(57)【要約】【課題】着火性向上効果を高めることができるエンジンを提供する。【解決手段】本発明は、燃焼室内にラジカルを供給するエンジンにおいて、吸気ポート３０を開閉する吸気弁３１と、吸気弁３１のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置２００と、第１電極５１と、第１電極５１を覆う誘電体５３と、誘電体５３と対向する位置に配置される第２電極５２とを有し、第２電極５２と誘電体５３との間に形成される放電室５５が燃焼室１３に臨むように構成され、放電室内で非平衡プラズマ放電を発生させる放電部５０と、非平衡プラズマ放電によって放電室内にラジカルが生成するように放電部５０に電圧を印加する電圧印加手段６０と、排気上死点から吸気下死点へのピストン下降中に吸気弁３１が閉弁する吸気弁閉期間を有するようにバルブタイミング制御装置２００を制御して、放電室内のラジカルを燃焼室内に拡散させる制御手段７０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内にラジカルを供給するエンジンにおいて、
吸気ポートを開閉する吸気弁と、
前記吸気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置と、
第１電極と、第１電極を覆う誘電体と、誘電体と対向する位置に配置される第２電極とを有し、前記第２電極と前記誘電体との間に形成される放電室が燃焼室に臨むように構成され、前記放電室内で非平衡プラズマ放電を発生させる放電部と、
非平衡プラズマ放電によって前記放電室内にラジカルが生成するように前記放電部に電圧を印加する電圧印加手段と、
排気上死点から吸気下死点へのピストン下降中に前記吸気弁が閉弁する吸気弁閉期間を有するように前記バルブタイミング制御装置を制御して、前記放電室内のラジカルを燃焼室内に拡散させる制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記制御手段は、排気上死点から前記吸気弁閉期間が終了するまでに非平衡プラズマ放電が発生するように前記電圧印加手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記制御手段は、前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも前となるように前記バルブタイミング調整装置を制御し、前記吸気弁閉期間を設定する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記制御手段は、前記吸気弁の開弁時期が排気上死点よりも後となるように前記バルブタイミング調整装置を制御し、前記吸気弁閉期間を設定する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
【請求項５】
前記制御手段は、前記吸気弁の開弁時期を排気上死点よりも後に制御して第１吸気弁閉期間を設定するとともに、前記吸気弁の閉弁時期を吸気下死点よりも前に制御して第２吸気弁閉期間を設定し、第１吸気弁閉期間の終了するまでに非平衡プラズマ放電を発生させるとともに、第１吸気弁閉期間終了後であって第２吸気弁閉期間が終了するまでに非平衡プラズマ放電を発生させるように前記電圧印加手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
【請求項６】
前記エンジンに燃料を供給する燃料供給手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気弁が開弁する前に燃料を供給するように前記燃料供給手段を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
前記燃料供給手段は、燃焼室内に直接燃料を噴射するとともに、噴射された燃料が前記放電室を指向するように構成される、
ことを特徴とする請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記第２電極は、前記放電室と前記燃焼室とを隔てるように形成され、前記放電室と前記燃焼室とを連通する連通路を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のエンジン。
【請求項９】
前記連通路は、略円筒形状の前記第２電極の周方向に均等に複数配置される、
ことを特徴とする請求項８に記載のエンジン。
【請求項１０】
ピストン冠面が窪むように形成された凹部を有するピストンと、
燃焼室内に直接燃料を噴射するとともに、噴射された燃料が前記凹部に指向するように構成される燃料供給手段と、を備え、
