(57)【要約】【課題】均質燃焼と成層燃焼とを両立させること。【解決手段】運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替える筒内直噴ＣＮＧエンジン１０において、燃焼室１０ａ内中央に配設された点火プラグ１４と、吸気側に配設された成層燃焼用インジェクタ２３と、排気側に配設された均質燃焼用インジェクタ２５と、成層燃焼用のキャビティ１２ａを有するピストン１２とを備える。単独で成層燃焼可能な成層燃焼用インジェクタ２３は、キャビティ１２ａ内に燃料噴射できるように噴射孔の向き・噴霧角が設定され、均質燃焼用インジェクタ２５は、燃料噴霧２５ａがキャビティ１２ａ内に直接入らないように噴射孔の向き（θ）・噴霧角が設定されている。両インジェクタ２３，２５は、最大噴射・最大回転時でも圧縮行程内で噴射可能に噴射率が設定され、最小噴射量も確保されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替える筒内直噴ＣＮＧエンジンにおいて、
燃焼室のほぼ中央に配設された点火プラグと、
前記燃焼室内にＣＮＧ燃料を噴射する成層燃焼用インジェクタおよび均質燃焼用インジェクタと、
ピストン頂面に凹状に形成された成層燃焼用のキャビティと、
を備え、
前記成層燃焼用インジェクタは、前記キャビティ内にＣＮＧ燃料が噴射されるようにその噴霧形状および噴霧角が設定され、
前記均質燃焼用インジェクタは、当該均質燃焼用インジェクタから噴射された燃料噴霧が前記キャビティ内に直接入らないように設定されて前記燃焼室内に配設されていることを特徴とする筒内直噴ＣＮＧエンジン。
【請求項２】
前記成層燃焼用インジェクタおよび前記キャビティは、前記燃焼室内の吸気側に配設される一方、
前記均質燃焼用インジェクタは、前記燃焼室内の排気側または中央側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の筒内直噴ＣＮＧエンジン。
【請求項３】
前記成層燃焼用インジェクタは、単独で成層燃焼可能なように噴射率が設定される一方、
前記均質燃焼用インジェクタは、その燃料噴霧が前記ピストンの位置にかかわらず前記キャビティ内に直接入らないように噴霧角および噴射孔の向きが設定され、
さらに前記両インジェクタは、最大噴射かつ最大回転時でも圧縮行程内での燃料噴射が可能なように噴射率が設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の筒内直噴ＣＮＧエンジン。
【請求項４】
前記成層燃焼用インジェクタおよび前記均質燃焼用インジェクタは、ともに最小噴射量が確保されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の筒内直噴ＣＮＧエンジン。
【請求項５】
請求項１または２に記載の筒内直噴ＣＮＧエンジンに適した燃料噴射制御方法であって、
成層燃焼時は、前記成層燃焼用インジェクタのみで通常の成層燃焼制御を実施し、
均質燃焼時は、現時点の噴射量が所定噴射量以下である場合には、前記均質燃焼用インジェクタのみで通常の均質燃焼制御を実施し、
現時点の噴射量が前記所定噴射量を超える場合には、前記均質燃焼用インジェクタによって圧縮行程かつ噴射終了までの期間が十分確保できるほぼ最大噴射時間で噴射するとともに、不足する噴射量を算出して前記成層燃焼用インジェクタによって当該不足噴射量を圧縮行程の早期に噴射することを特徴とする筒内直噴ＣＮＧエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載の筒内直噴ＣＮＧエンジンに適した燃料噴射制御方法であって、
前記成層燃焼用インジェクタおよび前記均質燃焼用インジェクタの故障の有無を判定し、
いずれか一方のインジェクタが故障している場合には、故障していないインジェクタのみによって燃料噴射制御を行い、
前記両方のインジェクタが故障していない場合には、成層燃焼領域か否かを判定し、
成層燃焼領域である場合には、前記成層燃焼用インジェクタのみによって成層燃焼噴射制御を行い、
均質燃焼領域である場合には、さらに現時点の噴射量が所定噴射量以下であるか否かを判定し、
前記所定噴射量以下である場合には、前記均質燃焼用インジェクタのみによって均質燃焼噴射制御を行い、
前記所定噴射量を越える場合には、前記両方のインジェクタによって均質燃焼噴射制御を行うことを特徴とする筒内直噴ＣＮＧエンジンの燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）を筒内に直接噴射し、エンジンの運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替え可能な筒内直噴ＣＮＧエンジンおよびその燃料噴射制御方法に関し、さらに詳しくは、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる筒内直噴ＣＮＧエンジンおよびその燃料噴射制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エネルギー対策や環境対策等の観点から、自動車用内燃機関の燃料として圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を利用するとともに、その燃費の向上や出力向上を図るべく、筒内にＣＮＧ燃料を燃料噴射弁によって直接噴射し、リーンバーン運転領域を有する筒内直噴ＣＮＧエンジン（以下、適宜ＣＮＧエンジンと記す）の開発が盛んに行われており、種々の技術が提案されている。