(57)【要約】【課題】点火時期の大幅な遅角と燃焼安定度とを両立させ、冷機時の排気ガス温度の昇温とＨＣ排出量低減とを実現する。【解決手段】暖機完了状態では、通常の成層燃焼運転および均質燃焼運転を行う。冷機状態では、触媒コンバータの活性化促進のために、上死点噴射運転モードとする。ここでは、可変圧縮比機構により低圧縮比状態に制御されるとともに、噴射開始時期ＩＴＳが圧縮上死点前、噴射終了時期ＩＴＥが圧縮上死点後となり、圧縮上死点を跨いで燃料噴射が行われる。点火時期ＡＤＶは、圧縮上死点後の噴射開始時期ＩＴＳから１５°ＣＡ〜２０°ＣＡ遅れた時期となる。圧縮上死点では、大きな流れは崩壊して安定した場となり、かつ微小な乱れが生成されるので、燃焼安定度が向上する。これにより点火時期の大幅な遅角が可能となる。低圧縮比化することで、噴霧が点火プラグに到達しやすくなる。【選択図】図１
2006070863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えるとともに、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、かつ点火プラグを備えてなる筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、所定の運転状態のときに、上死点噴射運転モードとして、燃料噴射を、噴射開始時期が圧縮上死点前で噴射終了時期が圧縮上死点後となるように圧縮上死点を跨ぐ期間に行い、かつ、上記噴射開始時期から遅れた圧縮上死点後に点火を行うとともに、上記可変圧縮比機構により低圧縮比状態とすることを特徴とする筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記可変圧縮比機構は、クランク角が所定の圧縮上死点位置にあるときのピストン位置を上下に変化させることにより機械的圧縮比を変更することを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記可変圧縮比機構は、複リンク式ピストン−クランク機構からなることを特徴とする請求項２に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記複リンク式ピストン−クランク機構は、一端がピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が第１連結ピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクに第２連結ピンを介して一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されるコントロールリンクと、を備え、このコントロールリンクの内燃機関本体に対する揺動支持位置を変位させることにより機関圧縮比を可変制御することを特徴とする請求項３に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記複リンク式ピストン−クランク機構は、単リンク式ピストン−クランク機構に比べて、上死点前後のピストン速度が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項６】
所定の運転状態として、排気ガス温度の昇温が要求されたときに、上記上死点噴射運転モードを実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記上死点噴射運転モードにおいて、負荷が大きいほど圧縮比をさらに低く制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒内に燃料を直接に噴射する筒内直接噴射式火花点火内燃機関に関し、特に、その噴射時期および点火時期の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気浄化用の触媒コンバータが活性温度よりも低い未暖機状態にあるときに、圧縮行程中に燃料噴射を行い、かつ、点火時期を圧縮上死点よりも遅角させる技術が開示されている。
【０００３】
