JP4415843B2

JP4415843B2 - 内燃機関

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Publication number: JP4415843B2
Application number: JP2004358636A
Authority: JP
Inventors: 卓也生駒; 文一佐藤; 晃利友田; 富久土屋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: JP2006161783A

Description

本発明は、車両の内燃機関に関し、特に、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関に関する。

機関吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタと、機関燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止するとともに機関負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。

また、このような内燃機関の筒内噴射用インジェクタに関連する技術として、筒内に噴射された燃料の微粒化により燃焼効率の向上、排ガス浄化を図る筒内噴射式エンジンがある。たとえば、特開２０００−３４５９４４号公報（特許文献１）は、エンジンのシリンダに燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式エンジンであって、燃料噴射弁のノズル部にはアトマイザが装着され、アトマイザに形成された下段スリットがシリンダの中心軸線の向きを縦方向とみた場合にこの中心軸線と立体的に交差する横方向に向くように配置されていて、アトマイザは、ノズル部のノズル孔のオリフィス径より流路面積を拡大してノズル孔から噴出する燃料の流速を低減させる流路拡大部と、流路拡大部より流路面積を小さくした上段、下段のスリットとを有し、この上段、下段のスリットは一部重なるよう交差し交差部が燃料の噴出孔となって流路拡大部の下流に配置されている。
特開２０００−３４５９４４号公報

特許文献１に開示されたエンジンにおいては、吸気ポートから流入した空気と、燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁から噴射された燃料が混合して、点火プラグにより着火して燃焼する。このとき、スワールコントロールバルブにより、吸気ポートの２方向から燃焼室内に流入する空気の流量バランスを変化させることで（２つの吸気ポートの一方から流入する空気流量比率を他方の吸気ポートに比べて大きくすることで）、燃焼室内の空気を旋回流（横渦：スワール流）としている。このスワール流により流入空気と燃料との均質化を図り均質燃焼を実現している。

しかしながら、スワールコントロールバルブが、吸気ポートに設けられているので、このスワールコントロールバルブが流体抵抗となり流量係数を低下せしめている。このため、混合気の均質化は実現できても、スワールコントロールバルブが流量係数を下げるのでＷＯＴ（Wide Open Throttle）時の性能を十分に実現できず、スワールコントロールバルブを設けないと均質化が実現できなくなり燃焼状態が良好でなくなる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関であって、混合気の均質性とＷＯＴ時の性能向上の両立を実現できる、内燃機関を提供することができる。

第１の発明に係る内燃機関は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備える。この内燃機関は、通常運転状態である場合には、均質燃焼のみを行なうように、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とを制御するための制御手段と、燃焼室へ供給された空気が渦流を形成するための手段を有しない吸気ポートとを含む。第１の燃料噴射手段は、渦流が形成されない状態において均質燃焼を実現するように燃料を噴射する構造を有する。

第１の発明によると、内燃機関は通常時（この通常時には、ほとんどの運転領域が含まれる）において均質燃焼を実現している。この均質燃焼のためには、吸入された空気と燃料との混合気を均質にする必要がある。この発明に係る内燃機関の吸気ポートには、スワールコントロールバルブなどの燃焼室へ供給された空気が渦流を形成するための手段が設けられていない。すなわち、渦流（スワール流もタンブル流も含む）による混合気の均質性よりも、そのようなスワールコントロールバルブなどによる流体抵抗の増大（流量係数の低下）を回避して、ＷＯＴ時に多くの空気を吸入できるようにした。このような渦流が形成されなくても混合気の均質性を実現するために、第１の燃料噴射手段（たとえば筒内噴射用インジェクタ）における燃料噴霧形態を変えて燃料を噴射するようにした。一例をあげると、ピストンが往復する方向の延長線上から見て点火プラグを含むような八の字型に広がり、その延長線に垂直な方向から見て扇形状とした。このようにすることにより、渦流をなくしても、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料と吸入空気との混合気の均質性を燃焼変動を発生させない程度にまで高めることができる。その結果、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関であって、混合気の均質性とＷＯＴ時の性能向上の両立を実現できる、内燃機関を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関においては、第１の発明の構成に加えて、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路が形成される一方、他側部に排気通路が形成され、シリンダヘッドの一側部の端部側からシリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とするように第１の燃料噴射手段が設けられる。シリンダ孔のほぼ軸心上でシリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられる。第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、シリンダの平面視で、放電部を挟む八の字形状となり、かつ、シリンダの側面視で、第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が扇形状である。

