JP4143836B2

JP4143836B2 - 筒内噴射型内燃機関

Info

Publication number: JP4143836B2
Application number: JP2003301164A
Authority: JP
Inventors: 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: JP2005069126A

Description

本発明は、筒内噴射型内燃機関に係り、詳しくは、弱成層燃焼領域の形成に適用される筒内噴射型内燃機関に関する。

一般に、筒内噴射型内燃機関では、ピストン頂面に設けられたキャビティ内に向けて燃料噴射弁から直接に燃料を噴射させる。そして、逆タンブル流によって点火栓の周囲で理論空燃比に近い空燃比の混合気を生成させ、筒内全体としては極めて希薄な空燃比においても燃焼の安定化を図り、排ガス物質の排出の抑制等を達成する。また、内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射を行うことで成層燃焼領域と均質燃焼領域とが実現されている。

ここで、均質燃焼領域の実現を図るにあたり、この内燃機関の如く燃料を常にキャビティに向けて噴射させると、ピストンが低位置にある吸気行程中の噴射では、燃料がシリンダの内周面へ直接に噴射されて吸着されるので、燃費が悪化するとの問題がある。
そこで、これを解決する筒内噴射型内燃機関の技術が各種提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

当該各内燃機関では、圧縮行程用の燃料噴射と吸気行程用の燃料噴射との別個の燃料噴射弁を用いるとともに、吸気行程中の燃料噴射は、吸気の流れに対して略垂直方向に向けて、又は、圧縮行程用の燃料噴射弁をも用いて燃焼室の下方向に向けて行っている。
一方、成層燃焼領域の実現を図るにあたり、この内燃機関の圧縮行程中の燃料噴射では、燃料がピストンに吸着されて未燃燃料（ＨＣ）が増加するとの問題がある。

そこで、圧縮行程中の燃料噴射は、排気弁の配設位置方向にも向かわせる筒内噴射型内燃機関の技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０００−２９７６４７号公報（段落番号０００６〜００１８、図３等）特開２００１−２１４７４４号公報（段落番号００２１〜００３３、図３等）特開平９−１１９３１５号公報（段落番号００１７〜００２４、図２等）

ところで、筒内噴射型内燃機関の運転域には、上記成層燃焼領域と均質燃焼領域との中間に位置する弱成層燃焼領域が存在する。
この弱成層燃焼領域とは、低回転低負荷時の成層燃焼領域においてアクセルを踏んで中回転中負荷時に達した運転域が該当する。この領域では、一般に、吸気行程中と圧縮行程後期との２回の燃料噴射を行い、トルク増加の変動をスムーズにすべく若干濃いめの混合気を形成させる。

ここで、前記特許文献１及び２記載の従来の技術では、吸気行程中のみの燃料噴射によって均質燃焼の良好化を図り、一方、前記特許文献３記載の従来の技術では、圧縮行程中のみの燃料噴射によって成層燃焼の良好化を図るものであり、弱成層燃焼領域の形成については格別な配慮がなされていない。
さらに、弱成層燃焼領域は、同一サイクルにおける吸気行程中と圧縮行程後期との燃料噴射が必要であることから、前記各従来の技術を単に組み合わせても形成されるものではない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、弱成層燃焼領域の燃焼良好化を達成することができる筒内噴射型内燃機関を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関は、シリンダヘッドに装着され、該シリンダヘッドの下面とシリンダの内周面と該シリンダ内に配されたピストンの頂面とにより画成される燃焼室内に直接に燃料噴射を行う燃料噴射弁と、エンジン運転状況に応じて、圧縮行程に燃料を噴射する成層燃焼領域、吸気行程に燃料を噴射する均質燃焼領域、及び吸気行程で燃料を噴射するとともに連続する圧縮行程で燃料を噴射する弱成層燃焼領域のいずれかを選択する燃焼領域選択手段と、該燃料噴射弁に対し、均質燃焼領域では、吸気行程中に前記燃焼室の下方に燃料噴射を行わせ、弱成層燃焼領域では、吸気行程中に前記燃焼室の下方向への燃料噴射を行わせるとともに、該吸気行程に連続する圧縮行程中に前記燃焼室の上方向への燃料噴射を行わせ、そして、成層燃焼領域では、圧縮行程中に前記燃焼室の上方向へ燃料噴射を行わせる噴射制御手段とを備え、前記噴射制御手段は、前記弱成層燃焼領域において、前記吸気行程中に前記燃焼室の下方へ噴射される燃料の量の、前記吸気行程に連続する圧縮行程中に前記燃焼室の上方へ噴射される燃料の量に対する比率を、エンジン回転速度の増加に伴い高くなるように設定することを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、燃焼室の一側に臨んで配された排気弁をさらに備え、噴射制御手段は、圧縮行程中における燃焼室の上方向への燃料噴射として排気弁に向けて燃料噴射を行わせることを特徴としている。
なお、ピストン頂面は、シリンダヘッド下面の排気弁側の傾斜面とピストンの水平面とのなす角がピストン頂面の排気弁側の傾斜面とピストンの水平面とのなす角よりも大きくされる形状にされることが好ましい。ピストンが上昇するに連れてピストン頂面の排気弁側の傾斜面の上方にはスキッシュが生起され、ピストンやシリンダの内周面に付着する燃料を抑えて圧縮行程噴射時の未燃燃料（ＨＣ）のより一層の低減を図ることができるからである。

