DE19703400A1 - Ein Zylinderkopf für einen Zylinder-Einspritz-Funkenzündung- Innenverbrennungsmotor - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für einen Zylinder-Einspritz-Funkenzündung-Innenverbrennungsmotor, der an einem Automobil, etc. angebracht ist, und insbesondere einen Zylinderkopf, der die Durchwirbelung des Brennstoffnebels verhindert.

Beschreibung der dazugehörigen Technik

In einem Zylinder-Einspritz-Funkenzündung-Innenverbren­ nungs-Motor, der an einem Automobil etc. angebracht ist, wird ein Gemisch, das dem Innenverbrennungsmotor zugeführt wird, auf das Möglichste mager gemacht, wenn der Betriebszustand des Innenverbrennungsmotor in Bezug auf die Verminderung von schädlichem Auspuffgas und die Verbesserung der Brennstoff- Wirksamkeit oder dergleichen berücksichtigt wird. Jedoch gibt es eine Grenze in der Mager-Machung des Gemischs in einem herkömm­ lichen Verteiler-Einspritz-Innenverbrennungsmotor (hiernach als Verteiler-Einspritz-Benzinmotor bezeichnet). Beispielsweise wird die Stabilität im Motorbetrieb behindert, wenn das Gemisch zu mager ist. Um dies zu beheben, wurden verschiedene Typen von Zylinder-Einspritz-Innenverbrennungsmotoren (hiernach als Zylinder-Einspritz-Benzinmotoren bezeichnet) vorgeschlagen, die ausgebildet sind, Brennstoff direkt in die Brennkammern zu spritzen. Im Zylinder-Einspritz-Benzinmotor, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-102976 offenbart, wird Brennstoff aus einem Brennstoff-Einspritzventil in einen Hohlraum etc. eingespritzt, der an der Oberseite des Kolbens bereitgestellt ist, wodurch bei der Zündpunkttaktung ein Gemisch mit einem Luft-Brennstoff-Verhältnis, das annähernd dem stoichometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis entspricht, um die Zündkerze herum erzeugt wird. Daraufhin kann die Zündung sogar mit einem Magergemisch als ganzes durchgeführt werden, so daß die Ablaßmenge des CO und HC reduziert wird, während der stabile Motorbetrieb erhalten bleibt, wobei die Brennstoff-Wirksamkeit zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs bzw. des Niederlast- Fahrbetriebs des Motors stark verbessert wird. Weiterhin hat der Zylinder-Einspritz-Benzinmotor eine ausgezeichnete Beschleuni­ gungs-/Verlangsamungsreaktion, da die Brennstoff-Einspritzmenge ohne eine Brennstoff-Transportverzögerung im Verteilerrohr angehoben oder gesenkt werden kann.

Der oben beschriebene Zylinder-Einspritz-Benzinmotor bringt jedoch Probleme mit sich, und zwar daß die Brennstoffnebelform durch die Anbringung des Brennstoff-Einspritzventils am Zylinderkopf beschädigt wird, daß ein Druckverlust-Test des Zylinderkopfes erforderlich wird und daß es schwierig ist, bei der Montage des Motors einen Verlust-Test des Brennstoff-Systems durchzuführen. Das Folgende ist eine Beschreibung dieser Probleme.

Im allgemeinen wird in einem herkömmlichen Zylinder- Einspritz-Benzinmotor, wie in Fig. 8 gezeigt, ein Brennstoff- Einspritzventil 4 an einem Zylinderkopf 2′ angebracht, so daß eine Einspritzöffnung 50 davon einer Brennkammer 5 gegenüberliegt. Der Zylinderkopf 2′ wird mit einem Einspritzventil-Anbringungsloch 80′ ausgebildet, in dem das Brennstoff-Einspritzventil 4 angebracht ist. Brennstoffnebel 51, der aus der Einspritzöffnung 50 des Brennstoff-Einspritzventils 4 eingespritzt wird, fließt in die Brennkammer 5 durch einen Abschnitt des Einspritzventil-Anbringungslochs 80′, der in Bezug auf die Einspritzöffnung 50 an der stromabwärts gelegenen Seite befindlich ist. Die Länge des unteren Abschnitts des Einspritzventil-Anbringungslochs 80′ ist kurz (die Länge des Lochs 80′ unmittelbar oberhalb der inneren Außenfläche eines Zylinders 6 ist Null) und seine Querschnittsfläche ist verglichen mit der der Brennkammer 5 ebenfalls sehr klein. Mit anderen Worten wird die Querschnittsfläche des Durchgangs des Brennstoffnebels 51 an einer gerade stromabwärtigen Stelle der Einspritzöffnung 50 plötzlich größer. Als Ergebnis wird die Durchwirbelung des Brennstoffnebels 51 (Beschädigung in der Brennstoffnebelform) durch einen plötzlich divergierenden Fluß (getrennter Fluß) erzeugt, so daß die unvollständige Verbrennung von Brennstoff oder dergleichen wahrscheinlicher auftritt, was einen Anstieg in der Emission von schädlichen Auspuffgas- Bestandteilen, eine Senkung in der Brennstoff-Wirksamkeit usw. bewirkt. Fig. 8 zeigt nicht speziell die Durchwirbelung des Brennstoffnebels 51, die durch den plötzlich divergierenden Fluß verursacht wird.

Auch wird in manchen Zylinder-Einspritz-Benzinmotoren ein Umkehr-Wirbelfluß 52 in der Brennkammer 5 erzeugt, indem Einlaßluft von einer senkrecht stehenden Einlaßöffnung 13, die an einer Stelle, die in radialer Richtung vom Mittelpunkt des Zylinderkopfs 2 versetzt ist, in Bezug auf die Unterseite des Zylinderkopfs offen ist, in die Brennkammer geführt wird, um die Brennwirksamkeit zu verbessern. Wenn jedoch die Brennstoffnebel­ form beschädigt wird, wird der Gasfluß im Zylinder, wie beispielsweise der Umkehr-Wirbelfluß 52, behindert, so daß manchmal Probleme in Bezug auf die Abnahme in der Brennstoff- Wirksamkeit und dergleichen auftreten.

