JP2002195040A - 筒内直接噴射式内燃機関 - Google Patents
筒内直接噴射式内燃機関Info
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】圧縮自己着火燃焼時に着火時期を遅らせること
で、筒内圧の上昇率を抑制し、圧縮自己着火燃焼領域の
高負荷側への拡大を可能にする。 【解決手段】吸気ポート６側のシリンダ壁に燃料噴射弁
１０を設ける一方、ピストン冠面４ａの燃料噴射弁１０
側に開口面積の小さい第１凹室４１を形成し、更に、該
第１凹室４１に隣接させて開口面積の大きな第２凹室４
２を形成する。そして、前記第１凹室４１にリッチ混合
気５２を配し、第２凹室４２にリーン混合気５１を配
し、前記リッチ混合気５２を火花点火によって上死点後
に燃焼させ、該リッチ混合気５２の燃焼による発熱で、
前記リーン混合気５１を圧縮自己着火燃焼に至らしめ
る。
で、筒内圧の上昇率を抑制し、圧縮自己着火燃焼領域の
高負荷側への拡大を可能にする。 【解決手段】吸気ポート６側のシリンダ壁に燃料噴射弁
１０を設ける一方、ピストン冠面４ａの燃料噴射弁１０
側に開口面積の小さい第１凹室４１を形成し、更に、該
第１凹室４１に隣接させて開口面積の大きな第２凹室４
２を形成する。そして、前記第１凹室４１にリッチ混合
気５２を配し、第２凹室４２にリーン混合気５１を配
し、前記リッチ混合気５２を火花点火によって上死点後
に燃焼させ、該リッチ混合気５２の燃焼による発熱で、
前記リーン混合気５１を圧縮自己着火燃焼に至らしめ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内直接噴射式内
燃機関に関し、特に、ガソリンのようなセタン価の低い
燃料を用いて圧縮自己着火燃焼を行わせる機関に関す
る。
燃機関に関し、特に、ガソリンのようなセタン価の低い
燃料を用いて圧縮自己着火燃焼を行わせる機関に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関
として、特開平１０−１９６４２４号公報に開示される
ものがあった。このものは、シリンダ内のピストンとは
別に、補助圧縮手段としてコントロールピストンを備
え、自己着火寸前の高温にまで圧縮された混合気に対
し、前記コントロールピストンによる圧縮をさらに加え
ることで、上記混合気を一斉に自己着火させる構成とな
っている。
として、特開平１０−１９６４２４号公報に開示される
ものがあった。このものは、シリンダ内のピストンとは
別に、補助圧縮手段としてコントロールピストンを備
え、自己着火寸前の高温にまで圧縮された混合気に対
し、前記コントロールピストンによる圧縮をさらに加え
ることで、上記混合気を一斉に自己着火させる構成とな
っている。
【０００３】また、点火プラグによる火花点火により自
己着火を引き起こすよう構成された機関が、特開平１１
−２１０５３９号公報に開示されている。このものは、
圧縮行程末期におけるシリンダ内のガス温度が、点火す
ると混合気全体の自己着火を引き起こす目標温度である
か否かを判断し、この判断に基づいて吸気弁の開弁時期
を制御することにより、圧縮行程末期におけるシリンダ
内のガス温度を上記目標温度に維持するようにしてい
る。
己着火を引き起こすよう構成された機関が、特開平１１
−２１０５３９号公報に開示されている。このものは、
圧縮行程末期におけるシリンダ内のガス温度が、点火す
ると混合気全体の自己着火を引き起こす目標温度である
か否かを判断し、この判断に基づいて吸気弁の開弁時期
を制御することにより、圧縮行程末期におけるシリンダ
内のガス温度を上記目標温度に維持するようにしてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧縮自己着
火燃焼は、火炎伝播による燃焼と異なり、局所的な燃焼
温度が低く、ＮＯｘが極微量にしか発生しないという利
点があるが、その反面、均質な混合気場においては、シ
リンダ内全域が一斉に着火するため、負荷の上昇に伴っ
て混合気をリッチ化すると、シリンダ内の圧力上昇率が
大きくなりすぎ、振動・騒音が大きくなるという問題が
ある。
火燃焼は、火炎伝播による燃焼と異なり、局所的な燃焼
温度が低く、ＮＯｘが極微量にしか発生しないという利
点があるが、その反面、均質な混合気場においては、シ
リンダ内全域が一斉に着火するため、負荷の上昇に伴っ
て混合気をリッチ化すると、シリンダ内の圧力上昇率が
大きくなりすぎ、振動・騒音が大きくなるという問題が
ある。
【０００５】従って、圧縮自己着火燃焼運転を行わせる
負荷領域を高負荷側に拡大するためには、着火時期を上
死点付近又はそれ以降に設定し、大部分の燃焼を上死点
より後の期間に生じさせることで、シリンダ内の圧力上
昇率を抑制する必要がある。しかしながら、着火時期を
上死点付近又はそれ以降に遅らせた場合には、ピストン
の下降と共に初期の燃焼が進むことになるため、燃焼が
不安定になり易く、圧縮自己着火燃焼運転を行わせる負
荷領域を高負荷側に拡大するためには、着火の時期を遅
らせ、かつ、安定した燃焼性が得られるようにする必要
がある。
負荷領域を高負荷側に拡大するためには、着火時期を上
死点付近又はそれ以降に設定し、大部分の燃焼を上死点
より後の期間に生じさせることで、シリンダ内の圧力上
昇率を抑制する必要がある。しかしながら、着火時期を
上死点付近又はそれ以降に遅らせた場合には、ピストン
の下降と共に初期の燃焼が進むことになるため、燃焼が
不安定になり易く、圧縮自己着火燃焼運転を行わせる負
荷領域を高負荷側に拡大するためには、着火の時期を遅
らせ、かつ、安定した燃焼性が得られるようにする必要
がある。
【０００６】一方、均質な混合気場において、特開平１
１−２１０５３９号公報に開示されるような点火プラグ
によるアシストを適用すれば、圧縮自己着火燃焼の着火
時期を安定させることができる。しかし、上記の方法で
は、上死点付近又はそれ以降に圧縮自己着火燃焼が発生
するとしても、着火時期を遅らせることができず、圧縮
自己着火燃焼領域の高負荷側への拡大には効果を発揮し
ない。
１−２１０５３９号公報に開示されるような点火プラグ
によるアシストを適用すれば、圧縮自己着火燃焼の着火