さらに、請求項３記載の発明では、噴射制御手段は、吸気行程中における燃焼室の下方向への燃料噴射としてピストン頂面に向けて燃料噴射を行わせることを特徴としている。

したがって、請求項１記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、吸気行程では燃焼室の下方向に燃料噴射を行わせ、この吸気行程と同一のサイクルの圧縮行程では燃焼室の上方向に燃料噴射を行わせる。つまり、一サイクル内の連続した時期にて各々別個の方向に燃料噴射を行うことから、燃焼室内には成層燃焼領域と均質燃焼領域との中間に位置する弱成層燃焼領域を形成させることが可能となる。そして、トルク増加の変動がスムーズになるとともに、従来の技術やいずれも同一の方向に燃料噴射を行う所謂吸気リーン領域の分割噴射とは異なり、着火の安定を図ることができる。さらに、前記弱成層燃焼領域において、前記吸気行程中に前記燃焼室の下方へ噴射される燃料の量の、前記吸気行程に連続する圧縮行程中に前記燃焼室の上方へ噴射される燃料の量に対する比率が、エンジン回転速度の増加に伴い高くなるように設定され、これにより内燃機関の回転速度に応じて燃焼の良好化を図ることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、圧縮行程中には高温状態にある排気弁に向けて燃料が噴射されるので、この燃料は瞬時に気化して霧状となり、ピストンやシリンダの内周面に付着する燃料を最小限度に抑え、圧縮行程噴射時の未燃燃料（ＨＣ）の一層の低減を図ることができる。
さらに、請求項３記載の発明によれば、吸気行程中にはピストン頂面に向けて燃料が噴射されるので、エンジン出力の低下を抑制できる。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の縦断面図が示され、図２には、当該内燃機関における部分拡大縦断面図が示され、図３には、当該内燃機関における燃料噴射弁の部分拡大縦断面図が示されており、以下図１乃至図３に基づき本発明に係る筒内噴射型内燃機関の構成を説明する。

筒内噴射型内燃機関（以下、単にエンジンと記す）１は、直列４気筒型のものである。図１に示すように、当該エンジン１は、４つのシリンダ１０を含むシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の上端面に接合されたシリンダヘッド１１と、各シリンダ１０内に配されたピストン２０とを有している。そして、シリンダヘッド下面１２とピストン頂面２１とシリンダ内周面１３とにより燃焼室７が画成される（図２）。

エンジン１のシリンダヘッド１１には、各気筒毎に、電磁式の燃料噴射弁（インジェクタ）３及び点火栓（点火プラグ）４が装着される。また、シリンダヘッド１１には、吸気弁５及び排気弁６が配されており、排気弁６は燃焼室７の一側に臨み、吸気弁５は燃焼室７の他側に臨むよう構成される。
シリンダヘッド下面１２は、吸気弁５及び排気弁６にそれぞれ対向するシリンダヘッド傾斜面１４及びシリンダヘッド傾斜面１５を有したペントルーフ形状に形成される。具体的には、両シリンダヘッド傾斜面１４、１５とシリンダ１０の軸線に対して垂直な面であるピストン水平面Ｓとのなす角がαとなるように構成されている。なお、角度αは１０〜３５度程度である。図２では、吸気弁５及び排気弁６の図示を省略する。

