(57)【要約】【課題】燃料噴霧のボア壁への付着を好適に低減可能なエンジンを提供する。【解決手段】エンジン５０は、シリンダ５１ａ内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５８と、クランク軸５９とを備え、シリンダ５１ａ内にタンブル流Ｔを生成する。クランク軸線Ｌｃの延伸方向に沿って見た場合に、燃料噴射弁５８の先端部５８ａとタンブル流Ｔの中心を結ぶ線を第１の軸Ｌ１とし、先端部５８ａを基点として、タンブル流Ｔの回転方向に延伸方向を合わせながら延伸し、タンブル流Ｔに外接する外接線Ｌｔから、先端部５８ａを基点として、予め定められた角度α分、タンブル流Ｔの中心側に回転した位置に位置する線を第２の軸Ｌ２とする。燃料噴射弁５８は第１および第２の軸Ｌ１、Ｌ２間の空間に燃料を噴射する。【選択図】図２
2012007522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、クランク軸とを備えるとともに、前記シリンダ内にタンブル流を生成し、
前記クランク軸のクランク軸線延伸方向に沿って見た場合に、前記燃料噴射弁の先端部と前記タンブル流の中心を結ぶ線を第１の軸とし、
前記クランク軸のクランク軸線延伸方向に沿って見た場合に、前記先端部を基点として、前記タンブル流の回転方向に延伸方向を合わせながら延伸し、前記タンブル流に外接する外接線から、前記先端部を基点として、前記タンブル流の中心を超えない範囲内で予め定められた角度分、前記タンブル流の中心側に回転した位置に位置する線を第２の軸とし、
前記クランク軸のクランク軸線延伸方向に沿って見た場合に、前記燃料噴射弁が前記第１の軸と前記第２の軸との間の空間に燃料を噴射するエンジン。
【請求項２】
前記シリンダ内に、前記タンブル流の外周に沿う形に頂面を形成したピストンをさらに備えた請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
前記燃料噴射弁の要求噴射期間に基づいて、前記燃料噴射弁の噴射方向と、前記シリンダの中心軸線が直交する平面とがなす鋭角を決定する決定手段をさらに備えた請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記シリンダの壁温が所定温度以上である場合に、前記燃料噴射弁の噴射方向を前記外接線に沿った方向に切り替える第１の切替手段をさらに備えた請求項１から３いずれか１項記載のエンジン。
【請求項５】
機関負荷率が所定値未満である場合に、前記燃料噴射弁の噴射方向を前記外接線に沿った方向に切り替える第２の切替手段をさらに備えた請求項１から４いずれか１項記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダ内にタンブル流を生成するとともに、燃料を直接噴射するエンジンが知られている（例えば特許文献１または２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７４４４０号公報
【特許文献２】特開２００３−２２０４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記エンジンではタンブル流の回転方向に噴射方向を合わせて燃料を噴射することができる。この場合、噴射された燃料の噴霧がボア壁（シリンダ壁）に付着し、ピストンを潤滑するオイルを希釈させることがある。かかるオイルの希釈は小排気量のエンジンでタンブル比（ピストンが一往復する間にタンブル流が回転する回数）が大きい場合に増大することがある。理由は次の通りである。
【０００５】
すなわち、一般にエンジンの排気量が小さいほど、ボア径は小さくなる。ボア径が小さくなると、燃料噴射弁とボア壁との間の距離が小さくなる。結果、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧は気化する前にボア壁に到達し易くなる。加えてタンブル比が大きい場合には、燃料噴霧がタンブル流に乗ってボア壁に到達し易くなる。このため、オイルの希釈が増大することがある。
【０００６】
なお、例えば図１４に示すようにタンブル流Ｔに対向するように燃料を噴射することも考えられる。図１４はタンブル流Ｔに対向するようにシリンダ５１ａ内に燃料を噴射した場合の燃料噴霧Ｆの挙動についての説明図である。ＩＮは吸気側であることを示し、ＥＸは排気側であることを示す。２点破線の円はタンブル流Ｔの外周を示す。燃料噴射弁５８については、先端位置を示す先端部５８ａのみを示す。図１４はクランク軸線延伸方向に沿って見た図となっている。
