DE102005001698A1

DE102005001698A1 - Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder

Info

Publication number: DE102005001698A1
Application number: DE200510001698
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Toyota Nomura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: CN1641192A; CN100381682C; US7021280B2; US20050150478A1; DE102005001698B4; JP2005201097A

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (7), das Brennstoff von einer Kante eines Zylinders in einer schrägen Richtung zu einem unteren Abschnitt der Brennkammer direkt in eine Brennkammer zu einer Mittellinie eines Zylinders einspritzt, eine Zündkerze (6), die im Wesentlichen in einer Mitte des Zylinders angeordnet ist, und Einspritzöffnungen (72a, 72b, 72c, 72d), von denen ein Nebel eingespritzt wird, der eine Form aufweist, die sich von einem Abschnitt in der Nähe eines Mittelpunkts der Brennkammer zu einer Seitenwand der Brennkammer in einem Querschnitt rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung zu einem Ende verbreitert, sind enthalten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder, die ein Brennstoffeinspritzventil hat, das einen Brennstoff direkt in eine Brennkammer einspritzt.

Generell ist in Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder eine schichtweise Verbrennung oder eine homogene Verbrennung eingesetzt.

Bei der schichtweisen Verbrennung wird Brennstoff während eines Verdichtungsvorgangs in eine Brennkammer eingespritzt, und ein Luft-Brennstoffgemisch mit hoher Konzentration des Brennstoffs wird ungleichmäßig in der Nähe einer Zündkerze (6) verteilt. Somit kann bei der schichtweisen Verbrennung sogar mit einem Luft-Brennstoffgemisch eine Verbrennung verursacht werden, das eine geringere Konzentration des Brennstoffs aufweist, als eine Brennstoffkonzentration, die von einem theoretischen Luft-Brennstoffverhältnis für das gesamte Volumen der Brennkammer ausgeht. Andererseits wird bei der homogenen Verbrennung Brennstoff während eines Luftansaugvorgangs in die Brennkammer eingespritzt, und die Verbrennung wird dadurch verursacht, dass das Luft-Brennstoffgemisch innerhalb der Brennkammer homogen gemacht wird.

Die schichtweise Verbrennung wird eingesetzt, wenn ein höherer Brennstoffwirkungsgrad verlangt ist. Im Gegenzug wird die homogene Verbrennung eingesetzt, wenn eine höhere Leistung verlangt ist. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, eine Reinigungswirkung des Katalysators für die Emissionen zu verbessern, falls die schichtweise Verbrennung bei einem Kaltstart eingesetzt wird, wenn eine Maschine gerade angelassen wurde, da die schichtweise Verbrennung durch das Aufwärmen von Emissionen in einer frühen Phase einen Temperaturanstieg eines Katalysators auf eine Aktivierungstemperatur ermöglicht.

Bekannt werden bei einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder zwei Verbrennungsbetriebsarten ausgewählt für den Verdichtungsvorgang und den Luftansaugvorgang verwendet. Deswegen ist ein Brennstoffeinspritzventil oder Ähnliches in der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder bereitgestellt, das abhängig von der Verbrennungsbetriebsart die Form eines Brennstoffnebels geeignet ändern kann.

Ein bekanntes Brennstoffeinspritzventil ist zum Beispiel in der japanischen, offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-220460 offenbart. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil hat eine Vielzahl von Einspritzöffnungen, die bei der Spitze einer Düse angeordnet sind, eine Vielzahl von Brennstofffließwegen, die sich zu der Einspritzöffnung fortsetzen, und eine Schalteinheit entsprechend jedem der Brennstofffließwege. Bei dem bekannten Brennstoffeinspritzventil wird die Brennstoffeinspritzöffnung, von der der Brennstoff eingesprüht wird, durch das Umschalten des Brennstofffließwegs auf das Steuern der Schalteinheit mit einer Steuereinheit ausgewählt.

Insbesondere um die schichtweise Verbrennung zu bewirken, wird der Brennstoff während des Verdichtungsvorgangs vertikal in Form eines breitwinkligen Nebels von einer zentral angeordneten Brennstoffeinspritzöffnung eingesprüht. Als Ergebnis wird das Luft-Brennstoffgemisch mit hoher Konzentration des Brennstoffs in der Nähe der Zündkerze unter Verwendung eines rotierenden Stroms verteilt. Um andererseits die homogene Verbrennung zu verursachen, wird der Brennstoff während des Luftansaugvorgangs in Form eines breitwinkligen Nebels aus zwei Einspritzöffnungen eingesprüht, die auf beiden Seiten der zentral angeordneten Einspritzöffnung (oder der Einspritzöffnung in der Mitte und einer Einspritzöffnung angrenzend an die Einspritzöffnung in der Mitte) angeordnet sind. Als Ergebnis wird der Brennstoff in der gesamten Brennkammer verbreitet.

