CN101460722B - 操作内燃机的方法和适用于该方法的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作直喷压燃式内燃机的方法以及一种相应配置的内燃机。在活塞(2)的活塞顶部(5)中一体形成有活塞凹坑(6)，该活塞凹坑在朝向活塞顶部(5)过渡的区域中过渡到基本为环状的阶梯空间(7)。喷射器(8)的喷射射束(9，9’)被导向阶梯空间(7)并在该空间处偏转成，使燃料的第一分量(11)沿轴向方向(14)和径向方向(15)偏转到活塞凹坑(6)中，燃料的第二分量(12)沿轴向方向(14)和径向方向(15)在活塞顶部(5)上方偏转到燃烧室(4)中，而燃料的第三分量(13)偏转到周向方向(16)上，其中，相邻的喷射射束(9，9’)的第三分量(13，13’)分别在周向方向(16)彼此相交，然后沿径向方向(15)向内偏转。

Description

操作内燃机的方法和适用于该方法的内燃机
技术领域
本发明涉及一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的、用于操作直喷压燃式内燃机的方法，还涉及一种规定为按照本发明方法操作的内燃机。
背景技术
DE 196 49 052 A1公开了一种带有活塞凹坑的直喷式柴油发动机。该文所示的直喷压燃式内燃机包括至少一个气缸、在气缸中上、下运动/往复运动的活塞、气缸盖和燃烧室，该燃烧室由气缸、活塞和汽缸盖界定出。在活塞的活塞顶部中一体形成有活塞凹坑/活塞盆形燃烧室，该活塞凹坑在朝向活塞顶部过渡的区域中过渡到基本为环状的阶梯空间。在汽缸盖中设置的燃料喷射器通入燃烧室。借助于该喷射器沿布置成锥形的射束轴线向燃烧室中喷射在该喷射器的周向上分布的多个燃料喷射射束。
喷射射束与活塞凹坑的边缘区域相交。结果，射束主要朝向两个方向偏转。第一分量在气缸的轴向方向上向下进入燃烧室凹坑。第二分量基本沿径向方向在活塞顶部上方朝向气缸壁的方向传播。通过这两个分量，分别形成了总共两个燃烧前端。燃料的朝向气缸壁的方向传播的第二分量特别是在形成炭黑和氮氧化物方面不是最优的。可以观察到进入发动机油中的炭黑增多了。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于操作直喷压燃式内燃机的方法，其产生的炭黑和烟尘减少。
所述目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。
此外，本发明的另一目的是提供一种直喷压燃式内燃机，该内燃机适用于按照本发明方法进行操作。
该目的通过具有权利要求6的特征的内燃机实现。
(本发明)提出：由喷射器产生的喷射射束的射束轴线至少在喷射周期的一部分中指向/对准活塞的阶梯空间。喷射射束被导向阶梯空间并在其中偏转成，使燃料的第一分量沿轴向方向和径向方向偏转到活塞凹坑中。燃料的第二分量沿轴向方向和径向方向在活塞顶部上方偏转到燃烧室中，而燃料第三分量偏转到周向方向上，其中，相邻的喷射射束的第三分量分别沿周向方向彼此相交，然后沿径向方向向内偏转。
上述第三分量的形成和导向都是通过使喷射射束与阶梯空间相交而引起的。由于朝向活塞凹坑中央的方向偏转而形成了新的第三燃烧前端。第三燃烧前端形成在喷射射束之间，因此准确形成在仍然有充足的可供燃烧的剩余氧气的位置处。结果降低了炭黑排放。
由于第三燃烧前端仅在相对于其它两个燃烧前端在时间上延迟时才进行燃烧，所以燃烧室中的局部温度峰值降低，从而减少氮氧化物的生成。另外，这种作用催进了炭黑的后氧化/炭黑再氧化(Ruβnachoxidation)。
