(57)【要約】【課題】内燃機関の成層燃焼時の燃焼性能を改善する。【解決手段】燃料噴射弁を燃焼室上面の略中央部に設置し、ピストン冠面には該燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の中心軸と略同一中心軸となるようなキャビティ形状を有した筒内噴射式火花点火機関において、成層燃焼による運転中で比較的低負荷な運転領域では、燃料噴霧角を大きくして火花点火時期において燃料噴霧がピストン冠面に衝突する以前に第1の可燃混合気を形成し、成層燃焼運転中で比較的高負荷な運転領域では、燃料噴霧角を小さくして燃料噴霧を一旦ピストン冠面に衝突させて第2の可燃混合気を形成する構成とした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を直接噴射し火花点火燃焼を行い、燃料噴射弁は燃焼室上面の略中央部に設置され、ピストン冠面には該燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の中心軸と略同一中心軸となるようなキャビティ形状を有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
成層燃焼による運転中で比較的低負荷な運転領域では、火花点火時期において燃料噴霧がピストン冠面に衝突する以前に第1の可燃混合気を形成し、成層燃焼運転中で比較的高負荷な運転領域では、燃料噴霧を一旦ピストン冠面に衝突させて第2の可燃混合気を形成することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記第1の可燃混合気と第2の可燃混合気とが形成される位置に点火栓の点火位置を配置したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
点火栓の点火位置は、燃焼室上面の略中央部であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
キャビティ周壁面形状が該燃料噴射弁側に湾曲し、湾曲したキャビティ周壁面の端縁部が略噴霧の噴射された方向からシリンダ軸線の間の角度を指向していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
成層燃焼による運転中で比較的高負荷な運転領域においては、燃料噴霧が一旦キャビティ底面に衝突後、キャビティ中心軸から周壁面方向へと成長する燃料噴霧を形成することにより第２の可燃混合気を形成することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
成層燃焼による運転中で比較的高負荷な運転領域においては、燃料噴霧が一旦キャビティ周壁面に衝突後、キャビティ周壁面から中心軸方向へと成長する燃料噴霧を形成することにより第２の可燃混合気を形成することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記第１の可燃混合気を形成するときは、第２の可燃混合気を形成するときと比較して燃料噴霧角を大きくすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
燃焼室内の背圧を低下させることにより燃料噴霧角を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
燃料噴射弁として２流体噴射弁を用い、噴射される気体に対する液体燃料の質量割合を大きくすることにより燃料噴霧角を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
成層燃焼による運転中で比較的高負荷な運転領域と比較して燃料噴霧の貫徹力を小さくすることにより、前記第１の可燃混合気を形成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
燃圧を小さくすることにより、燃料噴霧の貫徹力を小さくすることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１２】
燃料噴射弁の噴孔断面積を小さくすることにより、燃料噴霧の貫徹力を小さくすることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１３】
燃焼室内のスワール流動を強化することにより、燃料噴霧の貫徹力を小さくすることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射火花点火式内燃機関の成層燃焼時の燃焼性を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火花点火燃焼に際し、燃料噴射弁から筒内に燃料を直接噴射し、筒内に成層化した混合気を形成することで、大幅な希薄燃焼を行う内燃機関は、特に低・中負荷において、大幅に燃料消費が低減できることが知られている。
