JP2003534485A - 燃料噴射システム - Google Patents
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Abstract
Description
発する。
運転もしくは成層燃焼運転のために点火プラグ領域に「混合気クラウド」が必要
となる。この混合気クラウドは、規定された空燃比を、点火可能な領域に有して
いる。この目的のためには、ノズルを備えた燃料噴射弁が使用される。この燃料
噴射弁は内向きにまたは外向きに開放しかつコーン噴流を発生させる。
、混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関に用いられる燃料噴射システムが公知で
ある。この燃料噴射システムは、ピストン/シリンダ装置によって形成された燃
焼室内に燃料を噴射する少なくとも1つの燃料噴射弁と、燃焼室内に突入した点
火プラグとを備えている。この場合、燃料噴射弁のノズルボディは、少なくとも
一列にノズルボディの全周にわたって分配されて配置された噴射孔を備えている
。この噴射孔を介して燃料を適切に噴射することによって、混合気クラウドの形
成によりスプレイガイド燃焼法が実現される。この場合、少なくとも1つの噴流
が点火プラグの方向に向けられている。その他の噴流は、少なくともほぼ閉じら
れたかもしくはまとめられた混合気クラウドを形成するために働く。
・空気混合物を形成するための方法が公知である。直接噴射式の内燃機関のシリ
ンダ内には、ノズル開口を有する弁座からの弁部材の持上りによるノズル開口の
開放時にインジェクタにより、1つのピストンによって仕切られた各燃焼室内に
燃料が噴射されることによって、点火可能な燃料・空気混合物が形成可能である
。内燃機関のあらゆる運転条件下、特に成層燃焼運転において、消費率とエミッ
ションとに対して最適な内部の混合気形成を特性マップ全体のあらゆる運転点で
可能にするために、弁部材の開放行程と、噴射時間とが可変に調整可能であるこ
とが提案されている。
気圧縮型の内燃機関のシリンダ内に直接噴射するための燃料噴射装置が公知であ
る。この場合、この燃料噴射装置は燃料噴射弁を有している。この燃料噴射弁は
、シリンダヘッドから若干の間隔を置いてかつ排気開口に向かい合いってシリン
ダ壁に配置されていて、出口開口もしくは噴射開口を有している。この場合、燃
料噴射弁の噴流軸線は、シリンダヘッドに配置された点火プラグの周辺の領域に
向けられている。この場合、燃料噴射弁は、噴射噴流に渦流を発生させるための
螺旋状の渦流発生溝を備えた電磁操作式の弁ニードルを有している。渦流発生溝
の総横断面積は、出口開口の横断面積よりも少なくとも半分だけ小さく寸法設定
されている。この場合、燃料噴射弁は掃気開口の上方に配置されており、燃料噴
射弁の噴流軸線は、シリンダヘッド中心に配置された点火ポイントに向けられて
いる。
くはウォールガイド燃焼法が実現される。エアガイド燃焼法は、流入する空気の
運動に極めて強く関連している。この運動は、点火可能な燃料・空気混合物を成
層燃焼運転の特性マップ範囲全体にわたって正確に点火プラグの電極領域に搬送
するという役割を有している。ウォールガイド燃焼法では、燃料が、多かれ少な
かれキャビティを備えた幾何学的な燃焼室形状による助成によって同時の混合気
形成のまま点火プラグにまで運搬される。
送は、アイドリング運転および低部分負荷運転において極めて不十分にしか達成
されず、中部分負荷運転においては、使用される高圧噴射弁の許容不能な僅かな
連続拡散もしくは吸気管による流れ案内によってしか部分的に達成されない。不
十分な再現可能性によって、とりわけ個々の燃焼ミスによって生ぜしめられる不
燃の炭化水素のエミッションが過剰に高められる。
ダ行程容積から初めて使用可能となる。目下の公知先行技術では、噴射孔の孔直
径のために規定されたサイズを技術的な理由に基づき下回ることができないので
、上述した装置は、小さなシリンダ行程容積で過度にリッチな混合気を招いてし
