DE102018003529A1 - Iniektoranordnung an injector of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Injektoranordnung (10) eines Injektors (40) an einem Zylinderkopf (20) einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher ein Injektorende (42) des Injektors in eine Brennkammer (30) der Verbrennungskraftmaschine ragt. Über regelmäßig über einen Umfang (44) des Injektorendes verteilte Einspritzbohrungen (50, 52, 54, 56, 58, 60) ist Kraftstoff (12) unmittelbar in die Brennkammer einspritzbar. Mittels des Injektors über die Einspritzbohrungen in die Brennkammer einspritzbare Kraftstoffstrahlen (70, 72, 74, 76, 78, 80) schließen an einem auslassseitigen, kolbennahen ersten Kammerbereich (32) der Brennkammer einen ersten Spritzwinkel (β) mit einer Zylindermittelachse (22) und an einem einlassseitigen, kolbennahen zweiten Kammerbereich (34) der Brennkammer einen im Vergleich zu dem ersten Spritzwinkel größeren, zweiten Spritzwinkel (α) mit der Zylindermittelachse ein. Eine Injektormittelachse (46) des Injektors schließt dabei einen Ausrichtungswinkel (γ) mit der Zylindermittelachse ein, sodass dadurch der erste Spritzwinkel (β) kleiner ist, als der zweite Spritzwinkel (α). The invention relates to an injector arrangement (10) of an injector (40) on a cylinder head (20) of an internal combustion engine, in which an injector end (42) of the injector projects into a combustion chamber (30) of the internal combustion engine. Via injection bores (50, 52, 54, 56, 58, 60) distributed regularly over a circumference (44) of the injector end, fuel (12) can be injected directly into the combustion chamber. Fuel injectors (70, 72, 74, 76, 78, 80) injectable via the injection bores into the combustion chamber via the injection bores close a first injection angle (β) with a cylinder center axis (22) and at an outlet side, piston near first chamber region (32) of the combustion chamber at an inlet side, close to the piston second chamber portion (34) of the combustion chamber a larger compared to the first spray angle, the second spray angle (α) with the cylinder center axis. In this case, an injector center axis (46) of the injector encloses an alignment angle (γ) with the cylinder center axis, so that the first injection angle (β) is thereby smaller than the second injection angle (α).
Description
Die Erfindung betrifft eine Injektoranordnung eines Injektors einer Verbrennungskraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an injector arrangement of an injector of an internal combustion engine, according to the preamble of patent claim 1.
Bei Ottomotoren mit innerer Gemischbildung (Direkteinspritzung) kann in einem sogenannten Homogenbetrieb eine möglichst gute Verteilung von in einen Brennraum des Ottomotors eingespritzem Kraftstoff eine effiziente und schadstoffarme Verbrennung ermöglichen. Eine Benetzung jeweiliger Brennraumwände (Zylinderwand, Kolbenwand, Brennkammerdach) sowie jeweiliger Einlassventile mit flüssigem Kraftstoff führt zu erhöhten Schadstoffemissionen und sollte deshalb nach Möglichkeit vermieden werden. Dabei ist eine Interaktion jeweiliger Kraftstoffstrahlen in Form von Kraftstoffsprays mit einer Zylinderinnenströmung bedeutend.In gasoline engines with internal mixture formation (direct injection), in a so-called homogeneous operation, the best possible distribution of fuel injected into a combustion chamber of the gasoline engine can enable efficient and low-emission combustion. Wetting respective combustion chamber walls (cylinder wall, piston wall, combustion chamber roof) and respective intake valves with liquid fuel leads to increased pollutant emissions and should therefore be avoided as far as possible. An interaction of respective fuel jets in the form of fuel sprays with an in-cylinder flow is significant.