【０００３】
このような直噴火花点火式内燃機関においては、混合気を着実に点火・燃焼せしめるために、機関の回転速度・負荷に応じて、筒内に適切な大きさ・空燃比の混合気塊を確実に成層化した状態で形成することが重要である。
【０００４】
このような直噴火花点火式内燃機関において、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧をピストンのキャビティ壁面へ衝突させ、ボウル形状のキャビティ壁面に沿った噴霧の循環流を形成することにより、筒内に適切な成層混合気を形成する手法がある。このような成層混合気形成手段として、燃料噴射弁をキャビティの真上近傍に配置し、燃料噴霧をキャビティ周壁面に衝突させ、キャビティ中心部へ向かう噴霧循環流を形成することにより、筒内に適切な成層混合気を形成する手法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−８２０２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機関の負荷の増減に対して、混合気塊の空燃比をいわゆる理論空燃比近傍に維持するためには、混合気塊の大きさを制御する必要があるが、前記のようにキャビティを使って主に混合気の成層化を行う場合、キャビティ容積を負荷に対して可変にすることは困難であるので、低負荷時は混合気塊の空燃比が過薄となり、高負荷時は混合気塊の空燃比が過濃となる傾向が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、機関の運転条件に応じて、適切な濃度・大きさの混合気塊を、容積の固定されたキャビティを持つ燃焼室内に形成可能とすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、
筒内に燃料を直接噴射し火花点火燃焼を行い、燃料噴射弁は燃焼室上面の略中央部に設置され、ピストン冠面には該燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の中心軸と略同一中心軸となるようなキャビティ形状を有する内燃機関において以下の燃料噴射制御を行う。
【０００９】
すなわち、成層燃焼による運転中で比較的低負荷な運転領域では、火花点火時期において燃料噴霧がピストン冠面に衝突する以前に第1の可燃混合気を形成し、成層燃焼運転中で比較的高負荷な運転領域では、燃料噴霧を一旦ピストン冠面に衝突させて第2の可燃混合気を形成する構成とした。
【００１０】
このようにすれば、低負荷領域ではコンパクトな混合気塊を、高負荷領域では比較的大きな混合気塊を形成可能となり、広い負荷範囲において安定した燃焼が実現可能となる。また、低負荷領域で燃料噴霧がピストン冠面に衝突しないために未燃ＨＣの低減及び冷却損失低減による燃費及び有害排出物の低減が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態の構成を示すものである。この内燃機関は、シリンダヘッド１、シリンダブロック２及びピストン３により構成される燃焼室４を有し、吸気バルブ５及び排気バルブ６を介して、吸気ポート７から新気を導入し、排気ポート８から排気を排出する。前記バルブを駆動するカム軸端には燃料ポンプ９が配置されている。
【００１２】
燃料ポンプ９により加圧された燃料は燃料配管１０を介して燃料噴射弁１１より燃焼室４へ噴射可能である。また、燃料噴射弁１１は針弁リフト量を制御することで少なくとも２つの異なる燃料噴霧角を制御可能となっている。
【００１３】
具体例としては、特開平８−１７７６８４に記載のものがあり、図２に示すように、針弁１１Ａを嵌挿したバルブボディ１１Ｂに形成された燃料通路１１ａの下流端が、針弁１１Ａの軸方向と直角な下側の広角噴出口１１ｂと、噴孔１１Ｃに向かって下降傾斜する狭角噴出口１１ｃとに分岐して形成されている。そして、針弁１１Ａのリフト量小のときは、広角噴出口１１ｂのみが開口して該広角噴出口１１ｂから噴出した燃料は弁体移動空間内で強い旋回流を形成しつつ噴孔１１Ｃから円錐状に噴射される。また、針弁１１Ａのリフト量大のときは、広角噴出口１１ｂと狭角噴出口１１ｃとが共に開口し、下降傾斜する狭角噴出口１１ｃから噴出した燃料流の噴孔１１Ｃに向かう力により広角噴出口１１ｂから噴出した燃料の旋回流が弱められる。したがって、噴孔１１Ｃからの燃料噴霧が円錐状に広がる噴霧角度は、広角噴出口１１ｂのみが開口する針弁１１Ａリフト小時は相対的に大きく、広角噴出口１１ｂと狭角噴出口１１ｃとが共に開口する針弁１１Ａリフト大時は相対的に小さくなる。
