(57)【要約】【課題】燃焼室内の空気の利用率を高めてスートの発生量を低減する。【解決手段】ディーゼルエンジンのインジェクタ４は、燃焼室３の中心Ｐを挟んで相対向する位置に配置された第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂを有する。第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂの双方を通る直線を対称軸ＳＬ、当該対称軸ＳＬで燃焼室３の平面領域を二分した場合の一側を第１領域Ｄ１、他側を第２領域Ｄ２としたとき、第１噴射弁４Ａは第１領域Ｄ１に向けて燃料を噴射し、第２噴射弁４Ｂは第２領域Ｄ２に向けて燃料を噴射する。ピストン１３の冠面には、その中央部を含む領域を凹陥させたキャビティ部１３ａが設けられ、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂは、平面視でキャビティ部１３の周縁よりも径方向内側に位置する部位に噴孔４４ａ〜４４ｆを有している。【選択図】図６
2014148947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動するピストンとシリンダヘッドとの間に形成された燃焼室と、シリンダヘッド側から燃焼室に燃料を噴射するインジェクタとを備え、インジェクタから噴射された燃料を燃焼室で拡散燃焼させるディーゼルエンジンであって、
上記インジェクタは、燃焼室の中心を挟んで相対向する位置に配置された第１噴射弁および第２噴射弁を有し、
上記第１噴射弁および第２噴射弁の双方を通る直線を対称軸、当該対称軸で燃焼室の平面領域を二分した場合の一側を第１領域、他側を第２領域としたとき、上記第１噴射弁は上記第１領域に向けて燃料を噴射し、上記第２噴射弁は上記第２領域に向けて燃料を噴射し、
上記ピストンの冠面には、その中央部を含む領域を上記シリンダヘッドとは反対側に凹陥させたキャビティ部が設けられ、
上記第１噴射弁および第２噴射弁は、平面視で上記キャビティ部の周縁よりも径方向内側に位置する部位に、燃料の出口となる少なくとも１つの噴孔を有している、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
上記第１噴射弁および第２噴射弁は、それぞれ複数の噴孔を有し、全ての噴孔の位置が平面視で上記キャビティ部の周縁よりも径方向内側に設定されており、
上記第１、第２噴射弁に備わる複数の噴孔は、燃料の噴霧のペネトレーションが噴孔によって異なるように、互いに異なる形状に形成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項３】
請求項２記載のディーゼルエンジンにおいて、
上記第１、第２噴射弁に備わる複数の噴孔は、互いに孔径が異なるように形成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項４】
請求項３記載のディーゼルエンジンにおいて、
上記第１、第２噴射弁に備わる複数の噴孔は、上記対称軸から遠い噴霧に対応するものほど孔径が小さくなるように形成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンにおいて、
上記ピストンは、上記キャビティ部よりも径方向外側に位置する部位に、リング状の平坦面からからなるスキッシュ部を有している、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタから噴射された燃料を燃焼室で拡散燃焼させるディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなディーゼルエンジンとして、例えば下記特許文献１に開示されたものが知られている。具体的に、下記特許文献１のディーゼルエンジンは、ピストンの冠面と対面する燃焼室天井壁の縁部に、燃焼室に直接燃料を噴射可能な一対のサイドインジェクタ（第１サイドインジェクタおよび第２サイドインジェクタ）を備えている。
【０００３】
上記第１、第２サイドインジェクタは、互いに対向しつつ燃焼室の中心を臨むように配置されている。この状態で、各インジェクタから同時に燃料が噴射されると、各インジェクタからの噴射燃料が相互に衝突するので、その衝突時の衝撃によって燃料の微粒化が促進される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３１９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように、一対のサイドインジェクタから噴射された燃料を相互に衝突させた場合には、燃焼室の中央部に燃料濃度の濃い混合気が形成される一方、燃焼室の周縁部には燃料濃度の低い混合気が形成されるため、燃料の分布が偏り易くなってしまう。燃料の分布が偏ると、燃焼室に存在する空気の利用率が低下して、スート（煤）の発生量が増大するという問題がある。
【０００６】
一方で、上記一対のサイドインジェクタからの燃料の噴射方向をそれぞれ燃焼室の中心から大きく離すようにすれば、各インジェクタからの噴射燃料が相互に衝突しなくなるので、燃焼室中央の燃料濃度が過度に高くなるという上記のような問題は解消される。しかしながら、噴射方向を中心から離しすぎると、各インジェクタからの噴射燃料がピストン等の部材の壁面に短い距離で衝突するので、燃焼室の中央部以外の燃料濃度が過度に高くなる等により、やはり燃料の分布が偏って空気利用率が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃焼室内の空気の利用率を高めてスートの発生量を効果的に低減することが可能なディーゼル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】
【０００８】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、往復運動するピストンとシリンダヘッドとの間に形成された燃焼室と、シリンダヘッド側から燃焼室に燃料を噴射するインジェクタとを備え、インジェクタから噴射された燃料を燃焼室で拡散燃焼させるディーゼルエンジンであって、上記インジェクタは、燃焼室の中心を挟んで相対向する位置に配置された第１噴射弁および第２噴射弁を有し、上記第１噴射弁および第２噴射弁の双方を通る直線を対称軸、当該対称軸で燃焼室の平面領域を二分した場合の一側を第１領域、他側を第２領域としたとき、上記第１噴射弁は上記第１領域に向けて燃料を噴射し、上記第２噴射弁は上記第２領域に向けて燃料を噴射し、上記ピストンの冠面には、その中央部を含む領域を上記シリンダヘッドとは反対側に凹陥させたキャビティ部が設けられ、上記第１噴射弁および第２噴射弁は、平面視で上記キャビティ部の周縁よりも径方向内側に位置する部位に、燃料の出口となる少なくとも１つの噴孔を有している、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、燃焼室の中心を挟んで相対向するように配置された第１噴射弁および第２噴射弁から、両者を結ぶ対称軸を挟んだ異なる２領域（第１領域および第２領域）に向けて燃料が噴射されるため、例えば燃焼室の中心に配置された単一の噴射弁から燃焼室の周囲に向けて放射状に燃料を噴射する一般的なディーゼルエンジンと異なり、噴射された燃料の噴霧が飛翔し得る飛翔可能距離、つまり噴霧の出口（噴孔）からピストンの壁面までを噴霧の中心線に沿って結んだ距離を長くすることができる。
