JP4306711B2

JP4306711B2 - 筒内噴射式火花点火内燃機関

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Publication number: JP4306711B2
Application number: JP2006268926A
Authority: JP
Inventors: 剛芦澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: KR101083845B1; JP2008088856A; WO2008038118A1; KR20090046964A; CN101506517B; DE602007010173D1; EP2066900B1; US7802554B2; CN101506517A; EP2066900A1; US20090271092A1

Description

本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関に関する。

気筒内へ直接的に燃料を噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関は、吸気行程燃料噴射により均質燃焼を実施する場合において、吸気ポートへ燃料を噴射する内燃機関に比較して、気筒内へ必要量の燃料を確実に供給することができる。しかしながら、燃料がピストン頂面へ向けて噴射される場合には、ピストン頂面に付着し易く、この付着燃料が点火時期までに気化して燃焼しなければ、スモークを発生させる。

スモークの発生を抑制するために、ピストン頂面への付着燃料が気化し難くなる機関冷間時には、噴射燃料の貫徹力を弱めることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−６８０７２特開２００５−５４７３３特開２００４−１９５６９

前述の提案により、噴射燃料の貫徹力が弱められる機関冷間時にはピストン頂面への燃料付着量を低減することができるが、噴射燃料の貫徹力が強められる機関温間時において、特に、燃料噴射量が多い時には、ピストン頂面に比較的多くの燃料が付着することとなり、その大部分が点火時期までに気化しないと多量のスモークが発生する。

従って、本発明の目的は、スモークの発生を十分に抑制可能な筒内噴射式火花点火内燃機関を提供することである。

本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒上部からピストン頂面へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時にはピストン位置が低い時に比較して前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力が弱くされるように噴射燃料の貫徹力は少なくとも二段階に切り換えられ、噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置は、機関負荷、機関回転数、及び、機関温度の少なくとも一つに基づいて変化させられ、前記ピストン位置は、機関負荷が設定負荷の時に最も高くなり、機関負荷が設定負荷より低くなるほど低くなり、機関負荷が設定負荷より高くなるほど低くなるように変化させられることを特徴とする。

本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒上部からピストン頂面へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時にはピストン位置が低い時に比較して前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力が弱くされるように噴射燃料の貫徹力は少なくとも二段階に切り換えられ、噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置は、機関負荷、機関回転数、及び、機関温度の少なくとも一つに基づいて変化させられ、前記ピストン位置は、機関回転数が設定回転数の時に最も高くなり、機関回転数が設定回転数より低くなるほど低くなり、機関回転数が設定回転数より高くなるほど低くなるように変化させられることを特徴とする。

本発明による請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒上部からピストン頂面へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時にはピストン位置が低い時に比較して前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力が弱くされるように噴射燃料の貫徹力は少なくとも二段階に切り換えられ、前記燃料噴射弁は気筒上部略中心又は気筒上部周囲の排気弁側に配置され、ピストン頂面の排気弁側へ向けて燃料を噴射するものであり、少なくとも機関運転状態により定まる必要燃料量が特定範囲内である時には、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間は吸気行程中期の第１クランク角度を燃料噴射開始時期とし吸気下死点直前の第２クランク角度を燃料噴射終了時期とするクランク角度範囲に固定され、噴射燃料の貫徹力は二段階に切り換えられ、前記必要燃料量が噴射されるように噴射燃料の貫徹力の切り換え時期を変化させることを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、気筒上部からピストン頂面へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、燃料噴射弁の燃料噴射期間中において噴射燃料の貫徹力が少なくとも二段階に切り換えられ、ピストン位置が高く噴射燃料がピストン頂面に付着し易い時には、ピストン位置が低く噴射燃料がピストン頂面に付着し難い時に比較して燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力が弱くされるために、ピストン頂面への燃料付着量が十分に低減されスモークの発生を十分に抑制することができる。また、ピストン位置が低い時には噴射燃料の貫徹力は強くされるために、この時に噴射される燃料は気筒内での微粒化が促進されて気化し易くなると共に、貫徹力が弱いままとされて全体的な燃料噴射期間が延長し、点火時期までの噴射燃料の気化時間が不足するようなことはない。

