(57)【要約】    【課題】  予混合圧縮自着火式の内燃機関において、噴射された燃料噴霧が直接シリンダライナーに衝突することを防止するとともに、燃料の拡散及び空気との混合を促進し、均一な希薄混合気を形成することにより、ＮＯｘ及びスモークの発生を抑制することを目的とする。    【解決手段】  ピストン１１の頂面に対向するシリンダヘッド１２の爆面に凹状のヘッドキャビティ２９を形成し、ヘッドキャビティ２９の底部に、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に向かって燃料を噴射する複数の燃料噴射口４４を有する燃料噴射ノズル１３が設けられており、ヘッドキャビティの底面３０が、シリンダヘッド１２の爆面に略平行な平坦面に形成され、周壁面３１が、ピストン側へ向けて拡開状に傾斜されており、噴射ノズル１３からの燃料噴射を、圧縮行程上死点付近で開始するメイン噴射と、圧縮行程の初期又は中期で燃料噴射を行うプレ噴射との任意の組み合わせで行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの頂面に対向するシリンダヘッドの爆面に凹状のヘッドキャビティが形成され、ヘッドキャビティの底部に、ヘッドキャビティの周壁面に向かって燃料を噴射する複数の燃料噴射口を有する燃料噴射ノズルが設けられている、予混合圧縮自着火式内燃機関において、
前記ヘッドキャビティの底面が、シリンダヘッドの爆面に略平行な平坦面に形成され、周壁面が、ピストン側へ向けて拡開状に傾斜されており、
噴射ノズルからの燃料噴射が、圧縮行程上死点付近で開始するメイン噴射と、圧縮行程の初期又は中期で燃料噴射を行うプレ噴射との組み合わせで行われることを特徴とする、予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項２】
前記プレ噴射が、さらに複数回に分けて行われることを特徴とする、請求項１に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項３】
噴射ノズルからの燃料噴射が、さらに、排気行程から吸気行程への移行期のオーバーラップＴＤＣ付近において行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項４】
シリンダヘッドに形成された排気孔に連通する排気通路に、一酸化炭素又は未燃炭化水素を除去する酸化触媒が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項５】
ＥＧＲガスをシリンダ内に環流するＥＧＲ装置と、機関回転数と燃料噴射量に応じた目標ＥＧＲ率が記録された目標ＥＧＲ率マップと、を備えており、機関回転数と燃料噴射量とに応じて目標ＥＧＲ率マップから得たＥＧＲガス量をシリンダ内に環流するように、前記ＥＧＲ装置が制御されることを特徴とする、請求項１に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項６】
シリンダヘッドの吸気孔及び排気孔をそれぞれ開閉する吸気弁及び排気弁を備え、吸気弁及び／又は排気弁の開閉時期を可変設定する可変動弁装置を備えており、機関運転状態に応じた有効圧縮比を得るように、前記可変動弁装置が制御されることを特徴とする、請求項１に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項７】
機関運転状態に応じてスワール強度を変更自在に生成する、可変スワール生成装置を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は予混合圧縮自着火式内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関の分野では、近年、環境問題の高まりに伴って年々厳しい排気規制が施行されており、煤やスモーク、ＣＯ、ＮＯｘ等の大気汚染物質の排出を低減し、また、燃費を向上することが強く要請されている。
【０００３】
しかしながら、ディーゼルエンジンは、シリンダ内で圧縮された空気に燃料を噴霧し、自着火により燃焼させるため、空気と燃料との混合に濃淡が生じ易く、燃料濃度が濃いところでは煤やスモークを、量論比付近ではＮＯｘを生成し易くなっている。
【０００４】
このような事情に鑑み、近年、予混合圧縮自着火方式が注目されている。この予混合圧縮自着火方式は、ピストンが上死点に至る前の圧縮行程初期から中期に燃料を噴射することで、燃焼室内で燃料と空気とを予め均一に混合し、この混合気をピストンによる圧縮により昇温、昇圧させ、燃料の発火点において自着火させる技術である。この方式によれば、高い空気過剰率によってスモークの発生を抑制可能であり、また、火炎温度を均一化できることからＮＯｘの発生も抑制することが可能である。
【０００５】
ところが、予混合圧縮自着火方式では、ピストンが上死点に至る前の低い位置にあるときに燃料が噴射されるため、該燃料が直接シリンダライナーに衝突してしまう恐れがある。ピストンが上昇する過程では、シリンダ内の温度と圧力はそれほど上昇していないため、シリンダライナーに衝突した燃料は蒸発することなくそのまま付着する可能性が高い。付着した燃料は、ピストンにより掻き落とされてオイルを希釈させたり、そのまま燃焼に寄与することなく白煙となって排出される恐れがあり、また、当然に燃費を悪化させる原因にもなる。
【０００６】
一方、下記特許文献１には、ピストンの頂面に対向するシリンダヘッドの爆面に凹状のドーム（ヘッドキャビティ）を形成し、ドームの底部に、ドームの周壁面に向かって開口する燃料噴射口を有する噴射ノズルを備えたディーゼルエンジンが開示されている。
【０００７】
この技術を用いて、予混合圧縮自着火を行った場合、燃料はシリンダライナーに到達する前にドームの周壁面に衝突して方向が変えられるとともに微粒化されるため、シリンダライナーへの燃料の付着を防止することが可能になる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１４１０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１では、シリンダヘッドのドームが半球状に形成されており、このドームの周壁面に衝突した燃料は、大部分が下方に拡散するが、一部は上方に拡散する。しかし、燃料の衝突部分よりも上側には空間が少ないため、燃料過濃の混合気が生成され、スモークが生じやすくなるという欠点がある。
