DE10108541A1

DE10108541A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10108541A1
Application number: DE10108541A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Okamoto; Yuzo Kadomukai; Ayumu Miyajima; Masami Nagano; Tadashi Someno
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: US20010022170A1; US6588399B2; DE10108541B4

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen umfaßt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10), ein Einlaßventil (3) zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöffnung (4) und eine Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7), die stromaufseitig vom Einlaßventil (3) angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzung ist mit dem Ansaughub des Motors synchronisiert. Ein Kraftstoffsprühstrahl (15) wird auf eine innere Wandfläche (14B) eines Zylinderkopfs (13), die der Wandfläche (14A) gegenüberliegt, in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) installiert ist, gerichtet. Der Kraftstoffsprühstrahl (15) wird durch die Luftströmung von der Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7) transportiert. Dadurch wird in einem Magerverbrennungsmotor die Anhaftung des Kraftstoffsprühstrahls an der Wandfläche verringert, ferner wird die Qualität des Luft-/Kraftstoffgemischs in der Brennkammer verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen und insbesondere ein derartiges Verfahren und eine derar tige Vorrichtung, bei denen ein Kraftstoffsprühstrahl von einer Kraftstoffeinspritz einrichtung in einen Ansaugkrümmer eingespritzt wird und der Zerstäubungsgrad des Kraftstoffsprühstrahls erhöht ist.

Im Hinblick auf den Umweltschutz sind in den letzten Jahren die Bestimmungen für den Ausstoß von Kraftfahrzeugabgasen und für den Kraftfahrzeug- Kraftstoffverbrauch zunehmend strenger geworden. Um daher die Abgasreinigung und den Kraftstoffverbrauch von Brennkraftmaschinen zu verbessern, sind ver schiedene Arten von Brennkraftmaschinen wie etwa Magerverbrennungsmotoren und Direkteinspritzungsmotoren vorgeschlagen worden.

Bei dem Direkteinspritzungsmotor besteht das Problem, daß die Herstellungskosten wegen vieler Änderungen gegenüber einer Basisbrennkraftmaschine hoch sind und daß der Bedarf an einem Kolbenkopf, der eine bestimmte Form haben muß, sowie an zusätzlichen Peripheriegeräten besteht. Daher ist der Verbesserung der Verbrennung in Magerverbrennungsmotoren weiterhin Aufmerksamkeit geschenkt worden.

Der Magerverbrennungsmotor ist eine Brennkraftmaschine, der ein Luft- /Kraftstoffgemisch mit hohem Luft-/Kraftstoffverhältnis zugeführt wird, wobei ein Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird, bei dem für jeden Zylinder ein Mehrpunkt- Einspritzsystem (MPI-System) vorgesehen ist, wobei die Kraftstoffeinspritzung, die mit einem Ansaughub synchronisiert ist, mit hohem Luft-/Kraftstoffverhältnis erfolgt.

Andererseits können durch Konzentrieren eines fetten Luft-/Kraftstoffgemischs, in dem sich ein Funken gut ausbreiten kann, in der Umgebung einer Zündkerze eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine sowie eine Verbesse rung der Abgasreinigung der Brennkraftmaschine erzielt werden. Techniken, die sich auf Verbesserungen des Magerverbrennungsmotors beziehen, sind etwa aus JP Hei 8-177689-A und JP Hei 11-159424-A bekannt.

In dem obenbeschriebenen Stand der Technik bewirkt die Anhaftung des eingespritzten Kraftstoffs an der Einlaßöffnung, an der Zylinderwandung und der gleichen des Motors eine Verschlechterung der Abgasreinigung. Um die Anhaftung von Kraftstoff zu verringern, wird der eingespritzte Kraftstoff auf Partikeldurch messer von 80 bis 100 µm zerstäubt, ferner ist die Mündung einer Einspritzbohrung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in der Nähe der Einlaßöffnung angeordnet, so daß eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine und eine Ver besserung des Abgasverhaltens der Brennkraftmaschine erzielt werden können.

Durch Anordnen der Mündung der Einspritzbohrung der Kraftstoffeinspritzeinrich tung in der Nähe der Einlaß Einlaßöffnung und durch Ausführen einer Zerstäubung bis auf die obengenannten Partikeldurchmesser kann zwar eine Verschlechterung der Abgasreinigung der Brennkraftmaschine, die durch die Anhaftung des eingespritzten Kraftstoffs an den Zylinderwandungen und dergleichen bedingt ist, beseitigt werden, da jedoch die kinetische Energie des eingespritzten zerstäubten Kraftstoffs kleiner als die kinetische Energie des mit üblichen Partikeldurchmessern eingespritzten Kraftstoffs ist, entsteht das Problem einer Zeitverzögerung des eingespritzten Kraftstoffs, weshalb die Eindringkraft des eingespritzten Kraftstoffs in den Brennraum geringer ist und der Zeitpunkt, zu dem der eingespritzte Kraftstoff den Brennraum erreicht, verzögert wird. Durch die Zeitverzögerung, mit der der eingespritzte Kraftstoff den Brennraum erreicht, entsteht das Problem, daß nicht der gesamte eingespritzte Kraftstoff während des Ansaughubs die Brennkammer erreicht. Mit anderen Worten, die Zeitverzögerung, mit der der eingespritzte Kraftstoff die Brennkammer erreicht, führt zu einer Verzögerung des Transports des in die Brenn kammer der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs.

Die Erfinder haben erkannt, daß durch diese Zeitverzögerung, mit der der eingespritzte Kraftstoff eingespritzt wird (so daß nicht der gesamte Kraftstoff die Brennkammer während des Ansaughubs erreicht), eine Synchronisation der Ein spritzung mit dem Ansaughub des Kraftstoffeinspritzsystems mit Mehrpunktein spritzung schwierig ist. Daher müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Zeitver zögerung der Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs zu beseitigen.

Im Stand der Technik wird jedoch nur das Kraftstoffbenetzungsphänomen betrachtet, während der Beseitigung der Zeitverzögerung der Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs und der Verzögerung beim Transport des eingespritzten Kraftstoffs während des Ansaughubs keine Beachtung geschenkt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen mit Mehrpunkt-Einspritzsystem zu schaffen, bei denen die Qualität und die Ausbildungsbedingungen des Luft- /Kraftstoffgemischs im Zylinder verbessert sind, der Zerstäubungsgrad des von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls erhöht ist und somit der Kraftstoffsprühstrahl der Brennkammer geeignet zugeführt werden kann, die Orientierung (Bewegungsrichtung) und die Form des Kraftstoffsprühstrahls geeignet eingestellt werden können und keine Zeitverzögerung des von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffs auftritt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1, 3, 5 und 11 bzw. durch eine Vor richtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen nach einem der An sprüche 6, 8, 10 und 14. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen An sprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen um faßt ein Einlaßventil zum Öffnen und Schließen einer Einlaß Einlaßöffnung, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die entsprechend einem Steuersignal von einer Mo torsteuervorrichtung angesteuert wird und stromaufseitig vom Einlaßventil angeord net ist, sowie eine Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung, die stromaufseitig von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und in deren Nähe angeordnet ist, wobei die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit dem Ansaughub der Brennkraftmaschine synchronisiert ist. Ein von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzter Kraftstoffsprühstrahl wird auf eine Innenwandfläche gerichtet, die der Innenwandfläche des Zylinderkopfs auf seiten der Kraftstoffeinspritzung gegenüber liegt, wobei bei geöffnetem Einlaßventil die durch die Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung strömende Ansaugluft, die stark fluidisiert ist, den Kraftstoff sprühstrahl transportiert.

Da in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit dem obigen Aufbau ein Mehrpunkt-Einspritzsystem mit dem Ansaughub synchronisiert ist und eine optimale Kraftstoffeinspritzperiode bestimmt wird, wird die Vermischung des von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls mit stark fluidisierter Ansaugluftströmung wirksam gefördert, wobei der Kraftstoffsprühstrahl in die jeweiligen Zylinder transportiert wird und folglich eine verbesserte Qualität des Luft-/Kraftstoffgemischs erhalten werden kann. Die Zerstäubung des Kraftstoff sprühstrahls kann unter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Typs mit stromaufseitiger Kraftstoffverwirbelung erzielt werden. Nahezu der gesamte Sprühstrahl wird in die stark fluidisierte Ansaugluftströmung gelenkt. Da ferner der Abstand zwischen der Kraftstoffeinspritzbohrung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und dem Einlaßventil des entsprechenden Zylinders kurz ist, kann eine Absenkung der Eindringkraft, die bei der Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls im Stand der Technik ein Problem gewesen ist, ausgeglichen werden. Da bei dem obigen Aufbau eine Abänderung gegenüber einem Basismotor geringer ist, kann eine Kostensenkung erzielt werden.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen ist eine Einspritzbohrungsachse der Kraftstoffeinspritzeinrich tung so orientiert, daß sie auf den Teller des Einlaßventils gerichtet ist, ferner wird der von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzte Kraftstoffsprühstrahl auf die Innenwandfläche, die sich gegenüber der Innenwandfläche auf seiten des Einlaßven tils befindet, gerichtet. Was daher die Kraftstoffsprühstrahl-Konfiguration betrifft, ist der Verbreitungswinkel auf seiten der Innenwandfläche des Zylinderkopfs gering (die Kraftstoffsprühstrahl-Menge ist gering), während der Verbreitungswinkel auf der gegenüberliegenden Innenwandfläche groß ist (die Kraftstoffsprühstrahl-Menge ist groß), weshalb die Menge des an der Innenwandfläche des Zylinderkopfs anhaften den Kraftstoffs verringert werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brenn kraftmaschinen der Erfindung ist die Einspritzbohrungsachse der Kraftstoffeinspritz einrichtung auf den Teller des Einlaßventils gerichtet, ferner wird der Kraftstoffsprüh strahl zur Innenwandfläche gegenüber der Innenwandfläche des Zylinderkopfs auf seiten der Kraftstoffeinspritzeinrichtung abgelenkt. Im Querschnitt senkrecht zur Ein spritzbohrungsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung besitzt der Kraftstoffsprüh strahl eine abgeflachte Form, weshalb bei geöffnetem Einlaßventil die stark fluidi sierte Ansaugluftströmung, die sich durch die Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung bewegt hat, den Kraftstoffsprühstrahl transportieren kann.