前記第２電極は、前記連通路から流出するラジカルが前記凹部に指向するように構成され、
前記制御手段は、圧縮行程中に前記燃料供給手段によって燃料を噴射する、
ことを特徴とする請求項８に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記エンジンは、圧縮行程の圧縮作用によって混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火エンジンである、
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内にラジカルを供給するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、混合気をピストンの圧縮作用によって圧縮着火燃焼させる圧縮着火エンジンが広く知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、非平衡プラズマ放電する放電部を燃焼室の中央部に臨むように設け、この放電部において非平衡プラズマ放電してラジカルを生成する圧縮着火エンジンが開示されている。このラジカルは反応性の高い活性化学種であるので、混合気の着火性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００７−３０９１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のエンジンでは、シリンダヘッドに窪みを設けて放電部を形成するので、放電部において生成されたラジカルが燃焼室側に流出しにくく、ラジカルと燃焼室内の混合気とが混ざりにくい。そのため、ラジカルによる着火性向上効果が低減するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、着火性向上効果を高めることができるエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、燃焼室内にラジカルを供給するエンジンにおいて、吸気ポート（３０）を開閉する吸気弁（３１）と、吸気弁（３１）のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置（２００）と、第１電極（５１）と、第１電極（５１）を覆う誘電体（５３）と、誘電体（５３）と対向する位置に配置される第２電極（５２）とを有し、第２電極（５２）と誘電体（５３）との間に形成される放電室（５５）が燃焼室（１３）に臨むように構成され、放電室内で非平衡プラズマ放電を発生させる放電部（５０）と、非平衡プラズマ放電によって放電室内にラジカルが生成するように放電部（５０）に電圧を印加する電圧印加手段（６０）と、排気上死点から吸気下死点へのピストン下降中に吸気弁（３１）が閉弁する吸気弁閉期間を有するようにバルブタイミング制御装置（２００）を制御して、放電室内のラジカルを燃焼室内に拡散させる制御手段（７０）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、筒内圧の低下を利用して放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させることができる。これにより、ラジカルが混合気中に拡散するので、ラジカルによる着火性向上効果を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、圧縮着火エンジン１００の概略構成図である。
【００１１】
圧縮着火エンジン１００は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上側に配置されるシリンダヘッド２０とを備える。
【００１２】
シリンダブロック１０には、ピストン１１を収納するシリンダ１２が形成される。そして、ピストン１１の冠面と、シリンダ１２の壁面と、シリンダヘッド２０の下面とによって燃焼室１３を形成する。この燃焼室１３で混合気が燃焼すると、ピストン１１は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ１２を往復動する。
【００１３】
シリンダヘッド２０には、燃焼室１３に混合気を流す吸気ポート３０と、燃焼室１３からの排気を流す排気ポート４０とが形成される。
【００１４】
吸気ポート３０には、吸気弁３１が設けられる。吸気弁３１は、可変動弁装置２００の揺動カム２１０によって駆動され、ピストン１１の上下動に応じて吸気ポート３０を開閉する。可変動弁装置２００は、吸気弁３１のリフト量やバルブタイミング等のバルブ特性を変更する。また、吸気ポート３０には燃料噴射弁３２が設置されている。この燃料噴射弁３２は、排気行程や吸気行程中の所定時期に吸気ポート３０の燃焼室１３への開口部に向けて燃料を噴射する。