Wenn auf der Innenfläche des Zylinderkopfs 2′ im Zylinder- Einspritz-Benzinmotor ein kleiner Riß bzw. ein Schrumpfungshohl­ raum existiert, und zwar vor allem am Einspritzventil- Anbringungsloch 80′, das im Zylinderkopf 2′ ausgebildet ist, wirkt das Hochdruckgas in der Brennkammer 5 auf den kleinen Riß bzw. den Schrumpfungshohlraum ein, was die Probleme der Beeinträchtigung der Haltbarkeit des Zylinderkopfs 2′ und dergleichen stellt. Um das Vorhandensein des kleinen Risses bzw. des Schrumpfungshohlraums zu untersuchen, ist daher ein Druck­ verlust-Test des Zylinderkopfs 2′ erforderlich. Um den Druckver­ lust-Test durchzuführen, muß die Öffnung des Einspritzventil- Anbringungslochs 80′ auf der Zylinderkopf-Unterseite abgedichtet werden. Es ist jedoch schwierig, die Öffnung des Loches 80′ für den herkömmlichen Zylinderkopf 2′ vollständig abzudichten, so daß die Zuverlässigkeit des Druckverlust-Testes gering ist.

Im Zylinder-Einspritz-Benzinmotor ist es auch wahrschein­ lich, daß Brennstoff aus dem Brennstoff-System entweicht, da der Brennstoffdruck viel höher eingestellt wird als der für den Verteiler-Einspritz-Benzinmotor. Daher ist ein Verlust-Test des Brennstoff-Systems bei der Montage des Motors zusätzlich zur alleinigen Überprüfung für den Brennstoffverlust des Brennstoff- Einspritzventils unerläßlich. Um diesen Brennstoffverlust-Test durchzuführen, muß die Einspritzöffnung 50 des Brennstoff- Einspritzventils 4, das im Zylinderkopf 2′ angebracht ist, abge­ dichtet werden. Es ist jedoch schwierig, die Einspritzöffnung 50 für den herkömmlichen Zylinderkopf vollständig abzudichten, so daß die Zuverlässigkeit des Brennstoffverlust-Tests niedrig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zylinderkopf für einen Zylinder-Einspritz-Funkenzündung- Innenverbrennungsmotor bereit zustellen, der die Durchwirbelung von Brennstoffnebel infolge eines plötzlich divergierenden Flusses verhindert, wodurch es ermöglicht wird, die Auspuffgas- Eigenschaften und die Brennstoff-Wirksamkeit-Eigenschaften des Motors zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zylinderkopf für einen Zylinder-Einspritz-Funkenzündung- Innenverbrennungsmotor bereitzustellen, der den Druckverlust- Test des Zylinderkopfes und den Verlust-Test des Brennstoff- Systems vereinfacht und seine Zuverlässigkeit erhöht.

Es ist wiederum eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zylinderkopf für einen Zylinder-Einspritz- Funkenzündung-Innenverbrennungsmotor bereitzustellen, der sowohl das Verhindern der Durchwirbelung des Brennstoffnebels infolge des plötzlich divergierenden Flusses als auch die Vereinfachung des Druckverlust-Tests des Zylinderkopfs und des Verlust-Tests des Brennstoff-Systems und die Verbesserung in der Zuverlässigkeit erfüllt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zylinderkopf für einen Zylinder-Einspritz-Funkenzündung-Innenverbrennungsmotor bereitgestellt. Der Innenverbrennungsmotor umfaßt eine Brennkam­ mer, die durch die Innenfläche des Zylinders gebildet wird, die obere Fläche eines Kolbens, der verschiebbar im Zylinder angeordnet ist, und die untere Fläche des Zylinderkopfes, und umfaßt ein Brennstoff-Einspritzventil, das im Zylinderkopf angebracht ist, um Brennstoff direkt in die Brennstoffkammer einzuspritzen, und eine Zündvorrichtung zum Zünden des Brennstoffes, der in die Brennkammer eingespritzt wird. Der Zylinderkopf ist mit einem Einspritzventil-Anbringungsloch, an das das Brennstoff-Einspritzventil angebracht ist, und mit einem Einspritzdurchgang ausgebildet, der an seinem ersten Ende, das an der Seite des Brennstoff-Einspritzventils angeordnet ist, mit dem Einspritzventil-Anbringungsloch in Verbindung steht und das sich an seinem zweiten Ende, das an der Seite der Brennkammer angeordnet ist, zur unteren Fläche des Zylinderkopfes öffnet. Die Querschnittsfläche des Einspritzdurchgangs auf der ersten Endseite ist gleich der oder größer als die Querschnittsfläche des Einspritzventil-Anbringungslochs am Abschnitt, der an dem Einspritzdurchgang angrenzt. Die Querschnittsfläche des Einspritzdurchgangs an der zweiten Endseite ist größer als seine Querschnittsfläche auf der ersten Endseite.

Der Vorteil des Zylinderkopfs der vorliegenden Erfindung ist der, daß die Durchwirbelung des Brennstoffnebels infolge des plötzlich divergierenden Flusses verhindert werden kann, da der Einspritzdurchgang, dessen Querschnittsfläche an der Seite des Brennstoff-Einspritzventils gleich oder größer als die Querschnittsfläche des Einspritzventil-Anbringungslochs ist und dessen Querschnittsfläche an der Seite der Brennkammer größer als die Querschnittsfläche an der Seite des Brennstoff- Einspritzventils ist, zwischen der Einspritzöffnung des Brennstoff-Einspritzventils und der Brennkammer bereitgestellt wird, so daß ein Anstieg in der Emission schädlicher Auspuffgas­ bestandteile, eine Senkung in der Brennstoff-Wirksamkeit etc., die durch die Durchwirbelung des Brennstoffnebels bewirkt werden, verhindert werden kann.

