JPH0968072A - 筒内噴射式火花点火内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関に関
し、機関冷間時において必要燃料量をほぼ確実に気筒内
へ供給可能にすると共に、シリンダボアへの燃料付着量
を低減することを課題とする。 【解決手段】 気筒内へ直接的に燃料を噴射するための
燃料噴射弁７と、燃料噴射弁７により噴射される燃料の
圧力を可変とする燃料圧力可変手段とを具備し、機関冷
間時には燃料圧力可変手段によって燃料圧力を機関温間
時に比較して低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式火花点
火内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】機関運転状態に応じた必要燃料量を確実
に気筒内へ供給するために、燃料を直接的に気筒内へ噴
射する筒内噴射式火花点火内燃機関が提案されている。
このような内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するもの
に比較して、噴射された燃料がシリンダボアに付着しや
すくなる。シリンダボアに燃料が付着しても、機関温度
が十分に高くなっていれば、この付着燃料は、シリンダ
ボアの熱を利用して点火までに気化し、特に問題を生じ
ることはないが、機関冷間時には、点火時点においても
その一部が依然として液状のまま付着しており、この付
着燃料が燃焼することなく排出され、排気エミッション
を悪化させる。

【０００３】この問題を解決するために、特開昭６１−
２５０３５４号公報には、気筒内へ直接的に燃料噴射す
るための第１噴射弁に加えて、吸気通路に燃料を噴射す
る第２噴射弁を有し、機関冷間時には、第２噴射弁によ
り燃料を噴射することにより、燃料を混合気として気筒
内へ供給し、この時のシリンダボアへの燃料付着量を低
減するものが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によ
り、確かに機関冷間時におけるシリンダボアへの燃料付
着量は低減されるが、第２噴射弁から噴射された燃料の
一部が吸気通路に付着するために、この時において、必
要燃料量を確実に気筒内へ供給できない可能性がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、機関冷間時にお
いて必要燃料量をほぼ確実に気筒内へ供給可能にすると
共に、シリンダボアへの燃料付着量を低減可能な筒内噴
射式火花点火内燃機関を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関は、気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃
料噴射弁と、前記燃料噴射弁により噴射される燃料の圧
力を可変とする燃料圧力可変手段とを具備し、機関冷間
時には前記燃料圧力可変手段によって燃料圧力を機関温
間時に比較して低下させることを特徴とする。この筒内
噴射式火花点火内燃機関は、機関冷間時において燃料噴
射弁から噴射される燃料の圧力が機関温間時に比較して
低下されるために、燃料噴射弁から噴射された燃料は、
その推進力が弱められる。

【０００７】また、請求項２に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、気筒内へ直接的に高圧で燃
料を噴射するための第１燃料噴射弁と、気筒内へ直接的
に低圧で燃料を噴射するための第２燃料噴射弁とを具備
し、機関温間時には前記第１燃料噴射弁により燃料を噴
射し、機関冷間時には前記第２燃料噴射弁により燃料を
噴射することを特徴とする。この筒内噴射式火花点火内
燃機関は、機関冷間時において第２燃料噴射弁によって
低圧で燃料が噴射されるために、この時に噴射された燃
料は、その推進力が弱められる。

【０００８】また、請求項３に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面へ向けて燃料
を噴射するための燃料噴射弁と、前記ピストン頂面に略
垂直な側壁を有するように形成された凹部とを具備し、
機関冷間時には前記凹部内の前記側壁近傍に燃料が衝突
する時期に前記燃料噴射弁によって燃料が噴射されるこ
とを特徴とする。この筒内噴射式火花点火内燃機関は、
機関冷間時において燃料噴射弁から噴射された燃料がピ
ストン頂面に形成された凹部内の側壁近傍に衝突するた
めに、そこからシリンダボア方向に跳ね返る燃料が凹部
の側壁に衝突するようになっている。