また、内燃機関の低中負荷域での熱効率向上を図ると同時に高負荷域でのノッキングを回避するために、機関の機械的な圧縮比つまり公称圧縮比を変化させることができる可変圧縮比機構が種々提案されている。特許文献２は、本出願人が先に提案したものであって、複リンク式ピストン−クランク機構を用いてピストンの上死点位置を変化させるようにした可変圧縮比機構が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３６４６７号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関冷機時の触媒の早期活性化を図るべく排気ガス温度を昇温させるとともにＨＣを低減するためには、点火時期をなるべく大きく遅角させることが望ましいが、点火時期を大幅に遅角すると、燃焼安定度が悪化するため、燃焼安定度の観点から定まるある限界よりも遅角することはできない。特許文献１のような従来の技術では、特に冷機時のような条件下において、安定した燃焼の確保が難しく、燃焼安定度から定まる点火時期の遅角限界が比較的進み側にあり、十分な点火時期の遅角を実現することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、かつ点火プラグを備えてなる筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置において、所定の運転状態のとき、例えば冷機時のような排気ガス温度の昇温が必要な場合などに、上死点噴射運転モードとして、燃料噴射を、噴射開始時期が圧縮上死点前で噴射終了時期が圧縮上死点後となるように圧縮上死点を跨ぐ期間に行い、かつ、上記噴射開始時期から遅れた圧縮上死点後に点火を行う。特に、本発明では、内燃機関の機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えており、上記の上死点噴射運転モードにおいては、この可変圧縮比機構により低圧縮比状態とする。
【０００６】
上記可変圧縮比機構としては、クランク角が所定の圧縮上死点位置にあるときのピストン位置を上下に変化させることにより機械的圧縮比を変更するような形式のものが望ましい。
【０００７】
例えば、上記可変圧縮比機構は、一端がピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が第１連結ピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクに第２連結ピンを介して一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されるコントロールリンクと、を備えた複リンク式ピストン−クランク機構からなり、上記コントロールリンクの内燃機関本体に対する揺動支持位置を変位させることにより機関圧縮比を可変制御することができる。
【０００８】
このような複リンク式ピストン−クランク機構では、単リンク式ピストン−クランク機構に比べて、上死点前後のピストン速度を小さく設定することが可能である。
【０００９】
図１は、本発明の上死点噴射運転モードにおける燃料噴射期間および点火時期を筒内圧変化とともに例示したものであり、噴射開始時期ＩＴＳが圧縮上死点（ＴＤＣ）前、噴射終了時期ＩＴＥが圧縮上死点（ＴＤＣ）後となる。その間の噴射期間Ｔの長さは、噴射量に相当する。点火時期ＡＤＶは、圧縮上死点（ＴＤＣ）後であり、噴射開始時期ＩＴＳから所定クランク角（例えば１５°ＣＡ〜２０°ＣＡ）遅れた時期となる。この遅れ期間Ｄは、一般に、燃料噴射弁から点火プラグまでの距離に相関する。
【００１０】
なお、圧縮上死点（ＴＤＣ）を中心として前半の圧縮上死点前の期間と後半の圧縮上死点後の期間とがほぼ等しくなるように、噴射開始時期ＩＴＳおよび噴射終了時期ＩＴＥを制御するようにしてもよい。
【００１１】
図２は、内燃機関の１サイクル中のピストンストロークによるピストン位置変化量（換言すればピストン速度）と燃焼室の体積変化量とを示したものである。なお、これは、複リンク式ピストン−クランク機構ではなく、一般的な単リンク式ピストン−クランク機構による場合の特性を例示している。図示するように、単位クランク角当たりの変化量は、ストロークの中間位置付近で最も大きく、下死点（ＢＤＣ）付近ならびに上死点（ＴＤＣ）付近では、非常に小さい。従って、本発明で燃料噴射を行う圧縮上死点付近は、ピストン位置変化や体積変化が非常に小さく、ピストンの動き等に影響されない安定した場が形成され得る。
【００１２】
また、筒内には、吸気行程において、スワール流やタンブル流といった比較的大きな流れのガス流動が発生し、圧縮行程においても残存しているが、このようなスワール流やタンブル流といった大きな流れは、ピストンが圧縮上死点付近に達して燃焼室が狭小なものとなると、急激に崩壊する。図３は、種々の機関回転数の下での燃焼室内の大きな流れの流速変化を示したものであり、図示するように、回転数に応じた強さのスワール流ないしタンブル流が発生するが、圧縮上死点（３６０°ＣＡ）に達する前に、急激に崩壊する。従って、本発明において圧縮上死点付近で噴射された燃料噴霧は、スワール流やタンブル流のような大きな流れにより動かされることがなく、点火プラグに対し、常に安定した形で噴霧を形成することが可能である。