時期を安定させることができる。しかし、上記の方法で
は、上死点付近又はそれ以降に圧縮自己着火燃焼が発生
するとしても、着火時期を遅らせることができず、圧縮
自己着火燃焼領域の高負荷側への拡大には効果を発揮し
ない。
【０００７】また、圧縮自己着火燃焼において、局所的
にリッチな混合気場を形成し、そこから自己着火或いは
火花着火させ、リッチな混合気場からの燃焼により周囲
の燃料を圧縮自己着火させる方法が特開平１１−２１０
５３９号公報に開示されている。しかし、特開平１１−
２１０５３９号公報に開示されるように、燃焼室の吸気
弁が配置される側の周壁からピストン冠面に向け燃料を
噴射し、ピストン冠面に設けられた壁面に沿って燃料噴
霧を持ち上げて点火プラグ周りに集める構成では、リッ
チ混合気を一定の場所に留めておくことが困難であっ
て、シリンダヘッド中心に配した点火プラグヘリッチな
混合気を安定供給するためには、多くの燃料を噴射する
必要があり、上死点付近もしくはそれ以降に着火時期を
遅らせることができたとしても、リッチな混合気が多く
存在するため、圧力上昇率を下げることは困難である。
にリッチな混合気場を形成し、そこから自己着火或いは
火花着火させ、リッチな混合気場からの燃焼により周囲
の燃料を圧縮自己着火させる方法が特開平１１−２１０
５３９号公報に開示されている。しかし、特開平１１−
２１０５３９号公報に開示されるように、燃焼室の吸気
弁が配置される側の周壁からピストン冠面に向け燃料を
噴射し、ピストン冠面に設けられた壁面に沿って燃料噴
霧を持ち上げて点火プラグ周りに集める構成では、リッ
チ混合気を一定の場所に留めておくことが困難であっ
て、シリンダヘッド中心に配した点火プラグヘリッチな
混合気を安定供給するためには、多くの燃料を噴射する
必要があり、上死点付近もしくはそれ以降に着火時期を
遅らせることができたとしても、リッチな混合気が多く
存在するため、圧力上昇率を下げることは困難である。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、リッチな混合気場からの燃焼により周囲の燃料を
圧縮自己着火させることで、確実に圧力上昇率を抑制す
ることができ、以って、圧縮自己着火燃焼領域を高負荷
側に拡大することが可能となる筒内直接噴射式内燃機関
を提供することを目的とする。
あり、リッチな混合気場からの燃焼により周囲の燃料を
圧縮自己着火させることで、確実に圧力上昇率を抑制す
ることができ、以って、圧縮自己着火燃焼領域を高負荷
側に拡大することが可能となる筒内直接噴射式内燃機関
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明では、燃焼室の周辺部に燃料噴射弁を備える一
方、ピストン冠面の前記燃料噴射弁側の端部に第１凹室
を形成すると共に、該第１凹室に対して前記燃料噴射弁
の軸線方向に隣接する第２凹室を形成する構成とした。
の発明では、燃焼室の周辺部に燃料噴射弁を備える一
方、ピストン冠面の前記燃料噴射弁側の端部に第１凹室
を形成すると共に、該第１凹室に対して前記燃料噴射弁
の軸線方向に隣接する第２凹室を形成する構成とした。
【００１０】かかる構成によると、燃料噴射弁の軸線方
向に沿って、ピストン冠面上に第１凹室及び第２凹室が
形成され、これら第１凹室及び第２凹室にそれぞれ異な
る濃度（空燃比）の混合気を形成することが可能とな
る。請求項２記載の発明では、前記第１凹室のピストン
冠面における開口面積を、前記第２凹室の開口面積より
も小さくする構成とした。
向に沿って、ピストン冠面上に第１凹室及び第２凹室が
形成され、これら第１凹室及び第２凹室にそれぞれ異な
る濃度（空燃比）の混合気を形成することが可能とな
る。請求項２記載の発明では、前記第１凹室のピストン
冠面における開口面積を、前記第２凹室の開口面積より
も小さくする構成とした。
【００１１】かかる構成によると、燃料噴射弁に近い側
の第１凹室の開口面積が、燃料噴射弁から遠い側の第２
凹室の開口面積よりも狭く、第１凹室によって局所的な
混合気場が形成される一方、濃度の異なる混合気を開口
面積の広い第２凹室に配することで、燃焼室内で濃度の
異なる混合気の成層化が行われる。請求項３記載の発明
では、前記第１凹室の深さを、前記第２凹室の深さより
も浅くする構成とした。
の第１凹室の開口面積が、燃料噴射弁から遠い側の第２
凹室の開口面積よりも狭く、第１凹室によって局所的な
混合気場が形成される一方、濃度の異なる混合気を開口
面積の広い第２凹室に配することで、燃焼室内で濃度の
異なる混合気の成層化が行われる。請求項３記載の発明
では、前記第１凹室の深さを、前記第２凹室の深さより
も浅くする構成とした。
【００１２】かかる構成によると、燃料噴射弁に近い側
の第１凹室の深さが、燃料噴射弁から遠い側の第２凹室
の開口面積よりも浅く、第１凹室によって局所的な混合
気場が形成される一方、濃度の異なる混合気を深い第２
凹室に配することで、燃焼室内で濃度の異なる混合気の
成層化が行われる。請求項４記載の発明では、前記第２
凹室が、燃料噴射弁の軸線方向における断面で円弧状で
あって、開口部がピストン冠面の周辺部にまで広がる略
長方形状に形成される構成とした。
の第１凹室の深さが、燃料噴射弁から遠い側の第２凹室
の開口面積よりも浅く、第１凹室によって局所的な混合
気場が形成される一方、濃度の異なる混合気を深い第２
凹室に配することで、燃焼室内で濃度の異なる混合気の
成層化が行われる。請求項４記載の発明では、前記第２
凹室が、燃料噴射弁の軸線方向における断面で円弧状で
あって、開口部がピストン冠面の周辺部にまで広がる略
長方形状に形成される構成とした。
【００１３】かかる構成によると、第２凹室の底面が、
燃料噴射弁の軸線方向における断面で円弧状であって、
然も、ピストン冠面の周辺部にまで広がる略長方形状に
形成されることで、シリンダ内の吸気によるタンブル流
が保持される。請求項５記載の発明では、吸気ポート内
に吸気行程でシリンダ内に形成されるタンブル流を強化
するタンブル流強化手段を備える構成とした。
燃料噴射弁の軸線方向における断面で円弧状であって、
然も、ピストン冠面の周辺部にまで広がる略長方形状に
形成されることで、シリンダ内の吸気によるタンブル流
が保持される。請求項５記載の発明では、吸気ポート内
