔から主たる燃料噴射を行うよう構成される。すなわち、第１の燃料噴射においては、図１３に示すように、針弁１３のリフト量を大とすることで、主に主噴孔１４から燃焼室の比較的広い範囲に主燃焼に関わる適度に希薄な混合気を形成する。そして、第２の燃料噴射においては、図１４に示すように、針弁１３のリフト量を小とすることで、主に副噴孔１５から火花点火に関わる理論空燃比付近の必要最小量の混合気を形成する。点火プラグ９はこの第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上にそのギャップが位置するよう取り付けられる。
【００４０】
このように構成することで、シリンダヘッド２における燃料噴射弁８と点火プラグ９の配置が容易となり、特にシリンダボア径の小さい小型エンジンに対し本発明を適用可能となる。
尚、以上には、本発明を第２の燃料噴射により生成される混合気に火花点火することで１段目の燃僥を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自己着火することで２段目の燃焼を行う筒内直噴式エンジンに適用した実施形態について説明したが、点火プラグ周囲の混合気の火花点火燃焼に引き続き周囲の混合気が伝播燃焼を行う筒内直噴式エンジンにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す内燃エンジンのシステム図
【図２】噴射開始からの時間と噴霧角度および噴霧速度との関係を示す図
【図３】分割噴射のタイムチャートを示す図
【図４】分割噴射による混合気分布を模式的に示す図
【図５】圧覇自己着火燃焼を行う運転領域示す図
【図６】圧縮自己着火燃焼時の筒内圧力の変化を示す図
【図７】負荷に対する２回目の燃料噴射量の特性図
【図８】負荷に対する１回目の燃料噴射時期の特性図
【図９】第１実施形態での燃焼制御のフローチャート
【図１０】本発明の第２実施形態を示す筒内直噴式エンジンのシステム図
【図１１】本発明の第３実施形態を示す筒内直噴式エンジンのシステム図
【図１２】本発明の第４実施形態を示す筒内直噴式エンジンのシステム図
【図１３】本発明の第４実施形態における燃料噴射弁の針弁リフト量が大きい時の噴霧形態を示す図
【図１４】本発明の第４実施形態における燃料噴射弁の針弁リフト量が小さい時の噴霧形態を示す図
【符号の説明】
１シリンダ
２シリンダヘッド
３ピストン
３ａ凹部
４燃焼室
４ａ凹部
５吸気マニホールド
６吸気ポート
７吸気弁
８燃料噴射弁
９点火プラグ

Claims

燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、点火プラグとを備え、燃焼室内に比較的希薄な混合気を形成する第１の燃料噴射と、前記点火プラグの周囲に比較的濃い混合気を形成する第２の燃料噴射とを行うようにした筒内直噴式エンジンにおいて、
前記燃料噴射弁の特性を、噴射開始直後は噴霧角の小さい噴霧だけが形成されかつ噴射開始から所定時間経過後は噴霧角の大きい噴霧が形成される特性に設定し、
前記燃料噴射弁の噴霧角の小さい噴霧の中心軸上に前記点火プラグの放電ギャップが位置するよう前記燃料噴射弁と前記点火プラグの配置を設定すると共に、
前記第１の燃料噴射における噴射期間を前記所定時間よりも長くする一方、前記第２の燃料噴射における噴射期間を前記所定時間よりも短くする
ことを特徴とする筒内直噴式エンジン。
前記第２の燃料噴射により生成される混合気に火花点火することで１段目の燃焼を行い、１段目の燃焼による燃焼室内の温度圧力上昇により周囲の混合気が圧縮自着火することで２段目の燃焼を行う運転形態を持つことを特徴とする請求項１に記載の筒内直噴式エンジン。
ピストン上面の、ピストン上死点位置での前記第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上に、燃焼室を形成する凹部を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の筒内直噴式エンジン。
前記第２の燃料噴射による燃料噴霧の噴霧中心軸上のシリンダヘッド部分を凹ませて、燃焼室を形成する凹部を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の筒内直噴式エンジン。
前記第２の燃料噴射の燃料噴射量がエンジン負荷によらずほぼ一定となるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の筒内直噴式エンジン。
前記第１の燃料噴射の燃料噴射時期がエンジン負荷上昇に応じて進められるように噴射を行わせる噴射制御手段を設けることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の筒内直噴式エンジン。
前記第２の燃料噴射における噴射期間を、燃料噴射弁の特性により決定される最短開弁期間に設定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の筒内直噴式エンジン。
前記燃料噴射弁がスワール式噴射弁であることを特徴とする請求項７に記載の筒内直噴式エンジン。
前記燃料噴射弁が多噴孔式噴射弁であり、リフト量により異なる噴孔を主として、それぞれ第１の燃料噴射と第２の燃料噴射とが行われることを特徴とする請求項１に記載の筒内直噴式エンジン。