(57)【要約】【課題】圧縮行程前半の燃料噴射をより好適に行うことのできる筒内噴射式内燃機関を提供する。【解決手段】筒内噴射式内燃機関は、冷間始動時に触媒床温の昇温を促すため、圧縮行程前半にインジェクター２０からの燃料噴射を行う。インジェクター２０に設けられた複数の噴孔のすべてを、上死点におけるピストン１１の頂面１３の位置からそれらの中心軸Ａｓ［ｉ］とシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓ［ｉ］までのピストン摺動方向Ｄｓｔの距離Ｄｓ［ｉ］がピストンストロークＳＴの２分の１以下となるように形成した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復摺動可能に配置されたシリンダーの内部に燃料をそれぞれ噴射する複数の噴孔が設けられたインジェクターを有するとともに、圧縮行程において下死点からピストンストロークの２分の１の距離だけ摺動した位置に前記ピストンが到達するまでに前記インジェクターからの燃料噴射を行う筒内噴射式内燃機関において、
前記複数の噴孔の中心軸と前記シリンダーの壁面との各交点について、上死点における前記ピストンの頂面の位置からのピストン摺動方向の距離の平均を取ったとき、その値がピストンストロークの２分の１以下となっている、
ことを特徴とする筒内噴射式内燃機関。
【請求項２】
前記複数の噴孔の中心軸と前記シリンダーの壁面との各交点のいずれについても、上死点における前記ピストンの頂面の位置からのピストン摺動方向の距離がピストンストロークの２分の１以下となっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関。
【請求項３】
前記複数の噴孔のいずれもが、その中心軸と前記シリンダーの壁面との交点のピストン摺動方向における位置が、隣接する噴孔とは異なる位置とされている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の筒内噴射式内燃機関。
【請求項４】
前記噴孔のすべてが、全開時の吸気バルブに中心軸が重ならないように形成された、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の筒内噴射式内燃機関。
【請求項５】
前記圧縮行程における下死点からピストンストロークの２分の１の距離だけ摺動した位置に前記ピストンが到達するまでの前記インジェクターからの燃料噴射は、機関冷間始動時に行われる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の筒内噴射式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダーの内部に燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような筒内噴射式内燃機関として、特許文献１に記載のものが知られている。同文献に記載の筒内噴射式内燃機関は、吸気行程中に、複数の噴孔からピストンの頂面に向けて燃料を噴射するインジェクターを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、筒内噴射式内燃機関には、圧縮行程前半、すなわち圧縮行程において下死点からピストンストロークの２分の１の距離だけ摺動した位置にピストンが到達するまでに燃料噴射を行うものがある。圧縮行程前半に燃料噴射を行えば、シリンダー内に形成される気流（筒内気流）により、噴射した燃料が点火プラグの近傍に集められて成層燃焼が行われる。その結果、排気の温度が高まって触媒昇温が促進されるようになる。こうした圧縮行程前半の燃料噴射をピストン頂面に向けて行うと、筒内気流の弱い部分にも燃料噴霧が広がってしまい、十分な量の燃料を点火プラグの近傍に集めきれなくなることがある。こうした場合、点火プラグの近傍に集まらなかった燃料は、燃焼が不良となるため、微粒子物質の増加を招く。また、ピストン頂面やシリンダー壁面への燃料付着量が増加して、スーツ生成量の増加や燃料希釈を招いてしまうこともある。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、圧縮行程前半の燃料噴射をより好適に行うことのできる筒内噴射式内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する筒内噴射式内燃機関は、ピストンが往復摺動可能に配置されたシリンダーの内部に燃料をそれぞれ噴射する複数の噴孔が設けられたインジェクターを有するとともに、圧縮行程において下死点からピストンストロークの２分の１の距離だけ摺動した位置にピストンが到達するまでにインジェクターからの燃料噴射を行う。そして、同筒内噴射式内燃機関では、上記複数の噴孔の中心軸とシリンダーの壁面との各交点について、上死点におけるピストンの頂面の位置からのピストン摺動方向の距離の平均を取ったとき、その値、すなわち上記距離の平均値がピストンストロークの２分の１以下となっている。
