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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dieselmotor. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine bauliche Gestaltung eines
Brennraums eines Dieselmotors, der eine Mehrlochdüse aufweist.
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Hintergrundtechnik
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Ein
Brennraum eines Dieselmotors wird durch eine obere Fläche
eines sich aufwärts oder abwärts bewegenden Kolbens
und eine Wandfläche einer Zylinderlaufbüchse begrenzt.
In dem oberen Abschnitt des Brennraums ist eine Kraftstoffeinspritzdüse
vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzdüse weist einen Düsenkörper
auf, der ein Einspritzloch bildet und eine Düse, die das
Einspritzloch öffnet und schließt. Es ist eine
Mehrlochdüse als Kraftstoffeinspritzdüse bekannt,
die zwei oder mehrere in Richtung der Düsenachse einander
benachbart in Reihe angeordnete Einspritzlöcher aufweist.
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Im
Vergleich zu einer Einzellochdüse (normale Düse)
kann die Mehrlochdüse so gestaltet sein, dass sie ein Einspritzloch
mit einem kleineren Durchmesser aufweist. Das heißt, dass
die Mehrlochdüse im Vergleich zu der normalen Düse
einen kleineren Spritzpartikeldurchmesser, einen größeren
Gemischspritzwinkel und einen größeren Spritzspitzenbereich aufweist.
Dementsprechend ist durch Verwendung der Mehrlochdüse die
Leistung des Gemischs aus Luft und Kraftstoff verbessert, um so
Verbrennungsgeräusche und -rauch zu verringern.
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Im
Allgemeinen ist bei der normalen Düse die Durchströmfähigkeit
des Spritzstrahls in einem Dieselmotor mit einem größeren
Bohrungsdurchmesser vermindert. Bei der Mehrlochdüse wird
die Durchströmfähigkeit des Spritzstrahls in einem
Dieselmotor mit einem großen Bohrungsdurchmesser jedoch
durch das Zusammenspiel von benachbarten Spritz strahlen aufrechterhalten.
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Die
Japanische Offenlegung 2006-070802 offenbart
eine Mehrlochdüse, die zwei in Reihe angeordnete und gegeneinander
verdrehte Einspritzlöcher umfasst.
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Jedoch
berührt bei der in der
Japanischen Offenlegung
2006-070802 offenbarten Mehrlochdüse, während
die Kraftstoffeinspritzung erfolgt, bei der Abwärtsbewegung
eines Kolbens der aus der Mehrlochdüse eingespritzte Kraftstoff
die obere Fläche des Kolbens und bewegt sich anschließend
zu einer Wandfläche einer Zylinderlaufbüchse und
trifft auf die Wandfläche auf. Hier ist es nachteilig,
dass eine Verbrennung von Motorenöl und eine Verdünnung
von Motorenöl auf der Wandfläche der Zylinderlaufbüchse
auftreten. Es ist außerdem von Nachteil, dass ein örtlich
begrenzter Mangel an Luft in einem Brennraum auftritt, so dass Rauch
erzeugt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende
Aufgaben
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dieselmotor vorzusehen,
in dem verhindert wird, dass auf einer Wandfläche einer
Zylinderlaufbüchse befindliches Motorenöl verbrannt
und verdünnt wird, und dass außerdem verhindert
wird, dass aus einem örtlich begrenzten Luftmangel in einem Brennraum
entstehender Rauch erzeugt wird.
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Mittel zur Lösung der Aufgaben
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Ein
Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung weist eine Mehrlochdüse
auf, und über den gesamten Umfang einer oberen Fläche
des Kolbens ist eine Stufe so vorgesehen, dass die Höhe
der Stufe entlang eines Durchmessers des Kolbens nach außen
vergrößert ist.
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Dementsprechend
wird die Bewegungsrichtung des Kraftstoffeinspritzstrahls, der eine obere Fläche
des Kolbens berührt, bei der Abwärtsbewegung des
Kolbens nach oben abgelenkt, so dass verhindert wird, dass der Spritzstrahl
eine Wandfläche der Zylinderlaufbüchse berührt.
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Bei
dem Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung ist eine Stufenfläche
der Stufe vorzugsweise senkrecht zu der oberen Fläche des
Kolbens angeordnet.
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Dementsprechend
wird verhindert, dass der Spritzstrahl eine Wandfläche
der Zylinderlaufbüchse berührt, selbst wenn die
Mehrlochdüse einen Einspritzlochwinkel aufweist, der die
Durchströmfähigkeit des Spritzstrahls entlang
der Richtung des Durchmessers erhöht.
