JP4134492B2 - 筒内噴射型内燃機関 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１圧縮行程，第１膨張行程，第２圧縮行程及び第２膨張行程が順次繰り返される、筒内噴射型内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関において燃焼サイクルを改良し、高効率及び排ガスの浄化を図った技術が提案されている。
例えば特開平９−４４５９号公報には、それぞれスパークプラグがそなえられた主燃焼室と副燃焼室とを有するエンジンが開示されている。このエンジンによれば、主燃焼室（主室）及び副燃焼室（副室）において、室内の混合気をそれぞれスパークプラグで着火して独立して燃焼を行なわせることにより、一回の圧縮行程で２回の膨張行程を行なって理論熱効率の向上を図ろうとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した従来の技術では、通常の燃焼室（主燃焼室）の他に副燃焼室が設けられるとともに、主燃焼室と副燃焼室とにそれぞれスパークプラグがそなえられており、構造が複雑となって製造コストが大幅に高くなってしまうという課題がある。また、一回の圧縮行程で２回の膨張行程を行なうべく主室混合気と副室混合気とを別々のタイミングで燃焼させているに過ぎず、排ガスの性状については、通常の内燃機関と大差のないことが予想される。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、製造コストを大幅に増加させることなく低燃費と排ガス浄化とを高次元で両立できるようにした、筒内噴射型内燃機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の筒内噴射型内燃機関では、頂面に半球状に窪んだキャビティが形成されたピストンと、上記キャビティと協働して燃焼室内で吸気による逆タンブル流を形成させる吸気ポートとを有し、第１圧縮行程，第１膨張行程，第２圧縮行程及び第２膨張行程が順次繰り返されるとともに、第２膨張行程の後半と第１圧縮行程の前半との間の所定期間において排気及び吸気が行なわれ、第１燃焼過程として、第１圧縮行程中に噴射された燃料が、第１圧縮行程から第１膨張行程にかけて燃焼し、第２燃焼過程として第１膨張行程中に、第１燃焼過程において発生した既燃ガス中に噴射された追加燃料が第２圧縮行程から第２膨張行程にかけて燃焼する。
【０００６】
この時、排気及び吸気が、第２膨張行程の後半と第１圧縮行程の前半との間の所定期間において、オーバラップして行なわれるようになるので、ポンピングロスが抑制される。また、第２膨張行程の後半と第１圧縮行程の前半との間の所定期間でしか、排気及び吸気が行なわれないので、第２燃焼過程で発生した既燃ガスは、完全には排出されず、その後に行なわれる第１燃焼過程は、残留ガス（既燃ガス）を比較的多く含んだ雰囲気下で行なわれ、一方、第２燃焼過程では、第１燃焼過程で発生した高温の既燃ガスに噴射された追加燃料が、高温の雰囲気下で気化／分解を経て活性化して燃焼する。
【０００７】
上記請求項１において、第１燃焼過程は希薄成層燃焼であることが好ましい。これにより、ポンピングロスを一層抑制することができ、また、第１燃焼過程において、酸素が多く含まれるようになるので、既燃ガス中に酸素と未燃物とが共存し易くなって、第２燃焼過程の燃焼効率を向上させることができる。
また、追加燃料は、第１膨張行程で噴射され、第２圧縮行程で既燃ガスと十分に混合される。
【０００８】
また、第２燃焼過程が圧縮自着火により多点着火される。
【０００９】
請求項２記載の本発明の筒内噴射型内燃機関では、排気が吸気よりも早期に開始されるので、吸気弁が開弁されると排気に引かれて吸気が速やかに行なわれ、また、吸気が排気よりも遅れて終了するので、排気弁が開弁されている最中は、排気が吸気（新気）により効率よく押し出される。
請求項３記載の本発明の筒内噴射型内燃機関では、過給装置により過給が行なわれ、掃気が効率よく安定して行なわれる。
