DE3033072A1 - Direct injection IC engine - has ratio of combined areas of two intake ports 1.1 to 1.7 times area of exhaust port - Google Patents
Direct injection IC engine - has ratio of combined areas of two intake ports 1.1 to 1.7 times area of exhaust portInfo
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Abstract
Description
Verbrennungsmotor mit direkterInternal combustion engine with direct
Kraftstoffeinspritzung Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit direkter Kraftstoffeinspritzung, und zwar sowohl einen Benzinmotor als auch einen Dieselmotor. Fuel injection The invention relates to an internal combustion engine with direct fuel injection, both a gasoline engine and a diesel engine.
Ein typischer herkömmlicher Motor mit zwei Ventilen mit einem direkten Kraftstoffeinspritzsystem, d.h. ein Motor mit einer Einlaßöffnung und einer Auspuff- bzw. Abgasöffnung, die innerhalb des Zylinderprojektions- bzw. Vorsprungbereiches oder innerhalb der Vorsprungfläche des Zylinderkopfes angeordnet sind, ist mit einem Verwirbelungseinlaßdurchgang versehen, der eine Rotationsströmung der Luft um die Achse des Zylinders erzeugen soll, um eine wirksamere Ausnutzung der Einführluft bzw. Frischluft zu erstellen. Bei dieser Art Motor findet die Frischluft oder Einführluft einen größeren Fließwiderstand für die Erzeugung der Verwirbelung vor als sie bei einem gewöhnlichen Verbrennungsmotor mit Vorverbrennungskammer antrifft, so daß die Fließgeschwindigkeit der Frischluft entsprechend verringert wird und die hohe Motorleistung kaum erhalten werden kann, und zwar trotz der Eigenschaft des kleinen Kraftstoffverbrauches.A typical conventional two valve engine with a direct one Fuel injection system, i.e. an engine with an intake port and an exhaust or exhaust opening within the cylinder projection or projection area or are arranged within the protruding surface of the cylinder head, is with a Swirl inlet passage is provided which allows a rotational flow of air around the The aim of the cylinder axis is to produce a more effective use of the introduction air or to create fresh air. In this type of engine, the fresh air or introducing air takes place a greater flow resistance for the generation of the turbulence than it is for encounters an ordinary internal combustion engine with a pre-combustion chamber, so that the flow rate of the fresh air is reduced accordingly and the high Engine power can hardly be obtained, despite the property of small size Fuel consumption.
Der Motor mit zwei Ventilen bzw. Zweiventilmotor mit dem direkten Kraftstoffeinspritzsystem, wie er bislang benutzt wurde, litt unter dem Problem, daß das Kraftstoffeinspritzventil verstopft, da es während des Motorbetriebes erwärmt wird.The engine with two valves or two-valve engine with the direct one Fuel injection systems as used previously suffered from the problem that the fuel injector clogged as it was during the Engine operation is heated.
Außerdem besteht die Neigung zur Rißbildung in dem Teil des Zylinderkopfes zwischen der Einlaß- und Abgasöffnung oder zwischen diesen Öffnungen und der Bohrung zur Aufnahme eines Kraftstoffventils, und zwar infolge einer thermischen Formveränderung der Oberfläche des Zylinderkopfes, die der Verbrennungskammer gegenüberliegt.In addition, there is a tendency for cracking in the part of the cylinder head between the inlet and exhaust port or between these ports and the bore to accommodate a fuel valve as a result of a thermal change in shape the surface of the cylinder head facing the combustion chamber.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Erhöhung der Fließgeschwindigkeit der Frischluft, um einehöhereMotorleistung zu erhalten, während die geringe Kraftstoffverbrauchsrate und die Wirbel stärke im Saughub des Betriebes des Motors der beschriebenen Art beibehalten werden.The object of the invention is therefore to increase the flow rate the fresh air to get a higher engine power while the low fuel consumption rate and the vortex strength in the suction stroke of the operation of the engine of the type described to be kept.
Mit Vorteil wird gemäß der Erfindung verhindert, daß das Kraftstoffeinspritzventil in dem Motor der beschriebenen Art verstopft.According to the invention, it is advantageously prevented that the fuel injection valve clogged in the engine of the type described.
Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung wird gemäß einem weiteren Vorteil verhindert, daß eine Rißbildung der Zylinderkopfoberfläche auftritt, welche der Verbrennungskammer in dem Motor der beschriebenen Art gegenüberliegt.By means of the measures according to the invention, according to a further Advantage prevents cracking of the cylinder head surface from occurring, which facing the combustion chamber in the engine of the type described.
