DE102019105839A1

DE102019105839A1 - Verfahren und systeme für eine kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE102019105839A1
Application number: DE102019105839.2A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-09-19
Also published as: US10823127B2; CN110273801A; US20190285037A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt Verfahren und Systeme für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereit. In einem Beispiel kann ein System eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die einen halbringförmgen Venturi-förmigen Auslasskanal aufweist, der zwischen einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und einem halbkegelförmigen Endabschnitt einer Düse angeordnet ist. Die Düse kann ferner ein oder mehrere Luftmitnahmemerkmale umfassen, die mit dem halbringförmigen Venturi-Auslasskanal zusammenwirken, um eine Luft-Kraftstoff-Vermischung bereitzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Luftmitnahmemerkmale umfasst.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei Diesel- und Benzinmotoren wird während eines Ansaugtakts Luft in eine Brennkammer gesaugt, indem ein oder mehrere Einlassventile geöffnet werden. Dann können während des anschließenden Verdichtungstakts die Einlassventile geschlossen werden und ein sich hin- und herbewegender Kolben der Brennkammer verdichtet die während des Ansaugtaktes eingelassenen Gase, wodurch die Temperatur der Gase in der Brennkammer erhöht wird. Kraftstoff wird dann in das heiße, verdichtete Gasgemisch in der Brennkammer eingespritzt, woraufhin Kraftstoff mittels eines oder mehrerer von oder Kombinationen aus Selbstzündung und Fremdzündung usw. verbrannt wird. Das verbrennende Luft-Kraftstoff-Gemisch drückt auf den Kolben, wodurch die Bewegung des Kolbens angetrieben wird, die dann in Drehenergie einer Kurbelwelle umgewandelt wird.
Diesel und/oder Benzinkraftstoffe vermischen sich unter Umständen nicht gleichmäßig mit der Luft in der Brennkammer, was zur Bildung von dichten Kraftstofftaschen führen kann. Diese dichten Regionen an Kraftstoff können Ruß erzeugen. Partikelfilter können in einem Abgaskanal angeordnet sein, um eine Menge an Ruß und anderer Feinstaubmasse zu verringern. Partikelfilter können jedoch zu erhöhten Herstellungskosten führen und lösen unter Umständen die mit unverbranntem Kraftstoff verbundenen Kraftstoffeffizienzprobleme nicht.
Technologien zum Bekämpfen der Ausgabe von Motorruß können Merkmale beinhalten, um vor der Einspritzung Luft mit dem Kraftstoff mitzunehmen. Ein oder mehrere Kanäle können in dem Einspritzvorrichtungskörper angeordnet sein, entweder als ein Einsatz in der Deckfläche des Motorkopfes oder in dem Motorkopf. Luft aus der Brennkammer kann mit dem Kraftstoff gemischt werden, wodurch die Einspritztemperatur gekühlt wird, während gleichzeitig Luft mit dem Kraftstoff mitgenommen wird. Eine Abhebelänge kann verlängert werden und der Beginn der Verbrennung kann verzögert werden, wodurch die Rußerzeugung durch eine Spanne von Motorbetriebsbedingungen eingeschränkt wird, wodurch der Bedarf an einem Partikelfilter reduziert wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Einspritzvorrichtungen erkannt. Als ein Beispiel können die vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen die Rußerzeugung angesichts immer strengerer Emissionsstandards nicht mehr länger ausreichend reduzieren. Somit können sich Partikelfilter in einem Abgaskanal befinden, wodurch Herstellungskosten und Einbauzwänge des Fahrzeugs erhöht werden.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gelöst werden, die eine Düse umfasst, welche einen halbzylinderförmigen Schaft und einen halbkegelförmigen Endabschnitt umfasst, und wobei ein Auslasskanal eine halbringförmige Venturi-Form umfasst, die dazu konfiguriert ist, Kraftstoff in Richtung einer Brennkammer zu strömen, wenn die Düse betätigt wird. Auf diese Weise kann der Auslasskanal eine Spanne, in der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Kraftstoff einspritzt, einschränken, wodurch das Eindringen von Kraftstoff in unerwünschte Abschnitte der Brennkammer verringert wird.
Als ein Beispiel kann es sich bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung um eine seitenmontierte Einspritzvorrichtung handeln, die zum Einspritzen in die Brennkammer positioniert ist. In einigen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung senkrecht zu einer Schwingungsachse eines Kolbens positioniert sein. Der halbringförmige Venturi-förmige Auslasskanal kann dazu konfiguriert sein, Kraftstoff in einer Richtung einzuspritzen, die in einem Winkel zu einer zentralen Achse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verläuft, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Richtung einer Zündkerze gerichtet ist, die gegenüber dem Kolben angeordnet ist. Dabei kann eine Wahrscheinlichkeit dafür, dass Kraftstoff auf eine Oberseite des Kolbens auftrifft, reduziert werden, was die Rußerzeugung verringern kann.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt einen Motor eines Hybridfahrzeugs.
2A und 2B zeigen eine erste und eine zweite Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
3A und 3B zeigen verschiedene Ausführungsformen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die ein oder mehrere Luftmitnahmemerkmale umfassen.
2A-3B sind in etwa maßstabsgetreu dargestellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann eine Vielfalt an Luftmitnahmemerkmalen umfassen, die zum Mischen von Luft mit Kraftstoff vor der Verbrennung konfiguriert sind. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt Kraftstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, wie etwa der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine, ein. Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann es sich um eine Direkteinspritzvorrichtung handeln.
Eine Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in den 2A und 2B gezeigt. Darin umfasst die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Düse, die ein im Wesentlichen einen halbkegelförmigen Endabschnitt umfasst, der sich von einem halbzylinderförmigen Schaft erstreckt. Eine Betätigung der Düse kann eine Öffnung eines halbringförmigen Venturi-Auslasskanals einstellen, der zwischen dem Endabschnitt und einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gebildet ist.
3A zeigt eine erste Ausführungsform eines Luftmitnahmemerkmals, das in der Düse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet sein kann. Die erste Ausführungsform kann eine Vielzahl von Kanälen beinhalten, die sich von einer Basis des Endabschnitts zu einer abgewinkelten Fläche des Endabschnitts erstrecken. Die Kanäle können Brennkammergase direkt zu einem Venturi-Halsabschnitt des Auslasskanals leiten, sodass sich Kraftstoff mit den Brennkammergasen mischen kann, bevor er in die Brennkammer strömt.
3B zeigt eine zweite Ausführungsform eines Luftmitnahmemerkmals, das in der Düse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet sein kann. Die zweite Ausführungsform kann eine glockenförmige Kammer beinhalten, die zum Aufnehmen von Brennkammergasen aus der Brennkammer konfiguriert ist. Die glockenförmige Kammer kann die Brennkammergase zu dem Venturi-Hals des Auslasskanals über einen zylindrischen Kanal ausstoßen.
Die 1-3B zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt miteinander gekoppelt sind, können diese zumindest in einem Beispiel als sich direkt berührend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder zueinander benachbart gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander anliegend oder zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die sich Flächen miteinander teilen, als in Flächenteilungskontakt stehend bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich nur ein Abstand dazwischen befindet und keine anderen Komponenten, in zumindest einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, bezogen aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in zumindest einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionen von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als rund, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in zumindest einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet werden, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. mit 1-5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
Es ist anzumerken, dass die 2B, 3A und 3C Pfeile zeigen, die angeben, wo es Raum für eine Gas- und/oder Fluidströmung gibt, und dass die durchgezogenen Linien der Vorrichtungswände die Stellen zeigen, an denen die Strömung blockiert wird und aufgrund des Fehlens einer fluidischen Kommunikation keine Kommunikation möglich ist, was dadurch verursacht wird, dass sich die Vorrichtungswände von einem Punkt zu einem anderen erstrecken. Die Wände erzeugen eine Trennung zwischen Bereichen, außer an Öffnungen in der Wand, welche die beschriebene Fluidkommunikation ermöglichen.