如果内燃机为了减少氮氧化物而利用再循环排气进行工作，通过使燃料颗粒在阶梯空间中偏转两次(即朝向周向方向的第一偏转和随后径向向内的第二偏转)可得到附加的混合效果，这种效果又使再循环的、几乎为惰性的排气与氧气和燃料更好地相混合。减少了局部温度峰值的形成，从而减少了氮氧化物的排放。
为了有效地形成三个燃烧前端，必须使射束圆锥角、喷射开始和喷射持续时间相互协调，并且与内燃机的曲柄转角相协调，以使至少是相当多的一部分的燃料喷射射束与阶梯空间相交。这种协调优选满足：至少30％的，特别是的30％到80％的闭区间内的喷射燃料量与阶梯空间相交。合适地以大于1700bar的压力，优选大于2000bar的压力，特别是以约2150bar的压力，进行燃料喷射。为了有效地形成第三燃烧前端，已证明一种协调是有效的，在该协调中使相邻的喷射射束的第三分量分别沿周向方向以至少为15m/s，特别是30m/s的速度彼此相交。
为了有效地形成和偏转第三分量，阶梯空间的壁优选设计成在横剖面内凹陷成圆弧部分或椭圆弧部分，所述圆弧部分或椭圆弧部分的半径在活塞凹坑半径的3％到30％的闭区间内。
可选地合适的是，阶梯空间的壁在横剖面内由直的周向壁、直的底部以及凹陷弯曲的过渡壁形成，其中周向壁相对于轴向方向以+10°到-30°的闭区间内(的角度)倾斜，和/或底部相对于径向方向以+30°到-40°的闭区间内(的角度)倾斜，和/或凹陷弯曲的过渡壁的半径在活塞凹坑的半径的1.5％到20％的闭区间内。
阶梯空间在轴向方向上的高度优选在活塞凹坑的半径的10％到30％的闭区间内，阶梯空间在径向方向上的宽度在活塞凹坑的半径的2％到30％的闭区间内。
为了使燃料的第三分量分别从周向方向有效地偏转到径向方向，有利地在射束轴线与阶梯空间的相交点的两侧在阶梯空间内设置偏转装置。这些偏转装置促使在空气动力学上准确地、损失低地引导燃料的各第三分量。
偏转装置合适地设计成导流凸块，该导流凸块沿径向方向和轴向方向从阶梯空间的壁向内突出，并且朝向活塞凹坑或燃烧室的方向突出。这些导流凸块可以以几乎任何几何形状一体形成到活塞上。特别是在通过铸造技术一体成型的情况下，可在无需于制造技术方面附加成本的情况下实现在流动技术方面有利地匹配的方向偏转。
为此，阶梯空间沿周向方向和径向方向优选以圆弧形凹陷的形式过渡到导流凸块。合适地，圆弧形过渡部的半径在活塞凹坑的半径的5％到50％的闭区间内。
可选地有利的是，阶梯空间沿周向方向和径向方向以椭圆凹陷的形式过渡到导流凸块。这里，椭圆过渡部优选具有短半轴和长半轴，其中短半轴在活塞凹坑的半径的2％到25％的闭区间内，长半轴在活塞凹坑的半径的10％到60％的闭区间内。从而实现了使第三燃料分量从周向方向径向向内地、在流动技术方面有利地偏转。
为了辅助流体导向合适地规定，导流凸块在轴向方向上的高度在阶梯空间的高度的60％到100％的闭区间内，导流凸块在径向方向上的宽度在阶梯空间的宽度的60％到100％的闭区间内，导流凸块的轴向端面相对于径向方向以一角度向内向活塞凹坑中倾斜，该角度在0°到40°的闭区间内。
为了均匀地形成三个燃烧前端和良好地混合，喷射器有利地在其周向上特别是均匀分布有7到12个，优选8到10个喷射孔。为了形成形状准确的喷射射束以及使之与阶梯空间均匀的相交，喷射器的各喷射孔具有长度和直径，其中长度与直径的比例在3.0到11.0的闭区间内。这里，喷射射束的所有射束轴线都合适地布置在一个公共的圆锥面上。
附图说明
下面参照附图对本发明的实施例进行更为详细地描述。图中：
图1示出根据本发明的内燃机的气缸的纵向剖面示意图，该内燃机具有活塞、气缸盖和燃烧室，并详细示出了分成分量的喷射射束的结构；
图2示出根据图1的活塞的详细视图，其中对具有弧形横剖面的阶梯空间的几何结构作了详细描述；
图3示出阶梯空间的一种变型，其中阶梯空间具有成角度的横剖面；