【００１５】
排気ポート４０には、排気弁４１が設けられる。排気弁４１は、カムシャフト４２に一体形成されたカム４３によって駆動され、ピストン１１の上下動に応じて排気ポート４０を開閉する。
【００１６】
図２及び図３を参照して、吸気弁３１のバルブ特性を変更する可変動弁装置２００について説明する。図２は、可変動弁装置２００の概略構成図である。また、図３は、可変動弁装置２００によって駆動される吸気弁３１のリフト量及び作動角の一例を示す図である。
【００１７】
図２に示すように、可変動弁装置２００は、揺動カム２１０と、揺動カム２１０を揺動させる揺動カム駆動機構２２０と、吸気弁３１のリフト量を連続的に変化させ得るリフト量可変機構２３０とを備える。
【００１８】
揺動カム２１０は、シリンダ列方向に延びる駆動軸２２１の外周に回転自在に嵌合する。圧縮着火エンジン１００は一つの気筒に対して２つの吸気弁３１を備えるので、一つの気筒に２つの揺動カム２１０とバルブリフタ２１１とが設けられる。２つの揺動カム２１０は、駆動軸２２１に対して回転自在に挿通された連結筒２２１Ａによって同一位相状態で結合され、互いに同期して同一に作動する。そのため、揺動カム駆動機構２２０は、１つの揺動カム２１０に対してのみ備えられる。
【００１９】
揺動カム駆動機構２２０の駆動軸２２１には、偏心カム２２２が圧入される。円形外周面を有する偏心カム２２２は、その外周面の中心が駆動軸２２１の軸心から所定量だけオフセットする。駆動軸２２１は、クランクシャフトの回転に連動して回転するため、偏心カム２２２は駆動軸２２１の軸心回りに偏心回転する。
【００２０】
偏心カム２２２の外周には、第１リンク２２３の基端側の環状部２２４が回転可能に嵌合している。第１リンク２２３の先端は、連結ピン２２５を介してロッカアーム２２６の一端と連結する。また、ロッカアーム２２６の他端は、連結ピン２２７を介して第２リンク２２８の上端と連結する。第２リンク２２８の下端は、連結ピン２２９を介して、吸気弁３１を駆動する揺動カム２１０と連結する。なお、ロッカアーム２２６の略中央部は、リフト量可変機構２３０の制御軸２３１に圧入された偏心カム部２３２に揺動自在に支持される。
【００２１】
駆動軸２２１がエンジン回転に同期して回転すると、偏心カム２２２が偏心回転し、これにより第１リンク２２３が上下方向に揺動する。第１リンク２２３の揺動によりロッカアーム２２６が偏心カム部２３２の軸周りに揺動し、第２リンク２２８が上下に揺動して、揺動カム２１０を駆動軸２２１の軸回りに所定の回転角度範囲で揺動運動させる。このように揺動カム２１０は互いに同期して同一に揺動することで、吸気弁３１が吸気ポート３０を開閉する。
【００２２】
可変動弁装置２００では、駆動軸２２１の一端がカムスプロケットに挿入されており、駆動軸２２１はカムスプロケットに対して相対回転するように構成されている。そのため、駆動軸２２１はカムスプロケットに対する位相を変更でき、クランクシャフトに対する駆動軸２２１の回転位相を変更できる。
【００２３】
また、リフト量可変機構２３０の制御軸２３１の一端には、ギア等を介してアクチュエータが設けられる。このアクチュエータによって制御軸２３１の回転位置を変化させることで、ロッカアーム２２６の揺動中心となる偏心カム部２３２の軸心が制御軸２３１の回転中心周りを旋回し、これに伴いロッカアーム２２６の支点が変位する。これにより、第１リンク２２３及び第２リンク２２８の姿勢が変化して、揺動カム２１０の揺動中心とロッカアーム２２６の回転中心との距離が変化し、揺動カム２１０の揺動特性が変化する。
【００２４】
上記した可変動弁装置２００では、制御軸２３１の角度及び駆動軸２２１のカムスプロケットに対する位相を変更することで、図３に示すように吸気弁３１のリフト量や作動角などのバルブ特性を連続的に変更することができる。
【００２５】
一方、吸気ポート３０と排気ポート４０との間であってシリンダヘッド２０の中心部には、図１に示すように、ラジカルを生成するための放電部５０が設置される。放電部５０は、中心電極５１と、円筒電極５２と、絶縁部５３と、主体金具５４とを備える。
【００２６】
放電部５０は、絶縁部５３の軸方向中央に設けられた主体金具５４によってシリンダヘッド２０に設置される。
【００２７】
中心電極５１は、棒状の導電体からなり、先端が主体金具５４から放電室５５側に突出するように延設される。中心電極５１は、誘電体からなる絶縁部５３によって覆われている。また、中心電極５１の後端には、後端側端子５１Ａが設けられる。
【００２８】