Da in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen der Erfindung der eingespritzte Sprühstrahl im Querschnitt eine abgeflachte Form besitzt und abgelenkt wird, kann eine Anhaftung des Kraftstoffs an der Innenwandfläche des Zylinder kopfs, die bei einem axialsymmetrischen Sprühstrahl ein Problem darstellt, beseitigt werden, wenn die Einspritzbohrungsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung auf den Teller des Einlaßventils gerichtet ist.

Da folglich keine Änderung des Entwurfs des Basismotors erforderlich ist, kann eine Kostensenkung erzielt werden. Durch Anpassen des Abflachungsgrades und des Ablenkungsgrades an die gewünschte Form des Kraftstoffsprühstrahls entsprechend den jeweiligen Anforderungen können verschiedene Arten und Formen eines Kraftstoffsprühstrahls erhalten werden.

Wegen der Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls kann ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit guter Qualität erzeugt werden, so daß die Abgasreinigung und der Kraftstoffver brauch verbessert werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der fo genden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1(a) eine Teilquerschnittsansicht eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, in dem eine Kraftstoffein spritzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine angeordnet ist;

Fig. 1(b) eine vereinfachte Ansicht des Einlaßventils bei Betrachtung in S-Richtung in Fig. 1(a), wobei die Zielrichtung des Kraftstoff sprühstrahls angegeben ist;

Fig. 1(c) eine tomographieartige Ansicht des Kraftstoffsprühstrahls, der durch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Erfindung erzeugt wird;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Fig. 1(a);

Fig. 3(a) eine Querschnittsansicht eines Ventilabschnitts der Kraftstoff einspritzeinrichtung der Erfindung;

Fig. 3(b) eine Draufsicht des Ventilabschnitts, in der die Kraftstoffein spritzeinrichtung in einem Querschnitt längs der Linie N-N in Fig. 3(a) dargestellt ist;

Fig. 4(a) eine Teilschnittansicht eines L-förmigen Einspritzbohrungsab schnitts der Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Erfindung, der die Kraftstoffsprühstrahl-Form steuern kann;

Fig. 4(b) eine Draufsicht des Ventilabschnitts der Kraftstoffeinspritzein richtung nach Fig. 4(a);

Fig. 5(a) eine Teilschnittansicht eines rechtwinkligen Bohrungsab schnitts der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, der die Kraftstoff sprühstrahl-Form steuern kann;

Fig. 5(b) eine Draufsicht des Ventilabschnitts der Kraftstoffeinspritzein richtung nach Fig. 5(a);

Fig. 6 eine Draufsicht eines abgewandelten Beispiels der Einspritz einrichtung nach Fig. 4(b);

Fig. 7(a) eine Querschnittsansicht eines von einer Kraftstoffeinspritzein richtung mit L-förmiger Einspritzbohrung erzeugten Kraftstoff sprühstrahls in einer ersten Ebene;

Fig. 7(b) eine Querschnittsansicht des von der Kraftstoffeinspritzeinrich tung mit L-förmiger Einspritzbohrung erzeugten Kraftstoff sprühstrahls in einer zur ersten Ebene senkrechten Ebene;

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung einer Kraftstoffsprühstrahl- Meßvorrichtung;

Fig. 9 eine Teilschnittansicht eines Zylinders einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, in dem eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine installiert ist;

Fig. 10 eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Ein laß Einlaßöffnung und dem Kraftstoffsprühstrahl;

Fig. 11(a) eine Querschnittsansicht einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11(b) eine Draufsicht eines Düsenabschnitts der Kraftstoffeinspritz einrichtung nach Fig. 11(a);

Fig. 12(a)-12(c) Draufsichten von Einspritzdüsenabschnitten einer Kraftstoff einspritzeinrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung; und

Fig. 13 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen unver brannten Kohlenwasserstoffen und dem Kraftstoffeinspritz- Endzeitpunkt im Stand der Technik und gemäß der Erfindung.

Im folgenden werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen mit Bezug auf die Zeichnung erläutert.

Die Fig. 1(a) und 1(b) zeigen eine in einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine instal lierte Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1(a) ist eine Teilschnittansicht zur Erläuterung der Anbringung der Kraftstoffein spritzeinrichtung, während Fig. 1(b) eine Ansicht bei Betrachtung in Richtung S in Fig. 1(a) ist, die die räumliche Beziehung zwischen dem Einlaßventil und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zeigt.

Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Zylinder der Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, während das Bezugszeichen 2 eine Brennkammer bezeichnet, das Bezugszeichen 3 ein Einlaßventil zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöffnung 4 bezeichnet, das Bezugszeichen 5 einen Ansaugluftkanal bezeichnet, der eine die Einlaßöffnung 4 unterteilende mittige Trennwand 11 aufweist und eine Verbindung mit der Einlaßseite der Einlaßöffnung 4 darstellt, und das Bezugszeichen 6 einen An saugkrümmer bezeichnet.

Das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung, während das Bezugszeichen 8 eine Ansaugluftströmung bezeich net und das Bezugszeichen 9 eine Innenwandfläche des Ansaugluftkanals 5 ge genüber der Innenwandfläche auf seiten einer elektromagnetischen Kraftstoffein spritzeinrichtung 10 bezeichnet. Die Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung 7 besitzt ein Öffnungs- und Schließventil 12. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Zylinderkopf, der einen Innenwandabschnitt 14A auf seiten der Kraftstoffeinspritz einrichtung 10 und einen weiteren Innenwandabschnitt 14B gegenüber dem Innen wandabschnitt 14A aufweist.

In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die elektromagnetische Kraftstoffein spritzeinrichtung 10 im Ansaugkrümmer 6 installiert. Die beiden Einlaßöffnungen 4 sind in dieser Ausführungsform der Erfindung parallel angeordnet, wobei ein Kraftstoffsprühstrahl 15 (15a, 15b) so eingespritzt wird, daß er auf die mittige Trennwand 11 des Zylinderkopfs 13 auftrifft.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 10 sind in den jeweiligen Zylindern 1 stromauf seitig vom Einlaßventil 3 angeordnet, wobei ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen verwendet wird, das eine Mehrpunkteinspritzung (MPI = Multi-Point Injection) ausführt. Um die Qualität der Bildung des Luft- /Kraftstoffgemischs im Zylinder 1 zu verbessern, wird der Zerstäubungsgrad im Kraftstoffsprühstrahl 15 erhöht, wobei als Zerstäubungseinrichtung eine elektromag netische Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 des Kraftstoffverwirbelungstyps verwendet wird.

Wenn jedoch wie im Stand der Technik ein Sprühstrahl mit Axialsymmetrie erzeugt wird, entsteht das Problem, daß Kraftstoff an der Innenwandfläche des Ansaugkrüm mers in einem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung umgebenden Abschnitt und im An saugluftkanal anhaftet und Probleme wie etwa eine Absenkung des Zerstäubungs grades des Kraftstoffsprühstrahls und eine Absenkung der Eindringkraft des Kraftstoffsprühstrahls sowie eine Transportverzögerung (Zeitverzögerung) des eingespritzten Kraftstoffs in die Brennkammer entstehen.

Um diese Probleme des Standes der Technik zu lösen, sind erfindungsgemäß die Ori entierung des Kraftstoffsprühstrahls 15 und die Form sowie die Einspritzperiode des Kraftstoffsprühstrahls 15 geeignet eingestellt. Das heißt, daß das Öffnungs- und Schließventil 12 der Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung 7 geöffnet und geschlossen wird und der kleine Strahl 15a auf der Ansaugluftströmung 8, die sich mit hoher Geschwindigkeit durch den Ansaugluftkanal bewegt, befördert wird, so daß die Vermischung von Luft und Kraftstoff begünstigt wird und der gesamte Kraftstoff sprühstrahl verzögerungsfrei in die Brennkammer 2 transportiert wird.

