Title:
Fuel injector for vehicle internal combustion engine has electrode that forms spark path to center electrode of spark plug to reduce size of combustion chamber in cylinder head
Kind Code:
A1


Abstract:
The direct injection fuel system for an internal combustion engine has the injector (7) located in close proximity to the spark plug (12). The injector has an earth electrode (8) that forms a spark path to the center electrode (10) of the plug which may be devoid of earth electrodes. The injector and spark plug are located between the inlet (4) and outlet (6) valves of the engine.



Inventors:
HOLZMANN JOSEF (DE)
Application Number:
DE10124855A
Publication Date:
11/28/2002
Filing Date:
05/22/2001
Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG



Foreign References:
WO2001029406A1
Other References:
JP Patent Abstracts of Japan: 57000361 A
2000303843 A
Claims:
1. Zylinderkopf für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit innerer Ge­mischbildung mit zumindest einem Einlassventil und zumindest einem Aus­lassventil zwischen denen ein Brennstoffeinspritzventil und ein, einen Zünd­funken erzeugendes Zündsystem, bestehend aus zumindest einer Zündelekt­rode und zumindest einer Masseelektrode, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffeinspritzventil (7) die Masse­elektrode (8) ist.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinste Beabstandung des Brennstoffein­spritzventils (7) von der Zündelektrode (10) kleiner als eine Zündfunkenlänge ist.

3. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Brennstoffeinspritzventil (7) eine sepa­rate Masseelektrode (8) angeordnet ist.