また、機関負荷、機関回転数、及び、機関温度によって、噴射燃料のピストン頂面への付着し易さ、及び、付着燃料の点火時期までの気化し易さが異なるために、噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置を、これらの少なくとも一つに基づいて変化させ、機関負荷が設定負荷の時には噴射燃料がピストン頂面に最も付着し難くなるために、噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置は最も高くされ、機関負荷が設定負荷より低くなるほどピストン温度が低くなって付着燃料の気化が悪化するために、ピストン位置はより低くされ、また、機関負荷が設定負荷より高くなるほど燃料噴射量が多くなって噴射燃料がピストン頂面に付着し易くなるために、ピストン位置はより低くされ、それにより、確実にスモークの発生を抑制することができる。

本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、機関回転数が設定回転数の時には付着燃料の点火時期までの気化時間が十分であるために、噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置は最も高くされ、機関回転数が設定回転数より低くなるほどピストン温度が低くなって付着燃料の気化が悪化するために、ピストン位置はより低くされ、また、機関回転数が設定回転数より高くなるほど付着燃料の点火時期までの気化時間が短くなるために、ピストン位置はより低くされ、それにより、確実にスモークの発生を抑制することができる。

本発明による請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、燃料噴射弁は気筒上部略中心又は気筒上部周囲の排気弁側に配置され、ピストン頂面の排気弁側へ向けて燃料を噴射するものであるために、噴射燃料により気筒内の排気弁側を下降して吸気弁側を上昇するタンブル流を強めることができる。タンブル流を効果的に強めて圧縮行程後半までタンブル流を持続させ、点火時期において気筒内に乱れを発生させて燃焼速度を速めるためには、燃料噴射弁の燃料噴射期間は吸気行程中期の第１クランク角度を燃料噴射開始時期とし吸気下死点直前の第２クランク角度を燃料噴射終了時期とするクランク角度範囲、すなわち、単位時間当たりの吸入空気重量が多くなるクランク角度範囲に固定されることが好ましく、少なくとも機関運転状態により定まる必要燃料量が特定範囲内である時には、このように燃料噴射期間が固定される。噴射燃料の貫徹力は二段階に切り換えられ、噴射燃料の貫徹力の切り換え時期を遅くするほど、弱い貫徹力の燃料噴射時間が長く強い貫徹力の燃料噴射時間が短くなって燃料噴射量が少なくなる。それにより、固定された燃料噴射期間に対して、噴射燃料の貫徹力の切り換え時期を変化させて必要燃料量が噴射されるようにする。

図１は本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実施形態を示す吸気下死点直前の概略縦断面図である。図１において、１は気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁であり、気筒上部略中心に配置されている。２は一対の吸気弁（図示せず）を介して気筒内へ通じる一対の吸気ポートであり、３は一対の排気弁（図示せず）を介して気筒内へ通じる一対の排気ポートである。４は燃料噴射弁１の吸気弁側近傍に配置された点火プラグである。５はピストンである。

燃料噴射弁１は、ピストン頂面の排気弁側へ向けて斜め下方向に燃料Ｆを噴射する。点火プラグ４は、燃料噴射弁１より吸気弁側に配置されているために、噴射燃料Ｆにより濡らされて失火を発生させ易くすることはない。燃料噴射弁１から噴射される燃料Ｆの貫徹力は、燃料噴射開始から１ｍｓ後の燃料先端が６０ｍｍ以上に達するように設定されている。このように強い貫徹力の燃料Ｆが気筒上部略中心からピストン頂面の排気弁側へ向けて噴射されると、燃料Ｆの貫徹力によって、気筒内の排気弁側を下降して吸気弁側を上昇するように気筒内に形成されたタンブル流Ｔを強めることができる。