【００１３】
一方、上記のスワール流やタンブル流といった比較的大きな流れのエネルギは、その流れの崩壊に伴って、微小な乱れへと遷移する。従って、燃焼室内の微小な乱れは、圧縮上死点の直前に、急激に増大する。図４は、図３に示した流れの崩壊に伴って生じる微小な乱れの強さを、流速に換算していわゆる乱れ流速として示したものであり、図示するように、圧縮上死点直前に、乱れが大きく増加する。このような微小な乱れは、燃焼場の活性化に寄与し、燃焼改善作用が得られる。
【００１４】
つまり、燃料が噴射される圧縮上死点付近での燃焼室内の場は、噴霧を動かしてしまうような大きな流れが存在せず、かつ燃焼を活発化させる微小な乱れが多く存在し、しかも、ピストンの動きに対し非常に安定した場となる。従って、圧縮上死点よりも遅角した点火時期でもって、安定した燃焼が可能であり、燃焼安定度の上で制限される点火時期の遅角限界が、より遅角側となる。そのため、点火時期の大幅な遅角により、排気ガス温度を大幅に昇温させることができ、かつＨＣ排出量が低減する。
【００１５】
ここで、上記のように圧縮上死点付近で燃料を噴射すると、図１に示すように、筒内圧が非常に高いことから、噴霧のペネトレーション（貫徹力）つまり噴霧の到達距離が短くなり、点火プラグに到達しにくくなる。特に、負荷の上昇に伴って圧縮上死点での筒内圧がさらに高くなるので、噴霧のペネトレーションが不足する傾向となる。従って、本発明では、可変圧縮比機構を用いた圧縮比制御として、上死点噴射運転モードの際に、同時に低圧縮比状態に制御する。これにより、圧縮上死点付近での筒内圧が低下し、噴霧の到達距離が長くなる。そのため、噴霧が点火プラグに到達しやすくなり、より確実な着火が得られる。
【００１６】
圧縮上死点での筒内圧は、高負荷時ほど高くなるので、上記可変圧縮比機構の制御としては、負荷が大きいほど圧縮比を低く制御することが望ましい。
【００１７】
また上記可変圧縮比機構としては、種々の形式のものを利用することができるが、特に、圧縮上死点位置におけるピストン位置を上下に変化させる形式のものを用いれば、上死点噴射運転モードの際に、低圧縮比とすることで、噴射時期つまり圧縮上死点付近でのピストン位置が相対的に低い位置となる。従って、圧縮上死点付近で噴射された燃料のピストンへの付着が抑制される。また同時に、圧縮上死点付近でのピストン位置が低くなる結果、燃焼室の表面積（Ｓ）と容積（Ｖ）とのＳ／Ｖ比が小さくなり、クエンチ層内で生成される未燃ＨＣが低減する。
【００１８】
前述した図２では、一般的な単リンク式ピストン−クランク機構の場合のピストン速度を示したが、可変圧縮比機構として、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した場合には、単リンク式ピストン−クランク機構に比べて、圧縮上死点付近でのピストン速度をより小さくすることが可能である。従って、この場合には、燃料が噴射される圧縮上死点付近におけるピストン位置変化や体積変化が単リンク式ピストン−クランク機構の場合よりもさらに小さくなり、より安定した場に燃料が噴射されることとなる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、点火時期を圧縮上死点よりも大幅に遅角させた状態で安定した燃焼を得ることができ、例えば内燃機関の冷機時に、排気ガス温度を昇温させて触媒の早期活性化を図ることができるとともに、ＨＣ排出量の低減が可能となる。特に、同時に、機械的圧縮比を低く制御することで、圧縮上死点を跨ぐ期間に噴射された燃料が点火プラグに到達しやすくなり、ペネトレーションの不足による着火の不安定化を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図５〜図７は、この発明が適用される筒内直接噴射式火花点火内燃機関の一実施例を示しており、特に、図５，図６は、一つの気筒の構成を示し、図７は機関全体のシステム構成を示している。
【００２２】
図５，図６に示すように、シリンダブロック１に形成されたシリンダ２にピストン３が摺動可能に配置されているとともに、シリンダブロック１上面に固定されたシリンダヘッド４と上記ピストン３との間に、燃焼室５が形成されている。なお、上記ピストン３は後述する可変圧縮比機構となる複リンク式ピストン−クランク機構を介して図示せぬクランクシャフトに連係している。上記シリンダヘッド４には、吸気弁６によって開閉される吸気ポート７と、排気弁８によって開閉される排気ポート９と、が形成されている。１つの気筒に対し、一対の吸気弁６と一対の排気弁８とが設けられており、これらの４つの弁に囲まれた燃焼室５天井面中心部に、点火プラグ１０が配置されている。また、この実施例では、運転状態によってタンブル流を強化することができるように、吸気ポート７内に、該吸気ポート７内を上下２つの流路に区画する隔壁１１が設けられているとともに、その下側の流路を上流端で開閉するタンブル制御弁１２が設けられている。当業者には容易に理解できるように、タンブル制御弁１２によって下側の流路を閉塞した状態ではタンブル流が強化され、タンブル制御弁１２を開いた状態ではタンブル流が弱まる。なお、このタンブル制御弁１２は本発明において必ずしも必須のものではなく、省略することも可能であり、また、これに代えて、公知のスワール制御弁を設けるようにしてもよい。
