DE69813375T2

DE69813375T2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69813375T2
Application number: DE69813375T
Authority: DE
Inventors: Nobuhisa Sagamihara-shi Jingu
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: JPH10325354A; JP3783747B2; KR100302435B1; US5913297A; EP0881369B1; KR19980087412A; EP0881369A3; EP0881369A2; DE69813375D1

Description

Diese Erfindung betrifft im Wesentlichen Verbesserungen in einer Brennkraftmaschine und insbesondere eine zündkerzengezündete Brennkraftmaschine mit: einem Zylinderblock, der eine Mehrzahl von Zylindern hat; einem Zylinderkopf, fest auf einer Blockplatte des Zylinderblockes montiert, wobei der Zylinderkopf eine Einlassanschluss für jeden Zylinder hat, wobei die Einlassanschluss erste und zweite Abschnitte hat, die miteinander zusammenhängend sind, wobei der erste Abschnitt stromab des zweiten Abschnittes relativ zu dem Einlassluftstrom angeordnet ist, die ersten und die zweiten Abschnitte jeweils erste und zweite Achsen haben, wobei sich die ersten und zweiten Achsen jeweils relativ zu einer flachen Bodenoberfläche des Zylinderkopfes neigen, um einen ersten und einen zweiten Winkel zu bilden, wobei der erste Winkel kleiner als der zweite Winkel ist; und mit einer Zündkerze, deren Spitzenendabschnitt in eine Brennkammer, die in dem Zylinderkopf entsprechend zu jedem Zylinder gebildet ist, vorspringend ist.
Solch ein Motor ist z. B. in dem US 4,649,876 gezeigt. Weitere Motoren sind z. B. aus der EP 0 293 278 A1 und der EP 0 500 123 A1 bekannt.
In herkömmlichen Brennkraftmaschinen ist in einem Zylinderkopf eine Einlassanschluss gebildet und derart geformt, dass ihr stromabwärtiger Abschnitt (auf der Seite der Brennkammer) relativ zu der flachen Bodenoberfläche des Zylinderkopfes sanft geneigt ist, während ihr stromaufwärtiger Abschnitt (auf der Seite des Einlassrohres) weiter sanft geneigt ist, um im Wesentlichen relativ zu der flachen Bodenoberfläche horizontal zu sein, wie es z. B. in der vorläufigen Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 7–25236 gezeigt wird.
Jetzt ist in dem Fall, da der Neigungswinkel des Einlassanschlusses zu der flachen Bodenoberfläche des Zylinderkopfes relativ groß ist, der Einlassanschluss ein sogenannter „hoher Anschluss”. In dem Fall, dass der Neigungswinkel der Einlassanschluss relativ klein ist, wird die Einlassanschluss ein sogenannter „tiefer Anschluss”. Falls sich die Einlassanschluss im Wesentlichen parallel mit der flachen Oberfläche des Zylinderkopfbodens erstreckt, ist der Einlassanschluss ein sogenannter „horizontaler Anschluss”. In dieser Verbindung sind herkömmlich im Wesentlichen die Einlassanschlüsse derart angeordnet, dass der stromabwärtige Abschnitt den „tiefen Anschluss aufbau” annimmt, währen der stromaufwärtige Abschnitt den „horizontalen Anschlussaufbau” annimmt.
Es sind jedoch in einem Motor, der mit solch herkömmlichen Einlassanschlussanordnungen versehen ist, Nachteile vorgefunden worden. D. h., der stromabwärtige Abschnitt des „tiefen Anschlussaufbaus” ist von dem Gesichtspunkt des Erhöhens einer Einlassluftmenge, die auf ein Auslassventil in einem Zylinder gerichtet ist, vorteilhaft, um dabei die Fallströmung der Einlassluft in dem Zylinder zu verstärken. Es ist jedoch erforderlich, eine ausreichende Länge des Einlassluftdurchganges innerhalb eines begrenzten Raumes in einem Kraftfahrzeug für den Zweck sicher zu stellen, um eine ausreichende Motordrehmoment- Ausgangsleistung zu erhalten. In dem Fall, dass der stromaufwärtige Abschnitt den „horizontalen Anschluss”- oder den „tiefen Anschluss”- Aufbau annimmt, wird dieses Erfordernis durch scharfes Biegen des Einlassrohres (Einlassverteiler), das mit dem stromaufwärtige Abschnitt der Einlassanschluss verbunden ist, so dass der Krümmungsradius des Einlassrohres klein wird, oder andererseits durch Bilden einer Mehrzahl von gebogenen Abschnitten, getroffen. Diese erhöhen unvermeidbar den Einlassluftströmungswiderstand und schaffen bei der Auslegung des Einlassrohres an einem Kraftfahrzeug Probleme.