【０００７】
上記のように構成された筒内噴射式内燃機関では、インジェクターの各噴孔からの燃料噴射が全体として、上死点におけるピストンの頂面の位置から下死点側にピストンストロークの２分の１の距離の位置よりも上死点側を指向して行われるようになる。そのため、圧縮行程前半の燃料噴射に際してのピストン頂面への燃料付着、および筒内気流が淀むエッジ部付近での混合気の滞留が抑えられる。したがって、圧縮行程前半の燃料噴射をより好適に行うことができる。
【０００８】
なお、ピストン頂面への燃料付着やエッジ部付近での混合気の滞留をより確実に抑えるには、複数の噴孔の中心軸とシリンダーの壁面との各交点のいずれについても、上死点におけるピストンの頂面の位置からのピストン摺動方向の距離がピストンストロークの２分の１以下となるようにするとよい。このようにすれば、各噴孔の燃料噴霧の中心がピストンのエッジ部に当たらないようになる。
【０００９】
さらに、噴孔のいずれもが、その中心軸とシリンダーの壁面との交点のピストン摺動方向における位置が、隣接する噴孔とは異なる位置とされていることが望ましい。こうした場合、いずれかの噴孔の噴霧がピストンのエッジ部に当たることがあっても、隣接する噴孔から噴射された燃料の噴霧にあって燃料濃度の高い部分が、すなわち両噴孔の噴霧のそれぞれの中心部分、並びに両噴孔の噴霧が重なった部分が、同時にはピストンのエッジ部に当たらないようになる。そのため、一部の噴孔の噴霧がピストンのエッジ部に当たることがあっても、そのエッジ部の付近に滞留する混合気の量が抑えられる。
【００１０】
また、噴孔のすべてを、全開時の吸気バルブに中心軸が重ならないように形成すれば、吸気行程中に燃料噴射を行う場合の吸気バルブと燃料の噴霧との干渉が、ひいては吸気バルブの燃料付着が抑えられる。
【００１１】
ちなみに、上記のような圧縮行程における下死点からピストンストロークの２分の１の距離だけ摺動した位置にピストンが到達するまでのインジェクターからの燃料噴射を機関冷間始動時に行う場合、ピストンやシリンダーの温度が低いため、燃料付着がより多くなり易い。そうした場合にも、上記の如くインジェクターの噴孔を形成すれば、燃料付着を好適に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】筒内噴射式内燃機関の一実施形態のシリンダー周辺部の断面図。
【図２】同筒内噴射式内燃機関に搭載されるインジェクターの正面図。
【図３】上記実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸の定義を説明するための図。
【図４】上記インジェクターの先端部分の拡大断面図。
【図５】噴孔の中心軸の設定と筒内気流との関係を説明するための図。
【図６】上記実施形態での噴孔中心軸の設定範囲を示す図。
【図７】同実施形態の筒内噴射式内燃機関における各噴孔の中心軸の設定を示すグラフ。
【図８】隣接する噴孔の中心軸の設定とそれらの噴霧の拡散範囲とを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、筒内噴射式内燃機関の一実施形態を、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の筒内噴射式内燃機関は、シリンダー１０とその内部に配置されたピストン１１とを備える。シリンダー１０の内部には、ピストン１１により、燃焼室１２が区画形成される。筒内噴射式内燃機関の運転中にピストン１１は、シリンダー１０の内部を図中上下方向に往復動して、燃焼室１２の容積を変化させる。このときのシリンダー１０の内部におけるピストン１１の動作方向は、ピストン１１の摺動方向（以下、ピストン摺動方向Ｄｓｔと記載する）と呼ばれ、燃焼室１２の容積が最小となるときのピストン１１の位置、同容積が最大となるときのピストン１１の位置は、それぞれ上死点、下死点と呼ばれる。さらに、ピストン摺動方向Ｄｓｔにおける上死点から下死点までの距離は、ピストンストロークＳＴと呼ばれる。
【００１４】
