内燃发动机 技术领域 本发明涉及一种内燃发动机， 所述内燃发动机具有用于将燃料直接喷射至燃烧空 间中的燃料喷射阀。
背景技术 在近年来的火花点火式内燃发动机中， 用于将燃料直接喷射至燃烧空间中以与有 助于燃烧的空气一起形成空气 - 燃料混合气的所谓直喷式内燃发动机已经投入实际使用。 直喷式内燃发动机还能够通过所谓的均匀燃烧来操作， 在所述均匀燃烧情况下， 通过在进 气行程期间将燃料喷射至燃烧空间中来使燃料和空气在燃烧空间内均匀混合而使燃料燃 烧。 在均匀燃烧操作中， 重要的是均匀地散布燃料和空气， 从而尽可能均匀地混合燃料和空 气以获得良好燃烧。
日本专利申请公开 No.10-159619(JP-A-10-159619)( 第
至
段 ) 公 开了一种通过在进气行程的第一半程和第二半程将燃料喷射至燃烧空间中来获得均匀的 空气 - 燃料混合气的技术。另外， 具有用于将燃料直接喷射至燃烧空间中的直接喷射阀以
及用于将燃料喷射至进气孔中的进气口喷射阀的内燃发动机已投入实际使用， 其中， 进气 口喷射阀用于在均匀燃烧时均匀地混合燃料和空气。
但是， 具有直接喷射阀和进气口喷射阀的这种内燃发动机结构复杂， 导致生产成 本的增加。此外， JP-A-10-159619 中所公开的技术未考虑正在流入燃烧空间中的空气流。 发明内容 本发明通过仅使用将燃料直接喷射至燃烧空间中的燃料喷射装置在将燃料直接 喷射至燃烧空间的内燃发动机中在空间上均匀地改善了燃料和空气的混合。
本发明的第一方面涉及一种内燃发动机。 在所述内燃发动机中， 从开 口于设置在 气缸的一个端部处的气缸盖上的进气口引导至开口于所述气缸盖上的排气口的翻转流形 成在气缸盖侧， 活塞在所述气缸中往复运动。所述内燃发动机包括 ： 燃烧空间， 所述燃烧空 间由所述气缸、 所述气缸盖、 以及在所述气缸内往复运动的所述活塞包围 ； 以及燃料喷射装 置， 所述燃料喷射装置在比介于进气上止点与进气下止点之间的中点更靠近所述进气上止 点的点处执行用于朝着所述气缸的位于所述活塞的顶面与所述气缸盖之间的内表面喷射 燃料的前期燃料喷射， 并在比所述前期燃料喷射的点更靠近所述进气下止点的点处执行用 于将燃料喷射至所述燃烧空间中的后期燃料喷射。
段 ) 公 开了一种通过在进气行程的第一半程和第二半程将燃料喷射至燃烧空间中来获得均匀的 空气 - 燃料混合气的技术。另外， 具有用于将燃料直接喷射至燃烧空间中的直接喷射阀以
及用于将燃料喷射至进气孔中的进气口喷射阀的内燃发动机已投入实际使用， 其中， 进气 口喷射阀用于在均匀燃烧时均匀地混合燃料和空气。
但是， 具有直接喷射阀和进气口喷射阀的这种内燃发动机结构复杂， 导致生产成 本的增加。此外， JP-A-10-159619 中所公开的技术未考虑正在流入燃烧空间中的空气流。 发明内容 本发明通过仅使用将燃料直接喷射至燃烧空间中的燃料喷射装置在将燃料直接 喷射至燃烧空间的内燃发动机中在空间上均匀地改善了燃料和空气的混合。
本发明的第一方面涉及一种内燃发动机。 在所述内燃发动机中， 从开 口于设置在 气缸的一个端部处的气缸盖上的进气口引导至开口于所述气缸盖上的排气口的翻转流形 成在气缸盖侧， 活塞在所述气缸中往复运动。所述内燃发动机包括 ： 燃烧空间， 所述燃烧空 间由所述气缸、 所述气缸盖、 以及在所述气缸内往复运动的所述活塞包围 ； 以及燃料喷射装 置， 所述燃料喷射装置在比介于进气上止点与进气下止点之间的中点更靠近所述进气上止 点的点处执行用于朝着所述气缸的位于所述活塞的顶面与所述气缸盖之间的内表面喷射 燃料的前期燃料喷射， 并在比所述前期燃料喷射的点更靠近所述进气下止点的点处执行用 于将燃料喷射至所述燃烧空间中的后期燃料喷射。
在所述前期燃料喷射期间， 所述燃料喷射装置可朝着所述活塞的顶面与所述气缸 的内表面相交的部分喷射燃料。
所述燃料喷射装置可在通过所述前期燃料喷射而形成于所述燃烧空间中的空 气 - 燃料混合气被通过从所述进气口引入至所述燃烧空间中的流体产生的翻转流移动至 进气口侧之后执行所述后期燃料喷射。
至
段 ) 公 开了一种通过在进气行程的第一半程和第二半程将燃料喷射至燃烧空间中来获得均匀的 空气 - 燃料混合气的技术。另外， 具有用于将燃料直接喷射至燃烧空间中的直接喷射阀以
及用于将燃料喷射至进气孔中的进气口喷射阀的内燃发动机已投入实际使用， 其中， 进气 口喷射阀用于在均匀燃烧时均匀地混合燃料和空气。
但是， 具有直接喷射阀和进气口喷射阀的这种内燃发动机结构复杂， 导致生产成 本的增加。此外， JP-A-10-159619 中所公开的技术未考虑正在流入燃烧空间中的空气流。 发明内容 本发明通过仅使用将燃料直接喷射至燃烧空间中的燃料喷射装置在将燃料直接 喷射至燃烧空间的内燃发动机中在空间上均匀地改善了燃料和空气的混合。
本发明的第一方面涉及一种内燃发动机。 在所述内燃发动机中， 从开 口于设置在 气缸的一个端部处的气缸盖上的进气口引导至开口于所述气缸盖上的排气口的翻转流形 成在气缸盖侧， 活塞在所述气缸中往复运动。所述内燃发动机包括 ： 燃烧空间， 所述燃烧空 间由所述气缸、 所述气缸盖、 以及在所述气缸内往复运动的所述活塞包围 ； 以及燃料喷射装 置， 所述燃料喷射装置在比介于进气上止点与进气下止点之间的中点更靠近所述进气上止 点的点处执行用于朝着所述气缸的位于所述活塞的顶面与所述气缸盖之间的内表面喷射 燃料的前期燃料喷射， 并在比所述前期燃料喷射的点更靠近所述进气下止点的点处执行用 于将燃料喷射至所述燃烧空间中的后期燃料喷射。
在所述前期燃料喷射期间， 所述燃料喷射装置可朝着所述活塞的顶面与所述气缸 的内表面相交的部分喷射燃料。