【０００９】また、請求項４に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面へ向けて燃料
を噴射するための燃料噴射弁を具備し、機関冷間時に
は、ピストン頂面中心部近傍にだけ燃料が衝突する時期
に前記燃料噴射弁によって燃料が噴射されることを特徴
とする。この筒内噴射式火花点火内燃機関は、機関冷間
時において燃料噴射弁から噴射された燃料がピストン頂
面中心部近傍にだけ衝突するために、そこからシリンダ
ボア方向に跳ね返る燃料のシリンダボアまでの飛行距離
は比較的長くなっている。

【００１０】また、請求項５に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面へ向けて燃料
を噴射するための第１燃料噴射弁と、シリンダヘッド方
向に燃料を噴射するための第２燃料噴射弁とを具備し、
機関温間時には前記第１燃料噴射弁により燃料を噴射
し、機関冷間時には前記第２燃料噴射弁により燃料を噴
射することを特徴とする。この筒内噴射式火花点火内燃
機関は、機関冷間時において第２燃料噴射弁によってシ
リンダヘッド方向に燃料が噴射されるために、噴射され
た燃料は、燃焼室回りで最も高温度となるシリンダヘッ
ド又は吸排気弁の燃焼室側表面に衝突する。

【００１１】また、請求項６に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関は、気筒内へ直接的に燃料を噴
射するための燃料噴射弁であって、吸気弁の開弁時には
前記吸気弁の傘裏部に燃料が衝突するように配置された
燃料噴射弁を具備し、機関冷間時には前記吸気弁の開弁
時に前記燃料噴射弁によって燃料が噴射されることを特
徴とする。この筒内噴射式火花点火内燃機関は、機関冷
間時において前述の燃料噴射弁から吸気弁の開弁時に燃
料が噴射されるために、噴射された燃料は吸気弁の傘裏
部に衝突して吸気通路方向へ跳ね返る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による筒内噴射式
火花点火内燃機関の第１実施形態を示す概略縦断面図で
ある。同図において、１は点火プラグ、２は吸気弁３を
介して気筒内へ通じる吸気通路、４は排気弁５を介して
気筒内へ通じる排気通路である。このような吸気通路２
及び排気通路４は、それぞれ二つ形成されており、二つ
の吸気通路の一方は図示したストレートポートであり、
他方は気筒内にスワールを形成するためのヘリカルポー
ト（図示せず）である。

【００１３】ストレートポートには、そこを通過させる
吸気量を変化させるためのスワールコントールバルブ
（図示せず）（以下ＳＣＶ）が配置されており、必要吸
気量が比較的少ない機関低負荷時には、ＳＣＶを閉じる
ことで吸気はヘリカルポートだけを通り気筒内へ供給さ
れ、気筒内に強いスワールが形成される。また、必要吸
気量が比較的多い機関高負荷時には、ＳＣＶを開くこと
で吸気を両ポートを通して供給し、その結果、気筒内に
はスワールは形成されない。６はピストン、７はピスト
ン６頂面へ向けて燃料を円錐状に微流化して噴射する燃
料噴射弁である。燃料噴射弁７は、このように気筒内へ
直接的に燃料を噴射するものであり、機関運転状態に応
じた必要燃料量を確実に気筒内へ供給することを可能に
するものである。

【００１４】図２は、各燃料噴射弁へ燃料を供給するた
めの燃料供給系を示す概略図である。機関本体１０に配
置された各燃料噴射弁７は、共通のデリバリパイプ１１
に接続されている。１２は、このデリバリパイプ１１へ
燃料を圧送するための機関本体１０によって駆動される
一般的な燃料ポンプである。燃料ポンプ１２には二つの
シリンダ１２ａ，１２ｂが設けられ、それぞれ、デリバ
リパイプ１１に接続された高圧管１３へ、その方向への
燃料流れだけを許容する各逆止弁１２ｃ，１２ｄを介し
て接続されている。１４は燃料ポンプ１２と燃料タンク
１５とを接続する燃料通路であり、各シリンダ方向への
燃料流れを提供するフィードポンプ１４ａが配置されて
いる。また、燃料通路１４のフィードポンプ１４ａより
下流側には燃料通路１４内が所定圧力以上となった時に
余分な燃料を戻し通路１４ｂを介して燃料タンク１５へ
戻すための圧力調節器１４ｃが配置されている。燃料ポ
ンプ１２の各シリンダ１２ａ，１２ｂは、このような燃
料通路１４に、各電磁弁１２ｅ，１２ｆを介して接続さ
れている。１６は、デリバリパイプ１１内の燃料圧力を
検出するための圧力センサである。２０は、デリバリパ
イプ１１内の燃料圧力制御と共に燃料噴射弁７の燃料噴
射量制御を担当する制御装置であり、前述した圧力セン
サに加えて、機関運転状態を検出するための各センサ、
例えば、機関回転数を検出するための回転センサ２１、
吸入空気量を検出するためのエアフローメータ２２、及
び機関温度として機関冷却水温を検出するための冷却水
温センサ２３等が接続されている。

