JP5363969B2 - 筒内噴射エンジン - Google Patents

Description

本発明は、高圧インジェクタを用いて気筒内に直接的に燃料を噴射する火花点火式の筒内噴射エンジンに関する。

一般に、筒内噴射エンジンは、燃料の噴射タイミング及び噴射量等を最適に制御することが可能であるため、エンジンの運転状態に応じて、均一燃焼（均一混合燃焼）と成層燃焼とを選択的に切り換えることが容易である。そして、例えば、エンジン始動直後のファーストアイドル時に成層燃焼を行うことにより、着火性を損なうことなく点火リタード制御を実現し、燃焼による熱エネルギーの多くを排気側に供給して触媒の早期活性化を実現することが可能となる。

この種の筒内噴射エンジンにおいて、例えば、特許文献１には、インジェクタからの噴射燃料を点火栓に導くキャビティをピストンの頂部に設けるとともに、吸気弁による開放を一部制限するマスク壁を吸気ポートに設け、吸気弁のリフト量を可変制御することより、均一燃焼と成層燃焼とを選択的に切り換える技術が開示されている。すなわち、特許文献１の技術では、エンジンの回転数と負荷が何れも比較的低い運転領域にあるとき、吸気弁の最大リフト量として高リフト量を設定することにより、吸気流速を遅め、ピストン頂部のキャビティを有効に機能させて成層燃焼を実現する。また、エンジンの回転数と負荷が何れも比較的高い運転領域にあるとき、吸気弁の最大リフト量としてマスク壁を越えない所定のリフト量を設定することにより、吸気流速を速め、気筒内に強いタンブル流を発生させて均一燃焼（均質燃焼）を実現する。また、エンジンの回転数と負荷がさらに高い運転領域にあるとき、吸気弁の最大リフト量を高リフト量（或いは、吸気弁がマスク壁を僅かに超える中リフト量）に設定することにより、多量の吸気を気筒内に導入させて均一混合燃料を実現する。

特開２００２−１５５７４８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、混合気を成層化するためのキャビティをピストン頂部に形成した場合、当該キャビティの存在がタンブル流の保存性の悪化等を引き起こし、結果として均一燃焼時の燃費等を悪化させる虞があった。

これに対し、高タンブルポートやタンブル生成バルブ（ＴＧＶ）等のデバイスを設けることでタンブル流の保存性の悪化等を補うことも考えられるが、これらのデバイスは流路抵抗となり得るため、エンジンの高出力化に対して不利なものとなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、均一燃焼を行う際の吸気によるタンブル流の保存性を損なうことなく、成層燃焼を行う際の混合気の良好な成層化を実現することができる筒内噴射エンジンを提供することを目的とする。

本発明の一態様による筒内噴射エンジンは、吸気弁により開閉される開口部を有しタンブル流を生成する吸気ポートと排気弁により開閉される開口部を有する排気ポートとの間で気筒内に点火部が臨まされた点火プラグと、前記吸気ポートよりも反排気ポート側で気筒内に噴口が臨まされた燃料噴射弁と、少なくとも前記吸気弁の燃焼サイクル毎の最大リフト量を可変に切換可能な可変動弁機構と、前記吸気ポートの反排気ポート側の前記開口部の一部領域において前記吸気弁のリフト方向に立設され、当該吸気弁が設定リフト量以下の低リフト状態にあるとき前記吸気ポートの反排気ポート側の前記開口部の開放を一部禁止するマスク部と、エンジンの運転領域が始動直後のファーストアイドル領域にあるとき、前記可変動弁機構による前記吸気弁の最大リフト量を当該吸気弁が前記マスク部を超えるリフト量であって、前記吸気弁のリフト前半行程において前記排気ポート側の前記開口部から導入される吸気により正タンブル流を生成し、前記吸気弁のリフト後半行程において前記正タンブル流に加え、前記反排気ポート側の前記開口部から導入される吸気により逆タンブル流を生成し、該逆タンブル流の強さを、前記正タンブル流の強さに比して制限する中リフト量に設定するとともに、前記燃料噴射弁による燃料噴射タイミングを圧縮行程に設定する制御手段とを備えたものである。