たとえば、燃焼室内に１つのインジェクタを備えた筒内直噴ＣＮＧエンジンが開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、このような１つのインジェクタを備えた従来の筒内直噴ＣＮＧエンジンの概略構成を示す断面図であり、燃焼室内の混合気の様子を模式的に示したものである。図５に示すように、ＣＮＧエンジン１０の燃焼室１０ａは、シリンダボア１１とシリンダヘッド１３とシリンダボア１１内に往復動自在に配設されたピストン１２とによって構成されている。また、ピストン１２の頂面の吸気側部分には、成層燃焼を成立させるために凹状のキャビティ１２ａが形成されている。
【０００４】
この燃焼室１０ａのほぼ中央には、点火プラグ１４が配設されている。また、燃焼室１０ａを臨む吸気ポート１５には吸気弁１６が配設され、燃焼室１０ａを臨む排気ポート１８には排気弁２０が配設されている。また、燃焼室１０ａの吸気弁１６近傍には、ＣＮＧ燃料を燃焼室１０ａに直接噴射するインジェクタ３０が配設されている。
【０００５】
このインジェクタ３０は、キャビティ１２ａ内に燃料噴霧が噴射されるように、その噴霧形状および噴霧角が設定されている。インジェクタ３０から噴射された燃料噴霧は、キャビティ１２ａに入り、当該キャビティ１２ａの底壁に衝突した後、この底壁に沿って点火プラグ１４方向に流れながら、混合気が形成される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３２８９９７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気体であるＣＮＧ燃料を噴射するインジェクタ３０は、発熱量換算で液体燃料並みの噴射率を確保することは困難であり、噴射期間が液体燃料の場合よりも長くなる。特に、燃料噴射量の多い均質燃焼領域（最大負荷時であるＷＯＴ近傍）では、気体燃料であるために多大な噴射時間を要する。
【０００８】
したがって、図５に示すように、噴射期間の後半に噴射された燃料噴霧は、キャビティ１２ａ付近に留まりリッチな層２７となる。一方、噴射期間の前半に噴射された燃料噴霧は過拡散な層２８となり、これらの層２７，２８の間に均質な層２９が形成されるので、全体として不均質な混合気となり、燃焼面および性能面において劣るという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる筒内直噴ＣＮＧエンジンを提供することを目的とする。
【００１０】
また、この発明は、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる筒内直噴ＣＮＧエンジンの燃料噴射制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、第１の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンは、エンジンの運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替える筒内直噴ＣＮＧエンジンにおいて、燃焼室のほぼ中央に配設された点火プラグと、前記燃焼室内にＣＮＧ燃料を噴射する成層燃焼用インジェクタおよび均質燃焼用インジェクタと、ピストン頂面に凹状に形成された成層燃焼用のキャビティとを備え、前記成層燃焼用インジェクタは、前記キャビティ内にＣＮＧ燃料が噴射されるようにその噴霧形状および噴霧角が設定され、前記均質燃焼用インジェクタは、当該均質燃焼用インジェクタから噴射された燃料噴霧が前記キャビティ内に直接入らないように設定されて前記燃焼室内に配設されていることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の制御動作は、次のとおりである。すなわち、運転領域が成層燃焼領域である場合には、成層燃焼用インジェクタのみで燃料噴射し、通常の成層燃焼制御を行う。均質燃焼領域である場合には、現時点の燃料噴射量が所定噴射量以下であるか否かを判断する。この所定噴射量とは、均質燃焼用インジェクタの噴射率から単独で圧縮行程噴射が可能な噴射量であり、予め実験的に求められている。
【００１３】
現時点の燃料噴射量が上記所定噴射量以下である場合には、均質燃焼用インジェクタのみで最適燃料噴射および最適点火を行う。この均質燃焼用インジェクタによる燃料噴射は、圧縮行程内で完了させ、噴射完了から点火までの時間を十分確保することで、混合気の均質性を向上させることができる。
【００１４】