【００１５】本実施形態における筒内噴射式火花点火内
燃機関は、各機関運転状態において均一混合気燃焼を実
行するものであり、各機関運転状態における燃料噴射開
始時期は、点火時点において気筒内に良好な均一混合気
が形成されることを意図して、燃料噴射終了から点火ま
で時間を長くするために、吸気行程前半に設定されてい
る。制御装置２０は、通常、各センサから検出される値
に基づき把握される機関運転状態に応じて必要燃料量を
決定し、この必要燃料量が噴射されるように、所定燃料
圧力を考慮して燃料噴射弁７の開弁期間を決定するよう
になっている。

【００１６】燃料ポンプ１２は、二つのシリンダによっ
て交互に燃料をデリバリパイプ１１へ圧送するものであ
り、制御装置２０は、通常、圧力センサ１６により検出
されるデリバリパイプ１１内の燃料圧力が、前述した所
定燃料圧力となるように、各シリンダの圧送量を決定
し、各シリンダ１２ａ，１２ｂの吐出行程において閉弁
されている電磁弁１２ｅ，１２ｆを、この圧送量が圧送
された時に開弁し、シリンダ内の余剰の燃料を燃料タン
ク１５へ戻すようになっている。このようにして、デリ
バリパイプ１１内は、通常、所定燃料圧力に維持されて
いる。この所定燃料圧力は、燃料噴射弁７の開弁期間を
短くするために、比較的高い圧力が選択されている。

【００１７】このように燃料噴射弁７から高圧で噴射さ
れた燃料は、推進力が強く、ピストン６頂面に衝突して
跳ね返る。機関温間時には、ピストン６、シリンダボ
ア、及びシリンダヘッドは十分に高温となっており、こ
のように跳ね返る燃料がそれらに付着しても点火時点ま
でに十分に気化可能であり、点火時点において良好な均
一混合気が形成される。

【００１８】制御装置２０は、このような通常の燃料圧
力制御及び燃料噴射量制御に加えて、冷却水温センサ２
３により検出される機関温度としての冷却水温が所定値
以下の時、すなわち、機関冷間時は、図３に示すよう
に、冷却水温ＴＨＷが低いほど、デリバリパイプ１１内
の燃料圧力が低くなるように、図３で示す現在の冷却水
温ＴＨＷに対応する燃料圧力に基づき燃料ポンプ１２の
電磁弁１２ｅ，１２ｆを開閉制御する。また、この時の
燃料噴射弁７の開弁期間は、燃料圧力が低下されている
ことを考慮して現在の機関運転状態における必要燃料量
が噴射されるように決定される。

