(57)【要約】    【課題】  燃料噴射弁１１より燃焼室４内に直接燃料を噴射して点火プラグ１２まわりに成層混合気を形成し、この成層混合気に点火して成層燃焼を行わせる場合に、成層混合気の形成方法により、点火エネルギーを最適化する。    【解決手段】  燃料噴射時期から点火時期までの間隔が所定値より短い成層燃焼（例えば、低負荷運転条件にて、燃料噴射時期を遅らせることで、内側キャビティ１４内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼）にて、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が前記所定値より長い成層燃焼（例えば、高負荷運転条件にて、燃料噴射時期を早めることで、外側キャビティ１５内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼）と比較して、点火コイルへの通電時間を増大させることで、点火エネルギーを増大させる。【選択図】  図１
2006046276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に直接燃料を噴射して点火プラグまわりに成層混合気を形成し、この成層混合気に前記点火プラグにより点火して成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関において、
前記成層燃焼として、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が所定値より短い成層燃焼と、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が前記所定値より長い成層燃焼とを持ち、
燃料噴射時期から点火時期までの間隔が所定値より短い成層燃焼にて、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が前記所定値より長い成層燃焼と比較して、点火のエネルギーを増大させることを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項２】
成層燃焼を行わせる運転条件のうち、低負荷運転条件にて、燃料噴射時期と点火時期との間隔が所定値より短い成層燃焼を行わせ、高負荷運転条件にて、燃料噴射時期と点火時期との間隔が前記所定値より長い成層燃焼を行わせることを特徴とする請求項１記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】
燃焼室内に直接燃料を噴射して点火プラグまわりに成層混合気を形成し、この成層混合気に前記点火プラグにより点火して成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関において、
燃焼室の上部に燃料噴射弁を有し、ピストン冠面に内外２重のキャビティを有し、キャビティ上空に点火プラグを有し、
前記成層燃焼として、内側キャビティ内に燃料を噴射して内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼と、外側キャビティ内に燃料を噴射して外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼とを持ち、
内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼にて、外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼と比較して、点火のエネルギーを増大させることを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項４】
成層燃焼を行わせる運転条件のうち，低負荷運転条件にて、内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼を行わせ、高負荷運転条件にて、外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼を行わせることを特徴とする請求項３記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項５】
燃焼室内に直接燃料を噴射して点火プラグまわりに成層混合気を形成し、この成層混合気に前記点火プラグにより点火して成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関において、
燃焼室の上部に燃料噴射弁を有し、ピストン冠面にキャビティを有し、キャビティ上空に点火プラグを有し、
前記成層燃焼として、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグまわりに成層混合気を形成する成層燃焼と、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼とを持ち、
燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼にて、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼と比較して、点火のエネルギーを増大させることを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項６】
