筒内噴射型内燃機関および内燃機関の制御方法、燃料噴射弁
【課題】燃費向上の為、および／または排気規制をクリアする為に、時速１２０ｋｍ／ｈ走行時、および／またはエンジン回転数３２００ｒｐｍで成層運転を可能にする筒内噴射型内燃機関を提供することを目的とする。
【解決手段】噴射弁から噴霧された燃料噴霧とピストン上面および／または燃焼室内壁面との間に、空気および／または空気流の層を形成し、更にピストン上面にはこの空気流をガイドする工夫された面形状が形成される。
また、寒冷始動（コールドスタート）時、クランキング時にも成層運転が可能になる。
【解決手段】噴射弁から噴霧された燃料噴霧とピストン上面および／または燃焼室内壁面との間に、空気および／または空気流の層を形成し、更にピストン上面にはこの空気流をガイドする工夫された面形状が形成される。
また、寒冷始動（コールドスタート）時、クランキング時にも成層運転が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関および内燃機関の制御方法、燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の内燃期間では、ピストンにキャビティと呼ばれる窪みを形成するために、ピストンの上面中央部に突出部が形成されている。そして、内燃機関の圧縮行程の後半に燃料噴射弁からピストンのこのキャビティに向かって燃料を噴射し、キャビティ上で跳ね返った燃料噴霧を点火プラグ方向に集中させている（日本自動車技術会学術講演会前刷集９７６号、論文番号９７４０３０７、１９９７−１０）。
【０００３】
これによって燃焼室内で燃料の成層化が達成され、空燃比４０前後の希薄混合気でも燃焼が可能となる。通常このような燃焼方法を成層希薄燃焼運転と呼び、内燃機関低負荷時の燃費低減に役立っている。
また、高負荷運転時には吸気行程中に燃料を噴射して燃焼室内に全体に燃料が均質に分布するようにする所謂均質運転に切り替えることが、例えば、特開平７−１１９５０７号公報等で知られている。
【０００４】
更に、特開平６−８１６５６、特開平１０−１１０６６０、特開平７−２９３２５９、特開平１０−３０４４１、特開平１０−１６９４４７、特開平１０−８９６号公報及び米国特許５８５０８１６号明細書等では、燃焼室内にタンブル空気流を生成し、このタンブル空気流で点火プラグ周囲に燃料噴霧を集めることが提案されている。
しかし、上記従来のいずれの燃焼方式を用いても、噴射弁から噴射された燃料の多くが、ピストンや燃焼室内壁面に付着し、成層運転による燃費の向上や排気ガス中の有害成分（例えばハイドロカーボン）の低減に限界があった。
また、８０ｋｍ／ｈ、２４００ｒｐｍ以上では成層運転ができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第１の目的は、ピストン等燃焼室内壁面へ付着する燃料を低減し、排気ガス中のＨＣを低減することである。
本発明の第２の目的は、均質運転時の出力を向上することを目的とする。
本発明の第３の目的は、ピストンへの燃料の付着量の少ない筒内噴射用燃料噴射弁を提供することである。
本発明の第４の目的は、時速８０ｋｍ／ｈ、エンジン回転数２４００ｒｐｍ以上（例えば時速１２０ｋｍ／ｈあるいはエンジン回転数３２００ｒｐｍの高回転領域）でも、成層運転を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記第１の目的は、
空気が吸入される燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の容積を変化させるピストンであって、上面中央部が周囲と同じ高さか若しくは低いピストンとを有し、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧と前記ピストンとの間に前記吸入された空気の層または空気流の層が介在するように構成することによって達成される。
【０００７】
また上記第１の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記燃料噴射弁から前記燃焼室に噴射される燃料噴霧のペネトレーションを、燃料の噴射開始から噴射終了までの期間において、前記燃焼室内で往復動するピストンの頂部と前記燃料噴射弁の燃料吐出口との間の距離より短くした筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【０００８】
また上記第１の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、前記燃料噴射弁が大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションが６０ｍｍ以下の燃料噴射弁を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【０００９】
また、上記第１の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、前記燃料噴射弁がザウター平均粒径が２０μｍ以下の燃料噴霧を噴射する燃料噴射弁を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１０】
また上記第１の目的は、
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に空気流を発生させる旋回流生成手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が低負荷のときには、圧縮行程の後半に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１１】
また上記第２の目的は、
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に旋回空気流を発生させる旋回流生成手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が中負荷のときには、吸気行程に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１２】
また上記第２の目的は、
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１３】
また上記第２の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する上流スワール型の燃料噴射弁と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より早くなる期間に１回で燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１４】
また上記第１の目的は、
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、内燃機関の運転状態が低負荷のときには、燃焼室内に旋回空気流を生成させ、圧縮行程前半に燃料を噴射し、前記旋回空気流の内側に濃い混合気層を形成して、成層リーン運転を行うことによって達成される。
【００１５】
また上記第２の目的は、
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、内燃機関の運転状態が中負荷のときには、燃焼室内に旋回空気流を生成させ、吸気行程に燃料を噴射し、前記旋回空気流によって前記燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、均質リーン運転を行うことによって達成される。
【００１６】
また上記第２の目的は、
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、内燃機関の運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって、吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に理論空燃比を達成し得る量の燃料を噴射し、吸入空気によって燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、均質ストイキ運転を行うことによって達成される。
【００１７】
また上記第３の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧は、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションが６０ｍｍ以下にすることによって達成される。
【００１８】
また上記第３の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧粒径が、ザウター平均粒径が２０μｍ以下にすることによって達成される。
【００１９】
更に上記第４の目的は、
空気が吸入される燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧と前記ピストンとの間に前記吸入された空気の層、または空気流の層を形成すべく、燃焼室内に空気の流れを発生させ、また、ピストン上面の流れを噴射弁の直下まで案内するガイド面を形成することによって達成される。
具体的には、前記エンジンの燃焼室内にタンブル空気流を生成する空気流生成装置と、燃焼室内に生成された空気流を燃料噴射弁から遠い側からピストン上面に沿って燃料噴射弁の直下に案内するよう工夫された頂面形状を有するピストンと、前記燃料噴射弁から点火プラグに至る前記空気流の外層に燃料噴霧を供給する燃料噴射弁とを備えることによって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に本発明が適用されるエンジンシステムの一例を示す。エンジン１１は、コンロッド１４およびクランクシャフト１５からクランク機構を備え、そのクランク機構に連結されたピストン１２とエンジン１１のエンジンヘッドによって燃焼室１３が形成されている。その燃焼室１３はエンジンヘッドに装着されている吸気弁２７、排気バルブ２９、点火プラグ２８および燃料噴射弁２６によって密閉される。
【００２１】
エンジン１１はピストン１２の往復動作によって、燃焼に必要な空気を燃焼室１３に吸入する。吸入される空気はエアクリーナ１８で空気中に含まれる埃やごみが除去され、エアフローセンサ１９で燃料噴射量の演算の基となる吸気量が計測される。吸入空気量は、スロットルバルブ２０の開度によって制御され、エンジン１１の運転状態に応じて主吸気通路２１、副吸気通路２２を通る。エンジン１１を制御するコントロールユニット３６には、クランク角度センサ１６、１７からのクランク角度信号、アクセルポジションセンサ３８からのアクセル操作量が入力される。その他にも図２に示すように、エアフローセンサ１９からの吸入空気量信号、排気管内に取リ付けられた空燃比センサ３１からのＡ／Ｆ信号、温度センサ３２からの排気触媒温度信号等、種々の情報が入力される。
【００２２】
コントロールユニット３６は、クランク角度信号、アクセル操作量等の情報を基にエンジン１１の運転状態を検出し、この運転状態に基づいて燃料噴射量と噴射時期および点火時期を決定する。点火コイル３４は、コントロールユニット３６からの点火信号に応じて高電圧を発生させ、点火プラグ２８で点火火花を発生させる。燃料噴射弁駆動装置３５は、コントロールユニット３６からの噴射信号を増幅して燃料噴射弁２６を駆動する。燃料噴射弁２６にはエンジン１１によって駆動される高圧燃料ポンプ２４から燃料配管２５を経由して燃料が供給される。
【００２３】
エンジン１１の運転状態に応じて、燃焼室１３内に必要な旋回流を形成するため、主吸気通路２１内の分流弁２３の開度を制御し、副吸気通路２２から導入される空気量を制御する。分流弁の開閉には、エンジンの運転状態に応じた分流弁駆動信号ＶＤがコントロールユニット３６から送信される。副吸気通路２２を通った空気は、高速で指向性を持ち、燃焼室１３内に必要な旋回流を形成する。分流弁２３を開くことにより主吸気通路２１にも空気が流れるようになり、副吸気通路２２を通る空気が少なくなる。以上により燃焼室１３内に形成される旋回流の強さを調整する。
【００２４】
図２、図３は制御信号の流れを示すブロック図である。これを用いて、エンジンコントロールユニット３６内での制御信号の流れを説明する。
ブロック３６１では、クランク角度信号やアクセル操作量θα等を取り込み保持し、クランク角度信号からエンジン回転数Ｎｅを算出し、アクセル操作量θαとエンジン回転数Ｎｅからエンジンの目標トルクＴを算出する。ブロック３６２、３６３、３６４では、ブロック３６１に保持されているエンジン回転数と目標トルクから燃料噴射パルス幅Ｔｐ、燃料噴射開始時期ＩＴおよび点火時期θＡｄを決定する。燃料噴射量は燃料噴射パルス幅Ｔｐにほぼ比例する。燃料噴射パルス幅Ｔｐおよび燃料噴射開始時期ＩＴは図４に示すようにエンジン回転数Ｎｅと目標トルクＴのマップから決定される。燃料噴射パルス幅Ｔｐ及び噴射開始時期ＩＴの信号（燃料噴射弁駆動信号）は、燃料噴射弁駆動装置３５に送られる。また、ブロック３６４ではエンジンの運転状態に応じて点火時期を決定し、点火コイル３４に出力する。燃料噴射開始時期ＩＴは図１０のようにエンジンの運転状態に応じて各運転状態の燃焼方式に対応するように吸気行程から圧縮行程までの間で決定され、噴射回数ＮＩも決定される（図１５では４回）。つまり、燃焼室１３内での燃焼方法（Ｔｐ、ＩＴ、θＡｄ等の組み合わせ）を運転状態に基づいて変化させる。
【００２５】
低負荷領域Ａ（例えば６０ｋｍ／ｈ定速走行）では、燃焼室１３内に強い旋回流（分流弁２３を全閉にする）を発生させると共に、燃料を圧縮行程の後半に噴射し、空燃比４０前後の成層リーン運転を行う。
中負荷領域Ｂ（例えば１００ｋｍ／ｈ定速走行や領域Ａからの微加速）では、燃焼室１３内に弱い旋回流（分流弁２３を半開にする）を発生させると共に、燃料を吸気行程に噴射し、空燃比２０〜２５前後の成層リーン運転を行う。
高負荷領域Ｃ（例えば１２０ｋｍ／ｈを超える定速走行や領域Ａからの緩加速）では、燃焼室１３内には旋回流を発生させず（分流弁２３を全開にする）に、燃料を吸気行程に噴射し、空燃比１４．７前後の均質運転を行う。
さらに高回転、高負荷となる領域Ｄ（例えば１４０ｋｍ／ｈ定速走行や領域Ａからの急加速）では、空燃比を１４．７よリ小さくする。
旋回流の強さには、強い旋回流と旋回流無しと、その中間の強さである弱い旋回流がある。
【００２６】
次に図５を用いてＡ、Ｂ領域で行うリーンバーン運転方法について説明する。
図５に旋回流と噴射された燃料噴霧の関係を示す。主吸気通路２１と副吸気通路２２および分流弁２３によリ発生した旋回流４０は燃焼室１３内で横方向の旋回流を形成する。
図６に副吸気通路２２の設置位置を示す。
図６（ａ）は副吸気通路２２の設置可能範囲２１ａを示している。副吸気通路は、高負荷時（Ｃ、Ｄ）に吸気抵抗になるために、なるべく主吸気通路２１の端の方に設置した方が良い。そのために吸気弁２７のステム２７ａの軸線より外側の範囲に設置する。
図６（ｂ）は主吸気通路２１が二股に分かれている場合の設置方法である。主吸気通路２１の片方に副吸気通路２２を設けて、その開口部を燃焼室１３内に向けることで矢印４０のような旋回流が生成する。
図６（ｃ）は主吸気通路２１が１つになっている場合の設置方法である。副吸気通路２２を燃焼室１３の外周の接線に近くなるように設けて、その開口部を燃焼室１３内の壁面に沿うように向けることで矢印４０のような旋回流が生成する
【００２７】
図７（ａ）は副吸気通路２２と燃焼室１３内に生成する旋回流４０の関係を示したものである。副吸気通路２２の水平面からの角度αが大きいと旋回流４０の回転中心軸４０ａは傾き、その結果旋回流４０は水平方向の渦ではなく、斜め成分を持った渦になる。この場合、燃焼室の中央に集中した燃料成分が旋回流回転軸の傾きによって、燃焼室の中心軸からズレてしまう。
図７（ｂ）は副吸気通路２２の傾き角αを小さくした場合で、副吸気通路２２を通過した空気が水平に近い角度で燃焼室に流入するため、旋回流の回転中心軸の傾きが小さくできる。これにより、燃焼室の中央に集中した燃料成分を圧縮行程の後半まで保持できる。
図８（ａ）は燃料噴霧４１と旋回流４０の関係を示したものである。燃料噴射弁２６の取リ付け角度γ（水平面からの角度）が大きい程、燃料噴霧４１を燃焼室の中心に保持しやすい。燃料噴射弁２６が点火プラグ２８の取リ付け位置にあれば、燃料噴霧は燃焼室中央に確実に保持される。本実施例のように燃料噴射弁が吸気弁の下に設置されている場合は、噴霧の到達距離（ペネトレーション）によっては旋回流４０を通り越して燃焼室の周囲に拡散することが考えられるので、旋回流を通り越さない条件を考える必要がある。この条件は後に示す。
図８（ｂ）は燃料噴霧が燃焼室周囲に拡散しないように燃料噴霧の噴射方向を偏向する方法を示している。燃料噴霧４１ａが燃料噴射弁の取り付け角γよリθ傾いて噴射されるため、旋回流４１ａに取り込まれやすくなる。アトマイザを用いた噴霧や、図１４（ｂ）で示す短いペネトレーションの噴霧と共に用いれば、燃焼室中央への保持がより確実となる。
【００２８】
図９に旋回流の別の発生方法を示す。主吸気遁路２１は２つの吸気弁２７に通じるように、分流弁４２が取り付けられた主吸気通路と切リ欠き付きの弁４３が取り付けられた副吸気通路の２本に分かれている。この２つの弁は１本のシャフトで連結されていて、シャフトを回転することでバルブの開度を調整できる構成になっている。弁が全閉になっているときは切り欠きがある方の吸気通路のみから空気が導入される。そのため流速が早まり、強い旋回流が燃焼室１３内に形成される。弁を全開にすると、双方の通路から空気が導入され、旋回流の発生を停止することができる。図９は主吸気通路と副吸気通路を有しているが、副吸気通路を持たないものも考えられる。