Außerdem wird es bevorzugt, dass das Kraftstoffeinspritzventil nahe an dem Einlassanschluss angeordnet und näher zu dem Umfang der Brennkammer angeordnet ist. Es entstehen jedoch die Probleme, dass das Kraftstoffeinspritzventil mit dem Einlassanschlussaufbau stören wird, um es dadurch schwierig zu machen, das Kraftstoffeinspritzventil anzuordnen.
Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei ein Kraftstoffeinspritzventil näher zu der Brennkammer der Brennkraftmaschine untergebracht werden kann.
Für die Brennkraftmaschine der oben genannten Art wird dieses Ziel in einer erfinderischen Weise durch ein Kraftstoffeinspritzventil zum Direkteinspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer gelöst, wobei das Kraftstoffeinspritzventil nahe zu der Einlassanschluss angeordnet ist und näher zu einem Umfang der Brennkammer angeordnet ist, als ein stromabwärtiges Ende der Einlassanschluss.
Mit einer so angeordneten Brennkraftmaschine kann ein zündkerzengezündeter Direkteinspritzungsmotor realisiert werden, der ein Kraftstoffeinspritzventil hat und eine Aufnahmebohrung für das Kraftstoffeinspritzventil kann wirksam am Stören des Einlassanschlusses durch den Vorteil der Tatsache gehindert werden, dass der stromaufwärtige Seitenabschnitt des Einlassanschlusses den „hohen Anschluss”- Aufbau annimmt. Solch eine Brennkraftmaschine weist einen Zylinderkopf auf, der einen Einlassanschluss hat. Der Einlassanschluss hat erste und zweite Abschnitte, die miteinander zusammenhängend sind. Der erste Abschnitt ist stromab von dem zweiten Abschnitt im Verhältnis zu der Einlassluftströmung angeordnet. Die ersten und zweiten Abschnitte haben jeweilige erste und zweite Achsen. Die ersten und zweiten Achsen neigen sich jeweils relativ zu einer flachen Unterseite des Zylinderkopfes, um erste und zweite Winkel zu bilden, in denen der erste Winkel kleiner als der zweite Winkel ist.
Der Motor weist einen Zylinderblock auf, der eine Mehrzahl von Zylindern hat. Ein Zylinderkopf ist fest auf einer Blockplatte des Zylinderblockes montiert. Der Zylinderkopf hat einen Einlassanschluss für jeden Zylinder. Der Einlassanschluss hat erste und zweite Abschnitte, die miteinander zusammenhängend sind. Der erste Abschnitt ist stromab von dem zweiten Abschnitt relativ zu dem Einlassluftstrom angeordnet. Die ersten und die zweiten Abschnitte haben jeweils erste und zweite Achsen. Die ersten und zweiten Achsen neigen sich jeweils relativ zu einer flachen Unterseite des Zylinderkopfes, um einen ersten und einen zweiten Winkel zu bilden, in dem der erste Winkel kleiner als der zweite Winkel ist. Ein Kraftstofteinspritzventil ist vorgesehen, um Kraftstoff direkt in eine Brennkammer, die entsprechend zu jedem Zylinder gebildet ist, einzuspritzen. Das Kraftstoffeinspritzventil ist nahe zu der Einlassanschluss angeordnet und näher zu einem Umfang der Brennkammer, als ein stromabwärtiges Ende der Einlassanschluss angeordnet. Eine Zündkerze ist in solch einer Weise angeordnet, dass ihr Spitzenendabschnitt in die Brennkammer vorspringend ist.
Mit der so angeordneten Brennkraftmaschine nimmt der erste oder stromabwärtige Seitenabschnitt der Einlassanschluss den tiefen Anschluss”- Aufbau an und demzufolge wird die Fallströmung der Einlassluft in den Zylinder verstärkt, um dadurch die Brenngeschwindigkeit des Kraftstoff Luftgemischs in der Brennkammer zu erhöhen, was somit die Verbrennungsleistung des Motors erhöht. Zusätzlich nimmt der zweite oder stromaufwärtige Seitenabschnitt der Einlassanschluss den „hohen Anschluss”- Aufbau an und demzufolge kann eine ausreichende Länge der Einlassanschluss sichergestellt werden, was eine ausreichende Länge des Einlassrohres (Einlassverteiler) durch lediglich sanftes Biegen des Einlassrohres mit einem relativ großen Krümmungsradius sichert.
Weiter bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen betroffen.