そして、点火プラグ４は、両シリンダヘッド傾斜面１４、１５の境界部１６に配されている。また、インジェクタ３は、シリンダヘッド傾斜面１４側にて略横方向に向けて配されており、燃焼室７内に燃料を直接に噴射するように構成され、圧縮行程後期で燃料を噴射する圧縮行程噴射モードでは排気弁６に向けた燃料噴射が行われるのに対し、吸気行程で燃料を噴射する吸気行程噴射モードでは主としてピストン頂面２１に向けた燃料噴射が行われる。この吸気行程噴射モードには、吸気行程中及びこの吸気行程に連続する圧縮行程後期で燃料を噴射する弱成層燃焼領域と、吸気行程初期で燃料を噴射するストイキ領域並びにエンリッチ領域（均質燃焼領域）とが存在する。なお、圧縮行程噴射モードには圧縮行程噴射領域（成層燃焼領域）が存在する。

吸気ポート８には、吸気マニホールドを介してスロットルボディ及びアイドル調整弁等を備えた吸気管（いずれも図示せず）が接続され、略上方向からシリンダ１０の一側においてシリンダヘッド下面１２に開口し、吸気弁５の開閉により吸気ポート８を通過した吸気流が燃焼室７内に供給される。
排気ポート９は、シリンダ１０の他側においてシリンダヘッド下面１２に開口して略水平方向に延び、排気弁６の開閉により排気ポート９を通過した排気流の酸素濃度を検出するＯ₂センサが取付けられた排気マニホールドを介して、三元触媒やマフラー等を備えた排気管（いずれも図示せず）に接続されている。

そして、本実施形態におけるピストン２０のピストン頂面２１には、圧縮行程後期においてシリンダヘッド傾斜面１５との相互作用によって点火プラグ４に向かうスキッシュを生起させる排気弁側スキッシュ生起凸部２２と、ピストン水平面Ｓと同一平面をなす吸気弁側水平部２３とが設けられている。
排気弁側スキッシュ生起凸部２２は、シリンダ内周面１３側から燃焼室７の中央付近に向けて、換言すれば、ペントルーフ形状の一側をなす上記シリンダヘッド傾斜面１５に沿って延びるピストン傾斜面２４を有し、このピストン傾斜面２４は、点火プラグ４の配置位置よりも排気弁６寄りにて頂部が形成され、このピストン傾斜面２４とピストン水平面Ｓとのなす角がβに構成される。なお、角度βは９〜３０度程度である。

ここで、上述のシリンダヘッド傾斜面１５とピストン水平面Ｓとのなす角αは、シリンダヘッド下面１２をペントルーフ形状に形成する如く所定の角度をなし、また、ピストン傾斜面２４とピストン水平面Ｓとのなす角βは、ピストン水平面Ｓとは燃焼室７を狭める如くの所定の角度をなす。そして、前記なす角αは、前記なす角βよりも大きくなるべく構成されている。これにより、圧縮上死点近傍において、燃焼室７の排気ポート９側は、シリンダヘッド傾斜面１５とピストン傾斜面２４とがシリンダ内周面１３側から点火プラグ４側に向けて拡開するくさび形の形状に構成される。なお、角度αと角度βの差は１〜５度程度とされる。

一方、ピストン傾斜面２４の頂部からは、ピストン頂面２１の略中心付近に向けて燃焼室７を拡げるように延びる中央斜面２５が形成され、ピストン頂面２１の略中心付近からは吸気弁側水平部２３が形成されており、圧縮上死点近傍における燃焼室７の吸気ポート８側ではスキッシュが生起されないよう構成される。
次に、本実施形態のインジェクタ３は、図３に示されるように、弁本体３０と、該弁本体３０に連結され二方向の燃料噴射を可能にするノズルホルダ３１とを備えている。

弁本体３０には、電圧の印加によって体積を増加させる二つのピエゾ圧電素子３８Ｕ、３８Ｄと、各ピエゾ圧電素子３８Ｕ、３８Ｄの体積増加に伴いこの増加量を弁に伝達させるピストン３６Ｕ、３６Ｄと、各ピストン３６Ｕ、３６Ｄの移動量に対抗する反力を生じさせるスプリング３７Ｕ、３７Ｄとが備えられている。
ノズルホルダ３１には、二つのノズル３２Ｕ、３２Ｄと、ピストン３６Ｕ、３６Ｄに連結し各ノズル３２Ｕ、３２Ｄ内に収められたニードル弁３５Ｕ、３５Ｄと、各ニードル弁３５Ｕ、３５Ｄに開閉されるスリット３３Ｕ、３３Ｄとが備えられ、また、各ノズル３２Ｕ、３２Ｄの内側は、図示しない燃料加圧室からの燃料を一時的に貯留する燃料貯留部３４Ｕ、３４Ｄが形成されている。

