CN103492686A

CN103492686A - 内燃机

Info

Publication number: CN103492686A
Application number: CN201280017782.9A
Authority: CN
Inventors: 坂田知弘; 田中大辅; 吉村太; 内田亮
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: EP2698517B1; CN103492686B; US8983756B2; RU2013150196A; US20140373805A1; JP5618000B2; EP2698517A1; WO2012140986A1; BR112013026366A2; RU2558178C2; MX2013011860A; EP2698517A4; MY165714A; JPWO2012140986A1; BR112013026366B1

Abstract

一种内燃机，其具有燃料喷射阀（20），该燃料喷射阀（20）配置为，从由活塞（11）和气缸（10）形成的燃烧室12内的侧方向缸内直接喷射燃料，并具有多个喷射口（101～106），多个喷射口（101～106）构成为，使得从燃料喷射阀（20）的多个喷射口（101～106）喷射的多个喷雾的中心轴，指向由喷射燃料时的活塞（11）的位置处的活塞（11）的顶冠面和气缸（10）的内壁形成的与燃料喷射阀（20）相反侧的边界部分。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及一种内燃机。

本申请基于2011年4月12日提出的日本专利申请的特愿2011－88122并主张优先权，对于允许文献参照引用的指定国，通过参照，在本申请中引用上述申请所记载的内容，成为本申请的记载的一部分。

背景技术

已知一种缸内直接喷射火花点火式内燃机，在前端部具有多个喷口的燃料喷射阀配置为直接向气缸内的燃烧室喷射燃料，该燃料喷射阀的前端部，从在气缸盖上形成的顶壁的周缘部的相邻2个进气口之间伸向燃烧室内，来自该多个喷口中最朝下喷射燃料的下方喷射喷口的下方喷雾，在进气冲程中的曲轴角为上止点后140度时，在与排气侧的端部相比的进气侧处与凹顶碰撞（专利文献1）。

专利文献1：日本特开2009－228579号公报

发明内容

然而，由于向活塞附着的燃料增多，因此，可能使排气气体中包含的颗粒状物质（PM）增加。

本发明要解决的课题为，提供一种使排气气体中包含的颗粒状物质降低的内燃机。

本发明通过下述方式解决上述课题：使从燃料喷射阀喷射的喷雾的中心轴，指向由喷射出燃料时活塞的位置处的活塞的顶冠面和气缸的内壁形成的与燃料喷射阀相反侧的边界部分。

发明的效果

根据本发明，由于在喷射时，使从燃料喷射的位置至由活塞顶冠面和气缸内壁形成的、位于燃料喷射阀的相反侧的边界部分为止的距离变长，因此，能够抑制燃料向活塞顶冠面的附着，降低在排气气体中包含的颗粒状物质。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的发动机的模块图。

图2是图1的燃料喷射阀的周围的放大图，是表示从燃料喷射阀喷射的喷雾的图。

图3是沿图2的Ⅲ线的局部剖面图。

图4是表示用于说明图1的活塞的位置、和从燃料喷射阀喷射的喷雾的中心轴之间的关系的发动机的图。

图5是用于说明图1的燃烧室内的喷雾的中心的情况的活塞以及燃烧喷射阀的斜视图。

图6是表示图1的燃烧室内的、活塞的位置和从燃料喷射阀喷射的喷雾的中心轴的关系的图。

图7是表示图1的燃烧室内的、活塞的位置和从燃料喷射阀喷射的喷雾的中心轴的关系的图。

图8是表示图1的燃烧室内的、活塞的位置和从燃料喷射阀喷射的喷雾的中心轴的关系的图。

图9是表示图3的各喷射口的喷雾的中心轴所指向的位置、与活塞和气缸的边界部分之间的位置关系的图。

图10是表示图3的各喷射口的变形例中的喷雾的中心轴所指向的位置、与活塞和气缸的边界部分之间的位置关系的图。

图11是说明在本发明的其它实施方式所涉及的发动机中，从燃料喷射阀的喷射口喷射的喷雾的中心轴的图。

图12是本发明的其它实施方式所涉及的发动机中的燃料喷射阀的周围的放大图，是表示从燃料喷射阀喷射的喷雾的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。

第1实施方式

图1是本发明的实施方式所涉及的发动机的模块图。本实施方式中的发动机例如是4气缸的直喷型发动机。如图1所示，该发动机具有以伸向各气缸的燃烧室12的方式设置的燃料喷射阀20以及火花塞31。另外，图1中仅示出一个气缸，但本发明中的气缸数量并不特别限定。