Im Folgenden wird die Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine fragmentarische, schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispieles eines zündkerzengezündeten Direkteinspritzungsmotors nach der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine vergrößerte, fragmentarische schematische Draufsicht des Motors von 1 ist;
3 vergrößerte, fragmentarische, schematische vertikale Schnittdarstellung des Motors von 1 ist;
4 eine vertikale Schnittdarstellung eines Zylinderkopfes des Motors von 1 ist;
5 eine fragmentarische vertikale Schnittdarstellung des Zylinderkopfes von 4, genommen entlang einer Achse einer Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung in dem Zylinderkopf, ist;
6 eine vertikale Schnittdarstellung des Zylinderkopfes von 4 ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein Einlassrohr an dem Zylinderkopf installiert ist;
7 eine vergrößerte, fragmentarische Draufsicht ist, die die örtliche Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung und einem stromaufwärtigen Abschnitt eines Einlassanschlusses in Verbindung mit dem Zylinderkopf von 4 zeigt, wenn aus einer Richtung eines Pfeiles AR in 4 gesehen wird;
8 eine vergrößerte, fragmentarische Draufsicht ähnlich zu 7 ist, die aber dieselbe örtliche Beziehung in Verbindung mit einem Zylinderkopf, anders als jener in 4, zeigt; und
9 ein Diagramm ist, das experimentell erhaltene Daten der Stärke des in dem Zylinder erzeugten Fallstromes von einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung in Bezug des Neigungswinkels der Achse eines Einlaßanschlusses des Motors zeigt.
Jetzt auf die 1 bis 7 Bezugnehmend, noch genauer auf 1 bis 3 der Zeichnungen, wird ein Ausführungsbeispiel einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung (benzingetankt) entsprechend der vorliegenden Erfindung durch das Bezugszeichen E veranschaulicht. Der Motor E dieses Ausführungsbeispieles ist für ein automatisches Fahrzeug und hat eine Mehrzahl von in einem Zylinderblock 3 gebildeten Motorzylindern C, obwohl nur ein Zylinder C gezeigt ist. Ein Kolben 4 ist be wegbar in jedem Zylinder C angeordnet, um eine Brennkammer 1 zwischen ihm und einem Zylinderkopf 2 zu bilden, der an seiner flachen Unterseite B mit der Blockplatte (Zylinderoberplatte) oder obersten flachen Oberfläche T des Zylinderblocks 3 befestigt ist.
Der Zylinderkopf 2 ist mit zwei (ersten und zweiten) Einlassanschlüssen 5A, 5B und zwei Auslassanschlüssen E1, E2 (gezeigt in 2) für jeden Zylinder C oder für jede Brennkammer 1 gebildet. Die zwei Einlassanschlüsse 5A, 5B sind auf einer gegenüberliegenden Seite einer vertikalen Zylinderkopfebene P in Bezug auf die zwei Auslassanschlüsse E1, E2 platziert, in der die vertikale Zylinderkopfebene P die Mittelachsen (nicht gezeigt) des Zylinders C enthält. Die Einlassanschlüsse 5A, 5B haben jeweils stromabwärtige Enden (geöffnet zu der Brennkammer 1), an denen jeweils zwei Einlassventile 6A, 6B bewegbar angeordnet sind. Die Auslassanschlüsse E1, E2 haben jeweils stromaufwärtige Enden (geöffnet zu der Brennkammer 1), an der jeweils zwei Auslassventile 7A, 7B bewegbar angeordnet sind.
Der Kolben 4 ist an seiner Kolbenkrone mit einem kreisförmigen Hohlraum oder einer Vertiefung 8 gebildet, die einen Teil der Brennkammer 1 bildet. Noch genauer ist der Hohlraum 8 auf der Oberseite der Kolbenkrone gebildet und seicht oder flach, so dass seine Bodenoberfläche 8b im Wesentlichen flach ist. Die Mittelachse C2 des Hohlraumes 8 ist im Wesentlichen parallel mit und versetzt von der Mittelachse C1 des Kolbens 4 in Richtung der Einlassventile 6A, 6B, d. h., näher zu den Einlassventilen 6A, 6B, als zu den Auslassventilen 7A, 7B. Der Umfang 8a des Hohlraumes 8 ist im Wesentlichen kreisförmig, wenn von oben betrachtet wird, wie in 2 gesehen. Ein Teil des Umfanges 8a des Hohlraumes 8 ist über den anderen Teil des Umfanges 8a erhöht, um eine Rückenlinie R zu bilden, wie in 3 gezeigt, wobei der Teil an einer gegenüberliegenden Seite einer imaginären vertikalen Ebene (nicht gezeigt) platziert ist, die die Mittelachse C2 enthält, in Bezug auf eine Seite, in der ein Kraftstoffeinspritzerventil 10 platziert ist.
