(57)【要約】【課題】  成層燃焼時において、触媒を最適な温度に維持することができ、排気浄化機能を十分に発揮することができる筒内噴射型火花点火式内燃機関を提供すること。【解決手段】  触媒温度Ｔが所定上限温度Ｔ１以上の高温である場合（ステップＳ４）には、スプレーガイド方式の成層燃焼を行い（ステップＳ１０）、触媒温度Ｔが所定下限温度Ｔ２以下の低温である場合（ステップＳ５）は、ウォールガイド方式の成層燃焼を行う（ステップＳ８）。【選択図】      図１０
2006214344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室上壁の中央部に設けられ、該燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタと、
該インジェクタから噴射される燃料噴射領域中若しくは該燃料噴射領域近傍に位置する電極部を有する点火プラグと、
ピストン頂面に前記インジェクタから噴射された燃料を前記点火プラグの電極部近傍に案内するよう形成されたキャビティと、
前記燃焼室と連通する排気通路に設けられ、当該排気通路内を流通する排ガスの有害物質を浄化する排気浄化触媒と、
該排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記インジェクタの噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、
前記点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御手段とを備え、
前記噴射時期制御手段と前記点火時期制御手段とは、前記触媒温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度に応じて、前記インジェクタから噴射された燃料に直接点火する運転状態と前記キャビティにより案内された燃料に点火する運転状態とを選択可能であることを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃機関。
【請求項２】
前記噴射時期制御手段と点火時期制御手段とは、前記触媒温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度が第１所定温度以下のときは、前記キャビティにより案内された燃料に点火する運転状態を選択することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型火花点火式内燃機関。
【請求項３】
前記噴射時期制御手段と点火時期制御手段とは、前記触媒温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度が前記第１所定温度より大に設定されている第２所定値以上であるときは、前記インジェクタから噴射された燃料に直接点火する運転状態を選択することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型火花点火式内燃機関。
【請求項４】
さらに燃焼室内での失火を検出する失火検出手段を有し、
前記点火時期制御手段は、前記インジェクタによる燃料噴射中または燃料噴射直後に点火を行い、前記失火検出手段により該点火による失火を検出した場合は、該燃料の気化が進行した混合気が前記キャビティにより前記電極部近傍に案内されてきたときにも点火を行うよう点火時期を制御することを特徴とする請求項１または３記載の筒内噴射型火花点火式内燃機関。
【請求項５】
前記点火時期制御手段は、前記インジェクタによる燃料噴射中または燃料噴射直後に点火を行う場合には、該インジェクタから噴射された燃料の気化が進行した混合気が前記キャビティにより前記電極部近傍に案内されてきたときにも点火を行うよう点火時期を制御することを特徴とする請求項１または３記載の筒内噴射型火花点火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射型火花点火式内燃機関に係り、詳しくは成層燃焼時における触媒活性化の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式内燃機関において、インジェクタを燃焼室上壁の中央部に配設するとともに、点火プラグを電極部が燃料噴射領域中または燃料噴射領域近傍に位置するよう配設し、インジェクタから噴射された燃料が一部気化した燃料噴霧に直接点火して成層燃焼を行う所謂スプレーガイド方式と呼ばれる技術が知られている。
【０００３】
このようなスプレーガイド方式の成層希薄燃焼では、特に低負荷時において、燃料噴射量が少なく、故に噴射期間も短いため、点火のできる時期が短い期間に限られている。したがって、低負荷時では安定燃焼領域は狭く、燃焼の安定性に欠けるという問題がある。