【００１０】
本発明は、予混合圧縮自着火式の内燃機関において、噴射された燃料噴霧が直接シリンダライナーに衝突することを防止するとともに、燃料の拡散及び空気との混合を促進し、均一な希薄混合気を形成することにより、ＮＯｘ及びスモークの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、ピストンの頂面に対向するシリンダヘッドの爆面に凹状のヘッドキャビティが形成され、ヘッドキャビティの底部に、ヘッドキャビティの周壁面に向かって燃料を噴射する複数の燃料噴射口を有する燃料噴射ノズルが設けられている、予混合圧縮自着火式内燃機関において、前記ヘッドキャビティの底面が、シリンダヘッドの爆面に略平行な平坦面に形成され、周壁面が、ピストン側へ向けて拡開状に傾斜されており、噴射ノズルからの燃料噴射が、圧縮行程上死点付近で開始するメイン噴射と、圧縮行程の初期又は中期で燃料噴射を行うプレ噴射との組み合わせで行われることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記プレ噴射が、さらに複数回に分けて行われることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、噴射ノズルからの燃料噴射が、さらに、排気行程から吸気行程への移行期のオーバーラップＴＤＣ付近において行われることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、シリンダヘッドに形成された排気孔に連通する排気通路に、一酸化炭素又は未燃炭化水素を除去する酸化触媒が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、ＥＧＲガスをシリンダ内に環流するＥＧＲ装置と、機関回転数と燃料噴射量に応じた目標ＥＧＲ率が記録された目標ＥＧＲ率マップと、を備えており、機関回転数と燃料噴射量とに応じて目標ＥＧＲ率マップから得たＥＧＲガス量をシリンダ内に環流するように、前記ＥＧＲ装置が制御されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、シリンダヘッドの吸気孔及び排気孔をそれぞれ開閉する吸気弁及び排気弁を備え、吸気弁及び／又は排気弁の開閉時期を可変設定する可変動弁装置を備えており、機関運転状態に応じた有効圧縮比を得るように、前記可変動弁装置が制御されることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、機関運転状態に応じてスワール強度を変更自在に生成する、可変スワール生成装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、燃料噴射口から噴射された燃料がヘッドキャビティの周壁面に衝突することによって、シリンダライナーに直接的に付着することが防止されるとともに、衝突によって燃料が微粒化されるため、空気との混合が促進される。また、ヘッドキャビティの底面が、シリンダヘッドの爆面に略平行な平坦面に形成されているので、燃料の衝突部分よりもヘッドキャビティの底面側に、従来に比べて広い空間を形成することができ、ヘッドキャビティ内における燃料と空気との混合を促進することができる。
【００１９】
さらに、燃料噴射を、プレ噴射とメイン噴射との複数段で行うことによって、プレ噴射による燃焼だけでは不足する出力をメイン噴射による燃焼で補うことができ、プレ噴射による燃焼で生じたＨＣやＣＯを、メイン噴射による燃焼で焼却除去することができる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、プレ噴射を複数回に分けて行うことによって、各回のプレ噴射における燃料噴射期間を短くし、噴霧到達距離を短くすることができる。したがって、燃料がシリンダライナーに直接的に付着する可能性を一層低くすることができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、オーバーラップＴＤＣ付近において噴射された燃料はシリンダライナーに付着することはなく、高温のピストンに接触することによって吸気行程中に燃料を蒸発させることができる。また、ピストンを燃料によって冷却することが可能となる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、プレ噴射に伴う予混合気の燃焼で発生したＨＣやＣＯは、メイン噴射に伴う燃焼で焼却除去されるが、排気管に酸化触媒を設けることによって、さらに、ＨＣ及びＣＯの排出を抑えることが可能となる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、機関運転条件に応じて排気環流を行うことによって、プレ噴射による予混合気の着火遅れを延長し、混合気の均一化、希薄化を図るとともに、メイン噴射に伴う燃焼で発生する高温燃焼領域を減らすことができる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、高負荷時等の燃料噴射量が多い場合には、有効圧縮比を低くして着火遅れを延ばし、低負荷時の燃料噴射量が少ない場合には、有効圧縮比を高くして着火性を高めることができ、ノッキングや失火を防止することができる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、高負荷時等にプレ噴射の噴射量が多い場合に、スワール流を強化して混合気の均一希薄化を促進し、着火遅れを延ばしてノッキングを防止することができ、低負荷時のプレ噴射量が少ない場合には、スワール流を弱めることで、燃料過濃域と希薄域とを層状に形成し、過濃域において積極的に着火を促進して失火を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施形態の内燃機関は、予混合圧縮自着火方式のディーゼルエンジンであり、その構造の詳細について説明する前に、基本的な作動工程を簡単に説明する。図１は、本実施形態のディーゼルエンジンの作動工程の概要を示す説明図である。このディーゼルエンジンは、シリンダ１０にピストン１１を摺動自在に嵌合するとともに、シリンダヘッド１２に、燃料噴射ノズル１３、吸気孔１４、及び排気孔１５を設け、吸気孔１４及び排気孔１５を、それぞれ吸気弁１７Ａ及び排気弁１７Ｂによって開閉自在にしたものである。ピストン１１頂面とシリンダ１０側面とシリンダヘッド１２下面との間には、燃焼室１８が形成されている。