【０００７】
第１の軸Ｌ１は、先端部５８ａとタンブル流Ｔの中心Ｏを結ぶ線となっている。タンブル流Ｔに対向するように燃料を噴射する場合、第１の軸Ｌ１よりも下死点側に燃料を噴射する。この場合、燃料噴霧Ｆの軌道はタンブル流Ｔの中心Ｏ側に偏向する。このため、上述した態様でのオイル希釈は発生しない。しかしながら、かかる燃料の噴射態様は、点火プラグ５７近傍への成層混合気の形成に適した噴射態様であり、均質燃焼には不向きと考えられる。すなわち、この場合には燃料噴霧Ｆとタンブル流Ｔとを対向させ、双方の運動量を急激に減少させる。このためタンブル流Ｔが減衰し、筒内の乱れ強さや燃焼速度の向上を図ることが困難になる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、燃料噴霧のボア壁への付着を好適に低減可能なエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はシリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、クランク軸とを備えるとともに、前記シリンダ内にタンブル流を生成し、前記クランク軸のクランク軸線延伸方向に沿って見た場合に、前記燃料噴射弁の先端部と前記タンブル流の中心を結ぶ線を第１の軸とし、前記クランク軸のクランク軸線延伸方向に沿って見た場合に、前記先端部を基点として、前記タンブル流の回転方向に延伸方向を合わせながら延伸し、前記タンブル流に外接する外接線から、前記先端部を基点として、前記タンブル流の中心を超えない範囲内で予め定められた角度分、前記タンブル流の中心側に回転した位置に位置する線を第２の軸とし、前記クランク軸のクランク軸線延伸方向に沿って見た場合に、前記燃料噴射弁が前記第１の軸と前記第２の軸との間の空間に燃料を噴射するエンジンである。
【００１０】
また本発明は前記シリンダ内に、前記タンブル流の外周に沿う形に頂面を形成したピストンをさらに備えた構成とすることができる。
【００１１】
また本発明は前記燃料噴射弁の要求噴射期間に基づいて、前記燃料噴射弁の噴射方向と、前記シリンダの中心軸線が直交する平面とがなす鋭角を決定する決定手段をさらに備えた構成とすることができる。
【００１２】
また本発明は前記シリンダの壁温が所定温度以上である場合に、前記燃料噴射弁の噴射方向を前記外接線に沿った方向に切り替える第１の切替手段をさらに備えた構成とすることができる。
【００１３】
また本発明は機関負荷率が所定値未満である場合に、前記燃料噴射弁の噴射方向を前記外接線に沿った方向に切り替える第２の切替手段をさらに備えた構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料噴霧のボア壁への付着を好適に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１にかかるエンジンの要部を示す図である。
【図２】燃料噴射弁の噴射方向の説明図である。
【図３】角度αの設定についての説明図である。
【図４】燃料噴霧の挙動を例示する図である。
【図５】軌道が内側に曲げられた燃料噴霧の模式図である。
【図６】ピストン頂面とタンブル流との関係の説明図である。
【図７】タンブル流の中心付近に滞留した燃料噴霧の挙動についての説明図である。
【図８】実施例２にかかるエンジンの要部を示す図である。
【図９】ピストンの位置に応じた最適Ｖ角範囲の変化を示す図である。
【図１０】Ｖ角の決定ダイアグラムを示す図である。
【図１１】燃料噴射弁のＶ角可変機構を示す図である。
【図１２】Ｖ角の第１の制御ダイアグラムを示す図である。
【図１３】Ｖ角の第２の制御ダイアグラムを示す図である。
