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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
für eine
Maschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung, mit der Kraftstoff direkt
in Brennkammern von Zylindern der Maschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung
(nachfolgend "Direkteinspritzermaschine") eingespritzt wird,
und insbesondere auf eine Anordnung einer Kraftstoffverteilerrohranordnung
zum Verteilen von Kraftstoff auf die Kraftstoffeinspritzer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Direkteinspritzermaschine.
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Es
sind zahlreiche Kraftstoffeinspritzvorrichtungen dieser Art für eine Direkteinspritzermaschine vorgeschlagen
worden. Eine solche Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die beispielsweise
in der japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 8-246992 beschrieben ist, hat Kraftstoffeinspritzer, die so
angeordnet sind, dass ihre Einspritzdüsen in enge Nachbarschaft zu
den jeweiligen Brennkammern gesetzt sind, und eine Kraftstoffverteilerrohranordnung,
durch die Kraftstoffeinspritzer von ihren Kraftstoffeinlassenden
aus, durch die Kraftstoff zugeführt
wird, gegen einen Maschinenblock gedrückt und gehalten werden. Bei
dieser Anordnung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist ein Kraftstoffverteilerrohr
der Kraftstoffverteilerrohranordnung an einem Zylinderkopf der Direkteinspritzermaschine
so angeordnet und verschraubt, dass es die Längsachsen der Kraftstoffeinspritzer,
die sich seitlich von einer Seite des Zylinderkopfes erstrecken,
etwa senkrecht schneidet. Jeder Kraftstoffeinspritzer ist am Kraftstoffeinlassende
mit dem Kraftstoffverteilerrohr über
ein Dichtungselement, beispielsweise einen O-Ring verbunden. Sozusagen
ist durch Verwendung der Kraftstoffeinspritzrohranordnung, genauer gesagt
des Kraftstoffeinspritzrohrs, als ein Verstärkungselement zur Positionierung
der Kraftstoffeinspritzer in Bezug auf den Zylinderkopf, dieses
luftdicht mit den Kraftstoffeinlassenden der Kraftstoffeinspritzer
mittels Dichtungselementen verbunden.
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Typischerweise
sind Maschinen, die vier Ventile an jedem Zylinder aufweisen, zwei
Einlassventile und zwei Auslassventile, mit einem Zündkerzenausschnitt
versehen, der von diesen Ventilen umgeben ist und etwa in Ausrichtung
mit einer vertikalen Mitten-achse des Zylinders ist. Bei einer solchen
Maschine ist es vorteilhaft, den Kraftstoffeinspritzer nahe dem
Umfang der Brennkammer anzuordnen, um keine mechanische Kollision
sowohl mit der Zündkerze
als auch mit irgendeinem der Einlass- und Auslassventile hervorzurufen,
und um einen Einfluss der Abwärme
auf den Kraftstoffeinspritzer zu vermeiden oder signifikant zu vermindern,
ist der Kraftstoffeinspritzer so eng wie möglich an den Einlassöffnungen
angeordnet. Dabei ist der Kraftstoffeinspritzer unterhalb der zwei
Einlassöffnungen
und in einer Zwischenposition zwischen den zwei Einlassöffnungen
angeordnet, um einen Kraftstoffstrahl in die Brennkammer von der
Flanke her zu erzeugen. Um in diesem Falle ein Problem des Anhaftens
von eingespritztem Kraftstoff an einer Zylinderseitenwand der Maschine
zu beseitigen oder zu vermindern, ist es notwendig, den Kraftstoffeinspritzer
unter einem Winkel anzuordnen, der in Bezug auf die vertikale Mittenachse
des Zylinders so klein wie möglicht
ist, um den Kraftstoff von oben auf den Kolbenboden zu richten und
zu sprühen.
Der Kraftstoffeinspritzer muss daher in einer Position sein, die
weitestmöglich aufgerichtet
und in enger Nachbarschaft zur Einlassöffnung ist.
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Bei
der bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mit einem Kraftstoffverteilerrohr
ausgerüstet ist,
das so angeordnet ist, dass es die Längsachsen von Kraftstoffeinspritzern
etwa senkrecht schneidet, verursacht die Anordnung des Kraftstoffeinspritzers in
enger Nachbarschaft zu einer Einlassöffnung eine mechanische Kollision
mit dem Zylinderkopf und/oder einem Ansaugkrümmer, was zu einer Schwierigkeit
bei der Positionierung des Kraftstoffeinspritzers unter einem gewünschten
Winkel mit einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und einer
Zunahme des Schadstoffausstoßes
führt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
anzugeben, die Kraftstoffeinspritzer enthält, die unter gewünschten
Winkeln in Bezug auf die Zylinder angeordnet sind, was dadurch erreicht
wird, dass eine Kraftstoffverteilerrohranordnung für eine Direkteinspritzermaschine
geschaffen wird, die mit einem Kraftstoffeinspritzer unterhalb jeder
Einlassöffnung versehen
ist, die sich an einer Seite der Direkteinspritzermaschine öffnet.
