JP4740130B2 - 燃料噴射系 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の燃料噴射系に関する。

例えばドイツ連邦共和国特許公開第１００２６３２１号明細書に基づいて、燃料噴射弁と燃焼室内に進入する点火装置とを備えた燃料噴射系が公知である。燃料噴射弁から流出する燃料噴流は、拡がって燃料円錐を形成する。燃料円錐は、燃料噴射弁の近傍に配置されている点火プラグの領域に、扇形部（Winkelausschnitt）を有している。この扇形部によって、２つの燃料噴流が正確に規定された間隔をおいて点火装置を通過し、これによって燃料の確実な点火が保証されるようになっている。

前記明細書に基づいて公知の燃料噴射系には特に次のような欠点、すなわち、扇形部を点火プラグに対して正確に方向付けるために、燃料噴射弁の取付けに極めて手間がかかるという欠点がある。同様に点火装置もしくはその極つまり電極を、該点火装置もしくは極が燃料噴射弁に対して正確に規定された位置を占めるように、取り付けることが必要である。点火装置の火花の位置及び燃料噴射弁の噴流形成のジオメトリは、例えばミスファイア（Zuendaussetzer）を回避するために、燃料噴射系の全耐用寿命にわたって極めて僅かしか変化することが許されない。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射系には、公知のものに比べて次のような利点、すなわち特に燃料噴射系の取付けが著しく簡単化されるという利点がある。

特に、点火装置もしくはその極つまり電極は、取付け時に、面倒な手間をかけることなく、燃料噴射弁に対して適宜に方向付けることができる。そしてまた、燃料噴射弁を、その長手方向軸線を中心にして回動させることによって適正に方向付ける必要もなくなる。

燃焼室内への点火装置の進入深さは減じられ、これによって例えば点火装置、特に極の熱負荷が低減される。また点火装置の寸法はスケール化することができ、噴流円錐は外側の周面のところで点火される。

請求項１記載の本発明による燃料噴射系の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

例えば、第１の極及び第２の極の端部が、少なくとも部分的に貴金属、特にプラチナ合金から成っていると、特に有利である。このように構成されていると、点火火花は、極もしくは電極の領域から外に出ることなしに、確実に両端部の間においてしか生じない。これによって燃料はより確実に点火される。それというのは、不都合ないわゆる沿面火花（Gleitfunken）の場合におけるように、電極には熱の形で僅かなエネルギしか放出されないからである。

本発明の別の有利な構成では、第１の極及び第２の極の端部の直径が、１ｍｍ未満でありかつ／又は、第１の極の端部と第２の極の端部との間の間隔が、１ｍｍ未満である。このように構成されていると、火花は電極の間における等しいままの同じ箇所において発生し、点火過程中そこに留まる。

本発明による燃料噴射系の別の構成では、第２の極と、燃料噴流によって形成される円錐周面との間の間隔が、０．５ｍｍ〜３ｍｍの間である。このように構成されていると、より確実な点火が保証され、かつ点火装置の熱負荷は、これによる点火装置の配置形式によって著しく減じられ、その結果より長い耐用寿命と交換インターバルとが得られる。

また階段状に段付けされて拡大する噴射開口によって、噴射される燃料のジオメトリに不都合な影響を及ぼすおそれのある付着物の形成を減じるもしくは阻止することができる。

また、複数の噴射開口が配置されている孔付き円板（Mehrlochscheibe）を使用することによって、燃料噴射弁ひいては燃料噴射系の構成を著しく簡単化することができる。

図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明による燃料噴射系の１実施例を概略的に示す断面図であり、
図２は、本発明による燃料噴射系の１実施例を図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した図であり、
図３は、本発明による燃料噴射系の燃料噴射弁の噴射側端部を示す断面図であり、
図４は、本発明による燃料噴射系の点火装置の、燃焼室に進入する端部を示す図であり、
図５は、本発明による燃料噴射系の、円錐周面を生ぜしめる燃料噴射弁の噴流パターンを示す図であり、
図６は、本発明による燃料噴射系の別の実施例を示す断面図であり、
図７は、本発明による燃料噴射系の、部分円錐周面を生ぜしめる燃料噴射弁の噴流パターンを示す図である。

実施例の記載
次に本発明の１実施例を説明する。以下においてすべての図面で同一部材には、同一符号が用いられている。

図１に示された本発明による燃料噴射系１の実施例は、図示の形態では、内部において混合気が形成され、燃焼が行われ、そして噴流案内される燃焼方法による、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関用に構成されている。