本発明の筒内噴射エンジンによれば、均一燃焼を行う際の吸気によるタンブル流の保存性を損なうことなく、成層燃焼を行う際の混合気の良好な成層化を実現することができる。

エンジンの要部を示す概略構成図 シリンダヘッドの吸気ポート周辺を示す要部断面図 シリンダヘッドの底面図 エンジンの制御パラメータ設定ルーチンを示すフローチャート 運転領域毎の各制御状態を示す説明図 エンジン回転数及びエンジン負荷と運転領域との関係を示す図表 （ａ）は吸気弁の最大リフト量が低リフト量であるときのマスクとの関係を示す説明図であって（ｂ）は吸気弁の最大リフト量が低リフト量であるときのタンブル流の発生状態を示す説明図 （ａ）は吸気弁の最大リフト量が中リフト量であるときのマスクとの関係を示す説明図であって（ｂ）は吸気弁の最大リフト量が中リフト量であるときのタンブル流の発生状態を示す説明図 （ａ）は吸気弁の最大リフト量が高リフト量であるときのマスクとの関係を示す説明図であって（ｂ）は吸気弁の最大リフト量が高リフト量であるときのタンブル流の発生状態を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はエンジンの要部を示す概略構成図、図２はシリンダヘッドの吸気ポート周辺を示す要部断面図、図３はシリンダヘッドの底面図、図４はエンジンの制御パラメータ設定ルーチンを示すフローチャート、図５は運転領域毎の各制御状態を示す説明図、図６はエンジン回転数及びエンジン負荷と運転領域との関係を示す図表、図７（ａ）は吸気弁の最大リフト量が低リフト量であるときのマスクとの関係を示す説明図であって（ｂ）は吸気弁の最大リフト量が低リフト量であるときのタンブル流の発生状態を示す説明図、図８（ａ）は吸気弁の最大リフト量が中リフト量であるときのマスクとの関係を示す説明図であって（ｂ）は吸気弁の最大リフト量が中リフト量であるときのタンブル流の発生状態を示す説明図、図９（ａ）は吸気弁の最大リフト量が高リフト量であるときのマスクとの関係を示す説明図であって（ｂ）は吸気弁の最大リフト量が高リフト量であるときのタンブル流の発生状態を示す説明図である。

図１に示すエンジン１は、火花点火式の筒内噴射エンジンを示し、本実施形態においては、自然吸気型の水平対向４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１０に開口する各気筒１１にはピストン１５が摺動自在に嵌挿され、このピストン１５とシリンダヘッド２０との間には燃焼室１２が画成されている。

ここで、例えば、図１，３に示すように、各気筒１１に対応する領域において、シリンダヘッド２０の底面には、気筒略中央部から下方に延在する一対の傾斜面２１，２２が形成され、これらの傾斜面２１，２２によって各燃焼室１２は所謂ペントルーフ型に形成されている。また、各傾斜面２１，２２の下端部には平坦面２１ａ，２２ａが連設され、これら平坦面２１ａ，２２ａに対応する燃焼室１２内の各領域がスキッシュエリア１２ａとして設定されている。

また、一対の傾斜面２１，２２のうち、一方の傾斜面２１には２つの吸気ポート２３が開口され、他方の傾斜面２２には２つの排気ポート２４が開口されている。さらに、各吸気ポート２３及び各排気ポート２４には、これらを開閉する吸気弁２５及び排気弁２６がそれぞれ配設されている。

また、シリンダヘッド２０には点火プラグ３０が保持され、この点火プラグ３０の先端部に形成された点火部３０ａが、吸気ポート２３と排気ポート２４との間（本実施形態においては、傾斜面２１，２２の頂部が接合する気筒１１の略中央部）において、気筒１１内に臨まされている。

さらに、シリンダヘッド２０にはインジェクタ（燃料噴射弁）３１が保持され、このインジェクタ３１の噴口３１ａが、吸気ポート２３よりも反排気ポート２４側（本実施形態においては、２つの吸気ポート２３の間）において、ピストン１５の頂面に対して所定の俯角を有した状態で気筒１１内に臨まされている。

