-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft eine Brennstoffzuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
nach dem Anspruch 1.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Bei
einer Brennkraftmaschine wird ein Brennstoff-Luft-Gemisch komprimiert
und wird dann in einem Zylinder (in einer Dieselmaschine spontan gezündet) gezündet und
es wird die Ausdehnungskraft der Brennstoff-Luft-Mischung nach der
Zündung als
eine Antriebskraft ausgegeben. Naturgemäß muss der Brennstoff vor der
Verbrennung zugeführt werden.
Momentan wird der Brennstoff allgemein durch Einspritzung in eine
Einlassöffnung
zugeführt und
auch durch eine direkte Einspritzung in den Zylinder zugeführt. In
den letzten Jahren wurden den Betrachtungen hinsichtlich der Umwelt
Bedeutung zugemessen. Es werden daher weitere Verbesserungen hinsichtlich
der Abgasreinigungsqualität
und weitere Verbesserungen in der Brennstoffverbrauchsqualität stark
gefordert.
-
Das
Vorsehen eines Brennstoffkanals in dem Zylinderkopf ist in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 9-14072 offenbart. Eine Verbesserung der Abgasreinigung
und des Brennstoffverbrauchs durch Erhitzen des Brennstoffes ist
jedoch nicht Gegenstand der Brennstoffversorgungsvorrichtung, welche
in dieser Veröffentlichung
offenbart ist. Auch sind Überlegungen
oder Maßnahmen, welche
die Sicherung von Brennstoffdichtigkeitsbedingungen oder -zuständen in
einem Brennstoffsystem betreffen, in keiner Weise in Betracht gezogen. Die
vorliegende Erfindung verbessert die Abgasreinigungsqualität und die
Brennstoffverbrauchsqualität, und
zwar gleichzeitig mit einer Sicherung der Brennstoffdichtigkeitsbedingungen
oder -zustände
in dem Brennstoffsystem.
-
Aus
der
US 6 234 135 B1 ist
eine Brennstoffzuführvorrichtung
für eine
Brennkraflmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches
1 bekannt.
-
Aus
der
DE 197 16 513
C2 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor mit
einer Common-Rail-Schiene bekannt. Dieses bekannte Kraftstoffeinspritzsystem
umfasst Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff
in die Brennräume
der Brennkraftmaschine und eine durch eine Hochdruckpumpe mit Kraftstoff
versorgte Common-Rail-Schiene, von der der Kraftstoff über ein
Hochdruckleitungssystem den Einspritzvorrichtungen zugeführt wird.
Das Wesentliche dieses bekannten Kraftstoffeinspritzsystems besteht
darin, dass die Common-Rail-Schiene in einem Kanal aufgenommen angeordnet
ist, der zumindest teilweise von Wandungen des Kurbelgehäuses gebildet
ist.
-
Aus
der
DE 41 28 086 A1 ist
ein Brennstoffverteiler für
Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen zur Brennstoffversorgung
von zumindest zwei Brennstoffeinspritzventilen bekannt, mit einer
der Zahl der Brennstoffeinspritzventile entsprechenden Anzahl von
gestuften Ventilaufnahmen mit je einer Ventilaufnahmeöffnung,
die mit einem Strömungskanal
eines Brennstoffversorgungskanals über wenigstens je eine in der
Ventilaufnahme vorgesehene Brennstoffzulauföffnung in Verbindung steht und
in die Brennstoffeinspritzventile so einsetzbar sind, dass die Ventilaufnahme
die Brennstoffeinspritzventile zumindest teilweise umgeben. Das
Wesentliche dieses bekannten Brennstoffverteilers besteht darin,
dass jede Ventilaufnahme in einem den Brennstoffversorgungskanal
durchdringenden Abschnitt allseitig von durch den Strömungsquerschnitt durchfließenden Brennstoff
umströmt
wird und die wenigstens eine Brennstoffzulauföffnung jeder Ventilaufnahme
an einer zur Strömungsrichtung
senk rechten oder der Strömungsrichtung
abgewandten Seite der Ventilaufnahme angeordnet ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Bei
vielen beispielhaften Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung wird die Abgasreinigungsqualität und die
Brennstoffverbrauchsqualität verbessert,
als auch eine Verbesserung der Abgasreinigungsqualität und der
Brennstoffverbrauchsqualität
nach einem Kaltstart und vor der Vervollständigung eines Aufwärmens erreicht.
-
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffzuführvorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine zu schaffen, welche die Zerstäubung des Brennstoffes während der
Brennstoffeinspritzung fördern
kann (insbesondere während
des Kaltstarts) und ferner die Abgasreinigungsqualität und Brennstoffverbrauchsqualität verbessern
kann.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
im Anspruch 1 aufgeführten
Merkmale gelöst.
-
Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennstoffzuführvorrichtung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Bei
einer als Beispiel gewählten
Ausführungsform
der Erfindung ist eine Brennstoffzuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
geschaffen, die wenigstens einen Zylinder enthält, der in einem Zylinderblock
ausgebildet ist, mit einem Zylinderkopf, der an den oberen Abschnitt
des Zylinderblocks angefügt ist,
einem Brennstoffeinspritzventil, welches Brennstoff in den Zylinder
oder in den Einlasskanal einspritzt, der mit dem Zylinder in Strömungsverbindung steht,
einem Abgaberohr, welches in dem Zylinder eingebettet ist und welches
Brennstoff dem Brennstoffeinspritzventil zuführt, und mit einem Dichtteil, welches
in einem Verbindungsabschnitt des gleichen Abgabe- oder Übergaberohres
und dem Brennstoffeinspritzventil vorgesehen ist.
-
Demzufolge
wird der Brennstoff durch das Abgaberohr erhitzt, welches in den
Zylinderkopf eingebettet ist, und die Zerstäubung des Brennstoffes, nach
der Einspritzung wird gefördert.