【００２３】
上記シリンダヘッド４の吸気ポート７の下側、より詳しくは一対の吸気ポート７の中間部の位置には、筒内へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁１５が配置されている。つまり、この燃料噴射弁１５は、燃焼室５の吸気弁６側の側部に位置し、平面図上において図示せぬピストンピンと直交する方向に沿って燃料を噴射するように配置されているとともに、図５の断面図上において、斜め下方を指向して配置されている。但し、下方への傾斜角は比較的小さく、つまり水平に近い方向へ燃料を噴射する。
【００２４】
一方、ピストン３の頂部は、ペントルーフ型をなす燃焼室５天井面の傾斜に沿った凸部形状をなしているとともに、その中央部に、平面図上において略矩形をなす凹部１６が形成されている。この凹部１６の底面は、タンブル流に沿うように、所定の曲率半径の円弧面ないしは円弧に近似した湾曲面をなしている。
【００２５】
図７に示すように、この実施例の内燃機関は、例えば直列４気筒機関であり、各気筒の排気ポート９が接続された排気通路２１に、排気浄化用の触媒コンバータ２２が設けられており、その上流側に、酸素センサ等の空燃比センサ２３が配置されている。また、各気筒の吸気ポート７が接続された吸気通路２４は、その入口側に、制御信号により開閉される電子制御スロットル弁２５を備えている。上記排気通路２１と上記吸気通路２４との間には、排気還流通路２６が設けられており、その途中に、排気還流制御弁２７が介装されている。また、各気筒のタンブル制御弁１２は、ソレノイドバルブ２８を介して導入される吸入負圧により動作する負圧式タンブル制御アクチュエータ２９によって、一斉に開閉される構成となっている。
【００２６】
また、上記燃料噴射弁１５には、燃料ポンプ３１およびプレッシャレギュレータ３２によって所定圧力に調圧された燃料が、燃料ギャラリ３３を介して供給されている。従って、各気筒の燃料噴射弁１５が制御パルスにより開弁することで、その開弁期間に応じた量の燃料が噴射される。なお、本実施例では、燃圧は常に一定に維持される。また、各気筒の点火プラグ１０は、イグニッションコイル３４に接続されている。
【００２７】
上記内燃機関の燃料噴射時期や噴射量、点火時期等は、コントロールユニット３５によって制御される。このコントロールユニット３５には、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３０の検出信号や、クランク角センサ３６の検出信号、空燃比センサ２３の検出信号、冷却水温を検出する水温センサ３７の検出信号、等が入力されている。
【００２８】
図８は、上記内燃機関の機械的圧縮比（公称圧縮比）を可変制御する可変圧縮比機構１００の構成を示している。なお、この可変圧縮比機構自体は、前述した特許文献２等によって公知となっているものである。
【００２９】
この可変圧縮比機構１００は、複リンク式ピストン−クランク機構を利用したもので、ピストン３にピストンピン１０４を介して一端が連結されたアッパリンク１０５と、このアッパリンク１０５の他端に連結ピン１０６を介して連結されるとともに、クランクシャフト１０７のクランクピン１０８に回転可能に連結されたロアリンク１０９と、このロアリンク１０９の自由度を制限するために該ロアリンク１０９にさらに連結ピン１１０を介して一端が連結され、かつ他端が内燃機関本体に揺動可能に支持されたコントロールリンク１１１と、を備えており、上記コントロールリンク１１１の揺動支持位置が制御軸１１２の偏心カム部１１３によって可変制御される構成となっている。
【００３０】
上記制御軸１１２はクランクシャフト１０７と平行に配置され、かつシリンダブロック１に回転自在に支持されている。そして、この制御軸１１２は、歯車機構１１４を介して、電動モータからなるアクチュエータ１１５によって回転方向に駆動され、その回転位置が制御されるようになっている。
【００３１】