成層燃焼を行わせる運転条件のうち，低負荷運転条件にて、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼を行わせ、高負荷運転条件にて、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼を行わせることを特徴とする請求項５記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項７】
点火のエネルギーを増大させる成層燃焼の場合に、負荷が高いほど点火のエネルギーを増大させることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項８】
点火のエネルギーを増大させない成層燃焼の場合に、負荷が高いほど点火のエネルギーを減少させることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項９】
成層燃焼を行わせる運転条件よりも高負荷運転条件において、燃焼室全体に均質な混合気を形成して均質燃焼を行わせ、
均質燃焼の場合は、点火のエネルギーを増大させない成層燃焼の場合と同等又はこれより小さい点火エネルギーとすることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項１０】
均質燃焼を行わせる運転条件のうち、低負荷運転条件にて、高負荷運転条件と比較して、大量のＥＧＲガスを導入し、大量のＥＧＲガスを導入する均質燃焼の場合に、大量のＥＧＲガスを導入しない均質燃焼の場合と比較して、点火のエネルギーを増大させることを特徴とする請求項９記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項１１】
燃焼室内に直接燃料を噴射して点火プラグまわりに成層混合気を形成し、この成層混合気に前記点火プラグにより点火して成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関において、
機関運転条件が第１運転領域にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて増大させる一方、機関運転条件が第２運転領域にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて減少させることを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項１２】
前記第１運転領域の最低負荷における点火エネルギーを前記第２運転領域の最低負荷における点火エネルギーよりも大きくすることを特徴とする請求項１１記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【請求項１３】
点火エネルギーを増大させる手段は、点火コイルへの通電時間を増大させるものであることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直噴火花点火式内燃機関の点火制御装置に関し、特に点火エネルギーを最適化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、特許文献１には、圧縮行程噴射による成層燃焼と吸気行程噴射による均質燃焼とを切換可能な直噴火花点火式内燃機関において、成層燃焼の場合に、空燃比が非常に希薄で耐失火性の最も厳しい条件下であることから、均質燃焼の場合と比較して、点火コイルへの通電時間を長くして、点火のエネルギー（放電エネルギー）を増大することが記載されている。その一方、負荷の上昇に伴って、点火のエネルギーを減少することで、消費電力の低減を図ることも記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１５３０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、成層燃焼方式での成層混合気の形成方法には様々なものがあり、機関回転数や負荷に応じて成層混合気の形成方法を異ならせる場合に、点火のエネルギーをいかに制御して、点火制御の安定化と消費電力の低減とを両立させるかについては、特許文献１にも記載されていない。
本発明は、このような実状に鑑み、種々の成層燃焼方式ごとに最適な点火エネルギーを与えることにより、更なる点火制御の安定化と消費電力の低減とを図り得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、請求項１の発明では、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が所定値より短い成層燃焼と、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が前記所定値より長い成層燃焼とを持つ場合に、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が所定値より短い成層燃焼にて、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が前記所定値より長い成層燃焼と比較して、点火のエネルギーを増大させる。
【０００５】