Dadurch wird eine Verbesserung jedes Qualitätstyps als Ergebnis einer zuverlässigen Verbrennung
realisiert.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes der Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung;
-
3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die einen Abschnitt darstellt, der einen Brennstoffkanal und eine
Einspritzvorrichtung in der Brennstoffzuführvorrichtung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
-
4 ist
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung;
-
5 ist
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung;
-
6 zeigt
eine Querschnittsansicht des Zylinders der Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung;
-
7 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
als Beispiel gewählten
Ausführungsform
der Erfindung;
-
8 ist
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
als Beispiel gewählten
Ausführungsform der
Erfindung;
-
9 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Zylinderkopfes einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung;
-
10 ist
eine Querschnittsansicht eines Zylinders einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine
Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
als Beispiel gewählten
Ausführungsform
der Erfindung wird im folgenden beschrieben. In 1 ist eine
Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Zylinderkopfes 1 einer
Brennkraftmaschine (Motor oder Maschine) mit einer Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
gezeigt. 1 veranschaulicht einen Querschnitt
des Zylinderkopfes 1 in einer Ebene senkrecht zu der zentralen
Achse eines Zylinders 3. 1 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang der Linie I bis I in 2. 2 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie II bis II in 1.
-
Bei
der als Beispiel gewählten
Ausführungsform
besteht die Maschine aus einer Reihen-Vierzylinder-Maschine und
einer sogenannten Vier-Ventil-Maschine. Vier Zylinder 3 sind
in einer Linie ausgerichtet und zwei Einlaßventile 4 und zwei
Auslaßventile 5 sind
für jeden
Zylinder 3 vorgesehen. Das Einlaßventil 4 öffnet und
schließt
zwischen dem Zylinder 3 und der Einlaßöffnung 6. Auch öffnet und
schließt das
Auslaßventil 5 zwischen
dem Zylinder 3 und der Auslaßöffnung 7. Ferner ist
der Zylinder 3 in einem inneren Abschnitt eines Zylinderblocks 8 (2)
ausgebildet und der Zylinderkopf 1 ist an den oberen Abschnitt
des Zylinderblocks 8 angefügt.
-
Für alle Zylinder 3 ist
das Einlaßventil 4 (die Einlaßöffnung 6)
auf der gleichen Seite gelegen, und die untere Seite in 1 ist
eine Einlaßkanalseite des
Zylinders 3. In ähnlicher
Weise sind für
alle Zylinder 3 das Auslaßventil 5 (Auslaßventil 7)
auf der gleichen Seite angeordnet und die obere Seite in 1 ist
eine Auslaßkanalseite
des Zylinders 3. Unter Einbeziehung des Rohrverlaufes der
Einlaß-
und Auslaßkanäle ist es
unrealistisch, die Einlaßseite
und die Auslaßseite
für alle
Zylinder 3, die sich in einer Linie befinden, nicht anzupassen.
Für eine
Vielfachbank-Maschine sind die Einlaßseite und die Auslaßseite des
Zylinders 3 somit für
jede Bank allgemein angepaßt.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, ist in dem inneren Abschnitt des
Zylinders 3 ein Kolben 9 in solcher Weise aufgenommen,
daß er
hin und her verläuft,
genauso wie bei einer normalen Maschine bzw. eine normalen Motor.
Die Maschine dieser beispielhaften Ausführungsform besteht aus einer
Direkt-Einspritz-Maschine vom In-Zylinder-Einspritztyp und eine
Einspritzvorrichtung (Brennstoffeinspritzventil) 10, welches
mit einer Brennstoffeinspritzöffnung
in dem Zylinder 3 ausgestattet ist, ist in dem Zylinderkopf 1 positioniert.
Eine Einspritzvorrichtung 10 ist für jeden der Zylinder 3 vorgesehen.
An einer oberen Fläche
des Kolbens 9 ist eine Ausnehmung ausgebildet und es ist
eine geschichtet oder schichtweise Ladungsverbrennung möglich, wobei
der von der Einspritzvorrichtung 10 eingespritzte Brennstoff
in der Nachbarschaft einer Zündkerze 11 gesammelt
wird, die im Zentrum der zwei Einlaßventile 4 und der
zwei Auslaßventile 5 positioniert
ist und gezündet
wird.
-
Wie
in 1 gezeigt ist, ist ein Übergaberohr 2A, welches
einen Teil des Brennstoffkanals bildet, in dem Zylinderkopf 1 dieser
Ausführungsform
eingebettet (im folgenden wird der Brennstoffkanal 2A in dem
Zylinderkopf auch als Übergaberohr 2A bezeichnet).
Das Übergaberohr 2A wird
gegossen, wenn der Zylinderkopf 1 gegossen wird. Ein Einführungsabschnitt
des Zylinderkopfes 1 des Übergaberohres 2A und
ein Brennstofftank (nicht gezeigt) sind durch eine normale Brennstoffleitung
verbunden.
-
Die
Maschine bei dieser beispielhaften Ausführungsform besteht aus einer
Direkt-Einspritz-Maschine
mit im Zylinder erfolgender Einspritzung (in-cylinder direct injection
engine). Wenn Brennstoff eingespritzt wird, ist es erforderlich,
den Brennstoff gegen die komprimierte Ansaugluft in dem Zylinder einzuspritzen.
Es ist daher eine Hochdruckpumpe an der Brennstoffleitung stromaufwärts von
dem Übergaberohr 2A vorgesehen
(oder an dem stromaufwärtigen
Endabschnitt des Übergaberohres 2A).
Somit wird der Brennstoffdruck in dem Übergaberohr 2A erhöht. Es wird
die Drehantriebskraft der Nockenwelle als Antriebsquelle für die Hochdruckpumpe
verwendet. Auch ist, obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt
ist, ein Brennstoffdrucksensor, der den internen Brennstoffdruck
detektiert, an dem Ende des Übergaberohres 2A positioniert.
