[发明专利]内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机，其中燃烧室内形成的空气和汽油燃料的混合物可以通过压缩而自动点火。

背景技术

已知燃烧(点燃)汽油作为燃料的内燃机产生的NOx的量取决于燃烧室内的温度是高温的燃烧时间段，并且随燃烧时间段缩短而变小。在预混合充料压缩自动点火(自动点火)燃烧中，燃烧室内形成的空气/燃料混合物(混合气)在高压缩比被压缩以由此被点燃，压缩的空气/燃料混合物在多个分散位置实质地同时被点火。因此，自动点火燃烧在比燃料通过火焰传播燃烧的火花点火燃烧短的时间内完成。因此，与进行火花点火燃烧的内燃机相比，进行自动点火燃烧的内燃机可以减少NOx排放。此外，自动点火燃烧使得能够在高压缩比和极稀的空燃比进行燃烧，从而改进了燃料效率。

由于自动点火燃烧在极短的时间内完成，在需要大量燃料的高负载区域中，自动点火燃烧使得燃烧室内压力(气缸压力)急剧增加，并且因此，可能产生很大的噪声。为了解决噪声问题，开发了4循环内燃机，该内燃机在自动点火燃烧引起的噪声低的轻负载区域中执行自动点火燃烧工作；并且在由自动点火燃烧产生很大燃烧噪声的高负载区域中执行空气/燃料混合物由火花塞产生的火花点燃的火花点火燃烧工作(例如，参见日本专利申请未审定公报No.2000-64863，权利要求1以及图4)。

同时，设计为执行自动点火燃烧的内燃机的压缩比比设计为执行火花点火燃烧的内燃机的压缩比高得多。因此，如果能够执行自动点火燃烧的内燃机在负载很高时执行火花点火燃烧，则发生敲缸。关于这一点，为了降低实际压缩比，传统的内燃机将进气阀的关闭正时延迟至直到在火花点火工作中接近压缩冲程的上死点为止，从而可以避免敲缸。

然而，由于高负载区域中的工作需要大量燃料的燃烧，延迟进气阀的关闭正时的程度受到限制。这是因为过度延迟进气阀的关闭正时会导致空气/燃料混合物的量(即，燃料的量)减少。因此，传统的内燃机不能充分地避免敲缸并且不能增大发动机产生的转矩。

发明内容

本发明的目的是提供一种内燃机，在通过执行自动点火燃烧工作减少NOx的量并且改进燃料效率的同时，该内燃机能够在没有敲缸和过度噪声的情况下产生很高的转矩。

实现上述目的的本发明的内燃机包括：

燃料喷射装置，所述燃料喷射装置用于将汽油燃料喷射到燃烧室内，所述燃烧室由所述内燃机的活塞的顶面、气缸的孔壁表面以及气缸盖的下表面限定出；以及

预混合充料压缩自动点火燃烧工作执行装置，当所述内燃机在轻负载区域工作时，所述预混合充料压缩自动点火燃烧工作执行装置将吸入所述燃烧室内的空气与从所述燃料喷射装置喷射到所述燃烧室内的燃料预混合，并且形成和压缩具有均一的燃料空间分布的均质空气/燃料混合物以由此开始所述燃料的自动点火燃烧。

所述内燃机还包括扩散燃烧工作执行装置，当所述内燃机在负载大于所述轻负载区域的高负载区域工作时，所述扩散燃烧工作执行装置在所述燃烧室内压缩吸入所述燃烧室内的空气并且从所述燃料喷射装置喷射燃料到所述压缩的空气中以由此代替所述燃料的自动点火燃烧而开始所述燃料的扩散燃烧。

当这样构成的内燃机在轻负载区域工作时，形成并且压缩具有均一的燃料空间分布的均质空气/燃料混合物，从而通过燃料自动点火的均质充料压缩自动点火燃烧执行工作。因此，内燃机能够减少NOx的排放。同时，当内燃机在负载大于轻负载区域的高负载区域工作时，燃料喷射到压缩空气中，从而通过扩散燃烧执行工作。由于通过扩散燃烧的工作比通过火花点火燃烧的工作展现了较低的敲缸发生可能性，通过扩散燃烧的工作不需要通过大量延迟进气阀的关闭正时降低实际的(实质的)压缩比。因此，当内燃机在高负载区域工作时，在高压缩比下可以实现稳定的燃烧，从而可以产生很高的转矩。此外，由于汽油比柴油更容易气化，扩散燃烧的速度很高。因此，内燃机在高发动机转速区域可以产生较大的输出。

所述内燃机可以构成为执行4循环工作，其中每隔720度的曲柄转角，重复进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程，并且所述内燃机可以包括：

涡流产生装置，所述涡流产生装置用于通过将所述空气吸入到所述燃烧室而在所述燃烧室内产生进气涡流；

火花产生装置，所述火花产生装置用于在所述燃烧室内产生点火用火花；以及