EP1439302B1 - Kraftstoffinjektor und Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffinjektor und Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1439302B1
EP1439302B1 EP03100085A EP03100085A EP1439302B1 EP 1439302 B1 EP1439302 B1 EP 1439302B1 EP 03100085 A EP03100085 A EP 03100085A EP 03100085 A EP03100085 A EP 03100085A EP 1439302 B1 EP1439302 B1 EP 1439302B1
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EP
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fuel
fuel injector
electrode
ignition device
ignition
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Diana Zimmermann
Frank Dohr
Guenther Pecher
Ingo Lenz
Rainer Friedfeldt
Sigurd Limbach
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Ford Global Technologies LLC
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/06—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sparking plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine with direct injection and spark ignition, in which at least one electrode of an ignition device is integrated. Furthermore, the invention relates to an ignition device for the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein in the combustion chamber, a movable piston is arranged and the ignition device includes at least one electrode.
  • a fuel injector having a central fuel outlet in which the fuel outlet is concentrically surrounded by electrodes integrally formed with the fuel injector.
  • Similar fuel injectors with integrated ignition device are also from the DE 196 38 025 A1 and the EP 0 661 446 B1 known.
  • the disadvantage of this is that due to the large Near the fuel outlet and electrodes of the injected fuel, the electrodes to a large extent unattenuated, that is achieved in liquid form. In general, the electrodes are even on the direct trajectory of the injected fuel. This leads to the problems discussed above with regard to misfires and increased hydrocarbon emissions.
  • an ignition device which is formed in combination with a fuel injector, wherein in particular two electrodes of the ignition device are arranged coaxially to each other and wherein the fuel injector is in the form of one or more openings, which are provided for example in an annular surrounding the electrodes outer element ,
  • a spark plug function fuel injector in which direct and centralized fuel injection into the combustion chamber occurs without interference from internally protruding electrodes and from a central electrode at the end of the injector assembly.
  • a counter electrode is formed from the piston of the combustion chamber.
  • the fuel injection takes place via a valve needle in an axially movable valve needle, said valve needle has a run through it, central fuel supply.
  • the valve housing, the valve needle and the valve seat together form an electrode-forming, electrically conductive unit.
  • the central fuel supply passage terminates in the valve needle axially in a region in which the rearward portion of the valve seat communicates with the exterior of the valve needle via four radially extending holes which open in close proximity to the conical rear of the valve seat.
  • the invention relates to an ignition device for the combustion chamber of an internal combustion engine with direct injection and spark ignition, wherein in the combustion chamber, a movable piston is arranged and the ignition device includes at least one electrode. At least one counter electrode to said electrode is formed on the piston.
  • the electrode of the ignition device is integrated in the manner explained below in a fuel injector. Further, the counter electrode is preferably placed on ground potential at the piston.
  • the provided in the ignition device according to the invention fuel injector for a direct injection internal combustion engine with spark ignition has the necessary and known components for the injection of fuel, so in particular a connection to a fuel supply, fuel channels and at least one fuel outlet, from which the fuel is sprayed into a combustion chamber can. Furthermore, at least one electrode of an ignition device is integrated in the fuel injector. That is, that this electrode is firmly connected to the component "fuel injector".
  • the fuel injector includes a plurality of fuel outlets, which are uniform, z. B. annular, oval or rectangular around the integrated electrode in the fuel injector are arranged around.
  • the integrated design of fuel injector and ignition device can be ensured in a simple, suitable for mass production and with high precision, the relative geometry of fuel injection and ignition electrode.
  • no special care must be taken to eliminate the risk of wetting the electrodes by sprayed fuel.
  • the latter is achieved by the fixed connection of fuel injector and electrodes.
  • a distribution of the injected fuel into a large volume of space is achieved by the plurality of fuel outlets, so that the fuel is atomized or vaporized shortly after leaving the injector.
  • the uniform arrangement of the fuel outlets around the electrode is further ensured that the electrode is surrounded by the fuel mist all around, so that an ignition propagates optimally in all directions.
  • the fuel injector contains at least two, more preferably about 10 to 14 fuel outlets to achieve a sufficiently homogeneous distribution of the fuel in the combustion chamber.
  • the electrodes and counter electrodes of the ignition device are arranged such that the spark arises within the resulting Kraftstoffspühkegels along the central axis of the fuel injector. This ensures a homogeneous, symmetrical ignition of the injected fuel.