第２の発明によると、第１の燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタからの燃料の噴射形状が、ピストンが往復する方向の延長線上から見て（シリンダの平面視）点火プラグを含むような八の字型に広がる形状であって、その延長線に垂直な方向から見て（シリンダの側面視）扇形状とした。このようにすることにより、渦流をなくしても、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料と吸入空気との混合気の均質性を燃焼変動を発生させない程度にまで高めることができる。

第３の発明に係る内燃機関においては、第１の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、シリンダの平面視で、放電部を挟む扇形状となり、かつ、シリンダの側面視で、第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が扇形状である。

第３の発明によると、第１の燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタからの燃料の噴射形状が、ピストンが往復する方向の延長線上から見て（シリンダの平面視）点火プラグを含むような扇形状であって、その延長線に垂直な方向から見て（シリンダの側面視）扇形状とした。このようにすることにより、渦流をなくしても、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料と吸入空気との混合気の均質性を燃焼変動を発生させない程度にまで高めることができる。

第４の発明に係る内燃機関においては、第１の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、シリンダの平面視で、放電部を挟む扇形状となり、かつ、シリンダの側面視で、第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が上部のみの扇の形状である。

第４の発明によると、第１の燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタからの燃料の噴射形状が、ピストンが往復する方向の延長線上から見て（シリンダの平面視）点火プラグを含むような扇形状であって、その延長線に垂直な方向から見て（シリンダの側面視）上部にのみ扇形状とした。このようにすることにより、渦流をなくしても、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料と吸入空気との混合気の均質性を燃焼変動を発生させない程度にまで高めることができる。

第５の発明に係る内燃機関においては、第１の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、シリンダの平面視で、放電部を挟む扇形状となり、かつ、シ
リンダの側面視で、第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が下部のみの扇の形状である。

第５の発明によると、第１の燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタからの燃料の噴射形状が、ピストンが往復する方向の延長線上から見て（シリンダの平面視）点火プラグを含むような扇形状であって、その延長線に垂直な方向から見て（シリンダの側面視）下部にのみ扇形状とした。このようにすることにより、渦流をなくしても、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料と吸入空気との混合気の均質性を燃焼変動を発生させない程度にまで高めることができる。

第６の発明に係る内燃機関においては、第１の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、シリンダの側面視で、放電部を挟む扇形状である。

第６の発明によると、第１の燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタからの燃料の噴射形状が、ピストンが往復する方向の延長線に垂直な方向から見て（シリンダの側面視）点火プラグを含むような扇形状とした。このようにすることにより、渦流をなくしても、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料と吸入空気との混合気の均質性を燃焼変動を発生させない程度にまで高めることができる。

第７の発明に係る内燃機関においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、吸気ポートの流量係数は、予め定められた値以上である。

第７の発明によると、吸気ポートの流量係数が予め定められた値（たとえば、流量係数Ｃｆが０．５〜０．７）以上であるので、高流量の吸気ポートを実現できる。

第８の発明に係る内燃機関においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、渦流が形成されない状態において均質燃焼を実現するために、第１の燃料噴射手段に加えて第２の燃料噴射手段から燃料を噴射するように燃料噴射手段を制御するための手段を含む。

第８の発明によると、第１の燃料噴射手段の一例である筒内噴射用インジェクタのみからの燃料噴射では混合気の均質性が十分ではないことも考えられるので、吸気ポートに噴射する第２の燃料噴射手段（たとえば吸気通路噴射用インジェクタ）を用いる。吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料と吸入空気との混合気の均質性は、燃焼室に入るまでに十分に高めることができる。このため、渦流を発生させない高流量ポートでありながら、燃焼室内の混合気の均質性を十分に高めることができる。

