関し、特に、ガソリンのようなセタン価の低い燃料を用いて圧縮自己着火燃焼を行わせる機関に関する。行う内燃機関として、特開平10−196424号公報に開示されるものがあった。このものは、シリンダ内のピストンとは別に、補助圧縮手段としてコントロールピストンを備え、自己着火寸前の高温にまで圧縮された混合気に対し、前記コントロールピストンによる圧縮をさらに加えることで、上記混合気を一斉に自己着火させる構成となっている。11−210539号公報に開示されている。is,圧縮行程末期におけるシリンダ内のガス温度が、点火すると混合気全体の自己着火を引き起こす目標温度であるか否かを判断し、この判断に基づいて吸気弁の開弁時期を制御することにより、圧縮行程末期におけるシリンダ内のガス温度を上記目標温度に維持するようにしている。火炎伝播による燃焼と異なり、局所的な燃焼温度が低く、NOxが極微量にしか発生しないという利点があるが、その反面、均質な混合気場においては、シリンダ内全域が一斉に着火するため、負荷の上昇に伴って混合気を濃くすると、シリンダ内の圧力上昇率が大きくなりすぎ、振動・騒音が大きくなるという問題がある。行わせる負荷領域を高負荷側に拡大するためには、着火時期を上死点付近又はそれ以降に設定し、大部分の燃焼を上死点より後の期間に生じさせることで、シリンダ内の圧力上昇率を抑制する必要がある。行わせる負荷領域を高負荷側に拡大するためには、着火の時期を遅らせ、かつ、安定した燃焼性が得られるようにする必要がある。着火時期を安定させることができる。高負荷側への拡大には効果を発揮しない。おいて、局所的に濃い混合気場を形成し、そこから自己着火或いは火花着火させ、濃い混合気場からの燃焼により周囲の燃料を圧縮自己着火させる方法が特開平11−210539号公報に開示されている。arranged,ピストン冠面に設けられた壁面に沿って燃料噴霧を持ち上げて点火プラグ周りに集める構成では、濃い混合気を一定の場所に留めておくことが困難であって、シリンダヘッド中心に配した点火プラグヘ濃い混合気を安定供給するためには、多くの燃料を噴射する必要があり、上死点付近もしくはそれ以降に着火時期を遅らせることができたとしても、濃い混合気が多く存在するため、圧力上昇率を下げることは困難である。提供することを目的とする。[0009]【課題を解決するための手段】そのため、請求項1記載の発明では、上死点近傍において、シリンダ内の略中央に濃い混合気を配すると共に、該濃い混合気の周りを囲むように薄い混合気を配し、前記濃い混合気の燃焼により前記薄い混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめるよう構成した。mixture.【0010】かかる構成によると、上死点近傍において、シリンダ中央に濃い混合気が配される一方、この濃い混合気を取り囲むよう環状に薄い混合気が配され、中央の濃い混合気が火花点火或いは圧縮自己着火によって燃焼すると、その発熱によって周囲の薄い混合気が自己着火する。請求項2記載の発明では、シリンダヘッドの中央付近に略シリンダ軸方向に向け燃料を噴射する燃料噴射弁を備える一方、ピストン冠面の略中心に第1キャビティを形成すると共に、該第1キャビティの周囲に環状の第2キャビティを形成する構成とした。2キャビティとによって、混合気の形成場がシリンダ中心部とその周囲とに分けられる一方、燃料噴射弁は、シリンダ軸方向を噴霧軸としてピストン冠面の略中心に向けて燃料を噴射することで、第1キャビティと第2キャビティとに異なる濃度(空燃比)の混合気を配することが可能となる。ratio).【0012】請求項3記載の発明では、上死点近傍において、前記第1キャビティに濃い混合気を配し、前記第2キャビティに薄い混合気を配するよう構成した。かかる構成によると、上死点近傍において第1キャビティにより制限されるシリンダ中央の局所的な領域に濃い混合気が配され、その周囲の第2キャビティ内には環状に薄い混合気が配され、第1キャビティに配される濃い混合気の燃焼により、周囲の第2キャビティ内の薄い混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめることが可能である。surroundings.【0013】請求項4記載の発明では、前記第1キャビティに配した濃い混合気が上死点近傍において圧縮自己着火に至る混合気であり、該濃い混合気の圧縮自己着火により、前記第2キャビティに配した薄い混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成とした。かかる構成によると、第1キャビティに配した濃い混合気が上死点近傍において圧縮自己着火に至ると、該第1キャビティにおける燃焼による発熱によって、周囲の第2キャビティ内の薄い混合気が圧縮自己着火燃焼に至る。combustion.