【００１９】このようにして、機関冷間時には燃料圧力
が低下され、それにより、噴射された燃料の推進力は弱
められる。特に、冷却水温がかなり低い時には、かなり
燃料圧力が低下されるために、噴射された燃料は、図１
に示すように、ピストン６頂面に衝突することなく気筒
内に浮遊し、それにより、燃料がピストン６頂面に衝突
して跳ね返る現象は発生せず、低温度のピストン６、シ
リンダボア、及びシリンダヘッドに燃料が付着して、点
火時点までに気化できずに、排気エミッションを悪化す
ることは防止される。この時、燃料噴射開始時期は、燃
料噴射量との兼ね合いがあるが、可能であれば、吸気行
程においてピストン６と燃料噴射弁７との距離が長くな
る吸気行程後半とすることが好ましい。前述したよう
に、良好な均一混合気を形成するためには、燃料噴射期
間を短くして燃料噴射終了から点火までの時間を長くす
ることが有利であり、そのために、冷却水温が高まるに
つれて徐々に燃料圧力は上昇されるようになっている。
それにより、冷却水温が高まるにつれて、噴射された燃
料がピストン６へ徐々に大きな推進力を有して衝突する
ようになるが、この時には、ピストン６、シリンダボ
ア、シリンダヘッドの温度も徐々に高まっており、この
衝突により跳ね返り、これらに付着する燃料は点火まで
にはほぼ完全に気化され、排気エミッションを悪化させ
ることはない。

【００２０】また、図３には、ヘリカルポートだけによ
って必要吸気量を通過させることができる機関低負荷時
におけるＳＣＶの開閉を示すマップも記載されている。
スワールは、その乱れによって、良好な均一混合気を形
成できるだけでなく、燃焼速度を早めることができるた
めに、できるだけ気筒内に形成することが好ましい。し
かしながら、本実施形態において、冷却水温が低く燃料
圧力を比較的大きく低下させている時には、噴射された
燃料は気筒内を浮遊しており、この時に気筒内にスワー
ルを形成すると、この浮遊燃料がスワールによってシリ
ンダボア等に付着しやすくなり、従って、この時には、
ＳＣＶを開きスワールを形成しないようになっている。

【００２１】図４は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第２実施形態を示す概略縦断面図である。第
１実施形態との違いのみを以下に説明する。本実施形態
において、各気筒毎に、ピストン６頂面に向けて燃料を
円錐状に高圧で噴射する第１燃料噴射弁７ａと、同様に
低圧で噴射する第２燃料噴射弁７ｂとが配置されてい
る。図５に示すように、各気筒毎の第１及び第２燃料噴
射弁７ａ，７ｂは、それぞれ、高圧及び低圧の第１及び
第２デリバリパイプ１１ａ，１１ｂに接続され、これら
の第１及び第２デリバリパイプ１１ａ，１１ｂには、そ
れぞれ前述同様な燃料ポンプ（図示せず）が接続されて
いて各デリバリパイプ内を意図する高圧及び低圧の所定
燃料圧力に維持するようになっている。

【００２２】本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関
は、冷却水温センサにより検出される機関温度としての
冷却水温ＴＨＷと、エアフローメータにより検出される
吸気量Ｑとに基づき、図６に示すマップから第１及び第
２燃料噴射弁７ａ，７ｂのいずれを使用するかを決定す
るようになっている。図６に示すマップにおいて、冷却
水温ＴＨＷがかなり低い時には、吸気量Ｑにかかわらず
第２燃料噴射弁７ｂが使用されるようになっており、冷
却水温ＴＨＷが高い時には、吸気量Ｑがかなり小さい時
を除き第１燃料噴射弁７ａが使用されるようになってお
り、これらの間の冷却水温では、それが低くなるに伴い
第１燃料噴射弁７ａが使用される吸気量Ｑが大きくなっ
ている。

【００２３】このようにして第１及び第２燃料噴射弁７
ａ，７ｂが使い分けされ、冷却水温ＴＨＷがかなり低い
機関冷間時には第２燃料噴射弁７ｂが使用され低圧で燃
料が噴射されるために、噴射された燃料の推進力は弱め
られ、第１実施形態の機関冷間時同様に、噴射された燃
料は、ピストン６頂面に衝突することなく気筒内に浮遊
し、それにより、燃料がピストン６頂面に衝突して跳ね
返る現象は発生せず、低温度のピストン６、シリンダボ
ア、及びシリンダヘッドに燃料が付着して、点火時点ま
でに気化できずに、排気エミッションを悪化することは
防止される。また、冷却水温ＴＨＷが高まるにつれて気
筒内温度は高くなり、また、冷却水温ＴＨＷは低くても
吸気量Ｑが大きい時には、それに伴い燃料噴射量が多く
燃焼温度が高いために、前回の燃焼において気筒内温度
が高くなっており、この時には、第１燃料噴射弁７ａが
使用され、噴射された燃料がピストン６へ大きな推進力
を有して衝突するが、この時には、ピストン６、シリン
ダボア、シリンダヘッドの温度も十分に高まっており、
この衝突により跳ね返り、これらに付着する燃料は点火
までにはほぼ完全に気化され、排気エミッションを悪化
させることはない。