所述燃料喷射装置可在通过所述前期燃料喷射而形成于所述燃烧空间中的空 气 - 燃料混合气被通过从所述进气口引入至所述燃烧空间中的流体产生的翻转流移动至 进气口侧之后执行所述后期燃料喷射。
所述燃料喷射装置可在所述前期燃料喷射期间喷射燃料， 以允许由所述燃料喷射
装置喷射的燃料喷雾跟随从所述进气口流入所述燃烧空间中的流体的翻转流。
所述燃料喷射装置可喷射燃料使得由所述燃料喷射装置喷射的所述燃料喷雾在 到达所述活塞的顶面之前首先到达所述气缸的内表面。
当由所述燃料喷射装置喷射的所述燃料喷雾的轴线和所述活塞的顶面与所述气 缸的内表面相交的部分重叠时， 所述燃料喷射装置可喷射燃料。
当所述内燃发动机的发动机转速为预定的发动机转速或更低并且所述内燃发动 机的负荷率至少为预定的负荷率时， 所述燃料喷射装置可通过所述前期燃料喷射和所述后 期燃料喷射将燃料喷射至所述燃烧空间中。
当所述预定的发动机转速等于或低于所述内燃发动机的扭矩波动处于允许范围 内时的发动机转速时， 所述燃料喷射装置可通过所述前期燃料喷射和所述后期燃料喷射将 燃料喷射至所述燃烧空间中。
当喷射至所述内燃发动机中的燃料量至少为通过所述燃料喷射装置喷射的最小 燃料量时， 所述燃料喷射装置通过所述前期燃料喷射和所述后期燃料喷射将燃料喷射至所 述燃烧空间中。
所述燃料喷射装置在至少所述前期燃料喷射或所述后期燃料喷射期间可多次喷 射燃料。
所述燃料喷射装置在所述前期燃料喷射中喷射的燃料量可大于在所述后期燃料 喷射中喷射的燃料量。
所述燃料喷射装置可设置在进气口侧。
所述燃料喷射装置可设置在所述气缸盖的中央部分。
本发明的第二方面涉及一种用于内燃发动机的燃料喷射控制方法。 在所述内燃发 动机中， 从开口于设置在气缸的一个端部处的气缸盖上的进气口引导至开口于所述气缸盖 上的排气口的翻转流形成在气缸盖侧， 活塞在所述气缸中往复运动。所述用于内燃发动机 的燃料喷射控制方法包括如下步骤 ： 在比介于进气上止点与进气下止点之间的中点更靠近 所述进气上止点的点处执行用于朝着所述气缸的位于所述活塞的顶面与所述气缸盖之间 的内表面喷射燃料的前期燃料喷射 ； 以及在比所述前期燃料喷射的点更靠近所述进气下止 点的点处执行用于将燃料喷射至由所述气缸、 所述气缸盖以及在所述气缸内往复运动的所 述活塞包围的燃烧空间中的后期燃料喷射。
通过仅使用将燃料直接喷射至燃烧空间中的燃料喷射装置， 上述内燃发动机以及 用于内燃发动机的燃料喷射控制方法在空间上均匀地改进了燃料与空气的混合。 附图说明 根据以下参考附图对示例实施方式的描述， 本发明的前述及另外的特征和优点将 变得清楚， 在附图中， 相似的数字用于表示相似的元件， 并且其中 ：
图 1 是示出根据本发明实施方式的内燃发动机结构的示意图 ；
图 2A 是示出在根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间内形成的燃料喷雾和翻转 流的示意图 ；
图 2B 是示出在根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间内形成的翻转流的俯视 图；
图 3A 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空 间中的说 图 3B 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中的说明 图 3C 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中的说明 图 3D 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中的说明 图 3E 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中的说明 图 3F 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中的说明明图 ；
图；
图；
图；
图；
图； 图 4 是从气缸盖侧所见的燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧 空间中的俯视图 ；
图 5A 是示出燃料被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中的正时的说 明图 ；
图 5B 是示出通过单次喷射方法喷射燃料的正时的说明图 ；
图 6 是示出用于喷射燃料的正时与扭矩波动之间的关系的说明图 ；
图 7 是示出用于在单次喷射方法与根据实施方式的用于燃料喷射控制的多次喷 射之间进行切换的条件的说明图 ；
图 8A 是根据实施方式的燃料喷射控制的比较示例的示意图 ；
图 8B 是用于对在根据实施方式的燃料喷射控制中执行的前期燃料喷射的适当正 时进行说明的示意图 ；
图 9A 是示出用于在根据实施方式的燃料喷射控制中在前期燃料喷射和后期燃料 喷射中多次喷射燃料的方法的说明图 ；
图 9B 是示出用于在根据实施方式的燃料喷射控制中在前期燃料喷射和后期燃料 喷射中多次喷射燃料的方法的说明图 ；
图 10A 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的改型的内燃发动机的燃烧空间 中的说明图 ；
图 10B 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的改型的内燃发动机的燃烧空间 中的说明图 ；
图 10C 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的改型的内燃发动机的燃烧空间 中的说明图 ；
