JP2005256629A - 火花点火式直噴エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気行程で燃料噴射を行ったとき、混合気の均質性が向上され、優れた特性の均一燃焼を行うことができる火花点火式直噴エンジンを提供すること。
【解決手段】 本発明の火花点火式直噴エンジンは、燃焼室１０上部中央に配置された点火プラグ３２と、燃焼室天井部に形成された吸気ポート１６と、インジェクタ３６と、インジェクタを制御する燃料噴射制御手段とを備えた火花点火式直噴エンジンであって、インジェクタが複数の噴口を備え、噴口の少なくとも１つは、その軸心が、吸気弁の最大リフト状態において吸気弁と干渉しないように降下した吸気弁の弁傘部２０ａの上方空間を指向して配置され、燃料噴射制御手段が、吸気弁が最大リフト状態となる吸気行程中期にインジェクタから燃料を噴射させる。
【選択図】 図２

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う均一燃焼を行わせている。しかしながら、直噴エンジンでは、圧縮行程における燃料噴射で点火プラグ近傍に混合気を偏在させるのに適する構成とされているので、吸気行程における燃料噴射では、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。さらに、噴射された燃料が燃焼室の内壁を構成するライナを直撃し、ライナに付着していたエンジンオイルが希釈化されるという問題が生じることもあった。

このような状況において、本願発明の発明者等は、直噴エンジンにおいて、吸気弁に対する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、吸気行程に噴射された燃料の気化／ミキシングが促進され、燃焼室内における混合気の均質性を向上させる効果が得られることを見出した。

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、吸気行程で燃料噴射を行ったとき、混合気の均質性が向上され、優れた特性の均一燃焼を行う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、燃焼室上部中央に配置された点火プラグと、燃焼室天井部に形成され吸気弁が着座する吸気ポートと、前記燃焼室に燃料を噴射するように配置されたインジェクタと、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複数の噴口を備え、該噴口の少なくとも１つは、その軸心が、前記吸気弁の最大リフト状態において該吸気弁と干渉しないように降下した吸気弁の弁傘部の上方空間を指向して配置され、前記燃料噴射制御手段が、前記吸気弁が最大リフト状態となる吸気行程中期に前記インジェクタから燃料を噴射させる、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。
最大リフト状態とは、吸気弁のリフト量が大きいとき、例えば、最大リフト量の８０ないし１００％程度リフトした状態を指す。

このような構成によれば、吸気行程中期に、大きくリフト（燃焼室内方向に移動）した吸気弁の弁傘部の上方空間に燃料が噴射される。吸気行程中期はピストン下降速度が高いため高速の吸気流が生成されており、さらに、吸気弁の弁傘部の上方空間では、断面積が絞られ吸気流の速度が特に高くなっているため、この弁傘部の上方空間に噴射された燃料は、高速の吸気流によって燃焼室内に速やかに導入される。この結果、燃焼室内で燃料の気化／ミキシングが促進され、混合気の均質化が促進される。このため、スモーク、ＨＣの生成が抑制され、燃費（トルク）が改善される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記吸気弁が、隣接して２つ配置され、前記２つの吸気弁のそれぞれに対して、前記吸気弁の上方空間を指向して配置される噴口が設けられ、該２つの噴口は、前記最大リフト時に前記２つの吸気弁のバルブステム間を指向するように配置されている。

前記２つの噴口は、該２つの噴口の軸心の開き角が、吸気行程における前記各噴口からの噴射角の１／２の和より大きな角度となるように配置されている。
このような構成によれば、２つの噴口からの燃料が十分離れて噴射されるので、２つの噴口からの燃料噴射が引き合う相互干渉作用が防止され、燃焼室内での燃料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２つの噴口の軸心が、前記点火プラグの電極部の側方位置にそれぞれ指向するように、前記２つの噴口と点火プラグとが配置されている。
このような構成によれば、燃焼室内には均一に混合気を存在させつつ、点火プラグの周囲に燃料が比較的多く存在する所謂弱成層化状態を形成できるので、吸気の２０％以上の排気を導入する所謂ヘビーＥＧＲを行っても、安定した燃焼を確保できる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記点火プラグの電極の下方を指向する軸心を有する噴口が更に設けられ、前記燃料噴射制御手段が、所定の運転領域では、圧縮行程に前記インジェクタから燃料を噴射させる。
このような構成によれば、圧縮行程での燃料噴射によって点火プラグの電極回りに混合気を偏在させることができるので、安定して成層燃焼が可能となる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記吸気弁が、隣接して２つ配置され、弁傘部の上方空間を指向して配置された噴口が該２つの吸気弁のそれぞれに対して２つずつ設けられ、該２つの噴口が、軸心が前記吸気弁のバルブステムの内側を指向する噴口と、軸心が前記吸気弁のバルブステムの外側を指向する噴口とからなる。