Eine Zündkerze 9 ist in dem Zylinderkopf 2 installiert, so dass ihr Spitzenendabschnitt (der die Elektrode hat) in die Brennkammer 1 vorspringt, und oberhalb eines Teiles des ringförmigen Abschnittes in Umfangsrichtung des kreisförmigen Hohlraumes 8 platziert. Die Zündkerze 9 ist im Wesentlichen entlang der Mittelachse C1 des Zylinders C positioniert. Ausdrücklich ist die Achse der Zündkerze 9 leicht von der Mittelachse C1 des Zylinders C in Richtung der Auslassventile 7A, 7B versetzt.
Das Kraftstoff- Einspritzventil 10 ist zwischen den ersten und zweiten Einlassanschlüsse 5A, 5B angeordnet, wenn von oben geschaut wird, wie in 2 gesehen, und angeordnet, um Kraftstoff (Benzin) direkt in die Brennkammer 1 einzuspritzen. Das Kraftstoff Einspritzventil 10 ist installiert, um direkt schräg nach unten zu verlaufen und erstreckt sich in eine Richtung von den Einlassventilen 6A, 6B zu den Auslassventilen 7A, 7B. Ausdrücklich ist das Kraftstoff- Einspritzventil 10 derart positioniert, dass seine Achse (angezeigt durch eine gepunktete Linie) einen vorbestimmten Winkel θinj im Verhältnis zu der obersten flachen Oberfläche T des Zylinderblockes 3 (oder im Verhältnis zu der flachen Oberfläche des Zylinderkopfes 2) bildet und zu der Unterseite 8b des Hohlraumes 8 gerichtet ist. Der vorbestimmte Winkel θinj ist innerhalb eines Bereiches von 35 Grad bis 45 Grad, vorzugsweise ungefähr 45 Grad. Demzufolge spritzt das Kraftstoff- Einspritzventil 10 in einer schrägen abwärtigen Richtung oder in Richtung des Hohlraumes B. Das Kraftstoff- Einspritzventil 10 ist angeordnet, um Kraftstoff zu einem Kraftstoff Einspritzzeitpunkt einzuspritzen, der in diesem Ausführungsbeispiel im Verdichtungshub unter der Motorbetriebsbedingung festgelegt ist, in dem geschichtete Ladungsverbrennung ausgeführt werden soll.
Ein Wirbelsteuerventil 11 ist bewegbar angeordnet, um den ersten Einlassanschluss 5A zu sperren und angeordnet, um in Übereinstimmung mit einem Motorbetriebszustand steuerbar geöffnet oder geschlossen zu werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Wirbelsteuerventil 11 gesteuert, um im Wesentlichen in einem vorbestimmten Motorbetriebszustand, in dem geschichtete Ladungsverbrennung ausgeführt werden soll, vollständig geschlossen zu sein. Das Wirbelsteuerventil 11 kann teilweise geschlossen werden, um den Luftstrom in dem ersten Einlassanschluss 5A in einen weiteren vorbestimmten Motorbetriebszustand zu steuern. Der zweite Einlassanschluss 5B ist gebildet, um sich im Wesentlichen tangential zu dem Umfang 8a des Hohlraumes 8 zu erstrecken. Noch genauer, eine vertikale Anschlussachsenebene L, die die Achse X1 enthält ( oder zumindest einen Hauptteil der Achse X1), der zweite Einlassanschluss 5B ist im Verhältnis zu einer vertikalen Querströmungsebene V1 in einer Weise geneigt, um sich allmählich der Mittelachse C1 des Kolbens 4 in eine Richtung zu der Brennkammer 1 anzunähern, in der ein vorbestimmter Winkel (einwärts gerichteter Anschlusswinkel) 81 zwischen der vertikalen Anschlussachsenebene L und der vertikalen Querströmungsebene V1 gebildet ist. Der vorbestimmte Winkel θ1 ist innerhalb eines Bereiches nicht kleiner als 5 Grad und kleiner als 15 Grad, vorzugsweise ungefähr 8 Grad. Zusätzlich ist die vertikale Anschlussachsenebene L im Wesentlichen mit einer vertikalen Ebene V2 parallel, die eine tangentiale Linie des Umfanges 8a des kreisförmigen Hohlraumes 8 an einer gedachten horizontalen Ebene oder der Blockplatte (H) des Zylinderblockes 3 enthält. In diesem Ausführungsbeispiel ist die vertikale Anschlussachsenebene L innerhalb der vertikalen Ebene V2 angeordnet und erstreckt sich, durch einen Raum durchgehend, außerhalb der Zündkerze 9 und innerhalb relativ zu dem Umfang 8a des kreisförmigen Hohlraumes B. Es wird verstanden werden, dass die vertikale Anschlussachsenebene L, die vertikale Querströmungsebene V1 und die vertikale Ebene V2 zu der Blockplatte oder der obersten flachen Oberfläche N des Zylinderblockes 3 vertikal sind. Die vertikale Querströmungsebene V1 geht durch das Einlassventil 6B und das Auslassventil 7B und ist senkrecht zu der Zylinderachsenebene P, die die Achse des Zylinders C enthält. Es wird verstanden werden, dass die Zylinderachsenebene P zu der Blockplatte N vertikal ist.