图 10D 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的改型的内燃发动机的燃烧空间 中的说明图 ；
图 10E 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的改型的内燃发动机的燃烧空间 中的说明图 ；
图 10F 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的改型的内燃发动机的燃烧空间 中的说明图 ； 并且
图 11 是从气缸盖侧所见的根据实施方式的改型的内燃发动机的示意图。具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明。注意， 本发明并不局限于实施本发明的最佳模 式 ( 以下称为 “实施方式” )。另外， 在下面的实施方式中描述的组件包括那些能够由本领 域技术人员容易地想到的组件以及大致相同或等同的组件。
本实施方式的特征在于， 在带有用于将燃料直接喷射至由活塞、 气缸、 以及气缸盖 包围的燃烧空间中的燃料喷射装置的火花点火式内燃发动机中， 在比介于活塞的进气上止 点与活塞的进气下止点之间的中点更靠近进气上止点的点处实施前期燃料喷射以朝着气 缸的位于活塞的顶面与气缸盖之间的内表面 ( 更具体为活塞的顶面与气缸的内表面相交 的部分 ) 喷射燃料 ； 并在比前期燃料喷射的点更靠近进气下止点的点处执行后期燃料喷射 以将燃料喷射至燃烧空间中。
在此， 燃料和空气的混合气的均匀性是用于指示燃烧空间中燃料相对于空气的比 例的量度。空气 - 燃料混合气的均匀性越高， 则燃料相对于空气的比例越低。换言之， 空 气 - 燃料混合气的均匀性是用于指示空气 - 燃料混合气中的燃料均匀分布的程度的量度。 另外， 燃料喷射控制是用于改变将燃料喷射至内燃发动机的燃料喷射正时、 要供应到内燃 发动机的燃料量、 以及与用于内燃发动机的燃料喷射有关的其它参数的控制。 图 1 是示出了根据发明的这种实施方式的内燃发动机的结构的示意图。构成内燃 发动机 1 的气缸 1S 具有圆筒形结构， 并且气缸中设置有活塞 5。气缸 1S 的一个端部设置 有气缸盖 1H， 而另一个端部连接至曲轴箱 1C。活塞 5 在气缸 1S 内， 即， 在由气缸盖 1H 和气 缸 1S 包围的空间内往复运动。活塞 5 与曲轴 6 通过连杆 8 彼此联接。活塞 5 的往复运动 经由连杆 8 传递至曲轴 6 且随后被转变为旋转运动。
由气缸 1S、 气缸盖 1H 和活塞 5 包围的空间是燃料 F 和有助于燃料 F 燃烧的空气 A 的混合气燃烧的空间。该空间被称为 “燃烧空间 B” 。进气孔 3i 和排气孔 3e 与燃烧空间 B 相连。进气孔 3i 构成将空气 A 引入燃烧空间 B 中的进气通道的一部分。排气孔 3e 构成将 在燃烧空间 B 中燃烧后的空气 - 燃料混合气的排气 Ex 排出到燃烧空间 B 外部的排气通道 的一部分。
用于将空气 A 引入至进气孔 3i 的进气引入通道 15 与进气孔 3i 相连接。进气引 入通道 15 设置有用于改变进气引入通道 15 的横截面面积的节气门 9。通过使用节气门 9 改变进气引入通道 15 的横截面面积来调节要引入燃烧空间 B 中的空气 A 的量。在此， 节气 门 9 的开度是通过节气门致动器 9A 来调节的。用于测量流入进气引入通道 15 中的空气 A 的量 ( 每单位时间的量 ) 的空气流量计 43 相比进气引入通道 15 的节气门 9 而言设置在更 上游侧 ( 在空气 A 的流动方向的上游侧， 即， 进气引入通道 15 的进气侧 )。空气流量计 43 获取要被引入燃烧空间 B 中的空气 A 的量。
进气孔 3i 和排气孔 3e 开口于气缸盖 1H 上。进气孔 3i 的开口部构成进气口 3io， 且排气孔 3e 的开口部构成排气口 3eo。在进气口 3io 中设置有进气门 4i 以在预定的正时 打开和关闭进气口 3io。另外， 在排气口 3eo 中设置有排气门 4e 以在预定的正时打开和关 闭排气口 3eo。进气门 4i 和排气门 4e 通过曲轴 6 的动力来驱动。
用作为用于将燃料 F 直接喷射至燃烧空间 B 中的燃料喷射装置的直接喷射阀 10
安装在气缸盖 1H 上。燃料 F 为碳氢燃料， 并且在本实施方式中使用汽油。燃料 F 从燃料分 配管 14 供应至直接喷射阀 10。以燃料箱 11 内的燃料 F 供应给燃料分配管 14。通过低压 泵 (PL)12 将燃料箱 11 内的燃料 F 进给至高压泵 (Ph)13， 籍此， 燃料 F 被加压并随后供应至 燃料分配管 14。对高压泵 13 进行控制能够改变燃料分配管 14 内的燃料 F 的压力 ( 燃料压 力 )。
图 1 中所示的内燃发动机 1 具有多个气缸 1S 和活塞 5。在这种情况下， 直接喷射 阀 10 设置在各气缸 1S 的燃烧空间 B 中。每个直接喷射阀 10 都安装在燃料分配管 14 上， 且燃料 F 从燃料分配管 14 被供应至各直接喷射阀 10。注意， 在本实施方式中， 并不具体限 制气缸 1S 和活塞 5 的数目以及它们设置于内燃发动机 1 中的方式。
