[发明专利]缸内喷射型火花点火式内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种缸内喷射型火花点火式内燃机，尤其涉及混合气的形成方法。

背景技术

在向燃烧室内直接喷射燃料的缸内喷射型火花点火式内燃机中，已知有所谓的喷雾引导方式的技术：将喷射器配设在燃烧室上壁的中央部，并将火花塞以电极部位于燃料喷射区域或燃料喷射区域附近的形态配设，对从喷射器喷射的燃料一部分气化形成的燃料喷雾直接点火，从而进行分层燃烧。

在这种喷雾引导方式的分层稀薄燃烧中，由于在燃料喷射期间进行点火，因此燃烧在进行燃料喷射的压缩行程中开始。这样，若燃烧在燃料喷射中或刚喷射后开始，则会在燃料喷雾内局部地形成过浓的混合气，从而此处的燃烧变为高温，NOx的生成量增加。

另外，在喷雾引导方式中，燃料喷雾以从火花塞离开的形态前进，由火花塞点燃后的火焰以跟着燃料喷雾的形态传播而向燃烧室内扩散，因此燃烧较为缓慢。这样，若燃烧缓慢，则EGR(废气再循环)气体导入量的许用极限降低，从而很难使NOx减少。

另外，若燃烧缓慢，则存在燃料进行气化、混合气过于扩散时火焰跟不上而熄灭，从而产生未燃烧HC的问题。

另外，尤其是在低负载时的分层燃烧中，燃料喷射量少，因此喷射期间也短，在喷雾引导方式中可点火的时间局限于较短的期间。因此，在低负载时，稳定燃烧区域狭窄，存在燃烧的稳定性不足的问题。

因此，在这种缸内喷射型火花点火式内燃机中，为了形成稳定的分层燃烧，开发了下述技术：利用在活塞顶面上形成的凹腔使从吸气口流入的吸入空气作为翻转流上升、使燃料向该翻转流的上升侧喷射(参照日本专利特开平11-210472号公报)。

然而，在上述公报公开的技术中，由吸入空气形成的翻转流的流动势头较弱，实际上很难利用该翻转流来引导燃料喷雾以使分层燃烧稳定。

发明的公开

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可充分提高分层燃烧的稳定性、且可减少NOx和HC的生成的缸内喷射型火花点火式内燃机。

为了实现上述目的，在本发明的缸内喷射型火花点火式内燃机中，包括：由气缸盖的下表面、气缸及活塞的上表面形成的燃烧室；凹陷设置在所述活塞的顶面上、底面从一个边缘部起向另一个边缘部朝下方倾斜、且在该底面的周缘上形成有向上方倾斜的壁面的凹腔；设在所述气缸盖下表面的所述一个边缘部侧、向所述燃烧室内直接喷射燃料的喷射器；以及设在所述气缸盖下表面的所述另一个边缘部侧、电极部位于从所述喷射器喷射的燃料喷射区域中或该燃料喷射区域附近的火花塞。

由此，从喷射器喷射的燃料穿过火花塞的电极部附近而进入凹腔内，在因凹腔底面的倾斜而引向火花塞侧的壁面后，沿着该壁面向上方卷起，再次集中到电极部周围。

由此，从喷射器喷射的燃料不仅在燃料喷射中、在燃料喷射后也作为进行了气化的混合气存在于火花塞的附近，因此实现分层燃烧的点火时间的范围扩大很多，从而即使在低负载状态、燃料喷射量少、燃料喷射期间短时，也可提高燃烧的稳定性。

另外，若在燃料喷射中进行点火，则火焰跟着燃料喷雾传播，另一方面，燃料喷雾的前端被凹腔卷起、作为进行了气化的混合气而朝着所述火焰而来，因此燃烧变得急速，可提高EGR气体导入量的许用极限，可通过导入大量的EGR气体来减少NOx。

另外，在燃料喷射后对被凹腔卷起、集中到电极部周围的混合气进行点火时，燃烧可在上死点附近产生，因此热效率提高，可有效地产生转矩。

此时，最好所述喷射器以朝着所述火花塞的电极部侧及所述凹腔喷射燃料的形态定向，另外，最好使从所述喷射器喷射的燃料向所述火花塞侧偏倚。

另外，最好所述喷射器构成为使从该喷射器喷射的燃料引入所述凹腔并向所述火花塞供给。

由此，从喷射器喷射的燃料容易穿过火花塞的电极部附近，且容易被凹腔引向火花塞的电极部周围，因此混合气可良好地引向火花塞的电极部周围。

另外，在燃料喷射后混合气朝着所述火焰而来，并使从喷射器喷射的燃料向火花塞侧偏倚，因此尤其是在低负载时，可防止混合气过于扩散，从而抑制未燃烧HC的生成。

另外，最好所述喷射器设置在形成所述燃烧室的所述气缸盖下表面的大致中央部上，所述火花塞在所述燃烧室的所述气缸盖下表面的大致中央部上与所述喷射器相邻地设置。

另外，最好从所述底面的中央部起向所述一个边缘部形成比周围隆起的凸部。