【００１０】
請求項４記載の本発明の筒内噴射型内燃機関では、第１圧縮行程，第１膨張行程，第２圧縮行程及び第２膨張行程が順次繰り返される運転モードと、吸気行程，圧縮行程，膨張行程及び排気行程が順次繰り返される通常の４サイクル運転モードとが可変動弁機構により切り換えられ、高負荷運転時には通常の４サイクル運転モードで運転される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関について説明する。図１〜図６は本実施形態の筒内噴射型内燃機関について示す図である。
まず、本実施形態としての筒内噴射型内燃機関（以下、単にエンジンともいう）の構成について説明する。
【００１２】
図１に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２には、各シリンダ３毎に点火プラグ４と燃焼室５内に直接開口する燃料噴射弁６とが設けられ、点火プラグ４は点火コイル４Ａにより燃料噴射弁６はドライバ６Ａによりそれぞれ駆動される。シリンダ３内には、クランクシャフト７に連結されたピストン８が装備され、このピストン８の頂面には半球状に窪んだキャビティ９が形成されている。
【００１３】
シリンダヘッド２には、吸気弁１０を介して燃焼室５と連通しうる吸気ポート１１と排気弁１２を介して燃焼室５と連通しうる排気ポート１３とが形成されている。吸気ポート１１は燃焼室５上方に略鉛直に配設され、ピストン８の頂面のキャビティ９と協働して燃焼室５内で吸気による逆タンブル流を形成させる。
また、シリンダ３外周のウォータジャケット１５には冷却水温を検出する水温センサ１６が設けられ、クランクシャフト７には所定のクランク角位置で信号を出力するクランク角センサ１７が、吸気弁１０，排気弁１２を駆動するカムシャフト１８，１９にはカムシャフト位置に応じた気筒識別信号を出力する気筒識別センサ（カム角センサ）２０が、それぞれ付設されている。
【００１４】
また、カムシャフト１８，１９と吸気弁１０，排気弁１２との間には、可変動弁機構４１が装備されており、一般的な４ストロ−ク１サイクル運転（通常の４サイクル運転）、つまり、１サイクル中に、吸気行程，圧縮行程，膨張行程，排気行程の４行程を行なう通常運転に対応した作動モードと、後述の変則的な４サイクル運転（以下、変則４サイクル運転という）に対応した作動モードとを選択的に切り換えることができるようになっている。この可変動弁機構４１には、公知の種々のものを適用できるので説明は省略する。
【００１５】
吸気系は、上流側からエアクリーナ２１，吸気管２２，スロットルボディ２３，サージタンク２４，吸気マニホールド２５の順に構成され、吸気マニホールド２５の下流端部に吸気ポート１１が設けられている。スロットルボディ２３には、アクセル開度に応じて燃焼室５内へ流入する空気量を調整する電子制御式スロットル弁（ＥＴＶ）３０がそなえられ、このＥＴＶ３０の開度制御は、アクセル開度に応じた制御のみならず、アイドルスピード制御や、後述するリーン運転時の大量吸気導入の制御も行なえるようになっている。さらに、エアクリーナ２１の直ぐ下流部分には吸入空気流量を検出するエアフローセンサ３７が、スロットルボディ２３にはＥＴＶ３０のスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ３８とＥＴＶ３０の全閉を検出してアイドル信号を出力するアイドルスイッチ３９とがそれぞれ設けられている。
【００１６】
排気系は、上流側から排気ポート１３を有する排気マニホールド２６，排気管２７の順に構成され、排気管２７には排ガス浄化用の三元触媒２９が介装され、排気マニホールド２６には、Ｏ2センサ４０が設けられている。
なお、燃料供給系については図示しないが、圧力が所定の高圧力〔数十気圧（例えば２〜７ＭＰａ）程度〕に調整された燃料が燃料噴射弁６に導かれ、燃料噴射弁６から高圧燃料が噴射されるようになっている。
【００１７】
