JP4215517B2 - 燃料噴射システム - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は主請求項の上位概念に記載した形式の燃料噴射システムから出発している。
【０００２】
内部で混合気形成を行う混合気圧縮外部点火式内燃機関では、成層燃焼運転のために点火プラグ領域内には着火可能範囲内の所定の燃料／空気比を有する“混合気噴霧（雲）”が必要である。この目的のために、内向きまたは外向きに開き、かつコーンスプレーを生じるノズルを備えた燃料噴射弁が使用される。
【０００３】
例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９８０４４６３号明細書からは、ピストンシリンダ装置によって形成された燃焼室内へ燃料を噴射する少なくとも１つの燃料噴射弁と、燃焼室内へ突入した点火プラグとを備えた、混合気圧縮外部点火式内燃機関のための燃料噴射システムが公知である。その場合、燃料噴射弁のノズルボディは該ノズルボディの周囲にわたり分配されて配置された少なくとも１列の噴口を備えている。噴口を介した狙を付けた燃料噴射により、噴流案内式燃焼法が混合気噴霧の形成によって実現され、その際、少なくとも１つの噴流が点火プラグまたはそれの極めて近い周囲へ向けられる。その他の噴流は少なくともほぼ閉じられた、もしくは関連する混合気噴霧の形成のために役立てられる。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０４４６３号明細書から公知のこの燃料噴射システムの欠点とするところは特に、供用されている燃焼室が不完全にしか利用されず、このことにより、高すぎる空気成分による低価値の混合気形成と、続く個々のミスファイヤに起因する不燃焼炭化水素の過剰な放出と、高い燃費とが結果として生じることにある。
【０００５】
発明の利点
これに対して、主請求項の特徴概念に記載の特徴を備えた本発明による燃料噴射システムが有する利点は、燃焼室内へ噴射された混合気噴霧の広がりが内燃機関の縦方向と横方向とで互いに異なることにより、かつこのことに起因して生じる混合気噴霧の楕円形横断面によって、燃焼室への混合気噴霧のより良い適合、ひいては効果的な燃焼と、比較的低い燃費と、わずかな有害物質放出が得られることにある。
【０００６】
従属請求項に記載した手段によれば、主請求項に記載した燃料噴射システムの有利な実施形が可能である。
【０００７】
特に、噴射噴流が直に点火プラグへ方向付けされていないため、点火プラグ位置に関連した接線方向の燃料噴射によって点火プラグの熱衝撃負荷と煤付着とが軽減されるのが有利である。有利には、噴口の狙いを付けた配置ひいては燃焼室内の噴射噴流の狙いを付けた配置によって、シリンダヘッド内の吸込弁および排出弁ならびに点火プラグの組込み位置も考慮されることができ、それにもかかわらず、燃焼室のジオメトリが最適に利用される。
【０００８】
本燃料噴射システムのために適した燃料噴射弁は有利にも付加的な製作費用なしにコスト安に製作されることができる。
【０００９】
次に、本発明の１実施例を図面に簡略に示し、以下の記載で詳細に説明する。
【００１０】
実施例の説明
図１は本発明による燃料噴射システム２を備えた内燃機関１の１実施例を抜粋的な断面図示で示す。
【００１１】
燃料噴射システム２はシリンダ壁１３を備えたシリンダブロックを有しており、該シリンダ壁１３内にはピストン６が案内されている。ピストン６は連接棒１４によってシリンダ壁１３に沿って上下に案内される。シリンダ壁１３は端面側でシリンダヘッド３によって閉鎖されている。シリンダ壁１３と、ピストン６とシリンダヘッド３とが燃焼室７を閉じている。
【００１２】
シリンダヘッド３内には燃料噴射弁５が有利には中央に配置されている。その場所から若干側方へずれたところに点火プラグ４がシリンダヘッド３の孔内に挿入されている。さらに、少なくとも１つの吸込弁１１と、少なくとも１つの排出弁１２とが設けられている。
【００１３】
運転中の燃料噴射システム２は燃料噴射弁５内に存在する噴口を通して、全体として１つの円錐状の燃料噴流を形成する複数の噴射噴流を燃焼室７内へ噴射する。燃焼室７内では燃料と空気との混合により混合気噴霧９が形成される。該混合気噴霧９は点火プラグ８によって点火される。本発明による円錐状の燃料噴流の形状を図２および図３で詳細に説明する。
【００１４】
図１から分かるように、内燃機関１の燃焼室７は屋根形燃焼室の形状でシリンダヘッド３内に形成されており、該屋根形燃焼室は屋根傾斜部１５と屋根棟１６とを有している。屋根棟１６には燃料噴射弁５が配置されており、他面において屋根傾斜部１５にはガス交換弁１１，１２が配置されている。このことは特に２つ以上のガス交換弁１１，１２が使用される場合には有利である。それというのは、このことにより内燃機関１の全負荷時にガス交換弁に空気が良好に供給されるからである。
【００１５】
燃焼室７を最適に利用することができるように、かつ吸込弁１１および排出弁１２の位置を考慮することができるように、本発明によれば燃料噴射弁５は、燃料噴射弁５によって燃焼室７内へ噴射される噴射噴流１０が内燃機関１の横方向でよりも内燃機関の縦方向で大きな角度で噴射されるように形成されている。
【００１６】
図２Ａには前述の手段を明らかにするために、４つのシリンダを備えた１実施例の内燃機関１の極めて概略的な縦断面が示されており、他面において図２Ｂは内燃機関１の横方向で１つのシリンダを断面した図を示す。
【００１７】
図２Ａから分かるように、噴射噴流１０は燃料噴射弁５によって最大の開角αで噴射される。この開角は燃料噴射弁５の噴口の位置により規定されている。
【００１８】
内燃機関１の横方向では図２Ｂに示されているように、燃焼室７を制限している屋根傾斜部１５に基づき、角度αより小さな角度βで噴射噴流１０が噴射される。それゆえ、ガス交換弁１１，１２ならびに図２Ｂには図示されていない点火プラグ４は噴射噴流１０によってたんに接線方向でのみ擦過され、直には噴射を受けない。このことは特に点火プラグ４では有利である。それというのは、この形式で電極の熱衝撃負荷ならびに炭化が軽減され、かつ点火プラグ４の寿命が延びることができるからである。
【００１９】
噴射された混合気噴霧９の横断面は、２つの互いに直交する空間方向の開角αと開角βとの大きさが異なることに起因して楕円形である。混合気噴霧９の側方の偏平により、混合気噴霧は最適に燃焼室７の形状に適合する。
【００２０】
最大の開角αと最小の開角βとの間に位置する噴射角は任意に多数の個々の噴射噴流１０の使用により連続的に極大値に近づけられることができる。図３には例示的に１０個の噴射噴流１０から成る混合気噴霧９が示されている。この場合、最大の開角αを有する噴射噴流は存在せず、むしろ互いに並んで位置する２つの噴射噴流１０が最大の開角αに近づけられている。このような配置は、熱衝撃負荷の回避のために直に噴射を受けないほうがよい例えば屋根棟内で側方に配置された２つの点火プラグ４が設けられている場合に有利である。
【００２１】
点火プラグ４が例えば“屋根傾斜部”内に位置する場合には、最小の開角βを有する噴射噴流は避けられ、むしろ同様に互いに並んで位置する２つの噴射噴流が最小の開角βに近づけられる。
【００２２】
燃料噴射弁５の任意に多数の噴口を使用することにより、噴射噴流１０の任意の配置を生じることができる。個々の噴射噴流１０の相互の噴流隔たり角度γは同じであってもよく、または異なっていてもよい。その場合、噴流隔たり角度γの設計は混合気噴霧９の開角αと開角βとの設計とは無関係である。
【００２３】
本発明は図示の実施例に制限されず、かつ例えば多かれ少なかれ複数の噴射噴流１０と、ガス交換弁１１，１２と、特に複数の点火プラグ４と、可変の行程室容積とを有する燃料噴射システムのためにも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により形成された燃料噴射システムを備えた内燃機関の１実施例を図式的に断面した図である。
【図２Ａ】 内燃機関と本発明による燃料噴射システムとを縦方向に図式的に断面した図である。
【図２Ｂ】 内燃機関と本発明による燃料噴射システムとを横方向に図式的に断面した図である。
【図３】 内燃機関の燃焼室内に生じた混合気噴霧を図式的に示した図である。