に吸気行程でシリンダ内に形成されるタンブル流を強化
するタンブル流強化手段を備える構成とした。
【００１４】かかる構成によると、タンブル流強化手段
によってシリンダ内に吸気によって形成されるタンブル
流を積極的に強化する。請求項６記載の発明では、前記
タンブル流強化手段が、吸気ポートを部分的に開閉する
遮断弁であり、該遮断弁を閉じることで吸気に偏流を生
じさせ、吸気行程でシリンダ内に形成されるタンブル流
を強化する構成とした。
によってシリンダ内に吸気によって形成されるタンブル
流を積極的に強化する。請求項６記載の発明では、前記
タンブル流強化手段が、吸気ポートを部分的に開閉する
遮断弁であり、該遮断弁を閉じることで吸気に偏流を生
じさせ、吸気行程でシリンダ内に形成されるタンブル流
を強化する構成とした。
【００１５】かかる構成によると、吸気ポートの一部が
遮断弁によって遮蔽されることで、タンブル流を強化す
るように吸気の偏流が生じる。請求項７記載の発明で
は、前記第１凹室にリッチな混合気を配し、前記第２凹
室にリーンな混合気を配する構成とした。かかる構成に
よると、第１凹室にリッチな混合気が配される一方、こ
の第１凹室に隣接する第２凹室にリーンな混合気が配さ
れ、リッチ混合気が火花点火或いは圧縮自己着火によっ
て燃焼することで、隣接するリーンな混合気をリッチ混
合気の発熱で自己着火燃焼に至らしめることが可能であ
る。
遮断弁によって遮蔽されることで、タンブル流を強化す
るように吸気の偏流が生じる。請求項７記載の発明で
は、前記第１凹室にリッチな混合気を配し、前記第２凹
室にリーンな混合気を配する構成とした。かかる構成に
よると、第１凹室にリッチな混合気が配される一方、こ
の第１凹室に隣接する第２凹室にリーンな混合気が配さ
れ、リッチ混合気が火花点火或いは圧縮自己着火によっ
て燃焼することで、隣接するリーンな混合気をリッチ混
合気の発熱で自己着火燃焼に至らしめることが可能であ
る。
【００１６】請求項８記載の発明では、前記第１凹室に
配したリッチな混合気が上死点近傍において圧縮自己着
火に至る混合気であり、該第１凹室に配したリッチな混
合気の圧縮自己着火により、前記第２凹室に配したリー
ンな混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成とし
た。かかる構成によると、第１凹室に配したリッチな混
合気が圧縮自己着火に至ると、その発熱によって隣接す
る第２凹室に配したリーンな混合気が圧縮自己着火燃焼
に至る。
配したリッチな混合気が上死点近傍において圧縮自己着
火に至る混合気であり、該第１凹室に配したリッチな混
合気の圧縮自己着火により、前記第２凹室に配したリー
ンな混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成とし
た。かかる構成によると、第１凹室に配したリッチな混
合気が圧縮自己着火に至ると、その発熱によって隣接す
る第２凹室に配したリーンな混合気が圧縮自己着火燃焼
に至る。
【００１７】請求項９記載の発明では、前記第１凹室に
配したリッチな混合気を点火プラグの火花点火によって
着火させることにより、前記第２凹室に配したリーンな
混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成とした。か
かる構成によると、第１凹室に配したリッチな混合気が
点火プラグによって火花点火されると、その発熱によっ
て隣接する第２凹室に配したリーンな混合気が圧縮自己
着火燃焼に至る。
配したリッチな混合気を点火プラグの火花点火によって
着火させることにより、前記第２凹室に配したリーンな
混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成とした。か
かる構成によると、第１凹室に配したリッチな混合気が
点火プラグによって火花点火されると、その発熱によっ
て隣接する第２凹室に配したリーンな混合気が圧縮自己
着火燃焼に至る。
【００１８】請求項１０記載の発明では、圧縮行程中に
前記燃料噴射弁から燃料を噴射させることにより、前記
第１凹室にリッチな混合気を配し、前記第２凹室にリー
ンな混合気を配する構成とした。かかる構成によると、
圧縮行程中に燃料を噴射することで、燃料噴霧が第１凹
室の底面に衝突拡散し、第１凹室にはリッチな混合気が
溜まり、また、隣接する第２凹室にリーンな混合気が形
成される。
前記燃料噴射弁から燃料を噴射させることにより、前記
第１凹室にリッチな混合気を配し、前記第２凹室にリー
ンな混合気を配する構成とした。かかる構成によると、
圧縮行程中に燃料を噴射することで、燃料噴霧が第１凹
室の底面に衝突拡散し、第１凹室にはリッチな混合気が
溜まり、また、隣接する第２凹室にリーンな混合気が形
成される。
【００１９】請求項１１記載の発明では、同一サイクル
内において、圧縮行程後半から上死点近傍における燃料
噴射と、該噴射時期よりも前の燃料噴射との少なくとも
２回に分けて燃料を噴射させることで、前記第１凹室に
リッチな混合気を配し、前記第２凹室にリーンな混合気
を配する構成とした。かかる構成によると、圧縮行程後
半から上死点近傍において噴射される燃料は、第１凹室
内の留まってリッチ混合気を形成する一方、該圧縮行程
後半から上死点近傍における噴射時期よりも前の時期に
おいて噴射された燃料は、拡散によって第２凹室にリー
ン混合気を形成する。
内において、圧縮行程後半から上死点近傍における燃料
噴射と、該噴射時期よりも前の燃料噴射との少なくとも
２回に分けて燃料を噴射させることで、前記第１凹室に
リッチな混合気を配し、前記第２凹室にリーンな混合気
を配する構成とした。かかる構成によると、圧縮行程後
半から上死点近傍において噴射される燃料は、第１凹室
内の留まってリッチ混合気を形成する一方、該圧縮行程
後半から上死点近傍における噴射時期よりも前の時期に
おいて噴射された燃料は、拡散によって第２凹室にリー
ン混合気を形成する。
【００２０】
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、第１凹室
と第２凹室とに異なる濃度（空燃比）の混合気を配し、
混合気を安定的に成層化することが可能で、リッチな混