【００２９】
以上の２つの旋回流生成方法とも、燃焼室１３のシリンダ壁面近傍の空気流速は速く、中心部の流速は遅い。旋回流が強くなる圧縮行程前半以降（旋回流が確立したところ）に燃料を噴射すると、燃焼室１３の中心付近に噴射された燃料噴霧４１は拡散せずに、旋回流の中に集中する。このときの燃料噴霧４１は燃焼室中心付近で減速し、反対側のシリンダ壁まで到達しないことが重要である。そのための噴霧としては、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションを６０ｍｍ以下とすることが望ましい。また、このときの噴霧粒径はザウター平均粒径Ｄ３２で２０μｍ以下が望ましい。
ザウター平均粒径とは、噴霧粒子を完全な球形と仮定した時の、その体積と表面積から算出される粒径として定義される。ＰＤＰＡ（Ｐｈａｓｅ Ｄｏｐｐ１ｅｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ａｎａ１ｙｚｅｒ）やマルバーン等の計測装置を用いて容易に計測できる。実施例で示している数値は、ノズル先端から５０ｍｍ下の位置で計測したザウター平均粒径である。
【００３０】
このような燃料噴霧特性を得るには、図１７〜図３２に示すようなアトマイザを用いることが望ましい。このようなアトマイザを用いると噴霧貫通力が弱くなる傾向がある。アトマイザ自体については後でまとめて説明する。
アトマイザを使用する場合について説明する。
図１０にリーンバーン運転時の制御方法を示す。横軸はエンジンのクランク角度で、吸気行程から圧縮行程までの期間を表わしている。縦軸は燃焼室内に生成される旋回流の強さを表わしている。燃焼室内の旋回流は吸気行程中は吸気弁の開度の影響を受け、吸気行程後半から圧縮行程前半にかけて最も強くなる。その後、旋回流の強さは減衰していく。
【００３１】
領域Ａでは成層燃焼運転をするため、燃焼室内の旋回流が確立したところで５１のように燃料を噴射する。燃料噴射量と噴射時期はＨＣの排出量が増加しないように決められている。
領域Ｂでは均質リーンバーン運転を行う。この時の空燃比は２０〜２５で、ＮＯｘ排出量を低減するために５２のように吸気行程に噴射する。吸気行程中に噴射された燃料は旋回流によって攪拌されて燃焼室内に拡散し、均一に混合する。
図１１に筒内噴射エンジン用の燃料噴霧特性を示す。横軸は噴霧の平均粒径で、一般的にザウター平均粒径Ｄ３２で表示する。縦軸はペネトレーションすなわち噴霧到達距離で噴射後３．８ｍｓの噴霧長さを表わす。現在筒内噴射エンジン用に広く用いられている上流スワール旋回式インジェクタの噴霧特性は燃料圧力、噴霧角度、噴霧旋回力を変化させることで５５で示す範囲にある。アトマイザを用いることによって、噴霧特性は５６に示す範囲のものとなり、微粒化が優れている。しかし、このような噴霧では全開出力時に燃料噴霧が吸入空気に流され、混合気が不均一になるという問題が発生する。
【００３２】
図１２にエンジンの燃焼室内の噴霧挙動観察結果の概略を示す。図１２（ａ）は噴霧貫通力が強い場合で、図１２（ｂ）は弱い場合を示す。高負荷時は旋回流生成装置の動作を停止、つまり分流弁を全開にする。すると吸気量が多くなる。吸気弁の上側を通ってきた流れと、下側を通ってきた流れによって、燃焼室１３内には縦形の旋回流４０ａと４０ｂが生じる。４０ａは吸気弁の上側を通ってきた空気の流れで、４０ｂは吸気弁の下側を通ってきた流れである。噴霧貫通力が強い図１２（ａ）の場合には、噴霧自体の貫通力でシリンダ内に広がり、空気流４０ａの流れに乗ってシリンダ内に均一に拡散するので良い燃焼が得られる。このように良い燃焼が得られると、投入した燃料に対して高効率で出力を取り出すことができる、しかし、噴霧貫通力が弱い図１２（ｂ）の場合には、噴霧は空気流４０ｂの流れに流されてしまい、シリンダ内に広く拡散できずに混合気分布が不均一になる（均質ではなくなる）という問題が発生する。そこで、図１３に示すように噴射時期を工夫する。
【００３３】
図１３に高負荷時の吸気速度と噴射パルスの関係を示す。横軸はエンジンのクランク角度で、吸気行程を表わしている。縦軸は吸気弁の開いた面積を通過する吸入空気のおおよその速度を表わしている。吸気弁の開いた面積は、最初は小さいので速度が速くなり、その後減速する。吸気行程の中程では吸気量が多くなるため再び速度が増加する。その後、速度は再度低下し、吸気弁が閉じる前に速度が増加して吸気弁が閉じる。自然吸気での充填効率は７０〜８０％程度なので、まだ吸気できる余地があり、閉じる直前でも流速は大きい。図１１で示した領域５６のようなアトマイザを用いた噴霧特性の噴霧では、噴霧速度が低い（貫通力が弱い）ため吸入空気に流されやすい。噴霧速度が吸気速度より大きければ、吸入空気流によって噴霧が流されるのを防止できる。噴霧速度は、ノズル構造と燃圧によって決まり、エンジン回転数には依存しない。したがって、吸気速度が変動し噴霧速度より低くなる上記のようなタイミングで噴射すれば吸入空気の噴霧への影響を少なくできる。吸気速度は６０のように変動するために、ノズル構造と燃圧によって決まる噴霧速度より小さくなったときが噴射可能範囲となる。このように制御することで噴射した燃料の片寄りを防止でき、均質な混合気を形成できる。噴射可能範囲が短く１回で必要な燃料量を噴射できない時は、６１に示すように追加して噴射することもできる。
【００３４】
噴霧速度は、燃料噴射弁から燃料噴霧を大気中に噴射した時の燃料噴霧の速度であり、この噴霧速度は高速度カメラで撮影した場合に燃料噴射弁の先端から噴霧先端までの長さを単位時間毎に計測することで算出できる。また、吸気速度は吸気バルブの開口部を通過するときの吸入空気の流速であり、バルブ開度によって変化する。そのため吸気速度を測定するには、エンジンヘッドに定常の空気流を流し、バルブ開度を変化させて熱線流速計等で計測する。
【００３５】
次にアトマイザを使用せず、上流スワール旋回式インジェクタを、用いた場合の実施例を図１４〜図１６に示す。これは噴霧貫通力が強い場合に相当する。
図１４（ａ）は上流スワール旋回式インジェクタで１回の噴射で燃料を噴射した場合の噴霧の成長の様子を示したものである。噴霧４１ａの先端部分は空気抵抗を受けて、次第に減速していく。しかし、続けて噴霧が噴射されているため、後から噴射された噴霧に押し流されて、ペネトレーションは長くなる。この時のペネトレーションは図１１で示した噴霧特性５５の範囲にある。
図１４（ｂ）は同じ噴射量を４回で噴射した場合を示している。最初に噴射した噴霧４１ａは空気抵抗を受けて減速する。燃料を多段階に噴射するため、４１ａは連続的に押し流されない分ペネトレーションが短くなる。その後に噴射する噴霧４１ｂ、４１ｃ、４１ｄについても同様の作用が働き、噴霧全体のペネトレーションは１回で噴射した場合より短くなる。
図１５に燃焼室内の旋回流の強さと噴射パルスの関係を示す。成層燃焼を行う領域Ａでは、旋回流が確立したところに燃料を噴射する。この時、噴射を何回かに分割して噴射することによりペネトレーションが短くなるので、燃料噴霧が旋回流の中に収まり、拡散することを防止できる。均質リーン運転を行う領域Ｂでは、旋回流が確立する前に燃料を噴射し、噴射した燃料が均質に混合するようにする。この時も噴射を分割して噴射することによりペネトレーションを抑え、ピストンやシリンダ壁への付着を防止できる。
図１６に高負荷時（Ｃ、Ｄ）の吸気速度と噴射パルスの関係を示す。高負荷時には噴霧貫通力が強い方が空気との混合が良くなるため分割噴射を停止し、噴射時期を７１のように、吸気冷却によって吸気量が最も増える時期に設定し、出力を向上することができる。
【００３６】
以上のように燃焼室１３内での燃焼方法を運転状態に基づいて変化させることによって、リーンバーン運転を行う領域Ａ、Ｂで燃料がピストンに付着しＨＣの排出量が増加することを防止できるとともに、均質運転を行う領域Ｃ、Ｄで燃焼室内の混合気分布を均一にし、出力を向上できる。その際、アトマイザや分割噴射を用いることによってペネトレーションを短くでき、この短くなったペネトレーションとピストン頂面の間に空気の層が形成されることになり、燃料の付着が抑制できる。また、旋回流を用いてピストン頂面上、燃焼室内壁面上に空気流の層を積極的に形成すると更に燃料の付着を少なくできる。このように空気の層または空気流の層を形成することによってピストンヘの燃料付着量を抑制することができる結果、燃料の未燃分の減少やピストンの冷却作用が低減できる。キャビティのついたピストンよりも、キャビティのないフラットピストンを用いた方が空気流の層を形成しやすい。また、燃料噴霧を微粒化して旋回流の影響を受けやすくすることによって、旋回流の中に燃料噴霧を確保し、安定した良い燃焼を得ることができる。
【００３７】
クランク角度信号とアクセル操作量に加えて、エンジンコントロールユニット３６に吸入空気量Ｑａまたは吸気管内圧力Ｐと空燃比Ａ／Ｆを取り込む場合には、空燃比Ａ／Ｆが一定値（例えば、１４．７）になるようにフィードバック制御してエンジントルクを目標トルクになるように制御することもできる。また、燃焼室内圧力またはノックセンサ信号を取り込む場合には、ノッキング発生の有無を検出し点火時期の制御に使用することもできる。また、水温を取り込む場合には、エンジンが早期に暖気されるように点火時期を遅角する制御に使用できる。
図１７〜図３２に多層プレートから成るアトマイザを用いた燃料虞射弁の先端形状を示す。その基本構成は厚さ０．１〜０．５ｍｍの薄いプレートを数枚重ね合わせたもので、各プレートには図に示すような加工が施されている。多層プレートの１層目は燃料を横方向に広げ、燃料の貫通力を低減させる作用を持つ。２層目以降のプレートの孔の形状が噴霧形状を制御するとともに微粒化に役立つ。また、厚さ１．０〜１．５ｍｍの１枚のプレートの両側からレーザ加工や放電加工で穿孔し、上記多層プレートの上面から側方に至る燃料通路孔と同じような燃料通路孔を、形成することもできる。各図中の２は燃料噴射弁のノズルで、１のような単口の穴が開けられている。その先端に様々な形状をした多層プレートが取り付けられる。
【００３８】
多層プレートの材質としては、ステンレス材が望ましく。数枚のプレート同士は溶接により接合されることが望ましい。また、別の方法としてはシリコンウエハーをエッチングで加工したものを接着剤で接合することもできる。
図１７は４孔拡散式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。噴口は７で示すように燃料が外側に噴出するような角度がついており、噴出した燃料同士が衝突することはない。
【００３９】
図１８は噴口位置ズレ式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６を通り、プレート８内に開けられた噴口７から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。噴口６と７の位置は僅かにズレるように配置されており、その開口面積の合計は単口１の断面積と等しいか小さくなるように決められる。
図１９は多孔式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が１２個のものにつけて示したが２個以上でも構わない、噴口６はノズル中心軸と平行に開けられているが、噴口の方向を傾けても構わない。
【００４０】
図２０は流路変化式で、１から流れ出た燃料はプレート３および４内に形成された中間室５、６で横方向に広がり、プレート８内に開けられた噴口７から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。プレート４に開けられた中間室の形状は６のようになっており、プレート３に設けられた中間室は６の形状に５のような出っ張りが加わった形になっている。プレート８内に開けられた噴口７はこの出っ張りの下になるように位置が決められているので、１から流れてきた燃料は直接噴口７に到達することはなく、中間室５および６内で流路が変化してから噴出される。中間室内で流路が変化することで、燃料に乱れエネルギが与えられる。
図２１では、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に設けられた角穴の噴口６から噴出する。このノズルの場合は、１を流れてくる燃料を旋回させた方が燃料微粒化の効果が大きい。
図２２では、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。このノズルの場合も、１を流れてくる燃料を旋回させた方が燃料微粒化の効果が大きい。
【００４１】
図２３はスリット式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６を通り、プレート８に開けられたスリット７から噴出する。スリット６からスリット７に流れ込んだ燃料は、一旦スリット７内を横方向に広がってから噴出するため噴出される燃料噴霧の形状は非常に薄い膜状になる。スリットの交差角度は９０度が望ましい。
図２４は４孔スリット式で、図１２に示したスリット式と同様の考え方で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、さらにプレート４内に開けられた４本のスリット６を通り、プレート８に開けられた４本のスリット７から噴出する。スリット６からスリット７に流れ込んだ燃料は、一旦スリット７内を横方向に広がってから噴出する。スリットの交差角度は９０度が望ましい。
図２５は４本スリット式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６から噴出する。このノズルの場合は、１を流れてくる燃料を旋回させた方が燃料微粒化の効果が大きい。
【００４２】
図２６は２孔スリット式で、図１２に示したスリット式と同様の考え方で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６を通り、プレート８に開けられたスリット７から噴出する。スリット６からスリット７に流れ込んだ燃料は、一旦スリット７内を横方向に広がってから噴出するため、１つのスリットから噴出される燃料噴霧の形状は非常に薄い膜状になる。したがって噴霧全体では厚みのある噴霧が形成される。スリットの交差角度は９０度が望ましい。
図２７は４孔独立旋回式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間溝５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６を通り、プレート８に設けられた旋回溝７を通り、旋回力を与えられて、プレート９に開けられた噴孔１０から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。
【００４３】
図２８は４孔衝突式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。噴口は７で示すように燃料が内側に噴出するような角度がついており、噴出した燃料同士はノズル先端近傍で衝突する。
図２９は８孔衝突式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間溝５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が８個のものについて示したが２個以上でも構わない。８つの噴口は、噴出した燃料が７で衝突するような角度がついている。
図３０は噴霧共振式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がるとともに、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。中間室５で横方向に広がった燃料と噴口６から噴出する燃料が共振して、燃料に乱れエネルギを与える。中間室の大きさによって、その共振する波長が変化する。
【００４４】
図３１も噴霧共振式で、１から流れ出た燃料はプレート４内に形成された中間室６で横方向に広がるとともに、プレート８内に開けられた噴口７から噴出する。プレート３内には１と同じ内径の単口が設けられていて、燃料噴射弁のバルブシートから中間室６まで距離を変化させている。これにより、横方向に広がった燃料と噴口７から噴出する燃料の共振周波数が変化する。
図３２は流路変化式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６を通り、プレート８に設けられた中間室７に流入する。中間室７の形状は中間室５に出っ張り部７が加わった形をしており、スリット６を通ってきた燃料は中間室７の外周部に沿う流れと、中央から出っ張り部に沿う流れに分かれる。この２つの流れによって、プレート９内に設けられた噴口１０の人り口付近では燃料が旋回する。
尚、以上の実施例で、プレート３，４，８，９の厚みは、それぞれ０．１〜０．３ｍｍ程度にすることができる。
微粒化の方式としては、薄膜微粒化、衝突微粒化、旋回微粒化および乱れを利用した微粒化方式がある。図２３〜図２６は薄膜微粒化、図２８〜図２９は衝突微粒化、図２０〜図２２、図２７、図３２は旋回微粒化、図１７〜図１９、図３０〜図３１は乱れを利用した微粒化方式にそれぞれ分類される。
【００４５】
本発明の他の実施例を図３３以下の図面に基づいて説明する。
