DE19518950A1 - Kraftstoffeinspritzdüse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kraft­ stoffeinspritzdüsen und insbesondere eine Kraftstoffein­ spritzdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind allgemein Kraftstoffeinspritzdüsen des sogenann­ ten Spiralwirbeltyps bekannt, bei denen in einem Düsen­ körper verwirbelter Kraftstoff in den Einlaß einer durch die Düsenkörperwand verlaufenden Auslaßbohrung strömt, um anschließend im verwirbelten Zustand aus dem Auslaß der Auslaßbohrung in eine Verbrennungskammer eines Motorzy­ linders gesprüht zu werden.

Aus der JP 60-142051-A ist ein Beispiel einer solchen Kraftstoffeinspritzdüse des Spiralwirbeltyps bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzdüse enthält einen Düsenkörper mit einer koaxial zum Düsenkörper angeordneten Auslaßboh­ rung. Diese Auslaßbohrung besitzt einen Auslaß, der durch einen Umfangskantenabschnitt der Auslaßbohrung begrenzt ist und in einer zur Mittelachse der Auslaßbohrung senk­ rechten Ebene angeordnet ist. Die Auslaßbohrung versprüht Kraftstoff in der Weise, daß dieser versprühte Kraftstoff einen Körper bildet, der eine Mittelachse besitzt, die auf die Mittelachse des Düsenkörpers ausgerichtet ist.

Diese herkömmliche Kraftstoffeinspritzdüse ist in einem begrenzten Raum des Motors so angeordnet, daß der von der Auslaßbohrung versprühte Kraftstoff auf einen mittigen Bereich des Kolbenbodens im Motorzylinder gerichtet wird. Während des Sprühens befinden sich die Einlaßventilköpfe im Motorzylinder an einer Position, in der sie mit dem Kraftstoff in Kontakt gelangen. Der Kontakt mit dem versprühten Kraftstoff stört jedoch die gleichmäßige Funktion der Einlaßventile, was eine Abnahme des Verbren­ nungswirkungsgrades zur Folge hat.

Es sind Versuche unternommen worden, um den Kraftstoff effektiver zum Kolbenboden zu sprühen und einen Kontakt der Einlaßventilköpfe mit dem versprühten Kraftstoff zu verhindern.

Aus der JP 60-261975-A ist eine weitere Spiralwirbel-Kraftstoffeinspritzdüse bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzdüse enthält einen Düsenkörper mit einer Auslaßbohrung, die in einem vorgegebenen, von Null verschiedenen Winkel in bezug auf die Mittelachse des Düsenkörpers orientiert ist. Die Auslaßbohrung besitzt eine in bezug auf die Mittelachse des Düsenkörpers ver­ setzte Mittelachse. Der durch die Auslaßbohrung versprüh­ te Kraftstoff stellt einen durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körper dar, dessen Mittelachse in bezug auf die Mittelachse des Düsenkörpers versetzt ist. Diese Anordnung ermöglicht, den Kraftstoff zum Kolbenboden im Motorzylinder zu sprühen. Da jedoch die Mittelachse der Auslaßbohrung in bezug auf die Mittelachse des Düsenkör­ pers versetzt ist, nimmt die Verwirbelung des Kraftstoffs ab, wenn dieser durch die Auslaßbohrung strömt. Eine solche Abnahme der Verwirbelung führt zu einer Zerstörung des Zerstäubungszustandes des in feine Partikel versprüh­ ten Kraftstoffs.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzdüse für Verbrennungsmotoren zu schaf­ fen, mit der der Verbrennungswirkungsgrad erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzdüse der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkma­ le. Der Nebenanspruch 10 bezieht sich auf einen mit einer derartigen Düse versehenen Verbrennungsmotor, während die abhängigen Ansprüche auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet sind.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse für Verbrennungsmotoren gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung längs der Ebene X-X in Fig. 3, in der eine Auslaßbohrung gezeigt ist;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich derjenigen von Fig. 1 längs der Ebene Y-Y in Fig. 3;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine Darstellung der Strömungsrichtungen des durch die Auslaßbohrung der Kraftstoffeinspritz­ düse von Fig. 1 strömenden Kraftstoffs;

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers längs einer Ebene N2-N2 in Fig. 1;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung längs der Ebene X-X in Fig. 3;

Fig. 7 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen von Fig. 6, jedoch längs der Ebene Y-Y in Fig. 3;

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht eines durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers längs der Ebene N2-N2 in Fig. 6;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer dritten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung längs der Ebene X-X in Fig. 3;

Fig. 10 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen von Fig. 9, jedoch längs der Ebene Y-Y in Fig. 3;

Fig. 11 eine schematische Schnittansicht des durch ver­ sprühten Kraftstoff gebildeten Körpers längs der Ebene N2-N2 in Fig. 9;

Fig. 12 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung längs der Ebene X-X in Fig. 3;

Fig. 13 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen von Fig. 12, jedoch längs der Ebene Y-Y in Fig. 3;

Fig. 14 eine schematische Schnittansicht des durch ver­ sprühten Kraftstoff gebildeten Körpers längs der Ebene N2-N2 in Fig. 12;

Fig. 15 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung längs der Ebene X-X in Fig. 3;

Fig. 16 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen von Fig. 15, jedoch längs der Ebene Y-Y in Fig. 3;