Genauer erfolgt die Kraftstoffeinspritzung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 durch geeignete Zeiteinstellung des Ansaughubs des entsprechenden Zylinders 1 und durch geeignete Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 und der An saugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung 7. In der Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung 7 ist, wie in der Figur gezeigt ist, während eines Schließintervalls die Durchgangsfläche des Ansaugkrümmers 6 gering, so daß die Geschwindigkeit der Ansaugluftströmung 8 erhöht ist und in der Brennkammer 2 des Motors eine Wirbel strömung erzeugt wird.

Im folgenden wird der Unterschied zwischen der Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung des Standes der Technik und der Kraftstoffeinspritz-Zeiteinstellung der Erfindung erläutert.

Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt und der Menge unverbrannter Kohlenwasserstoffe. Außerdem ist in Fig. 13 die Ansaughub- Zeiteinstellung gezeigt. Diese Beziehungen geben die Testergebnisse für die fol genden Betriebsbedingungen an: Drehzahl der Brennkraftmaschine: 2000 min^-1, An saugkrümmerdruck: -40 kPa; Kühlwassertemperatur: 40-80°C; Zündzeitpunkt: 16° vor dem oberen Totpunkt; Luft-/Kraftstoffverhältnis: 14,7.

In der Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Standes der Technik beträgt der Par tikeldurchmesser des eingespritzten Kraftstoffs 80 bis 100 µm. Wenn die Kraftstoff einspritzung im Ansaughub erfolgt, d. h. wenn der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt im Ansaughub liegt, besteht die Tendenz zu einem plötzlichen Anstieg der Menge an Kohlenwasserstoffen. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Kraftstoffpartikel mit größerem Durchmesser, die sich durch die Einlaßöffnung bewegt haben, an der Wandoberfläche der Brennkammer anhaften und die Verbrennung verschlechtern. Wegen dieses Nachverbrennungsphänomens, bei dem der Kraftstoff, der während einer langen Zeit verdampft ist, nachverbrannt wird, wird ein fettes Luft- /Kraftstoffverhältnis erzeugt.

Da hingegen durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform der Erfindung Kraftstoffpartikel mit einem Durchmesser von etwa 35 µm erzeugt wer den, wird kein Anstieg der Kohlenwasserstoff-Menge bewirkt. Der Grund hierfür besteht darin, daß nahezu alle Kraftstoffpartikel durch die Ansaugluftströmung trans portiert werden und somit eine Anhaftung von Kraftstoff an der Wandfläche des An saugkrümmers und an der Wandfläche der Brennkammer vermieden werden kann. Dadurch kann ein homogenes und gutes Luft-/Kraftstoffgemisch gebildet werden.

In der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird der Kraftstoff bei geschlossener Einlaßöffnung eingespritzt. Das heißt, daß der Kraftstoffeinspritzzeit punkt in der Nähe von 58° vor dem oberen Totpunkt (58° im Ausstoßhub) liegt. Der eingespritzte Kraftstoff wird auf dem Teller des Einlaßventils gesammelt und ver bleibt dort, wobei wegen der starken Erwärmung des Tellers der eingespritzte Kraftstoff nahezu vollständig verdampft. Da es jedoch unvermeidlich ist, daß eine geringe Menge nicht verdampften Kraftstoffs bei geöffnetem Einlaßventil in die Brennkammer eintritt und da ferner die Steuerung der Ausbildung einer guten Qualität des Luft-/Kraftstoffgemischs schwierig ist, besteht hinsichtlich der Ver ringerung der Menge an Kohlenwasserstoffen eine Grenze.

Erfindungsgemäß wird der Kraftstoff im Ansaughub bei geöffneter Einlaßöffnung eingespritzt, wobei der Einspritz-Endzeitpunkt gesteuert wird. Im Ansaughub strömt der Kraftstoff in die Brennkammer ein, wobei im wesentlichen kein eingespritzter Kraftstoff im Ansaugkrümmer zurückbleibt. Daher verdampft in dieser Aus führungsform der Erfindung der Kraftstoff im wesentlichen nicht im Ansaugkrüm mer, sondern wird in die Brennkammer transportiert.

In dieser Ausführungsform der Erfindung wird durch Vorsehen der Ansaugluft durchflußmengen-Steuervorrichtung, die den Querschnitt des Ansaugkanals ändern kann, die Ansaugluftdurchflußmenge so gesteuert, daß eine Verteilung der An saugluft-Strömungsgeschwindigkeit und eine Verteilung der Ansaugluft- Durchflußmenge in einem Bereich geschaffen werden, in denen die Ansaugluft- Strömungsgeschwindigkeit und die Ansaugluft-Durchflußmenge erhöht sind. Daher kann eine großer Menge des Kraftstoff auf der Ansaugluftströmung, die eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit hat, transportiert werden, so daß eine Ver zögerung des Kraftstofftransports verringert werden kann und eine Anhaftung des Kraftstoffs am Einlaßventil und am Ansaugkrümmer verringert werden kann. Um Kraftstoffpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 80 µm zu erzeugen, wird der Kraftstoff vorzugsweise in Form von Partikeln mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 30 bis etwa 50 µm eingespritzt.

Die Form des zur Innenwand 14A des Zylinderkopfs 13 gerichteten Kraftstoffsprüh strahls 15 von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 besitzt, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist, einen kleinen Verbreitungswinkel (die Kraftstoffsprühstrahl-Menge ist gering), während auf seiten der gegenüberliegenden Wandfläche 14B des Zylinderkopfs 13 einen großen Verbreitungswinkel besitzt (die Kraftstoffsprühstrahl-Menge ist groß). Ferner wird, wie in Fig. 1(b) gezeigt ist, der Kraftstoffsprühstrahl 15b erzeugt, um eine Anhaftung des eingespritzten Kraftstoffs an der mittigen Trennwand 11 des Zylinderkopfs 13 zu vermeiden und ihn auf die Teller 3a und 3b der jeweiligen Ein laßventile 3 zu richten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Einspritzbohrung axial zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 angeordnet, um den Kraftstoffsprühstrahl zu den Tellern 3a und 3b der Einlaßventile 3 zu lenken. Der von der Kraftstoffeinspritzein richtung 10 eingespritzte Kraftstoffsprühstrahl 15 wird zu der Innenwandfläche 14B des Zylinderkopfs 13 abgelenkt, die der Innenwandfläche 14A des Zylinderkopfs 13 auf seiten der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 gegenüberliegt, und in der Weise erzeugt, daß er in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung der Einspritz bohrung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 eine abgeflachte Form (eine im wesentli chen zweidimensionale Form) besitzt, wie in Fig. 1(c) gezeigt ist.

Wenn in dieser Ausführungsform der Erfindung das Einlaßventil 3 geöffnet wird, transportiert die stark fluidisierte Ansaugluftströmung 8, die sich durch die An saugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung 7 bewegt hat, den Kraftstoffsprühstrahl 15, so daß der gesamte Kraftstoffsprühstrahl 15 in die Brennkammer 2 des Motors eintritt.

Wie in Fig. 1(b) gezeigt ist, umfaßt der von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 eingespritzte Kraftstoffsprühstrahl 15b einen Mittelabschnitt (einen Bereich mit ge ringer Konzentration) 16 und einen äußeren Abschnitt 17. Der äußere Abschnitt 17 umfaßt in seinem Umfangsabschnitt einen fetten Sprühstrahl-Abschnitt (Bereich mit hoher Konzentration) 18 mit einem großen Verbreitungswinkel und einen halbfetten Sprühstrahl-Abschnitt (Bereich mit mittlerer Konzentration) 19 mit einem kleinem Verbreitungswinkel. Der Mittelabschnitt 16 des Kraftstoffsprühstrahls 15 umfaßt einen dünnen Sprühstrahl-Abschnitt. Durch den äußeren Abschnitt 17 und den Mit telabschnitt 16 des Kraftstoffsprühstrahls 15 wird in einer horizontalen Richtung ein horizontaler, zusammenhängender asymmetrischer Sprühstrahlkörper 15 erzeugt, wie in Fig. 1(c) gezeigt ist. Daher umfaßt der zusammenhängende asymmetrische Sprüh strahlkörper 15 einen Bereich 16 mit geringer Konzentration, einen Bereich 19 mit mittlerer Konzentration und einen Bereich 18 mit hoher Konzentration. In Fig. 1(c) bezeichnet das Bezugszeichen Z den Mittelpunkt der Einspritzbohrung.

Der fette Sprühstrahl-Abschnitt (Bereich mit hoher Konzentration) 18 mit großem Verbreitungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls 10 ist zur Innenwandfläche 14B gerichtet, der der Wand des Ansaugkrümmers 6, an der die Kraftstoffeinspritzeinrich tung 10 angebracht ist, gegenüberliegt. Ferner ist der fette Sprühstrahl-Abschnitt (Bereich mit hoher Konzentration) 18 des Kraftstoffsprühstrahls 15a symmetrisch zur mittigen Trennwand 11 des Zylinderkopfs 13 orientiert, welche sich in einem Mit telabschnitt der beiden nebeneinander angeordneten Teller 3a und 3b des Einlaßven tils 3 befindet.

Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffsprühstrahls 15 im Quer schnitt des Ansaugluftkanals 5 ist so beschaffen, daß der Kraftstoff in einen be stimmten Querschnittsbereich des Ansaugluftkanals konzentriert ist und die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Querschnittsbereich des Ansaugluftkanals 5 entsprechend der Einstellung durch die Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung 7 erhöht wird. Der Kraftstoff, der in diesen Bereich eingespritzt worden ist, wird auf der Ansaugluftströmung 8, die eine erhöhte Strömungsge schwindigkeit aufweist, in die Brennkammer 2 des Motors transportiert. Der Verbrei tungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls am Wandflächenabschnitt 14B ist größer als der Verbreitungsabschnitt des Kraftstoffsprühstrahls am Wandflächenabschnitt 14A.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 2 bis 4 der Aufbau einer Kraftstoffeinspritzeinrich tung 10 erläutert, mit der ein Kraftstoffsprühstrahl 15 wie oben beschrieben erzeugt werden kann. Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10, während Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ventilabschnitts der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ist und Fig. 4 eine Querschnittsansicht zur Er läuterung des Aufbaus eines Einspritzbohrungsabschnitts der Kraftstoffeinspritzein richtung 10 ist, der die Steuerung der Form des Kraftstoffsprühstrahls 15 ermöglicht.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 spritzt den Kraftstoff ein, indem ein Sitzab schnitt entsprechend einem Ein/Aus-Signal mit einem durch eine in der Figur nicht gezeigte Steuereinheit festgelegten Tastgrad geöffnet und geschlossen wird. Ein Magnetkreis umfaßt ein zylindrisches Joch 20 mit einem unteren Abschnitt, einen Kern 21 und einen Tauchkolben 22, der dem Kern 21 über einen Luftspalt 21 zuge wandt ist. Mit diesem Tauchkolben 22 ist eine Stange 23 verbunden, durch die eine Kraftstoffleitung 24 verläuft und die ihrerseits mit einem Ventilkörper 25 verbunden ist, wobei der Ventilkörper 25 eine Sitzfläche 27, die in einem Düsenabschnitt 26 ausgebildet ist, öffnet und schließt.

Ferner ist in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 im Mittelabschnitt des Kerns 21 als elastisches Element, das den Ventilkörper 25 zur Sitzfläche 27 vorbelastet, ein Federelement 28 vorgesehen, an dessen oberem Ende eine Federeinstelleinrichtung 29 vorgesehen ist, die die Last der Feder einstellt und in den Kern 21 eingesetzt ist. Eine elektromagnetische Spule 30 für die Erregung des Magnetkreises ist auf eine Haspel 31 gewickelt, wobei die äußere Umfangsfläche der Spule 31 mit Kunststoff vergossen ist. Ein Anschluß 32 der Spule 30 ist mit einem Anschluß der in der Figur nicht gezeigten Steuereinheit verbunden.

In der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ist ferner eine Führung für die Bewegung des Ventilkörpers 25 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 in axialer Richtung vorgese hen, um den Ventilkörper 25 längs der Innenwand eines zylindrischen Kraftstoff verwirbelungsabschnitts 33 zu führen, der seinerseits in die Innenwand eines Führungsabschnitts 23a und in einen hohlen Abschnitt des Düsenabschnitts 26 einge setzt ist. Dieser Kraftstoffverwirbelungsabschnitt 33 bildet eine Kraftstoffzer stäubungseinrichtung. Mit dem Düsenabschnitt 26, der den zylindrischen Kraftstoff verwirbelungsabschnitt 33 umgibt, ist die Sitzfläche 27, auf der der Ventilkörper 25 sitzt, verbunden, wobei im Mittelabschnitt der Sitzfläche 27 eine Kraftstoffein spritzbohrung 36 ausgebildet ist, die den Durchgang des eingespritzten Kraftstoffs ermöglicht.

Die Fig. 3(a) und 3(b) sind eine Längsschnittansicht bzw. eine Draufsicht, die den Ventilabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 in vergrößertem Maßstab zei gen. Fig. 3(a) zeigt den Ventilabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10, während Fig. 3(b) den Ventilkörper 25 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 in der Richtung N in Fig. 3(a) zeigt.

Der Kraftstoff wird von einem oberen Abschnitt des Ventilkörpers 25 eingeleitet und erreicht den Kraftstoffverwirbelungsabschnitt 33. In der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 des Düsenabschnitts 26 wird der Kraftstoff aus einem in axialer Richtung ver laufenden Kanal 34 in einen in radialer Richtung verlaufenden Kanal 35, der in bezug auf die axiale Mitte des Ventils exzentrisch ausgebildet ist, eingeleitet, um dem Kraftstoff eine Verwirbelungsenergie zu verleihen. Wenn der Ventilkörper 25 geöff net ist, wird der Kraftstoff durch einen ringförmigen Spalt, der zwischen dem Ven tilkörper 25 und der Sitzfläche 27 gebildet ist, geleitet, ohne daß ein Reibungsverlust erzeugt wird, woraufhin der Kraftstoff zur Kraftstoffeinspritzbohrung 36 gelenkt wird, die ebenfalls eine Kraftstoffzerstäubungseinrichtung bildet.

Der Ventilkörper 25 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 wird durch Erhöhen der Anziehungskraft der Spule 30 mit hoher Geschwindigkeit betätigt. Der Öffnungs- und Schließbetrieb, der entsprechend dem Druck in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 in kurzen Intervallen erfolgt, wobei der Ventilkörper 25 mit hoher Geschwindig keit angetrieben wird, kann plötzliche Druckänderungen des eingespritzten Kraftstoffs während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 hervorrufen. Durch diesen Aufbau kann die Verwirbelungsenergie den Zerstäubungsgrad des Kraftstoffsprühstrahls 15 stark erhöhen.

Die Kraftstoffeinspritzbohrung 36 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ist so beschaffen, daß die kinetische Energie effizient an die äußere Umgebung der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 abgegeben wird. Ferner kann beispielsweise in dem Fall, in dem eine Zerstäubungseinrichtung verwendet wird, in der die Verwirbelung des Kraftstoffs nicht ausgenutzt wird, diese Ausführungsform der Erfindung in einem Verfahren verwendet werden, bei dem der Kraftstoff aus einem schmalen, ringförmi gen Spalt eingespritzt wird und ein dünner Kraftstoffilm gebildet wird, wodurch der Zerstäubungsgrad des Kraftstoffsprühstrahls 15 erhöht wird. Nun wird mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Bildung des Kraftstoffsprühstrahls mit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 erläutert. Fig. 4(a) ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Aufbaus eines L-förmigen Abschnitts, der den Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 der Kraftstoffeinspritzein richtung 10 zur Sitzfläche 27 lenkt, während Fig. 4(b) eine Draufsicht ist, die den umgebenden Abschnitt zeigt, der die Kraftstoffeinspritzbohrung 36 der Kraftstoffein spritzeinrichtung 10 enthält.

Wie oben erwähnt, ist ein Bodenabschnitt 37 des Düsenabschnitts 26 der Kraftstoff einspritzeinrichtung 10 mit einer ersten Oberfläche 41 und mit einer zweiten Ober fläche 42 ausgebildet. In der ersten Oberfläche 41 des Bodenabschnitts 37 des Düsenabschnitts 26 enthält ein äußerer Flächenabschnitt auf der Auslaßseite der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 die obengenannte Kraftstoffeinspritzbohrungs mündung, ferner besitzt die erste Oberfläche 41 eine Wand 38, die sich jenseits des eingespritzten Sprühstrahls 15 befindet und von der ersten Oberfläche 41 unten vor steht. In dieser Ausführungsform der Erfindung bilden die erste Oberfläche 41 und die Wand 38 eine L-förmige Oberflächenkonfiguration, d. h., sie bilden eine L- förmige Stufe. Die zweite Oberfläche 42 des Bodenabschnitts 37 des Düsenabschnitts 26 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ist um die Strecke h von der obengenannten Kraftstoffeinspritzbohrung 36 beabstandet.

Die erste Oberfläche 41 ist mit einer Fläche 43, die die Kraftstoffeinspritzbohrung 36 enthält, und mit einer Fläche 44, die von der Fläche 43 in Strömungsrichtung zurückversetzt ist, versehen. Im Bodenabschnitt 37 des Düsenabschnitts 26 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 sind die erste Oberfläche 41 und die Wand 38 auf der Auslaßseite der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 L-förmig beschaffen. Die Wand 38 ist von der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 um die Strecke h beabstandet und befindet sich jenseits des eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls 15.

Da sich bei diesem Aufbau der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ein P-Abschnitt, der einen Auslaß bildet, in der Nähe des Sitzabschnitts befindet und von einem Q- Abschnitt um die Strecke L0 beabstandet ist, wird der von der Kraftstoffeinspritzboh rung 36 eingespritzte Kraftstoff früher vom P-Abschnitt als vom Q-Abschnitt ab gegeben, so daß die Verwirbelungsenergie, die durch den P-Abschnitt erzeugt wird, größer als die durch den Q-Abschnitt erzeugte Verwirbelungsenergie ist.