図３３に他の実施例の構成図を示す。図３３は本実施例のエンジンの透視図である。主な構成部品は燃焼室１３内に空気流動を発生させる空気流動生成装置として切り欠き弁４３、シャフト４３ａ、仕切板４４と、燃焼室１３内に燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、十分なタンブル強度が得られるような頂面形状をしたピストン１２である。燃焼室１３の上部、すなわちピストン１２と対向する側に２つの吸気バルブ２７と２つの排気バルブ２９および点火プラグ２８、燃料噴射弁２６が取付けられている。それらによって形成された燃焼室１３はピストン１２の往復運動により、その容積が変化する。吸気バルブ２７が開いた状態でピストン１２が下降運動すると吸気ポート２１から空気が吸入される。燃焼室１３に吸入された空気量は図示しない空気量センサで計測されて、その値を基にして燃料噴射弁２８から噴射される燃料量が決定される。空気を吸入するための吸気バルブ２７は吸入空気量を多くする目的から２つ備えている。吸気ポート２１は２つの吸気バルブ２７に繋がる流路を形成する。燃料噴射弁２６はこの流路の間、すなわち２つの吸気バルブ２７の間に取付けられる。１４ａはエンジンのクランクシャフトで、４気筒エンジンの例を示している。１４ｂはクランクシャフト１４ａの中心軸、１４ｃはピストン１２のピストンピンの中心軸を表している。燃料噴射弁２６はその中心軸がピストンピン中心軸１４ｃまたはクランクシャフト中心軸１４ｂに直行するように取り付けられる。燃焼室１３の上部に取りつけられた点火プラグ２８の周囲に燃料が集まり易いように、燃料噴射弁２６の中心軸は点火プラグ２８の下部に向かって傾斜している。このように取り付けることで、吸気行程噴射では燃焼室１３内に燃料を広く分散させることが出来るとともに、圧縮行程後半の噴射では噴霧を点火プラグ２８方向に集め易く出来る。燃焼室内に生成されたタンブル流はピストン１２上に空気流の層と成り、空気の壁を作る。この空気流により燃料噴霧は点火プラグ方向に搬送される。さらに空気の壁にガイドされているので、ピストン頂面に燃料噴霧が付着するのを防止する。この方式をタンブルエアガイド式と呼ぶ。燃料噴霧は点火プラグ２８のプラグギャップ周辺に到達しやすいように噴霧形状、噴射方向が設定される。
【００４６】
図３４〜３７にタンブル生成装置の構成例を示す。図３４は吸気ポート２１に副吸気通路２２を設けた構成である。吸気弁２７が開き、ピストン１２が下降すると吸気ポート２１および副吸気通路２２から空気が吸入される。図示していないが吸気ポート２１に設置された弁を閉じることにより、空気は吸気ポート２１からの流れは弱くなり、副吸気通路２２からの流れが強くなる。副吸気通路２２は、その口径が吸気ポート２１より小さく設定されているため、副吸気通路２２を流れる空気の流速は大きくなる。その主流は矢印４０のようになり、それは周囲空気４０ｃに影響を及ぼし、概ねタンブル流動が形成される。
図３５は吸気ポート２１に副吸気通路２２を設けた構成であるが、副吸気通路２２が短い場合である。この場合は、副吸気通路２２を出た空気の主流は４０のようになり周囲空気４０ｃも搬送するものの、比較的速度の遅い４０ｄのような流れも生じてしまう。この結果、副吸気通路２２が長い場合と比較して指向性の悪い空気流動となってしまい、タンブルエアガイド式に必要なタンブル流動が形成されなくなってしまう。
【００４７】
図３６は吸気ポート２１の途中に切り欠き弁４３を設けた構成である。切り欠き弁４３は吸気ポート壁を貫通しているシャフト４３ａに固定されていて、シャフト４３ａを回転させることで開閉する。切り欠き弁４３が閉まった状態では吸気ポート２１の開口部の下半分の通路が塞がれる。これにより、吸気流速が速くなる。切り欠き弁４３ａを設置する位置はエンジンヘッドの構造上、吸気バルブ２７から離れた位置にならざるを得ず、主流は４０のようになるものの切り欠き弁４３を通過直後から流れが膨らみ、４０ｄのような流れが生じてしまい指向性の悪い空気流動となってしまう。
【００４８】
図３７は吸気ポート２１の途中に切り欠き弁４３を設けた構成であるが、切り欠き弁４３を通過後に流れが拡散しないように仕切板４４を設けた場合である。これにより、空気通路は吸気ポート２１より小さい状態のまま吸気弁２７近くまで形成されるため、空気流速は大きくなる。その主流は矢印４０のようになり、それは周囲空気４０ｃに影響を及ぼし、概ねタンブル流動が形成される。切り欠き弁４３をタンブル制御弁と呼ぶ。
図３８にタンブル生成装置の性能比較結果を示す。縦軸のタンブル比は、ピストンが１往復する間（すなわち吸気から圧縮行程間）に空気流動が縦方向に何回転するかで定義される。したがって、数値が大きい方がタンブル空気流動が強いことを表している。副吸気通路の場合は副吸気通路２２が長い方が、タンブル制御弁４３の場合は仕切板４４が有る方がタンブル比が大きくなっている。これは吸気弁の近くまで流入空気の拡散を防止する構造となっているためである。したがって、上記のような構成にすれば本発明のエアガイド式に必要なタンブル空気流動を生成することができる。
【００４９】
図３９にピストン頂面がフラットな場合の燃焼室１３内に生成するタンブル空気流動を示す。図３４から３７に示したタンブル生成装置の目的は指向性のあるタンブル空気流動４０を燃焼室１３内に生成することであるが、実際の吸気行程では吸気バルブ２７の下側を通過して流入する空気流動４０ｂが存在する。この空気流動４０ｂは４０とは逆方向の流れ、すなわち逆タンブル流であり、本発明のタンブルエアガイド式に必要なタンブル流を弱めてしまう。この逆タンブル流４０ｂを少なく、または影響を小さくすることが望ましい。しかし、吸気ポートの形状によっては、逆タンブル流４０ｂを少なくすることが困難な場合もある。タンブル空気流動４０をより強く生成できれば、逆タンブル流４０ｂの影響を小さくすることができる。
図３９（ａ）は吸気行程の下死点（１８０ｄｅｇＢＴＤＣ）での空気流動の模式図を示している。タンブル生成装置を通過して来た指向性のある空気流動４０は排気側のシリンダ壁に沿って流れ、ピストン頂面で方向変換する。このときピストン頂面形状がフラットの場合、空気流動４０は約９０度の方向変換することになり、流れがスムーズでなくなる。したがって、図３９（ｂ）に示すように圧縮行程後半（６０ｄｅｇＢＴＤＣ）では４０と４０ｂの流れが打ち消し合うようになってしまう。そのため空気流動４０を強くする工夫が必要である。
【００５０】
図４０に空気流動４０を強くするための改良されたピストン頂面形状を示す。燃料噴射弁２６と点火プラグ２８はエンジンヘッドに取り付けられている位置関係を表している。
（ａ）はピストン頂面上での流れをスムーズにするために、頂面にＲをつけたものである。一点鎖線４７はエンジンのクランク軸と平行であり、一点鎖線４６は４７と直行する方向である。一点鎖線４５は４６と同一平面上にあり、燃料噴射弁２６の中心を通っている。ピストン１２の頂面形状１２ａは点４８を中心とする円弧Ｒ状の構造になっている。その結果、ピストン頂面外周部１２ｂは１２ｃのようになる。この形状により、タンブル空気流動４０はスムーズに方向変換し流動が弱まることがなくなる。
また、（ｂ）はピストン頂面上でタンブル空気流動４０が一点鎖線４７方向へ拡散するのを防止するための溝１２ｄを設けたものである。溝１２ｄは一点鎖線４６と平行であり、空気流動４０が燃料噴射弁２６方向に吹き上がるように設けられている。このようなピストン頂面形状にすることにより、空気流動４０の方向変換をスムーズにし、流動が弱まることを防止できる。その効果として、ピストン頂面上には空気層を形成でき、燃料噴霧がピストンに付着することを防止できるとともに、燃料噴霧を点火プラグ方向に搬送できる。
図４１は本発明のエアガイド式筒内噴射エンジンにおける燃焼室１３内の混合状態を示す模式図である。吸気ポート２１内に設置されたタンブル生成装置は、切り欠き弁４３、シャフト４３ａ、仕切板４４で構成されている。
【００５１】
切り欠き弁４３が閉じている場合には、吸気行程中の吸入空気のほとんどは仕切板４４の上側を通り燃焼室に流入する。その結果、燃焼室１３内にはタンブル空気流動４０が形成される。吸気バルブ２７が開いている吸気行程中に流入して空気は、燃料噴射弁２６から遠い側、すなわち排気バルブ２９側の燃焼室壁面に沿って流れる。ピストン頂面は空気流動４０がスムーズに流れるように円弧状になっており、さらに拡散防止のための溝が設けられている。このような構成にすることにより、ピストン頂面上には空気層が形成され、燃料付着を防止できる。さらに空気流動４０は燃料噴射弁２６方向に吹き上がり、燃料噴射弁２６取付け側の燃焼室壁面、さらに燃焼室１３の上部壁、すなわち天井壁に沿って流れ、旋回流を形成する。燃料噴霧４１はこの旋回流によって点火プラグ方向に搬送される。その結果、噴霧はピストン位置に関係無く、すなわちエンジン回転数に関係無く、点火プラグ２８のプラグギャップに到達することができる。その関係は燃料噴射位置からプラグギャップまでの距離と噴霧速度のみで決定されるので、高回転領域（３２００ｒｐｍ）まで成層運転が可能となる。
【００５２】
本発明で用いているタンブル空気流動４０は、吸気バルブから流入した後、一旦燃焼室１３内の排気バルブ側の燃焼室壁面まで到達し、ピストン頂面形状に沿って吸気側に戻ってくる流れである。そのため吸気バルブ２７の間に取付けられた燃料噴射弁２６から噴射された燃料噴霧４１はその流れに乗って最短距離で点火プラグ２８に到達する。もし、燃料噴射弁２６が排気バルブ２９側にあった場合には、燃料噴霧４１はピストン頂面に沿って吸気バルブ側まで流れ、点火プラグ２８に到達することになるので、噴射してから点火プラグまでに到達する時間は長くなってしまう。さらにピストン頂面上に燃料が付着する可能性があり好ましくない。
本発明のエアガイド式筒内噴射エンジンを用いた実験では、回転数１４００ｒｐｍ、図示平均有功圧力Ｐｉ３２０ｋＰａの運転条件において、安定して運転できる噴射時期（４１図（ａ））と点火時期（４１図（ｂ））はそれぞれ７０ｄｅｇＢＴＤＣ、３５ｄｅｇＢＴＤＣである。この時の噴射から点火までの時間は約３ｍｓｅｃである。回転数３２００ｒｐｍ、図示平均有功圧力Ｐｉ３５０ｋＰａの運転条件では、それぞれ９０ｄｅｇＢＴＤＣ、３０ｄｅｇＢＴＤＣである。この時の噴射から点火までの時間は約３．１２ｍｓｅｃである。従って本発明のエアガイド式筒内噴射エンジンでは、エンジン回転数によらず噴射から点火までの時間は概ね約３ｍｓｅｃ前後である。
【００５３】
次に本発明のエアガイド式に使用する燃料噴霧について説明する。
図４２はエンジンに取り付けられた燃料噴射弁２６から噴射された燃料噴霧の状態を模式的に示したものである。燃料噴霧４１は周囲雰囲気が大気圧の時の噴霧形状であり、４１ｐは０．６Ｍｐａの時の噴霧形状である。吸気行程や圧縮行程の前半は燃焼室１３内の圧力は大気圧程度であるので、燃料噴霧は４１のようになる。圧縮行程後半では燃焼室１３はピストン１２の上昇によりその容積が小さくなり圧力が高くなる。噴射時期により雰囲気圧力は０．１から１．０Ｍｐａ程度まで変化するが、噴霧形状を特定するために０．６Ｍｐａの時の噴霧形状で整理している。大気圧下での燃料噴霧４１の噴霧角度はＸ１＋Ｘ２で、加圧下での燃料噴霧４１ｐの噴霧角度はＹ１＋Ｙ２で表す。
噴霧角度の測定方法を図４４に示す。燃料噴射弁２６のノズル先端Ａとそこから２５ｍｍ下の位置での噴霧外形点で三角形を作り、その角度を噴霧角度とする。燃料噴霧４１の場合は点Ｂ−Ａ−Ｅを結んでできた角度であり、４１ｐの場合は点Ｃ−Ａ−Ｄを結んでできた角度である。
【００５４】
図４２において、燃料噴射弁２６は水平面に対して角度Ａでエンジンに取り付けられている。角度Ａを取り付け角度と呼ぶ。吸気バルブ２７を含む燃焼室上壁は水平線に対して角度Ｂの位置にあり、点火プラグ２８のプラグギャップは水平線に対して角度Ｃの位置にある。本発明のエアガイド式では成層運転をするために、燃料噴霧が点火プラグのプラグギャップ周辺に到達することが重要である。また、ＨＣ低減のために燃焼室上壁に燃料が付着することを防止することも重要である。したがって、点火プラグ側の噴霧外形位置をプラグギャップに対する角度で表すと分かり易い。プラグギャップ位置を表す角度Ｃと噴霧外形位置を表す角度（Ｘ１−Ａ）を用いて次式で定義する角度を上端角Ｊと呼ぶ。
【００５５】
上端角 Ｊ＝（Ｘ１−Ａ）−Ｃ （１）
式（１）は大気圧下での上端角を表していて、加圧下での上端角Ｊ‘は次式で定義する。
上端角 Ｊ‘＝（Ｙ１−Ａ）−Ｃ （２）
上端角は噴霧角度、燃料噴射弁の取り付け角度とプラグギャップ位置で表されるので、特定のエンジンだけではなく多様なエンジンに対して一般的に使用できる。
図４３に上端角とエンジン性能の関係を実験的に求めた結果を示す。横軸は加圧下の上端角Ｊ‘で、左側の縦軸は燃焼変動率Ｃｐｉ、右側の縦軸はハイドロカーボン（ＨＣ）の排出濃度を表している。Ｃｐｉは１００から１０００サイクル程度の平均燃焼圧力からの変動を表しており、数値が小さい方が燃焼安定性が良いことを表している。上端角０度は噴霧外形位置が点火プラグギャップ位置と同じ位置にあることを表している。それより小さい場合は噴霧外形位置がプラグギャップに到達していないことを表しており、燃焼変動率Ｃｐｉは大きくなっている。上端角が−２（ｄｅｇ）以上でＣｐｉの許容範囲以下となる。上端角−２（ｄｅｇ）では噴霧がプラグギャップに届いていないが、本発明の場合タンブル空気流動の作用で噴霧がプラグギャップ方向に噴き上がるので、実際には噴霧はプラグギャップに到達している。一方、ＨＣ濃度は低い方が良い。上端角が大きいと噴霧外形位置が燃焼室上壁に届いてしまい燃料が付着し、ＨＣ排出濃度が多くなってしまう。図４３では上端角が＋２（ｄｅｇ）以上でＨＣ濃度が上昇しており、燃料が燃焼室上壁に付着していることが判る。上端角の定義には燃焼室上壁位置を表す角度Ｂが入っていないが、ＨＣの排出挙動で上端角の上限値を推定できる。したがって、加圧下上端角が−２から＋２（ｄｅｇ）の範囲で燃焼変動率ＣｐｉとＨＣ排出濃度を両立できる。
【００５６】
次にスワール／タンブル空気流動の測定方法を示す。スワール／タンブル空気流動の強度は、エンジンが１回転する間にスワールまたはタンブル空気流動が何回転かするかというスワール比またはタンブル比で定義される。ここでエンジン角速度をωＮ、スワール、タンブル流動をωＳ、ωＴとすると、スワール比Ｓｒ、タンブル比Ｔｒは次式で表される。
Ｓr＝ωＳ／ωＮ、 Ｔｒ＝ωＴ／ωＮ
例えば、スワール比Ｓｒ＝１では、エンジン１回転に対して、スワール流動が１回転することを表している。
図４５にスワール空気流動の測定方法を示す。インパルススワールメータ４５０の上流にエンジンヘッド（スワールやタンブル空気流動を生成する被測定物）を取付ける。測定したいエンジン回転数に相当する空気量が流れるように下流に接続したブロワーで空気を引き、インパルススワールメータ４５０でスワールやタンブル空気流動の回転トルクを測定する。インパルススワールメータ４５０にはハニカムコア４５１があり、スワールやタンブル空気流動の角運動エネルギがそのハニカムコア４５１に加わり、ハニカムコア４５１を回転させようとする。その時の回転トルクをシャフト４５２から取り出して測定し、その値からスワール強度を計算する。
【００５７】
図４６は本発明を用いた筒内噴射エンジンの一例の透視斜視図である。また、図４７は図４６を燃焼室上方から見た概念図である。
ピストン１２の上面には溝１２ａが形成されている。この溝１２ａは燃料噴射弁２６から遠い位置から燃料噴射弁２６の下部までピストン１２の上面を横切って形成されている。
燃焼室１３に吸入される空気の入口つまり、吸気口２７ｐは燃焼室１３上部の燃料噴射弁２６に近い側に設けられている。
吸気口２７ｐから燃焼室１３に吸入される空気の流れ（太い一点鎖線で示す）は、燃料噴射弁２６から遠い側に向かって流入し、ピストン１２の上面に設けた溝１２ａに沿って燃料噴射弁２６の下部に戻り、更に燃料噴射弁２６の取り付け側の燃焼室壁面に沿って燃焼室１３の天井壁に向かって上昇する縦旋回流を呈する。
また、燃焼室１３の上部には空気を吸入する２個の吸気口２７ｐが形成されており、燃料噴射弁２６は２個の吸気口２７ｐの間に取り付けられている。
燃料噴射弁２６の中心軸は燃焼室上部に取り付けられた点火プラグ２８の下部に向かって傾斜している。
点火プラグ２８は燃焼室上部の中心から排気弁３０側に少しずれている。これは燃料噴射弁２６から点火プラグ２８まで燃料を運ぶのにちょうど適当は距離を確保するためである。エンジンの種類によってはプラグ２８が燃焼室上部の中心に位置すると、距離が短すぎて正常な点火次期より早く燃料がプラグを通り過ぎてしまうかもしれない。
【００５８】
更に、燃料噴射弁２６の中心軸は、コンロッド１４とピストンとの連結ピンの中心軸に直行するように配置されており、結果的にピストン上面の溝１２ａはこの連結ピンを挿入するための孔１４ｃに対して直角に形成されている。
これは、ピストンの質量のバランスを保つのに効果がある。また、溝を設けてもピストンの温度分布がさほどアンバランスにならない利点がある。
２つの吸気口２７ｐから燃焼室１３内に流入した空気流４０Ｌ，４０Ｒは対面する壁に向かって流れるが、幾分双方とも内側に志向していて、壁にぶつかる頃には一つの流れ４０ｃに合流する。
合流した後は、壁に沿って下方に移動し、ピストン１２の溝１２ａを形成する一対の壁面（図４７に破線で示す）によって燃料噴射弁２６の下方まで案内される。
そこで燃料噴射弁２６側の壁にぶつかって上方に流れ、燃焼室１３の天井、二つの吸気弁２７，２７、あるいは２つの吸気口２７ｐ，２７ｐから流入する２本の空気流４０Ｌ，４０Ｒにガイドされ、２本の空気流４０Ｌ，４０Ｒの間を通って燃料噴射弁２６から点火プラグまで流れ、やがて空気流４０ｃに吸収される。
燃料噴射弁２６は、このようなタンブル空気流４０の内の燃料噴射弁２６から点火プラグ２８までの流れに燃料を噴射し、その空気流によって燃料噴射弁２６から点火プラグ２８まで搬送する。
【００５９】
この方法だと、燃料の搬送距離が短く、燃焼室内の壁面などに燃料が付着する可能性が少ない。
特にピストンに対しては、溝１２ａで案内されて燃料噴射弁２６側に流れる空気の層と、燃料噴射弁２６からプラグ２８に向かって流れる空気の層との二つの空気層によって隔離されるので、燃料はほとんどピストン１２へは届かない。
