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    • 专利摘要:
    Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des von der Einspritzöffnung eingespritzten Kraftstoffs, der sich durch den Querschnitt an einer spezifischen Stelle auf der Auslassseite der Einspritzöffnung (16) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (20) bewegt, besitzt die Eigenschaft, dass dann, wenn der Punkt, in dem der Umfang des Kraftstoffnebels dicht bei der Mittelachse der Einspritzöffnung (16) die Gerade L, die die jeweiligen Schwerpunkte der in zwei Richtungen eingespritzten Kraftstoffnebel verbindet, schneidet, als erster Punkt P1 angenommen wird, der Punkt, in dem der von der Mittelachse entfernte Umfang des Kraftstoffnebels die Gerade L schneidet, als zweiter Punkt P2 angenommen wird und der Punkt in der Mitte zwischen dem ersten Punkt P1 und dem zweiten Punkt P2 als dritter Punkt P3 angenommen wird, der Scheitelwert der Strömungsgeschwindigkeit auf der Geraden L zwischen dem ersten Punkt P1 und dem dritten Punkt P3 liegt und die Strömungsgeschwindigkeit mti zunehmendem Abstand von der Lage des Scheitelwerts auf der Geraden L abnimmt.
    公开号:DE102004003361A1
    申请号:DE200410003361
    申请日:2004-01-22
    公开日:2004-08-12
    发明作者:Yusuke Hitachi Kihara；Toshiharu Hitachinaka Nogi；Masahiro Hitachi Souma；Yoshihiro Hitachi Sukegawa
    申请人:Hitachi Ltd；
    IPC主号:F02M51-08
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung beziehtsich auf ein Kraftstoffeinspritzventil oder eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung.Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine ineinem Einlassrohr einer Brennkraftmaschine mit Einlassrohreinspritzung angeordneteKraftstoffeinspritzeinrichtung, die durch Erzeugung einer spezifischenKraftstoffnebelform den unverbrannten Kohlenwasserstoff (HC) verringert.
    [0002] Bei der gewöhnlich verwendeten Brennkraftmaschinemit Einlassrohreinspritzung, bei der die Kraftstoffeinspritzeinrichtungin dem Einlassrohr angeordnet ist, wird der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzeinrichtungin Richtung des Einlassventils in einer Brennkammer gespritzt. DieFörderungder Verdampfung nimmt wegen der Abnahme der Mantelfläche, wennder eingespritzte Kraftstoff an der Wandoberfläche des Einlassrohrs haftenbleibt, ab. Dies führtzu dem Problem, dass sich die fürdas Eindringen des Kraftstoffs in die Brennkammer benötigte Zeitverlängertund sich die Reaktion der Brennkraftmaschine verschlechtert.
    [0003] Da der Kraftstoff mit Motoröl versetztist, wird außerdemdie Verdampfung unzureichend, wenn der Kraftstoff, der an dem Einlassrohrhaftet, entlang der Wandoberflächeweggetragen wird und als flüssiger Filmin die Brennkammer fließt.Deshalb wird er von der Brennkraftmaschine gewöhnlich als unverbrannter Kohlenwasserstoffausgestoßen.Insbesondere wird dieser unverbrannte Kohlenwasserstoff in dem Betriebsbereichinnerhalb einer Zeitspanne von zehn Sekunden nach dem Starten, während derder Dreiwegekataly sator, falls dieser in dem Auspuffrohr der Brennkraftmaschinevorgesehen ist, noch nicht aktiviert worden ist, ohne Reinigungan die Luft abgegeben. Dadurch entsteht das Problem, dass die Umwelt verschmutztwird.
    [0004] Die Technik zur Lösung dieser Probleme ist inder japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-218986 offenbart worden.In dieser Technik ist die Einspritzöffnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtungin dem Einlassrohr im Wesentlichen halbkreisförmig oder V-förmig gekrümmt ausgebildet.Ferner ist das Kraftstoffnebelmuster des von der Einspritzöffnung derKraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffs im Wesentlichenhalbkreisförmigoder v-förmiggekrümmtaufgebildet, wobei der Kraftstoffnebel so gerichtet ist, dass eran der Rückseitedes Einlassventils auftrifft. Deshalb verringert sich die Haftungdes Kraftstoffs an dem Einlassrohr und wird der Kraftstoffnebel über dierückwärtige Fläche desEinlassventils (den Schirmabschnitt) verteilt. Im Ergebnis nimmtdie Transportverzögerungdes Kraftstoffs ab, erhöhtsich die Beschleunigungsleistung und nimmt die Abgasemission ab.
    [0005] Nebenbei bemerkt befindet sich dasEinlassventil im Anfangsstadium des Ansaugtakts der Brennkraftmaschineim Niedrighubzustand. An der Rückseitedes Einlassventils (Schirmabschnitt) wird ein sehr schneller Luftstromerzeugt, da der Öffnungsraumdes Einlassventils, wenn sich dieses im Niedrighubzustand befindet,sehr klein ist. In diesem Fall wird der an der Rückseite des Einlassventilshaftende Kraftstoff durch den sehr schnellen Luftstrom vom Randdes Einlassventils (Schirmabschnitt) weggerissen und dringt in denZylinder ein. Wenn jedoch der Kraftstoff des flüssigen Films weggerissen wird, wirder durch die Schubkraft des sehr schnellen Luftstroms, dessen Strö mungsgeschwindigkeitnahezu Schallgeschwindigkeit erreicht, in winzige Teilchen umgewandelt.