なお、以下の説明では、ピストン１１が上死点に位置するときの同ピストン１１の頂面１３のピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置を「上死点頂面位置Ｈｔｏｐ」と記載する。また、ピストン１１が下死点に位置するときの同ピストン１１の頂面１３のピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置を「下死点頂面位置Ｈｂｏｔ」と記載する。
【００１５】
ピストン１１の頂面１３には、凹状の皿部１４が設けられている。この皿部１４は、シリンダー１０の内部における、圧縮行程中のピストン１１の上昇に伴う気流（筒内気流）の形成に寄与する。なお、この筒内噴射式内燃機関では、そうした筒内気流として、図中反時計回り方向の縦旋回流（タンブル流）が形成される。
【００１６】
一方、シリンダー１０の上面には、燃焼室１２に吸気を導入するための吸気ポート１５と、燃焼室１２から排気を排出するための排気ポート１６とが接続されている。吸気ポート１５における燃焼室１２への開口部分には、筒内噴射式内燃機関の吸気行程に開弁して、燃焼室１２と吸気ポート１５とを連通させる吸気バルブ１７が配置されている。また、排気ポート１６における燃焼室１２への開口部分には、筒内噴射式内燃機関の排気行程に開弁して、燃焼室１２と排気ポート１６とを連通させる排気バルブ１８が配置されている。なお、この筒内噴射式内燃機関では、各燃焼室１２に対して、吸気バルブ１７および排気バルブ１８がそれぞれ２つずつ設けられている。
【００１７】
シリンダー１０の上面中央には、燃料と空気との混合気を火花放電により着火する点火プラグ１９が取り付けられている。さらにシリンダー１０上部における２つの吸気バルブ１７の間の部分には、シリンダー１０の内部に燃料を噴射するインジェクター２０が取り付けられている。
【００１８】
なお、こうした筒内噴射式内燃機関では、冷間始動時には、圧縮行程噴射による成層燃焼を行う。このときには、インジェクター２０から噴射された燃料と吸気との混合気を、筒内気流により、点火プラグ１９の近傍に集めて燃焼が行われる。成層燃焼では、燃料の完全燃焼に必要な量以上の吸気が燃焼室１２内に導入されるため、燃焼により生じた熱がシリンダー１０やピストン１１の壁面に伝わり難くなる。その結果、排気と共に燃焼室１２から排出される熱量が増えて、触媒床温の上昇が促される。
【００１９】
こうした成層燃焼を好適に行うには、圧縮行程前半にインジェクター２０からの燃料噴射を行うことが望ましい。すなわち、圧縮行程において、下死点からピストンストロークＳＴの２分の１の距離だけ摺動した位置にピストン１１が到達するまでにインジェクター２０からの燃料噴射を行うことが望ましい。こうした圧縮行程前半の燃料噴射は遅くとも、上死点頂面位置Ｈｔｏｐからの下死点側への距離がピストンストロークＳＴの２分の１の距離の位置にピストン１１の頂面１３が到達する時期までに終了する。以下の説明では、こうした上死点頂面位置Ｈｔｏｐから下死点側にピストンストロークＳＴの２分の１の距離の位置を、「ストローク中央頂面位置Ｈｍｉｄ」と記載する。
【００２０】
なお、この筒内噴射式内燃機関では、運転状況によっては、吸気行程噴射による均質燃焼を行うことがある。また、圧縮行程噴射を行う場合にも、運転状況によっては、燃料噴射期間が圧縮行程後半に入ることもある。
【００２１】
筒内噴射式内燃機関の冷間始動時には、シリンダー１０の壁面やピストン１１の頂面１３の温度が低いため、それらへの燃料付着が多くなり易い。また、インジェクター２０からの燃料の噴射方向によっては、混合気が筒内気流に適切に乗らずに滞留して、点火プラグ１９の近傍に十分な濃度の混合気を集められないことがある。そこで、本実施形態の筒内噴射式内燃機関では、上記のような冷間始動時の圧縮行程噴射に際して、噴射した燃料の壁面付着、並びに点火プラグ１９近傍以外の部分での混合気の滞留が抑制されるように、インジェクター２０の噴孔設計を行っている。
【００２２】
図２に示すように、インジェクター２０の先端には、燃料を噴射するための噴孔Ｓが複数（同図の例では４つ）形成されている。以下の説明では、各噴孔Ｓを「１」から始まる番号で区別し、符号の末尾に付される大括弧（［］）内に記された数字によりその番号を表す。例えば、番号「２」の噴孔Ｓを表す符号は、「Ｓ［２］」と記される。
【００２３】