Auch ist, obwohl dies ebenso nicht in der Zeichnung dargestellt
ist, ein Rückleitrohr
für den
Fall vorgesehen, wenn der Brennstoffdruck in dem Übergaberohr 2A über einen vorbestimmten
Wert hinaus ansteigt, und dieses Rückleitrohr leitet den Brennstoff
in dem Übergaberohr 2A zurück zu der
stromaufwärtigen
Seite, um den Brennstoffdruck abzusenken.
-
3 zeigt
die Nachbarschaft eines Anschlußabschnitts
des Übergaberohres 2A und
der Einspritzvorrichtung 10. Die Einspritzvorrichtung 10 schneidet
nahezu senkrecht das Übergaberohr 2A und
die Einspritzvorrichtung 10 dringt in ein Paar Löcher ein,
ein kleines Loch 21 und ein großes Loch 22, die in
dem Übergaberohr 2A ausgebildet
sind. Die Einspritzvorrichtung 10 besitzt eine Nadel 105 und eine
elektromagnetische Wicklung 106 in einem Gehäuse, welches
durch mehrere Gehäuse 100 bis 104 gebildet
ist. Die Nadel 105 ist gleitfähig in dem Gehäuse angeordnet.
Die elektromagnetische Wicklung läßt die gleiche Nadel 105 gleiten.
Auch besitzt das Gehäuse 100 einen
Steckerinstallationsabschnitt 107 zum Installieren eines
Steckers, um der Wicklung 106 elektrische Energie zuzuführen. Die
Einspritzvorrichtung 10 ist in einen Öffnungsabschnitt zum Installieren
des Zylinderkopfes 1 eingeführt, der mit der kleinen Öffnung 21 und
der großen Öffnung 22 in
Strömungsverbindung
steht, und ein Flansch 102A ist in dem Gehäuse 102 ausgebildet
und stößt gegen
das Übergaberohr 2A an
und bestimmt die Position der Einführrichtung. Die Einspritzvorrichtung 10 wird,
nachdem sie in das kleine Loch 21 und das große Loch 22 eingeführt wurde,
mit einem Klemmteil 121 fixiert, welches sich vom Zylinderkopf 1 aus
erstreckt.
-
Die
Nadel 105 wird normalerweise durch eine Feder 108 in
einer geschlossenen Position hinsichtlich einer Einspritzöffnung 109 am
Ende der Einspritzvorrichtung 10 gehalten. Wenn der Brennstoff eingespritzt
wird, fließt
Elektrizität
durch die Wicklung 106 und es wird eine magnetische Kraft
erzeugt und die Nadel 105 wird nach oben in der Zeichnung
verfrachtet, und zwar durch die magnetische Kraft. Das Ausmaß des Brennstoffes,
der eingespritzt wird, wird durch die Zeitdauer reguliert, während welcher das Ventil
offen ist. Ein O-Ring 110 bis 113 ist zwischen jedem
Gehäuse 100 bis 104 und
zwischen den Gehäusen 100 bis 104 und
der Wicklung 106 vorgesehen und es werden die flüssigkeitsdichten
Zustände oder
Bedingungen in dem inneren Abschnitt der Einspritzvorrichtung 10 aufrecht
erhalten. In 3 sind die mit Brennstoff überfluteten
Abschnitte punktiert gezeigt.
-
In
einer Seitenwand der Einspritzvorrichtung 10 ist eine Brennstoffaufnahmeöffnung 114 zum
Aufnehmen einer Brennstoffmenge ausgebildet. Die Brennstoffaufnahmeöffnung 114 ist
in einem inneren Abschnitt des Übergaberohres 2A positioniert,
wenn die Einspritzvorrichtung 10 und das Übergaberohr 2 aneinander
gefügt
sind. Ein Brennstoffkanal 115 ist in einem inneren Abschnitt
der Einspritzvorrichtung 110 ausgebildet, und zwar von
der Brennstoffaufnahmeöffnung 114 zur
Brennstoffeinspritzöffnung 109.
Auch ist in der Brennstoffaufnahmeöffnung 114 ein Metallfilter
(nicht gezeigt) installiert, so daß Fremdstoffe im Brennstoff
nicht in den inneren Abschnitt der Einspritzvorrichtung 10 eindringen
können.
-
Die
Einspritzvorrichtung 10 ist bei dieser beispielhaften Ausführungsform
eine Einspritzvorrichtung vom sogenannten Seitenzuführtyp. Der "Seitenzuführtyp" zeigt an, daß die Versorgung
des Brennstoffes von einer Richtung senkrecht zur Achse der Einspritzvorrichtung 10 her
erfolgt. Im Gegensatz dazu wird eine Einspritzvorrichtung, die den
Brennstoff von der axialen Richtung der Einspritzvorrichtung her
empfängt,
mit anderen Worten eine Einspritzvorrichtung, die den Brennstoff
von dem hinteren Ende der Einspritzvorrichtung empfängt, wird
als oberer Zuführtyp
bezeichnet. Bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform wird es durch Einbetten des Übergaberohres 2A in
den inneren Abschnitt des Zylinderkopfes 1 und durch Anheben
der Brennstofftemperatur und darüber
hinaus durch Ausbilden der Einspritzvorrichtung 10 als
Seitenzuführtyp
möglich, den
Brennstoff ohne Absenken der Temperatur des Brennstoffes in dem Übergaberohr 2A,
auf welche Temperatur der Brennstoff aufgeheizt wurde, einzuspritzen.