第９の発明に係る内燃機関においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。

第９の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、混合気の均質性とＷＯＴ時の性能向上の両立を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１に
は、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００の出力
信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図２に、図１の部分拡大図を示す。図２は、図１の各気筒１１２における筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の位置関係、ならびにインテークマニホールド２０、吸気バルブ１２２、排気バルブ１２１、点火プラグ１１９およびピストン１２３の位置関係を説明する図である。

インテークマニホールド２０の燃焼室側には吸気バルブ１２２が設けられており、その吸気バルブ１２２の上流側に吸気通路噴射用インジェクタ１２０が配置されている。吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、吸気通路であるインテークマニホールド２０の内壁にに向けて燃料を噴射する。

この吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射方向については、一例として、以下のようにすることが考えられる。

このインテークマニホールド２０の内壁には、吸気バルブ１２２と、排気バルブ１２１とのオーバーラップにより燃焼室内のＰＭ(Particulate Matter)がインテークマニホールド２０に逆流し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０により噴射された燃料が噴霧され微細化された燃料が接着剤として働き、インテークマニホールド２０の吸気バルブ１２２の近い側の内壁にデポジットとして堆積することがある。吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射方向は、このデポジットに向けられた方向になるように設けられている。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料により、このデポジットを洗い流すことができる。

また、このインテークマニホールド２０には、スワールコントロールバルブなどであって、燃焼室内に渦流を形成するものが設けられない。このスワールコントロールバルブなどが設けられると、流量係数を低下せしめることになり、ＷＯＴ時に必要十分な空気を燃焼室に流入させることができない。ところが、本実施の形態における内燃機関においては、流量係数を高くするようにして、高流量ポートを実現した。なお、高流量を実現できるのであれば、タンジェンシャル型（tangential type）の吸気ポートであってもよい。このタンジェンシャル型ポートは、吸気バルブ１２２の周辺で渦巻状となって左右に振れた形状とはならず、真っ直ぐに伸びて上下に大きく円弧を画いた先端部を有する。したがって吸気ポート内での流れに対する抵抗が小さく、吸気ポートの流量係数はスワールポートに比しはるかに大きくなり、エンジン１０の体積効率が高くなり、多量の空気が燃焼室内に吸入することができるものである。このときの吸気ポートの流量係数Ｃｆは０．５〜０．７以上が好ましい。

図２に示すように、ピストン１２３の頂部には、筒内噴射用インジェクタ１１０に対向する位置に緩やかな曲線から形成されるくぼみが設けられている。このくぼみに向けて筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料が噴射される。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０に対向するピストン１２３の頂部は角部を有しないので、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成された噴霧が角部により分裂されることがない。このような分裂があるとローカルリッチの状態になる場合があり得るが、そのような状態になることを回避できる。なお、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴霧の形状の詳細については後述する。また、図２に示すように配置された筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との燃料分担比率の詳細については、後述する。

図３を参照して、筒内噴射用インジェクタ１１０について説明する。図３は、筒内噴射用インジェクタ１１０の縦方向の断面図である。

図３に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０は、その本体７４０の下端にノズルボディ７６０がスペーサを介してノズルホルダによって固定される。ノズルボディ７６０は、その下端に噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂを形成しており、ノズルボディ７６０内にニードル５２０が上下可動に配置される。ニードル５２０の上端は本体７４０内を摺動自在なコア５４０に当接しており、スプリング５６０はコア５４０を介してニードル５２０を下向きに付勢しており、ニードル５２０はノズルボディ７６０の内周シート面５２２に着座され、その結果、常態では噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂを閉鎖している。

