DE10124855A1 - Fuel injector for vehicle internal combustion engine has electrode that forms spark path to center electrode of spark plug to reduce size of combustion chamber in cylinder head - Google Patents

Fuel injector for vehicle internal combustion engine has electrode that forms spark path to center electrode of spark plug to reduce size of combustion chamber in cylinder head

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Abstract

The direct injection fuel system for an internal combustion engine has the injector (7) located in close proximity to the spark plug (12). The injector has an earth electrode (8) that forms a spark path to the center electrode (10) of the plug which may be devoid of earth electrodes. The injector and spark plug are located between the inlet (4) and outlet (6) valves of the engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine fremdgezündete Brennkraftma­ schine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a cylinder head for a spark ignition internal combustion engine Machine according to the type mentioned in the preamble of claim 1.

Sie geht aus von der JP-2000-303843 A. In dieser ist ein Zylinderkopf für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung dargestellt. Der Zylinderkopf verfügt über zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, zwischen denen zentral ein Kraftstoffeinspritzventil und eine Zündkerze mit einer Masseelekt­ rode angeordnet sind. Durch die zentrale Anordnung von Kraftstoffeinspritzventil und Zündkerze ist es möglich, die Ein- und Auslasskanäle gegenüber einer Anord­ nung des Kraftstoffeinspritzventils, beispielsweise zwischen den Einlassventilen, größer zu gestalten und somit die Leistung der Brennkraftmaschine zu erhöhen.It starts from JP-2000-303843 A. In this is a cylinder head for one spark-ignited internal combustion engine shown with direct fuel injection. The cylinder head has two intake valves and two exhaust valves, between a fuel injector and a spark plug with a ground electrode rode are arranged. Due to the central arrangement of the fuel injection valve and spark plug it is possible to arrange the inlet and outlet channels opposite one tion of the fuel injection valve, for example between the intake valves, to make larger and thus to increase the performance of the internal combustion engine.

Bei der Ausgestaltung des Zylinderkopfes gemäß der JP-2000-303843 A ist es je­ doch problematisch, für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ein zündfähi­ ges Kraftstoff-Luft-Gemisch zum Zündzeitpunkt immer im Bereich des Zündfunkens der Zündkerze vorliegen zu haben.In the design of the cylinder head according to JP-2000-303843 A it is ever but problematic, an ignitable for every operating point of the internal combustion engine fuel-air mixture at the time of ignition always in the area of the ignition spark to have the spark plug.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Zündeigenschaft der Brennkraftmaschine zu verbessern. The object of the invention is to improve the ignition property of the internal combustion engine improve.  

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of the patent spell 1 solved.

Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist es, dass beispielsweise bei einer Brennstoff­ einspritzung kurz vor dem Zündzeitpunkt das zündfähige Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht durch Luftbewegungen zur Zündkerze hin befördert werden muss, sondern die Brennstoff-Luft-Gemischbildung direkt im Bereich des Zündfunkens stattfindet. Die­ ser Vorteil gilt insbesondere für strahlgeführte direkteinspritzende Brennverfahren. Besonders hervorzuheben ist eine unkomplizierte Veränderung der räumlichen Lage des Zündfunkens durch Drehung des Brennstoffeinspritzventils, wodurch eine schnelle und einfache Anpassung des Zündsystems an die unterschiedlichsten Brennraumgeometrien möglich ist.It is advantageous in this embodiment that, for example, in the case of a fuel injection of the ignitable fuel-air mixture shortly before the ignition point does not have to be transported to the spark plug by air movements, but the Fuel-air mixture formation takes place directly in the area of the ignition spark. the This advantage applies especially to jet-guided direct injection combustion processes. An uncomplicated change in the spatial location is particularly noteworthy spark by rotating the fuel injector, causing a quick and easy adaptation of the ignition system to the most varied Combustion chamber geometries is possible.

Die Anordnung des Brennstoffeinspritzventils und des Zündsystems gemäß An­ spruch 2 gewährleistet eine sichere Erzeugung eines Zündfunkens für jeden Be­ triebspunkt der Brennkraftmaschine.The arrangement of the fuel injector and the ignition system according to An saying 2 ensures safe generation of an ignition spark for each loading driving point of the internal combustion engine.

Die bauliche Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus.The structural design according to claim 3 is characterized by a special simple structure.