    [0006] Bei der in der japanischen OffenlegungsschriftNr. 8-218986 offenbarten Technik konzentriert sich der Kraftstoffjedoch auf den Schirmabschnitt des Einlassventils auf Seiten derKraftstoffeinspritzeinrichtung (Rückseite des Einlassventils).Deshalb ist der auf der Rückseitedes Einlassventils gebildete flüssigeKraftstofffilm dick und nimmt der Durchmesser der durch den sehrschnellen Luftstrom zerstäubtenKraftstofftröpfchenzu. Ferner neigt der Kraftstoff infolge der Trägheit der Kraftstofftröpfchen undwegen des geringen Abstands vom Rand des Einlassventils auf Seitender Kraftstoffeinspritzeinrichtung (Außenkante) bis zur Zylinderbohrungswandzum Haften an der Zylinderbohrungswand. Deshalb wird erwartet, dassder Kraftstoff mit Motorölversetzt und die Verdampfung erschwert ist. Im Ergebnis wird wahrscheinlichdie Tatsache geschaffen, dass unverbrannter Kohlenwasserstoff erzeugtwird.
    [0007] Die vorliegende Erfindung wurde inAnbetracht der oben erwähntenProbleme entwickelt.
    [0008] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindungist, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mitEinlassrohreinspritzung zu schaffen, die die spezifische Kraftstoffnebelformbesitzt, bei der das Ausmaß derKraftstoffadhäsionan der Zylinderbohrungswand, wenn der an der Rückseite des Einlassventilshaftende Kraftstoff durch den Luftstrom vom Rand des Einlassventilsweggeblasen wird, stark abnimmt.
    [0009] Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, ist eineKraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindunggrundsätzlichim Einlassrohr einer Brennkraftmaschine mit Einlassrohreinspritzungangeordnet, bei der der Kraftstoff von der Einspritzöffnung inzwei Richtungen eingespritzt wird. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes von der Einspritzöffnungeingespritzten Kraftstoffs, der durch den Querschnitt an einer spezifischenStelle auf der Auslassseite der Einspritzöffnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtunggeht, besitzt die Eigenschaft, dass dann, wenn der Punkt, in demder Umfang des Kraftstoffnebels dicht bei der Mittelachse der Einspritzöffnung dieGerade L, die die jeweiligen Schwerpunkte der in zwei Richtungeneingespritzten Kraftstoffnebel verbindet, schneidet, als ersterPunkt P1 angenommen wird, der Punkt, in dem der von der Mittelachse entfernteUmfang des Kraftstoffnebels die Gerade L schneidet, als zweiterPunkt P2 angenommen wird und der Punkt in der Mitte zwischen demersten Punkt P1 und dem zweiten Punkt P2 als dritter Punkt P3 angenommenwird, der Scheitelwert der Strömungsgeschwindigkeitauf der Geraden L zwischen dem ersten Punkt P1 und dem dritten PunktP3 liegt und die Strömungsgeschwindigkeitmit zunehmendem Abstand von der Lage des Scheitelwerts auf der GeradenL abnimmt.
    [0010] Vorzugsweise liegt die spezifischeStelle 100 mm von der Einspritzöffnungentfernt auf der Auslassseite dieser Einspritzöffnung.
    [0011] Ferner ist die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes in zwei Richtungen eingespritzten Kraftstoffnebel vorzugsweiseannäherndsymmetrisch, wobei der Integralwert der Strömungsgeschwindigkeit zwischendem dritten Punkt P3 und dem ersten Punkt P1 wenigstens 1,5-malgrößer als derIntegralwert der Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem zweiten Punkt P2 ist.
    [0012] Bei der wie oben erwähnt konfigurierten Kraftstoffeinspritzeinrichtungder vorliegenden Erfindung ist es beim Einspritzen des Kraftstoffsvon der Einspritzöffnungin zwei Richtungen möglich,die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungan der Innenseite des Kraftstoffnebels zu erhöhen und an der Außenseitezu verringern. Im Ergebnis wird die Dicke des flüssigen Films außerhalbdes Einlassventils reduziert, die Dicke des flüssigen Films innerhalb des Einlassventilsverstärktund die Kraftstoffadhäsionan der Zylinderbohrungswand verhindert, wodurch der unverbrannteKohlenwasserstoff reduziert wird.
    [0013] Außerdem kann gemäß der vorliegendenErfindung eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Einlassrohr einerBrennkraftmaschine mit Einlassrohreinspritzung angeordnet sein,bei der der Kraftstoff von der Einspritzöffnung in zwei Richtungen eingespritzt wird.Wenn die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes Kraftstoffnebels, der durch den Querschnitt an einer spezifischenStelle auf der Auslassseite der Einspritzöffnung geht, in einer Richtung,die von der Innenseite des in zwei Richtungen eingespritzten Kraftstoffnebelszur Außenseiteverläuft,in mehrere Zonen unterteilt wird, die Strömungsgeschwindigkeit jederZone in der zu dieser Richtung senkrechten Richtung integriert wirdund ein Punkt innerhalb des Kraftstoffnebels als erster Punkt P1angenommen wird, ein Punkt außerhalbdes Kraftstoffnebels als zweiter Punkt P2 angenommen wird und derPunkt in der Mitte zwischen dem ersten Punkt P1 und dem zweitenPunkt P2 als dritter Punkt P3 angenommen wird, liegt der Scheiteldes Strömungsgeschwindigkeitsintegralwertszwischen dem ersten Punkt P1 und dem dritten Funkt P3 und nimmtder Strömungsgeschwindigkeitsintegralwertmit zunehmendem Abstand von der Lage des Scheitels ab.