图4详细示出根据图1的、具有一体形成其中的导流凸块的活塞的俯视图；
图5示出根据图4的活塞的沿所示V-V线的横剖面的详细视图，其中详细示出了阶梯空间和导流凸块的几何结构；
图6示出根据图4和图5的、带有椭圆形凹陷弯曲部的导流凸块的变型；
图7详细示出活塞的俯视图，其中示出在开始喷射之后，形成于活塞上方的喷射射束的传播形状；
图8示出在以第三燃料分量继续进行燃料喷射之后根据图7的情况，其中第三燃料分量已经在周向方向相交；
图9示出根据图7和图8的燃料传播的另一相位的图，其中燃料的第三分量径向向内偏转；
图10示出根据图9的燃料分配的透视图，其中对三个燃烧前端的结构进行了详细描述。
具体实施方式
图1示出根据本发明设计的直喷压燃式内燃机在气缸1区域内的纵向剖面示意图，在该气缸中活塞2上、下移动。作为举例仅仅示出一个气缸1。内燃机可具有任意数量的相应构造的气缸1，在该气缸中分别执行下文所述的、根据本发明的方法。
所示的气缸盖3与气缸1以及活塞2共同界定出燃烧室4。在气缸盖3中设置有示意出的用于喷射液体燃料特别是柴油燃料的喷射器。
活塞2在面向燃烧室4的一侧具有活塞顶部5，在活塞顶部5中一体形成活塞凹坑6。活塞凹坑6关于径向方向15向外、在朝向活塞顶端5的过渡区域内过渡到基本上为环形的阶梯空间7。所示的布置结构设计成关于气缸轴线26整体上旋转对称，其中气缸轴线26规定了轴向方向14。径向方向15与轴向方向14垂直。
喷射器在其周向上均匀分布有喷射孔25，为了清楚起见在这里仅仅描述了一个喷射孔25。喷射器8的喷射孔25具有长度L和直径D，其中长度L与直径D的比例在3.0到11.0的闭区间内。喷射孔25的中轴线相对于径向方向15向下朝向活塞2倾斜。在通过喷射孔25喷射燃料时分别形成示意性示出的燃料射束9，该射束的射束轴线10设置成圆锥形。为不同射束轴线10设置不同的圆锥角α是有利的。在所示的实施例中，喷射射束9的所有射束轴线10位于一个公共的圆锥面上，其具有恒定的圆锥角α。
根据曲柄转角，活塞2沿轴向方向14相对于气缸盖3或喷射器8及其射束轴线10占据不同的位置，圆锥形设置的射束轴线10的圆锥角α、喷射开始和喷射持续时间分别相互间以及与曲柄转角和由此与活塞2的轴向方向位置之间这样协调，使得射束轴线10至少在喷射周期的很大部分内指向阶梯空间7。在那里，射束轴线在相交点17与阶梯空间7相交。所述的协调选择成，使喷射射束9的、至少30％的(特别是在30％到80％的闭区间内的)喷射的燃料量的与阶梯空间7相交。
下文更为详细地描述了阶梯空间与上述协调相结合的设计，其优点是将喷射射束9划分和偏转成图7到10所示的第一分量11、第二分量12和第三分量13。燃料的第一分量11沿轴向方向14和径向方向15远离气缸盖3向下偏转到活塞凹坑6中，并在该凹坑处沿径向方向15向内朝向气缸轴线26的方向偏转。燃料的第二分量12的一部分沿径向方向15在活塞顶部5上方向外偏转，而另一部分沿轴向方向14从阶梯空间7向上偏转到气缸盖3以及沿径向方向15在活塞顶部5上方向外、朝向气缸1的壁的方向偏转到燃烧室4中。下面结合图7到10对燃料运动的其它细节进行更为详细地描述。
图2示出根据图1的活塞2在凹坑6和阶梯空间7的区域中的详细视图。阶梯空间7沿径向方向15向外，沿轴向方向14向下由背向活塞顶部5的圆形壁/被倒角的壁19界定。阶梯空间7的壁19设计成在横剖面内凹陷成圆弧部分。圆弧部分的半径R2在活塞凹坑6半径R1的3％到30％的闭区间内。活塞凹坑6的半径R1是从气缸轴线26起测量的，并包括整个活塞凹坑6，其中包括阶梯空间7。
在所示的实施例中，半径R2是恒定的。椭圆形的构型也是可行的，该椭圆的长轴和短轴处于上文限定的范围内。