【００１０】
特に、上記実施形態では、シリンダヘッドとは反対側に凹陥したキャビティ部がピストンの冠面に設けられ、このキャビティ部の周縁よりも径方向内側に第１、第２噴射弁の噴孔が設けられているので、噴孔からの噴霧がキャビティ部外側の壁面までわずかな距離で衝突することが避けられる上に、噴孔から噴射された燃料の噴霧をキャビティ部の壁面に沿うように飛翔させることができ、噴霧の飛翔可能距離をより長くすることができる。
【００１１】
このように、各噴射弁からの噴霧の飛翔可能距離が長く確保されることにより、各噴霧の飛翔中に燃料が充分に霧化されるとともに、これに伴って各噴霧のペネトレーション（貫徹力）が弱められるので、例えばピストンの壁面に噴霧が勢いよく衝突して燃料の分布が偏るような事態が回避される。この結果、燃焼室内に存在する空気の利用率が高められるので、酸素が過度に少ない環境下で燃焼が起きることを抑制でき、スートの発生量を効果的に低減することができる。
【００１２】
さらに、燃焼室の周縁部の相対向する２箇所に第１、第２噴射弁が配置されているため、所要量の燃料を異なる位置から分散して噴射できる上に、燃焼室を周方向に旋回するスワール流によって各噴射弁の噴孔の周りに絶えず空気を供給することができる。このため、特に各噴射弁から燃料が噴射されて間もない燃焼の初期段階において、空気量の不足が解消されて、燃料と空気とが充分にミキシングされる。このように、空気量が不足しがちな燃焼の初期段階であっても充分な空気量が確保されるので、スートがより発生し難いエミッション性に優れた燃焼を実現することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、上記第１噴射弁および第２噴射弁は、それぞれ複数の噴孔を有し、全ての噴孔の位置が平面視で上記キャビティ部の周縁よりも径方向内側に設定されており、上記第１、第２噴射弁に備わる複数の噴孔は、燃料の噴霧のペネトレーションが噴孔によって異なるように、互いに異なる形状に形成されている（請求項２）。
【００１４】
この構成によれば、第１、第２噴射弁に備わる複数の噴孔の全てからキャビティ部に向けて燃料が噴射されるので、燃焼室内の燃料濃度の分布を均等化でき、燃焼室内の空気の利用率をより高めることができる。その上で、噴孔ごとにその形状を異ならせることにより、ピストン壁面までの到達可能距離が短い噴霧ほどペネトレーションを弱めることができるので、いずれの噴霧においても、ピストンの壁面に勢いよく衝突することが回避される。これにより、燃料の分布をより均一化できるので、スートの発生量をより効果的に低減することができる。
【００１５】
具体的に、各噴霧のペネトレーションを変化させるには、上記第１、第２噴射弁に備わる複数の噴孔が、互いに孔径が異なるように形成されていればよい（請求項３）。
【００１６】
さらに、上記構成において、ピストン壁面までの到達距離が短い噴霧ほどペネトレーションを弱めるためには、上記第１、第２噴射弁に備わる複数の噴孔が、上記対称軸から遠い噴霧に対応するものほど孔径が小さくなるように形成されていればよい（請求項４）。
【００１７】
なお、上記構成において、複数の噴孔が「互いに異なる形状に形成され」る、あるいは「互いに孔径が異なるように形成され」るとは、噴孔の１つ１つの形状（または孔径）が全て異なるという意味に限定されない。例えば、噴孔が３つ以上ある場合は、少なくとも２種類の形状（または孔径）をもった噴孔があればよく、同一形状（または同一孔径）の噴孔があることを否定しない。
【００１８】
本発明において、好ましくは、上記ピストンは、上記キャビティ部よりも径方向外側に位置する部位に、リング状の平坦面からからなるスキッシュ部を有している（請求項５）。
【００１９】
この構成によれば、ピストンが圧縮上死点の近傍まで上昇したときに、燃焼室の外周側から中心側に向かうスキッシュ流を形成することができる。スキッシュ流は、燃焼室を周方向に旋回するスワール流を中心側に寄せる作用をもたらすので、スワール流をより強化することができる。そして、このような強いスワール流と上記スキッシュ流との相乗効果により、燃料と空気とのミキシングが促進されるので、空気の利用率をより高めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンによれば、燃焼室内の空気の利用率を高めてスートの発生量を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジンの全体構成を示す図である。
【図２】上記ディーゼルエンジンのエンジン本体の構造を示す断面図である。
【図３】上記ディーゼルエンジンの吸気ポートおよび排気ポートの形状を示す図である。
【図４】上記ディーゼルエンジンのインジェクタ（第１噴射弁および第２噴射弁）の構造を示す断面図である。
【図５】上記インジェクタ（第１噴射弁および第２噴射弁）の先端部の側面図である。
【図６】上記第１噴射弁および第２噴射弁の位置関係と各噴射弁からの燃料の噴射方向を説明するための平面図である。
【図７】図６に対応する側面図である。
【図８】上記各噴射弁からの燃料噴射によって燃焼室に形成される過濃混合気の質量割合をクランク軸との関係で示すグラフである。
【図９】上記各噴射弁から噴射された燃料が燃焼したときに生じるスートの発生量をクランク軸との関係で示すグラフである。
【図１０】上記各噴射弁の噴孔の大きさを異ならせことがスート発生量の低減につながることを示すためのグラフである。
【図１１】上記各噴射弁の噴孔の大きさを異ならせることが冷却損失の低減につながることを示すためのグラフである。
【図１２】上記各噴射弁からの燃料噴射によってスワール流が強化されることを示すためのグラフである。
【図１３】上記各噴射弁から種々の角度で燃料を噴射したときの噴霧の状態を示す図である。
【図１４】上記実施形態の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（１）エンジンの全体構成