また、均質燃焼用インジェクタから噴射された燃料噴霧は、キャビティに直接入らないので当該キャビティの影響を受けず、点火プラグ付近へのリッチな混合気の集中もない。したがって、噴射終了から点火までの期間を、成層燃焼用インジェクタの単独噴射の場合よりも短くでき、均質性が向上する。
【００１５】
一方、現時点の燃料噴射量が上記所定噴射量を越える場合は、成層燃焼用インジェクタおよび均質燃焼用インジェクタの両方で最適燃料噴射を行い、最適点火を行う。両方のインジェクタが同時に燃料噴射する期間においては、気体燃料であるＣＮＧ燃料の同時噴射は、ガソリン等の液体燃料に比べて噴射速度が速いので、燃焼室内に噴流による大きな乱れを起こすことができ、さらに均質性の向上を図ることができる。
【００１６】
このように、成層燃焼用インジェクタと均質燃焼用インジェクタによる最適な噴射制御によって、燃焼室内に均質な混合気を形成することができ、これに最適点火することにより、良好な均質燃焼を得ることができる。
【００１７】
なお、以上の各制御は、エンジンの停止（イグニションスイッチのオフ）まで実行される。
【００１８】
したがって、この発明によれば、エンジンの運転状況に応じた前記両インジェクタによる最適な噴射制御によって、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる。
【００１９】
また、第２の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンは、前記第１の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンにおいて、前記成層燃焼用インジェクタおよび前記キャビティは、前記燃焼室内の吸気側に配設される一方、前記均質燃焼用インジェクタは、前記燃焼室内の排気側または中央側に配設されていることを特徴とするものである。
【００２０】
したがって、この発明によれば、エンジンに要求される燃焼性能や出力等に応じて、前記両インジェクタの配置の組み合わせを任意に選択でき、設計の自由度を高めることができる。
【００２１】
また、第３の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンは、前記第１または第２の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンにおいて、前記成層燃焼用インジェクタは、単独で成層燃焼可能なように噴射率が設定される一方、前記均質燃焼用インジェクタは、その燃料噴霧が前記ピストンの位置にかかわらず前記キャビティ内に直接入らないように噴霧角および噴射孔の向きが設定され、さらに前記両インジェクタは、最大噴射かつ最大回転時でも圧縮行程内での燃料噴射が可能なように噴射率が設定されていることを特徴とするものである。
【００２２】
したがって、この発明によれば、成層燃焼用インジェクタ単独で成層燃焼に対応できる一方、均質燃焼用インジェクタはピストンの位置に影響されずに安定した燃料噴射ができ、さらにこれら両インジェクタは最大噴射かつ最大回転時でも圧縮行程で確実な燃料噴射ができる。
【００２３】
また、第４の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンは、前記第１〜第３の発明のいずれか一つに係る筒内直噴ＣＮＧエンジンにおいて、前記成層燃焼用インジェクタおよび前記均質燃焼用インジェクタは、ともに最小噴射量が確保されていることを特徴とするものである。
【００２４】
したがって、この発明によれば、アイドル時等に要求される最小燃料噴射時において噴射量が過多となるのを防止でき、最適な燃料噴射を実現することができる。
【００２５】
また、第５の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンの燃料噴射制御方法は、前記第１または第２の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンに適した燃料噴射制御方法であって、成層燃焼時は、前記成層燃焼用インジェクタのみで通常の成層燃焼制御を実施し、均質燃焼時は、現時点の噴射量が所定噴射量以下である場合には、前記均質燃焼用インジェクタのみで通常の均質燃焼制御を実施し、現時点の噴射量が前記所定噴射量を超える場合には、前記均質燃焼用インジェクタによって圧縮行程かつ噴射終了までの期間が十分確保できるほぼ最大噴射時間で噴射するとともに、不足する噴射量を算出して前記成層燃焼用インジェクタによって当該不足噴射量を圧縮行程の早期に噴射することを特徴とするものである。
【００２６】
したがって、この発明によれば、均質燃焼時における均質燃焼用インジェクタのダイナミックレンジ不足を補うことができ、空気流入を妨げないように燃料噴射できる。また、圧縮行程の早期噴射により、キャビティの悪影響（点火プラグ付近へのリッチな混合気の集中）による混合気の均質性低下も抑制することができる。
【００２７】