图3示出根据图2的阶梯空间7的可替代实施例。因此，阶梯空间7的横剖面设计成呈角度的。阶梯空间7的壁19由沿轴向方向14的、直的、圆柱形的周向壁20；沿径向方向15的、直的、平面底部21以及凹陷弯曲的过渡壁22形成。底部21通过过渡壁22过渡到周向壁20。凹陷弯曲的过渡壁22具有半径R3，R3在活塞凹坑6的半径R1的1.5％到20％的闭区间内。
在所示的实施例中，周向壁20与轴向方向14平行，而底部21与径向方向15平行。带有“+”和“-”的双箭头表示，使周向壁20和/或底部21倾斜是合适的。这里，周向壁20有利地在+10°到-30°的闭区间内相对于轴向方向14倾斜。底部21合适地在+30°到-40°的闭区间内相对于径向方向15倾斜。
图4以剖面详细示出根据图1的活塞2的俯视图。在该俯视图中可以看出，活塞凹坑6、阶梯空间7和活塞顶部5相对于气缸轴线26大致为圆形地同轴设置。参照气缸轴线26的周向方向由双箭头16指示。
在所设置的多个喷射射束9中，为了清楚起见，仅对两个相邻的喷射射束9、9’进行描述，其射束轴线10、10’在相交点17、17’与阶梯空间7相交。在周向方向16上、在相交点17、17’的中央布置有阶梯空间7内的偏转装置18，该偏转装置的功能将在下文中结合图8到10详细描述。在所示的实施例中，偏转装置18设计成导流凸块23，该导流凸块沿径向方向15从阶梯空间7的壁向内、朝向活塞凹坑6突出。为了更加清楚地描述，仅仅示出一个导流凸块23。在所有的喷射射束9、9’的相交点17、17’之间的间隙中，分别在中央设置有一导流凸块23，因此各相交点17、17’在两侧都分别设置有一导流凸块23。因此，导流凸块23的数量与喷射射束9、9’的数量一致。
参照周向方向16和径向方向15(构成)的平面，阶梯空间7的壁以圆弧形凹陷的形式过渡到导流凸块23。圆弧形过渡部在由径向方向15和周向方向16张成的平面内具有半径R4。圆弧形过渡部的半径R4在活塞凹坑6的半径R1的5％到50％的闭区间内。
图5示出根据图4的布置结构、沿由箭头V-V给出的剖面线的横剖面视图。因此，导流凸块23沿径向方向15向内、沿轴向方向14向上在阶梯空间7的壁19上突出，并朝向活塞凹坑6的方向或朝向燃烧室4的方向伸出。
阶梯空间7在轴向方向14上测量的高度h在活塞凹坑6的半径R1的10％到30％的闭区间(图4)内。阶梯空间7的在径向方向15上测量的宽度b在活塞凹坑6的半径R1的2％到30％的闭区间内(图4)。
导流凸块23的在轴向方向14上测量的高度h1在阶梯空间7的高度h的60％到100％的闭区间内。导流凸块23的在径向方向15上测量的宽度b1是阶梯空间7的宽度b的60％到100％的闭区间。参照轴向方向14，导流凸块23朝向燃烧室4的方向被基本为平面的轴向端面24界定。导流凸块23的端面24相对径向方向15以角度β向内向活塞凹坑6内、或向远离燃烧室4(的方向)倾斜。这里，相对于径向方向15，端面24的角度β优选在成0°到40°闭区间。
图6示出根据图4的导流凸块23的另一变型形式。因此，阶梯空间7沿周向方向16以椭圆形凹陷的形式过渡到导流凸块23。椭圆形过渡部具有短半轴R5和长半轴R6，其中短半轴R5在活塞凹坑6的半径R1的2％到25％的闭区间内，而长半轴R6在活塞凹坑6的半径R1的10％到60％的闭区间内(图4)。根据图6的布置结构的其它特征和附图标记与图4相同。
图7到9以剖面示出带有在其中运动的活塞2的气缸1，其中该活塞处于根据本发明的操作方法的不同的时间相位。(所述附图)分别沿周向方向16示出了带有活塞2的气缸1的三分之一。喷射器8(图1)具有在其周向上均匀分布的7到12个优选8到10个喷射孔25。在所示的实施例中设置有9个喷射孔25(图1)，因此在图7至8所示的三分之一中，由所喷射的柴油燃料形成3个喷射射束9、9’。