    [0014] Vorzugsweise liegt die spezifischeStelle 100 mm von der Einspritzöffnungentfernt auf der Auslassseite dieser Einspritzöffnung.
    [0015] Ferner ist die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes in zwei Richtungen eingespritzten Kraftstoffnebel vorzugsweiseannäherndsymmetrisch, wobei der Integralwert der Strömungsgeschwindigkeit zwischendem dritten Punkt P3 und dem ersten Punkt P1 wenigstens 1,5-malgrößer als derIntegralwert der Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem zweiten Punkt P2 ist.
    [0016] Es darf erwartet werden, dass diewie oben erwähntkonfigurierte Kraftstoffeinspritzeinrichtung der vorliegenden Erfindungdieselbe Wirkung wie die ursprünglicheErfindung besitzt.
    [0017] Gemäß der vorliegenden Erfindungkann eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Einlassrohr einer Brennkraftmaschinemit Einlassrohreinspritzung angeordnet sein, bei der der Kraftstoffvon der Einspritzöffnungin zwei Richtungen eingespritzt wird. Die Einspritzöffnung istin einer in Bezug auf die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtunggeneigten Richtung gebohrt, wobei dann, wenn die Mittelachse alsZ-Achse angenommen wird, die Richtung, in der sich der Kraftstoffnebelmit zwei Richtungen erstreckt, als X-Achse angenommen wird und diezur X-Y-Ebene senkrechte Achse als Y-Achse angenommen wird, mitzunehmendem Abstand S von der Y-Z-Ebene der Ablenkwinkel θ der Einspritzöffnung größer wirdund der Durchmesser dieser Einspritzöffnung kleiner wird.
    [0018] Bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtungder vorliegenden Erfindung werden beim Einspritzen des Kraftstoffsvon der Kraftstoffeinspritzeinrichtung während des Auspuffhubs der Brennkraftmaschinedie in zwei Richtungen gelenkten Kraftstoffnebel erzeugt, da dieEinspritzöffnungender Düsein einer (+)-Richtung bzw. in einer (–)-Richtung in Bezug auf die X-Achsegebohrt sind. Je größer derDurchmesser der Einspritzöffnungenist, desto größer istdie Menge des eingespritzten Kraftstoffs. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdieses Kraftstoffnebels nimmt nach innen zu, jedoch nach außen ab.Der Scheitelwert der Kraftstoffverteilung liegt innerhalb des Schaftsdes Einlassventils. Wenn der eingespritzte Kraftstoff an dem Schirmabschnittdes Einlassventils haftet, ist der an der Außenseite des Schirmabschnittsdes Schafts des Einlassventils gebildete flüssige Kraftstofffilm im Vergleichzu jenem an der Innenseite dünn.
    [0019] Gemäß der vorliegenden Erfindungkann eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Einlassrohr einer Brennkraftmaschinemit Einlassrohreinspritzung angeordnet sein, bei der der Kraftstoffvon der Einspritzöffnungin zwei Richtungen eingespritzt wird, wobei die Einspritzöffnung ineiner in Bezug auf die Mittelachse geneigten axialen Richtung gebohrtist und wobei dann, wenn die Mittelachse als Z-Achse angenommen wird, die Richtung,in der sich der Kraftstoffnebel mit zwei Richtungen erstreckt, als X-Achseangenommen wird und die zur X-Y-Ebene senkrechte Ebene als Y-Achseangenommen wird. Mit zunehmendem Abstand S von der Y-Z-Ebene wirdder Ablenkwinkel θ derEinspritzöffnunggrößerer unddie Anzahl der Einspritzöffnungenkleiner.
    [0020] Bei der so konfigurierten Kraftstoffeinspritzeinrichtungder vorliegen den Erfindung werden beim Einspritzen des Kraftstoffsvon der Kraftstoffeinspritzeinrichtung während des Auspuffhubs der Brennkraftmaschinedie in zwei Richtungen gelenkten Kraftstoffnebel erzeugt, da dieEinspritzöffnungender Düsein einer (+)-Richtung bzw. in einer (–)-Richtung in Bezug auf dieX-Achse gebohrt sind. Je größer die Anzahlder Einspritzöffnungenist, desto größer istdie Menge des eingespritzten Kraftstoffs. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdieses Kraftstoffnebels nimmt nach innen zu, jedoch nach außen ab. DerScheitelwert der Kraftstoffverteilung liegt innerhalb des Schaftsdes Einlassventils. Wenn der eingespritzte Kraftstoff an dem Schirmabschnittdes Einlassventils haftet, ist der an der Außenseite des Schirmabschnittdes Schafts des Einlassventils gebildete flüssige Kraftstofffilm im Vergleichzu jenem an der Innenseite dünn.
    [0021] Die vorliegende Erfindung wird verständlicheraus der im Folgenden gegebenen Beschreibung und aus der begleitendenZeichnung der bevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung, die jedoch nicht als Einschränkung derErfindung, sondern lediglich zur Erläuterung und zum Verständnis genommenwerden sollte.