Da ferner in dem Q-Abschnitt die jenseits des Kraftstoffsprühstrahls 15 befindliche Wand 38 vorhanden ist, erfährt die Verwirbelungsenergie entsprechend der Wand fläche einen Verlust. Daher ist der Verbreitungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls 15 in Richtung des P-Abschnitts groß (die Kraftstoffsprühstrahl-Menge ist groß, d. h. es handelt sich um den fetten Sprühstrahl), der Verbreitungswinkel des Kraftstoffsprüh strahls 15 in Richtung des Q-Abschnitts ist jedoch gering (die Kraftstoffsprühstrahl- Menge ist klein, d. h. es handelt sich um den mittleren Sprühstrahl). Durch die Be grenzungswirkung der Wand 38 wird der Kraftstoffsprühstrahl 15 weiter abgeflacht, so daß der Kraftstoffsprühstrahl eine im wesentlichen zweidimensionale Orientierung erhält und der zusammenhängende Sprühstrahl 15 als Folge der asymmetrischen Form des Sprühstrahls mit dem Bereich 16 mit geringer Konzentration, dem Bereich 19 mit mittlerer Konzentration und dem Bereich 18 mit hoher Konzentration gebildet wird, wie in Fig. 1(c) gezeigt ist.

Die Wand 38 ist wie erwähnt um die Strecke h von der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 entfernt. Durch geeignete Festlegung dieser Strecke h und der Einschnittiefe L0 kön nen ein gewünschter Verbreitungswinkel (Ablenkungswinkel) und ein gewünschter Abflachungsgrad des Kraftstoffsprühstrahls 15 erhalten werden.

Fig. 5 zeigt eine Konstruktion, in der ein rechtwinkliger ausgeschnittener Abschnitt (der Einschnittabschnitt) vorgesehen ist, der von der Auslaßstirnfläche der Kraftstoff einspritzbohrung 36 in die Sitzfläche 27 mündet und eine Fläche 45 besitzt. Da der R-Abschnitt ein Auslaß ist, der vom Q-Abschnitt um die Strecke L1 entfernt ist und sich in der Nähe des Sitzabschnitts befindet, wird der Kraftstoff zuerst vom P- Abschnitt und dann vom Q-Abschnitt ausgestoßen, so daß die Verwirbelungsenergie zu diesem Zeitpunkt im R-Abschnitt größer als im Q-Abschnitt ist. Da sowohl im R- Abschnitt als auch im Q-Abschnitt die Wände 39 gegenüber dem Kraftstoffsprüh strahl vorhanden sind, stellen diese Wände 39 einen Widerstand dar.

Daher wird der Verbreitungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls 15 kleiner als oben, aufgrund des Widerstand durch die Wände 39 wird jedoch der Kraftstoffsprühstrahl 15 weiter abgeflacht, so daß die im wesentlichen zweidimensionale Ausbildung des Sprühstrahls noch deutlicher hervortritt. Der Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöff nung 36 des Düsenabschnitts 26 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ist mit d0 bezeichnet, während der horizontale Abstand der beiden Wände 39 mit H bezeichnet ist. Ferner sind die Wände 39 von der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 ähnlich wie oben um die Strecke (H - d0)/2 beabstandet, so daß durch die Werte der Strecke (H - d0)/2 und der Einschnittiefe L1 ein gewünschter Verbreitungswinkel (Ablenkungswinkel) und der gewünschte Abflachungsgrad des Kraftstoffsprühstrahls 15 bestimmt werden können.

Da bei der obenbeschriebenen Konstruktion die Wände 38 und 39 um die Strecke h von der Kraftstoffeinspritzbohrung 36 getrennt sind und sich jenseits des eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls 15 befinden, kann der Kraftstoffsprühstrahl 15 flach ausgebildet und abgelenkt werden. Dieser flache, abgelenkte Kraftstoffsprüh strahl 15 wird entsprechend der Stärke der Ansaugluftströmung 8, die insbesondere durch die Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung 7 eingestellt wird, mit genommen, so daß die Anhaftung des Kraftstoffs an der Innenwandfläche 32 be grenzt werden kann, da der Kraftstoffsprühstrahl 15 mit der stark fluidisierten An saugluftströmung 8 in Kontakt gebracht wird. Die geradlinige Konfiguration der in Fig. 4 oder Fig. 5 gezeigten Wand kann durch eine Wand 38A mit gekrümmter Kon figuration, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ersetzt sein.

Im Fall von Fig. 4 kann die Größe h im Bereich (0,05-0,1)d0 liegen. Im Fall von Fig. 5 kann h im Bereich von (1,1-1,2)d0 liegen. Daher kann h insgesamt im Bereich von (0,05-1,2)d0 eingestellt werden.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 1 die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 führt ein Öffnen und Schließen der Sitzfläche 27 durch Betätigen des Ventilkörpers 25 entsprechend einem elektrischen Ein-/Aus- Signal aus, das an die elektromagnetische Spule 30 angelegt wird, wobei die Ein spritzung des Kraftstoffs entsprechend dieser Steuerung erfolgt. Wenn an die elek tromagnetische Spule 30 ein elektrisches Signal angelegt wird, erzeugen der Kern 21, das Joch 20 und der Tauchkolben 22 ein Magnetfeld. Dann wird der Tauchkolben 22 zur Seite des Kerns 21 angezogen, so daß sich der Tauchkolben 22 bewegt und der Ventilkörper 25, der mit diesen Elementen einteilig ausgebildet ist, bewegt und von der Sitzfläche 27 abgehoben wird, so daß die Kraftstoffeinspritzbohrung 36 freigege ben wird.

Der Kraftstoff wird durch eine nicht gezeigte Kraftstoffpumpe mit Druck beaufschlagt, ferner stellt ein nicht gezeigter Regler den Kraftstoffdruck ein, wobei der Kraftstoff in den Innenraum der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 eintritt. Der Kraftstoff bewegt sich durch den inneren Kanal des Ventilkörpers 25, den äußeren Umfangsabschnitt des Ventilkörpers 25, den axialen Kanal 34 des Kraftstoffeinspritz- Verwirbelungsabschnitts 33 und den radialen Kanal 35 des Kraftstoffeinspritz- Verwirbelungsabschnitts 33 und wird zur Kraftstoffeinspritzbohrung 36 gelenkt, die die stromabseitige Sprühstrahlerzeugungseinrichtung bildet.

Fig. 7 ist eine schematische Schnittansicht, in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 mit einer Einspritzbohrung des L-Typs gemäß dieser Ausführungsform der Er findung, die in Fig. 4 gezeigt ist, in einem Einspritzgefäß installiert ist. Fig. 7(a) zeigt einen Kraftstoffsprühstrahl (mit Verbreitungswinkel θ₀), der erhalten wird, wenn die in Fig. 4 gezeigte Einspritzbohrung von links betrachtet wird, während Fig. 7(b) einen Kraftstoffsprühstrahl zeigt, der erhalten wird, wenn die in Fig. 4 gezeigte Ein spritzbohrung von vorn betrachtet wird.

Der Kraftstoffsprühstrahl 15 befindet sich in einem Zustand, in dem der Kraftstoff sprühstrahl 15b im wesentlichen zweidimensional ist. Im Kraftstoffsprühstrahl 15a ist der Verbreitungswinkel θ₁ in bezug auf die axiale Mittellinie X der Einspritzbohrung kleiner als der Verbreitungswinkel θ₂. Der Verbreitungswinkel θ₂ definiert eine Richtung, in der die Beschränkung durch die Wand 38 nicht vorhanden ist, so daß die Kraftstoffsprühstrahl-Menge hiervon groß ist.

Andererseits liegt der Verbreitungswinkel θ₁ auf seiten der Wand 38, so daß die Kraftstoffsprühstrahl-Menge hiervon gering ist. Der Winkel θ₃ ist der Winkel der Abweichung der Mittellinie Y des Kraftstoffsprühstrahls von der axialen Mittellinie X der Einspritzbohrung und wird als Ablenkungswinkel bezeichnet. Wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 an der Brennkraftmaschine montiert ist, ist der Ver breitungswinkel θ₂ des Kraftstoffsprühstrahls 15 so bemessen, daß die Linie, die die sem Verbreitungswinkel θ₂ entspricht, auf die innere Wandfläche des Ansaugluftka nals 5 auftrifft.

Beispielsweise betragen in Fig. 7(b) der Verbreitungswinkel θ₁ 10°, der Verbreitungs winkel θ₂ 20° und der Verschiebungswinkel θ₃ 5°, so daß die Summe θ₁ + θ₂ 30° beträgt. Der Winkel θ₀ in Fig. 7(a) beträgt beispielsweise 50°.

Fig. 8 zeigt eine Meßanordnung für den obenbeschriebenen Sprühstrahl 15. Das Be zugszeichen 40 bezeichnet ein zylindrisches Sprühstrahl-Gefäß, wovon an drei Seiten optische Linsen angeordnet sind und an einer vierten Seite die Kraftstoffeinspritzein richtung 10 installiert ist. Eine Laserbelichtungsvorrichtung 41 erzeugt durch einen Schlitz einen Lichtstrahl 42, wobei durch Drehen des Schlitzes der Lichtstrahl 42 in einer Längsschnittebene bzw. in einer Querschnittsebene belichtet wird.