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Bei
dem Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung ist eine Stufenfläche
der Stufe vorzugsweise geneigt.
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Dementsprechend
wird verhindert, dass der Spritzstrahl eine Wandfläche
der Zylinderlaufbüchse berührt, selbst wenn die
Wärmebelastung des Kolbens groß ist.
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Bei
dem Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung ist eine Stufenfläche
der Stufe vorzugsweise gekrümmt.
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Dementsprechend
hat die Wandfläche, welche die Stufe bildet, die Form eines
Kreisbogens, um zu verhindern, dass eine Rückquetschströmung
ungenutzt bleibt, selbst wenn die Form des Brennraums eine starke
Quetschströmung bewirkt.
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Bei
dem Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung weist jedes Einspritzloch
der Mehrlochdüse vorzugsweise einen optionalen Winkel zwischen den
Einspritzlöchern auf, und die Gemischspritzwinkel jedes
der Löcher der Mehrlochdüse unterscheiden sich
voneinander.
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Dementsprechend
ist der Freiheitsgrad der Gestaltung verbessert; beispielsweise
lässt sich der Gemischspritzwinkel vergrößern,
indem die Öffnungswinkel so ausgeführt werden,
dass sie sich jeweils voneinander unterscheiden.
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Bei
dem Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung sind die Abstände
zwischen jedem der Einspritzlöcher der Mehrlochdüse
und der Stufe gleich.
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Dementsprechend
wird verhindert, dass der Spritzstrahl eine Wandfläche
der Zylinderlauffläche berührt, selbst wenn sich
der Mittelpunkt des Brennraums aufgrund von Gestaltungseinschränkungen von
der Düsenachse unterscheidet oder selbst wenn sich der
Mittelpunkt des Brennraums von der Düsenachse unterscheidet
und der Öffnungswinkel des Einspritzlochs der Mehrlochdüse
entsprechend dem Abstand zwischen dem Einspritzloch der Mehrlochdüse und
der Wandfläche der Zylinderlaufbüchse verändert
wird.
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Bei
dem Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung trifft der Spritzstrahl
aus jedem Einspritzloch der Mehrlochdüse vorzugsweise auf
eine Wandfläche eines Brennraums auf, wenn sich der Kolben an
einem oberen Totpunkt befindet.
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Dementsprechend
wird der Spritzstrahl vollständig in den Brennraum geleitet
und wird außer bei der Abwärtsbewegung des Kolbens
verbrannt, da die Verbrennung in dem Brennraum normalerweise in der
Umgebung des oberen Totpunkts des Kolbens begonnen oder beendet
wird.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß dem
Dieselmotor nach der vorliegenden Erfindung wird verhindert, dass
Motorenöl auf der Wandfläche der Zylinderlaufbüchse
verbrannt und verdünnt wird, und es wird auch verhindert,
dass aus einem örtlich begrenzten Luftmangel in dem Brennraum
entstehender Rauch erzeugt wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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[1]
zeigt gemäß der vorliegenden Erfindung einen Vergleich
einer Mehrlochdüse mit einer Einlochdüse in einer
schematischen Schnittdarstellung.
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[2]
zeigt Probleme der Mehrlochdüse in einer schematischen
Schnittdarstellung.
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[3]
zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform.
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[4]
zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform.
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[5]
zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform.
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[6]
zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform.
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[7]
zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer fünften
Ausführungsform.
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[8]
zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform.
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[9]
zeigt das Verhältnis zwischen dem Einspritzlochwinkel und
dem Öffnungswinkel in einer schematischen Seitenansicht.
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[10]
zeigt den Abstand zwischen jedem Einspritzloch der Mehrlochdüse
und einer Stufe in einer schematischen Schnittdarstellung in Draufsicht.
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[11]
zeigt den Abstand zwischen jedem Einspritzloch der Mehrlochdüse
und einer Stufe in einer schematischen Seitenansicht in Draufsicht.
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[12]
zeigt einen oberen Totpunkt in einer schematischen Schnittdarstellung.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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Im
Folgenden wird eine Einlochdüse (normale Düse) 10 unter
Bezugnahme auf 1(a) erläutert.
Die Zylinderköpfe eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung
sind jeweils mit der Einlochdüse 10 daran angebracht,
wobei es sich bei dieser um eine Kraftstoffeinspritzdüse
handelt, die durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe druckbeaufschlagten
Kraftstoff oder durch Common Rail druckbeaufschlagten Kraftstoff
einspritzt.