上記構成の可変圧縮比機構１００では、上記制御軸１１２の回転位置つまり偏心カム部１１３の位置によってコントロールリンク１１１下端の揺動支持位置が変化し、ロアリンク１０９の初期の姿勢が変わるため、これに伴ってピストン３の上死点位置、ひいては圧縮比が変化する。図７に示したように、上記アクチュエータ１１５の回転位置は、機関運転条件に基づき、コントロールユニット３５によって制御される。
【００３２】
上記のように構成された内燃機関においては、暖機が完了した後の状態、例えば冷却水温が８０℃を越えているときには、通常の成層燃焼運転および均質燃焼運転が行われる。
【００３３】
すなわち、低速低負荷側の所定の領域では、通常の成層燃焼運転モードとして、基本的にタンブル制御弁１２を閉じた状態の下で、圧縮行程の適宜な時期に燃料噴射が行われ、かつ圧縮上死点前の時期に点火が行われる。なお、この運転モードでは、圧縮上死点前に必ず燃料噴射が終了する。圧縮行程中にピストン３へ向けて噴射された燃料は、凹部１６に沿って旋回するタンブル流を利用して点火プラグ１０近傍へ集められ、ここで点火される。そのため、平均的な空燃比がリーンとなった成層燃焼が実現される。
【００３４】
また、暖機完了後の高速高負荷側の所定の領域では、通常の均質燃焼運転モードとして、基本的にタンブル制御弁１２を開いた状態の下で、吸気行程中に燃料噴射が行われ、かつ圧縮上死点前のＭＢＴ点において点火が行われる。この場合は、燃料は筒内で均質な混合気となり、基本的に理論空燃比近傍で運転が行われる。
【００３５】
これらの通常の成層燃焼運転モードおよび均質燃焼運転モードの際の圧縮比制御は、図９に概略を示すように、基本的に負荷に応じたものとなり、部分負荷時には熱効率向上のために高圧縮比に制御され、高負荷時には、ノッキング回避のために低圧縮比に制御される。
【００３６】
これに対し、内燃機関の冷却水温が８０℃以下のとき、つまり暖機が完了していない状態では、触媒コンバータ２２の活性化つまり温度上昇の促進とＨＣ排出量低減のために、上死点噴射運転モードとなる。
【００３７】
この上死点噴射運転モードでは、図９に示すように、圧縮比が通常の成層燃焼運転モードないし均質燃焼運転モードのときよりも低い圧縮比に制御される。なお、この場合も、負荷に応じて、負荷が高いほど低い圧縮比に制御される。
【００３８】
そして、前述した図１に示したように、噴射開始時期ＩＴＳが圧縮上死点（ＴＤＣ）前、噴射終了時期ＩＴＥが圧縮上死点（ＴＤＣ）後となり、圧縮上死点を跨いで燃料噴射が行われる。点火時期ＡＤＶは、圧縮上死点（ＴＤＣ）後となり、噴射開始時期ＩＴＳから１５°ＣＡ〜２０°ＣＡ遅れた時期に点火される。この遅れ期間の間に、燃料噴霧がちょうど点火プラグ１０付近に到達し、点火プラグ１０付近に可燃混合気を形成するので、確実に着火燃焼に至り、成層燃焼が行われる。このとき、燃料噴射量は、平均的な空燃比が理論空燃比となるように制御される。
【００３９】
本実施例では、上記の燃料噴射時期は、噴射開始時期ＩＴＳが所定のクランク角となるように制御され、噴射終了時期ＩＴＥは、この噴射開始時期ＩＴＳと燃料噴射量（噴射時間）とによって定まる。なお、燃料噴射期間における圧縮上死点前の期間と圧縮上死点後の期間とが等しくなるように、燃料噴射量に基づき、噴射開始時期ＩＴＳと噴射終了時期ＩＴＥとを求めるようにすることも可能である。
【００４０】
前述したように、この上死点噴射運転モードにおいて燃料が噴射される圧縮上死点付近での燃焼室内の場は、大きな流れの崩壊により噴霧を動かしてしまうような大きな流れが存在せず、かつ大きな流れの崩壊に伴い、燃焼を活発化させる微小な乱れが多く存在し、しかも、ピストンの動きに対し非常に安定した場となる。従って、圧縮上死点よりも遅角した点火時期でもって、安定した燃焼が可能であり、燃焼安定度の上で制限される点火時期の遅角限界が、より遅角側となる。そのため、点火時期の大幅な遅角により、排気ガス温度を大幅に昇温させることができ、かつＨＣ排出量が低減する。
【００４１】
特に、上死点噴射運転モードの際に圧縮比を低下させることで、圧縮上死点での高い筒内圧をある程度低下させることができ、圧縮上死点を跨ぐ期間に噴射された燃料噴霧の到達距離（ペネトレーション）を長く確保することができる（図１０参照）。従って、燃料噴霧が点火プラグ１０に到達しやすくなり、ペネトレーションの不足による着火の不安定化が回避される。ここで、サイクル中に変化する筒内圧は、図１１に示すように、吸気量が大となる高負荷時ほど高いものとなる。これに対し、本実施例では、図９に示すように、高負荷時ほど低い圧縮比に制御するので、高負荷域での筒内圧の増加に伴うペネトレーションの低下が緩和される。
【００４２】