【0014】請求項5記載の発明では、前記第1キャビティに配した濃い混合気を点火プラグの火花点火によって着火させることにより、前記第2キャビティに配した薄い混合気を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成とした。plug,該第1キャビティにおける燃焼による発熱によって、周囲の第2キャビティ内の薄い混合気が圧縮自己着火燃焼に至る。combustion.【0015】請求項6記載の発明では、前記燃料噴射弁により圧縮行程中に燃料を噴射することにより、上死点近傍において、前記第1キャビティに濃い混合気を配し、前記第2キャビティに薄い混合気を配する構成とした。かかる構成によると、圧縮行程中に燃料を噴射することで、燃料噴霧が第1キャビティに衝突して、第1キャビティに濃い混合気が溜まり、また、第1キャビティからの拡散によって周囲の第2キャビティに薄い混合気が形成されることになる。timing回に分けて燃料を噴射させることで、前記第1キャビティに濃い混合気を配し、前記第2キャビティに薄い混合気を配する構成とした。上死点近傍における噴射時期よりも前の時期において噴射された燃料は、拡散によって第2キャビティに薄い混合気を形成する。diffusion.【0017】請求項8記載の発明では、前記燃料噴射弁が噴霧角の切り換えが可能な燃料噴射弁であって、同一サイクル内において、狭噴霧角により前記第1キャビティに配する燃料を噴射させる燃料噴射と、広噴霧角により前記第2キャビティに配する燃料を噴射させる燃料噴射とに分けて燃料を噴射させることで、前記第1キャビティに濃い混合気を配し、前記第2キャビティに薄い混合気を配する構成とした。mixture.【0018】かかる構成によると、狭噴霧角で燃料を噴射することで、第1キャビティに集中的に燃料を供給して濃い混合気を形成する一方、広噴霧角で燃料を噴射することで、第2キャビティに薄い混合気が形成される。cavity.請求項9記載の発明では、2つの吸気ポートを備え、少なくとも一方の吸気ポートをヘリカルポートとすることにより、シリンダ内の吸気による流動に対しスワール流れを強化する構成とした。i.e.,第1キャビティ内の濃い混合気を取り囲むような吸気流れが強化される。請求項10記載の発明では、2つの吸気ポートを備え、少なくとも一方の吸気ポートに設けた整流弁により、シリンダ内の吸気による流動に対しスワール流れを強化する構成とした。cylinder.【0020】かかる構成によると、整流弁(スワールコントロールバルブ)によってシリンダ内におけるスワール流れ(渦流)、即ち、第1キャビティ内の濃い混合気を取り囲むような吸気流れが強化される。高負荷側に拡大することができるようになるという効果がある。side.【0022】請求項2記載の発明によると、第1キャビティと第2キャビティとに異なる濃度(空燃比)の混合気を安定的に配することが可能で、中央の混合気場とそれを囲む環状の混合気場とからなる混合気の成層化を安定的に実現できるという効果がある。mixture,大部分の燃焼を上死点付近もしくはそれ以降に発生させることが可能になるという効果がある。高負荷側に拡大することができるようになるという効果がある。高負荷側に拡大することができると共に、第1キャビティに配される濃い混合気を火花点火燃焼させるので、自己着火時期を、圧力上昇率を抑制できかつ燃焼安定度を確保できる範囲内に制御することができるという効果がある。cavity,第2キャビティに薄い混合気を配することが容易に行えるという効果がある。請求項7記載の発明によると、同一サイクル内で2回以上に分けて燃料を噴射する構成とし、かつ、圧縮行程後半から上死点近傍において2回目以降の燃料噴射を行わせることで、第1キャビティ内に安定的に濃い混合気を形成することができるという効果がある。secondキャビティのいずれに燃料を供給するかによって噴霧角を切り換えて燃料を噴射させるので、第1キャビティ内により安定的に濃い混合気を配することができると共に、第2キャビティ内に供給する燃料を噴射させるときに噴霧角が広げられることで、燃料噴霧の貫通力が弱まり、燃料の壁面付着量を低減することが可能となるという効果がある。fuel.【0027】請求項9,10記載の発明によると、シリンダ内におけるスワール流れの強化によって、第1キャビティ内の濃い混合気の拡散が抑制され、第1キャビティ内の濃い混合気の安定した燃焼を行わせることができ、また、第2キャビティ内に供給する燃料を噴射させるときの燃料の壁面付着量を低減することが可能となるという効果がある。[0028]【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1は、本発明が適用される筒内直接噴射式のガソリン機関を示す。この図1において、機関1の燃焼室2は、シリンダ3,ピストン4,シリンダヘッド5によって形成される。5.