こうしてタンブル流Ｔを良好に強めることができれば、タンブル流Ｔを圧縮行程後半まで持続させ、圧縮行程末期の点火時期には気筒内に乱れを発生させることができ、燃焼速度の速い良好な均質燃焼を実現することができる。本実施形態において、均質燃焼の空燃比は、理論空燃比よりリーンとされ（好ましくは、ＮＯ_Xの生成量が抑制されるリーン空燃比２０以上とされる）、燃料消費を抑制するようにしているために、燃焼が緩慢となり易く、前述のようにして燃焼速度を速めることは特に有効である。もちろん、均質燃焼の空燃比は、理論空燃比又はリッチ空燃比としても良く、この場合においても燃焼速度を速めることは有効である。

燃料噴射弁１から噴射される噴射燃料Ｆの形状は、任意に設定可能であり、例えば、単一噴孔から噴射される中実又は中空の円錐形状としても良い。また、スリット状噴孔から噴射される比較的厚さの薄い略扇形状としても良い。また、円弧状スリット噴孔や複数の直線スリット噴孔の組み合わせにより、上側及び排気弁側を凸とする比較的厚さの薄い円弧状断面形状又は折れ線状断面形状としても良い。いずれにしても燃料噴射弁１から噴射される燃料Ｆは、前述したような強い貫徹力を有して、ピストン頂面の排気弁側に向けて噴射されるようにすれば良い。また、燃料噴射弁１は、気筒上部略中心ではなく、気筒上部周囲の排気弁側（例えば、二つの排気弁の間）に配置されて、ピストン頂面の排気弁側へ向けてほぼ真下に燃料を噴射するようにしても良い。

タンブル流Ｔを強める場合に限らず、噴射燃料Ｆがピストン頂面に向けて噴射される場合には、ピストン頂面に噴射燃料が付着することがあり、この付着燃料は点火時期までに気化して燃焼しないと、スモークを発生させる。本実施形態では、燃料噴射弁１は、開弁のための弁体のリフト量を少なくとも二段階に制御可能とする等して、噴射燃料の貫徹力を少なくとも二段階に制御可能とし、燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高く噴射燃料がピストン頂面に付着し易い時には、ピストン位置が低く噴射燃料がピストン頂面に付着し難い時に比較して燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力を弱くするようになっている。それにより、ピストン頂面への燃料付着量が十分に低減されスモークの発生を十分に抑制することができる。

また、ピストン位置が低い時には噴射燃料の貫徹力は強くされるために、この時に噴射される燃料は気筒内での微粒化が促進されて気化し易くなると共に、貫徹力が弱いままとされて全体的な燃料噴射期間が延長し、点火時期までの噴射燃料の気化時間が不足するようなことはない。本実施形態のように、噴射燃料Ｆによりタンブル流Ｔを強める場合には、少なくともピストン位置が低くなって貫徹力が強められる時には、貫徹力を燃料噴射開始から１ｍｓ後の燃料先端が６０ｍｍ以上に達するようにすることが好ましい。

燃料噴射弁１の弁体のリフト量を多段階に制御可能とするためには、例えば、バネ等により閉弁方向に付勢された弁体をピエゾアクチュエータにより開弁するようにして、ピエゾアクチュエータに印加する電圧を多段階に制御すれば良い。また、弁体を多段の電磁アクチュエータにより開弁するようにし、開弁に使用する電磁アクチュエータの数を制御するようにしても良い。