そして、点火プラグ４，燃料噴射弁６といった各エンジン制御要素の作動を制御するために、内燃機関の制御手段としての機能を有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０がそなえられている。このＥＣＵ６０には、入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶を行なう記憶装置，中央処理装置，タイマやカウンタ等がそなえられており、前述の種々のセンサ類からの検出情報やキースイッチの位置情報等に基づいて、このＥＣＵ６０が、上述の各エンジン制御要素の制御を行なうようになっている。
【００１８】
特に、本エンジンは、筒内噴射エンジンであり、燃料噴射を自由なタイミングで実施でき、吸気行程を中心とした燃料噴射によって均一混合させ均一燃焼を行なうほか、圧縮行程を中心とした燃料噴射によって前述の逆タンブル流を利用して層状燃焼を行なうことができる。
また、本エンジンの場合、１燃焼サイクルを吸気行程，圧縮行程，膨張行程，排気行程の４行程によって行なう一般的な４サイクル運転の他、１燃焼サイクルにおいて圧縮行程，膨張行程をそれぞれ２回ずつ行なう変則４サイクル運転も可能になっており、この変則４サイクル運転モードは、層状燃焼を主体とした第１燃焼過程と均一燃焼主体とした第２燃焼過程との２つの燃焼過程を１サイクル内にそなえている。
【００１９】
ＥＣＵ６０では、図示しないマップに基づいて、エンジン回転速度（以下、エンジン回転数という）Ｎｅ及びエンジン負荷状態を示す平均有効圧Ｐｅの目標値（目標Ｐｅ）に応じていずれかの運転モードを選択するようになっており、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ0よりも小さく、目標Ｐｅが所定値Ｐｅ0よりも小さい領域では変則４サイクル運転モードを選択し、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ0以上又は目標Ｐｅが所定値Ｐｅ0以上の領域では一般的な４サイクル運転モードを選択する。このとき、一般的な４サイクルと変則４サイクルとの切り換えは可変動弁機構４１を用いて行なう。
【００２０】
上述のように、このエンジンの場合、変則４サイクル運転のモードは、高負荷運転時及び高回転運転時を除いた部分負荷時に行なうようになっている。
ここで、本エンジンのサイクルについて説明すると、本エンジンでは、図２に示すように、第１圧縮行程▲２▼，第１膨張行程▲３▼，第２圧縮行程▲４▼，第２膨張行程▲５▼が順次繰り返される変則的な４ストローク１サイクル運転（変則４サイクル運転）が実行され、第２膨張行程▲５▼の後半と第１圧縮行程▲２▼の前半との間〔第２膨張行程▲５▼と第１圧縮行程▲２▼との間且つ燃焼室内のピストンが下死点（ＢＤＣ）近傍にある期間〕で、吸気▲１▼と排気▲６▼とがオーバラップして行なわれるようになっている。ここでは、排気弁１２の開弁期間中心ＣEは、第２膨張行程▲５▼の末期に設定され、吸気弁１０の開弁期間中心ＣIは、第１圧縮行程▲２▼の初期に設定されており、排気▲６▼を吸気▲１▼よりも早期に開始させるとともに吸気▲１▼を排気▲６▼よりも遅れて終了させることで掃気が効率よく行なわれるようになっている。
【００２１】
また、上述の如く燃焼室５内では吸気による逆タンブル流が形成されるため、この逆タンブル流によっても高い掃気効率が得られる。
そして、本エンジンでは、第１圧縮行程▲２▼中に噴射された燃料を第１圧縮行程▲２▼から第１膨張行程▲３▼にかけて燃焼させる第１燃焼過程と、この第１燃焼過程で発生した既燃ガス中に追加燃料を噴射して、この追加燃料を第２圧縮行程▲４▼から第２膨張行程▲５▼にかけて燃焼させる第２燃焼過程とをそなえている。これらの各行程は、図４（図４は両対数グラフ）のＰＶ線図に示すようになる。
【００２２】
なお、図２に示すように、第２燃焼過程においては、第１膨張行程▲３▼，第２圧縮行程▲４▼の内のいずれかの時点で燃料噴射を行なうことが可能であるが、本実施形態では、第１膨張行程▲３▼中に追加燃料噴射（２回目の噴射）を行なう例を示している。