図３を参照して、以下の説明に使用する、「Ｘ軸」および「Ｙ軸」の定義を述べる。同図に示される点ＰOは、インジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊと噴孔Ｓの中心軸Ａｓとの交点である。ここでは、そうした点ＰＯを通り、かつピストン摺動方向Ｄｓｔに延びる軸をＹ軸とし、点ＰＯを通り、かつＹ軸および中心軸Ａｉｎｊの双方に垂直な軸をＸ軸とする。なお、インジェクター２０の各噴孔Ｓは、同一の点（ＰＯ）において中心軸Ａｓがインジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊと交わるように形成されている。
【００２４】
図４は、Ｘ軸およびインジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊの双方が位置する平面における、インジェクター２０の先端部分（ノズル部分）の断面を示している。同図に示すように、インジェクター２０の噴孔Ｓは、同インジェクター２０の先端部分の内部に形成されたサック２１と外部とを連通するように形成されている。また、インジェクター２０の内部には、その中心軸Ａｉｎｊに沿って往復動可能にニードル２２が配設される。そして、インジェクター２０の先端部内周には、そのニードル２２が着座するノズルシート２３が形成されている。ニードル２２は、インジェクター２０に対する駆動電流の通電に応じてノズルシート２３から離間する方向に、その通電の停止に応じてノズルシート２３に着座する方向に、それぞれ動かされる。そして、ノズルシート２３からのニードル２２の離間に応じて、サック２１への燃料の流入が、ひいては噴孔Ｓからの燃料噴射が開始され、ノズルシート２３へのニードル２２の着座に応じて、サック２１への燃料の流入が、ひいては噴孔Ｓからの燃料噴射が停止される。
【００２５】
ここで、インジェクター２０に設けられた噴孔Ｓの数を「ｎ」とし、「ｉ」を各噴孔Ｓの番号（ｉ＝１，２，……，ｎ）とする。また、同図の面Ｃは、上記点ＰＯを通り、かつピストン１１の頂面１３に平行な平面を示す。そして、面Ｃに対するインジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊの角度を同インジェクター２０の搭載角φ０とし、インジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊに対する噴孔Ｓ［ｉ］の中心軸Ａｓ［ｉ］の角度を同噴孔Ｓ［ｉ］の傾斜角φ［ｉ］とする。このとき、インジェクター２０の噴霧重心Ｖ角ρは、下式により表される。なお、こうした噴霧重心Ｖ角ρは、面Ｃに対する各噴孔Ｓの中心軸Ａｓの角度の平均値を表している。
【００２６】
【数１】
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図５に示すように、圧縮行程中のシリンダー１０の内部には、ピストン１１の上昇に伴って、筒内気流が形成される。この筒内噴射式内燃機関では、そうした筒内気流として、矢印Ｆで示すような、図中反時計回り方向の縦旋回流（タンブル流）が形成される。こうした筒内気流の形成には、吸気行程における吸気ポート１５からの吸気の流入や、ピストン１１の皿部１４の形状が関与している。また、シリンダー１０の内部における、ピストン１１の頂面１３の外縁付近の部分（以下、エッジ部Ｒｅと記載する）では、そうした筒内気流に淀みが発生する。淀みの発生するエッジ部Ｒｅに噴射された燃料の多くは、筒内気流に乗らず、その場に留まるため、点火プラグ１９の近傍以外の部分に、混合気の滞留が生じてしまう。よって、噴射した燃料を筒内気流に良好に乗せるには、燃料噴射時のピストン１１のエッジ部Ｒｅに燃料噴霧が当たらないように、燃料の噴射方向を定めることが望ましい。
【００２７】
さらに、ピストン１１の頂面１３への燃料付着は、燃料噴射中のピストン１１の頂面１３よりも上死点側に向けて燃料を噴射するように各噴孔Ｓを形成することで抑制できる。一方、上述したように、圧縮行程前半の燃料噴射は遅くとも、ピストン１１の頂面１３がストローク中央頂面位置Ｈｍｉｄに達する時期までには終了する。よって、頂面１３の燃料付着の抑制には、各噴孔Ｓの中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との各交点Ｐｓのすべてが、ストローク中央頂面位置Ｈｍｉｄよりも上死点側に位置するように、各噴孔Ｓを形成することが望ましい。すなわち、各噴孔Ｓの中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との各交点Ｐｓのいずれについても、上死点頂面位置Ｈｔｏｐからのピストン摺動方向Ｄｓｔの距離がピストンストロークＳＴの２分の１以下となるようにすればよい。
【００２８】