各直接喷射阀 10 都将燃料 F 喷射到经由进气孔 3i 从进气口 3io 引入至燃烧空间 B 中的空气 A， 并形成燃料 F 与空气 A 的混合气。气缸盖 1H 安装有用作为点火装置的火花 塞 7。当火花塞 7 放电时， 燃烧空间 B 中的空气 - 燃料混合气被点燃。通过空气 - 燃料混合 气的燃烧所产生的燃烧气体的压力使活塞 5 在气缸 1S 内往复运动。燃烧气体在驱动活塞 5 之后变为排气 Ex 并经由排气口 3eo 被排至排气孔 3e。如上所述， 内燃发动机 1 是火花点 火型往复式内燃发动机。 内燃发动机 1 由发动机电子控制单元 (ECU)30 控制。因此， 发动机 ECU 30 获取来 自用于测量内燃发动机 1 的曲轴的转动角度的曲柄角传感器 41、 用于检测加速器开度的加 速器开度传感器 42、 以及空气流量计 43 的检测值， 并基于这些检测值来对控制目标进行控 制以对内燃发动机 1 进行控制。 在此， 发动机 ECU 30 的控制目标包括火花塞 7、 直接喷射阀 10、 低压泵 12、 高压泵 13、 以及节气门致动器 9A。
发动机 ECU 30 具有处理器 50、 包括燃料喷射量和燃料喷射正时的描述并用于控 制内燃发动机 1 的操作的各种映射、 以及用于存储内燃发动机 1 的控制计算程序等的存储 装置 31。处理器 50 例如由中央处理单元 (CPU) 和存储器构成。存储装置 31 例如由诸如闪 存之类的非易失存储器、 诸如只读存储器 (ROM) 之类的能够读取数据的存储器、 诸如随机 存取存储器 (RAM) 之类的能够读写数据的存储器、 或者这些存储器的组合构成。
处理器 50 具有控制条件判定部 51 和喷射控制器 52。因此， 处理器 50 执行根据实 施方式的内燃发动机的燃料喷射控制。当处理器 50 具有能够控制内燃发动机 1 的点火正 时并改变内燃发动机 1 打开 / 关闭或者提升进气门 4i 和排气门 4e 的正时的机构时， 处理 器 50 对这些机构进行控制。
图 2A 是示出在根据本实施方式的内燃发动机的燃烧空间内形成的燃料喷雾和翻 转流的示意图。图 2B 是示出在根据本实施方式的内燃发动机的燃烧空间内形成的翻转流 的俯视图。如图 2A 所示， 直接喷射阀 10 能够 在用于将燃料以根据内燃发动机 1 的运转条 件所确定的量 ( 以必要的燃料量 ) 立即喷射至燃烧空间 B 中的喷射方法 ( 单次喷射方法 ) 与用于将必要量的燃料多次喷射至气缸 1S 的燃烧空间 B 中的喷射方法 ( 多次喷射方法 ) 之 间切换。图 2A 示出了这样的情况 ： 使用多次喷射方法将必要量的燃料例如分两次喷射。在 这种情况下， 燃烧空间 B 中存在第一次喷射的燃料喷雾 Fm1 和第二次喷射的燃料喷雾 Fm2。
翻转流 TF 形成于内燃发动机 1 的燃烧空间 B 内。如图 2A 和图 2B 所示， 翻转流 TF 是这样的空气流 ： 从进气孔 3i 的进气口 3io 进入燃烧空间 B， 并且被引导成从位于气缸盖 1H 侧的进气口 3io 朝向排气口 3eo 并随后朝向活塞 5。为了方便起见， 该翻转流被称为 “常
态翻转流” 。能够通过调节例如进气孔 3i 相对于气缸 1S 的中心轴线 Zc 的倾度来调节翻转 流 TF 的强度等。 在本实施方式中， 从直接喷射阀 10 沿着常态翻转流的翻转流 TF 喷射燃料。 因此， 直接喷射阀 10 设置在进气侧 ( 设置有进气口 3io 的一侧 )。直接喷射阀 10 还设置成 使其燃料喷射孔在排气侧 ( 设置有排气口 3eo 的一侧 ) 面向曲轴箱 1C 侧 ( 见图 1)。
图 3A 至图 3F 是示出燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中 的说明图。图 4 是从气缸盖侧所见的燃料如何被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧 空间中的俯视图。图 5A 是示出燃料被喷射至根据实施方式的内燃发动机的燃烧空间中的 正时的说明图。图 5B 是示出通过单次喷射方法喷射燃料的正时的说明图。在此， 图 5A 和 图 5B 中所示的水平轴各自表示压缩上止点之前的曲柄角， 其中， 360 度点表示进气上止点。
在根据本实施方式的燃料喷射控制中， 在比介于活塞 5 的进气上止点与活塞 5 的 进气下止点之间的中点更靠近进气上止点的点处， 直接喷射阀 10 执行前期燃料喷射 ( 第一 燃料喷射 ) 以朝气缸 1S 的位于活塞 5 的顶面 ( 活塞顶面 )5T 与气缸盖 1H 之间的内表面 ( 气缸内表面 )1Sw 喷射燃料。直接喷射阀 10 在比前期燃料喷射的点更靠近进气下止点的 点处执行后期燃料喷射 ( 第二燃料喷射 ) 以将燃料喷射至燃烧空间 B 中。更具体地， 在前 期燃料喷射中， 从直接喷射阀 10 朝向活塞顶面 5T 与气缸内表面 1Sw 相交的部分喷射燃料。 因此， 能够加速燃料与空气的均匀混合。因而， 在空间上均匀地改善了燃料与空气的混合， 并且能够防止内燃发动机 1 中的扭矩波动以及燃烧恶化和燃料消耗的增加。
接下来， 详细描述根据本实施方式的燃料喷射控制。注意， 在以下说明中， 燃料喷 射在前期燃料喷射和后期燃料喷射中被实施一次。 在前期燃料喷射中所喷射的燃料量与在 后期燃料喷射中所喷射的燃料量的总和等于内燃发动机的每个循环所需的燃料量 ( 燃料 喷射总量 )。在本实施方式中， 在前期燃料喷射期间从直接喷射阀 10 喷射的燃料量优选大 于在后期燃料喷射期间从直接喷射阀 10 喷射的燃料量。需要特定量的时间使空气与被喷 射至燃烧空间 B 中的燃料均匀混合。因此， 通过使在前期燃料喷射期间所喷射的燃料量大 于在后期燃料喷射期间所喷射的燃料量， 能够使更大量的燃料与空气均匀混合。
