[发明专利]内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及将燃料直接喷射至气缸内、并通过火花点火使燃料与空气的混合气着火而燃烧的缸内直喷式的内燃机。

背景技术

以往，作为缸内直喷式的内燃机，已知例如专利文献1所公开的内燃机。该内燃机具备从上方面对气缸内的火花塞、在气缸内往复运动的活塞、以及从斜上方将燃料喷射至气缸内的燃料喷射阀等。

在该活塞的顶面，在从活塞的中心附近至燃料喷射阀的喷射口附近的部位形成有凹处。在俯视观察时，该凹处为沿与燃料喷射阀的轴线方向正交的方向横长的椭圆形状的凹处，具备椭圆形状的平坦的底面、和形成为包围该底面的导向壁面。该导向壁面从底面朝向外侧向斜上方直线地延伸。

另一方面，燃料喷射阀构成为，从其喷射口以互不相同的预定角度喷射主喷雾和副喷雾作为燃料的喷雾。这些喷雾在从侧方观察时都为扁平状，在俯视观察时具有扇状的形状。主喷雾朝向靠近燃料喷射阀的一侧以接近铅直的角度喷射，副喷雾朝向远离燃料喷射阀的一侧的导向壁面以接近水平的角度喷射。

对于该内燃机，作为燃烧模式，在低负载低转速运转时等执行分层燃烧模式，在该分层燃烧模式下，在压缩行程的后期从燃料喷射阀喷射燃料。此时，如专利文献1的图6所示，喷射出的主喷雾的大部分在与凹处的底面冲撞后沿着靠近燃料喷射阀的一侧的导向壁面被向上方引导，副喷雾的大部分在与远离燃料喷射阀的一侧的导向壁面冲撞后沿该导向壁面被向上方引导。由此，高浓度的混合气聚集在燃烧室内的火花塞附近，其周围被低浓度的混合气包围，在该状态下生成层状的混合气。即，生成分层混合气。

专利文献1：日本特许第4054223号公报

根据专利文献1的内燃机，在生成分层混合气的情况下，必须将主喷雾和副喷雾都喷射至凹处内，因此，燃料喷射时的燃料喷射阀与活塞之间的位置关系的制约较大，从而存在由此导致燃料喷射阀的喷射正时的自由度较低这样的问题。因此，当由于产品间的偏差或老化等导致燃料喷射阀的喷射正时在多个气缸间产生偏差时，气缸间的分层混合气的生成状态产生偏差，由此，分层混合气的燃烧状态的稳定性降低，从而导致燃烧效率降低或燃料费用恶化。

另外，在该内燃机的情况下，主喷雾和副喷雾都构成为，在以从侧方观察为扁平状且俯视观察为扇状的形状的方式从燃料喷射阀喷射后，被圆弧状的导向壁面向上方引导，因此，容易产生喷雾的扩散，无法使高浓度的混合气聚集在火花塞附近，由此，可能导致分层混合气的生成效率和燃烧效率进一步降低，燃料费用进一步恶化。另外，副喷雾朝向远离燃料喷射阀的一侧的导向壁面以接近水平的角度喷射，并且该导向壁面为向斜上方直线延伸的形状，因此，由于副喷雾的穿过（penetration）而导致副喷雾在导向壁面上发生液滴化，从而存在发生沉积的可能。在这种情况下，可能导致分层混合气的生成效率和燃烧效率更进一步降低，燃料费用更进一步恶化。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种内燃机，在生成分层混合气的情况下，能够实现燃料喷射正时的自由度的提高和对沉积的抑制，由此，使分层混合气的生成效率、燃烧效率以及燃料费用都得到改善。

为了实现上述目的，技术方案1的发明是如下这样的缸内直喷式的内燃机1：将燃料直接喷射至气缸3内，并通过火花点火使所喷射的燃料与吸入到气缸3的空气的混合气着火而进行燃烧，所述内燃机1的特征在于，所述内燃机1具备：活塞10，其在气缸3内往复运动；火花塞5，其设置成面对气缸3内，用于对气缸3内的混合气进行火花点火；以及燃料喷射装置（燃料喷射阀4），其相对于活塞10的顶面倾斜地喷射燃料，活塞10具有引导壁16和凹处11，所述引导壁16在顶面的预定部位突出，所述凹处11形成于顶面的比引导壁16靠近燃料喷射装置侧的位置，引导壁16具有导向面（倾斜面16a），所述导向面将在第1预定正时从燃料喷射装置喷射出的燃料的喷雾朝向火花塞5引导，在该第1预定正时，活塞10位于压缩行程中的第1预定位置，凹处11具有导向壁部（侧壁部11b、弯曲壁部11c、倾斜壁部11d），所述导向壁部将在从第1预定正时至第2预定正时之间的正时从燃料喷射装置喷射出的燃料的喷雾朝向火花塞5引导，在所述第2预定正时，活塞10位于压缩行程中的比第1预定位置靠上止点侧的第2预定位置。