このように構成された実施例では先に説明した高負荷、高回転数領域だけでなく、クランキング時或いは寒冷始動時のような過酷な条件下でもタンブルガイドによる成層運転が可能である事を実験で確認した。
クランキング時或いは寒冷始動時に成層運転できるので、最初の爆発から確実な着火ができ、始動時の最初の一発目の失火がまったくなかった。その結果、排気ガスの有害成分を低減できた。
【００６０】
産業上の利用可能性
本発明の内燃機関の制御方法では、成層燃焼時にピストンに燃料が付着することがないため排気ガスを浄化できるとともに、均質運転時には混合気を均一に混合でき出力を向上できる優れた効果を有しているので、内燃機関、噴射弁、その他の類似装置として有用であり、また、１２０ｋｍ／ｈ走行時あるいは３２００ｒｐｍのような高回転時における成層リーン運転や燃費を向上するのに適している。本発明は、軽トラック荷台カバーシートのリモートコントロールによる自動開閉装置に関するものである。
「軽トラック用カバーシート制御装置」より便利性と技術上の簡易性を提供するために開発されたこの「軽トラック荷台カバーシートのリモートコントロールによる自動開閉装置」は一連の作業を一段と容易かつ迅速に処理できるように様々な仕様を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】エンジンシステム図である。
【図２】ブロック図（１）である。
【図３】ブロック図（２）である。
【図４】運転領域マップを示す図である。
【図５】燃焼室内での旋回流を示す図である。
【図６】副吸気通路の設置位置を示す図である。
【図７】副吸気通路と旋回流の関係を示す図である。
【図８】噴射方向と旋回流の関係を示す図である。
【図９】別の旋回流発生方法を示す図である。
【図１０】リーンバーン運転時の制御方法を示す図である。
【図１１】燃料噴霧特性を示す図である。
【図１２】噴霧挙動観察結果の概略を示す図である。
【図１３】全開運転時の吸気速度と噴霧パルスの関係を示す図である。
【図１４】単発噴射と分割噴射の比較を示す図である。
【図１５】旋回流の強さと噴射パルスの関係を示す図である。
【図１６】全開運転時の吸気速度と噴射パルスの関係を示す図である。
【図１７】４孔拡散式ノズルの構成図である。
【図１８】噴口位置ズレ式ノズルの構成図である。
【図１９】多孔式ノズルの構成図である。
【図２０】流路変化式ノズルの構成図である。
【図２１】角穴を持った内燃旋回式ノズルの構成図である。
【図２２】丸穴を持った燃料旋回式ノズルの構成図である。
【図２３】スリット式ノズルの構成図である。
【図２４】４孔スリット式ノズルの構成図である。
【図２５】別の４本スリット式ノズルの構成図である。
【図２６】２孔スリット式ノズルの構成図である。
【図２７】４孔独立旋回式ノズルの構成図である。
【図２８】４孔衝突式ノズルの構成図である。
【図２９】８孔衝突式ノズルの構成図である。
【図３０】噴霧共振式ノズルの構成図である。
【図３１】別の噴霧共振式ノズルの構成図である。
【図３２】流路変化式ノズルの構成図である。
【図３３】本実施例のエンジン構成を示す透視図である。
【図３４】空気流動生成装置の一例（長副吸気通路）を示す上面図と側面図である。
【図３５】空気流動生成装置の一例（短副吸気通路）を示す上面図と側面図である。
【図３６】空気流動生成装置の一例（切り欠き弁）を示す上面図と側面図である。
【図３７】空気流動生成装置の一例（切り欠き弁＋仕切板）を示す上面図と側面図である。
【図３８】空気流動生成装置のタンブル比比較図である。
【図３９】フラットピストンの場合の燃焼室内空気流動を示す透視図である。
【図４０】改良型ピストン形状を示す斜視図である。
【図４１】本実施例の燃料噴霧の搬送挙動を示す模式図である。
【図４２】エンジン形状と燃料噴霧の関係を示す側面図である。
【図４３】加圧下上端角とエンジン性能の関係を示す図である。
【図４４】噴霧角度定義の説明図である。
【図４５】インパルススワールメータの構成を示す図である。
【図４６】本発明を用いた筒内噴射エンジンの一例の透視斜視図である。
【図４７】図４６を燃焼室上方から見た概念図である。
【符号の説明】
【００６２】
３，４，８ プレート
５ 中間室
６、７ 噴口、スリット
１１ エンジン
１２ ピストン
１３ 燃焼室
１４ コンロッド
１５ クランクシャフト
１６、１７ クランク角度センサ
１８ エアクリーナ
１９ エアフローセンサ
２０ スロットルバルブ
２１ 主吸気通路
２２ 副吸気通路
２３ 分流弁
２４ 高圧燃料ポンプ
２５ 燃料配管
２６ 燃料噴射弁
２７ 吸気弁
２８ 点火プラグ
２９ 排気バルブ
３１ 空燃比センサ
３２ 温度センサ
３５ 燃料噴射弁駆動装置
３６ コントロールユニット
３８ アクセルポジションセンサ
４０ 旋回流
４１ 燃料噴霧
４２ 分流弁
４３ 切り欠き付きの弁
４４ 仕切板
４５０ インパルススワールメータ
４５１ ハニカムコア
４５２ シャフト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関および内燃機関の制御方法、燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の内燃期間では、ピストンにキャビティと呼ばれる窪みを形成するために、ピストンの上面中央部に突出部が形成されている。そして、内燃機関の圧縮行程の後半に燃料噴射弁からピストンのこのキャビティに向かって燃料を噴射し、キャビティ上で跳ね返った燃料噴霧を点火プラグ方向に集中させている（日本自動車技術会学術講演会前刷集９７６号、論文番号９７４０３０７、１９９７−１０）。
【０００３】
これによって燃焼室内で燃料の成層化が達成され、空燃比４０前後の希薄混合気でも燃焼が可能となる。通常このような燃焼方法を成層希薄燃焼運転と呼び、内燃機関低負荷時の燃費低減に役立っている。
また、高負荷運転時には吸気行程中に燃料を噴射して燃焼室内に全体に燃料が均質に分布するようにする所謂均質運転に切り替えることが、例えば、特開平７−１１９５０７号公報等で知られている。
【０００４】
更に、特開平６−８１６５６、特開平１０−１１０６６０、特開平７−２９３２５９、特開平１０−３０４４１、特開平１０−１６９４４７、特開平１０−８９６号公報及び米国特許５８５０８１６号明細書等では、燃焼室内にタンブル空気流を生成し、このタンブル空気流で点火プラグ周囲に燃料噴霧を集めることが提案されている。
しかし、上記従来のいずれの燃焼方式を用いても、噴射弁から噴射された燃料の多くが、ピストンや燃焼室内壁面に付着し、成層運転による燃費の向上や排気ガス中の有害成分（例えばハイドロカーボン）の低減に限界があった。
また、８０ｋｍ／ｈ、２４００ｒｐｍ以上では成層運転ができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第１の目的は、ピストン等燃焼室内壁面へ付着する燃料を低減し、排気ガス中のＨＣを低減することである。
本発明の第２の目的は、均質運転時の出力を向上することを目的とする。
本発明の第３の目的は、ピストンへの燃料の付着量の少ない筒内噴射用燃料噴射弁を提供することである。
本発明の第４の目的は、時速８０ｋｍ／ｈ、エンジン回転数２４００ｒｐｍ以上（例えば時速１２０ｋｍ／ｈあるいはエンジン回転数３２００ｒｐｍの高回転領域）でも、成層運転を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記第１の目的は、
空気が吸入される燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の容積を変化させるピストンであって、上面中央部が周囲と同じ高さか若しくは低いピストンとを有し、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧と前記ピストンとの間に前記吸入された空気の層または空気流の層が介在するように構成することによって達成される。
【０００７】
また上記第１の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記燃料噴射弁から前記燃焼室に噴射される燃料噴霧のペネトレーションを、燃料の噴射開始から噴射終了までの期間において、前記燃焼室内で往復動するピストンの頂部と前記燃料噴射弁の燃料吐出口との間の距離より短くした筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【０００８】
また上記第１の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、前記燃料噴射弁が大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションが６０ｍｍ以下の燃料噴射弁を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【０００９】
また、上記第１の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、前記燃料噴射弁がザウター平均粒径が２０μｍ以下の燃料噴霧を噴射する燃料噴射弁を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１０】
また上記第１の目的は、
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に空気流を発生させる旋回流生成手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が低負荷のときには、圧縮行程の後半に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１１】
また上記第２の目的は、
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に旋回空気流を発生させる旋回流生成手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が中負荷のときには、吸気行程に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１２】
また上記第２の目的は、
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１３】
また上記第２の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する上流スワール型の燃料噴射弁と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より早くなる期間に１回で燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関によって達成される。
【００１４】
また上記第１の目的は、
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、内燃機関の運転状態が低負荷のときには、燃焼室内に旋回空気流を生成させ、圧縮行程前半に燃料を噴射し、前記旋回空気流の内側に濃い混合気層を形成して、成層リーン運転を行うことによって達成される。
【００１５】
また上記第２の目的は、
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、内燃機関の運転状態が中負荷のときには、燃焼室内に旋回空気流を生成させ、吸気行程に燃料を噴射し、前記旋回空気流によって前記燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、均質リーン運転を行うことによって達成される。
【００１６】
また上記第２の目的は、
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、内燃機関の運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって、吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に理論空燃比を達成し得る量の燃料を噴射し、吸入空気によって燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、均質ストイキ運転を行うことによって達成される。
【００１７】
また上記第３の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧は、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションが６０ｍｍ以下にすることによって達成される。
【００１８】
また上記第３の目的は、
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧粒径が、ザウター平均粒径が２０μｍ以下にすることによって達成される。
【００１９】
更に上記第４の目的は、
空気が吸入される燃焼室と、前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧と前記ピストンとの間に前記吸入された空気の層、または空気流の層を形成すべく、燃焼室内に空気の流れを発生させ、また、ピストン上面の流れを噴射弁の直下まで案内するガイド面を形成することによって達成される。
具体的には、前記エンジンの燃焼室内にタンブル空気流を生成する空気流生成装置と、燃焼室内に生成された空気流を燃料噴射弁から遠い側からピストン上面に沿って燃料噴射弁の直下に案内するよう工夫された頂面形状を有するピストンと、前記燃料噴射弁から点火プラグに至る前記空気流の外層に燃料噴霧を供給する燃料噴射弁とを備えることによって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に本発明が適用されるエンジンシステムの一例を示す。エンジン１１は、コンロッド１４およびクランクシャフト１５からクランク機構を備え、そのクランク機構に連結されたピストン１２とエンジン１１のエンジンヘッドによって燃焼室１３が形成されている。その燃焼室１３はエンジンヘッドに装着されている吸気弁２７、排気バルブ２９、点火プラグ２８および燃料噴射弁２６によって密閉される。
【００２１】
エンジン１１はピストン１２の往復動作によって、燃焼に必要な空気を燃焼室１３に吸入する。吸入される空気はエアクリーナ１８で空気中に含まれる埃やごみが除去され、エアフローセンサ１９で燃料噴射量の演算の基となる吸気量が計測される。吸入空気量は、スロットルバルブ２０の開度によって制御され、エンジン１１の運転状態に応じて主吸気通路２１、副吸気通路２２を通る。エンジン１１を制御するコントロールユニット３６には、クランク角度センサ１６、１７からのクランク角度信号、アクセルポジションセンサ３８からのアクセル操作量が入力される。その他にも図２に示すように、エアフローセンサ１９からの吸入空気量信号、排気管内に取リ付けられた空燃比センサ３１からのＡ／Ｆ信号、温度センサ３２からの排気触媒温度信号等、種々の情報が入力される。
【００２２】
コントロールユニット３６は、クランク角度信号、アクセル操作量等の情報を基にエンジン１１の運転状態を検出し、この運転状態に基づいて燃料噴射量と噴射時期および点火時期を決定する。点火コイル３４は、コントロールユニット３６からの点火信号に応じて高電圧を発生させ、点火プラグ２８で点火火花を発生させる。燃料噴射弁駆動装置３５は、コントロールユニット３６からの噴射信号を増幅して燃料噴射弁２６を駆動する。燃料噴射弁２６にはエンジン１１によって駆動される高圧燃料ポンプ２４から燃料配管２５を経由して燃料が供給される。
【００２３】
エンジン１１の運転状態に応じて、燃焼室１３内に必要な旋回流を形成するため、主吸気通路２１内の分流弁２３の開度を制御し、副吸気通路２２から導入される空気量を制御する。分流弁の開閉には、エンジンの運転状態に応じた分流弁駆動信号ＶＤがコントロールユニット３６から送信される。副吸気通路２２を通った空気は、高速で指向性を持ち、燃焼室１３内に必要な旋回流を形成する。分流弁２３を開くことにより主吸気通路２１にも空気が流れるようになり、副吸気通路２２を通る空気が少なくなる。以上により燃焼室１３内に形成される旋回流の強さを調整する。
【００２４】
図２、図３は制御信号の流れを示すブロック図である。これを用いて、エンジンコントロールユニット３６内での制御信号の流れを説明する。
ブロック３６１では、クランク角度信号やアクセル操作量θα等を取り込み保持し、クランク角度信号からエンジン回転数Ｎｅを算出し、アクセル操作量θαとエンジン回転数Ｎｅからエンジンの目標トルクＴを算出する。ブロック３６２、３６３、３６４では、ブロック３６１に保持されているエンジン回転数と目標トルクから燃料噴射パルス幅Ｔｐ、燃料噴射開始時期ＩＴおよび点火時期θＡｄを決定する。燃料噴射量は燃料噴射パルス幅Ｔｐにほぼ比例する。燃料噴射パルス幅Ｔｐおよび燃料噴射開始時期ＩＴは図４に示すようにエンジン回転数Ｎｅと目標トルクＴのマップから決定される。燃料噴射パルス幅Ｔｐ及び噴射開始時期ＩＴの信号（燃料噴射弁駆動信号）は、燃料噴射弁駆動装置３５に送られる。また、ブロック３６４ではエンジンの運転状態に応じて点火時期を決定し、点火コイル３４に出力する。燃料噴射開始時期ＩＴは図１０のようにエンジンの運転状態に応じて各運転状態の燃焼方式に対応するように吸気行程から圧縮行程までの間で決定され、噴射回数ＮＩも決定される（図１５では４回）。つまり、燃焼室１３内での燃焼方法（Ｔｐ、ＩＴ、θＡｄ等の組み合わせ）を運転状態に基づいて変化させる。