スリット３３Ｕは排気弁６方向に開口されており、圧縮行程噴射モードが選択されると、ピエゾ圧電素子３８Ｕに電圧が印加されなくなり、ピエゾ圧電素子３８Ｕの収縮に伴ってスプリング３７Ｕの反力によりピストン３６Ｕが上方向に移動する。そして、ニードル弁３５Ｕがスリット３３Ｕを開放して開弁し、排気弁６に向かう燃料噴射が行われる。一方、圧縮行程噴射モードの選択が解除されると、ピエゾ圧電素子３８Ｕに電圧が印加され、ピエゾ圧電素子３８Ｕの膨張によりピストン３６Ｕが下方向に移動する。そして、ニードル弁３５Ｕがスリット３３Ｕを塞いで閉弁し、排気弁６に向かう燃料噴射が停止される。

一方、スリット３３Ｄは、ピストン頂面２１方向に開口されており、吸気行程噴射モードの選択解除若しくは選択されると、ピエゾ圧電素子３８Ｄに電圧の印加停止若しくは印加され、ピエゾ圧電素子３８Ｄの収縮若しくは膨張によりニードル弁３５Ｄが開弁若しくは閉弁し、ピストン頂面２１に向かう燃料噴射若しくは燃料噴射停止が行われる。
さらに、上述の弱成層燃焼領域においては、吸気行程中にてスリット３３Ｄを介したピストン頂面２１に向かう燃料噴射が行われ、その直後の圧縮行程の後期にてスリット３３Ｕを介した排気弁６に向かう燃料噴射が行われる。

エンジン１の運転を制御するための電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４０は、エンジン負荷に関わる冷却水温を検出する水温センサ及びエンジン回転速度Ｎｅに関するクランク角信号を出力するクランク角センサ等からの入力信号に基づき、燃料噴射モード、燃料噴射量、燃料噴射開始及び終了時期や点火時期等をそれぞれ決定し、インジェクタ３や点火プラグ４等を駆動させる。

具体的には、冷機状態でのエンジン始動時や暖機中では、吸気行程噴射モードが選択されてリッチ空燃比となるように燃料噴射が行われる。そして、Ｏ₂センサが活性温度に達すると、このセンサ出力電圧に基づく空燃比フィードバック制御が開始され、排出ガス成分は三元触媒により浄化される。
エンジン１の暖機が終了すると、現在の燃料噴射制御領域（エンジン運転域）が検索され、この検索された領域に適合する燃料噴射モードと燃料噴射量等とが決定される。

詳しくは、アイドル運転時等の低負荷・低回転運転時には、圧縮行程噴射モードが選択され、リーン空燃比となるように燃料噴射が制御される。そして、アクセルの踏み込みに伴う中負荷・中回転運転時には、吸気行程噴射モードが選択されるとともに、弱成層燃焼領域に設定される。そして、更なるアクセルの踏み込みに伴う高負荷・高回転運転時には、その程度に応じてストイキ領域ないしはエンリッチ領域に設定され、リッチ空燃比となるように燃料噴射量が制御される。

上記の設定においては、噴射制御部（噴射制御手段）４１が、燃料噴射方向、噴射量並びに噴射タイミングを決定し、ピエゾ圧電素子３８Ｕ、３８Ｄに対する電圧の印加やその停止を出力する。
図４を参照すると、噴射制御部４１における噴射制御のフローチャートが示されており、以下、上記のように構成された筒内噴射型内燃機関の本発明に係る作用について説明する。

同図のステップＳ４０１では、エンジン回転速度Ｎｅ及び負荷情報の読み込みが行われる。
次いで、ステップＳ４０２では、エンジン運転域を検索し、現在の燃料噴射制御領域が圧縮行程噴射領域であるか否かを判別する。そして、現在の運転域が圧縮行程噴射領域であると判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ４０３に進み、ピエゾ圧電素子３８Ｕへの電圧印加を停止し、燃焼室７の上方向である排気弁６に向けた燃料噴射を行い、このルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ４０２にて、現在の運転域が圧縮行程噴射領域ではないと判定された場合には、ステップＳ４０４に進み、再びエンジン運転域を検索し、現在の燃料噴射制御領域が弱成層燃焼領域であるか否かを判別する。そして、現在の運転域が弱成層燃焼領域であると判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ４０５に進む。
ステップＳ４０５では、吸気行程中にてピストン頂面２１に向かう燃料噴射と、同一サイクル内の圧縮行程の後期にて排気弁６に向かう燃料噴射とを行うにあたり、噴射量や噴射タイミングを変更してステップＳ４０６に進む。つまり、図５を参照すると、噴射制御部４１において燃焼室７の下方向であるピストン頂面２１に向けた燃料噴射を行う割合が数値で示されているが、ストイキ領域でのピストン頂面２１に向けた噴射量を１００％とすると、同図に示すように、弱成層燃焼領域内においても低回転側では約２０％に抑え、エンジン回転速度Ｎｅの増加に伴い、約５０％、約７０％の如くに設定する。残りは排気弁６に向けた燃料噴射に割り当てられる。これにより燃焼の良好化が図られる。