また、第６の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンの燃料噴射制御方法は、前記第４の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンに適した燃料噴射制御方法であって、前記成層燃焼用インジェクタおよび前記均質燃焼用インジェクタの故障の有無を判定し、いずれか一方のインジェクタが故障している場合には、故障していないインジェクタのみによって燃料噴射制御を行い、前記両方のインジェクタが故障していない場合には、成層燃焼領域か否かを判定し、成層燃焼領域である場合には、前記成層燃焼用インジェクタのみによって成層燃焼噴射制御を行い、均質燃焼領域である場合には、さらに現時点の噴射量が所定噴射量以下であるか否かを判定し、前記所定噴射量以下である場合には、前記均質燃焼用インジェクタのみによって均質燃焼噴射制御を行い、前記所定噴射量を越える場合には、前記両方のインジェクタによって均質燃焼噴射制御を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
したがって、この発明によれば、いずれか一方のインジェクタが故障している場合には、故障していない他方のインジェクタで燃料噴射することによってエンジンシステムとしての最低限の動作を保証できるとともに、両方のインジェクタが故障していない場合には、エンジンの運転状況に応じて前記インジェクタを使い分けることで最適な噴射制御を行うことができ、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンの実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
図１は、この発明の実施の形態に係るＣＮＧエンジンの概略構成を示す断面図であり、成層燃焼用インジェクタおよび均質燃焼用インジェクタの両方で燃料噴射している様子を模式的に示したものである。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
【００３１】
図１に示すように、ＣＮＧエンジン１０は、後述する成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５によってＣＮＧ燃料を燃焼室１０ａに直接噴射する直噴式であり、通常の直噴式のガソリンエンジンの構成とほぼ同様に構成され、エンジンの運転条件に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り替え可能に構成されている。
【００３２】
また、燃焼室１０ａの吸気弁１６近傍には、ＣＮＧ燃料を燃焼室１０ａに直接噴射する成層燃焼用インジェクタ２３が配設されている。燃焼室１０ａの排気弁２０近傍には、ＣＮＧ燃料を燃焼室１０ａに直接噴射する均質燃焼用インジェクタ２５が配設されている。
【００３３】
成層燃焼用インジェクタ２３は、キャビティ１２ａ内に燃料噴霧２３ａが噴射されるように、その噴霧形状および噴霧角が設定されている。また、この成層燃焼用インジェクタ２３は、単独でも成層燃焼可能なように噴射率が設定されている。
【００３４】
なお、図１には、成層燃焼用インジェクタ２３から噴射された燃料噴霧２３ａがキャビティ１２ａに入り、当該キャビティ１２ａの底壁に衝突した後、この底壁に沿って点火プラグ１４方向に流れながら、混合気２４が形成される過程を示してある。
【００３５】
また、均質燃焼用インジェクタ２５は、均質燃焼時に混合気の均質性を向上させるために設けたものであり、当該均質燃焼用インジェクタ２５から噴射された燃料噴霧２５ａがキャビティ１２ａ内に直接入らないように設定されている。
【００３６】
さらに、均質燃焼用インジェクタ２５は、その燃料噴霧２５ａがピストン１２の位置にかかわらずキャビティ１２ａ内に直接入らないように噴霧角および噴射孔の向き（シリンダボア１１の軸線に垂直な平面に対しての角度θ）が設定されている。
【００３７】
また、成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５は、それぞれ最大噴射かつ最大回転時でも圧縮行程内での燃料噴射が可能なように噴射率が設定されている。また、成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５は、それぞれ最小噴射量が確保されている。
【００３８】
このように、上記両インジェクタ２３，２５は、ダイナミックレンジの広いものが用いられているとともに、仮にいずれか一方のインジェクタ２３，２５が故障したとしても、故障していない他方のインジェクタで燃料噴射することによって、エンジンシステムとしての最低限の動作を保証できるように構成されている。
【００３９】
なお、上記ＣＮＧエンジン１０、点火プラグ１４、吸気弁１６、排気弁２０、成層燃焼用インジェクタ２３、均質燃焼用インジェクタ２５等は、各種センサ情報等に基づいて、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御されている。
【００４０】
次に、燃料噴射制御方法について図３に基づいて説明する。図３は、燃料噴射制御方法を示すフローチャートである。なお、説明の便宜上、成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５の両方から燃料噴射している様子を示した図１を適宜参照することとする。