【００２４】第１燃料噴射弁７ａにより高圧で燃料が噴
射される時には、機関運転状態に応じて決定される燃料
噴射期間、すなわち開弁期間が全体的に短くなり、それ
により、噴射終了から点火までの時間を長くすることが
でき、これは均一混合気形成に有利である。本実施形態
においては、低圧で燃料を噴射する第２燃料噴射弁７ｂ
が別に設けられているために、その噴口の形状及び大き
さを機関冷間時の燃料噴射に合わせて自由に設計するこ
とができ、例えば、噴口の数を多くして、又は噴口の大
きさを大きくして、低圧でも多量の燃料を噴射可能にす
れば、第１燃料噴射弁７ａによって高圧で燃料を噴射す
る時と同様に燃料噴射期間を短くして、噴射終了から点
火までの時間を長くすることも可能である。また、本実
施形態において、第２燃料噴射弁７ｂの使用時には、噴
射された燃料が気筒内に浮遊するために、第１実施形態
と同様にＳＣＶを開きスワールを形成しないようにする
ことが好ましい。

【００２５】図７（Ａ）は、本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関の第３実施形態を示す概略縦断面図であ
る。第１実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態における燃料噴射弁７’は、常に、ピス
トン６’頂面へ向けて燃料を円錐状に微流化して高圧で
噴射する燃料噴射弁である。ピストン６’の頂面には、
燃料噴射弁７’が位置する側に偏心する凹部８が形成さ
れている。この凹部８は、底面８ａと略垂直な側壁８ｂ
とからなり、底面８ａは、燃料噴射弁７’から最も近い
縁部においてピストン６’頂面と同じ高さであり、最も
遠い縁部へ向けて徐々に低くなっている。凹部８の全体
的な形状は、ピストン６’の平面図である図７（Ｂ）に
示すように、燃料のピストン６’への衝突形状に合わせ
て略楕円形とされている。また、ピストン６’頂面に
は、凹部８の燃料噴射弁７’から遠い側において側壁に
垂直方向に連続する***部６ａ’が形成されている。

【００２６】本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関
は、冷却水温センサの出力に基づき機関温間時であると
判断された時には、点火時点で気筒内に良好な均一混合
気を形成するための一般的な燃料噴射時期制御が実行さ
れるが、機関冷間時であると判断された時には、図７
（Ａ）に示すように、ピストン６’頂面に形成された凹
部６ａ’内の略垂直なその側壁近傍に燃料が衝突するよ
うに燃料噴射時期が選択される。このような時期は、吸
気行程と圧縮行程とがあるが、均一混合気燃焼には、燃
料噴射終了から点火までの時間を長くした方が有利であ
り、吸気行程の方が好ましい。

【００２７】このようにして噴射された燃料は、凹部８
の底面８ａに衝突して燃料噴射弁７’から最も遠い縁部
近傍に衝突するものがシリンダボア方向へ跳ね返り、ま
た、その他がシリンダヘッド方向へ跳ね返る。シリンダ
ボア方向へ跳ね返る燃料は凹部８の側壁８ｂ及びピスト
ン６’頂面の***部に衝突してシリンダボア方向へ進行
することは防止される。このように、噴射された燃料
は、ピストン６’の頂面に形成された凹部８及びシリン
ダヘッドには付着するが、シリンダボアへは付着するこ
とはない。ピストン６’は熱容量が小さく、シリンダヘ
ッドは燃焼熱の対流によって、これらは、熱容量が非常
に大きく対流にも関係のないシリンダボアに比較して機
関冷間時においても比較的高温に維持されるために、こ
れらに付着する液状燃料は、点火時点においてほぼ完全
に気化され、あまり未燃燃料として排出されることはな
い。

