(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブを介して燃焼室に吸入される空気で、順タンブルを形成する吸気ポートと、
前記順タンブルを強化する方向に燃料を噴射する主噴霧と、前記主噴霧による前記燃料の逆タンブル方向への巻き上がりを抑制するために、前記巻き上がりが発生する空間に対して前記主噴霧よりも遅い流速で前記燃料を噴射する副噴霧とを行う筒内噴射用のインジェクタとを備えることを特徴とする筒内直接噴射式内燃機関。
【請求項２】
前記インジェクタは、前記主噴霧に使用される主噴霧用孔と、前記副噴霧に使用される副噴霧用孔とを有し、前記主噴霧用孔は前記副噴霧用孔よりも小さく、前記主噴霧用孔は前記副噴霧用孔よりも多くの孔を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記インジェクタは、前記主噴霧に使用される主噴霧用孔と、前記副噴霧に使用される副噴霧用孔とを有し、前記主噴霧用孔の燃圧は前記副噴霧用孔の燃圧よりも大きく、前記主噴霧用孔は前記副噴霧用孔と同じ大きさであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内直接噴射式内燃機関に関し、特に筒内噴射用のインジェクタから噴射される燃料を用いて順タンブルを強化する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴射される燃料の方向が調整可能な筒内噴射用のインジェクタが提案されている。
【０００３】
特許文献１は、噴射される燃料の方向を二手に分け、一方をタンブルまたはスワールに載せる方向に噴射し、他方を点火プラグの近傍に噴射する筒内噴射用インジェクタを開示する。
【特許文献１】特開平１１−３０１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、タンブルなどの旋回流に載せる噴射燃料は、ピストンの頂面などに衝突する際に、旋回流の流れと逆方向に巻き上がり（跳ね返り）が発生する。跳ね返りによりタンブルなどの旋回流が弱められるおそれがある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、噴射燃料を用いて効果的に順タンブルを強化する筒内直接噴射式内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る筒内直接噴射式内燃機関は、吸気バルブを介して燃焼室に吸入される空気で、順タンブルを形成する吸気ポートと、順タンブルを強化する方向に燃料を噴射する主噴霧と、主噴霧による燃料の逆タンブル方向への巻き上がりを抑制するために、巻き上がりが発生する空間に対して主噴霧よりも遅い流速で燃料を噴射する副噴霧とを行う筒内噴射用のインジェクタとを備える。主噴霧により噴射された一部の燃料の逆タンブル方向への流れが副噴霧により抑制され、逆タンブル成分により順タンブルが弱められるのを抑えることが可能になる。
【０００７】
好ましくは、インジェクタは、主噴霧に使用される主噴霧用孔と、副噴霧に使用される副噴霧用孔とを有し、主噴霧用孔は副噴霧用孔よりも小さく、主噴霧用孔は副噴霧用孔よりも多くの孔を有する。これにより、同じインジェクタを使って、流速や噴射量の異なる燃料噴射が可能になる。
【０００８】
また、好ましくは、インジェクタは、主噴霧に使用される主噴霧用孔と、副噴霧に使用される副噴霧用孔とを有し、主噴霧用孔の燃圧は副噴霧用孔の燃圧よりも大きく、主噴霧用孔は副噴霧用孔と同じ大きさである。これにより、燃圧の異なるインジェクタを使って簡単に流速や噴射量の異なる燃料噴射が可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、噴射燃料を用いて効果的に順タンブルを強化する筒内直接噴射式内燃機関を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図１〜４を用いて説明する。本実施形態における筒内直接噴射式内燃機関は、エンジン本体１、吸気通路３、電気制御スロットル弁４、筒内噴射用のインジェクタ６、点火プラグ７、排気通路８、触媒コンバータ９、ＥＣＵ２０、吸気バルブ３１、及び排気バルブ３２を備える。なお、図２において、点火プラグ７は省略している。
【００１１】
