(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に複数の噴口を有する燃料噴射弁が気筒内の燃焼室に直接燃料を噴射するように配設されている筒内直接噴射火花点火式内燃機関であって、
上記燃焼室の天井壁には、各々吸気弁によって開閉される２つの吸気口が設けられ、燃焼室内の上方を吸気側から排気側に向かう吸気の流動が生じるように、上記吸気口から吸気が燃焼室内に導入されるようになっていて、
上記燃料噴射弁の先端部は、上記天井壁の周縁部における隣り合った２つの吸気口の間から燃焼室内に臨んでいて、
上記複数の噴口の中で最も下向きに燃料を噴射する下方噴射噴口からの噴霧の中心線及び上記気筒の軸線と直交する方向から見て、該下方噴射噴口からの噴霧の中心線と該気筒の軸線方向とがなす鋭角側の角度が、３５度以上５０度以下に設定され、
上記複数の噴口は、噴射された噴霧が互いに衝突しないように配設され、
上記燃焼室の天井壁の略中央部に点火プラグが配置され、
上記複数の噴口の中で最も上向きに噴射する上方噴射噴口の噴霧が、上記点火プラグに接触しないように構成され、
上記上方噴射噴口の噴霧の中心線が、この上方噴射噴口を含み気筒の軸線に垂直な面よりも下向きに延びていることを特徴とする筒内直接噴射火花点火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多噴口型の燃料噴射弁が燃焼室に直接燃料を噴射するように配設されている筒内直接噴射火花点火式内燃機関に関し、特に、混合気の均一性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃焼室に直接燃料を噴射する火花点火式内燃機関（直噴エンジンともいう）に、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁（マルチホールインジェクタともいう）を備えたものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、燃費改善等を目的として、点火プラグ付近にリッチ混合気を形成し、その周りにリーン混合気を形成して成層燃焼を行う直噴エンジンが開示されている。
【０００４】
そこでのマルチホールインジェクタは、上から順に第１列〜第４列の噴孔を備えていて、一つの噴孔からなる第１列は点火プラグを指向し、各々２つの噴孔からなる第２列〜第４列はそれぞれ点火プラグの斜め下方を指向している。また、平面視にて、第２列〜第４列の各々２つの噴孔の噴霧中心線のなす角度は下側の列ほど大きくなるように、各列の噴孔が配置されている。
【０００５】
従って、点火プラグを指向する第１列の噴孔の噴霧は第２〜第４列の噴孔の噴霧から干渉を受けずに、点火プラグ周辺の狭い空間にリッチ混合気塊を形成することができ、第２〜第４列の噴孔の噴霧はある程度互いに干渉しながら拡散して、リッチ混合気塊を囲む大きなリーン混合気塊を形成することができるようになっている。かかる成層燃焼においては、通常、安定した成層化を実現するために、圧縮行程における圧縮上死点近傍にて燃料噴射が行われる。
【特許文献１】特開２００７−２７８２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような成層燃焼とは別に、燃焼室全体に概ね均一な混合気を分散させた上で燃焼させる均一燃焼を行う場合がある。
【０００７】
その場合には、一般に、燃焼室に吸気を導入する吸気行程において燃料を噴射し、その際に発生する燃焼室内の吸気の流動を利用して燃焼室全体に均一に分散された混合気が形成されるようにしている。中でも、吸気側から排気側に向かって縦方向に渦巻く比較的強い吸気の流動（タンブル流という）が効果的に活用されている。
【０００８】
