DE102005051740A1 - Combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (1), in dem ein Brennraum (5) zwischen einem Kolben (3) und einem Zylinderkopf (2) begrenzt ist, einem im Zylinderkopf (2) angeordneten Kraftstoffinjektor (6) und einer im Kolben (3) angeordneten Kolbenmulde (4), die einen Muldenboden (14) mit einer maximalen Muldentiefe (t) aufweist, wobei sich der Muldenboden (14) von einem Kompressionsvorsprung (10) bis zu einem Muldenrand (15) erstreckt, Kraftstoff mittels einer Einspritzdüse (6a) kegelförmig in den Brennraum (5) eingespritzt wird, der Kraftstoff beim Auftreffen auf die Kolbenmulde (4) zumindest teilweise entlang einer Muldenbodenkontur (11) zwischen dem Kompressionsvorsprung (10) und dem Muldenrand (15) geführt wird und wobei die entlang der Muldenbodenkontur (11) geführten Kraftstoffanteile durch einen Steigungswechsel (16) im Muldenboden (14) oder durch einen konvex ausgestalteten Bereich (R2) im Muldenboden (14) mindestens teilweise von einer Muldenbodenoberfläche abgelöst werden.The invention relates to a diesel internal combustion engine having at least one cylinder (1) in which a combustion chamber (5) is delimited between a piston (3) and a cylinder head (2), a fuel injector (6) arranged in the cylinder head (2) and one in the piston (3) arranged piston trough (4) having a trough bottom (14) with a maximum bowl depth (t), wherein the trough bottom (14) from a compression projection (10) extends to a trough edge (15), fuel by means of an injection nozzle (6a) is injected cone-shaped into the combustion chamber (5), the fuel when hitting the piston recess (4) at least partially along a trough bottom contour (11) between the compression projection (10) and the trough edge (15) is guided and wherein the along Trough bottom contour (11) guided fuel components by a pitch change (16) in the trough bottom (14) or by a convex configured region (R2) in the trough bottom (14) at least partially from one Trough bottom surface are detached.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung, insbesondere eine selbstzündende direkteinspritzende Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a device, in particular a self-igniting direct injection internal combustion engine, according to the preamble of the claim 8th.

Bei bekannten konventionellen Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung wird zunächst Verbrennungsluft komprimiert und anschließend Kraftstoff beispielsweise in Form mehrerer Strahlen eingespritzt, der mittels der Kompressionswärme gezündet wird. Die Vermischung von Kraftstoff und Verbrennungsluft wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass während des Einspritzvorgangs eine Mischung der brennenden Einspritzstrahlen mit dem umgebenden sauerstoffreichen Gas erfolgt. In der Regel treffen die Einspritzstrahlen mit hohem Impuls auf eine in einem Kolbenboden eingelassene Mulde auf, von der die Kraftstoffstrahlen umgelenkt werden. Daraus ergibt sich eine intensive turbulente Ladungsbewegung, durch die eine vollständige Vermischung des eingespritzten Kraftstoffes mit der Brennraumluft erzielt werden soll. Ziel ist es dabei, die Entstehung von kraftstoffreichen Zonen im Brennraum zu verhindern und somit die Bildung von Russpartikeln zu reduzieren.at known conventional internal combustion engines with auto-ignition first Combustion air compressed and then fuel, for example injected in the form of several jets, which is ignited by the heat of compression. The mixing of fuel and combustion air is essentially achieved by that during of the injection process a mixture of the burning injection jets with the surrounding oxygen-rich gas. Usually meet the injection jets of high momentum on one in a piston bottom recessed trough from which the fuel jets deflected become. This results in an intense turbulent charge movement, through the one complete Mixing of the injected fuel with the combustion chamber air should be achieved. The goal here is the emergence of fuel-rich To prevent zones in the combustion chamber and thus the formation of soot particles to reduce.