このような構成によれば、バルブリフト時における弁傘部の上方空間を有効に利用して燃料が噴射されるので、燃料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、前記軸心が前記吸気弁のバルブステムの外側を指向する噴口のＬ／Ｄが、前記軸心が前記吸気弁のバルブステムの内側を指向する噴口のＬ／Ｄより小さく設定されている。

バルブステムの外側を指向する噴射経路においては燃焼室の周壁までの距離は、バルブステムの内側を指向する噴射経路における燃焼室の周壁までの距離より短い。上記構成によれば、バルブステムの外側を指向する噴口はＬ／Ｄが小さいので、噴射角が広くなる。この結果、外側を指向する噴口からの燃料噴射の貫徹力（ペネトレーション）が小さくなり、燃焼室の周壁の表面への燃料の付着が抑制される。

本発明によれば、吸気行程で燃料噴射を行ったとき、混合気の均質性が向上され、優れた特性の均一燃焼を行う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、本発明の第１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２０ａ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には、燃焼室の他方の傾斜面に開口され、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１０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の周縁部には、２つの吸気ポート１６、１６間にインジェクタ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、図３に斜線で示されている吸気弁２０の弁傘部２０ａが移動する空間（リフト空間またはカーテンエリア）を挟んで点火プラグ３２の電極部３２ａ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４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４に示されているように、本実施形態のエンジンでは、全運転領域が、均一燃焼領域とされている。この均一燃焼領域においては、吸気弁２０が最大リフト状態となる吸気行程中期に燃料噴射が行われる。ここで、吸気弁２０の最大リフト状態とは、吸気弁のリフト量が、最大リフト量の略８０ないし１００％である期間を指す。
また、本実施形態のエンジン１では、図４に示されているように、高負荷領域ではＥＧＲを行わず、その他の領域（斜線）では、吸気の２０％以上の排気を導入する所謂ヘビーＥＧＲを行うように構成されている。

均一燃焼領域では、大部分の運転領域で混合気の空燃比が略理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御されるが、全負荷運転状態では、空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比（Ａ／Ｆ＝１３程度）に制御して、高負荷に対応した大出力が得られるような制御を行っている。

次に、インジェクタ３６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５は噴口６４の構造を示す模式的な断面図であり、図６は噴口の配置（もしくは、噴射が狙う位置）を示す図面である。図５に示されているように、噴口６４は、インジェクタ３６の先端壁３６ａを穿孔することにより形成されており、各噴口６４は、固有の直径Ｄと長さＬとを有している。

図６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６４は、上方に配置された４つの噴口（上方噴口）６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄと、下方に配置された２つの噴口（下方噴口）６４ｅ、６４ｆからなる。

上方噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの軸心６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、即ち、燃料噴射方向（噴射される燃料の中心軸）は、最大リフト量の略８０％リフト（燃焼室内方向に移動）した吸気弁２０の弁傘部２０ａの上方（シリンダヘッド側）空間（図３に斜線で示す領域）を指向するように配置されている。詳細には、図７に示されているように、上方噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの軸心６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄは、最大リフト量の略８０％リフトした状態の吸気弁２０の弁傘部２０ａと接触せず、これらの噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄから噴射され所定の噴射角で円錐状に拡がる燃料噴霧６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄが、最大リフト量の略８０％リフトした状態の吸気弁２０の弁傘部２０ａと接触せず、弁傘部２０ａの上方を通過するように配置されている。

さらに、上方噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの外側の２つの噴口６４ａ、６４ｄの軸心６６ａ、６６ｄが、図８に示されているように、左右の吸気弁２０のステム２０ｂの外側を指向するように配置されている。詳細には、２つの噴口６４ａ、６４ｄの軸心６６ａ、６６ｄは、最大リフト量の略８０％リフトした状態の吸気弁２０と接触せず、これらの噴口６４ａ、６４ｄから噴射され所定の噴射角（θ１）で円錐状に拡がる燃料噴霧６８ａ、６８ｄが、最大リフト量の略８０％リフトした状態の吸気弁２０の外方を通過するように配置されている。