また、上記実施例の可変圧縮比機構１００によれば、低圧縮比時には、圧縮上死点（ＴＤＣ）におけるピストン３の位置が相対的に低い位置となり（図１０参照）、燃料噴射弁１５の噴口からピストン３頂面までの距離が大となる。従って、圧縮上死点付近で噴射する場合の問題の一つとなるピストン３頂面への燃料の付着が抑制される。
【００４３】
さらに図１０に示すように、低圧縮比時には、圧縮上死点におけるピストン３の位置が低くなることから、燃焼室５のＳ／Ｖ比が小さくなり、クエンチ層内で生成される未燃ＨＣが低減する。
【００４４】
しかも、低圧縮比とすることで、図１０に示すように、排温はさらに上昇する傾向となるので、上述した点火時期の大幅な遅角と相俟って、排温上昇の上でより有利となる。
【００４５】
次に、図１２は、前述した可変圧縮比機構１００を構成する複リンク式ピストン−クランク機構のピストンストローク特性を、一般的な単リンク式ピストン−クランク機構（ピストンピンとクランクピンとを単一のリンク（コンロッド）で連結した機構）のピストンストローク特性（破線で示す）と対比して示したものである。一般的な単リンク式ピストン−クランク機構では、下死点（ＢＤＣ）前後でのピストン速度より上死点（ＴＤＣ）前後でのピストン速度が必ず大きくなる。コンロッドの長さを長くすれば、このような速度の差は小さくなり、結果として上死点前後でのピストン速度を小さくすることが可能であるが、この場合、内燃機関の高さ（クランクシャフト中心位置からシリンダ上端までの距離）が大きくなるという問題が生じる。これに対し、複リンク式ピストン−クランク機構では、各リンクの適切な設定により、内燃機関の高さを変えることなく、上死点前後のピストン速度を小さくし、下死点前後のピストン速度を大きくすることが可能である。つまり、実線で示す特性のように、破線で示す単リンク式ピストン−クランク機構の特性に比べて、上死点前後のピストン速度をより小さくし、かつ下死点前後のピストン速度をより大きくすることができる。なお、図１２は、ピストンストローク量と内燃機関の高さとをそれぞれほぼ同一とする条件で２つの機構のピストンストローク特性を対比したものである。また、実線の特性は、一例として、低圧縮比状態のときのピストンストローク特性を示しており、高圧縮比状態のときは、これよりも上死点付近でのピストン速度が若干大きく、下死点付近でのピストン速度が若干小さくなる。
【００４６】
このように、上記の複リンク式ピストン−クランク機構と組み合わせた構成では、上死点噴射運転モードの際に燃料が噴射される圧縮上死点付近でのピストン３の動きがより一層緩慢なものとなり、より一層安定した場を得ることができる。
【００４７】
なお、上記実施例では、燃料噴射弁１５が燃焼室５の側部に配置され、水平に近い方向に燃料を噴射する構成となっているが、これに代えて、燃料噴射弁１５が、一対の吸気弁６と一対の排気弁８とに囲まれた燃焼室５天井面中心部に配置され、垂直に近い角度でピストン３頂面へ向けて燃料を噴射するようにした所謂直上噴射形式の構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の燃料噴射期間および点火時期の一例を示した特性図。
【図２】サイクル中のピストン位置変化量と体積変化量の特性図。
【図３】大きな流れのサイクル中の変化を示す特性図。
【図４】微小な乱れのサイクル中の変化を示す特性図。
【図５】筒内直接噴射式火花点火内燃機関の一実施例を示す断面図。
【図６】同じく平面図。
【図７】この内燃機関全体のシステム構成を示す構成説明図。
【図８】可変圧縮比機構の構成を示す構成説明図。
【図９】この可変圧縮比機構による圧縮比の特性を示す特性図。
【図１０】圧縮比と、噴霧ペネトレーション、ピストン位置、Ｓ／Ｖ比、排温、との関係をまとめて示す特性図。
【図１１】負荷の大小による筒内圧変化を示す特性図。
【図１２】複リンク式ピストン−クランク機構のピストンストローク特性を単リンク式ピストン−クランク機構のものと対比して示す特性図。
【符号の説明】
【００４９】
３…ピストン
５…燃焼室
１０…点火プラグ
１５…燃料噴射弁  
１００…可変圧縮比機構
【図１】
2006070863.tif 000003
【図２】
2006070863.tif 000004
【図３】
2006070863.tif 000005
【図４】
2006070863.tif 000006
【図５】
2006070863.tif 000007
【図６】
2006070863.tif 000008
【図７】
2006070863.tif 000009
【図８】
2006070863.tif 000010
【図９】
2006070863.tif 000011
【図１０】
2006070863.tif 000012
【図１１】
2006070863.tif 000013
【図１２】
2006070863.tif 000014