Zur Erreichung der vorstehenden Vorteile und zweckmäßigen Wirkungen wird zur Lösung der oben genannten Aufgabe erfindungsgemäß ein Verbrennungsmotor mit direkter Kraftstoffeinspritzung vorgesehen, bei welchem eine Abgasöffnung oder Auspufföffnung, zwei Einlaßöffnungen und ein geneigtes oder schräges Kraftstoffeinspritzventil in dem Teil des Zylinderkopfes innerhalb des Projektions- oder Vorsprungsbereiches des Zylinders angeordnet sind, und zwar versetzt aus der Mitte des Zylindervorsprungsbereiches.To achieve the above advantages and useful effects an internal combustion engine according to the invention is used to achieve the above-mentioned object with direct Fuel injection provided in which a Exhaust port or exhaust port, two inlet ports and one inclined or sloping Fuel injector in the part of the cylinder head within the projection or projection area of the cylinder are arranged, namely offset from the Center of the cylinder projection area.
Am Mittenteil des Zylinderkopfes, der von der Abgasöffnung, den Einlaßöffnungen und dem Kraftstoffeinspritzventil umgeben ist, ist eine Kühlverkleidung bzw. ein Kühlmantel vorgesehen. Das Verhältnis des Gesamtbereiches zweier Einlaßöffnungen zu dem Bereich der Abgasöffnung wird auf einem zweckmäßigen Wert gehalten, während man den Bereich für diese Öffnungen so groß wie möglich hält. Die Bohrung zur Aufnahme des Kraftstoffeinspritzventils und die Einlaß öffnungen sind durch eine gemeinsame Wand verbunden, während das Mittenkühlmantelteil zwischen der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung und den Abgas- und Einlaßöffnungen mit einer gebohrten Wasserrohrleitung für eine kräftige Wasserkühlung des Zylinderkopfes versehen ist.At the center part of the cylinder head, that of the exhaust port, the intake ports and the fuel injection valve is surrounded by a cooling shroud Cooling jacket provided. The ratio of the total area of two inlet ports to the area of the exhaust port is maintained at an appropriate value while keep the area for these openings as large as possible. The hole for receiving the fuel injection valve and the inlet openings are through a common Wall connected, while the middle cooling jacket part between the the fuel valve receiving bore and the exhaust and inlet openings with a drilled water pipe is provided for powerful water cooling of the cylinder head.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen Fig. 1 teilweise im Schnitt die Draufsicht auf einen Verbrennungsmotor mit direkter Kraftstoff einspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Draufsicht unter Darstellung der Lagen der Öffnungen, wie z.B. Einlaßöffnungen.Other advantages, features and uses of the present Invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments in connection with the drawings. 1 shows a top view, partly in section to an internal combustion engine with direct fuel injection according to the present invention Invention, FIG. 2 is a sectional view along the line II-II of FIG 1 and 3 show a sectional view along the line III-III in FIGS. 1 and 4 a schematic plan view showing the locations of the openings, e.g. Inlet openings.
in Bezug auf den Zylinder, Fig. 5 einen schematischen Schnitt des Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung, Fig. 6 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform entlang der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Vertikalschnitt einer weiteren anderen Ausführungsform der Erfindung und Fig. 8 eine schematische Schnittansicht des Zylinderkopfes einer anderen Ausführungsform der Erfindung. With respect to the cylinder, Fig. 5 is a schematic section of the Cylinder head of an internal combustion engine according to the invention, Fig. 6 is a sectional view Another embodiment along the line VI-VI of FIG. 5, FIG. 7 shows a vertical section yet another embodiment of the invention, and FIG. 8 is a schematic Sectional view of the cylinder head of another embodiment of the invention.
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen näher beschrieben. Wie in den Fig. 1 bis 5 gezeigt ist, sind eine erste Einlaßöffnung 2, eine zweite Einlaßöffnung 3, eine Abgas- bzw. Auspufföffnung 4 und eine geneigte oder schräge, das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 in dem Teil eines Zylinderkopfes 1 innerhalb des Vorsprungteiles A eines Zylinders 5 gebildet. Die Achsen 02, °3' 04 und 011 der ersten Einlaßöffnung 2, zweiten Einlaßöffnung 3, Abgasöffnung 4 und der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung 11 sind versetzt zur Mitte 0 des Zylinders 5 so angeordnet, daß sie letzteren nicht überlappen, derart, daß die diese Achsen 021 °3 °4 und 11 verbindenden Linien einen Rhombus bildet. Aus Zweckmäßigkeitsgründen ist die das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 als Mitte der öffnung dieser Bohrung in der unteren Fläche des Zylinderkopfes 1 gezeigt.Preferred embodiments will now be described in more detail. As As shown in Figs. 1 to 5, a first inlet port 2 is a second inlet port 3, an exhaust port 4 and an inclined or inclined, the fuel valve receiving bore 11 in the part of a cylinder head 1 within the projection part A of a cylinder 5 is formed. The axes 02, ° 3 '04 and 011 of the first inlet opening 2, second inlet port 3, exhaust port 4 and the one receiving the fuel valve Bore 11 are offset from the center 0 of the cylinder 5 so that they are the latter do not overlap, such that these axes are 021 ° 3 ° 4 and 11 connecting lines forms a rhombus. For convenience, that's that Fuel valve receiving bore 11 as the center of the opening of this bore in the lower surface of the cylinder head 1 is shown.