Somit ist in der bekannten Technologie eine optimale Verbrennung gemäß eines Betriebszustands durch das Verwenden einer unterschiedlichen Form von Nebel für jeweils den Verdichtungsvorgang als auch den Luftansaugvorgang realisiert.

Eine verwandte Technologie ist in der japanischen Patenschrift Nr. 2650298 offenbart.

Jedoch erfordert das bekannte Brennstoffeinspritzventil das Bereitstellen von mehr als einer Eingriffsöffnung, mehr als einem Brennstofffließweg, der Schalteinheit und der Steuereinheit, um die Schalteinheit in einem Körper zu steuern. Als Ergebnis wird die gesamte Struktur und die Funktion des Brennstoffeinspritzventils kompliziert. Als Ergebnis bestehen höhere Chancen dass eine Fehlfunktion stattfindet; darüber hinaus erhöhen sich ebenfalls die Herstellungskosten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfacheres Brennstoffeinspritzventil mit niedrigen Kosten bereitzustellen.

Eine Brennkraftmaschine mit einer Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Brennkammer mit einem Zylinder; ein Brennstoffeinspritzventil, das einen Brennstoff aus einer Richtung direkt zu einer Mittellinie in dem Zylinder einspritzt, die einen Winkel mit der Mittellinie des Zylinders ausbildet; und eine Zündkerze, die im Wesentlichen bei einer Spitze des Zylinders angeordnet ist. Das Brennstoffeinspritzventil hat eine Einspritzöffnung, die bei einer Spitze des Brennstoffeinspritzventils angeordnet ist, und von der ein Nebel auf solch eine Weise eingespritzt wird, dass der Nebel eine im Wesentlichen V-Form aufweist, die sich allmählich zu einem Ende in Richtungen von einem Abschnitt näher der Zündkerze zu Abschnitten näher einer Fläche einer Seitenwand der Brennkammer erweitert, und die Form in einem Querschnitt rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung ausgebildet wird.

Bei der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder ist eine Breite der Form bei dem Abschnitt näher der Zündkerze eng und bei dem Abschnitt näher der Fläche der Seitenwand breit, und die Einspritzöffnung weist eine Form auf, die in Bezug auf eine Ebene, die eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils hat, im Wesentlichen symmetrisch ist, und die im Wesentlichen eine V-Form ist, die sich allmählich zu einem Ende eines Querschnitts rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung verbreitert, und eine Breite der Form der Einspritzöffnung bei dem Abschnitt näher der Zündkerze eng ist und bei dem Abschnitt näher der Fläche der Seitenwand breit ist.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder ist eine Breite der Form bei dem Abschnitt näher der Zündkerze eng und bei dem Abschnitt näher der Fläche der Seitenwand breit, und die Einspritzöffnung weist eine Form auf, die im Wesentlichen mit Bezug auf eine Ebene symmetrisch ist, die eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils hat, und die im Wesentlichen eine Keil-Form ist, die sich allmählich von einem Ende des Querschnitts rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung verengt, und eine Breite der Form der Einspritzöffnung ist bei dem Abschnitt näher der Zündkerze eng und bei dem Abschnitt näher der Fläche der Seitenwand breit.

Bei der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder hat das Brennstoffeinspritzventil darüber hinaus eine Öffnung, die ein Schlitz ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils bei einem Abschnitt entlang einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils hat, und der Abschnitt in einem Freiraum innerhalb der Form der Einspritzöffnung liegt.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder ist eine Länge des Schlitzes im Wesentlichen gleich einer Länge der Seite der Einspritzöffnung.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder ist eine Länge des Schlitzes kürzer als eine Länge von einer Seite der Einspritzöffnung.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder hat das Brennstoffeinspritzventil darüber hinaus eine Öffnung, die im Wesentlichen kreisförmig ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils hat, und der Abschnitt liegt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder hat das Brennstoffeinspritzventil darüber hinaus eine Öffnung, die im Wesentlichen elliptisch ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils hat, und der Abschnitt liegt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder hat das Brennstoffeinspritzventil darüber hinaus eine Öffnung, die eine Form einer vierseitigen Figur aufweist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse auf dem Brennstoffeinspritzventil hat, und der Abschnitt liegt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder hat das Brennstoffeinspritzventil darüber hinaus eine Öffnung, die dreieckig ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils hat, und der Abschnitt liegt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung.

In der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder ist die Öffnung in einem engeren Abschnitt in dem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung positioniert.