ここで、例えば、図１に示すように、ピストン１５の頂面は、スキッシュエリア１２ａよりも内側の領域が、略平面状の平滑面で形成されている。より具体的には、ピストン１５の頂面は、スキッシュエリア１２ａよりも内側の領域が中央部に向けて緩やかに凹曲する平滑面で形成されている。

また、図２，３に示すように、吸気ポート２３の開口端部における反排気ポート２４側の一部領域には、マスク部２３ａが設けられている。このマスク部２３ａは、吸気ポート２３から気筒１１内に導入される吸気の流路抵抗として機能するものであり、吸気弁２５のリフト方向に沿って立設され、吸気弁２５が設定リフト量以下の低リフト状態にあるとき、吸気ポート２３の解放を一部禁止する。本実施形態において、より具体的には、マスク部２３ａは、吸気ポート２３の反排気ポート２４側の略円弧状をなす一部領域に立設され、例えば、吸気弁２５がリフト量Ｌ＝２〜３ｍｍ以下の低リフト状態にあるとき、当該吸気弁２５の一部が摺接することにより、吸気ポート２３の一部領域での開放を禁止する。

また、シリンダヘッド２０には、吸気弁２５及び排気弁２６の燃焼サイクル毎の開弁状態を可変に切換可能な可変動弁機構として、例えば、電動式或いは油圧式のアクチュエータ３５，３６が設けられている。これらのアクチュエータ３５，３６は、吸，排気弁２５，２６を、任意のタイミング及びリフト量で駆動することが可能となっており、後述する制御手段としてのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５０によって駆動制御される。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を有する周知のマイクロコンピュータを中心として構成され、入力側に、吸入空気量センサ５１、クランク軸の回転からエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ５２等を含む各種センサ／スイッチ類が接続されている。

そして、ＥＣＵ５０は、各種入力信号等に基づいてエンジン１の運転領域を判定し、その判定結果に基づいて、均一燃焼或いは成層燃焼を好適に実現するための各種制御パラメータを可変設定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、判定したエンジン１の運転領域に応じて、例えば、吸気弁２５の開弁タイミング及び開弁時の最大リフト量Ｌｍａｘ、排気弁２６の開弁タイミング、及び、燃料噴射タイミング等を可変に設定する。

ここで、例えば、図６に示すように、ＥＣＵ５０には、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて運転領域を判定するためのマップが予め設定されて格納されており、ＥＣＵ５０は、エンジン運転状態として、例えば、燃費重視の低速低負荷領域Ａ、低速高負荷領域Ｂ、或いは、出力重視の高速高負荷領域Ｃの何れかを選択的に判定する。但し、エンジン１が始動してからの経過時間が設定時間内（例えば、十数秒以内）であるとき、ＥＣＵ５０は、ファーストアイドル領域Ｉを判定する。

また、本実施形態において、ＥＣＵ５０は、吸気弁２５の開弁時の最大リフト量Ｌｍａｘとして、例えば、低リフト量、中リフト量、或いは、高リフト量の３段階のリフト量を選択的に設定する。この場合において、低リフト量とは、吸気弁２５がマスク部２３ａを超えない範囲内のリフト量であり、本実施形態においては、例えば、２〜３ｍｍの範囲内の値に設定されている。また、中リフト量とは、吸気弁２５がマスク部２３ａを超えるリフト量であって且つマスク部２３ａに対応する一部領域での吸気の流量がマスク部２３ａの影響により他の領域に比して制限されるリフト量であり、本実施形態においては、例えば、５〜６ｍｍの範囲内の値に設定されている。また、高リフト量とは、中リフト量よりも高いリフト量であって且つ吸気に対するマスク部２３ａの影響を略無視することが可能なリフト量であり、本実施形態においては、例えば、１０〜１１ｍｍの範囲内の値に設定されている。