Es werden bekanntlich zur Optimierung einer Dieselverbrennung unterschiedliche Kolbenmuldenformen eingesetzt, mit denen eine gezielte Brennraumkonfiguration zur Beeinflussung der Verbrennung im Brennraum festgelegt wird. Dementsprechend können die Gemischaufbereitung im Brennraum intensiviert, die Emissionsbildung im Abgas verbessert und die Funktion einer nachgeschalteten Abgasnachbehandlung optimiert werden.It are known to be different for optimizing a diesel combustion Piston molds used with which a targeted combustion chamber configuration is determined to influence the combustion in the combustion chamber. Accordingly, you can the mixture preparation in the combustion chamber intensifies, the emission formation improved in the exhaust and the function of a downstream exhaust aftertreatment be optimized.

Aus der DE 10213025 A1 ist ein Brennverfahren bekannt, bei dem ein Teil des Kraftstoffes vor dem Einsetzen der Selbstzündung zur Erzielung eines homogenen Vorgemisches in den Brennraum eingespritzt wird. Zur Einstellung eines hohen Mitteldruckes der Brennkraftmaschine wird nach der zuerst einsetzenden Homogenverbrennung eine weitere Kraftstoffstoffmenge in den Brennraum eingebracht, die nach einem kurzen Zündverzug schnell entflammt. Bei diesem kombinierten Homogen/Heterogen-Brennverfahren, ebenfalls als HCCI- oder CHHC-Betrieb bekannt, werden die thermische Stickoxidbildung und die Bildung von Partikeln minimiert, wobei CHHC aus "Combined Homogeneous Heterogeneous Combustion" herstammt. Bei der nach der homogenen Verbrennungsphase folgenden heterogenen Verbrennungsphase soll die Stickoxidbildung durch eine späte Lage der Kraftstoffeinspritzung und aufgrund einer reduzierten Sauerstoffkonzentration durch den vorangegangenen homogenen Verbrennungsanteil sowie eines Betriebes mit Abgasrückführung (AGR) deutlich vermindert werden. Außerdem soll aufgrund einer Verringerung der heterogenen Kraftstoffeinspritzmenge die Bildung von kraftstoffreichen bzw. fetten Gemischzonen im Brennraum, insbesondere am Ende der Einspritzung reduziert bzw. vermieden werden.From the DE 10213025 A1 For example, a combustion method is known in which a portion of the fuel is injected into the combustion chamber prior to onset of auto-ignition to achieve a homogeneous premix. To set a high mean pressure of the internal combustion engine, a further amount of fuel is introduced into the combustion chamber after the first onset of homogeneous combustion, which quickly ignites after a brief Zündverzug. This combined homogeneous / heterogeneous combustion process, also known as HCCI or CHHC operation, minimizes thermal nitric oxide formation and particle formation, with CHHC originating from Combined Homogeneous Heterogeneous Combustion. In the following after the homogeneous combustion phase heterogeneous combustion phase, the nitrogen oxide formation is to be significantly reduced by a late position of the fuel injection and due to a reduced oxygen concentration by the previous homogeneous fraction of combustion and an operation with exhaust gas recirculation (EGR). In addition, due to a reduction in the heterogeneous fuel injection quantity, the formation of fuel-rich or rich mixture zones in the combustion chamber, in particular at the end of the injection, should be reduced or avoided.