そこで、このような筒内噴射型火花点火式内燃機関において、安定した成層燃焼を生起させるため、吸気ポートから流入する吸入空気をピストン頂面に形成したキャビティによりタンブル流として上昇させ、当該タンブル流の上昇する側へ燃料を噴射させる技術が開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２１０４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スプレーガイド方式では、燃料噴霧が点火プラグから遠ざかるように進行し、点火プラグによる着火後の火炎は燃料噴霧を追いかけるように伝播して燃焼室内に拡散していくため、燃焼は比較的緩慢なものとなる。このため、排ガス温度は比較的低温となり触媒の浄化効率の低下を招くという問題があった。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、成層燃焼時において、触媒を最適な温度に維持することができ、排気浄化機能を十分に発揮することができる筒内噴射型火花点火式内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、請求項１の筒内噴射型火花点火式内燃機関では、燃焼室上壁の中央部に設けられ、該燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタと、該インジェクタから噴射される燃料噴射領域中若しくは該燃料噴射領域近傍に位置する電極部を有する点火プラグと、ピストン頂面に前記インジェクタから噴射された燃料を前記点火プラグの電極部近傍に案内するよう形成されたキャビティと、前記燃焼室と連通する排気通路に設けられ、当該排気通路内を流通する排ガスの有害物質を浄化する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、前記インジェクタの噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、前記点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御手段とを備え、前記噴射時期制御手段と前記点火時期制御手段とは、前記触媒温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度に応じて、前記インジェクタから噴射された燃料に直接点火する運転状態と前記キャビティにより案内された燃料に点火する運転状態とを選択可能であることを特徴としている。
【０００６】
これより、インジェクタから噴射される燃料に直接点火を行うスプレーガイド方式と、インジェクタから噴射されキャビティにより案内された混合気に点火を行うウォールガイド方式との２つの燃焼方式を行うことができる筒内噴射型火花点火式内燃機関において、排気浄化触媒の温度に応じてスプレーガイド方式とウォールガイド方式とを選択可能とする。
【０００７】
請求項２の筒内噴射型火花点火式内燃機関では、前記噴射時期制御手段と点火時期制御手段とは、前記触媒温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度が第１所定温度以下のときは、前記キャビティにより案内された燃料に点火する運転状態を選択することを特徴とする。
これにより、触媒の温度が第１所定値より小である場合はウォールガイド方式の成層燃焼を行う。
【０００８】
請求項３の筒内噴射型火花点火式内燃機関では、前記噴射時期制御手段と点火時期制御手段とは、前記触媒温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度が前記第１所定温度より大に設定されている第２所定値以上であるときは、前記インジェクタから噴射された燃料に直接点火する運転状態を選択することを特徴としている。
これより、触媒の温度が上記第１所定値よりも高い温度に設定されている第２所定値よりも大である場合はスプレーガイド方式の成層燃焼を行う。
【０００９】
請求項４の筒内噴射型火花点火式内燃機関では、さらに燃焼室内での失火を検出する失火検出手段を有し、前記点火時期制御手段は、前記インジェクタによる燃料噴射中または燃料噴射直後に点火を行い、前記失火検出手段により該点火による失火を検出した場合は、該燃料の気化が進行した混合気が前記キャビティにより前記電極部近傍に案内されてきたときにも点火を行うよう点火時期を制御することを特徴としている。
【００１０】
これより、スプレーガイド方式での点火において、失火検出手段により失火を検出したときは、その後のウォールガイド方式での点火も行うようにする。
請求項５の筒内噴射型火花点火式内燃機関では、前記点火時期制御手段は、前記インジェクタによる燃料噴射中または燃料噴射直後に点火を行う場合には、該インジェクタから噴射された燃料の気化が進行した混合気が前記キャビティにより前記電極部近傍に案内されてきたときにも点火を行うよう点火時期を制御することを特徴としている。
【００１１】
これより、スプレーガイド方式での点火を行う際は、その後のウォールガイド方式での点火も行うようにする。
【発明の効果】
【００１２】
上記手段を用いる本発明の請求項１の筒内噴射型火花点火式内燃機関によれば、触媒温度に応じて、燃焼方式をスプレーガイド方式とウォールガイド方式とを選択することで、ＨＣ、ＣＯの排出量を調整し触媒温度を目標とする温度に制御できる。
