(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転が開始される筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、前記一部気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転することを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
【請求項２】
少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、前記一部気筒以外の気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転することを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
【請求項３】
前記全気筒運転の開始当初、一部気筒以外の前記気筒は、前記第一燃焼方式による運転に先立って少なくとも一回だけ少なくとも圧縮行程で燃料を噴射する第二燃焼方式により運転することを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
【請求項４】
前記第二燃焼方式は、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼であることを特徴とする請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
【請求項５】
少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気筒運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、全気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転し、前記一部気筒は、前記一部気筒以外の気筒より早く前記成層燃焼を開始することを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
【請求項６】
前記第一燃焼方式は、吸気行程でのみ燃料を噴射する均質燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
【請求項７】
前記全気筒運転は、機関回転数を考慮して開始されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮行程後半において気筒内へ直接的に燃料を噴射することによって着火性の良好な可燃混合気を点火プラグ近傍だけに形成し、気筒内全体としてはリーンな混合気を燃焼可能な成層燃焼を実現する筒内噴射式火花点火内燃機関が公知である。このような筒内噴射式火花点火内燃機関において、各気筒の燃料噴射弁は、蓄圧室内の高圧燃料を噴射するものであり、それにより、圧縮行程後半の高圧となった気筒内へ燃料を噴射することが可能となる。
【０００３】
蓄圧室内の燃料は機関駆動式の高圧ポンプによって昇圧される。それにより、機関始動時においては、高圧ポンプが良好に作動せず、蓄圧室内の燃料は十分に昇圧されない。従って、一般的な筒内噴射式火花点火内燃機関では、機関始動時において、高圧の気筒内への燃料噴射は無理であるとして、成層燃焼ではなく、気筒内圧力が低い吸気行程で燃料を噴射する均質燃焼を実施するようになっている。
【０００４】
ところで、特開２０００−８０９４２号公報には、気筒毎に燃料噴射弁を有する内燃機関において、機関始動時に、気筒全体からの未燃燃料の排出量を低減することを意図して、一部気筒へだけ燃料を噴射する一部気筒運転により機関始動を完了することが開示されている。
【０００５】
こうして機関始動が完了すれば、高圧ポンプは比較的良好に作動して蓄圧室内の燃料圧力はある程度高くなる。それにより、圧縮行程での燃料噴射が可能となるために、全気筒運転は燃料消費率の低減に有利な成層燃焼により開始される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
成層燃焼の全気筒運転は、確かに燃料消費率の低減に有効である。しかしながら、均質燃焼を実施していた一部気筒では、吸気行程で噴射された燃料の一部がシリンダボア壁面やピストン頂面等に付着しており、全気筒運転開始時において、この付着燃料の一部が蒸発して気筒内周辺部に非常に希薄な混合気を形成することとなり、成層燃焼のために点火プラグ近傍に形成された可燃混合気は比較的良好に着火燃焼しても、この火炎は気筒内周囲部の希薄な混合気へ伝播せず、この希薄な混合気はそのまま排出されることにより、未燃燃料の排出量が非常に増大してしまう。
【０００７】
また、一部気筒運転中に停止していた気筒では、全気筒運転開始時において成層燃焼によって良好な着火性が確保される。しかしながら、一部気筒に比較して気筒内温度が低いために、燃焼が不完全となって比較的多量のスモークを発生する。このように、一部気筒運転後に成層燃焼により全気筒運転を開始すると、全気筒の排気エミッションが悪化してしまう。
【０００８】