图 3A 示出了前期燃料喷射。前期燃料喷射 ( 以下将称为 “前期燃料喷射” ) 是在 进气行程期间并且在比介于活塞 5 的进气上止点与活塞 5 的进气下止点之间的中点 ( 相对 于压缩上止点而言处于压缩上止点前 270 度 ) 更加靠近进气上止点处被执行的。在前期燃 料喷射期间， 从直接喷射阀 10 喷射燃料使得燃料的喷雾 ( 燃料喷雾 )FmA 被引导至位于排 气侧 ( 排气口 3eo 侧 ) 的活塞顶面 5T 与气缸内表面 1Sw 相交的部分 ( 在图 3A 中由字母 C 包围的部分 )。因此， 从直接喷射阀 10 所喷射的燃料喷雾 FmA 的方向设定于如下角度 ： 在 该角度处， 燃料喷雾 FmA 的轴线 Zf 与气缸内表面 1Sw 相交， 并且气缸顶面 5T 位于进气上止 点与介于进气上止点与进气下止点之间的中点之间。燃料喷雾 FmA 的轴线 Zf 与直接喷射 阀 10 的燃料喷射孔的轴线匹配 ( 平行于燃料喷射孔形成的方向且平行于燃料在燃料喷射 孔中流动的方向 )， 并且平行于燃料喷雾 FmA 行进的方向。从直接喷射阀 10 所喷射的燃料 喷雾 FmA 散开至预定的宽度并从进气侧 ( 进气口 3io 侧 ) 行进至位于排气侧 ( 排气口 3eo 侧 ) 的活塞顶面 5T 与气缸内表面 1Sw 相交的部分。
在前期燃料喷射中， 在从直接喷射阀 10 所喷射的燃料喷雾 FmA 到达位于排气侧的 活塞顶面 5T 与气缸内表面 1Sw 相交的部分的正时处喷射燃料。 更具体地， 如以下将描述的， 在从直接喷射阀 10 所喷射的燃料喷雾 FmA 在到达位于排气侧的活塞顶面 5T 之前到达气缸内表面 1Sw 的正时处喷射燃料。 因此， 能够实现在不减弱翻转流 TF 的情况下允许翻转流 TF 和燃料喷雾 FmA 彼此增强的效果。
在图 5A 所示的示例中， 在持续时间 Δt1 内， 在压缩上止点之前的大约 305 度与压 缩上止点之前的大约 298 度之间执行后期燃料喷射。在此正 时处从直接喷射阀 10 喷射燃 料使燃料在排气侧偏心。因而， 如图 3B 所示， 燃料与空气的混合气 GmA 偏心地位于排气侧。 现有技术中前期燃料喷射的正时通常被称为 “最坏喷射正时 (WIT)” 。在单次喷射方法中， 燃料和空气在 WIT 处混合极差， 因此获得空气 - 燃料混合气的最差均匀性。因此， 在现有技 术中不在 WIT 处喷射燃料。
当活塞 5 朝进气下止点移动时， 进气门 4i 的开度增大， 因此从进气孔 3i 经过进气 口 3io 流入燃烧空间 B 中的空气量增加。如图 3C 所示， 从进气口 3io 流入到燃烧空间 B 中 的空气形成翻转流 TF。该翻转流 TF( 常态翻转流 ) 使偏心地位于排气侧的空气 - 燃料混合 气 GmA 朝进气侧移动。因而， 空气 - 燃料混合气 GmA 在燃烧空间 B 内偏心地位于进气侧， 这 使得排气侧 ( 图 3C 中由字母 D 示出的部分 ) 变为具有较少燃料或不具有燃料的区域。
图 3D 示出了后期燃料喷射。后期燃料喷射 ( 将称为 “后期燃料喷射” ) 是在进气 行程期间并在前期燃料喷射之后执行的。在后期燃料喷射期间， 从直接喷射阀 10 喷射燃料 使得燃料喷雾 FmB 被引导朝向位于排气侧的气缸内表面 1Sw。具体地， 直接喷射阀 10 朝着 具有较少燃料或者不具有燃料的排气侧区域喷射燃料。在图 5A 所示的示例中， 在持续时间 Δt2 内， 在压缩上止点之前的大约 240 度与压缩上止点之前的大约 232 度之间执行后期燃 料喷射。从前期燃料喷射结束至后期燃料喷射启动之间的时间间隔为 ti。在该正时处从 直接喷射阀 10 喷射燃料使得燃料在排气侧偏心。因而， 如图 3E 所示， 燃料与空气的混合气 GmB 偏心地位于排气侧， 而在前期燃料喷射期间所喷射的空气 - 燃料混合气 GmA 偏心地位于 进气侧。
注意， 当在压缩上止点附近启动后期燃料喷射时， 可能没有足够的时间使燃料和 空气混合， 燃料和空气可能未得以充分均匀的混合。因此， 优选在下止点 ( 压缩上止点之前 180 度 ) 之前执行后期燃料喷射， 并且在启动后期燃料喷射之前相应地将空气 - 燃料混合气 GmA 移动至进气侧。另外， 优选将翻转流 TF 设计成使得空气 - 燃料混合气 GmA 进行这样的 运动。
一旦完成后期燃料喷射， 则活塞 5 经过进气下止点并朝压缩上止点移动。在此过 程中， 如图 3F 所示， 通过前期燃料喷射在燃烧空间 B 内形成并从排气侧移动至进气侧的空 气 - 燃料混合气 GmA、 以及通过后期燃料喷射在排气侧形成的空气 - 燃料混合气 GmB 在整个 燃烧空间 B 的内部形 成均匀混合气 Gm。在这种状态下， 从火花塞 7 发出的火花 SP 点燃在 燃烧空间 B 内形成的均匀的空气 - 燃料混合气 Gm。在本实施方式中， 因为能够使用上述方 法加速燃料与空气的均匀混合， 所以能够防止内燃发动机 1 中的扭矩波动以及燃烧恶化和 燃料消耗的增加。此外， 因为能够在前期燃料喷射和后期燃料喷射中分开喷射内燃发动机 1 的每个循环所需要的燃料， 所以能够减小从直接喷射阀 10 喷射的燃料喷雾的穿透力。因 而能够防止由于燃料喷雾附着至气缸内表面 1Sw 所引起的油 ( 润滑油 ) 的燃料稀释。
注意， 前期燃料喷射和后期燃料喷射的正时依据诸如在燃烧空间 B 内形成的翻转 流 TF 的强度和方向、 内燃发动机 1 的行程和缸径的尺寸、 从直接喷射阀 10 喷射的燃料的方 向、 燃料压力、 以及内燃发动机 1 的运转条件之类的因素而变化， 而不局限于上述正时。前期燃料喷射和后期燃料喷射的正时是在考虑到例如上述因素的情况下确定的， 并且产生映 射并将其存储于图 1 所示的发动机 ECU30 的存储装置 31 中。然后， 发动机 ECU30 的控制条 件判定部 51 或喷射控制器 52 基于该映射从直接喷射阀 10 喷射燃料。