Der Einspritzdurchgang ist vorzugsweise ausgebildet, um die Querschnittsfläche aufzuweisen, die von der ersten Endseite in Richtung der zweiten Endseite größer wird. Der Einspritzdurchgang ist alternativ so ausgebildet, daß die Veränderungsrate seiner Querschnittsfläche auf der ersten Endseite kleiner ist als die auf der zweiten Endseite. Der Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist der, daß die Brennstoffnebelform richtig erzeugt werden kann, indem die Querschnittsfläche des Einspritzdurchgangs vom Ende des Einspritzdurchgangs an der Seite des Einspritzventils in Richtung des Endes des Einspritzdurchgangs an der Seite der Brennkammer richtiger angehoben wird, so daß die Auspuffgas- Eigenschaften und Brennstoff-Wirksamkeit-Eigenschaften des Innenverbrennungsmotors verbessert werden können.

Der Einspritzdurchgang hat vorzugsweise seine Innenfläche an der ersten Endseite mit einer Abdichtungs-Sitzfläche ausgebildet. Die Abdichtungs-Sitzfläche ist vorzugsweise verjüngt ausgebildet.

Der Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsformen ist der, daß die Abdichtungs-Sitzfläche, mit der eine Abdichtungs-Lehre beim Druckverlust-Test des Zylinderkopfes und Brennstoffverlust- Test in engem Kontakt steht, bereitgestellt werden kann. Vor allem kann durch das Plazieren einer Abdichtungs-Lehre in einen engen Kontakt mit der Abdichtungs-Sitzfläche der Einspritzdurchgang und folglich die Öffnung des Einspritzventil- Anbringungslochs an der Seite des Einspritzdurchgangs abgedichtet werden, so daß ein richtiger Druckverlust-Test zuverlässig und leicht durchgeführt werden kann. Die Einspritzöffnung kann ebenso abgedichtet werden, indem eine Abdichtungs-Lehre für den Brennstoffverlust-Test in engen Kontakt mit der Einspritzöffnung des Brennstoff-Einspritzventils und der Abdichtungs-Sitzfläche plaziert wird, so daß ein geeigneter Brennstoffverlust-Test zuverlässig und leicht durchgeführt werden kann. Gemäß dem Zylinderkopf einer bevorzugten Ausführungsform der Art, der eine verjüngte Abdichtungs-Sitzfläche aufweist, können der Druckverlust-Test des Zylinderkopfes und der Brennstoffverlust-Test des Brennstoff-Systems auf eine richtige Art und Weise durchgeführt werden.

Der Zylinderkopf wird vorzugsweise mit einer senkrechten Einlaßöffnung bereitgestellt, die auf der Unterseite des Zylinderkopfes eine Einlaßmündung aufweist, und zwar an einer Stelle auf einer Seite hinsichtlich einer imaginären Ebene, in der die Achse des Zylinders enthalten ist. Das zweite Ende des Einspritzdurchgangs ist in Bezug auf die Unterseite des Zylinderkopfs an einer Stelle geöffnet, die am Einlaß- Mündungsende der Einlaßöffnung angrenzt.

Der Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist der, daß ein Umkehr-Wirbelfluß von Einlaßluft (Gemisch) richtig in der Brennkammer erzeugt werden kann, so daß die Brennstoff- Brennwirksamkeit und folglich die Brennstoff-Wirksamkeit verbessert werden können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Längs-Querschnittsansicht eines Zylinder- Einspritz-Benzin-Motors, an dem ein Zylinderkopf gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist;

Fig. 2 ist eine Längs-Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Zylinderkopfes und seiner peripheren Elemente;

Fig. 3 ist eine Unteransicht des Zylinderkopfs, an dem eine Zündkerze und ein Brennstoff-Einspritzventil angebracht sind;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht, die einen Teil des Zylinderkopfes zeigt, an dem das Brennstoff- Einspritzventil befestigt ist;

Fig. 5 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Abdichtungsvorgangs in einem Druckverlust-Test des in Fig. 2 gezeigten Zylinderkopfes;

Fig. 6 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Abdichtungsvorgangs in einem Verlust-Test eines Brennstoff- Systems, das das Brennstoff-Einspritzventil umfaßt, das im in Fig. 2 gezeigten Zylinderkopf angebracht ist;

Fig. 7 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Abdich­ tungsvorgangs in einem Druckverlust-Test eines Zylinderkopfes gemäß einer Abänderung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 ist eine Längs-Querschnittsansicht eines herkömmli­ chen Zylinderkopfes und seiner peripheren Elemente.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Zylinder-Einspritz-Benzinmotor, der einen Zylinderkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Reihen- Vierzylinder-Motorkörper (hiernach bloß als Motor bezeichnet), der mit einer Brennkammer, einer Einlaßvorrichtung, EGR- Vorrichtung etc. ausgestattet ist, die ausschließlich für das Zylinder-Einspritzen aufgebaut sind. Der Motor 1 hat einen Zylinderblock, der vier Zylinder 6, einen Zylinderkopf 2, der mit der oberen Endfläche des Zylinderblocks verbunden ist, und Kolben 7 enthält, die alle verschiebbar in den dazugehörigen Zylinder 6 eingefügt sind. Die Brennkammer 5 hat beispielsweise eine Halbdachform, die durch die Unterseite 2a des Zylinderkopfes 2, die Innen-Randfläche 6a des Zylinders 6 und die obere Fläche 7a des Kolbens 7 bestimmt wird.