Die das Kraftstoffventil aufnehmende öffnung 11 ist gegen die Achse 0 des Zylinders 5 derart geneigt bzw.The opening 11 receiving the fuel valve is against the axis 0 of the cylinder 5 so inclined or
schräggestellt, daß dann, wenn ein Kraftstoffeinspritzventil 9 in diese Bohrung eingepaßt ist, das rückwärtige Ende des Kraftstoffeinspritzventils 9 nach außen aus der Kopfabdeckung 40 herausragt. Der Neigungswinkel liegt vorzugsweise zwischen 150 und 300.inclined that when a fuel injector 9 in this bore is fitted to the rear end of the fuel injector 9 protrudes outward from the head cover 40. The angle of inclination is preferably between 150 and 300.
Ein Kolben 7 hat eine mit einer Ausnehmung versehene Krone, welche eine Hauptverbrennungskammer 8 darstellt, und zwar versetzt zur Achse des Kolbens 7, d.h. zur Achse 0 des Zylinders 5. Die das Rraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 ist so festgelegt, daß die Spitze 10 des Kraftstoffeinspritzventils 9 im wesentlichen in der Mitte der Hauptverbrennungskammer 8 angeordnet ist. Die zweite Einlaßöffnung 3 ist vorzugsweise auf der gegenüberliegenden Seite der Hauptverbrennungskammer 8 zu der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung 11 angeordnet.A piston 7 has a crown provided with a recess, which represents a main combustion chamber 8, offset from the axis of the piston 7, i.e. to axis 0 of cylinder 5. The bore that receives the fuel valve 11 is set so that the tip 10 of the fuel injection valve 9 is substantially is arranged in the middle of the main combustion chamber 8. The second inlet port 3 is preferably on the opposite side of the main combustion chamber 8 arranged to the bore 11 receiving the fuel valve.
q Da das Kraftstoffeinspritzventil 9 an seinem rückwärtigen Ende aus der Kopfabdeckung 40 herausragt, kann das Kraftstoffeinspritzventil 9 leicht entfernt werden, ohne daß man die Kopfabdeckung 40 abnehmen muß. Aus demselben Grund ist die Verbindung des Hochdruckkraftstoffrohres und Leckagekraftstoffrohres mit dem Kraftstoffeinspritzventil 9 erheblich erleichtert. Somit ist auch die Schutzwartung oder Inspektionsmöglichkeit des Kraftstoffeinspritzventils sehr erleichtert. q Because the fuel injection valve 9 at its rear end protrudes from the head cover 40, the fuel injection valve 9 can easily can be removed without having to remove the head cover 40. From the same reason is the connection of the high pressure fuel pipe and leakage fuel pipe with the fuel injection valve 9 is made much easier. Thus, the protective maintenance is also or inspection of the fuel injector is much easier.
Durch die Anordnung der ersten Einlaßöffnung, der zweiten Einlaßöffnung, der Abgasöffnung und der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung in Form eines Rhombus in der vorstehend erwähnten Weise wird es möglich, eine Kühlverkleidung in dem Mittelteil des Zylinderkopfes zu bilden, welcher durch die diese Öffnungen trennenden Wände umgeben wird, wie in den Fig. 2 und 5 gezeigt ist.The arrangement of the first inlet opening, the second inlet opening, the exhaust port and the fuel valve receiving bore in the form of a Rhombus in the manner mentioned above makes it possible to create a cooling jacket in the central part of the cylinder head through which these openings separating walls, as shown in Figs.
Ein erstes Einlaßventil 12 und ein zweites Einlaßventil 13 sind an die erste Einlaßöffnung 2 und die zweite Einlaßöffnung 3 in einer solchen Weise angepaßt, daß ein überlappen zu einer Verkleidung 17 vermieden wird.A first inlet valve 12 and a second inlet valve 13 are on the first inlet port 2 and the second inlet port 3 in such a manner adapted so that an overlap to a cladding 17 is avoided.
Auch ein Abgasventil 14 ist an der Abgasöffnung 4 angebracht.An exhaust valve 14 is also attached to the exhaust port 4.