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Die
vorangehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, dass
ein Kraftstoffhauptverteilerrohr der Kraftstoffverteilerrohranordnung
versetzt an einer Seite von Längsachsen
der Kraftstoffeinspritzer entgegengesetzt in einer vertikalen Richtung
zu einer Seite der Längsachsen
der Kraftstoffeinspritzer, auf der Einlassöffnungen angeordnet sind, angeordnet
wird und die Kraftstoffverteilerrohranordnung an der Maschine an
Stellen zwischen dem Kraftstoffhauptverteilerrohr und den Längsachsen
der Kraftstoffeinspritzer befestigt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die
an einer Direkteinspritzermaschine angebracht ist, die Einlassöffnungen
(7) aufweist, von denen jede ein Ende hat, das sich in
eine Seitenfläche
(2a) einer der gegenüberliegenden
Seiten der Direkteinspritzermaschine (1) in einer horizontalen Richtung
bezüglich
einer Längsachse
einer Kurbelwelle der Direkteinspritzermaschine (1) öffnet, und ein
weiteres Ende hat, das sich in eine Brennkammer (6) jedes
Zylinders (4) der Direkteinspritzermaschine (1) öffnet, und
Kraftstoffeinspritzer (22) hat, die mit ihren Längsachsen
so angeordnet sind, dass diese sich annähernd senkrecht zu der Längsachse
der Kurbelwelle erstrecken, wobei jeder Kraftstoffeinspritzer (22)
ein Kraftstoffeinspritzdüsenende
hat, das in enger Nachbarschaft zu dem genannten anderen Ende der
Einlassöffnung
(7) liegt, um Kraftstoff direkt in die Brennkammer (6)
einzuspritzen und ein Kraftstoffeinlassende hat, das mit einer Kraftstoffverteilerrohranordnung
(3) verbunden ist, die auf der genannten einen Seite der
Di rekteinspritzermaschine (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kraftstoffverteilerrohranordnung (30) ein Kraftstoffhauptverteilerrohr
(33) aufweist, das sich in einer Längsrichtung der Kraftstoffdirekteinspritzer-Maschine
(1) von vorn nach hinten erstreckt, in der die Längsachse
der Kurbelwelle verläuft
und zu einer Seite einer Längsachse
(y) des Kraftstoffeinspritzers (22) entgegengesetzt der
anderen Seite der Längsachse
(y) des Kraftstoffeinspritzers (22), auf der sich die Einlassöffnung (7)
erstreckt, angeordnet ist, wobei einzelne Kraftstoffverteilerrohre
(34) von dem Kraftstoffhauptverteilerrohr (33)
abzweigen und zu den einzelnen Kraftstoffeinspritzern (22)
führen
und Befestigungseinrichtungen (33) für die Kraftstoffverteilerrohranordnung
zwischen der Längsachse
(y) des Kraftstoffeinspritzers (22) und dem Kraftstoffhauptverteilerrohr
(33) angeordnet sind, um die Kraftstoffverteilerrohranordnung
(30) an der Direkteinspritzermaschine (1) zu befestigen.
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Wegen
der versetzten Anordnung des Kraftstoffhauptverteilerrohrs auf einer
Seite der Längsachse
des Kraftstoffeinspritzers in vertikaler Richtung entgegengesetzt
zur anderen Seite, auf der die Einlassöffnungen angeordnet sind, besteht
selbst wenn der Kraftstoffeinspritzer größtmöglich aufgerichtet und in enger
Nachbarschaft zur Einlassöffnung
angeordnet ist, keine mechanische Kollision zwischen dem Kraftstoffhauptverteilerrohr
und dem Zylinderkopf, und als Folge davon kann der Kraftstoffeinspritzer
in einem größeren Winkel
angeordnet werden, als die Kraftstoff-einspritzer bei den bekannten
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, mit der Folge, dass eine Verschlechterung
des Kraftstoffverbrauchs und eine Zunahme an Schadstoffausstoß vermieden
sind.
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Weil
Kraftstoff dem Kraftstoffeinspritzer aus den einzelnen Kraftstoffverteilerrohren über das Kraftstoffhauptverteilerrohr
zugeführt
und in die Brennkammer durch den Kraftstoffeinspritzer unter beachtlich
hohem Druck eingespritzt wird, erfahren die einzelnen Kraftstoffverteilerrohre
im Allgemeinen eine starke Reaktionskraft vom Kraftstoffeinspritzer. Daher
besteht bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der das Kraftstoffhauptverteilerrohr
gegen die Längsachse
des Kraftstoffeinspritzers versetzt ist, wie bei der vorliegenden
Erfindung, die Gefahr einer Kraftstoffleckage wegen eines Abhebens
des einzelnen Kraftstoffverteilerrohrs vom Kraftstoffeinspritzer, und
empfängt
ein starkes Verdrehungsmoment gegen das Kraftstoffhauptverteilerrohr,
was zu einer Verminderung der Zuverlässigkeit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
führt.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der vorliegenden Erfindung die Kraftstoffverteilerrohranordnung
an der Maschine durch Befestigungseinrichtungen an Stellen zwischen
dem Kraftstoffhauptverteilerrohr und der Längsachse der Kraftstoffeinspritzer
in Längsrichtung
der Kurbelwelle gesehen befestigt. Diese Anordnung schafft eine
ausreichend feste Anlage der einzelnen Kraftstoffeinspritzrohre
an dem Kraftstoffeinspritzern mit der Folge einer Zuverlässigkeit,
die eine Kraftstoffleckage zwischen ihnen verhindert. Darüber hinaus
bleibt das Kraftstoffhauptverteilerrohr frei von einem Verwindungsmoment,
indem die einzelnen Kraftstoffeinspritzrohre an der Maschine mittels
Befestigungseinrichtungen angebracht sind.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
bei der der Kraftstoffeinspritzer (22) an der Direkteinspritzermaschine
(1) durch Einspritzerbefestigungseinrichtungen (26)
gehalten ist, die etwa in der gleichen Position in einer Richtung
senkrecht zur Längsachse
der Kurbelwelle angeordnet sind, wie eine Position, in der der Kraftstoffeinspritzer
(22) angeordnet ist, und die Befestigungseinrichtung (31)
für die
Kraftstoffverteilerrohranordnung auf einer von gegenüberliegenden
Seiten des Kraftstoffeinspritzers (22) in einer vertikalen Richtung
der Direkteinspritzermaschine (1) bezüglich der Längsachse des Kraftstoffeinspritzers
(22) angeordnet ist, der Kraftstoffeinspritzer fest und
zuverlässig
an der Maschine befestigt mit der Folge, dass eine mechanische Kollision
zwischen der Kraftstoffeinspritzerbefestigungseinrichtung und der Befestigungseinrichtung
der Verteilerrohranordnung vermieden ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
bei der der Kraftstoffeinspritzer (22) mit einer Kopplungseinrichtung
(23) versehen ist, über
die der Kraftstoffeinspritzer (22) elektrisch mit einem
Kraftstoffeinspritzsteuersystem mittels eines Drahtes verbunden
ist, wobei die Kopplungseinrichtung auf der anderen Seite der gegenüberliegenden
Seiten des Kraftstoff-einspritzers (22) in der vertikalen
Richtung der Direkteinspritzermaschine (1) bezüglich der
Längsachse
(y) des Kraftstoffeinspritzers (22) angeordnet ist, weil
die Befestigungseinrichtungen für
die Verteilerrohranordnung und die Kopplungseinrichtung auf entgegengesetzten
Seiten des Kraftstoffeinspritzers angeordnet sind, entgegengesetzt
in einer Richtung senkrecht zur Längsachse der Kurbelwelle, der
Raum um den Kraftstoffeinspritzer wirksam ausgenutzt, was zu einer
kompakten Ausführung
der Kraftstoffverteilerrohranordnung führt.
