DE69017998T2 - Einspritzbrennkraftmaschine für Kraftwagen. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine, die quer in einem Motorraum eingebaut ist und am Zylinderkopf des Motors angebrachte Einspritzeinheiten besitzt, zur Beladung der zugehörigen Brennkammer.
• Die Vorteile der Krafteinspritzung, insbesondere der direkten Krafteinspritzung bei Motoren und insbesondere bei Zweitaktmotoren, sind bekannt. Wenn direkte Zylinder-Kraftstoffeinspritzung eingesetzt wird, sind die Kraftstoffeinspritzventile normalerweise in dem Zylinderkopf zusammen mit bestimmten anderen Bauteilen, wie beispielsweise der Zündkerze zum Entzünden des Gemischs, angebracht. Es ist des weiteren vorteilhaft, die Kraftstoffeinspritzdüsen so anzuordnen, daß sie zur Wartung und für andere Zwecke leicht zugänglich sind. Das gleiche gilt natürlich auch für die Zündkerzen. Bestimmte Arten von Kraftstoffeinspritzdüsen spritzen nicht nur Kraftstoff, sondern auch Luft, in den Motor ein. Diese Einspritzdüsen sind komplizierter als Einspritzdüsen, die lediglich Kraftstoff einspritzen, und erfordern aufgrund ihres komplizierteren Aufbaus zusätzlichen Raum.
• Die Zylinderkopfanbringung von Kraftstoffeinspritzdüsen und insbesondere von Luft-Kraftstoff-Einspritzdüsen führt zu bestimmten Problemen, wenn die Einspritzdüsen bei Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt werden. Es ist bekannt, daß es vorteilhaft ist, ein Kraftfahrzeug mit einer niedrigen Kühlerhaubenlinie zu versehen, um gute Stromlinienform und bessere Kraftstoffausnutzung zu ermöglichen. Wenn jedoch der Motor in dem Motorraum angebracht wird und die Kraftstoffeinspritzdüsen nach oben vorstehen, kann dies die Schaffung niedriger Kühlerhaubenlinien erschweren. Diese Probleme können im Zusammenhang mit Quer-Vorderradantriebs-Motoranordnungen besonders akut werden.
• Aus EP-A-0 210 098 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, bei dem eine Kraftstoffeinspritzdüse, die zur Vertikalen eines Einlaßventils geneigt ist, Kraftstoff in den Ansaugkrümmer und auf das Einlaßventil zu einspritzt. Das Öffnen und Schließen des Einlaßventils wird durch eine Nockenwelle gesteuert, die oberhalb des Einlaßventils angeordnet ist. Daher macht diese Konstruktion einen vergleichsweise großen Raum über dem Zylinderblock erforderlich, was zu einer recht hohen Kühlerhaubenlinie des Motorraums des Fahrzeugs führt und so seinen Luftwiderstand erhöht.
• Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritz-Verbrennungskraftmaschine zu konstruieren und sie so unterzubringen, daß entsprechende Kraftstoffeinspritzbedingungen und leichtere Wartung des Motors, insbesondere seines Einspritzsystems, erreicht werden können, wobei gleichzeitig eine niedrigere Kühlerhaubenlinie der Kühlerhaube des Motorraums gewährleistet ist.
• Um die obenerwähnte Aufgabe zu erfüllen, sind die Einspritzeinheiten der Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 am oberen Ende des Zylinderkopfes angeordnet und weisen jeweils eine Hauptgehäuseeinheit auf, in der eine Solenoid-Einheit zur Betätigung eines Einspritzventils zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer vorgesehen ist, wobei die Hauptgehäuseeinheit individuelle Kraftstoffeinspritzdüsen trägt, die sich nach oben geneigt von der Hauptgehäuseeinheit in eine Richtung erstrecken, in der die Höhe einer Haube des Motorraums zunimmt.
• Die erfindungemäße Lösung ermöglicht auf vorteilhafte Weise die Verringerung der Höhe der Kühlerhaube des Fahrzeugs, da der Platz, der für das Kraftstoffeinspritzsystem erforderlich ist, das oberhalb des Zylinderkopfes leicht zugänglich angeordnet ist, durch den Einsatz einer platzsparenden Solenoid-Einheit, die die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer steuert, auf ein Minimum verringert wird. Die Neigung der Kraftstoffeinspritzdüse zur Vertikalen in der Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs führt zu einer weiteren Verringerung der Höhe der Kühlerhaubenlinie des Motorraums. Dadurch wird der Luftwiderstand des Fahrzeugs und somit sein Kraftstoffverbrauch verringert.
• Durch die Anordnung der Einspritzeinheiten am oberen Ende des Zylinderkopfes ist das Einspritzsystem leicht zugänglich, können die Einspritzeinheit bzw. Teile derselben leicht montiert und ausgetauscht werden, so daß die Wartungskosten bzw. Reparaturkosten im Schadensfall verringert werden.
• Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung wird in ein Motorfahrzeug mit einem Motorraum und einem in dem Motorraum angeordneten Motor integriert, dessen Ausgangswellenachse sich quer zum Motorraum erstreckt. Der Motorraum wird durch eine geneigte Haube begrenzt. Der Motor hat einen Zylinderkopf, der in der Nähe der Haube angeordnet ist, sowie eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die in dem Zylinderkopf an der Oberseite desselben angebracht ist, wo die Haube am höchsten ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine Seitenansicht des vorderen Teils eines von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, die gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wobei die Bauteile des Fahrzeugs mit gestrichelten Linien dargestellt sind.
• Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Zylinder eines Mehrzylinder-Zweitakt-Kurbelgehäuseverdichtungs-Motors, der gemäß einer Ausführung der Erfindung aufgebaut ist.
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Motors, allgemein in Richtung des Pfeils 3 in Fig. 2, wobei Teilabschnitte aufgebrochen sind.
• Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die teilweise Fig. 1 ähnelt und eine andere Ausführung der Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
• In den Zeichnungen und zunächst vor allem in Fig. 1 und 2 ist ein Dreizylinder-Zweitakt-Kurbelgehäuseverdichtungs-Reihen-Kraftfahrzeugverbrennungsmotor, der gemäß einer Ausführung der Erfindung aufgebaut ist, im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet. Der Motor 11, ist wie bereits angemerkt, als Dreizylinder-Reihenmotor dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch bei Motoren eingesetzt werden kann, die andere Zylinderzahlen und andere Zylinderausrichtungen aufweisen. Bestimmte Merkmale der Erfindung können bei Drehkolbenmotoren eher als bei Hubkolbenmotoren eingesetzt werden, und darüber hinaus können einige Merkmale der Erfindung auch bei Motoren eingesetzt werden, die nach dem Viertaktprinzip statt nach dem Zweitaktprinzip arbeiten. Die Erfindung eignet sich jedoch besonders für Zweitaktmotoren.
• Der Motor 11 besteht aus einer Zylinderblockbaugruppe, die allgemein mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet ist, wobei drei fluchtende Zylinderbohrungen 13 durch Zylindereinsätze 14 gebildet werden, die in dem Zylinderblock 12 auf bekannte Weise aufgenommen sind. Kolben 15 sind hin- und her beweglich in jeder der Zylinderbohrungen 14 gelagert und mittels entsprechender Pleuelstangen 16 mit einer Kurbelwelle 17 verbunden, die drehbar in einer Kurbelgehäusekammer 18 gelagert ist, die auf bekannte Weise durch den Zylinderblock 12 und ein Kurbelgehäuse 19 gebildet wird.
• Eine Zylinderkopfbaugruppe 21 ist an dem Zylinderblock 12 angebracht und weist einzelne Vertiefungen 22 auf, die mit dem Kolben 15 und Zylinderbohrung 13 zusammenwirken und Brennkammern 23 bilden. Die Köpfe der Zylinder 15 sind mit Vertiefungen 24 versehen, die des weiteren diese Brennkammern 23 bilden.
• Eine Luftmenge wird den Kurbelgehäusekammern 18, die mit jeder der Zylinderbohrungen 13 verbunden sind, durch ein Ansaugsystem zugeführt, das ein Drosselgehäuse enthält, das allgemein mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet ist und Luft von einem Luftfilter (nicht dargestellt) empfängt. Dieses Drosselgehäuse 25 enthält eine Drosselklappe (nicht dargestellt), die manuell betätigt wird, und deren Stellung durch ein Potentiometer 26 erfaßt wird, das ein Drosselklappen-Positionssignal zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzsystems, wie sie im folgenden beschrieben wird, erzeugt. Darüber hinaus kann eine Hilfseinspritzdüse (sub injector) 27 in dem Drosselgehäuse 25 vorhanden sein, um unter bestimmten Laufbedingungen zusätzlichen Kraftstoff einzuspritzen.
• Das Drosselgehäuse 25 führt die Luft einem Ansaugsystem zu, das allgemein mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichnet ist und eine Luftkammer 29 enthält. Die Luftkammer führt Einlaßöffnungen 32, die mit jeder Kurbelgehäusekammer 18 verbunden sind, Luft über Leitungen 31 zu. Diese Kurbelgehäusekammern 18 sind gegeneinander abgedichtet, wie dies typisch für Zweitaktmotoren ist. Ein Klappendrosselventil 34 ist in jeder Einlaßöffnung 32 angeordnet und verhindert umgekehrten Strom, wenn das Gemisch in den Kurbelgehäusekammern 18 durch die Abwärtsbewegung der Kolben 15 verdichtet wird.
• Das verdichtete Gemisch wird den Brennkammern 23 über geeignete Spülkanäle (scavenge passages) (nicht dargestellt) zugeführt. Dieses Gemisch wird dann in den Brennkammern 23 durch die Aufwärtsbewegung der Kolben 15 weiter verdichtet und wird durch eine Zündkerze 34 gezündet, die in dem Zylinderkopf 21 angebracht ist, wobei sich ihr Spalt 35 in die Brennkammer 23 hinein erstreckt.
• Das verbrannte Gemisch wird anschließend über Auslaßöffnungen 36 ausgestoßen, in denen sich Auslaßsteuerventile 37 befinden. Die Auslaßsteuerventile 37 werden so betätigt, daß sie bei hoher Drehzahl, hohen Lastfunktionsbedingungen auf geeignete Weise ein verringertes Verdichtungsverhältnis erzeugen. Die Abgase werden anschließend durch ein Abgassystem, das ein Auslaßrohr 38 enthält, an die Atmosphäre abgegeben.