Fig. 17 eine schematische Schnittansicht des durch ver­ sprühten Kraftstoff gebildeten Körpers längs der Ebene N2-N2 in Fig. 15;

Fig. 18 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfin­ dung längs der Ebene X-X von Fig. 3;

Fig. 19 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen von Fig. 18, jedoch längs der Ebene Y-Y von Fig. 3;

Fig. 20 eine schematische Schnittansicht des durch ver­ sprühten Kraftstoff gebildeten Körpers längs der Ebene N2-N2 von Fig. 18;

Fig. 21 eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Verbrennungsmotors, in dem die Kraftstoff­ einspritzdüse gemäß der vierten Ausführungsform angeordnet ist, wobei der Körper, der durch den hiervon eingespritzten, versprühten Kraftstoff gebildet wird, dargestellt ist;

Fig. 22 eine schematische Darstellung des durch versprüh­ ten Kraftstoff gebildeten Körpers in einer von der Betrachtungsrichtung von Fig. 21 verschiede­ nen Richtung;

Fig. 23 eine Ansicht ähnlich derjenigen von Fig. 21, in der jedoch die Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der dritten Ausführungsform angeordnet ist und der durch den hiervon eingespritzten, versprühten Kraftstoff gebildete Körper dargestellt ist;

Fig. 24 eine schematische Darstellung des durch versprüh­ ten Kraftstoff gebildeten Körpers in einer von der Betrachtungsrichtung von Fig. 23 verschiede­ nen Richtung;

Fig. 25 eine schematische Schnittansicht eines Teils des Motors, in dem die Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist; und

Fig. 26 eine Ansicht ähnlich derjenigen von Fig. 25, in der jedoch eine modifizierte Kraftstoffeinspritz­ düse dargestellt ist.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Abschnitte oder Teile.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, enthält die Kraftstoff­ einspritzdüse 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung einen Düsenkörper 12 mit einer Bohrung 14 und einer die Bohrung definierenden Wand 16. Die Bohrung 14 besitzt eine erste Mittelachse L und steht mit einer Auslaßbohrung 18 in Verbindung, die eine zweite Mittel­ achse M besitzt und sich durch die Wand 16 nach außen erstreckt. Die erste Mittelachse L liegt im Schnittpunkt der zwei zueinander senkrechten Ebenen X-X und Y-Y, die in Fig. 3 dargestellt sind. Die Wand 16 enthält eine innere Oberfläche 16A, die die Bohrung 14 definiert, eine ringförmige Oberfläche 16B, die die Auslaßbohrung 18 definiert, sowie eine äußere Bodenoberfläche 16C. Die Bohrung 14 besitzt einen stromaufseitigen zylindrischen Bohrungsabschnitt 20 und einen stromabseitigen kegel­ stumpfförmigen Bohrungsabschnitt 22, der mit der Auslaß­ bohrung 18 in Verbindung steht. Der kegelstumpfförmige Bohrungsabschnitt 22 ist durch eine schräge innere Um­ fangsfläche 16D der Wand 16 definiert, die als Ventilsitz 24 für einen Ventilkörper 26 wirkt. Der Ventilkörper 26 ist koaxial zum Düsenkörper 12 angeordnet und so beschaf­ fen, daß er in der Bohrung 14 auf geeignete Weise hin und her bewegt werden kann, beispielsweise mittels eines Magnetventils. Der Ventilkörper 26 besitzt Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnittsflächen, d. h. einen Schaftabschnitt 28, einen zylindrischen Abschnitt 30 mit einer größeren Querschnittsfläche als der Schaftabschnitt 28 sowie einen konischen Abschnitt 32, dessen Quer­ schnittsfläche in Richtung zum konisch zulaufenden Ende abnimmt. Ein Einlaßkanal 34 ist durch einen ringförmigen Spalt zwischen der inneren Oberfläche der Wand 16 des Düsenkörpers 12 einerseits und dem zylindrischen Ab­ schnitt 30 und dem konischen Abschnitt 32 des der inneren Oberfläche gegenüberliegenden Ventilkörpers 24 anderer­ seits definiert. Der Einlaßkanal 34 ist mit einer (nicht gezeigten) Quelle für mit Druck beaufschlagten Kraftstoff verbunden. Somit kann der Kraftstoff von der Bohrung 14 durch den Einlaßkanal 34 zur Auslaßbohrung 16 strömen. Der konische Abschnitt 32, genauer ein Sitz-Rippen­ abschnitt 36 hiervon, ist mit dem Ventilsitz 24 in Ein­ griff, wodurch der Einlaßkanal 34 geschlossen werden kann, um ein Entweichen von Kraftstoff durch die Auslaß­ bohrung 18 zu verhindern. In einer Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 30 sind mehrere Rillen in der Weise ausgebildet, daß sie in Umfangsrichtung beabstandet sind. Zum Beispiel sind vier Rillen 38 vorgesehen, wovon in Fig. 1 eine gezeigt ist. Die Rillen 38 erstrecken sich längs der Umfangsfläche zum konischen Abschnitt 32 und sind in bezug auf die axiale Richtung des Düsenkörpers 12 schräg orientiert. Durch diese Anordnung der Rillen 38 wird eine Verwirbelung des durch den Einlaßkanal 34 und die Auslaßbohrung 18 strömenden Kraftstoffs bewirkt.