Der Zylinderkopf 2 des Motors 1 wird sowohl mit einem elektromagnetischen Brennstoff-Einspritzventil 4 als auch einer Zündkerze 3 für jeden Zylinder bereitgestellt, so daß Brennstoff direkt aus dem Einspritzventil 4 in die Brennkammer 5 gespritzt wird. Auf der oberen Fläche 7a des Kolbens 7 ist ein halbkugelförmiger Hohlraum 8 an einer Stelle ausgebildet, die der Brennstoffnebel 51 aus dem Brennstoff-Einspritzventil 4 erreicht, wenn Brennstoff zu einem späteren Stadium des Kompressionshubs eingespritzt wird. Das theoretische Kompressionsverhältnis dieses Motors 1 wird bei einem höheren Wert (ungefähr 12 in dieser Ausführungsform) gesetzt als das des Verteiler-Einspritz-Benzinmotors. Der Ventil-Betriebsmechanismus ist der eines DOHC-Vier-Ventil-Typs. Am oberen Teil des Zylinderkopfes 2 werden eine Einlaß-Seite-Nockenwelle 11 und eine Auslaß-Seite-Nockenwelle 12 jeweils drehbar an Antriebs- Einlaßventile 9 und -Auslaßventile 10 gestützt.

Der Zylinderkopf 2 ist mit einer senkrechten Einlaßöffnung 13 ausgebildet, die zwischen die Nockenwellen 11 und 12 hindurchgeht. Die Einlaßöffnung 13 hat eine Einlaßmündung 13a (Fig. 3) an der Unterseite 2a des Zylinderkopfes 2, und zwar an einer Stelle auf einer Seite einer imaginären Ebene (Fig. 3), in der die Achse des Zylinders 6 eingeschlossen ist, so daß der Einlaß-Luftstrom, der durch die Einlaßmündung 13a fließt, in der dazugehörigen Brennkammer 5 einen Umkehr-Wirbelfluß 52 erzeugt. Eine Auslaßöffnung 14 ist wie im herkömmlichen Motor im wesentlichen in der horizontalen Richtung ausgebildet, und eine EGR-Öffnung großen Durchmessers (nicht gezeigt) zweigt sich von der Auslaßöffnung 14 ab und erstreckt sich schräg nach unten. In Fig. 1 bezeichnet Bezugsziffer 16 einen Wasser-Temperatur-Sensor zur Erfassung der Kühlwassertemperatur Tw und Bezugsziffer 17 einen flügelartigen Kurbelwinkel-Sensor zur Ausgabe des Kurbelwinkelsignals SGT.

Ein Einlaßrohr (nicht gezeigt), das einen Drosselkörper 23 etc. hat, ist über einen Einlaßverteiler 21 mit der Einlaßöffnung 13 verbunden. Der Drosselkörper 23 hat ein schmetterlingsartiges Drosselklappen-Ventil 28 zum Öffnen/ Schließen des Einlaßluftdurchgangs, einen Drosselklappen-Sensor 29 zur Erfassung des Öffnungsgrades ΘTH des Drosselklappen- Ventils 28 und einen Leerlaufschalter 30 zur Erfassung des Voll- Verschluß-Zustands des Drosselklappen-Ventils 28. Andererseits ist ein Auslaßrohr 43, das einen Drei-Wege-Katalysator 42, einem Auspufftopf (nicht gezeigt) etc. aufweist, über einen Auslaßverteiler 41, die mit einem O₂-Sensor zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas bereitgestellt wird, mit der Auslaßöffnung 14 verbunden. Die EGR-Öffnung ist auch über ein EGR-Rohr 44 großen Durchmessers, das mit einem Schrittmotor- Typ-EGR-Ventil 45 ausgestattet ist, mit dem an der stromaufwärtigen Seite gelegenen Abschnitt des Einlaßverteilers 21 verbunden. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 46 eine Hochdruck-Brennstoffpumpe, die durch die Nockenwelle 12 an der Auslaßseite angetrieben wird und die sogar zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs des Motors 1 einen Ablaßdruck von 50 bis 60 kg/cm² oder größer abgibt.

Als nächstes werden der Zylinderkopf 2 und seine peripheren Elemente unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 weiterhin beschrieben.

Der Zylinderkopf 2 ist mit einem Einspritzventil- Anbringungsloch 80 ausgebildet, in dem das Brennstoff- Einspritzventil 4 angebracht ist, und zwar an einer Stelle, die in radialer Richtung vom Mittelpunkt des Zylinderkopfes versetzt ist. Das Einspritzventil-Anbringungsloch 80 erstreckt sich schräg in Bezug auf die Achse des Zylinders 6. Das Einspritzventil-Anbringungsloch 80 hat einen Abschnitt großen Durchmessers, der einen Hauptkörper 4a des Brennstoff- Einspritzventils 4 aufnimmt, einen Abschnitt mittleren Durchmessers, der einen Hauptteil eines Düsenabschnitts 4b aufnimmt, und einen Abschnitt kleinen Durchmessers, der einen oberen Endabschnitt des Düsenabschnitts 4b aufnimmt. Eine Abdichtungs-Sitzfläche 80a, an der die obere Endfläche des Brennstoff-Einspritzventil-Hauptkörpers 4a anliegt, ist an einem gestuften Abschnitt zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt mittleren Durchmessers des Einspritzventil- Anbringungslochs 80 ausgebildet. Eine Sitzfläche 80b, die der oberen Endfläche des gestuften Zwischenabschnitts der Brennstoff-Einspritzventil-Düse 4b gegenüberliegt, ist an einem gestuften Abschnitt zwischen dem Abschnitt mittleren Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers des Einspritzventil-Anbringungslochs 80 ausgebildet. Ein Dichtring 81 ist zwischen der Abdichtungs-Sitzfläche 80a des Einspritzventil-Anbringungsloches 80 und der oberen Endfläche des Einspritzventil-Hauptkörpers 4a derart angeordnet, um zu verhindern, daß Brennstoff und Hochdruckgas durch den Spalt zwischen dem Brennstoff-Einspritzventil 4 und dem Einspritzventil-Anbringungsloch 80 ausströmt.

