JP4238760B2 - 火花点火式直噴エンジン - Google Patents

Description

本発明は、火花点火式直噴エンジンに関し、特に、複数の噴口を有するインジェクタを備えた火花点火式直噴エンジンに関する。

燃料を燃焼室内に直接噴射するインジェクタを備えた火花点火式直噴エンジンが知られている。この種のエンジンでは、圧縮行程に燃料噴射を行って点火プラグ近傍に混合気を偏在させて成層燃焼を行い、燃費を向上させることができるように構成されている。本発明はこのような技術に基づいて、開発されたものである。

上述したような直噴エンジンでは、全負荷時等の所定の条件下では、吸気行程に燃料噴射を行い混合気を筒内で均一に分布させて燃焼させる均一燃焼を行なっている。しかしながら、直噴エンジンでは、点火プラグ近傍に混合気を偏在させて成層燃焼を行うのに適した構成とされているため、高負荷領域等で吸気行程における燃料噴射によって均一燃焼を行わせようとすると、噴射された燃料がライナ壁に付着するなどして、混合気が気化不良または不均一となり必要なトルクが得られず、また、全負荷時には、スモーク、パーティキュレート、ＨＣが発生する等の問題が生ずることがあった。

本願発明の発明者等は、成層燃焼が可能な直噴エンジンにおいて、インジェクタ噴口の軸心（燃料噴射の中心軸線）の方向等を工夫することによって、噴射された燃料の気化／ミキシングが促進させ燃焼室内における混合気の均質性を向上させることもできることを見出した。
即ち、インジェクタに複数の噴口を設け、いくつかの噴口の軸心を点火プラグに指向させると共に、他の噴口の軸心のなす角度を制限することにより、噴射された燃料が必要以上に拡がりライナ壁に付着することを防止して、低負荷時等の成層燃焼と、高負荷時等の均一燃料とを効率良く行うことができることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、優れた特性の均一燃焼および成層燃焼を両立させることができる火花点火式直噴エンジンを提供することを目的とする。

本発明によれば、
シリンダとシリンダヘッドとピストンとによって構成される燃焼室と、該燃焼室の上部中央に配置される電極部を有する点火プラグと、前記燃焼室の天井部に配置された吸気弁と、前記点火プラグを挟んで前記吸気弁と対向する位置に配置された排気弁と、該吸気弁に隣接して配置され前記燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、該インジェクタからの燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを備えている火花点火式直噴エンジンであって、
前記インジェクタが、前記電極部に指向された上方噴口と、前記ピストンに指向された複数の下方噴口とを備え、
前記上方噴口が、それぞれの軸心が前記電極部の高さ位置で該電極の左右の領域に指向された一対の噴口を備え、該一対の噴口の軸心のなす角度が、圧縮行程における前記一対の噴口の各々からの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度の和より大きな角度に設定され、
前記複数の下方噴口のうちの最も右側に配置された噴口と最も左側に配置された噴口の軸心間の角度が、前記上方噴口の一対の噴口の軸心間の角度より小さな角度に設定されている、
ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。
が提供される。

このような構成によれば、電極部の左右の領域に軸心が指向された一対の噴口からの燃料噴射が互いに干渉して引き合うことがないので、これら一対の噴口からの噴射された燃料が、意図された電極部の左右領域に確実に達し、この領域に偏在するとともに、燃料が電極部に直接吹きかけられて失火等が発生することが防止される。
また、一部の噴口の軸心が、ピストンに指向されているので、これらの噴口からの燃料噴射により、混合気を燃焼室に均質に分配することが可能となる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記複数の下方噴口のうちの隣接する２つの下方噴口の軸心間の角度が、前記一対の噴口の軸心の角度より小さな角度に設定されている。