-
Selbst
wenn beispielsweise das Übergaberohr
in dem Zylinderkopf eingebettet ist und wenn die Einspritzvorrichtung
vom oberen Zuführtyp
ist, verlaufen die Verzweigungsrohre in den äußeren Abschnitt des Zylinderkopfes
und es wird die Temperatur des Brennstoffes, der aufgeheizt wurde,
abfallen. Durch Anpassen dieser Ausführungsform kann der Brennstofftemperaturabfall
gesteuert werden. Die Vorteile des Erhitzens des Einspritzbrennstoffes
werden an späterer
Stelle erläutert.
-
In 3 sind
ein Dichtungsring (O-Ring) 116a und 116b jeweils
in den Verbindungsabschnitt des Übergaberohres 2A und
der Einspritzvorrichtung 10 positioniert. Mit anderen Worten
sind die Dichtungsteile 116a und 116b an dem inneren
Rand des kleinen Loches 21 bzw. des großen Loches 22 angeordnet,
wodurch flüssigkeitsdichte
Bedingungen zwischen dem Übergaberohr 2A und
der Einspritzvorrichtung 10 beibehalten werden. Jedes Dichtungsteil 116a und 116b ist
hinsichtlich seiner Gestalt an das Übergaberohr 2A angepaßt und ist
auf einer quadratischen Fläche
positioniert. Ferner ist jedes Dichtungsteil 116a und 116b in
die Innenseite einer Nut 117a und 117b eingepaßt, die
an früherer
Stelle an einer Umfangsfläche
der Einspritzvorrichtung 10 ausgebildet wurde. Indem die
Einspritzvorrichtung 10 durch das Übergaberohr 2A drängt, ist
die Einspritzvorrichtung 10 in dem Verbindungsabschnitt
von jedem Dichtungsteil 116a und 116b positioniert.
-
Es
sind Führungen 118 und 119 an
der Frontkantenseite der Nadel 105 positioniert und sind
an der Nadel 105 fixiert und führen die Nadel 105.
Die Führungen 118 und 119 behindern
die vertikale Strömung
des Brennstoffes nicht. Der Brennstoff 1 ist in Richtung
der Pfeile in der Zeichnung. Auch reguliert ein Anschlag 120 (stopper)
den vertikalen Abstand, der von der Nadel 105 zurückgelegt
wird, das heißt
er reguliert die Ventilöffnungsstrecke
der Einspritzvorrichtung 10. In 3 stößt der vordere
Rand der Nadel 105 gegen die Innenseite der Einspritzöffnung 109 an
und ein Schutzabschnitt 105a der Nadel 105 stößt gegen
die Anschlag 120 an. Jedoch beträgt der tatsächliche Gleitbetrag oder Gleitstrecke
der Nadel 105 angenähert
mehrere 10 μm
und es ist ein Raum mit angenähert
der gleichen Größe zwischen
dem Schutzabschnitt 105a und dem Anschlag 125 vorhanden.
-
Der
Innendurchmesser des kleinen Loches 21, welches an der
Frontkantenseite der Einspritzvorrichtung 10 positioniert
ist, ist kleiner als der Innendurchmesser des großen Loches 22.
Auch ist der Außendurchmesser
der Frontkantenseite (Verbindungsabschnitt mit dem kleinen Loch 21:
Dichtungsteil-116a-Abschnitt) der Einspritzvorrichtung 10 kleiner
als die Basisendseite (Verbindungsabschnitt des großen Loches 22:
Dichtungsteil-116b-Abschnitt). Wenn daher die Einspritzvorrichtung 10 in
das Übergaberohr 2A eindringt,
gelangt das Dichtungsteil 116a der Frontkantenseite nicht
in Kontakt mit dem großen
Loch 22, bis es mit dem kleinen Loch 21 zusammenhängt, und
es wird die Einspritzvorrichtung 10 glatt oder sanft in
das Übergaberohr 2A eingeführt. Solange
als jedes Dichtungsteil 116a und 116b auch eine
vorbestimmte Stelle erreicht, gibt es keine Fehlausrichtung.
-
Da
der Zylinderkopf 1 durch Formgießen hergestellt werden kann,
werden Formgießporen
(feine Konkavitäten
auf Grund des Gießvorganges)
an der Oberfläche
ausgebildet. Wenn daher Brennstoffkanäle direkt in dem inneren Abschnitt
des Zylinderkopfes 1 ausgebildet werden und die Einspritzvorrichtung
die Brennstoffkanäle
schneidet und in diese eindringt, wird es schwierig, flüssigkeitsdichte
Bedingungen oder Zustände
der Verbindungsabschnitte bzw. zwischen denselben sicherzustellen.
Insbesondere ist es bei einem Benzinmotor vom im Zylinder liegenden
Direkteinspritztyp und einer Dieselmaschine bzw. Dieselmotor der
Ausführungsform,
wie sie oben beschrieben wurde, noch schwieriger, strömungsmitteldichte
Zustände
sicherzustellen, da der Brennstoffdruck unmittelbar vor der Einspritzung hoch
ist.
-
Gemäß einer
als Beispiel gewählten
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Brennstoffkanal in dem Zylinderkopf 1 durch
Einbetten des Übergaberohres 2A als
ein vom Zylinder 1 verschiedenes Teil ausgebildet. Indem
man eine Abdichtung zwischen dem Übergaberohr 2A und
der Einspritzvorrichtung 10 mit Hilfe der Dichtungsteile 116a und 116b realisiert,
wird es möglich,
in zuverlässiger
Weise flüssigkeitsdichte
Zustände
zu erreichen und eine Brennstoffzuführvorrichtung zu realisieren,
bei der kein Brennstofflecken auftritt. Da das Übergaberohr 2A als
vom Zylinderkopf 1 verschiede nes Teil vorgesehen ist, wird
eine zuverlässige
Abdichtung ohne Gießformungsporen
an der Oberfläche
erreicht.