Die Auslaßbohrung 18 besitzt einen zum kegelstumpfförmi­ gen Bohrungsabschnitt 22 geöffneten Einlaß 40 und einen zur äußeren Umgebung des Düsenkörpers 12 geöffneten Auslaß 42. Der Einlaß 40 ist durch einen ersten Umfangs­ kantenabschnitt 44 der Wand 16 definiert, an dem die ringförmige Fläche 16B auf die innere konische Fläche 16D trifft. Der Auslaß 42 ist durch einen zweiten Umfangskan­ tenabschnitt 46 der Wand definiert, an dem die ringförmi­ ge Oberfläche 16B auf die untere Bodenfläche 16C trifft. Durch den vom Auslaß 42 der Auslaßbohrung 18 ausgelasse­ nen Kraftstoff wird ein durch versprühten Kraftstoff gebildeter Körper erzeugt, der eine dritte Mittelachse F besitzt, die in Fig. 1 dargestellt ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt, befinden sich in dieser ersten Ausführungsform sowohl der Mittelpunkt P1 des Einlasses 40 als auch der Mittelpunkt P2 des Auslasses 42 auf der ersten Mittelachse L der Bohrung 14. Wie in den Fig. 1 und 2 außerdem gezeigt, ist der erste Umfangskantenab­ schnitt 44 so angeordnet, daß die erste Mittelachse L im Einlaß 40, genauer ungefähr in der Mitte P1 des Einlasses 40 angeordnet werden kann. Diese Anordnung des ersten Umfangskantenabschnitts 44 bewirkt, daß die Verwirbelung des in den Einlaß 40 strömenden Kraftstoffs im Vergleich zu der Anordnung, in der die erste Mittelachse L außer­ halb des Einlasses 40 positioniert ist, nicht abnimmt. Je näher der Mittelpunkt P1 des Einlasses 40 an der ersten Mittelachse L positioniert ist, uni so wirksamer wird die Abnahme der Kraftstoffverwirbelung verhindert. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 befindet sich an der äußeren Bodenfläche 16C, die die Form einer schrägen Ebene 48 besitzt, die in bezug auf die zweite Mittelachse M ge­ neigt ist. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 ist so beschaffen, daß er sich außerhalb der zur zweiten Mittel­ achse M der Auslaßbohrung 18 senkrechten Ebene N1-N1 befindet. Diese Anordnung des zweiten Umfangskantenab­ schnittes 46 schafft einen durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körper mit vorgegebener Konfiguration, in der die dritte Mittelachse F in bezug auf die erste Mittel­ achse L, die mit der zweiten Mittelachse M zusammenfällt, versetzt und geneigt ist. Die vorgegebene Konfiguration des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers besitzt im allgemeinen eine konische Form mit im wesent­ lichen kreisförmigem Querschnitt, wie in Fig. 5, die eine Schnittansicht längs der zur dritten Mittelachse F (siehe Fig. 1) senkrechten Ebene N2-N2 ist, gezeigt ist. Obwohl in der ersten Ausführungsform die gesamte äußere Boden­ fläche 16C durch eine schräge Ebene 48 gegeben ist, kann die schräge Ebene 48 auch auf einen Umfangsbereich einge­ schränkt sein, in dem der Auslaß 42, d. h. der zweite Umfangskantenabschnitt 46 angeordnet ist.

Wenn der Ventilkörper 26 angehoben wird, um den Einlaßka­ nal 34 zu öffnen, wird der Kraftstoff aufgrund seiner Bewegung durch die Rillen 38 verwirbelt und strömt durch den Einlaß 40 in die Auslaßbohrung 18, um vom Auslaß 42 versprüht zu werden.