• Die Kraftstoffmenge zur Verbrennung und eine zusätzliche Luftmenge werden durch Einspritzeinheiten 39 zugeführt, die von jedem beliebigen bekannten Typ sein können, und die sowohl Kraftstoff als auch verdichtete Luft in die Brennkammern 23 einspritzen. Die Einspritzeinheiten 39 enthalten eine Hauptgehäuseeinheit 41, in der sich eine Solenoid-Einheit 42 befindet, die ein Einspritzventil betätigt und die Zufuhr von Kraftstoff und Luft in die Brennkammern 23 steuert. Dieses Einspritzventil ist so angeordnet, daß seine Achse im wesentlichen auf der Achse der Zylinderbohrungen 13 liegt, und es ist am oberen Ende des Zylinderkopfs 21 angeordnet.
• Den Einspritzeinheiten 39 wird durch einzelne Kraftstoffeinspritzdüsen 43, die in der Gehäuseeinheit 41 in einem Winkel 45º angebracht sind und sich bei dieser Ausführung nach hinten in Richtung der Ansaug- und der Auslaßseite des Motors erstrecken und oberhalb der Zündkerzen 34 angeordnet sind, Kraftstoff zugeführt. Der Grund für diese Winkelbeziehung wird weiter unten erläutert. Eine Kraftstoffleitung ist an den Oberseiten der Einspritzdüsen 43 befestigt und führt ihnen Kraftstoff zu.
• Eine Luftleitung 45 ist an der Vorderseite der Gehäuse 41 befestigt und führt den Einspritzeinrichtungen 39 die verdichtete Luft zu. Die Luftleitung 45 ist an jeder der Einspritzeinrichtungen 39 befestigt. Dadurch bilden die Einspritzeinrichtungen 39 und die Luftleitung 45 eine Unterbaugruppe, die sich leicht an dem Motor anbringen und von ihm entfernen läßt.
• Es ist leicht zu erkennen, daß es die nach hinten versetzte Anordnung der Kraftstoffeinspritzdüsen 43 und der Zündkerzen 34 ermöglicht, diese Bauteile so anzuordnen, daß sie zu Wartungszwecken leicht zugänglich sind. Diese nach hinten versetzte Anordnung ermöglicht jedoch auch den Einsatz einer geneigten Kühlerhaubenlinie, wenn der Motor 21 in einem Kraftfahrzeug in Querrichtung installiert wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Figur ist das Kraftfahrzeug mit gestrichelten Linien dargestellt, und ist allgemein mit dem Bezugszeichen 46 gekennzeichnet. Das Kraftfahrzeug 46 enthält einen Motorraum 47, der an seinem oberen äußeren Ende durch eine nach unten geneigte Kühlerhaube 48 begrenzt wird. Der Motor 21 ist quer in dem Motorraum 47 angeordnet, so daß sich die Drehachse der Kurbelwelle 17 quer zum Motorraum erstreckt. Dies ermöglicht den Antrieb der Vorderräder 49 des Kraftfahrzeugs 46 durch den Motor 21 auf geeignete Weise.
• Die nach hinten versetzte Anordnung der Kraftstoffeinspritzdüsen 43 und ihr 45º-Winkel zur vertikalen Achse ermöglichen, wie es aus Fig. 1 leicht ersichtlich ist, die Installation des Motors 21 auf im allgemeinen aufrechtstehende Weise, ohne daß eine ansteigende Kühlerhaubenlinie erforderlich wäre. Des weiteren erleichtert die nach hinten versetzte und oben angeordnete Anbringung der Kraftstoffeinspritzdüsen 43 und der Einspritzeinrichtungen 39 die Wartung. Es ist des weiteren anzumerken, daß die Kraftstoffschiene 44 an einer erhöhten Position oberhalb der Haupteinspritzeinrichtungen 39 angeordnet ist, so daß kühlende Luft, die durch den Motorraum 47 von der Grillöffnung der Vorderseite desselben strömt, die Kraftstoffsysteme leicht kühlen kann. Darüber hinaus befindet sich die Luftleitung 45 vorn und im Weg des Luftstroms, so daß sie ebenfalls gekühlt wird. Auch diese Ergebnisse werden erzielt, ohne die Kühlerhaubenlinie auf irgend eine Weise zu erhöhen.
• Die Kurbelwelle 17 treibt über einen Riemen- oder einen Kettenantriebsmechanismus, der sich am vorderen Ende des Motors befindet, eine Vielzahl von Zusatzeinrichtungen 51 an (Fig. 2). Des weiteren kann ein Wechselstromgenerator bzw. ein Gleichstromgenerator an der Rückseite des Motors angebracht sein und auf bekannte Weise von der Kurbelwelle 17 angetrieben werden.
• Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung, die im allgemeinen die gleiche wie die in Fig. 1 bis 3 ist. Aus diesem Grund sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht nochmals ausführlich beschrieben. Bei dieser Ausführung erstreckt sich jedoch die Auslaßleitung nicht hinter dem Motor sondern vor ihm. Dadurch kann sie besser gekühlt werden, so daß Erwärmung der Ansaugluft durch die Auslaßleitung vermieden wird. In allen anderen Aspekten ist diese Ausführung die gleiche wie die bereits beschriebene Ausführung und weist somit ihre Vorteile auf.
• Aus der obenstehenden Beschreibung sollte leicht ersichtlich sein, daß die beschriebenen Ausführungen der Erfindung außerordentlich wirkungsvoll hinsichtlich der Schaffung eines Einspritzsystems für einen Motor sind, das sich leicht warten läßt und dennoch die Schaffung einer niedrigen Kühlerhaubenlinie nicht beeinträchtigt, auch wenn der dazugehörige Motor in einer aufrechtstehenden Position in dem Motorraum installiert ist.