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Die
Einlochdüse 10 weist eine Düsenhalterung 12 auf,
die im Wesentlichen zylindrisch um eine Düsenachse P und
eine Nadel (ohne Abbildung) angeordnet ist. Ein runder Kopfabschnitt 13 in
Form einer Halbkugel ist an der Spitze der Düsenhalterung 12 ausge bildet.
Die Richtung entlang der Düsenhalterung 12 zu
dem runden Kopfabschnitt 13 ist als die Abwärtsrichtung
der Düsenachse P festgelegt. Ein Einspritzloch 14 ist
schräg nach unten um die Düsenachse P in den runden
Kopfabschnitt 13 gebohrt.
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Ein
weiteres Einspritzloch 14 (ohne Abbildung) ist in die gleiche
Fläche gebohrt, durch welche die Düsenachse des
Einspritzlochs 14 führt, so dass es symmetrisch
zu dem Einspritzloch 14 um die Düsenachse ist.
Der nach unten um die Düsenachse P führende Winkel
zwischen den Achsen der Einspritzlöcher 14 (abwechselnd
lang und kurz gestrichelte Linien in 1(a))
ist als Einspritzlochwinkel α festgelegt. Der durch den
Spritzstrahl aus jedem der Einspritzlöcher 14 gebildete
Winkel ist als Spritzwinkel θ festgelegt.
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Eine
Mehrlochdüse 20 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse,
in welcher zwei oder mehrere Einspritzlöcher nahe nebeneinander
auf einer Linie angeordnet sind. Die Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse sind so in die Mehrlochdüse 20 gebohrt,
dass sie nahe nebeneinander auf derselben Linie und auf demselben
Abschnitt angeordnet sind, durch den die Düsenachse P führt.
Eine Düsenhalterung 22 und ein runder Kopfabschnitt 23 sind
in der Bauform gleich wie die Düsenhalterung 12 und
der runde Kopfabschnitt 13 der Einlochdüse 10,
weshalb sie hier nicht weiter erläutert werden.
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Der
Gemischwinkel der Spritzwinkel θ der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse ist als Gemischspritzwinkel φ festgelegt.
Wie bei der Einlochdüse 10 ist der nach unten
weisende Winkel zwischen den Mittelachsen des Gemischspritzwinkels φ (abwechselnd
lang und kurz gestrichelte Linien in 1(b))
um die Düsenachse P als Einspritzlochwinkel α festgelegt.
Der Winkel zwischen den Mittelachsen der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse (abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linien
in 1(b)) ist als Öffnungswinkel γ festgelegt.
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Im
Vergleich zu der Einlochdüse 10 kann bei der Mehrlochdüse 20 der
Durchmesser jedes der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse verkleinert werden. Das heißt, dass
die Mehrlochdüse 20 im Vergleich zu der Einlochdüse 10 einen
kleineren Spritzpartikeldurchmesser, einen größeren
Gemischspritzwinkel und einen größeren Spritzspitzenbereich
aufweist. Dementsprechend ist bei der Mehrlochdüse 20 die
Leistung des Luft-Kraftstoff-Gemischs so verbessert, dass Verbrennungsgeräusche
und Rauch reduziert werden. Weiterhin liegt ein besserer Freiheitsgrad
bei der Gestaltung vor, da beispielsweise der Gemischspritzwinkel φ durch Ändern
des Öffnungswinkels γ der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse vergrößert wird.
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Im
Folgenden werden die Probleme der Mehrlochdüse 20 unter
Bezugnahme auf 2 erläutert. 2 zeigt
eine Kraftstoffeinspritzung durch die Mehrlochdüse 20,
während sich ein Kolben 90 senkrecht nach unten
bewegt. Ein Brennraum 100 ist ein Raum, der aus einer oberen
Fläche 111 des Kolbens 90, einem Zylinderkopf 103,
einer Wandfläche 104 der Zylinderlaufbüchse
und einem Hohlraum (Bereich C in der Zeichnung) bei der Abwärtsbewegung
des Kolbens 90 besteht. Wie oben erwähnt weist
die Kraftstoffeinspritzung durch die Mehrlochdüse 20 eine
höhere Durchströmfähigkeit als die herkömmliche
Einlochdüse 10 auf.
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Der
durch die Kraftstoffeinspritzung erzeugte Spritzstrahl berührt
eine obere Fläche 101 des Kolbens und bewegt sich
anschließend zu der Wandfläche 104 der
Zylinderlaufbüchse. Anschließend bewirkt der auf
die Wandfläche 104 der Zylinderlaufbüchse
auftreffende Kraftstoff in einem Spaltbereich (Bereich B in 2),
dass Motorenöl verbrannt und verdünnt wird. Weiterhin
ist in der Umgebung der oberen Fläche 101 des
Kolbens (Bereich A in 2) und in dem Spaltbereich im
Vergleich zum Kraftstoff nicht ausreichend Luft vorhanden, so dass
Rauch erzeugt wird.