【００２５】
低負荷領域Ａ（例えば６０ｋｍ／ｈ定速走行）では、燃焼室１３内に強い旋回流（分流弁２３を全閉にする）を発生させると共に、燃料を圧縮行程の後半に噴射し、空燃比４０前後の成層リーン運転を行う。
中負荷領域Ｂ（例えば１００ｋｍ／ｈ定速走行や領域Ａからの微加速）では、燃焼室１３内に弱い旋回流（分流弁２３を半開にする）を発生させると共に、燃料を吸気行程に噴射し、空燃比２０〜２５前後の成層リーン運転を行う。
高負荷領域Ｃ（例えば１２０ｋｍ／ｈを超える定速走行や領域Ａからの緩加速）では、燃焼室１３内には旋回流を発生させず（分流弁２３を全開にする）に、燃料を吸気行程に噴射し、空燃比１４．７前後の均質運転を行う。
さらに高回転、高負荷となる領域Ｄ（例えば１４０ｋｍ／ｈ定速走行や領域Ａからの急加速）では、空燃比を１４．７よリ小さくする。
旋回流の強さには、強い旋回流と旋回流無しと、その中間の強さである弱い旋回流がある。
【００２６】
次に図５を用いてＡ、Ｂ領域で行うリーンバーン運転方法について説明する。
図５に旋回流と噴射された燃料噴霧の関係を示す。主吸気通路２１と副吸気通路２２および分流弁２３によリ発生した旋回流４０は燃焼室１３内で横方向の旋回流を形成する。
図６に副吸気通路２２の設置位置を示す。
図６（ａ）は副吸気通路２２の設置可能範囲２１ａを示している。副吸気通路は、高負荷時（Ｃ、Ｄ）に吸気抵抗になるために、なるべく主吸気通路２１の端の方に設置した方が良い。そのために吸気弁２７のステム２７ａの軸線より外側の範囲に設置する。
図６（ｂ）は主吸気通路２１が二股に分かれている場合の設置方法である。主吸気通路２１の片方に副吸気通路２２を設けて、その開口部を燃焼室１３内に向けることで矢印４０のような旋回流が生成する。
図６（ｃ）は主吸気通路２１が１つになっている場合の設置方法である。副吸気通路２２を燃焼室１３の外周の接線に近くなるように設けて、その開口部を燃焼室１３内の壁面に沿うように向けることで矢印４０のような旋回流が生成する
【００２７】
図７（ａ）は副吸気通路２２と燃焼室１３内に生成する旋回流４０の関係を示したものである。副吸気通路２２の水平面からの角度αが大きいと旋回流４０の回転中心軸４０ａは傾き、その結果旋回流４０は水平方向の渦ではなく、斜め成分を持った渦になる。この場合、燃焼室の中央に集中した燃料成分が旋回流回転軸の傾きによって、燃焼室の中心軸からズレてしまう。
図７（ｂ）は副吸気通路２２の傾き角αを小さくした場合で、副吸気通路２２を通過した空気が水平に近い角度で燃焼室に流入するため、旋回流の回転中心軸の傾きが小さくできる。これにより、燃焼室の中央に集中した燃料成分を圧縮行程の後半まで保持できる。
図８（ａ）は燃料噴霧４１と旋回流４０の関係を示したものである。燃料噴射弁２６の取リ付け角度γ（水平面からの角度）が大きい程、燃料噴霧４１を燃焼室の中心に保持しやすい。燃料噴射弁２６が点火プラグ２８の取リ付け位置にあれば、燃料噴霧は燃焼室中央に確実に保持される。本実施例のように燃料噴射弁が吸気弁の下に設置されている場合は、噴霧の到達距離（ペネトレーション）によっては旋回流４０を通り越して燃焼室の周囲に拡散することが考えられるので、旋回流を通り越さない条件を考える必要がある。この条件は後に示す。
図８（ｂ）は燃料噴霧が燃焼室周囲に拡散しないように燃料噴霧の噴射方向を偏向する方法を示している。燃料噴霧４１ａが燃料噴射弁の取り付け角γよリθ傾いて噴射されるため、旋回流４１ａに取り込まれやすくなる。アトマイザを用いた噴霧や、図１４（ｂ）で示す短いペネトレーションの噴霧と共に用いれば、燃焼室中央への保持がより確実となる。
【００２８】
図９に旋回流の別の発生方法を示す。主吸気遁路２１は２つの吸気弁２７に通じるように、分流弁４２が取り付けられた主吸気通路と切リ欠き付きの弁４３が取り付けられた副吸気通路の２本に分かれている。この２つの弁は１本のシャフトで連結されていて、シャフトを回転することでバルブの開度を調整できる構成になっている。弁が全閉になっているときは切り欠きがある方の吸気通路のみから空気が導入される。そのため流速が早まり、強い旋回流が燃焼室１３内に形成される。弁を全開にすると、双方の通路から空気が導入され、旋回流の発生を停止することができる。図９は主吸気通路と副吸気通路を有しているが、副吸気通路を持たないものも考えられる。
【００２９】
以上の２つの旋回流生成方法とも、燃焼室１３のシリンダ壁面近傍の空気流速は速く、中心部の流速は遅い。旋回流が強くなる圧縮行程前半以降（旋回流が確立したところ）に燃料を噴射すると、燃焼室１３の中心付近に噴射された燃料噴霧４１は拡散せずに、旋回流の中に集中する。このときの燃料噴霧４１は燃焼室中心付近で減速し、反対側のシリンダ壁まで到達しないことが重要である。そのための噴霧としては、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションを６０ｍｍ以下とすることが望ましい。また、このときの噴霧粒径はザウター平均粒径Ｄ３２で２０μｍ以下が望ましい。
ザウター平均粒径とは、噴霧粒子を完全な球形と仮定した時の、その体積と表面積から算出される粒径として定義される。ＰＤＰＡ（Ｐｈａｓｅ Ｄｏｐｐ１ｅｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ａｎａ１ｙｚｅｒ）やマルバーン等の計測装置を用いて容易に計測できる。実施例で示している数値は、ノズル先端から５０ｍｍ下の位置で計測したザウター平均粒径である。
【００３０】
このような燃料噴霧特性を得るには、図１７〜図３２に示すようなアトマイザを用いることが望ましい。このようなアトマイザを用いると噴霧貫通力が弱くなる傾向がある。アトマイザ自体については後でまとめて説明する。
アトマイザを使用する場合について説明する。
図１０にリーンバーン運転時の制御方法を示す。横軸はエンジンのクランク角度で、吸気行程から圧縮行程までの期間を表わしている。縦軸は燃焼室内に生成される旋回流の強さを表わしている。燃焼室内の旋回流は吸気行程中は吸気弁の開度の影響を受け、吸気行程後半から圧縮行程前半にかけて最も強くなる。その後、旋回流の強さは減衰していく。
【００３１】
領域Ａでは成層燃焼運転をするため、燃焼室内の旋回流が確立したところで５１のように燃料を噴射する。燃料噴射量と噴射時期はＨＣの排出量が増加しないように決められている。
領域Ｂでは均質リーンバーン運転を行う。この時の空燃比は２０〜２５で、ＮＯｘ排出量を低減するために５２のように吸気行程に噴射する。吸気行程中に噴射された燃料は旋回流によって攪拌されて燃焼室内に拡散し、均一に混合する。
図１１に筒内噴射エンジン用の燃料噴霧特性を示す。横軸は噴霧の平均粒径で、一般的にザウター平均粒径Ｄ３２で表示する。縦軸はペネトレーションすなわち噴霧到達距離で噴射後３．８ｍｓの噴霧長さを表わす。現在筒内噴射エンジン用に広く用いられている上流スワール旋回式インジェクタの噴霧特性は燃料圧力、噴霧角度、噴霧旋回力を変化させることで５５で示す範囲にある。アトマイザを用いることによって、噴霧特性は５６に示す範囲のものとなり、微粒化が優れている。しかし、このような噴霧では全開出力時に燃料噴霧が吸入空気に流され、混合気が不均一になるという問題が発生する。
【００３２】
図１２にエンジンの燃焼室内の噴霧挙動観察結果の概略を示す。図１２（ａ）は噴霧貫通力が強い場合で、図１２（ｂ）は弱い場合を示す。高負荷時は旋回流生成装置の動作を停止、つまり分流弁を全開にする。すると吸気量が多くなる。吸気弁の上側を通ってきた流れと、下側を通ってきた流れによって、燃焼室１３内には縦形の旋回流４０ａと４０ｂが生じる。４０ａは吸気弁の上側を通ってきた空気の流れで、４０ｂは吸気弁の下側を通ってきた流れである。噴霧貫通力が強い図１２（ａ）の場合には、噴霧自体の貫通力でシリンダ内に広がり、空気流４０ａの流れに乗ってシリンダ内に均一に拡散するので良い燃焼が得られる。このように良い燃焼が得られると、投入した燃料に対して高効率で出力を取り出すことができる、しかし、噴霧貫通力が弱い図１２（ｂ）の場合には、噴霧は空気流４０ｂの流れに流されてしまい、シリンダ内に広く拡散できずに混合気分布が不均一になる（均質ではなくなる）という問題が発生する。そこで、図１３に示すように噴射時期を工夫する。
【００３３】
図１３に高負荷時の吸気速度と噴射パルスの関係を示す。横軸はエンジンのクランク角度で、吸気行程を表わしている。縦軸は吸気弁の開いた面積を通過する吸入空気のおおよその速度を表わしている。吸気弁の開いた面積は、最初は小さいので速度が速くなり、その後減速する。吸気行程の中程では吸気量が多くなるため再び速度が増加する。その後、速度は再度低下し、吸気弁が閉じる前に速度が増加して吸気弁が閉じる。自然吸気での充填効率は７０〜８０％程度なので、まだ吸気できる余地があり、閉じる直前でも流速は大きい。図１１で示した領域５６のようなアトマイザを用いた噴霧特性の噴霧では、噴霧速度が低い（貫通力が弱い）ため吸入空気に流されやすい。噴霧速度が吸気速度より大きければ、吸入空気流によって噴霧が流されるのを防止できる。噴霧速度は、ノズル構造と燃圧によって決まり、エンジン回転数には依存しない。したがって、吸気速度が変動し噴霧速度より低くなる上記のようなタイミングで噴射すれば吸入空気の噴霧への影響を少なくできる。吸気速度は６０のように変動するために、ノズル構造と燃圧によって決まる噴霧速度より小さくなったときが噴射可能範囲となる。このように制御することで噴射した燃料の片寄りを防止でき、均質な混合気を形成できる。噴射可能範囲が短く１回で必要な燃料量を噴射できない時は、６１に示すように追加して噴射することもできる。
【００３４】
噴霧速度は、燃料噴射弁から燃料噴霧を大気中に噴射した時の燃料噴霧の速度であり、この噴霧速度は高速度カメラで撮影した場合に燃料噴射弁の先端から噴霧先端までの長さを単位時間毎に計測することで算出できる。また、吸気速度は吸気バルブの開口部を通過するときの吸入空気の流速であり、バルブ開度によって変化する。そのため吸気速度を測定するには、エンジンヘッドに定常の空気流を流し、バルブ開度を変化させて熱線流速計等で計測する。
【００３５】
次にアトマイザを使用せず、上流スワール旋回式インジェクタを、用いた場合の実施例を図１４〜図１６に示す。これは噴霧貫通力が強い場合に相当する。
図１４（ａ）は上流スワール旋回式インジェクタで１回の噴射で燃料を噴射した場合の噴霧の成長の様子を示したものである。噴霧４１ａの先端部分は空気抵抗を受けて、次第に減速していく。しかし、続けて噴霧が噴射されているため、後から噴射された噴霧に押し流されて、ペネトレーションは長くなる。この時のペネトレーションは図１１で示した噴霧特性５５の範囲にある。
図１４（ｂ）は同じ噴射量を４回で噴射した場合を示している。最初に噴射した噴霧４１ａは空気抵抗を受けて減速する。燃料を多段階に噴射するため、４１ａは連続的に押し流されない分ペネトレーションが短くなる。その後に噴射する噴霧４１ｂ、４１ｃ、４１ｄについても同様の作用が働き、噴霧全体のペネトレーションは１回で噴射した場合より短くなる。
図１５に燃焼室内の旋回流の強さと噴射パルスの関係を示す。成層燃焼を行う領域Ａでは、旋回流が確立したところに燃料を噴射する。この時、噴射を何回かに分割して噴射することによりペネトレーションが短くなるので、燃料噴霧が旋回流の中に収まり、拡散することを防止できる。均質リーン運転を行う領域Ｂでは、旋回流が確立する前に燃料を噴射し、噴射した燃料が均質に混合するようにする。この時も噴射を分割して噴射することによりペネトレーションを抑え、ピストンやシリンダ壁への付着を防止できる。
図１６に高負荷時（Ｃ、Ｄ）の吸気速度と噴射パルスの関係を示す。高負荷時には噴霧貫通力が強い方が空気との混合が良くなるため分割噴射を停止し、噴射時期を７１のように、吸気冷却によって吸気量が最も増える時期に設定し、出力を向上することができる。
【００３６】
以上のように燃焼室１３内での燃焼方法を運転状態に基づいて変化させることによって、リーンバーン運転を行う領域Ａ、Ｂで燃料がピストンに付着しＨＣの排出量が増加することを防止できるとともに、均質運転を行う領域Ｃ、Ｄで燃焼室内の混合気分布を均一にし、出力を向上できる。その際、アトマイザや分割噴射を用いることによってペネトレーションを短くでき、この短くなったペネトレーションとピストン頂面の間に空気の層が形成されることになり、燃料の付着が抑制できる。また、旋回流を用いてピストン頂面上、燃焼室内壁面上に空気流の層を積極的に形成すると更に燃料の付着を少なくできる。このように空気の層または空気流の層を形成することによってピストンヘの燃料付着量を抑制することができる結果、燃料の未燃分の減少やピストンの冷却作用が低減できる。キャビティのついたピストンよりも、キャビティのないフラットピストンを用いた方が空気流の層を形成しやすい。また、燃料噴霧を微粒化して旋回流の影響を受けやすくすることによって、旋回流の中に燃料噴霧を確保し、安定した良い燃焼を得ることができる。
【００３７】
クランク角度信号とアクセル操作量に加えて、エンジンコントロールユニット３６に吸入空気量Ｑａまたは吸気管内圧力Ｐと空燃比Ａ／Ｆを取り込む場合には、空燃比Ａ／Ｆが一定値（例えば、１４．７）になるようにフィードバック制御してエンジントルクを目標トルクになるように制御することもできる。また、燃焼室内圧力またはノックセンサ信号を取り込む場合には、ノッキング発生の有無を検出し点火時期の制御に使用することもできる。また、水温を取り込む場合には、エンジンが早期に暖気されるように点火時期を遅角する制御に使用できる。
図１７〜図３２に多層プレートから成るアトマイザを用いた燃料虞射弁の先端形状を示す。その基本構成は厚さ０．１〜０．５ｍｍの薄いプレートを数枚重ね合わせたもので、各プレートには図に示すような加工が施されている。多層プレートの１層目は燃料を横方向に広げ、燃料の貫通力を低減させる作用を持つ。２層目以降のプレートの孔の形状が噴霧形状を制御するとともに微粒化に役立つ。また、厚さ１．０〜１．５ｍｍの１枚のプレートの両側からレーザ加工や放電加工で穿孔し、上記多層プレートの上面から側方に至る燃料通路孔と同じような燃料通路孔を、形成することもできる。各図中の２は燃料噴射弁のノズルで、１のような単口の穴が開けられている。その先端に様々な形状をした多層プレートが取り付けられる。
【００３８】
多層プレートの材質としては、ステンレス材が望ましく。数枚のプレート同士は溶接により接合されることが望ましい。また、別の方法としてはシリコンウエハーをエッチングで加工したものを接着剤で接合することもできる。
図１７は４孔拡散式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。噴口は７で示すように燃料が外側に噴出するような角度がついており、噴出した燃料同士が衝突することはない。
【００３９】
図１８は噴口位置ズレ式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６を通り、プレート８内に開けられた噴口７から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。噴口６と７の位置は僅かにズレるように配置されており、その開口面積の合計は単口１の断面積と等しいか小さくなるように決められる。
図１９は多孔式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が１２個のものにつけて示したが２個以上でも構わない、噴口６はノズル中心軸と平行に開けられているが、噴口の方向を傾けても構わない。
【００４０】
図２０は流路変化式で、１から流れ出た燃料はプレート３および４内に形成された中間室５、６で横方向に広がり、プレート８内に開けられた噴口７から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。プレート４に開けられた中間室の形状は６のようになっており、プレート３に設けられた中間室は６の形状に５のような出っ張りが加わった形になっている。プレート８内に開けられた噴口７はこの出っ張りの下になるように位置が決められているので、１から流れてきた燃料は直接噴口７に到達することはなく、中間室５および６内で流路が変化してから噴出される。中間室内で流路が変化することで、燃料に乱れエネルギが与えられる。
図２１では、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に設けられた角穴の噴口６から噴出する。このノズルの場合は、１を流れてくる燃料を旋回させた方が燃料微粒化の効果が大きい。
図２２では、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。このノズルの場合も、１を流れてくる燃料を旋回させた方が燃料微粒化の効果が大きい。
【００４１】
図２３はスリット式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６を通り、プレート８に開けられたスリット７から噴出する。スリット６からスリット７に流れ込んだ燃料は、一旦スリット７内を横方向に広がってから噴出するため噴出される燃料噴霧の形状は非常に薄い膜状になる。スリットの交差角度は９０度が望ましい。
図２４は４孔スリット式で、図１２に示したスリット式と同様の考え方で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、さらにプレート４内に開けられた４本のスリット６を通り、プレート８に開けられた４本のスリット７から噴出する。スリット６からスリット７に流れ込んだ燃料は、一旦スリット７内を横方向に広がってから噴出する。スリットの交差角度は９０度が望ましい。