图7示出在喷射开始后大约20°的曲柄转角处的燃料喷射状态或者说喷射射束9、9’的结构。因此，到这一时间为止，喷射射束9、9’已经与阶梯空间7相交，并被划分为三个分量11、12和13。燃料的第一分量11逆着径向方向15朝向返回气缸轴线16(的方向)偏转，并向下偏转到活塞凹坑6内。这里，该分量的传播在喷射射束9、9’下方逆着在径向方向15上的喷射方向进行(依照图7至9的视图)。燃料的第二分量12沿径向方向15从阶梯空间7起、在活塞顶部5上方进行、径向方向向外偏转。
此外，喷射射束9、9’与阶梯空间7相交致使，各喷射射束9、9’的燃料形成第三分量13。该第三分量13、13’在与阶梯空间7相交时，在两侧从喷射射束9、9’的径向方向15偏转到周向方向16，使得相邻的喷射射束9、9’的第三分量13、13’分别相互靠近。在第三分量的相交点处，设置有偏转装置18或者说导流凸块23(图4到图6)，为了清楚起见，在图7至10中未示出所述偏转装置。此外，不设置偏转装置18或导流凸块23也是合适的(图4到6)。
作为随后的相位图，图8示出根据图7的、在喷射开始后约25°曲柄转角处的布置结构。形成和偏转到周向方向16上的第三分量13、13’导致，相邻的喷射射束9、9’的第三分量13、13’分别在周向方向16上彼此相交。在设置有偏转装置18或者说导流凸块23(图4到6)的情况下，在该偏转装置的位置处相邻的分量13、13’相遇。形成喷射射束9、9’的液体燃料喷射在压力大于1700bar，优选大于2000bar的情况下进行，而在所示的实施例中，特别是在大约2150bar的情况下实施。与圆锥角α(图1)、喷射开始、喷射持续时间以及活塞凹坑6和阶梯空间7的几何设计的互相协调以及喷射孔25(图1)的几何设计相结合，相邻的喷射射束9、9’的第三分量13、13’分别在周向方向16上以至少15m/s的速度彼此相交，这里优选为约30m/s。
在根据图9的另一相位图中，示出在喷射开始后约34°的曲柄转角处的喷射的燃料的传播。相邻的喷射射束9、9’的彼此相交的分量13、13’相对于图8所示的相位图从其沿周向方向16的移动方向、逆着径向方向15、向内朝向气缸轴线26偏转。偏转是由阶梯空间7(图1到8)引起的，必要时由偏转装置18或者说导流凸块23(图4到6)辅助。
最后，图10示出带有活塞2的气缸1的剖视透视图，其中示出在时间上在图9之后的一个喷射射束9的区域。因此，在与阶梯空间7相交之后，向外沿径向方向15指向阶梯空间7的喷射射束9被划分为三分量11、12、13。参照在上文详细描述的传播方向，在各所述方向的前侧总共形成三个不同的燃烧前端28、29、30。特别是，逆着径向方向15传播的第三分量13和与所述分量相伴的第三燃烧前端30在时间上分别在第一分量11、第二分量12和相关的燃烧前端28、29之后才形成。第三燃烧前端30在周向方向16上位于相邻的喷射射束9、9’之间(图7至9)，在轴向方向14上位于活塞凹坑6上方，其中活塞凹坑6具有第一分量11和第一燃烧前端28。在那里仍有剩余的充足的可供燃烧的氧气。其结果是，减少了炭黑排放。通过在时间上延迟出现的第三燃烧前端30，又避免或降低了燃烧室4中局部温度峰值的形成。这有助于降低氮氧化物的生成。另外催进了炭黑的后氧化。与传统方法相比，通过向轴向方向14的偏转显著减少了第二分量12朝向气缸壁(径向方向15)的传播。在上止点(图9)之后34°的曲柄转角处，燃料颗粒仍然不接触所述壁，仅在约36°曲柄转角处才到达气缸1的壁。从而能够降低在气缸1的壁上进入发动机油中的炭黑部分。
为了清楚起见，在图7至10中，在上文中未分别地结合各附图详细说明的各相同的特征设有相同的附图标记。

Claims (20)