Wie man aus den Fig. 1 und 5 sieht, ist der Zylinderkopf 1 mit Einlaßzweigdurchgängenl9, 19a versehen. Der Einlaßdurchgang 19 schafft die Verbindung mit der ersten Einlaßöffnung 2. Um eine Wirbelung oder einen Wirbel zu erzeugen, ist der Winkel 41, der zwischen der Achse X des Einlaßdurchganges 19 und der Linie X1 gebildet ist, welche die Achse 02 und die Mitte 0 des Zylinders verbindet, so ausgewählt, daß er in den Bereich zwischen 900 und 1400 fällt.As can be seen from Figs. 1 and 5, the cylinder head 1 is provided with intake branch passagesl9, 19a provided. The inlet passage 19 communicates with the first inlet port 2. To create a vortex or a vortex is the angle 41 that is between the axis X of the inlet passage 19 and the line X1 which is the axis 02 and the center 0 of the cylinder connects, selected so that it is in the area falls between 900 and 1400.
Der Einlaßdurchgang 19a steht in Verbindung mit der zweiten Einlaßöffnung 3. Um eine Wirbelung zu erzeugen, ist der Winkel «2 r der zwischen der Achse Y und der Linie Y1 gebildet ist, welche die Achse 0 3 der zweiten Einlaßöffnung und die Mitte 0 des Zylinders verbindet, so ausgewählt, daß er in den Bereich zwischen 700 und 1000 fällt.The inlet passage 19a is in communication with the second inlet port 3. To create a vortex, the angle 2 r is that between the axis Y and the line Y1 is formed, which the axis 0 3 of the second inlet port and the Center 0 of the cylinder connects, selected so that it falls in the range between 700 and 1000 falls.
Folglich wird die sogenannte Wirbelung in der Luftströmung erzeugt, welche durch diese Einlaßdurchgänge 19, 19a in den Zylinder 5 hineinkommt.As a result, the so-called vortex is generated in the air flow, which enters the cylinder 5 through these intake passages 19, 19a.
Andererseits ist es erfindungsgemäß wesentlich, daß ein Ausgleich oder eine Balance zwischen dem Gesamtbereich As (mm2) der Einlaßöffnungen, welcher zur Erhöhung der Zuführluft oder Frischluft beiträgt, und dem Bereich AE (mm2) der Abgasöffnung bei Berücksichtigung des Auspuff-bzw. Abgaswiderstandsverlustes erhalten wird. Insbesondere liegt das Verhältnis des Gesamtbereiches As zu dem Bereich AE (As/AE) vorzugsweise zwischen 1,3 und 1,7. Der Gesamtbereich As (oder die Gesamtfläche As) der Einlaßöffnungen und der Bereich AE (die Fläche AE) der Abgas-bzw. Auspufföffnung werden jeweils durch die folgenden Gleichungen bestimmt.On the other hand, it is essential according to the invention that a compensation or a balance between the total area As (mm2) of the inlet ports, which contributes to increasing the supply air or fresh air, and the area AE (mm2) of Exhaust opening taking into account the exhaust or Obtain exhaust resistance loss will. In particular, there is the ratio of the total area As to the area AE (As / AE) preferably between 1.3 and 1.7. The total area As (or the total area As) of the inlet openings and the area AE (the area AE) of the exhaust gas or. Exhaust port are determined by the following equations, respectively.
# AE = 4 (D42 - do2) + (0,08 C 0,12) Ap (1) As = 4 /(D22 - d 2) + (D 2 - d 2)7 = = (0,13 # 0,18) Ap (2) 4- 2 o 3 0-wobei Ap den Bereich bzw. die Fläche des Zylinders darstellt, welcher durch die folgende Gleichung gegeben ist.# AE = 4 (D42 - do2) + (0.08 C 0.12) Ap (1) As = 4 / (D22 - d 2) + (D 2 - d 2) 7 = = (0.13 # 0.18) Ap (2) 4- 2 o 3 0-where Ap is the area or the area of the cylinder which is given by the following equation.
Ap = #/4 D02 (3) Die Symbole Do, D2, D3 und D4 stellen die Durchmesser des Zylinders, der ersten Einlaßöffnung, der zweiten Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung dar. Der Durchmesser der Ventilstange wird durch d dargestellt.Ap = # / 4 D02 (3) The symbols Do, D2, D3 and D4 represent the diameter of the cylinder, the first intake port, the second intake port and the exhaust port The diameter of the valve rod is represented by d.
Der Betrag der Versetzung oder die Exzentrizität 12 der Hauptverbrennungskammer 8 wird nach der folgenden Gleichung (4) bestimmt.The amount of displacement or eccentricity 12 of the main combustion chamber 8 is determined according to the following equation (4).