しかしながら、先の特許文献１のマルチホールインジェクタのように、比較的広角に燃料を噴射すると、噴射の勢いが分散してしまうし、気筒の周壁に燃料の液滴が付着し易くなって、混合気を均一に分散させる効率が損なわれるおそれがある。
【０００９】
特に、最も下向きな第４列の噴孔からの燃料噴射は、構造上、タンブル流に対して逆向きに作用して混合気の均一分散化の邪魔になり易い。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料の噴射により、タンブル流をより強化できるようにして燃焼室内における混合気の均一分散化をより促進させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、実験から得られた知見に基づいて、最も下向きな噴霧の方向を設定し、タンブル流が燃料噴射によって強化されるようにした。
【００１２】
具体的には、先端部に複数の噴口を有する燃料噴射弁が気筒内の燃焼室に直接燃料を噴射するように配設されている筒内直接噴射火花点火式内燃機関であって、上記燃焼室の天井壁には、各々吸気弁によって開閉される２つの吸気口が設けられ、燃焼室内の上方を吸気側から排気側に向かう吸気の流動が生じるように、上記吸気口から吸気が燃焼室内に導入されるようになっていて、上記燃料噴射弁の先端部は、上記天井壁の周縁部における隣り合った２つの吸気口の間から燃焼室内に臨んでいて、上記複数の噴口の中で最も下向きに燃料を噴射する下方噴射噴口からの噴霧の中心線及び上記気筒の軸線と直交する方向から見て、該下方噴射噴口からの噴霧の中心線と該気筒の軸線方向とがなす鋭角側の角度が、３５度以上５０度以下に設定され、上記複数の噴口は、噴射された噴霧が互いに衝突しないように配設され、上記燃焼室の天井壁の略中央部に点火プラグが配置され、上記複数の噴口の中で最も上向きに噴射する上方噴射噴口の噴霧が、上記点火プラグに接触しないように構成され、上記上方噴射噴口の噴霧の中心線が、この上方噴射噴口を含み気筒の軸線に垂直な面よりも下向きに延びている、という構成とする。
【００１３】
この構成によれば、まず、燃焼室の天井壁において、各々吸気弁によって開閉される２つの吸気口が設けられ、これら吸気口から燃焼室内の上方を吸気側から排気側に向かう吸気の流動が生じるように吸気が燃焼室に導入される。
【００１４】
すなわち、燃焼室に導入される吸気は、吸気口のうち、主として天井壁の中央寄りの部位から燃焼室に流れ込む。そして、排気側の気筒の内周面に沿うように下方に向かった後、ピストンの頂面に沿って吸気側に向かい、吸気側の気筒の内周面に沿うように上方に向かって流れ、燃焼室の全体にわたって大きく縦方向に旋回するようになる。
【００１５】
従って、吸気弁が開かれて燃焼室に吸気が導入される吸気行程での燃焼室には、排気側では下方に向かい、吸気側では上方に向かうように縦方向に渦巻く、所謂タンブル流が形成される。
【００１６】
そして、複数の噴口が設けられている燃料噴射弁の先端部は、天井壁の周縁部における吸気側から燃焼室内に臨んでいて、下方噴射噴口の噴霧の中心線が、気筒の軸線方向に対し、すなわち、真下向きから３５度以上の角度をなしているので、この噴霧は、吸気側ではタンブル流と真正面から衝突することがなく、燃料噴射の勢いでタンブル流を弱めずに済む。更に、吸気側から排気側に向かう噴霧の流動がタンブル流を巻き込んで、その循環を導くようになるので、混合気の均一分散化が促進される。
【００１７】
加えて、上記複数の噴口は、噴霧が互いに衝突しないように配設する。そうすれば、異なる噴口から噴射された燃料液滴どうしがぶつかって一体化し、燃料液滴が大きくなって気化し難くなることを回避できるので、混合気の分散均一化を促進することができる。
【００１８】
また、上記複数の噴口の中で最も上向きに噴射する上方噴射噴口の噴霧が、点火プラグに接触しないようにしておくことで、燃料液滴が点火プラグの電極に付着して、燃焼時にくすぶるのをうまく回避できる。