【００１４】
別構造の例としては、特開平８−１７７６８４に記載のものがあり、図３に示すように、針弁１１Ｄ内にＴ字状の燃料通路１１ｄを形成すると共に、バルブボディ１１Ｅに燃料の下向きの噴射角度を大きくした狭角噴孔１１ｅと下向き噴射角度を小さくした広角噴孔１１ｆとが上下に形成されている。そして、針弁１１Ｄのリフト量小のときは、広角噴孔１１ｆのみが開口して該広角噴孔１１ｆから下向きの噴射角度が小さい状態で噴射し、針弁１１Ｄのリフト量大のときは、広角噴孔１１ｆと狭角噴孔１１ｅとが共に開口し、狭角噴孔１１ｅからの噴射燃料により噴射角度が下向きに助長される。したがって、噴霧角度は、広角噴孔ｆのみが開口する針弁１１Ｄリフト小時は相対的に大きく、広角噴孔１１ｆと狭角噴孔１１ｅとが共に開口する針弁１１Ｄリフト大時は相対的に小さくなる。
【００１５】
この他、同様の機能を有するものであればこれに限定するものではない。
ピストン３の燃料噴射弁１１に対面する部分には、ボウル形状のキャビティ３ａが形成されており、噴射された燃料は主にこのキャビティ３ａ内及びその上空部分に成層化された混合気塊を形成する。キャビティ３ａの底面及び周壁面形状は、キャビティ３ａに衝突した燃料噴霧が点火栓１２を含む燃焼室の略中央部を指向するように形成されている。具体的には、キャビティ３ａの周壁面形状が該燃料噴射弁側に湾曲し、湾曲した周壁面の端縁部が略噴霧の噴射された方向からシリンダ軸線の間の角度を指向するように形成され、これにより、キャビティ３ａ壁に衝突した燃料噴霧は、キャビティ３ａ外側で燃料噴射弁１１からの燃料噴霧の外縁よりは外側に広がるが、キャビティ３ａ上方空間の略内側に広がりを留めることができ、混合気の過拡散が抑制されより成層化された可燃混合気が形成可能となる。
【００１６】
そして、この混合気は、点火栓１２により点火・燃焼せしめられる。但し、燃料ポンプ９は、別に配置された電気モータにより駆動される形式としてもよい。なお、この内燃機関はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３にて統合的に制御される。このためＥＣＵ１３にはクランク角センサ信号、冷却水温、アクセル開度信号が入力され、これらの信号に基づいて前記の各制御を行う。また、本内燃機関では、燃焼形態として主に、圧縮行程中（特に、圧縮行程後半）に燃料噴射を行うことでリーン運転を実現し燃費を向上させる成層燃焼モードと、吸気行程中（特に吸気行程前半）に燃料噴射を行いストイキ運転（理論空燃比運転）を実現する均質燃焼モードとが設けられており、運転状態に応じて選択されるようになっている。
【００１７】
図４に本実施形態における、運転負荷と燃料噴射弁１１より噴射される燃料噴霧角との関係及び各運転負荷における燃焼室４内の燃料混合気分布を示す。
成層燃焼モードにおける低負荷においては、噴射される燃料量が少ない。したがって、噴射された燃料がキャビティ３ａ壁面に衝突するように燃料噴霧角を小さくすると、燃料噴霧は該キャビティ３ａ及びその上方で高拡散されるが、燃料量が少ないので、着火及び燃焼安定性の悪い希薄混合気が形成される。そのため、低負荷時においては、燃料噴霧角を大きくすることにより、キャビティ３ａ壁面に衝突する前に着火及び燃焼安定性に優れるストイキ近傍の第１の混合気を形成可能となる（図示ａ）。
【００１８】
一方、成層燃焼モードにおける高負荷時においては、噴射される燃料量が多いため燃料噴霧角を小さくし、キャビティ３ａ壁面に衝突させた燃料噴霧をキャビティ３ａ及びその上部で高拡散させることにより、着火及び燃焼安定性に優れるストイキ近傍の混合気を形成可能となる(図示ｂ)。
【００１９】
また、均質燃焼モードに関しては噴霧角を特に限定するものではない（図示ｃ）。
以上のように、負荷に応じて燃料噴射弁１１より噴射される燃料噴霧角を制御し、比較的低負荷時では燃料噴霧がピストン冠面衝突以前に可燃混合気を形成することで、噴霧の拡散を抑制して比較的小さな混合気塊を形成し、比較的高負荷時においては噴霧の拡散・混合を促進してキャビティ３ａ内部から外部に至る比較的大きな混合気塊を形成し、幅広い機関運転条件下において良好に燃焼させることができる。
【００２０】
図５は本実施形態におけるＥＣＵ１３での制御フローを示したものである。本実施形態は、燃料噴霧の噴霧角及び燃焼室内における燃料混合気塊の大きさを制御するものである。