まず、エンジン本体１の動作について説明する。エンジン本体１の各シリンダーの燃焼室には、吸気通路３を介し、電気制御スロットル弁４の制御を受けて、空気が吸入される。空気が吸入される量やタイミングは、吸気バルブ３１の開閉によって制御される。インジェクタ６から噴射された燃料は、吸入された空気と混ざって混合気を形成する。ＥＣＵ２０からの点火信号に基づく点火プラグ７の点火によって、混合気は燃焼する。エンジン本体１からの排気は、排気バルブ３２を介して排気通路８より排出され、排気通路８に設けられた触媒コンバータ９により浄化される。
【００１２】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、各部の動作制御を行う。
【００１３】
吸気バルブ３１を介して、燃焼室に吸入される空気の流れ（旋回流の流れ）が順タンブルになるように、吸気通路３の吸気ポート３ａの形状などが設定される。順タンブルの形成は、タンブルコントロールバルブ（不図示）によって行われても良い。また、インジェクタ６から噴射される燃料の方向は、吸気により形成された順タンブルを強化する方向（主噴霧方向）と（主噴霧方向に対する）逆タンブル方向への噴霧の巻き上がりが発生する空間に向けた方向（副噴霧方向）とに設定される。
【００１４】
インジェクタ６は、シリンダーの上面中心近傍に設置され、先端部（インジェクタノズル）６ａに設けられた主噴霧用孔６１、及び副噴霧用孔６２から所定のタイミング（同時）で燃料を噴射する。流速が大きくなるように主噴霧用孔６１の孔径は副噴霧用孔６２の孔径よりも小さく設定され、噴射量が多くなるように副噴霧用孔６２よりも多くの噴射孔を有する。
【００１５】
主噴霧用孔６１の形状及び噴射方向は、吸気により形成された順タンブルを強化する方向に燃料が噴射されるように設定される。すなわち、主噴霧用孔６１からの燃料は、吸気によって形成された順タンブルの流れの方向に沿って（排気バルブがある側に向けて）噴射され、かかる燃料噴射が順タンブルを増速させる。
【００１６】
副噴霧用孔６２の形状及び噴射方向は、主噴霧用孔６１から噴射された燃料のうち逆タンブル方向に巻き上がりが発生する空間に対して燃料が噴射されるように設定される。すなわち、副噴霧用孔６２からの燃料は、吸気によって形成された順タンブルの流れに沿う方向で且つ順タンブルの流れの外側に向かって噴射される。
【００１７】
例えば、主噴霧用孔６１からの燃料は、側面から見て、ピストン１ａの移動方向となす角θ１が小さく、ピストン１ａの頂面に向けて噴射され、副噴霧孔６２からの燃料は、ピストン１ａの移動方向となす角θ２が大きく、シリンダー壁面に向けて噴射される。
【００１８】
主噴霧用孔６１から噴射された燃料の殆どは、吸気により形成された順タンブルを強化する方向に流れる（図２の太破線参照）。主噴霧用孔６１から噴射された燃料の一部は、逆タンブル方向に巻き上がる（図２の点線参照）。しかしながら、副噴霧用孔６２から噴射された燃料は、主噴霧用孔６１から噴射された燃料との流速差により巻き込まれ、主噴霧用孔６１からの燃料の逆タンブル方向の巻き上がりを抑制する（図２の細実線参照）。これにより、逆タンブル方向に巻き上がった燃料によって順タンブルの流れが弱められることなく、噴射された燃料を効果的に利用して順タンブルの強化を行うことが可能になる。
【００１９】
本実施形態では、主噴霧用孔６１から噴射される燃料と、副噴霧用孔６２から噴射される燃料との流速差を、１つのインジェクタで、噴霧孔の大きさを異ならしめることにより成立させたが、他の形態で流速差を成立させてもよい。例えば、２つのインジェクタを使って、噴霧孔の大きさを異ならしめる形態、あるいは、２つのインジェクタを使って、噴霧孔は同じ大きさで、燃圧を異ならしめる形態が考えられる（燃圧が高いと流速が早くなる）。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における筒内直接噴射式内燃機関の構成図である。
【図２】本実施形態における筒内噴射用のインジェクタからの燃料噴射状態を示す構成図である。
【図３】筒内噴射用のインジェクタの底面図である。
【図４】筒内噴射用のインジェクタの側面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  エンジン本体
３  吸気通路
４  電気制御スロットル弁
６  筒内噴射用のインジェクタ
７  点火プラグ
８  排気通路
９  触媒コンバータ
２０  ＥＣＵ
３１  吸気バルブ
３２  排気バルブ
【図１】
0004720799.tif 000002
【図２】
0004720799.tif 000003
【図３】
0004720799.tif 000004
【図４】
0004720799.tif 000005