Nun werden mit Bezug auf Fig. 4 die Richtungen der Ver­ wirbelung des durch die Auslaßbohrung 18 strömenden Kraftstoffs im einzelnen erläutert. Fig. 4 enthält in ihrem oberen Teil eine vergrößerte Ansicht der Auslaßboh­ rung 18, während in ihrem unteren Teil eine Projektions­ ansicht des Auslasses 42 der Auslaßbohrung 18 auf eine zur ersten Mittelachse L senkrechte Ebene gezeigt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, strömt der Kraftstoff, der in den Einlaß 40 in verwirbelter Form strömt, durch die Punkte A1, B1, C1 und D1, die sich am ersten Umfangskantenab­ schnitt 44 befinden. Der sich durch diese Punkte A1 bis D1 bewegende Kraftstoff strömt in den durch Pfeile ange­ zeigten Richtungen. Wenn der Kraftstoff den Auslaß 42 erreicht, erreicht er die Punkte A2, B2, C2 und D2, die sich am zweiten Umfangskantenabschnitt 46 befinden, und wird in die durch Pfeile SA, SB, SC und SD angezeigten Richtungen versprüht. Somit besitzt die Kraftstoffströ­ mung die Geschwindigkeitskomponenten SA, SB, SC und SD. In dem Zeitpunkt, in dem Kraftstoff durch den Auslaß 42 versprüht wird, wird er insgesamt in eine Richtung 50, d. h. zur Seite des Punkts B2 abgelenkt, bei dem der Abstand von der ersten Umfangskante 44 minimal ist. Der Ablenkungsgrad der Kraftstoffströmung hängt auch von der Viskosität des Kraftstoffs ab. Somit wird wegen der Ablenkung der Kraftstoffströmung ein durch versprühten Kraftstoff gebildeter Körper geschaffen, dessen dritte Mittelachse F in bezug auf die erste Mittelachse L und die zweite Mittelachse M geneigt ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 eine Kraftstoff­ einspritzdüse 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert. Ähnlich wie in den Fig. 1 und 2, in denen die erste Ausführungsform gezeigt ist, zeigen die Fig. 6 und 7 Schnittansichten längs der zwei Schnittebenen X-X bzw. Y-Y. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 der Wand 16 des Düsenkörpers 12 ist an der äußeren Bodenfläche 16C ange­ ordnet und besitzt die Form der gekrümmten Fläche eines Zylindersegments. Der Mittelpunkt des gekrümmten Flächen­ segments befindet sich im wesentlichen auf der ersten Mittelachse L der Bohrung 14 und auf der zweiten Mitte­ lachse M der Auslaßbohrung 18. Die gekrümmte Fläche ist in Fig. 6 durch eine Krümmungsfläche 102 gegeben. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 liegt in der Krümmungs­ fläche 102, die nach außen (bzw. in Fig. 6 nach unten) gewölbt ist. Daher ist die Krümmungsfläche 102 in bezug auf die erste Mittelachse L und die zweite Mittelachse M symmetrisch angeordnet. In der zweiten Ausführungsform ist wenigstens ein Teil des zweiten Umfangskantenab­ schnitts 46 der Wand 16 außerhalb der zur zweiten Mittel­ achse M senkrechten Ebene N1-N1 angeordnet. Die Krüm­ mungsfläche 102 kann auf einen kreisförmigen Bereich eingeschränkt sein, in dem der Auslaß 42, d. h. der zweite Umfangskantenabschnitt 46 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein durch versprühten Kraft­ stoff gebildeter Körper mit vorgegebener Konfiguration geschaffen. Die vorgegebene Konfiguration besitzt eine im allgemeinen konische Form mit einem ellipsenförmigen Querschnitt 104, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Aufgrund der obenerwähnten Eigenschaften der durch das Sprühen bewirk­ ten Ablenkung der Kraftstoffströmung wird der Kraftstoff stärker in der in der Ebene X-X sich erstreckenden Rich­ tung als in der in der Ebene Y-Y sich erstreckenden Richtung versprüht. Daher wird der in eine solche Rich­ tung gesprühte Kraftstoff nach außen abgelenkt, so daß er in die Nähe der Krümmungsfläche 102 gelangt. Deshalb stimmt die dritte Mittelachse F des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers mit vorgegebener Konfigura­ tion mit der ersten Mittelachse L und mit der zweiten Mittelachse M überein. Wie in Fig. 8 gezeigt; ist die Hauptachse des elliptischen Querschnitts 104 des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers in Richtung der Ebene X-X orientiert, während die Nebenachse in Richtung der Ebene Y-Y orientiert ist. Der durch versprühten Kraftstoff gebildete Körper mit elliptischem Querschnitt 104 erzeugt vergrößerte und verkleinerte Sprühwinkel in bezug auf die Richtungen X-X und Y-Y. Diese Anordnung der Kraftstoffeinspritzdüse im Motor dient der Erzeugung fein zerstäubter Kraftstoffpartikel, die in eine Verbrennungs­ kammer des Motors gesprüht werden.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 9 und 10 eine Kraftstoff­ einspritzdüse 200 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Ahnlich wie in den die erste Ausführungsform zeigenden Fig. 1 und 2 zeigen die Fig. 9 und 10 Schnittansichten längs der zwei Schnittebe­ nen X-X bzw. Y-Y. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 der Wand 16 des Düsenkörpers 12 ist an der äußeren Boden­ fläche 16C angeordnet und in Form einer gekrümmten Fläche eines Zylindersegments ausgebildet. Der Mittelpunkt der gekrümmten Fläche liegt außerhalb der ersten Mittelachse L der Bohrung 14 und der zweiten Mittelachse M der Aus­ laßbohrung 18. Die gekrümmte Fläche ist in Fig. 9 durch die Krümmungsfläche 202 gezeigt, die nach außen (bzw. in Fig. 9 nach unten) gewölbt ist. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist die Krümmungsfläche 202 in der Ebene X-X in bezug auf die erste Mittelachse L und die zweite Mittelachse M asymmetrisch. In der dritten Ausführungsform ist ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform wenigstens ein Teil des zweiten Umfangskantenabschnitts 46 der Wand 16 außer­ halb der zur zweiten Mittelachse M senkrechten Ebene N1-N1 angeordnet. Die Krümmungsfläche 202 kann auf einen kreisförmigen Bereich eingeschränkt sein, in dem der Auslaß 42, d. h. der zweite Umfangskantenabschnitt 46 angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein durch versprühten Kraftstoff gebildeter Körper mit vorge­ gebener Konfiguration geschaffen, d. h. mit einer im allgemeinen konischen Form mit im allgemeinen ellipti­ schem Querschnitt 204, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Auf­ grund der obenerwähnten Eigenschaften der durch das Versprühen bewirkten Ablenkung der Kraftstoffströmung wird der Kraftstoff stärker in der in der Ebene X-X sich erstreckenden Richtung als in der in der Ebene Y-Y sich erstreckenden Richtung versprüht. Der durch versprühten Kraftstoff gebildete Körper besitzt eine dritte Mittel­ achse F, die in bezug auf die erste Mittelachse L und die zweite Mittelachse M versetzt und geneigt ist. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist die Hauptachse des elliptischen Querschnitts 204 des durch versprühten Kraftstoffs gebil­ deten Körpers in Richtung der Ebene X-X orientiert, während seine Nebenachse in Richtung der Ebene Y-Y orien­ tiert ist. Somit hat der durch versprühten Kraftstoff gebildete Körper mit elliptischem Querschnitt 204 Funk­ tionen und Wirkungen, die denjenigen der zweiten Ausfüh­ rungsform ähnlich sind, so daß genauere Erläuterungen hiervon weggelassen werden.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 12 und 13 eine Kraft­ stoffeinspritzdüse 300 gemäß einer vierten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung erläutert. Ähnlich wie in den Fig. 1 und 2 der ersten Ausführungsform zeigen die Fig. 12 und 13 Schnittansichten längs der zwei Schnitt­ ebenen X-X bzw. Y-Y. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 der Wand 16 des Düsenkörpers 12 ist an der äußeren Boden­ fläche 16C angeordnet und hat die Form einer konkaven Fläche 302, die nach innen zur Bohrung 14 gekrümmt ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Die konkave Fläche 302 be­ sitzt in der Ebene X-X einen Querschnitt, der in bezug auf die erste Mittelachse L und die zweite Mittelachse M asymmetrisch ist. In der vierten Ausführungsform ist ähnlich wie in den obenerwähnten Ausführungsformen wenig­ stens ein Teil des zweiten Umfangskantenabschnitts 46 der Wand 16 außerhalb der zur zweiten Mittelachse M senkrech­ ten Ebene N1-N1 angeordnet. Die konkave Fläche 302 kann auf einen Bereich eingeschränkt sein, in dem der Auslaß 42, d. h. der zweite Umfangskantenabschnitt 46 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein durch versprüh­ ten Kraftstoff gebildeter Körper mit vorgegebener Konfi­ guration geschaffen, d. h. mit einer im allgemeinen konischen Form und einem im allgemeinen elliptischen Querschnitt 304, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Aufgrund der obenerwähnten Eigenschaften der durch das Versprühen bewirkten Ablenkung der Kraftstoffströmung wird der Kraftstoff stärker in der in der Ebene X-X sich erstrecken­ den Richtung als in der in der Ebene Y-Y sich erstrecken­ den Richtung versprüht. Daher wird der versprühte Kraftstoff nach innen abgelenkt, so daß er von der konka­ ven Fläche 302 weggeführt wird. Die vorgegebene Konfigu­ ration des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Kör­ pers besitzt eine dritte Mittelachse F, die in bezug auf die erste Mittelachse L und die zweite Mittelachse M versetzt und geneigt ist. Wie in Fig. 14 gezeigt, ist die Nebenachse des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers in Richtung der Ebene X-X orientiert, während die Hauptachse in Richtung der Ebene Y-Y orientiert ist. Daher stehen die Haupt- und Nebenachsen des elliptischen Querschnitts 304 in einer Beziehung, die zu derjenigen des elliptischen Querschnitts 204 der dritten Ausfüh­ rungsform entgegengesetzt ist.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 15 und 16 eine Kraft­ stoffeinspritzdüse 400 gemäß einer fünften Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung erläutert. Ähnlich wie in den Fig. 1 und 2 der ersten Ausführungsform zeigen die Fig. 15 und 16 Schnittansichten längs der zwei Schnitt­ ebenen X-X bzw. Y-Y. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 der Wand 16 des Düsenkörpers 12 ist an der äußeren Boden­ fläche 16C angeordnet, die die Form der gekrümmten Fläche eines Konussegments besitzt. Der Mittelpunkt der gekrümm­ ten Fläche befindet sich auf der ersten Mittelachse L der Bohrung 14, so daß die zweite Mittelachse M mit der ersten Mittelachse L übereinstimmt. Die gekrümmte Fläche ist in Fig. 16 mit dem Bezugszeichen 402 bezeichnet. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 befindet sich auf der nach außen (bzw. in Fig. 16 nach unten) gewölbten ge­ krümmten Fläche 402. Somit ist die gekrümmte Fläche 402 in der Ebene Y-Y symmetrisch in bezug auf die erste Mittelachse L und die zweite Mittelachse M angeordnet. Wie in Fig. 15 gezeigt, besitzt die gekrümmte Fläche 402 einen in bezug auf die erste Mittelachse L geneigten Querschnitt. Daher ist in der fünften Ausführungsform ähnlich wie in den obenerwähnten Ausführungsformen wenig­ stens ein Teil des zweiten Umfangskantenabschnitts 46 der Wand 16 außerhalb der zur zweiten Mittelachse M senkrech­ ten Ebene N1-N1 angeordnet. Die gekrümmte Fläche 402 kann auf einen Bereich eingeschränkt sein, in dem der zweite Umfangskantenabschnitt 46 angeordnet ist. In Fig. 17 ist der im allgemeinen elliptische Querschnitt 404 des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers mit vorgegebe­ ner Konfiguration gezeigt. Aufgrund der obenerwähnten Eigenschaften der durch das Versprühen bewirkten Ablen­ kung der Kraftstoffströmung wird der Kraftstoff stärker in der in der Ebene X-X sich erstreckenden Richtung als in der in der Ebene Y-Y sich erstreckenden Richtung versprüht. Daher wird der versprühte Kraftstoff nach innen abgelenkt und von der gekrümmten Fläche 402 wegge­ führt. Die vorgegebene Konfiguration des durch versprüh­ ten Kraftstoff gebildeten Körpers besitzt eine im allge­ meinen konische Form, deren dritte Mittelachse F in bezug auf die erste Mittelachse L und in bezug auf die mit der ersten Mittelachse L zusammenfallende zweite Mittelachse M versetzt und geneigt ist. Wie in Fig. 17 gezeigt, ist die Hauptachse des elliptischen Querschnitts 404 des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körpers in Rich­ tung der Ebene Y-Y orientiert, während die Nebenachse in Richtung der Ebene X-X orientiert ist.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 18 und 19 eine Kraft­ stoffeinspritzdüse 500 gemäß einer sechsten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung erläutert. Ahnlich wie in den Fig. 1 und 2 der ersten Ausführungsform zeigen die Fig. 18 und 19 Schnittansichten längs der zwei Schnitt­ ebenen X-X bzw. Y-Y. Wie in Fig. 18 gezeigt, ist die Auslaßbohrung 18 durch die ringförmige Fläche 16B der Wand 16 des Düsenkörpers 12 in der Weise definiert, daß die zweite Mittelachse M in bezug auf die erste Mittel­ achse L versetzt und geneigt ist. Der zweite Umfangskan­ tenabschnitt 46 der Wand 16 ist in einer schrägen Ebene 502 angeordnet, die in bezug auf die zweite Mittelachse M geneigt ist. Der zweite Umfangskantenabschnitt 46 besitzt einen Umriß, der ermöglicht, daß wenigstens ein Teil hiervon außerhalb der zur zweiten Mittelachse M der Auslaßbohrung 18 senkrechten Ebene N1-N1 liegt. Diese Anordnung des zweiten Umfangskantenabschnitts 46 ergibt einen durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körper mit vorgegebener Konfiguration. Diese vorgegebene Konfigura­ tion besitzt eine im allgemeinen konische Form, deren dritte Mittelachse F sowohl in bezug auf die zweite Mittelachse M als auch in bezug auf die relativ zur zweiten Mittelachse M geneigte erste Mittelachse L ge­ neigt ist, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Dadurch wird der Kraftstoff mit einer stärkeren Versetzung relativ zur ersten Mittelachse L versprüht. Die vorgegebene Konfigu­ ration des durch versprühten Kraftstoff gebildeten Kör­ pers besitzt in der zur dritten Mittelachse F senkrechten Ebene N2-N2 von Fig. 18 eine im allgemeinen konische Form mit einem im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt 504, wie in Fig. 20 gezeigt ist. Da in dieser Ausführungsform der Mittelpunkt des Einlasses 40 ungefähr auf der ersten Mittelachse L angeordnet ist, strömt der Kraftstoff, der aufgrund der Rille 38 eine Verwirbelungskomponente be­ sitzt, in die Auslaßbohrung 18 im wesentlichen ohne Abnahme der Verwirbelung. Obwohl in der sechsten Ausfüh­ rungsform die gesamte äußere Bodenfläche 16C die Form einer schrägen Ebene 502 besitzt, kann diese schräge Ebene 502 auf einen Bereich eingeschränkt sein, in dem der Auslaß 42, d. h. der zweite Umfangskantenabschnitt 46 angeordnet ist.