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Gemäß ein er
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der
die eine Seitenfläche
(2a) der Direkteinspritzermaschine (1), in die
sich die Einlassöffnung
(7) mit ihrem einen Ende öffnet, so ausgebildet ist,
dass sie seitlich nach außen
von der Direkteinspritzermaschine (1) vorsteht, und der
Kraftstoffeinspritzer und die Einspritzerbefestigungseinrichtungen
(26) in einer Position angeordnet sind, die näher zum
Kraftstoffeinspritzdüsenende
des Kraftstoffeinspritzers (22) in einer Richtung der Längsachse
(y) des Kraftstoffeinspritzers (22) liegt, als die genannte
eine Seitenfläche
(2a), die Kopplungseinrichtung und die Kraftstoffeinspritzerbefestigungseinrichtung
auf einer inneren Seite der einen Seitenfläche der Direkteinspritzermaschine,
in die sich die Einlassöffnung
am einen Ende öffnet,
angeordnet.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
bei der ein Kraftstoffdrucksensor (36), der zur Erfassung
des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffverteilerrohranordnung (3)
dient, an einem Ende des Kraftstoffhauptverteilerrohrs (33) an einer
Vorderseite des Kraftstoffeinspritzers (22) in der Längsrichtung
angebracht ist, wo die Befestigungseinrichtung (31) für die Kraftstoffverteilerrohranordnung
bezüglich
des Kraftstoffeinspritzers (22) angeordnet ist, der Drucksensor,
der schwer ist, in einem kurzen Abstand von der Befestigungseinrichtung
der Verteilerrohranordnung gelegen mit der Folge, dass er an der
Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch die Kraftstoffverteilerrohranordnung
stabil gehalten ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
bei der zwei Einlassöffnungen
(7) für
jeden Zylinder (4)vorgesehen sind und der Kraftstoffeinspritzer
zwischen den zwei Einlassöffnungen
angeordnet ist, wobei jede Einlassöffnung (7) einen unregelmäßigen Querschnitt
hat, so dass der Kraftstoffeinspritzer (22) so eng wie
möglich
an der Einlassöffnung
(7) ohne mechanische Kollision mit der Einlassöffnung (7)
angebracht ist, und die Befestigungseinrichtung (31) für die Kraftstoffverteilerrohranordnung
näher zu
einer der zwei Einlassöffnungen
(7) angeordnet ist, als zu der anderen der beiden Einlassöffnungen
(7), der Kraftstoffeinspritzer unter einem gewünschten
Winkel und noch mehr aufgerichtet angeordnet.
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Gemäß einer
noch weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist im Falle, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
an einer Direkteinspritzermaschine eines Typs angebracht ist, bei
dem die Zylinder (4) in einer geraden Reihe in der Längsrichtung
angeordnet sind und jeder Zylinder (4) zwei Einlassöffnungen
(7) und zwei Auslassöffnungen
(9), zwei Einlassventile (10) und zwei Auslassventile
aufweist und eine Zündkerze
(11) hat, die Einlass- und Auslassventile zu angeordnet,
dass sie die vertikale Mittenachse des Zylinders umgeben, und ist die
Zündkerze
so angeordnet, dass sie von den Einlassventilen (10) und
den Auslassventilen (10) umgeben ist. Obgleich bei dieser
Ausführungsform
der Kraftstoffeinspritzer auf eine Position etwa unterhalb der betreffenden
Einlassöffnungen
beschränkt
ist, befindet sich der Kraftstoffeinspritzer doch in enger Nachbarschaft
zu den Einlassöffnungen
und ist größtmöglich aufgerichtet,
ohne, wie es stets erwünscht
ist, eine mechanische Kollision der Kraftstoffverteilerrohranordnung
mit der Maschine hervorzurufen,
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
an einer Direkteinspritzermaschine angebracht, die(1) an
einer ihrer gegenüberliegenden
Seiten mit einer Ansaugkanalanordnung (12,14)
versehen ist, die mit jedem Zylinder (4) verbunden ist
und sich seitlich nach außen
und dann nach unten von der Direkteinspritzermaschine (1)
erstreckt, um die Kraftstoffverteilerrohranordnung (30) zu
umgeben. Bei dieser Ausführungsform
kann die Maschine kompakt in einem Motorraum untergebracht werden,
ohne eine mechanische Kollision mit der Motorraumhaube zu verursachen.