Der Zylinderkopf 2 ist mit einem Einspritzdurchgang 60 (Fig. 4) ausgebildet, um die Verbindung zwischen dem Brennstoff- Einspritzventil 4 und der Brennkammer 5 bereitzustellen und um die Durchwirbelung des Brennstoffnebels 51 zu verhindern, der von der Einspritzöffnung 50 des Brennstoff-Einspritzventils 4 eingespritzt wird. Der Einspritzdurchgang 60 erstreckt sich in dieselbe Richtung wie das Einspritzventil-Anbringungsloch 80. Der Einspritzdurchgang 60 steht in Verbindung mit dem Einspritzventil-Anbringungsloch 80, und zwar an seinem Ende 60a (erstes Ende), das sich an der Seite des Einspritzventil- Anbringungsloches befindet, und öffnet sich zur Unterseite 2a des Zylinderkopfes 2, und zwar an seinem Ende 60b (zweites Ende), das sich an der Seite der Brennkammer befindet. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Mündung 60b des Einspritzdurchgangs 60 zwischen den Einlaßmündungen 13a zweier Einlaßöffnungen 13 bereitgestellt, die an die Mündung 60b angrenzen. Die Außenkante der Mündung 60b des Einspritzdurchgangs 60 erstreckt sich entlang der Außenkante der zwei Einlaßmündungen 13a.

Der Einspritzdurchgang 60 dieser Ausführungsform ist ausgebildet, um eine Querschnittsfläche aufzuweisen, die von der Seite der Einspritzöffnung 50 des Brennstoff-Einspritzventils 4 in Richtung der Brennkammerseite 5 graduell größer wird. Der Einspritzdurchgang 60 umfaßt insbesondere einen ersten Durchgangsabschnitt 62 und einen zweiten Durchgangsabschnitt 63 (Fig. 4). Die Querschnittsbereich-Zunahme-Verhältnisse dieser Abschnitte 62, 63 unterscheiden sich voneinander. Die Innenfläche 62a des ersten Durchgangsabschnitts 62, die am Einspritzventil-Anbringungsloch 80 angrenzt, ist durch Schneiden in einer verjüngten Abdichtungs-Sitzfläche 62a ausgebildet, die vorzugsweise eine Form einer abgestumpften Kegelform bildet. Die Innenfläche 63a des zweiten Durchgangsabschnitts 63, der an die Brennkammer 50 angrenzt, ist so in einer verjüngten Form ausgebildet, um beispielsweise eine Form zu bilden, der einem schräg eingeschnittenen abgestumpften Kegel entspricht. Jede Innenfläche 62a und 63a der Durchgangsabschnitte bildet vorzugs­ weise einen Teil der kegeligen Fläche. Das Querschnittsfläche- Zunahme-Verhältnis am ersten Durchgangsabschnitt 62 wird niedriger eingestellt als das am zweiten Durchgangsabschnitt (Querschnittsflächen-Abschnitt, der plötzlich größer wird) 63. Mit anderen Worten ist der Spitzenwinkel des Kegels, der durch eine imaginäre Ausdehnung der Innenfläche 62a des ersten Durch­ gangsabschnitts gebildet wird, kleiner als der Spitzenwinkel des Kegels, der durch eine imaginäre Ausdehnung der Innenfläche 63a des zweiten Durchgangsabschnitts gebildet wird, sobald jede In­ nenfläche 62a und 63a der Durchgangsabschnitte einen Teil der kegeligen Fläche bildet. Die Innenflächen des Einspritzdurch­ gangs 60 werden mit Ausnahme der Abdichtungs-Sitzfläche 62 nicht maschinell bearbeitet und verblieben wie gegossen.

Das Folgende ist eine Beschreibung der Wirkungsweise des Zylinderkopfes 2 dieser Ausführungsform und seines Druckverlust- Testes und des Brennstoffverlust-Testes des Brennstoff-Systems.

Wenn das Brennstoff-Einspritzventil 4 bei einer vorbestimm­ ten Taktung betätigt wird, fließt der Brennstoffnebel 51, der von der Einspritzöffnung 50 des Brennstoff-Einspritzventils eingespritzt wird, als erstes in den ersten Durchgangsabschnitt 62, der ein ziemlich niedriges Querschnittsfläche-Zunahme- Verhältnis aufweist, und daraufhin in die Brennkammer 5, nachdem es durch den Querschnittsflächen-Abschnitt 63, der plötzlich größer wird (zweiter Durchgangsabschnitt) und ein ziemlich hohes Querschnittsfläche-Zunahme-Verhältnis aufweist, hindurchströmt. Deshalb fließt der Brennstoffnebel 51 graduell in einen größeren Raum, so daß die Durchwirbelung, die durch den plötzlich divergierenden Fluß (getrennter Fluß) verursacht wird, beseitigt wird. Als Ergebnis ist es unwahrscheinlicher, daß die unvollständige Verbrennung etc. von Brennstoff auftritt, so daß eine Zunahme in der Emission schädlicher Auspuffgasbestandteile, eine Abnahme in der Brennstoff-Wirksamkeit, usw. - alles Probleme in Zusammenhang mit den herkömmlichen Geräten - verhindert wird. Darüber hinaus wird der Gasstrom im Zylinder, wie beispielsweise der Umkehr-Wirbelfluß 52, nicht behindert, wodurch einer Abnahme in der Brennstoff-Wirksamkeit oder dergleichen vorgebeugt wird.