本体７４０の上端にはスリーブ５７０が挿入固定され、スリーブ５７０内には燃料通路５８０が形成され、燃料通路５８０の下端側は、本体７４０内の通路を介してノズルボディ７６０の内部まで連通され、ニードル５２０のリフト時に燃料は噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂから噴射される。燃料通路５８０の上端側は、フィルタ６００を介して燃料導入口６２０に接続され、この燃料導入口６２０は、図１の燃料分配管１３０に接続される。

電磁ソレノイド６４０は、本体７４０内においてスリーブ５７０の下端部を包囲するように配置される。ソレノイド６４０の通電時においては、コア５４０はスプリング５６０に抗して上昇され、燃料圧はニードル５２０を押し上げ、噴口５００Ａおよび噴口５０００Ｂが開放されるので燃料噴射が実行される。ソレノイド６４０は絶縁ハウジング６５０内のワイヤ６６０に取り出され、開弁のための電気信号を、エンジンＥＣＵ３００から受信することができる。この開弁のための電気信号をエンジンＥＣＵ３００が出力しないと、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が行なわれない。

エンジンＥＣＵ３００から受信した開弁のための電気信号により、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期および燃料噴射期間が制御される。この燃料噴射期間を制御することにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量を調節できる。すなわち、この電気信号により（最小燃料噴射量以上の領域において）、少量の燃料を噴射するように制御することもできる。なお、このような制御のために、エンジンＥＣＵ３００と筒内噴射用インジェクタ１１０との間に、ＥＤＵ（Electronic Driver Unit）が設けられることもある。なお、このような構造を有する筒内噴射用インジェクタ１１０に供給される燃料の圧力は非常に高圧（１３ＭＰａ程度）である。

図４に、噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂを、筒内噴射用インジェクタ１１０の内部から見た状態を示す。図４に示すように、縦長のスリット形状の噴口が平行に形成されている（縦Ｗスリット）。このような噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂにより噴射された燃料は、図５に示すように、上面から見て八の字型に広がる。この八の字型に開いた部分に点火プラグ１１９が設けられている。また、噴口５００Ａおよび噴口５００Ｂにより噴射された燃料は、図５に示すように、側面から見て上下の両方向に広がった扇型の形状に広がる。

上面から見た場合においては、八の字型に開いた間に点火プラグ１１９が設けられるので、噴霧が点火プラグ１１９に当たって霧化が促進されないことを回避できる。また、側面から見た場合においては、上下の両方向に広がった扇型の形状となっているが、ピストン１２３の頂部に緩やかな曲線から形成されたくぼみを有する。平面状のピストン頂部であると筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が平面状に付着して霧化を阻害するが、このくぼみによりこのような霧化が阻害されることもない。

なお、噴霧形状については、
１）上面視（平面視）で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であって、かつ、側面視で扇形状であってもよいし、
２）上面視で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であって、かつ、側面視で上部のみの扇の形状であってもよいし、
３）上面視で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であって、かつ、側面視で下部のみの扇の形状であってもよいし、
４）側面視で、点火プラグ１１９を挟む扇形状であってもよい。

さらに、このような噴霧形状を実現するための噴口は、図４に示す縦Ｗスリット形状に限定されない。縦Ｓ（シングル）スリットであってもよいし、Ｔ字のスリットであってもよいし、十字のスリットであってもよい。

以上のような構造を有するエンジン１０における効果である、吸入空気の増大化と混合気の均質化について説明する。

図６に、タンブル比Ｔｒとポート流量係数Ｃｆとの関係を示す。タンブル比が大きいほどタンブル流（縦渦流）が大きく発生する。ところが、タンブル比が高くなるとポートの流量係数が低下してしまう。このことは、スワールコントロールバルブなどのスワール流を発生させる場合でも同じである。ポート流量係数が平坦な部分までのタンブル比を実現する程度に留め、ポート流量係数の著しい低下を避けるようにしなければ、高流量ポートを実現できないことを示している。本発明においては、たとえば、ポート流量係数Ｃｆが０．６以上であって、タンブル比Ｔｒが０．４以下の部分が好ましい。最も好ましくは、ポート流量係数Ｃｆが０．６程度であって、タンブル比Ｔｒが０．３程度である。なお、タンブル比Ｔｒおよびポート流量係数Ｃｆの定義や算出方法は後述する。