円筒電極５２は、円筒形状の導電体であって、絶縁部５３を取り囲みかつ中心電極５１に対向するように設けられる。この円筒電極５２は、シリンダヘッド２０を介して接地される。絶縁部５３と円筒電極５２との間には、燃焼室１３に臨む放電室５５が形成される。
【００２９】
放電部５０は、中心電極５１の後端側端子５１Ａを介して高電圧高周波発生器６０と接続する。高電圧高周波発生器６０は、エンジン運転状態に応じて交流電圧を後端側端子５１Ａに印加する。
【００３０】
高電圧高周波発生器６０から後端側端子５１Ａに交流電圧が印加されると、放電部５０の絶縁部５３と円筒電極５２との間で非平衡プラズマ放電し、放電室５５の内部にラジカルが生成される。ラジカルの生成量は、非平衡プラズマ放電の放電エネルギーが大きくなるほど増大する。非平衡プラズマ放電の放電エネルギーは、高電圧高周波発生器６０によって印加される交流電圧の電圧値、印加時間、交流周波数によって制御される。
【００３１】
圧縮着火エンジン１００は、高電圧高周波発生器６０や可変動弁装置２００を制御するため、コントローラ７０を備える。コントローラ７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースを有する。このコントローラ７０には、エンジン回転速度、エンジン負荷など、エンジン運転状態を検出する各種センサの出力が入力する。コントローラ７０は、これら出力に基づいて高電圧高周波発生器６０からの交流電圧の電圧値、印加時間、交流周波数を制御したり、可変動弁装置２００を制御して吸気弁３１のバルブ特性を変更したりする。
【００３２】
上記した圧縮着火エンジン１００では、圧縮着火燃焼時の着火性を向上させるためにラジカルを生成するが、放電室内にラジカルを生成するため、ラジカルと燃焼室内の混合気とが混ざりにくい。そのため、ラジカルによる着火性向上効果が低減する。そこで、圧縮着火エンジン１００では、吸気弁３１のバルブ特性と放電部５０でのラジカル生成時期とを調整して、ラジカルが混合気内に拡散するように制御（ラジカル拡散制御）することで、着火性向上効果を高める。
【００３３】
このラジカル拡散制御について、図４及び図５を参照して説明する。
【００３４】
図４は、エンジン回転速度と負荷とによって表わされる運転マップである。圧縮着火エンジン１００は、図４に示す運転マップに基づいて運転される。
【００３５】
エンジン運転状態が高回転速度側や高負荷側の領域Ｂにある場合には、圧縮着火燃焼時における着火性はそれほど問題にならないので、ラジカル拡散制御することなく通常制御を実施する。この通常制御では、排気上死点前のＩＶＯで開弁し、吸気下死点後のＩＶＣで閉弁するように吸気弁３１を制御するとともに、排気行程や吸気行程中の所定時期にラジカルを生成するように放電部５０を制御する。
【００３６】
これに対して、エンジン運転状態が低回転速度・低負荷の領域Ａにある場合には、ラジカル拡散制御を実施する。このように制御するのは、低回転速度・低負荷域では、圧縮行程において圧縮された混合気の温度が低下して着火性が悪化するからである。このラジカル拡散制御では、吸気弁３１のＩＶＣを吸気下死点よりも前に進角制御し、放電部５０でのラジカルの生成時期をＩＶＣよりも前に制御する。
【００３７】
図５は、ラジカル拡散制御の作用を示すタイミングチャートである。
【００３８】
図５（Ｂ）に示すように、ピストン１１が排気上死点に上昇する排気行程において燃焼室内の排気が排出される。そして、図５（Ａ）に示すように、排気行程後半においてピストン１１が排気上死点に到達するまでの間、放電部５０で非平衡プラズマ放電する。そのため、排気上死点までは、放電室内のラジカル量が増加する。
【００３９】
吸気弁３１は、排気上死点前に開弁して、吸気下死点よりも前に閉弁するように制御される。排気上死点前に吸気弁３１が開くと、図５（Ｂ）に示すように吸気ポート内に形成された混合気が燃焼室１３に導入される。吸気弁３１は吸気下死点前に閉弁するが、吸気弁閉弁後もピストン１１が下降するため、燃焼室内の圧力（筒内圧）は低下する。このように筒内圧が低下すると、図５（Ｄ）に示すように放電室５５のラジカルが燃焼室側に流出して、ラジカルが燃焼室１３の混合気中に拡散する。
【００４０】
ピストン１１が吸気下死点を経過して圧縮上死点に向かって上昇し始めると、図５（Ｅ）に示すようにラジカルを含む混合気が放電室内に流入する。そのため、図５（Ａ）に示すように、吸気下死点後しばらくすると放電室内における混合気量が増加する。そして、ピストン１１が圧縮上死点近傍に達すると、放電室内及び燃焼室内の混合気が圧縮着火燃焼する。
【００４１】
