[发明专利]内燃机及其燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机，将形成于燃烧室内的燃料和空气的预混合气点燃。

背景技术

目前，已知火花点火式内燃机通过将燃料和空气的混合气稀薄化而能够提高热效率、降低排气中含有的大气污染物。但是，稀薄混合气的火花点燃有时会发生不稳定燃烧。为了抑制该不完全燃烧并扩大混合气的稀薄燃烧界限，进行了很多技术研发。其中，尤其是近年来，有关通过活塞压缩使预先将燃料和空气混合的稀薄的混合气(稀薄预混合气)自燃点燃的预混合压缩点燃的技术有显著的进步。

作为将预混合压缩点燃和氢添加燃烧组合的技术，在专利文献1中有所记载。在专利文献1中，在内燃机的燃烧室内形成第一燃料和空气混合的稀薄预混合气(第一混合气)并进行压缩，并且将第二燃料(氢)向燃烧室内的局部区域(火花塞周围)供给而形成层化的第二混合气，通过点燃该第二混合气而使燃烧室内的压力上升，使稀薄预混合气(第一混合气)压缩自燃。

专利文献1：(日本)特开2004-036538号公报

专利文献1中记载的内燃机，第一燃料混合的混合气成为压缩自燃的燃烧状态，不能从根本上解决预混合压缩点燃的本质问题、即不能抑制因急剧产生热而引起的燃烧噪音、避免爆震等。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种内燃机，通过在燃烧室内的多处点燃稀薄预混合气，抑制在局部急剧产生热，效率高且低排放物。

本发明的内燃机具备：预混合气形成机构，其在燃烧室内形成燃料和空气的预混合气；气体燃料供给机构，其将气体燃料直接喷射到燃烧室内；点火机构，其能够点燃气体燃料。另外，气体燃料供给机构以所述气体燃料的喷雾通过所述点火机构的点火位置的方式，在压缩上止点附近将气体燃料喷射到预混合气中，并在燃烧室的缸径方向上大致从缸径的一端到另一端的包含点火机构的规定区域，形成气体燃料的喷雾。另外，点火机构将气体燃料的喷雾直接点燃，通过使火焰沿气体燃料的喷雾进行传播而使预混合气燃烧。

根据本发明，由气体燃料的燃烧引起的火焰沿气体燃料的喷雾进行扩大，因此，能够在燃烧室内的多处点燃预混合气。另外，气体燃料的喷雾在燃烧室内产生强紊流，促进由气体燃料的燃烧引起的火焰和未燃预混合气的混合，能够使稀薄的预混合气可靠地燃烧。

附图说明

图1是第1实施方式的发动机(内燃机)的构成图；

图2是详细表示第1实施方式的燃烧室内的稀薄预混合气的燃烧状态的图；

图3是表示第1实施方式的燃烧室内的混合气的燃烧模式切换的图；

图4是第2实施方式的发动机(内燃机)的构成图；

图5是详细表示第2实施方式的燃烧室内的稀薄预混合气的燃烧状态的图；

图6是详细表示第2实施方式的燃烧室内的稀薄预混合气的燃烧状态的图；

图7(a)、(b)是表示在第2实施方式的稀薄燃烧运转区域(稀模式(リ一ン))的内燃机负荷与空气过量系数或燃料供给比例的关系图；

图8是表示第2实施方式的燃料供给控制的流程图；

图9是第3实施方式的发动机(内燃机)的构成图；

图10是详细表示第3实施方式的燃烧室内的稀薄预混合气的燃烧状态的图；

图11是表示相对第3实施方式的内燃机负荷的压缩比设定的图；

图12是表示第3实施方式的燃料供给控制的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是本发明第1实施方式的发动机(内燃机)的构成图。

在发动机10中，由气缸盖11、缸体12、活塞13形成有燃烧室14。

燃烧室14能够经进气阀15从进气通路即进气口16供给进气，另一方面，能够经排气阀17将排气向排气通路即排气口18排出。另外，在进气通路的中途还具有歧管部(进气歧管)19。在进气通路中，在歧管部19的上游还具有节流阀20。该节流阀20的动作轴与步进电机21的输出轴连接，步进电机21的输出轴根据自后述的发动机控制单元(ECU)25输出的命令信号进行旋转，使节流阀20动作。

在进气口16具有作为预混合气形成机构的燃料喷射阀31。贮留于燃料箱32中的液体燃料F1经燃料泵33供给该燃料喷射阀31。该液体燃料F1通过燃料喷射阀31，例如在排气行程喷射到进气口16，在进气行程在燃烧室14内形成液体燃料F1和空气的预混合气。另外，本实施方式中，贮留在燃料箱32中的液体燃料F1设为汽油，但不限于此。