このような構成によれば、隣接する下方噴口の軸心が適度に近接しているので、大きく拡がらない。この結果、下方噴口から噴射された燃料がシリンダ内壁に付着することが防止され、スモーク等の発生が抑制される。また上記一対の噴口の軸心が離れて配置されるので、インジェクタに多少の組み付け誤差があっても、電極部への噴霧衝突が抑制でき、スモーク等の発生が抑制される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記上方噴口の軸心と該上方噴口に隣接する前記下方噴口の軸心とのなす角度が、圧縮行程における前記上方噴口からの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度と圧縮行程における該上方噴口に隣接する下方噴口からの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度との和より大きな角度に設定されている。

このような構成によれば、上方噴口から噴射された燃料と下方噴口から噴射された燃料とが、相互に干渉して引き合うことがなくなるので、上方噴口からの噴射された燃料は点火プラグの電極部近傍に、下方噴口から噴射された燃料はピストン冠面に確実に吹きつけられ、上方噴口からの燃料によって、電極部近傍に混合気を確実に偏在させることができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記ピストンが冠面に形成され上方に向かって開口するキャビティを備え、前記下方噴口の軸心が、前記シリンダの中間の高さ位置に位置しているピストンのキャビティの開口縁内に指向するように配置されている。

このような構成によれば、燃料がキャビティ内に吹き付けられるので、シリンダ壁に付着しにくくなると共に、キャビティの壁にぶつかった燃料が燃焼室内に効率的に分散されるので、混合気の均質化が促進される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記キャビティの開口は、冠面の前記吸気弁の側の端から前記排気弁の側の端に向かって拡がる扇形形状を有する。
このような構成によれば、キャビティの開口がインジェクタからの燃料噴射に沿って拡がる構成となるので、噴射された燃料がキャビティ内に確実に受け入れられ、燃料のシリンダ壁への付着が抑制され且つ燃焼室内に効率良く分散される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記キャビティが、前記排気弁の側から前記吸気弁の側に向かって次第に深くなっている。
このような構成によれば、インジェクタキャビティ内に向けて噴射された燃料が、シリンダ壁方向に飛び散り難くなるので、シリンダ壁への燃料の付着が抑制される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記燃料噴射制御手段が、高負荷または高回転領域では、吸気行程初期から燃料噴射を実行させる。
このような構成によれば、吸気行程の早い時期から燃料が噴射されることになるので、混合気が拡散する時間が長くなり、混合気の均質性が向上させられる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記燃料噴射制御手段が、高負荷または高回転領域では、吸気行程中期に燃料噴射を実行させる。
このような構成によれば、吸気流速度が高い時期に燃料が噴射されることになるので、混合気の均質性が向上させられる。

本発明によれば、優れた特性の均一燃焼および成層燃焼を両立させることができる火花点火式直噴エンジンが提供される。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態の火花点火式直噴エンジンの構成について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の火花点火式直噴エンジン１の概略的な構成を示す図面であり、図２はエンジンの燃焼室付近を拡大した断面図である。
エンジン１は、直列に配置された４本の気筒２（図１では１本のみを示す）が形成されたシリンダブロック４と、このシリンダブロック４上に配置されたシリンダヘッド６とを備えている。気筒（シリンダ）２内には、ピストン８が上下方向に往復動可能に配置されている。

ピストン８とシリンダヘッド６との間には燃焼室１０が形成されている。燃焼室１０は、図２に示すように、気筒２の天井部の略中央部からシリンダヘッド６の下端面付近まで延びる２つの傾斜面を備えたいわゆるペントルーフ型燃焼室とされている。
一方、シリンダブロック４内のピストン８の下方には、クランク軸１２が回転自在に支持されており、このクランク軸１２とピストン８とはコネクティングロッド１４を介して連結されている。