燃烧室12通过由气缸10、在该气缸10内进行往复移动的活塞11的顶冠面、以及设置有进气阀13和排气阀14的气缸盖15围成的空间构成。燃料喷射阀20设置为，从气缸盖15伸向燃料室12，设置在气缸11的缸孔的上部，从燃烧室12内的侧方直接向缸内喷射燃料。火花塞31伸向各气缸的燃烧室12而安装，基于来自发动机控制单元11的点火信号，对吸入混合气进行点火。在活塞11的顶冠面上形成有凹部形状的凹顶111。

燃料喷射阀20通过由控制单元60设定的驱动脉冲信号进行开阀驱动，从而向燃烧室12内喷射规定量以及压力的燃料。火花塞31基于来自控制单元60的点火信号，对充填至燃烧室12内的混合气进行点火。

发动机具有曲轴角传感器32以及凸轮角传感器33。曲轴角传感器32输出与曲轴17的旋转同步的曲轴角的单位角信号。另一方面，凸轮角传感器33在凸轮轴16每旋转一周时（即相当于曲轴角每720deg时）输出基准信号。曲轴角传感器32以及凸轮角传感器33均与控制单元60连接。控制单元60基于从曲轴角传感器32输出的单位角信号，对发动机的转速和活塞11的位置进行检测。另外，控制单元60基于从曲轴角传感器32输出的单位角信号、和从凸轮角传感器33输出的基准信号，判别处于膨胀冲程中的气缸。

在与发动机的进气阀13连通的进气通路40中设置有空气滤清器41、空气流量计42、节流阀43以及进气歧管46。在节流阀43上设置有节流阀控制装置44，该节流阀控制装置44能够通过DC电动机等致动器，控制该节流阀43的开度。控制单元60基于由加速器踏板位置传感器（未图示）检测出的加速器踏板的操作量等，计算所需的扭矩，并将驱动信号输出至节流阀控制装置44。节流阀控制装置44基于来自该控制阀60的驱动信号，对节流阀43的开度进行电子控制。另外，在节流阀43上设置有用于检测该节流阀43的开度的节气门位置传感器45。该节气门位置传感器45与控制单元60连接，将其检测信号输出至控制单元60。

在与发动机的排气阀14连通的排气通路50中设置有：用于净化排气的排气净化催化剂51；以及消音的同时对排气进行冷却的消音器52。

控制单元60由包含CPU、ROM、RAM、A/D变换器以及输入/输出接口等的微型计算机构成，连接上述的各种传感器类。该控制单元60进行下述控制：与基于来自上述传感器类的信号检测出的运行状态相对应，经由节流阀控制装置44对节流阀43的开度进行控制，对一体型喷射器20进行驱动而控制燃料喷射量，并设定点火定时，以该点火定时使火花塞31点火。

控制单元60在起动时进行分层燃烧，在本例中，在每1个循环中，在曲轴角为进气冲程的上止点后90～120度之间时，例如将上止点后90度附近设为喷射开始定时，进行第一次喷射，在曲轴角为进气冲程的上止点后300～340度时进行第二次喷射。另外，控制单元60在起动时以外的时刻进行均质燃烧，在本例中，在每1个循环中，在曲轴角为进气冲程的上止点后80～240度之间时进行喷射。

下面，利用图2至图4，对本发明的特征部分即燃料喷射阀20的喷射方向进行说明。图2是用于说明从燃料喷射阀20喷射的喷雾的图，示出了图1的燃料喷射阀20和其周围的燃烧室12。图3是说明从燃料喷射阀20的喷射口喷射的喷雾的中心轴的图，是沿图2的III线的局部剖面图。图4是用于说明活塞的位置和从燃料喷射阀20喷射的喷雾的中心轴之间的关系的、从包含气缸中心线在内的剖面观察的发动机的模块图的一部分。

在燃料喷射阀20上设有多个喷射口，例如设有5个或6个喷射口。下面，对于设有6个喷射口的情况进行说明。

从各喷射口101～106喷射的燃料的喷雾，从燃料喷射阀20的前端部，分别以圆锥状扩散并喷出。并且，包含各喷射口101～106的喷雾在内的整体喷雾，基于后述的喷口和喷雾轴的配置，作为由全部喷雾形成的整体的喷雾形状，以成为向气缸盖侧（上侧）凸出且向活塞侧（下侧）凹陷的圆锥面形状的一部分的方式扩散并喷出。