【図１４】タンブル流に対向するようにシリンダ内に燃料を噴射した場合の燃料噴霧の挙動についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１はエンジン５０を１気筒につき、クランク軸線Ｌｃの延伸方向に沿って見た図である。エンジン５０は例えばボア径がφ７０ｍｍからφ７５ｍｍまでの間の値となる小排気量のエンジンであり、シリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、吸気弁５５と、排気弁５６と、点火プラグ５７と、燃料噴射弁５８と、クランク軸５９とを備えている。シリンダブロック５１にはシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内にはピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５４はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２およびピストン５３に囲まれた空間として形成されている。
【００１８】
シリンダヘッド５２には吸気ポート５２ａと排気ポート５２ｂとが形成されている。吸気ポート５２ａは燃焼室５４に吸気Ｓを導き、排気ポート５２ｂは燃焼室５４のガスを排気する。吸気ポート５２ａはシリンダ５１内（より具体的には燃焼室５４内）にタンブル流Ｔを生成するように吸気を導入する。このため、燃焼室５４内に導入された吸気Ｓはタンブル流Ｔを形成する。タンブル流Ｔのタンブル比は高タンブル比（例えばＡＶＬシミュレーションで１．５から３．０までの間の値）に設定されている。タンブル比は例えば均質燃焼時に高タンブル比になるように設定される。タンブル比を高タンブル比に設定することで、均質燃焼時の筒内の乱れ強さや燃焼速度の向上を図ることができる。ピストン５３の頂面５３ａは、タンブル流Ｔの外周に沿う形に形成されている。
【００１９】
シリンダヘッド５２には吸排気ポート５２ａ、５２ｂを開閉するための吸排気弁５５、５６が設けられている。このほかシリンダヘッド５２には、点火プラグ５７や燃焼噴射弁５８が設けられている。燃焼噴射弁５８は、シリンダヘッド５２のうち、吸気側の部分、より具体的には吸気ポート５２ａとシリンダブロック５１との間の部分に設けられている。燃料噴射弁５８は吸気側から排気側に向かってシリンダ５１内（より具体的には燃焼室５４内）に燃料を直接噴射する。クランク軸５９はピストン５３の往復運動を回転運動に変換する。実施例１では、エンジン５０が本発明のエンジンに相当する。
【００２０】
図２は燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄの説明図である。図２は図１と同様、エンジン５０の要部をクランク軸線Ｌｃの延伸方向に沿って見た図となっている。ＩＮは吸気側であることを、ＥＸは排気側であることを示す。２点破線の円はタンブル流Ｔの外周を示す。燃料噴射弁５８については、先端位置を示す先端部５８ａのみを示す。なお、これらは後述する図３から図７まで、および図９においても同様である。
【００２１】
第１の軸Ｌ１は、先端部５８ａとタンブル流Ｔの中心Ｏを結ぶ線である。外接線Ｌｔは、先端部５８ａを基点として、タンブル流Ｔの回転方向に延伸方向を合わせながら延伸し、タンブル流Ｔに外接する線である。第２の軸Ｌ２は、先端部５８ａを基点として、タンブル流Ｔの中心Ｏを超えない範囲内で予め定められた角度α分、外接線Ｌｔからタンブル流Ｔの中心Ｏ側に回転した位置に位置する線である。
【００２２】
角度αは具体的には図３に示すように設定される。燃料噴射弁５８はスリット噴霧である燃料噴霧Ｆを形成する。そしてクランク軸線Ｌｃの延伸方向に沿って見た場合に、先端部５８ａを基点とした燃料噴霧Ｆの広がりを示す角度が厚み角θｃとなっている。これに対して、角度αは厚み角θｃの２分の１（θｃ／２）に設定される。
【００２３】
図２に戻り、Ｖ角θｖはシリンダ５１ａが鉛直方向に沿って延伸しているとした場合に、燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄが水平面となす俯角である。したがって、Ｖ角θｖは燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄと、シリンダ５１ａの中心軸線Ｐが直交する平面とがなす鋭角に相当する。燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄは、Ｖ角θｖによって設定される。
Ｖ角θｖに対し、第１および第２の軸Ｌ１、Ｌ２間で示される角度範囲を最適Ｖ角範囲Ｒとする。そして、Ｖ角θｖを最適Ｖ角範囲Ｒ内に設定する。これにより、第１および第２の軸Ｌ１、Ｌ２間の空間（以下、第１の空間）に燃料を噴射するよう噴射方向Ｄが設定される。