次に、ＥＣＵ５０で実行されるエンジン１に対する制御パラメータの設定について、図４に示す制御パラメータ設定ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは設定時間毎に繰り返し実行されるもので、ルーチンがスタートすると、ＥＣＵ５０は、先ず、ステップＳ１０１において、エンジン１の運転領域を判定する。すなわち、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、エンジン１が始動してからの経過時間が設定時間内（例えば、十数秒以内）であるか否かを調べ、設定時間内であると判定した場合には、エンジン１の運転領域としてファーストアイドル領域Ｉを判定する。一方、エンジン１が始動してから設定時間以上が経過している場合、ＥＣＵ５０は、例えば、吸入空気量センサ５１で検出された吸入空気量に基づいて推定したエンジン１の負荷と、エンジン回転数センサ５２で検出されたエンジン回転数とに基づき、予め設定されたマップ（図６参照）を参照してエンジン１の運転領域（低速低負荷領域Ａ、低速高負荷領域Ｂ、或いは、高速高負荷領域Ｃの何れか）を判定する。

ステップＳ１０１からステップＳ１０２に進むと、ＥＣＵ５は、現在のエンジン１の運転領域がファーストアイドル領域Ｉであるか否かを調べる。その結果、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転領域がファーストアイドル領域Ｉにある場合にはステップＳ１０３に進み、ファーストアイドル領域Ｉ以外の領域（すなわち、低速低負荷領域Ａ、低速高負荷領域Ｂ、或いは、高速高負荷領域Ｃ）にある場合にはステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進むと、ＥＣＵ５０は、吸気弁２５の開弁時の最大リフト量Ｌｍａｘを中リフト量（例えば、５〜６ｍｍ）に設定すると共に、吸気弁２５の開弁タイミングを中間進角に設定し、続くステップＳ１０４において、排気弁２６の開弁タイミングを中間進角に設定し、さらに、ステップＳ１０５において、インジェクタ３１の燃料噴射タイミングを圧縮行程に設定した後（図５（ａ）参照）、ルーチンを抜ける。

これらの設定により、エンジン１のファーストアイドル領域Ｉでは、好適な成層燃焼が実現される。

すなわち、吸気弁２５の最大リフト量Ｌｍａｘが中リフト量に設定されている場合、吸気弁２５のリフト前半において、吸気ポート２３が開放される領域は、マスク部２３ａが形成されていない排気ポート２４側の領域のみとなり、当該領域から燃焼室１２内に導入された吸気は、ペントルーフ型に形成された燃焼室１２の頂面に沿って排気弁２６側に流通し、タンブル流（以下、この方向のタンブル流を正タンブル流ともいう）を形成する。

そして、吸気弁２５のリフト後半において、マスク部２３ａに対応する吸気ポート２３の一部領域が開放されると、燃焼室１２内には、上述の正タンブル流に加え、一部領域から導入された吸気により、正タンブル流とは逆回りのタンブル流（以下、この方向のタンブル流を逆タンブル流ともいう）が形成される。

ここで、マスク部２３ａの影響により、吸気ポート２３の一部領域が開放されるタイミングは、排気ポート２４側の領域よりも遅れるため、逆タンブル流は正タンブル流よりも遅いタイミングで発生する。しかも、マスク部２３ａの作用により、吸気ポート２３の一部領域から導入された吸気の流量は排気ポート２４側から導入された吸気の流量に比して少量に制限されているため、逆タンブル流は正タンブル流に比べて弱いタンブル流となる。

これらにより、排気ポート２４側を大きく旋回した正タンブル流は、ピストン１５頂面上の略中央において逆タンブル流と合流する。そして、逆タンブル流が弱いタンブル流であるため、正タンブル流は、逆タンブル流との合流によっても破壊されることなく、点火プラグ３０側に導かれる（図８（ａ），（ｂ）参照）。

このような正タンブル流に対し、圧縮行程においてインジェクタ３１の噴口３１ａから気筒１１内に燃料が噴射されることにより、当該燃料は、点火部３０ａの近傍に導かれ、好適に成層化される。

そして、燃料が点火部３０ａの近傍で成層化されるため、始動直後のファーストアイドル領域Ｉにおいても着火性を損なうことなく点火リタード制御等を行うことができ、燃焼による熱エネルギーの多くを排気側に供給して触媒の早期活性化等を実現することが可能となる。