図７に、タンブル比Ｔｒと燃焼効率との関係を示す。筒内噴射用インジェクタ１１０に設けられる噴口の形状が、横スリットの場合を点線（従来技術に相当）、縦Ｗスリットの場合を実線（本実施の形態に相当）で示す。この図７からわかるように、ポート流量係数を高く維持した状態では（すなわち、タンブル流を発生させていないタンブル比が０に近い側の状態では）、従来の横スリットでは燃焼効率が著しく低下してしまう。ところが、本実施の形態に係る筒内噴射用インジェクタ１１０のように縦Ｗスリットとすると、タンブル流を発生させていないタンブル比が０に近い側においても、燃焼効率が高いままの状態を維持できる。その結果、ポート流量係数を高く維持した状態で、噴口が縦Ｗスリット形状の筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射することで、ポート流量を低下させることなく出力性能を向上させることができる。本発明においては、たとえば、タンブル比Ｔｒが０．３以下であって、燃料効率が１．４〜１．５の部分が好ましい。最も好ましくは、タンブル比Ｔｒが０．３程度であって、燃料効率が１．４５程度である。

さらに、このような組合せ（高流量ポート＋縦Ｗスリット）に加えて、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からも燃料の一部を噴射して、燃焼室に吸入される混合気を均質にしておいて、この混合気と筒内噴射用インジェクタ１１０で噴射された燃料との混合気の均質性を向上させることができる。

図８および図９を参照して、混合気の均質化による燃焼変動の低減について説明する。混合気の均質化が向上すると、燃焼変動が低減する。図８に、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期と燃焼変動との関係を、図９に、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期と黒煙（スモーク）発生度合いとの関係を、それぞれ示す。

図８に示すように、燃料噴射時期を上死点側に移行させるほど、燃料噴射タイミングから点火タイミングまでの時間が長くなるので、混合気の均質性が向上して燃焼変動は抑制される。この傾向は、スワールコントロールバルブなしの横スリット（比較技術）でも、スワールコントロールバルブなしの縦Ｗスリット（本願技術）でも、スワールコントロールバルブありの横スリット(従来技術)でも、同じである。

この図８によると、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期を上死点側に移行させることにより混合気の均質性を確保できる。しかしながら、図９に示すように、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期を上死点側に移行させることにより、黒煙発生度合いが著しく上昇してしまう。これは、ピストン１２３が上死点近傍にあるので、ピストン１２３の頂部に筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料が付着してローカルリッチな部分を形成して黒煙の発生度合いを高めてしまうことを示している。

図９に示す許容範囲外においては黒煙の発生度合いが認容されない範囲であって、少なくとも、この許容範囲外に対応する燃料噴射時期よりも下死点側で筒内噴射用インジェクタから燃料を噴射しなければならない。

これを図８に適用すると（すなわち、図９の縦の点線よりも下死点側を筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期とすると）、燃焼変動の値は、比較技術（スワールコントロールバルブなしの横スリット）でＢ点、本願技術（スワールコントロールバルブなしの縦Ｗスリット）でＣ点、従来技術（スワールコントロールバルブありの横スリット)でＡ点となる。燃焼変動がＡ点およびＣ点は、燃焼変動の許容値を満足している。一方、燃焼変動がＢ点は、燃焼変動の許容値を満足していない。すなわち、本願技術に対応する燃焼変動（Ｃ点）は、従来技術に対応するＡ点のように燃焼変動を抑制できないけれども、比較技術に対応する燃焼変動がＢ点のように燃焼変動の許容範囲外にはならない。さらに、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からも燃料を噴射することにより、図８の一点鎖線で示すように燃焼変動を効果的に抑制することができる。