ただし、そうした場合、燃料噴霧がシリンダー１０の壁面に当たるため、シリンダー１０への燃料付着が増加する虞がある。その点、燃焼室１２におけるピストン１１の頂面１３に近い部分では、燃料噴霧に正対する向きに筒内気流が吹いており、噴霧がその流れにより拡散されるため、そうした部分に向けて燃料を噴射すれば、シリンダー１０への燃料付着の増加が抑えられる。
【００２９】
尤も、加工上の制約のため、噴孔Ｓのすべてを上記のような望ましい態様で形成できないことがある。そうした場合にも、インジェクター２０の噴霧重心Ｖ角ρを、下記のように設定すれば、上記のような混合気の滞留と、シリンダー１０やピストン１１への燃料付着とを好適に抑えられる。
【００３０】
図６は、インジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊおよび上記Ｙ軸の双方が位置する平面における、シリンダー１０周辺の筒内噴射式内燃機関の断面を示している。また、同図の「Ｈｂ」は、筒内気流の向きが燃料噴霧に正対する方向となる部分とその反対の方向となる部分との境界のピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置（以下、境界位置Ｈｂと記載する）を示している。そして、同図に示される角度ρｍｉｎから角度ρｍａｘまでの範囲が、混合気の滞留および燃料付着を好適に抑制可能な噴霧重心Ｖ角ρの設定範囲となる。
【００３１】
こうした場合の各噴孔Ｓ［ｉ］の中心軸Ａｓ［ｉ］とシリンダー１０の壁面との各交点Ｐｓ［ｉ］について、上死点頂面位置Ｈｔｏｐからの距離Ｄｓ［ｉ］の平均を取ると、その値（距離Ｄｓ［ｉ］の平均値）は次の範囲内となる。すなわち、上記距離Ｄｓ［ｉ］の平均値は、ピストンストロークＳＴの２分の１以下となり、且つ上死点頂面位置Ｈｔｏｐと境界位置Ｈｂとの距離ＤＴ以上となる。
【００３２】
より理想的には、各噴孔Ｓ［ｉ］の中心軸Ａｓ［ｉ］とシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓ［ｉ］がすべて、上死点頂面位置Ｈｔｏｐよりも上死点側、且つ境界位置Ｈｂよりも下死点側に位置することが望ましい。この場合には、上死点頂面位置Ｈｔｏｐから各交点Ｐｓ［ｉ］までのピストン摺動方向Ｄｓｔの距離Ｄｓ［ｉ］がすべて、ピストンストロークＳＴの２分の１以下、且つ上死点頂面位置Ｈｔｏｐと境界位置Ｈｂとの距離Ｄ１以上となる。
【００３３】
図７に、本実施形態の筒内噴射式内燃機機関におけるインジェクター２０の各噴孔Ｓの形成態様を示す。同図の縦軸θｙは、インジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊに対するＸ軸回りの角度を、横軸θｘは、インジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊに対するＹ軸回りの角度を、それぞれ示している。また、同図に示される曲線Ｅｍｉｄは、インジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊから見た、ストローク中央頂面位置Ｈｍｉｄにおけるシリンダー１０の壁面の位置を、曲線Ｅｕｐは、インジェクター２０の中心軸Ａｉｎｊから見た、上記境界位置Ｈｂにおけるシリンダー１０の壁面の位置をそれぞれ示している。さらに、同図に示される２本の曲線ＩＮよりも図中上側の部分は、全開時に吸気バルブ１７が存在する領域を示している。
【００３４】
同図に示すように、この筒内噴射式内燃機関では、すべての噴孔Ｓについてその中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との各交点Ｐｓの位置が、ストローク中央頂面位置Ｈｍｉｄよりも上死点側に位置するように形成されている。また、この筒内噴射式内燃機関では、すべての噴孔Ｓについてその上記交点Ｐｓの位置が上記境界位置Ｈｂよりも下死点側に位置するように形成されている。さらに、この筒内噴射式内燃機関では、すべての噴孔Ｓの中心軸Ａｓが全開時の吸気バルブ１７と重ならないように形成されている。
【００３５】
なお、同図に示すように、この筒内噴射式内燃機関では、噴孔Ｓのいずれもが、その中心軸ＡｓのＸ軸回りの角度（θｙ）が、隣接する噴孔Ｓとは異なる角度となるように形成されてもいる。すなわち、噴孔Ｓのいずれもが、中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓのピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置が、隣接する噴孔Ｓとは異なる位置となるように形成されている。