従って、本発明の目的は、少なくとも吸気行程で一部気筒へだけ燃料を噴射することにより一部気筒で運転して機関始動を開始し、一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転が開始される筒内噴射式火花点火内燃機関において、全気筒運転の燃料消費率を低減すると共に、全気筒運転開始時の排気エミッション悪化を改善することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転が開始される筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、前記一部気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転することを特徴とする。
【００１０】
本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、前記一部気筒以外の気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転することを特徴とする。
【００１１】
本発明による請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、一部気筒以外の前記気筒は、前記第一燃焼方式による運転に先立って少なくとも一回だけ少なくとも圧縮行程で燃料を噴射する第二燃焼方式により運転することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による請求項４に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記第二燃焼方式は、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による請求項５に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより前記一部気筒で運転して機関始動を開始し、前記一部気筒運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転の開始当初、全気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転し、前記一部気筒は、前記一部気筒以外の気筒より早く前記成層燃焼を開始することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による請求項６に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項１から５のいずれかに記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記第一燃焼方式は、吸気行程でのみ燃料を噴射する均質燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による請求項７に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項１から６のいずれかに記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記全気筒運転は、機関回転数を考慮して開始されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の気筒内概略縦断面図であり、図２は図１のピストン平面図である。これらの図において、１は気筒上部略中心に配置された点火プラグであり、２は気筒上部周囲から気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。また、３はピストンであり、その頂面には凹状のキャビティ４が形成されている。燃料噴射弁２は、燃料のベーパを防止するために、気筒内において吸気流により比較的低温度となる吸気ポート側に配置されている。
【００１７】
また、燃料噴射弁２は、スリット状の噴孔を有し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。成層燃焼を実施するためには、図１に示すように、圧縮行程後半において燃料をピストン３の頂面に形成されたキャビティ４内へ噴射する。噴射直後の燃料は液状であるが、キャビティ４の底壁４ａに沿って進行して幅方向に拡がる際に底壁４ａの広範囲部分から熱吸収するために気化し易い。こうして気化しつつある燃料は、対向側壁４ｂによって上方向に偏向させられる。
【００１８】
図２に示すように、対向側壁４ｂは、平面視において円弧形状を有している。それにより、キャビティ４の底壁４ａ上を進行して気化しつつある燃料は、対向側壁４ｂの円弧形状によって中央部へ集合し、点火プラグ１近傍において一塊の可燃混合気となる。こうして、この可燃混合気を着火燃焼させることにより成層燃焼が実現可能である。
【００１９】
本筒内噴射式火花点火内燃機関は、このような必要量の燃料を圧縮行程でのみ噴射する成層燃焼だけでなく、必要量の燃料を吸気行程でのみ噴射することにより、点火時点において気筒内に均質混合気を形成し、この均質混合気を着火燃焼させる均質燃焼も実施可能である。このような均質燃焼は、燃料噴射期間が圧縮行程後半に限られる成層燃焼とは異なり、多量の燃料噴射が可能となるために、主には高回転高負荷時に実施される。また、必要量の燃料の一部を吸気行程で噴射することにより、多少希薄な均質混合気を気筒内に形成すると共に、必要量の燃料の残りを圧縮行程で噴射することにより、点火プラグ１近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成し、この可燃混合気を着火燃焼させてその火炎を均質混合気に伝播させることにより、前述の成層燃焼よりは高出力を得ることが可能な弱成層燃焼も実施可能である。