Luft in den Brennkammern kann die Luftkanäle durchlaufen und es kann vor der Verbrennung eine gründlichere und gleichmäßige Vermischung des Kraftstoffs und der Luft erreicht werden. Insbesondere kann die Abhebelänge, ein Begriff, der vom Fachmann häufig verwendet wird, um den Abstand zwischen dem Kraftstoffnebel und der Zündflamme zu beschreiben, erhöht werden. Somit kann durch den Kraftstoff vor der Verbrennung mehr Luft mitgenommen werden. Damit kann die Verbrennung verzögert werden und die Mitnahme von Luft durch den Kraftstoff kann erhöht werden, was zu einer vollständigeren und rußfreien Verbrennung führt.
1 stellt ein Motorsystem 100 für ein Fahrzeug dar. Das Fahrzeug kann ein Straßenfahrzeug sein, das Antriebsräder aufweist, die einen Straßenbelag berühren. Das Motorsystem 100 beinhaltet einen Motor 10, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst. 1 beschreibt einen solchen Zylinder oder eine solche Brennkammer näher. Die verschiedenen Komponenten des Motors 10 können durch eine elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert werden.
Der Motor 10 beinhaltet einen Zylinderblock 14 mit mindestens einer Zylinderbohrung 20 und einen Zylinderkopf 16 mit Einlassventilen 152 und Auslassventilen 154. In anderen Beispielen kann der Zylinderkopf 16 einen oder mehrere Einlassanschlüsse und/oder Auslassanschlüsse beinhalten, in Beispielen, in denen der Motor 10 als ein Zweitaktmotor ausgelegt ist. Der Zylinderblock 14 beinhaltet Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Zylinderbohrung 20 kann als das von den Zylinderwänden 32 eingeschlossene Volumen definiert werden. Der Zylinderkopf 16 kann an den Zylinderblock 14 gekoppelt sein, um die Zylinderbohrung 20 einzuschließen. Somit können der Zylinderkopf 16 und der Zylinderblock 14, wenn sie aneinandergekoppelt sind, eine oder mehrere Brennkammern bilden. Insbesondere kann die Brennkammer 30 das Volumen sein, das zwischen einer Oberseite 17 des Kolbens 36 und einer Brennraumkuppel 19 des Zylinderkopfes 16 beinhaltet ist. So wird das Volumen der Brennkammer 30 basierend auf einer Schwingung des Kolbens 36 eingestellt. Die Brennkammer 30 kann hierin auch als Zylinder 30 bezeichnet werden. Der Darstellung nach kommuniziert die Brennkammer 30 über entsprechende Einlassventile 152 und Auslassventile 154 mit einem Ansaugkrümmer 144 und einem Abgaskrümmer 148. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Alternativ können eines oder mehrere des Einlass- und Auslassventils durch eine elektromechanisch gesteuerte Baugruppe aus Ventilspule und -anker gesteuert werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Somit können die Brennkammer 30 und die Zylinderbohrung 20, wenn die Ventile 152 und 154 geschlossen sind, fluidisch abgedichtet sein, sodass Gase nicht in die Brennkammer 30 eintreten oder diese verlassen können.
Die Brennkammer 30 kann durch die Zylinderwände 32 des Zylinderblocks 14, den Kolben 36 und den Zylinderkopf 16 gebildet sein. Der Zylinderblock 14 kann die Zylinderwände 32, den Kolben 36, die Kurbelwelle 40 usw. beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, ein oder mehrere Einlassventile 152 und ein oder mehrere Auslassventile, wie etwa die Auslassventile 154, beinhalten. Der Zylinderkopf 16 kann über Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Bolzen und/oder Schrauben, an den Zylinderblock 14 gekoppelt sein. Insbesondere können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16, wenn sie gekoppelt sind, über eine Dichtung in abdichtendem Kontakt miteinander sein, und somit können der Zylinderblock 14 und der Zylinderkopf 16 die Brennkammer 30 abdichten, sodass Gase nur in die und/oder aus der Brennkammer 30 über den Ansaugkrümmer 144, wenn die Einlassventile 152 geöffnet sind, und/oder über den Abgaskrümmer 148, wenn die Auslassventile 154 geöffnet sind, strömen können. In einigen Beispielen kann für jede Brennkammer 30 nur ein Einlassventil und ein Auslassventil beinhaltet sein. In anderen Beispielen kann jedoch mehr als ein Einlassventil und/oder mehr als ein Auslassventil in jeder Brennkammer 30 des Motors 10 beinhaltet sein.
Die Zylinderwände 32, der Kolben 36 und der Zylinderkopf 16 können damit die Brennkammer 30 bilden, wobei eine Oberseite 17 des Kolbens 36 als die Bodenwand der Brennkammer 30 dient, während eine gegenüberliegende Fläche oder eine Brennraumkuppel 19 des Zylinderkopfes 16 die obere Wand der Brennkammer 30 bildet. Somit kann die Brennkammer 30 das Volumen sein, das innerhalb der Oberseite 17 des Kolbens 36, der Zylinderwände 32 und der Brennraumkuppel 19 des Zylinderkopfes 16 beinhaltet ist.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung beinhalten. Ein Zündsystem 190 kann dem Zylinder 14 bei ausgewählten Betriebsmodi als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung einleiten kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann so positioniert sein, dass sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 führt Flüssigkraftstoff proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW von der Steuerung 12 zu. Kraftstoff wird der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 wird Betriebsstrom von einem Treiber 68 zugeführt, der auf die Steuerung 12 reagiert. In einigen Beispielen kann der Motor 10 ein Benzinmotor sein und kann der Kraftstofftank Benzin beinhalten, das durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer 30 eingespritzt werden kann. In anderen Beispielen kann der Motor 10 jedoch ein Dieselmotor sein und kann der Kraftstofftank Dieselkraftstoff beinhalten, der durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer eingespritzt werden kann. Ferner kann der Motor 10 in solchen Beispielen, in denen der Motor 10 als Dieselmotor konfiguriert ist, eine Glühkerze beinhalten, um die Verbrennung in der Brennkammer 30 einzuleiten.
In der Ausführungsform aus 1 ist die Einspritzvorrichtung 66 als eine seitenmontierte Einspritzvorrichtung veranschaulicht, wobei die Einspritzvorrichtung 66 an einer Seitenwand des Zylinders 14 montiert ist. Die Einspritzvorrichtung 66 kann derart positioniert sein, dass sie in einer Richtung einspritzt, die abgewinkelt zu einer Schwingungsachse des Kolbens 36 verläuft. In einigen Beispielen kann die Einspritzvorrichtung 66 ein oder mehrere Merkmale umfassen, sodass die Einspritzvorrichtung nur in Richtung der Zündkerze 192 und weg von der Oberseite 17 des Kolbens 36 einspritzen kann.
In einigen Beispielen kann die Einspritzvorrichtung 66 ein oder mehrere Merkmale umfassen, um die Temperatur von Luft, die durch den aus der Einspritzvorrichtung 66 eingespritzten Kraftstoff mitgenommen wird, zu reduzieren. Konkret kann sich Kraftstoff, wenn er aus der Einspritzvorrichtung 66 während der Kraftstoffeinspritzung austritt, über eine Strecke bewegen, während er sich vor der Verbrennung mit Luft in einer Düse vermischt. In der vorliegenden Beschreibung kann die Strecke, welche der Kraftstoffnebel vor der Verbrennung zurücklegt, als „Abhebelänge“ bezeichnet werden. Insbesondere kann sich die Abhebelänge auf die Strecke beziehen, die der eingespritzte Kraftstoff zurücklegt, bevor der Verbrennungsprozess beginnt. Somit kann die Abhebelänge eine Strecke zwischen einer Öffnung der Einspritzvorrichtung 66, aus welcher der Kraftstoff die Einspritzvorrichtung 66 verlässt, zu einer Stelle in der Brennkammer 30, an der die Verbrennung des Kraftstoffs stattfindet, sein.