また、上方噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの内側の２つの噴口６４ｂ、６４ｃの軸心６６ｂ、６６ｃは、図８に示されているように、左右の両吸気弁２０のステム２０ｂの内側を指向するように配置されている。詳細には、２つの噴口６４ｂ、６４ｃの軸心６６ｂ、６６ｃは、最大リフト量の略８０％以上リフトした状態の吸気弁２０と接触せず、これらの噴口６４ｂ、６４ｃから噴射され所定の噴射角（θ２）で円錐状に拡がる燃料噴霧６８ｂ、６８ｃが、左右の両吸気弁２０のステム２０ｂの内方を通過するように配置されている。

さらに、本実施形態では、上方噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの外側の２つの噴口６４ａ、６４ｄのＬ／Ｄが、上方噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの内側の２つの噴口６４ｂ、６４ｃのＬ／Ｄより小さく設定されている。Ｌ／Ｄは、噴口の長さＬまたは直径Ｄのいずれか又は両者を変えることによって変更される。この結果、外側の２つの噴口６４ａ、６４ｄからの噴射角θ１が、内側の２つの噴口６４ｂ、６４ｃからの噴射角θ２より広くなり、その結果、外側の２つの噴口６４ａ、６４ｄから噴射される燃料の燃料噴霧６８ａ、６８ｄの貫徹力が、内側の２つの噴口６４ｂ、６４ｃから噴射される燃料の燃料噴霧６８ｂ、６８ｃの貫徹力より小さくなる。また、Ｌ／Ｄを異ならせることに代えて、噴口の出口にアール部を形成して貫徹力を変更することも可能である。

下方噴口６４ｅ、６４ｆは、その軸心６６ｅ、６６ｆが、最大リフト量、降下した吸気弁２０の弁傘部２０ａの下方を指向するように配置されている。詳細には、２つの噴口６４ｅ、６４ｆは、図７に示されているように、これらの噴口６６ｅ、６６ｆｄから噴射され所定の噴射角で円錐状に拡がる燃料噴霧６８ｅ、６８ｆが、最大リフト量、リフトした状態の吸気弁２０の弁傘部２０ａと接触せずその下方を通過するように、ピストン方向（下方）に向けられている。

さらに、各噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆは、図９に示されているように、隣接する２つ噴口６４ｘ、６４ｙの軸心６６ｘ、６６ｙとの開き角Θが、吸気行程におけるそれぞれの噴口からの噴射角α、βの１／２の角度の和より大きな角度となるように配置されている。このような配置によって、各噴口から噴射された燃料が、相互に接触することが防止されている。

このような構成よれば、吸気弁２０のリフト量が、最大リフト量の略８０ないし１００％である最大リフト状態となる吸気行程中期に、強い吸気流が発生している吸気弁２０の弁傘部２０ａの上方空間に燃料が噴射されるので、この強い吸気流を利用して燃料を燃焼室に送り込み、気化霧化を促進させ、さらに、燃焼室（気筒）内に均一に分散させることが可能となる。

さらに、外方に向かう噴口６４ａ、６４ｄからの燃料噴射は、燃焼室内壁（周壁）が近接している方向への噴射であるが、貫徹力が小さくなるので、燃焼室内壁への燃料の付着が抑制される。

上記実施形態では、２つの下方噴口６４ｅ、６４ｆが設けられた構成である、図１０に示す配置例のように、２つの下方噴口６４ｅ、６４ｆの下方に、軸心がピストン方向を向いた下方噴口６４ｇ、６４ｈをさらに設けた構成でもよい。

次に、本発明の第２実施形態のエンジンを説明する。第２実施形態のエンジンは、燃料噴射のタイミングおよび燃焼形態と、インジェクタの噴口の配置とが上記第１の実施形態のエンジンと異なっている。以下、これら相違点について説明する。

本実施形態のエンジンでは、ＥＣＵが図１１の燃料噴射制御マップに従って燃料噴射制御を行う。即ち、エンジンの運転状態が低負荷低回転領域にある時、成層燃焼領域とされ、その領域では、圧縮行程の所定時期、圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）０°〜６０°の範囲に燃料を噴射させて、点火プラグ３２の電極３２ａ近傍に混合気が層状に偏在する状態で燃焼させる成層燃焼が行われる。この成層燃焼領域では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御される。