図２５は４本スリット式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６から噴出する。このノズルの場合は、１を流れてくる燃料を旋回させた方が燃料微粒化の効果が大きい。
【００４２】
図２６は２孔スリット式で、図１２に示したスリット式と同様の考え方で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６を通り、プレート８に開けられたスリット７から噴出する。スリット６からスリット７に流れ込んだ燃料は、一旦スリット７内を横方向に広がってから噴出するため、１つのスリットから噴出される燃料噴霧の形状は非常に薄い膜状になる。したがって噴霧全体では厚みのある噴霧が形成される。スリットの交差角度は９０度が望ましい。
図２７は４孔独立旋回式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間溝５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６を通り、プレート８に設けられた旋回溝７を通り、旋回力を与えられて、プレート９に開けられた噴孔１０から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。
【００４３】
図２８は４孔衝突式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が４個のものについて示したが２個以上でも構わない。噴口は７で示すように燃料が内側に噴出するような角度がついており、噴出した燃料同士はノズル先端近傍で衝突する。
図２９は８孔衝突式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間溝５で横方向に広がり、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。噴口数が８個のものについて示したが２個以上でも構わない。８つの噴口は、噴出した燃料が７で衝突するような角度がついている。
図３０は噴霧共振式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がるとともに、プレート４内に開けられた噴口６から噴出する。中間室５で横方向に広がった燃料と噴口６から噴出する燃料が共振して、燃料に乱れエネルギを与える。中間室の大きさによって、その共振する波長が変化する。
【００４４】
図３１も噴霧共振式で、１から流れ出た燃料はプレート４内に形成された中間室６で横方向に広がるとともに、プレート８内に開けられた噴口７から噴出する。プレート３内には１と同じ内径の単口が設けられていて、燃料噴射弁のバルブシートから中間室６まで距離を変化させている。これにより、横方向に広がった燃料と噴口７から噴出する燃料の共振周波数が変化する。
図３２は流路変化式で、１から流れ出た燃料はプレート３内に形成された中間室５で横方向に広がり、プレート４内に開けられたスリット６を通り、プレート８に設けられた中間室７に流入する。中間室７の形状は中間室５に出っ張り部７が加わった形をしており、スリット６を通ってきた燃料は中間室７の外周部に沿う流れと、中央から出っ張り部に沿う流れに分かれる。この２つの流れによって、プレート９内に設けられた噴口１０の人り口付近では燃料が旋回する。
尚、以上の実施例で、プレート３，４，８，９の厚みは、それぞれ０．１〜０．３ｍｍ程度にすることができる。
微粒化の方式としては、薄膜微粒化、衝突微粒化、旋回微粒化および乱れを利用した微粒化方式がある。図２３〜図２６は薄膜微粒化、図２８〜図２９は衝突微粒化、図２０〜図２２、図２７、図３２は旋回微粒化、図１７〜図１９、図３０〜図３１は乱れを利用した微粒化方式にそれぞれ分類される。
【００４５】
本発明の他の実施例を図３３以下の図面に基づいて説明する。
図３３に他の実施例の構成図を示す。図３３は本実施例のエンジンの透視図である。主な構成部品は燃焼室１３内に空気流動を発生させる空気流動生成装置として切り欠き弁４３、シャフト４３ａ、仕切板４４と、燃焼室１３内に燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、十分なタンブル強度が得られるような頂面形状をしたピストン１２である。燃焼室１３の上部、すなわちピストン１２と対向する側に２つの吸気バルブ２７と２つの排気バルブ２９および点火プラグ２８、燃料噴射弁２６が取付けられている。それらによって形成された燃焼室１３はピストン１２の往復運動により、その容積が変化する。吸気バルブ２７が開いた状態でピストン１２が下降運動すると吸気ポート２１から空気が吸入される。燃焼室１３に吸入された空気量は図示しない空気量センサで計測されて、その値を基にして燃料噴射弁２８から噴射される燃料量が決定される。空気を吸入するための吸気バルブ２７は吸入空気量を多くする目的から２つ備えている。吸気ポート２１は２つの吸気バルブ２７に繋がる流路を形成する。燃料噴射弁２６はこの流路の間、すなわち２つの吸気バルブ２７の間に取付けられる。１４ａはエンジンのクランクシャフトで、４気筒エンジンの例を示している。１４ｂはクランクシャフト１４ａの中心軸、１４ｃはピストン１２のピストンピンの中心軸を表している。燃料噴射弁２６はその中心軸がピストンピン中心軸１４ｃまたはクランクシャフト中心軸１４ｂに直行するように取り付けられる。燃焼室１３の上部に取りつけられた点火プラグ２８の周囲に燃料が集まり易いように、燃料噴射弁２６の中心軸は点火プラグ２８の下部に向かって傾斜している。このように取り付けることで、吸気行程噴射では燃焼室１３内に燃料を広く分散させることが出来るとともに、圧縮行程後半の噴射では噴霧を点火プラグ２８方向に集め易く出来る。燃焼室内に生成されたタンブル流はピストン１２上に空気流の層と成り、空気の壁を作る。この空気流により燃料噴霧は点火プラグ方向に搬送される。さらに空気の壁にガイドされているので、ピストン頂面に燃料噴霧が付着するのを防止する。この方式をタンブルエアガイド式と呼ぶ。燃料噴霧は点火プラグ２８のプラグギャップ周辺に到達しやすいように噴霧形状、噴射方向が設定される。
【００４６】
図３４〜３７にタンブル生成装置の構成例を示す。図３４は吸気ポート２１に副吸気通路２２を設けた構成である。吸気弁２７が開き、ピストン１２が下降すると吸気ポート２１および副吸気通路２２から空気が吸入される。図示していないが吸気ポート２１に設置された弁を閉じることにより、空気は吸気ポート２１からの流れは弱くなり、副吸気通路２２からの流れが強くなる。副吸気通路２２は、その口径が吸気ポート２１より小さく設定されているため、副吸気通路２２を流れる空気の流速は大きくなる。その主流は矢印４０のようになり、それは周囲空気４０ｃに影響を及ぼし、概ねタンブル流動が形成される。
図３５は吸気ポート２１に副吸気通路２２を設けた構成であるが、副吸気通路２２が短い場合である。この場合は、副吸気通路２２を出た空気の主流は４０のようになり周囲空気４０ｃも搬送するものの、比較的速度の遅い４０ｄのような流れも生じてしまう。この結果、副吸気通路２２が長い場合と比較して指向性の悪い空気流動となってしまい、タンブルエアガイド式に必要なタンブル流動が形成されなくなってしまう。
【００４７】
図３６は吸気ポート２１の途中に切り欠き弁４３を設けた構成である。切り欠き弁４３は吸気ポート壁を貫通しているシャフト４３ａに固定されていて、シャフト４３ａを回転させることで開閉する。切り欠き弁４３が閉まった状態では吸気ポート２１の開口部の下半分の通路が塞がれる。これにより、吸気流速が速くなる。切り欠き弁４３ａを設置する位置はエンジンヘッドの構造上、吸気バルブ２７から離れた位置にならざるを得ず、主流は４０のようになるものの切り欠き弁４３を通過直後から流れが膨らみ、４０ｄのような流れが生じてしまい指向性の悪い空気流動となってしまう。
【００４８】
図３７は吸気ポート２１の途中に切り欠き弁４３を設けた構成であるが、切り欠き弁４３を通過後に流れが拡散しないように仕切板４４を設けた場合である。これにより、空気通路は吸気ポート２１より小さい状態のまま吸気弁２７近くまで形成されるため、空気流速は大きくなる。その主流は矢印４０のようになり、それは周囲空気４０ｃに影響を及ぼし、概ねタンブル流動が形成される。切り欠き弁４３をタンブル制御弁と呼ぶ。
図３８にタンブル生成装置の性能比較結果を示す。縦軸のタンブル比は、ピストンが１往復する間（すなわち吸気から圧縮行程間）に空気流動が縦方向に何回転するかで定義される。したがって、数値が大きい方がタンブル空気流動が強いことを表している。副吸気通路の場合は副吸気通路２２が長い方が、タンブル制御弁４３の場合は仕切板４４が有る方がタンブル比が大きくなっている。これは吸気弁の近くまで流入空気の拡散を防止する構造となっているためである。したがって、上記のような構成にすれば本発明のエアガイド式に必要なタンブル空気流動を生成することができる。
【００４９】
図３９にピストン頂面がフラットな場合の燃焼室１３内に生成するタンブル空気流動を示す。図３４から３７に示したタンブル生成装置の目的は指向性のあるタンブル空気流動４０を燃焼室１３内に生成することであるが、実際の吸気行程では吸気バルブ２７の下側を通過して流入する空気流動４０ｂが存在する。この空気流動４０ｂは４０とは逆方向の流れ、すなわち逆タンブル流であり、本発明のタンブルエアガイド式に必要なタンブル流を弱めてしまう。この逆タンブル流４０ｂを少なく、または影響を小さくすることが望ましい。しかし、吸気ポートの形状によっては、逆タンブル流４０ｂを少なくすることが困難な場合もある。タンブル空気流動４０をより強く生成できれば、逆タンブル流４０ｂの影響を小さくすることができる。
図３９（ａ）は吸気行程の下死点（１８０ｄｅｇＢＴＤＣ）での空気流動の模式図を示している。タンブル生成装置を通過して来た指向性のある空気流動４０は排気側のシリンダ壁に沿って流れ、ピストン頂面で方向変換する。このときピストン頂面形状がフラットの場合、空気流動４０は約９０度の方向変換することになり、流れがスムーズでなくなる。したがって、図３９（ｂ）に示すように圧縮行程後半（６０ｄｅｇＢＴＤＣ）では４０と４０ｂの流れが打ち消し合うようになってしまう。そのため空気流動４０を強くする工夫が必要である。
【００５０】
図４０に空気流動４０を強くするための改良されたピストン頂面形状を示す。燃料噴射弁２６と点火プラグ２８はエンジンヘッドに取り付けられている位置関係を表している。
（ａ）はピストン頂面上での流れをスムーズにするために、頂面にＲをつけたものである。一点鎖線４７はエンジンのクランク軸と平行であり、一点鎖線４６は４７と直行する方向である。一点鎖線４５は４６と同一平面上にあり、燃料噴射弁２６の中心を通っている。ピストン１２の頂面形状１２ａは点４８を中心とする円弧Ｒ状の構造になっている。その結果、ピストン頂面外周部１２ｂは１２ｃのようになる。この形状により、タンブル空気流動４０はスムーズに方向変換し流動が弱まることがなくなる。
また、（ｂ）はピストン頂面上でタンブル空気流動４０が一点鎖線４７方向へ拡散するのを防止するための溝１２ｄを設けたものである。溝１２ｄは一点鎖線４６と平行であり、空気流動４０が燃料噴射弁２６方向に吹き上がるように設けられている。このようなピストン頂面形状にすることにより、空気流動４０の方向変換をスムーズにし、流動が弱まることを防止できる。その効果として、ピストン頂面上には空気層を形成でき、燃料噴霧がピストンに付着することを防止できるとともに、燃料噴霧を点火プラグ方向に搬送できる。
図４１は本発明のエアガイド式筒内噴射エンジンにおける燃焼室１３内の混合状態を示す模式図である。吸気ポート２１内に設置されたタンブル生成装置は、切り欠き弁４３、シャフト４３ａ、仕切板４４で構成されている。
【００５１】
切り欠き弁４３が閉じている場合には、吸気行程中の吸入空気のほとんどは仕切板４４の上側を通り燃焼室に流入する。その結果、燃焼室１３内にはタンブル空気流動４０が形成される。吸気バルブ２７が開いている吸気行程中に流入して空気は、燃料噴射弁２６から遠い側、すなわち排気バルブ２９側の燃焼室壁面に沿って流れる。ピストン頂面は空気流動４０がスムーズに流れるように円弧状になっており、さらに拡散防止のための溝が設けられている。このような構成にすることにより、ピストン頂面上には空気層が形成され、燃料付着を防止できる。さらに空気流動４０は燃料噴射弁２６方向に吹き上がり、燃料噴射弁２６取付け側の燃焼室壁面、さらに燃焼室１３の上部壁、すなわち天井壁に沿って流れ、旋回流を形成する。燃料噴霧４１はこの旋回流によって点火プラグ方向に搬送される。その結果、噴霧はピストン位置に関係無く、すなわちエンジン回転数に関係無く、点火プラグ２８のプラグギャップに到達することができる。その関係は燃料噴射位置からプラグギャップまでの距離と噴霧速度のみで決定されるので、高回転領域（３２００ｒｐｍ）まで成層運転が可能となる。
【００５２】
本発明で用いているタンブル空気流動４０は、吸気バルブから流入した後、一旦燃焼室１３内の排気バルブ側の燃焼室壁面まで到達し、ピストン頂面形状に沿って吸気側に戻ってくる流れである。そのため吸気バルブ２７の間に取付けられた燃料噴射弁２６から噴射された燃料噴霧４１はその流れに乗って最短距離で点火プラグ２８に到達する。もし、燃料噴射弁２６が排気バルブ２９側にあった場合には、燃料噴霧４１はピストン頂面に沿って吸気バルブ側まで流れ、点火プラグ２８に到達することになるので、噴射してから点火プラグまでに到達する時間は長くなってしまう。さらにピストン頂面上に燃料が付着する可能性があり好ましくない。
本発明のエアガイド式筒内噴射エンジンを用いた実験では、回転数１４００ｒｐｍ、図示平均有功圧力Ｐｉ３２０ｋＰａの運転条件において、安定して運転できる噴射時期（４１図（ａ））と点火時期（４１図（ｂ））はそれぞれ７０ｄｅｇＢＴＤＣ、３５ｄｅｇＢＴＤＣである。この時の噴射から点火までの時間は約３ｍｓｅｃである。回転数３２００ｒｐｍ、図示平均有功圧力Ｐｉ３５０ｋＰａの運転条件では、それぞれ９０ｄｅｇＢＴＤＣ、３０ｄｅｇＢＴＤＣである。この時の噴射から点火までの時間は約３．１２ｍｓｅｃである。従って本発明のエアガイド式筒内噴射エンジンでは、エンジン回転数によらず噴射から点火までの時間は概ね約３ｍｓｅｃ前後である。
【００５３】
次に本発明のエアガイド式に使用する燃料噴霧について説明する。
図４２はエンジンに取り付けられた燃料噴射弁２６から噴射された燃料噴霧の状態を模式的に示したものである。燃料噴霧４１は周囲雰囲気が大気圧の時の噴霧形状であり、４１ｐは０．６Ｍｐａの時の噴霧形状である。吸気行程や圧縮行程の前半は燃焼室１３内の圧力は大気圧程度であるので、燃料噴霧は４１のようになる。圧縮行程後半では燃焼室１３はピストン１２の上昇によりその容積が小さくなり圧力が高くなる。噴射時期により雰囲気圧力は０．１から１．０Ｍｐａ程度まで変化するが、噴霧形状を特定するために０．６Ｍｐａの時の噴霧形状で整理している。大気圧下での燃料噴霧４１の噴霧角度はＸ１＋Ｘ２で、加圧下での燃料噴霧４１ｐの噴霧角度はＹ１＋Ｙ２で表す。
噴霧角度の測定方法を図４４に示す。燃料噴射弁２６のノズル先端Ａとそこから２５ｍｍ下の位置での噴霧外形点で三角形を作り、その角度を噴霧角度とする。燃料噴霧４１の場合は点Ｂ−Ａ−Ｅを結んでできた角度であり、４１ｐの場合は点Ｃ−Ａ−Ｄを結んでできた角度である。
【００５４】
図４２において、燃料噴射弁２６は水平面に対して角度Ａでエンジンに取り付けられている。角度Ａを取り付け角度と呼ぶ。吸気バルブ２７を含む燃焼室上壁は水平線に対して角度Ｂの位置にあり、点火プラグ２８のプラグギャップは水平線に対して角度Ｃの位置にある。本発明のエアガイド式では成層運転をするために、燃料噴霧が点火プラグのプラグギャップ周辺に到達することが重要である。また、ＨＣ低減のために燃焼室上壁に燃料が付着することを防止することも重要である。したがって、点火プラグ側の噴霧外形位置をプラグギャップに対する角度で表すと分かり易い。プラグギャップ位置を表す角度Ｃと噴霧外形位置を表す角度（Ｘ１−Ａ）を用いて次式で定義する角度を上端角Ｊと呼ぶ。
【００５５】
上端角 Ｊ＝（Ｘ１−Ａ）−Ｃ （１）
式（１）は大気圧下での上端角を表していて、加圧下での上端角Ｊ‘は次式で定義する。
上端角 Ｊ‘＝（Ｙ１−Ａ）−Ｃ （２）
上端角は噴霧角度、燃料噴射弁の取り付け角度とプラグギャップ位置で表されるので、特定のエンジンだけではなく多様なエンジンに対して一般的に使用できる。
図４３に上端角とエンジン性能の関係を実験的に求めた結果を示す。横軸は加圧下の上端角Ｊ‘で、左側の縦軸は燃焼変動率Ｃｐｉ、右側の縦軸はハイドロカーボン（ＨＣ）の排出濃度を表している。Ｃｐｉは１００から１０００サイクル程度の平均燃焼圧力からの変動を表しており、数値が小さい方が燃焼安定性が良いことを表している。上端角０度は噴霧外形位置が点火プラグギャップ位置と同じ位置にあることを表している。それより小さい場合は噴霧外形位置がプラグギャップに到達していないことを表しており、燃焼変動率Ｃｐｉは大きくなっている。上端角が−２（ｄｅｇ）以上でＣｐｉの許容範囲以下となる。上端角−２（ｄｅｇ）では噴霧がプラグギャップに届いていないが、本発明の場合タンブル空気流動の作用で噴霧がプラグギャップ方向に噴き上がるので、実際には噴霧はプラグギャップに到達している。一方、ＨＣ濃度は低い方が良い。上端角が大きいと噴霧外形位置が燃焼室上壁に届いてしまい燃料が付着し、ＨＣ排出濃度が多くなってしまう。図４３では上端角が＋２（ｄｅｇ）以上でＨＣ濃度が上昇しており、燃料が燃焼室上壁に付着していることが判る。上端角の定義には燃焼室上壁位置を表す角度Ｂが入っていないが、ＨＣの排出挙動で上端角の上限値を推定できる。したがって、加圧下上端角が−２から＋２（ｄｅｇ）の範囲で燃焼変動率ＣｐｉとＨＣ排出濃度を両立できる。