  • At least one fuel outlet of the fuel injector is configured such that fuel leaking therefrom is not directed to the electrode integrated in the fuel injector. This is preferably the case for all fuel outlets of the fuel injector, so that it is structurally ensured that liquid fuel can not reach the electrode directly.
  • the integrated construction of fuel outlets and electrode has the advantage that such an orientation can be adjusted in the manufacture of the fuel injector with high precision. It should be noted, however, that it is also within the scope of the invention, when fuel outlets of the fuel injector are directed to the electrode. This may be the case, for example, when the momentum of the injected fuel is known to be so low that it does not reach the electrode. Finally, applications are conceivable in which a certain wetting of the electrodes is desired.
  • an ignition device in which at least one (counter) electrode is arranged on the movable piston, a new operation of the ignition is achieved.
  • this design ensures that the ignition is coupled directly to the movement or the position of the piston, since the piston only certain Phases (when it is near top dead center) assumes a position in which the distance between the electrode and the counter electrode is small enough for a spark.
  • it is achieved by the formation of the counter electrode on the piston that a spark extends to the piston and therefore assumes an advantageous position with respect to the ignition of the air-fuel mixture.
  • the counterelectrode on the piston is also preferably designed as a protrusion on the upper side of the piston, which faces the electrode of the ignition device.
  • the counter electrode on the piston is preferably made of and / or coated with a spark resistant material to withstand the spark flashover stress.
  • the invention further relates to a method for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber of an internal combustion engine by an electric spark by means of an ignition device having the features described above.
  • the spark between an electrode and a piston of the internal combustion engine is created within the resulting fuel spray cone along the center axis of a fuel injector, wherein escaping fuel is not directed to the integrated electrode.
  • the use of a piston as (counter) electrode of an electrical ignition device - as explained above - achieves the advantage that ignition due to geometric conditions can only take place at certain piston positions. Furthermore, it is ensured that the spark extends to the piston, so that the explosion of the air-fuel mixture can start from here.
  • FIG. 1 a fuel injector 1 is shown in side views of two mutually perpendicular directions. This example is given for information only and does not form part of the claimed invention.
  • the fuel injector 1 has a plurality of fuel outlets 2, from which as in FIG. 1 indicated during operation of substantially conical fuel jet 5 exit.
  • the fuel injector 1 contains the electrodes of an ignition device, wherein in the center or on the axis of the fuel injector, the ignition electrode 4 is arranged, which is enclosed by a bow-shaped ground electrode 3. For the ignition process, a high voltage is then applied in a known manner to the ignition electrode 4, so that a spark jumps to the ground electrode 3.
  • the advantage of the illustrated integrated design of the fuel injector 1 with the ignition device 3, 4 is that there is a fixed relative geometry between the electrodes 3, 4 and the fuel outlets 2. As seen from the side view in the right part of FIG. 1 can be seen, it can be ensured in particular by the orientation of the fuel outlets 2 and the arrangement of the electrodes 3, 4 that the electrodes 3, 4 are not struck by fuel jets 5 and therefore not wetted. Such wetting would lead to misfires and thus disadvantages in fuel consumption and pollutant emissions and should therefore be avoided. In known internal combustion engines, in which the fuel injector and the ignition device (spark plug) are independent components, must be achieved by a careful and accurate installation that no wetting takes place. In contrast, the illustrated integrated fuel injector with ignition device can be mounted much easier. Another advantage of the integrated fuel injector 1 is that it takes up less space due to its compact design, so that the valves can be designed to be correspondingly larger and the cooling of the engine can be improved.
  • FIG. 2 is the fuel injector of FIG. 1 in a view from below from the direction of the arrow II of FIG. 1 shown.
  • This representation according to FIG. 2 is also given for information only, as the example is not part of the claimed invention. It can be seen in particular that the ignition electrode 4 is located approximately in the center of a ring of fuel outlets 2, but the fuel outlets pointing in the direction of the ground electrode 3 are recessed.
  • FIG. 3 shows a fuel injector 21 according to the invention.
  • the fuel injector 21 next to the fuel outlets 22 only one electrode - the ignition electrode 24 - on, which in turn is integrated on its central axis.
  • the counter electrode 23 (ground electrode) for this purpose is formed centrally on the upper side of the piston 26 in the form of a survey, wherein the piston in a known manner in the combustion chamber (not shown) is movable up and down. Since the piston is formed entirely of metal, it can be easily connected to ground potential, if it is not already at this potential anyway.
  • the ground electrode 23 may be made of the material of the piston top side, but it may also be made of a special material or have a special coating, if necessary to increase the spark resistance.