图 6 是示出用于喷射燃料的正时与扭矩波动之间的关系的说明图。图 6 示出了当 燃料喷射正时在如下条件下——即图 1 所示内燃发动机 1 的发动机转速 ( 每单位时间的曲 轴 6 的转动速度 ) 为 1200 转 / 分钟 (rpm) 且燃料压力为 0.57MPa——改变时所获得的扭矩 波动的结果。图 6 的水平轴线表示前期燃料喷射的结束正时 ( 前期喷射结束正时 )， 而图 6 的竖直轴线表示后期燃料喷射的启动正时 ( 后期喷射启动正时 )。结束正时和启动正时两 者都是以压缩上止点之前的曲柄角 ( 上止点前 (BTDC)) 来示出的。
图 6 中示出的实线 L1 表示前期喷射结束正时与后期喷射启动正时匹配。具体地， 实线 L1 是示出用于使用图 5B 所示单次喷射方法喷射燃料的正时与扭矩波动之间的关系的 线。图 6 中示出的 T1 至 T9 各自表示扭矩波动 (Nm)。内燃发动机 1 的扭矩波动的程度越 小， 则存在于燃烧空间 B 中的空气 - 燃料混合气的均匀性越高。在图 6 中， 扭矩波动的程度 被表示为使得 T1 ＞ T2 ＞ T3 ＞ T4 ＞ T5 ＞ T6 ＞ T7 ＞ T8 ＞ T9。由 T1 至 T9 表示的实线表 示这些扭矩波动的程度相同。 图 6 中示出的 I1 表示当在图 5B 所示的正时， 即， 燃料喷射在压缩上止点之前的大 约 315 度处启动并在压缩上止点之前的大约 300 度处结束的正时， 处通过单次喷射方法将 燃料喷射至燃烧空间 B 中时所获得的结果。 该扭矩波动在 T5 附近。图 6 中示出的 I2 表 示当在图 5A 所示的正时处通过本实施方式的燃料喷射控制将燃料喷射至燃烧空间 B 中时 所获得的结果。如图 6 所示， 在这种情况下的扭矩波动处于实线 T9 的区域内， 这意味着该 扭矩波动的程度小。如图 6 中的 I3 所示， 尽管前期喷射结束正时与 I2 相同， 但是后期喷射 启动正时比 I2 更加靠近进气上止点。换言之， 就前期喷射结束正时与后期喷射启动正时之 间的时间间隔而言， I3 比 I2 短。在这种情况下的扭矩波动为 T3 至 T2。当假设前期喷射结 束正时与 I2 和 I3 相同时， 扭矩波动的程度随着后期喷射启动正时接近压缩上止点而减小 并在 I2 的正时处变为最短。
如上所述， I2 是通过根据本实施方式的燃料喷射控制所获得的结果。具体地， 在 本实施方式的燃料喷射控制中， 前期燃料喷射是在 WIT 的正时处执行的， 而后期燃料喷射 是在通过前期燃料喷射在燃烧空间 B 中所形成的空气 - 燃料混合气通过翻转流 TF 移动至 进气侧之后当燃料在排气侧变得稀薄时被执行的。 因而， 能够加速燃料与空气的均匀混合， 并且能够在燃烧空间 B 中在空间上均匀地改善燃料与空气的混合， 从而能够防止内燃发动 机 1 中的扭矩波动。
图 7 是示出用于在单次喷射方法与用于根据本实施方式的燃料喷射控制的多次 喷射方法之间进行切换的条件的说明图。图 7 的水平轴线表示图 1 中示出的内燃发动机 1 的发动机转速 NE， 而竖直轴线表示图 1 中示出的内燃发动机 1 的负荷率 KL。负荷率 KL 是 当内燃发动机 1 上的总负荷为 100％时的负荷的比率。在本实施方式中， 至少当内燃发动 机 1 的发动机转速等于或低于预定的发动机转速， 并且当内燃发动机 1 的负荷率至少为预 定的负荷率时， 在前期燃料喷射和后期燃料喷射中将燃料喷射至燃烧空间 B 中。
所述预定的发动机转速是在由燃烧波动所引起的内燃发动机 1 的扭矩波动处于 允许范围内时获得的发动机转速。在本实施方式中， 当内燃发动机 1 的扭矩波动处于允许
范围内时获得的发动机转速处于中等转速 ( 在本实施方式中为 2800rpm)。另一方面， 所述 预定的负荷率是内燃发动机上的负荷至少为中等负荷时的负荷率， 在本实施方式中为例如 至少 40％。
从直接喷射阀 10 喷射的燃料量随着内燃发动机 1 的负荷增加而增加。因此， 在单 次喷射方法的情况下， 燃料和空气不能容易地混合在一起。 因而， 燃烧可能降级而内燃发动 机 1 的扭矩波动可能变大。因为在本实施方 式中， 通过至少在内燃发动机 1 以中等负荷或 者更大负荷运转时通过前期燃料喷射和后期燃料喷射将燃料喷射至燃烧空间 B 中， 所以能 够防止内燃发动机 1 的扭矩波动。因为在内燃发动机 1 的发动机转速处于低速时采用单次 喷射方法， 所以由燃烧波动引起的内燃发动机 1 的扭矩波动变大。但是， 因为随内燃发动机 1 的发动机转速增加实施了前期燃料喷射和后期燃料喷射， 所以扭矩波动减小。
在本实施方式中， 内燃发动机 1 的通过前期燃料喷射和后期燃料喷射将燃料喷射 至燃烧空间 B 中的运转条件示于图 7 的范围 (4) 中。具体地， 图 7 的范围 (4) 是在内燃发 动机 1 的发动机转速等于或低于预定的发动机转速且内燃发动机 1 的负荷率至少为预定的 负荷率的情况下的范围。当内燃发动机 1 至少在此范围内运转时， 通过前期燃料喷射和后 期燃料喷射将燃料喷射至燃烧空间 B 中。 因此， 能够加速燃料与空气的均匀混合， 并且能够在空间上均匀地改善燃料与空 气的混合， 从而能够防止由燃烧波动引起的内燃发动机 1 的扭矩波动以及燃烧的恶化。此 外， 因为在扭矩波动允许区域 ( 图 7 中的区域 (1) 至 (3) 以及 (5)) 中使用单次喷射方法将 燃料喷射至燃烧空间 B 中， 所以能够防止通过执行前期燃料喷射和后期燃料喷射所引起的 直接喷射阀 10 的驱动能的增加。直接喷射阀 10 的驱动能使用内燃发动机 1 产生的动力， 因此能够通过在根据内燃发动机 1 的运转条件的单次喷射方法与由前期燃料喷射和后期 燃料喷射构成的燃料喷射方法之间进行切换来抑制内燃发动机 1 的燃料消耗。