【００４１】
図３に示すように、先ず、ＣＮＧエンジン１０を始動したら（ステップＳ１０）、成層燃焼用インジェクタ２３または均質燃焼用インジェクタ２５のいずれかが故障しているか否かを判断する（ステップＳ１１）。なお、この故障判断は、たとえば筒内圧力をモニターしておき、本来得られるべき筒内圧力が得られない場合に故障であると判断することができる。
【００４２】
成層燃焼用インジェクタ２３または均質燃焼用インジェクタ２５のいずれかが故障している場合には（ステップＳ１１肯定）、故障していないインジェクタのみを作動させ、要求される燃料噴射制御を行う（ステップＳ１２）。また、上記インジェクタ２３，２５のいずれかが故障している旨を車両の運転者等に音声や表示等によって警告する。
【００４３】
成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５の両方が正常であるならば（ステップＳ１１否定）、運転領域が成層燃焼領域であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。成層燃焼領域である場合には（ステップＳ１３肯定）、成層燃焼用インジェクタ２３のみで燃料噴射し、通常の成層燃焼制御を行う（ステップＳ１４）。
【００４４】
一方、成層燃焼領域でない場合、すなわち均質燃焼領域である場合には（ステップＳ１３否定）、現時点の燃料噴射量が所定値（所定噴射量）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。この所定値とは、均質燃焼用インジェクタ２５の噴射率から単独で圧縮行程噴射が可能な噴射量であり、予め実験的に求められている。
【００４５】
現時点の燃料噴射量が上記所定値以下である場合には（ステップＳ１５肯定）、均質燃焼用インジェクタ２５のみで最適燃料噴射および最適点火を行う（ステップＳ１６）。この均質燃焼用インジェクタ２５による燃料噴射は、圧縮行程内で完了させ、噴射完了から点火までの時間を十分確保することで、混合気の均質性を向上させることができる。
【００４６】
また、均質燃焼用インジェクタ２５から噴射された燃料噴霧２５ａは、キャビティ１２ａに直接入らないように噴霧角および噴射孔の向き（角度θ）が設定されており（図１参照）、当該キャビティ１２ａの影響を受けないので、点火プラグ１４付近へのリッチな混合気の集中もなく、噴射終了から点火までの期間を、成層燃焼用インジェクタ２３の単独噴射の場合よりも短くでき、混合気の均質性が向上する。
【００４７】
ガソリン等の液体燃料では、均質燃焼用インジェクタ２５をこのような噴射孔の向き（角度θ）で設定すると、その燃料噴霧がシリンダボア１１を直撃し、オイル希釈等が生じて混合気の均質性が成立しないが、ＣＮＧ燃料の場合には常時気体であるので、オイル希釈等の問題は生じず、何ら問題なく混合気の均質性が成立する。
【００４８】
一方、現時点の燃料噴射量が上記所定値を越える場合は（ステップＳ１５否定）、図１に示すように、成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５の両方で最適燃料噴射を行い、最適点火を行う（ステップＳ１７）。
【００４９】
なお、上記両インジェクタ２３，２５は、それぞれダイナミックレンジの広いものが用いられており、最大噴射かつ最大回転時でも圧縮行程内での燃料噴射が可能なように噴射率が設定され、最小噴射量が確保されているものとして説明したが、このようなダイナミックレンジの広いものを使用せず、ダイナミックレンジの狭いものを使用する場合には、上記ステップＳ１７においては、次のような制御を行うことによって、当該ダイナミックレンジ不足を補うことができる。
【００５０】
すなわち、均質燃焼用インジェクタ２５は、圧縮行程かつ噴射終了までの期間が十分確保できるほぼ最大噴射時間で噴射するとともに、不足する噴射量を算出して成層燃焼用インジェクタ２３によって当該不足噴射量を圧縮行程の早期に噴射する。つまり、吸気弁１６の閉じるタイミングや脈動等を考慮して、燃料噴射が空気流入を妨げない時期に噴射する。
【００５１】
このように、成層燃焼用インジェクタ２３での均質燃焼時における燃料噴射量を最小限にし、かつ噴射開始を最も早期にすることで、キャビティ１２ａの悪影響（点火プラグ１４付近へのリッチな混合気の集中）による混合気の均質性低下を抑制することができる。
【００５２】
ところで、上記制御では、図１に示すように、基本的に両方のインジェクタ２３，２５が同時に噴射する期間が存在する。気体燃料であるＣＮＧ燃料の同時噴射は、ガソリン等の液体燃料に比べて噴射速度が速いので、燃焼室１０ａ内に噴流による大きな乱れを起こすことができ、さらに均質性の向上を図ることができる。
【００５３】