【００２１】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、クランク角センサ、アクセル開度等からの信号に基づき、機関の回転速度や負荷を検出する。
ステップ２では、機関の運転条件に基づいて成層燃焼を行うか均質燃焼を行うかを判断する。燃焼状態の判断は、回転速度及び負荷と燃焼状態との関係を実験により求め予め記憶させておいたテーブルより読み込む。均質燃焼と判断された場合はステップ６へ進む。
【００２２】
一方、成層燃焼と判断された場合はステップ３へ進み、機関負荷が所定の負荷以上であるか否かを判断する。所定の負荷は実験により求め予め記憶させておく。ここで、機関負荷に応じて、燃料噴霧がピストン冠面衝突以前に可燃混合気を形成させるか、ピストン冠面に一旦衝突後可燃混合気を形成させるのかが選択される。ピストン冠面衝突以前に形成させる場合は噴霧角を大きくし、ピストン冠面に一旦衝突後可燃混合気を形成させる場合は噴霧角を小さくすることは言うまでもない。機関負荷が所定の負荷以上であればステップ４へ進み、所定の負荷よりも小さければステップ６へと進む。
【００２３】
ステップ４では小噴霧角が選択され、ステップ５へ進み小噴霧角を実現するために大針弁リフト量が選択される。
一方、ステップ６では大噴霧角が選択され、ステップ７へ進み大噴霧角を実現するために小針弁リフト量が選択される。
【００２４】
次にステップ８では、前ステップまでに決まった噴射パラメータに従って、所定の針弁リフト量を駆動する信号を出力することで燃料噴霧角を制御する。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では第１の実施形態との違いについてのみ説明する。
【００２５】
本実施形態の構成図を図６に示す。基本的に図１に示した第１の実施形態の構成と同様であるが、吸気カム軸端に空気ポンプ１４が配置され、燃料噴射弁１１として２流体式燃料噴射弁を用いる。この２流体式燃料噴射弁は、第１の実施形態の燃料噴射弁と同様針弁リフト量が制御可能であり、針弁リフト量が小さいときは、前記空気ポンプ１４に接続されて燃料噴射弁１１に臨む空気噴出口の開口面積が小または０（つまり閉）とされて、燃料に対する空気の質量割合が小さく、針弁リフト量が大きいときは、前記空気噴出口の開口面積が大とされて、燃料に対する空気の質量割合が大きくなる構成となっている。
【００２６】
図７に、本実施形態における運転負荷と噴射弁１１より噴射される空気に対する燃料の質量割合との関係及び各運転負荷における燃焼室内の燃料混合気分布を示す。
【００２７】
成層燃焼モードにおける低負荷においては、燃料の質量割合を大きくすることにより噴霧角を増大し、燃料噴霧がピストン衝突以前に可燃混合気を形成することにより、着火及び燃焼安定性に優れる混合気の形成が可能となる（図示ｄ）。
【００２８】
一方、成層燃焼モードにおける高負荷においては、燃料の質量割合を小さくすることにより噴霧角を小さくし、燃料噴霧をキャビティ３ａ底面へ衝突させて噴霧の拡散・混合を促進して、キャビティ３ａ内部から外部に至る比較的大きな混合気塊を形成することが可能となる。尚、噴射弁より噴射される空気に対する燃料の質量割合は、噴射する空気量を変化させることにより容易に変更可能である（図示ｅ）。
【００２９】
また、均質燃焼モードに関しては本実施形態では大噴霧角とするが、噴霧角を特に限定するものではない（図示ｆ）。
図８は、本実施形態におけるＥＣＵ１３での制御フローを示したものである。第１の実施形態における制御フローと同様であり、均質燃焼時または低負荷時にステップ２６で大噴霧角に制御するときは、針弁リフト量を小さくするが噴孔の向きではなく、空気量を減少して燃料の質量割合を大きくすることによって大噴霧角とし、同じく成層燃焼での高負荷時にステップ２４で小噴霧角に制御するときは、針弁リフト量を大きくするが、空気量を増大して燃料の質量割合を小さくすることによって小噴霧角とする。
【００３０】
このように、燃料噴射弁を２流体噴射弁とし、燃料噴霧角を大きくする手段として、噴射される気体に対する液体の質量割合を大きくすることにより、噴射弁の構造を複雑化することなく噴射弁の制御のみで噴霧角を大きくすることが可能となる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態との違いについてのみ説明すると、吸気カムのバルブタイミングが可変に制御されるようになっており、構成はカムの位相を変更するタイプでも、複数のカムを切り換えるタイプでもよく、バルブタイミングが任意に変更できるものであればこれに限定するものではない。また、燃料噴射弁１１は渦巻き噴射弁でもよいし２流体式燃料噴射弁でもよいし、背圧（燃焼室圧力）の低下により噴霧角が大きくなる噴射弁であればこれに限定するものではない。