図１、図２に示されているように、シリンダヘッド６には、吸気ポート１６及び排気ポート１８が、それぞれ２つずつ（図１、図２では、いずれも一方のみを図示）、並列状態で形成されている。この２つの吸気ポート１６は、それぞれ、燃焼室の一方の傾斜面に開口され、各吸気ポート１６には、所定のタイミングで開閉作動される吸気弁２０が着座する。各吸気弁２０は、略円形を有し吸気ポート１６を開閉する弁傘部２０ａと、弁傘部１０ａの中心から延びる棒状のステム２０ｂとを備えた公知の形状である。また、２つの排気ポート１８は、燃焼室の他方の傾斜面に並んで開口され、これらの排気ポート１８には、所定のタイミングで開閉作動される排気弁２２が着座する。

図３は、ピストン８の冠面（頂面）を示す平面図であり、図４は図３のIV−IV線に沿った断面図である。図２乃至図４に示されているように、ピストン８の冠面には、上方に向かって開口する凹状のキャビティ９が形成されている。

ピストン８の冠面のキャビティ９は、図３に示されているように、排気弁側が幅広となった扇形の上端開口（開口縁９ａ）を備え、開口縁９ａの長手方向軸線Ａは、隣接して配置された吸気弁２０、２０間および排気弁２２、２２間を通って、吸気弁２０の側に位置する冠面の端から排気弁２２の側に位置する冠面の端に延びるように、配置されている。
また、キャビティ９は、図２に示されているように、排気弁２２側に向かって次第に深さが深くなるように形成され、さらに、図４に示されているように、その開口縁９ａは円弧状の断面（アール形状）とされている。

図１に示すように、エンジン１の一側面には、各気筒２の吸気ポート１６にそれぞれ連通する吸気通路２４が接続されている。この吸気通路２４は、エンジン１の燃焼室６にエアクリーナ（不図示）で濾過された吸気を供給するためのものであり、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン１に吸入される吸入空気量を検出するためのホットワイヤ式エアフローセンサ２６と、吸気通路２４を絞る電気式スロットル弁２８と、サージタンク３０とが配置されている。電気式スロットル弁２８は、アクセルペダル（不図示）に対し機械的に連結されておらず、図示しない電気式駆動モータにより駆動される。

また、吸気通路２４は、サージタンク３０よりも下流側が各気筒２に接続された独立通路に分岐され、その各独立通路の下流端部は、さらに２つに分岐して各気筒の２つの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。

また、燃焼室１０の上部中央には、４つの吸排気弁２０、２０、２２、２２の略中心に、点火プラグ３２が配置されている。この点火プラグ３２の先端の電極３２ａは、燃焼室１０の天井部から所定距離だけ突出した位置にあり、その点火プラグ３２の基端部には点火回路３４が接続されており、気筒２毎に所定のタイミングで点火プラグ３２に通電するように構成されている。

各燃焼室１０の周縁部の吸気弁２０間にはインジェクタ３６が取付けられている。インジェクタ３６は、先端部に複数の噴口６４が形成された所謂マルチホール型のインジェクタであり、点火プラグ３２の電極部３２ａを挟んで、排気弁２２と対向するように配置されている。各インジェクタ３６は燃料分配管３８が接続されている。燃料分配管３８は、燃料供給系４０から供給される高圧の燃料を各インジェクタ３６に供給する。

エンジン１の他側面には、図１に示すように、燃焼室１０から排気ガスを排出する排気通路４２が接続されている。この排気通路４２の上流端は、分岐して各気筒２の排気ポート１８に接続される排気マニホールド４４とされている。排気マニホールド４４の集合部には排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ２センサ４６が配置されている。リニアＯ２センサ４６は排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する。

また、排気マニホールド４４の集合部には、排気管４８の上流端が接続されている。排気管４８には、上流側から下流側に向けて順に、三元触媒５０、ＮＯｘ吸収触媒５２が取付けられている。ＮＯｘ吸収触媒５２は、排気中の酸素濃度の高いときＮＯｘを吸着する一方、酸素濃度の低下に伴い吸着していたＮＯｘを放出し、放出したＮＯｘを排気中のＨＣ、ＣＯ等により還元するＮＯｘ吸着還元タイプの触媒である。