Die Einspritzvorrichtung 66 kann die Temperatur der Gase reduzieren, die sich vor der Verbrennung in der Brennkammer 30 mit dem Kraftstoff vermischen. Außerdem kann die Einspritzvorrichtung 66 eine höhere Sprühgeschwindigkeit innerhalb und an der Düse der Einspritzvorrichtung 66 ermöglichen, wodurch die Mitnahme von Luft mit der Kraftstoffeinspritzung und die Kraftstoffdurchdringung in die Brennkammer 30 erhöht werden. Auf diese Weise kann die Abhebelänge des Kraftstoffnebels erhöht werden und/oder kann eine Menge der Luftmitnahme in den Kraftstoffnebel erhöht werden. Die Düse kann in fluidischer Kommunikation mit der Brennkammer 30 stehen, sodass Gase in der Brennkammer 30 in den einen oder die mehreren Durchflusskanäle der Düse eintreten und in die Brennkammer 30 zurückgeführt werden können. Als ein Beispiel kann Ansaugluft, die während eines Ansaugtakts in die Brennkammer 30 eingeführt wird, während des gesamten Verdichtungstakts oder eines Teils davon in die Düse gedrückt werden.
Der Darstellung nach kommuniziert der Ansaugkrümmer 144 mit einer optionalen elektronischen Drossel 62, welche eine Stellung einer Drosselklappe 64 einstellt, um den Luftstrom zu dem Motorzylinder 30 zu steuern. Dies kann Steuern eines Luftstroms von aufgeladener Luft aus einer Ansaugladedruckkammer 146 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Drossel 62 weggelassen sein und kann ein Luftstrom zu dem Motor über eine einzelne Luftansaugsystemdrossel (air intake system throttle - AIS-Drossel) 82, die an einen Luftansaugkanal 42 gekoppelt ist und sich stromaufwärts zu der Ansaugladedruckkammer 146 befindet, gesteuert werden. In noch anderen Beispielen kann die Drossel 82 weggelassen sein und kann der Luftstrom zu dem Motor mit der Drossel 62 gesteuert werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Motor 10 zum Bereitstellen einer Abgasrückführung oder AGR konfiguriert. Wenn sie enthalten ist, kann die AGR als Hochdruck-AGR und/oder Niederdruck-AGR bereitgestellt sein. In Beispielen, in denen der Motor 10 eine Niederdruck-AGR beinhaltet, kann die Niederdruck-AGR über einen AGR-Kanal 135 und ein AGR-Ventil 138 zu dem Motorluftansaugsystem an einer Position stromabwärts der Luftansaugsystem(AIS)-Drossel 82 und stromaufwärts des Verdichters 162 von einer Stelle in dem Abgassystem stromabwärts einer Turbine 164 bereitgestellt sein. Die AGR kann aus dem Abgassystem in das Ansaugluftsystem gesaugt werden, wenn eine Druckdifferenz vorliegt, um die Strömung anzutreiben. Eine Druckdifferenz kann erzeugt werden, indem die AIS-Drossel 82 teilweise geschlossen wird. Die Drosselklappe 84 steuert den Druck am Einlass zu dem Verdichter 162. Das AIS kann elektrisch gesteuert werden und seine Position kann basierend auf einem optionalen Positionssensors 88 eingestellt werden.
Umgebungsluft wird über den Ansaugkanal 42, der ein Luftfilter 156 beinhaltet, in die Brennkammer 30 gesaugt. Somit tritt Luft zuerst über das Luftfilter 156 in den Ansaugkanal 42 ein. Der Verdichter 162 saugt dann Luft von einem Luftansaugkanal 42 an, um die Ladedruckkammer 146 über ein Verdichterauslassrohr (in 1 nicht gezeigt) mit verdichteter Luft zu versorgen. In einigen Beispielen kann der Luftansaugkanal 42 eine Airbox (nicht gezeigt) mit einem Filter beinhalten. In einem Beispiel kann der Verdichter 162 ein Turbolader sein, bei dem Leistung für den Verdichter 162 aus dem Abgasstrom durch die Turbine 164 bezogen wird. Konkret können Abgase die Turbine 164, die über eine Welle 161 an den Verdichter 162 gekoppelt ist, zum Drehen bringen. Ein Wastegate 72 ermöglicht es, dass Abgase die Turbine 164 umgehen, sodass der Ladedruck bei variierenden Betriebsbedingungen gesteuert werden kann. Das Wastegate 72 kann als Reaktion auf einen erhöhten Ladebedarf, wie etwa während einer Pedalbetätigung durch den Fahrzeugführer, geschlossen werden (oder eine Öffnung des Wastegates kann verkleinert werden). Durch das Schließen des Wastegates können Abgasdrücke stromaufwärts der Turbine erhöht werden, was die Drehzahl und Spitzenleistungsausgabe der Turbine steigert. Dies ermöglicht eine Steigerung des Ladedrucks. Zusätzlich kann das Wastegate in Richtung der geschlossenen Position bewegt werden, um den gewünschten Ladedruck beizubehalten, wenn das Verdichterrückführungsventil teilweise geöffnet ist. In einem anderen Beispiel kann das Wastegate 72 als Reaktion auf einen verringerten Ladebedarf, wie etwa während eines Loslassens des Pedals durch den Fahrzeugführer, geöffnet werden (oder kann eine Öffnung des Wastegates vergrößert werden). Durch das Öffnen des Wastegates können Abgasdrücke reduziert werden, was die Turbinendrehzahl und Turbinenleistung reduziert. Dies ermöglicht eine Senkung des Ladedrucks.
Jedoch kann in alternativen Ausführungsformen der Verdichter 162 ein Kompressor sein, bei dem Leistung für den Verdichter 162 aus der Kurbelwelle 40 bezogen wird. Somit kann der Verdichter 162 über eine mechanische Verbindung, wie etwa einen Riemen, an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein. Damit kann ein Teil der von der Kurbelwelle 40 abgegebenen Drehenergie auf den Verdichter 162 übertragen werden, um den Verdichter 162 anzutreiben.
Ein Verdichterrückführungsventil 158 (compressor recirculation valve - CRV) kann in einem Verdichterrückführungsweg 159 um den Verdichter 162 herum bereitgestellt sein, sodass sich Luft von dem Verdichterauslass zu dem Verdichtereinlass bewegen kann, um so einen Druck zu reduzieren, der sich über den Verdichter 162 entwickeln kann. Ein Ladeluftkühler 157 kann in der Ladedruckkammer 146 stromabwärts des Verdichters 162 positioniert sein, um die dem Motoreinlass zugeführte aufgeladene Luftladung abzukühlen. Jedoch kann in anderen Beispielen, wie in 1 gezeigt, der Ladeluftkühler 157 stromabwärts der elektronischen Drossel 62 in einem Ansaugkrümmer 144 positioniert sein. In einigen Beispielen kann der Ladeluftkühler 157 ein Luft-Luft-Ladeluftkühler sein. Jedoch kann in anderen Beispielen der Ladeluftkühler 157 ein Flüssigkeit-Luft-Kühler sein.
In dem abgebildeten Beispiel ist der Verdichterrückführungsweg 159 dazu konfiguriert, gekühlte verdichtete Luft von stromabwärts des Ladeluftkühlers 157 zu dem Verdichtereinlass zurückzuführen. In alternativen Beispielen kann der Verdichterrückführungsweg 159 dazu konfiguriert sein, verdichtete Luft von stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Ladeluftkühlers 157 zu dem Verdichtereinlass zurückzuführen. Das CRV 158 kann über ein elektrisches Signal von der Steuerung 12 geöffnet und geschlossen werden. Das CRV 158 kann als Dreizustandsventil konfiguriert sein, das eine standardmäßige halboffene Position aufweist, aus der es in eine vollständig offene Position oder eine vollständig geschlossene Position bewegt werden kann.
Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda(Universal Exhaust Gas Oxygen - UEGO)-Sonde 126 an den Abgaskrümmer 148 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 gekoppelt. Die Emissionssteuervorrichtung kann ein Katalysator sein und kann als solcher hierin als Katalysator 70 bezeichnet werden. Alternativ kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorwabenkörper beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Wabenkörpern verwendet werden. Bei dem Katalysator 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln. Während das dargestellte Beispiel die UEGO-Sonde 126 stromaufwärts der Turbine 164 zeigt, versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen die UEGO-Sonde in dem Abgaskrümmer stromabwärts der Turbine 164 und stromaufwärts des Katalysators 70 positioniert sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann der Katalysator 70 einen Dieseloxidationskatalysator (diesel oxidation catalyst - DOC) und/oder einen Dieselkaltstartkatalysator umfassen.