また、本変則４サイクル運転では、オープン制御により空燃比を目標空燃とするようになっており、ＥＣＵ６０では、エンジン運転状態に応じて主燃料噴射の目標空燃比及びトータルの目標空燃比を独立して設定し、主燃料噴射（１回目の噴射）の燃料噴射量、及び主燃料噴射と追加燃料噴射（２回目の噴射）との燃料噴射量の総和量が、吸気行程で吸入された空気量に対してそれぞれ所定の目標空燃比となるように、主燃料噴射量、及び燃料噴射量の総和をそれぞれ制御するようになっている。本実施形態では、主燃料噴射で略１／２弱の量の燃料を噴射し、追加燃料噴射で残りの略１／２強の量の燃料を噴射するようにしている。
【００２３】
なお、上述の目標空燃比は目標Ｐｅ及びエンジン回転数Ｎｅに応じてマップに基づいて設定されるが、掃気時における吸気の吹き抜けが存在するためエアフローセンサ３７から検出される吸気量に対してはリーンな値が設定されている。
また、本実施形態では、図２に示すように、第１燃焼過程においては、第１圧縮行程▲２▼の上死点（ＴＤＣ）直前に点火プラグ４による点火を行ない、第２燃焼過程においては、第２圧縮行程▲４▼の上死点（ＴＤＣ）直前に点火プラグ４による点火を行なうようになっている。ただし、第２燃焼過程においては、筒内温度が十分に高ければ圧縮行程で自着火するので、圧縮自着火によって確実に燃焼できる場合には、図３に示すように、点火プラグ４による点火を行なわないようようにする。この圧縮自着火が可能になるか否かはエンジンの回転速度やエンジン負荷や１回目と２回目との燃料噴射量の割合，１回目の燃焼の空燃比，２回目の燃料噴射時期等に依存する。なお、ガソリンエンジンの場合、第１燃焼過程においては、一般に筒内温度は自着火するほど高くならないので、点火プラグ４により確実に点火を行なうのが望ましい。
【００２４】
本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関は、上述のように構成されているので、目標Ｐｅが所定値Ｐｅ0未満でエンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ0未満の部分負荷時には、図２に示すように、第１圧縮行程▲２▼，第１膨張行程▲３▼，第２圧縮行程▲４▼，第２膨張行程▲５▼の順に変則４サイクル運転を行なう。
つまり、まず、ピストン８の下降時に、排気弁１２及び吸気弁１０をこの順に開弁して、吸気▲１▼と排気▲６▼とをオーバラップさせて掃気を行なう。
【００２５】
ついで、ピストン８の上昇時に、排気弁１２及び吸気弁１０をこの順に閉弁して、図５（ａ）に示すように、ピストン８が上昇する過程で燃料噴射弁６から燃料を噴射（主燃料噴射）する（第１圧縮行程▲２▼）。この場合、この主燃料噴射は、吸気行程▲１▼で吸入された空気量に対して、目標となる空燃比に相当する燃料量の略１／２の量の燃料が噴射される。
【００２６】
さらに、ピストン８が圧縮上死点の近傍に到達したら点火プラグ４によって火花点火を行なう。これによって、図５（ｂ）に示すように、１回目の燃焼が行なわれる。この１回目の燃焼は、図５（ｃ）に示すように、全体の空燃比をリーンとしながら点火プラグ４の近傍に着火可能な燃料濃度の高い混合気を集めて行なう、希薄層状燃焼（希薄成層燃焼）となって、第１膨張行程▲３▼が行なわれる。
【００２７】
図５（ｄ）に示すように、この１回目の燃焼（第１燃焼過程）後の第１膨張行程▲３▼の途中、又は図示しないが第２圧縮行程▲４▼の途中で、高温の既燃ガス中に追加燃料を噴射すると、筒内には、燃料と既燃ガス中の多くの活性種（燃焼可能な成分）と余剰酸素とが高温雰囲気下で共存する。
その後の第２圧縮行程▲４▼では、上記の高温ガスが圧縮されるため、図５（ｅ）に示すように、高温，高圧下で燃料の分解も促進されて且つ空気と燃料との混合も促進されて、第２圧縮行程▲４▼の上死点近傍で点火プラグ４により火花点火すれば極めて効率良く、２回目の燃焼（第２燃焼過程）が行なわれる。
【００２８】