【００２７】
図１中（ａ）は吸気行程、（ｂ）は圧縮行程、（ｃ）は膨張行程、（ｄ）は排気行程である。（ａ）の吸気行程では、ピストン１１が上死点から下死点へ移動し、その間に吸気孔１４から燃焼室１８に空気が取り込まれる。（ｂ）の圧縮行程では、吸気した空気が圧縮されるとともに、圧縮初期から中期にかけて、燃料噴射ノズル１３から燃料Ｓが噴射（プレ噴射）され、空気と燃料との混合気が形成される（予混合）。ピストン１１が上死点付近になると、予混合気が圧縮によって昇温、昇圧され、自着火する。また、上死点付近では再度燃料Ｓが噴射（メイン噴射；（ｃ）に示す）され、該燃料Ｓは、直ちに蒸発しながら拡散し、高温高圧の雰囲気下で自着火する。（ｃ）の膨張行程では、ピストン１１が下降し、（ｄ）の排気行程では、排気用弁１７Ｂが開き、ピストン１１の上昇により排気孔１５から燃焼室１８内の排気が排出される。
【００２８】
したがって、本実施形態では、予混合のためのプレ噴射と、通常の圧縮自着火燃焼（ディーゼル燃焼）のためのメイン噴射との複数段の噴射が行われるようになっている。そして、このような複数段の噴射を行うため、上記シリンダ１０、ピストン１１、燃料噴射ノズル１３の形状の適正化が図られている。以下、この点について詳細に説明する。
【００２９】
〔ピストン１１の構成〕
図２及び図３は、本発明を適用したディーゼルエンジンのシリンダ頂部の断面図であり、特に、図２はピストン１１が上死点よりも下位にある状態（プレ噴射を行っている状態）、図３はピストン１１が上死点付近にある状態（メイン噴射を行っている状態）を示す。図２に示すように、ピストン１１の頂面には、凹状のピストンキャビティ２０が形成されている。ピストンキャビティ２０の底部中央には、シリンダヘッド１２側に突出する中央突出部２１が形成されており、該中央突出部２１は、基部（裾野部）の外径が大きく頂部の外径が小さくなるような、山形に形成され、外周面２２が反シリンダヘッド１２側に向けて拡開状に傾斜する傾斜面となっている。この外周面２２の拡開角度にはＣを付してある。
【００３０】
ピストンキャビティ２０の底面２４は、中央突出部２１の傾斜面２２になだらかに連なる円弧面に形成されている。ピストンキャビティ２０の外周面２５は、底面２４から連続する円弧面に形成され、ピストン１１の頂面まで延びている。ピストンキャビティ２０の開口部２６は、外周面２５よりもやや径方向内方に入り込んでおり、これによって、径方向内方に突出するリップ部２７が形成されている。図２において、ピストンキャビティ２０の開口径にはφＹを付し、ピストンキャビティ２０の外周面２５における最大外径にはφＺを付してある。
【００３１】
〔シリンダヘッド１２の構成〕
図５は、シリンダヘッドを拡大して示す断面図である。図２、図３、及び図５に示すように、ピストン１１頂面に対向するシリンダヘッド１２の爆面２８には、凹状のヘッドキャビティ２９が設けられており、該ヘッドキャビティ２９は、裁頭円錐形に形成されている。すなわち、ヘッドキャビティ２９の底面３０は、爆面２８に略平行な平坦面に形成されており、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１は、ピストン１１側（図２の下側）に向けて拡開状に傾斜されている。図２において、ヘッドキャビティ２９の開口径にはφＸを付し、周壁面３１の拡開角度にはＡを付してある。
【００３２】
図６は、図２のVI−VI矢視断面図である。シリンダヘッド１２には、吸気用、排気用のバルブシート３３が各２個ずつ設けられ、各バルブシート３３に吸気用、排気用の弁１７Ａ，１７Ｂが設けられている。ヘッドキャビティ２９は、４つの弁１７Ａ，１７Ｂの間に囲まれ、各バルブシート３３に外接する大きさに形成されている。ただし、必ずしも各バルブシート３３に外接しなくても、その外接円の範囲内で可及的に大きく形成することができる。
【００３３】
図５に示すように、本実施形態では、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に、シリンダヘッド１２とは別の素材で形成された燃料衝突部３４を設けている。この燃料衝突部３４は、ヘッドキャビティ２９の深さ全体に渡る幅を有し、当該幅に渡って均等な厚さに形成されている。素材としては、耐熱性及び断熱性を有するものが用いられ、例えば、ＳＵＨ系の耐熱鋼等が用いられる。ただし、この燃料衝突部３４を省略し、シリンダヘッド１２そのものの素材で周壁面３１を構成してもよい。
【００３４】
〔燃料噴射ノズル１３の構成〕
図２及び図３に示すように、ヘッドキャビティ２９の底面３０の中央部には、燃料噴射ノズル１３が設けられている。噴射ノズル１３は、下部にニードル弁を収容した細径部３６、上部に細径部３６よりも大径の太径部３７を有しており、細径部３６と太径部３７との間には段部３８が形成されている。噴射ノズル１３は、シリンダヘッド１２に形成された保持孔３９にホルダー４０を介して装着されている。ホルダー４０は、筒形に形成されるとともに、筒内部が、噴射ノズル１３の外形に適合した形状に形成されている。ホルダー４０の内面と細径部３６との間には、両者間の気密を保つ筒形の第１シール材４１が介装され、ホルダー４０と段部３８との間には環状の第２シール材４２が介装されている。ホルダー４０の先端部は、保持孔３９を介してヘッドキャビティ２９の底面に露出している。また、ホルダー４０の先端部には、径内方向に折曲部４３が突設され、折曲部４３によって第１シール材４１を下側から受けている。
【００３５】
図５に示すように、噴射ノズル１３の先端には、複数の燃料噴射口４４が形成されている。燃料噴射口４４は、ノズル軸心Ｏ１を中心として放射状に、４〜１０個形成されている。各噴射口４４は、それぞれヘッドキャビティ２９の周壁面３１（燃料衝突部３４）に向けて開口している。
【００３６】
〔ヘッドキャビティ２９と燃料噴射ノズル１３との関係〕