【００５６】
次にスワール／タンブル空気流動の測定方法を示す。スワール／タンブル空気流動の強度は、エンジンが１回転する間にスワールまたはタンブル空気流動が何回転かするかというスワール比またはタンブル比で定義される。ここでエンジン角速度をωＮ、スワール、タンブル流動をωＳ、ωＴとすると、スワール比Ｓｒ、タンブル比Ｔｒは次式で表される。
Ｓr＝ωＳ／ωＮ、 Ｔｒ＝ωＴ／ωＮ
例えば、スワール比Ｓｒ＝１では、エンジン１回転に対して、スワール流動が１回転することを表している。
図４５にスワール空気流動の測定方法を示す。インパルススワールメータ４５０の上流にエンジンヘッド（スワールやタンブル空気流動を生成する被測定物）を取付ける。測定したいエンジン回転数に相当する空気量が流れるように下流に接続したブロワーで空気を引き、インパルススワールメータ４５０でスワールやタンブル空気流動の回転トルクを測定する。インパルススワールメータ４５０にはハニカムコア４５１があり、スワールやタンブル空気流動の角運動エネルギがそのハニカムコア４５１に加わり、ハニカムコア４５１を回転させようとする。その時の回転トルクをシャフト４５２から取り出して測定し、その値からスワール強度を計算する。
【００５７】
図４６は本発明を用いた筒内噴射エンジンの一例の透視斜視図である。また、図４７は図４６を燃焼室上方から見た概念図である。
ピストン１２の上面には溝１２ａが形成されている。この溝１２ａは燃料噴射弁２６から遠い位置から燃料噴射弁２６の下部までピストン１２の上面を横切って形成されている。
燃焼室１３に吸入される空気の入口つまり、吸気口２７ｐは燃焼室１３上部の燃料噴射弁２６に近い側に設けられている。
吸気口２７ｐから燃焼室１３に吸入される空気の流れ（太い一点鎖線で示す）は、燃料噴射弁２６から遠い側に向かって流入し、ピストン１２の上面に設けた溝１２ａに沿って燃料噴射弁２６の下部に戻り、更に燃料噴射弁２６の取り付け側の燃焼室壁面に沿って燃焼室１３の天井壁に向かって上昇する縦旋回流を呈する。
また、燃焼室１３の上部には空気を吸入する２個の吸気口２７ｐが形成されており、燃料噴射弁２６は２個の吸気口２７ｐの間に取り付けられている。
燃料噴射弁２６の中心軸は燃焼室上部に取り付けられた点火プラグ２８の下部に向かって傾斜している。
点火プラグ２８は燃焼室上部の中心から排気弁３０側に少しずれている。これは燃料噴射弁２６から点火プラグ２８まで燃料を運ぶのにちょうど適当は距離を確保するためである。エンジンの種類によってはプラグ２８が燃焼室上部の中心に位置すると、距離が短すぎて正常な点火次期より早く燃料がプラグを通り過ぎてしまうかもしれない。
【００５８】
更に、燃料噴射弁２６の中心軸は、コンロッド１４とピストンとの連結ピンの中心軸に直行するように配置されており、結果的にピストン上面の溝１２ａはこの連結ピンを挿入するための孔１４ｃに対して直角に形成されている。
これは、ピストンの質量のバランスを保つのに効果がある。また、溝を設けてもピストンの温度分布がさほどアンバランスにならない利点がある。
２つの吸気口２７ｐから燃焼室１３内に流入した空気流４０Ｌ，４０Ｒは対面する壁に向かって流れるが、幾分双方とも内側に志向していて、壁にぶつかる頃には一つの流れ４０ｃに合流する。
合流した後は、壁に沿って下方に移動し、ピストン１２の溝１２ａを形成する一対の壁面（図４７に破線で示す）によって燃料噴射弁２６の下方まで案内される。
そこで燃料噴射弁２６側の壁にぶつかって上方に流れ、燃焼室１３の天井、二つの吸気弁２７，２７、あるいは２つの吸気口２７ｐ，２７ｐから流入する２本の空気流４０Ｌ，４０Ｒにガイドされ、２本の空気流４０Ｌ，４０Ｒの間を通って燃料噴射弁２６から点火プラグまで流れ、やがて空気流４０ｃに吸収される。
燃料噴射弁２６は、このようなタンブル空気流４０の内の燃料噴射弁２６から点火プラグ２８までの流れに燃料を噴射し、その空気流によって燃料噴射弁２６から点火プラグ２８まで搬送する。
【００５９】
この方法だと、燃料の搬送距離が短く、燃焼室内の壁面などに燃料が付着する可能性が少ない。
特にピストンに対しては、溝１２ａで案内されて燃料噴射弁２６側に流れる空気の層と、燃料噴射弁２６からプラグ２８に向かって流れる空気の層との二つの空気層によって隔離されるので、燃料はほとんどピストン１２へは届かない。
このように構成された実施例では先に説明した高負荷、高回転数領域だけでなく、クランキング時或いは寒冷始動時のような過酷な条件下でもタンブルガイドによる成層運転が可能である事を実験で確認した。
クランキング時或いは寒冷始動時に成層運転できるので、最初の爆発から確実な着火ができ、始動時の最初の一発目の失火がまったくなかった。その結果、排気ガスの有害成分を低減できた。
【００６０】
産業上の利用可能性
本発明の内燃機関の制御方法では、成層燃焼時にピストンに燃料が付着することがないため排気ガスを浄化できるとともに、均質運転時には混合気を均一に混合でき出力を向上できる優れた効果を有しているので、内燃機関、噴射弁、その他の類似装置として有用であり、また、１２０ｋｍ／ｈ走行時あるいは３２００ｒｐｍのような高回転時における成層リーン運転や燃費を向上するのに適している。本発明は、軽トラック荷台カバーシートのリモートコントロールによる自動開閉装置に関するものである。
「軽トラック用カバーシート制御装置」より便利性と技術上の簡易性を提供するために開発されたこの「軽トラック荷台カバーシートのリモートコントロールによる自動開閉装置」は一連の作業を一段と容易かつ迅速に処理できるように様々な仕様を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】エンジンシステム図である。
【図２】ブロック図（１）である。
【図３】ブロック図（２）である。
【図４】運転領域マップを示す図である。
【図５】燃焼室内での旋回流を示す図である。
【図６】副吸気通路の設置位置を示す図である。
【図７】副吸気通路と旋回流の関係を示す図である。
【図８】噴射方向と旋回流の関係を示す図である。
【図９】別の旋回流発生方法を示す図である。
【図１０】リーンバーン運転時の制御方法を示す図である。
【図１１】燃料噴霧特性を示す図である。
【図１２】噴霧挙動観察結果の概略を示す図である。
【図１３】全開運転時の吸気速度と噴霧パルスの関係を示す図である。
【図１４】単発噴射と分割噴射の比較を示す図である。
【図１５】旋回流の強さと噴射パルスの関係を示す図である。
【図１６】全開運転時の吸気速度と噴射パルスの関係を示す図である。
【図１７】４孔拡散式ノズルの構成図である。
【図１８】噴口位置ズレ式ノズルの構成図である。
【図１９】多孔式ノズルの構成図である。
【図２０】流路変化式ノズルの構成図である。
【図２１】角穴を持った内燃旋回式ノズルの構成図である。
【図２２】丸穴を持った燃料旋回式ノズルの構成図である。
【図２３】スリット式ノズルの構成図である。
【図２４】４孔スリット式ノズルの構成図である。
【図２５】別の４本スリット式ノズルの構成図である。
【図２６】２孔スリット式ノズルの構成図である。
【図２７】４孔独立旋回式ノズルの構成図である。
【図２８】４孔衝突式ノズルの構成図である。
【図２９】８孔衝突式ノズルの構成図である。
【図３０】噴霧共振式ノズルの構成図である。
【図３１】別の噴霧共振式ノズルの構成図である。
【図３２】流路変化式ノズルの構成図である。
【図３３】本実施例のエンジン構成を示す透視図である。
【図３４】空気流動生成装置の一例（長副吸気通路）を示す上面図と側面図である。
【図３５】空気流動生成装置の一例（短副吸気通路）を示す上面図と側面図である。
【図３６】空気流動生成装置の一例（切り欠き弁）を示す上面図と側面図である。
【図３７】空気流動生成装置の一例（切り欠き弁＋仕切板）を示す上面図と側面図である。
【図３８】空気流動生成装置のタンブル比比較図である。
【図３９】フラットピストンの場合の燃焼室内空気流動を示す透視図である。
【図４０】改良型ピストン形状を示す斜視図である。
【図４１】本実施例の燃料噴霧の搬送挙動を示す模式図である。
【図４２】エンジン形状と燃料噴霧の関係を示す側面図である。
【図４３】加圧下上端角とエンジン性能の関係を示す図である。
【図４４】噴霧角度定義の説明図である。
【図４５】インパルススワールメータの構成を示す図である。
【図４６】本発明を用いた筒内噴射エンジンの一例の透視斜視図である。
【図４７】図４６を燃焼室上方から見た概念図である。
【符号の説明】
【００６２】
３，４，８ プレート
５ 中間室
６、７ 噴口、スリット
１１ エンジン
１２ ピストン
１３ 燃焼室
１４ コンロッド
１５ クランクシャフト
１６、１７ クランク角度センサ
１８ エアクリーナ
１９ エアフローセンサ
２０ スロットルバルブ
２１ 主吸気通路
２２ 副吸気通路
２３ 分流弁
２４ 高圧燃料ポンプ
２５ 燃料配管
２６ 燃料噴射弁
２７ 吸気弁
２８ 点火プラグ
２９ 排気バルブ
３１ 空燃比センサ
３２ 温度センサ
３５ 燃料噴射弁駆動装置
３６ コントロールユニット
３８ アクセルポジションセンサ
４０ 旋回流
４１ 燃料噴霧
４２ 分流弁
４３ 切り欠き付きの弁
４４ 仕切板
４５０ インパルススワールメータ
４５１ ハニカムコア
４５２ シャフト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンを有し、
当該ピストンは前記燃料噴射弁に対面する燃焼室内壁面側から当該燃料噴射弁直下に向う空気の流れを許す面を備え、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧と前記燃料噴射弁取付け側の燃焼室内壁面との間及び前記燃料噴霧と前記ピストンの上面との間に前記吸入された空気の層、または空気流の層が介在するように構成した筒内噴射型内燃機関。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記燃料噴射弁から前記燃焼室に噴射される燃料噴霧のペネトレーションが、燃料の噴射開始から噴射終了までの期間において、前記燃焼室内で往復動するピストンの上面部と前記燃料噴射弁の燃料吐出口との間の距離より短く設定されている筒内噴射型内燃機関。
【請求項３】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、
前記燃料噴射弁は、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後の燃料噴霧のペネトレーションが６０ｍｍ以下である燃料噴射弁で構成されている筒内噴射型内燃機関。
【請求項４】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、
前記燃料噴射弁はザウター平均粒径が２０μｍ以下の燃料噴霧を噴射する燃料噴射弁で構成されている筒内噴射型内燃機関。
【請求項５】
請求の範囲第３項または第４項において、
前記燃料噴射弁は、円形または多角形の孔を有するプレートを複数枚重ねたアトマイザを備えた燃料噴射弁であることを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
【請求項６】
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室内に旋回空気流を発生させる旋回流生成手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、
前記検出された運転状態が中負荷のときには、吸気行程に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関。
【請求項７】
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、
前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関。
【請求項８】
請求の範囲第７項の筒内噴射型内燃機関において、
前記燃料噴射弁は、円形または多角形の孔を有するプレートを複数枚重ねたアトマイザを備えた燃料噴射弁であり、
前記制御装置は、前記吸気弁が全開となるタイミングの前後で燃料を複数回噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給することを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
【請求項９】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する上流スワール型の燃料噴射弁と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、
前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より早くなる期間に１回で燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関。
【請求項１０】
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、
内燃機関の運転状態が低負荷のときには、
燃焼室内に旋回空気流を生成させ、
圧縮行程前半に燃料を噴射し、
前記旋回空気流の内側に濃い混合気層を形成して、
成層リーン運転を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１１】
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、
内燃機関の運転状態が中負荷のときには、
燃焼室内に旋回空気流を生成させ、
吸気行程に燃料を噴射し、
前記旋回空気流によって前記燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、
均質リーン運転を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１２】
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、
内燃機関の運転状態が高負荷のときには、
吸気行程であって、吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に理論空燃比を達成し得る量の燃料を噴射し、吸入空気によって燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、
均質ストイキ運転を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１３】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧は、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションが６０ｍｍ以下であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１４】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧粒径は、ザウター平均粒径が２０μｍ以下であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１５】
請求の範囲第１３項または第１４項において、
前記燃料噴射弁の燃料噴出部に燃料が通過する円形または多角形の孔を有するプレートを複数枚重ねたアトマイザを備えた燃料噴射弁。
【請求項１６】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記ピストンの上面には溝が形成されており、
前記溝は前記燃料噴射弁から遠い位置から当該燃料噴射弁の下部まで前記ピストンの上面を横切って形成されており、
前記燃焼室に吸入される空気の入口は前記燃焼室上部の前記燃料噴射弁に近い側に設けられており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に設けた前記溝に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項１７】
前記燃焼室上部に設けた空気の入口の上流側に、吸入空気の流速を高める為の絞りを形成するバルブ装置を備えた請求の範囲第１６項の筒内噴射型内燃機関。
【請求項１８】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記ピストンの上面には窪みが形成されており、
前記窪みは前記燃料噴射弁から遠い側及び当該燃料噴射弁に近い側で凸部を有し二つの凸部の中間部で深い凹部を有し、
前記燃焼室に吸入される空気の入口は前記燃焼室上部の前記燃料噴射弁に近い側に設けられており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に設けた前記窪みに沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項１９】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記燃焼室に吸入される空気の入口は前記燃焼室上部に取り付けられた前記燃料噴射弁を挟んで両側に各一つ設けられており、
前記二つの入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２０】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記燃焼室の上部には空気を吸入する２個の吸気口が形成されており、前記燃料噴射弁は前記２個の吸気口の間に取り付けられており、