    [0022] In der Zeichnung sind bzw. zeigen:
    [0023] 1 eineLängsschnittsansichtder Brennkraftmaschine, in der eine Kraftstoffeinspritzeinrichtunggemäß einerersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
    [0024] 2 eineQuerschnittsansicht des in schematischer Form gezeigten oberen Teilsder Brennkraftmaschine gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform.
    [0025] 3 eineLängsschnittsansichtder Düse derKraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform.
    [0026] 4 eineAnsicht, die eine Lochplatte in der Düse der in 3 gezeigten Kraftstoffeinspritzeinrichtungzeigt.
    [0027] 5A und 5B die Zustände derdurch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform eingespritzten Kraftstoffnebel,wobei 5A die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes Kraftstoffnebels F zeigt, während 5B die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung desKraftstoffnebels F im Querschnitt A-A von 5A zeigt.
    [0028] 6 eineLängsschnittsansichtder Düse derKraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung.
    [0029] 7 eineAnsicht, die eine Lochplatte in der Düse der in 6 gezeigten Kraftstoffeinspritzeinrichtungzeigt.
    [0030] 8A und 8B zeigen die Zustände der durchdie Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsformeingespritzten Kraftstoffnebel, wobei 8A dieStrömungsgeschwindigkeitsverteilungdes Kraftstoffnebels F zeigt, während 8B die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung desKraftstoffnebels F im Querschnitt A-A von 8A zeigt.
    [0031] Im Folgenden wird die vorliegendeErfindung anhand der bevorzugten Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzeinrichtunggemäß der vorliegendenErfindung und mit Bezug auf die begleitende Zeichnung genau besprochen.In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheitendargelegt, um ein gründlichesVerständnisder vorliegenden Erfindung zu bewirken. Selbstverständlich isteinem Fachmann klar, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischenEinzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann. Andererseits sindan sich bekannte Strukturen nicht im Einzelnen gezeigt, um eineunnötigVerdunkelung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
    [0032] Im Folgenden werden zwei Ausführungsformender Kraftstoffeinspritzeinrichtung der vorliegenden Erfindung anhandder Zeichnung genau erklärt.
    [0033] 1 und 2 zeigen eine Brennkraftmaschine,die fürbeide Ausführungsformender vorliegenden Erfindung verwendet wird. 1 ist eine Längsschnittsansicht der Brennkraftmaschine. 2 ist eine Querschnittsansichtdes in schematischer Form gezeigten oberen Teils der Brennkraftmaschine.
    [0034] Die Brennkraftmaschine 1 umfassteinen Zylinderblock 2, einen Zylinderkopf 9 undeinen in den Zylinderblock 2 eingeführten Kolben 3. Indem Zylinderblock 2 ist eine Brennkammer 4 ausgebildet.Ein Einlassrohr 5 und ein Auspuffrohr 6, die indem Zylinderkopf 9 gebildet sind, öffnen sich zur Brennkammer 4.Im Zylinderkopf 9 sind zwei Einlassventile 7A, 7B zum Öffnen undSchließendes Öffnungsabschnitts undzwei Auslassventile 8A und 8B angeordnet. Auf derEinlassseite des Einlassrohrs 5 sind ein Drosselventil 11 zumEinstellen der Menge der in die Brennkammer 4 angesaugtenLuft und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß dieserAusführungsform angeordnet.Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 ist an einer Stelleangeordnet, an der der Kraftstoff auf die Einlassventile 7A und 7B gerichteteingespritzt wird. Außerdemist am Mittelteil der Brennkammer 4 eine Zündkerze 10 vorgesehen.
    [0035] Der von der Düse 21 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 eingespritzteKraftstoffnebel F wird in zwei Richtungen verteilt. Ein KraftstoffnebelFA wird in Richtung des Einlassventils 7A gelenkt, während derandere Kraftstoffnebel FB in Richtung des Einlassventils 7B gelenktwird. Wenn die Kraftstoffnebel-Mittellinien F1 und F2, die den Sprühwinkel α2 jeweilshalbieren, verlängertwerden, sind der Neigungswinkel β derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 und der Schnittwinkel α1 der Kraftstoffnebel-MittellinienF1 und F2 so festgelegt, dass die Letzteren durch die Mitten derSchirmabschnitte der Einlassventile 7A bzw. 7B gehen.
    [0036] Außerdem sind die Sprühwinkel α2 und α3 jeweilsso festgelegt, dass weder der Kraftstoffnebel FA noch der KraftstoffnebelFB auf die Innenwand des Einlassrohrs 5 auftrifft.
    [0037] 3 und 4 zeigen die Konfiguration derDüse 21 derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung. 3 zeigteine durch die Mitte der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gehendeLängsschnittsansichtder Düse 21.
    [0038] 4 isteine von der Kopfseite der Düse 21 derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 betrachtete Ansicht.
    [0039] In der Düse 21 am Kopf derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß dieser Ausführungsformist eine Lochplatte 13 übereine Führung 14 aneinem Ventilelement 15 angebracht. In die Lochplatte 13 sindzwei oder mehr Einspritzöffnungen 16 gebohrt. EinKugelventil 17, das sich aufwärts und abwärts bewegt, ist vorgesehen.Der Kraftstoff strömtdurch Anheben des Kugelventils in den Raum zwischen der Führung 14 unddem Kugelventil 17 und in die Einspritzöffnung 16.