Aus der DE 10213025 A1 ist eine Dieselbrennkraftmaschine mit einer Kolbenmuldenform bekannt, mit der sowohl ein homogener als auch ein heterogener Dieselbetrieb ermöglicht wird. Die in der DE 10213025 A1 vorgeschlagene Kolbenmulde ist annähernd tellerförmig ausgebildet, wobei sich aus der Mitte der Kolbenmulde ein Vorsprung in Richtung der Einspritzdüse erstreckt. Mit der tellerartigen Grundform wird versucht, in der Kolbenmulde enge Radien an der Oberfläche zu vermeiden und Querschnittssprünge im Kolbenmaterial zu minimieren, so dass sich die im Betrieb der Brennkraftmaschine auf die Mulde auftreffenden Kraftstoffstrahlen schnell mit der Luft vermischen. Dennoch können während eines CHHC-Betriebs, insbesondere während der heterogenen Verbrennungsphase, kraftstoffreiche Zonen im Bereich des Muldenbodens entstehen. Diese führen insbesondere bei hohen Drehzahl- und Lastbereichen zu einer verstärkten Russbildung.From the DE 10213025 A1 For example, a diesel internal combustion engine having a piston bowl shape is known which enables both homogeneous and heterogeneous diesel operation. The in the DE 10213025 A1 proposed piston recess is formed approximately plate-shaped, with extending from the center of the piston recess a projection in the direction of the injection nozzle. With the plate-like basic shape is trying to avoid in the piston recess tight radii on the surface and to minimize cross-sectional jumps in the piston material, so that the impinging during operation of the internal combustion engine on the trough fuel jets quickly mix with the air. Nevertheless, during a CHHC operation, especially during the heterogeneous combustion phase, fuel-rich zones can arise in the area of the trough bottom. These lead to increased soot formation, especially at high speed and load ranges.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung bereitzustellen, bei der die Gemischbildung sowie die Verbrennung im Brennraum verbessert sind. Diese wird erfindungsgemäß jeweils durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.Of the Invention is therefore the object of an internal combustion engine to provide with auto-ignition, in which the mixture formation and combustion in the combustion chamber improved are. This is according to the invention respectively by a method having the features of claim 1 or by a device with the features of claim 8 solved.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 dadurch aus, dass Kraftstoff mittels der Einspritzdüse kegelförmig in den Brennraum eingespritzt wird, und der Kraftstoff beim Auftreffen auf die Kolbenmulde zumindest teilweise entlang einer Muldenbodenkontur zwischen dem Kompressionsvorsprung und dem Muldenrand geführt wird, wobei die entlang der Muldenbodenkontur geführten Kraftstoffanteile durch einen Steigungswechsel im Muldenboden oder durch einen konvex ausgestalteten Bereich im Muldenboden mindestens teilweise von einer Muldenbodenoberfläche abgelöst werden.According to one The first aspect of the invention is characterized by the method according to the invention according to claim 1, characterized in that fuel by means of the injector cone-shaped in the combustion chamber is injected, and the fuel on impact on the piston recess at least partially along a trough bottom contour between the compression projection and the trough edge, wherein the guided along the trough bottom contour fuel shares a slope change in the trough bottom or by a convex designed Area in the trough bottom are at least partially detached from a trough bottom surface.

Die durch den Steigungswechsel bzw. durch den konvex ausgebildeten Abschnitt im Muldenboden erzielten Ablösungseffekte ermöglichen eine gezielte Vorwärtsbewegung der Kraftstofftröpfchen bzw. des Kraftstoffstrahls oder des weitgehend verdampften Kraftstoffes in Richtung einer heißen Kompressionszone in einem Quetschbereich zwischen dem äußeren Kolbenbodenbereich und dem Zylinderkopf. Somit wird überraschenderweise mit einer einfachen Maßnahme eine optimierte Führung des eingespritzten Kraftstoffes innerhalb der Kolbenmulde im Hinblick auf die Kraftstoffverteilung im vorhandenen Kolbenmuldenvolumen herbeigeführt. Weiterhin wird eine intensive Vermischung des Kraftstoffs mit der Verbrennungsluft vor und/oder während der Verbrennung erzielt. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen konvexen Bereich innerhalb des Muldenbodens kommt eine angepasste Oberfläche des Muldeninneren zustande, mit der durch die Ablösungseffekte im Muldenbodenbereich eine Kraftstoffanreicherung insbesondere im Muldenrandbereich sowie am Muldenboden verhindert wird. Eine effektive Reduzierung der Partikelbildung während der Verbrennung wird ermöglicht, und eine notwendige Nachoxidation von gegebenenfalls bereits gebildeten Russpartikeln kommt rechtzeitig zustande.The separation effects achieved by the change in pitch or by the convex portion in the trough bottom allow a targeted forward movement of the fuel droplets or of the fuel jet or the largely ver vaporized fuel toward a hot compression zone in a pinch region between the outer piston crown region and the cylinder head. Thus, surprisingly, an optimized guidance of the injected fuel within the piston recess with respect to the fuel distribution in the existing piston recess volume is brought about with a simple measure. Furthermore, intensive mixing of the fuel with the combustion air before and / or during combustion is achieved. By means of the convex region provided according to the invention within the trough bottom, an adapted surface of the trough interior comes about, with which a fuel enrichment, in particular in the trough edge region and on the trough bottom, is prevented by the detachment effects in the trough bottom region. An effective reduction of the particle formation during the combustion is made possible, and a necessary post-oxidation of possibly already formed soot particles comes about in time.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Kraftstoff mit einem Spitzlochkegelwinkel von 70° bis 130° oder 85° bis 120°, insbesondere mit einem Kegelwinkel von ca. 90° in den Brennraum eingespritzt. Im erfindungsgemäß vorgesehenen Bereich des Spritzlochkegelwinkels werden günstige Voraussetzungen für optimiertes Auftreffen der Kraftstoffstrahlen auf die vorgesehene Kolbenmulde geschaffen. Folglich wird eine gezielte und vorteilhafte Kraftstoffführung im Sinne der Erfindung innerhalb der Kolbenmulde erzielt.In An embodiment of the invention, the fuel with a Pointed hole cone angle of 70 ° to 130 ° or 85 ° to 120 °, in particular with a cone angle of approx. 90 ° in injected the combustion chamber. In the inventively provided region of the injection hole cone angle become cheap Requirements for optimized impact of the fuel jets on the intended Piston well created. Consequently, a targeted and advantageous Fuel management achieved within the piston recess within the meaning of the invention.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein erster Teil des Kraftstoffes zur Bildung eines homogenen Gemisches in einem Kurbelwinkelbereich von 130°KW bis 30°KW vor einem oberen Totpunkt eingespritzt, wobei ein weiterer Teil des Kraftstoffes zur Bildung eines heterogenen Gemisches in einem Kurbelwinkelbereich von 20°KW vor dem oberen Totpunkt bis 40°KW nach dem oberen Totpunkt eingespritzt wird. Dadurch wird ein kombiniertes Homogen-Heterogen-Brennverfahren ausgeführt, mit dem eine russfreie selbstzündende Verbrennung mit verminderten NOx-Emissionen ermöglicht wird.In Another embodiment of the invention is a first part of the fuel to form a homogeneous mixture in one Crank angle range of 130 ° KW up to 30 ° KW injected before a top dead center, with another part of the fuel to form a heterogeneous mixture in one Crank angle range of 20 ° KW before top dead center up to 40 ° CA injected after top dead center. This will be a combined Homogenous heterogeneous combustion process carried out with a Russfreie self-igniting Combustion with reduced NOx emissions is possible.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Anteil der eingespritzten Kraftstoffmenge zur Bildung des heterogenen Gemisches im Vergleich zu einer Gesamtkraftstoffmenge zwischen 60% und 100% bei höheren Drehzahl- und Lastbereichen bzw. bei Volllast und zwischen 30% und 70%, oder um 50% bei niedrigen bzw. mittleren Drehzahl- und Lastbereichen. Durch die vorgesehene Kraftstoffaufteilung wird ein auf die vorgesehene Kolbenmulde angepasster CHHC-Betrieb entsprechend der erfindungsgemäßen Kraftstoffführung entlang der Kolbenmuldenkontur effizient durchgeführt und im Hinblick auf die Abgasemissionen optimiert. Demnach kann mittels der erfindungsgemäßen Kraftstoffaufteilung annähernd ein vollständiger Ausbrand bzw. eine nahezu hundertprozentige Umsetzung des Kraftstoffes im Muldenbereich unter Vermeidung von Russpartikelbildung erzielt werden.In a further embodiment of the invention, the proportion of injected Amount of fuel to form the heterogeneous mixture in comparison to a total fuel quantity between 60% and 100% at higher engine speeds and load ranges or at full load and between 30% and 70%, or by 50% at low and medium speed and load ranges. Due to the planned fuel distribution is on the intended Piston recess adapted CHHC operation along the fuel guide according to the invention along the piston bowl contour performed efficiently and in terms of Optimized exhaust emissions. Accordingly, by means of the fuel distribution according to the invention nearly a complete one Burnout or almost 100 percent conversion of the fuel achieved in the trough area while avoiding soot particles become.