また、成層燃焼領域以外の領域は、均一燃焼領域とされており、インジェクタ３６により吸気行程で燃料を噴射させて吸気と十分に混合し、燃焼室１０内に均一な混合気を形成した上で燃焼させる均一燃焼が行われる。この均一燃焼領域では、大部分の運転領域で混合気の空燃比が略理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御されるが、全負荷運転状態では、空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比（Ａ／Ｆ＝１３程度）に制御して、高負荷に対応した大出力が得ている。

また、本実施形態のエンジンでは、図１１に示されているように、均一燃焼領域の高負荷領域ではＥＧＲを行わず、均一燃焼領域の他の領域（斜線）では、吸気の２０％以上の排気を導入する所謂ヘビーＥＧＲを行うように構成されている。

図１２は、本実施形態の噴口７０の配置を示す図面である。本実施形態では、２つの上方噴口７０ａ、７０ｂと４つの下方噴口７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆが設けられている。
上方噴口７０ａ、７０ｂの軸心７２ａ、７２ｂ、即ち、燃料噴射方向（噴射される燃料の中心軸）は、最大リフト量の略８０％リフト（燃焼室内方向に移動）した吸気弁２０の弁傘部２０ａの上方（シリンダヘッド側）空間（図３に斜線で示す領域）を指向するように配置されている。詳細には、上方噴口７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの軸心７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄは、最大リフト量の略８０％リフトした状態の吸気弁２０の弁傘部２０ａと接触せず、これらの噴口７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄから噴射され所定の噴射角で円錐状に拡がる噴霧燃料が、弁傘部２０ａの上方を通過するように配置されている。

さらに、本実施形態では、上方噴口７０ａ、７０ｂの軸心７２ａ、７２ｂは、点火プラグの電極部の左右の領域を指向するように配置されている。詳細には、上方噴口７０ａ、７０ｂの軸心７２ａ、７２ｂは、これらの噴口７０ａ、７０ｂから噴射され所定の噴射角で円錐状に拡がる燃料が、点火プラグの電極部の左右の領域に達するように配置されている。

また、４つの下方噴口７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆは、上記他の実施形態と同様に、最大リフト量の略８０％リフト（燃焼室内方向に移動）した吸気弁２０の弁傘部２０ａの下方を指向している。

このような構成によれば、燃焼室内全体には均一な混合気が存在しながら、電極部近傍に比較的濃い混合気が存在する弱成層状態を形成することができる。従って、排気の割合を吸気の２０％以上とするヘビーＥＧＲを行った場合であっても、確実な点火が可能となる。

次に、本発明の第３実施形態のエンジンを説明する。第３実施形態のエンジンは、インジェクタの噴口の配置が上記第２実施形態のエンジンと異なっている。以下、これら相違点について説明する。

図１３は、本実施形態の噴口の配置を示す図面である。本実施形態では、３つの上方噴口７４ａ、７４ｂ、７４ｃと４つの下方噴口７４ｄ、７４ｅ、７４ｆ、７４ｇが設けられている。

上方噴口７４ａ、７４ｂの軸心７６ａ、７６ｂは、上記第２実施形態の上方噴口７０ａ、７０ｂの軸心７２ａ、７２ｂと同様に、最大リフト量の略８０％リフト（燃焼室内方向に移動）した吸気弁２０の弁傘部２０ａの上方（シリンダヘッド側）空間（図６に斜線で示す領域）を通り、点火プラグの電極部の左右の領域にそれぞれ指向するように配置されている。

上方噴口７４ａ、７４ｂの下方に配置されたもう一つの上方噴口７４ｃの軸心７６ｃは、最大リフト量の略８０％以上リフト（燃焼室内方向に移動）した吸気弁２０の弁傘部２０ａの下方を通り点火プラグの電極部直下の領域を指向するように配置されている。

また、４つの下方噴口７４ｄ、７４ｅ、７４ｆ、７４ｇは、上記他の実施形態と同様に、最大リフト量の略８０％以上リフト（燃焼室内方向に移動）した吸気弁２０の弁傘部２０ａの下方を指向されている。

従って、本実施形態では、上方噴口７４ａ、７４ｂ、７４ｃから噴射された燃料は、点火プラグの電極部の周囲に吹き付けられる。この結果、圧縮行程で燃料噴射が行われると、点火プラグの電極部の周囲に比較的濃い混合気が存在した状態が発生し、成層燃焼が可能となる。
一方、吸気行程で燃料噴射が行われると、上方噴口７４ａ、７４ｂ、７４ｃから噴射された燃料は、高速の吸気流が発生する吸気弁の弁傘部の上部空間に噴射されるので、速やかに燃焼室に取り込まれ、燃焼室内で均一状態に分散される。

