JP2005273552A - 火花点火式直噴エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 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と、点火プラグ３２と、吸気弁２０と、排気弁２２と、インジェクタ３６と、燃料噴射制御手段とを備え、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９を備え、インジェクタが、電極部に指向する上方噴口と、ピストンのキャビティの開口縁に指向する複数の下方噴口とを備え、上方噴口の軸心と上方噴口に隣接する下方噴口の軸心とのなす角度が、圧縮行程における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。
【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、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、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、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）の方向およびインジェクタからの噴射タイミング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れ、エンジン負荷が高い領域においても、燃焼室内における混合気の均質性を向上させる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、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、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、前記インジェクタが、前記電極部に指向する上方噴口と、前記ピストンのキャビティの開口縁に指向する複数の下方噴口とを備え、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、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形成されたキャビティの開口縁に確実に吹きつけられる。
さらに、下方噴口からキャビティの開口縁に吹き付けられた燃料は、周縁にぶつかることによって分散させられるので、空気とのミキシングが促進され、混合気の均質化が促進される。一方、上方噴口から電極部近傍に吹き付けられた燃料により、電極部近傍に混合気が偏在させることができるので、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、ピストンがシリンダの中間の高さ位置に達する吸気行程中期に燃料噴射を行うと、下方噴口から噴射された燃料がピストン冠面のキャビティの開口縁に衝突して拡散する。吸気行程中期は、吸気流の流速が高いため、キャビティの開口縁に衝突して拡散した燃料は、流速が高い吸気流に乗せられて燃焼室内に分散させられる。従って、このような構成では、吸気行程中期に噴射が行われると、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、長軸が前記排気弁の側から前記吸気弁の側に向かって延びる長円形を有する。
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縁が、円弧状の断面とされている。
このような構成によれば、燃料が円弧状（アール状）の断面を有する開口縁に衝突して広い範囲に分散されるので、混合気の均質化がより促進される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記上方噴口が、前記電極部の左右または下方に指向された１または２つの噴口からなり、前記下方噴口が、４つ以上の噴口からなる。
このような構成によれば、上方噴口からの燃料は電極部近傍に偏在させられ、下方噴口からの燃料は燃焼室内に均一に分散させられる。電極部に指向する上方噴口の数が、ピストン冠面のキャビティに指向する下方噴口の数より少ないので、電極部近傍に燃料が偏在しつつも燃焼室内には混合気が均質状態で存在する弱成層状態を形成できる。このため、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、前記上方噴口が、前記電極部の左右および下方に指向された３つの噴口からなり、前記下方噴口が、３つ以上の噴口からなる。
このような構成によれば、上方噴口からの燃料は電極部近傍に偏在させられ、下方噴口からの燃料は燃焼室内に均一に分散させられる。電極部に指向する上方噴口の数と、ピストン冠面のキャビティに指向する下方噴口の数との差が無い或いは少ないので、電極部近傍における燃料偏在の程度が高くなり、成層化が促進される。また、ピストン冠面のキャビティ縁部に指向する噴口も設けられているので、燃焼室内での混合気の均質化も確保される。

本発明によれば、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。

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３及び図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。キャビティ９は、図３に示されているように、長円形の開口部を上端に有する半ラグビーボール状の形状を有している。また、キャビティ９は、図４に示されているように、その開口縁９ａが円弧状の断面（アール形状）とされている。

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。

ピストン８の冠面のキャビティ９は、長円形の開口の長手方向軸線Ａが、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の側から排気弁２２の側に延びるように、配置されている。

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５８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６４は、上方に配置された２つの噴口（上方噴口）６４ａ、６４ｂと、下方に配置された４つの噴口（下方噴口）６４ｃ、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。

下方噴口６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆは、その軸心６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆが、ピストン８が気筒２（シリンダ）の高さ方向の中間位置に位置しているときのピストンの冠面に指向するように配置されている。
詳細には、下方噴口６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆは、その軸心６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆが、中間位置にあるピストン８冠面のキャビティ９の開口縁９ａ近傍領域（図３に点線で示す）に、それぞれ、指向するように配置されている。従って、ピストン８が中間位置にあるときに下方噴口６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆから噴射された燃料は、図３に点線で示す開口縁９ａ近傍の領域に衝突する。

図９は、隣接する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、上方噴口６４ａ（または６４ｂ）の軸心６６ａ（または６６ｂ）と、この上方噴口６４ａ（または６４ｂ）に隣接する下方噴口６４ｃ（または６４ｄ）の軸心６６ｃ（または６６ｄ）とのなす角度Θは、圧縮行程における上方噴口６４ａ（または６４ｂ）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上方噴口６４ａ（または６４ｂ）に隣接する下方噴口６４ｃ（または６４ｄ）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。