Die anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind insbesondere in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung fortgesetzt oder werden aus dieser klar werden, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht der Brennkammer einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht einer Einspritzöffnung einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Brennstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer Linie Y-Y aus 2;
4 ist eine schematische Ansicht eines Nebels von dem Brennstoffeinspritzventil in 3;
5 ist eine schematische Ansicht des Nebels von dem Brennstoffeinspritzventil, von einer Seite einer obersten Kolbenfläche aus betrachtet;
6 ist eine schematische Ansicht einer Einspritzöffnung einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine schematische Ansicht eines Nebels von einem Brennstoffeinspritzventil gemäß der zweiten Ausführungsform von einer obersten Fläche eines Kolbens aus betrachtet;
8 ist eine schematische Ansicht einer Einspritzöffnung einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
9 ist eine schematische Ansicht eines Nebels eines Brennstoffeinspritzventils gemäß der dritten Ausführungsform, von einer Seite der Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder aus betrachtet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit den begleitenden Zeichnungen genau erklärt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt.
1 ist ein Querschnitt einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 stellt insbesondere eine Brennkammer und die Struktur um die Brennkammer dar. Obwohl in 1 nur ein Zylinder gezeigt ist, kann die vorliegende Erfindung auf Brennkraftmaschinen mit vielen Zylindern der Linienbauarten oder V-Bauarten angewendet werden.
Die Brennkammer ist ein Freiraum, der mit Oberflächen einer Zylinderbohrung 11 eines Zylinderblocks 1, einem konkaven Teil 21 eines Zylinderkopfs 2 und einem Kolben 3 ausgebildet ist. Eine oberste Fläche des Kolbens 3 weist eine schüsselförmige, im Wesentlichen elliptische Höhlung 31 auf.
Der Zylinderkopf 2 hat zwei Einlassöffnungen 22 (nur eine der Einlassöffnung ist in 1 aus Gründen der Einfachheit gezeigt) und zumindest eine Auslassöffnung 23. Die Einlassöffnung 22 und die Auslassöffnung 23 haben ein Einlassventil 4 und ein Auslassventil 5, die die entsprechenden Öffnungen dafür öffnen und schließen.
Der Zylinderkopf 2 hat eine Anordnung zum Einpassen einer Zündkerze 6 und eines Brennstoffeinspritzventils 7. Die Zündkerze 6 ist im Wesentlichen bei einer Spitze des konkaven Teils 21 angeordnet. Das Brennstoffeinspritzventil 7 ist an einer Kante des konkaven Teils 21 auf solch eine Weise angeordnet, dass eine Spitze des Brennstoffeinspritzventils 7 in einer schrägen Richtung zu einer Mittellinie eines Zylinders zeigt.
Das Brennstoffeinspritzventil 7 hat einen Hauptkörper 71 (siehe 1), eine Düse 72 (siehe 2), die hohl ist, ein Nadelventil 73 (siehe 3) das gleitbar ist, und eine Nadelventilgleiteinheit (nicht gezeigt), die das Nadelventil 73 in eine Richtung entlang einer Achse der Düse 72 gleiten lässt. Die Düse 72 hat zwei Einspritzöffnungen 72a und 72b bei einer Spitze in ihrer hohlen Struktur, wie aus 3 ersichtlich ist.
In der Düse 72 bildet die hohle Struktur einen Fließweg 72A für den Brennstoff aus. Die Düse 72 sprüht den Brennstoff von jeder der Einspritzöffnungen 72a und 72b, die mit dem Fließweg 72A verbunden sind. Die Düse 72 ist an der Spitze des Hauptkörpers 71 durch beispielsweise Verstemmen befestigt. Die Düse 72, deren Spitze im Wesentlichen kegelförmig ist, ist als Beispiel gezeigt.
Das Düsenventil 73 wird zum Beispiel mit einer Feder gedrückt, um zu der Spitze der Düse 72 gerichtet zu sein. In solch eine Zustand, bei dem das Düsenventil 73 gedrückt wird, beendet das Nadelventil 73 das Einsprühen des Brennstoffs von den Einspritzöffnungen 72a und 72b entweder durch Schließen von jeder der Einspritzöffnungen 72a und 72b oder durch das Absperren des Fließwegs 72A. Wenn eine Einspritzung des Brennstoffs notwendig ist, wird das Nadelventil 73 auf solch eine Weise gleiten gelassen, dass das Nadelventil 73 von der Spitze der Düse 72 durch die Nadelventilgleiteinheit in Übereinstimmung mit einer Anweisung von einer Steuereinheit (nicht gezeigt), die eine elektronische Steuereinheit (ECU) ist, entfernt wird. Somit kommen jede der Einspritzöffnungen 72a und 72b und der Fließweg 72a miteinander in Verbindung und der Brennstoff kann herausgesprüht werden.