また、請求項３の発明では、ピストン冠面に内外２重のキャビティを有し、内側キャビティ内に燃料を噴射して内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼と、外側キャビティ内に燃料を噴射して外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼とを持つ場合に、内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼にて、外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼と比較して、点火のエネルギーを増大させる。
【０００６】
また、請求項５の発明では、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグまわりに成層混合気を形成する成層燃焼と、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼とを持つ場合に、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼にて、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼と比較して、点火のエネルギーを増大させる。
【０００７】
また、請求項１１の発明では、成層燃焼において、機関運転条件が第１運転領域にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて増大させる一方、機関運転条件が第２運転領域にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて減少させる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が所定値より短い成層燃焼においては、点火プラグ周辺の混合気がリッチになりやすいので、点火エネルギーを増大させることにより、点火プラグのくすぶりや失火を防止できる。また、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が前記所定値より長い成層燃焼においては、燃料噴霧が十分に蒸発する時間があり、点火プラグまわりにおいて混合気場がリッチになりすぎることがないので、点火エネルギーを必要以上に増大させないことにより、電気負荷による燃費悪化を防止できると共に、点火プラグの耐久性を向上させることができる。
【０００９】
請求項３の発明によれば、内外２重のキャビティを有し、内側キャビティ内に燃料を噴射して内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼においては、点火プラグ周辺の混合気がリッチになりやすいので、点火エネルギーを増大させることにより、点火プラグのくすぶりや失火を防止できる。また、外側キャビティ内に燃料を噴射して外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼においては、燃料噴霧が十分に蒸発する時間があり、点火プラグまわりにおいて混合気場がリッチになりすぎることがないので、点火エネルギーを必要以上に増大させないことにより、電気負荷による燃費悪化を防止できると共に、点火プラグの耐久性を向上させることができる。
【００１０】
請求項５の発明によれば、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグまわりに成層混合気を形成する成層燃焼においては、点火プラグ周辺の混合気がリッチになりやすいので、点火エネルギーを増大させることにより、点火プラグのくすぶりや失火を防止できる。また、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼においては、ピストン冠面温度により燃料噴霧が十分に蒸発し、点火プラグまわりにおいて混合気場がリッチになりすぎることがないので、点火エネルギーを必要以上に増大させないことにより、電気負荷による燃費悪化を防止できると共に、点火プラグの耐久性を向上させることができる。
【００１１】
請求項１１の発明によれば、成層燃焼において、機関運転条件が第１運転領域にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて増大させる一方、機関運転条件が第２運転領域にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて減少させることにより、機関運転条件別に負荷の増減に応じて最適な制御を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
先ず本発明の第１実施形態（請求項１〜４、７〜１３に対応）について説明する。
図１は本発明の第１実施形態の構成図（機関要部の断面図）であり、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は側面断面図である。
この内燃機関においては、シリンダヘッド１と、シリンダブロック２と、ピストン３とにより、燃焼室４が形成される。シリンダヘッド１には、吸気ポート５と排気ポート６とが開口し、それぞれに吸気弁７、排気弁８が設けられている。吸気弁７及び排気弁８はそれぞれ吸気弁用カム９、排気弁用カム１０により開閉駆動される。
【００１３】
燃料噴射弁１１は、シリンダヘッド１に取付けられて、燃焼室４の上部中央に配置される。特に本実施形態においては、多気筒機関としてのレイアウトの制約上、燃料噴射弁１１は、機関前方側（図１（Ｂ）の左方）へオフセットさせ、かつ傾斜して配置される。また、燃料噴射弁１１としては、圧縮行程後半における筒内圧上昇時にも噴霧形状の変化が小さく、指向性の強いマルチホール噴射弁を用いる。