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジンを示している。これらの図に示されるディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルの多気筒ディーゼルエンジンである。具体的に、このディーゼルエンジンは、直線状に並ぶ４つの気筒２を有する直列４気筒型のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路２５とを備えている。
【００２３】
エンジン本体１は、図２に示すように、上記４つの気筒２を内部に形成するシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面に設けられたシリンダヘッド１２と、各気筒２にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン１３とを有している。
【００２４】
各気筒２において、ピストン１３の上方には平面視円形の燃焼室３が区画形成されている。燃焼室３では、後述するインジェクタ４から噴射される燃料（軽油）が空気と混合されつつ拡散燃焼し、その燃焼による膨張エネルギーがピストン１３を往復運動させる。そして、このピストン１３の往復運動が、コネクティングロッド１６を介して、出力軸であるクランク軸５の回転運動に変換される。当実施形態のディーゼルエンジンは４サイクル式であるから、クランク軸５の回転に伴い、各気筒２では、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程がこの順に繰り返し実行される。
【００２５】
各気筒２の幾何学的圧縮比、つまり、ピストン１３が下死点にあるときの燃焼室３の容積とピストン１３が上死点にあるときの燃焼室３の容積との比は、１３〜２０に設定されている。また、各気筒２の内径（ボア径）は１００ｍｍ以下に設定されている。
【００２６】
ピストン１３の冠面は、シリンダヘッド１２と反対側に凹陥したキャビティ部１３ａと、キャビティ部１３ａの周囲に形成されたスキッシュ部１３ｂとを有している。キャビティ部１３ａは、ピストン１３の冠面の中央部を含む領域に設けられ、ピストン１３の中心側ほど凹陥深さが深くなる椀状に形成されている。スキッシュ部１３ｂは、キャビティ部１３ａよりも径方向外側に設けられ、キャビティ部１３ａを囲むリング状の平坦面として形成されている。このスキッシュ部１３ｂは、図７に示すように、ピストン１３が圧縮上死点付近まで上昇したときに、燃焼室３内にいわゆるスキッシュ流（燃焼室３の外周側から中心側に向かう空気の流れ；図７の矢印Ｓ２参照）を形成する役割を果たす。
【００２７】
図１および図２に示すように、シリンダヘッド１２には、吸気通路２０から供給される空気を各気筒２の燃焼室３に導入するための吸気ポート６と、各気筒２の燃焼室３で生成された排気ガスを排気通路２５に導出するための排気ポート７と、吸気ポート６の燃焼室３側の開口を開閉する吸気弁８と、排気ポート７の燃焼室３側の開口を開閉する排気弁９とが設けられている。吸気弁８および排気弁９は、それぞれ、カムシャフトやカム等を含む動弁機構（図示省略）により、エンジン本体１のクランク軸５の回転に連動して開閉駆動される。なお、当実施形態では、１つの気筒２につき吸気弁８および排気弁９が２つずつ設けられている。
【００２８】
吸気通路２０は、各気筒２の吸気ポート６と連通する４本の独立吸気通路２１と、各独立吸気通路２１の上流端部（吸入空気の流れ方向上流側の端部）に共通に接続されたサージタンク２２と、サージタンク２２から上流側に延びる１本の吸気管２３とを有している。
【００２９】
排気通路２５は、各気筒２の排気ポート７と連通する４本の独立排気通路２６と、各独立排気通路２６の下流端部（排気ガスの流れ方向下流側の端部）が１つに集合した集合部２７と、集合部２７から下流側に延びる１本の排気管２８とを有している。
【００３０】
図３に示すように、各気筒２の吸気ポート６は、二股に分かれた第１ポート６Ａおよび第２ポート６Ｂを有しており、それぞれ、独立吸気通路２１の下流端部と燃焼室３とを連通するように設けられている。第１ポート６Ａは、その先端に位置する燃焼室３への開口の近傍に、燃焼室３の中心Ｐとは異なる方向、より具体的には、燃焼室３への開口と燃焼室３の中心Ｐとを結ぶ線分とほぼ直交する方向に向かって湾曲した湾曲部６Ａ１を有している。一方、第２ポート６Ｂも、第１ポート６Ａと同様の湾曲部６Ｂ１を有しているが、その先端は燃焼室３の中心Ｐを指向するように設定されている。
【００３１】
このような構成によれば、第１ポート６Ａから導入される吸入空気によって、燃焼室３の外周部を周方向に旋回するような空気の流れが形成されるとともに、第２ポート６Ｂから導入される吸入空気によって、燃焼室３の中心Ｐの近傍を小さく旋回するような空気の流れが形成され、その結果として、燃焼室３の全体に、反時計回りに旋回するスワール流Ｓ１が形成される。
【００３２】
シリンダヘッド１２における各気筒２に対応する位置には、各気筒２の燃焼室３に向けて直接燃料（軽油を主成分とする燃料）を噴射するインジェクタ４が設けられている。各気筒２のインジェクタ４は、それぞれ、燃焼室３の中心Ｐよりも吸気側にオフセットした位置に配置された第１噴射弁４Ａと、燃焼室３の中心Ｐよりも排気側にオフセットした位置に配置された第２噴射弁４Ｂとを有している。
【００３３】
各気筒２の第１噴射弁４Ａは、気筒列方向に延びるように設けられた共通の第１コモンレール３０と接続されている。第１コモンレール３０には、燃料タンク３５に貯留された燃料を圧送する第１高圧ポンプ３２からの燃料が蓄圧されつつ貯蔵されている。エンジンの運転中は、この第１コモンレール３０に貯蔵された高圧の燃料が、第１噴射弁４Ａから噴射されて各気筒２の燃焼室３に供給される。
【００３４】
第２噴射弁４Ｂへの燃料供給系もこれと同様である。すなわち、各気筒２の第２噴射弁４Ｂは、気筒列方向に延びるように設けられた共通の第２コモンレール３１と接続されている。第２コモンレール３１には、燃料タンク３５に貯留された燃料を圧送する第２高圧ポンプ３３からの燃料が蓄圧されつつ貯蔵されている。エンジンの運転中は、この第２コモンレール３１に貯蔵された高圧の燃料が、第２噴射弁４Ｂから噴射されて各気筒２の燃焼室３に供給される。
【００３５】
（２）インジェクタの具体的構成