【００１９】
具体的には、上記上方噴射噴口の噴霧の中心線が、この上方噴射噴口を含み気筒の軸線に垂直な面よりも下向きに延びているようにすることで、上方噴射噴口からの噴霧の流動もタンブル流の流動方向に向くため、更にタンブル流を強化して混合気の均一分散化を促進することができる。また、下方噴射噴口からの噴霧の巻き込み作用と合わさって、更にタンブル流が円滑に循環するようにもなる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば燃料の噴射によってタンブル流をより強化することができるため、燃焼室内における混合気の均一分散化をより促進させることができ、燃費や出力の向上、燃焼不良の改善等の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２２】
（全体構成）
図１は、本発明の直噴エンジン１の概略図を示している。この直噴エンジン１は、シリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａ上に配置されるシリンダヘッド１ｂとを備えている。これらシリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂの内部には、４つの気筒２，２，２，２が配設されていて、各気筒２内にはピストン３が上下方向に往復動可能に嵌挿されている。これらピストン３，３，・・は、シリンダブロック１ａの下方に回転自在に支持されたクランク軸４とコネクティングロッドを介して連結されていて、クランク軸４が延びる方向に直列状に並んでいる（図１では１つの気筒２に関する構成のみ開示）。
【００２３】
そして、図２に詳しく示すように、これら各気筒２内の上部に燃焼室５が形成されるようになっていて、その燃焼室５は、上面がシリンダヘッド１ｂに設けられた天井壁５ａによって区画され、側面がシリンダヘッド１ｂ乃至シリンダブロック１ａに設けられた周壁５ｂによって区画され、下面がピストン３上部の頂面３ａによって区画されている。燃焼室５の天井壁５ａは２つの傾斜面からなる三角屋根形状をしていて、この燃焼室５は所謂ペントルーフ型となっている。
【００２４】
シリンダヘッド１ｂには、燃焼室５に吸気を導入する吸気ポート６と、燃焼室５から既燃ガスを排出する排気ポート７とがそれぞれ２つずつ形成されている。
【００２５】
これら２つの吸気ポート６，６は、各気筒２の天井壁５ａにおける傾斜面の一方に横並びに開口し、燃焼室５に臨む吸気口６ａを各々の一端に有している。一方、その各他端側は、燃焼室５から斜め上方に延びて、シリンダヘッド１ｂの一側面（図１中、右側面）に互いに独立して開口している。各吸気ポート６の吸気口６ａには、それぞれ所定のタイミングで開閉する吸気弁８が設けられている。
【００２６】
２つの排気ポート７，７は、各気筒２の天井壁５ａにおける傾斜面の他方に横並びに開口し、燃焼室５に臨む排気口７ａを各々の一端に有している。一方、その各他端側は、途中で１つに合流した後、略水平に延びてシリンダヘッド１ｂの他端面（図１中、左側面）に開口している。各排気ポート１１の排気口７ａには、それぞれ所定のタイミングで開閉する排気弁９が設けられている。
【００２７】
尚、この直噴エンジン１には、クランク軸４に対する吸気弁８側のカム軸の位相を所定の角度範囲において連続的に変化させる公知の可変動弁機構１０（ＶＶＴ１０ともいう）が備えられていて、吸気弁８の開閉タイミングはこのＶＶＴ１０によって制御されるようになっている（図１にのみ示す）。
【００２８】
シリンダヘッド１ｂの吸気側の側面には、各気筒２の吸気ポート６にそれぞれ連通する吸気通路１１が接続されていて、この吸気通路１１を介して燃焼室５に吸気が供給されるようになっている。一方、シリンダヘッド１ｂの排気側の側面には、各気筒２毎に分岐して排気ポート７に連通する排気マニホールド１２が接続されていて、燃焼室５から既燃ガス（排気ガス）が排出されるようになっている。