【００２４】
次に本実施例にかかるエンジンの作用効果について説明する。図４は燃料噴霧Ｆの挙動を例示する図であり、図４（ａ）はＶ角θｖを２９°に設定した場合について、図４（ｂ）はＶ角θｖを３９°に設定した場合についてそれぞれ示している。
図４（ａ）に示すように、Ｖ角θｖを２９°に設定した場合は、噴射方向Ｄが外接線Ｌｔに沿った方向に設定される。このためクランク角度が２４８°ＢＴＤＣから２３８°ＢＴＤＣになるまでの間に、燃料噴霧Ｆがタンブル流Ｔに乗って流通する。結果、ボア壁に到達する。
図４（ｂ）に示すように、Ｖ角θｖを３９°に設定した場合は、噴射方向Ｄが第１の空間に燃料を噴射するように設定される。このため、クランク角度が２４８°ＢＴＤＣから２３８°ＢＴＤＣになるまでの間に、燃料噴霧Ｆの軌道がタンブル流Ｔによって内側に曲がる。結果、燃料噴霧Ｆのボア壁面への付着を低減できる。
【００２５】
すなわち、本実施例にかかるエンジンでは、第１の空間に燃料を噴射する結果、図５に模式的に示すように燃料噴霧Ｆの軌道がタンブル流Ｔによって内側に曲がる。そしてこれにより、エンジンが小排気量で、且つタンブル比が高タンブル比に設定されたエンジンであっても、燃料噴霧Ｆのボア壁面への付着を好適に低減できる。
またこのエンジンは、タンブル流Ｔの回転方向に噴射方向Ｄを合わせて燃料を噴射することで、噴射によるタンブル流Ｔの減衰を抑制できる。このため均質燃焼を行う場合に特に好適である。
【００２６】
またこのエンジンでは、ピストン５３の頂面５３ａをタンブル流Ｔの外周に沿う形に形成している。このため図６に示すように、頂面５３ａでタンブル流Ｔをスムースに案内できる。そしてこのとき、タンブル流Ｔは燃料噴霧Ｆと頂面５３ａとを隔てるエアカーテンのように機能する。このためこのエンジンは、燃料噴霧Ｆの頂面５３ａへの付着も低減できる。
【００２７】
またこのエンジンでは、燃料噴霧Ｆの軌道がタンブル流Ｔによって内側に曲がる結果、図７に模式的に示すように燃料噴霧Ｆがタンブル流Ｔの中心Ｏ付近に滞留する。一方、タンブル流Ｔは噴射方向Ｄの設定や頂面５３ａの形状によって減衰が抑制されている。このため、中心Ｏ付近に滞留した燃料噴霧Ｆは、減衰が抑制されたタンブル流Ｔの遠心力により、矢印で模式的に示すように周囲に拡散する。このためエンジン５０は、このようにして混合気の均質度を高めることもできる点でも、均質燃焼を行う場合に好適である。
【実施例２】
【００２８】
図８に示すように、実施例２ではエンジン５０に対してＥＣＵ７０Ａが設けられている。実施例２ではエンジン５０およびＥＣＵ７０Ａが本発明のエンジンに相当する。ＥＣＵ７０ＡはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータや入出力回路を備えている。ＥＣＵ７０Ａには、エンジン５０の状態を検出するための各種のセンサ・ＳＷ類８０が電気的に接続されている。センサ・ＳＷ類８０は例えばエンジン５０の吸入空気量を計測するエアフロメータや、エンジン５０のクランク角度を検出するクランク角度センサや、エンジン５０の冷却水温を検出する冷却水温センサを含んでいる。ＥＣＵ７０Ａには燃料噴射弁５８など各種の制御対象が電気的に接続されている。
【００２９】
ＥＣＵ７０Ａでは、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、各種の手段が機能的に実現される。
例えばＥＣＵ７０Ａでは、燃料噴射弁５８の要求噴射期間（噴射量）ｐｅに基づいて、Ｖ角θｖを決定する決定手段が機能的に実現される。
Ｖ角θｖを決定する理由は次の通りである。図９に示すように、タンブル流Ｔの位置は破線および実線で例示するピストン５３の位置に応じて、すなわちクランク角度に応じて変化する。そしてこれに伴い、最適Ｖ角範囲Ｒもクランク角度に応じて変化する。このため、クランク角度に応じて最適となるＶ角θｖを決定する必要がある。これに対して、決定手段は次に示すようにしてＶ角θｖを決定する。
【００３０】
図１０はＶ角θｖの決定ダイアグラムを示す図である。図１０では縦軸がＶ角θｖ、横軸がクランク角度となっている。最適Ｖ角範囲Ｒは、クランク角度に応じて帯状の領域Ｒｂを形成する。このため、決定手段は要求噴射期間ｐｅを取得するとともに、取得した要求噴射期間ｐｅを領域Ｒｂに適合することで、最適となるＶ角θｖ（最適Ｖ角θｖｂ）と最適燃料噴射時期ｔとを決定することができる。なお、要求噴射期間ｐｅは例えばエンジン５０の回転数や吸入空気量に基づき、予めＲＯＭに格納されたマップデータから読み込むことができる。