In Fig. 21 ist eine Anwendung einer Kraftstoffeinspritz­ düse 600 in einer der vierten Ausführungsform ähnlichen Ausführungsform auf einen Verbrennungsmotor gezeigt. Der Motor enthält eine Zylinderwand 60, einen Kolbenboden 62 und einen Zylinderkopf 64, die so zusammenwirken, daß eine Kammer 66 des Motors definiert ist. Zwei beabstande­ te Einlaßventile 68, wovon in Fig. 21 nur eines gezeigt ist, sind in einem im Zylinderkopf 64 vorgesehenen Ein­ laßkanal 70 angeordnet. Ein Ventilkopf 72 jedes Einlaß­ ventils 68 ist in der Kammer 66 entgegengesetzt zum Kolbenboden 62 beweglich. Die Kraftstoffeinspritzdüse 600 ist unterhalb des Einlaßkanals 70 angeordnet, um Kraft­ stoff in die Kammer 66 einzuspritzen. Die Kraftstoffein­ spritzdüse 600 erzeugt einen durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körper mit vorgegebener Konfiguration, deren dritte Mittelachse F in bezug auf die erste Mittelachse L der Kraftstoffeinspritzdüse 600 in Fig. 21 nach unten geneigt ist. Die vorgegebene Konfiguration besitzt die Form eines ersten Musters 74, das in Fig. 22 gezeigt ist. Das erste Muster 74 ist zwischen der Zylinderwand 60 und dem Ventilkopf 72 angeordnet, wie in Fig. 21 gezeigt ist, und ermöglicht, daß der durch versprühten Kraftstoff gebildete Körper einen Bereich des Kolbenbodens 82 ab­ deckt, der wiederum in Fig. 22 gezeigt ist. Diese Anord­ nung gewährleistet die Kraftstoffeinspritzung zum Kolben­ boden 62, indem weniger Kraftstoff auf die Ventilköpfe 72 gespritzt wird. Weiterhin dient diese Anordnung der Verbesserung der Abgasemissionen, die durch Zurücksprit­ zen von Kraftstoff vom Kolbenboden 62 zur Zylinderkopf­ wand 76 des Zylinderkopfs 64 verschlechtert werden könn­ ten. Dieses Zurückspritzen von Kraftstoff wird auf die folgende Weise eingeschränkt: Bei einem erneuten Beginn der Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff nämlich weniger stark verwirbelt oder abgelenkt, so daß er gerad­ linig längs der ersten Mittelachse L eingespritzt wird und auf den Kolbenboden 62 in einem stumpferen Winkel auftrifft. Das Auftreffen in einem stumpferen Winkel führt zu einer Begrenzung des Zurückspritzens von Kraft­ stoff vom Kolbenboden 62.