Claims (10)

1. Kraftfahrzeug mit einer Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine (11), die quer in einem Motorraum (47) eingebaut ist und am Zylinderkopf (21) des Motors (11) angebrachte Einspritzeinheiten (39) besitzt, zur Beladung der zugehörigen Brennkammer (23), dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinheiten (39) am oberen Ende des Zylinderkopfes (21) angeordnet sind und jeweils eine Hauptgehäuseeinheit (41) aufweisen, in der eine Solenoid-Einheit (42) zur Betätigung eines Einspritzventils zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer (23) vorgesehen ist, wobei die Hauptgehäuseeinheit (41) individuelle Kraftstoffeinspritzdüsen (41) trägt, die sich nach oben geneigt von der Hauptgehäuseeinheit (41) in eine Richtung erstrecken, in die die Höhe einer Haube (48) des Motorraums (47) zunimmt.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Einspritzeinheit (39) um eine im Zylinderkopf (21) montierte Zündkerze (34) zum Entzünden des Gemisches in der Brennkammer (23) angeordnet ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einspritzeinheit (39) einen Abschnitt eines Kraftstoff-Luftinjektors aufweist.

4. Kraftfahrzeug nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 oder 3, bei dem die Achse der Einspritzeinheit (39) mit der Achse der Zylinderbohrung (13) in eine Linie gebracht ist.

5. Kraftfahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kraftstoffeinspritzdüse (43) in einem spitzen Winkel zu der Injektorachse montiert ist und sich von dieser in die Richtung erstreckt, in die die Höhe der Haube (48) zunimmt.

6. Kraftfahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Motor (11) im wesentlichen in Vertikalausrichtung in dem Motorraum (47) angeordnet ist.

7. Kraftfahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche1 bis 6, bei dem der Motor (11) ein Auslaßrohr (38) besitzt, das sich vom Motor (11) relativ zum Motorraum (47) nach hinten erstreckt.

8. Kraftfahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Motor ein Auslaßrohr (38) besitzt, das sich vom Motor (11) relativ zum Motorraum (47) nach vorne erstreckt.

9. Kraftfahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem Kraftstoff den Kraftstoffinjektoren (43) durch eine Kraftstoffschiene (44) zugeführt wird, die im Weg eines Luftstromes durch den Motorraum angeordnet ist.

10. Kraftfahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem den Einspritzeinheiten (39) Luft durch eine Luftleitung (45) zugeführt wird, die im Bereich des Luftstromes durch den Motorraum (47) angeordnet ist.