図４は、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂの先端部の構造を示す断面図であり、図５は、各噴射弁４Ａ，４Ｂの先端部を側方（気筒列方向一側の側方）から見た側面図である。これらの図に示すように、各噴射弁４Ａ，４Ｂは、燃料が流通可能な燃料流路４２を内部に形成する筒状のバルブボディ４１と、バルブボディ４１の燃料流路４２内に進退可能に配設されたニードル弁４３とを有している。バルブボディ４１の内部には、燃料流路４２の先端部と連続する凹部４５が形成され、バルブボディ４１の先端部には、凹部４５とバルブボディ４１の先端部表面とをつなぐように穿孔された複数の（当実施形態では合計６つの）噴孔４４ａ〜４４ｆが形成されている。エンジンの運転中、ニードル弁４３は図外のソレノイドの駆動力によって進退駆動される。すると、これに伴い燃料流路４２と凹部４５との連通が遮断または開放され、ニードル弁４３が後退している間（燃料流路４２と凹部４５とが連通している間）だけ、各噴孔４４ａ〜４４ｆから燃料が噴射される。なお、図４では、ニードル弁４３が後退している状態（つまり燃料噴射時の状態）における断面を示している。
【００３６】
上記複数の（合計６つの）噴孔４４ａ〜４４ｆは、概ね半球状に形成されたバルブボディ４１の先端部表面を周方向に４分割した領域のうちの１つに集中的に配置されている。より具体的に、当実施形態では、６つの噴孔４４ａ〜４４ｆが２段３列に並ぶように配置されている。ここでは、上段の３つの噴孔を周方向一側から順に４４ａ，４４ｃ，４４ｅとし、下段の３つの噴孔を同じく周方向一側から順に４４ｂ，４４ｄ，４４ｆとしている。噴孔４４ａ，４４ｂの周方向位置は同じであり、噴孔４４ｃ，４４ｄの周方向位置は同じであり、噴孔４４ｅ，４４ｆの周方向位置は同じである。
【００３７】
次に、図６および図７に示す模式図を用いて、各気筒２における第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂの位置関係について説明する。図６は、ある気筒２の噴射弁４Ａ，４Ｂを燃焼室３の天井側から見た平面図であり、図７は当該気筒２のピストン１３が圧縮上死点まで上昇したときの燃焼室３の側面図である。なお、図６では、ピストン１３の冠面に設けられたキャビティ部１３ａの周縁、つまり、キャビティ部１３ａとその周囲のスキッシュ部１３ｂとの境界線を２点鎖線で表しており、図７では、このキャビティ部１３ａの周縁の半径をＲｃとして表記している。
【００３８】
図６および図７に示すように、第１噴射弁４Ａの先端部は、燃焼室３の天井部（シリンダヘッド１２の下壁）の一箇所であって、燃焼室３の中心Ｐからキャビティ部１３ａの半径Ｒｃだけ吸気側にオフセットした位置に配置されている。言い換えると、第１噴射弁４Ａの先端部の中心は、キャビティ部１３ａの周縁のうち最も吸気側のポイントと対向するような位置に設定されている。
【００３９】
一方、第２噴射弁４Ｂの先端部は、燃焼室３を天井側から見た平面視において、燃焼室３の中心Ｐを中心として第１噴射弁４Ａを１８０°回転させた位置、つまり、第１噴射弁４Ａに対し燃焼室３の中心Ｐを挟んで点対称の位置に配置されている。言い換えると、第２噴射弁４Ｂの先端部の中心は、キャビティ部１３ａの周縁のうち最も排気側のポイントと対向するような位置に設定されている。
【００４０】
図６および図７において、第１噴射弁４Ａから延びる矢印ａ１〜ａ６は、それぞれ、第１噴射弁４Ａの先端部に備わる６つの噴孔４４ａ〜４４ｆ（図４、図５）から噴射された燃料の噴霧、より正確にはその中心線（噴霧中心）を表している。同様に、第２噴射弁４Ｂから延びる矢印ｂ１〜ｂ６は、それぞれ、第２噴射弁４Ｂの先端部に備わる６つの噴孔４４ａ〜４４ｆから噴射された燃料の噴霧、より正確にはその中心線（噴霧中心）を表している。
【００４１】
具体的に、第１噴射弁４Ａについては、噴孔４４ａからの噴霧がａ１、噴孔４４ｂからの噴霧がａ２、噴孔４４ｃからの噴霧がａ３、噴孔４４ｄからの噴霧がａ４、噴孔４４ｅからの噴霧がａ５、噴孔４４ｆからの噴霧がａ６である。ただし、図６の平面図では、周方向位置が同じ噴孔からの噴霧が重なり合って見えるので、ａ１，ａ２の組と、ａ３，ａ４の組と、ａ５，ａ６の組とをそれぞれ重ねて示している。また、図７の側面図では、上下位置が同じ噴孔からの噴霧が重なり合って見えるので、ａ１，ａ３，ａ５の組と、ａ２，ａ４，ａ６の組とをそれぞれ重ねて示している。
【００４２】
また、第２噴射弁４Ｂについては、噴孔４４ａからの噴霧がｂ１、噴孔４４ｂからの噴霧がｂ２、噴孔４４ｃからの噴霧がｂ３、噴孔４４ｄからの噴霧がｂ４、噴孔４４ｅからの噴霧がｂ５、噴孔４４ｆからの噴霧がｂ６である。ただし、図６の平面図では、周方向位置が同じ噴孔からの噴霧が重なり合って見えるので、ｂ１，ｂ２の組と、ｂ３，ｂ４の組と、ｂ５，ｂ６の組とをそれぞれ重ねて示している。また、図７の側面図では、上下位置が同じ噴孔からの噴霧が重なり合って見えるので、ｂ１，ｂ３，ｂ５の組と、ｂ２，ｂ４，ｂ６の組とをそれぞれ重ねて示している。
【００４３】
図６において、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂの各中心を通る線を設定し、これを対称軸ＳＬとする。また、この対称軸ＳＬによって燃焼室３の平面領域を二分した場合の一側を第１領域Ｄ１、他側を第２領域Ｄ２とする。
【００４４】
第１噴射弁４Ａは、その先端部の６つの噴孔４４ａ〜４４ｆから第１領域Ｄ１に向けて放射状に燃料を噴射する。これに対し、第２噴射弁４Ｂは、その先端部の６つの噴孔４４ａ〜４４ｆから第２領域Ｄ２に向けて燃料を噴射する。これにより、第１噴射弁４Ａから噴射される燃料の噴霧ａ１〜ａ６と、第２噴射弁４Ｂから噴射される燃料の噴霧ｂ１〜ｂ６とが、互いにオフセットした方向に延び、途中で交差することがないように設定されている。
【００４５】
また、図６および図７に示すように、第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂは、平面視でキャビティ部１３の周縁よりも径方向内側（燃焼室３の中心側）の位置から燃料を噴射するように配置されている。すなわち、上述した噴霧ａ１〜ａ６の出口である第１噴射弁４Ａの噴孔４４ａ〜４４ｆと、噴霧ｂ１〜ｂ６の出口である第２噴射弁４Ｂの噴孔４４ａ〜４４ｆとは、全て、キャビティ部１３ａの周縁よりも径方向内側の位置で開口している。このため、第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂからの各噴霧（ａ１〜ａ６およびｂ１〜ｂ６）は、ピストン１３のスキッシュ部１３ｂに衝突することなく、キャビティ部１３ａの内部空間を指向して飛翔する。
【００４６】
第１噴射弁４Ａから噴射される６つの噴霧ａ１〜ａ６のうち、対称軸ＳＬに最も近い噴霧は、噴孔４４ａ，４４ｂからの噴霧ａ１，ａ２である。この噴霧ａ１，ａ２の中心線と対称軸ＳＬとのなす角度（噴霧角）をｒ１とすると、当該噴霧角ｒ１は、７°以上１５°以下に設定されている。
【００４７】