【００３６】
次に、上記のようなインジェクター２０への噴孔Ｓの形成が、筒内噴射式内燃機関にもたらす作用を述べる。
上述のようにこの筒内噴射式内燃機関では、冷間始動時に、触媒床温の上昇を促進するため、圧縮行程噴射による成層燃焼を行う。このときのインジェクター２０からの燃料噴射は、ピストン１１がピストン摺動方向Ｄｓｔにおいて上死点からピストンストロークＳＴの２分の１の距離の位置に到達する時期までに実施される。
【００３７】
一方、この筒内噴射式内燃機関では、中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓの位置がストローク中央頂面位置Ｈｍｉｄよりも上死点側に位置するようにインジェクター２０の各噴孔Ｓが形成されている。すなわち、上記のような冷間始動時の圧縮行程前半の燃料噴射が行われるときのピストン１１の頂面１３よりも上死点側に向けて燃料を噴射するように各噴孔Ｓが形成されている。そのため、各噴孔Ｓの噴霧がピストン１１の頂面１３に直接当り難くなり、ピストン１１の温度が低い冷間始動時にあっても、その頂面１３への燃料付着が抑えられるようになる。また、冷間始動時の圧縮行程噴射が行われるときのピストン１１のエッジ部Ｒｅよりも上死点側に向けて燃料が噴射されるため、筒内気流が淀むエッジ部Ｒｅでの混合気の滞留が抑制されるようにもなる。さらに、このときの各噴孔Ｓからの燃料噴射は、筒内気流の向きが噴霧に正対する方向となる部分に向けて行われるため、噴霧が筒内気流により拡散されて、シリンダー１０の壁面に付着し難くなる。
【００３８】
また、この筒内噴射内燃機関では、中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓのピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置が、隣接する噴孔Ｓとは異なる位置となるように、各噴孔Ｓが形成されている。こうした噴孔Ｓの設定によっては、更に以下の作用がもたらされる。
【００３９】
図８にプロットされた方向に中心軸Ａｓ［ｊ］、Ａｓ［ｊ＋１］、Ａｓ［ｋ］、Ａｓ［ｋ＋１］がそれぞれ延伸された４つの噴孔Ｓを考える。なお、同図においてハッチングが掛けられた４つの円は、その中心を中心軸Ａｓとする噴孔Ｓからの噴霧がシリンダー１０の壁面に到達したときの噴霧の拡散範囲を示している。また、同図の二点鎖線で示される曲線Ｅは、噴射時におけるピストン１１の頂面１３のエッジの位置を示している。
【００４０】
冷間始動時には、ピストン１１のエッジ部Ｒｅに噴霧が当たらないように各噴孔Ｓが形成されていても、それ以外の運転状況において、燃料噴射時期が圧縮行程後半に入ることがあれば、ピストン１１のエッジ部Ｒｅに噴霧が当たってしまうことがある。また、加工などの種々の制約により、すべての噴孔をピストン１１のエッジ部Ｒｅに噴霧が当らないように形成できないこともある。
【００４１】
ここで、図中左側に延伸方向がプロットされた２つの噴孔の中心軸Ａｓ［ｊ］、Ａｓ［ｊ＋１］は、シリンダー１０の壁面との交点Ｐｓのピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置が同じ位置となっている。噴霧中の燃料の濃度は、その噴霧の中心部、すなわち中心軸Ａｓに近いほど高くなり、また噴霧の中心から離れた部分でも、隣接する噴孔の噴霧と重なると、その部分の燃料濃度は高くなる。上記のような場合、２つの噴霧の中心部、並びにそれら噴霧の重なった部分が同時にエッジ部Ｒｅに当たってしまうことがある。そのため、こうした場合には、ピストン１１のエッジ部Ｒｅに多量の混合気が滞留してしまう虞がある。
【００４２】
一方、同図右側に延伸方向がプロットされた２つの噴孔の中心軸Ａｓ［ｋ］、Ａｓ［ｋ＋１］は、シリンダー１０の壁面との交点Ｐｓのピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置が異なる位置となっている。こうした場合、両噴孔Ｓの噴霧の中心部が同時には、ピストン１１のエッジ部Ｒｅに当たらないようになる。また、ピストン１１のエッジ部Ｒｅに、隣接する２つの噴孔Ｓの噴霧の中心部と、それら噴孔Ｓの噴霧が重なる部分とが同時に当たることもない。その点、本実施形態では、中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓのピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置が、隣接する噴孔Ｓとは異なる位置となるように各噴孔Ｓが形成されている。このように各噴孔Ｓが形成されていれば、ピストン１１のエッジ部Ｒｅに一部の噴孔Ｓの噴霧が当たることがあっても、そのエッジ部Ｒｅ近傍の部分に滞留する混合気の量は、比較的限られたものとなる。