図２に示すように、噴射ノズル１３の燃料噴射口４４から噴射された燃料は、全体として円錐状又は水平に放射方向に拡散する。このときの噴霧軸線Ｘ１の拡散角度（噴霧角度）をＢとすると、１２０°≦Ｂ≦１８０°に設定されている。このように設定することによって、燃料が直接周壁面３１に衝突するようになっている。この衝突によって、燃料は、方向が変えられるとともに、微粒化されるようになっている。
【００３７】
したがって、プレ噴射を行う場合において（図１（ｂ）、図２）、燃料が直接シリンダライナー４６に衝突して付着してしまうことを防止することができる。また、周壁面３１に対する衝突で燃料が微粒化するので、空気との混合をより促進することができる。なお、図２には、比較として、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に衝突しない場合の噴霧軸線Ｘ２を２点差線で例示しており、この場合、シリンダライナー４６に燃料が衝突することになる。
【００３８】
上記噴霧角度Ｂを１２０°以上としたのは、それ以下であると、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に燃料を衝突させるためにヘッドキャビティ２９を深く形成する必要が生じ、シリンダヘッド１２の大幅な構造の変更を伴うことになるからである。噴霧角度Ｂを１８０°以下としたのは、それ以上であると、噴射ノズル１３における流量係数が低下するからである。また、メイン噴射を行う場合において、ヘッドキャビティ２９内の上部側（底面３０側）に多くの燃料が拡散し、該部分の燃料濃度が高くなり、スモーク発生の原因となるからである。
【００３９】
一方、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１の拡開角度Ａは、６０°≦Ａ≦１２０°に設定されている。この拡開角度Ａは、小さければ小さいほど、衝突後の燃料がシリンダライナー４６に付着する可能性を低くする。しかし、拡開角度Ａを小さくすることは、メイン噴射（図１（ｃ）、図３）を行う場合の燃料拡散の妨げになる。すなわち、メイン噴射され周壁面３１に衝突した後の燃料と、シリンダ１０内の径方向外側に存在する多量の空気との混合を促進することが困難となり、均一な混合気形成の妨げになる。また、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に衝突した燃料がヘッドキャビティ２９内の上部側に多く拡散されることになり、ヘッドキャビティ２９内の燃料過濃によりスモークを生じ易くなる。したがって、本実施形態では、拡開角度Ａを、上記の如く設定することにより、プレ噴射、メイン噴射の双方において、適切な混合気形成を実現している。
【００４０】
また、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１と燃料の噴霧軸線Ｘ１との、ピストン１１側の交差角度をＤとすると、１２０°≦Ｄ＜１８０°に設定されている。このＤが１２０°以下であると、メイン噴射を行う場合において、ヘッドキャビティ２９内の上部側への燃料の拡散が多くなり、スモークが発生し易くなり、１８０°以上であると、実質的に燃料がほとんど周壁面３１に衝突しなくなるからである。
【００４１】
上記ヘッドキャビティ２９は、底面３０がシリンダヘッド１２の爆面２８と略平行な平坦面に形成されており、図５に示すように、底面３０と周壁面３１との境界に角部４７が形成されている。この角部４７の存在によって、ヘッドキャビティ２９内の上部側には、従来技術（ドーム形乃至円錐形のヘッドキャビティ）よりも広い空間Ｒが確保されている。そのため、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に衝突した燃料がヘッドキャビティ２９の上部側（底面３０側）に拡散したとしても、従来技術に比べて空気との混合が促進されるようになっている。
【００４２】
なお、燃料噴射口４４から噴射された燃料は、その全てが周壁面３１に衝突しなくてもよく、少なくとも噴霧軸線Ｘ１が周壁面３１に衝突するように設定されていればよい。すなわち、噴霧軸線Ｘ１が周壁面３１に衝突した部分と爆面２８とのシリンダ軸心方向の距離をＥとしたとき、Ｅ＞０の条件を満たしていればよい。燃料液滴の速さは噴霧軸Ｘ１上で最も高く、径方向外方にいくに従い周囲空気とのせん断作用で速さが低下するため、噴霧軸線Ｘ１より下側の燃料は、霧状になり、貫徹力が小さくなって、周壁面３１に衝突しなくてもシリンダライナー４６に至ることが少なくなり、また、周壁面３１に衝突した燃料が下向き成分となって拡散することによって、シリンダライナー４６に向かう貫徹力を一層弱めるからである。
【００４３】
燃料は、燃料噴射口４４から出た直後は液柱状であり、その後霧状に拡散しつつ周壁面３１に到るようになっている。本実施形態では、燃料噴射口４４から周壁面３１までの噴霧軸線Ｘ１の距離（長さ）Ｌと、燃料噴射口４４の口径φｄとが、Ｌ／φｄ≧５０の関係に設定されている。このように設定することで、燃料Ｓの液柱部分Ｓ１（長さをＬ１で示す）が直接周壁面３１に衝突し付着することはほとんどない。
【００４４】
機関始動時等の低負荷運転時に、液柱状の燃料がヘッドキャビティ２９の周壁面３１に付着すると、燃焼に関与することなく白煙となって排出されてしまうが、上記の如く、距離Ｌと口径φｄとを設定することで、このような問題を解決することができる。なお、距離Ｌと口径φｄとの上記関係は、燃料噴射圧を約５０ＭＰａ以上とした場合に特に有効である。
【００４５】
前述したように、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１には、断熱性及び耐熱性を有する燃料衝突部３４が設けられている。シリンダヘッド１２は冷却水によって冷却されるが、この燃料衝突部３４は、その断熱性によって温度が低下し難くなっている。したがって、燃料衝突部３４に衝突した燃料は、燃料衝突部３４の熱によって蒸発しやすくなり、付着した燃料が白煙となって排出されることが防止されている。
【００４６】
ヘッドキャビティは、図６に示したように、吸気用及び排気用の４つのバルブシート３３に外接するように設けられている。すなわち、バルブシート３３を侵食しない範囲で最大限に形成されている。これにより、燃料噴射ノズル１３からヘッドキャビティ２９の周壁面３１までの距離を可及的に遠くすることができ、燃料の液柱部分Ｓ１が周壁面３１に付着することを防止している。