以上により、圧縮着火エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００４２】
圧縮着火エンジン１００では、吸気弁３１のＩＶＣを吸気下死点よりも前に進角制御して、このＩＶＣよりも前に放電部５０においてラジカルを生成するので、筒内圧の低下を利用して放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させることができる。これにより、ラジカルが混合気中に拡散するので、ラジカルによる着火性向上効果を高めることが可能となる。
【００４３】
圧縮着火エンジン１００では、着火性が悪化しやすい低回転速度・低負荷域において、ラジカル拡散制御を実行するので、エンジン運転状態によらず安定して圧縮着火燃焼させることが可能となる。
【００４４】
（第２実施形態）
第２実施形態の圧縮着火エンジン１００の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、領域Ａよりも低負荷側でのエンジン運転において一部相違する。つまり、エンジン運転状態が低負荷側にある場合に第２ラジカル拡散制御を実施するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００４５】
図６は、エンジン回転速度と負荷とによって表わされる運転マップである。圧縮着火エンジン１００は、図６に示す運転マップに基づいて運転される。
【００４６】
圧縮着火エンジン１００では、低回転速度・低負荷の領域Ａにおいてラジカル拡散制御（第１ラジカル拡散制御）を実施し、領域Ａよりも低負荷側の領域Ｃにおいて第２ラジカル拡散制御を実施する。この第２ラジカル拡散制御では、可変動弁装置２００によって、吸気弁３１のＩＶＯを排気上死点よりも後に遅角制御し、ＩＶＣを吸気下死点よりも前に進角制御する。そして、高電圧高周波発生器６０によって、ＩＶＯよりも前と、ＩＶＯ後であってＩＶＣの前とにおいて放電部５０で非平衡プラズマ放電して、ラジカルを生成させる。
【００４７】
第２ラジカル拡散制御の作用について、図７を参照して説明する
圧縮着火エンジン１００では、図７（Ａ）に示すように、排気上死点前の排気行程後半において、放電部５０で１回目の非平衡プラズマ放電を実施して、放電室内のラジカル量を増加させる。
【００４８】
吸気弁３１は、排気上死点後に開弁する。吸気弁開弁前にピストン１１が下降するので、筒内圧が低下し、図７（Ｂ）に示すように放電室５５に生成されたラジカルが燃焼室側に流出する。排気上死点後に吸気弁３１が開弁すると、図７（Ｃ）に示すように吸気ポート内に形成された混合気が燃焼室１３に導入される。このとき、吸気ポートから燃焼室内に流れ込む混合気と、燃焼室内に流出したラジカルとが混ざり合う。また、筒内圧は上述の通り低下しているので、混合気が燃焼室内に導入された際に、一部の混合気が放電部５０の放電室５５に流入する。そのため、図７（Ａ）に示すように、吸気弁開弁後しばらくすると、放電室内の混合気量が増加する。
【００４９】
そして、吸気弁開弁後から吸気弁３１が閉弁するまでの間に、放電部５０で２回目の非平衡プラズマ放電が実施される。２回目の非平衡プラズマ放電時には、放電室内に混合気が存在するので、１回目の非平衡プラズマ放電時よりもラジカル生成効率が高くなる。
【００５０】
吸気弁３１は吸気下死点前に閉弁するが、吸気弁閉弁後もピストン１１が吸気下死点に達するまではピストン１１が下降するため、筒内圧が低下する。このように筒内圧が低下すると、図７（Ｄ）に示すように放電室５５に生成されたラジカルが再び燃焼室側に流出して、ラジカルが燃焼室１３の混合気中に拡散する。
【００５１】
ピストン１１が圧縮上死点に向かって上昇し始めると、図７（Ｅ）に示すようにラジカルを含む混合気が放電室内に流入する。そして、ピストン１１が圧縮上死点近傍に達すると、放電室内及び燃焼室内の混合気が圧縮着火燃焼する。
【００５２】
以上により、圧縮着火エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００５３】
圧縮着火エンジン１００では、低負荷側の領域Ｃにおいて、吸気弁３１のＩＶＯを排気上死点よりも後に遅角制御し、ＩＶＣを吸気下死点よりも前に進角制御する。そして、ＩＶＯよりも前に１回目の非平衡プラズマ放電を実施し、ＩＶＯ後であってＩＶＣの前に２回目の非平衡プラズマ放電を実施して、放電部５０の放電室内にラジカルを生成させる。
そのため、放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させる回数を増やすことができ、第１実施形態よりもラジカルが混合気中に拡散しやすくなり、ラジカルによる着火性向上効果をさらに高めることがきる。これにより、混合気の着火性が悪化する低負荷側の領域Ｃにおいても、安定して圧縮着火燃焼させることが可能となる。