-
Gemäß der als
Beispiel gewählten
Ausführungsform
ist das Übergaberohr 2A als
Abschnitt des Brennstoffkanals in dem inneren Abschnitt des Zylinderkopfes 1 ausgebildet,
der einfach Wärme
absorbieren kann, welche in der Maschine erzeugt wird. Der Brennstoff
wird von jeder Einspritzvorrichtung 10 eingespritzt, nachdem
er durch das Übergaberohr 2A hindurchgeströmt ist.
Durch das Aufheizen des Brennstoffs bis zum Zeitpunkt der Einspritzung
wird die Zerstäubung
des Brennstoffes nach der Einspritzung gefördert. Wenn die Zerstäubung des
Brennstoffes nach der Einspritzung gut ist, dann kann eine gute
Verbrennung in zuverlässiger
Weise durchgeführt
werden und die Komponenten des Abgases, die beseitigt oder gereinigt
werden müssen,
können ebenso
reduziert werden und es wird auch der Brennstoffverbrauch verbessert.
-
Da
die Brennstofftemperatur unmittelbar nach dem Kaltstart niedrig
liegt, ist das Aufheizen des Brennstoffes auf diese Weise eine extrem
wirksame Maßnahme,
um die Antriebsstabilität,
die Abgasreinigungsqualität
und die Brennstoffverbrauchsqualität zu verbessern. Da auch bei
der als Beispiel gewählten
Ausführungsform
die von der Maschine erzeugte Wärme,
die gewöhnlich
vergeudet wird, anstatt der Verwendung einer Einheit, die Energie
verbraucht, verwendet wird, wie beispielsweise eine elektrische Heizvorrichtung,
ist dies auch gut für
den Energiewirkungsgrad.
-
Da
sich bei der als Beispiel gewählten
Ausführungsform
das Abgaberohr 2A und die Einspritzvorrichtung 10 schneiden
und der Brennstoff von der Seite her zugeführt wird, werden Abnahmen der Brennstofftemperatur
verhindert und es können
die oben erläuterten
Wirkungen in zuverlässiger
Weise erhalten werden. Da darüber
hinaus der Brennstoffkanal in dem Zylinder 1 in Form des Übergaberohres 2A von
dem Zylinderkopf 1 verschieden ist und da Dichtungsteile 116a und 116b an
dem Verbindungsabschnitt des Übergaberohres 1 und
der Einspritzvorrichtung 10 vorgesehen sind, werden zuverlässige flüssigkeitsdichte
Bedingungen und Zustände
in dem Brennstoffsystem erreicht.
-
Eine
Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
anderen als Beispiel gewählten
Ausführungsform der
Erfindung wird nun weiter unten unter Hinweis auf 4 erläutert. In
einem Übergaberohr 2B in
dem Zylinderkopf 1, welches auf der Abgaskanalseite des Zylinders 3 positioniert
ist, wird die Wärmemenge,
die durch den Brennstoff in dem Übergaberohr 2B von dem
Zylinderkopf 1 her absorbiert wird, erhöht. Es kann daher die Zerstäubung des
Brennstoffes nach der Einspritzung effizienter gefördert oder
unterstützt werden
und die Abgasreinigungsqualität
und Brennstoffverbrauchsqualität
werden effektiv verbessert.
-
Eine
Brennstoffzuführvorrichtung
gemäß einer
anderen als Beispiel gewählten
Ausführungsform der
Erfindung wird nun weiter unten erläutert. Es sind die gleichen
Bezugszeichen zum Anzeigen von Teilen verwendet, welche die gleichen
Konstruktionen wie bei der ersten als Beispiel gewählten Ausführungsform
haben. Zuerst ist ein Querschnitt eines Abschnitts des Zylinderkopfes 1 einer
Brennkraftmaschine (Motor), die eine Brennstoffzuführvorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform
aufweist, in 5 und in 6 gezeigt.
In 5 ist eine Querschnittsansicht einer Ebene senkrecht
zu der zentralen Achse des Zylinders 3 gezeigt. In 6 ist
eine Querschnittsansicht einer Ebene gezeigt, die durch die Zentralachse
des Zylinders 3 hindurch verläuft. 5 ist eine
Schnittansicht entlang der Linie V bis V in 6 und 6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie VI bis VI in 5.
-
Wie
in 5 gezeigt ist, hat ein Brennstoffkanal 2C,
der in dem Zylinder 1 der dritten Ausführungsform positioniert ist,
einen U-gestalteten Verlauf. Der Brennstoffkanals 2C kann
dadurch hergestellt werden, indem ein U-gestaltetes Rohr geformt wird,
und zwar dann, wenn der Zylinder 1 gegossen wird. Auch
kann der Brennstoffkanal 2C dadurch hergestellt werden,
indem ein Lüftungskanal
ausgebildet wird, wenn der Zylinderkopf 1 gegossen wird.
Bei der als Beispiel gewählten
Ausführungsform
wird ein verschiedenes Rohr gegossen, wenn der Zylinderkopf 1 gegossen
wird, und es wird der Brennstoffkanal 2C ausgebildet (im
folgenden wird der Brennstoffkanal 2C in dem Zylinderkopf 1 auch
als Übergaberohr 2C bezeichnet).
-
Obwohl
dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist auch ein Rückleitrohr
vorgesehen, welches den Brennstoff in dem Brennstoffkanal 2C zu der
stromaufwärtigen
Seite zurückleitet,
um den Brennstoffdruck abzusenken, wenn der Brennstoffdruck in dem Übergaberohr 2C über einen
vorbestimmten Wert hinaus ansteigt.
-
Das Übergaberohr 2C ist
in die Innenseite des Zylinderkopfes 1 von einer Seite
(der rechten Seite in 5) des Zylinders 1 her
eingeführt
(im folgenden wird dieser Abschnitt auch als ein stromaufwärtiger Abschnitt 2U bezeichnet)
und verläuft
U-förmig
an der anderen Seite (der linken Seite in 5) des Zylinders
und erstreckt sich zur Nähe
oder Nachbarschaft der zuvor erwähnten
Seite hin (im folgenden wird dieser Abschnitt auch als stromabwärtiger Abschnitt 2L bezeichnet).