また、筒内温度が十分に高ければ、図５（ｆ）に示すように、点火プラグ４により火花点火しなくとも圧縮行程の末期（第２圧縮行程▲４▼の上死点近傍）に筒内の燃料は温度と圧力とによって自ら着火する。この場合、燃料の追加噴射終了から第２圧縮行程▲４▼の上死点までのインターバルが十分にあれば燃料と既燃ガスとの混合が進んで均質な混合気となって、筒内（燃焼室）内の各部で着火する多点自着火となって、極めて効率良く、２回目の燃焼（第２燃焼過程）が行なわれる。このように行なわれる本エンジンの変則４サイクル運転によれば、吸気▲１▼直後の圧縮行程噴射（主燃料噴射）による希薄成層火花点火燃焼（第１燃焼過程での燃焼）は、ポンピングロスが小さく、効率の高い燃焼となる。
【００２９】
第１燃焼過程での燃焼直後に行なわれる第２燃焼過程での燃焼では、反応途中の活性の高い大量の未燃物と酸素とを含んだ高温の既燃ガス中にさらに燃料が噴射され、この噴射された燃料自身も高温雰囲気で急速に気化,分解して活性化するので、極めて燃焼しやすくなる。この燃焼（第２燃焼過程での燃焼）によれば、ＨＣやＮＯXを含んだ上記の未燃物も同時に再反応するので、極めて高効率な運転となって排ガス中の浄化すべき成分（エミッション）は極めて低レベルなものになる。また、ＮＯXの一部は、再圧縮時（第２圧縮行程）▲４▼に燃料から離脱したＨと効果的に反応してこの圧縮中に還元される。
【００３０】
この第２燃焼過程での燃焼を火花点火で行なう場合には、燃焼を確実に行なうことができ、さらに、残留ガス中のＮＯXが残留ガス中のＣＯ2によって希釈されてＮＯXの排出レベルを低レベルにすることができる。
一方、第２燃焼過程での燃焼を圧縮自着火で行なう場合には、上述のように予混合気の多点着火となるので、ＮＯXやＨＣやＳＯＯＴ（煤）の排出量は共に極めて低いレベルにすることができ、燃焼効率は高められる。
【００３１】
さらに、第１燃焼過程及び第２燃焼過程の結果の排ガスは、上記のような燃焼後の排気行程▲６▼で排出されるので、エンジン外に排出される実際のエミッションは極めて低レベルなものになる。
また、第２膨張行程▲５▼の後半と第１圧縮行程▲２▼の前半との間の僅かな所定期間で排気▲６▼及び吸気▲１▼が行なわれるので、第２燃焼過程▲５▼において発生した既燃ガスが筒内から完全には排除されず、第１燃焼過程は残留ガスを比較的多く含んだ状態で行なわれ、この点からもＮＯXの発生が抑制される。
【００３２】
しかも、従来のエンジンに対し、運転サイクルを変更するだけで構造的な変更は殆どないので、上記効果を、製造コストを大きく増加させることなく得られる。
また、１回目の噴射燃料量と２回目の噴射燃料量との割合や、２回目の燃料噴射時期の設定を調整することで、第２燃焼行程における作動ガスとなる既燃ガス中の酸素濃度やＣＯ2,ＣＯ等の燃焼生成物濃度、さらにはガス温度を適宜に変更することができるので、制御の自由度が極めて高く、さらには、広い負荷，速度範囲で予混合圧縮着火（圧縮自着火）を実現することも可能である。
【００３３】
さらに、吸気系に外部ＥＧＲを導入することを廃止することも可能になり、吸気系の汚損や吸気系内へのカーボン堆積を回避することができる。
また、リーンＮＯX触媒を廃止することも可能になるので、コストを削減でき、また、エンジンの制御も簡素化できる。
なお、図６はＮＯX排出量，ＨＣ排出量，正味燃費率を示す図であり、ａ線は一般的な４サイクル予混合燃焼に関し、ｂ線は一般的な４サイクル希薄成層燃焼に関し、ｃ線は変則４サイクル運転に関している。また、１はＮＯX排出量に関し、２はＨＣ排出量に関し、３は正味燃費率に関している。本エンジンでは、負荷が所定値Ｐｅ0未満では変則４サイクル運転が行なわれ、負荷が所定値Ｐｅ0以上では、一般的な４サイクル予混合燃焼による運転が行なわれるので、図６より、広い軸トルク範囲（エンジン負荷範囲）で、ＮＯX排出量，ＨＣ排出量，正味燃費率を良好なものに保持できることがわかる。
【００３４】