【００１４】
点火プラグ１２は、燃料噴射弁１１と同様、シリンダヘッド１に取付けられて、燃焼室４の上部中央に配置されるが、燃料噴射弁１１とは反対側の機関後方側（第１図（Ｂ）の右方）へオフセットさせ、かつ傾斜して配置され、燃料噴射弁１１よりは燃焼室４内に突出するように配置される。尚、１３は点火コイルである。
ピストン３の冠面には、内外２重に、内側キャビティ１４と外側キャビティ１５とが形成されている。すなわち、ピストン３は上方から見て円形の２つのキャビティ１４、１５を持ち、２つのキャビティ１４、１５は大きい方（１５）の中に小さい方（１４）が包含される２重構造となっている。
【００１５】
燃料噴射弁１１及び点火プラグ１２（点火コイル１３）の作動は、コントロールユニット１６により制御される。
ここで、燃焼方式には、大別して、比較的低負荷側での成層燃焼と、比較的高負荷側での均質燃焼とがある。成層燃焼の場合は、圧縮行程噴射により点火プラグ１２回りに成層混合気を形成し、これを点火燃焼させる。均質燃焼の場合は、吸気行程噴射により燃焼室４全体に均質混合気を形成し、これを点火燃焼させる。
【００１６】
また、成層燃焼を行わせる運転条件のうち、低負荷運転条件と、高負荷運転条件とでは、成層混合気の形成方法を異ならせる。
図２に、成層低負荷運転条件における噴霧及び混合気挙動を示す。
成層運転条件のうち、比較的負荷の低い運転条件においては、ピストン３位置との関係で、燃料噴射時期を遅らせることで、内側キャビティ１４内に燃料を噴射する。内側キャビティ１４の底面に衝突した噴霧は底面から側面の壁を伝うように上方へ進行する。これにより内側キャビティ１４上空に比較的小さな成層混合気が形成される。このように噴霧が内側キャビティ１４内に受け止められるように噴射時期が設定されるため、噴射時期は後述する成層高負荷運転条件と比較してピストン上死点に近い時期に設定される。これにより噴射時期と点火時期との間隔が短くなり、点火プラグ１２まわりの混合気がリッチになりやすい。
【００１７】
図３に、成層高負荷運転条件における噴霧及び混合気挙動を示す。
成層運転条件のうち、比較的負荷の高い運転条件においては、ピストン３位置との関係で、燃料噴射時期を早めることで、外側キャビティ１５内に燃料を噴射する。このとき、噴霧は先ず外側キャビティ１５の底面に衝突する。外側キャビティ１５の底面はシリンダ中心から外側へ向かってやや下方への傾斜を持つ。その後噴霧は、外側キャビティ１５の側面の壁によって誘導され進行する。噴霧の貫徹力が強いため、混合気全体がシリンダヘッド１の下面との間の空間でうずのように旋回する循環流動を持つようになる。この循環流動により周囲の空気を巻き込み、外側キャビティ１５の上空に生成される混合気は濃度むらの少ない均質な混合気場となる。噴射時期と点火時期との間隔が比較的長くできるため、点火プラグ１２まわりの混合気が必要以上にリッチにならない。
【００１８】
図４に、本発明で用いる点火コイル１３を示す。通常の点火コイルと同様、１次側コイルと２次側コイルとを持ち、１次側コイルに電流を通電し、それを点火時期において遮断することにより、２次側コイルに高電流・高電圧が発生する。
図５に、１次側コイル電流と、２次側コイル電流・電圧との関係を示す。点火エネルギーの制御は、１次側コイルに電流を通電する時間の長さで制御する。すなわち、図５の（Ａ）の通常点火時に対し、図５（Ｂ）のように１次側コイル電流の通電時間を長くすると、１次側コイルの電流が大きくなり、これにより２次側コイルの電流・電圧が大きくなる。点火のエネルギーは、２次側コイルの電流・電圧の積の積分値であるから、上記方法により点火エネルギーが増大される。
【００１９】
図６に、本発明による負荷（燃焼方式）と点火エネルギーとの関係を示す。
成層低負荷運転条件では、内側キャビティ内に燃料を噴射して内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼を行い、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が短い成層燃焼となるため、点火プラグ回りの混合気がリッチになりやすい。よって、点火プラグまわりの混合気がリッチになりやすい成層低負荷運転条件では、他の運転条件と比較して点火エネルギーを増大させる。また、負荷の増大と共に燃料噴射量が増加され点火プラグまわりがリッチになりやすくなるため、負荷の増大と共に点火エネルギーを増大させる。
【００２０】
成層高負荷運転条件では、外側キャビティ内に燃料を噴射して外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼を行い、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が長い成層燃焼となるため、点火プラグまわりの混合気が必要以上にリッチにならない。よって、成層高負荷運転条件では、点火プラグまわりの混合気が必要以上にリッチにならないため、成層低負荷運転条件と比較して点火エネルギーを増大させる必要がない。また、負荷の増大と共に成層混合気場がリッチになるよう設定され、着火性が向上するため、負荷の増大と共に点火エネルギーを減少させる。但し、着火性の確保のために、均質運転条件と比較して点火エネルギーは大きめに設定される。
【００２１】