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch aus, dass zwischen dem Kompressionsvorsprung und dem Muldenrand mindestens drei abgerundete Übergangsbereiche ausgebildet sind, wobei der erste Übergangsbereich konkav ausgebildet ist bzw. einen ersten Radius mit einem Mittelpunkt oberhalb der Muldenoberfläche aufweist, der zweite Übergangsbereich konvex ausgebildet ist bzw. einen zweiten Radius mit einem Mittelpunkt unterhalb der Muldenoberfläche aufweist und der dritte Übergangsbereich konkav ausgebildet ist bzw. einen dritten Radius mit einem Mittelpunkt oberhalb der Muldenoberfläche aufweist, und wobei die drei Übergangsbereiche ausgehend vom Kompressionsvorsprung oder von einer Kolbenmittellinie in radialer Richtung nach außen bzw. in Richtung des Muldenrandes in einer Reihe angeordnet sind.To In a second aspect of the invention, the device according to the invention is characterized Claim 8 characterized in that between the compression projection and the trough edge formed at least three rounded transition areas are, wherein the first transition region concave is formed or a first radius with a center above the trough surface has, the second transition area is formed convex or a second radius with a center below the trough surface and the third transition region is concave or a third radius with a center above the trough surface and wherein the three transition areas from the compression projection or from a piston centerline in radial direction to the outside or in the direction of the trough edge are arranged in a row.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kolbens wird eine schnelle Kraftstoffmassenausbreitung innerhalb der Kolbenmulde hervorgerufen und somit eine rasche Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft erzielt. Eine Kraftstoffteilchenführung in Richtung des Quetschbereiches des Kolbens wird mittels einer durch den konvex ausgebildeten zweiten Übergangsbereich hervorgerufenen Ablösung der Kraftstoffmassenströmung optimiert. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Begriff "Ablösung" ebenfalls die Ablenkung des Kraftstoffes in den freien Raum des Kolbens zu verstehen.By the embodiment of the invention Piston becomes a fast fuel mass spread within caused the piston recess and thus a rapid mixing of the fuel with the air. A fuel particle guide in the direction the squish area of the piston is by means of a convex trained second transition area caused detachment of the Fuel mass flow optimized. For the purposes of the invention, the term "detachment" is also the distraction to understand the fuel in the free space of the piston.

Eine überdurchschnittliche Kraftstoffablösung bzw. eine Kraftstoffablenkung von der Muldenbodenoberfläche weg ins Kolbenmuldeninnere wird ermöglicht, so dass sich eine beachtliche Vermischung mit der Verbrennungsluft innerhalb der Mulde ergibt. Es wird somit eine Bildung kraftstoffreicher Zonen an kritischen Stellen im Brennraum, beispielsweise innerhalb der Kolbenmulde, auf ein Minimum reduziert.An above-average Fuel replacement or a fuel diversion away from the well bottom surface into the piston bowl interior is made possible so that a considerable mixing with the combustion air within the trough. It is thus a fuel-rich education Zones at critical points in the combustion chamber, for example within the piston recess, reduced to a minimum.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Übergangsbereich benachbart zum Kompressionsvorsprung, der zweite Übergangsbereich in einem mittleren Teil des Muldenbodens und/oder der dritte Übergangsbereich benachbart zum Muldenrand angeordnet. Durch die vorgesehene Anordnung der abgerundeten Bereiche wird eine auf den CHHC-Betrieb sowie auf einen rein Heterogenbetrieb besonders gut abgestimmte Kraftstoffführung bewirkt.In An embodiment of the invention are the first transition region adjacent to the compression projection, the second transition region in a middle part of the trough bottom and / or the third transition region arranged adjacent to the trough edge. Due to the proposed arrangement of Rounded areas will be one on the CHHC operation as well as on one purely heterogeneous operation causes particularly well coordinated fuel guidance.