Obgleich ein Ansaugkrümmer,
in der die Einlassleitungen ausgebildet sind, zu einer mechanischen
Kollision mit der Kraftstoffverteilerrohranordnung geeignet ist,
ist es doch einfach, eine mechanische Kollision zwischen dem Ansaugkrümmer und
der Kraftstoffverteiler rohranordnung zu vermeiden, indem das Kraftstoffhauptverteilerrohr
in vertikaler Richtung zu den Einlassöffnungen entgegengesetzt bezüglich der
Längsachse des
Kraftstoffeinspritzers angeordnet wird, d.h. unterhalb der Längsachse
des Kraftstoffeinspritzers.
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Die
obigen und weiteren Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung
gehen aus der nachfolgenden Beschreibung klarer hervor, wenn man
diese im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen liest, wobei
gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind, um gleiche oder ähnliche
Teile innerhalb der Zeichnungen zu bezeichnen.
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Maschine,
die mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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2 ist
eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf, der in 1 gezeigten
Maschine;
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3 ist
eine Seitenansicht des Zylinderkopfs der in der Figur gezeigten
Maschine;
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Kraftstoffeinspritzers, der an dem Zylinderkopf angebracht
ist;
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5 ist
eine Draufsicht auf einen Düsenhalter;
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6 ist
eine Querschnittsansicht von 5 längs der
Linie VI-VI;
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7 ist
eine Ansicht einer Anordnung von Kraftstoffeinspritzern bezüglich des
Zylinderkopfs, gesehen von oben rechts der Maschine;
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8 ist
eine Vorderansicht einer Kraftstoffverteilerrohranordnung;
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9 ist
eine Seitenansicht der Kraftstoffverteilerrohranordnung; und
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10 ist
eine Draufsicht auf die Kraftstoffverteilerrohranordnung.
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Bezug
nehmend auf die Zeichnungen im Detail und insbesondere auf 1,
die schematisch eine der Brennkammern und ihre zugehörigen Teile von
Zylindern einer Direkteinspritzmaschine 1 zeigt, die mit
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung A gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, enthält die Maschine 1 einen
Zylinderblock 3, der Zylinderbohrungen 4 enthält (von
denen nur eine dargestellt ist), in denen jeweils Kolben 4 angeordnet
sind, und einen Zylinderkopf 2, der auf dem Zylinderkopf 3 befestigt
ist. Der Zylinderkopf 2 hat eine V-förmige Gestalt durch rechte
und linke Bänke,
die aus der Senkrechten auf entgegengesetzten Seiten einer Kurbelwelle
(nicht gezeigt) der Maschine 1 geneigt sind. Eine Brennkammer 6 eines
jeden Zylinders ist zwischen einem keilförmigen Kolbenboden des Kolbens 5,
einer unteren Wand des Zylinderkopfes 2 und einer Seitenwand
des Zylinders 4 ausgebildet. Die untere Wand des Zylinderkopfs 2, die
die Oberseite der Brennkammer 6 bildet, ist so gestaltet,
dass sie zu dem keilförmigen
Kolbenboden passt. Genauer gesagt, die untere Wand des Zylinderkopfes 2 ist
mit geneigten Ebenen versehen, die sich in Richtung auf ent gegengesetzte
Seiten (nach rechts und links in 1) von einer
oberen Mitte der Brennkammer 6 etwa zu einer unteren Fläche des Zylinderkopfes 2 erstrecken
(eine Grenzfläche
zwischen dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderkopf 3). Der
Zylinderkopf 2 ist mit zwei Einlassöffnungen 7 (von denen
in 1 nur eine gezeigt ist) in der rechten geneigten
Ebene und mit zwei Auslassöffnungen 9 (von
denen in 1 nur eine gezeigt ist) in der
linken Ebene für
jeden Zylinder 4 versehen. Einlassventile 10 öffnen und
schließen
die Einlassöffnungen 7 zu
jeweils geeigneten Zeitpunkten. In gleicher Weise öffnen und
schließen
Auslassventile 10 die Auslassöffnungen 9 zu jeweils
geeigneten Zeitpunkten. Diese Einlass- und Auslassventile 10 sind
für jeden
Zylinder 4 so angeordnet, dass sie eine vertikale Mittenachse
x des Zylinders 4 umgeben. Der Zylinderkopf 2 ist
mit einer Zündkerze 11 versehen.
Diese Zündkerze 11 ist
etwa mit der Mittenachse x des Zylinders 4 ausgerichtet
und erstreckt sich nach unten in die Brennkammer 6. Die
Einlassöffnung 7 erstreckt
sich von der Brennkammer 6 nach oben rechts zu einer Seitenfläche 2a der
rechten Bank, die seitlich nach außen am Zylinderkopf vorsteht
und gegenüber
der vertikalen Mittenachse x des Zylinders 4 geneigt ist. Die
Auslassöffnung 9 erstreckt
sich etwa horizontal oder leicht nach links oben von der Brennkammer 6 zu
einer Seitenfläche 2b der
rechten Bank, die parallel zur vertikalen Mittenachse x des Zylinders 4 ist.
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Eine
Ansaugkrümmeranordnung
aus zwei Teilen, nämlich
einem stromabwärtigen
Ansaugkrümmer 12 und
einem stromaufwärtigen
Ansaugkrümmer 14,
ist mit der Seitenfläche 2a der
rechten Bank des Zylinderkopfes 2 verbunden. Speziell ist
der stromabwärtige
Ansaugkrümmer 12 an
seinem stromabwärtigen
Endflansch mit dem Zylinderkopf 2 durch Befestigungsschrauben
so verbunden, dass er mit der Einlassöffnung 7 in Verbindung
ist und sich seitlich nach außen
und etwa horizontal vom Zylinderkopf 2 erstreckt. Der stromaufwärtige Ansaugkrümmer 14 ist
an seinem stromabwärtigen
Ende mit dem stromaufwärtigen
Ende des stromabwärtigen Ansaugkrümmers 12 verbunden
und biegt sich und erstreckt sich nach unten unter die untere der
unteren Fläche
des Zylinderkopfes 2, um eine Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 zu
umgeben, die später
im detail beschrieben wird. Der stromabwärtige Ansaugkrümmer 12 hat
mehrere einzelne Rohre 12a, 2 (erste und zweite)
für jeden
Zylinder 4, d.h. eines für jede Einlassöffnung 7.