【００２８】図８は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第４実施形態を示す概略縦断面図である。第
３実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実
施形態におけるピストン６は、特に凹部等が形成されて
いない通常のものである。機関温間時の燃料噴射時期
は、前述同様、一般的なものであるが、機関冷間時の燃
料噴射時期は、図８に示すように、噴射された燃料がピ
ストン６頂面の中心部近傍にだけ衝突する時期に燃料噴
射が実行されるようになっている。このような時期は、
吸気行程と圧縮行程とがあるが、均一混合気燃焼には、
燃料噴射終了から点火までの時間を長くした方が有利で
あり、吸気行程の方が好ましい。

【００２９】このようにして噴射された燃料は、ピスト
ン６の頂面に衝突してシリンダヘッド及びシリンダボア
方向に跳ね返るが、衝突位置がピストン中心部近傍であ
るために、比較的温度の高い中心部から受熱し、気化が
促進されると共に、シリンダボア方向へ跳ね返る燃料の
シリンダボアまでの飛行距離（図８においてＬで示す）
が比較的長くなり、衝突に際して燃料の推進力もかなり
低下されており、この燃料の多くはシリンダボアに到達
することなく、気筒内に浮遊する。こうして、シリンダ
ボアへの燃料付着を低減することができる。

【００３０】図９は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第５実施形態を示す概略縦断面図である。第
４実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実
施形態における燃料噴射弁７”は、ピストン６頂面へ向
けて燃料を円錐状に微流化して高圧で噴射する燃料噴射
弁であるが、吸気弁３の開弁時に燃料噴射を実行する
と、噴射された燃料は、図９に示すように、吸気弁３の
傘裏部に衝突するように配置されている。

【００３１】本実施形態における燃料噴射時期は、機関
温間時においては通常のものであるが、機関冷間時にお
いては吸気弁３の開弁時に燃料噴射が実行されるように
設定されている。このようにして噴射された燃料は、吸
気弁３の傘裏部に衝突して吸気通路２方向へ跳ね返り、
ピストン６頂面を介してシリンダボア方向へ進行するこ
とはなく、それにより、この時のシリンダボアへの燃料
付着を防止することができる。吸気通路２方向へ跳ね返
る燃料は、この時に気筒内へ供給される吸気と混合し
て、吸気通路２内にあまり付着することなく気筒内へ供
給されるために、必要燃料量をほぼ確実に気筒内へ供給
することができる。

【００３２】図１０は、本発明による筒内噴射式火花点
火内燃機関の第６実施形態を示す概略縦断面図である。
第２実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本
実施形態における筒内噴射式火花点火内燃機関は、第２
実施形態と同様に、各気筒毎に第１及び第２燃料噴射弁
７ａ’，７ｂ’を有しており、第１燃料噴射弁７ａ’
は、第２実施形態における第１燃料噴射弁７ａと同様な
ものである。一方、第２燃料噴射弁７ｂ’は、排気弁５
の燃焼室側表面に向けて燃料を円錐状に微流化して高圧
で噴射する燃料噴射弁である。

【００３３】本実施形態において、機関温間時には第１
燃料噴射弁７ａ’を使用して通常の燃料噴射量及び燃料
噴射時期制御が行われるが、機関冷間時には第２燃料噴
射弁７ｂ’を使用して燃料噴射量及び燃料噴射時期制御
が行われるようになっている。従って、機関冷間時にお
いて噴射された燃料は、排気弁５の燃焼室側表面に衝突
してピストン６頂面方向に跳ね返り、排気弁５及びピス
トン６頂面には付着することがあるが、シリンダボアに
はあまり付着することはない。排気弁５に付着する燃料
は、排気弁５が、熱容量が小さく、排気ガスに最も長時
間晒され、機関冷間時においてもかなり高温度であるた
めに、点火までにほぼ完全に気化し、またピストン６頂
面に付着する燃料も、ピストン６が比較的高温であるた
めに、点火までにほぼ完全に気化し、良好な均一混合気
を形成することができる。本実施形態において、第２燃
料噴射弁７ｂ’は、前述したように、機関冷間時におい
てもかなり高温度となる排気弁に向けて燃料を噴射する
ものが好ましいが、もちろん、吸気弁を含めシリンダヘ
ッド方向に燃料を噴射するものであれば、シリンダボア
方向への跳ね返りを防止することができ、シリンダボア
への燃料付着量をかなり低減することができる。