また、第１噴射弁４Ａから噴射される６つの噴霧ａ１〜ａ６のうち、対称軸ＳＬに２番目に近い噴霧は、噴孔４４ｃ，４４ｄからの噴霧ａ３，ａ４である。さらに、対称軸ＳＬから最も遠い噴霧は、噴孔４４ｅ，４４ｆからの噴霧ａ５，ａ６である。これら各噴霧の平均の角度、つまり、噴霧ａ３，ａ４の中心線と対称軸ＳＬとのなす角度と、噴霧ａ５，ａ６の中心線と対称軸ＳＬとのなす角度とを平均した角度を平均噴霧角ｒ２とすると、当該平均噴霧角ｒ２は、４５±１０°に設定されている。
【００４８】
以上のことは、第２噴射弁４Ｂでも同様である。すなわち、第２噴射弁４Ｂから噴射される６つの噴霧ｂ１〜ｂ６のうち、対称軸ＳＬに最も近い噴霧は、噴孔４４ａ，４４ｂからの噴霧ｂ１，ｂ２であり、この噴霧ｂ１，ｂ２の中心線と対称軸ＳＬとのなす角度は、上述した噴霧ａ１，ａ２と同じく、ｒ１（＝７°以上１５°以下）に設定されている。
【００４９】
また、第２噴射弁４Ｂから噴射される６つの噴霧ｂ１〜ｂ６のうち、対称軸ＳＬに２番目に近い噴霧は、噴孔４４ｃ，４４ｄからの噴霧ｂ３，ｂ４であり、さらに、対称軸ＳＬから最も遠い噴霧は、噴孔４４ｅ，４４ｆからの噴霧ｂ５，ｂ６である。これら各噴霧の平均の角度、つまり、噴霧ｂ３，ｂ４の中心線と対称軸ＳＬとのなす角度と、噴霧ｂ５，ｂ６の中心線と対称軸ＳＬとのなす角度とを平均した平均噴霧角は、上述した噴霧ａ３〜ａ６と同じく、ｒ２（＝４５±１０°）に設定されている。
【００５０】
図６に示すように、第１噴射弁４Ａからの噴霧ａ１〜ａ６の飛翔方向、および第２噴射弁４Ｂからの噴霧ｂ１〜ｂ６の飛翔方向は、それぞれ、燃焼室３に形成されるスワール流Ｓ１の流れに沿うように設定されている。具体的に、図６では、燃焼室３を平面視で反時計方向に回転するようなスワール流Ｓ１が形成されるので、このスワール流Ｓ１は、燃焼室３の第１領域Ｄ１を左から右に向かい、燃焼室３の第２領域Ｄ２を右から左に向かうように流れる。これに対し、第１噴射弁４Ａからの噴霧ａ１〜ａ６は、スワール流Ｓ１と同じく、第１領域Ｄ１中を左から右に向けて噴射され、また、第２噴射弁４Ｂからの噴霧ｂ１〜ｂ６は、スワール流Ｓ１と同じく、第２領域Ｄ２中を右から左に向けて噴射される。
【００５１】
図５に示すように、第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂがそれぞれ有する６つの噴孔４４ａ〜４４ｆは、対称軸ＳＬから遠い噴霧に対応するものほど孔径が小さくなるように形成されている。すなわち、対称軸ＳＬに最も近い噴霧ａ１，ａ２（またはｂ１，ｂ２）に対応する噴孔４４ａ，４４ｂの孔径よりも、対称軸ＳＬに２番目に近い噴霧ａ３，ａ４（またはｂ３，ｂ４）に対応する噴孔４４ｃ，４４ｄの孔径の方が小さい値に設定され、当該噴孔４４ｃ，４４ｄの孔径よりも、対称軸ＳＬに最も遠い噴霧ａ５，ａ６（またはｂ５，ｂ６）に対応する噴孔４４ｅ，４４ｆの孔径の方が小さい値に設定されている。
【００５２】
（３）作用等
以上説明したとおり、当実施形態では、ピストン１３とシリンダヘッド１２との間に形成された燃焼室３にインジェクタ４から燃料を噴射して拡散燃焼させるディーゼルエンジンにおいて、次のような特徴的な構成を採用した。
【００５３】
インジェクタ４は、燃焼室３を天井側（シリンダヘッド１２側）から見た平面視において、燃焼室３の周縁部に設けられた第１噴射弁４Ａと、第１噴射弁４Ａに対し燃焼室３の中心Ｐを挟んで点対称の位置に設けられた第２噴射弁４Ｂとを有する。第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂの双方を通る直線を対称軸ＳＬ、当該対称軸ＳＬで燃焼室３の平面領域を二分した場合の一側を第１領域Ｄ１、他側を第２領域Ｄ２としたとき、第１噴射弁４Ａは第１領域Ｄ１に向けて燃料を噴射し、第２噴射弁４Ｂは第２領域Ｄ２に向けて燃料を噴射する。ピストン１３の冠面には、その中央部を含む領域をシリンダヘッド１２とは反対側に凹陥させたキャビティ部１３ａが設けられており、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂに備わる複数の噴孔４４ａ〜４４ｆは、平面視でキャビティ部１３ａの周縁よりも径方向内側に設けられている。
【００５４】
このような構成によれば、燃焼室３内の空気の利用率を高めてスートの発生量を効果的に低減できるという利点がある。
【００５５】
すなわち、上記実施形態では、燃焼室３の中心Ｐを挟んで相対向するように配置された第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂから、両者を結ぶ対称軸ＳＬを挟んだ異なる２領域（第１領域Ｄ１および第２領域Ｄ２）に向けて燃料が噴射されるため、例えば燃焼室３の中心Ｐに配置された単一の噴射弁から燃焼室３の周囲に向けて放射状に燃料を噴射する一般的なディーゼルエンジンと異なり、噴射された燃料の噴霧（特に対称軸ＳＬに最も近い噴霧ａ１，ａ２および噴霧ｂ１，ｂ２）が飛翔し得る飛翔可能距離、つまり噴霧の出口（噴孔）からピストン１３の壁面までを噴霧の中心線に沿って結んだ距離を長くすることができる。
【００５６】
特に、上記実施形態では、シリンダヘッド１２とは反対側に凹陥したキャビティ部１３ａがピストン１３の冠面に設けられ、このキャビティ部１３ａの周縁よりも径方向内側に第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂの各噴孔４４ａ〜４４ｆが設けられているので、各噴孔４４ａ〜４４ｆからの噴霧がキャビティ部１３ａ外側の壁面（スキッシュ部１３ｂ）までわずかな距離で衝突することが避けられる上に、例えば図７に示すように、各噴孔４４ａ〜４４ｆから噴射された燃料の噴霧（ａ１〜ａ６およびｂ１〜ｂ６）をキャビティ部１３ａの壁面に沿うように飛翔させることができ、噴霧の飛翔可能距離をより長くすることができる。
【００５７】
このように、各噴射弁４Ａ，４Ｂからの噴霧（ａ１〜ａ６およびｂ１〜ｂ６）の飛翔可能距離が長く確保されることにより、各噴霧の飛翔中に燃料が充分に霧化されるとともに、これに伴って各噴霧のペネトレーション（貫徹力）が弱められるので、例えばピストン１３の壁面に噴霧が勢いよく衝突して燃料の分布が偏るような事態が回避される。この結果、燃焼室３内に存在する空気の利用率が高められるので、酸素が過度に少ない環境下で燃焼が起きることを抑制でき、スートの発生量を効果的に低減することができる。
【００５８】
さらに、燃焼室３の周縁部の相対向する２箇所に第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂが配置されているため、所要量の燃料を異なる位置から分散して噴射できる上に、燃焼室３を周方向に旋回するスワール流Ｓ１によって各噴射弁４Ａ，４Ｂの噴孔の周りに絶えず空気を供給することができる。このため、特に各噴射弁４Ａ，４Ｂから燃料が噴射されて間もない燃焼の初期段階において、空気量の不足が解消されて、燃料と空気とが充分にミキシングされる。このように、空気量が不足しがちな燃焼の初期段階であっても充分な空気量が確保されるので、スートがより発生し難いエミッション性に優れた燃焼を実現することができる。