Vor allem aufgeladene Motoren (Verbrennungskraftmaschinen mit Turbolader beziehungsweise Kompressor) weisen meist eine höhere beziehungsweise stärkere Ladungsbewegung (auch Tumble-Strömung genannt) im Vergleich zu Motoren ohne Aufladung auf. Durch die höhere Ladungsbewegung erfolgt eine besonders starke Beeinflussung und Bewegung des in dem Brennraum (Brennkammer) eingespritzten Kraftstoffsprays. Bei Motoren (Verbrennungskraftmaschinen) mit zentraler Lage eines Injektors wird der eingespritze Kraftstoff durch die Ladungsbewegung auf eine Auslassseite, also mit anderen Worten auf eine Seite des Zylinders beziehungsweise der Brennkammer gelenkt, auf welcher sich jeweilige Auslassventile befinden, wodurch dort erhöhte Kraftstoffkonzentrationen entstehen können und es zu einer unerwünschten Wandbenetzung kommen kann. Die Wandbenetzung (Benetzung jeweiliger Brennraumwände) führt zu einem erhöhten Kraftstoffeintrag in das Motoröl der Verbrennungskraftmaschine, also mit anderen Worten zu einer so genannten Motorölverdünnung. Insbesondere bei hubraumkleinen Motoren ist eine günstige Auslegung beziehungsweise Anordnung von Injektoren, welche auch als Einspritzdüsen bezeichnet werden können, schwierig, sodass die Vermeidung der Benetzung der Brennraumwände mit Kraftstoff eine besondere Herausforderung darstellt.Especially supercharged engines (internal combustion engines with turbocharger or compressor) usually have a higher or stronger charge movement (also called tumble flow) compared to engines without charging on. Due to the higher charge movement, there is a particularly strong influence and movement of the fuel spray injected in the combustion chamber (combustion chamber). In engines (internal combustion engines) with a central position of an injector, the injected fuel is directed by the charge movement to an outlet side, in other words on one side of the cylinder or the combustion chamber on which respective exhaust valves are located, whereby there increased fuel concentrations can arise and there can come to an undesirable wall wetting. The wetting of the wall (wetting of respective combustion chamber walls) leads to increased fuel input into the engine oil of the internal combustion engine, in other words to a so-called engine oil dilution. Especially with small displacement engines is a favorable design or arrangement of injectors, which can also be referred to as injectors, difficult, so that the prevention of wetting the combustion chamber walls with fuel is a particular challenge.
Injektoren, welche als Einspritzventile mit Mehrlochdüsen ausgestaltet sein können, sind bei als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen mit Direkteinspritzung weit verbreitet. Üblich sind dabei fünf bis sieben Spritzlöcher, welche auch als Einspritzbohrungen bezeichnet werden können. Um eine gute Zerstäubung des Kraftstoffs zu erreichen, wird häufig mit Einspritzdrücken im Bereich von 20 MPa oder 35 MPa eingespritzt. Der Injektor wird häufig entweder seitlich zwischen jeweiligen Einlasskanälen oder derart angeordnet, dass ein Injektorende auf Höhe einer Brennraummitte, also im Bereich einer Zylindermittelachse angeordnet ist (so genannte seitliche Injektorlage oder zentrale Injektorlage). Die Spritzlöcher werden üblicherweise kreisförmig angeordnet und weisen häufig eine identische Spritzlochgeometrie auf.Injectors, which can be designed as injection valves with multi-hole nozzles, are widely used in gasoline engines designed as internal combustion engines with direct injection. Usual are five to seven injection holes, which can also be referred to as injection holes. In order to achieve a good atomization of the fuel is often injected with injection pressures in the range of 20 MPa or 35 MPa. The injector is often arranged either laterally between respective inlet channels or in such a way that an injector end is arranged at the level of a combustion chamber center, that is to say in the region of a cylinder center axis (so-called lateral injector layer or central injector layer). The injection holes are usually arranged in a circle and often have an identical spray hole geometry.
Aus der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Injektoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche eine Benetzung von Brennraumwänden mit Kraftstoff verringert werden kann.Object of the present invention is to provide an injector of the type mentioned, by which a wetting of combustion chamber walls can be reduced with fuel.