前記燃料噴射弁の中心軸は燃焼室上部に取り付けられた点火プラグの下部に向かって傾斜しており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２１】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記燃焼室の上部には空気を吸入する２個の吸気口が形成されており、前記燃料噴射弁は前記２個の吸気口の間に取り付けられており、
前記燃料噴射弁の中心軸はエンジンのコンロッドまたはピストンピンの中心軸に直行するように配置されており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２２】
請求の範囲第１６項から第２１項に記載のいずれか１項の筒内噴射型内燃機関において、
燃料噴射時期が点火時期より３．０ｍｓｅｃ±０．５ｍｓｅｃ前に設定される
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２３】
ピストンが往復動する燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料に点火する点火プラグとを備えた筒内噴射型内燃機関であって、
前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁下部に至り、前記燃焼室周壁に沿って上昇して燃料噴射弁部から前記点火プラグ部に向かう空気流動を形成するタンブル空気流生成装置を備え、
前記燃料噴射弁から供給された燃料を前記空気流動により前記点火プラグ方向へ搬送する筒内噴射型内燃機関。
【請求項２４】
ピストンが往復動する燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁が二つの吸気口の間に装着されており、前記燃焼室の天井壁中央部には点火プラグが装着されている筒内噴射型内燃機関に用いるものであって、
前記吸気口上流の空気通路内にあって機関の特定の運転状態で操作され、前記吸気口が開いたとき、前記二つの吸気口から導入された二つの空気流を前記燃料噴射弁から遠い側の燃焼室周壁面に向けて指向させる制御弁を備え、
且つ前記ピストンの頂面で前記二つの空気流をガイドして前記燃料噴射弁の下方から前記燃料噴射弁と点火プラグを結ぶ線に沿って旋回する一本のタンブル空気流として合流させる筒内噴射型内燃機関に用いるタンブル空気流生成装置。
【請求項２５】
ピストンが往復動する燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、当該燃料噴射弁が位置する側の燃焼室天井壁に開口し、吸気バルブによって開閉される吸気口と、
前記燃料噴射弁の位置から遠い側の前記燃焼室の天井壁に開口し排気バルブによって開閉される排気口と、
前記排気口と吸気口との間の燃焼室天井壁に装着された点火プラグとを備えた筒内噴射型内燃機関であって、
前記吸気口の上流の空気通路内に設けられていて機関の特定の運転状態で操作され、前記吸気弁が開いたとき前記吸気口を通って前記燃料噴射弁から遠い側の燃焼室周壁面に向けて空気を供給するよう空気を指向させる制御弁を備え、
前記燃料噴射弁から供給された燃料を前記燃料噴射弁部から前記点火プラグ部に向かう空気流動に乗せて前記点火プラグ部に搬送すると共に、
前記機関の特定の運転状態では、前記点火プラグの着火タイミングと前記インジェクタの燃料噴射タイミングとの間隔が、前記特定の運転状態以外の両タイミングの間隔に比べ機関の回転数の変動に対する変化が小さくなるよう特徴付けられている筒内噴射型内燃機関。
【請求項２６】
ピストンが往復動する燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料に点火する点火プラグとを備えた筒内噴射型内燃機関であって、
前記燃料噴射弁の噴射燃料と前記ピストンとの間に、前記ピストンの上面を通って前記燃料噴射弁方向に向かう空気流と、前記燃料噴射弁から前記点火プラグ方向に向かう空気流との、互いに流動方向が逆向きの二つの空気流を有する筒内噴射型内燃機関。
【請求項１】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンを有し、
当該ピストンは前記燃料噴射弁に対面する燃焼室内壁面側から当該燃料噴射弁直下に向う空気の流れを許す面を備え、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧と前記燃料噴射弁取付け側の燃焼室内壁面との間及び前記燃料噴霧と前記ピストンの上面との間に前記吸入された空気の層、または空気流の層が介在するように構成した筒内噴射型内燃機関。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記燃料噴射弁から前記燃焼室に噴射される燃料噴霧のペネトレーションが、燃料の噴射開始から噴射終了までの期間において、前記燃焼室内で往復動するピストンの上面部と前記燃料噴射弁の燃料吐出口との間の距離より短く設定されている筒内噴射型内燃機関。
【請求項３】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、
前記燃料噴射弁は、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後の燃料噴霧のペネトレーションが６０ｍｍ以下である燃料噴射弁で構成されている筒内噴射型内燃機関。
【請求項４】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を有し、
前記燃料噴射弁はザウター平均粒径が２０μｍ以下の燃料噴霧を噴射する燃料噴射弁で構成されている筒内噴射型内燃機関。
【請求項５】
請求の範囲第３項または第４項において、
前記燃料噴射弁は、円形または多角形の孔を有するプレートを複数枚重ねたアトマイザを備えた燃料噴射弁であることを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
【請求項６】
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室内に旋回空気流を発生させる旋回流生成手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、
前記検出された運転状態が中負荷のときには、吸気行程に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関。
【請求項７】
吸気弁を通して空気が吸入される内燃機関の燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、
前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関。
【請求項８】
請求の範囲第７項の筒内噴射型内燃機関において、
前記燃料噴射弁は、円形または多角形の孔を有するプレートを複数枚重ねたアトマイザを備えた燃料噴射弁であり、
前記制御装置は、前記吸気弁が全開となるタイミングの前後で燃料を複数回噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給することを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
【請求項９】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する上流スワール型の燃料噴射弁と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを有し、
前記検出された運転状態が高負荷のときには、吸気行程であって吸入空気速度が噴霧速度より早くなる期間に１回で燃料を噴射するように前記燃料噴射弁に燃料噴射弁駆動信号を供給する制御装置を有する筒内噴射型内燃機関。
【請求項１０】
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、
内燃機関の運転状態が低負荷のときには、
燃焼室内に旋回空気流を生成させ、
圧縮行程前半に燃料を噴射し、
前記旋回空気流の内側に濃い混合気層を形成して、
成層リーン運転を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１１】
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、
内燃機関の運転状態が中負荷のときには、
燃焼室内に旋回空気流を生成させ、
吸気行程に燃料を噴射し、
前記旋回空気流によって前記燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、
均質リーン運転を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１２】
筒内噴射型内燃機関の制御方法において、
内燃機関の運転状態が高負荷のときには、
吸気行程であって、吸入空気速度が噴霧速度より遅くなる期間に理論空燃比を達成し得る量の燃料を噴射し、吸入空気によって燃焼室内に濃度の均質な混合気を生成して、
均質ストイキ運転を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１３】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧は、大気圧の雰囲気に燃料を噴射した時の３．８ｍｓｅｃ後のペネトレーションが６０ｍｍ以下であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１４】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧粒径は、ザウター平均粒径が２０μｍ以下であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１５】
請求の範囲第１３項または第１４項において、
前記燃料噴射弁の燃料噴出部に燃料が通過する円形または多角形の孔を有するプレートを複数枚重ねたアトマイザを備えた燃料噴射弁。
【請求項１６】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記ピストンの上面には溝が形成されており、
前記溝は前記燃料噴射弁から遠い位置から当該燃料噴射弁の下部まで前記ピストンの上面を横切って形成されており、
前記燃焼室に吸入される空気の入口は前記燃焼室上部の前記燃料噴射弁に近い側に設けられており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に設けた前記溝に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項１７】
前記燃焼室上部に設けた空気の入口の上流側に、吸入空気の流速を高める為の絞りを形成するバルブ装置を備えた請求の範囲第１６項の筒内噴射型内燃機関。
【請求項１８】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記ピストンの上面には窪みが形成されており、
前記窪みは前記燃料噴射弁から遠い側及び当該燃料噴射弁に近い側で凸部を有し二つの凸部の中間部で深い凹部を有し、
前記燃焼室に吸入される空気の入口は前記燃焼室上部の前記燃料噴射弁に近い側に設けられており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に設けた前記窪みに沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項１９】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記燃焼室に吸入される空気の入口は前記燃焼室上部に取り付けられた前記燃料噴射弁を挟んで両側に各一つ設けられており、
前記二つの入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２０】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記燃焼室の上部には空気を吸入する２個の吸気口が形成されており、前記燃料噴射弁は前記２個の吸気口の間に取り付けられており、
前記燃料噴射弁の中心軸は燃焼室上部に取り付けられた点火プラグの下部に向かって傾斜しており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２１】
空気が吸入される燃焼室と、
前記燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室の容積を変化させるピストンとを有し、
前記燃焼室の上部には空気を吸入する２個の吸気口が形成されており、前記燃料噴射弁は前記２個の吸気口の間に取り付けられており、
前記燃料噴射弁の中心軸はエンジンのコンロッドまたはピストンピンの中心軸に直行するように配置されており、
前記入口から前記燃焼室に吸入される空気の流れは、前記燃料噴射弁から遠い側に向かって流入し、前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁の下部に戻り、更に前記燃料噴射弁取り付け側の燃焼室壁面に沿って当該燃焼室の天井壁に向かって上昇する旋回流を呈する
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２２】
請求の範囲第１６項から第２１項に記載のいずれか１項の筒内噴射型内燃機関において、
燃料噴射時期が点火時期より３．０ｍｓｅｃ±０．５ｍｓｅｃ前に設定される
筒内噴射型内燃機関。
【請求項２３】
ピストンが往復動する燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料に点火する点火プラグとを備えた筒内噴射型内燃機関であって、
前記ピストンの上面に沿って前記燃料噴射弁下部に至り、前記燃焼室周壁に沿って上昇して燃料噴射弁部から前記点火プラグ部に向かう空気流動を形成するタンブル空気流生成装置を備え、
前記燃料噴射弁から供給された燃料を前記空気流動により前記点火プラグ方向へ搬送する筒内噴射型内燃機関。
【請求項２４】
ピストンが往復動する燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁が二つの吸気口の間に装着されており、前記燃焼室の天井壁中央部には点火プラグが装着されている筒内噴射型内燃機関に用いるものであって、
前記吸気口上流の空気通路内にあって機関の特定の運転状態で操作され、前記吸気口が開いたとき、前記二つの吸気口から導入された二つの空気流を前記燃料噴射弁から遠い側の燃焼室周壁面に向けて指向させる制御弁を備え、
且つ前記ピストンの頂面で前記二つの空気流をガイドして前記燃料噴射弁の下方から前記燃料噴射弁と点火プラグを結ぶ線に沿って旋回する一本のタンブル空気流として合流させる筒内噴射型内燃機関に用いるタンブル空気流生成装置。
【請求項２５】
ピストンが往復動する燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、当該燃料噴射弁が位置する側の燃焼室天井壁に開口し、吸気バルブによって開閉される吸気口と、
前記燃料噴射弁の位置から遠い側の前記燃焼室の天井壁に開口し排気バルブによって開閉される排気口と、
前記排気口と吸気口との間の燃焼室天井壁に装着された点火プラグとを備えた筒内噴射型内燃機関であって、
前記吸気口の上流の空気通路内に設けられていて機関の特定の運転状態で操作され、前記吸気弁が開いたとき前記吸気口を通って前記燃料噴射弁から遠い側の燃焼室周壁面に向けて空気を供給するよう空気を指向させる制御弁を備え、
前記燃料噴射弁から供給された燃料を前記燃料噴射弁部から前記点火プラグ部に向かう空気流動に乗せて前記点火プラグ部に搬送すると共に、
前記機関の特定の運転状態では、前記点火プラグの着火タイミングと前記インジェクタの燃料噴射タイミングとの間隔が、前記特定の運転状態以外の両タイミングの間隔に比べ機関の回転数の変動に対する変化が小さくなるよう特徴付けられている筒内噴射型内燃機関。
【請求項２６】
ピストンが往復動する燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料に点火する点火プラグとを備えた筒内噴射型内燃機関であって、
前記燃料噴射弁の噴射燃料と前記ピストンとの間に、前記ピストンの上面を通って前記燃料噴射弁方向に向かう空気流と、前記燃料噴射弁から前記点火プラグ方向に向かう空気流との、互いに流動方向が逆向きの二つの空気流を有する筒内噴射型内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【公開番号】特開２００７−１８７１６６（Ｐ２００７−１８７１６６Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６３０１９（Ｐ２００７−６３０１９）
【出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【分割の表示】特願２０００−５５６１４０（Ｐ２０００−５５６１４０）の分割
【原出願日】平成１１年６月２２日（１９９９．６．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【分割の表示】特願２０００−５５６１４０（Ｐ２０００−５５６１４０）の分割
【原出願日】平成１１年６月２２日（１９９９．６．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]