【００３２】
図７に本実施形態における、運転負荷と吸気バルブ閉じ時期との関係及び各運転負荷における燃焼室内の燃料混合気分布を示す。
成層燃焼モードにおける低負荷においては、吸気バルブ閉じ時期を遅くし燃料噴射される圧縮行程時における背圧（燃焼室圧力）を低下させることにより噴霧角を増大し、燃料噴霧がピストン冠面衝突以前に可燃混合気を形成することにより、着火及び燃焼安定性に優れる混合気の形成が可能となる（図示ｇ）。
【００３３】
一方、成層燃焼モードにおける高負荷においては、吸気バルブ閉じ時期を早期化して背圧を増加させることにより噴霧角を小さくし、燃料噴霧をキャビティ底面へ衝突させて噴霧の拡散・混合を促進して、キャビティ内から外部に至る比較的大きな混合気塊を形成することが可能となる。ここで、本実施形態では、高負荷の中では負荷の小さいときは、燃料噴霧が一旦キャビティ周壁面に衝突後、キャビティ周壁面から中心軸方向へと成長する燃料噴霧を形成することにより第２の可燃混合気を形成するような噴霧角となるように制御し（図示ｈ１）。このようにすれば、キャビティ周壁面から中心軸方向へと成長する燃料噴霧は、点火プラブ１２のプラグギャップ近傍を指向しつつ、比較的小さな成層混合気形成が可能となり、成層燃焼時の高負荷の中では比較的負荷の小さな条件においてより安定した燃焼が実現可能となる。
【００３４】
また、成層燃焼時のより負荷の大きな高負荷時は、燃料噴霧が一旦キャビティ底面に衝突後、キャビティ中心軸から周壁面方向へと成長する燃料噴霧を形成するような、より小さな噴霧角となるように制御する（図示ｈ２）。このようにすれば、キャビティ中心軸から周壁面方向へと成長する燃料噴霧は、点火プラブ１２のプラグギャップ近傍を指向しつつ、成層化された比較的大きな混合気塊が形成可能となり、成層燃焼時の中でより高負荷な条件において安定した燃焼が実現可能となる。
【００３５】
また、全開負荷近傍の均質燃焼時においてはより多くの空気量が必要となるため、吸気バルブ閉じ時期を成層燃焼時よりも早期化する（図示ｉ）。
図１０は、本実施形態におけるＥＣＵ１３での制御フローを示す。
【００３６】
ステップ３１で機関の回転速度や負荷を検出し、ステップ３２で機関の運転条件に基づいて成層燃焼を行うか均質燃焼を行うかを判断することは第１，第２の実施形態と同様であるが、均質燃焼と判断された場合は、成層燃焼と比較して負荷が高くより多くの空気量が必要となるためステップ３５へと進む。
【００３７】
一方、成層燃焼と判断された場合はステップ３３へと進み、機関負荷が所定の負荷Ｔｈ１以上であるか否かを判断し、Ｔｈ１以上ではピストン冠面に一旦衝突後可燃混合気を形成させ、Ｔｈ１未満では燃料噴霧がピストン冠面衝突以前に可燃混合気を形成させる。ピストン冠面衝突以前に形成させる場合は噴霧角を大きくし、ピストン冠面に一旦衝突後可燃混合気を形成させる場合は噴霧角を小さくする。
【００３８】
ステップ３３で機関負荷がＴｈ１以上と判定されればステップ３４へ進み、機関負荷がＴｈ１より大きいＴｈ２以上であるかを判断し、Ｔｈ２以上と判定されたときはステップ３５で噴霧角を最小θ１に設定し、ステップ３６へ進んで、吸気バルブの閉弁タイミングを最も早い時期に制御し、燃料噴射時の背圧（燃焼室圧力）を最小となるようにして、最小θ１の噴霧角に制御する。
【００３９】
また、ステップ３４で機関負荷がＴｈ２未満と判定されたときはステップ３７で噴霧角を低負荷時より小さい値ではあるが、前記最小θ１よりは大きな噴霧角θ２に設定し、ステップ３８で該噴霧角θ２が得られるように吸気バルブの閉弁タイミングを設定する。すなわち、低負荷時より早期であるがＴｈ２以上の高負荷時よりは遅い閉弁タイミングに設定する。
【００４０】
また、ステップ３３で機関負荷がＴｈ１未満の低負荷時と判定されたときは、ステップ３９で噴霧角を大に設定し、ステップ４０で大噴霧角に応じて背圧（燃焼室圧力）を大きくするように吸気バルブの閉弁タイミングを遅いタイミングに設定する。
【００４１】
ステップ４１では、以上のように負荷毎に設定された噴霧角に応じて設定された閉弁タイミングに吸気バルブを駆動する信号を出力することで燃料噴霧角を制御する。
【００４２】
このように背圧を低下させて噴霧角を変える方式とすることにより、燃料噴射弁の構造を複雑化することなく噴霧角を大きくすることが可能となり、多段階で噴霧角を変えることも容易に行え、負荷により適合した混合気の生成を行える。