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、上方噴口の軸心を、最大リフト量の８０％、リフトした吸気弁と干渉しないように配置し、吸気弁のリフト量が最大リフト量の８０ないし１００％となる吸気行程中期に燃料噴射を行う構成であるが、上記８０％の値を、変更してもよい。即ち、上方噴口の軸心を、最大リフト量の８５％、リフトした吸気弁と干渉しないように配置し、吸気弁のリフト量が最大リフト量の８５ないし１００％となる吸気行程中期に燃料噴射を行う構成、あるいは、最大リフト量の７５％、リフトした吸気弁と干渉しないように配置し、吸気弁のリフト量が最大リフト量の７５ないし１００％となる吸気行程中期に燃料噴射を行う構成でもよい。

また、噴口の配置は、上記各実施形態の配置に限定されものではない。

本発明の第１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。 吸気弁の弁傘部の移動範囲を示す側面図である。 第１の実施形態のエンジン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である。 噴口の構造を示す模式的な断面図である。 第１の実施形態のエンジンにおける噴口の配置を示す図面である。 第１の実施形態において噴射された燃料と、最大リフト量の８０％リフトした吸気弁との位置関係を示す模式的な斜視図である。 第１の実施形態において噴射された燃料と、吸気弁との位置関係を示す模式的な平面図である。 第１の実施形態において隣接する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。 第１の実施形態の変型例のエンジンにおける噴口の配置を示す図面である。 本発明の第２実施形態のエンジン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である。 第２実施形態のエンジンにおける噴口の配置を示す図面である。 第３実施形態のエンジンにおける噴口の配置を示す図面である。

符号の説明

１：エンジン
２：気筒
１０：燃焼室
１６：吸気ポート
２０：吸気弁
２０ａ：（吸気弁の）弁傘部
２０ｂ：（吸気弁の）ステム
３２：点火プラグ
３６：インジェクタ
６４：噴口
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ：上方噴口
６４ｅ、６４ｆ：下方噴口
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆ：（噴口の）軸心
６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ、６８ｅ、６８ｆ：燃料噴霧

Claims (7)

1. 燃焼室上部中央に配置された点火プラグと、燃焼室天井部に形成され吸気弁が着座する吸気ポートと、前記燃焼室に燃料を噴射するように配置されたインジェクタと、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複数の噴口を備え、該噴口の少なくとも１つは、その軸心が、前記吸気弁の最大リフト状態において該吸気弁と干渉しないように降下した吸気弁の弁傘部の上方空間を指向して配置され、
   前記燃料噴射制御手段が、前記吸気弁が最大リフト状態となる吸気行程中期に前記インジェクタから燃料を噴射させる、
   ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。
2. 前記吸気弁が、隣接して２つ配置され、
   前記２つの吸気弁のそれぞれに対して、前記吸気弁の上方空間を指向して配置される噴口が設けられ、
   該２つの噴口は、前記最大リフト状態で前記２つの吸気弁のバルブステム間を指向するように配置されている、
   請求項１に記載の火花点火式直噴エンジン。
3. 前記２つの噴口は、該２つの噴口の軸心の開き角が、吸気行程における前記各噴口からの噴射角の１／２の和より大きな角度となるように配置されている、
   請求項２に記載の火花点火式直噴エンジン。
4. 前記２つの噴口の軸心が、前記点火プラグの電極部の側方位置にそれぞれ指向するように、前記２つの噴口と点火プラグとが配置されている、
   請求項２または３に記載の火花点火式直噴エンジン。
5. 前記点火プラグの電極の下方を指向する軸心を有する噴口が更に設けられ、
   前記燃料噴射制御手段が、所定の運転領域では、圧縮行程に前記インジェクタから燃料を噴射させる、
   請求項４に記載の火花点火式直噴エンジン。
6. 前記吸気弁が、隣接して２つ配置され、
   弁傘部の上方空間を指向して配置された噴口が該２つの吸気弁のそれぞれに対して２つずつ設けられ、
   該２つの噴口が、軸心が前記吸気弁のバルブステムの内側を指向する噴口と、軸心が前記吸気弁のバルブステムの外側を指向する噴口とからなる、
   請求項１に記載の火花点火式直噴エンジン。
7. 前記軸心が前記吸気弁のバルブステムの外側を指向する噴口のＬ／Ｄが、前記軸心が前記吸気弁のバルブステムの内側を指向する噴口のＬ／Ｄより小さく設定されている、
   請求項６に記載の火花点火式直噴エンジン。

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