燃料噴射系１はこの実施例ではシリンダ２１を有しており、このシリンダ２１内においてピストン３が案内されている。ピストン３は一方で連接棒４と結合され、かつ他方で燃焼室６に隣接している。燃焼室６はさらにシリンダ２１とシリンダヘッド５とによって画成され、このシリンダヘッド５はシリンダ２１の、連接棒４とは反対の側に配置されている。シリンダヘッド５は、シリンダ２１に向かって拡大する円錐形の凹設部１２を有しており、この凹設部１２は燃焼室６の一部を形成している。凹設部１２内には、噴射側の端部が燃焼室６に進入している燃料噴射弁２が、凹設部１２に対して同軸的に配置されて設けられている。燃料噴射弁２の噴射側の端部から噴射される燃料噴流２０（図５参照）は、円錐周面の形状に拡散し縦断面図で見て扇形の燃料噴流形態（以下において燃料扇形（Brennstoffaecher）と呼ぶ）１１を形成し、この燃料扇形１１は、有利には７０〜１１０°の周面開放角度αを有している。燃料噴射弁２の近くで幾分横方向にずらされて、点火装置８が燃焼室６にもしくは凹設部１２に進入しており、この場合点火装置８は円錐周面１８を形成する燃料扇形１１に対して有利には０.５ｍｍ〜３ｍｍの間隔をおいて配置されている。燃焼室６内において生じる燃料／空気混合物つまり混合気は、点火装置８によって点火される。

シリンダヘッド５にはさらに、少なくとも１つの排気弁１０と少なくとも１つの吸気弁９とが配置されている。

図２には、本発明による燃料噴射系１の実施例が図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図で示されている。この図２から明らかなように、燃料噴射弁２は凹設部１２の中心に位置決めされており、この燃料噴射弁２に対して短い距離をおいて側方にずらされて点火装置８が設けられております。第１の極１６は図示の実施例では第２の極１７の、燃料噴射弁２とは反対の側に位置している。しかしながら本発明による構成に基づいて、第１の極１６の位置は重要ではなく、これにより点火装置８の取付けは簡単化される。点火装置８が例えばシリンダヘッド５にねじ込まれる場合、点火装置８の位置、もしくは第１の極１６の位置を取付け時に面倒に調整する必要がなくなり、かつシリンダヘッド５及び点火装置８におけるねじ山を高い精度をもって製造する必要がなくなる。さらに、点火装置８における極１６の規定された固定箇所が不要になる。

図３には、弁座体１５と弁ニードル１４と複数の噴射開口１３（噴射開口は１つだけが図示されている）とを備えた、本発明による燃料噴射系１の燃料噴射弁２の噴射側端部が、断面図で示されている。噴射開口１３は段付けされて燃焼室６に向かって拡大している。これによって噴射開口１３の領域における付着物の形成が阻止もしくは減じられる。

図４には、本発明による燃料噴射系１の点火装置８の、燃焼室６に進入した端部が示されている。少なくとも１つの第１の極１６の端部は、第２の極１７の、燃焼室６に進入している端部のそばで側部に配置されており、この場合両端部は、点火装置８の長手方向軸線のほぼ等しい高さに位置している。両端部は有利にはプラチナ合金から成っており、これによって点火火花を全点火動作中にわたって両極１６,１７の間において維持することができる。有利には両端部の直径及び両端部相互の間隔は１ｍｍよりも小さい。

図５には、円錐周面を生ぜしめる本発明による燃料噴射系１の燃料噴射弁２の噴流パターンが示されている。円錐周面に均一に拡がる燃料扇形１１を成す燃料噴流２０は、それぞれ隣接した燃料噴流２０に対して約２５°の開放角度βを有している。この開放角度βは他の実施例では有利には２５〜４５°の間であり、この場合、各１つの噴射開口１３によって生ぜしめられる４〜１２の燃料噴流２０の個々の開放角度βは、互いに異なっていてもよい。

燃料噴射弁２の噴射側端部に対する点火装置８の位置は、図示の実施例ではほぼ２つの燃料噴流２０の間にあり、点火装置８に対する燃料噴流２０の位置は本発明の構成によって任意にすることができ、例えば燃料噴流２０は、点火装置８の真上を延びることができる。点火装置８の取付け時におけるように、これによって燃料噴射弁２の取付けも著しく簡単になる。燃料噴射弁２が例えばシリンダヘッド５にねじ込まれる場合に、燃料噴射弁２の位置を取付け時に手間をかけて調整する必要がなく、シリンダヘッド５及び燃料噴射弁２におけるねじ山を、高い精度をもって製造する必要がなくなる。各１つの噴射開口１３によって生ぜしめられる燃料噴流２０の数は有利には４〜１２である。