【００２０】
図１に示すように、各気筒の燃料噴射弁１は、成層燃焼時において、圧縮行程後半の高圧となった気筒内への燃料噴射を可能とするために、高圧の燃料を蓄える蓄圧室５へ燃料配管５ａを介して接続されている。この蓄圧室５内の燃料の昇圧には、一般的に、機関駆動式の高圧ポンプが使用される。高圧ポンプは、例えば、連続する二気筒の燃料噴射毎に噴射で使用された分の燃料を蓄圧室５へ調量して圧送するか、又は、連続する二気筒の燃料噴射毎に所定量の燃料を蓄圧室５へ圧送して必要以上の燃料を蓄圧室５に設けられたリリーフ弁（図示せず）によって燃料タンクへ戻すようになっており、いずれにしても、高圧ポンプが良好に作動すれば、蓄圧室５内は設定高燃料圧力近傍に維持される。６は蓄圧室５内の燃料圧力を監視するための圧力センサである。
【００２１】
蓄圧室５内の燃料圧力は、機関運転中において前述のように設定高燃料圧力近傍に維持されるが、機関停止によって高圧ポンプが停止すると、高圧ポンプを介しての燃料漏れ等によって、徐々に低下して、遂には大気圧となる。それにより、本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関は、機関始動開始時において、高圧ポンプと直列に配置された電気駆動式の低圧ポンプによって大気圧から僅かに昇圧された蓄圧室５内の燃料圧力では圧縮行程での燃料噴射は無理であるとして、均質燃焼での機関始動を行うようになっている。
【００２２】
本筒内噴射式火花点火内燃機関は、図３に示すタイムチャートのように機関始動を行う。すなわち、一部気筒（例えば、点火順序が連続しない半数の気筒）だけへ吸気行程でのみ燃料を噴射し、これら一部気筒だけで均質燃焼を実施することにより、機関始動を開始する。一部気筒運転は、一部気筒以外の他気筒で非運転により未燃燃料を全く排出することがないために、気筒全体から排出される未燃燃料量を低減することができる。
【００２３】
蓄圧室内の燃料圧力は、低圧ポンプによって僅かに昇圧された後に、一部気筒運転によって機関駆動式の高圧ポンプが比較的良好に作動することにより、ある程度高められてＰ１となる。この燃料圧力Ｐ１は圧縮行程での燃料噴射を可能とする燃料圧力である。この時、機関回転数はＮ１に高められ、ほぼ始動完了であるとされ、全気筒運転が開始される。
【００２４】
本実施形態のように吸気行程でのみ燃料を噴射する均質燃焼又は吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼によって一部気筒運転を開始すると、吸気行程で噴射された燃料の一部がシリンダボア壁面やピストン頂面等に付着する。図３のタイムチャートに示すように、機関始動開始当初は気筒内温度が低く、燃料噴射毎において新たに付着する燃料量が蒸発する燃料量よりかなり多く、この付着燃料量は急激に増加する。運転によって気筒内温度が上昇すると、新たに付着する燃料量を蒸発する燃料量が上回り、付着燃料量は徐々に減少するが、全気筒運転開始時点では、付着燃料量は比較的多い。
【００２５】
それにより、一部気筒において成層燃焼により全気筒運転を開始すると、付着燃料の一部が蒸発して気筒内周辺部に非常に希薄な混合気を形成することとなり、成層燃焼のために点火プラグ近傍に形成された可燃混合気は比較的良好に着火燃焼しても、この火炎は気筒内周囲部の希薄な混合気へ伝播せず、この希薄な混合気がそのまま排出されることにより、未燃燃料の排出量が非常に増大してしまう。
【００２６】
この問題を解決するために、本実施形態では、全気筒運転開始時において蓄圧室内の燃料圧力は圧縮行程噴射による成層燃焼を可能とするほど高まっているが、一部気筒においては、均質燃焼をしばらく継続した後、筒内温度の上昇に伴って燃料付着量が十分に低減した時に圧縮行程噴射による成層燃焼を実施するようになっている。
【００２７】
均質燃焼は、気筒内に均質混合気を形成するものであるために、付着燃料の一部が蒸発して気筒内周囲部に留まったとしても、混合気の気筒内周囲部が多少濃厚となるだけであり、このような混合気は十分に燃焼可能であり、未燃燃料の排出量が増大することはない。燃料付着量が十分に低減すれば、蒸発燃料も非常に僅かであり、成層燃焼を開始して、これが未燃燃料として排出されても特に問題とはならない。もちろん、一部気筒において、全気筒運転開始の少なくとも一回だけ均質燃焼を実施しても、最も燃料付着量が多い時であるために、蒸発燃料も最も多く、これを未燃燃料として排出させないこととなり、全気筒運転開始時の排気エミッションの改善に有効である。
【００２８】
また、一部気筒運転中に停止していた他気筒では、成層燃焼により全気筒運転を開始すれば、点火プラグ近傍に形成される可燃混合気によって良好な着火性が確保される。しかしながら、一部気筒に比較して筒内温度が低いために、燃焼が不完全となって比較的多量のスモークが発生してしまう。それにより、本実施形態では、全気筒運転開始時において蓄圧室内の燃料圧力は圧縮行程噴射による成層燃焼を可能とするほど高まっているが、この他気筒においては、均質燃焼により全気筒運転を開始し、均質燃焼をしばらく継続した後、筒内温度の上昇に伴って、成層燃焼を実施してもスモークを発生せず、また、一部気筒と同様に均質燃焼に伴う燃料付着量が十分に低減した時に、圧縮行程噴射による成層燃焼を実施するようになっている。こうして、他気筒においても、スモーク及び付着燃料からの未燃燃料の排出による全気筒運転時の排気エミッションの悪化を改善することができる。