  • a counter electrode or ground electrode at the top of the piston represents an independent aspect of the invention, which can also be used in ignition devices that are not integrated into a fuel injector.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Funkenzündung, in welchen mindestens eine Elektrode einer Zündeinrichtung integriert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Zündeinrichtung für die Brennkammer einer Brennkraftmaschine, wobei in der Brennkammer ein beweglicher Kolben angeordnet ist und die Zündeinrichtung mindestens eine Elektrode enthält.
  • Aufgrund ihres günstigen Verhaltens finden Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung des Kraftstoffes in die Brennkammern (Zylinder) zunehmend Verbreitung. Bei den bekannten Motoren mit Direkteinspritzung und Strahlführung des eingespritzten Kraftstoffes werden der Kraftstoffinjektor und die Zündkerze dabei etwa in der Mitte der Decke der Brennkammer zwischen den Einlaß- und Auslaßventilen angeordnet. Diese Systeme führen jedoch zu Problemen bei der Anordnung der Kühlmittelmäntel des Zylinderkopfs. Weiterhin geht der vom Kraftstoffinjektor und der Zündkerze beanspruchte Platz für die Ventile verloren, so daß diese ungünstigerweise kleiner ausgelegt werden müssen. Schließlich besteht bei bekannten Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung das Risiko, daß die Elektroden der Zündkerze mit flüssigem Kraftstoff benetzt werden, was zu Fehlzündungen führt und den Kraftstoffverbrauch sowie die Kohlenwasserstoffemissionen erhöht. Dieselben Folgen können eintreten, wenn der Zündfunke kein gut vorbereitetes Luft-Kraftstoff-Gemisch antrifft.
  • Aus der US 6 340 015 B1 ist ein Kraftstoffinjektor mit einem zentralen Kraftstoffauslaß bekannt, bei welchem der Kraftstoffauslaß konzentrisch von integral mit dem Kraftstoffinjektor ausgebildeten Elektroden umgeben ist. Ähnliche Kraftstoffinjektoren mit integrierter Zündeinrichtung sind auch aus der DE 196 38 025 A1 und der EP 0 661 446 B1 bekannt. Nachteilig hieran ist, daß aufgrund der großen Nähe von Kraftstoffauslaß und Elektroden der eingespritzte Kraftstoff die Elektroden zu einem hohen Anteil unvernebelt, d. h. in flüssiger Form erreicht. In der Regel liegen die Elektroden sogar auf der direkten Trajektorie des eingespritzten Kraftstoffes. Dies führt zu den oben erläuterten Problemen in Bezug auf Fehlzündungen und erhöhte Kohlenwasserstoffemissionen.
  • Aus GB 2 057 054 A ist eine Zündeinrichtung bekannt, welche in Kombination mit einem Kraftstoffinjektor ausgebildet ist, wobei insbesondere zwei Elektroden der Zündvorrichtung koaxial zueinander angeordnet sind und wobei der Kraftstoffinjektor in Form von einer oder mehreren Öffnungen ausgebildet ist, die z.B. in einem die Elektroden ringförmig umgebenden äußeren Element vorgesehen sind.
  • Aus US 5,730,100 A ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Zündkerzenfunktion bekannt, bei welcher eine direkte und zentrale Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer ohne Behinderung durch intern hervorstehende Elektroden und von einer zentralen Elektrode am Ende der Injektoranordnung aus erfolgt. Eine Gegenelektrode ist aus dem kolben der Brennkammer ausgebildet. Hierzu erfolgt die Kraftstoffeinspritzung über eine in einem Ventilgehäuse axial bewegliche Ventilnadel, wobei diese Ventilnadel einen durch sie geführten, zentralen Kraftstoffzuführkanal aufweist. Zugleich bilden das Ventilgehäuse, die Ventilnadel und der Ventilsitz zusammen eine die Elektrode formende, elektrisch leitende Einheit. Der zentrale Kraftstoffzuführkanal endet in der Ventilnadel axial in einem Bereich, in dem der rückwärtige Teil des Ventilsitzes mit der Außenseite der Ventilnadel über vier sich radial erstreckende Löcher in Verbindung steht, die in unmittelbarer Nähe der konischen Rückseite des Ventilsitzes münden.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste und kostengünstige Zündeinrichtung für die Brennkammer einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Funkenzündung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Zündeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für die Brennkammer einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Funkenzündung, wobei in der Brennkammer ein beweglicher Kolben angeordnet ist und die Zündeinrichtung mindestens eine Elektrode enthält. Mindestens eine Gegenelektrode zur genannten Elektrode ist an dem Kolben ausgebildet. Die Elektrode der Zündeinrichtung ist in der nachfolgend erläuterten Weise in einen Kraftstoffinjektor integriert. Ferner wird die Gegenelektrode am Kolben vorzugsweise auf Massepotential gelegt.