An zwei weiteren Seiten nehmen Kameras mit Zoom-Funktion ein linkes bzw. ein rechtes Bild auf, so daß der Kraftstoffsprühstrahl auf einem Monitor 44 betrachtet werden kann. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet einen Personalcomputer, der einen Empfangsabschnitt und einen Impulserzeugungsabschnitt 47 besitzt, die einen Ven tilöffnungsbefehl an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ausgeben. Das Bezugs zeichen 48 bezeichnet eine Treiberschaltung, während das Bezugszeichen 49 einen Kraftstofftank bezeichnet, der durch einen N₂-Zylinder 50 mit Druck beaufschlagt wird.

In dem Experiment wird als Ersatzprodukt für Benzin "Shell LAWS" (Shell Chemi cal Corporation, LAWS ist ein Produktname) verwendet, dessen Eigenschaften den Eigenschaften von Benzin ähnlich sind. Der Druck in dem Kraftstoffsprühstrahl- Gefäß 40 kann durch eine Unterdruckpumpe und den N₂-Zylinder 50 abgesenkt bzw. erhöht werden.

Die Hauptmeßprozedur ist die folgende: Erzeugen des Ventilöffnungsbefehls für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 → Erzeugen einer Zeiteinstellung für die Be lichtung des Kraftstoffsprühstrahls mit dem Laserlicht → Ansteuern der Kamera 43 für die Bildaufnahme → Ausgeben des Ventilöffnungsbefehls → Aufnehmen eines Bildes → Speichern des Bildes.

Durch Verwendung der obigen Meßvorrichtung wurden die Wirkungen der Wand 38, die Wirkungen des Kraftstoffsprühstrahls 15, der eine abgeflachte Form besitzt, sowie die Verhinderung der Anhaftung des Kraftstoffsprühstrahls 15 an der Innen wandfläche durch die entsprechende Steuerung der Ansaugluftströmung 8 bestätigt.

Nun wird ein weiteres Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffein spritzeinrichtung 10 auf eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erläutert. Fig. 9 ist eine Ansicht, die einen an einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine montierten Zylinderkopf veranschaulicht, während Fig. 10 eine Ansicht ist, die die Beziehung zwischen der Position des Einlaßventils und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 einerseits und dem Kraftstoffsprühstrahl andererseits veranschaulicht.

Das Bezugszeichen 101 bezeichnet einen der Zylinder der Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, während das Bezugszeichen 102 eine Brennkammer bezeichnet, das Bezugszeichen 103 einen Kolben bezeichnet, das Bezugszeichen 104 den Zylinderkopf bezeichnet, das Bezugszeichen 105 ein Einlaßventil zum Öffnen und Schließen einer Ansaugluftöffnung 106 bezeichnet, das Bezugszeichen 107 ein Auslaßventil bezeichnet und das Bezugszeichen 108 einen Abgaskrümmer bezeich net.

Das Bezugszeichen 109 bezeichnet einen Ansaugluftkanal mit einer mittigen Trenn wand 109, die die Einlaßöffnung 106 unterteilt und mit dem stromaufseitigen Ab schnitt der Ansaugluftöffnung 106 in Verbindung steht. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet einen Ansaugkrümmer, während das Bezugszeichen 111 eine Ansaugluft durchflußmengen-Steuervorrichtung bezeichnet, das Bezugszeichen 112 die An saugluftströmung bezeichnet, das Bezugszeichen 115 eine Innenwandfläche eines Ansaugluftkanals 114, die sich gegenüber einer Innenwandfläche auf seiten der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 befindet, bezeichnet, und das Bezugszeichen 18 einen Kraftstoffsprühstrahl, der von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 ausgestoßen wird, bezeichnet. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftstoffein spritzeinrichtung 10 im Zylinderkopf 104 installiert.

Die Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung 111 besitzt ein Öffnungs- und Schließventil 113. Die beiden Einlaßventile 105 sind parallel angeordnet, so daß in dieser Ausführungsform der Erfindung der Kraftstoffsprühstrahl 15 so eingespritzt wird, daß er auf die Teller 105a und 105b der Einlaßventile 105 trifft. Die Kraftstoff einspritzeinrichtung 10 ist stromaufseitig vom Einlaßventil 105 angeordnet und ver wendet ein Mehrpunkt-Einspritzsystem (MPI-System).

In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Qualität und die Ausbildung des Luft-/Kraftstoffgemischs im Zylinder 101 verbessert, indem die Kraftstoffeinspritz einrichtung 10, in der die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls 15 erhöht ist, am Zylinder 101 installiert ist und die Anhaftung des Kraftstoffs an der Innenwandfläche des Ansaugkrümmers 110 und an der Innenwandfläche des Ansaugluftkanals 109 nicht auftritt.

Die Merkmale dieses Kraftstoffsprühstrahls 15 von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 umfassen die Tatsache, daß der Verbreitungswinkel an der Innenwandfläche des Ansaugluftkanals im Zylinderkopf 104 gering ist, jedoch an der gegenüberliegenden Wandfläche 115 groß ist. Ferner wird der Kraftstoffsprühstrahl 15, wie in Fig. 10 gezeigt ist, in der Weise erzeugt, daß eine Anhaftung des Kraftstoffs an der mittigen Trennwand 109a vermieden wird und der Kraftstoffsprühstrahl 15 zu den ge krümmten Abschnitten 105a und 105b des Einlaßventils 105 gelenkt wird.

Wenn andererseits das Einlaßventil 105 geöffnet ist, bewegt sich durch die An saugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung 111 eine stark fluidisierte Luftströmung, die den Kraftstoffsprühstrahl 15 transportiert. Wie oben erwähnt worden ist, sind die Orientierung und die Form des Kraftstoffsprühstrahls 15 optimiert und kann eine Transportverzögerung des Kraftstoffsprühstrahls 15 in die Brennkammer 102 des Motors beseitigt werden. Was ferner die Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung 111 betrifft, so ist bei geschlossener Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung 111 die Kanalquerschnittsfläche des Ansaugkrümmers 110 ver engt, so daß die Geschwindigkeit der Ansaugluftströmung 112 erhöht ist und in der Brennkammer 102 des Motors eine Verwirbelungsströmung erzeugt wird.

Fig. 11 ist eine Längsschnittansicht eines Endabschnitts des vorderen Endes einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Er findung. In dieser Ausführungsform werden für die Erzeugung des abgelenkten Kraftstoffsprühstrahls 15 mit abgeflachter Form mehrere feine Bohrungen verwendet. Fig. 11(b) ist eine Ansicht des in Fig. 11(a) gezeigten Abschnitts in der Richtung R.

Ein Ventilkörper 64 umfaßt eine Stange 62, die durch Biegen eines Plattenelements gebildet wird und einen Öffnungsabschnitt 60a besitzt und teilweise in der inneren Umfangsfläche eines aus magnetischem Material hergestellten Ankers 60 aufgenom men ist, sowie ein Kugelelement 63, das am anderen Endabschnitt der Stange 62 befestigt ist. Der Ventilkörper 64 wird durch den äußeren Umfangsabschnitt des Ankers 60 geführt, wobei der äußere Umfangsabschnitt des Kugelelements 63 auf einer Ventilsitzfläche 66 eines Düsenkörpers 65 sitzt.

Am Kugelelement 63 sind mehrere Anschnittflächen 63a vorgesehen, an denen sich der Kraftstoff vorbeibewegt. Der Düsenkörper 65 ist mit Druck in eine innere Um fangsfläche 61a eines dünnen zylindrischen Elements 61 eingesetzt, das ein nicht magnetisches oder schwach magnetisches Element und stromabwärts eine Einspritz platte 67, die mit Druck eingesetzt und befestigt ist, umfaßt.

Das Bezugszeichen 68 bezeichnet einen Schweißabschnitt, der unter Verwendung eines Lasers hergestellt worden ist, wobei der äußere Umfangsabschnitt der Ein spritzplatte 67 ein Entweichen von Kraftstoff nach außen verhindern kann. Das Be zugszeichen 70 bezeichnet einen Kunststoffkörper, der durch Druckguß hergestellt ist. Zwischen diesem Kunststoffkörper 70 und einer Stirnfläche eines weiteren Kunststoffkörpers ist ein O-Ringelement 71, das einen luftdichten Verschluß schafft, vorgesehen.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 erläutert. Entsprechend einem elektrischen Ein/Aus-Signal, das an eine elektromagnetische Spule angelegt wird, wird der Ventilkörper 64 axial aufwärts und abwärts bewegt, wodurch ein Spalt zwischen dem Kugelelement 63 und der Ventilsitzfläche 66 geöff net und geschlossen wird, wodurch die Kraftstoffeinspritzsteuerung erfolgt. Wenn der Ventilkörper 64 bewegt wird, wird das Kugelelement 63, das einteilig mit dem Ven tilkörper 64 ausgebildet ist, bewegt, wodurch die Kugel 63 von der Ventilsitzfläche 66 des Düsenkörpers 65 abgehoben wird, woraufhin der Kraftstoff auf die Einspritz platte 67 trifft. Dadurch wird der Kraftstoff von der Einspritzeinrichtung 10 nach außen ausgestoßen.

Mit Bezug auf Fig. 12(a) wird nun der Aufbau der Einspritzplatte erläutert. Fig. 12(a) zeigt eine beispielhafte Einspritzplatte 67, in der mehrere feine Bohrungen 72 und 73 vorgesehen sind, die auf konzentrischen Teilkreisen angeordnet sind. Der jeweilige Durchmesser der feinen Bohrungen 72 und 73 ist im wesentlichen gleich. Insbeson dere ist ein Bereich, in dem keine feinen Bohrungen 73 vorgesehen sind, durch einen Winkel θ von mehr als 100° begrenzt.