如图2所示，在燃料喷射阀20的长度方向上示出燃料喷射阀20的中心轴（图2的直线L₁）的情况下，燃料喷射阀20的中心轴（图2的直线L₁）沿气缸10的缸孔的径向指向活塞侧。并且，如果在从燃料喷射阀20的前端部沿该中心轴相距规定距离（图2的C）的位置处，观察从燃料喷射阀20喷射的喷雾的剖面，则6个喷射口的喷雾的中心轴成为图3所示的配置，该6个喷射口设置在燃料喷射阀20的前端部，并朝向燃烧室12。并且，燃料喷射阀20的喷射口或者燃料喷射阀20的前端部构成为，从任意的喷雾剖面观察，6个喷雾的中心轴均成为与燃料喷射阀20的喷射口的配置大致相似的配置。另外，在图3中，X轴是与图2的III线及直线L₁垂直的方向的轴，Y轴是沿III线的轴。并且，Y轴的正方向为气缸盖15侧，Y轴的负方向为活塞11侧。

从6个喷射口101～106喷射出的喷雾在沿III线的剖面上成为图3所示的配置。该配置与燃料喷射阀20的前端部的喷射口101～106的配置大致相同，从喷射口101～106喷射出的各喷雾的轴线在保持彼此成为相似形的关系的同时，整体扩散并前进。6个喷射口101～106中的5个喷射口101、102、104、105、106配置成朝向燃料喷射阀20的前端部上侧的三角形状。以三角形状配置的5个喷射口中的配置在燃料喷射阀20的前端部最上侧的喷射口106，配置为最靠近气缸盖15侧。对于配置成三角形状的其余的喷射口，喷射口102配置在三角形的底边左侧的顶点位置处，喷射口104配置在三角形的底边右侧的顶点位置处，喷射口101配置在喷射口106和喷射口102之间，喷射口105配置在喷射口106和喷射口104之间。喷射口101和喷射口105、以及喷射口102和喷射口104相对于将喷射口103和喷射口106连结的直线，分别线对称地配置。喷射口103配置在燃料喷射阀20的前端部的与喷射口106相比的下侧位置处，配置在最靠近活塞11侧。

作为由控制单元60控制的喷射定时，例如在上止点后90度附近开始燃料喷射，在上止点后90～120度之间进行喷射时，在喷雾到达燃烧室内壁面（活塞和缸孔壁）的定时，活塞11处于图4所示的位置，此时，曲轴角例如处于进气冲程的上止点后100度附近。在该喷射时，或者更加严谨地说，在喷射出的燃料到达燃烧室内壁面时，从具有如上所述配置的喷射口101～106的燃料喷射阀20喷射的各个喷雾的中心轴（图4的直线L_S），大概指向由活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的、与燃料喷射阀20相反侧的边界部分A（由图4的虚线A包围的部分）。即，在本例中，设定喷射口101～106的喷射方向、燃料喷射阀20的配置以及喷射定时，以使得在燃料喷射时，从燃料喷射阀20的喷射口，至与燃料喷射阀20相反侧的由活塞11的顶冠面或者缸孔构成的燃烧室内壁面为止的距离最长。

图5与图4相同地，示出了在上止点后90～120度之间进行喷射，喷雾在进气冲程的上止点后100度附近将要到达燃烧室内壁面（活塞和缸孔壁）时的喷雾中心的形状的燃烧室内斜视图。图5中的剖面线部分示出由活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的与燃料喷射阀20相反侧的边界部分A。为了防止喷雾的重合程度变高而燃料过浓，从彼此上下配置的喷射口103和喷射口106喷射的喷雾以边界部分A为中心，以某种程度上下错开，并且喷射口101～喷射口106的中心轴大概指向由活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的与燃料喷射阀20相反侧的边界部分A。特别地，从本实施方式的喷射口101、102、104、105喷射的各个喷雾的中心轴可靠地指向由活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的与燃料喷射阀20相反侧的边界部分A。