【００５４】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態の圧縮着火エンジン１００の概略構成図である。
【００５５】
第３実施形態の圧縮着火エンジン１００の構成は、第２実施形態とほぼ同様であるが、燃料噴射弁３２の設置位置において一部相違する。つまり、燃料噴射弁３２は、燃焼室内に直接燃料を噴射するように配置したもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００５６】
図８に示すように、燃料噴射弁３２は、燃焼室内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド２０に配置される。燃料噴射弁３２は、吸気弁３１が開弁する前に燃料を噴射する。燃料噴射弁３２は、噴射された燃料の一部が放電部５０の円筒電極５２の開口端５２Ａを指向するように構成される。
【００５７】
上記のような圧縮着火エンジン１００では、エンジン運転状態が領域Ｃにある場合に、以下の効果を得ることができる。
【００５８】
第２ラジカル拡散制御での２回目の非平衡プラズマ放電を実施する前に、放電部５０の放電室５５内に燃料を直接吹き入れるので、第２実施形態のように放電室内に混合気が流入する場合よりもラジカル生成効率を高めることができる。これにより、放電部５０への投入エネルギーを抑制することが可能となる。
【００５９】
（第４実施形態）
図９は、第４実施形態の圧縮着火エンジン１００の概略構成図である。図９（Ａ）は放電部５０を示す図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）をＢ方向から見たときの図である。
【００６０】
第４実施形態の圧縮着火エンジン１００の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、放電部５０の構成において一部相違する。つまり、放電部５０の放電室５５と燃焼室１３とを円筒電極５２に形成した連通路５２Ｂによって連通するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００６１】
放電部５０の円筒電極５２は、図９（Ａ）に示すように、中心電極５１を覆う絶縁部５３を取り囲むように構成される。そのため、絶縁部５３と円筒電極５２との間に形成された空間が放電室５５となる。円筒電極５２は、先端に小径の連通路５２Ｂが複数設けられており、連通路５２Ｂによって放電室５５と燃焼室１３とが連通する。これら連通路５２Ｂは、図９（Ｂ）に示すように、円筒電極５２の先端側面の周方向に等間隔で配置される。
【００６２】
上記のように構成される圧縮着火エンジン１００では、吸気弁閉弁後のピストン下降によって生じる筒内圧の低下を利用して、放電室内のラジカルを燃焼室側に流出させる。ラジカルの流出速度は、ラジカルが連通路５２Ｂを通って燃焼室１３へ流出するときに高速化される。また、ラジカルは、図９（Ｂ）に示すように燃焼室内に放射状に噴出する。
【００６３】
以上により、圧縮着火エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００６４】
圧縮着火エンジン１００では、高速化されたラジカルを燃焼室内に放射状に噴出するので、ラジカルが第１実施形態よりも混合気中に拡散しやすくなり、ラジカルによる着火性向上効果をさらに高めることが可能となる。
【００６５】
（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態の圧縮着火エンジン１００の概略構成図である。
【００６６】
第５実施形態の圧縮着火エンジン１００の構成は、第４実施形態とほぼ同様であるが、領域Ａよりも低負荷側でのエンジン運転において一部相違する。つまり、エンジン運転状態が低負荷側にある場合に混合気を成層化するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００６７】
図１０に示すように、ピストン１１は、ピストン冠面の一部が窪むように形成された凹部１１Ａを有する。
【００６８】
そして、放電部５０の円筒電極５２の連通路５２Ｂは、連通路５２Ｂから噴出するラジカルがピストン１１の凹部１１Ａを指向するように配置される。
【００６９】
また、燃料噴射弁３２は、燃焼室内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド２０に配置される。この燃料噴射弁３２は、噴射された燃料がピストン１１の凹部１１Ａを指向するように構成される。