Jede der Einspritzöffnungen 72a und 72b ist als Schlitz bei der Spitze der Düse 72 ausgebildet. Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die Einspritzöffnungen 72a und 72b ausgebildet, in Richtungen weg von einer Ebene (im Folgenden "virtuelle Düsenebene") P1 gerichtet zu sein, die parallel zu einer Ebene ist, die eine Mittelachse der Düse 72 hat. In anderen Worten sind die Einspritzöffnungen 72a und 72b derart ausgebildet, dass der eingesprühte Brennstoff eine Form ausbildet, die sich zu einem Ende verbreitert. Die virtuelle Düsenebene P1 in der ersten Ausführungsform hat die Mittelachse der Düse 72.
Durch das Anordnen der Einspritzöffnungen 72a und 72b als die oben beschriebenen Schlitze, werden Nebel Ja und Jb, die eine Form eines flachen Fächers aufweisen, in eine Richtung der Einspritzung auf eine derartige Weise eingespritzt, dass die Nebel Ja und Jb die sich zu einem Ende verbreiternde Form ausbilden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die Einspritzöffnungen 72a und 72b auf eine derartige Weise angeordnet, dass die Einspritzöffnungen 72a und 72b im Wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf die virtuelle Düsenebene P1 sind, wenn die Düse 72 von einer Seite ihrer Spitze aus betrachtet wird, und beim Abstand zwischen einem Ende der Einspritzöffnung 72 und einem Ende der Einspritzöffnung 72b, die im Wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf die virtuelle Düsenebene P1 sind, kürzer ist als ein Abstand zwischen einem anderen Ende der Einspritzöffnung 72a und einem anderen Ende der Einspritzöffnung 72b, die im Wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf die virtuelle Düsenebene P1 sind. Somit weisen die Nebel Ja und Jb Querschnitte rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung auf, die eine Form aufweisen, die sich allmählich zu einem Ende verbreitert, wie aus 4 ersichtlich ist.
Das Brennstoffeinspritzventil 7 ist bei der Kante des konkaven Teils in dem Zylinderkopf 2 auf eine derartige Weise angeordnet, dass die Spitze des Brennstoffeinspritzventils 7 zu der Mittellinie des Zylinders und in eine schräge Richtung zu dem unteren Abschnitt der Brennkammer zeigt, wie oben beschrieben wurde. Darüber hinaus ist das Brennstoffeinspritzventil 7 auf eine derartige Weise befestigt, dass die virtuelle Düsenebene P1, eine Ebene (im Folgenden "virtuelle Kolbenebene") P2 parallel zu einer Ebene, die eine Mittelachse des Kolbens 3 hat, und eine Ebene (im Folgenden "virtuelle Zündkerzenebene") P3, parallel zu einer Ebene, die eine Mittelachse der Zündkerze 6 hat, in der gleichen Ebene liegen. Insbesondere ist das Brennstoffeinspritzventil 7 auf eine derartige Weise angeordnet, dass die Nebel Ja und Jb die Höhlung 31 des Kolbens 3 treffen, wenn der Kolben 3 in der Nähe eines oberen Totpunkts positioniert ist.
Darüber hinaus ist das Brennstoffeinspritzventil 7 auf eine derartige Weise angeordnet, dass die Enden der Einspritzöffnungen 72a und 72b, deren Abstand voneinander kürzer ist, zu einem oberen Abschnitt (Mittelabschnitt) der Brennkammer zeigen.
Deswegen spritzt das Brennstoffeinspritzventil 7 die Nebel Ja und Jb ein, die in dem Querschnitt rechtwinklig zur Einspritzrichtung eine Form ausbilden, von der ein Abschnitt näher dem oberen Abschnitt der Brennkammer eng ist und ein Abschnitt näher dem unteren Abschnitt der Brennkammer breit ist.
Während des Kaltstarts, zum Beispiel, wenn ein Motor gerade angelassen wurde, wird gewöhnlich ein Aufwärmvorgang durchgeführt. Die Steuereinheit steuert die Einspritzzeit des Brennstoffs, um den Brennstoff in einer späten Phase des Verdichtungsvorgangs einzuspritzen, insbesondere, wenn der Kolben 3 sich während des Verdichtungsvorgangs dem oberen Totpunkt nähert.
Wenn der Kolben 3 sich während des Verdichtungsvorgangs dem oberen Totpunkt nähert, lässt die Nadelventilgleiteinheit das Nadelventil 73 in Übereinstimmung mit einer Anweisung für eine Tätigkeit von der Steuereinheit in eine Richtung weg von der Spitze der Düse 72 gleiten. Somit spritzt das Brennstoffeinspritzventil 7 die Nebel Ja und Jb ein.