Der Druckverlust-Test des Zylinderkopfes 2 dieser Ausfüh­ rungsform wird durchgeführt, indem ein Dummy-Einspritzventil 90 und eine Abdichtungs-Lehre 70 verwendet werden.

Das Dummy-Einspritzventil 90, das aus Urethan-Gummi hergestellt wird, umfaßt eine erste Hälfte 90a, die dem Hauptkörper 4a (Fig. 4) des Brennstoff-Einspritzventils 4 entspricht, und eine zweite Hälfte 90b, die einem Hauptteil des Düsenabschnitts 4b des Einspritzventils 4 entspricht (mit Ausnahme des oberen Endabschnitts des Düsenabschnitts). Die erste Hälfte 90a des Dummy-Einspritzventils 90 hat einen Außendurchmesser, der annähernd gleich dem oder etwas kleiner als der Durchmesser des Abschnitts größeren Durchmessers des Einspritzventil-Anbringungsloches 80 ist, und seine zweite Hälfte 90b hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des Abschnitts kleinen Durchmessers des Einspritzventil-Anbringungsloches 80. Das Dummy-Einspritzventil 90 ist mit einem Luft-einführenden Loch 91 an seiner Achse ausgebildet, und hat weiterhin einen Abdichtungsabschnitt 92 an der oberen Endfläche der ersten Hälfte 90a.

Die Abdichtungs-Lehre 70, die ein aus Urethan-Gummi hergestellter Zylinder ist, hat an ihrem oberen Endabschnitt eine verjüngte Abdichtungsfläche 71. Die Abdichtungsfläche 71 ist dazu ausgebildet, um die Abdichtungs-Sitzfläche 62 des Einspritzdurchgangs 60 abzudichten.

Der Druckverlust-Test des Zylinderkopfes 2 wird durch das folgende Verfahren durchgeführt.

Nachdem der Zylinderkopf 2 an eine (nicht gezeigte) Druckverlust-Test-Vorrichtung angeschlossen wird, wird das Dummy-Einspritzventil 90 in das Einspritzventil-Anbringungsloch 80 eingefügt und daran festgemacht, wie in Fig. 5 gezeigt. Als nächstes wird die Abdichtungs-Lehre 70 mit einer Stange 72 eines Stellglieds (beispielsweise ein Luftzylinder) befestigt, und die Abdichtungsfläche 71 der Abdichtungs-Lehre 70 wird gegen die Abdichtungs-Sitzfläche 62a des Einspritzdurchgangs 60 gedrückt, indem die Stange 72 in der Richtung angetrieben wird, die durch den Pfeil in Fig. 5 angezeigt ist. Als Ergebnis wird die Abdichtungs-Lehre 70 um einen Abstand S vom Dummy- Einspritzventil 90 verrückt, wie durch die zweistrichpunktierte Linie in Fig. 5 angezeigt ist.

Druckluft aus einer Luftdruckquelle, nicht gezeigt, wird in einen Raum eingeführt, der durch die obere Endfläche der Abdichtungs-Lehre 70, die obere Endfläche des Dummy- Einspritzventils 90 und die Innenrandfläche des Einspritzventil- Anbringungslochs 80 gebildet wird, und zwar durch das Luft- Einführungsloch 91, das im Dummy-Einspritzventil 90 ausgebildet ist. Die in diesen Raum eingeführte Druckluft fließt zwischen die Innenrandfläche des Einspritzventil-Anbringungsloches 80 und die Außenrandfläche der zweiten Hälfte des Dummy- Einspritzventils 90. Durch den Abdichtungs-Abschnitt 92 des Dummy-Einspritzventils 90 werden Verluste von Druckluft durch den Spalt zwischen der Innenrandfläche des Einspritzventil- Anbringungslochs 80 und der Außenrandfläche der ersten Hälfte des Dummy-Einspritzventils 90 verhindert. Da die Abdichtungsfläche 71 der Abdichtungs-Lehre 70 mit der Abdichtungs-Sitzfläche 62a des Einspritzdurchgangs 60 in luftdichter Berührung steht, strömt die Druckluft zwischen der Innenrandfläche des Einspritzdurchgangs 60 und der Außenrandfläche der Abdichtungs-Lehre 70 nicht aus. Selbst wenn die Achse der Abdichtungs-Lehre 70 leicht von der Achse des Einspritzdurchgangs 60 abweicht, wird die Abdichtungs-Lehre 70 elastisch verformt, um diese Abweichung auszugleichen, wodurch die Luftdichte, die im Druckverlust-Test erforderlich ist, ausreichend erhalten bleibt. Als Ergebnis wird der Raum, der durch die obere Endfläche der Abdichtungs-Lehre 70, die Außen­ fläche des Dummy-Einspritzventils 90 und die Innenrandfläche des Einspritzventil-Anbringungsloches 80 zwischen der Abdichtungs- Sitzfläche 62 des Einspritzdurchgangs 60 und der Abdichtungs- Sitzfläche 80a des Einspritzventil-Anbringungsloches 80 gebildet wir, mit Druckluft gefüllt. Wenn ein kleiner Riß oder Schrumpfungs-Hohlraum am Zylinderkopf 2 um das Einspritzventil- Anbringungsloch herum vorliegt, strömt die Druckluft aus dem zuvor erwähnten Raum, so daß der Luftdruck abnimmt.

Daher wird der Luftdruck gemessen, nachdem eine vorbestimmte Zeit von der Beendigungszeit der Luftdruck- Einführung verstrichen ist. Wenn das Meßergebnis niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, wird beurteilt, daß "ein Verlust vorliegt"; wenn nicht, wird beurteilt, daß "kein Verlust vorliegt".