Durch eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 verringert sich der Außendurchmes­ ser des Zündsystems deutlich, da die heutzutage übliche Metallummantelung mit Einschraubgewinde entfällt. Hierdurch wird der Abstand zwischen Brennstoffein­ spritzventil und Zündsystem nochmals wesentlich verkleinert. Die Verringerung des Abstandes zwischen Brennstoffeinspritzventil und Zündsystem erlaubt es in vorteil­ hafter Weise entweder die Geometrie der Ein- und Auslasskanäle nochmals zu ver­ größern, mit dem Ziel die Leistung der Brennkraftmaschine weiter zu erhöhen, oder durch den Bauraumgewinn das beschriebene erfindungsgemäße Einspritz- und Zündkonzept auch bei Motoren mit kleineren Brennräumen einzusetzen. Die Verbrauchs- und Abgasvorteile, niedriger Brennstoffverbrauch bei gleichzeitig nied­ rigen Schadstoffrohemissionen, eines strahlgeführten Einspritzsystems können da­ mit voll erschlossen werden.The outside diameter is reduced by an embodiment according to claim 4 water of the ignition system clearly, since the metal sheathing common today Screw-in thread is omitted. This will make the distance between fuels spray valve and ignition system again significantly reduced. The reduction of Distance between fuel injector and ignition system allows it in an advantageous manner either verge the geometry of the inlet and outlet channels again larger, with the aim of further increasing the performance of the internal combustion engine, or due to the gain in space, the described injection and Ignition concept can also be used for engines with smaller combustion chambers. The Advantages of consumption and exhaust gas, low fuel consumption with low at the same time raw emissions, a jet-guided injection system can with be fully developed.

Unter einem strahlgeführten Einspritzsystem wird ein Gemischbildungssystem ver­ standen, bei dem der Brennstoff in den Bereich gespritzt wird, in dem die Zündung erfolgt. Weitere Gemischbildungsmechanismen wie beispielsweise über den Umweg der Wandbenetzung mit Brennstoff oder durch eine komplizierte Luftführung zur Steuerung der Lage des Brennstoff-Luft-Gemischs im Brennraum spielen hierbei eine untergeordnete oder keine Rolle.A mixture formation system is used under a jet-guided injection system stood where the fuel is injected into the area where the ignition he follows. Other mixture formation mechanisms, such as via the detour  the wall wetting with fuel or through a complicated air duct for Controlling the position of the fuel-air mixture in the combustion chamber plays a role here a minor or no role.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert.The invention is described below on the basis of a preferred exemplary embodiment in a single figure explained.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Zylinderkopf 1 für eine nicht dar­ gestellte direkt einspritzende Brennkraftmaschine, mit einem Dachbrennraum 2 und einem Einlasskanal 3 mit einem zugehörigen Einlassventil 4, sowie einen Auslass­ kanal 5 mit einem zugehörigen Auslassventil 6. Zwischen dem Einlassventil 4 und dem Auslassventil 6 ist im Dach des Dachbrennraumes 2 ein Brennstoffeinspritz­ ventil 7 mit einer Masseelektrode 8, sowie eine Zündkerze 9 mit einer Zündelektrode 10 angeordnet. Die Zündelektrode 10 ist von der Masseelektrode 8 so weit beabstandet, dass ein Zündfunken 11 von der Zündelektrode 10 auf die Masseelekt­ rode 8 überschlagen kann. Fig. 1 shows schematically a section through a cylinder head 1 for a direct injection internal combustion engine, not shown, with a roof combustion chamber 2 and an intake duct 3 with an associated intake valve 4 , and an exhaust duct 5 with an associated exhaust valve 6 . Between the inlet valve 4 and the outlet valve 6 , a fuel injection valve 7 with a ground electrode 8 and a spark plug 9 with an ignition electrode 10 is arranged in the roof of the roof combustion chamber 2 . The ignition electrode 10 is spaced so far from the ground electrode 8 that a spark 11 from the ignition electrode 10 on the ground electrode 8 can flash over.

Durch Verdrehen des Brennstoffeinspritzventils 7 kann der Abstand der Mas­ seelektrode 8 von der Zündelektrode 10 variiert werden. Eine einfache Anpassung der Zündstrecke ist somit möglich. Eine Variation der Zündfunkenlänge ist auch da­ durch möglich, dass entweder das Brennstoffeinspritzventil 7 und/oder die Zünd­ kerze 9 in anderen Winkeln zueinander im Zylinderkopf 1 eingebaut werden.By rotating the fuel injection valve 7 , the distance of the measuring electrode 8 from the ignition electrode 10 can be varied. A simple adaptation of the ignition path is therefore possible. A variation of the spark length is also possible because either the fuel injector 7 and / or the spark plug 9 are installed at different angles to each other in the cylinder head 1 .

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Masseelektrode 8 komplett entfallen zu lassen und den Zündfunken direkt von der Zündelektrode 10 auf die Spitze des Brennstoffeinspritzventils 7 überschlagen zu lassen. Die Spitze des Brennstoffeinspritzventils ist für diesen Fall aus einem Elektrodenmaterial wie z. B. Platin oder einer Chrom-Nickel-Legierung gefertigt.In a further exemplary embodiment, it is also possible to omit the ground electrode 8 completely and to have the ignition spark flash directly over from the ignition electrode 10 onto the tip of the fuel injector 7 . The tip of the fuel injector is made of an electrode material such as. B. platinum or a chrome-nickel alloy.