In Fig. 23 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 700 in einer der dritten Ausführungsform ähnlichen Ausführungsform und in einer Anwendung auf einen Verbrennungsmotor gezeigt. Der Motor von Fig. 23 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Motor von Fig. 21, weshalb gleiche Bezugs­ zeichen gleichen Teile bezeichnen. Die Kraftstoffein­ spritzdüse 700 ist ähnlich wie die Kraftstoffeinspritzdü­ se 600 von Fig. 21 angeordnet. Sie erzeugt einen durch versprühten Kraftstoff gebildeten Körper mit einer vorge­ gebenen Konfiguration, deren dritte Mittelachse F in bezug auf die erste Mittelachse L der Kraftstoffein­ spritzdüse 700 in Fig. 23 nach unten geneigt ist. Die vorgegebene Konfiguration besitzt die Form eines zweiten Musters 78, das in Fig. 24 gezeigt ist. Das zweite Muster 78 ist zwischen den zwei beabstandeten Ventilköpfen 72 angeordnet und ermöglicht, daß der durch versprühten Kraftstoff gebildete Körper einen Bereich des Kolbenbo­ dens 62 abdeckt, der in Fig. 24 gezeigt ist. Wenn anstel­ le der Kraftstoffeinspritzdüse 600 gemäß der dritten Ausführungsform eine Kraftstoffeinspritzdüse 700 gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird, wird das zweite Muster 78 erzeugt. Diese Anordnung gewährleistet die Kraftstoffeinspritzung zum Kolbenboden 62, indem ebenso in der in Fig. 21 gezeigten Anordnung die Menge des auf die Ventilköpfe 72 gespritzten Kraftstoffs ver­ ringert wird.