注意， 在由前期燃料喷射和后期燃料喷射构成的燃料喷射方法中， 在前期燃料喷 射和后期燃料喷射中喷射的燃料量至少需要为从直接喷射阀 10 喷射的最小燃料量。因此， 即使当内燃发动机 1 上的负荷小于中等负荷时， 只要通过前期燃料喷射和后期燃料喷射所 喷射的燃料量至少为从直接喷射阀 10 喷射的最小燃料量， 就可通过前期燃料喷射和后期 燃料喷射将燃料喷射至燃烧空间 B 中。
图 1 中示出的发动机 ECU 30 使用处理器 50 的控制条件判定部 51 以基于内燃发 动机 1 的运转条件来判定是使用单次喷射方法还是使用由前期燃料喷射和后期燃料喷射 构成的燃料喷射方法来喷射燃料。处理器 50 的燃料控制器 52 基于判断结果来驱动直接喷 射阀 10 并通过单次喷射方法或由前期燃料喷射和后期燃料喷射构成的燃料喷射方法来将 燃料喷射至燃烧 空间 B 中。
图 8A 是根据本实施方式的燃料喷射控制的比较示例的示意图。图 8B 是用于对在 根据本实施方式的燃料喷射控制中执行的前期燃料喷射的适当正时进行说明的示意图。 前 期燃料喷射是在进气行程期间并且在比介于活塞 5 的进气上止点与活塞 5 的进气下止点之 间的中点更加靠近进气上止点处被执行的。此刻， 执行前期燃料喷射使得燃烧空间 B 内的 翻转流 TF 不被阻断。
如图 8A 所示， 当从直接喷射阀 10 所喷射的燃料喷雾 FmA 在到达气缸内表面 1Sw 之前到达活塞顶面 5T 时， 燃料喷雾 FmA 朝气缸盖 1H 卷起， 从而面向翻转流 TF( 图 8A 中由
字母 E 示出的部分中的箭头 J1)。相应地， 削弱了燃烧空间 B 内的翻转流 TF。因此， 翻转流 TF 的用于使通过前期燃料喷射形成的且偏心地位于排气侧的燃料和空气的混合气移动至 进气侧的作用变弱， 因而， 燃料与空气可能未被充分均匀地混合。
在本实施方式中， 如图 8B 所示， 在前期燃料喷射中， 燃料是在从直接喷射阀 10 所 喷射的燃料喷雾 FmA 在到达活塞顶面 5T 之前到达气缸内表面 1Sw 的正时处从直接喷射阀 10 喷射的。以此方式， 使燃料喷雾 FmA 跟随翻转流 TF。因为燃料喷雾 FmA 与翻转流 TF 同 步行进 ( 图 8B 中由字母 E 示出的部分中的箭头 J2)， 所以燃料喷雾 FmA 和翻转流 TF 在不减 弱翻转流 TF 的情况下彼此增强， 这导致增强了将在前期燃料喷射中形成并偏心地位于排 气侧的空气 - 燃料混合气移动至进气侧的作用。因而， 改善了空气 - 燃料混合气的均匀性。 因此， 防止了空气 - 燃料混合气的燃烧的恶化。
为了在燃料喷雾 FmA 在到达活塞顶面 5T 之前到达气缸内表面 1Sw 的正时处从直 接喷射阀 10 喷射燃料， 优选在燃料喷雾 FmA 的轴线 Zf 和活塞顶面 5T 与气缸内表面 1Sw 相 交的部分相重叠的正时处开始从直接喷射阀 10 喷射燃料。具体地， 优选在设置于直接喷射 阀 10 中的燃料喷射孔的轴线 Zi( 燃料喷雾 FmA 的轴线 Zf) 与活塞顶面 5T 及气缸内表面 1Sw 相交的正时处从直接喷射阀 10 喷射燃料。
图 9A 和图 9B 是说明图， 各自示出了用于在根据本实施方式的燃料喷射控制中在 前期燃料喷射和后期燃料喷射中多次喷射燃料的方法。在本实施方式中， 因为燃料是从直 接喷射阀 10 朝向气缸内表面 1Sw 喷射的， 所 以燃料倾向于附着至气缸内表面 1Sw( 图 9A 中 由字母 C 包围的部分 ) 并倾向于与曲轴箱 1C 内的润滑油混合 ( 见图 1)， 引起燃料稀释。
为了防止这种燃料稀释， 在至少前期燃料喷射或者后期燃料喷射中额外多次喷射 燃料。图 9A 示出了在前期燃料喷射中多次喷射燃料的状态， 其中， 燃料喷雾 FmA1、 FmA2、 以 及 FmA3 被喷射至燃烧空间 B 中。如图 9B 所示， 在前期燃料喷射中， 整个喷射时长 Δt1 被 划分成多段， 且各自的时间间隔为 Δti1。另外， 在后期燃料喷射中， 整个喷射时长 Δt2 被 划分成多段， 且各自的时间间隔为 Δti2。 前期燃料喷射结束正时与后期燃料喷射启动正时 之间的时间间隔由 ti 表示。
以此方式， 通过在至少前期燃料喷射或者后期燃料喷射中额外多次喷射燃料能够 减小各燃料喷雾的穿透力。因而， 能够减少到达并附着至气缸内表面 1Sw 的燃料量并能够 防止燃料稀释。另外， 因为前期燃料喷射和后期燃料喷射是在上述正时处执行的， 所以能 够加速燃料与空气的均匀混合并能够在空间上均匀地改善燃料与空气的混合， 因此能够防 止燃料劣化。当在至少前期燃料喷射或者后期燃料喷射中额外多次喷射燃料时， 具有作为 致动器的压电元件 ( 例如， 压电元件 ) 的燃料喷射阀或者具有高响应性的其它阀优选用作 为直接喷射阀 10。因此， 能够在至少前期燃料喷射或者后期燃料喷射中安全地多次喷射燃 料。
( 改型 ) 图 10A 至图 10F 是说明图， 各自示出了如何将燃料喷射至根据本实施方 式的改型的内燃发动机的燃烧空间中。图 11 是从气缸盖侧所见的根据本实施方式的改型 的内燃发动机的示意图。根据本实施方式的内燃发动机 1a 具有与上述内燃发动机 1( 见图 1) 大致相同的构造， 只是直接喷射阀 10a 设置在气缸盖 1H 的中央部分。内燃发动机 1a 的 其余构造及其燃料喷射控制都与以上实施方式中所描述的构造和燃料喷射控制相同。
如图 10A 和图 11 所示， 在内燃发动机 1a 中， 直接喷射阀 10a 和火花塞 7 设置在气缸盖 1H 的中央部分中。如图 11 所示， 气缸盖 1H 的中央部分是由进气口 3io、 3io 和排气口 3eo、 3eo 所环绕的部分。更具体地， 气缸盖 1H 的中央部分是绕气缸 1S 的中心轴线 Zc 以半 径 r 形成的圆的内侧。更具体地， 半径 r 是气缸的中心轴线 Zc 与进气口 3io 的外周之间的 距离、 或者气缸的中心轴线 Zc 与排气口 3eo 的外周之间的距离中的较大者。