Dem Aufbau der in Fig. 12(b) gezeigten Einspritzplatte liegt grundsätzlich die gleiche Idee wie in Fig. 12(a) zugrunde, die Größe der inneren Bohrungen 76 ist jedoch kleiner als diejenige der äußeren Bohrungen 75. In diesem Fall ist die Kraftstoff sprühstrahl-Menge auf der Außenseite groß.

Die in Fig. 12(c) gezeigte Einspritzplatte 77 umfaßt mehrere schlitzförmige Ein spritzlöcher 78 und 79, die auf konzentrischen Teilkreisen vorgesehen sind. Die Größe der inneren Einspritzlöcher 79 ist kleiner als diejenige der äußeren Ein spritzlöcher 78. In diesem Fall ist die Kraftstoffsprühstrahl-Menge auf der Außenseite groß. Die in Fig. 12(d) gezeigte Einspritzplatte 80 besitzt mehrere schlitzförmige Ein spritzlöcher 81, die auf einem konzentrischen Teilkreis angeordnet sind. Die Anord nung der Schlitzlöcher 81 beschreibt eine C-Form, wie in Fig. 12(d) gezeigt ist.

Diese mehreren Einspritzplatten 67, 74, 77 und 80, die jeweils mehrere feine Ein spritzbohrungen oder -löcher besitzen, sind aus einem Metallelement mit einer Dicke im Bereich von 0,08 mm bis 0,15 mm hergestellt. Die Bearbeitung der Einspritzplatte erfolgt durch Stanzen, Ätzen und dergleichen. Die Einspritzplatte kann in großer Stückzahl und im wesentlichen ohne Abweichungen hergestellt werden.

Die obenbeschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen die folgenden Merkmale auf. Was die Verbesserung der Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs betrifft, so wird durch Vorsehen der Einspritzplatte mit feinen Einspritzbohrungen oder -löchern die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit erhöht, wodurch die Zer stäubung des eingespritzten Kraftstoffs verbessert wird.

Was die Steuerung der Orientierung des Kraftstoffsprühstrahls betrifft, so kann diese Orientierung durch Neigen der Einspritzplatte eingestellt werden, wobei der Öff nungsbereich der feinen Löcher so bemessen ist, daß sich die durch die einzelnen feinen Löcher ausgespritzten Kraftstoffsprühstrahlen nicht gegenseitig stören.

Die Einspritzmenge ist durch die Gesamtfläche der feinen Einspritzlöcher, die in der Einspritzplatte vorgesehen sind, bestimmt, da jedoch die Einspritzplatte durch eine Stanzbearbeitung, eine Ätzbearbeitung und dergleichen erfolgt, ist die Abmes sungsstreuung gering.

Da bei der Installation der äußere Umfangsabschnitt der Einspritzplatte durch La serschweißen befestigt wird, ist der Befestigungsbereich von den Einspritzlöchern verhältnismäßig weit entfernt, so daß die Lochabmessungen durch eine durch Wärme bedingte Verformung nicht beeinflußt werden.

Erfindungsgemäß ist in dem Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraft maschinen, die jeweils ein Einlaßventil zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöff nung sowie eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die stromaufseitig vom Einlaßventil angeordnet und durch ein Steuersignal von einer Motorsteuervorrichtung angesteuert wird, umfaßt, die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit dem Ansaughub der Brennkraftmaschine synchronisiert. In dem Verfahren wird von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ein Kraftstoffsprühstrahl gebildet, der in einen mit tigen Bereich, der einen Bereich mit geringer Konzentration besitzt, und in einen äußeren Bereich, der einen Bereich mit hoher Konzentration mit großem Verbrei tungswinkel und in seinem Umfang einen Bereich mit mittlerer Konzentration mit kleinem Verbreitungswinkel besitzt, unterteilt ist. Ferner wird ein Sprühstrahl mit abgeflachter Form und erhöhtem Zerstäubungsgrad mit einem Partikeldurchmesser von etwa 30 bis etwa 50 µm erzeugt, wobei die Geschwindigkeit der Ansaugluft strömung auf 15 bis 50 m/s gesteuert wird (bei einer Kühlwassertemperatur von 30°C beträgt hierbei die Soll-Leerlaufdrehzahl des Motors 2000 min^-1, während die Soll-Leerlaufdrehzahl bei einer Kühlwassertemperatur von 80°C 600 min^-1 beträgt). Der Kraftstoffsprühstrahl wird auf der Ansaugluftströmung zum Einlaßventil trans portiert, wodurch eine Anhaftung des Kraftstoffsprühstrahls an der Innenwand des Zylinderkopfs wirksam vermieden werden kann.

Um in dem Mehrpunkt-Einspritzsystem, das in der erfindungsgemäßen Kraftstoffein spritzvorrichtung verwendet wird, im Zylinder ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit ver besserter Qualität zu erhalten, wird der Zerstäubungsgrad des von der Kraftstoffein spritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls erhöht und wird der zerstäubte Sprühstrahl zum Ansaugkrümmer geliefert, wobei der Kraftstoffsprühstrahl auf der Ansaugluftströmung, deren Geschwindigkeit erhöht wurde, transportiert wird. Der Kraftstoffsprühstrahl erhält eine abgeflachte Form und wird abgelenkt, so daß die Anhaftung des Kraftstoffs an der Innenwandfläche des Zylinderkopfs begrenzt wird und die Vermischung des Kraftstoffsprühstrahls mit der Ansaugluft gefördert wird. Im Ergebnis können die Verbrennung in der Brennkammer, das Abgas und der Kraftstoffverbrauch verbessert werden. Da ferner für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung keine Änderung am Basismotor vorzunehmen ist, kann eine Kostensenkung erreicht werden.

Claims

1. Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, wobei die Brennkraftmaschine ein Einlaßventil (3) zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöff nung (4) sowie eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10), die stromaufseitig vom Ein laßventil (3) angeordnet und durch ein Steuersignal von einer Motorsteuervorrichtung angesteuert wird, umfaßt, wobei die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) bewirkte Kraftstoffeinspritzung mit dem Ansaughub der Brennkraftmaschine syn chronisiert ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bilden eines von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls (15), der einen mittigen Sprühstrahlbereich (16) mit geringer Konzentration und einen äußeren Sprühstrahlbereich (18, 19) umfaßt,
Bilden des äußeren Sprühstrahlabschnitts in der Weise, daß er einen Bereich (18) mit hoher Konzentration und großem Verbreitungswinkel und in seinem Umfangsbereich einen Bereich (19) mit mittlerer Konzentration und kleinem Verbrei tungswinkel besitzt, und
Erzeugen eines zusammenhängenden Sprühstrahlkörpers (15) mit abge flachter Form.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vorsehen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) für jeweils zwei Ein laßventile (3a, 3b) pro Zylinder der Brennkraftmaschine, die nebeneinander angeord net sind, und
Richten des Sprühstrahlbereichs (18) mit hoher Konzentration und mit großem Verbreitungswinkel auf eine Innenwand (14B), die sich gegenüber der In nenwand (14A) befindet, an der das Kraftstoffeinspritzventil (10) angeordnet ist, und Richten des Sprühstrahls (15) symmetrisch auf eine mittige Trennwand (11), die in einem Mittelabschnitt der beiden Einlaßventile (3a, 3b) angeordnet ist.

3. Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, wobei die Brennkraftmaschine ein Einlaßventil (3) zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöff nung (4), eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10), die stromaufseitig von dem Ein laßventil (3) angeordnet und durch ein Steuersignal von einer Motorsteuervorrichtung angesteuert wird, sowie eine Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7), die die Ansaugluftdurchflußmenge steuert, umfaßt, wobei die durch die Kraftstoffein spritzeinrichtung (10) bewirkte Kraftstoffeinspritzung mit dem Ansaughub der Brennkraftmaschine synchronisiert ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bilden eines Kraftstoffsprühstrahls (15), der durch die Kraftstoffeinspritz einrichtung (10) eingespritzt wird und einen mittigen Sprühstrahlbereich (16) mit geringer Konzentration und einen äußeren Sprühstrahlbereich (18, 19) umfaßt,
Bilden des äußeren Sprühstrahlbereichs in der Weise, daß er einen Bereich (18) mit hoher Konzentration und großem Verbreitungswinkel und in seinem Um fangsabschnitt einen Bereich (19) mit mittlerer Konzentration und kleinem Verbrei tungswinkel umfaßt,
Erzeugen eines zusammenhängenden Sprühstrahlkörpers mit abgeflachter Form und
Richten des Sprühstrahlbereichs (18) mit hoher Konzentration und großem Verbreitungswinkel auf die Ansaugluftströmung (8), deren Fluidisierungsgrad durch die Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7) gesteuert wird, und Transportieren des Sprühstrahls mittels der Ansaugluftströmung (8) zur Einlaßöffnung (4).