図２は、燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時には、ピストン位置が低い時に比較して、噴射燃料の貫徹力を弱くするための弁体のリフト量のパターンを示している。図２に示すパターンにおいては、燃料噴射終了時期は、いずれも吸気下死点ＢＤＣ前とされている。パターンＡ，Ｂ，Ｃにおいて、小リフト量及び大リフト量のそれぞれの開弁期間（クランク角度範囲）は同じであり、機関回転数が同じであれば、同量の燃料を噴射することができる（厳密には、クランクは等角速度で回転しないために、同量の燃料を噴射するためには、各クランク角度でのクランク角速度を考慮して開弁期間としてのクランク角度範囲を設定しなければならない）。パターンＡ，Ｂ，Ｃの違いは、リフト量を切り換える（小リフト量から大リフト量へ）クランク角度ａ３，ａ２，ａ１が、この順で吸気下死点ＢＤＣから遠くなることである。すなわち、パターンＡ，Ｂ，Ｃでは、弱い貫徹力から強い貫徹力へ噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置が、この順で高くなっている。

パターンＤは、パターンＢと同じピストン位置（クランク角度ａ２）を有するが、大リフト量のクランク角度範囲はパターンＢより長くされており、それにより、機関回転数が同じであれば燃料噴射量は多くなり、また、このようにして、パターンＤの機関回転数がパターンＢより高い時に、パターンＢと同量の燃料を噴射することができる。パターンＥは、パターンＡと同じピストン位置（クランク角度ａ３）を有するが、小リフト量のクランク角度範囲はパターンＡより長くされており、それにより、機関回転数が同じであれば燃料噴射量は多くなり、また、このようにして、パターンＥの機関回転数がパターンＡより高い時に、パターンＡと同量の燃料を噴射することができる。

このような弁体のリフト量パターンのいずれにおいても、燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時には、ピストン位置が低い時に比較して、噴射燃料の貫徹力が弱くされるために、ピストン位置が高い時にも強い貫徹力の燃料が噴射される場合に比較して、ピストン頂面への燃料付着量を低減することができる。

均質燃焼においては、燃料噴射を速く完了させて点火時期までの時間を長くした方が、燃料が十分に気化して吸気と混合するために、良好な均質混合気を形成するのに有利である。それにより、貫徹力を切り換えるピストン位置は高くすることが望ましい。

こうして、機関中負荷時には、貫徹力を切り換えるピストン位置は比較的高く設定される。しかしながら、機関負荷が低くなって低負荷時となると、ピストン温度が低くなって付着燃料の気化が悪化するために、ピストン頂面への付着燃料量を減少させないとスモークの発生量が増大してしまう。それにより、機関負荷が低くなるほど、貫徹力を切り換えるピストン位置はより低くされる。また、機関負荷が高くなって高負荷時となると、燃料噴射量が多くなって噴射燃料がピストン頂面に付着し易くなるために、ピストン頂面への付着燃料量を減少させないとスモークの発生量が増大してしまう。それにより、機関負荷が高くなるほど、貫徹力を切り換えるピストン位置はより低くされる。こうして、図３に示すように、機関負荷に基づき貫徹力を切り換えるピストン位置のクランク角度を設定することにより、確実にスモークの発生を抑制することができる。

また、機関中回転時には、貫徹力を切り換えるピストン位置は比較的高く設定される。しかしながら、機関回転数が低くなって低回転時となると、ピストン温度が低くなって付着燃料の気化が悪化するために、ピストン頂面への付着燃料量を減少させないとスモークの発生量が増大してしまう。それにより、機関回転数が低くなるほど、貫徹力を切り換えるピストン位置はより低くされ、また、機関回転数が高くなって高回転時となると、付着燃料の点火時期までの気化時間が短くなるために、ピストン頂面への付着燃料量を減少させないとスモークの発生量が増大してしまう。それにより、機関回転数が高くなるほど、貫徹力を切り換えるピストン位置はより低くされる。こうして、図４に示すように、機関回転数に基づき貫徹力を切り換えるピストン位置のクランク角度を設定することにより、確実にスモークの発生を抑制することができる。