また、排気管４８には、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ通路５４の上流端が接続されている。ＥＧＲ通路５４の下流端は、スロットル弁２８とサージタンク３０との間で吸気通路２４に接続されている。また、ＥＧＲ通路５４には、開度が電気的に調整可能であるＥＧＲ弁５６が設けられている。

図１に示されているように、エンジン１は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５８を備えている。ＥＣＵ５８には、クランク軸１２の回転角度（エンジン回転数）を検出するクランク角センサ６０、エアフローセンサ２６、リニアＯ２センサ４６、アクセル開度センサ６２等の種々のセンサからの出力信号が入力され、入力された出力信号に基づいて、点火回路３４、インジェクタ３６、電気式スロットル弁２８、ＥＧＲ弁５６等の作動が制御される。

図５（ａ）は、本実施形態のエンジン１において行われる燃料噴射制御で用いられる制御マップを示す。図５（ａ）に示されているように、本実施形態のエンジンではＥＣＵ５８の制御により、燃料を吸気行程と圧縮行程とに分けて噴射させる分割噴射制御と、燃料を吸気行程で１回噴射させる一括噴射制御が切り換えて行われる。
すなわち、本実施形態のエンジンでは、エンジン低回転領域では低負荷から、中回転領域では高負荷のときに、高回転領域では中負荷から分割噴射が行われ、他の領域では一括噴射とされている。これは一般的に直噴ガソリンエンジンでは中回転領域では混合気が均質化し易いので、本実施形態では、中回転領域では、高負荷領域だけで分割噴射としている。尚、中回転領域では高負荷領域でも分割噴射を行わない構成でもよい。

また、高回転域での均質化を狙ったエンジンでは、図５（ｂ）に示されているように、高回転域では一括噴射あるいは分割噴射を開始する負荷が高くなるような制御特性に設定してもよい。このようなエンジンの場合には、回転数が低くなるほど一括噴射では均質性が悪化するため、低回転になるほど分割噴射を開始する負荷を低く設定している。

さらに、低回転域での均質化を狙ったエンジンでは、図５（ｃ）に示されているように、全回転域において、高負荷側で分割噴射を行う制御特性に設定してもよい。

本実施形態の分割噴射では、図６のタイムチャートに示されているように、吸気行程で１回、圧縮行程で２回の合計３回の燃料噴射が行われる。吸気行程での噴射は、吸気流の流速が高くなる吸気行程中期に行われるのが好ましい。具体的には、吸気行程における噴射時期は、上死点後（ＡＴＤＣ）０°〜１００°に噴射を開始し、上死点後（ＡＴＤＣ）１００°〜２００°に噴射が完了するように吸気行程における噴射時期を設定するのが好ましく、上死点後（ＡＴＤＣ）６０°〜１２０°の範囲に噴射時期が存在するように設定するのがより好ましい。

また、圧縮行程での第１の噴射は、筒内圧が高くなり噴射された燃料の動きが抑制される時期である圧縮行程中期以降の、例えば、圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）３０°〜１４０°の時期に行われるのが好ましい。

さらに、圧縮行程での第２の噴射は、ピストンが上死点に近づいて噴射燃料が押し上げられる時期である圧縮行程中期以降の、例えば、圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）０°〜９０°の時期に行われるのが好ましい。

吸気行程での燃料噴射の噴射量Ｑ１と、圧縮行程での第１回目の燃料噴射の噴射量Ｑ２と、圧縮行程での第２回目の燃料噴射の噴射量Ｑ３とは、Ｑ１＞Ｑ２≧Ｑ３の関係を満たすように設定されている。
さらに、高負荷領域では、Ｑ２＞Ｑ３の関係が満たされるように、それ以外の領域ではＱ２≧Ｑ３の関係が満たされるように、燃料噴射量が設定されている。