Claims (5)

1. 内燃機関（１）のための燃料噴射システム（２）であって、シリンダ壁（１３）によって制限された燃焼室（７）内へ燃料を噴射する少なくとも１つの燃料噴射弁（５）が設けられており、シリンダ壁（１３）内にピストン（６）が案内されており、燃焼室（７）内へ突入した点火プラグが設けられており、燃料噴射弁（５）が複数の噴射噴流（１０）を燃焼室（７）内へ噴射するようになっており、複数の噴射噴流（１０）が、楕円形横断面を有する円錐状の１つの混合気噴霧（９）を燃焼室（７）内に発生させ、該混合気噴霧（９）の楕円形横断面が、内燃機関（１）の縦方向に開角αを有し、かつ内燃機関（１）の横方向に開角βを有しており、内燃機関（１）の縦方向の開角αが、内燃機関（１）の横方向の開角βよりも大きく、燃料噴射弁（５）がシリンダヘッド（２）の屋根傾斜部（１５）によって制限された棟（１６）に配置されている形式のものにおいて、
   開角αおよび開角βで噴射される噴射噴流（１０）の間に位置する噴射噴流（１０）が開角αおよび開角βに連続的に近づいていることを特徴とする燃料噴射システム。
2. 最小の開角βが屋根傾斜部（１５）に沿って方向付けされていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射システム。
3. 個々の噴射噴流（１０）の間の噴流隔たり角度γが同じ大きさであることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射システム。
4. 個々の噴射噴流（１０）の間の噴流隔たり角度γが種々異なっていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
5. シリンダヘッド（２）内に配置されたガス交換弁（１１，１２）と点火プラグ（４）とに対して噴射噴流（１０）が接線方向に向くように、噴射噴流（１０）が方向付けされていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。

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