Somit ist mit anderen Worten der vorbestimmte Winkel 81 ein Winkel der einwärtigen Neigung des Einlassanschlusses 5B (noch genauer, der Einlassanschlussachse X1) relativ zu einer horizontalen Querströmungsrichtung V1. In einem Mehrzylindermotor kann der vorbestimmte Winkel θ1 auch als ein horizontal gemessener Winkel, gebildet zwischen der Einlassanschlussachse X1 und einer Linie V1, bestimmt werden, wo die Linie V1 in einer vertikalen Ebene ist, die sich sowohl durch ein Einlassventil, als auch durch ein Auslassventil 7B erstreckt und senkrecht zu der vertikalen Zylinderachsenebene P ist, die die Mittelachsen der benachbarten Zylinder enthält.
Bei der oben genannten Anordnung ist das Wirbelsteuerventil 11 unter einem Motorbetriebszustand geschlossen (z. B., unter einem unteren Motorbelastungs- Betriebszustand), in dem geschichtete Ladungsverbrennung ausgeführt werden soll. Demzufolge wird die Einlassluft durch den zweiten Einlassanschluss 5B in die Brennkammer 1 eingeführt, in der die Einlassluft die Gasströmung W in der Form eines Wirbels erzeugt, wie in 2 gezeigt. Die Gasströmung W wird innerhalb des Hohlraumes 8 an der Kolbenkrone gebildet und bewegt sich entlang des Umfanges 8a des Hohlraumes B.
Es ist zu beachten, dass der erste Einlassanschluss 5A, die mit dem Wirbelsteuerventil 11, im Wesentlichen zu dem zweiten Einlassanschluss 5B in Bezug auf eine vertikale Mittelebene V3, die die Mittelachse C2 des Hohlraumes 8 und die Mittelachse C1 des Kolbens 4 enthält, symmetrisch gebildet und geformt ist und parallel mit der vertikalen Querströmungsrichtung V1 ist, so dass sich die Achsen der ersten und der zweiten Einlassanschlüsse 5A, 5B allmählich in Richtung auf die Brennkammer 1 zueinander annähern, wie klar in 2 gezeigt. Wie dargestellt ist das Spitzenende (das die Elektrode hat) der Zündkerze 9 im Verhältnis zu der vertikalen Anschlussachsenebene L, die die Achse X1 des zweiten Einlassanschlusses 5B enthält, innen angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zündkerze 9 derart positioniert, dass die vertikale Mittelebene V3 durch den Spitzenendabschnitt der Zündkerze 9 durchgeht.
Wie in den 4 bis 7 klar dargestellt, ist der Zylinderkopf 2 an der flachen Unterseite B mit einer Vertiefung 2a gebildet, die einen Teil der Brennkammer 1 bildet. Die Vertiefung oder Brennkammer 2a ist im Wesentlichen an dem Mittelteil in Richtung der Breite (oder in einer rechts- und links- Richtung in 4) des Zylinderkopfes 1 ange ordnet. Die Bezugszeichen 15, 16 bezeichnen jeweils Bohrungen zum Aufnehmen der Einlass- und Auslassventile 6B, 7B. Eine Zündkerzenaufnahmebohrung 17 ist in dem Zylinderkopf 1 gebildet, um derart angeordnet zu werden, dass ihre Achse parallel mit und nahe zu der Mittelachse C1 des Zylinders C ist. Die Zündkerze 9 soll in der Bohrung 17 aufgenommen werden.
Eine Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung 18 ist in dem Zylinderkopf 2 gebildet und nahe der Einlassanschlüsse 5A, 5B platziert. Insbesondere ist die Kraftstoff einspritzventil- Aufnahmebohrung 18 zwischen den beiden Einlassanschlüssen 5A, 5B platziert, wie von einer oberen Seite oder auf einer horizontalen Ebene, die die flache Unterseite B des Zylinderkopfes 1 enthält, gesehen. Die flache Unterseite B ist in festem Kontakt mit der obersten flachen Oberfläche T des Zylinderblockes 3. Der Spitzenendabschnitt der Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung 18 ist nahe zu dem Umfang 8a der Brennkammer 1 oder des Zylinders C platziert. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist in dieser Bohrung 18 in solch einer Weise aufgenommen, um Kraftstoff direkt schräg nach unten in die Brennkammer 1 einzuspritzen. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist vorgesehen, um Kraftstoff zu einem Einspritzzeitpunkt im Einlasshub während der homogenen Ladungsverbrennung und zu einem Einspritzzeitpunkt im Verdichtungshub während der geschichteten Ladungsverbrennung einzuspritzen.