【００３４】全ての実施形態において、機関温間時にお
ける燃焼は、説明したような均一混合気燃焼でも圧縮行
程で燃料を噴射して点火プラグ回りだけに着火性の良好
な混合気を形成する成層燃焼でも良く、また、特定機関
運転状態、例えば、機関低負荷時にだけ成層燃焼をさせ
るものでも良い。 一方、機関冷間時における燃焼も、
吸気行程に燃料噴射時期が限定される第５実施形態を除
き、均一混合気燃焼でも成層燃焼でも可能である。ま
た、全ての実施形態において、燃料噴射弁は、燃料を円
錐状に噴射するものでなく柱状に噴射するものでも良
い。

【００３５】

【発明の効果】このように、請求項１に記載の本発明に
よる筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、機関冷間時
において、燃料圧力可変手段が、燃料圧力を機関温間時
に比較して低下させるために、この時に燃料噴射弁から
気筒内へ直接的に噴射された燃料は、その推進力が弱め
られ、燃焼室回りのピストン、シリンダヘッド、シリン
ダボア等に付着し難くなり、必要量が確実に気筒内へ供
給されると共に、低温度のシリンダボアから未燃燃料と
して排出される付着燃料量をかなり低減することがで
き、また、シリンダボア壁面のオイル希釈も低減され
る。

【００３６】また、請求項２に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、機関冷間時におい
て、第２燃料噴射弁によって気筒内に直接的に低圧で燃
料が噴射されるために、この時に噴射された燃料は、そ
の推進力が弱められ、燃焼室回りのピストン、シリンダ
ヘッド、シリンダボア等に付着し難くなり、請求項１に
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関と同様な効果を得ら
れることに加えて、機関温間時のための第１燃料噴射弁
を別に有するために、第２燃料噴射弁の噴口の大きさ及
び形状を自由に設定することができ、燃料噴射時間を短
縮することも可能である。

【００３７】また、請求項３に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、機関冷間時において
ピストン頂面に形成された凹部内の側壁近傍に燃料が衝
突する時期に燃料噴射弁によって気筒内に直接的に燃料
が噴射されるために、この時に燃料噴射弁から噴射され
た燃料が凹部からシリンダボア方向に跳ね返る時に、凹
部の側壁に衝突してシリンダボア方向に進行することが
防止され、それにより、請求項１に記載の筒内噴射式火
花点火内燃機関と同様な効果を燃料圧力可変手段を必要
とすることなく得ることができる。

【００３８】また、請求項４に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、機関冷間時において
ピストン頂面中心部近傍にだけ燃料が衝突する時期に燃
料噴射弁によって気筒内に直接的に燃料が噴射されるた
めに、この時に燃料噴射弁から噴射された燃料は、ピス
トンからシリンダボア方向に跳ね返る燃料のシリンダボ
アまでの飛行距離は比較的長くなり、それにより、この
燃料がシリンダボアに到達し難くなり、請求項３に記載
の筒内噴射式火花点火内燃機関と同様な効果をピストン
頂面の凹部を必要とすることなく得ることができる。

【００３９】また、請求項５に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、機関冷間時におい
て、第２燃料噴射弁によってシリンダヘッド方向に気筒
内に直接的に燃料が噴射されるために、噴射された燃料
は、燃焼室回りで最も高温度となるシリンダヘッド又は
吸排気弁の燃焼室側表面に衝突し、シリンダボア方向に
は跳ね返り難く、請求項２に記載の筒内噴射式火花点火
内燃機関と同様な効果を得ることができる。