Diese Aufgabe wird durch eine Injektoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an injector arrangement having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht von einer Injektoranordnung eines Injektors einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine aus. Bei der Injektoranordnung ragt ein Injektorende des mittig an dem Zylinderkopf gehaltenen Injektors zumindest bereichsweise in eine durch den Zylinderkopf, durch eine Zylinderwand sowie durch einen bewegbaren Kolben der Verbrennungskraftmaschine begrenzte Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine. Zudem weist der Injektor bei der Injektoranordnung eine Mehrzahl von zumindest im Wesentlichen regelmäßig über einen Umfang des Injektorendes verteilte Einspritzbohrungen, über welche Kraftstoff unmittelbar in die Brennkammer einspritzbar ist, auf. Bei der Injektoranordnung schließen mittels des Injektors über die Mehrzahl von Einspritzbohrungen in die Brennkammer einspritzbare Kraftstoffstrahlen an einem auslassseitigen, kolbennahen ersten Kammerbereich der Brennkammer einen ersten Spritzwinkel mit einer Zylindermittelachse ein, und an einem einlassseitigen, kolbennahen zweiten Kammerbereich der Brennkammer einen im Vergleich zu dem ersten Spritzwinkel größeren, zweiten Spritzwinkel mit der Zylindermittelachse ein.The invention is based on an injector arrangement of an injector of an internal combustion engine, in particular of a gasoline engine, on a cylinder head of the internal combustion engine. In the injector arrangement, an injector end of the injector held centrally on the cylinder head protrudes, at least in regions, into a combustion chamber of the internal combustion engine which is limited by the cylinder head, by a cylinder wall and by a movable piston of the internal combustion engine. In addition, in the injector arrangement, the injector has a plurality of injection bores distributed at least substantially regularly over a circumference of the injector end, via which fuel can be injected directly into the combustion chamber. In the injector assembly injectable fuel jets via the plurality of injection holes in the combustion chamber by means of the injector an outlet-side, near the piston first chamber portion of the combustion chamber, a first injection angle with a cylinder center axis, and at an inlet side, close to the piston second chamber portion of the combustion chamber a larger compared to the first spray angle, second spray angle with the cylinder center axis.
Unter dem Ausdruck, dass der Injektor „mittig“ an dem Zylinderkopf gehalten ist, ist zu verstehen, dass die Zylindermittelachse durch den Injektor oder zumindest durch das in die Brennkammer ragende Injektorende verlaufen kann.By the expression that the injector is held "centered" on the cylinder head, it is to be understood that the cylinder center axis may pass through the injector or at least through the injector end projecting into the combustion chamber.
Unter dem Ausdruck, dass die Mehrzahl der Einspritzbohrungen „zumindest im Wesentlichen regelmäßig über den Umfang des Injektorendes verteilt sind“ ist zu verstehen, dass die jeweiligen Einspritzbohrungen beispielsweise gemäß einem regelmäßigen Muster angeordnet sein können. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Kraftstoffeinbringung in die Brennkammer. Unter dem Ausdruck „kolbennah“ ist zu verstehen, dass der erste Spritzwinkel sowie der zweite Spritzwinkel in Richtung des Kolbens geöffnet sind, also mit anderen Worten in der Nähe des Kolbens verlaufen. Der erste Spritzwinkel sowie der zweite Spritzwinkel sind sozusagen durch einen zwischen dem Injektorende und dem Kolben verlaufenden Mittelachsenabschnitt der Zylindermittelachse definiert.By expressing that the plurality of injection bores are "at least substantially regularly distributed around the circumference of the injector end", it should be understood that the respective injection bores may be arranged, for example, in a regular pattern. This allows a particularly uniform fuel injection into the combustion chamber. The term "close to the piston" is to be understood as meaning that the first spraying angle and the second spraying angle are open in the direction of the piston, in other words in the vicinity of the piston. The first spraying angle and the second spraying angle are defined, as it were, by a center axis section of the cylinder center axis extending between the injector end and the piston.