【００４７】
〔ヘッドキャビティとピストンキャビティとの関係〕
上記ヘッドキャビティ２９の開口径φＸは、ピストンキャビティ２０の開口部２６の径φＹよりも、小さく形成されている。具体的には、φＹ≧１．２×φＸの関係にある。したがって、メイン噴射（図１（ｃ）、図３）を行う場合において、噴射ノズル１３から噴射されヘッドキャビティ２９の周壁面３１に衝突した燃料は、そのほとんどがピストンキャビティ２０内に導入される。そして、圧縮行程におけるピストンキャビティ２０内へのスキッシュ流と、膨張行程におけるピストンキャビティ２０外への逆スキッシュ流によって、燃料の流動に強い乱れが生じるとともに、ピストン１１内の径方向外側において空気との混合がより促進されるようになっている。
【００４８】
なお、ピストンキャビティ２０の開口部２６の径φＹは、ピストンキャビティ２０の外周面２５の外径（最大外形）φＺよりも小さく形成され、開口部２６には、径方向内方に突出するリップ部２７が形成されているため、より強いスキッシュ流及び逆スキッシュ流を得ることができる。
【００４９】
〔噴射燃料とピストンキャビティ２０との関係〕
ピストンキャビティ２０に形成された突出部２１は、既に説明したように山形に形成されており、その外周面２２の拡開角度Ｃは、Ｃ≦１４０°に設定されている。メイン噴射を行う場合において（図１（ｃ）、図３）、噴射ノズル１３から噴射されヘッドキャビティ２９に衝突した燃料は、さらに円錐状に広がりながらピストンキャビティ２０内の突出部２１の外周面２２の傾斜に衝突する。したがって、突出部斜面２２に衝突したのちも、燃料はさらに径方向外側に導かれ、空気との混合が促進されるようになっている。
【００５０】
図３に示すように、ピストンキャビティ２０に対して燃料が衝突した部分の径φＶと、ピストンキャビティ２０の最大外径φＺとは、φＶ≧０．５×φＺの関係にある。したがって、メイン噴射を行った場合に、燃料は、ピストンキャビティ内の径方向外方に広がり、空気との混合が促進される。したがって、ピストンキャビティ２０の中央付近に燃料が噴射されて、径方向外方の空気を使わずに火炎が収縮する”熱ピンチ”の発生が防止されるようになっている。
【００５１】
上記メイン噴射は、ピストン１１がほぼ上死点にあるときだけでなく、主としてＮＯｘ低減のために、上死点を過ぎた後に遅延してなされる場合がある。このような場合に、噴射された燃料がピストンキャビティ２０から外れて噴射されると、均一な混合気の生成が阻害され、スモークが増加する。したがって、本実施形態では、ピストン１１が上死点からクランク角±４０°の範囲内にあるときに、噴射された燃料が確実にピストンキャビティ２０内に入るように、燃料噴射角Ｂ、周壁面３１の拡開角度Ａ、ピストンキャビティ２０の開口径φＹ等が設定されている。一例として、図４には、クランク角が上死点±３０°の場合のピストン１１の配置を示している。
【００５２】
なお、本実施形態では、周壁面３１に衝突した燃料の噴霧軸線Ｘ１が、径方向外方へ最大に広がった場合、すなわち、燃料の噴霧軸線Ｘ１が、周壁面３１に衝突したあと、そのまま周壁面３１の傾斜に沿って拡散した場合を想定して、噴霧軸線Ｘ１がピストンキャビティ２０内に入るように設定している。
【００５３】
〔本実施形態の応用例〕
本実施形態のディーゼルエンジンの基本的構成は上記の通りであるが、以下に、このディーゼルエンジンを各種周辺機器と共にシステム化した応用例について説明する。図７は、そのエンジンシステムを示す概略図である。このエンジンシステム６５は、エンジンコントローラ６６、過給機６７、インタークーラー６８、ＥＧＲ装置６９、吸気用動弁装置７０、排気用可変型動弁装置７１、可変スワール装置７２を備えている。
【００５４】
シリンダヘッド１２に設けられた吸気孔１４は、吸気通路７３、インタークーラー６８、第１吸気管７４、過給機６７のコンプレッサー部７５、第２吸気管７６を介して外気に連通され、排気孔１５は、排気通路７７、過給機６７のタービン部７８及び排気管７９を介して外気に連通されている。排気管７９には酸化触媒８０が配置されている。排気通路７７と吸気通路７３との間をＥＧＲ装置６９のＥＧＲ管８１が連通しており、ＥＧＲ管８１には開度調節可能なＥＧＲ弁８２が設けられている。
【００５５】
エンジンコントローラ６６には、演算装置及び各種記憶装置と共に、各種装置を制御するＥＣＵが含まれている。エンジンコントローラ６６の出力部には燃料噴射ノズル１３、吸気用動弁装置７０、排気用可変型動弁装置７１、可変スワール装置７２、ＥＧＲ装置６９が接続されており、これら装置は、エンジンコントローラ６６のＥＣＵによって動作制御されるようになっている。
【００５６】
エンジンコントローラ６６の入力部には、機関回転数センサー（図示略）、負荷センサー（アクセル開度検出センサー）（図示略）、筒内（シリンダ内）圧センサー（図示略）、吸気流量センサー８５、吸気（給気）温度センサー８６、吸気（給気）圧力センサー８７、冷却水温度センサー８８、異常燃焼検出センサー（ノックセンサー等）８９が接続されている。
【００５７】
機関回転数センサーは、クランク軸又はクランク軸に固定されたギヤあるいはホイール等に配置され、クランク軸回転数（機関回転数）を検出するようになっている。負荷センサーは、アクセル装置あるいは燃料噴射ポンプの燃料増減機構等に設けられ、負荷として、燃料噴射量を検出するようになっている。吸気流量センサー８５は過給機６７より上流側の第２吸気管７６に設けられ、第２吸気管７６内を流れる空気流量を検出するようになっている。吸気温度センサー８６及び吸気圧力センサー８７は、インタークーラー６８よりも下流側の第１吸気管７４に設けられ、第１吸気管７４を流れる空気の温度及び圧力を検出するようになっている。冷却水温度センサー８８は、例えば、シリンダ１０周りの冷却水ジャケットに配置され、シリンダ１０周辺の冷却水の温度を検出するようになっている。異常燃焼検出センサー８９は、シリンダ１０の側壁或いはシリンダ１０内に配置され、シリンダ１０の異常振動あるいは燃焼室１８内の異常圧力変動を検出することにより、ノッキング等の異常燃焼を検出するようになっている。
【００５８】
〔燃料噴射時期について〕