請求項２の筒内噴射型火花点火式内燃機関によれば、ウォールガイド方式を選択することで、ＨＣ、ＣＯの排出量を増加させ触媒の酸化反応を促進させて、酸化熱により触媒温度を上昇させ排気浄化機能を活性化させることができる。
【００１３】
これにより、成層燃焼時において、触媒が低温となるのを防止し、排気浄化機能を十分に発揮することができる。
請求項３の筒内噴射型火花点火式内燃機関によれば、触媒温度が第２所定値より大、即ち触媒高温時には、燃焼方式をスプレーガイド方式とすることで、ＨＣ、ＣＯの排出量を低減し、触媒の温度上昇を抑え劣化を防ぎ、酸素被毒を抑制することができる。
【００１４】
これにより、成層燃焼時において、触媒が過度に高温となることも防止することができ、排気浄化機能を維持することができる。
請求項４の筒内噴射型火花点火式内燃機関によれば、スプレーガイド方式で着火しない場合であっても、その後ウォールガイド方式で点火することで，燃焼を良好に完結させることができる。
【００１５】
請求項５の筒内噴射型火花点火式内燃機関によれば、スプレーガイド方式で着火しない場合や、スプレーガイド方式での着火後，火炎伝播が途中で途絶えた場合であっても、その後常にウォールガイド方式で点火することで，燃焼を確実に完結させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の概略構成図が示されており、図２を参照すると図１のＡ−Ａ線に沿う燃焼室の断面図が示されており、図３を参照すると図１のピストンの上面視平面図が示されている。以下、図１乃至３に基づき説明する。
【００１７】
図１に示すように、エンジン１（内燃機関）の燃焼室２は、シリンダブロック３に形成されている円筒状のシリンダ４と、当該シリンダ４に上下摺動自在に嵌挿されているピストン６の頂面と、シリンダブロック３に載置されているシリンダヘッド８の下面とに囲まれて形成されている。
燃焼室２の上壁を形成しているシリンダヘッド８の下面は、２つの斜面１０ａ、１０ｂが鈍角に向かい合った所謂ペントルーフ形状を呈している。
【００１８】
また、燃焼室２の上壁の中央部分において、一方の斜面１０ａにはインジェクタ１２が設けられており、他方の斜面１０ｂには点火プラグ１４が設けられている。
インジェクタ１２は真下方向よりも若干点火プラグ１４の電極部１４ａ側に燃料を噴射するよう指向して配設されている。また、インジェクタ１２は、当該インジェクタ１２から噴射される燃料が点火プラグ１４側に偏倚するよう構成されている。
【００１９】
点火プラグ１４も真下方向よりも若干インジェクタ１２側に放電するよう指向している。そして、点火プラグ１４は、電極部１４ａがインジェクタ１２から噴射される燃料の噴射領域すなわち燃料噴霧１５中若しくはその近傍に位置するように配設されている。
また、一方の斜面１０ａには、インジェクタ１２の両側に位置して２つの吸気バルブ１６ａ、１６ｂがそれぞれ設けられており、他方の斜面１０ｂには、点火プラグ１４の両側に位置して２つの排気バルブ１８ａ、１８ｂがそれぞれ設けられている。
【００２０】
これら吸気バルブ１６ａ、１６ｂ及び排気バルブ１８ａ、１８ｂは、上下摺動することでそれぞれシリンダヘッド８内に形成された吸気ポート２０及び排気ポート２２と燃焼室２との連通と遮断を行うよう構成されている。
以下、燃焼室２において、インジェクタ１２の先端と点火プラグ１４の先端を含む平面を平面Ｐとし、インジェクタ１２や吸気バルブ１６ａ、１６ｂが設けられている斜面１０ａ側を吸気側、点火プラグ１４や排気バルブ１８ａ、１８ｂが設けられている斜面１０ｂ側を排気側として説明する。
【００２１】
燃焼室２の底面を形成しているピストン６の頂面には、キャビティ３０が形成されている。
当該キャビティ３０は、底面３２と壁面３４から構成された凹形状をなしている。
詳しくは、キャビティ３０の底面３２は、全体として排気側に向かい下方に傾斜している。そして、底面３２には、当該底面３２の中央部から平面Ｐに沿い吸気側の壁面３４まで延びて周囲より盛り上がった凸部３２ａが形成されている。これにより、当該凸部３２ａを囲むようにして凹部３２ｂが形成されており、当該凹部３２ｂは上面視が略Ｕ字形状をなしている。
【００２２】
また、図３に示すように、当該キャビティ３０は、周縁が排気側に行くにつれ平面Ｐに寄っており、開口面積が排気側に行くにつれて狭くなっている。
そして、キャビティ３０の壁面３４は底面３２の周縁から滑らかに上方に傾斜した形状をなしている。
また、上記排気ポート２２（排気通路）は排気マニホールド４０（排気通路）を介して排気管４２（排気通路）と接続されており、当該排気管４２には排気浄化触媒４４が設けられている。当該排気浄化触媒４４は、例えば、ＨＣ、ＣＯを酸化し、ＮＯｘを還元する機能を有する三元触媒である。
【００２３】
また、排気浄化触媒４４には触媒温度センサ４６（触媒温度検出手段）が設けられており、当該触媒温度センサ４６はＥＣＵ（電子コントロールユニット）５０（噴射時期制御手段、点火時期制御手段）と電気的に接続されている。