ステップＳ４０６では、上記の割合にしたがって吸気行程中にてピストン頂面２１に向けた燃料噴射を行ってステップＳ４０７に進み、圧縮行程後期にて排気弁６に向けた燃料噴射を残りの割合分だけ行い、このルーチンを抜ける。
また、上記ステップＳ４０４にて、現在の運転域が弱成層燃焼領域ではないと判定された場合には、ステップＳ４０８に進み、エンジン回転速度Ｎｅに応じてストイキ領域又はエンリッチ領域であることが検索され、吸気行程初期にてピストン頂面２１に向けた燃料噴射を主として行い、このルーチンを抜ける。

図６もまた、本発明の筒内噴射型内燃機関の作用を説明する図である。なお、同図でも吸気弁５及び排気弁６の図示を省略する。
現在の領域が弱成層燃焼領域のときには、まず、吸気行程にて同図（ａ）に示されるように、ピエゾ圧電素子３８Ｕへの電圧を印加するとともに、ピエゾ圧電素子３８Ｄへの電圧印加を停止し、スリット３３Ｄを介してピストン頂面２１に向かう燃料噴射を所定の噴射割合分行う。

続いて、上記吸気行程に連続する圧縮行程にて同図（ｂ）に示されるように、ピエゾ圧電素子３８Ｄへの電圧を印加するとともに、ピエゾ圧電素子３８Ｕへの電圧印加を停止し、スリット３３Ｕを介して排気弁６に向かう燃料噴射を残りの噴射割合分だけ行う。この圧縮行程における燃料は、比較的高温状態にある排気弁６付近にて瞬時に気化して霧状となる。

次いで、同図（ｃ）に示すように、ピストン２０が上昇するに連れて排気弁６側ではスキッシュが生起され、しかも、燃焼室７の排気ポート９側には、点火プラグ４側がシリンダ内周面１３側に比して広くなるくさび形の空間をなすべく排気弁側スキッシュ生起凸部２２が設けられていることから、このスキッシュによる混合気は、排気弁６の近傍から点火プラグ４の近傍に向けて押し出される。

そして、同図（ｄ）に示すように、点火プラグ４の近傍まで輸送された混合気は、点火時点において点火プラグ４の周囲では理論空燃比近傍の混合気となり、着火の安定化が図られる。
なお、現在の運転域が圧縮行程噴射領域のときには、同図（ｂ）の如く排気弁６に向かう燃料噴射のみを行えば、低回転低負荷（部分負荷）時の成層燃焼領域を達成できる。つまり、上記スキッシュを利用することにより、燃焼室７の全体としては極めてリーンな空燃比でも着火が可能であり、成層燃焼が安定する。そして、ピストン２０やシリンダ内周面１３に付着する燃料を抑えることができ、圧縮行程噴射時の未燃燃料（ＨＣ）の大幅な低減を図ることができ、また、燃費も一層向上させることができる。

また、現在の運転域がストイキ領域又はエンリッチ領域のときには、同図（ａ）の如く、ピストン頂面２１に向かう燃料噴射のみ行えば、高回転高負荷時の均質燃焼領域を達成できる。これにより出力の低下が抑制可能となる。
以上のように、本実施形態では、一サイクル内の連続時期において、ピストン頂面２１に向かう燃料噴射と排気弁６に向かう燃料噴射とを別個に行うことから、弱成層燃焼領域を形成させることができ、トルク増加の変動がスムーズになるとともに、着火の安定を図ることができる。