図８は、燃料噴射ノズル１３からの燃料噴射のタイミングを示すタイムチャートである。本実施形態のディーゼルエンジンでは、既に説明したように、メイン噴射と、プレ噴射（過早噴射）とが行われるようになっている。メイン噴射は、圧縮行程上死点付近、例えば、上死点前１０°〜０°、又はそれ以降に開始するようになっている。プレ噴射は、圧縮行程の初期又は中期、例えば、上死点前１２０°〜４０°の間に行われるようになっている。
【００５９】
このようにプレ噴射だけでなく、メイン噴射をも行うことによって、高負荷時の出力を向上するとともに、プレ噴射による燃焼で生じた一酸化炭素（ＣＯ）や未燃炭化水素（ＨＣ）を燃焼させることができる。また、予混合気の燃焼ガスが内部ＥＧＲ効果をもたらすことによる、メイン噴射に伴うＮＯｘ低減も期待できる。
【００６０】
〔プレ噴射の噴射段数の設定〕
図８（Ａ）は、プレ噴射とメイン噴射とを各一回だけ行う例を示しているが、図８（Ｂ）は、プレ噴射を２段階に分割して行う例を示している。本実施形態では、図２に示したように、燃料噴射口４４から噴射した燃料をヘッドキャビティ２９の周壁面３１に衝突させることによって、衝突後の燃料がシリンダライナー４６に直接接触することを防止しているが、運転条件等によっては、その可能性が全くないとは言えない。したがって、図８（Ｂ）のようにプレ噴射を複数段階に分割し、各段の噴射量（噴射期間）を少なくすることによって、燃料がシリンダライナー４６に到達するのを確実に防止している。
【００６１】
プレ噴射を分割するか否か、また、何回に分割するかは、次のように決定される。
図１０は、燃料噴射条件を決定するためのフローチャートである。このフローチャートによれば、まず、ステップＳ１において、検出した機関回転数及び負荷から、アクセル開度及び噴射圧を加味して基本噴射量を決定する。そして、ステップＳ２−１において、基本噴射量から過早噴射量を算出するとともに、ステップＳ２−２において、過早噴射時期を算出する。さらに、ステップＳ３において、算出された過早噴射量と過早噴射時期から噴射期間を推定する。
【００６２】
次に、ステップＳ４において、推定された噴射期間だけ燃料を噴射させた場合の、噴霧先端到達距離モデル（後述）を算出し、噴霧がシリンダライナー４６に付着するか否かを検証する。ステップＳ５において、検証の結果、シリンダライナー４６への付着が無いと判断された場合は、ステップＳ６において、プレ噴射を一回のみとする条件が確定される。
【００６３】
検証の結果、シリンダライナー４６への付着があると判断された場合には、噴射を２段階に分割した場合を仮定して、各段の噴射量と噴射時期を算出する（ステップＳ７，Ｓ８）。そして、上記と同様に噴射期間を推定し（ステップＳ３）、各段の噴霧先端到達距離モデルを算出し、噴霧がシリンダライナー４６に付着するか否かを検証する（ステップＳ４、Ｓ５）。燃料が付着しないと判断された場合は、プレ噴射を２段階に分割する条件が確定され（ステップＳ６）、付着すると判断された場合は、さらに、プレ噴射の分割回数を増やして、同様の操作を繰り返す。
【００６４】
燃料の先端到達距離モデルは、次のように算出される。
本実施形態では、燃料噴射ノズル１３から噴射された燃料は、一旦ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に衝突してから燃焼室１８内に噴霧される。したがって、ヘッドキャビティ２９との衝突がない通常の噴霧（自由噴霧）を行った場合の噴霧先端到達距離をＬｐとすると、ヘッドキャビティ２９に衝突する場合の噴霧先端到達距離Ｌｐ’は、Ｌｐに所定の補正関数σを乗じた、Ｌｐ’＝σ・Ｌｐで算出することができる。
【００６５】
補正関数σは、燃料噴射ノズル１３の噴射圧や噴霧角度、ヘッドキャビティ周壁面３１の拡開角度、燃焼室１８内の雰囲気圧力や温度等を考慮した関数となる。また、σの値は、予めリグテストにより得られたデーターを元に作成されたマップから引用して求めることもできる。
【００６６】
自由噴霧の噴霧先端到達距離Ｌｐは、次式で算出することができる。
Ｌｐ＝σ・Ａ・（Δｐ／ρａ）０．２５・（ｄｎ・ｔ）０．５
ここで、σは実験定数であり、テストベンチ等で求められる。Ａは、ノズルホールの面積であり、Ａ＝π／４・ｄｎ２として示される。Δｐは、噴射圧とシリンダ内圧の差である。ρａは、シリンダ内ガスの密度である。ｄｎは、ノズルの径である。ｔは、噴射期間である。
【００６７】
さらに、プレ噴射を複数段に分割して行う場合、１段目の噴霧先端到達距離Ｌｐ’と、２段目の噴霧先端到達距離Ｌｐ”とは更に異なる値になる。これは、１段目の燃料噴射が、噴霧方向への空気の流動が少ない雰囲気下で行われるのに対して、２段目の燃料噴射が、１段目の燃料噴射によって生じた噴射方向への周囲空気の流動に後押しされるからである。したがって、２段目の噴霧先端到達距離Ｌｐ”は、１段目の噴霧先端到達距離Ｌｐ’に、所定の補正係数（加速係数）αを乗じた、Ｌｐ”＝α・Ｌｐ’（又は、Ｌｐ”＝α・σ・Ｌｐ）となる。補正係数αは、燃焼室１８内の雰囲気条件と噴射条件から経験的に求められる。
【００６８】
図９は、経過クランク角度（時間）と噴霧先端到達距離との関係を例示するグラフであり、線図Ａが、プレ噴射を分割しない場合の噴霧先端到達距離を示している。例えば、シリンダライナー４６の壁面がＬａの距離にある場合、経過クランク角度（経過時間）がθａで燃料噴霧がシリンダライナー４６に衝突することになる。このような場合、上記フローチャートで説明したように、プレ噴射を分割する。図９には、プレ噴射を３段階に分割した様子を線図Ｂで示している。この場合、各段のプレ噴射は、いずれもシリンダライナー４６に到達する前に止まるように噴射期間が設定されている。各プレ噴射は、１段目よりも２段目の距離が、２段目よりも３段目の距離が伸びていることが解かる。
【００６９】
以上のように、本実施形態では、ヘッドキャビティ２９の周壁面３１に燃料を衝突させる構成に加えて、プレ噴射を分割し、各噴射の噴霧先端到達距離を短くすることによって、シリンダライナー４６に対する燃料の付着を確実に防止している。
【００７０】
図８（Ｃ）は、プレ噴射とメイン噴射だけでなく、排気行程から吸気行程に以降する間のオーバーラップＴＤＣ（ＴＤＣ（ＯＬ））で噴霧を行う例である。この例の場合、ピストン１１が上死点付近にあるときに燃料が噴射されるため、シリンダライナー４６に直接付着することはない。また、排気後のピストン温度が高い場合には、噴射された燃料の蒸発を図ることができるとともに、ピストン１１の冷却作用も図ることができる。
【００７１】
〔酸化触媒８０について〕
図７のエンジンシステム図において、排気管７９には酸化触媒８０が設けられている。本実施形態のように、プレ噴射による予混合気を圧縮自着火させる方式では、ＣＯやＨＣの排出が避けられない。したがって、排気管７９に酸化触媒８０を設けることによって、酸化性の高いＣＯやＨＣを除去し、外気への排出を少なくしてクリーンな排気を実現している。
【００７２】
〔ＥＧＲ装置６９について〕
図７に示すように、本実施形態のＥＧＲ装置６９は、所謂外部ＥＧＲ装置６９であり、排気通路７７と吸気通路７３とを連通するＥＧＲ管８１と、ＥＧＲ管８１に設けられたＥＧＲ弁８２とを備えている。また、エンジンコントローラ６６の記憶装置には、図１１に示すような目標ＥＧＲ率マップが格納されている。目標ＥＧＲ率マップには、機関運転状態の変化、即ち、機関回転数と燃料の基本噴射量との変化に対応する最適なＥＧＲ率が記録されている。具体的には、機関回転数が大きくなるほどＥＧＲ率が低くなり、基本噴射量が多くなるほどＥＧＲ率が低くなっている。
【００７３】
ＥＧＲ弁８２（図７）は、エンジンコントローラ６６により制御され、機関運転状態に応じて目標ＥＧＲ率マップから求められたＥＧＲ率に基づいて、燃焼室１８内に環流する排気ガス量を調節する。図１２は、環流ガス量の決定のためのフローチャートであり、まず、ステップＳ１において、検出した機関回転数及び負荷から、アクセル開度を加味して基本噴射量を決定し、ステップＳ２において、目標ＥＧＲ率マップから適切なＥＧＲ率を求める。ステップＳ３において、吸気流量センサー８５や吸気圧力センサー８７等の検出値を加味して、ＥＧＲ弁８２の開度を決定する。そして、ステップＳ４において、ＥＧＲ弁８２のアクチュエータを制御する。
【００７４】
本実施形態のように、プレ噴射とメイン噴射との複数段の燃料噴射を行う場合、できるだけプレ噴射の割合を高くし、均一予混合気の燃焼を多くして、ＮＯｘ等の低減を図ることが好ましい。しかしながら、プレ噴射量を多くすると、ノッキングが生じやすくなるため、プレ噴射量を増大するにも限度がある。
【００７５】
したがって、本実施形態では、ＥＧＲ装置６９による排気環流を行うことによって、熱容量の大きい排気ガスを増量し、筒内温度の上昇を抑制することで、着火遅れを延長し、混合気の均一希薄化を図るとともにノッキングを抑制し、可及的にプレ噴射量を増大できるようにしている。また、メイン噴射に伴う燃焼時の温度上昇を抑制することができるため、ＮＯｘの低減に一層有利である。
【００７６】
ＥＧＲ装置６９は、外部ＥＧＲに限らず、内部ＥＧＲとしたり、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとの組み合わせによって構成することができる。内部ＥＧＲ装置としては、機関負荷に応じて、排気弁や吸気弁の開閉タイミングを変更し、燃焼室１８内に残留させる排気ガス量を調整する方法等を採用することができる。この場合、図１２のステップＳ３の括弧書のように、吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを決定して、各弁の動弁装置を制御すればよい。
【００７７】
〔可変型動弁装置と有効圧縮比の設定について〕
本実施形態のように、燃焼室１８内で予め燃料と空気の混合気を形成し、この混合気をピストン１１による断熱圧縮により自着火させる方式では、負荷（燃料噴射量）が増加したときに、筒内温度及び圧力が急速に上昇し、自着火時期が早くなってノッキングを生じる場合があり、逆に、負荷が小さいときは、筒内圧及び温度が上昇せず、失火を招く恐れがある。このようなノッキングや失火を防止するには、圧縮行程の上死点付近で自着火するように、筒内温度及び圧力を適切に制御する必要があり、それには、有効圧縮比を適切に変更することが有効である。
【００７８】
本実施形態では、さまざまな機関運転状態（運転領域）に合わせて最適な有効圧縮比を得る方法として、排気弁１７Ｂの動作を制御する排気弁再啓開を採用している。
【００７９】
図７に示すように、シリンダヘッド１２の吸気孔１４を開閉する吸気弁１７Ａには、吸気用動弁装置７０が接続され、排気孔１５を開閉する排気弁１７Ｂには、排気用可変型動弁装置７１が接続されている。この排気用可変型動弁装置７１は、ピストン１１の圧縮行程中に排気弁１７Ｂを一時的に再啓開するように構成されており、かつ、再啓開の弁閉時期を変更できるようになっている。
【００８０】
吸気用動弁装置７０、排気用可変型動弁装置７１は、エンジンコントローラ６６に含まれるＥＣＵによって、弁開閉時期が制御されるようになっており、特に、排気用可変型動弁装置７１は、排気弁１７Ｂの再啓開の弁閉時期が可変制御されるようになっている。なお、排気用可変型動弁装置７１は、動弁カムの形状により弁閉時期を可変にする構成や、電気的なアクチュエータを用いて弁を開閉するとともに弁閉時期を可変にする構成など、従来公知のあらゆる構成を採用することができる。
【００８１】
図１３は、排気弁１７Ｂの再啓開の弁閉時期と、それに対応する筒内温度の変化を示すグラフである。縦軸は排気弁１７Ｂのリフト量及び筒内温度であり、横軸はクランク角である。同図において、Ｂ０、Ｂ１は、それぞれ弁閉時期をθ０とθ１とする２つの再啓開Ｂ０，Ｂ１を示しており、各再啓開Ｂ０，Ｂ１に対応する筒内温度の変化曲線が、それぞれＡ０，Ａ１で示されている。また、自着火温度は、Ｔで示されている。
【００８２】
弁閉時期の早い再啓開Ｂ０は、実圧縮ストロークが長くなることから有効圧縮比が高くなり、それによって温度上昇が早く、筒内最高温度も高くなる。これに対して、再啓開Ｂ１は、Ｂ０に比べて有効圧縮比が低くなり、温度上昇が遅くなると共に、筒内最高温度が低くなる。
【００８３】
自着火時期は、自着火温度Ｔと筒内温度Ａ０，Ａ１との交点Ｅ０，Ｅ１である。再啓開Ｂ０では、ＴＤＣに到る前に自着火しており、ノッキング傾向にある。再啓開Ｂ１では、ほぼＴＤＣにおいて自着火しており、最適な燃焼が行われているといえる。
【００８４】
したがって、本実施形態では、機関運転状態に応じた最適な有効圧縮比を得るため、Ｂ１で示すような排気再啓開を行うように排気用可変型動弁装置７１を制御するようになっている。