1.一种用于操作直喷压燃式内燃机的方法，其中，该内燃机包括至少一个气缸(1)、在气缸(1)中上、下运动的活塞(2)、气缸盖(3)和燃烧室(4)，所述燃烧室由气缸(1)、活塞(2)和气缸盖(3)界定出，其中，在活塞(2)的活塞顶部(5)一体形成有活塞凹坑(6)，该活塞凹坑在朝向活塞顶部(5)过渡的区域中过渡到基本为环状的阶梯空间(7)，其中，燃料喷射器(8)通入燃烧室(4)，借助于该喷射器沿布置成圆锥形的射束轴线(10)向燃烧室(4)中喷射在该喷射器的周向上分布的多个燃料喷射射束(9，9’)，
其特征在于：喷射射束(9，9’)被导向阶梯空间(7)并在该空间处偏转成，使燃料的第一分量(11)沿该气缸的轴向方向(14)和该气缸的径向方向(15)偏转到活塞凹坑(6)中，燃料的第二分量(12)沿该轴向方向(14)和该径向方向(15)在活塞顶部(5)上方偏转到燃烧室(4)中，而燃料的第三分量(13)偏转到该气缸的周向方向(16)上，其中，相邻的喷射射束(9，9’)的第三分量(13，13’)分别沿周向方向(16)彼此相交，然后沿径向方向(15)向内偏转，其中阶梯空间(7)设计成呈角度的，其中阶梯空间(7)的壁(19)由沿轴向方向(14)的、直的、圆柱形的周向壁(20)，沿径向方向(15)的、直的、平面底部(21)以及凹陷弯曲的过渡壁(22)形成，而且所述底部(21)通过所述过渡壁(22)过渡到所述周向壁(20)；并且圆锥形布置的射束轴线(10)的圆锥角(α)、喷射的开始和喷射的持续时间相互协调成，使得至少30％的喷射燃料量在相交点(17)与阶梯空间(7)相交。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，圆锥形布置的射束轴线(10)的圆锥角(α)、喷射的开始和喷射的持续时间相互协调成，使得在30％到80％的闭区间内的喷射燃料量在相交点(17)与阶梯空间(7)相交。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在射束轴线(10)与阶梯空间(7)的相交点(17)的两侧在阶梯空间(7)内设置偏转装置(18)，其中，偏转装置(18)使燃料的第三分量(13)从周向方向(16)向内偏转到径向方向(15)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以大于1700bar的压力进行燃料喷射。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以大于2000bar的压力进行燃料喷射。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以2150bar的压力进行燃料喷射。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，相邻的喷射射束(9，9’)的第三分量(13，13’)分别沿周向方向(16)以至少为15m/s的速度彼此相交。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，相邻的喷射射束(9，9’)的第三分量(13，13’)分别沿周向方向(16)以约30m/s的速度彼此相交。
9.一种用于按照权利要求1或权利要求3-8中任一项所述方法操作的内燃机，其中，该内燃机为直喷压燃式内燃机，该内燃机包括至少一个气缸(1)、在气缸(1)中上、下运动的活塞(2)、气缸盖(3)和燃烧室(4)，所述燃烧室由气缸(1)、活塞(2)和气缸盖(3)界定出，其中，在活塞(2)的活塞顶部(5)中一体形成有活塞凹坑(6)，该活塞凹坑在朝向活塞顶部(5)过渡的区域中过渡到基本为环状的阶梯空间(7)，其中燃料喷射器(8)通入燃烧室(4)，该喷射器用于沿锥形设置的射束轴线(10)向燃烧室(4)中喷射沿该喷射器的周向方向分布的多个燃料喷射射束(9，9’)，所述喷射器的射束轴线(10)至少在喷射周期的一部分内指向阶梯空间(7)，