【００２９】
燃焼サイクルにおける吸気行程においては、図２の仮想線で示すように、各吸気口６ａの吸気弁８が燃焼室５内に突出して吸気口６ａが開かれ、各吸気ポート６から燃焼室５内に吸気が導入される。
【００３０】
その際、燃焼室５内には、その上方を吸気側から排気側に向かう比較的強い吸気の流動が生じて、同図の矢印線で示すような燃焼室５内を縦方向に渦巻く吸気の流動（タンブル流）が発生する。
【００３１】
詳しくは、燃焼室５に導入される吸気は、吸気口６ａのうち、主として天井壁５ａの中央寄りの部位から燃焼室５に流れ込み、燃焼室５内の上方を吸気側から排気側に向かって流れる。そして、排気側の周側壁５ｂに沿うように下方に向かった後、ピストン３の頂面３ａに沿って、燃焼室５内の下方を排気側から吸気側に向かって流れた後、吸気側の周側壁５ｂに沿うように上方に向かい、燃焼室の全体にわたって大きく縦方向に旋回するようになる。
【００３２】
このタンブル流を利用して燃料を均一に分散させ、燃焼室５全体に均一な混合気を形成するために、気筒の吸気行程で燃料が噴射される。燃料噴射の詳細については後述する。
【００３３】
シリンダヘッド１ｂの燃焼室５の上部には、気筒２の軸線Ｐに沿って延びるように点火プラグ１３が配設されていて、電極が設けられた点火プラグ１３の先端部１３ａは、４つの吸排気口６ａ，７ａ，・・に囲まれた天井壁５ａの略中心から燃焼室５内に所定距離だけ下方に突出している。一方、点火プラグ１３の基端部には点火回路１４（図１にのみ示す）が接続されており、各気筒２毎に所定のタイミングで点火プラグ１３に通電するようになっている。
【００３４】
シリンダヘッド１ｂの吸気側の側部には、２つの隣り合う吸気ポート６，６の下方を延びるようにマルチホールインジェクタ１５が配設されている。その先端部１５ａは、シリンダヘッド１ｂの天井壁５ａの周縁部における隣り合った２つの吸気口６ａ，６ａの間から燃焼室５内に臨んでおり、その基端部は、各気筒２に共通の燃料分配管１６（図１にのみ示す）に接続されている。
【００３５】
この燃料分配管１６は、図示しない高圧燃料ポンプや高圧レギュレータを有する燃料供給系に接続されていて、燃料タンクから吸い上げられて適正な圧力状態に調節された高圧の燃料が、この燃料供給系から各気筒２に分配供給され、各気筒２のマルチホールインジェクタ１５から噴射されるようになっている。
【００３６】
これらマルチホールインジェクタ１５の燃料の噴射タイミングや噴射圧力、点火プラグ１３の点火タイミング、吸気弁８及び排気弁９の開閉タイミングなどは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１７によって制御されている。
【００３７】
一方、図２、図３に示すように、ピストン３の頂面３ａには、２つの吸気口６ａ，６ａが並ぶ方向に沿った頂面３ａの中間部位、つまり、燃焼室５の天井壁５ａの給排気口６ａ，６ａ，７ａ，７ａの間の部分と対向する部位に、帯状に一段高くなった隆起面３ｂが形成されていて、その両側には、緩やかに下り傾斜する２つの傾斜面３ｃ，３ｃがそれぞれ連続して形成されている。そして、その隆起面３ｂの長手方向の略中央部には、球面状に凹むキャビティ３ｄが、排気側に偏在するように形成されている。
【００３８】
（要部構成）
次に、本発明の特徴であるマルチホールインジェクタ１５による燃料噴射の詳細について説明する。
【００３９】
図４に示すように、このマルチホールインジェクタ１５の先端部１５ａには、円錐状に燃料を噴霧する複数の噴口２１，２２，・・，２３（本実施形態では６つ）が備えられている。そして、図５の（ａ）に示すように、概ね燃焼室５内の排気側の空間を指向するように、これら噴口２１，２２，・・，２３の燃料噴射方向が設定されている。