另外，为了防止彼此重合程度变高而导致燃料过浓，在气缸10的圆周方向上相邻的喷雾，朝向在俯视观察时彼此的中心扩散的方向。如上所述，多个喷射口101～106构成为，使得从燃料喷射阀20的多个喷射口101～106喷射的多个喷雾的中心轴，指向由喷射燃料时的活塞11的位置处的活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的与燃料喷射阀20相反侧的边界部分A。即，包含各喷射口101～106的喷雾在内的整体喷雾，在俯视时呈扇状地扩散而喷出，也就是说，作为由全部喷雾形成的整体的喷雾形状，成为向气缸盖侧（上侧）凸出且向活塞侧（下侧）凹陷的圆锥面形状的一部分。

由此，由于从燃料喷射阀20喷射出的燃料在燃烧室12内彼此的重合程度不会变高，且沿着最长距离进行喷射，因此防止燃料过浓的同时，抑制燃料向活塞11的顶冠面及气缸10的内壁附着。即，喷雾指向曲轴角为上止点后100度附近时的边界部分A附近，因此，在分层燃烧时，与在曲轴角处于进气冲程的上止点后90～120度之间时进行第一次喷射相对应，能够以喷雾距离尽可能成为最长距离的方式进行喷射。

下面，利用图6～图8，对于从各喷射口101～106喷射的燃料喷雾的中心轴的朝向进行说明。图6～图8是用于说明活塞11的位置和从燃料喷射阀20喷射的喷雾的中心轴之间的关系的、在包含气缸中心线在内的剖面中观察的发动机的模块图的一部分。图6～图8所示的角度（50°、70°、90°、110°、150°）表示曲轴角（将活塞处于上止点时的曲轴角设为0°），图中所示的活塞11的位置是与示出的曲轴角相对应的位置。

在本例中，作为第一个条件而如下所述配置：对于从喷射口103喷射的喷雾的中心轴，如果成为指向曲轴角为上止点后100度时的边界部分A附近的朝向，则可能与其它喷雾重合（过浓），因此以与（曲轴角100度时的）边界部分A相比指向下止点侧的朝向配置，并且，在曲轴角为进气冲程的上止点后150度的情况下，至少不指向活塞11的顶冠面。从喷射口103以外的喷射口101、102、104～106喷射的各喷雾的中心轴如下所述配置：成为指向由曲轴角为上止点后100度时的活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的边界部分A附近的朝向，在曲轴角为进气冲程的上止点后110度的情况下，不指向活塞11的顶冠面。即，如图6所示，从喷射口103喷射的喷雾的中心轴位置为，与曲轴角150度时的从边界部分B至燃料喷射阀20的前端部的中心点为止的直线（图6的直线L_B）相比位于气缸盖15侧。另外，从喷射口103以外的其余的喷射口101、102、104～106喷射的喷雾的中心轴配置为，与曲轴角110度时的从边界部分C至燃料喷射阀20的前端部的中心点为止的直线（图6的直线L_C）相比位于气缸盖15侧。另外，边界部分B及C与边界部分A同样地，是由活塞11的顶冠面和气缸的内壁形成的与燃料喷射阀20相反侧的边界部分，边界部分B是曲轴角150度时的活塞11的位置处的该边界部分，边界部分C是曲轴角110度时的活塞11的位置处的该边界部分。

另外，作为第二个条件而如下所述设置：对于从喷射口106喷射的喷雾的中心轴，如果成为指向曲轴角为上止点后100度时的边界部分A附近的朝向，则可能与其它喷雾重合（过浓），因此与（曲轴角100度时的）边界部分A相比，以指向上止点侧的朝向配置，并且，在曲轴角为进气冲程的上止点后70度的情况下，至少不指向气缸11的内壁。从喷射口106以外的喷射口101～105喷射的各喷雾的中心轴如上所述配置为，指向由曲轴角为上止点后100度时的活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的边界部分A附近，在曲轴角为进气冲程的上止点后90度的情况下，不指向气缸11的内壁。即，如图7所示，从喷射口106喷射的喷雾的中心轴配置为，与曲轴角70度时从边界部分D至燃料喷射阀20的前端部的中心点为止的直线（图7的直线L_D）相比处于曲轴17侧，从喷射口106以外的其余的喷射口101～105喷射的喷雾的中心轴配置为，与曲轴角90度时从边界部分E至燃料喷射阀20的前端部的中心点为止的直线（图7的直线L_E）相比处于曲轴17侧。