Auch der Betrag der Exzentrizität 11 (mm) des Endes 10 des Kraftstoffeinspritzventiles aus der Zylindermitte 0 ist durch die folgende Gleichung (5) gegeben.Also the amount of eccentricity 11 (mm) of the end 10 of the fuel injector from the cylinder center 0 is given by the following equation (5).
12 = (0,04 - 0,10) Do (4) 11 = (0,05 0,15) Do (5) Die Winkel 611, 82, 63 und 94, welche durch die Rhombusgestalt eingeschlossen und durch die Linien gebildet sind, welche die Achsen 02, 03, 04 und 011 der ersten Einlaßöffnung, der zweiten Einlaßöffnung, der Abgasöffnung und der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung verbinden, werden vorzugsweise wie folgt bestimmt.12 = (0.04 - 0.10) Do (4) 11 = (0.05 0.15) Do (5) The angle 611, 82, 63 and 94 which are enclosed by the rhombus shape and by the lines are formed, which the axes 02, 03, 04 and 011 of the first inlet port, the second inlet port, the exhaust port and the fuel valve receiving Connect hole are preferably determined as follows.
e11 = 1600 + 100 (6) 62 = 600 + 50 (7) 63 = 800 + 50 (8) 64 = 600 + 50 (9) Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist auch ein Auspuffdurchgang 18 in Verbindung mit der Auspufföffnung 4 gebildet. Die Bezugszahlen 6, 15 bzw. 35 bezeichnen einen Zylinderblock, einen Ventilsitz bzw. ein Schraubenloch.e11 = 1600 + 100 (6) 62 = 600 + 50 (7) 63 = 800 + 50 (8) 64 = 600 + 50 (9) As shown in Fig. 5, there is also an exhaust passage 18 formed in connection with the exhaust port 4. The reference numbers 6, 15 and 35 denotes a cylinder block, a valve seat and a screw hole, respectively.
Fig. 7 zeigt einen überkomprimierten Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung, bei dem eine große überlappung zwischen dem Abgasventil 14 und der Auskleidung 7 erhalten wird, und die Fläche AE des Auspuffventils wird entsprechend der folgenden Gleichung (10) erhöht, um das Verhältnis As/AE zwischen 1,1 und 1,6 fallen zu lassen, wodurch es möglich wird, die Motorleistung zu verbessern und den Kraftstoffverbrauch zu verringern.Fig. 7 shows a supercompressed internal combustion engine according to the invention, in which there is a large overlap between the exhaust valve 14 and the liner 7 is obtained, and the area AE of the exhaust valve becomes corresponding to the following Equation (10) increased to drop the As / AE ratio between 1.1 and 1.6, thereby making it possible to improve engine performance and fuel economy to reduce.
AE = 4 (D42 - d 2) = (0,10 ~ 0,16) Ap (10) 0 Die Auskleidung bzw. das Abstandsstück 17 (welches man auch Büchse nennen könnte) ist an seiner Oberseite mit einer Freiraumausnehmung 16 versehen, damit nicht der Betrieb des Abgasventils bzw. Auspuffventils 14 behindert wird. Diese Spielraum- bzw. Abstandsausnehmung 16 hat vorzugsweise einen Radius R (mm), der zwischen 1,2 D4 und 1,7 D4 fällt.AE = 4 (D42 - d 2) = (0.10 ~ 0.16) Ap (10) 0 The lining resp. the spacer 17 (which one could also call a sleeve) is on its top provided with a free space recess 16, so that the operation of the exhaust valve is not or exhaust valve 14 is hindered. This clearance or spacing recess 16 preferably has a radius R (mm) falling between 1.2 D4 and 1.7 D4.
Um ferner die Menge der Frischluft zu erhöhen, ist der Durchmesser der zweiten Einlaßöffnung 3 vergrößert, und eine Abstandsausnehmung ist im Abstandsstück 7 so gebildet, um nicht den Betrieb des mit dem großen Durchmesser versehenen Einlaßventils zu behindern, welches der Einlaßöffnung 3 vergrößerten Durchmessers zugeordnet ist.Further, in order to increase the amount of fresh air, the diameter is of the second inlet port 3 is enlarged, and a spacer recess is in the spacer 7 formed so as not to prevent the operation of the large diameter intake valve to hinder which is assigned to the inlet opening 3 of enlarged diameter.
Es ist bemerkenswert, daß die vorgenannte Wirbelung durch die Schaffung dieser Abstandsausnehmung begünstigt ist.It is noteworthy that the aforementioned vortex by creating this spacing recess is favored.