Hier ist jeder Einlassanschluss 5A, 5B gebildet, um im Verhältnis zur Brennkammer 1 schräg nach unten gerichtet zu sein. Der Einlassanschluss 5A, 5B enthält einen Abschnitt 5a auf der stromabwärtigen Seite und einen Abschnitt 5b auf der stromaufwärtigen Seite, die miteinander aufeinander folgend sind. Der Abschnitt 5a auf der stromabwärtigen Seite ist zwischen der Brennkammer 1 und dem Abschnitt 5b auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet, während der Abschnitt 5b auf der stromaufwärtigen Seite zwischen dem Abschnitt 5a auf der stromabwärtigen Seite und einem Einlassrohr 19 (in 6) angeordnet ist. Der Einlassanschluss 5A, 5B hat ihre Achse X1, die einen Achsabschnitt Xa auf der stromabwärtigen Seite und einen Achsabschnitt Xb auf der stromaufwärtigen Seite enthält. Der Achsabschnitt Xa auf der stromabwärtigen Seite dient als die Achse des Abschnittes 5a der stromabwärtigen Seite des Einlassanschlusses 3, und der Achsabschnitt Xb auf der stromaufwärtigen Seite dient als die Achse des Abschnittes 5b der stromaufwärtigen Seite des Einlassanschlusses 5A, 5B. Die Achsabschnitte Xa, Xb auf der stromabwärtigen und der stromaufwärtigen Seite sind an einem Punkt A miteinander verbunden. Der Achsabschnitt Xa auf der stromabwärtigen Seite neigt sich relativ zu der flachen Unterseite B des Zylinderkopfes 1, um einen vorbestimmten Winkel (Neigungswinkel) 62 zu bilden. Der Achsabschnitt Xb auf der stromaufwärtigen Seite neigt sich relativ zu der flachen Unterseite B, um einen vorbestimmten Winkel θ3 zu bilden, der größer als ein vorbestimmter Winkel θ2 ist (d. h., θ2 < θ3). Somit nimmt der Abschnitt 3a der stromabwärtigen Seite einen sogenannten „tiefen Anschluss”- Aufbau ein, der einen relativ kleinen Neigungswinkel hat, während der Abschnitt 3b der stromaufwärtigen Seite einen „hohen Anschluss”- Aufbau einnimmt, der einen verhältnismäßig großen Neigungswinkel hat. Der Abschnitt 5a der stromabwärtigen Seite hat eine größere Länge, als jener des Abschnittes 5b der stromauwärtigen Seite.
Wie in 6 gezeigt sind das Einlassrohr oder der Einlassverteiler 19 mit den Abschnitten 5b, 5b auf der stromaufwärtigen Seite der Einlassanschlüsse 5A, 5B verbunden und in solch einer Weise angeordnet, um schräg abwärts erstreckt zu sein und dann glatt gebogen abwärts. Das Einlassrohr 19 bildet darin einen Einlassdurchgang, durch den Einlassluft strömt, um in die Brennkammer 1 oder den Zylinder C eingeleitet zu werden. Durch den Vorteil des Abschnittes 5b der stromaufwärtigen Seite des Aufbaus „hoher Anschluss” kann das Einlassrohr 19 seine notwendige Durchgangslänge selbst innerhalb eines begrenzten Raumes LS zum Montieren des Motors E an dem Kraftfahrzeug sichern.
Als nächstes wird der Betrieb der so angeordneten zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine E mit Direkteinspritzung diskutiert.
Bei dem Einlasshub in den Zylinder C strömt Einlassluft durch die Einlassanschlüsse 5A, 5B in den Zylinder C oder in die Brennkammer 2. Gleichzeitig wird durch den Vorteil der Tatsache, dass der Abschnitt 5a der stromabwärtigen Seite jeder Einlassöffnung 5A, 5B den tiefen Anschlussaufbau einnimmt, die Einlassluftmenge, die zu der Seite der Auslassventile E1, E2 in den Zylinder C strömt, erhöht, um dabei den Fallstrom T der Einlassluft in dem Zylinder C, wie in 6 gezeigt, zu verbessern. In dieser Hinsicht beschreibt 9 eine Tendenz, dass die Fallströmung verbessert wird, wie sich der Neigungswinkel der Achse des Einlassanschlusses im Verhältnis zu der flachen Unterseite des Zylinderkopfes 1 erhöht. Das Diagramm von 9 wurde durch Ausführen von Experimenten an einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, ähnlich zu jenen in den 1 bis 7 gezeigten erhalten, mit der Ausnahme, dass die Achse der Einlassöffnung im Wesentlichen gerade war. In den Experimenten wurde der Neigungswinkel der Achse der Anschlussöffnung variiert, um die Stärke der Fallströmung zu messen.