まう。これに基づき、より好ましくないエミッション値と、より高い燃料消費率
とが生ぜしめられる。現在、孔直径のための下限値は約0.12mmである。こ
の場合、噴射孔は侵食法で加工成形される。したがって、噴射される燃料容量の
減少は噴射孔の数の低減によってしか達成することができない。しかし、これに
よって、幾何学的な燃焼噴流形状が場合によっては燃料・空気混合物の点火可能
性のために不利となる。したがって、これらの事例では、燃料噴流が点火プラグ
に向けられる。
来のものに比べて、点火プラグから離れた領域のセグメントによって、噴射時に
噴射される燃料量を、噴射孔の直径を縮小させる必要なしに噴射孔の数の削減に
よって減少させることができるという利点を有している。これによって、より小
さな噴射孔を燃料噴射弁に加工成形するための、手間のかかる手段を必要とする
ことなしに、小さな行程を伴う内燃機関のより僅かな燃料需要に課せられる要求
を考慮することができる。
の有利な構成が可能となる。
線方向の燃料噴射によって減少させられる。すなわち、噴射噴流は直接点火プラ
グに向けられていない。
る特性マップ範囲および運転範囲において噴射の間に燃料・空気混合物に点火す
るかもしくは点火の間に燃料を噴射することが可能となる。
、シリンダヘッドへの吸気弁および排気弁ならびに点火プラグの組込み位置も考
慮することができ、それにもかかわらず、ピストンに設けられた燃焼室キャビテ
ィの幾何学的形状を最適に使用することができる。
をかけることなしに廉価に製作することができる。さらに、噴射孔の、より大き
な可能な直径に基づく点火プラグの組込み深さの敏感性は減少する。
ンダが概略的な部分縦断面図で示してある。内燃機関1′はシリンダヘッド2を
有している。このシリンダヘッド2に設けられた相応に形成された切欠き内には
点火プラグ3と燃料噴射弁4とが配置されている。点火プラグ3の構造だけでな
く燃料噴射弁4の構造も知られているので、両構成部分の詳しい説明は省略する
ことにする。以下では、図1に示した内燃機関1′の部分を燃料噴射システム1
と呼ぶことにする。
2と、ピストン6と、概略的にしか図示していないシリンダ壁14とによって仕
切られた燃焼室7内に噴射する。この場合、この燃焼室7は、ピストン6に形成
された燃焼室キャビティ8によって部分的に形成される。
らされて燃焼室7内に突入しているように互いに配置されている。この場合、点
火プラグ電極9は噴射コーン5の範囲内に位置している。
ている。燃料噴射弁4が、内向きに開放する燃料噴射弁(I型弁;I−Vent
il)4として形成されていると有利である。燃焼室7内への燃料の噴射は、電
磁式のアクチュエータの励磁または圧電式のアクチュエータの励起によって行わ
れる。このアクチュエータによって、弁ニードル(図示せず)もしくは弁ニード
ルに結合された弁閉鎖体が、噴射孔を備えた弁体から持ち上がる。これによって
、燃料が、燃料噴射弁4と、弁体に設けられた噴射孔とを通って燃焼室7内に噴
射される。
リンダヘッド2によるそれぞれ1つの部分的な断面が示してある。この場合、こ
の断面は、図1に示したII−II線に沿って経過している。この場合、燃料噴
射弁4と、点火プラグ3と、噴射噴流10と、可変な数の吸気弁12および排気
弁13との配置に対するそれぞれ種々異なる実施例が、それぞれ破線で図示した
燃焼室キャビティ縁部11によって仕切られている燃焼室キャビティ8を有する
ピストン6の上側の端部から見た図で示してある。
流10は、ある程度の空間的な拡がりを有しているので、相並んで角度βを成す
隣り合って位置する噴射噴流10は相関的に接触していて、この領域にそれぞれ
コーンセグメント状の幾何学的な噴射形状を形成している。部分的に円錐形のこ
の噴流パターンは、点火プラグ3の隙間でもしくは点火プラグ3a,3bにおい
て(すなわち角度範囲αで)ならびに本発明による隙間15で中断されている。
てある。この場合、燃料噴射弁4は2つの噴射噴流10を点火プラグ3に対して