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Sodann
sieht die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Bauform
solcherart vor, dass in der oberen Fläche des Kolbens eine
Stufe vorgesehen ist, damit der Spritzstrahl nicht die Wandfläche 104 der
Zylinderlaufbüchse erreicht. Konkret handelt es sich dabei
um die Stufen 115, 125, 135, 136, 145 und 146,
die in den unter Bezugnahme auf 3 bis 6 erläuterten
Ausgestaltungen 1 bis 4 gezeigt sind. In einer
weiteren Ausgestaltung der Stufe sind die Stufen 155 und 165 in
den Ausgestaltungen 5 und 6 gezeigt.
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[Ausführungsform 1]
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Im
Folgenden wird die Stufe 115, bei der es sich um die erste
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, unter
Bezugnahme auf 3 erläutert. Die Stufe 115 ist über
den gesamten Umfang der oberen Fläche 111 des
Kolbens vorgesehen, so dass die Höhe derselben entlang
dem Durchmesser des Kolbens nach außen vergrößert
ist. In Bezug auf die Stufe 115 ist von einer unteren Fläche 115a zu
einer oberen Fläche 115c ein geneigter Teil 115b als eine
Stufenfläche der Stufe 115 ausgebildet (mit anderen
Worten eine Grenzfläche zwischen der oberen Fläche 111 des
Kolbens und der Stufe 115).
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Der
Winkel zwischen der unteren Fläche 115a und dem
geneigten Teil 115b und der Winkel zwischen dem geneigten
Teil 115b und der oberen Fläche 115c sind
beliebig groß.
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Gemäß der
Bauform wird bei der Abwärtsbewegung des Kolbens die Bewegungsrichtung
des durch die Kraftstoffeinspritzung erzeugten Spritzstrahls, der
die obere Fläche 111 des Kolbens berührt,
durch die Stufe 115 so nach oben abgelenkt, dass verhindert
wird, dass der Spritzstrahl die Wandfläche 104 der
Zylinderlaufbüchse berührt.
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Dementsprechend
wird eine Verbrennung oder Verdünnung von Motorenöl
auf der Wandfläche 104 der Zylinderlaufbüchse
verhindert; ebenso wird die Erzeugung von Rauch, verursacht durch
einen örtlich begrenzten Luftmangel in der Umgebung der oberen
Fläche 111 des Kolbens und in dem Spaltbereich,
verhindert.
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[Ausführungsform 2]
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Im
Folgenden wird die Stufe 125, bei der es sich um die zweite
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, unter
Bezugnahme auf 4 erläutert. Die Stufe 125 ist
in einer oberen Fläche 121 des Kolbens vorgesehen.
Die Bauform der oberen Fläche 121 dese Kolbens
und der Stufe 125 ist gleich der Bauform der oberen Fläche 111 des
Kolbens und der Stufe 115 der ersten Ausgestaltung, wobei
die Stufe 125 eine untere Fläche 125a,
einen geneigten Teil 125b und eine obere Fläche 125c aufweist.
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Bei
dieser Ausführungsform beträgt, wenn eine Grenze
zwischen der unteren Fläche 125a und dem geneigten
Teil 125b als Anfangsdurchmesser d1 der Stufe festgelegt
ist, der Anfangsdurchmesser d1 der Stufe in Bezug auf die obere
Fläche 121 des Kolbens wenigstens 50% und höchstens
75% des Bohrungsdurchmessers D.
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Befindet
sich die Stufe 125 in der Umgebung der Wandfläche 104 der
Zylinderlaufbüchse, kann die Bewegungsrichtung des Spritzstrahls
nicht nach oben abgelenkt werden. Indem dann die Stufe 125 in dem
vorgegeben Bereich der oberen Fläche 121 des Kolbens
gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen ist,
wird die Bewegungsrichtung des Spritzstrahls, der die obere Fläche 121 des
Kolbens bei der Abwärtsbewegung des Kolbens berührt,
durch die Stufe 125 zuverlässig nach oben abgelenkt,
wodurch verhindert wird, dass der Spritzstrahl die Wandfläche 104 der
Zylinderlaufbüchse berührt.
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Dementsprechend
kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform
erzielt werden.
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[Ausführungsform 3]
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Im
Folgenden werden die Stufen 135 und 136, bei denen
es sich um die dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung handelt, unter Bezugnahme auf 5 erläutert.