另外，作为第三个条件而如下所述配置：从喷射口101～106喷射的喷雾的各中心轴，在曲轴角与压缩冲程的上止点前50°相比为上止点侧的情况下，指向在活塞11的顶冠面上设置的凹顶111内。即，如图8所示，从喷射口103喷射的喷雾的中心轴（L3）、从喷射口106喷射的喷雾的中心轴（L6）、从配置在中心轴（L3）和中心轴（L6）之间的喷射口101、102、104、105喷射的喷雾的中心轴（L5）配置为，指向在活塞11的顶冠面上设置的凹顶111内。

各条件可以各自独立地采用，但在上述的（图6至图8所记载的）例子中构成为，来自喷射口103和喷射口106的喷雾分别彼此上下（从边界部分A开始）分离（采用第一个条件和第二个条件）。通过彼此分离，从而可靠地防止由于喷雾的重合导致的燃料过浓。

在多个喷射口的宽度方向中央（图3的X方向中央）处，从喷射口至活塞顶冠面和缸孔的边界部分为止的距离比较长。由此，在喷射口的数量增加而不得不将喷射口上下（图3的Y方向）配置的情况下，如上述的例子所示，只要将上下重合位置设为宽度方向中央（图3的X方向中央），就能减少向活塞顶冠面和缸孔壁面附着的燃料附着量（壁流）。如果喷射口的数量增加，则能够将每一个喷射口的面积相对缩小，因此，能够促进构成喷雾的燃料的微粒化。

并且，在本发明中，如果控制单元60在上述的分层燃料时或者均质燃料时的喷射定时喷射燃料，则由于各喷射口101～106以满足上述第一个条件的方式配置，因此可以抑制向活塞11的顶冠面附着的燃料。即，从整体上讲，朝向活塞顶冠面的燃料主要仅是喷射口103的燃料，这些燃料经过长距离喷射而充分气化。上述的第一个条件是以下述方式设定的条件，即，在以由控制单元60设定的喷射定时喷射出燃料的情况下，在考虑燃料的压力和量的误差等的基础上，减少向活塞11的顶冠面附着的燃料。并且，通过减少向活塞11的顶冠面附着的燃料，从而能够减少在排气中包含的颗粒物质，因此，本例以满足上述第一个条件的方式配置燃料喷射阀20以及喷射口101～106，从而能够降低在排气气体中包含的颗粒状物质。

另外，在本发明中，如果控制单元60在上述的分层燃烧时或者均质燃烧时的喷射定时喷射燃料，则通过以满足上述第二个条件的方式设定各喷射口101～106的朝向，从而能够抑制与气缸10的内壁接触的燃料。即，从整体上讲，朝向气缸壁面的燃料主要仅是喷射口106的燃料，这些燃料经过长距离喷射而充分气化。上述第二个条件是以下述方式设定的条件，即，在由控制单元60设定的喷射定时喷射出燃料的情况下，在考虑了燃料的压力和量的误差等的基础上，减少与气缸10的内壁接触的燃料。由此，本例以满足上述第二个条件的方式配置燃料喷射阀20以及喷射口101～106，从而能够减少与气缸10的内壁接触的燃料，因此能够抑制润滑油被稀释。

另外，在本发明中，如果控制单元60在上述的分层燃烧时的喷射定时燃烧，则通过以满足上述第三个条件的方式设定各喷射口101～106的朝向，从而分层燃烧时喷射出的燃料以指向凹顶111的方式喷射，因此在点火的定时燃料滞留在火花塞周围，提高分层燃烧时的发动机的起动稳定性。

在这里，利用图9，说明本例中的喷射口101～106的位置关系和上述三个条件之间的关系。图9是用于针对每个曲轴角，说明图3所示的各喷射口101～106的喷雾的中心轴所指向的位置、与活塞11和气缸10的边界部分之间的位置关系的图。在图9中，虚线a～f示出由活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的与燃料喷射阀20相反侧的边界部分的局部，分别表示曲轴角为50度、70度、90度、110度、130度、150度时的边界部分的位置。另外，在图9的Y轴方向上，各虚线a～f的正方向与气缸10的内壁侧相对应，各虚线a～f的负方向与活塞10的顶冠面侧相对应。例如，在曲轴角为100度时，喷射口101、102、104、105的喷雾的中心轴指向活塞11和气缸10的边界部分，喷射口106的喷雾的中心轴与该边界部分相比指向气缸10侧即气缸10的内壁，喷射口103的喷雾的中心轴与该边界部分相比指向活塞11侧即活塞11的顶冠面。