【００４０】
具体的には、マルチホールインジェクタ１５の先端部１５ａの上側に位置する１つの噴口（上方噴射噴口）２１は、これら噴口２１，２２，・・，２３の中では最も上向きに噴射するように設定されている。この上方噴射噴口２１の下側を略水平方向に並ぶ一群（本実施形態では４つ）の噴口（側方噴射噴口）２２，２２，・・は、それぞれ、上方噴射噴口２１よりも所定の角度下向きに噴射するように、詳しくは、周壁５ｂの、マルチホールインジェクタ１５の先端部１５ａが対向している排気側の部位近傍を指向するように設定されている。この一群の側方噴射噴口２２，２２，・・の下側に位置する一つの噴口（下方噴射噴口）２３は、これら噴口２１，２２，・・，２３の中では最も下向きに噴射するように、詳しくは、キャビティが凹設された部位近傍を指向するように設定されている。
【００４１】
上方噴射噴口２１及び下方噴射噴口２３はマルチホールインジェクタ１５の先端部１５ａの中心を通る縦軸Ｔ上に配置され、側方噴射噴口２２，２２，・・はこの縦軸Ｔに対して左右対称状に配置されている。
【００４２】
そして、上方噴射噴口２１から噴射されて形成される噴霧２１ｆ（上方噴霧２１ｆともいう）は、図５の（ａ）に示すように、点火プラグ１３の先端部１３ａに接触しないように、詳しくは、この上方噴射噴口２１から下向きに延びるように、換言すれば上方噴霧２１ｆの中心線２１ｓが、上方噴射噴口２１を含み、気筒２の軸線Ｐと垂直な面Ｍよりも下側の方向に向かって延びるように構成されている。より詳しくは、その中心線２１ｓ及び気筒２の軸線Ｐに直交する方向から見て、上方噴射噴口２１を通る、気筒２の軸線Ｐの垂線Ｌと、上方噴霧２１ｆの中心線２１ｓとのなす角度θ１が１０°〜１４°の範囲内にある。
【００４３】
従って、このマルチホールインジェクタ１５から噴射される燃料液滴が点火プラグの電極に付着し難くなるため、燃焼時にくすぶるのをうまく回避することができる。また、上方噴霧２１ｆの流動は吸気のタンブル流の流動方向に向くこととなるため、タンブル流が強化されて混合気の均一分散化が促進される。
【００４４】
各側方噴射噴口２２もまた、これらの噴霧２２ｆ（側方噴霧２１ｆともいう）によってタンブル流が強化されるように、効率よく分散配置されている。
【００４５】
まず、上方噴射噴口２１の下側に位置する２つの側方噴射噴口２２，２２（内側噴口２２ａともいう）は、図６に示すように、これらの噴霧２２ｆ，２２ｆ（内側噴霧２２ａｆともいう）が上方噴霧２１ｆと燃焼室５内の空間において互いに衝突しないように近接配置されている。尚、図６中、符号Ｚ１で示す破線の領域は点火プラグ１３の先端部１３ａが存在するプラグ領域である。
【００４６】
そして、これら内側噴霧２２ａｆ，２２ａｆと、その両側にそれぞれ一つづつ位置する側方噴射噴口２２，２２（外側噴口２２ｂともいう）の各噴霧２２ｆ，２２ｆ（外側噴霧２２ｂｆともいう）の通過領域の上側には、吸気弁８が昇降する２つのリフト領域Ｚ２，Ｚ２が存在する。そのため、吸気弁８が最も下降する最大リフト位置において、各噴霧２２ｆ，２２ｆが吸気弁８に接触しないように構成されている。
【００４７】
詳しくは、図５の（ａ）に示すように、側方噴霧２２ｆの各中心線２２ｓ及び気筒２の軸線Ｐに直交する方向から見て、各側方噴射噴口２２を通る、気筒２の軸線Ｐの垂線Ｌと、各中心線２２ｓとのなす角度θ２，θ２’が２５°〜４０°の範囲内にある。
【００４８】
その上で、各側方噴霧２２ｆは、燃焼室５内の空間において互いに衝突しないように近接配置されている。詳しくは、図５の（ｂ）に示すように、側方噴霧２２ｆの中心線２２ｓのそれぞれが、気筒２の軸線Ｐが延びる方向から見て、所定の側方噴霧角度θ３内、詳しくは、気筒２の軸線Ｐを中心にして、左右対称状に１３５度の範囲内で周壁５ｂの壁面と交差するようにしてある。ちなみに、本実施形態では、周方向の最も外側に位置する両側の外側噴霧２２ｂｆ，２２ｂｆの中心線２２ｂｓ，２２ｂｓによる上記側方噴霧角度θ３は１３２度となっている。