均質運転条件のうち、比較的低負荷の運転条件では、大量ＥＧＲを導入し、スロットリングによるポンプロスを低減し、燃費を向上させる運転方式を用いる。この場合、かかる均質大量ＥＧＲ運転条件では、着火性及び燃焼安定性のために、高負荷側の大量ＥＧＲを導入しない均質運転条件と比較して、点火エネルギーを大きめに設定する。
本実施形態によれば、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が所定値より短い成層燃焼（内側キャビティ内に燃料を噴射して内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼）においては、点火プラグ周辺の混合気がリッチになりやすいので、点火エネルギーを増大させることにより、点火プラグのくすぶりや失火を防止できる。また、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が前記所定値より長い成層燃焼（外側キャビティ内に燃料を噴射して外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼）においては、燃料噴霧が十分に蒸発する時間があり、点火プラグまわりにおいて混合気場がリッチになりすぎることがないので、点火エネルギーを必要以上に増大させないことにより、電気負荷による燃費悪化を防止できると共に、点火プラグの耐久性を向上させることができる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、成層燃焼を行わせる運転条件のうち、低負荷運転条件にて、燃料噴射時期と点火時期との間隔が所定値より短い成層燃焼（内側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼）を行わせ、高負荷運転条件にて、燃料噴射時期と点火時期との間隔が前記所定値より長い成層燃焼（外側キャビティ内及びその上空容積に成層混合気を形成する成層燃焼）を行わせることにより、負荷により最適な成層燃焼方式を選択することで、あらゆる負荷で燃費の良い運転が可能となる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、点火のエネルギーを増大させる成層燃焼の場合に、負荷が高いほど点火のエネルギーを増大させることにより、噴射量の多い負荷においても点火プラグまわりの混合気がリッチになることによるプラグくすぶりを防止できる。
また、本実施形態によれば、点火のエネルギーを増大させない成層燃焼の場合に、負荷が高いほど点火のエネルギーを減少させることにより、点火くすぶりの懸念がない成層燃焼方式の場合に、負荷の増大と共に成層混合気場がリッチになって、着火性が向上することを利用し、電気負荷による燃費悪化を防止できると共に、点火プラグの耐久性を向上させることができる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、成層燃焼を行わせる運転条件よりも高負荷運転条件において、燃焼室全体に均質な混合気を形成して均質燃焼を行わせ、均質燃焼の場合は、点火のエネルギーを増大させない成層燃焼の場合と同等又はこれより小さい点火エネルギーとすることにより。均質燃焼の場合は、成層混合気場と比較して点火プラグくすぶりの懸念がなく、着火性も問題ないことから、点火エネルギーを必要以上に増大させないことで、電気負荷による燃費悪化を防止できると共に、点火プラグの耐久性を向上させることができる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、均質燃焼を行わせる運転条件のうち、低負荷運転条件にて、高負荷運転条件と比較して、大量のＥＧＲガスを導入し、大量のＥＧＲガスを導入する均質燃焼の場合に、大量のＥＧＲガスを導入しない均質燃焼の場合と比較して、点火のエネルギーを増大させることにより、大量のＥＧＲガスを導入する均質運転方式の場合は、着火性が悪化する懸念があるが、点火エネルギーの増大により燃焼安定性を確保することができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、機関運転条件が第１運転領域（成層低負荷運転条件）にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて増大させる一方、機関運転条件が第２運転領域（成層高負荷運転条件）にあるときの点火エネルギーを負荷の上昇に応じて減少させ、前記第１運転領域の最低負荷における点火エネルギーを前記第２運転領域の最低負荷における点火エネルギーよりも大きくすることにより、機関運転条件別に負荷の増減に応じて最適な制御を行うことが可能になる。
【００２７】
次に本発明の第２実施形態（請求項１、２、５〜１３、特に請求項５、６に対応）について説明する。
図７は本発明の第２実施形態の構成図（機関要部の断面図）であり、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は側面断面図である。
第１実施形態（図１）と大きく異なるのは、ピストン３の冠面形状であり、冠面にシンプルな円形のキャビティ２０を持つ。また、第１実施形態（図１）と比較して、点火プラグ１２の先端が燃焼室４内に大きく突出し、燃料噴射弁１１からの燃料噴霧に直接点火できるようになっている。
【００２８】
図８に、第２実施形態での成層低負荷運転条件における噴霧及び混合気挙動を示す。    成層低負荷運転条件では、燃料噴射時期を遅らせる。噴射された噴霧は、噴射された直後にはその周辺において混合気場を形成する。従って、噴射直後に点火時期を設定することにより、キャビティ２０を用いず、噴霧が作り出した混合気場に直接点火を行う。