如图9所示，在曲轴角为90～120度期间，例如将90度设为喷射开始定时，在喷射出燃料时，如果将喷射开始定时作为基准，则在喷雾进行期间，曲轴角前进至100度附近为止，至少喷射口101、102、104～106的喷雾指向与虚线d相比的Y轴的正方向侧，换言之，指向从活塞11和气缸10的边界部分开始至气缸10的内壁侧的范围，因此满足上述的第一个条件，可以降低燃料向活塞11的顶冠面的附着。另外，由于喷射口101～105的喷雾与虚线c相比朝向Y轴的负方向侧，换言之，指向从活塞11和气缸10的边界部分开始至活塞11侧的范围，因此满足上述的第二个条件，燃料难以与气缸10的内壁接触。另外，在曲轴角与50度相比为上止点侧喷射出燃料时，喷射口101～106的喷雾的中心轴与虚线a相比指向Y轴的负方向侧，换言之，指向在活塞11的顶冠面上设置的凹顶111，因此满足上述的第三个条件，使分层燃烧时的发动机的起动稳定。

如上所述，在本例中，从燃料喷射阀20喷射的喷雾的中心轴指向由燃料喷射时的活塞11的位置处的活塞11的顶冠面和气缸10的内壁形成的与燃料喷射阀20相反侧的边界部分。由此，能够抑制燃料向活塞11的顶冠面及气缸10的内壁的附着。

另外，在本例中，从多个喷射口101～106中的、配置在最靠近活塞11侧的喷射口103喷射的喷雾的中心轴，以在进气冲程的上止点后150度的曲轴角时不指向活塞11的顶冠面的方式配置，从除了喷射口103以外的喷射口101、102、104～106喷射的喷雾的中心轴，以在进气冲程的上止点后110度的曲轴角时不指向活塞11的顶冠面的方式配置。由此，由于向活塞11的顶冠面附着的燃料较少，因此，能够减少在排气气体中包含的颗粒状物质。

另外，在本例中，从多个喷射口101～106中的、配置在最靠近气缸盖15侧的喷射口106喷射的喷雾的中心轴，以在进气冲程的上止点后70度的曲轴角时不指向气缸10的内壁的方式配置，从除了喷射口106以外的喷射口101～105喷射的喷雾的中心轴，以在进气冲程的上止点后90度的曲轴角时不指向气缸10的内壁的方式配置。由此，在本例中，由于能够减少与气缸10的内壁接触的燃料，因此能够抑制润滑油被稀释。

另外，在本例中，从多个喷射口101～106喷射的喷雾的各个中心轴，在曲轴角与压缩冲程的上止点前50度相比处于上止点侧时，指向在活塞11的顶冠面上设置的凹顶111。由此，本例能够提高分层燃烧时的发动机的起动的稳定性。

另外，在本例中，在分层燃烧中，在曲轴角为进气冲程的上止点后90～120度之间时，以及，在曲轴角为进气冲程的上止点后300～340度之间时喷射燃料，在均质燃烧中，在曲轴角为进气冲程的上止点后80～240度之间时喷射燃料。由此，能够以减少在排气气体中包含的颗粒状物质的条件设定燃料喷射定时。

另外，在本例中，喷射口101～106如图3所示进行配置，但也可以如图10所示进行配置。图10是说明本发明的变形例中的从喷射口喷射的喷雾的中心轴的图，相当于沿着图2的Ⅲ－Ⅲ线的局部剖面图。

如图10所示，6个喷射口101～106处于同一平面上，以弯曲状配置，相对于Y轴线对称地配置。6个喷射口101～106中的、配置在最接近Y轴的正方向侧的位置上的喷射口101和喷射口106的间隔最短，配置在第二接近Y轴正方向侧的位置上的喷射口102和喷射口105的间隔第二短，配置在最接近Y轴负方向侧的位置上的喷射口103和喷射口104的间隔最长。

如图10所示，在喷射口101～106以与活塞11和气缸10的边界部分相对应的方式排列（没有上下配置的喷射口）的情况下，在本例中，从喷射口101～106喷射的喷雾的中心轴配置为，在曲轴角为进气冲程的上止点后110度时，不指向活塞11的顶冠面。由此，由于向活塞11的顶冠面附着的燃料减少，因此，能够降低在排气气体中包含的颗粒状物质。