以上のようにして、エンジンにおいて均質燃焼を実現させるためには、吸入された空気と燃料との混合気を均質にする必要がある。ところが、本実施の形態に係るエンジンの吸気ポートには、スワールコントロールバルブなどの燃焼室へ供給された空気が渦流を形成するための手段が設けないようにして、そのような手段による混合気の均質性よりも、そのような手段による流体抵抗の増大（流量係数の低下）を回避して、ＷＯＴ時に多くの空気を吸入できる。筒内噴射用インジェクタにおける燃料噴霧形態を縦Ｗスリットにして、渦流が形成されなくても混合気の均質性を実現することができる。さらに、吸気通路噴射用インジェクタからも燃料を噴射することにより混合気の均質性をさらに向上させて、燃焼変動を抑制することができる。その結果、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで噴射燃料を分担するエンジンにおいて、混合気の均質性とＷＯＴ時の性能向上の両立を実現できる。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。

図１０および図１１を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図１０は、エンジン１０の温間用マップであって、図１１は、エンジン１０の冷間用マップである。

図１０および図１１に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。

図１０および図１１に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。

さらに、これらの図１０および図１１に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図１０の温間時のマップを選択して、そうではないと図１１に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。

図１０および図１１に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図１０のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図１１のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図１０のＮＥ（２）や、図１１のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図１０および図１１を比較すると、図１０に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図１１に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。

図１０および図１１を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

図１０に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。

図１０および図１１を比較すると、図１１の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。

図１２および図１３を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図１２は、エンジン１０の温間用マップであって、図１３は、エンジン１０の冷間用マップである。

図１２および図１３を比較すると、以下の点で図１０および図１１と異なる。エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図１２および図１３に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図１２および図１３で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

なお、図１０〜図１３を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。

＜流量係数およびタンブル比の定義等について＞
以下、上述した実施の形態における流量係数およびタンブル比の定義および算出方法について詳述する。

まず、流量係数（ポート流量係数）Ｃｆの定義は、「実際のバルブを通過する流量／（バルブをオリフィスとみなした場合の）理論質量流量」である。（バルブをオリフィスとみなした場合の）理論質量流量は、バルブの前後における流れを等エントロピー流れと仮定して、また、バルブ開口面積がバルブ通過流の縮流部における、流れの断面積と仮定したときに得られる、バルブを通過する質量流量とする。実際には、流量係数（ポート流量係数）Ｃｆの算出は、図１４に示す負圧タンクの圧力を６．６７ｋＰａ（５０ｍｍＨｇ）に固定したときのバルブを通過する通過量を算出して、それを理論質量流量で除算することにより求める。

次に、タンブル比Ｔｒの定義は、「エンジンシリンダ内に流入空気により生成された縦渦の角速度／エンジン回転数（角速度）」である。その計測方法は、図１５および図１６に示すように、シリンダヘッドからの吸気流動をヘッドと垂直方向に延びた管に引き込み、管内の渦により生成されるモーメントから角速度を算出する。それをエンジン回転数（角加速度）で除算することにより求める。他には、羽根車から回転速度を算出したり、空気流動を実測して角速度を算出している。

なお、図１６に示すように、エンジン燃焼室断面において、インテークマニホールドからエキゾーストマニホールド〜ピストン側へ向かう流れを正方向の流れとする。詳しくは、エンジン燃料室断面の側面視において、右にインテークマニホールド、左にエキゾーストマニホールドを見て、反時計周りを縦渦の正方向とする。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。図１の部分拡大図である。筒内噴射用インジェクタの断面図である。筒内噴射用インジェクタの噴口の断面図である。筒内噴射用インジェクタの噴霧形状を示す図である。タンブル比とポート流量係数との関係を示す図である。タンブル比と燃焼効率との関係を示す図である。燃料噴射時期と燃焼変動との関係を示す図である。燃料噴射時期と黒煙発生度合いとの関係を示す図である。本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。流量係数を説明するための図である。タンブル比を説明するための図（その１）である。タンブル比を説明するための図（その２）である。