  • Der bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung vorgesehene Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Funkenzündung weist die erforderlichen und bekannten Bestandteile für die Einspritzung von Kraftstoff auf, also insbesondere einen Anschluß an eine Kraftstoffzuleitung, Kraftstoffkanäle und mindestens einen Kraftstoffauslaß, aus dem der Kraftstoff in eine Brennkammer gesprüht werden kann. Ferner ist in den Kraftstoffinjektor mindestens eine Elektrode einer Zündeinrichtung integriert. D. h., daß diese Elektrode fest mit dem Bauelement "Kraftstoffinjektor" verbunden ist. Der Kraftstoffinjektor enthält mehrere Kraftstoffauslässe, welche gleichmäßig, z. B. ringförmig, oval oder rechteckig um die in den Kraftstoffinjektor integrierte Elektrode herum angeordnet sind.
  • Durch die integrierte Ausführung von Kraftstoffinjektor und Zündeinrichtung kann in einfacher, für die Massenproduktion geeigneter Weise und mit hoher Präzision die relative Geometrie von Kraftstoffinjektion und Zündelektrode gewährleistet werden. Beim Einbau eines derartigen integrierten Kraftstoffinjektors muß daher keine besondere Sorgfalt aufgewendet werden, um das Risiko einer Benetzung der Elektroden durch versprühten Kraftstoff auszuschließen. Letzteres wird vielmehr durch die feste Verbindung von Kraftstoffinjektor und Elektroden erreicht. Weiterhin wird durch die mehreren Kraftstoffauslässe eine Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes in ein großes Raumvolumen erreicht, so daß der Kraftstoff schon kurz nach dem Verlassen des Injektors vernebelt bzw. verdampft ist. Durch die gleichförmige Anordnung der Kraftstoffauslässe um die Elektrode wird ferner sichergestellt, daß die Elektrode vom Kraftstoffnebel rundum umgeben ist, so daß eine Zündung sich optimal nach allen Richtungen ausbreitet.
  • Vorzugsweise enthält der Kraftstoffinjektor mindestens zwei, besonders bevorzugt etwa 10 bis 14 Kraftstoffauslässe, um eine ausreichend homogene Verteilung des Kraftstoffes in der Brennkammer zu erreichen.
  • Die Elektroden und Gegenelektroden der Zündeinrichtung sind derart angeordnet, daß der Zündfunke innerhalb des entstehenden Kraftstoffspühkegels entlang der Mittelachse des Kraftstoffinjektors entsteht. Dies gewährleistet eine homogene, symmetrische Zündung des eingespritzten Kraftstoffes.
  • Mindestens ein Kraftstoffauslaß des Kraftstoffinjektors ist so ausgestaltet, daß hieraus austretender Kraftstoff nicht auf die in den Kraftstoffinjektor integrierte Elektrode gerichtet ist. Vorzugsweise ist dies für alle Kraftstoffauslässe des Kraftstoffinjektors der Fall, so daß konstruktiv sichergestellt ist, daß flüssiger Kraftstoff nicht auf direktem Wege auf die Elektrode gelangen kann. Die integrierte Bauweise von Kraftstoffauslässen und Elektrode hat dabei den Vorteil, daß eine derartige Ausrichtung bei der Herstellung des Kraftstoffinjektors mit hoher Präzision eingestellt werden kann. Es sei indes darauf hingewiesen, daß es auch im Rahmen der Erfindung liegt, wenn Kraftstoffauslässe des Kraftstoffinjektors auf die Elektrode gerichtet sind. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn der Impuls des injizierten Kraftstoffes bekanntermaßen so gering ist, daß dieser die Elektrode nicht erreicht. Schließlich sind auch Anwendungen denkbar, bei denen eine gewisse Benetzung der Elektroden erwünscht ist.