Eines davon, z.B. das zweite einzelne Rohr 12a bei dieser
Ausführungsform,
ist mit einem Luftströmungssteuerventil 16 versehen,
das dazu dient, eine Luftströmung
in der Brennkammer 6 zu beeinflussen. Speziell während das
Luftströmungssteuerventil 16 betätigt wird,
um das zweite einzelne Rohr 12a zu schließen und
daher die mit dem zweiten einzelnen Rohr 12a verbundene
Einlassöffnung 7,
strömt
fasst die gesamte Ansaugluft durch das erste einzelne Rohr 12a und
die Einlassöffnung 7,
die mit dem ersten einzelnen 12a in Verbindung ist, in
die Brennkammer 6 mit der Folge, dass ein starker Luftwirbel
in der Brennkammer 6 erzeugt wird. Wenn andererseits das
Luftströmungssteuerventil 16 veranlasst
wird, die zweite einzelne Leitung 12a und daher den mit
der zweiten einzelnen Leitung 12a verbundenen Einlassöffnung 7 zu öffnen, lässt es Ansaugluft
in die Brennkammer 6 durch das zweite einzelne Rohr 12a und
die mit dem zweiten einzelnen Rohr 12a verbundene Einlassöffnung 7 sowie durch
das erste einzelne Rohr 12a und die mit dem ersten einzelnen
Rohr 12a verbundene Einlassöffnung 7 strömen. Da
das Luftströmungssteuerventil 16 das
zweite einzelne Rohr 12a allmählich öffnet, wird die Ansaugluftmenge,
die durch das zweite einzelne Rohr 12a strömen kann,
vergrößert. Als
Folge davon wird, während
eine Wirbelkomponente einer Ansaugluftströmung in der Brennkammer 6 schwach zunimmt,
eine Umwälzkomponente
der Ansaugluftströmung
vergrößert.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, ist die Maschine 1 beispielsweise
eine Vierzyliner-Reihenmaschine
mit einer geraden Reihe aus vier Zylindern, die in Längsrichtung
der Maschine 1 (die horizontale Richtung in der Ebene von 2)
angeordnet sind, in der sich die Kurbelwelle der Maschine 1 erstreckt. Wie
man klar in 1 sieht, erstreckt sich die
Seitenfläche 2a der
rechten Bank des Zylinderkopfs 2, die die Grenzfläche zwischen
dem Zylinderkopf 2 und dem Ansaugkrümmer, speziell dem stromabwärtigen Ansaugkrümmer 12 ist,
zwischen den vorderen stirnseitigen hinteren Enden des Zylinderkopfes 2 hinaus und
ist darin mit den Endöffnungen
der Einlassöffnungen 7 versehen,
die in einer geraden Reihe in Längsrichtung
der Maschine 1 angeordnet sind.
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Nochmals
auf 1 Bezug nehmend, die Maschine 1 ist mit
einer Einlassnockenwelle 17 und einer Auslassnockenwelle 18 versehen,
die oben am Zylinderkopf 2 drehbar gelagert sind. Diese
Nockenwellen 17 und 18 sind über einen (nicht gezeigten) Zahnriemen
mit der Kurbelwelle der Maschine 1 verbunden. Die Einlassnockenwelle 17 ist
mit einem Einlassnocken 17a für jedes Einlassventil 10 versehen. In
gleicher Weise ist die Auslassnockenwelle 18 mit einem
Auslassnocken 18a für
jedes Auslassventil 10 versehen. Die Einlassnockenwelle 17 wird
synchron mit der Kurbelwelle gedreht, um die Einlassventile 10 über Nockenaufnehmer 19 hin-
und hergehend auf und ab zu bewegen, um dadurch die Einlassöffnungen 7 in
geeigneter Zeitlage zu öffnen
und zu schließen.
In gleicher Weise wird die Auslassnockenwelle 18 synchron
mit der Kurbelwelle gedreht, um über Nockenaufnehmer 19 die
Auslassventile 10 hin- und hergehend auf und ab zu bewegen,
um dadurch die Auslassöffnungen 9 in
geeigneter Zeitlage zu öffnen und
zu schließen.
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Wie
man aus den 1 und 3 klar entnehmen
kann, ist der Zylinderkopf 2 an seiner rechten Seite mit
einer Bohrung 21 für
jeden Zylinder 4 versehen. Die Bohrung 21 erstreckt
sich unterhalb der zwei Einlassöffnungen 7 für die Brennkammer 6 eines
jeden Zylinders 4 und führt
in die Brennkammer 6 eines jeden Zylinders 4.
Die Einspritzerbohrung 21, die einen Kraftstoffeinspritzer 22 in
sich aufnimmt, ist so gestaltet und gelegen, dass eine Düse des Kraftstoffeinspritzers 22 in
enger Nachbarschaft zu den Ventiltellern der zwei Einlassventile 10 eines
jeden Zylinders 4 angeordnet ist und dem Umfangsrand der Brennkammer 6 gegenübersteht,
um Kraftstoff schräg
von der Seite in die Brennkammer 6 einzuspritzen. Wenn
Kraftstoff von der Seite in die Brennkammer 6 eingespritzt
wird, ist es bevorzugt, den Kraftstoffeinspritzer 22 schief
und so weit wie möglich aufrecht
anzuordnen, um zu verhindern, dass Kraftstoff an der Seitenwand
des Zylinders 4 anhaftet. Bei dieser Ausführungsform
ist die Einlassöffnung 7 daher
mit einem unregelmäßigen Querschnitt
versehen, um ihn der Außenform
des Kraftstoffeinspritzers 22 anzupassen, wie in den 2 und 3 gezeigt. Speziell
haben die zwei Einlassöffnungen 7 für jeden Zylinder 4 etwa
symmetrische Querschnitte, so dass der Kraftstoffeinspritzer 22 zwischen
den zwei Einlassöffnungen 7 mit
einer Längsachse
y unter 45° gegenüber der
vertikalen Mittenachse x des Zylinders 4 angeordnet ist.