Bei den Stufen 135 und 136 handelt es sich um
eine Doppelstufe, die in einer oberen Fläche 131 des
Kolbens vorgesehen ist. Die Bauform der oberen Fläche 131 des
Kolbens und der Stufen 135 und 136 ist gleich
der der oberen Fläche 111 des Kolbens und der
Stufe 115 der ersten Ausgestaltung, wobei die Stufen 135 und 136 jeweils
eine untere Fläche, einen geneigten Teil und eine obere Fläche
aufweisen. Wie in 5 gezeigt, verlaufen die Stufen 135 und 136 durchgängig,
und bei der oberen Fläche der Stufe 135 und der
unteren Fläche der Stufe 136 handelt es sich um
die gleiche Fläche.
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Die
Stufen 135 und 136 sind jeweils entsprechend einem
der Einspritzlöcher 24, 24 der Mehrlochdüse 20 ausgebildet.
Das heißt, dass die Stufen 135 und 136 jeweils
an der Stelle ausgebildet sind, an der der Spritzstrahl auftrifft,
wenn Kraftstoff aus dem entsprechenden Einspritzloch 24, 24 der
Mehrlochdüse eingespritzt wird. Mit anderen Worten sind die
Stufen 135 und 136 jeweils in der Verlängerung der
Achse des jeweiligen Einspritzlochs 24, 24 der Mehrlochdüse
angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Neigungswinkel
der jeweiligen Stufen 135 und 136 beliebig groß.
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Gemäß der
Bauform wird bei der Kraftstoffeinspritzung durch die Mehrlochdüse 20 der
aus jedem der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse eingespritzte Kraftstoff durch die entsprechende
Stufe der Stufen 135 und 136 nach oben abgelenkt,
wodurch verhindert wird, dass der Spritzstrahl die Wandfläche 104 der
Zylinderlaufbüchse berührt.
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Dementsprechend
kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform
zuverlässig erzielt werden, selbst wenn der Öffnungswinkel γ der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse groß ist.
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[Ausführungsform 4]
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Im
Folgenden werden die Stufen 145 und 146, bei denen
es sich um die vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung handelt, unter Bezugnahme auf 6 erläutert.
Bei den Stufen 145 und 146 handelt es sich um
eine Doppelstufe, die in einer oberen Fläche 141 des
Kolbens vorgesehen ist. Die Bauform der oberen Fläche 141 des
Kolbens und der Stufen 145 und 146 ist gleich
der Bauform der oberen Fläche 131 des Kolbens
und der Stufen 135 und 136 der dritten Ausführungsform.
Jedoch ist die Stufe 146 an der Stelle ausgebildet, an
der der Spritzstrahl der Mehrlochdüse 20 bei der
Aufwärtsbewegung eines Kolbens 140 auftrifft,
und die Stufe 145 ist an der Stelle ausgebildet, an der
der Spritzstrahl bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 140 auftrifft.
Bei dieser Ausführungsform ist der Neigungswinkel jeder der
Stufen 145 und 146 beliebig groß.
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Gemäß der
Bauform wird die Bewegungsrichtung des Spritzstrahls der Mehrlochdüse 20 nicht nur
bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 140, sondern
auch bei der Aufwärtsbewegung durch die entsprechende Stufe 146 schräg
nach oben abgelenkt, wodurch verhindert wird, dass der Spritzstrahl
die Wandfläche 104 der Zylinderlaufbüchse
berührt.
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Dementsprechend
kann bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 140 die
gleiche Wir kung wie bei der ersten Ausführungsform zuverlässig
erzielt werden.
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Im
Folgenden werden die Ausführungsform 5 und 6 unter Bezugnahme
auf 7 und 8 erläutert. Die Ausführung
(Form, Anordnung u. ä.) jeder der Stufen 155 und 165 kann
an jede der oben erwähnten ersten bis vierten Ausführungsform
angepasst werden, und durch die Anpassung ist die Wirkung die gleiche
wie bei der ersten bis vierten Ausführungsform.