次に、インジェクタ３６の先端部に形成されている複数の噴口の配置について説明する。図７はインジェクタ３６の先端における複数の噴口の配置を示す図面である。
図７に示されているように、本実施形態のインジェクタ３６の噴口は、上方に配置された３つの噴口（上方噴口）６４ａ、６４ｂ、６４ｃと、下方に配置された３つの噴口（下方噴口）６４ｄ、６４ｅ、６４ｆからなる。本実施形態では、各噴口は同一直径（約０．１５ｍｍ）であり、更に、各噴口から噴射される燃料の拡がり（噴射角）も約２０度で同一である。

図８は、インジェクタ３６の軸心Ｌと、各噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆの軸心６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆとの三次元傾斜角を模式的に示した図である。
図８に示されているように、上方噴口６４ａ、６４ｂの軸心６６ａ、６６ｂ、即ち、燃料噴射方向（噴射される燃料の中心軸）は、それぞれ、点火プラグ３２の電極部３２ａの左右の領域に指向するように配置されている。さらに、上方噴口６４ａ、６４ｂの下側に配置された、もう一つの上方噴口６４ｃの軸心６６ｃは、電極部３２ａの下方領域に指向するように配置されている。

下方噴口６４ｄ、６４ｅ、６４ｆは、その軸心６６ｄ、６６ｅ、６６ｆが、ピストン８の冠面に指向するように配置されている。同時に、下方噴口６４ｄ、６４ｅ、６４ｆの軸心６６ｄ、６６ｅ、６６ｆは、図８に一点鎖線で示す左右の吸気弁の最大リフトする際の軌跡より下方であり且つ二点差線で示す下死点に位置するピストンの端部より上方に指向されている。即ち、下方噴口６４ｄ、６４ｅ、６４ｆから噴射されて燃料は、最大リフトしている吸気弁の下方を通過し、且つ、ピストン８が下死点にあるときであってもピストン８の冠面に指向されるように配置されている。

さらに、下方噴口６４ｄ、６４ｅ、６４ｆは、その軸心６６ｄ、６６ｅ、６６ｆが、ピストン８が中間位置にあるときには、キャビティ９の開口縁９ａの内側に、それぞれ、指向するように配置されている。

図９は、隣接する上方噴口の軸心間の角度とこれらの噴口からの噴射角との関係を示す図面である。図９に示されているように、本実施形態のインジェクタ３６では、電極部３２ａの左右の領域に指向された上方噴口６４ａ、６４ｂの軸心６６ａ、６６ｂのなす角度Θが、圧縮行程における上方噴口６４ａからの燃料噴射の噴射角αの２分の１の角度と圧縮行程における下方噴口６４ｂからの燃料噴射の噴射角βの２分の１の角度との和より大きな角度になるように設定されている。

ここで以上のように説明してきた噴射角α（β）の定義について図１０に沿って説明する。噴射角α（β）とは、インジェクタ３６からの幾何学的な燃料噴射エリアの開き角を指す。幾何学的な燃料噴射エリアとは、仮に燃焼室１０内に吸気流動がないとした場合における燃料噴霧の液滴エリアのことである。
以下、具体例について説明する。図１０に示すように、インジェクタ３６の噴口部Ａ点から２０ｍｍ下流の位置において、噴霧中心線が通る仮想平面と燃料噴霧の輪郭が交差する二点Ｂ、Ｃを決定し、∠ＢＡＣをもって噴射角α（β）とする（α＝∠ＢＡＣ）。