Wie aus 5 ersichtlich ist, treffen die Nebel Ja und Jb die Höhlung 31 des Kolbens 3 in einer Form, in der ein Abstand zwischen den Enden in der Nähe eines Mittelpunkts des Kolbens 3 kürzer ist und dem Abstand zwischen den Enden in der Nähe einer Kante des Kolbens 3 länger ist. Das Luft-Brennstoffgemisch mit hoher Konzentration des Brennstoffs, das bei der Höhlung 31 ausgebildet wird, wird zu einem Abschnitt in der Nähe der Zündkerze 6 getragen, um die schichtweise Verbrennung zu bewirken.
Da in der ersten Ausführungsform der enge Abschnitt der Nebel Ja und Jb um den Mittelpunkt (um einen Abschnitt der Höhlung 31 unter der Zündkerze 6) des Kolbens 3 trifft, ist es wahrscheinlich, dass das Luft-Brennstoffgemisch mit hoher Konzentration des Brennstoffs in der Nähe der Zündkerze 6 verteilt wird.
Die Steuereinheit steuert die Einspritzzeit des Brennstoffs, um den Brennstoff während des Luftansaugvorgangs einzuspritzen, zum Beispiel wenn die Kraft der Maschine zu erhöhen ist. Das Brennstoffeinspritzventil 7, dessen Nadelventil 73 von der Spitze der Düse 72 weggleitet, spritzt die Nebel Ja und Jb ein, die die oben beschriebene Form aufweisen.
Falls die Nebel Ja und Jb eingespritzt werden, wenn der Kolben 3 bei einem unteren Totpunkt positioniert ist, bewegen sich die in der Brennkammer verbreiteten Nebel Ja und Jb als die Nebel Ja und Jb zu dem unteren Abschnitt und zu einer Fläche einer Zylinderwand. Somit werden die Nebel Ja und Jb in dem gesamten Bereich der Brennkammer verbreitet. Somit bewirkt das Brennstoffeinspritzventil 7 die homogene Verbrennung durch das Einsprühen des Brennstoffs während des Luftansaugvorgangs.
Wie oben beschrieben wurde, hat das Brennstoffeinspritzventil 7 gemäß der ersten Ausführungsform die Einspritzöffnungen 72a und 72b, die die oben beschriebene Form ausbilden, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils 7 angeordnet sind. Darüber hinaus ist der Zylinderkopf 2 auf solch eine Weise angeordnet, dass ein enger Abschnitt der Nebel Ja und Jb näher bei dem oberen Abschnitt der Brennkammer positioniert ist, und ein breiter Abschnitt der Nebel Ja und Jb näher dem unteren Abschnitt der Brennkammer positioniert ist. Somit ist es möglich, das Luft-Brennstoffgemisch mit hoher Konzentration des Brennstoffs in der Nähe der Zündkerze 6 zu konzentrieren, wenn die Einspritzung während des Verdichtungsvorgangs ausgeführt wird, um das Luft-Brennstoffgemisch bereitzustellen, indem der Brennstoff in dem gesamten Bereich innerhalb der Brennkammer verteilt ist, wenn die Einspritzung während des Luftansaugvorgangs ausgeführt wird.
Mit anderen Worten ist es ohne einen komplizierten Mechanismus zum Variieren der Form des Nebels wie in der bekannten Technologie möglich, ausgewählt die spezifizierte Verbrennung und die homogene Verbrennung durch das Anordnen einer einfachen Struktur der Schlitze als Einspritzöffnungen 72a und 72b zu bewirken, die eine Form ausbilden, die sich allmählich zu dem Ende in dem Brennstoffeinspritzventil 7 verbreitert. Darüber hinaus ist es wegen der einfachen Struktur möglich, eine Möglichkeit des Auftretens eines Problems wie einer Fehlfunktion auszuschließen und die Herstellungskosten für das Brennstoffeinspritzventil vor dem Ansteigen zu bewahren.
Während in der ersten Ausführungsform die Einspritzöffnungen 72a und 72b im Wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf die virtuelle Düsenebene P1 ausgebildet sind, die die Mittelachse der Düsen 72 hat, können die Einspritzöffnungen 72a und 72b im Wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf die virtuelle Düsenebene P1 ausgebildet sein, die die Mittelachse nicht hat, sondern parallel zu der Ebene ist, die die Mittelachse hat. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Brennstoffeinspritzventil 7 und die Zündkerze 6 auf eine derartige Weise angeordnet sind, dass zumindest die virtuelle Düsenebene P1 und die virtuelle Zündkerzenebene P3 im Wesentlichen in der gleichen Ebene liegen.
Während in der ersten Ausführungsform darüber hinaus ein Fall erklärt wird, bei dem die Einspritzöffnungen 72a und 72b in der Düse 72 angeordnet sind, deren Spitze kegelig ausgebildet ist, können die Einspritzöffnungen 72a und 72b zum Beispiel bei einer Spitze angeordnet sein, die eine flache Ebene ist, die rechtwinklig zur Mittelachse der Düse 72 ist.