Unter der Wirkung der so erhaltenen Fallströmung der Einlassluft kann die Brenngeschwindigkeit des Luft- Kraftstoffgemisches innerhalb des Zylinders C wirksam erhöht werden, um dadurch die Brennleistung des Motors E zu verbessern.
Zusätzlich kann durch den Vorteil der Tatsache, dass der Abschnitt 5a der stromabwärtigen Seite länger als der Abschnitt 5b der stromaufwärtigen Seite ist, der Fallstrom innerhalb des Zylinders C ausreichend verbessert werden.
Da der Abschnitt 5b der stromaufwärtigen Seite der Einlassöffnung 5A, 5B den Hohen Anschlussaufbau einnimmt, kann eine ausreichende Länge des Einlassluftdurchganges des Einlassrohres oder des Verteilers 19 lediglich durch sanftes Biegen des Einlassrohres 19 innerhalb des begrenzten Raumes LS in dem Kraftfahrzeug sichergestellt werden. Mit anderen Worten, das mit dem Einlassanschluss verbundene Einlassrohr 19 ist zuerst aufwärts erstreckt und dann allmählich und glatt mit einem relativ großen Krümmungsradius sanft nach unten gebogen, um somit eine ausreichende Länge des Einlassluftdurchganges in dem Einlassrohr 19 innerhalb des begrenzten Raumes LS in dem Kraftfahrzeug sicher zu stellen. Im Gegenteil dazu wird angenommen, dass der Abschnitt 5b der stromaufwärtigen Seite den tiefen Anschlussaufbau genauso wie den Abschnitt 5a der stromabwärtigen Seite einnimmt. In diesem Fall wird das Einlassrohr 19 in einer durch eine gepunktete Kurve 19' in 6 angezeigte Form gebogen werden, so dass der Einlassluftdurchgang innerhalb des Einlassrohres verkürzt ist, wenn mit jenem in dem Fall verglichen wird, wo der Abschnitt 5b der stromaufwärtigen Seite den hohen Anschlussaufbau einnimmt.
Überdies ist unter der Wirkung des Abschnittes 5b der stromaufwärtigen Seite, der den hohen Anschlussaufbau hat, der Abschnitt 5b der stromaufwärtigen Seite ausgerichtet, um sich von der Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung 18, in der das Kraftstoffeinspritzventil 10 aufgenommen werden soll, zu trennen, so dass die Auslegung und die spanende Bearbeitung der Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung 18 erleichtert werden kann. Das Gegenteil ist die Annahme, dass der Abschnitt 5b der stromaufwärtigen Seite den tiefen Anschlussaufbau einnimmt. In diesem Fall ist der Abschnitt 5b der stromaufwärtigen Seite gerichtet, die Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung 18 zu erreichen, so dass sie miteinander stören, um somit die Anordnung und das spanende Bearbeiten der Kraftstoffeinspritzventil- Aufnahmebohrung 18, wie in 8 gezeigt, die eine imaginäre Figur ist, schwierig zu machen

Claims

Brennkraftmaschine (E) mit Zündkerzenzündung, mit: einem Zylinderblock (3), der eine Mehrzahl von Zylindern (C) hat; einem Zylinderkopf (2), fest auf einer Blockplatte (H) des Zylinderblockes (3) montiert, wobei der Zylinderkopf (2) einen Einlaßöffnung (5A) für jeden Zylinder (C) hat, wobei die Einlaßöffnung (5A) erste und zweite Abschnitte (5a, 5b) hat, die miteinander zusammenhängend sind, wobei der erste Abschnitt (5a) stromab des zweiten Abschnittes (5b) relativ zu dem Einlassluftstrom angeordnet ist, die ersten und die zweiten Abschnitte (5a, 5b) jeweils erste und zweite Achsen (Xa, Xb) haben, wobei sich die ersten und zweiten Achsen (Xa, Xb) jeweils relativ zu einer flachen Bodenoberfläche (B) des Zylinderkopfes (2) neigen, um einen ersten und einen zweiten Winkel (θ2, θ3) zu bilden, wobei der erste Winkel (θ2) kleiner als der zweite Winkel (θ3) ist; und eine Zündkerze (9), deren Spitzenendabschnitt in eine Brennkammer (1), die in dem Zylinderkopf (2) entsprechend zu jedem Zylinder (C) gebildet ist, vorspringend ist, gekennzeichnet durch ein Kraftstoff- Einspritzventil (10), um Kraftstoff in die Brennkammer (1) direkt einzuspritzen, wobei das Kraftstoff- Einspritzventil (10) nahe zu dem Einlaßöffnung (5A) und näher zu einem Umfang der Brennkammer (1), als ein stromabseitiges Ende der Einlaßöffnung (5A) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (E) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (2) eine zweite Einlaßöffnung (5B) für jeden Zylinder (C) und erste und zweite Auslassöffnungen (E1, E2) für jeden Zylinder hat, wobei der Motor (E) außerdem erste und zweite Einlassventile (6A, 6B) aufweist, durch die die ersten und zweite Einlassöffnungen (5A, 5B) jeweils schließbar sind und die ersten und zweiten Auslassventile (7A, 7B), durch die die ersten und zweiten Auslassöffnungen (E1, E2) jeweils schließbar sind.