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[Ausführungsform 5]
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Im
Folgenden wird die Stufe 155, bei der es sich um die fünfte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, unter
Bezugnahme auf 7 erläutert. Die Stufe 155 ist über
den gesamten Umfang einer oberen Fläche 151 des
Kolbens vorgesehen, so dass die Höhe derselben entlang
dem Durchmesser des Kolbens nach außen vergrößert
wird. Bei der Stufe 155 ist in der Schnittansicht entlang
dem Durchmesser des Kolbens 150 ein senkrechter Teil 155b von
einer unteren Fläche 155a zu einer oberen Fläche 155c als
eine Stufenfläche der Stufe 155 ausgebildet (mit
anderen Worten eine Grenzfläche zwischen der oberen Fläche 151 des
Kolbens und der Stufe 155). Das heißt, dass der
Winkel zwischen der unteren Fläche 155a und dem
senkrechten Teil 155b und der Winkel zwischen dem senkrechten
Teil 155b und der oberen Fläche 155c jeweils
90° beträgt.
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Beispielsweise
weist die Mehrlochdüse 20, die einen großen
Einspritzlochwinkel α besitzt, eine hohe Durchströmfähigkeit
des Spritzstrahls auf. Gemäß der Bauform dieser
Ausführungsform wird dann die Bewegungsrichtung des Spritzstrahls,
der die obere Fläche 151 des Kolbens bei der Abwärtsbewegung
des Kolbens 150 berührt, zuverlässig
durch die Stufe 155 nach oben abgelenkt, wodurch verhindert wird,
dass der Spritzstrahl die Wandfläche 104 der Zylinderlaufbüchse
berührt.
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Dementsprechend
kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform
zuverlässig erzielt werden, wobei der Brennraum 100 in
derselben vorgesehen ist und die Mehrlochdüse 20 einen
großen Einspritzlochwinkel α aufweist.
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[Ausführungsform 6]
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Im
Folgenden wird die Stufe 165, bei der es sich um die sechste
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, unter
Bezugnahme auf 8 erläutert. Die Stufe 165 ist über
den gesamten Umfang einer oberen Fläche 161 des
Kolbens vorgesehen, so dass die Höhe derselben entlang
dem Durchmesser des Kolbens nach außen vergrößert
wird. Bei der Stufe 165 ist in der Schnittansicht entlang
dem Durchmesser des Kolbens 160 ein gekrümmter
Teil 165b von einer unteren Fläche 165a zu
einer oberen Fläche 165c als eine Stufenfläche
der Stufe 165 ausgebildet (mit anderen Worten eine Grenzfläche
zwischen der oberen Fläche 161 des Kolbens und
der Stufe 165). In der Schnittansicht entlang dem Durchmesser
des Kolbens 160 weist der gekrümmte Teil 165b die
Form eines Kreisbogens auf, und der Winkel zwischen dem gekrümmten
Teil 165b und der oberen Fläche 165c beträgt
90°.
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Gemäß der
Bauform wird in dem Hohlraum (Bereich C in der Zeichnung) die Bewegungsrichtung der
Rückquetschströmung problemlos nach oben abgelenkt
(ein Pfeil mit durchgezogener Linie in der Zeichnung). Gleichzeitig
wird die Bewegungsrichtung eines Spritzstrahls, der die obere Fläche 161 des
Kolbens bei der Abwärtsbewegung des Kolbens berührt, durch
die Stufe 165 noch oben abgelenkt.
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Dementsprechend
kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform
zuverlässig ohne Beeinflussung der Rückquetschströmung
erzielt werden, selbst wenn die Quetschströmung in dem Brennraum 100 stark
ist.
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Im
Folgenden wird der Brennraum 100, der die Stufen 115 bis 165 umfasst,
bei denen es sich um die oben erwähnten Ausführungsformen
1 bis 6 handelt, unter Bezugnahme auf 9 bis 12 erläutert.
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Im
Folgenden wird das Verhältnis zwischen dem Einspritzlochwinkel α und
dem Öffnungswinkel γ der Mehrlochdüse 20 unter
Bezugnahme auf 9 erläutert. Normaler weise
wird bei der Mehrlochdüse 20 durch Vergrößern
des Öffnungswinkels γ der Gemischspritzwinkel φ vergrößert,
so dass die Raumnutzungsrate verbessert wird, wodurch die Verbrennung
in dem Zustand, in dem der Überschuss an Luft gering ist,
verbessert wird. Wird jedoch der Öffnungswinkel γ vergrößert,
muss die Höhe einer der Stufen 115 bis 165,
bei denen es sich um die oben erwähnten Ausführungsformen
1 bis 6 handelt, übermäßig vergrößert
werden, damit die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt werden
kann. Wird der Öffnungswinkel γ vergrößert,
muss der Einspritzlochwinkel α verkleinert werden. Die
Verkleinerung des Einspritzlochwinkels α verschlechtert
die Rauchentwicklung.
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Bei
der ersten bis sechsten Ausführungsform beträgt
die Summe des Einspritzlochwinkels α und des Öffnungswinkels γ jeweils
höchstens 180°.