Gemäß der als
Beispiel gewählten
Ausführungsform
sind sowohl der stromaufwärtige
Abschnitt 2U als auch der stromabwärtige Abschnitt 2L auf
der Einlaßkanalseite
des Zylinders 3 positioniert, das heißt der Seite, wo das Einlaßventil 4 und
die Einlaßöffnung 6 positioniert
sind. Jede Einspritzvorrichtung 10 ist direkt mit dem stromabwärtigen Abschnitt 2L verbunden
(siehe 6). Da die Bedingungen des Verbindungsabschnitts
zwischen dem Übergaberohr 2C und
der Einspritzvorrichtung 10 die gleichen sind wie die oben
beschriebenen, wird hier eine detaillierte Erläuterung weggelassen.
-
Da
gemäß der als
Beispiel gewählten
Ausführungsform
der Brennstoffkanal (Übergaberohr) 2C in
dem inneren Abschnitt des Zylinderkopfes 1 ausgebildet
ist, der durch die Wärme
erwärmt
oder erhitzt wird, welche durch die Maschine erzeugt wird, wird
der Brennstoff erwärmt,
bevor die Einspritzung stattfindet, und es wird somit die Zerstäubung des Brennstoffes
nach der Einspritzung unterstützt.
Somit können ähnliche
Ergebnisse wie diejenigen erhalten werden, die in Verbindung mit
der ersten als Beispiel gewählten
Ausführungsform
beschrieben wurden.
-
Ferner
verläuft
der Brennstoffkanal 2C bei dieser als Beispiel gewählten Ausführungsform
in einer U-Gestalt oder -Kurve in dem Zylinderkopf 1 und ist
mit jeder Einspritzvorrichtung 10 verbunden. Daher wird
der Verlauf für
den Brennstoff vom Eintritt in das Übergaberohr 2C, welches
in den inneren Abschnitt des Zylinderkopfes 1 eingebettet
ist, zur Einspritzvorrichtung 10 erhöht. Da mit anderen Worten der
Brennstoff für
eine längere
Zeitdauer innerhalb des Zylinderkopfes 1 strömt, kann
der Brennstoff auch mehr Wärme
absorbieren, bevor er eingespritzt wird, und die Einspritzbrennstofftemperatur
für jeden Zylinder 3 kann
abgeglichen werden.
-
Die
Brennstofftemperatur nimmt zunächst steil
zu, wenn der Brennstoff beginnt, die Wärme innerhalb des Zylinderkopfes
zu absorbieren, die Rate der Zunahme verringert sich jedoch allmählich und letztendlich
erreicht der Brennstoff eine konstante Temperatur (unter der Annahme,
daß die
Maschinentemperatur konstant ist). Der Brennstoffkanal 2C des inneren
Abschnitts des Zylinders 1 ist in einer U-Gestalt geformt
und der Temperaturgradient des stromabwärtigen Abschnitts 2L fällt ab oder
tritt nicht länger
auf, und zwar selbst wenn der Temperaturgradient in dem stromaufwärtigen Abschnitt 2U groß ist.
-
Gemäß dieser
als Beispiel gewählten
Ausführungsform
sind sowohl der stromaufwärtige
Abschnitt 2U als auch der stromabwärtige Abschnitt 2L des
Brennstoffkanals 2C auf der Einlaßkanalseite positioniert. Betrachtet
man die Positionierung des stromaufwärtigen Abschnitts 2U und
des stromabwärtigen
Abschnitts 2L, ergeben sich unterschiedliche Vorteile hinsichtlich
der Platzierung derselben auf der Einlaßkanalseite oder der stromabwärtigen Kanalseite
und jeder dieser Vorteile wird weiter unten erklärt. Ferner wird die optimale
Form ausgewählt, nachdem
die verschiedenen Vorteile, die im folgenden erläutert werden, in Betracht gezogen
worden sind. Die Zeichnungen der als Beispiele gewählten Ausführungsformen,
die ähnlich 1 sind,
sind in den 7–9 gezeigt.
Die Konstruktionsabschnitte, welche die gleichen sind oder welche äquivalent
mit denjenigen bei der ersten als Beispiel gewählten Ausführungsform sind, wie in 1 gezeigt ist,
werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
Gemäß der als
Beispiel gewählten
Ausführungsform
werden die Vorteile erläutert,
wenn der stromaufwärtige
Abschnitt 2U und der stromabwärtige Abschnitt 2L des
Brennstoffkanals 2C auf der Einlaßkanalseite positioniert sind.
Indem der stromaufwär tige
Abschnitt 2U und der stromabwärtige Abschnitt 2L auf
der Einlaßkanalseite
positioniert werden, kann der Brennstoff in dem Brennstoffkanal 2C (der
stromaufwärtige
Abschnitt 2U und der stromabwärtige Abschnitt 2L)
unter Verwendung der Wärme aufgeheizt
werden, die durch die Maschine erzeugt wird. Gleichzeitig kann die
Temperatur auf der Einlaßkanalseite
des Zylinderkopfes 1 abgesenkt werden. Dies ist deshalb
der Fall, da die in dem Zylinderkopf 1 gespeicherte Wärme durch
den Brennstoff in dem Brennstoffkanal 2 absorbiert wird.
Als ein Ergebnis kann der Beladungswirkungsgrad von Luft, die in den
inneren Abschnitt des Zylinders 3 injiziert wird, und zwar über den
Ansaugkanal oder Einlaßkanal, verbessert
werden, was zu einer Erhöhung
der Maschinenausgangsleistung beiträgt.