また、成層高負荷運転条件では、燃料噴射時期を早くすることで、図３と同様に、キャビティ２０を介してその上空に成層混合気を形成し、これに点火して燃焼させる。
【００２９】
図９に、第２実施形態における噴射時期と点火時期との関係を示す。成層低負荷運転条件においては、キャビティを介さずに成層燃焼が行われるため、噴射時期と点火時期とが極めて近くに設定される。また、成層高負荷運転条件においては、キャビティを介した成層混合気場を用いるため、噴射時期と点火時期にある程度の間隔が保たれる。
第２実施形態での負荷（燃焼方式）と点火エネルギーとの関係は、図６と同じである。
【００３０】
成層低負荷運転条件では、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグまわりに成層混合気を形成する成層燃焼を行い、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が短い成層燃焼となるため、点火プラグ回りの混合気がリッチになりやすい。よって、点火プラグまわりの混合気がリッチになりやすい成層低負荷運転条件において、他の運転条件と比較して点火エネルギーを増大させる。また、負荷の増大と共に燃料噴射量が増加され点火プラグまわりがリッチになりやすくなるため、負荷の増大と共に点火エネルギーを増大させる。
【００３１】
成層高負荷運転条件では、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼を行い、燃料噴射時期から点火時期までの間隔が長い成層燃焼となるため、点火プラグまわりの混合気が必要以上にリッチにならない。よって、成層高負荷運転条件においては、点火プラグまわりの混合気が必要以上にリッチにならないため、成層低負荷運転条件と比較して点火エネルギーを増大させる必要がない。また、負荷の増大と共に成層混合気場がリッチになるよう設定され、着火性が向上するため、負荷の増大と共に点火エネルギーを減少させる。但し、着火性の確保のために、均質運転条件と比較して点火エネルギーは大きめに設定される。
【００３２】
特に本実施形態によれば、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグまわりに成層混合気を形成する成層燃焼（言い換えれば、燃料噴霧が点火プラグに直接到達したときに形成される混合気に点火するような成層燃焼）においては、点火プラグ周辺の混合気がリッチになりやすいので、点火エネルギーを増大させることにより、点火プラグのくすぶりや失火を防止できる。また、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼（言い換えれば、燃料噴霧がキャビティを介しこれにより誘導されて点火プラグまわりに形成された混合気に点火するような成層燃焼）においては、ピストン冠面温度により燃料噴霧が十分に蒸発し、点火プラグまわりにおいて混合気場がリッチになりすぎることがないので、点火エネルギーを必要以上に増大させないことにより、電気負荷による燃費悪化を防止できると共に、点火プラグの耐久性を向上させることができる。
【００３３】
また、特に本実施形態によれば、成層燃焼を行わせる運転条件のうち，低負荷運転条件にて、燃料噴霧によりキャビティを介することなく直接点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼を行わせ、高負荷運転条件にて、燃料噴霧によりキャビティを介して点火プラグ回りに成層混合気を形成する成層燃焼を行わせることにより、負荷により最適な成層燃焼方式を選択することで、あらゆる負荷で燃費の良い運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図
【図２】第１実施形態の成層低負荷運転条件における噴霧及び混合気挙動を示す図
【図３】第１実施形態の成層高負荷運転条件における噴霧及び混合気挙動を示す図
【図４】点火コイルの説明図
【図５】点火エネルギー制御の説明図
【図６】本発明での負荷（燃焼方式）と点火エネルギーとの関係を示す図
【図７】本発明の第２実施形態の構成図
【図８】第２実施形態の成層低負荷運転条件における噴霧及び混合気挙動を示す図
【図９】第２実施形態の噴射時期と点火時期との関係を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１  シリンダヘッド
２  シリンダブロック
３  ピストン
４  燃焼室
５  吸気ポート
６  排気ポート
７  吸気弁
８  排気弁
９  吸気弁用カム
１０  排気弁用カム
１１  燃料噴射弁
１２  点火プラグ
１３  点火コイル
１４  内側キャビティ
１５  外側キャビティ
１６  コントロールユニット
２０  キャビティ
【図１】
2006046276.tif 000003
【図２】
2006046276.tif 000004
【図３】
2006046276.tif 000005
【図４】
2006046276.tif 000006
【図５】
2006046276.tif 000007
【図６】
2006046276.tif 000008
【図７】
2006046276.tif 000009
【図８】
2006046276.tif 000010
【図９】
2006046276.tif 000011