【００３１】
一方、Ｖ角θｖを変更するにあたり、燃料噴射弁５８は具体的には以下に示すＶ角可変機構を備えている。図１１は燃料噴射弁５８のＶ角可変機構を示す図である。ノズルボディ５８１には、ノズルニードル５８２が収容されている。ノズルニードル５８２はノズルボディ５８１内を摺動する。ノズルニードル５８２がシート部５８３から離間した状態で、燃料が噴孔５８４から噴射される。一方、ノズルニードル５８２がシート部５８３に着座した状態で、燃料の噴射が停止する。
【００３２】
噴孔５８４の開口部には面取り部５８４ａが形成されている。面取り部５８４ａは曲面で面取りされている。一方、ノズルボディ５８１には、バイパス路５８６が形成されている。バイパス路５８６は、サック部５８５から噴孔５８４の一部をバイパスし、面取り部５８４ａに向けて開口している。このため、バイパス路５８６を流通する燃料は噴孔５８４を流通する燃料を面取り部５８４ａ側に押し曲げる。押し曲げられた燃料はコアンダ効果により噴孔５８４の形状に沿うように流れる。これによりＶ角θｖを変更することができる。
【００３３】
さらにノズルボディ５８１には、バイパス路５８６を流通する燃料の流量を調節可能なバイパスニードル５８７が摺動自在に設けられている。このため、バイパスニードル５８７を制御することで、Ｖ角θｖを可変にすることができる。なお、ノズルニードル５８２やバイパスニードル５８７は、例えばこれら５８２、５８７の背圧を制御可能な制御弁を制御することで制御することができる。
【００３４】
次に本実施例にかかるエンジンの作用効果について説明する。本実施例にかかるエンジンでは、燃料噴射弁５８の要求噴射期間に基づいてＶ角θｖを決定する。そしてこれにより、クランク角度に応じた最適なＶ角θｖを決定できる。このためこのエンジンは、さらに燃料噴霧Ｆのボア壁面への付着をクランク角度に応じて好適に低減できる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３ではエンジン５０に対してＥＣＵ７０Ｂ（図示省略）が設けられる。ＥＣＵ７０Ｂは第１の切替手段が機能的に実現される点以外、ＥＣＵ７０Ａと実質的に同一のものとなっている。第１の切替手段は例えば前述した決定手段とともに、或いは単独で実現することができる。実施例３ではエンジン５０およびＥＣＵ７０Ｂが本発明のエンジンに相当する。
【００３６】
第１の切替手段は、シリンダ５１ａの壁温に基づき、燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄを切り替えるように実現される。詳しくは後述する。
シリンダ５１ａの壁温には、噴射方向Ｄに位置するボア壁の壁温を適用できる。噴射方向Ｄに位置するボア壁の壁温は、具体的には排気側のボア壁の壁温となっている。なお、シリンダ５１ａの壁温は例えば温度センサを用いて直接的に検出されてもよく、対象となるシリンダ５１ａ壁付近の冷却水温を検出し、これに基づき推定することなどで間接的に検出（推定）されてもよい。
【００３７】
図１２はＶ角θｖの第１の制御ダイアグラムを示す図である。図１２では縦軸がＶ角θｖ、横軸が排気側のボア壁温となっている。ここで、ボア壁温が第１の所定温度（ここでは４０℃）未満の場合、燃料噴霧Ｆによるオイル希釈の影響が大きくなる。このためこの場合には、Ｖ角θｖを最適Ｖ角範囲Ｒ内に設定する。一方、ボア壁温が第１の所定温度以上の場合、燃料噴霧Ｆによるオイル希釈の影響は小さくなる。このためこの場合には、第２の軸Ｌ２よりも外接線Ｌｔ側の空間（以下、第２の空間）に燃料を噴射するようにＶ角θｖを設定する。
【００３８】
第２の空間に燃料噴射する場合、次のようにＶ角θｖを設定できる。
すなわち、ボア壁温が第１の所定温度以上の場合には、例えば噴射方向Ｄが外接線Ｌｔに沿った方向になるようにＶ角θｖを設定できる。
この場合、図１２に示すようにボア壁温がさらに第１の所定温度よりも大きい第２の所定温度（ここでは８０℃）以上である場合に、噴射方向Ｄが外接線Ｌｔに沿った方向になるようＶ角θｖを設定できる。
一方、ボア壁温が第１の所定温度以上、且つ第２の所定温度未満である場合には、ボア壁温が第１の所定温度未満である場合と第２の所定温度以上である場合との間で、ボア壁温が高くなるに従い、Ｖ角θｖが次第に小さくなるようにＶ角θｖを設定できる。