したがって、上述したような両方のインジェクタ２３，２５による最適な噴射制御によって、図２に示すように、燃焼室１０ａ内に均質な混合気２６を形成することができ、これに最適点火することにより、良好な均質燃焼を得ることができる。ここで、図２は、成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５による最適な噴射制御によって燃焼室１０ａ内に得られた均質な混合気の様子を示す断面図である。
【００５４】
なお、以上の各制御は、ＣＮＧエンジン１０の停止（イグニションスイッチのオフ）まで実行される。
【００５５】
以上のように、この実施の形態に係る筒内直噴ＣＮＧエンジン１０およびその燃料噴射制御方法によれば、成層燃焼用インジェクタ２３および均質燃焼用インジェクタ２５を燃焼室１０ａ内に配設し、これらのインジェクタ２３，２５による最適な噴射制御によって、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態においては、均質燃焼用インジェクタ２５を燃焼室１０ａの排気弁２０近傍に配設するものとして説明したが、これに限定されず、たとえば図４に示すように、燃焼室１０ａのほぼ中央の点火プラグ１４の近傍に配設してもよい。この場合も、均質燃焼用インジェクタ２５の燃料噴霧２５ａがキャビティ１２ａ内に入らないように、その噴射孔の向きや噴霧角が設定されており、上記実施の形態の場合と同様の効果を期待できる。ここで、図４は、均質燃焼用インジェクタ２５を燃焼室１０ａのほぼ中央に配設した例を示す断面図である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンによれば、エンジンの運転状況に応じた成層燃焼用インジェクタおよび均質燃焼用インジェクタによる最適な燃料噴射制御によって均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる。
【００５８】
また、第２の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンによれば、エンジンに要求される燃焼性能や出力等に応じて、成層燃焼用インジェクタと均質燃焼用インジェクタの配置の組み合わせを任意に選択でき、設計の自由度を高めることができる。
【００５９】
また、第３の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンによれば、成層燃焼用インジェクタ単独で成層燃焼に対応できる一方、均質燃焼用インジェクタはピストンの位置に影響されずに安定した燃料噴射ができ、さらにこれら両インジェクタは最大噴射かつ最大回転時でも圧縮行程で確実な燃料噴射ができる。
【００６０】
また、第４の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンによれば、アイドル時等に要求される最小燃料噴射時において噴射量が過多となるのを防止でき、最適な燃料噴射を実現することができる。
【００６１】
また、第５の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンの燃料噴射制御方法によれば、均質燃焼時における均質燃焼用インジェクタのダイナミックレンジ不足を補うことができ、空気流入を妨げないように燃料噴射できる。また、圧縮行程の早期噴射により、キャビティの悪影響（点火プラグ付近へのリッチな混合気の集中）による混合気の均質性低下も抑制することができる。
【００６２】
また、第６の発明に係る筒内直噴ＣＮＧエンジンの燃料噴射制御方法によれば、成層燃焼用インジェクタまたは均質燃焼用インジェクタのいずれか一方が故障している場合には、故障していない他方のインジェクタで燃料噴射することによってエンジンシステムとしての最低限の動作を保証できるとともに、両方のインジェクタが故障していない場合には、エンジンの運転状況に応じて前記インジェクタを使い分けることで最適な燃料噴射制御を行うことができ、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＣＮＧエンジンの概略構成を示す断面図である。
【図２】成層燃焼用インジェクタおよび均質燃焼用インジェクタによる最適な噴射制御によって燃焼室内に得られた均質な混合気の様子を示す断面図である。
【図３】燃料噴射制御方法を示すフローチャートである。
【図４】均質燃焼用インジェクタを燃焼室のほぼ中央に配設した例を示す断面図である。
【図５】従来の筒内直噴ＣＮＧエンジンの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
θ  角度
１０  ＣＮＧエンジン
１０ａ  燃焼室
１１  シリンダボア
１２  ピストン
１２ａ  キャビティ
１３  シリンダヘッド
１４  点火プラグ
１５  吸気ポート
１６  吸気弁
１８  排気ポート
２０  排気弁
２３  成層燃焼用インジェクタ
２３ａ  燃料噴霧
２４  混合気
２５ａ  燃料噴霧
２５  均質燃焼用インジェクタ
２６  混合気
【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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