【００４３】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態も基本的に図１に示した第１の実施形態の構成と同様であるが、燃料ポンプ９は燃圧が任意に可変制御できるようになっている。また、燃料噴射弁１１は燃圧の低下により燃料噴霧貫徹力が小さくなるものが用いられ、渦巻き噴射弁でもよいし２流体式燃料噴射弁でもよいが、上記燃圧の低下により燃料噴霧貫徹力が小さくなる噴射弁であればこれらに限定するものではない。
【００４４】
図１１に本実施形態における、運転負荷と燃圧との関係及び各運転負荷における燃焼室内の燃料混合気分布を示す。
成層燃焼モードにおける低負荷においては、燃圧を低下させることで噴霧貫徹力を低下させ、燃料噴霧がピストン冠面衝突以前に可燃混合気を形成することにより、着火及び燃焼安定性に優れる混合気の形成が可能となる（図示ｊ）。
【００４５】
一方、成層燃焼モードにおける高負荷においては、燃圧を増加させることにより噴霧貫徹力を増加させ、燃料噴霧をキャビティ３ａ底面へ衝突させて噴霧の拡散・混合を促進して、キャビティ３ａ内から外部に至る比較的大きな混合気塊を形成することが可能となる（図示ｋ）。
【００４６】
また、均質燃焼モードに関しては本実施形態では小噴霧貫徹力とするが、特に限定するものではない（図示ｌ）。
図１２は本実施形態におけるＥＣＵ１３での制御フローを示したものである。
【００４７】
ステップ６１〜ステップ６３は、第１，第２の実施形態のフローと同様であり、均質燃焼時または成層燃焼の低負荷時には、燃料噴霧がピストン冠面衝突する以前に可燃混合気を形成させるため、ステップ６６で小噴霧貫徹力に設定し、ステップ６６で該小噴霧貫徹力とするため低燃圧に設定し、成層燃焼の高負荷時は、燃料噴霧をピストン冠面に一旦衝突後可燃混合気を形成させるため、ステップ６７で大噴霧貫徹力に設定し、ステップ６８で該大噴霧貫徹力とするため高燃圧に設定する。
【００４８】
ステップ６８では、以上のように負荷毎に設定された噴霧貫徹力に応じて所定の燃料噴射圧を駆動する信号を出力することで燃料貫徹力を制御する。
このように、燃料噴霧の貫徹力を小さくする手段として燃圧を小さくすることにより、容易に貫徹力を小さくすることが可能となる。
【００４９】
また、燃料噴霧の貫徹力を小さくする手段として、噴孔断面積を小さくする構成とすることもでき、容易に貫徹力を小さくすることが可能となり、また、燃料液滴の微粒化特性も向上する。
【００５０】
この他、燃料噴霧の貫徹力を小さくする手段として燃焼室内のスワール流動を強化することにより、容易に貫徹力を小さくすることが可能となり、また、混合気の混合特性も向上する。
【００５１】
また、上記全実施形態において、図１３（Ｂ）に示されるように噴射弁噴孔周囲に略円錐状の座グリを形成することでコアンダ効果を有効に利用すれば、噴霧角の変更がより容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図。
【図２】運転負荷と燃料噴霧角との関係及び各運転負荷における燃焼室内の燃料混合気分布を示す図。
【図３】燃料噴霧角を制御可能な燃料噴射弁の一例を示す図。
【図４】燃料噴霧角を制御可能な燃料噴射弁の別の例を示す図。
【図５】第１の実施形態の制御フローを示すフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施形態の構成を示す図。
【図７】運転負荷と噴射される燃料質量割合との関係及び各運転負荷における燃焼室内の燃料混合気分布を示す図。
【図８】第２の実施形態の制御フローを示すフローチャート。
【図９】運転負荷と吸気バルブ閉じ時期との関係及び各運転負荷における燃焼室内の燃料混合気分布を示す図。
【図１０】第３の実施形態の制御フローを示すフローチャート。
【図１１】運転負荷と燃圧との関係及び各運転負荷における燃焼室内の燃料混合気分布を示す図。
【図１２】第４の実施形態の制御フローを示すフローチャート。
【図１３】噴射弁周囲の座グリ有無による混合気分布を比較して示す図。
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
２ シリンダブロック
３ ピストン
３ａ  キャビティ
４ 燃焼室
５ 排気バルブ
６ 吸気バルブ
７ 吸気ポート
８ 排気ポート
９ 燃料ポンプ
１０  燃料配管
１１  燃料噴射弁
１２  点火栓
１３  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１４  空気ポンプ
１５  空気配管
【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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