【００３９】
したがって第１の切替手段は、シリンダ５１ａの壁温が第１の所定温度以上である場合、第１の空間に燃料を噴射する状態から第２の空間に燃料を噴射する状態に燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄを切り替える。
また第１の切替手段は、シリンダ５１ａの壁温が第１の所定温度以上である場合、噴射方向Ｄを外接線Ｌｔに沿った方向に切り替えることができる。
この場合、第１の切替手段は、シリンダ５１ａの壁温がさらに第２の所定温度以上である場合に、噴射方向Ｄを外接線Ｌｔに沿った方向に切り替えることができる。一方、シリンダ５１ａの壁温が第１の所定温度以上、且つ第２の所定温度未満である場合、第１の切替手段は、シリンダ５１ａの壁温が高くなるに従い、噴射方向Ｄが次第に外接線Ｌｔに沿った方向になるように噴射方向Ｄを切り替えることができる。
シリンダ５１ａの壁温に関し、所定温度以上である場合は所定温度よりも高い場合であってもよく、所定温度未満である場合は所定温度以下である場合であってもよい。
【００４０】
次に本実施例にかかるエンジンの作用効果について説明する。本実施例にかかるエンジンでは、排気側のボア壁温が第１の所定温度以上である場合に、第１の空間に燃料を噴射する状態から第２の空間に燃料を噴射する状態に燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄを切り替える。この場合には、燃料噴射によるタンブル流Ｔの気流増速効果を高めることができる。このため本実施例にかかるエンジンは、排気側のボア壁温に応じて、燃料噴霧Ｆのボア壁面への付着を低減する燃料付着低減効果とタンブル流Ｔの気流増速効果とを両立させることができる。
【００４１】
またこのエンジンは、排気側のボア壁温が第１の所定温度以上である場合に、噴射方向Ｄを外接線Ｌｔに沿った方向に切り替えることで、燃料噴射によるタンブル流Ｔの気流増速効果を大きく高めることができる。また第２の所定温度以上である場合にこのように噴射方向Ｄを切り替えることで、燃料付着低減効果と気流増速効果とを好適に両立させることができる。
またこのエンジンは、排気側のボア壁温が第１の所定温度以上、且つ第２の所定温度未満である場合に、上述したように次第に噴射方向Ｄを切り替えることで、機関運転状態全体としても燃料付着低減効果と気流増速効果とを好適に両立させることができる。
【実施例４】
【００４２】
実施例４ではエンジン５０に対してＥＣＵ７０Ｃ（図示省略）が設けられる。ＥＣＵ７０Ｃは第２の切替手段が機能的に実現される点以外、ＥＣＵ７０Ａと実質的に同一のものとなっている。第２の切替手段は、機関負荷に基づき、燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄを切り替えるように実現される。詳しくは後述する。機関負荷は、例えばエンジン５０の回転数および吸入空気量に基づき、検出することができる。第２の切替手段は例えば前述した決定手段とともに、或いは単独で実現することができる。実施例４ではエンジン５０およびＥＣＵ７０Ｃが本発明のエンジンに相当する。
【００４３】
図１３はＶ角θｖの第２の制御ダイアグラムを示す図である。図１３では縦軸がＶ角θｖ、横軸がエンジン５０の負荷率（機関負荷率）となっている。ここで、負荷率が第１の所定値（ここでは８０％）以上の場合、燃料噴射期間が長くなり、燃料噴霧Ｆのペネトレーション（貫徹力）が増大する。このため負荷率が第１の所定値以上の場合には、Ｖ角θｖを最適Ｖ角範囲Ｒ内に設定する。一方、負荷率が第１の所定値未満の場合、燃料噴射期間が短くなるため、燃料噴霧Ｆのペネトレーションも低下する。このため負荷率が第１の所定値未満の場合には、第２の空間に燃料を噴射するようにＶ角θｖを設定する。
【００４４】
第２の空間に燃料噴射する場合、次のようにＶ角θｖを設定できる。
すなわち、負荷率が第１の所定値未満の場合には、例えば噴射方向Ｄが外接線Ｌｔに沿った方向になるようにＶ角θｖを設定できる。
この場合、図１３に示すように負荷率がさらに第１の所定値よりも小さい第２の所定値（例えば６０％）未満である場合に、噴射方向Ｄが外接線Ｌｔに沿った方向になるようにＶ角θｖを設定できる。