ステップＳ１０２からステップＳ１０６に進むと、ＥＣＵ５０は、現在のエンジン１の運転状態が低速高負荷領域Ｂにあるか否かを調べる、その結果、ＥＣＵ５は、エンジン１の運転領域が低速高負荷領域Ｂにある場合にはステップＳ１０７に進み、低速高負荷領域Ｂ以外の領域（すなわち、低速低負荷領域Ａ、或いは、高速高負荷領域Ｃ）にある場合にはステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、ＥＣＵ５０は、吸気弁２５の開弁時の最大リフト量Ｌｍａｘを中リフト量（例えば、５〜６ｍｍ）に設定すると共に、吸気弁２５の開弁タイミングを中間進角に設定し、続くステップＳ１０８において、排気弁２６の開弁タイミングを中間進角に設定し、さらに、ステップＳ１０９において、インジェクタ３１の燃料噴射タイミングを吸気行程に設定した後（図５（ｂ）参照）、ルーチンを抜ける。

これらの設定により、エンジン１の低速高負荷領域Ｂでは、好適な均一燃焼が実現される。

すなわち、吸気弁２５の最大リフト量Ｌｍａｘが中リフト量に設定されている場合、吸気弁２５のリフト前半において、吸気ポート２３が開放される領域は、マスク部２３ａが形成されていない排気ポート２４側の領域のみとなり、当該領域から燃焼室１２内に導入された吸気は、ペントルーフ型に形成された燃焼室１２の頂面に沿って排気弁２６側に流通し、正タンブル流を形成する。

そして、吸気弁２５のリフト後半において、マスク部２３ａに対応する吸気ポート２３の一部領域が開放されると、燃焼室１２内には、上述の正タンブル流に加え、一部領域から導入された吸気により、逆タンブル流が形成される。

ここで、マスク部２３ａの影響により、吸気ポート２３の一部領域が開放されるタイミングは、排気ポート２４側の領域よりも遅れるため、逆タンブル流は正タンブル流よりも遅いタイミングで発生する。しかも、マスク部２３ａの作用により、吸気ポート２３の一部領域から導入された吸気の流量は排気ポート２４側から導入された吸気の流量に比して少量に制限されているため、逆タンブル流は正タンブル流に比べて弱いタンブル流となる。

これらにより、排気ポート２４側を大きく旋回した正タンブル流は、ピストン１５頂面上の略中央において逆タンブル流と合流する。そして、逆タンブル流が弱いタンブル流であるため、正タンブル流は、逆タンブル流との合流によっても破壊されることなく、点火プラグ３０側に導かれる（図８（ａ），（ｂ）参照）。

このような正タンブル流に対し、吸気行程においてインジェクタ３１の噴口３１ａから気筒１１内に燃料が噴射されることにより、当該燃料は、主として正タンブル流とともに燃焼室１２内を循環する。この場合において、ピストン１５の頂面が平滑面で形成されていることから、正タンブル流は高い保存性で維持される。そして、ピストン１５が上死点の近傍に達した際に、スキッシュエリア１２ａの作用によって正タンブル流が破壊されることにより、燃焼室１２内に強い吸気の乱れが発生し、均一性の高い混合気が形成される。

ステップＳ１０６からステップＳ１１０に進むと、ＥＣＵ５０は、現在のエンジン１の運転状態が低速低負荷領域Ａにあるか否かを調べる。その結果、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転領域が低速低負荷領域Ａにある場合にはステップＳ１１１に進み、低速低負荷領域Ａ以外の領域（すなわち、高速高負荷領域Ｃ）にある場合にはステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１０からステップＳ１１１に進むと、ＥＣＵ５０は、吸気弁２５の開弁時の最大リフト量Ｌｍａｘを低リフト量（例えば、２〜３ｍｍ）に設定すると共に、吸気弁２５の開弁タイミングを最進角に設定し、続くステップＳ１１２において、排気弁２６の開弁タイミングを最遅角に設定し、さらに、ステップＳ１１３において、インジェクタ３１の燃料噴射タイミングを吸気行程に設定した後（図５（ｃ）参照）、ルーチンを抜ける。