さらに、噴射制御部４１は、エンジン回転速度Ｎｅが高くなれば、燃焼室７の下方向への燃料噴射の割合を多くする如く、上記二方向の噴射量や噴射タイミングを変更しているので、弱成層燃焼領域における燃焼の更なる良好化を図ることができる。
また、燃焼室７に臨んで配された吸気弁５及び排気弁６とを備え、シリンダヘッド１１は、シリンダヘッド下面１２が吸気弁５及び排気弁６にそれぞれ対向するシリンダヘッド傾斜面１４、１５を有したペントルーフ形状に形成され、その境界部１６近傍に点火プラグ４を配し、ピストン頂面２１は、シリンダヘッド傾斜面１５に沿って延びるピストン傾斜面２４を有し、シリンダヘッド傾斜面１５とピストンの水平面Ｓとのなす角αがピストン傾斜面２４とピストンの水平面Ｓとのなす角βよりも大きくされる形状にする。換言すれば、圧縮上死点付近での燃焼室７は、シリンダヘッド傾斜面１５とピストン傾斜面２４とで、点火プラグ４に向けて拡開するくさび形の形状に構成されるので、ピストン２０が上昇するに連れてピストン傾斜面２４の上方にはスキッシュが生起され、排気弁６近傍の混合気を点火プラグ４に向けて押し出し、ピストン２０やシリンダ内周面１３に付着する燃料を抑えて圧縮行程噴射時の未燃燃料（ＨＣ）の一層の低減を図ることができる。

しかも、上記スキッシュを利用する構成と圧縮行程中には高温状態にある排気弁６に向けて燃料が噴射される構成とが相俟って、上記未燃燃料（ＨＣ）のより一層の低減を図ることができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、上記実施形態では、一つのインジェクタを用いて二方向の燃料噴射を行っており、これによれば、現有のシリンダヘッドの構成に採用することが可能になるが、インジェクタは、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、インジェクタの配設位置に余裕がある場合には、燃焼室の上方向と下方向とを別個に噴射させる二つのインジェクタを採用しても良く、この場合にも上記と同様に弱成層燃焼領域を形成できる。

本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の部分縦断面図である。図１の筒内噴射型内燃機関の部分拡大縦断面図である。図１の筒内噴射型内燃機関における燃料噴射弁の部分縦断面図である。図１の筒内噴射型内燃機関における噴射制御ルーチンのフローチャートである。図１の筒内噴射型内燃機関の噴射割合を説明する図である。図１の筒内噴射型内燃機関の作用を説明する図である。

符号の説明

１エンジン
３インジェクタ（燃料噴射弁）
６排気弁
７燃焼室
１０シリンダ
１１シリンダヘッド
１２シリンダヘッド下面
１３シリンダ内周面
２０ピストン
２１ピストン頂面
４０電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
４１噴射制御部（噴射制御手段）

Claims

シリンダヘッドに装着され、該シリンダヘッドの下面とシリンダの内周面と該シリンダ内に配されたピストンの頂面とにより画成される燃焼室内に直接に燃料噴射を行う燃料噴射弁と、
エンジン運転状況に応じて、圧縮行程に燃料を噴射する成層燃焼領域、吸気行程に燃料を噴射する均質燃焼領域、及び吸気行程で燃料を噴射するとともに連続する圧縮行程で燃料を噴射する弱成層燃焼領域のいずれかを選択する燃焼領域選択手段と、
該燃料噴射弁に対し、均質燃焼領域では、吸気行程中に前記燃焼室の下方に燃料噴射を行わせ、弱成層燃焼領域では、吸気行程中に前記燃焼室の下方向への燃料噴射を行わせるとともに、該吸気行程に連続する圧縮行程中に前記燃焼室の上方向への燃料噴射を行わせ、そして、成層燃焼領域では、圧縮行程中に前記燃焼室の上方向へ燃料噴射を行わせる噴射制御手段とを備え、
前記噴射制御手段は、前記弱成層燃焼領域において、前記吸気行程中に前記燃焼室の下方へ噴射される燃料の量の、前記吸気行程に連続する圧縮行程中に前記燃焼室の上方へ噴射される燃料の量に対する比率を、エンジン回転速度の増加に伴い高くなるように設定することを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
前記燃焼室の一側に臨んで配された排気弁をさらに備え、
前記噴射制御手段は、前記圧縮行程中における前記燃焼室の上方向への燃料噴射として前記排気弁に向けて燃料噴射を行わせることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型内燃機関。
前記噴射制御手段は、前記吸気行程中における前記燃焼室の下方向への燃料噴射として前記ピストン頂面に向けて燃料噴射を行わせることを特徴とする請求項２記載の筒内噴射型内燃機関。