噴射角α（β）の実際の計測方法としては、例えばレーザーシート法を用いる。すなわち、先ず、インジェクタ３６により噴射される流体として燃料性状相当のドライソルベルトなる試料を用い、この試料の圧力を常温下において実際に使用される燃料圧力の範囲内の所定値（例えば、１２ＭＰａ）に設定する。また、雰囲気圧力としては、噴霧の撮影が可能なレーザー通過窓と計測用窓とを備えた圧力容器を例えば、０．５ＭＰａに加圧する。そして常温下において、１パルス当たりの燃料噴射量が９ｍｍ³／ｓｔｒｏｋｅになるように、インジェクタ３６に所定パルス幅の駆動パルス信号を入力して燃料を噴射させる。この際、燃料噴霧に対してその噴霧中心線を通るように厚さ５ｍｍのレーザーシート光を照射しておいて、このレーザーシート光面に対して直交する方向から高速度カメラにて噴霧画像を撮影する。そして、上述の駆動パルス信号の入力時期から１．５６ミリ秒後の撮影画面に基づいて、上述の定義に従って噴射角α（β）を決定する。
尚、撮影画像における噴霧の輪郭というのは、液滴状の試料粒子のエリアの輪郭であり、試料粒子のエリアはレーザーシート光によって明るくなるため、撮影画像において輝度の変化している部分から噴霧の輪郭を割り出すようにしている。

ここで、本実施形態では、各噴口からの噴射角は全て２０°であるので、軸心６６ａと６６ｂとのなす角度Θは、噴射角α（又はβ）より２０°より大きく、例えば、３０°に設定されている。

このような配置によって、軸心が電極部３２ａの左右の領域に指向された上方噴口６４ａ、６４ｂから噴射された燃料の円錐状経路が重ならず、従って、上方噴口から噴射された燃料と下方噴口から噴射された燃料が相互に干渉して引き合い、電極部３２ａに燃料が吹き付けられることが防止される。

また、本実施形態では、軸心が電極部３２ａの左右の領域に指向された上方噴口の一方６４ａの軸心６６ａと、下側に配置された上方噴口６４ｃの軸心６６ｃとの開き角は」、各噴口の噴射角である２０°より小さく設定されている。
このような構成により、上方噴口６４ａ（または６４ｂ）から噴射された燃料と、下側の上方噴口６４ｃから噴射された燃料とが、干渉して引き合い、その結果、電極部３２ａの近傍に混合気を確実に偏在させられる。

また、本実施形態では、下方噴口６４ｄ、６４ｅの軸心６６ｄ、６６ｅ間の各開き角Φが、圧縮行程における下方噴口６４ｄ、６４ｅからの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度と圧縮行程における下方噴口６４ｆからの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度との和程度の角度になるように設定されている。

このように各下方噴口６４ｄ、６４ｅの軸線６６ｄ、６６ｅの開き角は、２０度程度に設定されているので、各下方噴口各下方噴口６４ｄ、６４ｅ、６４ｆからの燃料噴射の円錐状経路が重なり、噴射された燃料は互いに干渉して引き合うか否かのギリギリの関係にある。

隣接する下方噴口６４ｄと６４ｆ（および６４ｅと６４ｆ）から噴射されて燃料は、相互に干渉するか否かの間隙を持ってピストン８のキャビティに向かって飛ぶことになるため、噴射された燃料が飛散してシリンダ内壁に付着することが抑制されるとともに、均質化が図れる。

また、本実施形態では、最も下方に指向する上方噴口６４ｃの軸心６６ｃと、この上方噴口６４ｃに隣接し最も上方に指向する下方噴口６４ｆの軸心６６ｆとのなす角度Ωが、圧縮行程における上方噴口６４ｃからの燃料噴射の噴射角αの２分の１の角度と圧縮行程における下方噴口６４ｆからの燃料噴射の噴射角βの２分の１の角度との和より大きな角度に設定されている。

このような配置によって、上方噴口６４ｃとこれに隣接する下方噴口６４ｆから噴射された燃料の円錐状経路が重なることがなくなり、従って、上方噴口から噴射された燃料と下方噴口から噴射された燃料が相互に干渉して引き合い接触することが防止される。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術事項の範囲内で種々の変更又は変形が可能である。
上記実施形態では、高負荷または高回転領域では、燃料を分割して噴射する構成であったが、高負荷または高回転領域には、吸気行程初期または中期から燃料を一括噴射する構成でもよい。このような構成によれば、混合気の均質性が向上する。
また、分割噴射を行う場合であっても、吸気行程における噴射を吸気行程初期にあるいは初期から行う構成でもよい。