In Fig. 25 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 800 in einer der ersten Ausführungsform ähnlichen Ausführung und in einer Anwendung auf einen Verbrennungsmotor gezeigt. Der Motor besitzt einen zur Fig. 21 ähnlichen Aufbau, weshalb gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Die Kraftstoffeinspritzdüse 800 enthält den Düsenkörper 12 mit einer schrägen Ebene 802, in der der Auslaß 42 der Auslaßbohrung 18 angeordnet ist. Die schräge Ebene 802 ist so geformt, daß sie mit einer äußeren Fläche der Zylinderkopfwand 76 bei der Montage im wesentlichen bündig ist. Diese Anordnung dient der Verringerung der Ansammlung von versprühtem Kraftstoff auf einem Abschnitt der äußeren Oberfläche der Zylinderkopfwand 76, der sich in der Nähe des Düsenkörpers 12 befindet.

In Fig. 26 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 900 in einer der ersten Ausführungsform ähnlichen Ausführungsform und in einer Anwendung auf einen Verbrennungsmotor gezeigt, der seinerseits ähnlich wie der Motor von Fig. 21 kon­ struiert ist, so daß gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Ebenso wie die Kraftstoffeinspritzdüse 800 von Fig. 25 besitzt der Düsenkörper 12 der Kraftstoffein­ spritzdüse 900 eine schräge Ebene 902, in der der Auslaß 42 der Auslaßbohrung 18 angeordnet ist. Die schräge Ebene 902 ist so geformt, daß sie mit der äußeren Oberfläche der Zylinderkopfwand 76 bei der Montage bündig ist. Aufgrund dieser Anordnung wird verhindert, daß versprüh­ ter Kraftstoff auf dem Abschnitt der äußeren Oberfläche der Zylinderkopfwand 76 angesammelt wird, der sich in der Nähe des Düsenkörpers 12 befindet.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die erfin­ dungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse eine Kraftstoffein­ spritzung in die Kammer ermöglicht, mit der ein verbes­ serter Verbrennungswirkungsgrad erzielt werden kann.

Claims (12)