【0029】前記燃焼室2に連通する吸気ポート6には吸気バルブ7が介装され、同じく燃焼室2に連通する排気ポート8には排気バルブ9が介装される。前記燃料噴射弁10近傍のシリンダヘッド5には、燃料噴射弁10直下の混合気を火花点火すべく点火プラグ11が設けられる。10.【0030】前記ピストン4の冠面には、第1キャビティ41及び第2キャビティ42が形成される。firstキャビティ41は、ピストン4の冠面中心に、円形の開口部で(図2参照)、かつ、底面が中心ほど深くなるように円弧状に形成される。firstキャビティ41よりも深くかつ径方向の横断面で円弧状となる底面によって構成される。41.【0031】前記第1キャビティ41と第2キャビティ42とを隔てる隔壁43は、シリンダ壁近傍の平らなピストン冠面よりも低くなるように形成される。23によって構成される。火花点火燃焼領域と判定する。23は、ハードワイヤードの論理回路で構成することが可能であるが、本実施形態では、マイクロコンピュータのプログラムとして実現される。22は、図4に示すように、吸気行程中に前記燃料噴射弁10から必要燃料量を1度に全量噴射することで、燃焼室内に均一の混合気を形成する。上死点前の点火時期において、点火プラグ11の火花点火により前記均一な混合気を着火燃焼させる。23は、上死点近傍において、前記第1キャビティ41にストイキ(理論空燃比)付近の濃い混合気17を配し、前記第2キャビティ42にストイキよりも薄い混合気18を配すべく(図5参照)、前記燃料噴射弁10による噴射量及び噴射時期を制御する。42の外側にかけた領域に、低成層度の薄い混合気18を形成する。上記1度目の燃料噴射の後、圧縮行程後半から上死点近傍において、1度目よりも低流量で2度目の燃料噴射を行わせ、この2度目の燃料噴射によって前記第1キャビティ41にストイキ(理論空燃比)付近の濃い混合気17を形成する。17を点火プラグ11による火花着火により燃焼させ、該燃焼による発熱で、周囲の第2キャビティ42に配されるストイキよりも薄い混合気18を圧縮自己着火燃焼に至らしめる。1度目の燃料噴射を行わせ、この噴射により第2キャビティ42に、高成層度の薄い混合気18を形成する。degree.【0037】上記1度目の燃料噴射の後、圧縮行程後半から上死点近傍において、1度目よりも低流量で2度目の燃料噴射を行わせ、この2度目の燃料噴射によって前記第1キャビティ41にストイキ(理論空燃比)付近の濃い混合気17を形成する。firstキャビティ41に配されるストイキ(理論空燃比)付近の濃い混合気17を点火プラグ11による火花着火により燃焼させ、該燃焼による発熱で、周囲の第2キャビティ42付近に配されるストイキよりも薄い混合気18を圧縮自己着火燃焼に至らしめる。combustion.【0038】上記のように、ストイキ近傍の濃い混合気17を上死点後に火花点火によって燃焼させることにより、該混合気17の発熱によって薄い混合気18を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成であれば、大部分の燃焼が上死点よりも後の期間に発生することになる。words,均一混合気場で圧縮自己着火燃焼させる場合には、上死点付近で圧力及び温度の条件が整ったときに一斉に自己着火することになり、着火時期を遅らせることができないが、上記のように、濃い混合気17の燃焼による発熱で、薄い混合気18を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成であれば、上死点から自己着火の時期を遅らせることができる。燃料量の要求が増える高負荷側に拡大させることができる。左右するシリンダ内温度は、シリンダ内の残留ガスに影響を受け、1度自己着火時期が進角すると、図6に示すように熱発生が多くなる分シリンダ内温度が上昇し、着火時期がより進角する傾向を示すが、上記のように、ストイキ近傍の濃い混合気17を火花点火によって燃焼させることにより、薄い混合気18を圧縮自己着火燃焼に至らしめる構成であれば、自己着火時期を、火花点火時期を介して制御でき、図7に示すように、ノッキング限界内でかつ燃焼安定度を確保できる狭い範囲内に、自己着火時期を制御することが可能となる。41,薄い混合気18を周囲の第2キャビティ42に配する混合気の成層化が容易に行え、薄い混合気18を圧縮自己着火燃焼に至らしめるのに充分な発熱をする最低限の燃料を第1キャビティ41に供給すれば良く、圧力上昇率を確実に抑制することができる。前記第1キャビティ41に配されるストイキ(理論空燃比)付近の濃い混合気17に火花点火する構成としたが、前記第1キャビティ41に配される濃い混合気17を圧縮自己着火燃焼させ、該燃焼による発熱で薄い混合気18を圧縮自己着火燃焼に至らしめるよう構成することもできる。rate,前記第1キャビティ41に配される濃い混合気17を火花点火させる構成であれば、より自己着火時期を遅らせることが可能で、かつ、薄い混合気の自己着火時期を制御することが可能であるので、より安定した自己着火燃焼を行わせることができる。