    [0040] Die Einspritzöffnung 16 ist in Richtungeiner Achse gebohrt, die in Bezug auf die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 geneigtist. In 3 und 4 wird der Ablenkwinkel θ der Einspritzöffnung mitzunehmendem Abstand S von der Ebene, die von der Y-Achse und derZ-Achse gebildet wird, wenn die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse definiert sind,größer. DerWinkel θ istin einem Bereich festgelegt, in dem die Kraftstoffnebel FA und FBnicht am Einlassrohr 5 haften.
    [0041] Außerdem ist auf der X-Achse,die durch die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 geht,eine Einspritzöffnung 16 vorgesehen.
    [0042] Der Durchmesser D wird mit zunehmendem AbstandS von der von der Y-Achse und der Z-Achse gebildeten Ebene kleiner.
    [0043] Die Lochplatte 13 ist amKopf der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 so vorgesehen,dass die X-Achse zum Kolbenbolzen parallel ist.
    [0044] Bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 der vorliegendenErfindung werden beim Einspritzen des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 während desAuspuffhubs der Brennkraftmaschine die in zwei Richtungen gelenktenKraftstoffnebel erzeugt, da die Einspritzöffnungen 16 der Düse in einer (+)-Richtungbzw. in einer (–)-Richtungin Bezug auf die X-Achse gebohrt sind. Je größer der Durchmesser der Einspritzöffnungenist, desto größer istdie Menge des eingespritzten Kraftstoffs. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdieses Kraftstoffnebels nimmt nach innen zu, jedoch nach außen ab. DerScheitelwert der Kraftstoffverteilung liegt an der Innenseite desSchafts des Einlassventils 7. Wenn der eingespritzte Kraftstoffsan dem Schirmabschnitt des Einlassventils 7 haftet, istder an der Außenseite desSchirmabschnitts des Schafts des Einlassventils 7 gebildeteflüssigeKraftstofffilm im Vergleich zu jenem an der Innenseite dünn.
    [0045] 5A und 5B zeigen ein Beispiel des Zustandsdes Kraftstoffnebels beim Einspritzen des Kraftstoffs mittels derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß dieser Ausführungsform.
    [0046] Die in 5B gezeigtenStrömungsgeschwindigkeitsverteilungender Kraftstoffnebel FA und FB geben das Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis beimDurchgang des eingespritzten Kraftstoffs durch den in 5A gezeigten A-A-Querschnitt100 mm unter der Düsean. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungender Kraftstoffnebel FA und FB sind nahezu symmetrisch, wie in 5B gezeigt ist.
    [0047] Wenn die Punkte, in denen die Umfänge der KraftstoffnebelFA, FB dicht bei der Mittelachse der Einspritzöffnung die Gerade L, die die jeweiligen Schwerpunkteder in zwei Richtungen eingespritzten Kraftstoffnebel verbindet,schneiden, als erste Punkte P1 angenommen werden, die Punkte, indenen die von der Mittelachse entfernten Umfänge der Kraftstoffnebel FA,FA die Gerade L schneiden, als zweite Punkte P2 angenommen werdenund die Punkte in der Mitte zwischen den ersten Punkten P1 und den zweitenPunkten P2 als dritte Punkte P3 angenommen werden, liegen die Scheitelwerteder Strömungsgeschwindigkeitauf der Geraden L zwischen den ersten Punkten P1 und den drittenPunkten P3 und nimmt die Strömungsgeschwindigkeitmit zunehmendem Abstand von der Lage des Scheitelwerts auf der GeradenL ab. Die Strömungsgeschwindigkeit zwischendem dritten Punkt P3 und dem ersten Punkt P1 ist wenigstens 1,5-malgrößer alsdie Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem zweiten Punkt P2.
    [0048] Als Nächstes wird der Zustand beimBetrieb einer Brennkraftmaschine, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß dieserAusführungsformverwendet, erläutert.Unter Betriebsbedingungen beträgtdie Motordrehzahl im Niedriglastbetrieb unmittelbar nach dem Starten1200 min–1.Da die Höheder Kraftstoffeinspritzung gering ist, ist die Öffnung des Drosselventils 11 klein,so dass der Ansaugluftstrom so gering sein kann, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufetwa 15 eingestellt wird, was dem theoretischen Mischungsverhältnis vonMotorbenzin entspricht.
    [0049] Der Kraftstoff wird während desAuspuffhubs eingespritzt. Die Kraftstoffeinspritzung beginnt zu demZeitpunkt, zu dem die Kraftstoffverbrennung abgeschlossen ist, jedochzumindest vor dem Öffnen desEinlassventils 7. Da beim Einspritzen von Kraftstoff gemäß diesesZeitablaufs ein geringer Luftstrom im Einlassrohr 5 besteht,haftet der Kraftstoffnebel F an dem Schirmabschnitt des Einlassventils 7 nahezu ohneErzeugung von Turbulenz und bildet den flüssigen Film. Der außerhalbdes Schafts des Einlassventils 7 gebildete flüssige Kraftstofffilmist im Vergleich zu jenem im Inneren dünn, da die Strömungsgeschwindigkeitinnerhalb des Kraftstoffnebels F zunimmt, wie oben im Zusammenhangmit der Strömungsgeschwindigkeitsverteilungerwähntworden ist.