In diesem Falle kann zur Verhinderung, dass Kraftstoff an der Seitenwand
des Zylinders 4 anhaftet, der Kraftstoffeinspritzer 22 im
Zylinderkopf 2 mit einer Längsachse y unter etwa weniger als
50° in Bezug
auf die vertikale Mittenachse x des Zylinders 4 angeordnet
sein.
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Wenn
die Maschine 1 in einem speziellen Bereich niedriger Maschinendrehzahlen
und geringer Maschinenleistung arbeitet, spritzt der Kraftstoffeinspritzer 22 in
einer späteren
Phase eines Verdichtungshubes des Kolbens 5 des Zylinders 4 Kraftstoff ein,
um eine geschichtete Verbrennung hervorzubringen, die eine Verbrennung
eines geschichteten Kraftstoffsgemisch ist, das um die Zündkerze 11 in
der Brennkammer 6 ungleichmäßig verteilt ist. Wenn andererseits
die Maschine 1 in einem Bereich höherer Maschinendrehzahlen oder
höherer
Maschinenleistung arbeitet, spritzt der Kraftstoffeinspritzer 22 Kraftstoff
in einer frühen
Phase eines Einlasstaktes des Kolbens 2 des Zylinders 4 ein,
um eine homogene Verbrennung hervorzubringen, die eine Verbrennung eines
Kraftstoffgemischs ist, das in der Brennkammer 6 gleichmäßig verteilt
ist. Diese Art der Kraftstoffeinspritzung wird unter der Steuerung
durch ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem ausgeführt, das nicht dargestellt,
jedoch allgemein bekannt ist. Der Kraftstoffeinspritzer 22 ist
mit einer Kopplungseinrichtung 23, beispielsweise einem
außen
daran angebrachten Verbindungskoppler, versehen, an dem ein Draht (nicht
dargestellt) angeschlossen ist, der mit dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem
verbunden ist. Es ist vorteilhaft, Hochdruckwirbeleinspritzer als
Kraftstoffeinspritzer 22 einzusetzen. Ein solcher Hochdruckwirbeleinspritzer
erzeugt einen Wirbel eines Kraftstoffstrahls mit der Wirkung einer
Begünstigung
der Zerstäubung
von Kraftstoff. Weiterhin erzeugt der Hochdruckwirbeleinspritzer
einen Kraftstoffstrahl unter einem Spritzwinkel von weniger als
etwa 30° bei der
Kraftstoffeinspritzung in einer späteren Phase eines Verdichtungshubes,
in der die Brennkammer 6 unter einem hohen Druck steht,
und spritzt andererseits Kraftstoff unter einem größeren Winkel
bei der Kraftstoffeinspritzung in einem Einlasshub, bei dem die
Brennkammer 6 unter geringem Druck ist.
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Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung A wird nachfolgend im Detail unter
Bezugnahme auf die 4 bis 10 erläutert. Der
Zylinderkopf 2 ist auf der rechten Seite (in 3 gezeigt)
mit wenigstens einem ersten Sockel 25 für jeden Zylinder versehen. Der
erste Sockel 25 steht seitlich unterhalb der Einspritzerbohrung 21 vor,
in die der Kraftstoffeinspritzer 22 eingesetzt ist, und
ist mit einem Düsenhalter 26 versehen,
der daran mittels Befestigungsschrauben 27 befestigt ist.
Wie im Detail in den 5 und 6 gezeigt,
hat der Düsenhalter 26 einen
im Wesentlichen rechteckig gestalteten Körper mit einer in der Mitte
desselben ausgebildeten Durchgangsbohrung 26a und einen
halbkreisförmigen
Halter 26c zwischen zwei Armen 26b, die sich quer
nach unten erstrecken, wie in 6 zu sehen.
Wie man in 4 sieht, ist der Düsenhalter 26 an
den ersten Sockel 25 so angeordnet, dass die Mittenachse
z der Durchgangsbohrung 26a einen Winkel von beispielsweise 45° bei dieser
Ausführungsform
mit der vertikalen Mittenachse x des Zylinders 4 bildet
und die Arme 26b sich schräg nach oben erstrecken. Der
so ausgestaltete und an dem ersten Sockel 25 befestigte
Düsenhalter 26 nimmt
den Flansch 22a des Kraftstoffeinspritzers 22 in
dem halbkreisförmigen
Träger 26c auf
und hält
ihn zwischen den Armen 26b. Auf diese Weise ist der Kraftstoffeinspritzer 22 am
Zylinderkopf 2 so angebracht, dass die Längsachse
y unter einem Winkel von 45° gegenüber der
vertikalen Mittenachse x des Zylinders 4 verläuft, und
er bleibt gegen einen in der Brennkammer 6 entwickelten
beachtlich hohen Druck fest in Position gehalten. Der Zylinderkopf 2 ist
an der rechten Seite (in 3 gezeigt) mit einem zweiten
Sockel 28 für
jeden Zylinder 4 an der Frontseite der Maschine 1 relativ
zum ersten Sockel 25 für
den Zylinder 4 versehen, wie man in 3 sieht.