417に配し、第2キャビティ42にストイキよりも薄い混合気18を配するために、同一サイクル内で2回に分けて燃料を噴射させる構成としたが、圧縮行程中の1回の噴射のみによって、混合気17,18の生成を行わせることも可能である。cavity8が形成させることが可能である。2回に分けて燃料を噴射させる構成とした方が、高成層度の混合気形成が安定して行える。stably.【0044】また、燃料噴射弁10として噴霧角を切り換えることが可能な燃料噴射弁を用い、2回に分けて燃料を噴射させる構成において、1回目の噴射と2回目の噴射とで噴霧角を切り換えるようにすることができる。switched.図8は、燃料噴射弁10において噴霧角を切り換えるための構成を示す図である。tip,針弁103が図で上下方向に移動可能に支持される。102に連通する燃料供給路104を介して供給される燃料が噴射される。1031を貫通して、ノズルボディ102の外部にまで延びる棒状の支持部材105の先端には、針弁103と同心に円盤状の針弁傘105が支持されている。上記構成において、燃料噴射時の針弁103のバルブリフト量が大きい場合には、前記針弁傘105が噴孔101により近づくために噴霧角が大きくなり、逆に、バルブリフト量が小さい場合には、前記針弁傘105が噴孔101から遠くなるため噴霧角は小さくなる。smaller.【0047】上記のように、図8に示す構成の燃料噴射弁10においては、バルブリフト量を変化させることで噴霧角を切り換えることができる。そこで、上記の2回に分けて燃料を噴射させる構成において、第2キャビティ42に薄い混合気を形成するための1回目の噴射において、バルブリフト量を大きくして広噴霧角で燃料を噴射させ、第1キャビティ41に濃い混合気を形成するための2回目の低流量の噴射においては、バルブリフト量を小さくして狭噴霧角で燃料を噴射させる。lift.【0048】第1キャビティ41に濃い混合気を形成するための噴射において噴霧角を狭くすれば、第1キャビティ41に向け集中的に燃料を噴射できることから、局所的な濃い混合気を安定して形成させることができる一方、第2キャビティ42に薄い混合気を形成するための噴射において噴霧角を広くすると、燃料噴霧の貫通力が弱められることから、壁面付着量を低減させつつ、ピストン冠面周辺の第2キャビティ42に薄い混合気を形成させることができる。angle,図8に示したような針弁傘を用いる構成に限定するものではなく、例えば特開2000−145584号公報に開示されるように、ノズルボディにスワーラを備え、該スワーラに形成されるスワール孔の開口面積及び前記スワール孔が連通するスワール室の容積を、針弁のリフト量に応じて変化させることで、噴霧角及び噴霧到達距離を変化させる構成であっても良い。9に示すように、自己着火燃焼における安定度を増大させることができる。従って、吸気ポート6にスワール流れを強化する構成を付加することが好ましく、スワール流れを強化するための構成としては、図10に示すヘリカルポートを用いる構成や、図11に示すスワールコントロールバルブ(整流弁)を用いる構成がある。前記2つの吸気ポート6a,6bのうちの吸気ポート6aを、スワールを発生させる効果を有するヘリカルポートとしてある。8a,8bを備えるが、2つの吸気ポート6a,6bはストレートポートであり、一方の吸気ポート6aにスワールコントロールバルブ201を介装させてある。201.【0052】上記スワールコントロールバルブ201を低中負荷時に閉じると、他方の吸気ポート6bのみから吸気がなされることで偏心した吸気流れとなり、これによってスワール流れが強化される。高負荷時には、前記スワールコントロールバルブ201を開いて必要な吸気量の確保を図る。シリンダヘッド5の形状をフラットとしたが、例えば、図12に示すようにペントルーフ形状としても良く、シリンダヘッド5の形状を限定するものではない。DRAWINGS【図1】実施形態における内燃機関の構成図。embodiment.【図2】上記内燃機関においてピストン冠面のキャビティを示す上面図。engine.【図3】実施形態における自己着火燃焼領域と火花点火燃焼領域とを示す図。embodiment.【図4】実施形態における噴射タイミングを示す図。embodiment.【図5】実施形態における混合気の形成状態を示す状態図。圧力及び発生熱量との相関を示す線図。heat.【図7】ノッキング及び燃焼安定度と着火時期との相関を示す線図。angle.【図9】スワール比と燃焼安定度との相関を示す線図。ratio.【図10】ヘリカルポートを備える実施形態を示す図。port.【図11】スワールコントロールバルブを備える実施形態を示す図。valve.【図12】シリンダヘッドの形状をペントルーフとした実施形態を示す図。