【００４９】
そうすると、これら一群の側方噴霧２２ｆ，２２ｆ，・・は、全体的に燃料液滴が分散しながら、吸気のタンブル流の流動方向に噴射されることとなるため、タンブル流が強化されて混合気の均一分散化が促進される。
【００５０】
また、これら上方噴霧２１ｆ及び側方噴霧２２ｆは、周壁５ｂの壁面に至る前にタンブル流による吸気の流動層に遮られることから、燃料液滴が周壁５ｂの壁面に付着し難いという利点もある。
【００５１】
更に、下方噴射噴口２３についても、その噴霧（下方噴霧２３ｆともいう）によってタンブル流が効果的に活用できるように、効率よく配置されている。
【００５２】
具体的には、下方噴霧２３ｆも側方噴霧２２ｆと燃焼室５内の空間において衝突しないように配置されるが、その際、図７に示すように、その下方噴霧２３ｆがあまり真下方向に向いていると、燃焼室５の吸気側で上向きに流れるタンブル流に衝突してその勢いを弱めてしまい、混合気の均一分散化の効率が低下することになる。
【００５３】
そこで、燃料噴霧のシミュレーション試験等を行って鋭意検討した結果、図８に示すように、下方噴霧２３ｆの中心線２３ｓが、この中心線２３ｓ及び上記気筒２の軸線Ｐと直交する方向から見て、気筒２の軸線Ｐ方向に対し、詳しくは気筒２の軸線Ｐと平行な下方噴射噴口２３を通る基準線Ｈに対して、所定の角度θ４（下方噴霧角度θ４ともいう）以上をなすように、下方噴射噴口２３を配置するのが好ましいことがわかった。
【００５４】
そのように配置すると、下方噴霧２３ｆは、タンブル流による吸気の流動と真正面から衝突しないようになるので、その噴射の勢いでタンブル流を弱めずに済む。
【００５５】
しかも、そうして噴射された燃料の流動は、吸気側の周側壁５ｂに沿って上昇し、マルチホールインジェクタ１５の先端部１５ａ側に向かって流れる吸気を巻き込んで、図の太矢印線で示すように、吸気側から排気側に向かって燃焼室５内の上方を流れるタンブル流の流動方向に導くようになるので、上方噴射噴口２１や側方噴射噴口２２の燃料噴射によるタンブル流の強化作用と相俟って、タンブル流の循環が強化され、混合気の均一分散化がよりいっそう促進される。
【００５６】
下方噴霧角度θ４としては、実験結果に基づけば３５度以上に設定するとよい。本実施形態では約４０度に設定されている。
【００５７】
すなわち、図９は、この下方噴霧角度θ４を２０度〜約５０度の範囲で変えて下方噴射噴口２３から噴霧した場合に、タンブル流の強さがどのように変化するかをシミュレーション試験により調べた結果を示している。同図中、実線がその変化を示しており、破線は、その比較対照として下方噴射噴口２３からの噴霧がない場合を示している。尚、エンジンの回転数（例えば１５００ｒｐｍ）や燃料噴射圧（例えば７ＭＰａ）等、それ以外の条件は両者とも同じである。
【００５８】
図に示すように、２０度から３３度付近（転換点ともいう）までは、噴霧がない場合よりもタンブル流の強さが小さく、転換点以上では、噴霧がない場合よりもタンブル流の強さが大きくなっている。つまり、転換点よりも角度が小さいと、図７に示したように、タンブル流との衝突が生じて、全体としてタンブル流を弱めるように作用し、一方、転換点よりも角度が大きいと、図８に示したように、タンブル流との衝突が生じずに、全体としてタンブル流をより強めるように作用したものと考えられる。
【００５９】
一方、下方噴霧角度θ４を更に大きくしていくと、下方噴霧２３ｆは燃焼室５の周壁５ｂの下側に衝突するようになる。そうなると、下方噴霧２３ｆの燃料液滴が周壁５ｂに付着して燃焼不良を招くようになり、また、タンブル流が乱れて混合気の均一分散化を損なうおそれがある。