In einigen Beispielen kann ein Partikelfilter (PF) 74 stromabwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 gekoppelt sein, um Ruß in einer Richtung des Abgasflusses einzufangen. In einigen Beispielen kann eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion und/oder eine Mager-NO_x-Falle zwischen dem Katalysator 70 und dem PF 74 vorhanden sein. Das PF 74 kann aus einer Vielfalt an Materialien, einschließlich Cordierit, Siliziumkarbid und anderer Hochtemperatur-Oxidkeramik, hergestellt sein. Das PF 74 kann regelmäßig regeneriert werden, um Rußablagerungen in dem Filter, die dem Abgasstrom widerstehen, zu reduzieren. Die Filterregeneration kann durch Erwärmen des Filters auf eine Temperatur erreicht werden, bei der die Rußpartikel mit einer höheren Geschwindigkeit verbrannt werden, als dass sich neue Rußpartikel ablagern, z. B. auf 400-600 °C.
Jedoch ist in anderen Beispielen aufgrund des Einschlusses des Durchflusskanals bzw. der Durchflusskanäle in einer Düse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 der PF 74 unter Umständen nicht in dem Motor 10 beinhaltet. Dadurch kann die Rußerzeugung während des Verbrennungszyklus reduziert werden. In einigen Beispielen können die Rußwerte aufgrund der erhöhten Vermischung von Kraftstoff und Luft vor der Verbrennung/Zündung des Gemischs in der Brennkammer 30 auf annähernd null reduziert werden. Dadurch wird in einigen Beispielen während des Verbrennungszyklus durch den Motor 10 unter Umständen annähernd kein Ruß (z. B. null Ruß) erzeugt. In anderen Beispielen kann die Rußerzeugung aufgrund der Merkmale der Einspritzvorrichtung reduziert werden und somit wird das PF 74 unter Umständen weniger häufig regeneriert, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch reduziert.
Während des Verbrennungszyklus kann jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 einen Viertaktzyklus durchlaufen, beinhaltend: einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt. Während des Ansaugtaktes und Arbeitstaktes bewegt sich der Kolben 36 weg von dem Zylinderkopf 16 in Richtung eines Bodens des Zylinders, wodurch das Volumen zwischen der Oberseite des Kolbens 36 und der Brennraumkuppel 19 erhöht wird. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Ansaug- und/oder Arbeitstakts befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Umgekehrt bewegt sich der Kolben 36 während des Verdichtungs- und Ausstoßtakts weg von dem UT in Richtung einer Oberseite des Zylinders (z. B. Brennraumkuppel 19), wodurch das Volumen zwischen der Oberseite des Kolbens 36 und der Brennraumkuppel 19 reduziert wird. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe der Oberseite des Zylinders und am Ende seines Verdichtungs- und/oder Ausstoßtakts befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. Somit bewegt sich der Kolben 36 während des Ansaug- und Arbeitstakts vom OT zum UT und bewegt sich der Kolben 36 während des Verdichtungs- und Ausstoßtakts vom UT zum OT.
Im Allgemeinen schließen sich ferner während des Ansaugtakts die Auslassventile 154 und öffnen sich die Einlassventile 152, um Ansaugluft in die Brennkammer 30 einzulassen. Während des Verdichtungstakts können beide Ventile 152 und 154 geschlossen bleiben, während der Kolben 36 das während des Ansaugtakts eingelassene Gasgemisch verdichtet. Während des Verdichtungstakts können Gase in der Brennkammer 30 aufgrund des positiven Drucks, der durch den Kolben 36 erzeugt wird, während er sich in Richtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 bewegt, in die Einspritzvorrichtung 66 gedrückt werden. Die Gase aus der Brennkammer 30 können Wärme durch eines oder mehrere von dem Zylinderkopf 16 und Umgebungsluft über Leitung und/oder Konvektion ableiten. Somit kann die Temperatur der Gase in der Einspritzvorrichtung 66 relativ zur Temperatur der Gase in der Brennkammer 30 reduziert werden.
Wenn sich der Kolben 36 während des Verdichtungs- und/oder Arbeitstakts nahe dem oder am OT befindet, wird Kraftstoff durch die Einspritzvorrichtung 66 in die Brennkammer 30 eingespritzt. Während des nachfolgenden Arbeitstakts bleiben die Ventile 152 und 154 geschlossen, während das expandierende und verbrennende Kraftstoff-Luft-Gemisch den Kolben 36 in Richtung des UT drückt. In einigen Beispielen kann Kraftstoff eingespritzt werden, bevor der Kolben 36 den OT erreicht, während des Verdichtungstakts. Jedoch kann in anderen Beispielen Kraftstoff eingespritzt werden, wenn der Kolben 36 den OT erreicht. In noch weiteren Beispielen kann Kraftstoff eingespritzt werden, nachdem der Kolben 36 den OT erreicht hat und beginnt, sich während des Arbeitstakts zurück in Richtung des UT zu bewegen.
In noch weiteren Beispielen kann Kraftstoff sowohl während des Verdichtungs- als auch des Arbeitstakts eingespritzt werden.
Kraftstoff kann über eine Dauer eingespritzt werden. Eine Menge an eingespritztem Kraftstoff und/oder die Dauer, über die Kraftstoff eingespritzt wird, kann über Impulsbreitenmodulation (pulse width modulation - PWM) gemäß einer oder mehreren linearen oder nicht linearen Gleichungen variiert werden. Ferner kann die Einspritzvorrichtung 66 eine Vielzahl von Einspritzöffnungen beinhalten und eine Menge an aus jeder Öffnung eingespritztem Kraftstoff kann nach Bedarf variiert werden.
Der eingespritzte Kraftstoff bewegt sich durch ein Volumen der Düse der Einspritzvorrichtung 66, bevor er in die Brennkammer 30 eintritt. Anders gesagt kann die Düse Luftkanäle und Kraftstoffkanäle beinhalten, um Luft und Kraftstoff mitzunehmen, wobei sich die Kanäle innerhalb der Brennkammer 30 befinden. Jedoch sind die Kanäle durch Flächen der Düse und des Einspritzvorrichtungskörpers definiert und Kraftstoff und Luft strömen durch diese Kanäle, bevor sie aus der Düse und in die Brennkammer 30 strömen, um sich mit nicht vermischten Brennkammergasen zu vermischen. Der Strom von Luft und Kraftstoff durch die Düse wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Während des Ausstoßtakts können sich die Auslassventile 154 öffnen, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 148 abzugeben, und der Kolben 36 kehrt zum OT zurück. Abgase können weiter über den Abgaskanal 180 von dem Abgaskrümmer 148 zu der Turbine 164 strömen.
Sowohl die Abgasventile 154 als auch die Einlassventile 152 können zwischen jeweiligen geschlossenen ersten Positionen und offenen zweiten Positionen eingestellt werden. Ferner kann die Position der Ventile 154 und 152 auf eine beliebige Position zwischen ihren jeweiligen ersten und zweiten Positionen eingestellt werden. In der geschlossenen ersten Position der Einlassventile 152 strömt keine Luft und/oder kein Luft-Kraftstoff-Gemisch zwischen dem Ansaugkrümmer 144 und der Brennkammer 30. In der offenen zweiten Position der Einlassventile 152 strömt Luft und/oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zwischen dem Ansaugkrümmer 144 und der Brennkammer 30. In der geschlossenen zweiten Position der Auslassventile 154 strömt keine Luft und/oder kein Luft-Kraftstoff-Gemisch zwischen der Brennkammer 30 und dem Abgaskrümmer 148. Jedoch kann Luft und/oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, wenn sich die Auslassventile 154 in der offenen zweiten Position befinden, zwischen der Brennkammer 30 und dem Abgaskrümmer 148 strömen.