    [0050] Wenn der Betrieb in den Ansaughub übergehtund das Einlassventil 7 sich zu öffnen beginnt, steht das Einlassrohr 5 unterUnterdruck, da das Drosselventil 11 geschlossen wordenist, obwohl das Verbrennungsgas mit einem Druck, der etwas höher alsder atmosphärischeDruck ist, die Brennkammer 4 füllt. Deshalb wird zuerst einRückstromvon der Brennkammer 4 zum Einlassrohr 5 bewirkt.Zu dieser Zeit haftet das verbrannte Gas infolge der hohen Temperaturvon etwa 1000°Knicht. Der Kraftstoff, der in Luft treibt, ist leicht zu verdampfen,wobei Kraftstoff, der nicht verdampft werden konnte, später in dieBrennkammer 4 eindringt.
    [0051] Der Druck der Brennkammer 4 gegenüber jenemdes Einlassrohrs 5 fälltdurch das Abwärtsfahren desKolbens ab, weshalb Luft angesaugt wird. Der Einströmbereichist unter der Bedingung einer geringen Hubhöhe des Einlassventils 7 zuBeginn des Ansaughubs klein. Dadurch wird ein sehr schneller Luftstromverursacht. Die Strömungsgeschwindigkeit desLuftstroms erreicht im Maximum, obwohl sie je nach Spezifikationdes Hubraums gegebenenfalls unterschiedlich ist, nahezu Schallgeschwindigkeit.
    [0052] Der an der Rückseite des Schirmabschnitts desEinlassventils 7 haftende Kraftstoff wird durch das Wegreißen vomRand des Schirm abschnitts infolge der Schubkraft des Luftstromsin winzige Teilchen umgewandelt und dringt in die Brennkammer 4 ein.Der Abstand von dem Schirmabschnitt an der Außenseite des Einlassventils 7 zurZylinderbohrung ist kürzer,wobei der vom Rand des Schirmabschnitts des Einlassventils 7 weggerisseneKraftstoff infolge seiner Trägheitzum Haften an der Zylinderbohrungswand neigt, wenn die Abstände vomRand des Schirmabschnitts an der Außenseite des Einlassventils 7 zurBohrungswand des Zylinders 2 und der Abstand vom Rand desSchirmabschnitts an der Innenseite des Einlassventils 7 zurBohrungswand des Zylinders 2 vergleichbar sind.
    [0053] Jedoch wird der flüssige Filmdes Schirmabschnitts an der Außenseitedes Einlassventils 7 durch Steuern der Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes Kraftstoffnebels bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dieserAusführungsformdünn gehalten.Der Durchmesser der von dem flüssigenFilm weggerissenen und zerstäubtenTröpfchenist klein. Deshalb ist die Trägheitskraftgering und werden die Tröpfchenmit dem Luftstrom weggetragen.
    [0054] Im Ergebnis ist das Ausmaß der Adhäsion an derZylinderbohrungswand gering.
    [0055] Außerdem ist der flüssige Filmdes Schirmabschnitts an der Innenseite des Einlassventils 7 dickerals der flüssigeFilm, der erzeugt wird, wenn das Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis ander Innenseite und an der Außenseitedes Einlassventils 7 ausgeglichen ist. Da der Abstand vomSchirmabschnitt an der Innenseite des Einlassventils 8 zur Zylinderbohrungswandjedoch groß ist,nimmt die Trägheitskraftder vom Rand des Einlassventils 7 weggerissenen und weggeblasenenTröpfchenab, weshalb sie mit dem Luftstrom wegge tragen werden. Somit haftensie nicht an der Zylinderbohrungswand.
    [0056] Wenn die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtungverwendet wird, verdampft somit auf Grund dessen, dass die Kraftstoffadhäsion am Einlassrohrund an der Zylinderbohrung gering ist, der Kraftstoff leicht undnimmt der unverbrannte Kohlenwasserstoff ab.
    [0057] Als Nächstes wird die Kraftstoffeinspritzeinrichtunggemäß einerzweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung erläutert.
    [0058] Die Konfiguration der Brennkraftmaschine,in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dieser Ausführungsformverwendet wird, ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
    [0059] 6A und 6B zeigen die Struktur der Düse 21 derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß der zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung. 6A isteine durch die Mitte der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gehendeLängsschnittsansicht derDüse 21. 7 ist eine von der Kopfseiteder Düse 21 derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 betrachtete Ansicht.
    [0060] In der Düse 21 am Kopf der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 isteine Lochplatte 13 übereine Führung 14 aneinem Ventilelement 15 angebracht. In die Lochplatte 13 sindzwei oder mehr Einspritzöffnungen 16 gebohrt.Ein Kugelventil 17, das sich aufwärts und abwärts bewegt, ist vorgesehen.Der Kraftstoff strömtdurch Anheben des Kugelventils in den Raum zwischen der Führung 14 unddem Kugelventil 17 und in die Einspritzöffnung 16.
    [0061] Die Einspritzöffnung 16 ist in Richtungeiner Achse gebohrt, die in Bezug auf die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 geneigtist. In 6 und 7 wird der Ablenkwinkel θ der Einspritzöffnung mitzunehmendem Abstand S von der Ebene, die von der Y-Achse und derZ-Achse gebildet wird, wenn die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse definiert sind,größer. DerWinkel θ istin einem Bereich festgelegt, in dem die Kraftstoffnebel FA und FBnicht am Einlassrohr 5 haften.