接線方向で燃焼室7内に噴射する。この場合、開き角度αが約45゜であると有
利である。燃焼室キャビティ縁部11は、燃焼を助成するために、2つの噴射噴
流10の配置に相応して形成されている。したがって、点火プラグ3の背後の噴
射噴流10の角度セグメントもしくは隙間15は約315゜である。この領域に
は2つの吸気弁12も配置されている。2つの排気弁13は噴射方向に配置され
ていてよい。吸気弁12と排気弁13とは逆転させて配置することもできるし、
任意に形成することもできる。
場合、全部で4つの噴射噴流10が燃料噴射弁4によって燃焼室7内に噴射され
る。この場合、内側の噴射噴流10aは点火プラグ3に対してほぼ接線方向に位
置しており、外側の噴射噴流10bは内側の噴射噴流10aに対してそれぞれ2
0゜〜30゜の角距離βで配置されている。燃焼室キャビティ縁部11は同じく
噴射噴流10の配置に適合されている。この実施例では、吸気弁12と排気弁1
3とはシリンダヘッド2の別の領域に配置されている。4つの噴射噴流10の配
置は、第1実施例に比べてやや多くの燃料が必要となるやや大きな行程容積のた
めに適している。この実施例では、噴射噴流10によって擦過されない、点火プ
ラグ3とは反対の側に位置する隙間15の領域における角度セグメントは250
゜〜280゜の間にある。
実施例が示してある。この場合、ここでは、噴射噴流10の数は8つである。内
側の噴射噴流10aは、前記実施例と同様に点火プラグ3に対してほぼ接線方向
に配置されており、両噴射噴流10aが成す角度αは約45゜である。外側の噴
射噴流10bは内側の噴射噴流10aに対してそれぞれ20゜〜30゜の角距離
βで配置されている。本実施例では、噴射噴流10によって擦過されない、点火
プラグ3とは反対の側に位置する隙間15の領域における角度は130゜〜20
0゜の間にある。燃焼室キャビティ縁部11は同じく噴流パターンに適合されて
いる。燃料噴射弁4と点火プラグ3とが配置されている線に対して対称的に1つ
の吸気弁12と1つの排気弁13とを対応配置することができる。
を備えた燃料噴射システム1のための有利な構成が示してある。
る。この燃料噴射システム1は2つの点火プラグ3a,3bを有している。両点
火プラグ3a,3bは燃料噴射弁4に対して対称的に配置されている。1つの吸
気弁12と1つの排気弁13とは、両点火プラグ3a,3bと、吸気弁12と、
排気弁13とが、クローバ状の配置を形成するように配置されている。小容積の
内燃機関1′のためには、4つの噴射噴流10を備えた配置を実現することがで
きる。これらの噴射噴流10は、それぞれ互いに約45゜の角度αを成して両点
火プラグ3a,3bに対してほぼ接線方向で燃焼室7内に噴射される。やや大き
な行程容積のためには、全部で8つの噴射噴流10の噴射が提案される。これら
の噴射噴流10が吸気弁12もしくは排気弁13と2つの点火プラグ3a,3b
との間の中間室を覆っていると有利である。この実施例では、燃焼室キャビティ
縁部11は円形に形成されている。2つの噴射噴流10cは第1の点火プラグ3
aに対してほぼ接線方向にかつ2つの別の噴射噴流10dは第2の点火プラグ3
bに対してほぼ接線方向に内側の噴射噴流10c,10dとして噴射される。内
側の噴射噴流10c,10dに対して角距離βで4つの外側の噴射噴流10eが
噴射される。
。この場合、ここでは、1つの排気弁13に対して2つの吸気弁12が配置され
ている。燃焼室キャビティ縁部11は同じく円形に形成されている。両点火プラ
グ3a,3bはほぼ接線方向で噴射噴流10によって取り囲まれる。この噴射噴
流10の開き角度αは45゜である。やや大きな行程容積のためには、6つの噴
射噴流10が燃焼室7内に噴射されてもよい。この場合、両点火プラグ3a,3
bに対して接線方向に延びる内側の噴射噴流10aと、破線で図示した外側の噴
射噴流10bとの間の角距離βは20゜〜30゜の間にあってよい。
上の隙間15が形成されているように位置決めされている。この隙間15は、少
なくとも150゜と、最大で315゜との角度範囲にわたっている。