また、機関温度が低いほどピストン温度が低くなって付着燃料の気化が悪化するために、ピストン頂面への付着燃料量を減少させないとスモークの発生量が増大してしまう。それにより、機関温度が低くなるほど、貫徹力を切り換えるピストン位置はより低くされる。こうして、図５に示すように、機関温度としての冷却水温に基づき貫徹力を切り換えるピストン位置のクランク角度を設定することにより、確実にスモークの発生を抑制することができる。

前述のように、機関負荷、機関回転数、及び、機関温度のいずれかに注目して、貫徹力を切り換えるピストン位置を設定しても良いが、図６に示すマップのように、機関負荷と機関回転数とに基づきピストン位置を設定するようにしても良い。このようなマップが機関温度毎に設定されることが望ましい。

図７は、燃料噴射終了時期が吸気下死点ＢＤＣより後となる場合の弁体のリフト量パターンを示している。このパターンＦでは、吸気下死点ＢＤＣ後（圧縮行程）の燃料噴射期間が比較的長く、吸気行程の貫徹力を切り換えるピストン位置に対応する圧縮行程のピストン位置を超えて燃料噴射が持続するために、前述のように、機関負荷、機関回転数、又は、機関温度の少なくとも一つに基づき設定された吸気行程の貫徹力を切り換えるピストン位置のクランク角度ａ４において、弁体のリフト量は小から大へ切り換えられ、圧縮行程の対応ピストン位置のクランク角度ａ５において、弁体のリフト量は大から小へ切り換えられることとなる。

これまで噴射燃料の貫徹力を二段階に切り換える場合について説明したが、もちろん、さらに多段階に噴射燃料の貫徹力を切り換えるようにしても良い。この場合には、段階的に貫徹力が強められることとなり、最も貫徹力が強められる時のピストン位置に前述の考えを適用すれば良い。また、貫徹力が切り換えられる他のピストン位置においても前述の考えを適用しても良い。

ところで、噴射燃料によりタンブル流を強める場合には、吸気行程中期から後期の間のように単位時間当たりの吸入空気重量が多い時に燃料噴射が実施されると、効率的にタンブル流を強めることができる。それにより、燃料噴射弁が気筒上部略中心又は気筒上部周囲の排気弁側に配置され、ピストン頂面の排気弁側へ向けて燃料を噴射してタンブル流を強める場合には、機関負荷及び機関回転数に基づく機関運転状態により定まる必要燃料量が特定範囲内である時には、必要燃料量に係わらず、燃料噴射期間を、図８に示すように、燃料噴射開始時期を吸気行程中期の第１クランク角度ａｓとし、燃料噴射終了時期を吸気下死点直前の第２クランク角度ａｅとするクランク角度範囲に固定して、効率的にタンブル流を強めることが好ましい。

このような燃料噴射において、噴射燃料の貫徹力は二段階に切り換えられ、ピストン位置が高く噴射燃料がピストン頂面に付着し易い時には、ピストン位置が低く噴射燃料がピストン頂面に付着し難い時に比較して燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力を弱くするようにし、ピストン頂面への燃料付着量を低減してスモークの発生を抑制している。

また、噴射燃料の貫徹力の切り換え時期がクランク角度ａ８である場合に対して、切り換え時期のクランク角度をａ９，ａ１０のように吸気下死点側に近づけるほど、弱い貫徹力の燃料噴射時間が長く、強い貫徹力の燃料噴射時間が短くなるために、燃料噴射量が少なくなる。また、切り換え時期のクランク角度をａ７，ａ６のように吸気下死点側から遠ざけるほど、弱い貫徹力の燃料噴射時間が短く、強い貫徹力の燃料噴射時間が長くなるために、燃料噴射量が多くなる。このように、固定された燃料噴射期間に対して、噴射燃料の貫徹力の切り換え時期を変化させることにより、必要燃料量を噴射することができる。なお、機関回転数が高い時は、機関回転数が低い時に比較して、同じ必要燃料量を噴射するのに、切り換え時期のクランク角度は、吸気下死点から遠ざけることとなる。