【００８５】
具体的に、エンジンコントローラ６６の記憶装置には、図１４に示すような再啓開の弁閉時期マップが格納されており、この弁閉時期マップは、機関運転状態の変化、具体的には、機関回転数と負荷との変化に対応した最適な弁閉時期が記録されている。
【００８６】
この弁閉時期マップは次のように用いられる。まず、機関回転数センサー及び負荷センサーによって検出された値がそれぞれエンジンコントローラ６６に入力されるとともに、各検出値に応じた適切な弁閉時期が弁閉時期マップから求められる。そして、求められた弁閉時期に排気弁１７Ｂを閉じるように排気用可変型動弁装置７１が、エンジンコントローラ６６により制御される。
【００８７】
適切な有効圧縮比を得るため、機関運転状態として、上述の機関回転数及び負荷に代えて、又は加えて、様々なパラメータを用いて排気用可変型動弁装置７１を制御することができる。例えば、筒内圧センサー、吸気温度センサー８６、吸気圧力センサー８７、冷却水温度センサー８８、異常燃焼検出センサー８９の各検出値を用いることができる。
【００８８】
冷却水温度センサー８８の検出値を用いる場合は、冷却水の温度が低くなるほど自着火時期が遅くなり、着火性が低下することに配慮して、冷却水の温度が低いときには有効圧縮比を高め、温度が高いときには有効圧縮比を下げるように、適切な弁閉時期を求めるようにすればよい。
【００８９】
異常燃焼検出センサー（ノックセンサー）８９の検出値を用いる場合、ノッキングの発生が検出されたときは、有効圧縮比が高いと判断できるため、弁閉時期を遅くするような弁閉時期を求めるようにすればよい。
【００９０】
吸気温度センサー８６又は吸気圧力センサー８７の検出値を用いる場合は、吸気温度又は吸気圧力が低くなるほど、着火時期が遅くなり、着火性が低下することに配慮して、吸気温度又は圧力が低いときには有効圧縮比を高め、高いときには有効圧縮比を下げるように、適切な弁閉時期を求めるようにすればよい。
【００９１】
筒内圧センサーの検出値を用いる場合は、筒内圧が低くなるほど、着火時期が遅くなり、着火性が低下することに配慮して、筒内圧が低いときには有効圧縮比を高め、高いときには有効圧縮比を下げるように、適切な弁閉時期を求めればよい。
【００９２】
適切な有効圧縮比を得るため、上記では、排気弁１７Ｂの再啓開を行っているが、その他の手段を用いてもよい。例えば、吸気用動弁装置７０を可変型に構成し、吸気行程終期における吸気弁１７Ａの早閉じ又は遅閉じによって、最適な有効圧縮比を取得するようにしてもよい。
【００９３】
〔可変スワール生成装置について〕
図１５は、可変スワール装置７２の作用を示す概略図である。可変スワール装置７２は、吸気通路７３に設けられた絞り弁によって構成されており、この絞り弁７２を閉方向に操作すると、燃焼室１８内に吸入される吸気の流速が高められ、燃焼室１８内のスワール流が強くなり、逆に、絞り弁７２を開方向に操作すると、スワール流が弱くなるようになっている。
【００９４】
図１６は、プレ噴射に伴う予混合気の適正燃焼領域（運転可能範囲）を負荷と等量比との変化に対応させて示したグラフである。同図において、一般に、予混合気は、等量比が高いほどノッキングが生じやすく、等量比が低いほど失火を生じやすくなっており、斜線で示す非常に狭い範囲でしか適正な燃焼が得られない。
【００９５】
したがって、本実施形態では、負荷が高いときには、図１５（ｂ）に示すように、スワール流Ｗを高めるように上記絞り弁７２を制御することによって、空気との混合を促進して燃焼室１８内により均一希薄な予混合気を形成し、ノッキングを防止するようになっている。逆に、負荷が低いときには、図１５（ａ）に示すように、スワール流Ｗを弱めるように絞り弁７２を制御することによって、燃料希薄領域Ｘ１と燃料過濃領域Ｘ２とを層状に形成し、燃料過濃領域Ｘ２において、確実に自着火させることで失火を防止するようになっている。
【００９６】
本発明は、上記実施形態に限定することなく適宜設計変更可能である。例えば、上記実施の形態では、過給機６７、ＥＧＲ装置６９、可変スワール装置７２を備えたエンジンシステムを例示しているが、これらの１又は複数を省略したエンジンシステムとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、予混合圧縮自着火方式のディーゼルエンジンに好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施形態にかかるディーゼルエンジンの作動工程の概要を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるディーゼルエンジンのシリンダ頂部の断面図である。
【図３】同シリンダ頂部の断面図である。
【図４】同シリンダ頂部の断面図である。
【図５】ヘッドキャビティ及び燃料噴射ノズルを拡大して示す断面図である。
【図６】図２のVI−VI矢視断面図である。
【図７】エンジンシステムを示す概略図である。
【図８】燃料噴射ノズルからの燃料噴射のタイミングを示すタイムチャートである。
【図９】経過クランク角度（時間）と噴霧先端到達距離との関係を例示するグラフである。
【図１０】燃料噴射条件を決定するためのフローチャートである。
【図１１】目標ＥＧＲ率マップを示す図である。
【図１２】環流ガス量の決定のためのフローチャートである。
【図１３】排気弁の再啓開の弁閉時期と、それに対応する筒内温度の変化を示す図である。
【図１４】再啓開の弁閉時期マップである。
【図１５】可変スワール装置の作用を示す概略図である。
【図１６】プレ噴射に伴う予混合気の適正燃焼領域（運転可能範囲）を負荷と等量比との変化に対応させて示した図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  シリンダ
１１  ピストン
１２  シリンダヘッド
１３  燃料噴射ノズル
２９  ヘッドキャビティ
３０  底面
３１  周壁面
４４  燃料噴射口
６９  ＥＧＲ装置
７１  排気用可変型動弁装置
７２  可変スワール装置
８０  酸化触媒
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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