ＥＣＵ５０は、アクセル操作を検出するＡＰＳ（アクセル操作センサ）５２、スロットルの開度を検出するＴＰＳ（スロットル開度センサ）５４、エンジン１の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ５６、車速を検出する車速センサ５８や、上記インジェクタ１２及び点火プラグ１４等の各種装置とも電気的に接続されており、各種制御を行う。
【００２４】
以下このように構成された本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の作用について説明する。
図４を参照すると本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射中の燃料噴霧状態が燃焼室の断面図で示されており、図５を参照すると図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図が示されており、図６を参照すると本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射後の燃料の気化が進行した混合気状態が図４同様に断面図で示されており、図７を参照すると図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図が示されており、以下図４乃至７に基づき説明する。
【００２５】
図４、５に示すように、ピストン６は圧縮行程後半にあるとき、インジェクタ１２の先端から点火プラグ１４側に偏倚して燃料が噴射される。そして、噴射された燃料は燃料噴霧１５となり点火プラグ１４の電極部１４ａの近傍を通り、ピストン６頂面のキャビティ３０内の主として排気側に進入する。ここに、インジェクタ１２からの燃料噴射により形成される燃料噴霧１５の形状は、中空状であるのが好ましく、例えば中空のコーン状とされるが、これに限られるものではない。
【００２６】
キャビティ３０内に進入した燃料噴霧１５は、キャビティ３０の底面３２が排気側に向かい下方に傾斜し、且つ当該燃料噴霧１５が点火プラグ１４側に偏倚しているため、キャビティ３０の底面３２に衝突すると排気側に良好に案内され気化が進行する。また、燃料噴霧１５は、底面３２に形成された凸部３２ａに衝突すると、当該凸部３２ａの両側または排気側へ分散させられる。
【００２７】
そして、図６、７に示すように、燃料噴霧１５は底面３２の形状に沿い案内され、排気側の壁面３４に向かうとともに壁面３４に沿って上方に案内され、案内に伴って気化が進行し混合気１５ａとしてキャビティ３０内から離脱する。
このようにキャビティ３０内を離脱した混合気１５ａは、点火プラグ１４の電極部１４ａの周りを囲むように巻き上がる。これにより、電極部１４ａの周囲には比較的濃い混合気が存在することになる。
【００２８】
実際には、燃料噴霧１５は、中空状態であるとともに、キャビティ３０の底面３２の凸部３２ａにより両側に分散させられ、底面３２の周縁に寄せられるようにして燃焼室２中に巻き上がるため、形成される混合気１５ａは中央部分では燃料が少なくなっている。これより、電極部１４ａ部分では、混合気１５ａが過濃な状態とならない。
以上のようにインジェクタ１２から燃料が噴射されると、点火時期としては、図４、５に示すような燃焼噴射中の燃料噴霧１５に直接点火を行う所謂スプレーガイド方式と、図６、７に示すようなキャビティ３０から離脱して電極部１４ａ周辺に集まった混合気１５ａに点火する所謂ウォールガイド方式との２つ場合が考えられる。
【００２９】
ここで図８を参照すると、本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関における負荷条件変更時のスプレーガイド方式及びウォールガイド方式の安定燃焼領域の変化を示すグラフが示されており、図９を参照すると、本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関におけるスプレーガイド方式及びウォールガイド方式の排ガス特性を示すグラフが示されている。以下、図８、図９に基づきスプレーガイド方式とウォールガイド方式のそれぞれの特徴を説明する。
【００３０】
図８（ａ）は低負荷時、図８（ｂ）は中負荷時、図８（ｃ）は高負荷時におけるスプレーガイド方式とウォールガイド方式の安定燃焼領域が示されており、それぞれ縦軸に点火時期、横軸に噴射時期が示されている。
同図に示すように、ウォールガイド方式の安定燃焼領域は、負荷の変化により安定燃焼領域が変化している。このためウォールガイド方式では、負荷が変化する過渡時において、エンジン１の回転や負荷に応じて噴射時期、点火時期を変化させる必要が生じる。
【００３１】
それに対して、スプレーガイド方式の安定燃焼領域は、インジェクタ１２からの燃料噴射中または燃料噴射直後に点火を行うため、比較的負荷の変化に関わらず一定の安定燃焼領域を維持している。このため、エンジン１の回転や負荷によらず、噴射時期／点火時期一定で運転できる。