噴射孔と、吸気弁と、排気弁と、特に複数の点火プラグと、500cm3未満の
可変な行程容積とを備えた燃料噴射システム1のためにも使用可能である。特に
噴射噴流の、30゜〜150゜の間の任意の値をとることができるコーン開き角
度を備えた燃料噴射弁を実現することができる。
概略的な断面図である。
概略的な断面を示す図である。
概略的な断面を示す図である。
概略的な断面を示す図である。
概略的な断面を示す図である。
概略的な断面を示す図である。
a,3b 点火プラグ、 4 燃料噴射弁、 5 噴射コーン、 16 ピスト
ン、 7 燃焼室、 8 燃焼室キャビティ、 9 点火プラグ電極、 10,
10a,10b,10c,10d,10e 噴射噴流、 11 燃焼室キャビテ
ィ縁部、 12 吸気弁、 13 排気弁、 14 シリンダ壁、 15 隙間
、 α 開き角度、 β 角距離
Claims (8)
- 【請求項1】 内燃機関に用いられる燃料噴射システム(1)であって、少
なくとも1つの燃料噴射弁(4)が設けられており、該燃料噴射弁(4)が、燃
料を燃焼室(7)内に噴射するようになっており、該燃焼室(7)が、シリンダ
壁(14)によって仕切られており、該シリンダ壁(14)にピストン(6)が
ガイドされており、さらに、燃焼室(7)内に突入した点火プラグ(3)が設け
られており、燃料噴射弁(4)が、燃焼室(7)内に複数の噴射噴流(10)を
発生させるようになっている形式のものにおいて、 点火プラグ(3)から離れた領域に、噴射噴流(10)の、少なくとも1つの
隙間(15)が設けられていることを特徴とする、燃料噴射システム。 - 【請求項2】 燃料噴射弁(4)の噴射孔が分配されており、これによって
、少なくとも2つの噴射噴流(10)が、点火プラグ(3)に対して接線方向で
、設定された開き角度(α)を成して燃焼室(7)内に噴射されるようになって
いる、請求項1記載の燃料噴射システム。 - 【請求項3】 設定された開き角度(α)が約45゜である、請求項2記載
の燃料噴射システム。 - 【請求項4】 ピストン(6)の一方の端部に配置された燃焼室キャビティ
(8)が形成されており、これによって、噴射噴流(10)が、燃焼室キャビテ
ィ(8)の領域に延びるようになっている、請求項3記載の燃料噴射システム。 - 【請求項5】 少なくとも4つの噴射噴流(10)が、燃焼室(7)内に噴
射されるようになっており、点火プラグ(3)に対して接線方向に噴射される内
側の噴射噴流(10a)が、設定された第1の角度(α)を成すようになってお
り、これに対して、外側の噴射噴流(10b)と内側の噴射噴流(10a)とが
、設定された第2の角度(β)を成すようになっている、請求項1から4までの
いずれか1項記載の燃料噴射システム。 - 【請求項6】 第2の角度(β)が、20゜〜30゜の間にある、請求項5
記載の燃料噴射システム。 - 【請求項7】 少なくとも4つの噴射噴流(10)が、燃焼室(7)内に噴
射されるようになっており、2つの第1の噴射噴流(10c)が、第1の点火プ
ラグ(3a)に対して接線方向に噴射されるようになっており、2つの第2の噴
射噴流(10d)が、第2の点火プラグ(3b)に対して接線方向に噴射される
ようになっており、第1の両噴射噴流(10c)および第2の両噴射噴流(10
d)が、それぞれ設定された第1の角度(α)を成すようになっている、請求項
1から6までのいずれか1項記載の燃料噴射システム。 - 【請求項8】 少なくとも8つの噴射噴流(10)が、燃焼室(7)内に噴
射されるようになっており、第1の点火プラグ(3a)および第2の点火プラグ
(3b)を閉じ込める内側の噴射噴流(10c,10d)と、外側の別の噴射噴
流(10e)との間に、それぞれ一定の角度(β)が形成されている、請求項7
記載の燃料噴射システム。
Applications Claiming Priority (3)
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