【００４３】
以上説明した本実施形態の筒内噴射式内燃機関によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、インジェクター２０に設けられた複数の噴孔Ｓのすべてが、その中心軸Ａｓ［ｉ］とシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓ［ｉ］の上死点頂面位置Ｈｔｏｐからのピストン摺動方向Ｄｓｔの距離Ｄｓ［ｉ］がピストンストロークＳＴの２分の１以下となるように形成されている。そのため、各噴孔Ｓから噴射された燃料の噴霧の、ピストン１１の頂面１３やそのエッジ部Ｒｅへの吹き付けが抑えられ、ピストン１１の頂面１３への燃料付着やエッジ部Ｒｅ付近での混合気の滞留が抑制される。したがって、圧縮行程前半の燃料噴射をより好適に行うことができる。
【００４４】
（２）噴孔Ｓのすべてを、噴孔Ｓの中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓのピストン摺動方向Ｄｓｔにおける位置が、隣接する噴孔Ｓとは異なる位置となるように形成している。いずれかの噴孔Ｓの噴霧がピストン１１のエッジ部Ｒｅに当たることがあっても、隣接する噴孔Ｓから噴射された燃料の噴霧にあって燃料濃度の高い部分が、すなわち両噴孔Ｓの噴霧のそれぞれの中心部分、並びに両噴孔Ｓの噴霧が重なった部分が、同時にはピストン１１のエッジ部Ｒｅに当たらないようになる。そのため、一部の噴孔Ｓの噴霧がピストン１１のエッジ部Ｒｅに当たることがあっても、そのエッジ部Ｒｅの付近に滞留する混合気の量が抑えられる。
【００４５】
（３）各噴孔Ｓの上記交点Ｐｓの位置が、筒内気流の向きが燃料噴霧に正対する方向となる部分とその反対の方向となる部分との境界の位置（境界位置Ｈｂ）よりもピストン１１の下死点側に位置されている。そのため、噴霧が筒内気流により拡散されて、シリンダー１０の壁面に付着し難くなる。
【００４６】
（４）すべての噴孔Ｓが、全開時の吸気バルブ１７に中心軸Ａｓが重ならないように形成されているため、吸気行程中の燃料噴射を、吸気バルブ１７の燃料付着を抑えて好適に行うことができる。
【００４７】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・吸気行程噴射を行わない筒内式内燃機関であれば、インジェクター２０の噴孔Ｓの設計に、吸気バルブ１７への噴霧の干渉は考慮に入れる必要はない。すなわち、そうした場合には、噴孔Ｓの一部、又は全部を、中心軸Ａｓが全開時の吸気バルブ１７に重なるようになっていてもよい。
【００４８】
・インジェクター２０の噴孔Ｓの一部、又は全部を、中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓが境界位置Ｈｂよりも下死点側に位置するように形成してもよい。このような噴孔Ｓの形成は、例えばシリンダー１０の壁面への燃料付着が元より問題とならない程度の場合に許容される。
【００４９】
・インジェクター２０の噴孔Ｓの一部を、ストローク中央頂面位置Ｈｍｉｄよりも下死点側にその中心軸Ａｓとシリンダー１０の壁面との交点Ｐｓが位置するように形成してもよい。そうした場合にも、各交点Ｐｓ［ｉ］について、上死点頂面位置Ｈｔｏｐからのピストン摺動方向の距離Ｄｓ［ｉ］の平均を取ったとき、その値（距離Ｄｓ［ｉ］の平均値）がピストンストロークＳＴの２分の１以下となっていれば、燃料付着や混合気の滞留をある程度に抑制可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…シリンダー、１１…ピストン、１２…燃焼室、１３…（ピストン１１の）頂面、１４…皿部、１５…吸気ポート、１６…排気ポート、１７…吸気バルブ、１８…排気バルブ、１９…点火プラグ、２０…インジェクター、２１…サック、２２…ニードル、２３…ノズルシート、Ａｉｎｊ…（インジェクター２０の）中心軸、Ａｓ…（噴孔Ｓの）中心軸、Ｄｓｔ…ピストン摺動方向、Ｐｓ…噴孔の中心軸とシリンダーの壁面との交点、Ｓ…噴孔、ＳＴ…ピストンストローク。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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