另外，在该情况下，在本例中，将从喷射口101～106喷射的喷雾的中心轴配置为，在曲轴角为进气冲程的上止点后90度时，不指向气缸10的内壁。由此，在本例中，由于能够减少与气缸10的内壁接触的燃料，因此能够抑制发动机润滑油被稀释。

另外，在本例中，举出设置6个喷射口101～106的例子进行了说明，但喷射口101～106不必一定为6个，也可以为5个。

另外，本例的控制单元60相当于本发明的“燃料喷射阀控制单元”。

第2实施方式

图11是说明在本发明的其它实施方式所涉及的发动机中，从燃料喷射阀20的喷射口喷射的喷雾的中心轴的图。在本例中，相对于上述的第1实施方式的不同点在于，增加了与表示各喷雾的方向的矢量有关的条件。除此以外的结构与上述的第1实施方式相同，引用其记载。另外，图11相当于沿图2的Ⅲ线的局部剖面图的图。

从6个喷射口101～106喷射出的喷雾在沿图2的Ⅲ线的剖面上，成为图11所示的配置。该配置与燃料喷射阀20的前端部的喷射口101～106的配置大致相同，从喷射口101～106喷射出的各喷雾的轴线，在彼此保持相似形的关系的同时，整体扩散前进。6个喷射口101～106配置为，相对于6个喷射口101～106的中心线（相当于Ⅲ－Ⅲ线的直线，图11的Y轴）线对称，喷射口103、106配置在该中心线上。喷射口106与燃料喷射阀20的中心轴（图2的直线L₁）相比配置在活塞侧，喷射口103与喷射口106相比配置在下侧的位置上，配置为最靠近活塞11侧。

喷射口101和喷射口105以相对于Y轴线对称的方式配置，喷射口102和喷射口104以相对于Y轴线对称的方式配置。另外，喷射口101在X轴方向上配置在喷射口103、106和喷射口102之间，在Y轴方向上配置在喷射口106和喷射口102、103之间。喷射口105在X轴方向上配置在喷射口103、106和喷射口104之间，在Y轴方向上配置在喷射口106和喷射口103、104之间。

作为第1实施方式所涉及的第三个条件，在本发明中，从喷射口101～106喷射的喷雾的各中心轴配置为，在曲轴角与压缩冲程的上止点前50°相比处于上止点侧的情况下，指向在活塞11的顶冠面上设置的凹顶111内。在本发明中，为了使燃料的喷雾不仅指向凹顶111，而且还有效地指向火花塞31，增加以下的条件。

图12是用于说明从燃料喷射阀20喷射的喷雾的图，是燃烧室12的剖面图。多个喷射口101～106如上所述分别朝向不同的方向，各个喷射口101～106的朝向由空间的矢量表示。喷射口101～106的各个矢量为各喷射口101～106的中心轴上的（沿中心轴的）矢量。在这里，各喷射口101～106的矢量的大小全部为相同的大小（标量）。

喷射口101～106的各喷雾以从燃料喷射阀20的前端部分的中心点（图12的点O）开始，成为以喷雾的中心轴为中心的圆锥状的方式扩散地喷出，因此，各喷射口101～106的矢量的起点为该中心点。并且，如果取各喷射口101～106的矢量的总和，则由图12的矢量（Vk）表示。总和矢量相当于喷射口101～106的整体喷雾的中心方向。

在包含该总和矢量（Vk）和活塞11的移动轴（气缸10的中心线）的平面上，将总和矢量（Vk）的矢量成分分解为沿与活塞11的移动轴垂直的方向且朝向火花塞侧的方向（图12的P轴）的成分，和在沿活塞11的移动轴的方向上且朝向活塞11侧的方向（图12的Q轴）的成分。如果总和矢量（Vk）的P轴方向的成分由矢量（Vkp）表示，Q轴方向的成分由矢量（Vkq）表示，则如图12所示表示。

并且，作为第四个条件而如下所述设定各喷射口101～106的中心轴的朝向，即，总和矢量（Vk）的朝向P轴方向的标量（Vk的P轴成分），相对于总和矢量（Vk）的标量（总和矢量的大小），落于40%～50%之间。换言之，各喷射口101～106的中心轴的朝向设定为，使得矢量（Vkp）的标量相对于总和矢量（Vk）的标量的比例为40%～50%之间。

由此，从喷射口101～106指向火花塞31方向的喷雾落在固定的范围内，并且喷雾也能够指向凹顶111，因此，能够在分层燃烧时抑制燃料喷射量，同时能够在火花塞31的周围形成可燃性高的混合气体。其结果，实现稳定的分层燃烧，降低未燃烧的碳化氢（HC）的含量，另外降低在排气气体中包含的颗粒状物质。