図６には、図１におけると同様に、本発明に基づいて構成された燃料噴射系１の別の実施例が断面図で概略的に示されている。この実施例では点火装置８は同軸的に、つまり凹設部１２の最高位のポイントに配置されている。これにより図６の実施例では点火装置８は、燃焼室６に対しても同時的に配置されている。点火装置８の比較的近くに該点火装置８に対して幾分側方にずらされて、燃料噴射弁２の噴射側端部が凹設部１２に進入しており、この場合円錐周面１８に対して有利には０.５〜３ｍｍの間隔が残されるようになっている。

図７には、本発明による燃料噴射系の、部分円錐周面を生ぜしめる燃料噴射弁の噴射パターンが略示されている。燃料噴射弁２から非同軸的に流出する燃料扇形１１もしくは円錐周面１８（この円錐周面はこの実施例では単に部分的につまり部分円錐周面に形成される）は、７つの燃料噴流２０を有しており、これらの燃料噴流２０はそれぞれの間に４０°の等しい開放角度βを有している。他の実施例では燃料噴流２０の間におけるこの開放角度βは、燃焼室６において実行される過程に応じて、種々様々に選択することができる。燃焼室６内に進入する燃料噴射弁２の噴射側端部の位置は、点火装置８の噴射側端部の位置と同様に、燃焼室６の横断面の中心点の外側にある。

本発明は図示の実施例に制限されるものではなく、例えば燃料噴射される任意の内燃機関のために使用することができる。

本発明による燃料噴射系の１実施例を概略的に示す断面図である。 本発明による燃料噴射系の１実施例を図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した図である。 本発明による燃料噴射系の燃料噴射弁の噴射側端部を示す断面図である。 本発明による燃料噴射系の点火装置の、燃焼室に進入する端部を示す図である。 本発明による燃料噴射系の、円錐周面を生ぜしめる燃料噴射弁の噴流パターンを示す図である。 本発明による燃料噴射系の別の実施例を示す断面図である。 本発明による燃料噴射系の、部分円錐周面を生ぜしめる燃料噴射弁の噴流パターンを示す図である。

Claims (12)

1. 燃料噴射装置（１）であって、複数の噴射開口（１３）を備えていて燃料を内燃機関の燃焼室（６）に噴射する燃料噴射弁（２）と、燃焼室（６）内に進入していて少なくとも１つの第１の極（１６）及び第２の極（１７）を備えている点火装置（８）とが設けられており、燃焼室（６）がシリンダ（２１）と、該シリンダ（２１）内を案内されているピストン（３）と、シリンダ（２１）に向かって拡大する円錐形の凹設部（１２）を有するシリンダヘッド（５）とによって画成されており、噴射開口（１３）から流出する燃料噴流（２０）が、点火装置（８）の領域の下で燃料扇形（１１）に拡散する形式のものにおいて、
   少なくとも１つの第１の極（１６）の端部が、第２の極（１７）の端部のそばで側方に配置されていて、両方の端部が、点火装置（８）の長手方向軸線のほぼ等しい高さに位置しており、噴射開口（１３）が燃料噴射弁（２）の孔付き円板に配置されており、該孔付き円板が複数の噴射開口を有しており、
   燃料噴射弁（２）が凹設部（１２）の中心に位置決めされており、
   噴射開口（１３）から流出する燃料噴流（２０）が、点火装置（８）の領域の下で、円錐周面（１８）に均一に拡がる燃料扇形（１１）を形成することを特徴とする燃料噴射装置。
2. 第１の極（１６）及び第２の極（１７）の端部が、少なくとも部分的に貴金属、特にプラチナ合金から成っている、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 第１の極（１６）及び第２の極（１７）の端部の直径が、１ｍｍ未満である、請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
4. 第１の極（１６）の端部と第２の極（１７）の端部との間の間隔が、１ｍｍ未満である、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
5. 第２の極（１７）と、燃料噴流（２０）によって形成される円錐周面（１８）との間の間隔が、０．５ｍｍ〜３ｍｍの間である、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
6. 燃料噴流（２０）が燃料扇形（１１）を均一に拡開させ、この際に燃料噴流（２０）は特に互いに対して等しい開放角度（β）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
7. 開放角度（β）が２５°〜４５°の間である、請求項６記載の燃料噴射装置。
8. 噴射開口（１３）が階段状に燃焼室（６）に向かって拡大している、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
9. 噴射開口（１３）の数が最少でも４、最多でも１２である、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
10. 燃料扇形（１１）が、７０°〜１１０°の周面開放角度（α）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
11. 燃料扇形（１１）が燃料噴射弁（２）の長手方向軸線に対して同軸的に延びている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
12. 燃料扇形（１１）の長手方向軸線が、燃料噴射弁（２）の長手方向軸線に対して０°とは異なった角度を成している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。

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