【００５９】
またさらに、上記のように噴霧のペネトレーションが弱められかつ空気の利用率が高められることにより、エンジンの冷却損失が低減し、熱効率が向上するという利点もある。
【００６０】
ここで、冷却損失は、燃焼による熱エネルギーが燃焼室３の壁面から吸収されることにより生じるが、壁面に吸収される熱エネルギーは、主に、（ｉ）火炎と壁面とが接触する部分である伝熱部の面積、（ii）伝熱部の流速、（iii）火炎温度、の３つの要素により左右される。すなわち、（ｉ）の伝熱部の面積が大きいほど冷却損失が増大し、（ii）の伝熱部の流速が速いほど冷却損失が増大し、（iii）の火炎温度が高いほど冷却損失が増大する。
【００６１】
これに対し、上記実施形態では、噴霧の飛翔可能距離が長く確保されてペネトレーションが弱められるので、噴霧先端の火炎がピストン１３の壁面に沿って大きく燃え拡がることが回避されて、伝熱部の面積が減少するとともに、伝熱部の流速が遅くなる。加えて、空気の利用率の高い比較的リーンな燃焼が実現されるので、火炎の温度が低下する。このように、上記（ｉ）〜（iii）のいずれの要素についても冷却損失が低減される方向に変化するので、これらの相乗効果の結果、熱効率が向上し、燃費が改善される。
【００６２】
ここで、上記実施形態による噴射弁の配置方式が、スートの発生量の抑制につながる理由について、図８および図９を用いて詳しく説明する。
【００６３】
図８は、一定の噴射パターンで燃料を噴射した場合に燃焼室３に形成される過濃混合気（ここでは当量比φが２を超える混合気）の質量割合を示すグラフである。本図において、太い実線で示す波形Ｖ１は、上記実施形態による噴射弁の配置を採用した場合（つまり燃焼室３の中心Ｐを挟んで相対向するように第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂを配置した場合；以下、このことをサイド噴射方式といもいう）の過濃混合気の割合を示しており、細い実線で示す波形Ｖ２は、燃焼室３の中心Ｐに単一の噴射弁を配置した場合（以下、このことをセンター噴射方式ともいう）の過濃混合気の割合を示している。なお、後者のセンター噴射方式の場合には、上記実施形態の第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂの合計の噴孔数と同数の（１２個の）噴孔を有した単一の噴射弁から燃焼室３の周囲に放射状に燃料を噴射するものとする。また、サイド噴射方式、センター噴射方式のいずれの場合でも、噴射パターンは同一とされており、このグラフの例では、圧縮上死点（横軸のＴＤＣの位置）よりも前に２回のプレ噴射Ｆｐ１，Ｆｐ２を実行するとともに、圧縮上死点の直後に１回のメイン噴射Ｆｍを実行し、さらにその後に１回のアフター噴射Ｆａを実行している。
【００６４】
図８に示すように、燃焼室３の中心Ｐを挟んで相対向する第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂから燃料を噴射するサイド噴射方式の方が、燃焼室３の中心Ｐに配置された単一の噴射弁から燃料を噴射するセンター噴射方式よりも、過濃混合気の平均的な質量割合が小さくなっていることが分かる。特に、燃料の噴射量が最も多いメイン噴射Ｆｍの直後に形成される過濃混合気については、センター噴射方式よりもサイド噴射方式の方が質量割合のピーク値が小さく、しかもピーク後の過濃混合気の消失速度が速くなっている。また、アフター噴射Ｆａの直後に形成される過濃混合気については、質量割合のピーク値はサイド噴射方式の方が若干高いものの、その後の消失速度が速く、平均的な過濃混合気の質量割合はやはりサイド噴射方式の方が小さくなっている。
【００６５】
図９は、図８に示した噴射パターンで噴射された燃料が燃焼したときに生じるスートの発生量をサイド噴射方式の場合とセンター噴射方式の場合とで比較したグラフであり、太い実線の波形Ｗ１がサイド噴射方式のときのスート発生量を表し、細い実線の波形Ｗ２がセンター噴射方式のときのスート発生量を表している。本図に示すように、スートの発生量は、圧縮上死点（ＴＤＣ）後の全期間にわたって、サイド噴射方式の方がセンター噴射方式よりも小さいことが分かる。これは、図８に示したように、サイド噴射方式を採用した方が、過濃混合気（当量比φ＞２の混合気）の質量割合が総じて低く抑えられるからである。すなわち、スートは燃料の濃度が高い（空気が薄い）領域で発生し易いところ、サイド噴射方式では過濃混合気の質量割合を低く抑えることができるので、これに伴ってスートの発生量も低下したものである。
【００６６】
図５等を用いて説明したように、上記実施形態では、第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂに備わる複数の噴孔４４ａ〜４４ｆが、対称軸ＳＬから遠い噴霧に対応するものほど孔径が小さくなるように形成されている。より具体的には、対称軸ＳＬに最も近い噴霧ａ１，ａ２（またはｂ１，ｂ２）に対応する噴孔４４ａ，４４ｂ、対称軸ＳＬに２番目に近い噴霧ａ３，ａ４（またはｂ３，ｂ４）に対応する噴孔４４ｃ，４４ｄ、対称軸ＳＬに最も遠い噴霧ａ５，ａ６（またはｂ５，ｂ６）に対応する噴孔４４ｅ，４４ｆの順に、孔径が小さく設定されている。このような構成によれば、ピストン１３の壁面までの距離（飛翔可能距離）が短い噴霧ほど、その出口である噴孔が小さくされてペネトレーションが弱められるので、いずれの噴霧においても、ピストン１３の壁面に勢いよく衝突することが回避されて、燃料の分布がより均一化される結果、スートの発生量が低減される。
【００６７】
すなわち、対称軸ＳＬに最も近い噴霧（ａ１，ａ２およびｂ１，ｂ２）は、その飛翔可能距離、つまり噴霧の出口（噴孔４４ａ，４４ｂ）からピストン１３の壁面までを噴霧の中心線に沿って結んだ距離が最も長く、噴霧の飛翔途中にペネトレーションが充分に弱められるので、当該噴霧に対応する噴孔４４ａ，４４ｂが大きくても（つまり噴孔４４ａ，４４ｂからの噴射量が多くても）、噴霧がピストン１３に勢いよく衝突することが回避される。一方、対称軸ＳＬから最も遠い噴霧（ａ５，ａ６およびｂ５，ｂ６）は、その飛翔可能距離は短いが、当該噴霧に対応する噴孔４４ｅ，４４ｆが小さいので（つまり噴孔４４ｅ，４４ｆからの噴射量が少ないので）、元来もっているペネトレーションが弱く、やはり上記のような噴霧の衝突が回避される。
【００６８】
このように、中央側の噴霧（ａ１，ａ２およびｂ１，ｂ２）によって多量の燃料を噴射しながらも、その飛翔途中に充分にペネトレーションを弱めることができるため、外側の噴霧（特にａ５，ａ６およびｂ５，ｂ６）についてはその噴射量を減らすことで元来のペネトレーションを弱めることができ、結果として、いずれの噴霧についてもピストン１３との衝突を充分に抑制することができる。