Brennkraftmaschine (E) nach Anspruch 2, außerdem gekennzeichnet durch einen Kolben (4), der bewegbar in dem Zylinder (C) angeordnet ist, um eine Brennkammer (1) zwischen ihm und dem Zylinderkopf (2) zu bilden, wobei der Kolben (4) an seiner Kolbenkrone mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Ausnehmung (8) gebildet ist, die eine Mittelachse (C2) hat, die von der Mittelachse (C1) des Kolbens (4) in Richtung zu den Einlaßventilen (5A, 5B) versetzt ist.
Brennkraftmaschine (E) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, außerdem gekennzeichnet durch ein Wirbelsteuerventil (11), vorgesehen um den Luftstrom in dem Einlaßöffnung (5A) in Übereinstimmung mit einem Motorbetriebszustand zu steuern.
Brennkraftmaschine (E) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einlaßöffnung (5B) eine Achse (X1) hat, deren zumindest eines Hauptteil in der ersten vertikalen Ebene (L) enthalten ist, die sich relativ zu einer zweiten vertikalen Ebene (V1) neigt, um einen ersten vorbestimmten Winkel (81) zu bilden, wobei sich die erste vertikale Ebene (L) allmählich der Mittelachse (C1) des Kolbens (4) in einer Richtung zu der Brennkammer (1) relativ zu der zweiten vertikalen Ebene (V1) nähert, wobei die erste und zweite vertikale Ebene (L, V1) zu der Blockplatte (H) des Zylinderblockes (3) vertikal sind, wobei die zweite vertikale Ebene (V1) durch die ersten Einlaß- und Auslassventile (6A, 7A), die senkrecht zu einer dritten vertikalen Ebene (P) ist, die die Mittelachse (C1) des Zylinders (C) enthält und vertikal zu der Blockplatte (H) sind, hindurchgeht, wobei die ersten und zweiten Einlaß- und Auslassventile (6A, 7A) auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der dritten vertikalen Ebene (P) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine (E) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff- Einspritzventil (10) eine Achse (θ_inj ) hat, die in die kreisförmige Aushöhlung (8) in der Kolbenkrone des Kolbens (4) gerichtet ist.
Brennkraftmaschine (E) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Einlassöffnungen (5A, 5B) an einer gegenüberliegenden Seite der dritten vertikalen Ebene (P) in Bezug auf die ersten und zweiten Auslassöffnungen (E1, E2) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine (E) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (5a) des Einlassanschlusses (5A, 5B) in der Länge kleiner als der zweite Abschnitt (5b) des Einlassanschlusses (5A, 5B) ist.
Brennkraftmaschine (E) nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (5a) des Einlassanschlusses (5A, 5B) einen geraden Abschnitt entlang der ersten Achse (Xa) enthält.
Brennkraftmaschine (E) nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (5b) des Einlassanschlusses (5A, 5B) einen geraden Abschnitt entlang der zweiten Achse (Xb) enthält.
Brennkraftmaschine (E) nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Einlassrohr (19), durch das Einlassluft strömt, um in die Einlassöffnung (5A, 5B) eingeleitet zu werden, wobei das Einlassrohr (19) in einer kreisförmigen Richtung von der zweiten Achse (Xb) in einer Richtung zu einer Verlängerung der ersten Achse (Xa) gebogen ist.
Brennkraftmaschine (E) nach den Ansprüchen 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff- Einspritzventil (10) zwischen der ersten Einlassöffnung (5A) und der zweiten Einlassöffnung (5B) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine (E) nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff- Einspritzventil (10) benachbart zu dem ersten Abschnitt (5a) der Einlaßöffnung (5A, 5B) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (E) nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff- Einspritzventil (10) in einer horizontalen Ebene, die die Blockplatte (H) enthält, angeordnet ist.