これらの設定により、エンジン１の低速低負荷領域Ａでは、好適な均一燃焼が実現される。

すなわち、吸気弁２５の最大リフト量Ｌｍａｘが低リフト量に設定されている場合、吸気ポート２３が開放される領域は、常時、マスク部２３ａが形成されていない排気ポート２４側の領域のみとなり、その開放面積も小さいことから、当該領域から燃焼室１２内に導入された吸気は、ペントルーフ型に形成された燃焼室１２の頂面に沿って排気弁２６側に早い流速で流通する。これにより、吸気ポート２３から導入さえた吸気は、エンジン１が低回転状態であっても、燃焼室１２内全体を循環する強い正タンブル流を形成する（図７（ａ），（ｂ）参照）。

このような正タンブル流に対し、吸気行程においてインジェクタ３１の噴口３１ａから気筒１１内に燃料が噴射されることにより、当該燃料は、主として正タンブル流とともに燃焼室１２内の全体を循環する。この場合において、ピストン１５の頂面が平滑面で形成されていることから、正タンブル流は高い保存性で維持される。そして、ピストン１５が上死点の近傍に達した際に、スキッシュエリア１２ａの作用によって正タンブル流が破壊されることにより、燃焼室１２内に強い吸気の乱れが発生し、均一性の高い混合気が形成される。これにより、低速低負荷領域Ａにおいては、高いＥＧＲ（リーン）限界を実現することができる。

この場合において、低速高負荷領域Ｂでは、エンジン回転数が低く、しかも、最大リフト量Ｌｍａｘが低リフト量に設定されていること等に起因して、吸気に対する十分な動的効果を期待することが困難となるが、特に、排気弁２６の開弁タイミング（すなわち、閉弁タイミング）を最遅角化するとともに、吸気弁２５の閉弁タイミングを最進角化し、吸気弁２５を圧縮工程前の下死点近傍で閉弁することにより、必要十分な吸気量を確保することができる。

ステップＳ１１０からステップＳ１１４に進むと、ＥＣＵ５０は、吸気弁２５の開弁時の最大リフト量Ｌｍａｘを高リフト量（例えば、１０〜１１ｍｍ）に設定すると共に、吸気弁２５の開弁タイミングを最遅角に設定し、続くステップＳ１１５において、排気弁２６の開弁タイミングを最進角に設定し、さらに、ステップＳ１１６において、インジェクタ３１の燃料噴射タイミングを吸気行程に設定した後（図５（ｄ）参照）、ルーチンを抜ける。

これらの設定により、エンジン１の高速高負荷領域Ｃでは、好適な均一燃焼が実現される。

すなわち、吸気弁２５の最大リフト量Ｌｍａｘが高リフト量に設定されている場合、マスク部２３ａは、吸気に対し、吸気弁２５のリフト前半において一時的に影響を及ぼすものの、その後においては、僅かな流路抵抗となるのみであり、実質的にほとんど影響を及ぼすことはない。このような高速高負荷領域Ｃにおいては、燃焼室１２内に吸気による弱い正タンブル流が形成される程度であるが（図９（ａ），（ｂ）参照）、エンジン１の高回転時には、もともと吸気のガス流動が強い。

そして、このような吸気に対し、吸気行程においてインジェクタ３１の噴口３１ａから気筒１１内に燃料が噴射されることにより、当該燃料は吸気に対して好適に混合され、均一性の高い混合気が形成される。

加えて、エンジン１の高速高負荷領域Ｃにおいては、排気弁２６の開弁タイミングを最進角化して早期に排気を終了するとともに、吸気弁２５の開弁タイミング最遅角化させて、ピストン１５の下死点到達後も慣性を利用した吸気を継続することにより、高出力時に必要な十分な吸気量を確保することができる。

このような実施形態によれば、ピストン１５の頂面にキャビティ等を形成することなく好適な成層燃焼を実現することができるので、均一燃焼を行う際に発生させる吸気によるタンブル流の保存性を高いレベルで実現することができ、当該タンブル流を最大限利用して均一性の高い混合気を形成することができる。従って、成層燃焼と均一燃焼とを高いレベルで両立することができる。しかも、高い吸気抵抗となり得るタンブルジェネレータバルブ等が不要であるため、吸気の充填効率等を向上することができ、エンジン１の高出力化を高いレベルで実現することができる。