Darüber hinaus wurde in der ersten Ausführungsform ein Fall erklärt, bei dem zwei Einheiten der Einspritzöffnungen 72a und 72b auf solch eine Weise angeordnet sind, dass der Abstand zwischen dem Ende der Einspritzöffnung 72a und dem Ende der Einspritzöffnung 72b, die im Wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf die virtuelle Düsenebene P1 sind, kürzer ist als ein Abstand zwischen dem anderen Ende der Einspritzöffnung 72a und dem anderen Ende der Einspritzöffnung 72b, die im Wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf die virtuelle Düsenebene P1 sind. Jedoch kann die Einspritzöffnung eine einzelne Einheit der Einspritzöffnung sein, die in einer V-Form ausgebildet ist, und die Enden der Einspritzöffnungen 72a und 72b verbindet, wobei diese einen kürzeren Abstand zwischen sich aufweisen. Mit solchen Einspritzöffnungen in V-Form ist es möglich, die gleiche Auswirkung zu erhalten wie die der Einspritzöffnungen 72a und 72b, die in dem Brennstoffeinspritzventil 7 ausgebildet sind.
Mit anderen Worten ist die Einspritzöffnung nicht beschränkt, solange die Einspritzöffnung eine Form ausbildet, die sich von dem oberen Abschnitt der Brennkammer zu dem unteren Abschnitt der Brennkammer zu einem Ende verbreitert, wenn das Brennstoffeinspritzventil an dem Zylinderkopf 2 befestigt ist. Deswegen sollte zumindest eine Einheit der Einspritzöffnung, die solch eine Form ausbildet, die sich zu dem Ende verbreitert, bei der Spitze der Düse 72 ausgebildet sein. Von solch einer Einspritzöffnung wird der Nebel eingespritzt, dessen Querschnitt sich allmählich rechtwinklig zur Einspritzrichtung von Abschnitt in der Nähe des Mittelpunkts der Brennkammer zu einem Abschnitt der Wand der Brennkammer zu einem Ende verbreitert.
Eine Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine von der ersten Ausführungsform unterschiedliche Form der Einspritzöffnungen im Brennstoffeinspritzventil 7 auf. Andere Teile sind gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
Das Brennstoffeinspritzventil 7 gemäß der zweiten Ausführungsform hat eine Einspritzöffnung 72c, die in einem Schlitz zusätzlich zu den Einspritzöffnungen 72a und 72b ausgebildet sind, der die Form ausbildet, die sich ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform zu dem Ende verbreitert. Die Einspritzöffnung 72c ist zwischen den Einspritzöffnungen 72a und 72b bei einem Punkt angeordnet, bei dem sich die virtuelle Düsenebene P1 und die Spitze der Düse 72 schneiden, wie aus 6 ersichtlich ist.
Mit dem Brennstoffeinspritzventil 7, das drei Einheiten von Einspritzöffnungen 72a, 72b und 72c aufweist, ist es möglich, das Luft-Brennstoffgemisch mit hoher Konzentration des Brennstoffs in der Nähe der Zündkerze 6 zu konzentrieren, wenn die Einspritzung während des Verdichtungsvorgangs ausgeführt wird, und zwar weit wirkungsvoller als in einem Fall der ersten Ausführungsform.
Die Nebel Ja und Jb, die von den Einspritzöffnungen 72a und 72b eingespritzt wurden, ermöglichen es, das Luft-Brennstoffgemisch während des Verdichtungsvorgangs mit hoher Konzentration des Brennstoffs in der Nähe der Zündkerze 6 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform zu konzentrieren. Darüber hinaus ermöglicht es die Einspritzöffnung 72c in der zweiten Ausführungsform, das Luft-Brennstoffgemisch in einem Nebel Jc zu einer Position zu tragen, die sogar näher bei der Zündkerze 6 liegt, wie aus 7 ersichtlich ist. Deswegen ist es möglich, das Luft-Brennstoffgemisch mit hoher Konzentration des Brennstoffs in die Nähe der Zündkerze 6 zu tragen.
Darüber hinaus ist es möglich, den Brennstoff für die Einspritzung während des Lufteinlassvorgangs wirkungsvoll in dem gesamten Bereich innerhalb der Brennkammer zu verbreitern, da der Nebel Jc zusätzlich zu den Nebeln Ja und Jb zu der Wand des Zylinders eingespritzt wird.
Somit ist es mit dem Brennstoffeinspritzventil 7 gemäß der zweiten Ausführungsform möglich, mit einer einfachen Struktur ähnlich zu der der ersten Ausführungsform ausgewählt eine schichtweise Verbrennung und eine homogene Verbrennung zu bewirken. Darüber hinaus ist es wegen der einfachen Struktur möglich, eine Möglichkeit eines Problems wie zum Beispiel einer Fehlfunktion zu verringern, und die Herstellungskosten für das Brennstoffeinspritzventil vor einem Ansteigen zu bewahren.