【００２９】
他気筒の均質燃焼における燃料付着量に関して、筒内温度的には、一部気筒の機関始動開始時と同様であるが、一部気筒運転によって初回の均質燃焼から吸気管内の負圧は高まっているために、一部気筒の機関始動開始時に比較して付着燃料は蒸発し易い。それにより、一部気筒に比較して低い筒内温度でも付着燃料は十分に低減され、一部気筒に比較して短い均質燃焼運転時間で成層燃焼を開始することができる。しかしながら、機関始動開始から運転している一部気筒より前に他気筒で成層燃焼を開始することは、他気筒の筒内温度が付着燃料を十分に低減させる温度に達していないことがあり、図３のフローチャートに示すように、一部気筒で成層燃焼を開始した後に他気筒で成層燃焼を開始することが好ましい。
【００３０】
このように、一部気筒及び他気筒において、均質燃焼によって全気筒運転を開始した後に成層燃焼を開始することにより、成層燃焼によって全気筒運転の燃料消費率を低減すると共に、全気筒運転開始時の排気エミッション悪化を改善することができる。
【００３１】
本筒内噴射式火花内燃機関を含めて一般的な内燃機関では、機関排気系に排気ガス中の有害成分を浄化するための触媒装置、例えば、未燃燃料を酸化浄化可能な三元触媒装置が配置されている。機関始動中及び機関始動直後における大気中への未燃燃料の放出量を低減するためには、前述のようにして、一部気筒運転により気筒全体からの未燃燃料の排出量を低減すると共に全気筒運転開始時の排気エミッションの悪化を改善することが効果的であるが、それと同時に、触媒装置を早期に暖機して活性化することが好ましい。触媒装置が活性化されれば、それ以降は、未燃燃料だけでなく、他の有害物質、例えば、ＣＯ及びＮＯX等も同時に浄化することが可能となる。
【００３２】
成層燃焼は、点火プラグ近傍に可燃混合気を形成するものであるために、点火時期を大幅に遅角しても確実な着火が可能である。それにより、一部気筒及び他気筒で成層燃焼が開始されれば、大幅に点火時期を遅角させて排気ガス温度を十分に高めることにより、触媒装置を早期に活性化させることが可能となる。
【００３３】
図４は本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関のもう一つの実施形態における機関始動時のタイムチャートである。図３に示すタイムチャートとの違いについてのみ以下に説明する。
【００３４】
本実施形態では、一部気筒は、吸気行程と圧縮行程とで燃料を噴射する弱成層燃焼により全気筒運転を開始した後に、成層燃焼を開始するようになっている。弱成層燃焼は、前述したように、気筒内に多少希薄ではあるが燃焼可能な均質混合気を形成するものであるために、付着燃料の一部が蒸発しても、均質燃焼と同様に、蒸発燃料を均質混合気に混入させて燃焼させることができる。それにより、一部気筒での全気筒運転時における排気エミッションの悪化を改善することができる。
【００３５】
弱成層燃焼は、必要量の燃料の一部を圧縮行程で噴射するものであるために、吸気行程での燃料噴射量が均質燃焼に比較して少なく、それにより、シリンダボア壁面等へ新たに付着する燃料量が少なくなる。こうして、一部気筒において、均質燃焼で全気筒運転を開始する場合に比較して、低い筒内温度で燃料付着量を十分に低減することができるために、成層燃焼を早期に開始することが可能となり、全気筒運転の燃料消費率をさらに低減することができる。また、前述したように、成層燃焼と共に大幅な点火時期の遅角も早期に開始することも可能となり、触媒装置をさらに早く活性化することができる。
【００３６】
一方、他気筒では、全気筒運転開始当初、少なくとも一回だけ成層燃焼を実施してから均質燃焼を開始するようになっている。初爆は特に失火が発生し易く、均質燃焼の初爆が失火したりすると、非常に多量の未燃燃料が排出されることとなる。成層燃焼は着火性に優れているために、初爆時の失火を確実に防止することができ、非常に多量の未燃燃料排出の危険を回避することができる。
【００３７】
図３及び図４に示すタイムチャートのような一部気筒の運転制御以外にも、例えば、一部気筒において、均質燃焼によって全気筒運転を開始し、次いで、弱成層燃焼を実施し、燃料付着量を十分に低減させた時に、成層燃焼を開始するようにしても良く、また、弱成層燃焼によって全気筒運転を開始した後に均質燃焼を実施し、その後に成層燃焼を開始するようにしても良く、すなわち、一部気筒では、全気筒運転開始当初、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式により運転した後に成層燃焼により運転すれば良い。
【００３８】
また、図３に示すタイムチャートでは、他気筒において、均質燃焼によって全気筒運転を開始するようにしたが、この均質燃焼を、筒内温度が低くても成層燃焼に比較してスモークが発生し難い弱成層燃焼としても良く、また、一部気筒で説明したと同様な均質燃焼と弱成層燃焼との組み合わせとしても良く、すなわち、一部気筒以外の気筒では、全気筒運転開始当初、成層燃焼以前に、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式を採用すれば良い。
【００３９】
また、図４に示すタイムチャートでは、他気筒において、全気筒運転開始当初、均質燃焼による運転に先立って少なくとも一回だけは成層燃焼により運転するようにしたが、この成層燃焼を、均質燃焼に比較して着火性の良好な弱成層燃焼としても良く、すなわち、少なくとも圧縮行程で燃料を噴射する燃焼方式を採用すれば良い。