In dieser Ausführungsform wird der Verlust-Test durch das folgende Verfahren durchgeführt. Nachdem der Zylinderkopf 2, an dem das Brennstoff-Einspritzventil 4, die Hochdruck-Brennstoff- Pumpe 46, die Brennstoff-Rohrleitung etc. angebracht sind, an eine Verlust-Testmaschine angeschlossen wird (nicht gezeigt), wird eine Abdichtungs-Lehre 100 gegen das obere Ende des Brennstoff-Einspritzventils 4 gedrückt, wie in Fig. 6 gezeigt, und die Menge des Brennstoffverlustes von Teilen des Brennstoff- Systems wird erfaßt, während an das Brennstoff-System ein vorbestimmter Brennstoffdruck angelegt wird.

Die Abdichtungs-Lehre 100 ist ein Urethan-Gummi-Zylinder, der an seinem oberen Ende mit einer Abdichtungsfläche 101 ausgebildet ist. Die Abdichtungsfläche 101 hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der oberen Endfläche des Düsenabschnitts 4b des Brennstoff-Einspritzventils 4 und annähernd gleich dem oder etwas kleiner als der durch­ schnittliche Innendurchmesser des ersten Durchgangsabschnitts 62 des Einspritzdurchgangs 60 ist. Die Abdichtungs-Lehre 100 bewegt sich in die durch den Pfeil angezeigte Richtung, während sie durch eine Stange 72 des Stellglieds gehalten wird. Wenn die Abdichtungs-Lehre 100 gegen das Brennstoff-Einspritzventil 4 gedrückt wird, stößt die Abdichtungsfläche 101 an die obere Endfläche des Brennstoff-Einspritzventils 4, so daß die Brennstoffverluste von der Einspritzöffnung 50 verhindert werden. Zu diesem Zeitpunkt wird, selbst wenn die Achse der Abdichtungs-Lehre 100 leicht von der Achse des Einspritzdurchgangs abweicht, die Abdichtungs-Lehre 100 elastisch verformt, so daß die Abdichtungsfläche 101 mit der oberen Endfläche des Brennstoff-Einspritzventils 4 in Berührung kommt, wodurch die Flüssigkeitsdichte, die im Brennstoffverlust- Test erforderlich ist, ausreichend erhalten bleibt.

Wie oben beschrieben, hat der Zylinderkopf 2 dieser Ausführungsform den Einspritzdurchgang 60, der die Verbindung zwischen der Einspritzöffnung 50 des Brennstoff-Einspritzventils 4 und der Brennkammer 5 bereitstellt und dessen Querschnittsfläche von der Seite der Einspritzöffnung 50 in Richtung der Seite der Brennkammer 5 größer wird, wobei er ausgebildet ist, um die Abdichtungs-Sitzfläche 62a an der Innenfläche des Einspritzdurchgangs 60 an der Seite der Einspritzöffnung 50 zu bilden. Daher kann eine Zunahme der Emission schädlicher Auspuffgasbestandteile, eine Abnahme in der Brennstoff-Wirksamkeit usw., die durch die Durchwirbelung des Brennstoffnebels 51 bewirkt wird, verhindert werden, und die negative Auswirkung der Druckluftverluste vom Einspritzventil- Anbringungsloch 80 und vom Einspritzdurchgang 60 im Druckver­ lust-Test des Zylinderkopfes 2 und die negative Auswirkung der Brennstoffverluste aus dem Brennstoff-Einspritzventil 4 im Verlust-Test des Brennstoff-Systems können verhindert werden.

Oben wurde nur die Erklärung für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geliefert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise wird in der Ausführungsform die vorliegende Erfindung in Verbindung mit Reihen-Vier-Zylinder-Zylinder-Einspritz-Benzinmotoren verwendet, kann aber auch in Verbindung mit Motoren verwendet werden, die eine verschiedene Anzahl von Zylindern oder eine unterschiedli­ che Zylinderanordnung aufweisen, wie beispielsweise Ein- Zylinder-Motoren und V-Sechs-Zylinder-Motoren, oder kann an Motoren verwendet werden, die einen anderen Brennstoff als Benzin wie beispielsweise Methanol verwenden. Auch ist in der Ausführungsform die verjüngte Abdichtungs-Sitzfläche an der Innenfläche des Einspritzdurchgangs an der Seite des Brennstoff- Einspritzventils ausgebildet, aber wie in Fig. 7 gezeigt, kann eine Abdichtungs-Sitzfläche 62′a, die aus beispielsweise einer rechten kreisförmigen, zylindrischen Fläche besteht, an der Endfläche eines Einspritzdurchgangs 60′ an der Seite des Brenn­ stoff-Einspritzventils 4 ausgebildet sein. In diesem Fall wird eine Abdichtungs-Lehre 70′, die ein oberes Ende komplementär zur Abdichtungs-Sitzfläche 62′a ausgebildet hat (beispielsweise eine rechte kreisförmige, zylindrische Form), im Druckverlust-Test verwendet. In Fig. 7 bezeichnen die Bezugsziffern 62′, 63′ und 71′ die Elemente, die jeweils den zuvor erwähnten Elementen 62, 63 und 71 entsprechen.