Eine Länge der Einspritzöffnung 72c kann die gleiche Länge sein wie die der Einspritzöffnungen 72a und 72b, wie aus 6 ersichtlich ist. Falls der Wirkungsgrad der Verteilung des Luft-Brennstoffgemischs bei der Einspritzung während des Verdichtungsvorgangs berücksichtigt wird, kann die Einspritzöffnung 72c als Schlitz ausgebildet sein, beginnend von einem Abschnitt, zwischen den Enden der Einspritzöffnungen 72a und 72b, deren Abstand voneinander kürzer ist, zu einem Abschnitt zum im Wesentlichen dem Mittelpunkt der Düse 72.
Eine Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine von der ersten Ausführungsform unterschiedliche Form der Einspritzöffnung in dem Brennstoffeinspritzventil 7 auf. Andere Teile sind gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
Das Brennstoffeinspritzventil 7 gemäß der dritten Ausführungsform hat zusätzlich zu den Einspritzöffnungen 72a und 72b eine Einspritzöffnung 72d, die im Wesentlichen kreisförmig ist. Die Einspritzöffnung 72d ist bei dem Punkt zwischen den Einspritzöffnungen 72a und 72b angeordnet, bei dem die virtuelle Düsenebene P1 und die Spitze der Düse 72 sich schneiden, wie aus 8 ersichtlich ist. Die Einspritzöffnung 72d ist in der Nähe des Abschnitts zwischen den Enden der Einspritzöffnungen 72a und 72b ausgebildet, deren Abstand voneinander kürzer ist. Während in 8 die Einspritzöffnung 72d gezeigt ist, die im Wesentlichen kreisförmig ist, ist die Einspritzöffnung 72d nicht auf diese Form begrenzt. Die Einspritzöffnung 72d kann andere Formen aufweisen wie zum Beispiel eine Ellipse, ein Polygon oder ein Dreieck.
Mit dem Brennstoffeinspritzventil 7, das drei Einheiten von Einspritzöffnungen 72a, 72b und 72d aufweist, wird zusätzlich zu den Nebeln Ja und Jb ein Nebel Jd von der Einspritzöffnung 72d örtlich eingespritzt, wie aus 9 ersichtlich ist, wenn die Einspritzung während des Verdichtungsvorgangs durchgeführt wird. Deswegen ist es möglich, das mit dem Nebel Jd ausgebildete Luft-Brennstoffgemisch näher zu der Zündkerze 6 zu tragen. Somit kann auch in der dritten Ausführungsform die gleiche Wirkung erhalten werden wie in der zweiten Ausführungsform. In 9 sind die Nebel Ja und Jb aus Gründen der Einfachheit weggelassen.
Darüber hinaus ist es in der Einspritzung während dem Luftansaugvorgang möglich, die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform mit den Nebeln Ja und Jb von den Einspritzöffnungen 72a und 72b zu erhalten.
Somit ist es mit dem Brennstoffeinspritzventil 7 gemäß der dritten Ausführungsform möglich, ausgewählt die schichtweise Verbrennung und die homogen Verbrennung mit einer einfachen Struktur ähnlich zu der der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform zu verursachen. Darüber hinaus ist es wegen der einfachen Struktur möglich, die Möglichkeit eines Problems wie zum Beispiel einer Fehlfunktion zu verringern, und die Herstellungskosten für das Brennstoffeinspritzventil vor einem Ansteigen zu bewahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Einsprühen durchzuführen, das für jede Verbrennung während dem Verdichtungsvorgang und Verbrennung während dem Luftansaugvorgang mit einer einfachen Struktur geeignet ist. Darüber hinaus ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Brennstoffeinspritzventils und die Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder zu verbessern und die Herstellungskosten vor einem Ansteigen zu bewahren.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine spezifische Ausführungsform für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, sind die angehängten Ansprüche nicht somit begrenzt, sondern sind geschaffen, alle Abänderungen und alternativen Konstruktionen auszuführen, die für Fachleute auftreten können, die nahezu innerhalb die grundlegende, hierin fortgesetzte Lehre fallen.
Ein Brennstoffeinspritzventil (7), das Brennstoff von einer Kante eines Zylinders in einer schrägen Richtung zu einem unteren Abschnitt der Brennkammer direkt in eine Brennkammer zu einer Mittellinie eines Zylinders einspritzt, eine Zündkerze (6), die im Wesentlichen in einer Mitte des Zylinders angeordnet ist, und Einspritzöffnungen (72a, 72b, 72c, 72d), von denen ein Nebel eingespritzt wird, der eine Form aufweist, die sich von einem Abschnitt in der Nähe eines Mittelpunkts der Brennkammer zu einer Seitenwand der Brennkammer in einem Querschnitt rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung zu einem Ende verbreitert, sind enthalten.