In diesem Falle wird die Gesamtfläche As der ersten und zweiten Einlaß öffnungen vorzugsweise gemäß der folgenden Gleichung (11) bestimmt.In this case, the total area As becomes the first and second inlets openings are preferably determined according to the following equation (11).
As = i4 /(D22 - d 2) + (D32 - dz2)7 = (0,13 ~V 0,18) Ap (11) (D32 2)7 Andererseits ersieht man aus Fig. 5, daß eine erste gebohrte Leitung 23 für die zwangsweise Einführung von Kühlwasser von außerhalb des Zylinderkopfes 1 in der Wand 25 zwischen der zweiten Einlaß öffnung 3 und der Auspufföffnung 4 gegen die Verkleidung bzw. den Mantel 20 hin gebildet ist, der in der Mitte des Zylinderkopfes 1 während des Gießens des letzteren gebildet ist. Eine zweite gebohrte Leitung 24 ist im wesentlichen in der Mitte der Wand 26 des Zylinderkopfes gebildet, die von der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung 11, dem Auspuffdurchgang 18 und dem Mantel 21 umgeben ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist, und zwar im Abstand von dem Mantel 21 zwischen der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung 11 und dem Auspuffdurchgang 18. Diese gebohrte Leitung sorgt für eine Verbindung zwischen dem Umfangsmantel 22 und dem Mittenmantel 20, um das überheizen des Kraftstoffventils durch die Wärme zu verhindern, die hauptsächlich von der Wand der Abgasöffnung übertragen wird.As = i4 / (D22 - d 2) + (D32 - dz2) 7 = (0.13 ~ V 0.18) Ap (11) (D32 2) 7 On the other hand, it can be seen from Fig. 5 that a first drilled line 23 for the forced introduction of cooling water from outside the cylinder head 1 in the wall 25 between the second inlet opening 3 and the exhaust port 4 against the lining or the jacket 20 is formed towards the center of the cylinder head 1 is formed during the casting of the latter. A second drilled line 24 is formed substantially in the center of the wall 26 of the cylinder head, which is from the fuel valve receiving bore 11, the exhaust passage 18 and the Sheath 21 is surrounded, as shown in Fig. 6, at a distance from the sheath 21 between the fuel valve receiving bore 11 and the exhaust passage 18. This drilled line provides a connection between the peripheral jacket 22 and the middle jacket 20 to prevent the fuel valve from being overheated by the heat to prevent that is mainly transmitted from the wall of the exhaust port.
Das andere Ende der ersten gebohrten Leitung 23 wird durch einen Stopfen 28 geschlossen, während eine Verbindungsbohrung 29 am Zwischenteil der ersten gebohrten Leitung 23 gebildet ist, und zwar für die Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Mantel des Zylinderblockes 6.The other end of the first drilled line 23 is passed through a plug 28 closed while a connecting hole 29 on the intermediate part of the first drilled line 23 is formed for connection with a Jacket (not shown) of the cylinder block 6.
Die das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 wird an ihrer anderen Seite von der ersten Einlaßöffnung 2 durch eine Wand 27 derart getrennt, daß die durch die erste Einlaßöffnung 2 strömende Einlaßluft die Hitze bzw. Wärme von der Wand 27 wegträgt.The hole 11 receiving the fuel valve is at its other Side of the first inlet opening 2 separated by a wall 27 so that the inlet air flowing through the first inlet port 2 removes the heat from the Wall 27 carries away.
Das in die erste gebohrte Leitung 23 aus der Verbindungsöffnung 29 eingeführte Kühlwasser fließt in der durch einen Pfeil W gezeigten Richtung in den Mantel 20 hinein und wird nach der Kühlung der Vorderseite der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung verteilt, und zwar durch die Wasserleitung 36 zwischen der ersten und der zweiten Einlaßöffnung in den Mantel 22 hinein. Ein Teil des Wassers fließt jedoch durch die zweite gebohrte Leitung 24 und den Mantel 21 in den Mantel 22 hinein.That into the first drilled line 23 from the connection opening 29 introduced cooling water flows in the direction shown by an arrow W in the Jacket 20 inside and is after cooling the front of the fuel valve Distributed receiving bore, through the water line 36 between the first and second inlet openings into the jacket 22. Part of the water however, flows through the second drilled conduit 24 and the jacket 21 into the jacket 22 in.