-
Als
nächstes
wird unter Hinweis auf 7 eine als Beispiel gewählte Ausführungsform
erläutert,
bei der der stromaufwärtige
Abschnitt 2U auf der Auslaßkanalseite des Zylinders 3 und
der stromabwärtige
Abschnitt 2L auf der Einlaßkanalseite positioniert sind.
Gemäß der als
Beispiel gewählten
Ausführungsform
wird durch die Ausbildung eines Brennstoffkanals 2D (der
stromaufwärtige
Abschnitt 2U liegt auf der Auslaßkanalseite und der stromabwärtige Abschnitt 2L liegt
auf der Einlaßabschnittseite)
der Brennstoff effizient erwärmt
werden, da der Brennstoff in dem stromaufwärtigen Abschnitt 2U aufgeheizt
wird, der auf der Auslaßkanalseite
positioniert ist, wo die Temperatur selbst innerhalb des Zylinderkopfes 1 hoch
ist. Durch Verbessern des Erwärmungswirkungsgrades
wird die Zerstäubung
des Brennstoffs nach der Einspritzung weiter gefördert und als Ergebnis werden
eine weitere Verbesserung der Abgasreinigungsqualität und der
Brennstoffverbrauchsqualität
erreicht.
-
Auch
wird, da der stromaufwärtige
Abschnitt 2U, der einen inneren Abschnitt mit niedriger
Brennstofftemperatur aufweist, an der Seite des Zylinderkopfes 1 positioniert
ist, welcher eine hohe Temperatur hat, die Auslaßkanalseite des Zylinderkopfes 1 effektiv
gekühlt.
Dies ist deshalb der Fall, da die auf der Auslaßkanalseite des Zylinderkopfes 1 gespeicherte Wärme durch
den Brennstoff in dem stromaufwärtigen
Abschnitt 2U absorbiert wird. Als ein Ergebnis kann der
Temperaturgradient zwischen der Auslaßkanalseite und der Einlaßkanalseite
des Zylinderkopfes 1 selbst verringert werden und es ist
möglich,
daß der
Temperaturgradient des gesamten Zylinders 1 sich mehr einem
abgeglichenen Zustand annähert. Wenn
die Temperatur des gesamten Zylinderkopfes 1 weiter abgeglichen
wird, da der Temperaturgradient innerhalb der Verbrennungskammer
kleiner wird, kann ein Klopfen und ähnliches unterdrückt werden.
-
Als
nächstes
wird, wie in 8 gezeigt ist, ein beispielhafte
Ausführungsform
erläutert,
bei der der stromaufwärtige
Abschnitt 2U auf der Einlaßkanalseite positioniert ist
und der stromabwärtige
Abschnitt 2L auf der Auslaßkanalseite positioniert ist. Gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
werden durch die Ausbildung eines Brennstoffkanals 2E (der stromaufwärtige Abschnitt 2U befindet
sich auf der Einlaßkanalseite
und der stromabwärtige
Abschnitt 2L befindet sich auf der Auslaßkanalseite)
die oben angesprochenen Vorteile der dritten als Beispiel gewählten Ausführungsform
und die Vorteile der vierten als Beispiel gewählten Ausführungsform in einer abgeglichenen
Weise realisiert. Indem mit anderen Worten der stromaufwärtige Abschnitt 2U auf
der Einlaßkanalseite
positioniert wird, kühlt
der abgekühlte Brennstoff
die Einlaßkanalseite
des Zylinderkopfes 1 und der Beladungswirkungsgrad von
Luft, die in den Zylinder 3 eingesaugt wird, kann verbessert
werden. Auch wird zur gleichen Zeit durch das Positionieren des
stromabwärtigen
Abschnitts 2L auf der Auslaßkanalseite der Heizwirkungsgrad
des Brennstoffes verbessert und die Zerstäubung des Brennstoffes nach
der Einspritzung desselben wird weiter verbessert. Indem ferner
die Zerstäubung
des Brennstoffes nach der Einspritzung desselben verbessert wird, wird
eine noch weitere Verbesserung der Abgasreinigungsqualität und der
Brennstoffverbrauchsqualität erreicht.
-
Als
nächstes
wird, wie in 9 gezeigt ist, eine als Beispiel
gewählte
Ausführungsform
beschrieben, bei der sowohl der stromaufwärtige Abschnitt 2U als
auch der stromabwärtige
Abschnitt 2L auf der Auslaßkanalseite positioniert sind.
Gemäß dieser
als Beispiel gewählten
Ausführungsform
wird durch die Ausbildung eines Brennstoffkanals 2F (der stromaufwärtige Abschnitt 2U und
der stromabwärtige
Abschnitt 2L befinden sich auf der Auslaßkanalseite)
ein Heizwirkungsgrad des Brennstoffes in äußerst vorteilhafter Weise erreicht.
Indem die Zerstäubung
des Brennstoffes nach der Einspritzung desselben gefördert wird,
ergibt sich eine noch weitere Verbesserung der Ab gasreinigungsqualität und der Brennstoffverbrauchsqualität. Auch
wird der Temperaturgradient zwischen der Auslaßkanalseite und der Einlaßkanalseite
des Zylinders 1 verringert und, wie oben bereits erwähnt wurde,
kann ein Klopfen und ähnliches
unterdrückt
werden.
-
Ferner
kann der stromaufwärtige
Abschnitt 2U eines Übergaberohres 2G gemäß einer
anderen als Beispiel gezeigten Ausführungsform, die in 10 veranschaulicht
ist, so positioniert ist, daß sie eine
Auslaßöffnung 7 schneidet.
Indem dies so durchgeführt
wird, absorbiert das Übergaberohr 2G direkt
die Wärme
von dem Hochtemperaturabgas und es wird der Brennstoff noch effizienter
erwärmt.