Claims

Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder, mit: einer Brennkammer mit einem Zylinder; einem Brennstoffeinspritzventil (7), das einen Brennstoff von einer Richtung direkt zu einer Mittellinie des Zylinders einspritzt, die mit der Mittellinie des Zylinders einen Winkel bildet; und einer Zündkerze (6) die im Wesentlichen bei einer Spitze des Zylinders angeordnet ist, wobei das Brennstoffeinspritzventil (7) eine Einspritzöffnung (72a, 72b) aufweist, die bei einer Spitze des Brennstoffeinspritzventils (7) angeordnet ist, und von der ein Nebel auf eine derartige Weise eingespritzt wird, dass der Nebel eine im Wesentlichen V-förmige Form aufweist, die sich allmählich in Richtungen von einem Abschnitt näher zu der Zündkerze (6) zu Abschnitten näher zu einer Fläche einer Seitenwand der Brennkammer zu einem Ende verbreitert, wobei die Form in einem Querschnitt rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine mit einer Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 1, wobei eine Breite der Form bei dem Abschnitt näher der Zündkerze (6) eng ist und bei dem Abschnitt näher der Oberfläche der Seitenwand breit ist, und die Einspritzöffnung (27a, 27b) eine Form aufweist, die im Wesentlichen mit Bezug auf eine Ebene symmetrisch ist, die eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils (7) hat, und die im Wesentlichen V-förmig ist, die sich allmählich auf einem Querschnitt rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung zu einem Ende verbreitert, und eine Breite der Form der Einspritzöffnung (72a, 72b) bei dem Abschnitt näher der Zündkerze (6) eng ist und bei dem Abschnitt näher der Fläche der Seitenwand breit ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 1, wobei eine Breite der Form bei dem Abschnitt näher der Zündkerze (6) eng ist und bei dem Abschnitt näher der Fläche bei der Seitenwand breit ist, und die Einspritzöffnung (72a, 72b), eine Form aufweist, die im Wesentlichen mit Bezug auf eine Ebene symmetrisch ist, die eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils (7) hat, und die im Wesentlichen eine Keil-Form ist, die sich im Wesentlichen von einem Ende eines Querschnitts rechtwinklig zu einer Einspritzrichtung verengt, und eine Breite der Form der Einspritzöffnung (72a, 72b) bei dem Abschnitt näher der Zündkerze (6) eng ist und bei dem Abschnitt näher der Fläche der Seitenwand breit ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 2, wobei das Brennstoffeinspritzventil (7) außerdem eine Öffnung (72c) hat, die ein Schlitz ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils (7) bei einem Abschnitt entlang einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils (7) hat, wobei der Abschnitt in einem Freiraum innerhalb der Form der Einspritzöffnung (72a, 72b) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 4, wobei eine Länge des Schlitzes im Wesentlichen der Länge einer Seite der Einspritzöffnung (72a, 72b) gleich ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 4, wobei eine Länge des Schlitzes kürzer ist als eine Länge einer Seite der Einspritzöffnung (72a, 72b).
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 2, wobei das Brennstoffeinspritzventil (7) außerdem eine Öffnung (72d) hat, die im Wesentlichen kreisförmig ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils (7) bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils (7) hat, wobei der Abschnitt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung (72a, 72b) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 2, wobei das Brennstoffeinspritzventil (7) außerdem eine Öffnung (72d) hat, die im Wesentlichen elliptisch ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils (7) bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils (7) hat, wobei der Abschnitt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung (72a, 72b) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 2, wobei das Brennstoffeinspritzventil (7) außerdem eine Öffnung (72d) hat, die eine Form einer vierseitigen Figur aufweist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils (7) bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils (7) hat, wobei der Abschnitt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung (72a, 72b) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 2, wobei das Brennstoffeinspritzventil (7) außerdem eine Öffnung (72d) hat, die dreieckig ist, und die bei der Spitze des Brennstoffeinspritzventils (7) bei einem Abschnitt auf einer Ebene ausgebildet ist, die im Wesentlichen eine Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils (7) hat, wobei der Abschnitt in einem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung (72a, 72b) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung im Zylinder nach Anspruch 7, wobei die Öffnung (72d) in einem engeren Abschnitt in dem Freiraum innerhalb der Einspritzöffnung positioniert ist.