合気場からの燃焼により隣接するリーンな混合気を圧縮
自己着火させる構成において、リッチな混合気を必要最
小限だけ生成させて着火させることができ、大部分の燃
料の燃焼を遅らせることができるようになるという効果
がある。
と第２凹室とに異なる濃度（空燃比）の混合気を配し、
混合気を安定的に成層化することが可能で、リッチな混
合気場からの燃焼により隣接するリーンな混合気を圧縮
自己着火させる構成において、リッチな混合気を必要最
小限だけ生成させて着火させることができ、大部分の燃
料の燃焼を遅らせることができるようになるという効果
がある。
【００２１】請求項２，３記載の発明によると、第１凹
室を局所的な混合気形成場として、濃度の異なる混合気
を確実に成層化することができるという効果がある。請
求項４記載の発明によると、第２凹室により吸気による
タンブル流が保持され、第２凹室に生成される混合気を
均一化することができ、燃焼安定性を向上させることが
できるという効果がある。
室を局所的な混合気形成場として、濃度の異なる混合気
を確実に成層化することができるという効果がある。請
求項４記載の発明によると、第２凹室により吸気による
タンブル流が保持され、第２凹室に生成される混合気を
均一化することができ、燃焼安定性を向上させることが
できるという効果がある。
【００２２】請求項５，６記載の発明によると、吸気に
より生成されるタンブル流を強化することで、第２凹室
に生成される混合気を均一化することができ、燃焼安定
性を向上させることができるという効果がある。請求項
７記載の発明によると、第１凹室に安定的に配される局
所的なリッチ混合気の燃焼により、第２凹室に配される
リーンな混合気を圧縮自己着火させることができ、必要
最小限のリッチ混合気の燃焼で、大部分の燃料を圧縮自
己着火燃焼に至らしめることが可能となり、大部分の燃
料の燃焼が遅れることで圧縮自己着火燃焼領域を高負荷
側に拡大することができるようになるという効果があ
る。
より生成されるタンブル流を強化することで、第２凹室
に生成される混合気を均一化することができ、燃焼安定
性を向上させることができるという効果がある。請求項
７記載の発明によると、第１凹室に安定的に配される局
所的なリッチ混合気の燃焼により、第２凹室に配される
リーンな混合気を圧縮自己着火させることができ、必要
最小限のリッチ混合気の燃焼で、大部分の燃料を圧縮自
己着火燃焼に至らしめることが可能となり、大部分の燃
料の燃焼が遅れることで圧縮自己着火燃焼領域を高負荷
側に拡大することができるようになるという効果があ
る。
【００２３】請求項８記載の発明によると、第１凹室に
配されるリッチな混合気の圧縮自己着火燃焼により隣接
する第２凹室に配されるリーンな混合気を圧縮自己着火
燃焼に至らしめるので、大部分の燃焼を上死点付近もし
くはそれ以降に発生させ、圧力上昇率を抑制することが
でき、圧縮自己着火燃焼領域を高負荷側に拡大すること
ができるようになるという効果がある。
配されるリッチな混合気の圧縮自己着火燃焼により隣接
する第２凹室に配されるリーンな混合気を圧縮自己着火
燃焼に至らしめるので、大部分の燃焼を上死点付近もし
くはそれ以降に発生させ、圧力上昇率を抑制することが
でき、圧縮自己着火燃焼領域を高負荷側に拡大すること
ができるようになるという効果がある。
【００２４】請求項９記載の発明によると、第１凹室に
配されるリッチな混合気の火花点火燃焼により隣接する
第２凹室に配されるリーンな混合気を圧縮自己着火燃焼
に至らしめるので、大部分の燃焼を上死点付近もしくは
それ以降に発生させ、圧力上昇率を抑制することがで
き、圧縮自己着火燃焼領域を高負荷側に拡大することが
できると共に、第１凹室に配されるリッチな混合気を火
花点火燃焼させるので、自己着火時期を、圧力上昇率を
抑制できかつ燃焼安定度を確保できる範囲内に制御する
ことができるという効果がある。
配されるリッチな混合気の火花点火燃焼により隣接する
第２凹室に配されるリーンな混合気を圧縮自己着火燃焼
に至らしめるので、大部分の燃焼を上死点付近もしくは
それ以降に発生させ、圧力上昇率を抑制することがで
き、圧縮自己着火燃焼領域を高負荷側に拡大することが
できると共に、第１凹室に配されるリッチな混合気を火
花点火燃焼させるので、自己着火時期を、圧力上昇率を
抑制できかつ燃焼安定度を確保できる範囲内に制御する
ことができるという効果がある。
【００２５】請求項１０記載の発明によると、圧縮行程
中の噴射によって、第１凹室にリッチな混合気を配し、
第２凹室にリーンな混合気を配することが容易に行える
という効果がある。請求項１１記載の発明によると、同
一サイクル内で２回以上に分けて燃料を噴射する構成と
し、かつ、圧縮行程後半から上死点近傍において２回目
以降の燃料噴射を行わせることで、第１凹室に安定的に
リッチ混合気を形成することができるという効果があ
る。
中の噴射によって、第１凹室にリッチな混合気を配し、
第２凹室にリーンな混合気を配することが容易に行える
という効果がある。請求項１１記載の発明によると、同
一サイクル内で２回以上に分けて燃料を噴射する構成と
し、かつ、圧縮行程後半から上死点近傍において２回目
以降の燃料噴射を行わせることで、第１凹室に安定的に
リッチ混合気を形成することができるという効果があ
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、本発明が適用される筒内直
接噴射式のガソリン機関を示す。この図１において、機
関１の燃焼室２は、シリンダ３，ピストン４，シリンダ
ヘッド５によって形成される。
基づいて説明する。図１は、本発明が適用される筒内直
接噴射式のガソリン機関を示す。この図１において、機
関１の燃焼室２は、シリンダ３，ピストン４，シリンダ
ヘッド５によって形成される。
【００２７】前記燃焼室２に連通する吸気ポート６には
吸気バルブ７が介装され、同じく燃焼室２に連通する排
気ポート８には排気バルブ９が介装される。前記シリン
ダヘッド５はペントルーフ型に形成され、前記吸気バル
ブ７及び排気バルブ９はV型に配置される。前記吸気ポ
ート６側のシリンダ壁には、ピストン冠面４ａに向けて
燃料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられ、該燃料噴射