Es ist anzumerken, dass das vorstehende Schema bezüglich des Öffnens und Schließens der Ventile lediglich als Beispiel dient und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen von Einlass- und Auslassventilen variieren können, beispielsweise, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangskanäle 104, einen Nur-Lese-Speicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Darstellung nach empfängt die Steuerung 12 zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen verschiedene Signale von den an den Motor 10 gekoppelten Sensoren, die Folgendes beinhalten: eine Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einen Positionssensor 134, der an eine Eingabevorrichtung 130 zum Erfassen der Eingabevorrichtungspedalposition (PP) gekoppelt ist, die durch einen Fahrzeugführer 132 eingestellt wird; einen Klopfsensor zum Bestimmen der Zündung von Endgasen (nicht gezeigt); eine Messung des Motorkrümmerdrucks (engine manifold pressure - MAP) von einem Drucksensor 121, der an den Ansaugkrümmer 144 gekoppelt ist; eine Messung von Ladedruck von einem Drucksensor 122, der an die Ladedruckkammer 146 gekoppelt ist; einen Motorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Motor einströmenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftmassenmesser); und eine Messung der Drosselposition von einem Sensor 58. Ein Umgebungsluftdruck kann ebenfalls zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Hall-Effekt-Sensor 118 eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer sich die Motordrehzahl (U/min) bestimmen lässt. Die Eingabevorrichtung 130 kann ein Gaspedal und/oder ein Bremspedal umfassen. Somit können Ausgaben von dem Positionssensor 134 verwendet werden, um die Position des Gaspedals und/oder des Bremspedals der Eingabevorrichtung 130 zu bestimmen und damit ein gewünschtes Motordrehmoment zu bestimmen. Somit kann ein gewünschtes Motordrehmoment, wie von dem Fahrzeugführer 132 angefordert, basierend auf der Pedalposition der Eingabevorrichtung 130 geschätzt werden.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 59 zur Verfügung stehen.
In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 61. Bei der elektrischen Maschine 61 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Elektromotor/Generator handeln. Die Kurbelwelle 40 des Motors 10 und die elektrische Maschine 61 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 59 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingerückt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 40 und der elektrischen Maschine 61 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 61 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um so die Kurbelwelle 40 mit der elektrischen Maschine 61 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 61 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, einschließlich als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 61 nimmt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 59 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 61 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Beispielsweise kann das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzung Einstellen eines Aktors der Einspritzvorrichtung 66 so, dass er sich zu oder weg von einer Düse der Einspritzvorrichtung 66 bewegt, sodass Kraftstoff zur Brennkammer 30 strömen kann, beinhalten.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2A eine Ausführungsform 200 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gezeigt. Demnach sind die zuvor vorgestellten Komponenten in den nachfolgenden Figuren ähnlich nummeriert. Die Ausführungsform 200 kann einen Querschnitt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 veranschaulichen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann eine Düse 210 umfassen, die dazu konfiguriert ist, zum Einstellen einer oder mehrerer Einspritzeinstellungen betätigt zu werden, wie hierin beschrieben wird.
Ein Achsensystem 290 umfasst der Darstellung nach zwei Achsen, und zwar eine x-Achse, die parallel zu einer horizontalen Richtung verläuft, und eine y-Achse, die parallel zu einer vertikalen Richtung verläuft. Somit kann der Querschnitt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 innerhalb einer x-y-Ebene liegen. In einem Beispiel kann es sich bei der x-y-Ebene um die einzige Schnittebene der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 handeln, zu der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 symmetrisch ist. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist in einem Beispiel nur zu einer einzigen Ebene symmetrisch. In der Ausführungsform 200 ist die Einspritzvorrichtung 66 als eine seitenmontierte Einspritzvorrichtung veranschaulicht und kann in einer Richtung einspritzen, die senkrecht zu einer zentralen Achse 298 der Brennkammer 30 verläuft. In einigen Beispielen kann ein Kolben (z. B. der Kolben 36 aus 1) parallel zu der zentralen Achse 298 schwingen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann eine zweite zentrale Achse 299 umfassen, die senkrecht zu der ersten zentralen Achse 298 verläuft und entlang welcher eine Düse 210 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 betätigt werden kann. Somit kann Kraftstoff im Wesentlichen abgewinkelt zu der ersten zentralen Achse 298 eingespritzt werden.
Der Querschnitt der Düse 210 kann die Form eines halben Besens umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Querschnitt der Düse 210 eine L-Form, T-Form, Hockeyschlägerform und dergleichen umfassen. Somit kann sich ein Abschnitt der Düse 210 in einer Richtung erstrecken, die parallel zu der zweiten zentralen Achse 299 verläuft, bevor er sich in einer Richtung erstreckt, die abgewinkelt zu der zweiten zentralen Achse 299 verläuft.
Die Düse 210 kann einen Schaft 212 umfassen, der sich entlang der zweiten zentralen Achse 299 erstreckt. Der Schaft 212 kann an einen Endabschnitt 214 der Düse angrenzen. Der Schaft 212 kann eine Halbzylinderform umfassen und im Wesentlichen parallel zu der zweiten zentralen Achse 299 angeordnet sein. Der Endabschnitt 214 kann sich von einem ersten äußersten Ende des Schaftes 212 erstrecken. Der Endabschnitt 214 kann eine Halbkegelform umfassen, sodass ein Scheitelpunkt des Endabschnitts 214 an den Schaft 212 gekoppelt ist und eine Basis des Endabschnitts 214 der Brennkammer 30 zugewandt ist. In einem Beispiel weist die Basis des Endabschnitts 214 eine Halbkreisform oder D-Form mit einem festen Radius relativ zu der zweiten zentralen Achse 299 auf. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Basis des Endabschnitts C-förmig sein, wie nachstehend beschrieben wird. In einem Beispiel umfasst der Schaft 212 nur eine Halbzylinderform und umfasst der Endabschnitt 214 nur eine Halbkegelform. Die Halbzylinderform erstreckt sich nur von einem Scheitelpunkt der Halbkegelform.
Der Schaft 212 kann an einen Aktor 202 gekoppelt sein. Konkreter kann der Schaft 212 an seinem zweiten äußersten Ende physisch an eine Plattform 216 gekoppelt sein, wobei sich die Plattform 216 mit dem Aktor 202 auf einer ersten Seite und mit Federn 204 auf einer zweiten Seite in direktem Kontakt steht. Die Plattform 216 kann eine rechtwinklige Prismenform mit einem rechtwinkligen Querschnitt umfassen. Der Aktor 202 kann Signale von der Steuerung 12 empfangen, die den Aktor 202 dazu anweisen, eine Kraft auf die Plattform 216 auszuüben, um eine Kraft der Federn 204 zu überwinden. Auf diese Weise kann die Düse 210 außerhalb einer ersten Position betätigt werden. Die in der Ausführungsform 200 aus 2A veranschaulichte Position der Einspritzvorrichtung 66 kann identisch mit der ersten Position sein, in der keine Kraftstoffeinspritzung auftreten kann. Wenn die Kraft fehlt, können die Federn 204 gegen die Plattform 216 drücken, wodurch die Düse 210 weg von der Brennkammer 30 betätigt wird, und die Düse 210 in die erste Position bringen, in welcher der Endabschnitt 214 gegen eine Auslassfläche 222 des Einspritzvorrichtungskörpers 206 gedrückt wird.
In der ersten Position kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 derart konfiguriert sein, dass sie das Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer 30 verhindert. Somit kann der Endabschnitt 214 eine hermetische Dichtung mit der Auslassfläche 222 bilden, um eine Kraftstoffströmung von einem Beutel 207 in die Brennkammer 30 zu verhindern und/oder zu verringern. Der Beutel 207 kann die Form eines halben Donuts umfassen. Der Beutel 207 kann Kraftstoff aus einer Kraftstoffzuleitung 226 aufnehmen. In einigen Beispielen kann die Kraftstoffzuleitung 226 einen Kraftstoffverteiler fluidisch an den Beutel 207 koppeln.
Auf diese Weise ist die Düse 210 dazu positioniert, innerhalb eines Kraftstoffeinspritzvorrichtungskörpers 206 betätigt zu werden, wobei die Betätigung der Düse 210 ein Volumen des Beutels 207 und eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzungsbedingungen einstellen kann. Der eine oder die mehreren Kraftstoffeinspritzungsbedingungen können ein Kraftstoffeinspritzungsvolumen, einen Kraftstoffeinspritzungsdruck und einen Kraftstoffeinspritzungswinkel beinhalten. In der ersten Position kann der Endabschnitt 214 der Düse 210 gegen die Auslassfläche 222 des Kraftstoffeinspritzvorrichtungskörpers 206 drücken, um einen Auslasskanal (z. B. den Auslasskanal 224 aus 2B) hermetisch abzudichten.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2B eine Ausführungsform 250 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gezeigt, die in einer zweiten Position angeordnet ist. Die zweite Position kann einer Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 entsprechen, in der Kraftstoff in die Brennkammer 30 eingespritzt werden kann. Konkreter kann die zweite Position einer vollständig offenen Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 entsprechen. In einigen Beispielen kann die in der Ausführungsform aus 2A veranschaulichte erste Position einer vollständig geschlossenen Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 entsprechen. Auf diese Weise können die erste und die zweite Position Extrempositionen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 darstellen. Es versteht sich, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine Vielzahl von Positionen zwischen der ersten und der zweiten Position beinhalten kann. Die Vielzahl von Positionen kann hierein als eher offene oder eher geschlossene Positionen bezeichnet werden, wobei sich eine eher offene Position auf eine Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beziehen kann, die eher der zweiten Position ähnelt (z. B. mehr als zu 50 % offen). Somit kann sich eine eher geschlossene Position auf eine Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beziehen, die eher der ersten Position ähnelt (z. B. weniger als zu 50 % offen). Eine eher offene Position kann mehr Kraftstoff in die Brennkammer 30 einspritzen als eine eher geschlossene Position.
Jede der Vielzahl von Positionen kann einer oder mehreren von einem Kraftstoffeinspritzungsvolumen, einem Kraftstoffeinspritzungsdruck und einem Kraftstoffeinspritzungswinkel entsprechen. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 zum Beispiel in einer eher geschlossenen Position befindet, kann eine Kraftstoffeinspritzung einen kleineren Kraftstoffeinspritzungswinkel umfassen. Der Kraftstoffeinspritzungswinkel kann relativ zu der zweiten zentralen Achse 299 gemessen werden. Daher kann sich ein kleinerer Kraftstoffeinspritzungswinkel auf eine Kraftstoffeinspritzung beziehen, die weniger von der zweiten zentralen Achse 299 abweicht. Ein Winkelbereich, in dem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 Kraftstoff einspritzen kann, liegt zwischen 5 und 80 Grad. Somit kann die Kraftstoffeinspritzung aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 die zweite zentrale Achse 299 nicht schneiden und/oder durchqueren. Daher kann die Kraftstoffeinspritzung nicht in Richtung des Kolbens gerichtet werden und kann nur in Richtung einer oberen Region der Brennkammer 30 benachbart zu einer Zündkerze gerichtet werden. Während die Düse 210 aus der ersten Position in die zweite Position bewegt wird, kann sich der Kraftstoffeinspritzungswinkel in einigen Beispielen vergrößern und eher in Richtung der Brennraumkuppel oder der Zündkerze (z. B. der Brennraumkuppel 19 oder der Zündkerze 92 aus 1) gerichtet werden.
In der zweiten Position drückt der Aktor 202 gegen die Plattform 216, um eine Kraft der Federn 204 zu überwinden, wodurch die Düse 210 in Richtung der Brennkammer 30 betätigt wird. Ein Auslasskanal 224 kann zwischen der Auslassfläche 222 und der Düse 210 gebildet sein. Kraftstoff aus dem Beutel 207 kann zu der Brennkammer 30 über den Auslasskanal 224 strömen, wie über Pfeile mit ausgefüllter Pfeilspitze gezeigt ist, die ein Beispiel für eine Kraftstoffströmung darstellen. Der Auslasskanal 224 kann eine halbringförmige Venturi-Form umfassen, sodass der Auslasskanal 224 eine Verengung zwischen seinem Einlass und Auslass umfasst. Anders ausgedrückt kann der Auslasskanal 224 einen Venturi-Einlass und einen Venturi-Auslass umfassen, wobei ein Venturi-Hals dort dazwischen angeordnet ist. In einem Beispiel umfasst der Auslasskanal 224 nur eine halbringförmige Venturi-Form, die zwischen dem Endabschnitt 214 und der Auslassfläche 222 gebildet ist. Die Auslassfläche 222 steht in Richtung des Endabschnitts 214 vor.
In einigen Beispielen kann es sich bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 um eine an einer Seitenwand montierten Einspritzvorrichtung handeln, und wobei sie nicht an oder durch den Zylinderkopf montiert ist, wie vorstehend in 1 beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann derart angeordnet sein, dass die Kraftstoffeinspritzung in Richtung einer Zündkerze und/oder einer Brennraumkuppel der Brennkammer 30 gerichtet werden kann. Dies kann das Auftreffen von Kraftstoff auf den Kolben verhindern und/oder abmildern, wodurch Ruß, der aus der Brennkammer 30 emittiert wird, verringert wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf 3A eine erste Ausführungsform 300 der Düse 210 gezeigt, die Luftmitnahmemerkmale 310 umfasst. In der ersten Ausführungsform kann die Düse 210 teilweise hohl sein, sodass die Luftmitnahmemerkmale 310 Brennkammergase aus der Brennkammer 30 zu dem Auslasskanal 224 leiten können, wenn sich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 außerhalb der ersten Position befindet. Konkreter kann der Endabschnitt 214 bis auf die Luftmitnahmemerkmale 310 massiv sein, die durch den Endabschnitt 214 angeordnet sein können, wobei sie sich von dessen Basis zu einer abgewinkelten Fläche erstrecken, um eine Vermischung der Brennkammergase mit einer Kraftstoffeinspritzung zu fördern, bevor die Einspritzung die Brennkammer 30 erreicht. Wie vorstehend beschrieben, kann der Auslasskanal 224 eine halbringförmige Venturi-Form umfassen. Ein Venturi-Hals und/oder ein eingeengter Abschnitt des Auslasskanals 224 kann eine Brennkammergasströmung durch die Luftmitnahmemerkmale 310 fördern, wie durch Pfeile mit leerer Pfeilspitze gezeigt ist. Wie dargestellt, treten die Brennkammergase in die Luftmitnahmemerkmale 310 durch den Endabschnitt 214 ein und strömen in einer zu der zweiten zentralen Achse 299 abgewinkelten Richtung, bevor sie in den Auslasskanal 224 eintreten, in dem sich die Brennkammergase mit Kraftstoff vermischen können. Indem Brennkammergase auf diese Weise geströmt werden, kann ein Wirbel und/oder eine andere Form von Verwirbelung in dem Auslasskanal erhöht werden, wodurch eine Vermischung zwischen Kraftstoff und Brennkammergasen erhöht wird.
Das Luftmitnahmemerkmal 310 kann eine Vielzahl von Kanälen 312 umfassen. Die Kanäle 312 können sich von einer Basis des Endabschnitts 214 zu einer abgewinkelten Seitenwand benachbart zu dem Venturi-Hals des Auslasskanals 224 erstrecken. Die Kanäle 312 können eine zylindrische Form umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann es sich bei den Kanälen um rechtwinklige Prismen, kegelförmige oder ähnliche Formen handeln. In dem Beispiel aus 3A gibt es genau drei Kanäle. In anderen Beispielen jedoch kann es zwei Kanäle oder vier oder mehr Kanäle geben.
Nun wird unter Bezugnahme auf 3B eine zweite Ausführungsform 350 der Düse 210 gezeigt, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform 300 ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass sich die Luftmitnahmemerkmale 360 von den Luftmitnahmemerkmalen 310 unterscheiden. Die Luftmitnahmemerkmale 360 können eine halbglockenförmige Kammer 362 mit einem zylindrischen Kanal 364, der sich von dort erstreckt, umfassen. Der Zylinder kann als der Auslass dienen, durch den Brennkammergase hindurch- und zu dem Auslasskanal 224 hinströmen können.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann mit den Luftmitnahmemerkmalen 310 oder 360 basierend auf eines oder mehrere von einem Verdichtungsverhältnis des Zylinders, einer Kraftstoffart, einem durchschnittlichen Kraftstoffeinspritzungsdruck und einer Umgebung ausgestattet sein. Die Luftmitnahmemerkmale 310 und 360 können eine gewisse Luft/Kraftstoff-Vermischung vor der Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bereitstellen, während eine Kraftstoffeinspritzungstemperatur verringert wird. Der Venturi-Hals des Auslasskanals 224 kann eine Brennkammergasströmung durch die Luftmitnahmemerkmale 310 und 360 über eine Niederdruckbildung darin fördern. Zusätzlich oder alternativ dazu können die aus den Luftmitnahmemerkmalen 310 und 360 zu dem Auslasskanal 224 strömenden Brennkammergase einen Wirbel in der Kraftstoffeinspritzung verursachen, der eine weitere Vermischung nach dem Erreichen der Brennkammer 30 fördert.
Auf diese Weise kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einen halbringförmigen Venturi-förmigen Auslasskanal umfassen, der zum Einspritzen von Kraftstoff weg von einem Kolben konfiguriert ist. Eine Öffnung des Auslasskanals kann basierend auf einer Wechselwirkung zwischen einem halbkegelförmigen Endabschnitt einer Düse und einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingestellt werden. Die technische Wirkung des Einspritzens von Kraftstoff durch den halbringförmigen Venturi-förmigen Auslasskanal dient dazu, den Kraftstoff weg von dem Kolben zu leiten, während eine Brennkammergasströmung durch ein oder mehrere Luftmitnahmemerkmale der Düse gefördert wird. Dadurch können Rußemissionen aus der Brennkammer verringert werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz erhöht wird.
Ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wie sie in dieser Schrift beschrieben ist, kann eine Düse beinhalten, welche einen halbzylinderförmigen Schaft und einen halbkegelförmigen Endabschnitt umfasst, und wobei ein Auslasskanal eine halbringförmige Venturi-Form umfasst, die dazu konfiguriert ist, Kraftstoff in Richtung einer Brennkammer zu strömen, wenn die Düse betätigt wird. Ein erstes Beispiel für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhaltet ferner, dass es sich bei der Düse um ein einzelnes zusammenhängendes Stück handelt. Ein zweites Beispiel für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Schaft an einem ersten äußersten Ende physisch an den Endabschnitt gekoppelt ist, und dass der Schaft an einem zweiten äußersten Ende physisch an eine Plattform gekoppelt ist, wobei es sich bei der Plattform um ein rechtwinkliges Prisma handelt und sie physisch an jedes von einem Aktor und einer Vielzahl von Federn gekoppelt ist. Ein drittes Beispiel für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, das optional das erste und/oder das zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Endabschnitt den Auslasskanal hermetisch abdichtet, indem er in einer ersten Position gegen eine Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung drückt, und dass der Endabschnitt, wenn er sich in einer zweiten Position befindet, von der Auslassfläche beabstandet ist, um einen Beutel fluidisch an die Brennkammer zu koppeln. Ein viertes Beispiel für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Endabschnitt mindestens teilweise hohl ist und ein oder mehrere Luftmitnahmemerkmale umfasst, das/die zum Strömen von Brennkammergasen zu dem Auslasskanal konfiguriert ist/sind. Ein fünftes Beispiel für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Luftmitnahmemerkmale eine Vielzahl von zylindrischen Kanälen beinhaltet, die sich von einer Basis des Endabschnitts zu einem Venturi-Hals des Auslasskanals erstrecken. Ein sechstes Beispiel für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Luftmitnahmemerkmale einen einzelnen zylindrischen Kanal beinhalten, der sich von einer Basis des Endabschnitts zu einem Venturi-Hals des Auslasskanals erstreckt.
Ein beispielhaftes System kann einen Motor, der eine Brennkammer umfasst, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfassen, die an einer Seitenwand der Brennkammer montiert und dazu positioniert ist, in einer zu einer Schwingungsachse eines Kolbens abgewinkelten Richtung einzuspritzen, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Düse, die einen halbzylinderförmigen Schaft umfasst, einen halbkegelförmigen Endabschnitt und einen Auslasskanal umfasst, der eine halbringförmige Venturi-Form umfasst, wobei der Auslasskanal zwischen einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Endabschnitt angeordnet ist. Ein erstes Beispiel für das System beinhaltet optional, dass der Auslasskanal basierend auf einer Betätigung der Düse über einen Aktor oder eine Vielzahl von Federn einstellbar ist. Ein zweites Beispiel für das System, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Aktor eine Kraft der Federn überwindet und die Düse in Richtung der Brennkammer drückt, um eine Öffnung des Auslasskanals zu vergrößern. Ein drittes Beispiel für das System, das optional das erste und/oder das zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Vielzahl von Federn die Düse weg von der Brennkammer drückt und eine Öffnung des Auslasskanals verkleinert. Ein viertes Beispiel für das System, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Endabschnitt teilweise hohl ist und einen oder mehrere Kanäle umfasst, der/die sich von einer Basis des Endabschnitts zu einer abgewinkelten Fläche des Endabschnitts erstreckt/erstrecken, wobei der eine oder die mehreren Kanäle dazu konfiguriert ist/sind, Brennkammergase aus der Brennkammer zu dem Auslasskanal zu leiten. Ein fünftes Beispiel für das System, das optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dazu positioniert ist, Kraftstoff in einer Richtung hin zu einer Oberseite der Brennkammer weg von dem Kolben einzuspritzen. Ein sechstes Beispiel für das System, das optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner einen Beutel zum Speichern von Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei der Beutel die Form eines halben Donuts umfasst. Ein siebtes Beispiel für das System, das optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Richtung einer Zündkerze einspritzt.