このように、過渡時において、スプレーガイド方式は燃焼が安定しているという特徴を有する。
【００３２】
次に、図９において、図９（ａ）はＨＣ排出量、図９（ｂ）はＮＯｘ排出量、図９（ｃ）はＣＯ排出量について示されており、それぞれ縦軸に各排ガス物質の排出量、横軸に噴射時期が示されている。
同図に示すように、ウォールガイド方式はスプレーガイド方式に比べ、ＨＣ及びＣＯの排出量が多く、ＮＯｘの排出量は少ないという特徴を有している。
【００３３】
図１０を参照すると本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関においてＥＣＵ５０により実行される燃焼方式決定の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。
先ず、ステップＳ１では、エンジン回転速度センサ５６からエンジン回転速度Ｎ、ＡＰＳ５２からアクセル操作量Ａｃｃ、ＴＰＳ５４からスロットル開度θ、車速センサ５８から車速Ｖ、触媒温度センサ４６から触媒温度Ｔ等の各種検出データを読み込む。
【００３４】
続いてステップＳ２では、エンジン回転速度Ｎと、スロットル開度θより算出されるエンジン負荷Ｌとに基づいて、エンジン１の運転状態が成層燃焼条件を満たしているか否かを判別する。詳しくは、エンジン回転速度Ｎが予め設定されている成層燃焼上限回転速度Ｎ１より小、成層燃焼下限回転速度Ｎ２より大であるか否か（Ｎ２＜Ｎ＜Ｎ１）、及びエンジン負荷Ｌが予め設定されている成層燃焼上限負荷Ｌ１より小、成層燃焼下限負荷Ｌ２より大であるか否か（Ｌ２＜Ｌ＜Ｌ１）を判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ２０に進み均質燃焼を行い、当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ３に進む。
【００３５】
ステップＳ３では、エンジン回転速度Ｎ、車速Ｖ、スロットル開度θの単位時間当たりの変化量｜ΔＮ｜、｜ΔＶ｜、｜Δθ｜が、それぞれ予め設定されている所定値より小であるか否かを判別することにより、エンジン１の運転状態が定常運転であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち、エンジン回転速度Ｎ、車速Ｖ、スロットル開度θのいずれかまたは複数の状態が所定値以上変化しているような過渡運転状態である場合は、ステップＳ１０に進み、燃焼方式をスプレーガイド方式として、当該ルーチンを抜ける。これにより、エンジン１の過渡運転時においても安定した成層燃焼を行うことができる。
【００３６】
一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち定常運転時はステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、触媒温度Ｔが予め設定されている所定上限温度Ｔ１（第２所定温度）より小であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち触媒温度Ｔが所定上限温度Ｔ１以上の高温である場合には、ステップＳ１０に進み燃焼方式をスプレーガイド方式とする。このように、触媒高温時には燃焼方式をスプレーガイド方式とすることで、ＨＣ、ＣＯの排出量を低減し、触媒の温度上昇を抑え劣化を防ぎ、酸素被毒を抑制することができる。
【００３７】
一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合はステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、同じく触媒温度Ｔが予め設定されている所定下限温度Ｔ２（第１所定温度）より大であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち触媒温度Ｔが所定下限温度Ｔ２以下の低温である場合、ステップＳ８に進み、燃焼方式をウォールガイド方式として、当該ルーチンを抜ける。このように、触媒低温時には燃焼方式をウォールガイド方式とすることで、ＨＣ、ＣＯの排出量を増加させ、触媒の酸化反応を促進させて、当該酸化熱により触媒温度を上昇させ排気浄化機能を活性化させることができる。
【００３８】
一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、上記ステップＳ３における定常運転条件が成立してから予め設定されている所定時間（例えば２秒）を経過したか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ１に戻る。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち定常運転状態となってからある程度の時間が経過している場合には、ステップＳ７に進む。
【００３９】