【００７０】
上記のように構成される圧縮着火エンジン１００は、図１１（Ａ）に示すように、領域Ａよりも低負荷側の領域Ｃにおいて、燃料噴射弁３２を圧縮行程中に駆動して混合気の成層化を図る。なお、領域Ｃにおいても、領域Ａと同様のラジカル拡散制御を実施する。
【００７１】
エンジン運転状態が領域Ｃにある場合の圧縮着火エンジン１００の成層運転について、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）を参照して説明する。
【００７２】
圧縮着火エンジン１００では、領域Ｃにおいてもラジカル拡散制御を実施するので、吸気弁閉弁後からピストン１１が吸気下死点に下降までの期間に、図１１（Ｂ）に示すように、放電室内に形成されたラジカルが連通路５２Ｂを介して燃焼室側に噴出する。このラジカルは、図１１（Ｂ）の領域Ｒに示す通り、ピストン１１の凹部１１Ａに向かって噴出する。
【００７３】
そして、ピストン１１が圧縮上死点に向かって上昇する圧縮行程中に、燃料噴射弁３２から燃料が燃焼室内に直接噴射される。この燃料は、図１１（Ｂ）の領域Ｆに示すようにピストン１１の凹部１１Ａに向かって噴射される。このときラジカルは、図１１（Ｃ）の領域Ｒに示すようにピストン１１の凹部１１Ａに滞留しているので、ラジカルと燃料とが凹部１１Ａで混ざり合って成層化された混合気となる。その後、ピストン１１が圧縮上死点近傍に達すると、混合気が圧縮着火燃焼する。
【００７４】
以上により、圧縮着火エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００７５】
圧縮着火エンジン１００では、低負荷側の領域Ｃにおいて、ピストン１１の凹部１１Ａにラジカルを滞留させるとともに、圧縮行程中に凹部１１Ａに向かって燃料を噴射する。そのため、低負荷側の領域Ｃにおいて成層運転しても、効率的に着火性を向上させることができる。また、この成層運転により、燃費性能の向上を図ることも可能となる。
【００７６】
本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。
【００７７】
第１実施形態では、吸気弁１１のＩＶＣを吸気下死点よりも前に設定することで、筒内圧を低下させてラジカルを放電部５０の放電室５５から燃焼室側に流出させるように構成したが、これに限られるものではない。つまり、電磁アクチュエータによって吸気弁３１のバルブタイミングを制御し、ピストン１１が排気上死点から吸気下死点に下降するまでの間に吸気弁３１が閉弁する期間（吸気弁閉期間）を設けるように構成してもよい。吸気弁閉弁期間中に筒内圧が低下するので、ラジカルを放電室５５から燃焼室側に流出させることができ、ラジカルを混合気中に拡散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。
【図２】可変動弁装置の概略構成図である。
【図３】吸気弁のリフト量及び作動角の一例を示す図である。
【図４】エンジン回転速度と負荷とによって表わされる運転マップである。
【図５】ラジカル拡散制御の作用を示すタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態の圧縮着火エンジンの運転マップである。
【図７】第２ラジカル拡散制御の作用を示すタイミングチャートである。
【図８】第３実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。
【図９】第４実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。
【図１０】第５実施形態の圧縮着火エンジンの概略構成図である。
【図１１】圧縮着火エンジンの成層運転を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  圧縮着火エンジン
２００  可変動弁装置（バルブタイミング調整装置）
１０  シリンダブロック
１１  ピストン
１１Ａ  凹部
１２  シリンダ
１３  燃焼室
２０  シリンダヘッド
３０  吸気ポート
３１  吸気弁
３２  燃料噴射弁（燃料供給手段）
５０  放電部
５１  中心電極（第１電極）
５２  円筒電極（第２電極）
５２Ｂ  連通路
５３  絶縁部（絶縁体）
５５  放電室
６０  高電圧高周波発生器（電圧印加手段）
７０  コントローラ（制御装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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