【００６０】
例えば、図１０は、下方噴霧角度θ４を約４０度に設定した上記実施形態のマルチホールインジェクタ１５による燃料噴射（実施例）と、下方噴霧角度θ４をそれよりも大きく設定し、下方噴霧２３ｆが燃焼室５の周壁５ｂの下側に衝突するようにした比較例とについて燃料噴射実験を行い、その結果を燃料噴射終了時期（ＢＴＤＣ）別に、トルクとＨＣの排出量とに関して比較したものである。下方噴霧角度θ４以外の条件は実施例と比較例とで同一に設定されている。図中、実線が実施例、破線が比較例であり、（ａ）はトルクとの関係を、（ｂ）はＨＣの排出量との関係を示している。
【００６１】
その結果、同図の（ａ）に示すように、実施例の方が比較例よりも大きなトルクが得られる傾向が認められ、また、（ｂ）に示すように、実施例の方が比較例よりもＨＣの排出量が減少する傾向が認められた。
【００６２】
従って、この実験結果に基づけば、下方噴射噴口２３は、その噴霧２３ｆが周壁５ｂに衝突しないようにピストン３の頂面３ａを指向するように設定するのが好ましい。本実施形態では、下方噴霧角度θ４を５０度以下に設定する。
【００６３】
上記下方噴霧角度θ４等、各噴射噴口２１，２２，２３から噴射される燃料の噴霧状態は、いずれも燃焼室５内に吸気の流動がないと仮定した場合におけるものであり、燃焼室５の内圧や噴射圧等は使用状態に基づく。ちなみに、各噴口２１，２２，２３から噴射される噴霧２１ｆ，２２ｆ，２３ｆの噴霧角は、いずれも１０°〜１５°に設定されていて（本実施形態では約１２°）、噴射される燃料の少なくとも９０％以上がその範囲内に含まれるようになっている。尚、噴霧角等の計測方法としては、例えばレーザーシート法がある。
【００６４】
以上説明したように、本発明によれば、燃料の噴射によってタンブル流が強化されて、燃焼室５内における混合気の均一分散化が促進されるため、燃費や出力の向上、燃焼不良の改善等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の筒内直接噴射火花点火式内燃機関の概略図である。
【図２】燃焼室の概略を示す縦断面図である。
【図３】ピストンを説明するための斜視図である。
【図４】マルチホールインジェクタの先端部を示す図である。
【図５】燃料噴射の状態を説明するための図である。（ａ）は側方から見た図であり、（ｂ）は上方から見た図である。
【図６】排気側から見た燃料噴射の状態を説明するための図である。
【図７】燃料噴射の状態を説明するための図である。
【図８】燃料噴射の状態を説明するための図である。
【図９】燃料噴射試験の結果を示す図である。
【図１０】燃料噴射試験の結果を示す図である。（ａ）はトルクとの関係を、（ｂ）はＨＣ排出量との関係を示している。
【符号の説明】
【００６６】
１  直噴エンジン（筒内直接噴射火花点火式内燃機関）
２  気筒
３  ピストン
５  燃焼室
５ａ  天井壁
５ｂ  周壁
６  吸気ポート
６ａ  吸気口
７  排気ポート
７ａ  排気口
８  吸気弁
９  排気弁
１３  点火プラグ
１５  マルチホールインジェクタ（燃料噴射弁）
１５ａ  先端部
２１  上方噴射噴口
２１ｆ  上方噴霧
２１ｓ  中心線
２２  側方噴射噴口
２２ｆ  側方噴霧
２２ｓ  中心線
２３  下方噴射噴口
２３ｆ  下方噴霧
２３ｓ  中心線
Ｈ  基準線
Ｐ  気筒の軸線
【図１】
0005115267.tif 000002
【図２】
0005115267.tif 000003
【図３】
0005115267.tif 000004
【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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