  • Durch die beschriebene Ausgestaltung einer Zündeinrichtung, bei welcher mindestens eine (Gegen-)Elektrode am beweglichen Kolben angeordnet ist, wird eine neue Funktionsweise der Zündung erreicht. Insbesondere stellt diese Ausgestaltung sicher, daß das Zündverhalten unmittelbar mit der Bewegung beziehungsweise der Position des Kolbens gekoppelt ist, da der Kolben nur zu bestimmten Phasen (wenn er in der Nähe des oberen Totpunktes ist) eine Position einnimmt, in welcher der Abstand zwischen Elektrode und Gegenelektrode klein genug für einen Zündfunken ist. Ferner wird durch die Ausbildung der Gegenelektrode am Kolben erreicht, daß ein Zündfunke sich bis zum Kolben erstreckt und daher eine vorteilhafte Lage in Bezug auf die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches annimmt.
  • Die Gegenelektrode am Kolben ist ferner vorzugsweise als eine Erhebung an der Oberseite des Kolbens ausgebildet, welche der Elektrode der Zündeinrichtung zugewandt ist. Durch eine Erhebung am Kolben kann in einfacher Weise eine (Gegen-)Elektrode ausgebildet werden, da sich elektrische Felder an der Spitze der Erhebung konzentrieren.
  • Die Gegenelektrode am Kolben wird vorzugsweise aus einem funkenresistenten Material hergestellt und/oder hiermit beschichtet, um der Belastung durch den Funkenüberschlag standzuhalten.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkammer einer Brennkraftmaschine durch einen elektrischen Funken mittels einer Zündeinrichtung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen. Dabei entsteht der Funke zwischen einer Elektrode und einem Kolben der Brennkraftmaschine innerhalb des entstehenden Kraftstoffsprühkegels entlang der Mittelachse eines Kraftstoffinjektors, wobei austretender Kraftstoff nicht auf die integrierte Elektrode gerichtet wird. Durch den Einsatz eines Kolbens als (Gegen-)Elektrode einer elektrischen Zündeinrichtung wird - wie vorstehend erläutert - der Vorteil erzielt, daß eine Zündung aufgrund geometrischer Gegebenheiten nur bei bestimmten Kolbenstellungen stattfinden kann. Ferner wird gewährleistet, daß der Zündfunke sich bis zum Kolben erstreckt, so daß die Explosion des Luft-Kraftstoff-Gemisches von hier ausgehen kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    zwei Seitenansichten eines Kraftstoffinjektors aus zwei zueinander senkrechten Richtungen;
    Figur 2
    eine Ansicht von unten auf den Kraftstoffinjektor aus Richtung des Pfeils II von Figur 1, und
    Figur 3
    eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zusammen mit der Oberseite eines Kolbens, an welchem eine Masseelektrode ausgebildet ist.
  • In Figur 1 ist ein Kraftstoffinjektor 1 in Seitenansichten aus zwei zueinander senkrechten Richtungen dargestellt. Dieses Beispiel wird nur zur Information gegeben und gehört nicht zum Gegenstand der beanspruchten Erfindung. Der Kraftstoffinjektor 1 weist mehrere Kraftstoffauslässe 2 auf, aus denen wie in Figur 1 angedeutet während des Betriebs im Wesentlichen kegelförmige Kraftstoffstrahlen 5 austreten.
  • Ferner enthält der Kraftstoffinjektor 1 die Elektroden einer Zündeinrichtung, wobei im Zentrum beziehungsweise auf der Achse des Kraftstoffinjektors die Zündelektrode 4 angeordnet ist, welche von einer bügelförmigen Masseelektrode 3 umschlossen wird. Für den Zündvorgang wird dann in bekannter Weise eine hohe Spannung an die Zündelektrode 4 angelegt, so daß ein Zündfunke zur Masseelektrode 3 überspringt.
  • Der Vorteil bei der dargestellten integrierten Ausbildung des Kraftstoffinjektors 1 mit der Zündeinrichtung 3, 4 besteht darin, daß eine feste relative Geometrie zwischen den Elektroden 3, 4 und den Kraftstoffauslässen 2 vorliegt. Wie aus der Seitenansicht im rechten Teil von Figur 1 erkennbar ist, kann dabei insbesondere durch die Ausrichtung der Kraftstoffauslässe 2 und die Anordnung der Elektroden 3, 4 sichergestellt werden, daß die Elektroden 3, 4 nicht von Kraftstoffstrahlen 5 getroffen und daher nicht benetzt werden. Eine derartige Benetzung würde zu Fehlzündungen und damit Nachteilen beim Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffemission führen und ist daher zu vermeiden. Bei bekannten Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoffinjektor und die Zündeinrichtung (Zündkerze) unabhängige Bauteile sind, muß durch einen sorgfältigen und präzisen Einbau erreicht werden, daß keine Benetzung stattfindet. Im Gegensatz hierzu kann der dargestellte integrierte Kraftstoffinjektor mit Zündeinrichtung sehr viel einfacher montiert werden. Ein weiterer Vorteil des integrierten Kraftstoffinjektors 1 besteht darin, daß dieser aufgrund seiner kompakten Bauweise weniger Platz beansprucht, so daß die Ventile entsprechend größer ausgelegt werden können und die Kühlung des Motors verbessert werden kann.