さらに、上方噴口および下方噴口の数および配置は、上記実施形態に限定されるものではなく、エンジンの条件等に合わせて適宜変更可能である。

本発明の好ましい実施形態の火花点火式直噴エンジンの概略的な構成を示す図面である。 図１のエンジンの燃焼室付近を拡大した断面図である。 図１のエンジンのピストン冠面を示す平面図である。 図３のIV−IV線に沿った断面図である。 図１のエンジンにおいて行われる燃料噴射制御の制御マップである。 図１のエンジンにおける分割噴射時の燃料噴射のタイムチャートである。 図１のエンジンにおける噴口の配置を示す図面である。 インジェクタの軸心と、各噴口の軸心との三次元傾斜角を模式的に示した図である。 電極の左右に指向された上方噴口の軸心間の角度と、各噴口からの噴射角との関係を示す模式的な図面である。 本発明の実施形態に係る噴射角の定義を説明する説明図である。

符号の説明

１：エンジン
２：気筒
１０：燃焼室
２０：吸気弁
２２：排気弁
３２：点火プラグ
３６：インジェクタ
６４：噴口
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ：上方噴口
６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ：下方噴口
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆ：（噴口の）軸心

Claims (8)

1. シリンダとシリンダヘッドとピストンとによって構成される燃焼室と、該燃焼室の上部中央に配置される電極部を有する点火プラグと、前記燃焼室の天井部に配置された吸気弁と、前記点火プラグを挟んで前記吸気弁と対向する位置に配置された排気弁と、該吸気弁に隣接して配置され前記燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、該インジェクタからの燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを備えている火花点火式直噴エンジンであって、
   前記インジェクタが、前記電極部に指向された上方噴口と、前記ピストンに指向された複数の下方噴口とを備え、
   前記上方噴口が、それぞれの軸心が前記電極部の高さ位置で該電極の左右の領域に指向された一対の噴口を備え、該一対の噴口の軸心のなす角度が、圧縮行程における前記一対の噴口の各々からの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度の和より大きな角度に設定され、
   前記複数の下方噴口のうちの最も右側に配置された噴口と最も左側に配置された噴口の軸心間の角度が、前記上方噴口の一対の噴口の軸心間の角度より小さな角度に設定されている、
   ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。
2. 前記複数の下方噴口のうちの隣接する２つの下方噴口の軸心間の角度が、前記一対の噴口の軸心の角度より小さな角度に設定されている、
   請求項１に記載の火花点火式直噴エンジン。
3. 前記上方噴口の軸心と該上方噴口に隣接する前記下方噴口の軸心とのなす角度が、圧縮行程における前記上方噴口からの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度と圧縮行程における該上方噴口に隣接する下方噴口からの燃料噴射の噴射角の２分の１の角度との和より大きな角度に設定されている、
   請求項１または２に記載の火花点火式直噴エンジン。
4. 前記ピストンが冠面に形成され上方に向かって開口するキャビティを備え、
   前記下方噴口の軸心が、前記シリンダの中間の高さ位置に位置しているピストンのキャビティの開口縁内に指向するように配置されている、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の火花点火式直噴エンジン。
5. 前記キャビティの開口は、冠面の前記吸気弁の側の端から前記排気弁の側の端に向かって拡がる扇形形状を有する、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の火花点火式直噴エンジン。
6. 前記キャビティが、前記吸気弁の側から前記排気弁の側に向かって次第に深くなっている、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載の火花点火式直噴エンジン。
7. 前記燃料噴射制御手段が、高負荷または高回転領域では、吸気行程初期から燃料噴射を実行させる、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の火花点火式直噴エンジン。
8. 前記燃料噴射制御手段が、高負荷または高回転領域では、吸気行程中期に燃料噴射を実行させる、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の火花点火式直噴エンジン。

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