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Dementsprechend
kann die Wirkung der Vergrößerung des Öffnungswinkels γ genutzt
werden, wenn die Stufen 115 bis 165 wirkungsvoll
in Kombination verwendet werden. Beispielsweise kann die Verschlechterung
der Rauchentwicklung bei mittlerer oder niedriger Geschwindigkeit
durch Erhöhen des Drehmoments verhindert werden. [0038]
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Im
Folgenden wird die Ebenenbauform der Stufen 115 bis 165 der
ersten bis sechsten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 10 und 11 erläutert.
Bei dem Brennraum 100 sind die Abstände zwischen
den jeweiligen Einspritzlöchern 24A bis 24F der
Mehrlochdüse und der Stufe 115 jeweils gleich.
Anschließend werden die beiden Fälle, in denen
die Bauform des Brennraums 100 angepasst ist, erläutert.
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Im
oberen Teil von 10 ist die Bauform des Brennraums 100 und
der Mehrlochdüse 20 in Draufsicht gezeigt; im
unteren Teil ist die Bauform derselben in einer Schnittansicht derselben
gezeigt. In der Draufsicht ist beispielsweise die Mehrlochdüse 20 in
derselben mit den sechs Einspritzlöchern 24, 24 (24A bis 24F in 10)
der Mehrlochdüse vorgesehen. In dem Brennraum 100 bildet
beispielsweise die obere Fläche 111 des Kolbens
die geneigte Stufe 115 der oben erwähnten ersten
Ausführungsform. Der Mittelpunkt des Brennraums 100 kann
mit dem Mittelpunkt der Mehrlochdüse 20 übereinstimmen;
alternativ kann die Mehrlochdüse 20 in Bezug auf
den Mittelpunkt des Brennraums 100 versetzt sein. Das heißt,
dass in diesem Fall die Abstände zwischen jedem der Einspritzlöcher 24A bis 24F der
Mehrlochdüse und dem Brennraum 100 (Le und Lb
in 10) jeweils nicht gleich sind.
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Ist
bei dem Brennraum 100 der Mittelpunkt des Brennraums 100 in
Bezug auf die Mehrlochdüse 20 versetzt, ist beispielsweise
der Brennraum 100 so vorgegeben, dass ein Einlassventil
und ein Auslassventil vorgesehen sind oder dass sich die Anzahl
der Einlassventile von der Anzahl der Auslassventile unterscheidet.
Eine solche Bauform wird dann gewählt, wenn es schwierig
ist, die Mehrlochdüse 20 im Mittelpunkt des Brennraums 100 anzuordnen.
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Bei
einem solchen Brennraum 100 sind die Abstände
zwischen jedem der Einspritzlöcher 24A bis 24F der
Mehrlochdüse und der Stufe 115 (zum Beispiel LSe
und LSb in 10) jeweils gleich.
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Dementsprechend
kann in Bezug auf alle Einspritzlöcher 24A bis 24F der
Mehrlochdüse des Brennraums 100 die gleiche Wirkung
wie bei der ersten Ausführungsform zuverlässig
erzielt werden.
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Im
oberen Teil von 11 ist die Bauform des Brennraums 100 und
der Mehrlochdüse 20 in Draufsicht gezeigt; im
unteren Teil derselben ist die Bauform der Öffnungswinkel γa, γb
und γe der Mehrlochdüse 20 gezeigt. Ist
der Mittelpunkt der Mehrlochdüse 20, die die Einspritzlöcher
an den sechs Positionen (24A, 24A) bis (24F, 24F)
aufweist, in Bezug auf den Mittelpunkt des Brennraums (Hohlraum
C) 100 versetzt, unterscheiden sich die Öffnungswinkel γ der
Einspritzlöcher (24, 24A) bis (24F, 24F)
der Mehrlochdüse entsprechend dem Abstand von der Wandfläche
des Hohlraums C jeweils voneinander (zum Beispiel Le und Lb in 11).
Das heißt, dass der Öffnungswinkel γ groß ist,
wenn der Abstand zwischen den Einspritzlöchern 24, 24 der
Mehrlochdüse und der Wandfläche des Brennraums 100 gering
ist, und dass der Öffnungswinkel γ klein ist,
wenn der Abstand zwischen den Einspritzlöchern 24, 24 der Mehrlochdüse
und der Wandfläche des Hohlraums C groß ist.