【００４０】また、請求項６に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、気筒内へ直接的に燃
料を噴射するための燃料噴射弁であって、吸気弁の開弁
時には吸気弁の傘裏部に燃料が衝突するように配置され
た燃料噴射弁を具備し、機関冷間時には吸気弁の開弁時
に燃料噴射弁によって燃料が噴射されるために、噴射さ
れた燃料は吸気弁の傘裏部に衝突して吸気通路方向へ跳
ね返り、この時に気筒内へ供給される吸気と混合して気
筒内に供給され、ほぼ必要量の燃料を確実に気筒内へ供
給することができ、またこの燃料はシリンダボア方向へ
向かうことはなく、シリンダボアへの付着量をかなり低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
１実施形態を示す概略縦断面図である。

【図２】第１実施形態の燃料供給系を示す概略図であ
る。

【図３】第１実施形態における冷却水温と燃料圧力の関
係を示すマップである。

【図４】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
２実施形態を示す概略縦断面図である。

【図５】第２実施形態の燃料供給系を示す平面図であ
る。

【図６】第２実施形態における二つの燃料噴射弁のいず
れかを使用するかを示すマップである。

【図７】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
３実施形態を示す図であり、（Ａ）は概略縦断面図、
（Ｂ）はピストン頂面の概略平面図である。

【図８】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
４実施形態を示す概略縦断面図である。

【図９】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
５実施形態を示す概略縦断面図である。

【図１０】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の
第６実施形態を示す概略縦断面図である。

【符号の説明】

１…点火プラグ ２…吸気通路 ３…吸気弁 ４…排気通路 ５…排気弁 ６，６’…ピストン ７，７’，７”…燃料噴射弁 ７ａ，７ａ’…第１燃料噴射弁 ７ｂ，７ｂ’…第２燃料噴射弁 ８…凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｐ Ｚ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気筒内へ直接的に燃料を噴射するための
   燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁により噴射される燃料の
   圧力を可変とする燃料圧力可変手段とを具備し、機関冷
   間時には前記燃料圧力可変手段によって燃料圧力を機関
   温間時に比較して低下させることを特徴とする筒内噴射
   式火花点火内燃機関。
2. 【請求項２】 気筒内へ直接的に高圧で燃料を噴射する
   ための第１燃料噴射弁と、気筒内へ直接的に低圧で燃料
   を噴射するための第２燃料噴射弁とを具備し、機関温間
   時には前記第１燃料噴射弁により燃料を噴射し、機関冷
   間時には前記第２燃料噴射弁により燃料を噴射すること
   を特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
3. 【請求項３】 ピストン頂面へ向けて燃料を噴射するた
   めの燃料噴射弁と、前記ピストン頂面に略垂直な側壁を
   有するように形成された凹部とを具備し、機関冷間時に
   は前記凹部内の前記側壁近傍に燃料が衝突する時期に前
   記燃料噴射弁によって燃料が噴射されることを特徴とす
   る筒内噴射式火花点火内燃機関。
4. 【請求項４】 ピストン頂面へ向けて燃料を噴射するた
   めの燃料噴射弁を具備し、機関冷間時には、ピストン頂
   面中心部近傍にだけ燃料が衝突する時期に前記燃料噴射
   弁によって燃料が噴射されることを特徴とする筒内噴射
   式火花点火内燃機関。
5. 【請求項５】 ピストン頂面へ向けて燃料を噴射するた
   めの第１燃料噴射弁と、シリンダヘッド方向に燃料を噴
   射するための第２燃料噴射弁とを具備し、機関温間時に
   は前記第１燃料噴射弁により燃料を噴射し、機関冷間時
   には前記第２燃料噴射弁により燃料を噴射することを特
   徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
6. 【請求項６】 気筒内へ直接的に燃料を噴射するための
   燃料噴射弁であって、吸気弁の開弁時には前記吸気弁の
   傘裏部に燃料が衝突するように配置された燃料噴射弁を
   具備し、機関冷間時には前記吸気弁の開弁時に前記燃料
   噴射弁によって燃料が噴射されることを特徴とする筒内
   噴射式火花点火内燃機関。