【００６９】
図１０は、噴孔の大きさを上記のように異ならせた場合のスートの発生量（実線の波形Ｙ１）と、噴孔の大きさを全て同一にした場合のスートの発生量（破線の波形Ｙ２）とを比較したグラフである。なお、後者のケースでは、全ての噴孔の孔径を約０．１ｍｍに設定し、前者のケースでは、約０．１ｍｍの孔径と、これに対し約２２％大きい孔径と、約３０％小さい孔径の３種類の孔径を設定した。この図１０からも明らかなように、対称軸ＳＬから遠い噴霧に対応する噴孔ほど孔径を小さくした場合には、孔径を全て同一にした場合よりも、スートの発生量が低減される。これは、孔径を異ならせた前者の方が、ピストン１３の壁面への噴霧の衝突がより効果的に抑制されて、空気の利用率が高まるからである。
【００７０】
図１１は、噴孔の大きさを異ならせた場合の冷却損失（実線の波形Ｚ１）と、噴孔の大きさを全て同一にした場合の冷却損失（破線の波形Ｚ２）とを比較したグラフである。なお、冷却損失として、図１１では壁面熱損失積算値（縦軸）をとっており、縦軸の下側ほど損失が大きいことを表す。この図１４からも明らかなように、対称軸ＳＬから遠い噴霧に対応する噴孔ほど孔径を小さくした場合には、孔径を全て同一にした場合よりも、冷却損失が低減される。これは、孔径を異ならせた前者の方が、噴霧の壁面への衝突が充分に抑制される結果、伝熱部の面積や流速が低減され、さらには空気の利用率が高まって火炎の温度が低下するからである。
【００７１】
図２、図７に示したように、上記実施形態では、キャビティ部１３ａよりも径方向外側に位置するピストン１３の外周部に、リング状の平坦面からからなるスキッシュ部１３ｂが設けられている。このような構成によれば、ピストン１３が圧縮上死点の近傍まで上昇したときに、燃焼室３の外周側から中心側に向かうスキッシュ流Ｓ２（図７）を形成することができる。スキッシュ流Ｓ２は、燃焼室３を周方向に旋回するスワール流Ｓ１を中心側に寄せる作用をもたらすので、スワール流Ｓ１をより強化することができる。また、スキッシュ流Ｓ２は、第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂから噴射されてピストン１３の壁面（キャビティ部１３ａの周縁部）に近づいた噴霧を押し戻すように作用するので、ピストン１３壁面への噴霧の衝突を抑制することができる。そして、これらスワール流Ｓ１とスキッシュ流Ｓ２との相乗効果により、燃料と空気とのミキシングが促進されるので、空気の利用率をより高めることができる。
【００７２】
特に、上記実施形態では、第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂからの複数の噴霧のうち上記対称軸ＳＬに最も近い噴霧（ａ１，ａ２およびｂ１，ｂ２）を除いた残りの噴霧群（ａ３〜ａ６およびｂ３〜ｂ６）の平均の噴霧角ｒ２が、対称軸ＳＬに対し４５±１０°に設定されている。このような構成によれば、燃焼室３内を旋回するスワール流Ｓ１をより強化することができ、燃料と空気とのミキシングをより促進することができる。
【００７３】
すなわち、第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂから噴射される上記残りの噴霧群（ａ３〜ａ６およびｂ３〜ｂ６）は、対称軸ＳＬと直交する方向である接線方向のベクトル成分を多く含むため、燃焼室３を旋回するスワール流Ｓ１を強化する方向に作用する。ただし、上記残りの噴霧群の角度（噴霧角）が小さ過ぎると、接線成分が少なくなり、スワール流Ｓ１を強化する効果が充分に得られなくなる。一方、噴霧角が大き過ぎると、噴霧の出口（噴孔４４ｃ〜４４ｆ）からピストン１３の壁面までの飛翔可能距離が短くなり、燃料がその勢いを充分に保ったままピストン１３に衝突してしまう。これに対し、上記残りの噴霧群の角度の平均値（平均噴霧角）ｒ２を４５±１０°に設定した場合には、上記のような噴霧の衝突を回避しつつ、スワール流Ｓ１を充分に強化することができ、空気の利用率をより高めることができる。
【００７４】
図１２は、燃焼室３に形成されるスワール流Ｓ１の強さ（より具体的にはクランク軸の回転角速度に対するスワール流の回転角速度の比であるスワール比）をサイド噴射方式の場合とセンター噴射方式の場合とで比較したグラフであり、太い実線の波形Ｘ１がサイド噴射方式のときのスワール比を表し、細い実線の波形Ｘ２がセンター噴射方式のときのスワール比を表している。なお、図１２において、サイド噴射方式を採用したケースでは、上述した平均噴霧角ｒ２を４５°に設定した（より具体的には噴霧ａ３，ａ４および噴霧ｂ３，ｂ４の噴霧角を３５°とし、噴霧ａ５，ａ６および噴霧ｂ５，ｂ６の噴霧角を５５°とした）。
【００７５】
図１２に示すように、燃焼室３の中心Ｐを挟んで相対向する第１、第２噴射弁４Ａ，４Ｂから燃料を噴射するサイド噴射方式を採用した場合には、燃焼室３の中心Ｐから放射状に燃料を噴射するセンター噴射方式と比較して、スワール比が大幅に高められることが分かる。これは、上述したとおり、スキッシュ流Ｓ２によってスワール流Ｓ１が強化されたことと、平均噴霧角ｒ２が４５±１０°の噴霧ａ３，ａ４および噴霧ｂ３，ｂ４による作用に基づくものである。これとは対照的に、センター噴射方式でスワール比が上昇しないのは、燃焼室３の中心Ｐから放射状に燃料を噴射するセンター噴射方式では、各噴霧の運動量が相互に打ち消し合うからである。
【００７６】
図６を用いて説明したように、上記実施形態では、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂから噴射される複数の噴霧のうち対称軸ＳＬに最も近い噴霧（ａ１，ａ２およびｂ１，ｂ２）の中心線と対称軸ＳＬとのなす角度ｒ１が７°以上１５°以下に設定されている。このような構成によれば、図１３を用いて後で詳しく説明するように、第１噴射弁４Ａからの噴霧ａ１，ａ２と第２噴射弁４Ｂからの噴霧ｂ１，ｂ２とが衝突して燃焼室３の中心部に燃料が集中することが回避されるだけでなく、一方の噴霧（ａ１，ａ２またはｂ１，ｂ２）が他方の噴霧（ｂ１，ｂ２またはａ１，ａ２）を引き寄せるような巻き込み現象が起きて、各噴霧のペネトレーション（貫徹力）が弱められる。これにより、上記噴霧がピストン１３の壁面に勢いよく衝突することが確実に回避され、燃料の濃度が過度に高い過濃混合気が形成される割合がより低減されるので、空気の利用率を高めてスートの発生量をより効果的に低減することができる。
【００７７】