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Beispielsweise
weisen die Einspritzlöcher 24B, 24B der
Mehrlochdüse, bei denen der Abstand zwischen den Einspritzlöchern 24, 24 der
Mehrlochdüse und der Wandfläche des Hohlraums
C am größten ist (Abstand Lb), den kleinsten Öffnungswinkel γb auf,
und die Einspritzlöcher 24E, 24E der
Mehrlochdüse, bei denen der Abstand zwischen den Einspritzlöchern 24, 24 der
Mehrlochdüse und der Wandfläche des Hohlraums
C am geringsten ist (Abstand Le), weisen den kleinsten Öffnungswinkel γe
auf.
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Konkret
wird der Öffnungswinkel γ ausgehend von dem Quotienten
aus dem Abstand L zwischen jedem der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse und der Wandfläche des Hohlraums
C und dem durchschnittlichen Abstand Lm der Abstände zwischen
allen Einspritzlöchern (24A, 24A) bis
(24F, 24F) der Mehrlochdüse und der Wandfläche
des Hohlraums C (L/Lm) eingestellt. Beispielsweise ist der Öffnungswinkel γ der
Einspritzlöcher 24, 24 der Mehrlochdüse,
bei dem der Abstand zwischen den Einspritzlöchern 24, 24 der
Mehrlochdüse und der Wandfläche des Hohlraums
C am größten ist, parallel (γ = 0 grad),
der Öffnungswinkel γ der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse mit dem geringsten Abstand beträgt
5 Grad, und der Öffnungswinkel γ jedes der anderen
Einspritzlöcher 24, 24 der Mehrlochdüse ist
proportional (5·L/Lm).
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Bei
einem solchen Brennraum 100 sind die Abstände
zwischen jedem der Einspritzlöcher (24A, 24A)
bis (24F, 24F) der Mehrlochdüse und der
Stufe 115 (zum Beispiel LSe und LSb in 10)
jeweils gleich. Dementsprechend ist der Öffnungswinkel
zu dem Zeitpunkt, zu dem der Spritzstrahl aus jedem der Einspritzlöcher 24, 24 der
Mehrlochdüse auf die Wandfläche des Hohlraums
C auftrifft, im Wesentlichen gleich, wodurch die Rückstrahlung
an dem Wandflächenteil des Hohlraums C im Wesentlichen ausgeglichen
wird.
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Dementsprechend
kann in Bezug auf die Einspritzlöcher (24A, 24A)
bis (24F, 24F) der Mehrlochdüse des Brennraums 100 die
gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform zuverlässig
erzielt werden.
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Im
Folgenden wird die Kraftstoffeinspritzung an dem oberen Totpunkt
des Brennraums 100, in dem die Stufen der ersten bis sechsten
Ausgestaltung ausgeführt sind, unter Bezugnahme auf 12 erläutert.
Wie oben erwähnt, handelt es sich bei der Abwärtsbewegung
des Kolbens 110 bei dem Brennraum 100 um den Raum,
der aus der oberen Fläche 102 des Kolbens 90,
dem Zylinderkopf 103 und der Wandfläche 104 der
Zylinderlaufbüchse besteht. Jedoch entspricht am oberen
Totpunkt des Kolbens 110 der Brennraum 100 dem
Hohlraum (Bereich C in der Zeichnung).
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In
dem Brennraum 100 bildet beispielsweise die obere Fläche 111 des
Kolbens die Stufe 115 der oben erwähnten ersten
Ausführungsform. In diesem Fall trifft an dem oberen Totpunkt
des Kolbens 110 der Spritzstrahl vollständig auf
die Wandfläche des Brennraums 100, das heißt
den Hohlraums, auf.
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Dementsprechend
wird der Spritzstrahl vollständig in den Brennraum 100 geleitet,
um so eine ideale Verbrennung zu erzielen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung kann in einem Dieselmotor, der eine Mehrlochdüse
aufweist, eingesetzt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieselmotor,
in dem verhindert wird, dass ein Motorenöl auf der Wandfläche
der Zylinderlaufbüchse verbrannt und verdünnt
wird, und in dem außerdem verhindert wird, dass aus einem örtlich
begrenzten Mangel an Luft in dem Brennraum entstehender Rauch erzeugt
wird. Der Dieselmotor umfasst eine Mehrlochdüse 20 und
einen Kolben 110. Eine Stufe 115, die eine Höhe
aufweist, welche schrittweise in Radialrichtung zum Außenumfang
des Kolbens vergrößert wird, ist über
den gesamten Umfang der oberen Fläche 111 des
Kolbens ausgebildet. Ferner ist ein geneigter Teil 115b als
die Stufenfläche der Stufe 115 ausgebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-070802 [0005, 0006]