Um eine Benetzung von Brennraumwänden mit Kraftstoff wirksam zu verringern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Injektormittelachse des Injektors einen Ausrichtungswinkel mit der Zylindermittelachse einschließt, sodass dadurch der erste Spritzwinkel kleiner ist, als der zweite Spritzwinkel. Dies ist von Vorteil, da durch das mittige Halten des Injektors an dem Zylinderkopf eine zentrale Injektorlage gegeben ist und anhand der unterschiedlichen Spritzwinkel eine besonders günstige Kraftstoffverteilung in der Brennkammer gegeben ist. Dadurch, dass der erste Spritzwinkel kleiner ist als der zweite Spritzwinkel, ist auslassseitig (auslassventilseitig) ein steileres Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer ermöglicht, als einlassseitig (einlassventilseitig). Mit anderen Worten schließen die Kraftstoffstrahlen, welche auch als Einspritzstrahlen bezeichnet werden können, auslassseitig, also im Bereich jeweiliger Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine, den ersten Spritzwinkel mit der Zylindermittelachse ein und einlassseitig, also im Bereich jeweiliger Einlassventile der Verbrennungskraftmaschine, den größeren zweiten Spritzwinkel mit der Zylindermittelachse ein, was dadurch ermöglicht ist, dass die Injektormittelachse den Ausrichtungswinkel mit der Zylindermittelachse einschließt, also mit anderen Worten der Injektor relativ zur Zylindermittelachse geneigt ist.In order to effectively reduce the wetting of combustion chamber walls with fuel, it is provided according to the invention that an injector center axis of the injector includes an orientation angle with the cylinder center axis, thereby making the first injection angle smaller than the second injection angle. This is advantageous because a central injector layer is provided by the central holding of the injector on the cylinder head and, given the different injection angles, a particularly favorable fuel distribution in the combustion chamber is provided. Due to the fact that the first spray angle is smaller than the second spray angle, a steeper injection of fuel into the combustion chamber is possible on the outlet side (exhaust valve side) than on the inlet side (intake valve side). In other words, the fuel jets, which can also be referred to as injection jets, close on the outlet side, ie in the region of respective exhaust valves of the internal combustion engine, the first spray angle with the cylinder center axis and inlet side, ie in the region of respective intake valves of the internal combustion engine, the larger second spray angle with the cylinder center axis which is enabled by the injector axis including the orientation angle with the cylinder center axis, in other words, the injector is inclined relative to the cylinder center axis.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein auslassseitig eingespritzter Kraftstoffanteil infolge von Ladungsbewegung in der Brennkammer wesentlich stärker erfasst und bewegt wird, als beispielsweise ein einlassseitig eingespritzter Kraftstoffanteil, welcher durch andere (einlassseitige) Spritzlöcher eingespritzt wird. Dadurch kann der auslassseitig (in Richtung der Auslassseite) eingespritzte Kraftstoff schneller und in größerer Menge zu einer Brennwandbenetzung führen, also beispielsweise die Zylinderwand oder den Kolben berühren beziehungsweise erreichen und dort zu unerwünschten Effekten, wie beispielsweise der Motorölverdünnung führen. Durch die vorliegende Injektoranordnung kann die Brennraumwandbenetzung vollständig verhindert oder zumindest wesentlich verringert beziehungsweise reduziert werden.The invention is based on the finding that a proportion of fuel injected on the outlet side is detected and moved much more strongly as a result of charge movement in the combustion chamber than, for example, a fuel portion injected on the inlet side, which is injected through other (intake-side) injection ports. As a result, the fuel injected on the outlet side (in the direction of the outlet side) can lead to burning-wall wetting more quickly and in greater quantity, for example touching or reaching the cylinder wall or the piston and leading there to undesired effects, such as engine oil dilution. By virtue of the present injector arrangement, the combustion chamber wall wetting can be completely prevented or at least substantially reduced or reduced.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Unteransicht einer Injektoranordnung eines Injektors einer Verbrennungskraftmaschine; und -
2 eine Seitenansicht der Injektoranordnung.
-
1 a schematic bottom view of an injector of an injector of an internal combustion engine; and -
2 a side view of the injector.