弁１０近傍のシリンダヘッド５には、燃料噴射弁１０直
下の混合気を火花点火すべく点火プラグ１１が設けられ
る。
吸気バルブ７が介装され、同じく燃焼室２に連通する排
気ポート８には排気バルブ９が介装される。前記シリン
ダヘッド５はペントルーフ型に形成され、前記吸気バル
ブ７及び排気バルブ９はV型に配置される。前記吸気ポ
ート６側のシリンダ壁には、ピストン冠面４ａに向けて
燃料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられ、該燃料噴射
弁１０近傍のシリンダヘッド５には、燃料噴射弁１０直
下の混合気を火花点火すべく点火プラグ１１が設けられ
る。
【００２８】前記ピストン４の冠面には、第１凹室４１
及び第２凹室４２が形成される。前記第１凹室４１は、
ピストン冠面の燃料噴射弁１０側の端部に形成されるも
のであり、開口部を燃料噴射弁１０の軸方向に短い楕円
形とすると共に、底面が中心ほど深くなるように形成さ
れる。尚、前記第１凹室４１の開口面積は、点火プラグ
１１近傍に局所的な混合気場を形成すべく、第２凹室４
２の開口面積に比べて大幅に小さく形成される。
及び第２凹室４２が形成される。前記第１凹室４１は、
ピストン冠面の燃料噴射弁１０側の端部に形成されるも
のであり、開口部を燃料噴射弁１０の軸方向に短い楕円
形とすると共に、底面が中心ほど深くなるように形成さ
れる。尚、前記第１凹室４１の開口面積は、点火プラグ
１１近傍に局所的な混合気場を形成すべく、第２凹室４
２の開口面積に比べて大幅に小さく形成される。
【００２９】また、第２凹室４２は、前記第１凹室４１
に対して燃料噴射弁１０の軸線方向に隣接して形成され
るものであり、燃料噴射弁１０に近い側から第１凹室４
１，第２凹室４２の順で並んで形成される。前記第２凹
室４２の開口部は、燃料噴射弁１０の軸線方向に沿って
延びる一対の辺とこれらの辺に直交する一対の辺からな
る長方形状であって、ピストン冠面の周辺部にまで広が
るように形成される。そして、前記長方形状の開口部の
燃料噴射弁１０側の１辺に、前記第１凹室４１の楕円形
状の開口部が接するようにして、第１凹室４１と第２凹
室４２とが隣接する。
に対して燃料噴射弁１０の軸線方向に隣接して形成され
るものであり、燃料噴射弁１０に近い側から第１凹室４
１，第２凹室４２の順で並んで形成される。前記第２凹
室４２の開口部は、燃料噴射弁１０の軸線方向に沿って
延びる一対の辺とこれらの辺に直交する一対の辺からな
る長方形状であって、ピストン冠面の周辺部にまで広が
るように形成される。そして、前記長方形状の開口部の
燃料噴射弁１０側の１辺に、前記第１凹室４１の楕円形
状の開口部が接するようにして、第１凹室４１と第２凹
室４２とが隣接する。
【００３０】また、前記第２凹室４２の底面は、燃料噴
射弁１０の軸線方向の断面で円弧状になるように形成さ
れ、最大深さは、前記第１凹室４１よりも深くなるよう
に形成される。前記燃料噴射弁１０による噴射量・噴射
時期及び点火プラグ１１による点火時期を制御するエン
ジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）２０
は、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とのいずれの燃焼
方式で運転を行うかを運転条件に応じて判定する燃焼パ
ターン判定部２１、火花点火燃焼時に前記燃料噴射弁１
０及び点火プラグ１１を制御する火花点火燃焼制御部２
２、圧縮自己着火燃焼時に前記燃料噴射弁１０及び点火
プラグ１１を制御する自己着火燃焼制御部２３によって
構成される。
射弁１０の軸線方向の断面で円弧状になるように形成さ
れ、最大深さは、前記第１凹室４１よりも深くなるよう
に形成される。前記燃料噴射弁１０による噴射量・噴射
時期及び点火プラグ１１による点火時期を制御するエン
ジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）２０
は、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼とのいずれの燃焼
方式で運転を行うかを運転条件に応じて判定する燃焼パ
ターン判定部２１、火花点火燃焼時に前記燃料噴射弁１
０及び点火プラグ１１を制御する火花点火燃焼制御部２
２、圧縮自己着火燃焼時に前記燃料噴射弁１０及び点火
プラグ１１を制御する自己着火燃焼制御部２３によって
構成される。
【００３１】前記燃焼パターン判定部２１は、図２に示
すように、機関の負荷と回転数Ｎ（rpm）に基づいて燃
焼方式を判別する構成であり、低中負荷・低中回転領域
を圧縮自己着火燃焼領域として判定し、それ以外の高負
荷・高回転領域を火花点火燃焼領域と判定する。尚、前
記燃焼パターン判定部２１，火花点火燃焼制御部２２及
び自己着火燃焼制御部２３は、ハードワイヤードの論理
回路で構成することが可能であるが、本実施形態では、
マイクロコンピュータのプログラムとして実現される。
すように、機関の負荷と回転数Ｎ（rpm）に基づいて燃
焼方式を判別する構成であり、低中負荷・低中回転領域
を圧縮自己着火燃焼領域として判定し、それ以外の高負
荷・高回転領域を火花点火燃焼領域と判定する。尚、前
記燃焼パターン判定部２１，火花点火燃焼制御部２２及
び自己着火燃焼制御部２３は、ハードワイヤードの論理
回路で構成することが可能であるが、本実施形態では、
マイクロコンピュータのプログラムとして実現される。
【００３２】図３のフローチャートは、前記ＥＣＵ２０
による燃料噴射制御の様子を示すものであり、ステップ
Ｓ１０１では、機関１の負荷及び回転数を読み込む。ス
テップＳ１０２では、図２に示す圧縮自己着火燃焼領域
内の低負荷領域であるか否かを判別する。そして、圧縮
自己着火燃焼領域内の低負荷領域であるときには、ステ
ップＳ１０３へ進み、圧縮行程前半から後半で燃料噴射
を行わせ、この１回目の燃料噴射によって、第２凹室４
２に高成層度のストイキ（理論空燃比）よりもリーンな
混合気５１を生成する。
による燃料噴射制御の様子を示すものであり、ステップ
Ｓ１０１では、機関１の負荷及び回転数を読み込む。ス
テップＳ１０２では、図２に示す圧縮自己着火燃焼領域
内の低負荷領域であるか否かを判別する。そして、圧縮
自己着火燃焼領域内の低負荷領域であるときには、ステ
ップＳ１０３へ進み、圧縮行程前半から後半で燃料噴射
を行わせ、この１回目の燃料噴射によって、第２凹室４
２に高成層度のストイキ（理論空燃比）よりもリーンな
混合気５１を生成する。
【００３３】次いで、ステップＳ１０４へ進み、圧縮行
程後半から上死点近傍において、１度目よりも低流量で
燃料噴射を行わせ、この２回目の燃料噴射によって前記
第１凹室４１にストイキ（理論空燃比）付近のリッチな
混合気５２を形成する。そして、第１凹室４１に配され
るリッチ混合気５２を、点火プラグ１１による火花着火
により上死点後に燃焼させ、該燃焼による発熱で、隣接
する第２凹室４２に配されるリーン混合気５１を圧縮自
己着火燃焼に至らしめる。
程後半から上死点近傍において、１度目よりも低流量で
燃料噴射を行わせ、この２回目の燃料噴射によって前記
第１凹室４１にストイキ（理論空燃比）付近のリッチな
混合気５２を形成する。そして、第１凹室４１に配され
るリッチ混合気５２を、点火プラグ１１による火花着火
により上死点後に燃焼させ、該燃焼による発熱で、隣接
する第２凹室４２に配されるリーン混合気５１を圧縮自
己着火燃焼に至らしめる。
【００３４】一方、ステップＳ１０２で圧縮自己着火燃
焼領域内の低負荷領域ではないと判別されたときには、
ステップＳ１０５へ進み、圧縮自己着火燃焼領域内の中
負荷領域であるか否かを判別する。そして、圧縮自己着
火燃焼領域内の中負荷領域であるときには、ステップＳ
１０６へ進む。
焼領域内の低負荷領域ではないと判別されたときには、
ステップＳ１０５へ進み、圧縮自己着火燃焼領域内の中
負荷領域であるか否かを判別する。そして、圧縮自己着
火燃焼領域内の中負荷領域であるときには、ステップＳ
１０６へ進む。
【００３５】ステップＳ１０６では、吸気行程で燃料噴
射を行わせ、この１回目の燃料噴射によって、第２凹室
４２に高成層度のストイキ（理論空燃比）よりもリーン
な混合気５１を生成する。次いで、ステップＳ１０７へ
進み、圧縮行程後半から上死点近傍において、１度目よ
りも低流量で燃料噴射を行わせ、この２回目の燃料噴射
によって前記第１凹室４１にストイキ（理論空燃比）付
近のリッチな混合気５２を形成する。
射を行わせ、この１回目の燃料噴射によって、第２凹室
４２に高成層度のストイキ（理論空燃比）よりもリーン
な混合気５１を生成する。次いで、ステップＳ１０７へ
進み、圧縮行程後半から上死点近傍において、１度目よ
りも低流量で燃料噴射を行わせ、この２回目の燃料噴射
によって前記第１凹室４１にストイキ（理論空燃比）付
近のリッチな混合気５２を形成する。
【００３６】そして、第１凹室４１に配されるリッチ混
合気５２を点火プラグ１１による火花着火により上死点
後に燃焼させ、該燃焼による発熱で、隣接する第２凹室
４２に配されるリーン混合気５１を圧縮自己着火燃焼に
至らしめる。また、ステップＳ１０５で中負荷領域でな
いと判別されたときには、火花点火燃焼領域に該当する
高負荷領域であり、このときには、ステップＳ１０８へ
進み、吸気行程中に前記燃料噴射弁１０から必要燃料量
を１度に全量噴射することで、燃焼室内に均一の混合気
を形成する。
合気５２を点火プラグ１１による火花着火により上死点
後に燃焼させ、該燃焼による発熱で、隣接する第２凹室
４２に配されるリーン混合気５１を圧縮自己着火燃焼に
至らしめる。また、ステップＳ１０５で中負荷領域でな
いと判別されたときには、火花点火燃焼領域に該当する
高負荷領域であり、このときには、ステップＳ１０８へ
進み、吸気行程中に前記燃料噴射弁１０から必要燃料量
を１度に全量噴射することで、燃焼室内に均一の混合気
を形成する。
【００３７】そして、点火プラグ１１の火花点火により
前記均一な混合気を着火燃焼させる。上記のように、圧
縮自己着火燃焼領域では、ストイキ近傍のリッチ混合気
５２を火花点火によって上死点後に燃焼させることによ
り、該混合気５２の発熱によってリーン混合気５１を圧
縮自己着火燃焼に至らしめる構成であれば、大部分の燃
焼が上死点よりも後の期間に発生することになる。
前記均一な混合気を着火燃焼させる。上記のように、圧
縮自己着火燃焼領域では、ストイキ近傍のリッチ混合気
５２を火花点火によって上死点後に燃焼させることによ
り、該混合気５２の発熱によってリーン混合気５１を圧
縮自己着火燃焼に至らしめる構成であれば、大部分の燃
焼が上死点よりも後の期間に発生することになる。
【００３８】即ち、均一混合気場で圧縮自己着火燃焼さ
せる場合には、上死点付近で圧力及び温度の条件が整っ
たときに一斉に自己着火することになり、着火時期を遅
らせることができないが、上記のように、リッチ混合気
５２の燃焼による発熱で、リーン混合気５１を圧縮自己
着火燃焼に至らしめる構成であれば、上死点から自己着
火の時期を遅らせることができ、大部分の燃焼が上死点
より後の期間に生じることになる。
せる場合には、上死点付近で圧力及び温度の条件が整っ
たときに一斉に自己着火することになり、着火時期を遅
らせることができないが、上記のように、リッチ混合気
５２の燃焼による発熱で、リーン混合気５１を圧縮自己
着火燃焼に至らしめる構成であれば、上死点から自己着
火の時期を遅らせることができ、大部分の燃焼が上死点
より後の期間に生じることになる。
【００３９】上記のように、大部分の燃焼を上死点より
後の期間に生じさせることができれば、ノッキングの原
因となるシリンダ内の圧力上昇率が抑制され（図４参
照）、圧縮自己着火領域を燃料量の要求が増える高負荷
側に拡大することができる。また、圧縮自己着火時期を
左右するシリンダ内温度は、シリンダ内の残留ガスに影
響を受け、１度自己着火時期が進角すると、図４に示す
ように熱発生が多くなる分シリンダ内温度が上昇し、着
火時期がより進角する傾向を示し、また、自己着火時期
が遅くなるほど燃焼安定度が低下する。
後の期間に生じさせることができれば、ノッキングの原
因となるシリンダ内の圧力上昇率が抑制され（図４参
照）、圧縮自己着火領域を燃料量の要求が増える高負荷
側に拡大することができる。また、圧縮自己着火時期を
左右するシリンダ内温度は、シリンダ内の残留ガスに影
響を受け、１度自己着火時期が進角すると、図４に示す
ように熱発生が多くなる分シリンダ内温度が上昇し、着
火時期がより進角する傾向を示し、また、自己着火時期
が遅くなるほど燃焼安定度が低下する。
【００４０】しかし、上記のように、ストイキ近傍のリ
ッチ混合気５２を火花点火によって燃焼させることによ
り、リーン混合気５１を圧縮自己着火燃焼に至らしめる
構成であれば、自己着火時期を、火花点火時期を介して
制御でき、図５に示すように、ノッキング限界内でかつ
燃焼安定度を確保できる狭い範囲内に、自己着火時期を
制御することが可能となる。
ッチ混合気５２を火花点火によって燃焼させることによ
り、リーン混合気５１を圧縮自己着火燃焼に至らしめる
構成であれば、自己着火時期を、火花点火時期を介して
制御でき、図５に示すように、ノッキング限界内でかつ
燃焼安定度を確保できる狭い範囲内に、自己着火時期を
制御することが可能となる。
【００４１】また、ピストン冠面の燃料噴射弁１０に近
い位置に第１凹室４１を設け、該第１凹室４１に隣接さ
せて第２凹室４２を設ける構成としたことで、リッチ混
合気５２を第１凹室４１に配して留めておき、リーン混
合気５１を隣接する第２凹室４２に配する、混合気の成
層化が容易に行え、リーン混合気５１を圧縮自己着火燃
焼に至らしめるのに充分な発熱をする最低限の燃料を第
１凹室４１に供給すれば良く、圧力上昇率を確実に抑制
することができる。
い位置に第１凹室４１を設け、該第１凹室４１に隣接さ
せて第２凹室４２を設ける構成としたことで、リッチ混
合気５２を第１凹室４１に配して留めておき、リーン混
合気５１を隣接する第２凹室４２に配する、混合気の成
層化が容易に行え、リーン混合気５１を圧縮自己着火燃
焼に至らしめるのに充分な発熱をする最低限の燃料を第
１凹室４１に供給すれば良く、圧力上昇率を確実に抑制
することができる。
【００４２】尚、上記実施形態では、前記第１凹室４１
に配されるストイキ（理論空燃比）付近のリッチ混合気
５２に火花点火する構成としたが、前記第１凹室４１に
配されるリッチ混合気５２を圧縮自己着火燃焼させ、該
燃焼による発熱で第２凹室４２に配されるリーン混合気
５１を圧縮自己着火燃焼に至らしめるよう構成すること
もできる。
に配されるストイキ（理論空燃比）付近のリッチ混合気
５２に火花点火する構成としたが、前記第１凹室４１に
配されるリッチ混合気５２を圧縮自己着火燃焼させ、該
燃焼による発熱で第２凹室４２に配されるリーン混合気
５１を圧縮自己着火燃焼に至らしめるよう構成すること
もできる。
【００４３】上記の場合も、燃焼室２内の均一な混合気
を一斉に圧縮自己着火燃焼させる場合に比べて、大部分
の燃焼を遅らせることができ、これによって、圧力上昇
率を抑制することが可能となるが、前記第１凹室４１に
配されるリッチ混合気５２を火花点火させる構成であれ
ば、より自己着火時期を遅らせることが可能で、かつ、
リーン混合気５１の自己着火時期を制御することが可能
であるので、より安定した自己着火燃焼を行わせること
ができる。
を一斉に圧縮自己着火燃焼させる場合に比べて、大部分
の燃焼を遅らせることができ、これによって、圧力上昇
率を抑制することが可能となるが、前記第１凹室４１に
配されるリッチ混合気５２を火花点火させる構成であれ
ば、より自己着火時期を遅らせることが可能で、かつ、
リーン混合気５１の自己着火時期を制御することが可能
であるので、より安定した自己着火燃焼を行わせること
ができる。
【００４４】ところで、上記実施形態では、第１凹室４
１にストイキ（理論空燃比）付近のリッチな混合気５２
に配し、第２凹室４２にストイキよりもリーンな混合気
５１を配するために、同一サイクル内で２回に分けて燃
料を噴射させる構成としたが、圧縮行程中の１回の噴射
のみによって、混合気５１，５２の生成を行わせること
も可能である。
１にストイキ（理論空燃比）付近のリッチな混合気５２
に配し、第２凹室４２にストイキよりもリーンな混合気
５１を配するために、同一サイクル内で２回に分けて燃
料を噴射させる構成としたが、圧縮行程中の１回の噴射
のみによって、混合気５１，５２の生成を行わせること
も可能である。
【００４５】即ち、圧縮行程中に燃料を噴射すれば、燃
料噴霧が第１凹室４１の底面に衝突して拡散し、第１凹
室４１にリッチ混合気５２が溜まる一方、隣接する第２
凹室４２側にはリーン混合気５１が生成される。但し、
２回に分けて燃料を噴射させる構成とした方が、高成層
度の混合気形成が安定して行え、更に、２回の噴射それ
ぞれの噴霧角を第１，２凹室のいずれに燃料を供給する
かによって異ならせることで、より高成層度な混合気形
成が可能となる。
料噴霧が第１凹室４１の底面に衝突して拡散し、第１凹
室４１にリッチ混合気５２が溜まる一方、隣接する第２
凹室４２側にはリーン混合気５１が生成される。但し、
２回に分けて燃料を噴射させる構成とした方が、高成層
度の混合気形成が安定して行え、更に、２回の噴射それ
ぞれの噴霧角を第１，２凹室のいずれに燃料を供給する
かによって異ならせることで、より高成層度な混合気形
成が可能となる。
【００４６】また、図６に示すように、吸気行程でシリ
ンダ内に生成されるタンブル流（図１中の矢印Ａ）を強
化することで、第２凹室４２に生成されるリーン混合気
５１が均一化して、かつ、第２凹室４２に配する燃料の
拡散を抑制でき、リーン混合気５１の燃焼安定度を向上
させることができる。そこで、本実施形態では、吸気ポ
ート６をストレートポートとし、吸気行程中に燃焼室２
内でタンブル流を発生し易い形状としてある。
ンダ内に生成されるタンブル流（図１中の矢印Ａ）を強
化することで、第２凹室４２に生成されるリーン混合気
５１が均一化して、かつ、第２凹室４２に配する燃料の
拡散を抑制でき、リーン混合気５１の燃焼安定度を向上
させることができる。そこで、本実施形態では、吸気ポ
ート６をストレートポートとし、吸気行程中に燃焼室２
内でタンブル流を発生し易い形状としてある。
【００４７】また、第２凹室４２の開口部を、ピストン
冠面の周辺まで広がる長方形状の開口とし、かつ、底面
をタンブル流に沿うような円弧状に形成したことで、燃
焼室２内のタンブル流が保持されるようにしてある。更
に、吸気ポート６のシリンダ壁に近い側の略半分を遮蔽
する遮蔽弁６１を介装し、該遮蔽弁６１を閉弁させるこ
とで、タンブル流を強化するような吸気の偏流を生じさ
せるようにしてある。
冠面の周辺まで広がる長方形状の開口とし、かつ、底面
をタンブル流に沿うような円弧状に形成したことで、燃
焼室２内のタンブル流が保持されるようにしてある。更
に、吸気ポート６のシリンダ壁に近い側の略半分を遮蔽
する遮蔽弁６１を介装し、該遮蔽弁６１を閉弁させるこ
とで、タンブル流を強化するような吸気の偏流を生じさ
せるようにしてある。
【００４８】上記の遮蔽弁６１のようにタンブル流を積
極的に強化するタンブル流強化手段を吸気ポート６に設
ければ、第２凹室４２に生成されるリーン混合気５１の
均一化を進め、また、第２凹室４２に配する燃料の拡散
をより確実に抑制でき、自己着火燃焼の安定度をより向
上させることができる。尚、上記各実施形態では、シリ
ンダヘッド５の形状をペントルーフとしたが、例えばフ
ラットな形状としても良く、シリンダヘッド５の形状を
限定するものではない。
極的に強化するタンブル流強化手段を吸気ポート６に設
ければ、第２凹室４２に生成されるリーン混合気５１の
均一化を進め、また、第２凹室４２に配する燃料の拡散
をより確実に抑制でき、自己着火燃焼の安定度をより向
上させることができる。尚、上記各実施形態では、シリ
ンダヘッド５の形状をペントルーフとしたが、例えばフ
ラットな形状としても良く、シリンダヘッド５の形状を
限定するものではない。
【図１】実施形態における内燃機関の構成図。
【図２】実施形態における自己着火燃焼領域と火花点火
燃焼領域とを示す図。
燃焼領域とを示す図。
【図３】実施形態における燃料噴射制御の様子を示すフ
ローチャート。
ローチャート。
【図４】圧縮自己着火時期と圧力及び発生熱量との相関
を示す線図。
を示す線図。
【図５】圧縮自己着火時期とノック強度及び燃焼安定度
との相関を示す線図。
との相関を示す線図。
【図６】タンブル流の強度と燃焼安定度との相関を示す
線図。
線図。
１…内燃機関 ２…燃焼室 ３…シリンダ ４…ピストン ４ａ…冠面 ５…シリンダヘッド ６…吸気ポート ７…吸気バルブ ８…排気ポート ９…排気バルブ １０…燃料噴射弁 １１…点火プラグ ２０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ） ２１…燃焼パターン判定部 ２２…火花点火燃焼制御部 ２３…自己着火燃焼制御部 ４１…第１凹室 ４２…第２凹室 ５１…リーン混合気 ５２…リッチ混合気 ６１…遮蔽弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/02 ３５１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３５１ ３８０ ３８０Ｇ 41/38 41/38 Ｂ 41/40 41/40 Ｄ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｃ Ｂ
Claims (11)
- 【請求項１】燃焼室の周辺部に燃料噴射弁を備える一
方、 ピストン冠面の前記燃料噴射弁側の端部に第１凹室を形
成すると共に、 該第１凹室に対して前記燃料噴射弁の軸線方向に隣接す
る第２凹室を形成したことを特徴とする筒内直接噴射式
内燃機関。 - 【請求項２】前記第１凹室のピストン冠面における開口
面積が、前記第２凹室の開口面積よりも小さいことを特
徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式内燃機関。 - 【請求項３】前記第１凹室の深さが、前記第２凹室の深
さよりも浅いことを特徴とする請求項１又は２記載の筒
内直接噴射式内燃機関。 - 【請求項４】前記第２凹室が、燃料噴射弁の軸線方向に
おける断面で円弧状であって、開口部がピストン冠面の
周辺部にまで広がる略長方形状に形成されることを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の筒内直接噴
射式内燃機関。 - 【請求項５】吸気ポート内に吸気行程でシリンダ内に形
成されるタンブル流を強化するタンブル流強化手段を備
えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記
載の筒内直接噴射式内燃機関。 - 【請求項６】前記タンブル流強化手段が、吸気ポートを
部分的に開閉する遮断弁であり、該遮断弁を閉じること
で吸気に偏流を生じさせ、吸気行程でシリンダ内に形成
されるタンブル流を強化することを特徴とする請求項５
記載の筒内直接噴射式内燃機関。 - 【請求項７】前記第１凹室にリッチな混合気を配し、前
記第２凹室にリーンな混合気を配することを特徴とする
請求項１〜６のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式内
燃機関。 - 【請求項８】前記第１凹室に配したリッチな混合気が上
死点近傍において圧縮自己着火に至る混合気であり、該
第１凹室に配したリッチな混合気の圧縮自己着火によ
り、前記第２凹室に配したリーンな混合気を圧縮自己着
火燃焼に至らしめることを特徴とする請求項７記載の筒
内直接噴射式内燃機関。 - 【請求項９】前記第１凹室に配したリッチな混合気を点
火プラグの火花点火によって着火させることにより、前
記第２凹室に配したリーンな混合気を圧縮自己着火燃焼
に至らしめることを特徴とする請求項７記載の筒内直接
噴射式内燃機関。 - 【請求項１０】圧縮行程中に前記燃料噴射弁から燃料を
噴射させることにより、前記第１凹室にリッチな混合気
を配し、前記第２凹室にリーンな混合気を配することを
特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の筒内直
接噴射式内燃機関。 - 【請求項１１】同一サイクル内において、圧縮行程後半
から上死点近傍における燃料噴射と、該噴射時期よりも
前の燃料噴射との少なくとも２回に分けて燃料を噴射さ
せることで、前記第１凹室にリッチな混合気を配し、前
記第２凹室にリーンな混合気を配することことを特徴と
する請求項７〜９のいずれか１つに記載の筒内直接噴射
式内燃機関。
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