  • In Figur 2 ist der Kraftstoffinjektor von Figur 1 in einer Ansicht von unten aus der Richtung des Pfeils II von Figur 1 dargestellt. Diese Darstellung gemäß Figur 2 wird ebenfalls nur zur Information gegeben, da das Beispiel nicht zum Gegenstand der beanspruchten Erfindung gehört. Erkennbar ist insbesondere, daß die Zündelektrode 4 etwa im Mittelpunkt eines Ringes von Kraftstoffauslässen 2 liegt, wobei jedoch die in Richtung der Masseelektrode 3 weisenden Kraftstoffauslässe ausgespart sind.
  • Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor 21. Im Unterschied zu den Figuren 1 und 2 weist der Kraftstoffinjektor 21 neben den Kraftstoffauslässen 22 nur eine Elektrode - die Zündelektrode 24 - auf, die wiederum integriert auf seiner Mittelachse angeordnet ist. Die Gegenelektrode 23 (Masseelektrode) hierzu ist zentral an der Oberseite des Kolbens 26 in Form einer Erhebung ausgebildet, wobei der Kolben in bekannter Weise in der Brennkammer (nicht dargestellt) auf und ab beweglich ist. Da der Kolben insgesamt aus Metall ausgebildet ist, kann er problemlos auf Massepotential gelegt werden, falls er sich nicht ohnehin bereits auf diesem Potential befindet.
  • Die Masseelektrode 23 kann aus dem Material der Kolbenoberseite hergestellt sein, sie kann jedoch auch aus einem besonderen Material bestehen oder eine besondere Beschichtung aufweisen, falls dies zur Steigerung der Funkenbeständigkeit erforderlich ist.
  • Durch die Ausbildung der Massenelektrode 23 am Kolben wird einerseits Platz an der Decke der Brennkammer gewonnen, andererseits kann ein günstiges Zündverhalten erreicht werden, da ein zündfähiger Abstand zwischen Zündelektrode 24 und Massenelektrode 23 nur in bestimmten Kolbenpositionen in der Nähe des oberen Totpunktes vorliegt. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Zündfunke bis zum Kolben hinabreicht und daher auch eine Zündung des dort befindlichen Luft-Kraftstoff-Gemisches erfolgen kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausbildung einer Gegenelektrode beziehungsweise Masseelektrode an der Oberseite des Kolbens einen unabhängigen Aspekt der Erfindung darstellt, welcher auch bei Zündeinrichtungen genutzt werden kann, die nicht in einen Kraftstoffinjektor integriert sind.

Claims (4)

  1. Zündeinrichtung für die Brennkammer einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Funkenzündung, wobei in der Brennkammer ein beweglicher Kolben (26) angeordnet ist und die Zündeinrichtung mindestens eine Elektrode (24) enthält, welche in einen Kraftstoffinjektor (21) integriert ist, wobei der Kraftstoffinjektor (21) mehrere Kraftstoffauslässe (22) enthält,
    wobei mindestens eine Gegenelektrode (23) an dem Kolben (26) ausgebildet ist und die integrierte Elektrode (24) und Gegenelektrode (23) derart angeordnet sind, dass der Zündfunke innerhalb des entstehenden Kraftstoffsprühkegels entlang der Mittelachse des Kraftstoffinjektors (21) entstent, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffauslässe (22) gleichmaßig um die integrierte Elektrode (24) angeordnet sind, wobei mindestens ein Kraftstoffauslass (22) des Kraftstoffinjektors (21) derart ausgestaltet ist, dass austretender Kraftstoff (25) nicht auf die integrierte Elektrode (24) gerichtet ist.
  2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Gegenelektrode (23) als Erhebung an der der integrierten Elektrode (24) zugewandten Oberseite des Kolbens (26) ausgebildet ist.
  3. Zündeinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Gegenelektrode (23) aus einem funkenresistenten Material besteht und/oder hiermit beschichtet ist.
  4. Verfahren zur Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkammer einer Brennkraftmaschine durch einen elektrischen Funken,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Verfahren unter Verwendung einer Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durchgeführt wird.
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