符号の説明

１０エンジン、２０インテークマニホールド、３０サージタンク、４０吸気ダクト、４２エアフローメータ、５０エアクリーナ、６０電動モータ、７０スロットルバルブ、８０エキゾーストマニホールド、９０三元触媒コンバータ、１００アクセルペダル、１１０筒内噴射用インジェクタ、１１２気筒、１１９点火プラグ、１２０吸気通路噴射用インジェクタ、１２１排気バルブ、１２２吸気バルブ、１２３ピストン、１３０燃料分配管、１４０逆止弁、１５０高圧燃料ポンプ、１５２電磁スピル弁、１６０燃料分配管（低圧側）、１７０燃料圧レギュレータ、１８０低圧燃料ポンプ、１９０燃料フィルタ、２００燃料タンク、３００エンジンＥＣＵ、３１０双方向性バス、３２０ＲＯＭ、３３０ＲＡＭ、３４０ＣＰＵ、３５０入力ポート、３６０出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０Ａ／Ｄ変換器、３８０水温センサ、４００燃料圧センサ、４２０空燃比センサ、４４０アクセル開度センサ、４６０回転数センサ、５００Ａ，５００Ｂ噴口。

Claims

筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関であって、
前記内燃機関が通常運転状態である場合には、均質燃焼のみを行なうように、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とを制御するための制御手段と、
燃焼室へ供給された空気が渦流を形成するための手段を有しない吸気ポートとを含み、
前記第１の燃料噴射手段は、前記渦流が形成されない状態において前記均質燃焼を実現するように燃料を噴射する構造を有する、内燃機関。
前記内燃機関には、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路が形成される一方、他側部に排気通路が形成され、前記シリンダヘッドの前記一側部の端部側から前記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とするように前記第１の燃料噴射手段が設けられ、
前記シリンダ孔のほぼ軸心上で前記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられ、
前記第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、前記シリンダの平面視で、前記放電部を挟む八の字形状となり、かつ、前記シリンダの側面視で、前記第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が扇形状である、請求項１に記載の内燃機関。
前記内燃機関には、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路が形成される一方、他側部に排気通路が形成され、前記シリンダヘッドの前記一側部の端部側から前記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とするように前記第１の燃料噴射手段が設けられ、
前記シリンダ孔のほぼ軸心上で前記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられ、
前記第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、前記シリンダの平面視で、前記放電部を挟む扇形状となり、かつ、前記シリンダの側面視で、前記第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が扇形状である、請求項１に記載の内燃機関。
前記内燃機関には、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路が形成される一方、他側部に排気通路が形成され、前記シリンダヘッドの前記一側部の端部側から前記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とするように前記第１の燃料噴射手段が設けられ、
前記シリンダ孔のほぼ軸心上で前記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられ、
前記第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、前記シリンダの平面視で、前記放電部を挟む扇形状となり、かつ、前記シリンダの側面視で、前記第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が上部のみの扇の形状である、請求項１に記載の内燃機関。
前記内燃機関には、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路が形成される一方、他側部に排気通路が形成され、前記シリンダヘッドの前記一側部の端部側から前記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とするように前記第１の燃料噴射手段が設けられ、
前記シリンダ孔のほぼ軸心上で前記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられ、
前記第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、前記シリンダの平面視で、前記放電部を挟む扇形状となり、かつ、前記シリンダの側面視で、前記第１の燃料噴射手段で噴射される燃料の形状が下部のみの扇の形状である、請求項１に記載の内燃機関。
前記内燃機関には、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路が形成される一方、他側部に排気通路が形成され、前記シリンダヘッドの前記一側部の端部側から前記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とするように前記第１の燃料噴射手段が設けられ、
前記シリンダ孔のほぼ軸心上で前記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられ、
前記第１の燃料噴射手段により噴射される燃料が、前記シリンダの側面視で、前記放電部を挟む扇形状である、請求項１に記載の内燃機関。
前記吸気ポートの流量係数は、予め定められた値以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関。
前記制御手段は、前記渦流が形成されない状態において前記均質燃焼を実現するために、前記第１の燃料噴射手段に加えて前記第２の燃料噴射手段から燃料を噴射するように前記燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関。
前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関。