Der Injektor
In
Der Injektor
Aus der Zusammenschau von
Eine Injektormittelachse
Die Zylindermittelachse
Des Weiteren ist an dem Zylinderkopf
Der Injektor
Dadurch, dass der Injektor dazu ausgebildet ist, in den auslassseitigen, kolbennahen ersten Kammerbereich
Zumindest zwei benachbarte Kraftstoffstrahlen der Mehrzahl an Kraftstoffstrahlen
Die vorliegende Injektoranordnung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Injektoranordnunginjector
- 1212
- Kraftstofffuel
- 1313
- Einlassventilintake valve
- 1414
- Einlassventilintake valve
- 1515
- Auslassventiloutlet valve
- 1616
- Auslassventiloutlet valve
- 1717
- Zündquelleignition source
- 2020
- Zylinderkopfcylinder head
- 2222
- ZylindermittelachseCylinder center axis
- 2424
- Zylindercylinder
- 2626
- Kolbenpiston
- 3030
- Brennkammercombustion chamber
- 3232
- erster Kammerbereichfirst chamber area
- 3434
- zweiter Kammerbereichsecond chamber area
- 3636
- dritter Kammerbereichthird chamber area
- 4040
- Injektorinjector
- 4242
- Injektorendeinjector end
- 4444
- Umfangscope
- 4646
- InjektormittelachseInjektormittelachse
- 5050
- erste Einspritzbohrungfirst injection hole
- 5252
- zweite Einspritzbohrungsecond injection hole
- 5454
- dritte Einspritzbohrungthird injection hole
- 5656
- vierte Einspritzbohrungfourth injection hole
- 5858
- fünfte Einspritzbohrungfifth injection hole
- 6060
- sechste Einspritzbohrungsixth injection hole
- 7070
- erster Kraftstoffstrahlfirst fuel jet
- 7272
- zweiter Kraftstoffstrahlsecond fuel jet
- 7474
- dritter Kraftstoffstrahlthird fuel jet
- 7676
- vierter Kraftstoffstrahlfourth fuel jet
- 7878
- fünfter Kraftstoffstrahlfifth fuel jet
- 8080
- sechster Kraftstoffstrahlsixth fuel jet
- 9090
- erste Bohrungsmittelachsefirst bore center axis
- 9292
- zweite Bohrungsmittelachsesecond bore center axis
- 9494
- dritte Bohrungsmittelachsethird bore center axis
- 9696
- vierte Bohrungsmittelachsefourth bore center axis
- 9898
- fünfte Bohrungsmittelachsefifth bore center axis
- 100100
- sechste Bohrungsmittelachsesixth bore center axis
- xx
- erste Radialerstreckungsrichtungfirst radial extension direction
- yy
- zweite Radialerstreckungsrichtungsecond radial extension direction
- zz
- LängserstreckungsrichtungLongitudinal extension
- ββ
- erster Winkelfirst angle
- αα
- zweiter Winkelsecond angle
- γγ
- Ausrichtungswinkelalignment angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012018780 A1 [0005]DE 102012018780 A1 [0005]
- DE 102009046001 A1 [0006]DE 102009046001 A1 [0006]
Claims (4)
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DE102018003529.9A DE102018003529A1 (en) | 2018-04-30 | 2018-04-30 | Iniektoranordnung an injector of an internal combustion engine |
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DE102018003529.9A DE102018003529A1 (en) | 2018-04-30 | 2018-04-30 | Iniektoranordnung an injector of an internal combustion engine |
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DE102018003529A1 true DE102018003529A1 (en) | 2019-10-31 |
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ID=68205299
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---|---|---|---|
DE102018003529.9A Withdrawn DE102018003529A1 (en) | 2018-04-30 | 2018-04-30 | Iniektoranordnung an injector of an internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021101413A1 (en) | 2021-01-22 | 2022-07-28 | Ford Global Technologies, Llc | Method of operating an internal combustion engine assembly during a purge condition |
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2018
- 2018-04-30 DE DE102018003529.9A patent/DE102018003529A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102021101413A1 (en) | 2021-01-22 | 2022-07-28 | Ford Global Technologies, Llc | Method of operating an internal combustion engine assembly during a purge condition |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |