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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor und insbesondere einen Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, der durch direktes Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer zur komprimierten Verbrennung eine Verbrennung durchführt.
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Hintergrund
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US 2017 / 0 114 763 A offenbart eine Technik zum Fördern einer Vorvermischung von Kraftstoff und Ladeluft in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors mit Kompressionszündung. In dieser Technik ist ein Kanal, der durch ein Rohr gebildet ist, in der Umgebung einer Öffnung eines distalen Endabschnitts einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die zu einer Brennkammer freiliegt, angeordnet. Der von der Öffnung eingespritzte Kraftstoff wird durch das Rohr in die Brennkammer eingespritzt. In dem Rohr wird die Vorvermischung mit der Füllluft beim Durchströmen des eingespritzten Kraftstoffs gefördert. In dieser Technik ist eine Glühkerze zur Unterstützung der Zündung des vermischten Gases aus dem Kraftstoff und der Füllluft auf der strömungsabwärts gelegenen Seite des Kanals angeordnet. Infolgedessen ist die Zündfähigkeit des vermischten Gases verbessert.
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Ein Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4 ist in der
JP H04 - 109 070 A bekannt. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei ferner auf
US 2017 / 0 009 712 A1 ,
US 2017 / 0 350 308 A1 und
US 2016 / 0 298 529 A1 verwiesen.
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Kurzdarstellung
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Jedoch wird in der oben genannten Technik das vermischte Gas, nachdem es den Kanal durchströmt hat, durch die Glühkerze erwärmt. Das vermischte Gas ist nach dem Durchströmen des Kanals anfällig für Luftströmungen in der Brennkammer. Daher wird in der oben genannten Technik ein Erwärmen des vermischten Gases unzureichend, was eine Fehlzündung verursachen kann.
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Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben erwähnten Probleme gemacht worden, und es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung bereitzustellen, der dazu geeignet ist, die Erzeugung von Rauch zu verhindern und die Zündfähigkeit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung zum Durchführen einer Verbrennung durch Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer zur Kompressionsverbrennung eine Kraftstoffeinspritzdüse mit mehreren Einspritzlöchern zum Einspritzen von Kraftstoff und mehrere Kanäle, die Einlässe und Auslässe umfassen, die zu der Brennkammer freiliegen. In der Kraftstoffeinspritzdüse liegen die mehreren Einspritzlöcher von dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors zu der Brennkammer frei. Die mehreren Kanäle sind so ausgelegt, dass jeder der von den mehreren Einspritzlöchern der Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzte Kraftstoffeinspritzstrahl von dem Einlass zu dem Auslass strömt. Der Verbrennungsmotor umfasst eine Heizvorrichtung zum Erwärmen von wenigstens einem der mehreren Kanäle. Der Verbrennungsmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Kanäle einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal mit einer Kanallänge, die kürzer als die des ersten Kanals ist, umfassen, und dass die Heizvorrichtung ausgelegt ist, um den zweiten Kanal zu erwärmen.
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Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung können die mehreren Kanäle einen Kleindurchmesserkanal und einen Großdurchmesserkanal mit einem Innendurchmesser, der größer als der des Kleindurchmesserkanals ist, umfassen und die Heizvorrichtung kann ausgelegt sein, um den Großdurchmesserkanal zu erwärmen.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung können die mehreren Kanäle einen Kanal mit niedriger Wärmeleitfähigkeit und einen Kanal mit hoher Wärmeleitfähigkeit, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Kanal mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besitzt, umfassen und die Heizvorrichtung kann ausgelegt sein, um den Kanal mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erwärmen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung zum Durchführen einer Verbrennung durch Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer zur Kompressionsverbrennung eine Kraftstoffeinspritzdüse und mehrere Kanäle. Die Kraftstoffeinspritzdüse hat mehrere Einspritzlöcher zum Einspritzen von Kraftstoff, und die Einspritzlöcher liegen von einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors zu der Brennkammer frei. Die mehreren Kanäle umfassen jeweils einen Einlass und einen Auslass, die zu der Brennkammer freiliegen, wobei ein von den Einspritzlöchern der Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzter Kraftstoffeinspritzstrahl dazu geeignet ist, von den Einlässen zu den Auslässen zu strömen. Die mehreren Einspritzlöcher sind so angeordnet, dass jeder Kraftstoffeinspritzstrahl radial in Richtung einer Bohrungsoberfläche der Brennkammer eingespritzt wird. Die mehreren Kanäle sind entsprechend einem Teil der mehreren Einspritzlöcher angeordnet. Der Verbrennungsmotor ist durch eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines von einem Einspritzloch eingespritzten Kraftstoffeinspritzstrahls, gekennzeichnet in der die mehreren Kanäle nicht unter den mehreren Einspritzlöchern angeordnet sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Verbrennungsmotor die Heizvorrichtung zum Erwärmen von wenigstens einem der mehreren Kanäle. Infolgedessen kann der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal durchströmt, durch die innere Oberfläche des Kanals erwärmt werden. Dadurch wird ein Vorvermischen mit der Füllluft gefördert, während der Kraftstoffeinspritzstrahl erwärmt wird, so dass die Erzeugung von Rauch verhindert und die Zündfähigkeit verbessert werden kann.
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Je kürzer die Kanallänge ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Verbrennungsmotors der zweite Kanal verglichen mit dem ersten Kanal eine höhere Zündleistung. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Heizvorrichtung ausgelegt, um den zweiten Kanal zu erwärmen. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Zündfähigkeit des zweiten Kanals weiter verbessert werden. Dadurch kann die gleichzeitige Bildung des Einspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des ersten Kanals verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des zweiten Kanals verbessert, durchgeführt werden, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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Je größer der Kanalinnendurchmesser ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Verbrennungsmotors der Großdurchmesserkanal verglichen mit dem Kleindurchmesserkanal eine höhere Zündleistung. Gemäß einem Aspekt ist die Heizvorrichtung ausgelegt, um den Großdurchmesserkanal zu erwärmen. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Zündfähigkeit der Großdurchmesserkanal weiter verbessert werden. Infolgedessen ist es möglich, gleichzeitig den Einspritzstrahl, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kleindurchmesserkanals verlängert ist, und den Einspritzstrahl, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Großdurchmesserkanals verbessert ist, zu bilden, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Kanals ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Verbrennungsmotors der Kanal mit hoher Wärmeleitfähigkeit verglichen mit dem Kanal mit niedriger Wärmeleitfähigkeit eine höhere Zündleistung. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Heizvorrichtung ausgelegt, um den Kanal mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erwärmen. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Zündfähigkeit des Kanals mit hoher Wärmeleitfähigkeit weiter verbessert werden. Infolgedessen ist die gleichzeitige Bildung des Einspritzstrahls,
in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kanals mit niedriger Wärmeleitfähigkeit verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Kanals mit hoher Wärmeleitfähigkeit verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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Wenn der Verbrennungsmotor eine Heizvorrichtung umfasst, die bei dem Auslass eines Kanals mit hoher Zündfähigkeit von den mehreren Kanälen freiliegt, kann der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal mit hoher Zündfähigkeit durchströmt hat, erwärmt werden. Infolgedessen ist es möglich, gleichzeitig den Einspritzstrahl, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kanals mit niedriger Zündfähigkeit verlängert ist, und den Einspritzstrahl, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Kanals mit hoher Zündfähigkeit verbessert ist, zu bilden, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann
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Je kürzer die Kanallänge ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Betrieb des Verbrennungsmotors ein zweiter Kanal (d. h. der Kanal mit hoher Zündfähigkeit) mit einer Kanallänge, die kürzer als die eines ersten Kanals (d. h. des Kanals mit niedriger Zündfähigkeit) ist, eine höhere Zündfähigkeit als der erste Kanal. Wenn die Heizvorrichtung bei dem Auslassabschnitt des zweiten Kanals freiliegt, kann die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls, der den zweiten Kanal durchströmt, weiter verbessert werden. Dadurch kann die gleichzeitige Bildung des Einspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des ersten Kanals verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des zweiten Kanals verbessert ist, durchgeführt werden, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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Je größer der Kanalinnendurchmesser ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Verbrennungsmotors der Großdurchmesserkanal (d. h. der Kanal mit hoher Zündfähigkeit) mit einem Innendurchmesser, der größer als der eines Kleindurchmesserkanals (d. h. des Kanals mit niedriger Zündfähigkeit) ist, verglichen mit dem Kleindurchmesserkanal eine höhere Zündleistung. Wenn die Heizvorrichtung bei dem Auslassabschnitt des Großdurchmesserkanals freiliegt, kann die Zündfähigkeit des Großdurchmesserkanals weiter verbessert werden. Infolgedessen ist es möglich, gleichzeitig den Einspritzstrahl, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kleindurchmesserkanals verlängert ist, und den Einspritzstrahl, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Großdurchmesserkanals verbessert ist, zu bilden, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Kanals ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Verbrennungsmotors ein Kanal mit hoher Wärmeleitfähigkeit (d. h. der Kanal mit hoher Zündfähigkeit) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit als ein Kanal mit niedriger Wärmeleitfähigkeit (d. h. der Kanal mit niedriger Zündfähigkeit) verglichen mit dem Kanal mit niedriger Wärmeleitfähigkeit eine höhere Zündleistung. Wenn die Heizvorrichtung bei dem Auslassabschnitt des Kanals mit hoher Wärmeleitfähigkeit freiliegt, kann die Zündfähigkeit des hohen Kanals mit hoher Wärmeleitfähigkeit weiter verbessert werden. Infolgedessen ist die gleichzeitige Bildung des Einspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kanals mit niedriger Wärmeleitfähigkeit verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Kanals mit hoher Wärmeleitfähigkeit verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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Der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal nicht durchströmt, hat im kalten Zustand des Verbrennungsmotors verglichen mit dem Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal durchströmt, eine höhere Zündleistung. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls, der den Kanal nicht durchströmt, weiter verbessert sein, da der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal nicht durchströmt, durch die Heizvorrichtung erwärmt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, gleichzeitig den Einspritzstrahl, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kanals verlängert ist, und den Einspritzstrahl, in dem die Zündfähigkeit verbessert ist, ohne den Kanal zu durchströmen, zu bilden, so dass es möglich ist, sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist, gemäß einer ersten Ausführungsform, eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors;
- 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A der in 1 gezeigten inneren Struktur des Verbrennungsmotors;
- 3 ist ein Diagramm, das, gemäß der ersten Ausführungsform, eine schematische Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung zeigt, die in dem Motor enthalten ist;
- 4 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung eines Aufbaus einer Glühkerze eines Motors eines Vergleichsbeispiels;
- 5 ist eine schematische Ansicht von unten des Einflusses der Luftströmung in einer Brennkammer bei einer niedrigen Drehzahl des Motors des in 4 gezeigten Vergleichsbeispiels;
- 6 ist eine schematische Ansicht von unten des Einflusses der Luftströmung in der Brennkammer bei der hohen Drehzahl des Motors des in 4 gezeigten Vergleichsbeispiels;
- 7 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus einer Glühkerze in dem Motor gemäß der ersten Ausführungsform;
- 8 ist eine Ansicht von unten, die schematisch den Einfluss der Luftströmung in der Brennkammer bei hoher Drehzahl des Motors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
- 9 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 10 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B der in 9 gezeigten inneren Struktur des Motors;
- 11 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform;
- 12 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie C-C der inneren Struktur des Motors in 11;
- 13 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 14 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite der inneren Struktur eines Motors gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform;
- 15 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer vierten Ausführungsform;
- 16 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer fünften Ausführungsform;
- 17 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite einer inneren Struktur eines Motors gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform;
- 18 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer sechsten Ausführungsform;
- 19 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite der inneren Struktur eines Motors gemäß einer Modifikation der sechsten Ausführungsform;
- 20 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer Modifikation der sechsten Ausführungsform;
- 21 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer siebten Ausführungsform; und
- 22 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß der achten Ausführungsform von der Seite der seitlichen Oberfläche.
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Ausführliche Beschreibung
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Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass, selbst wenn die Anzahl, die Menge, der Betrag, der Bereich oder andere numerische Attribute jedes Elements in der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen genannt sind, die vorliegende Ausführungsform nicht auf die erwähnten numerischen Attribute beschränkt ist, sofern nicht explizit etwas Anderes beschrieben oder die vorliegende Ausführungsform nicht explizit durch die numerischen Attribute theoretisch spezifiziert ist. Ferner sind Strukturen oder Schritte oder dergleichen, die in Verbindung mit den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben sind, für die vorliegende Offenbarung nicht unbedingt zwingend, sofern nicht explizit etwas Gegenteiliges beschrieben oder die vorliegende Offenbarung nicht explizit durch die Strukturen, Schritte oder dergleichen theoretisch spezifiziert ist.
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1. Erste Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine erste Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1-1. Konfiguration der ersten Ausführungsform
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1 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A der in 1 gezeigten inneren Struktur des Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor 2 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung (nachfolgend einfach als ein „Motor“ bezeichnet), der mehrere Zylinder umfasst. Die 1 und 2 zeigen die innere Struktur von einem oder mehreren Zylindern des Motors 2.
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Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst der Motor 2 einen Zylinderkopf 4 und einen Zylinderblock 6. Eine Zylinderbohrung 62 ist in dem Zylinderblock 6 gebildet. Ein Kolben (nicht gezeigt) ist in dem Zylinderbohrung 62 angeordnet. Eine Brennkammer 8 ist in einem Raum gebildet, der von dem Zylinderkopf 4, der Zylinderbohrung 62 und der oberen Oberfläche des Kolbens umgeben ist.
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Zwei Einlassventile und zwei Auslassventile (nicht gezeigt) sind in einem Oberflächenabschnitt 42 des Zylinderkopfs 4, der die Brennkammer 8 bildet, angeordnet. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 16 ist in der Mitte des Oberflächenabschnitts 42 angeordnet. Insbesondere erstreckt sich ein Befestigungsloch 44 zum Befestigen der Kraftstoffeinspritzdüse 16 durch die Mitte des Oberflächenabschnitts 42, mit der Zylindermittelachse L1 als die mittlere Achse. Die Kraftstoffeinspritzdüse 16 umfasst eine Nadel 162, die in einem Körper 161 angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 16 umfasst sechs Einspritzlöcher 18, die gleichmäßig verteilt radial auf eine Bohrungswandoberfläche der Brennkammer 8 gerichtet sind. Die Kraftstoffeinspritzdüse 16 ist so in dem Befestigungsloch 44 befestigt, dass die Einspritzlöcher 18 an der Spitze zur Innenseite der Brennkammer 8 freiliegen.
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Der Motor 2 der ersten Ausführungsform umfasst einen Kanal 20, der an dem Oberflächenabschnitt 42 des Zylinderkopfs 4 befestigt ist. Der Kanal 20 ist durch ein gerades Rohr gebildet, das sich von einem Einlass 202 zu einem Auslass 204 erstreckt. Ein Kanal 20 ist für jedes der sechs Einspritzlöcher 18 so vorgesehen, dass sich die mittlere Achse des jeweiligen Rohrs mit der Einspritzlochachse L2 schneidet.
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Der Motor 2 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine Glühkerze 22 zum Erwärmen des Kanals 20 als eine charakteristische Konfiguration von ihm. Die Glühkerze 22 ist ein Beispiel einer Heizvorrichtung, die den Kanal 20 erwärmt. Die Glühkerze 22 ist so an dem Zylinderkopf 4 befestigt, dass sich zum Beispiel ein Spitzenabschnitt 220 der Glühkerze 22, der ein Wärmeerzeugungsabschnitt ist, in Kontakt mit des Kanals 20 oder nahe bei dieser befindet.
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Der wie oben beschrieben ausgelegte Motor 2 wird durch eine Steuerungsvorrichtung (ein Steuergerät) 100 gesteuert. 3 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration der Steuerungsvorrichtung zeigt, die in dem Motor gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist. Die Steuerungsvorrichtung 100 ist eine elektronische Steuerungseinheit (ECU). Eine Verarbeitungsschaltung der ECU 100 umfasst wenigstens eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 102, wenigstens einen Speicher 104 und wenigstens eine CPU 106. Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 102 ist zum Empfangen von Sensorsignalen von verschiedenen Sensoren 50 in dem Motor und zum Ausgeben von Operationssignalen zu Aktoren in dem Verbrennungsmotor vorgesehen. Die verschiedenen Sensoren 50, von denen die ECU 100 Signale empfängt, umfassen verschiedene Sensoren, die zum Steuern des Motors erforderlich sind, wie etwa ein Luftdurchsatzmesser zum Messen der Strömungsrate von Frischluft, die in einen Einlasskanal eingeleitet wird, einen Kurbelwinkelsensor zum Erfassen des Drehwinkels einer Kurbelwelle und einen Gaspedalpositionssensor zum Erfassen des Niederdrückens eines Gaspedals. Die Aktoren 52, zu denen die ECU 100 Operationssignale ausgibt, umfassen verschiedene Aktoren wie etwa die oben genannte Glühkerze 22. Verschiedene Steuerungsprogramme, Karten und dergleichen zum Steuern des Verbrennungsmotors sind in dem Speicher 104 gespeichert. Die CPU (der Prozessor) 106 liest ein Steuerungsprogramm oder dergleichen aus einem Speicher aus, führt das Steuerungsprogramm oder dergleichen aus und erzeugt ein Operationssignal auf der Grundlage der empfangenen Sensorsignale.
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Jede Funktion der Steuerungsvorrichtung 100 ist durch eine Software, eine Firmware oder eine Kombination aus einer Software und einer Firmware realisiert. Wenigstens entweder die Software oder die Firmware ist in Form eines Programms geschrieben. Wenigstens entweder die Software oder die Firmware ist in wenigstens einem Speicher 104 gespeichert. Der wenigstens eine Prozessor 106 realisiert alle Funktionen der Steuerungsvorrichtung 100 durch Lesen und Ausführen eines Programms, das in dem wenigstens einen Speicher 104 gespeichert ist. Der wenigstens eine Prozessor 106 kann als eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit), ein Prozessor, eine Rechnervorrichtung, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer oder ein DSP (Digitaler Signalprozessor) bezeichnet werden. Zum Beispiel ist der wenigstens eine Speicher 104 ein nichtflüchtiger oder ein flüchtiger Halbleiterspeicher wie etwa ein RAM (Direktzugriffsspeicher), ein ROM (Nur-Lese-Speicher), ein Flashspeicher, ein EPROM (löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher) oder ein EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher), eine Magnetplatte oder eine optische Platte.
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Ferner kann der Verarbeitungsschaltung, wenn die Verarbeitungsschaltung der Steuerungsvorrichtung 100 wenigstens eine dedizierte Hardware umfasst, zum Beispiel eine einzige Schaltung, eine komplexe Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein paralleler programmierter Prozessor, ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit, ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) oder Kombinationen daraus sein. Die Funktionen der jeweiligen Einheiten der Steuerungsvorrichtung 100 können durch die Verarbeitungsschaltung realisiert sein. Ferner können die Funktionen der jeweiligen Einheiten der Steuerungsvorrichtung 100 kollektiv durch die Verarbeitungsschaltung realisiert sein.
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Ferner können einige der Funktionen der Steuerungsvorrichtung 100 durch eine dedizierte Hardware realisiert sein, und einige der weiteren Funktionen können durch eine Software oder eine Firmware realisiert sein. Auf diese Weise realisiert der Verarbeitungsschaltung alle Funktionen der Steuerungsvorrichtung 100 durch eine Hardware, eine Software, eine Firmware oder eine Kombination daraus.
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1-2. Operation der ersten Ausführungsform
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In dem Verbrennungsmotor 2 mit Kompressionszündung wird der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzdüse 16 in einem Zustand eingespritzt, in dem die in die Brennkammer 8 eingebrachte Luft komprimiert ist. Es ist vorteilhaft, dass der eingespritzte Kraftstoffeinspritzstrahl mit der Ladeluft vermischt wird, um die Homogenisierung der Kraftstoffkonzentration zu fördern, und dann die Verbrennung durch Selbstzündung durchgeführt wird. Jedoch kann zum Beispiel in einer Konfiguration ohne den Kanal 20 der von der Kraftstoffeinspritzdüse 16 eingespritzte Kraftstoffeinspritzstrahl durch die Wärme der Brennkammer 8 schnell überhitzt werden und sich selbst entzünden, bevor er ausreichend mit der Ladeluft vermischt ist. In diesem Fall werden die Erzeugung von Rauch durch die Verbrennung des überschüssigen Kraftstoffs und die Verringerung des thermischen Wirkungsgrades durch eine Verlängerung einer Nachbrennzeitspanne zu Problemen.
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Hingegen wird in der Konfiguration, die den Kanal 20 umfasst, der Kraftstoffeinspritzstrahl, der von der Kraftstoffeinspritzdüse 16 eingespritzt wird, von dem Einlass 202 in den Kanal 20 eingeleitet. Das Leiten von Kraftstoff durch den Kanal 20 bewirkt einen stärkeren Durchdringungseffekt als wenn der Kraftstoff nicht durch den Kanal 20 geleitet würde. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung der Füllluft in der Umgebung der Bohrungswandoberfläche der Brennkammer 8.
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Wie es oben beschrieben ist, kann gemäß dem Motor 2 der ersten Ausführungsform das Vorvermischen des Kraftstoffeinspritzstrahls und der Füllluft gefördert werden, während die Selbstzündung in dem Prozess des Einspritzens des Kraftstoffeinspritzstrahls, der den Kanal 20 durchströmt, verhindert wird. Dies ermöglicht es, die Erzeugung von Rauch durch Selbstzündung des überschüssigen Kraftstoffs vor der Homogenisierung zu verhindern. Ferner wird gemäß dem Motor 2 der ersten Ausführungsform eine Selbstzündung während des Durchströmens durch den Kanal 20 verhindert, so dass der Selbstzündungszeitpunkt verzögert werden kann. Infolgedessen wird die Nachbrennzeitspanne verkürzt, so dass der thermische Wirkungsgrad verbessert sein kann.
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben die folgenden Probleme mit der oben erwähnten Kanal 20 erkannt. Wenn der Kanal 20 in der Brennkammer 8 eingebaut ist, ist selbst unter Betriebsbedingungen, in denen die Zündfähigkeit herabgesetzt ist, wie etwa bei einer niedrigen Außenlufttemperatur oder im kalten Zustand des Motors 2, die Zündposition in Richtung der Bohrungsoberfläche der Brennkammer 8 verschoben. Infolgedessen kann, wenn der Motor 2 kalt ist oder dergleichen, der Kraftstoffeinspritzstrahl vor der Zündung gegen die Bohrungsoberfläche prallen, was eine Erhöhung der HC oder eine Fehlzündung verursachen kann.
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben den Fokus auf eine Konfiguration gelegt, in der die Zündfähigkeit unter Verwendung einer Heizvorrichtung wie etwa einer Glühkerze verbessert ist. 4 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus der Glühkerze des Motors eines Vergleichsbeispiels. In dem Motor des in 4 gezeigten Vergleichsbeispiels sind Elemente, die entsprechenden des Motors der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In dem Motor des in 4 gezeigten Vergleichsbeispiels ist die Glühkerze 22 in einem Raum strömungsabwärtsseitig des Kanals 20 angeordnet, so dass der Spitzenabschnitt 220, der ein Wärmeerzeugungsabschnitt ist, freiliegt. Gemäß einer solchen Anordnung kann der von dem Auslass 204 durch den Kanal 20 eingestrahlte Kraftstoffeinspritzstrahl durch den Wärmeerzeugungsabschnitt an der Spitze der Glühkerze 22 erwärmt werden.
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Jedoch weist der Motor dieses Vergleichsbeispiels die folgenden Probleme auf. Der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal durchströmt, wird durch den Spitzenabschnitt 220 der Glühkerze 22 „an dem Punkt erwärmt“. In einer solchen Konfiguration ist es nicht möglich, den gesamten Kraftstoffeinspritzstrahl zu erwärmen, der den Kanal durchströmt hat, so dass nach wie vor das Problem einer Erhöhung der HC und einer Fehlzündung besteht.
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Ferner weist der Aufbau der Glühkerze 22 des Vergleichsbeispiels ein Problem hinsichtlich der Luftströmung in der Brennkammer auf. 5 ist eine schematische Ansicht von unten des Einflusses der Luftströmung in der Brennkammer bei einer niedrigen Drehzahl des Motors des in 4 gezeigten Vergleichsbeispiels. 6 ist eine schematische Ansicht von unten des Einflusses der Luftströmung in der Brennkammer bei einer hohen Drehzahl des Motors des in 4 gezeigten Vergleichsbeispiels. In den Motoren der in diesen Zeichnungen gezeigten Vergleichsbeispielen sind Elemente, die denen der Motoren der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie es in 5 gezeigt ist, kann zum Beispiel bei niedriger Drehzahl des Motors eine relativ geringe Drallströmung erzeugt werden. In diesem Fall bekommt der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal 20 durchströmt, einen geringen Drall auf und wird zur strömungsabwärts gelegenen Seite der Luftströmung geleitet. Wie es in 6 gezeigt ist, kann bei einer hohen Drehzahl des Motors zum Beispiel eine relativ starke Drallströmung erzeugt werden. In diesem Fall bekommt der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal 20 durchströmt, einen starken Drall und wird stark zur strömungsabwärts gelegenen Seite der Luftströmung geleitet.
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Auf diese Weise wird bewirkt, dass der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal 20 durchströmt hat, durch die Drallströmung in Richtung des Luftstroms strömt. Daher ändert sich, wie es in diesen Zeichnungen gezeigt ist, die räumliche Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzstrahl und dem Erwärmungspunkt durch die Glühkerze entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors. Daher ist es zur Optimierung der räumlichen Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzstrahl und dem Erwärmungspunkt durch die Glühkerze 22 unter verschiedenen Betriebsbedingungen erforderlich, den Einspritzdruck, den Einspritzzeitpunkt und dergleichen des Kraftstoffs den jeweiligen Betriebsbedingungen anzupassen.
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Wie es oben beschrieben ist, besteht in dem Motor des Vergleichsbeispiels, in dem die Glühkerze 22 strömungsabwärts des Kanals 20 angeordnet ist, das Problem, dass die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls, der den Kanal 20 durchströmt, verbessert ist.
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7 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus der Glühkerzen des Motors gemäß der ersten Ausführungsform. Wie es in 7 gezeigt ist, ist in dem Motor 2 der ersten Ausführungsform die Glühkerze 22 an dem Zylinderkopf 4 so befestigt, dass sich der Erwärmungsabschnitt der Spitze in Kontakt mit dem Kanal 20 befindet oder diesem nahe ist. Gemäß einer solchen Konfiguration wird die Wärme des Spitzenabschnitts 220 der Glühkerze 22 auf den gesamten Kanal 20 übertragen. Infolgedessen wird der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal 20 durchströmt, über die gesamte innere Oberfläche des Kanals 20 erwärmt. Dadurch wird die Wärmeaufnahme von der Glühkerze 22 zu dem Kraftstoffeinspritzstrahl gefördert, so dass die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls wirksam verbessert werden kann.
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8 ist eine schematische Ansicht von unten des Einflusses der Luftströmung in der Brennkammer bei einer hohen Drehzahl des Motors der ersten Ausführungsform. Wie es in 8 gezeigt ist, wird gemäß dem Motor 2 der ersten Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzstrahl beim Durchströmen des Kanals 20 erwärmt. Dies ermöglicht ein Erwärmen des Kraftstoffeinspritzstrahls, bevor er durch die Drallströmung beeinflusst wird, so dass unabhängig von den Betriebsbedingungen eine stabile Erwärmung des Kraftstoffeinspritzstrahls realisiert werden kann.
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Wie es oben beschrieben ist, wird gemäß dem Motor 2 der ersten Ausführungsform eine stabile Erwärmung des Kraftstoffeinspritzstrahls möglich, so dass die Zunahme von HC und das Auftreten einer Fehlzündung wirksam verhindert werden kann.
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1-3. Modifikation der ersten Ausführungsform
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Der Motor 2 der ersten Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es unten beschrieben ist.
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Die Konfiguration des Kanals 20 ist nicht auf die Form, Anzahl oder dergleichen beschränkt, solange die Konfiguration so ist, dass der von der Einspritzlöcher 18 der Kraftstoffeinspritzdüse 16 eingespritzte Kraftstoffeinspritzstrahl von dem Einlass 202 zu dem Auslass 204 strömt. Zum Beispiel kann ein ringförmiges Element, in dem mehrere zylindrische Kanäle 20 gebildet sind, an dem Oberflächenabschnitt 42 des Zylinderkopfs 4 befestigt sein.
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Die Steuerungsvorrichtung 100 kann so ausgelegt sein, dass sie den Bestromungszustand der Glühkerze 22 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors 2 steuert. Zum Beispiel kann die Steuerungsvorrichtung 100 so ausgelegt sein, dass sie auf der Grundlage der Erfassungswerte der verschiedenen Sensoren 50 eine Zeitspanne spezifiziert, während der der Motor 2 kalt oder bei einer niedrigen Außenlufttemperatur ist, und die Glühkerze 22 nur innerhalb dieser Zeitspanne bestromt. Infolgedessen kann ein unnötiger Leistungsverbrauch verhindert werden, so dass die Energieeffizienz verbessert sein kann. Dieses Modifikationsbeispiel kann auch auf den Motor 2 der zweiten Ausführungsform angewendet werden, der weiter unten beschrieben ist.
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Die Glühkerze 22 muss nicht in jedem der mehreren Kanäle 20 angeordnet sein. Das heißt, die Glühkerze 22 kann entsprechend wenigstens einem Kanal 20 von den mehreren Kanälen 20 angeordnet sein. Dadurch kann sowohl eine Verbesserung der Zündfähigkeit als auch eine Verbesserung der Energieeffizienz erreicht werden. Diese Modifikation kann auch auf einen Motor einer weiteren Ausführungsform angewendet werden, der weiter unten beschrieben ist.
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Der Heizvorrichtung zum Erwärmen des Kanals 20 ist nicht auf die Glühkerze 22 beschränkt. Das heißt, die Heizvorrichtung kann zum Beispiel ein heißer Draht sein, der in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe der Umgebung des Kanals 20 angeordnet ist, sofern der Kanal 20 direkt geheizt werden kann. Diese Modifikation kann auch auf einen Motor einer weiteren Ausführungsform angewendet werden, die weiter unten beschrieben ist.
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2. Zweite Ausführungsform.
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Nachfolgend ist die zweite Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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2-1. Konfiguration der zweiten Ausführungsform
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9 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur der Brennkammer des Motors gemäß der zweiten Ausführungsform. 10 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B der inneren Struktur des Motors in 9. In den 9 und 10 sind Elemente, die sowohl in 1 als auch in 2 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung davon ist hier verzichtet.
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Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, befindet sich in dem Motor 2 gemäß der zweiten Ausführungsform der Kanal 20 in dem Zylinderkopf 4. Insbesondere ist der Kanal 20 durch ein gerades Durchgangsloch gebildet, das das Innere des Zylinderkopfs 4 von dem Einlass 202 auf der einen Oberfläche des Befestigungslochs 44 in Richtung des Auslasses 204 in dem Oberflächenabschnitt 42 durchdringt. Der Kanal 20 ist so ausgebildet, dass sich die mittlere Achse des Durchgangslochs mit der Einspritzlochachse L2 schneidet. In dem Motor 2 der zweiten Ausführungsform sind die jeweiligen Kanäle 20 bezüglich der Einspritzlochachsen L2 der sechs Einspritzlöcher 18 angeordnet.
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Wenigstens eine von den mehreren Kanäle 20 umfasst eine Glühkerze 22. Die Glühkerze 22 ist so an dem Zylinderkopf 4 befestigt, dass sich der Spitzenabschnitt 220 der Glühkerze 22, der zum Beispiel ein Wärmeerzeugungsabschnitt ist, in Kontakt mit dem Kanal 20 oder in seiner unmittelbaren Nähe befindet.
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2-2. Wirkungsweise der Ausführungsform 2
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In dem Motor 2 der zweiten Ausführungsform kann der Kanal 20, der in dem Zylinderkopf 4 gebildet ist, durch die Glühkerze 22 erwärmt werden. Der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal 20 durchströmt, erwärmt den Kanal 20 über die gesamte innere Oberfläche. Infolgedessen wird die Wärmeaufnahme von der Glühkerze 22 zu dem Kraftstoffeinspritzstrahl gefördert, so dass die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls beim Kühlen des Motors 2 wirksam verbessert sein kann.
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Ferner ist es in dem Motor 2 der zweiten Ausführungsform möglich, da der Kanal 20 in dem Zylinderkopf 4 gebildet ist, die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls im kalten Zustand des Motors 2 zu verbessern, während die Teilezahl reduziert ist.
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2-3. Modifikation der zweite Ausführungsform
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Der Motor 2 der zweiten Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Die Heizvorrichtung zum Erwärmen des Kanals 20 ist nicht auf die Glühkerze 22 beschränkt. 11 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform. 12 ist eine schematische Ansicht entlang der Linie C-C der inneren Struktur des Motors in 11. In den 11 und 12 sind Elemente, die in 1 und 2 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung ist hier verzichtet.
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Wie es in den 11 und 12 gezeigt ist, kann die Heizvorrichtung zum Beispiel als ein ringförmiges Heizelement 222 gebildet sein, das in dem Oberflächenabschnitt 42 des Kanals 20 angeordnet ist, solange die Heizvorrichtung den Kanal 20 direkt erwärmen kann. Das Heizelement 222 erzeugt Wärme, indem es bestromt wird. Das Heizelement 222 wird durch die Steuerungsvorrichtung 100 gesteuert. Zum Beispiel erwärmt das Heizelement 222 den Auslass 204 des Kanals 20 während einer Vorheizzeitspanne beim Start auf 350° C oder darüber. Gemäß einer solchen Konfiguration können an dem Kanal 20 haftende Ablagerungen verbrannt werden und kann die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls bei kaltem Motor 2 wirksam verbessert werden.
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3. Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform ist nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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3-1. Konfiguration der dritten Ausführungsform
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13 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß der dritten Ausführungsform. In 13 sind Elemente, die auch in 1 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung hiervon ist hier verzichtet.
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Wie es in 13 gezeigt ist, umfassen in dem Motor 2 gemäß der dritten Ausführungsform die mehreren Kanäle 20 mehrere erste Kanäle 206 und einen einzigen zweiten Kanal 207. Der zweite Kanal 207 besitzt eine kürzere Kanallänge als der erste Kanal 206. Die Glühkerze 22 ist entsprechend dem zweiten Kanal 207 angeordnet.
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3-2. Merkmale der dritten Ausführungsform
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Je kürzer die Kanallänge ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Motors 2 der zweite Kanal 207 verglichen mit dem ersten Kanal 206 eine höhere Zündleistung. Gemäß dem Motor 2 der dritten Ausführungsform kann die Zündfähigkeit des zweiten Kanals 207 weiter verbessert sein, da die Glühkerze 22 entsprechend dem zweiten Kanal 207 angeordnet ist. Dadurch ist die gleichzeitige Bildung eines Kraftstoffeinspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des ersten Kanals 206 verlängert ist, und eines Kraftstoffeinspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des zweiten Kanals 207 verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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3-3. Modifikation der dritten Ausführungsform
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Der Motor 2 der dritten Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Es können mehrere zweite Kanäle 207 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Glühkerze 22 entsprechend wenigstens einem der mehreren zweiten Kanäle 207 angeordnet sein.
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Der zweite Kanal 207 und der erste Kanal 206 können als ein Durchgangsloch in dem Zylinderkopf 4 ausgebildet sein. 14 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite der inneren Struktur eines Motors als einer Modifikation der dritten Ausführungsform. Wie es in 14 gezeigt ist, sind der zweite Kanal 207 und der erste Kanal 206 Durchgangslöcher im Inneren des Zylinderkopfs 4. Der zweite Kanal 207 hat eine kürzere Kanallänge als der erste Kanal 206, da eine Senkbohrung 208 von der Seite des Oberflächenabschnitts 42 aus erzeugt wird. Mit einer solchen Konfiguration können auch der zweite Kanal 207 und der erste Kanal 206 gebildet sein.
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4. Vierte Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine vierte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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4-1. Konfiguration der vierten Ausführungsform
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15 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß der vierten Ausführungsform. In 15 sind Elemente, die auch in 1 dargestellt ist, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung davon ist hier verzichtet.
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Wie es in 15 gezeigt ist, ist in dem Motor 2 gemäß der vierten Ausführungsform einer der mehreren Kanäle 20 als ein Großdurchmesserkanal 210 mit einem großen Innendurchmesser ausgelegt, und die weiteren Kanäle 20 sind jeweils als ein Kleindurchmesserkanal 212 mit einem kleineren Innendurchmesser als der des Großdurchmesserkanals 210 ausgelegt. Die Glühkerze 22 ist entsprechend dem Großdurchmesserkanal 210 angeordnet.
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4-2. Merkmale der vierten Ausführungsform
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Je größer der Kanalinnendurchmesser ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Motors 2 der Großdurchmesserkanal 210 verglichen mit dem Kleindurchmesserkanal 212 eine höhere Zündleistung. Gemäß dem Motor 2 der vierten Ausführungsform kann die Zündfähigkeit des Großdurchmesserkanals 210 weiter verbessert werden, da die Glühkerze 22 entsprechend dem Großdurchmesserkanal 210 angeordnet ist. Infolgedessen ist gleichzeitig die Bildung des Kraftstoffeinspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kleindurchmesserkanals 212 verlängert ist, und des Kraftstoffeinspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Großdurchmesserkanals 210 verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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4-3. Modifikation der vierten Ausführungsform
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Der Motor 2 der vierten Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Es können mehrere Großdurchmesserkanäle 210 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Glühkerze 22 entsprechend wenigstens einem der mehreren Großdurchmesserkanäle 210 angeordnet sein.
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Der Großdurchmesserkanal 210 und der Kleindurchmesserkanal 212 können Durchgangslöcher in dem Zylinderkopf 4 sein.
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Der Großdurchmesserkanal 210 der vierten Ausführungsform kann ferner eine Konfiguration wie der zweite Kanal 207 der dritten Ausführungsform haben.
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5. Fünfte Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine fünfte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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5-1. Konfiguration der fünften Ausführungsform
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16 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß der fünften Ausführungsform. In 16 sind Elemente, die auch in 1 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung hiervon ist hier verzichtet.
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Wie es in 16 gezeigt ist, ist in dem Motor 2 gemäß der fünften Ausführungsform einer der mehreren Kanäle 20 ein Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit, der aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, und die weiteren Kanäle 20 sind jeweils ein Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, die jeweils aus einem Material mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit als die der Kanals 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sind. Die Glühkerze 22 ist entsprechend dem Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet. Als ein Material des Kanals 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann zum Beispiel Aluminium verwendet werden. Als ein Material des Kanals 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit kann zum Beispiel Chromstahl oder rostfreier Stahl verwendet werden.
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5-2. Merkmale der fünften Ausführungsform
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Der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit hat im kalten Zustand des Motors 2 verglichen mit dem Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit eine höhere Zündleistung. Gemäß dem Motor 2 der fünften Ausführungsform kann die Zündfähigkeit des Kanals 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit weiter verbessert werden, da die Glühkerze 22 entsprechend dem Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist. Infolgedessen ist die gleichzeitige Bildung des Einspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kanals 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Kanals 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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5-3. Modifikation der fünften Ausführungsform
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Der Motor 2 der fünften Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Es können mehrere Kanäle 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Glühkerze 22 entsprechend wenigstens einem der mehreren Kanäle 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet sein.
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Der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit und der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit können Durchgangslöcher sein, die im Inneren des Zylinderkopfs 4 gebildet sind. 17 ist eine schematische Ansicht von der Seite einer inneren Struktur eines Motors als einer Modifikation der fünften Ausführungsform. Wie es in 17 gezeigt ist, sind der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit und der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit als Durchgangslöcher in dem Zylinderkopf 4 ausgebildet. Der Zylinderkopf 4 ist aus Aluminium gebildet und somit ein Element mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist. Die Seitenflächen des Oberflächenabschnitts 42 und des Befestigungslochs 44 des Zylinderkopfs 4 um der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit sind mit einer Oberflächenbehandlungsschicht 217 bedeckt, die aus Chromstahl gebildet und somit ein Bauteil mit niedriger Wärmeleitfähigkeit ist. Eine solche Konfiguration kann auch der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit und der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bilden.
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Der Motor 2 der fünften Ausführungsform kann in Verbindung mit der Konfiguration nach einem der Ausführungsformen 1 bis 4 ausgelegt sein.
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6. Sechste Ausführungsform
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Eine sechste Ausführungsform ist nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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6-1. Konfiguration der sechsten Ausführungsform
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18 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß der sechsten Ausführungsform. In 18 sind Elemente, die auch in 13 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung hiervon ist hier verzichtet.
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Wie es in 18 gezeigt ist, ist in dem Motor 2 gemäß der sechsten Ausführungsform einer der mehreren Kanäle 20 als der zweite Kanal 207 mit einer kürzeren Kanallänge ausgelegt, und die weiteren Kanal 20 sind jeweils als der erste Kanal 206 mit einer längeren Kanallänge als der zweite Kanal 207 ausgelegt. Die Glühkerze 22 liegt strömungsabwärts des zweiten Kanals 207 zur Brennkammer frei.
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6-2. Merkmale der sechsten Ausführungsform
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Je kürzer die Kanallänge ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Motors 2 der zweite Kanal 207 verglichen mit dem ersten Kanal 206 eine höhere Zündleistung. Das heißt, der erste Kanal 206 entspricht einem Kanal mit niedriger Zündfähigkeit, und der zweite Kanal 207 entspricht einem Kanal mit hoher Zündfähigkeit, der eine höhere Zündfähigkeit als der erste Kanal 206 besitzt. Gemäß dem Motor 2 der sechsten Ausführungsform kann die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls, der den zweiten Kanal 207 durchströmt hat, weiter verbessert sein, da der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den zweiten Kanal 207 durchströmt hat, der ein Kanal mit hoher Zündfähigkeit ist, durch die Glühkerze 22 erwärmt werden kann. Dadurch ist gleichzeitig die Bildung des Einspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des ersten Kanals 206 verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des zweiten Kanals 207 verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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6-3. Modifikation der sechsten Ausführungsform
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Der Motor 2 der sechsten Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Es können mehrere zweite Kanäle 207 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Glühkerze 22 entsprechend wenigstens einem der mehreren zweiten Kanäle 207 angeordnet sein.
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Der zweite Kanal 207 und der erste Kanal 206 können jeweils ein in dem Zylinderkopf 4 ausgebildetes Durchgangsloch sein. 19 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite der inneren Struktur eines Motors als einer Modifikation der sechsten Ausführungsform. Wie es in 19 gezeigt ist, sind der zweite Kanal 207 und der erste Kanal 206 Durchgangslöcher im Inneren des Zylinderkopfs 4. Der zweite Kanal 207 hat durch die Senkbohrung 208 von der Seite des Oberflächenabschnitts 42 eine kürzere Kanallänge als der erste Kanal 206. Der Spitzenabschnitt 220 der Glühkerze 22 liegt zum Auslass 204 des zweiten Kanals 207 frei. Gemäß einer solchen Konfiguration können auch der zweite Kanal 207 und der erste Kanal 206 gebildet sein.
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Der Motor 2 der sechsten Ausführungsform kann eine Konfiguration haben, in der der zweite Kanal 207 nicht vorgesehen ist. 20 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors als einer Modifikation der sechsten Ausführungsform. In 20 sind Elemente, die auch in 18 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung hiervon ist hier verzichtet.
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Wie es in 20 gezeigt ist, ist in dem Motor 2 gemäß der Modifikation der sechsten Ausführungsform der zweite Kanal 207 nicht vorgesehen. Die Glühkerze 22 ist so angeordnet, dass sie von dem Einspritzloch, in dem der zweite Kanal 207 nicht angeordnet ist, zu dem Kraftstoffeinspritzstrahl freiliegt.
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Der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal nicht durchströmt, hat im kalten Zustand des Motors 2 verglichen mit dem Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal durchströmt, eine höhere Zündleistung. Gemäß dem in der Modifikation der sechsten Ausführungsform beschriebenen Motor 2 kann die Zündfähigkeit verbessert sein, da der Kraftstoffeinspritzstrahl, der den Kanal nicht durchströmt, durch die Glühkerze 22 erwärmt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, gleichzeitig den Einspritzstrahl, in dem die Zündposition durch Durchströmen des ersten Kanals 206 verlängert ist, und den Einspritzstrahl, in dem die Zündfähigkeit verbessert ist, ohne der Kanal zu durchströmen, zu bilden, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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7. Siebte Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine siebte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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7-1. Konfiguration der siebten Ausführungsform
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21 ist eine schematische Ansicht von unten einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß der siebten Ausführungsform. In 21 sind Elemente, die auch in 15 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung hiervon ist hier verzichtet.
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Wie es in 21 gezeigt ist, ist in dem Motor 2 gemäß der siebten Ausführungsform einer der mehreren Kanäle 20 der Großdurchmesserkanal 210 mit einem großen Innendurchmesser, und die weiteren Kanäle 20 sind jeweils der Kleindurchmesserkanal 212 mit einem kleineren Innendurchmesser als der des Großdurchmesserkanals 210. Die Glühkerze 22 liegt zu dem von dem Auslass 204 der Großdurchmesserkanal 210 eingespritzten Kraftstoffeinspritzstrahl frei.
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7-2. Merkmale der siebten Ausführungsform
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Je größer der Kanalinnendurchmesser ist, desto kleiner ist der Effekt der Verlängerung der Zündposition. Daher hat im kalten Zustand des Motors 2 der Großdurchmesserkanal 210 verglichen mit dem Kleindurchmesserkanal 212 eine höhere Zündleistung. Mit anderen Worten, der Kleindurchmesserkanal 212 entspricht einem Kanal mit niedriger Zündfähigkeit, und der Großdurchmesserkanal 210 entspricht einem Kanal mit hoher Zündfähigkeit, der eine höhere Zündleistung als der Kleindurchmesserkanal 212 besitzt. Gemäß dem Motor 2 der siebten Ausführungsform kann die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls, der die Großdurchmesserkanal 210 durchströmt hat, weiter verbessert sein, da der Kraftstoffeinspritzstrahl, der die Großdurchmesserkanal 210 durchströmt hat, der ein Kanal mit hoher Zündfähigkeit ist, durch die Glühkerze 22 erwärmt werden kann. Infolgedessen ist eine gleichzeitige Bildung des Einspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kleindurchmesserkanals 212 verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Großdurchmesserkanals 210 verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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7-3. Modifikation der siebten Ausführungsform
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Der Motor 2 der siebten Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Es können mehrere Großdurchmesserkanäle 210 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Glühkerze 22 entsprechend wenigstens einem der mehreren Großdurchmesserkanäle 210 angeordnet sein.
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Die Großdurchmesserkanal 210 und die Kleindurchmesserkanal 212 können Durchgangslöcher sein, die in dem Zylinderkopf 4 gebildet sind.
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Der Motor 2 der siebten Ausführungsform kann in Verbindung mit der Konfiguration des Motors der sechsten Ausführungsform ausgelegt sein.
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8. Achte Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine achte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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8-1. Konfiguration der achten Ausführungsform
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22 ist eine schematische Schnittansicht von der Seite einer inneren Struktur einer Brennkammer eines Motors gemäß der achten Ausführungsform. In 22 sind Elemente, die auch in 16 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung hiervon ist hier verzichtet.
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Wie es in 22 gezeigt ist, ist in dem Motor 2 gemäß der achten Ausführungsform einer der mehreren Kanäle 20 der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit, der aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, und die weiteren Kanäle 20 sind jeweils der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, der aus einem Material mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit als der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sind. Die Glühkerze 22 liegt zu dem von dem Auslass 204 des Kanals 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit eingespritzten Kraftstoffeinspritzstrahl frei.
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8-2. Merkmale der achten Ausführungsform
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Der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit hat im kalten Zustand des Motors 2 verglichen mit dem Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit eine höhere Zündleistung. Das heißt, der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit entspricht einem Kanal mit niedriger Zündfähigkeit, und der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit entspricht einem Kanal mit hoher Zündfähigkeit, der eine höhere Zündleistung als der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besitzt. Da gemäß dem Motor 2 der achten Ausführungsform die Glühkerze 22 den Kraftstoffeinspritzstrahl erwärmen kann, der den Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit, der ein Kanal mit hoher Zündfähigkeit ist, durchströmt hat, kann durch die Glühkerze 22 die Zündfähigkeit des Kraftstoffeinspritzstrahls, der den Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit durchströmt hat, weiter verbessert sein. Infolgedessen ist eine gleichzeitige Bildung des Einspritzstrahls, in dem die Zündposition durch Durchströmen des Kanals 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit verlängert ist, und des Einspritzstrahls, in dem die Zündfähigkeit durch Durchströmen des Kanals 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit verbessert ist, möglich, so dass sowohl die Erzeugung von Rauch verhindert als auch eine Verbesserung der Zündfähigkeit erreicht werden kann.
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8-3. Modifikation der achten Ausführungsform
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Der Motor 2 der achten Ausführungsform kann eine modifizierte Form haben, wie es weiter unten beschrieben ist.
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Es können mehrere Kanäle 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Glühkerze 22 entsprechend wenigstens einer der mehreren Kanäle 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet sein. Der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit und der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit können Durchgangslöcher in dem Zylinderkopf 4 sein. In diesem Fall kann der Zylinderkopf 4 aus Aluminium hergestellt sein, das ein Element mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist, und die Seitenflächen des Oberflächenabschnitts 42 und das Befestigungsloch 44 des Zylinderkopfs 4 um der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit können mit einer Oberflächenbehandlungsschicht beschichtet sein, die aus Chromstahl gebildet ist, was ein Element niedriger Wärmeleitfähigkeit ist. Eine solche Konfiguration kann auch der Kanal 214 mit hoher Wärmeleitfähigkeit und der Kanal 216 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bilden.
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Der Motor 2 der achten Ausführungsform kann in Verbindung mit der Konfiguration des Motors der sechsten oder der siebten Ausführungsform ausgelegt sein.