ところで、本発明の筒内噴射型内燃機関は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば上記の実施形態では、追加燃料の噴射タイミングを第１膨張行程▲３▼中に行なっているが、この追加燃料の噴射タイミングを、第１膨張行程▲３▼から第２圧縮行程▲４▼にかけて又は第２圧縮行程▲４▼内で行なっても、十分に追加燃料の活性化や空気との混合が図れる場合も考えられ、かかる設定も可能である。
【００３５】
また、上記の実施形態では、主燃料噴射（１回目の噴射）を総和量の１／２弱としているが、第１燃焼過程で行なう希薄成層燃焼は、当量比が大き過ぎると大量の不活性ガスによって燃焼が困難になり、また、当量比が小さすぎると安定した着火ができないので、略０．１〜０．５程度の範囲に設定することが望ましく、このような範囲内であれば適宜設定し得る。
【００３６】
ただし、１回目の噴射燃料量と２回目の噴射燃料量との割合は、１回目の燃焼と２回目の燃焼との差に起因する振動や、２回目の燃焼の高温自着火を実現するための残留ガス量や温度に影響を与える。１回目の噴射燃料量をリッチにし過ぎると、残留ガス濃度が過大（当量比０．５でＥＧＲ率１００％に相当）となるので、この点からも１回目の噴射燃料量を制限することが必要であり、これらを考慮すると、１回目の噴射燃料量を制限し、この分２回目の噴射燃料量を増大して対応することが望ましい。
【００３７】
また、本実施形態では、低負荷域のみに変則４サイクルを適用しているが、これは負荷が大きいと吸気量不足を招くことを考慮したもので、例えば過給装置を装備させ、この過給装置により過給を行なって高負荷域でも十分な吸気量が得られるようにして、高負荷域でも変則４サイクル運転を実行するように構成しても良い。この場合、図６に鎖線で示すように、軸トルクが大きい（エンジン高負荷）場合にも正味燃費率が向上する。
【００３８】
また、変則４サイクル運転のみ行なう（通常４サイクル運転は行なわない）構成も考えられる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、排気及び吸気が、第２膨張行程の後半と第１圧縮行程の前半との間の所定期間において、オーバラップして行なわれるようになるので、ポンピングロスが抑制され、さらに、４ストローク中に２回燃焼が行なわれるので、吸気行程，圧縮行程，膨張行程及び排気行程を順次実行する一般的な４ストローク１サイクル運転に比べて、特に低負荷領域では、効率が高く燃費も良好になる。
【００４０】
また、第２燃焼過程では、第１燃焼過程により発生した高温の既燃ガス中に追加燃料を噴射するので、この追加燃料は高温雰囲気で急速に気化，分解して活性し、極めて燃焼し易くなって、未燃ガスの再反応が促進されて高効率な燃焼を実現することができ、ＮＯXやＨＣの排出を十分に抑制し得るようになる。また、第２膨張行程の後半と第１圧縮行程の前半との間の所定期間でしか、排気及び吸気が行なわれないので、第２燃焼過程において発生した既燃ガスが筒内から完全には排除されず、第１燃焼過程は残留ガスを比較的多く含んだ状態で行なわれることとなって、この点からもＮＯXの発生が抑制される。
【００４１】
したがって、運転サイクルを変更するだけで構造的には従来に対し殆ど変更がないので、製造コストを大幅に増加させることなく低燃費と排ガス浄化とを高次元で両立できるようになるという利点がある。
請求項２記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、追加燃料が、第２圧縮行程で既燃ガスと十分に混合されるので、既燃ガス中のＮＯXと効率良く反応してＮＯXを還元でき、したがって、排ガス浄化を一層効果的に行なうことができるという利点がある。
【００４２】
請求項３記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、火花点火により、第２燃焼過程を適切なタイミングで確実に行なうことができ、また、既燃ガス中のＣＯ2に希釈されてＮＯXの排出レベルを効率よく抑制できるという利点がある。
