[发明专利]缸内喷射式内燃发动机

说明书

本发明涉及的是一种火花塞点火式，燃油直接喷入燃烧室的缸内喷射式内燃发动机。

其主要燃料为汽油的汽油发动机的供油系统布置于内燃发动机之外。燃油喷射阀已广泛应用多年。在这样汽油发动机中，喷射阀的工作是由控制单元控制的，例如控制单元以预定的燃油量及预定的时序将燃料喷入进气通道。

喷入进气通道的燃料与吸气冲程吸进的空气一起提供给燃烧室，在此燃料与空气混合，由火花塞点燃。

另一方面，在使用柴油或类似燃料的发动机中，燃油直接喷入燃烧室，并由于燃烧室内空气压缩产生的高压自动点燃。

同时，为达到改善汽油发动机性能的目的，提出的方法是，在这种汽油发动机中将燃油直接喷入它的燃烧室，这就是所谓缸内喷射式内燃发动机。

在缸内喷射式内燃发动机中，燃烧发生在燃油整体含量极低的状态(即高空燃比)，换句话说，通过在各气缸内形成涡流，并将燃油喷入涡流，在火花塞周围形成一个相对集中的空气-燃油混合气层(燃油浓度大约为理想的化学计量空燃比)，再向火花塞处的空气/燃油混合气层提供燃油，实现了所谓的稀燃运行。这一缸内喷射式内燃发动机可以抑制爆震现象，这是通过在吸气冲程的初期喷射燃油实现的。因为吸入的空气被喷入气缸的燃油所冷却，使燃烧时的空气-燃油混合气浓于层状稀燃混合气。其结果是，更容易提高压缩比。在缸内喷射式内燃发动机中，重要的是如何设计燃烧室的结构，以便较好地利用上述有利因素。燃烧室是由活塞、气缸盖下壁等组成的。由此带来的问题是：当燃烧室的结构变得复杂时，对活塞或燃烧室的结构或体积、火花塞的位置等在设计上的任何微小改动都可使发动机的输出功率特性和耗油量发生显著变化。于是，一个突出的要求是，设置缸内喷射式内燃发动机各燃烧室的结构和其零件之间的相对位置关系，以便得到最佳的燃烧效率。日本专利申请特许公开HEI 4-228850中公开了防止燃油喷射阀喷出的燃油飞溅到气缸内壁的技术。然而，这一技术只涉及到燃油喷射阀喷射燃油的方向，并未解决上述问题。此外，日本专利申请特许公开HEI 4-583030公开了一种在缸内喷射式内燃发动机中减少自燃、爆震和烟雾现象的技术。然而此技术只是与发动的平稳运行有关，也未给上述问题提供一个解决方法。

还有，日本专利申请特许公开HEI 4-166612公开的是一项关于在缸内喷射式内燃发动机低负荷运行时改善点火的技术。这一技术并未涉及诸如燃烧室和活塞的结构，或火花塞在布置上的位置限制等影响实现最佳燃烧效率的问题。

如以上所述的技术都是关于两冲程缸内喷射式内燃发动机的技术。在所公开的技术中，例如日本专利申请HEI 4-228850，如其图63和图64所示，一个气缸盖的内壁部分103b位于气缸盖的下壁103a的一侧，在此内壁部分布置了一对进气门106。此外，一对气缸盖的内壁部分103c位于气缸盖的下壁103a的相对一侧，在这一内壁部分布置有一对排气门107。气缸盖的内壁部分103b和103c通过一段外壁108相连接，如图64所示，这样使得在排气门107侧的，整个气缸盖的内壁部分103c与进气门104一侧的，气缸盖的内壁部分103b相比，更多地向燃烧室104内伸延。

所述外壁108部分紧靠每个进气门106的位置，有一段形状为沿进气门106的部分边缘延伸所成的圆弧状的掩盖壁108a，在两进气门106之间，有一对进气导向壁108b和一对进气导向壁108c，其位置处于气缸盖的内壁103a周边部分与外壁相邻处的相应进气门之间；它们组成了外壁108。

进气门106打开时，空气经进气门106进入燃烧室。这时开启的进气门106受到掩盖壁108a的掩盖。因此气流经掩盖壁108a的相反一侧进入燃烧室104，并沿进气门106下方的气缸内壁向上流动，然后沿排气门107下方的气缸内壁流向上方。通过环状气流的形成，加强了扫气效率。在活塞102的上壁上有一凹入部分，所述上壁在剖面上为一梯形。在上述缸内喷射式内燃发动机中，在气缸盖的内壁103b和活塞102的上壁之间，形成了一个大的空间，由此带来的问题是，这样结构的燃烧室无法获得足够的压缩比，因此很难使发动机提供高的输出动力。

如图63和图64所示，还有进气通道112、排气道113和布置于相应进气道112、112的喷射阀114、115。