Der zweite Sockel 28 steht seitlich weiter von der rechten
Seite des Zylinderkopfes 2 vor, als der erste Sockel 25,
und in einer größeren Höhe, bezogen
auf die Unterseite des Zylinderkopfes 2, als der erste
Sockel 25. Der zweite Sockel 28 ist mit einer Gewindebohrung 29 (siehe 3)
versehen, in die eine Befestigungseinrichtung für eine Kraftstoffverteilerrohranordnung,
beispielsweise eine Befestigungsschraube 31, eingeschraubt
ist, um dadurch eine Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 mit
dem Kraftstoffeinspritzer 22 zu verbinden. Wie im Detail
in den 8 bis 10 gezeigt, ist die Maschine 1 an der
rechten Seite mit der Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 versehen,
die ein Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 enthält, das
sich etwa parallel zur rechten Seite des Zylinderkopfes 2 erstreckt,
und mit vier einzelnen Kraftstoffverteilerrohren 34, die
integral mit dem Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 ausgebildet
sind und sich senkrecht von dem Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 zu
den einzelnen Kraftstoffeinspritzern 22 erstrecken. Das
Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 ist am einen der entgegengesetzten
Enden auf der rechten Seite der Maschine 1 mit einer Anschlussbefestigung 33a versehen, über die
ein Kraftstoffzuführrohr 35 luftdicht
mit dem Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 verbunden ist.
Die Kraftstoffverteilerrohranordnung 33 ist an dem Zylinderkopf 2 mittels
der Befestigungsschrauben 31 an Stellen befestigt, die
bezüglich
der Kraftstoffeinspritzer 22 zur Frontseite der Maschine 1 gelegen
sind. Die Kraftstoffeinspritzer 22, die Düsenhalter 26,
die Verbindungskoppler 23 und die Befestigungs schrauben 31 sind
in Relativpositionen angeordnet, wie oben unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
D.h., während
der Kraftstoffeinspritzer 22 und der Düsenhalter 26 für jeden
Zylinder 4 etwa an gleichen Stellen in Längsrichtung
der Maschine 1 angeordnet sind, liegen die Befestigungsschraube 31 und
der Anschlusskoppler 23 für den Zylinder 4 auf der
gegenüberliegenden
Seite, nämlich
zur Frontseite und zur Rückseite
bezüglich
des Kraftstoffeinspritzers 22 in Längsrichtung der Maschine 1 gesehen. Dieses
Layout schafft eine wirksame Ausnutzung des Raums um den Kraftstoffeinspritzer 22 und
eine kompakte Anordnung dieser Bauelemente 22, 213, 26 und 31 ohne
mechanische Störung
zwischen ihnen. Weiterhin sind, wie in 1 zu sehen,
der Anschlusskoppler 23 und der Düsenhalter 26 näher am Düsenende
des Kraftstoffeinspritzers 22 als die Seitenfläche 2a des
Zylinderkopfes 2 angeordnet, an der die Einlasskrümmeranordnung
(30) angebracht ist, d.h, näher zur Mitte der Maschine 1 als
die Seitenfläche 2a des
Zylinderkopfes 2, so dass sich eine kompakte Anordnung
der Bauelemente 22, 23, 26 und 31 realisieren
lässt.
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Eine
Hochdruckkraftstoffpumpe (nicht gezeigt) liefert Kraftstoff an die
Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 über das Kraftstoffzuführrohr 35.
Das Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 am anderen Ende auf der
Frontseite der Maschine 1 ist integral mit einem Flansch 33b versehen,
an dem ein Kraftstoffdrucksensor 36 angebracht ist, der
dazu dient, den Kraftstoffdruck im Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 zu
erfassen. D.h., der Kraftstoffdrucksensor 36 ist am Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 am
einen Ende auf der Frontseite der Maschine 1 installiert.
Wie man erkennt, kann der Kraftstoffdrucksensor 36, der
ein relativ schweres Bauelement der Maschine 1 ist, in
einem beachtlich geringen Abstand von der in den zweiten Sockel 28 für den ersten
Zylinder 4 eingeschraubten Befestigungsschraube 31 angeordnet werden.
Dieser erste Zylinder ist der vorderste Zylinder in enger Nachbarschaft
zum vorderen Ende der Maschine 1. Dadurch wird der Sensor
stabil an der Kraftstoffverteilerrohranordnung 30, genauer
gesagt am Kraftstoffhauptverteilerrohr 33, gehalten.
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Wie
in 4 gezeigt, sind die einzelnen Kraftstoffverteilerrohre 34 mit
einer Bohrung 37 versehen, die als Einspritzerhalter 37 und
als Teil eines Kraftstoffverteilerkanals dienen, der mit einem Kraftstoffverteilerkanal 38 in
Verbindung ist, der von einem Kraftstoffzuführkanal 33c des Kraftstoffhauptverteilerrohrs 33 abzweigt,
und nimmt in sich einen Basisteil des Kraftstoffeinspritzers 22 auf.
Dichtungsringe 22b und 22c, beispielsweise O-Ringe,
dienen dazu, einen luftdichten Abschluss zwischen dem Kraftstoffeinspritzer 22 und
den einzelnen Kraftstoffverteilerrohren 34 zu schaffen.
Unter Druck stehender Kraftstoff, der von der Hochdruckkraftstoffpumpe über das
Kraftstoffzuführrohr 35 abgegeben
wird, wird in den Kraftstoffzuführkanal 33c des
Kraftstoffhauptverteilerrohrs 33 eingeleitet und dann in
den Kraftstoffverteilerkanal 38 der einzelnen Kraftstoffverteilerrohre 34 verteilt.
Der Kraftstoff wird weiter in die Einspritzerbohrung 37 eingeleitet
und dann auf den Kraftstoffeinlass des Kraftstoffeinsprit zers 22 gerichtet.
Das einzelne Kraftstoffverteilerrohr 34 für jeden
Zylinder 4 ist mit einer Durchgangsbohrung 39 versehen,
die so angeordnet ist, dass sie auf den zweiten Sockel 28 des
Zylinderkopfes 2 trifft, wenn am Zylinderkopf 2 installiert.