請求項４記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、圧縮自着火させることにより、第２燃焼過程を多点着火とすることができ、ＮＯX，ＳＯＯＴ及びＨＣの排出レベルを効率よく抑制できるという利点がある。
【００４３】
請求項５記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、排気が吸気よりも早期に開始されるので、吸気弁が開弁されると排気に引かれて吸気が速やかに行なわれ、また、吸気が排気よりも遅れて終了するので、排気弁が開弁されている最中は、排気が吸気（新気）により押し出され、したがって、掃気及び新気導入を効率よく行なうことができるという利点がある。
【００４４】
請求項６記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、過給装置により過給が行なわれるので、高負荷域でも吸気が効率よく安定して行なわれ、運転可能な負荷領域を拡大できるという利点がある。
請求項７記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、可変動弁機構により運転モードの切り換えが行なわれ、高負荷運転時には、吸気行程，圧縮行程，膨張行程及び排気行程が順次繰り返される通常の４サイクル運転モードに切り換えられるので、安定して出力が得られるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関の動作を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関の動作を示すＰＶ線図である。
【図５】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関の動作を（ａ）〜（ｆ）の順で示す模式的断面図である。
【図６】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関の効果を示す図である。
【符号の説明】
１ 筒内噴射型内燃機関（エンジン）
４ 点火プラグ
１０ 吸気弁
１２ 排気弁
４１ 可変動弁機構
６０ ＥＣＵ

Claims (4)

  1. 頂面に半球状に窪んだキャビティが形成されたピストンと、上記キャビティと協働して燃焼室内で吸気による逆タンブル流を形成させる吸気ポートとを有し、
    第１圧縮行程，第１膨張行程，第２圧縮行程及び第２膨張行程が順次繰り返されるとともに、
    該第２膨張行程の後半と該第１圧縮行程の前半との間の所定期間において排気及び吸気が行なわれ、
    該第１圧縮行程中に噴射された燃料を、該第１圧縮行程から該第１膨張行程にかけて燃焼させる第１燃焼過程と、
    該第１膨張行程中に、該第１燃焼過程において発生した既燃ガス中に追加燃料を噴射し、該追加燃料を該第２圧縮行程から該第２膨張行程にかけて圧縮自着火燃焼させる第２燃焼過程とをそなえて構成されている
    ことを特徴とする、筒内噴射型内燃機関。
  2. 該排気が該吸気よりも早期に開始され、且つ、該吸気が該排気よりも遅れて終了する
    ことを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関。
  3. 過給装置が装備されている
    ことを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関。
  4. 上記の第１圧縮行程，第１膨張行程，第２圧縮行程及び第２膨張行程が順次繰り返される運転モードと、吸気行程，圧縮行程，膨張行程及び排気行程が順次繰り返される通常の４サイクル運転モードとを切り換える可変動弁機構をそなえ、
    高負荷運転時には、該可変動弁機構により該通常の４サイクル運転モードに切り換えられる
    ことを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型内燃機関。
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