なお、上述の実施形態においては、吸気弁２５及び排気弁２６の各開弁状態を可変に制御可能な可変動弁機構を用いた一例について説明したが、可変動弁機構としては、少なくとも吸気弁２５の燃焼サイクル毎の最大リフト量を可変に切換可能なものであれば良く、その構成も、電磁式或いは油圧式のアクチュエータに限定されるものではなく、例えば、カム式のものであっても良い。

１ … エンジン
１０ … シリンダブロック
１１ … 気筒
１２ … 燃焼室
１２ａ … スキッシュエリア
１５ … ピストン
２０ … シリンダヘッド
２１ … 傾斜面
２１ａ … 平坦面
２２ … 傾斜面
２２ａ … 平坦面
２３ … 吸気ポート
２３ａ … マスク部
２４ … 排気ポート
２５ … 吸気弁
２６ … 排気弁
３０ … 点火プラグ
３０ａ … 点火部
３１ … インジェクタ（燃料噴射弁）
３１ａ … 噴口
３５，３６ … アクチュエータ（可変動弁機構）
５０ … エンジン制御ユニット（制御手段）
５１ … 吸入空気量センサ
５２ … エンジン回転数センサ

Claims (6)

1. 吸気弁により開閉される開口部を有しタンブル流を生成する吸気ポートと排気弁により開閉される開口部を有する排気ポートとの間で気筒内に点火部が臨まされた点火プラグと、
   前記吸気ポートよりも反排気ポート側で気筒内に噴口が臨まされた燃料噴射弁と、
   少なくとも前記吸気弁の燃焼サイクル毎の最大リフト量を可変に切換可能な可変動弁機構と、
   前記吸気ポートの反排気ポート側の前記開口部の一部領域において前記吸気弁のリフト方向に立設され、当該吸気弁が設定リフト量以下の低リフト状態にあるとき前記吸気ポートの反排気ポート側の前記開口部の開放を一部禁止するマスク部と、
   エンジンの運転領域が始動直後のファーストアイドル領域にあるとき、前記可変動弁機構による前記吸気弁の最大リフト量を当該吸気弁が前記マスク部を超えるリフト量であって、前記吸気弁のリフト前半行程において前記排気ポート側の前記開口部から導入される吸気により正タンブル流を生成し、前記吸気弁のリフト後半行程において前記正タンブル流に加え、前記反排気ポート側の前記開口部から導入される吸気により逆タンブル流を生成し、該逆タンブル流の強さを、前記正タンブル流の強さに比して制限する中リフト量に設定するとともに、前記燃料噴射弁による燃料噴射タイミングを圧縮行程に設定する制御手段とを備えたことを特徴とする筒内噴射エンジン。
2. 前記制御手段は、エンジンの運転領域が予め設定された低速高負荷領域にあるとき、前記可変動弁機構による前記吸気弁の最大リフト量を前記中リフト量に設定するとともに、前記燃料噴射弁による燃料噴射タイミングを吸気行程に設定することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射エンジン。
3. 前記制御手段は、エンジンの運転領域が予め設定された低速低負荷領域にあるとき、前記可変動弁機構による前記吸気弁の最大リフト量を当該吸気弁が前記マスク部を超えない低リフト量に設定するとともに、前記燃料噴射弁による燃料噴射タイミングを吸気行程に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の筒内噴射エンジン。
4. 前記制御手段は、エンジンの運転領域が予め設定された低速低負荷領域にあるとき、前記可変動弁機構による前記吸気弁の作動タイミングを進角化するとともに、前記可変動弁機構による前記排気弁の作動タイミングを遅角化することを特徴とする請求項３記載の筒内噴射エンジン。
5. 前記制御手段は、エンジンの運転領域が予め設定された高速高負荷領域にあるとき、前記可変動弁機構による前記吸気弁の最大リフト量を前記中リフト量よりも高い高リフト量に設定するとともに、前記燃料噴射面による燃料噴射タイミングを吸気行程に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の筒内噴射エンジン。
6. 前記制御手段は、エンジンの運転領域が予め設定された高速高負荷領域にあるとき、前記可変動弁機構による前記吸気弁の作動タイミングを遅角化するとともに、前記可変動弁機構による前記排気弁の作動タイミングを進角化することを特徴とする請求項５記載の筒内噴射エンジン。

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