Ein beispielhaftes System kann einen Motor umfassen, der mindestens einen Zylinder umfasst, wobei der mindestens eine Zylinder eine Brennkammer mit einem Volumen, das durch eine Seitenwand, eine Oberseite und einen Kolben definiert ist, und eine an der Oberseite montierte Zündkerze und eine an der Seitenwand montierte Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dazu positioniert ist, nur in Richtung der Zündkerze weg von dem Kolben einzuspritzen, wobei ein Auslasskanal eine halbringförmige Venturi-Form umfasst und sich zwischen einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und einem halbkegelförmigen Abschnitt einer Düse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erstreckt. Ein erstes Beispiel für das System beinhaltet ferner, dass der Auslasskanal einen Venturi-Einlass, einen Venturi-Hals und einen Venturi-Auslass umfasst, und dass sich der Venturi-Hals zwischen dem Venturi-Einlass und dem Venturi-Auslass befindet, und dass der Venturi-Hals fluidisch an ein Luftmitnahmemerkmal des halbkegelförmigen Abschnitts gekoppelt ist. Ein zweites Beispiel für das System, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass das Luftmitnahmemerkmal eine glockenförmige Kammer und einen zylinderförmigen Kanal umfasst, wobei die glockenförmige Kammer Brennkammergase aus der Brennkammer aufnimmt und der zylinderförmige Kanal Brennkammergase zu dem Venturi-Hals strömt. Ein drittes Beispiel für das System, das optional das erste und/oder das zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der halbkegelförmige Abschnitt physisch an einen halbzylinderförmigen Abschnitt, der sich durch einen halbtoroidförmigen Beutel erstreckt, gekoppelt ist. Ein viertes Beispiel für das System, das optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine einzelne Symmetrieachse umfasst.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die in dieser Schrift beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, 16-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere in dieser Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellt, die eine Düse aufweist, welche einen halbzylinderförmigen Schaft und einen halbkegelförmigen Endabschnitt umfasst, und wobei ein Auslasskanal eine halbringförmige Venturi-Form umfasst, die dazu geformt ist, Kraftstoff in Richtung einer Brennkammer zu strömen, wenn die Düse betätigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Düse um ein einziges durchgängiges Stück.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schaft an einem ersten äußersten Ende physisch an den Endabschnitt gekoppelt, und wobei der Schaft an einem zweiten äußersten Ende physisch an eine Plattform gekoppelt ist, wobei es sich bei der Plattform um ein rechtwinkliges Prisma handelt und sie physisch an jedes von einem Aktor und einer Vielzahl von Federn gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform dichtet der Endabschnitt den Auslasskanal hermetisch ab, indem er in einer ersten Position gegen eine Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung drückt, und wobei der Endabschnitt, wenn er sich in einer zweiten Position befindet, von der Auslassfläche beabstandet ist, um einen Beutel fluidisch an die Brennkammer zu koppeln.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Endabschnitt mindestens teilweise hohl und umfasst ein oder mehrere Luftmitnahmemerkmale, das/die zum Strömen von Brennkammergasen zu dem Auslasskanal konfiguriert ist/sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Luftmitnahmemerkmale eine Vielzahl von zylindrischen Kanälen, die sich von einer Basis des Endabschnitts zu einem Venturi-Hals des Auslasskanals erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Luftmitnahmemerkmale einen einzelnen zylindrischen Kanal, der sich von einer Basis des Endabschnitts zu einem Venturi-Hals des Auslasskanals erstreckt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das einen Motor, der eine Brennkammer umfasst; und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist, die an einer Seitenwand der Brennkammer montiert und dazu positioniert ist, in einer zu einer Schwingungsachse eines Kolbens abgewinkelten Richtung einzuspritzen, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Düse, die einen halbzylinderförmigen Schaft umfasst, einen halbkegelförmigen Endabschnitt und einen Auslasskanal umfasst, der eine halbringförmige Venturi-Form umfasst, wobei der Auslasskanal zwischen einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Endabschnitt angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Auslasskanal basierend auf einer Betätigung der Düse über einen Aktor oder eine Vielzahl von Federn einstellbar.
Gemäß einer Ausführungsform überwindet der Aktor eine Kraft der Federn und drückt die Düse in Richtung der Brennkammer, um eine Öffnung des Auslasskanals zu vergrößern.
Gemäß einer Ausführungsform drückt die Vielzahl von Federn die Düse weg von der Brennkammer und verkleinert eine Öffnung des Auslasskanals.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Endabschnitt teilweise hohl und umfasst einen oder mehrere Kanäle, der/die sich von einer Basis des Endabschnitts zu einer abgewinkelten Fläche des Endabschnitts erstreckt/erstrecken, wobei der eine oder die mehreren Kanäle dazu konfiguriert ist/sind, Brennkammergase aus der Brennkammer zu dem Auslasskanal zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dazu positioniert, Kraftstoff in einer Richtung hin zu einer Oberseite der Brennkammer weg von dem Kolben einzuspritzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Beutel zum Speichern von Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei der Beutel die Form eines halben Donuts umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform spritzt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Richtung einer Zündkerze ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das einen Motor aufweist, der mindestens einen Zylinder umfasst, wobei der mindestens eine Zylinder eine Brennkammer mit einem Volumen umfasst, das durch eine Seitenwand, eine Oberseite und einen Kolben definiert ist, und eine an der Oberseite montierte Zündkerze und eine an der Seitenwand montierte Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dazu positioniert ist, nur in Richtung der Zündkerze weg von dem Kolben einzuspritzen, wobei ein Auslasskanal eine halbringförmige Venturi-Form umfasst und sich zwischen einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und einem halbkegelförmigen Abschnitt einer Düse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Auslasskanal einen Venturi-Einlass, einen Venturi-Hals und einen Venturi-Auslass, und wobei sich der Venturi-Hals zwischen dem Venturi-Einlass und dem Venturi-Auslass befindet, und wobei der Venturi-Hals fluidisch an ein Luftmitnahmemerkmal des halbkegelförmigen Abschnitts gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Luftmitnahmemerkmal eine glockenförmige Kammer und einen zylinderförmigen Kanal, wobei die glockenförmige Kammer Brennkammergase aus der Brennkammer aufnimmt und der zylinderförmige Kanal Brennkammergase zu dem Venturi-Hals strömt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der halbkegelförmige Abschnitt physisch an einen halbzylinderförmigen Abschnitt, der sich durch einen halbtoroidförmigen Beutel erstreckt, gekoppelt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine einzelne Symmetrieachse.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung, umfassend: eine Düse, welche einen halbzylinderförmigen Schaft und einen halbkegelförmigen Endabschnitt umfasst, und wobei ein Auslasskanal eine halbringförmige Venturi-Form umfasst, die dazu geformt ist, Kraftstoff in Richtung einer Brennkammer zu strömen, wenn die Düse betätigt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Düse um ein einzelnes durchgängiges Stück handelt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaft an einem ersten äußersten Ende physisch an den Endabschnitt gekoppelt ist, und wobei der Schaft an einem zweiten äußersten Ende physisch an eine Plattform gekoppelt ist, wobei es sich bei der Plattform um ein rechtwinkliges Prisma handelt und sie physisch an jedes von einem Aktor und einer Vielzahl von Federn gekoppelt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Endabschnitt den Auslasskanal hermetisch abdichtet, indem er in einer ersten Position gegen eine Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung drückt, und wobei der Endabschnitt, wenn er sich in einer zweiten Position befindet, von der Auslassfläche beabstandet ist, um einen Beutel fluidisch an die Brennkammer zu koppeln.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Endabschnitt mindestens teilweise hohl ist und ein oder mehrere Luftmitnahmemerkmale umfasst, das/die zum Strömen von Brennkammergasen zu dem Auslasskanal konfiguriert ist/sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Luftmitnahmemerkmale eine Vielzahl von zylindrischen Kanälen umfassen, die sich von einer Basis des Endabschnitts zu einem Venturi-Hals des Auslasskanals erstrecken.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Luftmitnahmemerkmale einen einzelnen zylindrischen Kanal umfassen, der sich von einer Basis des Endabschnitts zu einem Venturi-Hals des Auslasskanals erstreckt.
System, umfassend: einen Motor, der eine Brennkammer umfasst, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die an einer Seitenwand der Brennkammer montiert und dazu positioniert ist, in einer zu einer Schwingungsachse eines Kolbens abgewinkelten Richtung einzuspritzen, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Düse, die einen halbzylinderförmigen Schaft umfasst, einen halbkegelförmigen Endabschnitt und einen Auslasskanal umfasst, der eine halbringförmige Venturi-Form umfasst, wobei der Auslasskanal zwischen einer Auslassfläche der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Endabschnitt angeordnet ist.
System nach Anspruch 8, wobei der Auslasskanal basierend auf einer Betätigung der Düse über einen Aktor oder eine Vielzahl von Federn einstellbar ist.
System nach Anspruch 9, wobei der Aktor eine Kraft der Federn überwindet und die Düse in Richtung der Brennkammer drückt, um eine Öffnung des Auslasskanals zu vergrößern.
System nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von Federn die Düse weg von der Brennkammer drückt und eine Öffnung des Auslasskanals verkleinert.
System nach Anspruch 8, wobei der Endabschnitt teilweise hohl ist und einen oder mehrere Kanäle umfasst, der/die sich von einer Basis des Endabschnitts zu einer abgewinkelten Fläche des Endabschnitts erstreckt/erstrecken, wobei der eine oder die mehreren Kanäle dazu konfiguriert ist/sind, Brennkammergase aus der Brennkammer zu dem Auslasskanal zu leiten.
System nach Anspruch 8, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dazu positioniert ist, Kraftstoff in einer Richtung hin zu einer Oberseite der Brennkammer weg von dem Kolben einzuspritzen.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Beutel zum Speichern von Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei der Beutel die Form eines halben Donuts umfasst.
System nach Anspruch 8, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Richtung einer Zündkerze einspritzt.