如图 10A 所示， 直接喷射阀 10a 构造成使得燃料喷雾 FmA 被引导成 朝向位于排气 侧 ( 排气口 3eo 侧 ) 的气缸内表面 1Sw。具体地， 从直接喷射阀 10a 所喷射的燃料喷雾 FmA 相对于气缸 1S 的中心轴线 Zc 朝排气侧倾斜预定的角度 α。所述预定的角度 α 设定成如 下角度 ： 即， 在该角度， 燃料喷雾 FmA 的轴线 Zf 与气缸内表面 1Sw 在活塞顶面 5T 位于进气 上止点与介于进气上止点与进气下止点之间的中点之间的状态下相交。因此， 在比介于活 塞 5 的进气上止点与活塞 5 的进气下止点之间的中点更靠近进气上止点的点处将燃料从直 接喷射阀 10a 喷射至燃烧空间 B 中， 因此燃料喷雾 FmA 被引导至活塞顶面 5T 与气缸内表面 1Sw 相交的部分 ( 图 10A 中由字母 C 包围的部分 )。
图 10A 中示出的前期燃料喷射是在进气行程期间并在比介于活塞 5 的进气上止点 与活塞 5 的进气下止点之间的中点更靠近进气上止点处执行的。在前期燃料喷射中， 从直 接喷射阀 10 喷射燃料使得燃料喷雾 FmA 被引导成朝向位于排气侧的活塞顶面 5T 与气缸内 表面 1Sw 相交的部分。
通过执行该前期燃料喷射， 燃料偏心地位于排气侧。 因而， 如图 10B 所示， 空气 - 燃 料混合气 GmA 偏心地位于排气侧。如上所述， 前期燃料喷射的该正时被称为 “WIT” 。在单 次喷射方法中， 燃料与空气在该正时处混合极差并因此得到空气 - 燃料混合气的最差均匀 性。因此， 在现有技术中不在 WIT 处喷射燃料。
当活塞 5 朝进气下止点移动时， 进气门 4i 的开度增大， 因此从进气孔 3i 经过进气 口 3io 流入到燃烧空间 B 中的空气量增加。如图 10C 所示， 从进气口 3io 流入到燃烧空间 B 中的空气形成翻转流 TF。该翻转流 TF( 常态翻转流 ) 使偏心地位于排气侧的空气 - 燃料 混合气 GmA 朝进气侧移动。因而， 空气 - 燃料混合气 GmA 在燃烧空间 B 内偏心地位于进气 侧， 这使得排气侧 ( 图 10C 中由字母 D 示出的部分 ) 变为具有较少燃料或者不具有燃料的 区域。
图 10D 中示出的后期燃料喷射是在内燃发动机 1a 的进气行程期间并在前期燃料 喷射之后执行的。在后期燃料喷射期间， 直接喷射阀 10a 朝着具有较少燃料或者不具有燃 料的排气侧区域喷射燃料。通过执行该后期燃料喷射， 燃料偏心地位于排气侧。因而， 如图 10E 所示， 燃料与空气的混合气 GmB 偏心地位于燃烧空间 B 的排气侧， 而在前期燃料喷射期 间所喷射的空气 - 燃料混合气 GmA 偏心地位于进气侧。
一旦完成后期燃料喷射， 则活塞 5 经过进气下止点并朝压缩上止点移动。在此过 程中， 如图 10F 所示， 通过前期燃料喷射在燃烧空间 B 内形成并从排气侧移动至进气侧的空 气 - 燃料混合气 GmA、 以及通过后期燃料喷射在排气侧形成的空气 - 燃料混合气 GmB 在整个 燃烧空间 B 的内部形成均匀混合气 Gm。在这种状态下， 从火花塞 7 发出的火花 SP 点燃在燃 烧空间 B 内形成的均匀的空气 - 燃料混合气 Gm。如上所述， 因为能够通过前期燃料喷射和 后期燃料喷射来加速燃料与空气的均匀混合， 所以能够防止内燃发动机 1 中的扭矩波动以 及燃烧恶化和燃料消耗的增加。
如上所述， 在所述实施方式及其改型中， 在比介于活塞的进气上止点与活塞的进气下止点之间的中点更靠近进气上止点的点处， 执行前期燃料喷射以朝着活塞顶面与气缸 内表面相交的部分喷射燃料。然后， 在通过前期燃料喷射在排气侧形成的空气 - 燃料混合 气被翻转流移动至进气侧之后， 在比前期燃料喷射的点更靠近进气下止点的点处执行后期 燃料喷射以将燃料喷射至燃烧空间中。 因而， 能够加速燃料与空气的均匀混合， 并且在空间 上均匀地改善了燃料与空气的混合， 籍此能够在整个燃烧空间中形成均匀的空气 - 燃料混 合气。因此， 能够防止燃烧的恶化。
在所述实施方式及其改型中， 由于上述构造， 能够在无需同时使用用于向进气孔 喷射燃料的进气口喷射阀的情况下， 仅使用直接喷射阀就能够形成均匀的空气 - 燃料混合 气。因此， 能够降低内燃发动机的生产成本。另外， 尽管存在使用翻转流控制阀、 涡流控制 阀、 或者其它空气流控制装置以增大流入到燃烧室中的空气的速度从而加速燃料与空气的 混合的方法， 但是这种方法的问题在于整体负荷性能降低、 成本增加、 或者气流减小。 但是， 在本实施方式中， 由于上述构造， 能够在不使用空气流控制装置的情况下仅使用直接喷射 阀就能够形成均匀的空气 - 燃料混合气。
尽管所述实施方式及其改型对朝着在燃烧空间中形成有常态翻转流的内燃发动 机的排气侧喷射燃料的情况进行了描述， 但是， 像在常态翻转流的情况那样， 所述实施方式 及其改型能够类似地应用于朝着在内燃发动机的燃烧空间中形成有反向翻转流的内燃发 动机的进气侧喷射燃料的情况。 如上所述， 根据本发明的内燃发动机能够用于具有将燃料直接喷射至燃烧空间中 的燃料喷射装置的内燃发动机， 并且尤其适用于仅通过使用燃料喷射装置来加速燃料与空 气的均匀混合。
尽管已参考本发明的示例性实施方式对本发明进行了描述， 但是可以理解， 本发 明并不局限于所述实施方式或构造。相反， 本发明倾向于覆盖各种改型和等同方案。另外， 尽管所公开的发明的各种元件示出为各种示例性的组合及构造， 但是包括更多元件、 更少 元件或者仅包括单个元件的其它组合及构造同样属于所附权利要求的范围内。