ステップＳ７では、エンジン回転速度Ｎとエンジン負荷Ｌに基づいて、エンジン１の運転状態がウォールガイド条件の範囲内にあるか否かを判別する。詳しくは、エンジン回転速度Ｎが予め設定されている成層燃焼上限回転速度Ｎ３より小、成層燃焼下限回転速度Ｎ４より大であるか否か（Ｎ４＜Ｎ＜Ｎ３）、及びエンジン負荷Ｌが予め設定されている成層燃焼上限負荷Ｌ３より小、成層燃焼下限負荷Ｌ４より大であるか否か（Ｌ４＜Ｌ＜Ｌ３）を判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ８に進み燃焼方式をウォールガイド方式として当該ルーチンを抜ける。一方、判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ１０に進み、燃焼方式をスプレーガイド方式として当該ルーチンを抜ける。
【００４０】
以上のように、成層燃焼条件を満たしている場合において、エンジン１が過渡運転時には、スプレーガイド方式とすることで、エンジン１の回転速度Ｎや負荷Ｌの変化の影響を受け難い安定した燃焼を実現することができる。
そして、定常運転時においては、回転速度Ｎや負荷Ｌの状態により、スプレーガイド方式とウォールガイド方式の切り換えを燃費等の優れる方を選択して行うとともに、触媒温度Ｔに応じても切り換えを行うことで、排気浄化触媒４４を常に最適な温度状態とすることができ、触媒の排気浄化機能を十分に発揮させることができる。これにより排ガスの有害物質を良好に低減することができる。
【００４１】
また、スプレーガイド方式で着火しない場合や、スプレーガイド方式での着火後，火炎伝播が途中で途絶えた場合であっても、その後ウォールガイド方式で点火し，燃焼を完結させることができる。
つまり、本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関では、ウォールガイド方式はスプレーガイド方式よりも点火時期を遅角させただけなので容易に変更することができるため、例えば失火検出手段を設けることで、スプレーガイド方式での点火に失敗した場合であっても、当該失火を検出しその後すぐにウォールガイド方式で点火することも簡単にできる。
【００４２】
または、スプレーガイド方式での燃焼を行うときは常にウォールガイド方式での点火も行う、所謂２回点火を行うようにしてもよい。
これらにより、安定燃焼領域を拡大させることができ、成層燃焼の安定性をさらに向上させることができる。
以上で本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、エンジンの１運転状態、触媒の温度等から燃焼方式を判別していたが、どちらか一方の判別のみとしたり、新たな判別を加えても構わない。
また、上記実施形態では、運転状態検出手段として、ＡＰＳ５２、ＴＰＳ５４、エンジン回転速度センサ５６、車速センサ５８を用いているが、これに限られるものではなくその他の装置を用いて、その他の要素からエンジン１の運転状態を検出しても構わない。
【００４４】
また、上記実施形態では、排気浄化触媒４４を三元触媒としたが、これに限られるものではなく、その他の排気浄化触媒でも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１のピストンの上面視平面図である。
【図４】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射中の燃料噴霧状態を示す燃焼室の断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関の燃料噴射後の燃料噴霧状態を示す燃焼室の断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図８】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関における負荷条件変更時のスプレーガイド方式及びウォールガイド方式の安定燃焼領域の変化を示すグラフである。
【図９】本発明に係る筒内噴射型火花点火式内燃機関におけるスプレーガイド方式及びウォールガイド方式の排ガス特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関においてＥＣＵにより実行される燃焼方式決定の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  エンジン（内燃機関）
２  燃焼室
１２  インジェクタ
１４  点火プラグ
１４ａ  電極部
１５  燃料噴霧
３０  キャビティ
３２  底面
３２ａ  凸部
３２ｂ  凹部
３４  壁面
４４  排気浄化触媒
４６  触媒温度センサ（触媒温度検出手段）
５０  ＥＣＵ（噴射時期制御手段、点火時期制御手段）
５２  ＡＰＳ
５４  ＴＰＳ
５６  エンジン回転速度センサ
５８  車速センサ
【図１】
2006214344.tif 000003
【図２】
2006214344.tif 000004
【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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