【００４０】
また、図４に示すタイムチャートでは、成層燃焼の後に、スモーク発生防止のために、均質燃焼を実施するようにしたが、この均質燃焼を、筒内温度が低くても成層燃焼に比較してスモークが発生し難い弱成層燃焼としても良く、また、一部気筒で説明したと同様な均質燃焼と弱成層燃焼との組み合わせとしても良く、すなわち、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式とすれば良い。
【００４１】
前述した二つの実施形態では、蓄圧室内の燃料圧力が、圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力Ｐ１となった時に全気筒運転を開始するようにしたが、これは本発明を限定するものではなく、例えば、この燃料圧力Ｐ１となっても、機関回転数が依然として低い時には、機関始動は完了していないとして一部気筒運転を続けるようにしても良い。また、一部気筒運転によって機関回転数が依然として上昇している時にも、機関始動は完了していないとして一部気筒運転を続けるようにしても良い。
【００４２】
すなわち、一部気筒運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降において、機関回転数が設定回転数を超えた時、又は、機関回転数があまり上昇しなくなる時に、一部気筒運転による機関始動はほぼ完了したとして、全気筒運転を開始するようにしても良い。
【００４３】
これまで説明した筒内噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面にキャビティを有して成層燃焼を可能とするものであるが、成層燃焼を実施しない筒内噴射式火花点火内燃機関の場合において、一部気筒運転及び全気筒運転は全て均質燃焼となるが、一部気筒以外の気筒（他気筒）では、全気筒運転開始当初、一部の燃料を圧縮行程後半で噴射することによって着火性を向上させ、初爆の失火を防止することにより、多量の未燃燃料排出の危険を回避することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより一部気筒で運転して機関始動を開始し、一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転が開始される筒内噴射式火花点火内燃機関において、全気筒運転の開始当初、一部気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転するようになっている。
【００４５】
一部気筒運転中における吸気行程の燃料噴射によって、全気筒運転開始時点では一部気筒の気筒内にはシリンダボア壁面等に燃料が付着しており、この付着燃料の一部が蒸発して気筒周囲部に非常に希薄な混合気を形成するが、全気筒運転開始当初、一部気筒においては、吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式が採用され、それにより気筒内に形成された均質混合気が気筒周囲部の非常に希薄な混合気を取り込んで燃焼するために、成層燃焼を実施した場合のように気筒周囲部の非常に希薄な混合気へ火炎伝播せず、この混合気が多量の未燃燃料として排出されるようなことはなく、全気筒運転開始時の排気エミッション悪化を改善することができる。また、その後は、成層燃焼が開始され、全気筒運転の燃料消費率を低減することができる。
【００４６】
また、本発明によるもう一つの筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、少なくとも吸気行程において一部気筒へだけ燃料を噴射することにより一部気筒で運転して機関始動を開始し、一部気筒での運転により蓄圧室内が圧縮行程噴射を可能とする燃料圧力となった以降に全気筒運転を開始する筒内噴射式火花点火内燃機関において、全気筒運転の開始当初、一部気筒以外の気筒は、少なくとも吸気行程で燃料を噴射する第一燃焼方式により運転した後に、圧縮行程でのみ燃料を噴射する成層燃焼により運転するようになっている。
【００４７】
全気筒運転開始時点で一部気筒以外の気筒では、これまで燃焼が行われていないために筒内温度が低く、成層燃焼を実施すると、不完全燃焼によってスモークが発生してしまう。それにより、全気筒運転開始当初、一部気筒においては、吸気行程で燃料を噴射する燃焼方式が採用され、筒内温度が低くても成層燃焼に比較してスモークが発生し難い均質燃焼又は弱成層燃焼が実施されるために、スモークの発生が防止され、全気筒運転開始時の排気エミッション悪化を改善することができる。また、その後は、成層燃焼が開始され、全気筒運転の燃料消費率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の概略気筒内縦断面図である。
【図２】図１の筒内噴射式火花点火内燃機関のピストン頂面図である。
【図３】機関始動時の制御を示すタイムチャートである。
【図４】機関始動時の制御を示すもう一つのタイムチャートである。
【符号の説明】
１…点火プラグ
２…燃料噴射弁
３…ピストン
４…キャビティ
５…蓄圧室
【図１】
0003870692.tif 000002
【図２】
0003870692.tif 000003
【図３】
0003870692.tif 000004
【図４】
0003870692.tif 000005