Die-der Wand 25 zwischen der zweiten Einlaßöffnung 3 und der Abgasöffnung 4 von dem Abgas übertragene Wärme wird von der Wand 25 durch das durch die erste gebohrte Leitung 23 strömende Kühlwasser abgeführt. Ferner trägt das durch die zweite gebohrte Leitung 24 strömende Kühlwasser die Wärme von der Wand 26 fort, welche von der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung 11, dem Abgasdurchgang 18 und dem Mantel 21 umgeben ist, wobei die Wärme vom Auspuffgas zur Wand 26 hin übertragen worden war.The wall 25 between the second inlet opening 3 and the exhaust gas opening 4 heat transferred from the exhaust gas is transferred from the wall 25 through the first Drilled line 23 discharged flowing cooling water. Furthermore, this carries through the second Drilled conduit 24, cooling water flowing away the heat from the wall 26, which from the fuel valve receiving bore 11, the exhaust passage 18 and the jacket 21 is surrounded, the heat from the exhaust gas being transferred to the wall 26 had been.
Da außerdem die das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 mit der ersten Einlaßöffnung 2 mittels der Wand 27 verbunden ist, wird die Wärme von der Wand 27 durch die Einlaßluft oder Frischluft abgeführt, welche durch die erste Einlaßöffnung 2 strömt.In addition, since the fuel valve receiving bore 11 with the first inlet opening 2 is connected by means of the wall 27, the heat from the Wall 27 discharged through the inlet air or fresh air, which through the first inlet opening 2 flows.
Somit wird der Zylinderkopf 1 in wirksamer Weise durch das Kühlwasser gekühlt, welches in den Mänteln oder Verkleidungen 20, 21, 22 und durch die gebohrten Leitungen 23, 24 strömt, sowie durch die durch die Einlaßdurchgänge 19, 19a strömende Einlaßluft. Folglich ist die Rißbildung in der Zylinderkopfoberfläche gegenüber der Zylinderkammer, welche der thermischen Verformung des mittleren Bereiches derselben zuzuschreiben ist, gut vermieden, um die im Stand der Technik bekannten Schwierigkeiten zu überwinden.Thus, the cylinder head 1 is effectively driven by the cooling water cooled, which in the jackets or fairings 20, 21, 22 and through the drilled Lines 23, 24 flows, as well as through the through the inlet passages 19, 19a flowing Intake air. Consequently, the cracking in the cylinder head surface is opposed the cylinder chamber, which is subject to thermal deformation of the central region thereof is attributable to well avoiding the difficulties known in the prior art to overcome.
Gleichzeitig wird ein unerwünschtes indirektes Aufheizen des Kraftstoffeinspritzventils 9, welches in der Bohrung 11 eingepaßt ist, durch das Abgas in wirksamer Weise verhindert. Deshalb sind die Probleme der bekannten Motoren, wie z.B. das Verstopfen oder das Fressen des Kraftstoffeinspritzventils 9 infolge Uberhitzung des Ventils 9 überwunden, so daß ein Betrieb mit hoher Leistung für längere Zeit sichergestellt ist.At the same time, there is undesired indirect heating of the fuel injection valve 9, which is fitted in the bore 11, is effectively prevented by the exhaust gas. That is why the problems of the known engines, such as clogging or the Overheating of the fuel injection valve 9 as a result of overheating of the valve 9 overcome, so that high performance operation is ensured for a long time.
Statt der Bildung der zweiten gebohrten Öffnung 24 in der Wand 26, welche von der Kraftstoffventilaufnahmebohrung 11, dem Abgasdurchgang 18 und dem Mantel 21 umgeben ist, kann der Boden des Mantels 21 als V-förmige Ausnehmung ausgebildet sein, welche die Stellung oder Lage der zweiten gebohrten Leitung 24 erreicht.Instead of forming the second drilled opening 24 in the wall 26, which of the fuel valve receiving bore 11, the exhaust passage 18 and the Shell 21 is surrounded, the bottom of the shell 21 can be designed as a V-shaped recess which reaches the position of the second drilled line 24.
Fig. 8 zeigt eine weitere andere Ausführungsform der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 zwischen der ersten Einlaßöffnung 2 und der zweiten Einlaßöffnung 3 gebildet ist. Die das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 und die erste Einlaßöffnung 2 haben nämlich eine gemeinsame Wand 31. Auch eine Wand 32 ist gemeinsam für die das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung 11 und die zweite Einlaßöffnung 3 gebildet, um den Kühleffekt zu begünstigen, der von der Einlaßluft oder Frischluft herbeigeführt wird.Fig. 8 shows a further alternative embodiment of the invention, the characterized in that the bore 11 which receives the fuel valve is formed between the first inlet port 2 and the second inlet port 3. The fuel valve receiving bore 11 and the first inlet port 2 have namely a common wall 31. A wall 32 is also common for the fuel valve receiving bore 11 and the second inlet port 3 formed to the cooling effect to favor which is brought about by the intake air or fresh air.