本実施形態では、各噴口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅおよび６４ｆの噴射角は２０°であり、上方噴口６４ａ（または６４ｂ）の軸心６６ａ（または６６ｂ）とこの上方噴口６４ａ（または６４ｂ）に隣接する下方噴口６４ｃ（または６４ｄ）の軸心６６ｃ（または６６ｄ）とのなす角度Θは、６５°に設定されている。

このような配置によって、上方噴口６４ａ（または６４ｂ）とこれに隣接する下方噴口６４ｃ（または６４ｄ）から噴射された燃料（噴霧）同士の相互干渉が無く、噴霧同士の引き合い接触が防止される。

また、上下に隣接する下方噴口６４ｃと６４ｅ（６４ｄと６４ｆ）の軸心６６ｃと６６ｅ（６６ｄと６６ｆ）間の開き角Φは、各噴口からの噴射角２０°より若干大きく設定されている。この結果、上下に隣接する下方噴口６４ｃと６４ｅ（または６４ｄと６４ｆ）から噴射されて燃料は、その開き角Φを比較的小さな関係として、ピストン８の冠面から外れることを抑制しつつ相互干渉が発生しない状態として、噴霧同士の引き合い接触が無い状態で、ピストン８方向に飛ぶことになる。

また、ピストン８の冠面に向けられた下方噴口６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆの軸線６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆが、円弧状（アール形状）とされたキャビティ９の開口縁９ａに指向されているので、ピストン８が中間位置にあるときに、下方噴口６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆから噴射された燃料Ｆは、円弧状の開口縁９ａに衝突して、図１１に模式的に示すように周囲に向かって拡散する。このため混合気の均質性が向上する。

次に本発明の第２実施形態のエンジンについて説明する。第２実施形態のエンジンは、第３の上方噴口が設けられ、下方噴口が３カ所とされている点が、上記第１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１２は、第２実施形態のエンジンにおける噴口の配置を示す図７と同様の図面である。図１２から明らかなように、第２実施形態では、上方噴口６８ａ、６８ｂの下方位置に第３の上方噴口６８ｃが設けられている。この第３の上方噴口６８ｃは、その軸心７０ｃが点火プラグ３２の電極部３２ａの下方に指向するように配置されている。

さらに、第２実施形態のエンジンでは、３つの下方噴口６８ｄ、６８ｅ、６８ｆが設けられている。これらの下方噴口６８ｄ、６８ｅ、６８ｆの軸心７０ｄ、７０ｅ、７０ｆも、第１実施形態と同様に、ピストン８が中間位置にあるとき、その冠面に形成されたキャビティ９の開口縁９ａに指向するように配置されている。詳細には、図１３に点線で示す開口縁９ａ上に略等間隔で配置された領域にそれぞれが指向するように配置されている。

このような構成を有する第２実施形態のエンジンでは、第３の上方噴口６８ｃから噴射された燃料による混合気が電極部３２ａの下方に偏在し、他の上方噴口６８ａ、６８ｂから噴射された燃料による混合気が、電極部３２ａの側方に偏在する。この結果、本実施形態のエンジンでは、第１実施形態のエンジンより電極部３２ａ近傍における混合気の偏在度合いが高くなる。即ち、第１実施形態のエンジンより強い成層状態が形成されることになる。

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。
上記第１実施形態では、上方噴口の軸心が電極の左右に指向された構成であるが、電極左又は右のみ、または、下方のみに指向する構成でもよい。

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との噴霧の衝突の関係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。 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。 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。 上方噴口からの噴射された燃料の経路を模式的に示す図面である。 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。 図１１のエンジンにおけるピストン冠面と噴霧との衝突関係を示す平面図である。

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：上方噴口
６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ：下方噴口
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆ：（噴口の）軸心

Claims (6)

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、
   前記インジェクタが、前記電極部に指向する上方噴口と、前記ピストンのキャビティの開口縁に指向する複数の下方噴口とを備え、
   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、
   ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。
2. 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に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. 前記キャビティの開口は、長軸が前記排気弁の側から前記吸気弁の側に向かって延びる長円形を有する、
   請求項１または２に記載の火花点火式直噴エンジン。
4. 前記キャビティの開口縁が、円弧状の断面とされている、
   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. 前記上方噴口が、前記電極部の左右または下方に指向された１または２つの噴口からなり、
   前記下方噴口が、４つ以上の噴口からなる、
   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. 前記上方噴口が、前記電極部の左右および下方に指向された３つの噴口からなり、
   前記下方噴口が、３つ以上の噴口からなる、
   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。

Images