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Richten des Sprühstrahlbereichs (18) mit hoher Konzentration und großem Verbreitungswinkel auf die Innenwand (14B) eines Ansaugkrümmers (6), die sich gegenüber einer Innenwand (14A) des Ansaugkrümmers (6) befindet, an der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) angeordnet ist.

5. Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, wobei die Brennkraftmaschine ein Einlaßventil (3) zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöff nung (4), eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10), die stromaufseitig vom Ein laßventil (3) angeordnet und durch ein Steuersignal von einer Motorsteuervorrichtung angesteuert wird, sowie eine Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7), die die Ansaugluftdurchflußmenge (8) steuert, umfaßt, wobei die durch die Kraftstoffein spritzeinrichtung (10) bewirkte Kraftstoffeinspritzung mit dem Ansaughub der Brennkraftmaschine synchronisiert ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erzeugen eines Kraftstoffsprühstrahls (15), der von der Kraftstoffein spritzeinrichtung (10) eingespritzt wird und einen abgeflachten Sprühstrahlkörper mit einem Bereich mit großem Verbreitungswinkel und einem Bereich mit kleinem Ver breitungswinkel besitzt,
Erhöhen des Zerstäubungsgrades des Kraftstoffsprühstrahls (15), so daß die Kraftstoffpartikel einen Durchmesser im Bereich von etwa 30 bis etwa 50 µm besitzen,
Steuern der Geschwindigkeit der Ansaugluftströmung (8) auf einen Wert im Bereich von etwa 15 bis etwa 30 m/s und
Transportieren des Kraftstoffsprühstrahls (15) mittels der Ansaugluft strömung (8)zum Einlaßventil (3).

6. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) durch ein Steuersignal von einer Motorsteuer vorrichtung angesteuert wird,
gekennzeichnet durch
einen zylindrischen Düsenabschnitt (26), der einen Innenraum und einen unteren Abschnitt aufweist, in dem eine Kraftstoffeinspritzbohrung (36) ausgebildet ist,
eine Sitzfläche (27), die die Kraftstoffeinspritzbohrung (36) fortsetzt und im unteren Abschnitt des Düsenabschnitts (26) ausgebildet ist,
einen Ventilkörper (25), der im Innenraum des Düsenabschnitts (26) angeordnet ist und einen Spalt zur Sitzfläche (27) einstellt, und
einen Kraftstoffverwirbelungsabschnitt (33), der im Innenraum des Düsenabschnitts (26) ausgebildet und um den Ventilkörper (25) angeordnet ist,
wobei der untere Abschnitt des Düsenabschnitts (26) auf der Auslaßseite der Kraftstoffeinspritzbohrung (36) eine erste Oberfläche (41), in der ein äußerer Oberflächenabschnitt und eine Wand (38), die von der Kraftstoffeinspritzbohrung (36) beabstandet ist und sich jenseits des eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls (15) befindet, vorhanden sind, und eine zweite Oberfläche (42), die von der ersten Ober fläche (41) vorsteht, umfaßt.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche (41) eine die Kraftstoffeinspritzbohrung (36) enthaltende Fläche (43) und eine die erste Fläche (43) radial auswärts fortsetzende Fläche (44), die in bezug auf die erste Oberfläche (41) in Strömungsrichtung zurückversetzt ist, umfaßt.

8. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, wobei
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) durch ein Steuersignal von einer Motorsteuer vorrichtung angesteuert wird,
gekennzeichnet durch
einen zylindrischen Düsenabschnitt (26), der einen Innenraum und einen unteren Abschnitt aufweist, in dem eine Kraftstoffeinspritzbohrung (36) ausgebildet ist,
eine Sitzfläche (27), die die Kraftstoffeinspritzbohrung (36) fortsetzt und im unteren Abschnitt des Düsenabschnitts (26) ausgebildet ist,
einen Ventilkörper (25), der im Innenraum des Düsenabschnitts (26) aus gebildet ist und den Spalt zur Sitzfläche (27) einstellt, und
einen Kraftstoffverwirbelungsabschnitt (33), der im Innenraum ausge bildet ist und den Ventilkörper (25) umgibt,
wobei im unteren Abschnitt des Düsenabschnitts (26) ein äußerer Ober flächenabschnitt (41, 42) auf der Auslaßseite der Kraftstoffeinspritzbohrung (36) L- förmig ist und in einem Teil (42) der Oberfläche eine von der Kraftstoffeinspritzboh rung (36) beabstandete weitere Fläche (38) ausgebildet ist, die sich jenseits des eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls (15) befindet.

9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Wand (38) entweder geradlinig oder ge krümmt ist.

10. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, wobei
die Brennkraftmaschine ein Einlaßventil (3) zum Öffnen und Schließen einer Ein laßöffnung (4), eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10), die stromaufseitig vom Ein laßventil (3) angeordnet und durch ein Steuersignal von einer Motorsteuervorrichtung angesteuert wird, sowie eine Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7), die stromaufseitig von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) und in deren Nähe angeordnet ist und eine Ansaugluftströmung (8) steuert, umfaßt, wobei die durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) bewirkte Kraftstoffeinspritzung mit dem An saughub der Brennkraftmaschine synchronisiert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) einen zylindrischen Düsenabschnitt (26) aufweist, der einen Innenraum besitzt und in dessen unterem Abschnitt eine Kraftstoffeinspritzbohrung (36) ausgebildet ist,
im unteren Abschnitt des Düsenabschnitts (26) auf der Auslaßseite der Kraftstoffeinspritzbohrung (36) ein radial äußerer Oberflächenabschnitt (44), der von der Kraftstoffeinspritzbohrung (36) beabstandet ist, und eine Wand (38), die sich jen seits des eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls (15) befindet, ausgebildet sind, wobei eine Fläche der Wand (38) so beschaffen ist, daß sie zur Richtung der Ansaugluft strömung (8), die durch die Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7) gesteuert wird, im wesentlichen senkrecht ist.

11. Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, bei dem aftstoff stromaufseitig von einer Einlaßöffnung (4) eingespritzt wird, durch die Luft in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine angesaugt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Vorsehen einer Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7) in einem Ansaugluftkanal (5), der mit der Einlaßöffnung (4) in Verbindung steht,
Erzeugen einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung im Querschnitt des Ansaugluftkanals (5) für die durch den Ansaugluftkanal (5) strömende Luft,
Konzentrieren des Kraftstoffs in einem bestimmten Bereich des Quer schnitts des Ansaugluftkanals (5),
Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit in dem bestimmten Bereich des Querschnitts des Ansaugluftkanals (5) durch die Ansaugluftdurchflußmengen- Steuervorrichtung (7),
Einleiten des Kraftstoffs in den Bereich der Ansaugluftströmung (8) mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit, und
Transportieren des Kraftstoffs in die Brennkammer.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Einspritzen des Kraftstoffs in der Weise, daß er auf einen ersten Wandab schnitt (14A) des Ansaugluftkanals (6), in dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) installiert ist, und auf einen zweiten Wandabschnitt (14B) des Ansaugluftkanals (6) gegenüber dem ersten Wandabschnitt (14A) gelenkt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Lenken eines Kraftstoffsprühstrahls (15) auf einen ersten Wandabschnitt (14A) des Ansaugluftkanals (6), in dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) instal liert ist, und auf einen zweiten Wandabschnitt (14B) des Ansaugluftkanals (6) gegenüber dem ersten Wandabschnitt (14A), und
Bilden eines Kraftstoffsprühstrahls (15), der auf dem zweiten Wandab schnitt (14B) einen größeren Verbreitungswinkel als auf dem ersten Wandabschnitt (14A) aufweist.

14. Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, wobei
der Kraftstoff stromaufseitig von einer Einlaßöffnung (4) eingespritzt wird, durch die Luft in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine angesaugt wird,
gekennzeichnet durch
eine Ansaugluftdurchflußmengen-Steuervorrichtung (7), die in einem An saugluftkanal (5), der mit der Einlaßöffnung (4) in Verbindung steht, angeordnet ist und eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeitsverteilung der Luftströmung im Querschnitt des Ansaugluftkanals (5) erzeugt,
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10), die Kraftstoff in den Bereich mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit im Querschnitt des Ansaugluftkanals (5) ein spritzt,
wobei der in diesen Bereich eingespritzte Kraftstoff auf der Ansaugluft strömung (8), deren Strömungsgeschwindigkeit erhöht ist, transportiert wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (10) eingespritzte Kraftstoff auf einen ersten Wandabschnitt (14A) des Ansaugluftkanals (6), in dem die Kraftstoff einspritzeinrichtung (10) installiert ist, und auf einem zweiten Wandabschnitt (14B) des Ansaugluftkanals (6), der sich gegenüber dem ersten Wandabschnitt (14A) befin det, eingespritzt wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einspritzeinrichtung den Kraftstoffsprühstrahl (15) auf einen ersten Wandabschnitt (14A) des Ansaugluftkanals (6), in dem die Kraftstoffeinspritzeinrich tung (10) installiert ist, und auf einem zweiten Wandabschnitt (14B) des Ansaugluft kanals (6), der sich gegenüber dem ersten Wandabschnitt (14A) befindet, eingespritzt wird, und
der Verbreitungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls (15) auf dem zweiten Wandabschnitt (14B) größer als der Verbreitungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls auf dem ersten Wandabschnitt (14A) ist.