并且，在本例中为了进一步提高稳定的迟延点火燃烧，降低排气气体的有害物质的效果，各喷射口101～106的中心轴的朝向可以设定为，总和矢量（Vk）朝向P轴方向的标量相对于总和矢量（Vk）的标量，成为44.3%～48.3%之间（46.3%的±2%的范围）。

另外，在本例中，P轴方向是在包含活塞11的移动轴和总和矢量（Vk）的剖面中与该移动轴垂直的方向，换言之，P轴方向是从燃料喷射阀20的前端部分的中心点（图12的点O）开始，向火花塞31的铅垂方向延长线垂直相交的直线（朝向活塞11的径向的直线）的方向。并且，换言之，P轴方向是与燃料喷射阀20的中心轴（图2的直线L₁）所指向的缸孔相对的气缸11的径向。

标号的说明

10…气缸

11…活塞

12…燃烧室

13…进气阀

14…排气阀

15…气缸盖

16…凸轮轴

17…曲轴

20…燃料喷射阀

31…火花塞

32…曲轴角传感器

33…凸轮角传感器

40…进气通路

41…空气滤清器

42…空气流量计

43…节流阀

44…节流阀控制装置

45…节气门位置传感器46…进气歧管

50…排气通路

51…排气净化催化剂

52…消音器

60…控制单元

101～106…喷射口

Claims

1.一种内燃机，其具有燃料喷射阀，该燃料喷射阀配置为，从由活塞和气缸形成的燃烧室内的侧方，向缸内直接喷射燃料，并具有多个喷射口，该内燃机的特征在于，

所述多个喷射口构成为，使得从所述燃料喷射阀的多个喷射口喷射的多个喷雾的中心轴，指向由燃料喷射时所述活塞的位置处的所述活塞的顶冠面和所述气缸的内壁形成的、与所述燃料喷射阀相反侧的边界部分。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，

配置为，使得从所述多个喷射口中的配置在最靠近活塞侧的喷射口喷射的喷雾的中心轴，在曲轴角为进气冲程的上止点后150度时，不指向所述活塞的顶冠面，

配置为，使得从所述多个喷射口中的除了配置在所述最靠近活塞侧的喷射口以外的喷射口喷射的喷雾的中心轴，在曲轴角为进气冲程的上止点后110度时，不指向所述活塞的顶冠面。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，

配置为，使得从所述多个喷射口中的配置在最靠近气缸盖侧的喷射口喷射的喷雾的中心轴，在曲轴角为进气冲程的上止点后70度时，不指向所述气缸的内壁，

配置为，使得从所述多个喷射口中的除了配置在所述最靠近气缸盖侧的喷射口以外的喷射口喷射的喷雾的中心轴，在曲轴角为进气冲程的上止点后90度时，不指向所述气缸的内壁。

4.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，

配置为，使得从所述多个喷射口喷射的喷雾的中心轴，在曲轴角为进气冲程的上止点后110度时，不指向所述活塞的顶冠面。

5.根据权利要求1或4所述的内燃机，其特征在于，

配置为，使得从所述多个喷射口喷射的喷雾的中心轴，在曲轴角为进气冲程的上止点后90度时，不指向所述气缸的内壁。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机，其特征在于，

从所述多个喷射口喷射的喷雾的各个中心轴，在曲轴角为压缩冲程的上止点前50度时，指向在所述活塞的顶冠面上设置的凹顶。

7.根据权利要求6所述的内燃机，其特征在于，

在包含表示各喷雾的方向的矢量的总和矢量、和所述活塞的移动轴在内的平面上，

所述总和矢量的向垂直于所述移动轴的方向的成分，相对于所述总和矢量的大小，为40%～50%之间，

其中，各喷雾的方向处于从所述多个喷射口喷射的喷雾的各个中心轴上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的内燃机，其特征在于，

还具有燃料喷射阀控制单元，

其在分层燃烧时，控制所述燃料喷射阀，以使得在曲轴角为进气冲程的上止点后90～120度之间时，以及在曲轴角为进气冲程的上止点后300～340度之间时喷射燃料，

在均质燃烧时，控制所述燃料喷射阀，以使得在曲轴角为进气冲程的上止点后80～240度之间时喷射燃料。