    [0062] Alle Einspritzöffnungen 16 können nahezu denselbenDurchmesser aufweisen. Die Anzahl der in der Gruppe enthaltenenKraftstofföffnungenwird mit zunehmendem Abstand S von der Ebene, die von der Y-Achseund der Z-Achse gebildet wird, größer. Die Lochplatte 13 istam Kopf der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 so vorgesehen,dass die X-Achse zum Kolbenbolzen parallel ist.
    [0063] Bei der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß der vorliegendenErfindung werden beim Einspritzen des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 während desAuspuffhubs der Brennkraftmaschine die in zwei Richtungen gelenkten Kraftstoffnebelerzeugt, da die Einspritzöffnungen 16 derDüse ineiner (+)-Richtung bzw. in einer (–)-Richtung in Bezug auf dieX-Achse gebohrt sind. Je größer dieAnzahl der in jeder Gruppe enthaltenen Einspritzöffnungen ist, desto größer istdie Menge des eingespritzten Kraftstoffs. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdieses Kraftstoffnebels nimmt nach innen zu, jedoch nach außen ab.Der Scheitelwert der Kraftstoffverteilung liegt innerhalb des Schaftsdes Einlassventils 7. Wenn der eingespritzte Kraftstoffan dem Schirmabschnitt des Einlassventils 7 haftet, istder an der Außenseitedes Schirmabschnitts des Schafts des Einlassventils 7 gebildeteflüssigeKraftstofffilm im Vergleich zu jenem an der Innenseite dünn. Es können deshalbdie gleichen Wir kungen wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
    [0064] 8A und 8B zeigen ein Beispiel des Zustandsdes Kraftstoffnebels beim Einspritzen des Kraftstoffs mittels derKraftstoffeinspritzeinrichtung 20 gemäß dieser Ausführungsform.
    [0065] Die in 8B gezeigtenStrömungsgeschwindigkeitsverteilungender Kraftstoffnebel FA und FB geben das Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis beimDurchgang des eingespritzten Kraftstoffs durch den in 8A gezeigten A-A-Querschnitt100 mm unter der Düsean. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungender Kraftstoffnebel FA und FB sind nahezu symmetrisch, wie in 8B gezeigt ist.
    [0066] Wenn die Strömungsgeschwindigkeitsverteilunggleichmäßig in 20Bereiche unterteilt wird und die Strömungsgeschwindigkeit in derY-Richtung jedesTeilbereichs integriert wird, werden die Punkte, die an der Innenseiteder Kraftstoffnebel FA, FB liegen, als erste Punkte P1 angenommen,die Punkte, die an der der Kraftstoffnebel FA, FA liegen, als zweitePunkte P2 angenommen und die Punkte in der Mitte zwischen den erstenPunkten P1 und den zweiten Punkten P2 als dritte Punkte P3 angenommen.Die X-Koordinate, die den Scheitel des Integralwerts der Kraftstoff-Strömungsgeschwindigkeitkennzeichnet, liegt zwischen den ersten Punkten P1 und den dritten PunktenP3. Der Integralwert der Strömungsgeschwindigkeitnimmt mit zunehmendem Abstand von der Lage des Scheitels ab. DieStrömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem ersten Punkt P1 ist wenigstens1,5-mal größer alsdie Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem zweiten Punkt P2.
    [0067] Diese Ausführungsform ergibt denselben Betriebund dieselben Wirkungen wie die erste Ausführungsform.
    [0068] Die oben beschriebenen Komponentenund Strukturen der Ausführungsformen1 und 2 könnenin jeder geeigneten Weise kombiniert werden, um die Erfindung nachdem Ermessen eines Fachmanns in die Praxis umzusetzen.
    [0069] Beispielsweise kann die Düse 21 derin 3 und 4 gezeigten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 alsDüse inder zweiten Ausführungsform verwendetwerden, obwohl sie als Düse,die in der ersten Ausführungsformverwendet wird, beschrieben worden ist.
    [0070] Ebenso kann die Düse 21 der in 6 und 7 gezeigten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 als Düse in derersten Ausführungsformverwendet werden, obwohl sie als Düse, die in der zweiten Ausführungsformverwendet wird, beschrieben worden ist.
    [0071] Obwohl die vorliegende Erfindungmit Bezug auf eine ihrer exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wordenist, sollte einem Fachmann klar sein, dass daran und darin das obenGesagte und verschiedene andere Änderungen,Auslassungen und Zusätzevorgenommen werden kann, ohne vom Leitgedanken und vom Umfang dervorliegenden Erfindung abzuweichen. Deshalb sollte die vorliegende Erfindungnicht als auf die oben dargelegte spezifische Ausführungsformbegrenzt, sondern in der Weise verstanden werden, dass sie alledenkbaren Ausführungsformenenthält,die durch einen Umfang verkörpertwerden können,der durch die beigefügten Ansprüche umfasstund den dort dargelegten Merkmalen gleichwertig ist.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Kraftstoffeinspritzeinrichtung (20),die im Einlassrohr (5) einer Brennkraftmaschine mit Rohreinspritzungangeordnet ist, bei der der Kraftstoff von der Einspritzöffnung in(16) zwei Richtungen eingespritzt wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes von der Einspritzöffnung(16) eingespritzten Kraftstoffs, der sich durch den Querschnitt aneiner spezifischen Stelle auf der Auslassseite der Einspritzöffnung (16)der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (20) bewegt, die Eigenschaftbesitzt, dass dann, wenn der Punkt, in dem der Umfang des Kraftstoffnebelsdicht bei der Mittelachse der Einspritzöffnung (16) die GeradeL, die die jeweiligen Schwerpunkte der in zwei Richtungen eingespritztenKraftstoffnebel verbindet, schneidet, als erster Punkt P1 angenommenwird, der Punkt, in dem der von der Mittelachse entfernte Umfangdes Kraftstoffnebels die Gerade L schneidet, als zweiter Punkt P2angenommen wird und der Punkt in der Mitte zwischen dem ersten PunktP1 und dem zweiten Punkt P2 als dritter Punkt P3 angenommen wird,der Scheitelwert der Strömungsgeschwindigkeitauf der Geraden L zwischen dem ersten Punkt P1 und dem dritten PunktP3 liegt und die Strömungsgeschwindigkeitmit zunehmendem Abstand von der Lage des Scheitelwerts auf der GeradenL abnimmt.