1. Kraftstoffeinspritzdüse, die verwirbelten Kraft­ stoff aussprüht, mit
einem Düsenkörper (12), der eine Bohrung (14), eine mit der Bohrung (14) in Verbindung stehende Auslaß­ bohrung (18) sowie eine Wand (16) aufweist, die die Bohrung (14) und die Auslaßbohrung (18) definiert, wobei die Bohrung (14) eine erste Mittelachse (L) besitzt und die Auslaßbohrung (18) eine zweite Mittelachse (M), einen zur Bohrung (14) geöffneten Einlaß (40) sowie einen zur äußeren Umgebung der Wand (16) geöffneten Auslaß (42) besitzt und wobei die Wand (16) einen ersten Umfangskan­ tenabschnitt (44), der den Einlaß (40) der Auslaßbohrung (18) definiert, sowie einen zweiten Umfangskantenab­ schnitt (46) aufweist, der den Auslaß (42) der Auslaßboh­ rung (18) definiert, und
einem Ventilkörper (26), der in der Bohrung (14) des Düsenkörpers (12) axial beweglich angeordnet ist, wobei durch den von der Auslaßbohrung (18) ausgelassenen Kraftstoff ein durch versprühten Kraftstoff gebildeter Körper gebildet wird, der eine dritte Mittelachse (F) besitzt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Umfangskantenabschnitt (44) der Wand (16) so beschaffen ist, daß er die Positionierung der ersten Mittelachse (L) im Einlaß (40) ermöglicht und dadurch eine Abnahme der Kraftstoffverwirbelung verhin­ dert, und
der zweite Umfangskantenabschnitt (46) der Wand (16) so geformt ist, daß wenigstens ein Teil des zweiten Umfangskantenabschnitts (46) außerhalb einer zur zweiten Mittelachse (M) im wesentlichen senkrechten Ebene liegt, um dadurch für den durch versprühten Kraftstoff gebilde­ ten Körper eine vorgegebene Konfiguration zu schaffen, in der die dritte Mittelachse (F) zur ersten Mittelachse (L) in einer vorgegebenen Beziehung steht.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Mittelachse (F) in bezug auf die erste Mittelachse (L) geneigt ist.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Mittelachse (F) in bezug auf die zweite Mittelachse (L) geneigt ist.

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umfangskantenabschnitt (46) der Wand (16) in einer Ebene (48) liegt, die in bezug auf die zweite Mittelachse (M) schräg orientiert ist.

5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umfangskantenabschnitt (46) der Wand (16) in einer in bezug auf die zweite Mittelachse (M) gekrümmten Fläche (102; 202; 302; 402) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umfangskantenabschnitt (46) der Wand (16) auf einer gekrümmten Fläche (102; 202; 402) angeord­ net ist, die bezüglich der Wand (16) nach außen gewölbt ist.

7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umfangskantenabschnitt (46) der Wand (16) auf einer konkaven Fläche (302) angeordnet ist, die einwärts zur Bohrung (14) gekrümmt ist.

8. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (16), die die gekrümmte Fläche (402) besitzt, in bezug auf die erste Mittelachse (L) schräg orientiert ist.

9. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Umfangskantenabschnitt (46) der Wand (16) in einer in bezug auf die zweite Mittelachse (M) schrägen Ebene (48, 402; 502) angeordnet ist.

10. Verbrennungsmotor, mit einer Zylinderwand (60), einem Kolbenboden (62) und einer Zylinderkopfwand (76), die in der Weise zusammenwirken, daß sie eine Kammer (66) definieren, ferner mit zwei beabstandeten Einlaßventil­ köpfen (72) in der Kammer (66) und einer Kraftstoffein­ spritzdüse (600, 700), die so beschaffen ist, daß sie in die Kammer (66) verwirbelten Kraftstoff sprüht, wobei die Kraftstoffeinspritzdüse (600, 700) versehen ist mit
einem Düsenkörper (12), der eine Bohrung (14), eine mit der Bohrung (14) in Verbindung stehende Auslaß­ bohrung (18) sowie eine Wand (16) aufweist, die die Bohrung (14) und die Auslaßbohrung (18) definiert, wobei die Bohrung (14) eine erste Mittelachse (L) besitzt und die Auslaßbohrung (18) eine zweite Mittelachse (M), einen zur Bohrung (14) geöffneten Einlaß (40) sowie einen zur äußeren Umgebung der Wand (16) geöffneten Auslaß (42) besitzt und wobei die Wand (16) einen ersten Umfangskan­ tenabschnitt (44), der den Einlaß (40) der Auslaßbohrung (18) definiert, sowie einen zweiten Umfangskantenab­ schnitt (46) aufweist, der den Auslaß (42) der Auslaßboh­ rung (18) definiert, und
einem Ventilkörper (26), der in der Bohrung (14) des Düsenkörpers (12) axial beweglich angeordnet ist, wobei durch den von der Auslaßbohrung (18) ausgelassenen Kraftstoff ein durch versprühten Kraftstoff gebildeter Körper gebildet wird, der eine dritte Mittelachse (F) besitzt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Umfangskantenabschnitt (44) der Wand (16) so beschaffen ist, daß er die Positionierung der ersten Mittelachse (L) im Einlaß (40) ermöglicht und dadurch eine Abnahme der Kraftstoffverwirbelung verhin­ dert, und
der zweite Umfangskantenabschnitt (46) der Wand (16) so geformt ist, daß wenigstens ein Teil des zweiten Umfangskantenabschnitts (46) außerhalb einer zur zweiten Mittelachse (M) im wesentlichen senkrechten Ebene liegt um dadurch für den durch versprühten Kraftstoff gebilde­ ten Körper eine vorgegebene Konfiguration zu schaffen, in der die dritte Mittelachse (F) zu der ersten Mittelachse (L) in einer vorgegebenen Beziehung steht, um eine Kraft­ stoffeinspritzung in die Kammer (66) sicherzustellen und den Verbrennungswirkungsgrad zu verbessern.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Mittelachse (F) in bezug auf die erste Mittelachse (L) geneigt ist.

12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (16) eine schräge Ebene (902) aufweist, die so geformt ist, daß sie mit einer äußeren Oberfläche der Zylinderkopfwand (76) bündig ist.