并且，圆锥形布置的射束轴线(10)的圆锥角(α)、喷射的开始和喷射的持续时间相互协调成，使得至少30％的喷射燃料量在相交点(17)与阶梯空间(7)相交；
并且，阶梯空间(7)的壁(19)在横剖面内由直的周向壁(20)、直的底部(21)以及凹陷弯曲的过渡壁(22)形成，其中周向壁(20)在+10°到-30°的闭区间内相对于轴向方向(14)倾斜，和/或其中底部(21)在+30°到-40°的闭区间内相对于径向方向(15)倾斜，和/或其中凹陷弯曲的过渡壁(22)的半径(R3)在活塞凹坑(6)的半径(R1)的1.5％到20％的闭区间内，以及阶梯空间(7)在轴向方向(14)上的高度(h)在活塞凹坑(6)的半径(R1)的10％到30％的闭区间内，阶梯空间(7)沿径向方向(15)的宽度(b)在活塞凹坑(6)的半径(R1)的2％到30％的闭区间内。
10.根据权利要求9所述的内燃机，其特征在于，圆锥形布置的射束轴线(10)的圆锥角(α)、喷射的开始和喷射的持续时间相互协调成，使得在30％到80％的闭区间内的喷射燃料量在相交点(17)与阶梯空间(7)相交。
11.根据权利要求9或10所述的内燃机，其特征在于，在射束轴线(10)与阶梯空间(7)的相交点(17)的两侧在阶梯空间(7)内设置偏转装置(18)，该偏转装置用于使燃料的第三分量(13)从周向方向(16)向内偏转到径向方向(15)。
12.根据权利要求11所述的内燃机，其特征在于，偏转装置(18)设计成导流凸块(23)，该导流凸块沿径向方向(15)和轴向方向(14)从阶梯空间(7)的壁(19)向内突出，并且朝向活塞凹坑(6)或燃烧室(4)的方向突出。
13.根据权利要求12所述的内燃机，其特征在于，阶梯空间(7)沿周向方向(16)和径向方向(15)以圆弧形凹陷的形式过渡到导流凸块(23)。
14.根据权利要求13所述的内燃机，其特征在于，圆弧形过渡部的半径(R4)在活塞凹坑(6)的半径(R1)的5％到50％的闭区间内。
15.根据权利要求12所述的内燃机，其特征在于，阶梯空间(7)沿周向方向(16)和径向方向(15)以椭圆凹陷的形式过渡到导流凸块(23)。
16.根据权利要求15所述的内燃机，其特征在于，椭圆过渡部具有短半轴(R5)和长半轴(R6)，其中短半轴(R5)在活塞凹坑(6)的半径(R1)的2％到25％的闭区间内，长半轴(R6)在活塞凹坑(6)的半径(R1)的10％到60％的闭区间内。
17.根据权利要求12所述的内燃机，其特征在于，导流凸块(23)在轴向方向(14)上的高度(h1)在阶梯空间(7)的高度(h)的60％到100％的闭区间内，导流凸块(23)在径向方向(15)上的宽度(b1)在阶梯空间(7)的宽度(b)的60％到100％的闭区间内，导流凸块(23)的轴向端面(24)相对于径向方向(15)以一角度(β)向内向活塞凹坑(6)中倾斜，该角度(β)在0°到40°的闭区间内。
18.根据权利要求9或10所述的内燃机，其特征在于，喷射器(8)在其周向上均匀分布有10到12个喷射孔(25)。
19.根据权利要求9或10所述的内燃机，其特征在于，喷射器(8)的喷射孔(25)具有长度(L)和直径(D)，其中长度(L)与直径(D)的比例在3.0到11.0的闭区间内。
20.根据权利要求9或10所述的内燃机，其特征在于，喷射射束(9)的所有射束轴线(10)都布置在一个公共圆锥面上。
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