    [2] Kraftstoffeinspritzeinrichtung (20) nachAnspruch 1, wobei die spezifische Stelle 100 mm von der Einspritzöffnung entferntstromab von der Einspritzöffnung(16) liegt.
    [3] Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder2, wobei die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes in zwei Richtungen eingespritzten Kraftstoffnebels annähernd symmetrischist und der Integ ralwert der Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem ersten Punkt P1 wenigstens1,5-mal größer alsder Integralwert der Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem zweiten Punkt P2 ist.
    [4] Kraftstoffeinspritzeinrichtung (20), dieim Einlassrohr (5) einer Brennkraftmaschine mit Einlassrohreinspritzungangeordnet ist, bei der der Kraftstoff von der Einspritzöffnung (16)in zwei Richtungen eingespritzt wird, wobei dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes Kraftstoffnebels, der sich durch den Querschnitt an einer spezifischen Stelleauf der Auslassseite der Einspritzöffnung (16) bewegtt,in einer Richtung, die von der Innenseite des in zwei Richtungeneingespritzten Kraftstoffnebels zur Außenseite verläuft, inmehrere Zonen unterteilt wird, die Strömungsgeschwindigkeit jederZone in der zu dieser Richtung senkrechten Richtung integriert wirdund ein Punkt innerhalb des Kraftstoffnebels als erster Punkt P1angenommen wird, ein Punkt außerhalbdes Kraftstoffnebels als zweiter Punkt P2 angenommen wird und derPunkt in der Mitte zwischen dem ersten Punkt P1 und dem zweitenPunkt P2 als dritter Punkt P3 angenommen wird, der Scheitel desStrömungsgeschwindigkeitsintegralwertszwischen dem ersten Punkt P1 und dem dritten Punkt P3 liegt undder Strömungsgeschwindigkeitsintegralwert mitzunehmendem Abstand von der Lage des Scheitels abnimmt.
    [5] Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, wobeidie spezifische Stelle 100 mm von der Einspritzöffnung entfernt stromab vonder Einspritzöffnung(16) liegt.
    [6] Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4 oder5, wobei die Strömungsgeschwindigkeitsverteilungdes in zwei Richtungen einge spritzten Kraftstoffnebels annähernd symmetrischist und der Integralwert der Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem ersten Punkt P1 wenigstens1,5-mal größer alsder Integralwert der Strömungsgeschwindigkeitzwischen dem dritten Punkt P3 und dem zweiten Punkt P2 ist.
    [7] Kraftstoffeinspritzeinrichtung (20), dieim Einlassrohr einer Brennkraftmaschine mit Einlassrohreinspritzungangeordnet ist, bei der der Kraftstoff von der Einspritzöffnung (16)in zwei Richtungen eingespritzt wird, wobei die Einspritzöffnung (16)in einer in Bezug auf die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtunggeneigten axialen Richtung gebohrt ist, wobei dann, wenn die Mittelachseals Z-Achse angenommenwird, die Richtung, in der sich der Kraftstoffnebel mit zwei Richtungenerstreckt, als X-Achse angenommen wird und die zur X-Y-Ebene senkrechte Achseals Y-Achse angenommen wird, mit zunehmendem Abstand S von der Y-Z-Ebeneder Ablenkwinkel θ derEinspritzöffnung(16) größer wirdund der Durchmesser dieser Einspritzöffnung kleiner wird.
    [8] Kraftstoffeinspritzeinrichtung (20), dieim Einlassrohr einer Brennkraftmaschine mit Einlassrohreinspritzungangeordnet ist, bei der der Kraftstoff von der Einspritzöffnung (16)in zwei Richtungen eingespritzt wird, wobei die Einspritzöffnung (16)in einer in Bezug auf die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtunggeneigten axialen Richtung gebohrt ist, wobei dann, wenn die Mittelachseals Z-Achse angenommenwird, die Richtung, in der sich der Kraftstoffnebel mit zwei Richtungenerstreckt, als X-Achse angenommen wird und die zur X-Y-Ebene senkrechte Achseals Y-Achse angenommen wird, mit zunehmendem Abstand S von der Y-Z-Ebeneder Ablenkwinkel θ derEinspritzöffnung(16) größer wirdund die Anzahl der Einspritzöffnungen(16) kleiner wird.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-08-12| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-10-18| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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