Durch sie verläuft
die Befestigungsschraube 31.
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Wie
aus der obigen Beschreibung klar verständlich ist, hat die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
A der vorliegenden Erfindung das Merkmal, dass bei der Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 das
Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 zu einer Seite der Längsachse
y des Kraftstoffeinspritzers 22 gegenüber der anderen Seite desselben,
auf der die Einlassöffnungen 7 in
Längsrichtung
der Maschine 1 angeordnet sind, gelegen ist, wie in den 1 und 4 gezeigt. Das
Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 ist also auf eine Seite
entfernt vom Zylinderkopf 2 bezüglich der Längsachse y des Kraftstoffeinspritzers 22 versetzt, und
das einzelne Kraftstoffverteilerrohr 34 hat Kraftstoffeinspritzkanäle 37 und 38,
die in L-Form verbunden sind. Selbst wenn der Kraftstoffeinspritzer 22 in enger
Nachbarschaft zu und zwischen den zwei Einlassöffnungen 7 angeordnet
und größtmöglich aufgerichtet
ist, entsteht daher keine mechanische Kollision zwischen dem Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 und dem
Zylinderkopf 2 und/oder der Ansaugkrümmeranordnung, speziell dem
stromabwärtigen
Ansaugkrümmer 22.
Mit anderen Worten, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung A der vorliegenden
Erfindung macht es möglich,
den Kraftstoffeinspritzer 22 in einer weiter aufgerichteten
Stellung im Vergleich zu den konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
anzuordnen.
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Die
Befestigungsschrauben 31, mit denen die Kraftstoffverteilerrohranordnung 33 am
Zylinderkopf 2 befestigt ist, sind zwischen den Längsachsen y
der Kraftstoffeinspritzer 22 und dem Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 angeordnet,
das sich längs
einer Seite des Zylinderkopfs 2 erstreckt, wie in den 1 und 4 gezeigt,
und halten die einzelnen Kraftstoffverteilerrohre 34 am
Zylinderkopf 2. Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
A der vorliegenden Erfindung, bei der das Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 seitlich
von den Einlassöffnungen 7 versetzt
ist, kann die Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 daher
an der Maschine 1 ohne mechanische Kollision mit dem Zylinderkopf 2 angebracht
werden mit der Folge, dass der Kraftstoffeinspritzer 22 in
eine schiefe Position unter einem günstigeren Winkel im Vergleich
zu den konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen angeordnet
werden kann, wobei ein Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 auf
einer Linie angeordnet ist, die die Längsachsen der Kraftstoffeinspritzer
unter einem etwa rechten Winkel schneidet. Daher ist das Anhaften
von Kraftstoff, der durch den Kraftstoffeinspritzer 22 auf
die Seitenwand der Brennkammer 6 gespritzt wird, ausreichend
vermindert, so dass eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs
und eine Vergrößerung des
Schadstoffausstoßes
vermieden sind. Darüber
hinaus schafft die Anordnung der Befestigungsschrauben 31 zwischen
den Längsachsen
y der Kraftstoffeinspritzer 22 und dem Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 eine
ausreichend starke Befestigung der einzelnen Kraftstoffverteilerrohre 34 am
Zylinderkopf 2, so dass die einzelnen Kraftstoffverteilerrohre 34 der
starken Reaktionskraft widerstehen, die auf sie einwirkt, wenn die
Kraftstoffeinspritzer 22 Kraftstoff einspritzen. Daher
ist eine Leckage von Kraftstoff zwischen den einzelnen Kraftstoffverteilerrohren 34 und
den Kraftstoffeinspritzern 22 zuverlässig verhindert. Weil die Befestigungsschrauben 34 die
entsprechenden einzelnen Kraftstoffverteilerrohre 34 direkt
am Zylinderkopf 2 festhalten, wirkt außerdem kein Verwindungsmoment
auf das Kraftstoffhauptverteilerrohr 33 durch die einzelnen
Kraftstoffverteilerrohre 34 ein, so dass die Zuverlässigkeit
der Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 gesteigert ist.
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Wenn
die Maschine 1 eine Vier-Zylinder-Reihenmaschine ist, wie
sie in dieser Ausführungsform gezeigt
ist, bei der die Zündkerzen 11 mit
der vertikalen Mittenachse x der Zylinder 4 ausgerichtet
sind und die Kraftstoffeinspritzer 22 im Allgemeinen auf eine
Stelle unterhalb der Einlassöffnungen 7 verwiesen
sind, können
die Kraftstoffeinspritzer 22 in enger Nachbarschaft zu
den Einlassöffnungen 7 angeordnet
werden und dabei so weit wie möglich
aufgerichtet sein, ohne eine mechanische Kollision der Kraftstoffverteileranordnung 30 mit
dem Zylinderkopf 2 hervorzurufen, was stets vermieden werden
soll. Weiterhin sind im Fall, dass die Ansaugkrümmeranordnung zwei Teile hat,
einen stromabwärtigen
Ansaugkrümmer 12 und
einen stromaufwärtigen
Ansaugkrümmer 14,
ist dieser so gestaltet, dass er sich nach unten erstreckt und die
Kraftstoffverteilerrohranordnung 30 umgibt, wie bei dieser
Ausführungsform,
und die Maschine kann kompakt in einem Motorraum untergebracht werden,
ohne dass eine mechanische Kollision mit der Motorraumhaube hervorgerufen
wird. Weiterhin ist es einfach, eine mechanische Kollision zwischen
dem Ansaugkrümmer
und der Kraftstoffverteilerrohranordnung zu beseitigen, da das Kraftstoffhauptverteilerrohr
unterhalb der Längsachse
der Kraftstoffeinspritzer angeordnet ist.