Der Einspritzdurchgang 60 der vorliegenden Erfindung kann jeder Art sein, vorausgesetzt, daß die Querschnittsfläche des Einspritzdurchgangs 60 der vorliegenden Erfindung am Ende (erstes Ende) an der Seite des Brennstoff-Einspritzventils gleich oder größer als diejenige des Einspritzventil- Anbringungslochs am dem ersten Ende angrenzenden Abschnitt ist und seine Querschnittsfläche am Ende (zweites Ende) an der Seite der Brennkammer größer ist als am ersten Ende. Der Einspritzdurchgang kann einen Durchgangsbereich aufweisen, in dem die Querschnittsfläche in Richtung der stromabwärtigen Seite konstant gehalten wird, wie in der in Fig. 7 gezeigten Abänderung gezeigt, aber für die Querschnittsfläche ist es nicht wünschenswert, kleiner zu werden. Obwohl die Einspritzdurchgänge 60, 60′ der oben beschriebenen Ausführungsform und der Abänderung beide aus zwei Durchgangsabschnitten bestehen, kann sich der Einspritzdurchgang aus drei oder mehr Durchgangsab­ schnitten zusammensetzen, die eine unterschiedliche Verände­ rungs-Zunahmerate in der Querschnittsfläche aufweisen. Alterna­ tiv kann der Einspritzdurchgang aus einem Einspritzabschnitt ausgebildet sein, der seine Querschnittsfläche aufweist, die sich fortwährend größer werdend verändert.

Des weiteren kann der spezifische Aufbau des Geräts, die Form des Einspritzdurchgangs etc. abgeändert werden, ohne vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (8)

1. Zylinderkopf für einen Zylinder-Einspritz-Funkenzündung- Innenverbrennungsmotor, wobei der Motor eine Brennkammer (5), die durch eine Innenfläche eines Zylinders (6) gebildet wird, eine obere Fläche eines Kolbens (7), der verschiebbar im Zylinder angeordnet ist, und eine untere Fläche des Zylinderkopfes (2) einschließt, gekennzeichnet durch:
ein Brennstoff-Einspritzventil (4), das im Zylinderkopf angeordnet ist, um Brennstoff direkt in die Brennkammer (5) einzuspritzen; und
eine Zündvorrichtung (3) zum Zünden des in die Brennkammer (5) eingespritzten Brennstoffes,
worin der Zylinderkopf (2) ein Einspritzventil- Anbringungsloch (80), an das das Brennstoff-Einspritzventil (4) angebracht ist, und einen Einspritzdurchgang (60) einschließt, der an seinem ersten Ende, das an einer Seite des Brennstoff- Einspritzventils angeordnet ist, mit dem Einspritzventil- Anbringungsloch in Verbindung steht und sich an seinem zweiten Ende, das an einer Seite der Brennkammer angeordnet ist, zur unteren Fläche des Zylinderkopfes (2) hin öffnet,
worin eine Querschnittsfläche des Einspritzdurchgangs (60) an einer Seite des ersten Endes gleich oder größer als eine Querschnittsfläche des Einspritzventil-Anbringungslochs (80) an einem Abschnitt, der an den Einspritzdurchgang (60) angrenzt, ist,
und worin eine Querschnittsfläche des Einspritzdurchgangs (60) an einer Seite seines zweiten Endes größer ist als seine Querschnittsfläche an der Seite des Endes.

2. Der Zylinderkopf nach Anspruch 1, worin der Einspritz­ durchgang (60) so ausgebildet ist, daß die Querschnittsfläche von der Seite seines ersten Endes in Richtung der Seite des zweiten Endes größer wird.

3. Der Zylinderkopf nach Anspruch 1, worin der Einspritz­ durchgang (60) so ausgebildet ist, daß eine Veränderungsrate der Querschnittsfläche an der Seite des ersten Endes kleiner ist als die Veränderungsrate der Querschnittsfläche an der Seite des zweiten Endes.

4. Der Zylinderkopf nach Anspruch 1, worin der Einspritz­ durchgang (60) eine Innenfläche davon aufweist, die an der Seite des ersten Endes mit einer Abdichtungs-Sitzfläche (62a) ausgebildet ist.

5. Der Zylinderkopf nach Anspruch 4, worin die Abdichtungs- Sitzfläche (62a) verjüngt ausgebildet ist.

6. Der Zylinderkopf nach Anspruch 1, worin der Zylinderkopf des weiteren eine Einlaßmündung (13a) an seiner unteren Fläche und eine gerade Einlaßöffnung (13) einschließt, die sich aus der Einlaßmündung (13a) erstreckt, wobei sich die Einlaßmündung (13a) in Bezug auf eine imaginäre Ebene, die die Achse des Zylinders einschließt, auf einer Seite befindet, und wobei sich das zweite Ende des Einspritzdurchgangs (60) an einer Stelle befindet, die an die Einlaßmündung (13a) angrenzt.

7. Der Zylinderkopf nach Anspruch 3, worin der Einspritzdurchgang (60) einen ersten Durchgangsabschnitt (62), der an der Seite des ersten Endes angeordnet ist, und einen zweiten Durchgangsabschnitt (63) einschließt, der an der Seite des zweiten Endes angeordnet ist, wobei der erste Durchgangsabschnitt (62) eine Querschnittsfläche aufweist, die in Richtung des ersten Endes kleiner wird, wobei der zweite Durchgangsabschnitt (63) eine Querschnittsfläche aufweist, die in Richtung des zweiten Endes größer wird, und worin eine verjüngte Abdichtungs-Sitzfläche (62a) an einer Innenfläche des ersten Durchgangsabschnitts (62) ausgebildet ist.

8. Der Zylinderkopf nach Anspruch 1, worin der Einspritzdurchgang (60′) einen ersten Durchgangsabschnitt (62′), der an der Seite des ersten Endes angeordnet ist, und einen zweiten Durchgangsabschnitt (63′) einschließt, der an der Seite des zweiten Endes angeordnet ist, wobei der erste Durchgangsabschnitt (62′) über eine Gesamtlänge davon eine konstante Querschnittsfläche aufweist, wobei der zweite Durchgangsabschnitt (63′) in Richtung des zweiten Endes größer wird, und worin eine Abdichtungs-Sitzfläche (62′a) an einer Innenfläche des ersten Durchgangsabschnitts (62′) ausgebildet ist.