図１３は、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂから種々の角度で燃料を噴射し、噴射後所定時間が経過した時点での噴霧の状態を示す図である。本図においては、噴霧角（上述した対称軸ＳＬとのなす角度）が５°の場合の噴霧の外郭を破線で示し、噴霧角が７°の場合の噴霧の外郭を太い実線で示し、噴霧角が１５°の場合の噴霧の外郭を一点鎖線で示し、噴霧角が１７°の場合の噴霧の外郭を細い実線で示している。これらの各線図から明らかなように、噴霧角が５°の場合（破線）には、第１噴射弁４Ａからの噴霧と第２噴射弁４Ｂからの噴霧とが衝突し合い、両者が一体化している。このことは、燃焼室３の中心部に多くの燃料が滞留し、燃料の濃度が大幅に濃い領域が形成されることを意味する。一方、噴霧角が１７°の場合（細い実線）は、上記のような噴霧どうしの衝突は起きていないが、第１噴射弁４Ａからの噴霧と第２噴射弁４Ｂからの噴霧とが何ら影響し合うことなくほぼ直線状に長く延びている。このことは、噴射から所定時間が経過した時点でも各噴射弁４Ａ，４Ｂからの噴霧のペネトレーションがそれなりに強いことを意味する。
【００７８】
これに対し、噴霧角が７°（太い実線）または１５°（一点鎖線）の場合は、第１噴射弁４Ａからの噴霧と第２噴射弁４Ｂからの噴霧とが一体化しておらず、衝突が起きていないことが分かる。しかも、各噴射弁４Ａ，４Ｂからの噴霧の先端部が、お互いを巻き込み合うように曲がっていることから、噴霧のペネトレーションが弱められ、飛翔速度が遅くなっていることも理解できる。
【００７９】
なお、噴霧どうしが巻き込み合う現象は、噴霧の軸方向に沿って生じる圧力勾配が原因となっていると考えられる。すなわち、各噴射弁４Ａ，４Ｂから噴霧が勢いよく噴射されると、噴霧の下流側ほど圧力が高くなる（上流側ほど圧力が低くなる）というように、噴霧の軸方向に沿った圧力勾配が生じる。このため、各噴射弁４Ａ，４Ｂから噴射された噴霧が互いに近接したときには、一方の噴霧の下流端が他方の噴霧の上流側（圧力が低い側）に引き寄せられて、図１３の実線または一点鎖線に示すように、噴霧が燃焼室３の中心側に曲げられる現象（巻き込み現象）が生じる。ただし、噴霧どうしの距離が長い（つまり噴霧角が大きい）と、圧力差による吸引力が作用しなくなるので、図１３に細い実線で示すように、噴霧どうしの巻き込み現象は起きなくなる。一方、噴霧どうしの距離が短い（つまり噴霧角が小さい）と、図１３に破線で示すように、噴霧どうしが衝突してしまう。図１３によれば、このような事態を伴うことなく噴霧どうしの巻き込み現象を適正に起こすことのできる噴霧角の臨界値が、太い実線および一点鎖線で示すとおり、７°以上１５°以下ということである。
【００８０】
なお、上記実施形態では、図２、図７に示したように、ピストン１３の中心側ほど凹陥深さが深くなる椀状のキャビティ部１３ａをピストン１３に設けたが、キャビティ部はピストンの冠面の中央部を含む領域が凹陥していればよく、その具体的形状は種々変更可能である。例えば、図１４に示すピストン１１３のように、中央部の平坦面とその周囲のテーパ面とを含むキャビティ部１１３ａをピストン１１３の冠面に形成してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂに、それぞれ２段３列に並ぶ合計６つの噴孔４４ａ〜４４ｆを設けたが、噴孔の数および配置はこれに限られず、種々の変更が可能である。
【００８２】
また、上記実施形態では、対称軸ＳＬから遠い噴霧に対応する噴孔ほどその孔径を小さく設定することにより、対称軸ＳＬから遠い噴霧ほどそのペネトレーションを弱めるようにしたが、ペネトレーションを変化させるための方法はこれに限られない。例えば、噴孔の孔径ではなく、噴孔の軸長（噴孔が穿孔される部分のバルブボディ４１の肉厚）を変化させることによっても、噴霧のペネトレーションは変化する。つまり、噴孔の軸長が長ければ、噴孔から出たときの噴霧の拡散角度が小さくなるので、ペネトレーションが強くなり、逆に、噴孔の軸長が短ければ、噴孔から出たときの噴霧の拡散角度が大きくなるので、ペネトレーションが弱まる。したがって、噴孔の孔径に代えて、あるいは噴孔の孔径に加えて、噴孔の軸長を変化させることにより、ペネトレーションを変化させるようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、第１噴射弁４Ａに供給される燃料を蓄圧しつつ貯蔵する第１コモンレール３０を設けるとともに、第２噴射弁４Ｂに供給される燃料を蓄圧しつつ貯蔵する第２コモンレール３１を設けたが、第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂに対し共通のコモンレールを用いてもよい。この場合、コモンレールに燃料を圧送する高圧ポンプとしては、上記共通のコモンレールに燃料を圧送する単一のポンプを設ければよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、ピストン１３が圧縮上死点の近傍まで上昇した時点で（つまり燃焼室３が充分に高温になった状態で）第１噴射弁４Ａおよび第２噴射弁４Ｂから燃料を噴射し（例えば図８のメイン噴射Ｆｍ等参照）、噴射した燃料を空気と混合させながら燃焼させる、いわゆる拡散燃焼を行うディーゼルエンジンを前提として説明を行ったが、全ての運転領域で拡散燃焼を行う必要はなく、少なくとも一部の運転領域で予混合燃焼（圧縮上死点よりも充分に前から燃料を噴射し、燃料と空気とを均一に混合してから燃焼させる燃焼）を行うディーゼルエンジンであってもよい。
【００８５】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８６】
３  燃焼室
４  インジェクタ
４Ａ  第１噴射弁
４Ｂ  第２噴射弁
１２  シリンダヘッド
１３  ピストン
１３ａ  キャビティ部
１３ｂ  スキッシュ部
４４ａ〜４４ｆ  噴孔
ａ１〜ａ６  （第１噴射弁からの）噴霧
ｂ１〜ｂ６  （第２噴射弁からの）噴霧
Ｄ１  第１領域
Ｄ２  第２領域
ＳＬ  対称軸
【図１】
2014148947.tif 000003
【図２】
2014148947.tif 000004
【図３】
2014148947.tif 000005
【図４】
2014148947.tif 000006
【図５】
2014148947.tif 000007
【図６】
2014148947.tif 000008
【図７】
2014148947.tif 000009
【図８】
2014148947.tif 000010
【図９】
2014148947.tif 000011
【図１０】
2014148947.tif 000012
【図１１】
2014148947.tif 000013
【図１２】
2014148947.tif 000014
【図１３】
2014148947.tif 000015
【図１４】
2014148947.tif 000016