-
Die
Brennstoffzuführvorrichtung
der Erfindung verbessert den Abgasreinigungswirkungsgrad und reduziert
den Brennstoffverbrauch, und zwar durch das Vorheizen des Brennstoffes,
der verbrannt wird, was die Zerstäubung des Brennstoffes zu dem Zeitpunkt
fördert,
wenn dieser in die Einlaßöffnung des
Zylinders eingespritzt wird. Obwohl das Konzept der Aufwärmung des
eingespritzten Brennstoffes bekannt war, wird bei der Erfindung
der Brennstoff effizient erwärmt,
und zwar durch die Verwendung der Wärme, die von der Maschine (Brennkraftmaschine) erzeugt
wird, ohne daß dabei
elektrische Energie oder ähnliches
verwendet werden muß.
Daher ist gemäß einer
als Beispiel gewählten
Ausführungsform der
Erfindung ein Abschnitt des Brennstoffkanals in dem Zylinderkopf
ausgebildet und indem der Brennstoff in dem Brennstoffkanal unter
Verwendung der von der Maschine erzeugten Wärme erhitzt wird, wird der
erhitzte Brennstoff in den Zylinder (oder die Einlaßöffnung usw.),
ohne abgekühlt
zu werden, eingespritzt.
-
Gemäß der als
Beispiel dargestellten Brennstoffzuführvorrichtung, die einem Aspekt
der Erfindung entspricht, kann die Verbesserung von jeder Qualität durch
die zuverlässige
Verbrennung des erhitzten Brennstoffes mit dem Übergaberohr erreicht werden,
welches in den Zylinderkopf eingebettet ist, so daß dadurch
die Zerstäubung
des Brennstoffes nach der Einspritzung desselben unterstützt wird. Durch
das Einbetten des Übergaberohres
in den Zylinderkopf und dann durch Positionieren eines Dich tungsteiles
an der Verbindungsstelle bzw. dem Verbindungsabschnitt zwischen
dem Übergaberohr
und dem Brennstoffeinspritzventil wird es möglicht, zuverlässige flüssigkeitsdichte
Bedingungen in dem Brennstoffsystem sicherzustellen.
-
Gemäß der als
Beispiel gewählten
Brennstoffzuführvorrichtung,
die einem Aspekt der Erfindung entspricht, ist es möglich, die
Zerstäubung
des Brennstoffes nach der Einspritzung desselben zu unterstützen, indem
der Brennstoff solange erhitzt wird, und zwar bis zum Zeitpunkt
der Einspritzung, indem der Brennstoff von dem Brennstoffeinspritzventil
eingespritzt wird, nachdem er durch den Brennstoffkanal (Übergaberohr)
in dem Zylinderkopf hindurch verlaufen ist. Wenn die Zerstäubung des
Brennstoffes nach der Einspritzung gut ist, kann eine gute Verbrennung in
zuverlässiger
Weise ausgeführt
werden und die Komponenten des Abgases, die beseitigt werden müssen, werden
reduziert und es wird auch der Brennstoffverbrauch verbessert. Da
die von der Maschine erzeugte Wärme
gewöhnlich
vergeudet wird und diese verwendet wird, anstatt eine Einheit zu
verwenden, die Energie verbraucht, wie beispielsweise einen elektrischen
Heizer, trägt
die Erfindung zu einem verbesserten Energiewirkungsgrad bei.
-
Nachdem
ferner der Brennstoffkanal in einer U-förmigen Krümmung in dem Zylinderkopf verläuft und
dann mit dem Brennstoffeinspritzventil in Verbindung tritt, kann
der Brennstoff mehr Wärme
absorbieren, bis er schließlich
eingespritzt wird. Im Falle von Vielfach-Brennstoffeinspritzventilen
ist die Temperatur des eingespritzten Brennstoffes für jeden
Zylinder angenähert
gleich.
-
Es
können
sowohl die Abgasqualität
als auch die Brennstoffverbrauchsqualität als auch der Energiewirkungsgrad
verbessert werden, indem die Zerstäubung des Brennstoffes gefördert oder
unterstützt wird,
indem der Brennstoff eingespritzt wird, nachdem er durch die Brennkraftmaschine
in dem Zylinderkopf hindurch verlaufen ist. Da ferner der Brennstoffkanal
auf der Abgaskanalseite in dem Zylinderkopf positioniert ist, ist
der Aufwärmwirkungsgrad
des Brennstoffes in dem Brennstoffkanal gut und die Verbesserung
der Abgasreinigungsqualität
und der Brennstoffverbrauchsqualität wird noch effizienter als Ergebnis
der Aufwärmung
des Brennstoffes realisiert.
-
Ferner
ist die Brennstoffzuführvorrichtung der
Erfindung nicht auf die oben erläuterten
Ausführungsformen
beschränkt.
Beispielsweise wurden die oben erläuterten Ausführungsformen
für die
Verwendung in einem Benzinmotor vom In-Zylinder-Einspritztyp dargestellt,
die Ausführungsformen
sind jedoch auch für
eine Dieselmaschine oder eine Benzinmaschine anwendbar, die von
der Maschine vom In-Zylinder-Einspritztyp verschieden sind. Auch
wird bei einer Dieselmaschine das Übergaberohr häufig als
gemeinsame Schiene bezeichnet.
-
Während die
Erfindung unter Hinweis auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde,
sei darauf hingewiesen, daß die
Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen oder Konstruktionen
beschränkt
ist. Im Gegenteil, es sollen durch die Erfindung vielfältige Modifikationen
und äquivalente Anordnungen
mit umfaßt
sein. Obwohl darüber
hinaus verschiedene Elemente der bevorzugten Ausführungsformen
in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen dargestellt sind,
die als Beispiel gewählt
wurden, sind andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr
oder weniger oder lediglich ein einzelnes Element enthalten, ebenfalls
möglich
und fallen in den Rahmen der Erfindung.