このように噴射燃料の貫徹力を切り換える場合において、貫徹力が強くされる時には、貫徹力を燃料噴射開始から１ｍｓ後の燃料先端が６０ｍｍ以上に達するようにし、また、貫徹力が弱くされる時にもタンブル流を強めることができるように、貫徹力を可能な限り強くすることが好ましい。また、このように固定された燃料噴射クランク角度範囲に対して、弱い貫徹力と強い貫徹力とが設定されれば、貫徹力の切り換え時期を変化させた際の機関回転数毎の最小噴射可能量と最大噴射可能量とが定まり、すなわち、噴射可能燃料量範囲が定まるために、必要燃料量がこの特定範囲外である時には、このように固定された燃料噴射クランク角度範囲での燃料噴射は実施することができない。全ての機関回転数に対して共通の噴射可能燃料量の特定範囲を設定しても良いが、それでは特定範囲は狭くなるために、機関回転数毎に噴射可能燃料量の特定範囲を設定することが好ましい。

本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実施形態を示す吸気下死点直前の概略縦断面図である。燃料噴射弁の弁体のリフト量パターンを示す図である。機関負荷に対して噴射燃料の貫徹力を切り換えるクランク角度を設定するためのマップである。機関回転数に対して噴射燃料の貫徹力を切り換えるクランク角度を設定するためのマップである。冷却水温に対して噴射燃料の貫徹力を切り換えるクランク角度を設定するためのマップである。機関負荷及び機関回転数に対して噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置を設定するためのマップである。燃料噴射弁の弁体のもう一つのリフト量パターンを示す図である。燃料噴射弁の弁体のさらにもう一つのリフト量パターンを示す図である。

符号の説明

１燃料噴射弁
２吸気ポート
３排気ポート
４点火プラグ
５ピストン
Ｔタンブル流
Ｆ噴射燃料

Claims

気筒上部からピストン頂面へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時にはピストン位置が低い時に比較して前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力が弱くされるように噴射燃料の貫徹力は少なくとも二段階に切り換えられ、噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置は、機関負荷、機関回転数、及び、機関温度の少なくとも一つに基づいて変化させられ、前記ピストン位置は、機関負荷が設定負荷の時に最も高くなり、機関負荷が設定負荷より低くなるほど低くなり、機関負荷が設定負荷より高くなるほど低くなるように変化させられることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
気筒上部からピストン頂面へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時にはピストン位置が低い時に比較して前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力が弱くされるように噴射燃料の貫徹力は少なくとも二段階に切り換えられ、噴射燃料の貫徹力を切り換えるピストン位置は、機関負荷、機関回転数、及び、機関温度の少なくとも一つに基づいて変化させられ、前記ピストン位置は、機関回転数が設定回転数の時に最も高くなり、機関回転数が設定回転数より低くなるほど低くなり、機関回転数が設定回転数より高くなるほど低くなるように変化させられることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
気筒上部からピストン頂面へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間中において、ピストン位置が高い時にはピストン位置が低い時に比較して前記燃料噴射弁により噴射される燃料の貫徹力が弱くされるように噴射燃料の貫徹力は少なくとも二段階に切り換えられ、前記燃料噴射弁は気筒上部略中心又は気筒上部周囲の排気弁側に配置され、ピストン頂面の排気弁側へ向けて燃料を噴射するものであり、少なくとも機関運転状態により定まる必要燃料量が特定範囲内である時には、前記燃料噴射弁の燃料噴射期間は吸気行程中期の第１クランク角度を燃料噴射開始時期とし吸気下死点直前の第２クランク角度を燃料噴射終了時期とするクランク角度範囲に固定され、噴射燃料の貫徹力は二段階に切り換えられ、前記必要燃料量が噴射されるように噴射燃料の貫徹力の切り換え時期を変化させることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。