Die Zündkerze 9 besteht aus der Zündelektrode 10 und einem radial um sie ange­ ordneten Isolationskörper 12. Als Isolationsmaterial kommt vorzugsweise ein Kera­ mikkörper zum Einsatz, jedoch sind auch andere Materialien, die entsprechend druck- und temperaturfest sind, einsetzbar. Die Zündkerze 9 wird direkt mit dem Isolationskörper 12 in dem Zylinderkopf 1 verbaut. Dies kann entweder mit Hilfe eines Außengewindes auf dem Isolationskörper 12 erfolgen oder als eine Einsteck­ variante ohne Außengewinde mit entsprechender Klemmung zur Lagesicherung und Abdichtung des Brennraums 2 beim Betrieb der Brennkraftmaschine.The spark plug 9 consists of the ignition electrode 10 and an insulation body 12 arranged radially around it. A ceramic body is preferably used as the insulation material, but other materials that are correspondingly pressure and temperature resistant can also be used. The spark plug 9 is installed directly with the insulation body 12 in the cylinder head 1 . This can be done either with the help of an external thread on the insulation body 12 or as an insertion variant without an external thread with appropriate clamping for securing the position and sealing the combustion chamber 2 when the internal combustion engine is operating.

Bei Entfall des Außengewindes (Einstecklösung) verringert sich der Außendurch­ messer der Zündkerze 9 nochmals, wodurch weiterer Bauraum im Zylinderkopf 1 gewonnen wird. Der somit gewonnene Bauraum kann entweder zur weiteren Ver­ größerung von dem Ein- und/oder Auslasskanal 3, 4 benützt werden, oder das Zünd-, und Einspritzsystem kann in kleineren Brennkraftmaschinen mit einem klei­ neren Brennraum 2 eingesetzt werden.If the external thread is removed (plug-in solution), the external diameter of the spark plug 9 is reduced again, as a result of which additional installation space is gained in the cylinder head 1 . The installation space thus obtained can either be used for further enlargement of the inlet and / or outlet duct 3 , 4 , or the ignition and injection system can be used in smaller internal combustion engines with a smaller combustion chamber 2 .

Der hier dargestellte Zylinderkopf 1 verfügt über ein Einlassventil 4 und ein Auslass­ ventil 5, jedoch sind auch Zylinderköpfe mit mehreren Ventilen, wie z. B. zwei Ein­ lass- und zwei Auslassventilen je Brennraum für das erfindungsgemäße Zündsys­ tem einsetzbar. The cylinder head 1 shown here has an inlet valve 4 and an exhaust valve 5 , but cylinder heads with several valves, such as. B. two inlet and two exhaust valves per combustion chamber can be used for the ignition system according to the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Zylinderkopf
cylinder head

22

Dachbrennraum
Roof combustion chamber

33

Einlasskanal
inlet channel

44

Einlassventil
intake valve

55

Auslasskanal
exhaust port

66

Auslassventil
outlet valve

77

Brennstoffeinspritzventil
Fuel injector

88th

Masseelektrode
ground electrode

99

Zündkerze
spark plug

1010

Zündelektrode
ignition electrode

1111

Zündfunke
spark

1212

Isolationskörper
insulation body

Claims (4)

1. Zylinderkopf für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit innerer Ge­ mischbildung mit zumindest einem Einlassventil und zumindest einem Aus­ lassventil zwischen denen ein Brennstoffeinspritzventil und ein, einen Zünd­ funken erzeugendes Zündsystem, bestehend aus zumindest einer Zündelekt­ rode und zumindest einer Masseelektrode, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffeinspritzventil (7) die Masse­ elektrode (8) ist.1. Cylinder head for a spark-ignited internal combustion engine with internal mixture formation with at least one inlet valve and at least one outlet valve between which a fuel injector and an ignition spark-generating ignition system consisting of at least one ignition electrode and at least one ground electrode are arranged, characterized in that that the fuel injector ( 7 ) is the ground electrode ( 8 ). 2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinste Beabstandung des Brennstoffein­ spritzventils (7) von der Zündelektrode (10) kleiner als eine Zündfunkenlänge ist.2. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the smallest spacing of the fuel injector ( 7 ) from the ignition electrode ( 10 ) is less than an ignition spark length. 3. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Brennstoffeinspritzventil (7) eine sepa­ rate Masseelektrode (8) angeordnet ist. 3. Cylinder head according to claims 1 and 2, characterized in that a separate earth electrode ( 8 ) is arranged on the fuel injection valve ( 7 ). 4. Zylinderkopf nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) gegenüber der Zündelektrode (10) isoliert ist.4. Cylinder head according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cylinder head ( 1 ) is insulated from the ignition electrode ( 10 ).
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001029406A1 (en) * 1999-10-18 2001-04-26 Orbital Engine Company (Australia) Pty Limited Direct injection of fuels in internal combustion engines

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Non-Patent Citations (2)

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Title
2000303843 A *
JP Patent Abstracts of Japan: 57000361 A *

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