4. Zylinderkopf nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) gegenüber der Zündelektrode (10) isoliert ist.

Description:
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine fremdgezündete Brennkraftma­schine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Sie geht aus von der JP-2000-303843 A. In dieser ist ein Zylinderkopf für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung dargestellt. Der Zylinderkopf verfügt über zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, zwischen denen zentral ein Kraftstoffeinspritzventil und eine Zündkerze mit einer Masseelekt­rode angeordnet sind. Durch die zentrale Anordnung von Kraftstoffeinspritzventil und Zündkerze ist es möglich, die Ein- und Auslasskanäle gegenüber einer Anord­nung des Kraftstoffeinspritzventils, beispielsweise zwischen den Einlassventilen, größer zu gestalten und somit die Leistung der Brennkraftmaschine zu erhöhen. Bei der Ausgestaltung des Zylinderkopfes gemäß der JP-2000-303843 A ist es je­doch problematisch, für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ein zündfähi­ges Kraftstoff-Luft-Gemisch zum Zündzeitpunkt immer im Bereich des Zündfunkens der Zündkerze vorliegen zu haben. Aufgabe der Erfindung ist es, die Zündeigenschaft der Brennkraftmaschine zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentan­spruchs 1 gelöst. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist es, dass beispielsweise bei einer Brennstoff­einspritzung kurz vor dem Zündzeitpunkt das zündfähige Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht durch Luftbewegungen zur Zündkerze hin befördert werden muss, sondern die Brennstoff-Luft-Gemischbildung direkt im Bereich des Zündfunkens stattfindet. Die­ser Vorteil gilt insbesondere für strahlgeführte direkteinspritzende Brennverfahren. Besonders hervorzuheben ist eine unkomplizierte Veränderung der räumlichen Lage des Zündfunkens durch Drehung des Brennstoffeinspritzventils, wodurch eine schnelle und einfache Anpassung des Zündsystems an die unterschiedlichsten Brennraumgeometrien möglich ist. Die Anordnung des Brennstoffeinspritzventils und des Zündsystems gemäß An­spruch 2 gewährleistet eine sichere Erzeugung eines Zündfunkens für jeden Be­triebspunkt der Brennkraftmaschine. Die bauliche Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus. Durch eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 verringert sich der Außendurchmes­ser des Zündsystems deutlich, da die heutzutage übliche Metallummantelung mit Einschraubgewinde entfällt. Hierdurch wird der Abstand zwischen Brennstoffein­spritzventil und Zündsystem nochmals wesentlich verkleinert. Die Verringerung des Abstandes zwischen Brennstoffeinspritzventil und Zündsystem erlaubt es in vorteil­hafter Weise entweder die Geometrie der Ein- und Auslasskanäle nochmals zu ver­größern, mit dem Ziel die Leistung der Brennkraftmaschine weiter zu erhöhen, oder durch den Bauraumgewinn das beschriebene erfindungsgemäße Einspritz- und Zündkonzept auch bei Motoren mit kleineren Brennräumen einzusetzen. Die Verbrauchs- und Abgasvorteile, niedriger Brennstoffverbrauch bei gleichzeitig nied­rigen Schadstoffrohemissionen, eines strahlgeführten Einspritzsystems können da­mit voll erschlossen werden. Unter einem strahlgeführten Einspritzsystem wird ein Gemischbildungssystem ver­standen, bei dem der Brennstoff in den Bereich gespritzt wird, in dem die Zündung erfolgt. Weitere Gemischbildungsmechanismen wie beispielsweise über den Umweg der Wandbenetzung mit Brennstoff oder durch eine komplizierte Luftführung zur Steuerung der Lage des Brennstoff-Luft-Gemischs im Brennraum spielen hierbei eine untergeordnete oder keine Rolle. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Zylinderkopf 1 für eine nicht dar­gestellte direkt einspritzende Brennkraftmaschine, mit einem Dachbrennraum 2 und einem Einlasskanal 3 mit einem zugehörigen Einlassventil 4, sowie einen Auslass­kanal 5 mit einem zugehörigen Auslassventil 6. Zwischen dem Einlassventil 4 und dem Auslassventil 6 ist im Dach des Dachbrennraumes 2 ein Brennstoffeinspritz­ventil 7 mit einer Masseelektrode 8, sowie eine Zündkerze 9 mit einer Zündelektrode 10 angeordnet. Die Zündelektrode 10 ist von der Masseelektrode 8 so weit beabstandet, dass ein Zündfunken 11 von der Zündelektrode 10 auf die Masseelekt­rode 8 überschlagen kann. Durch Verdrehen des Brennstoffeinspritzventils 7 kann der Abstand der Mas­seelektrode 8 von der Zündelektrode 10 variiert werden. Eine einfache Anpassung der Zündstrecke ist somit möglich. Eine Variation der Zündfunkenlänge ist auch da­durch möglich, dass entweder das Brennstoffeinspritzventil 7 und/oder die Zünd­kerze 9 in anderen Winkeln zueinander im Zylinderkopf 1 eingebaut werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Masseelektrode 8 komplett entfallen zu lassen und den Zündfunken direkt von der Zündelektrode 10 auf die Spitze des Brennstoffeinspritzventils 7 überschlagen zu lassen. Die Spitze des Brennstoffeinspritzventils ist für diesen Fall aus einem Elektrodenmaterial wie z. B. Platin oder einer Chrom-Nickel-Legierung gefertigt. Die Zündkerze 9 besteht aus der Zündelektrode 10 und einem radial um sie ange­ordneten Isolationskörper 12. Als Isolationsmaterial kommt vorzugsweise ein Kera­mikkörper zum Einsatz, jedoch sind auch andere Materialien, die entsprechend druck- und temperaturfest sind, einsetzbar. Die Zündkerze 9 wird direkt mit dem Isolationskörper 12 in dem Zylinderkopf 1 verbaut. Dies kann entweder mit Hilfe eines Außengewindes auf dem Isolationskörper 12 erfolgen oder als eine Einsteck­variante ohne Außengewinde mit entsprechender Klemmung zur Lagesicherung und Abdichtung des Brennraums 2 beim Betrieb der Brennkraftmaschine. Bei Entfall des Außengewindes (Einstecklösung) verringert sich der Außendurch­messer der Zündkerze 9 nochmals, wodurch weiterer Bauraum im Zylinderkopf 1 gewonnen wird. Der somit gewonnene Bauraum kann entweder zur weiteren Ver­größerung von dem Ein- und/oder Auslasskanal 3, 4 benützt werden, oder das Zünd-, und Einspritzsystem kann in kleineren Brennkraftmaschinen mit einem klei­neren Brennraum 2 eingesetzt werden. Der hier dargestellte Zylinderkopf 1 verfügt über ein Einlassventil 4 und ein Auslass­ventil 5, jedoch sind auch Zylinderköpfe mit mehreren Ventilen, wie z. B. zwei Ein­lass- und zwei Auslassventilen je Brennraum für das erfindungsgemäße Zündsys­tem einsetzbar.Bezugszeichenliste1 Zylinderkopf2 Dachbrennraum3 Einlasskanal4 Einlassventil5 Auslasskanal6 Auslassventil7 Brennstoffeinspritzventil8 Masseelektrode9 Zündkerze10 Zündelektrode11 Zündfunke12 Isolationskörper