一方、負荷率が第１の所定値未満、且つ第２の所定値以上である場合には、負荷率が第１の所定値以上である場合と第２の所定値未満である場合との間で、負荷率が低下するに従い、Ｖ角θｖが次第に小さくなるようにＶ角θｖを設定できる。
【００４５】
したがって第２の切替手段は、負荷率が第１の所定値未満である場合、第１の空間に燃料を噴射する状態から第２の空間に燃料を噴射する状態に燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄを切り替える。
また第２の切替手段は、負荷率が第１の所定値未満である場合、噴射方向Ｄを外接線Ｌｔに沿った方向に切り替えることができる。
この場合、第２の切替手段は、負荷率がさらに第２の所定値未満である場合に、噴射方向Ｄを外接線Ｌｔに沿った方向に切り替えることができる。一方、負荷率が第１の所定値未満、且つ第２の所定値以上である場合、第２の切替手段は、負荷率が低下するに従い、噴射方向Ｄが次第に外接線Ｌｔに沿った方向になるように噴射方向Ｄを切り替えることができる。
エンジン５０の負荷率に関し、所定値以上である場合は所定値よりも大きい場合であってもよく、所定値未満である場合は所定値以下である場合であってもよい。
【００４６】
次に本実施例にかかるエンジンの作用効果について説明する。本実施例にかかるエンジンでは、負荷率が第１の所定値未満である場合に、第１の空間に燃料を噴射する状態から第２の空間に燃料を噴射する状態に燃料噴射弁５８の噴射方向Ｄを切り替える。この場合には、燃料噴射によるタンブル流Ｔの気流増速効果を高めることができる。このため本実施例にかかるエンジンは、機関負荷に応じて、燃料付着低減効果とタンブル流Ｔの気流増速効果とを両立させることができる。
【００４７】
またこのエンジンは、負荷率が第１の所定値未満である場合に、噴射方向Ｄを外接線Ｌｔに沿った方向に切り替えることで、燃料噴射によるタンブル流Ｔの気流増速効果を大きく高めることができる。また第２の所定値未満である場合にこのように噴射方向Ｄを切り替えることで、燃料付着低減効果と気流増速効果とを好適に両立させることができる。
またこのエンジンは、負荷率が第１の所定値以上、且つ第２の所定値未満である場合に、上述したように次第に噴射方向Ｄを切り替えることで、機関運転状態全体としても燃料付着低減効果と気流増速効果とを好適に両立させることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば第１の切替手段と第２の切替手段とは同時に用いられてもよい。この場合には例えば第１および第２の切替手段のうち、燃料噴射弁の噴射方向と、シリンダの中心軸線が直交する平面とがなす鋭角をより小さな角度に設定することになる切替手段が、燃料噴射弁の噴射方向を切り替えるようにすることができる。
【符号の説明】
【００４９】
エンジン              ５０
シリンダブロック      ５１
シリンダ              ５１ａ
シリンダヘッド        ５２
ピストン              ５３
頂面                  ５３ａ
燃焼室                ５４
吸気弁                ５５
排気弁                ５６
燃料噴射弁            ５８
クランク軸            ５９
ＥＣＵ                ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ
【図１】
2012007522.tif 000003
【図２】
2012007522.tif 000004
【図３】
2012007522.tif 000005
【図４】
2012007522.tif 000006
【図５】
2012007522.tif 000007
【図６】
2012007522.tif 000008
【図７】
2012007522.tif 000009
【図８】
2012007522.tif 000010
【図９】
2012007522.tif 000011
【図１０】
2012007522.tif 000012
【図１１】
2012007522.tif 000013
【図１２】
2012007522.tif 000014
【図１３】
2012007522.tif 000015
【図１４】
2012007522.tif 000016