Gleichzeitig ist der Mantel zwischen der Vorderwand 33 der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung und der Wand der Abgasöffnung so geformt, daß er einen ausreichenden Rand bzw. Spielraum hat, um den Wärmeübergang einzudämmen. Das Kühlwasser fließt durch die erste gebohrte Leitung 23, welche in der Wand 25 zwischen der zweiten Einlaßöffnung 3 und der Abgasöffnung 4 gebildet ist, um das Teil zwischen dem Auspuffventil 4 und der zweiten Einlaßöffnung wirksam zu kühlen. Die dritte Bohrung 23 öffnet sich zur Vorderwand 33 der das Kraftstoffventil aufnehmenden Bohrung hin, um in wirksamer Weise die Wand 33 zu kühlen. Nachdem das Kühlwasser die Wand 33 gekühlt hat, strömt es durch die Leitung 30 zwischen der ersten Einlaßöffnung 2 und der Abgasöffnung 4, uminwirksamer Weise das Teil um die Leitung 30 herum zu kühlen, und kommt dann in den Umfangsmantel 22.At the same time, the jacket between the front wall 33 is the fuel valve receiving bore and the wall of the exhaust port shaped so that it has a sufficient Edge or margin has to contain the heat transfer. The cooling water flows through the first drilled line 23, which in the wall 25 between the second Inlet port 3 and the exhaust port 4 is formed to the part between the exhaust valve 4 and the second inlet port to cool effectively. The third bore 23 opens towards the front wall 33 of the fuel valve receiving bore to in effective way to cool the wall 33. After the cooling water has cooled the wall 33 has, it flows through the line 30 between the first inlet opening 2 and the Exhaust port 4 to ineffectively cool the part around conduit 30, and then comes into the circumferential jacket 22.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist erfindungsgemäß ein Verbrennungsmotor mit direkter Kraftstoffeinspritzung vorgesehen, bei dem eine Abgasöffnung, zwei Einlaßöffnungen und ein schräges Kraftstoffeinspritzventil in dem Teil des Zylinderkopfes innerhalb der Vorsprungsfläche des Zylinders versetzt zu seiner Mitte vorgesehen sind. Ein Kühlmantel bzw. eine Kühlverkleidung ist in der Mitte des Zylinderkopfes gebildet und von der Abgasöffnung, den Einlaßöffnungen und dem Kraftstoffeinspritzventil umgeben.As described above, the present invention is an internal combustion engine with direct fuel injection provided, in which an exhaust port, two inlet ports and an inclined fuel injector in the part of the Cylinder head offset from its center within the projecting surface of the cylinder are provided. A cooling jacket or a cooling shroud is in the middle of the cylinder head and formed by the exhaust port, the inlet ports and the fuel injection valve surround.
Gleichzeitig ist das Verhältnis der Gesamtfläche der Einlaßöffnungen zur Fläche der Abgasöffnung auf einem geeigneten Wert gehalten. Die das Kraftstoffventil aufnehmende Bohrung ist mit den Einlaßöffnungen durch gemeinsame Wände verbunden. Bohrungen oder dergleichen für das Kühlwasser sind zwischen der Kraftstoffventilaufnahmeöffnung und der Abgasöffnung, und zwar im Abstand von dem Kühlmantel, gebildet.At the same time is the ratio of the total area of the inlet openings to the area of the exhaust port is kept at a suitable value. The the fuel valve receiving bore is connected to the inlet ports by common walls. Holes or the like for the cooling water are between the fuel valve receiving opening and the exhaust port, at a distance from the cooling jacket.
Durch die vorliegende Erfindung werden die folgenden Vorteile erreicht. Es ist nämlich möglich, dank der erhöhten Frischluftbeschickungsrate höhere Motorleistung zu erhalten, während die Eigenschaft des geringen Kraftstoffverbrauches und der wirksamen Wirbelung des Einlaßgemisches oder der Luft erhalten bzw. beibehalten werden. Zusätzlich sind verschiedene Schwierigkeiten bei den bekannten Motoren vermieden, wie z.B. das Verstopfen des Kraftstoffeinspritzventiles, das Fressen desselben, die Rißbildung in der Zylinderkopfoberfläche gegenüber der Zylinderkammer usw.The present invention achieves the following advantages. This is because it is possible, thanks to the increased fresh air supply rate, to have higher engine power to maintain while the property of low fuel consumption and the effective swirl of the inlet mixture or the air obtained or maintained will. In addition, various difficulties with the known engines are avoided, such as the clogging of the fuel injection valve, the seizure of the same, the formation of cracks in the cylinder head surface opposite the cylinder chamber, etc.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Citations (2)
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| EP0209426A1 (en) * | 1985-07-08 | 1987-01-21 | Automobiles Peugeot | Cylinder head of an internal-combustion engine with three valves per cylinder |
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