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Muldenboden zwischen dem ersten Übergangsbereich und dem zweiten Übergangsbereich einen Muldenbodeninßenbereich und zwischen dem zweiten Übergangsbereich und dem dritten Übergangsbereich einen Muldenbodenaußenbereich auf, wobei der Muldenbodenaußenbereich flacher als der Muldenbodeninnenbereich ausgebildet ist. Durch einen im Muldenboden eingebauten Steigungswechsel wird bei den entlang der Muldenbodenoberfläche geführten Kraftstoffanteilen ein Ablösevorgang bewirkt. Es wird somit eine rechtzeitige Ablenkung des geführten Kraftstoffes herbeigeführt. Infolgedessen kann ein effektiver Weitertransport der abgelösten Kraftstoffanteile in Richtung des äußeren Bereichs des Brennraums bzw. des Quetschbereichs des Kolbens bewerkstelligt werden.In a further embodiment of the invention, the trough bottom between the first transition area and the second transition area a trough bottom area and between the second transition area and the third transition area a trough bottom outside area, the trough bottom outside area shallower than the trough bottom interior is formed. Through a In the trough bottom built slope change is along the the trough bottom surface guided fuel shares a detachment process causes. It is thus a timely distraction of the guided fuel brought about. As a result, an effective onward transport of the detached fuel components towards the outer area of the Combustion chamber or the squish region of the piston can be accomplished.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Muldenbodeninnenbereich mindestens einen trichterförmigen Abschnitt, der mit der Kolbenmittellinie einen Winkel von 65° bis 80°, insbesondere einen Winkel von 70° bis 73°, einschließt.In A further embodiment of the invention comprises the trough bottom inner region at least one funnel-shaped Section, with the piston center line at an angle of 65 ° to 80 °, in particular an angle of 70 ° to 73 °.

Die vorgesehene Ausgestaltung der Kolbenmulde bewirkt eine hohe Beschleunigung der Kraftstoffanteile entlang der Muldenbodenoberfläche und daher intensivere Ablösungs- sowie Ablenkungseffekte. Das führt vor allem zu einer rechtzeitigen und nahezu vollständigen Kraftstoffverbrennung, so dass eine Reduktion des Russpartikeleintrags ins Schmieröl erreicht wird. Denn durch die gezielte Kraftstoffführung wird ein direktes Auftreffen von brennenden Kraftstoffstrahlen auf die Zylinderwand vermieden. Somit werden russpartikelbeladene Verbrennungszonen nahe der Zylinderwand minimiert und dadurch ein Russpartikeleintrag ins Schmieröl abgewendet. Weiterhin wird die thermische Belastung des Kolbenmaterials durch die erzielte Ablenkung der brennenden Kraftstoffstrahlen von der Kolbenmuldenoberfläche weg ins Muldeninnere bedeutend verringert.The intended embodiment of the piston recess causes a high acceleration the fuel components along the trough bottom surface and therefore more intense detachment as well as distraction effects. Leading especially for a timely and almost complete fuel combustion, so that a reduction of the soot particle entry into the lubricating oil is achieved becomes. Because the targeted fuel guide is a direct impact avoided by burning fuel jets on the cylinder wall. Thus, soot-laden combustion zones become near the cylinder wall minimized, thereby averting a soot particle entry into the lubricating oil. Furthermore, the thermal load of the piston material is through the achieved distraction of the burning fuel jets from the Piston bowl surface away into the trough interior significantly reduced.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Muldenbodenaußenbereich einen Abschnitt mit einer Tangente, die mit der Kobenmittellinie einen Winkel von 80° bis 90°, insbesondere einen Winkel 84° bis 86°, oder um 85° einschließt. Hierdurch wird der Ablösevorgang des Kraftstoffes von der Muldenbodenoberfläche begünstigt und der Weitertransport der abgelenkten Kraftstoffanteile in Richtung des Quetschbereichs des Kolbens optimiert. Aufgrund der vorgesehenen Muldengeometrie wird eine vorteilhafte Verteilung der Verbrennungszonen erzielt, die insbesondere eine leichte Quetschströmung entstehen lässt, so dass das Ablöseverhalten, vorzugsweise in Kombination mit einem angepassten Drall, ferner verstärkt wird.In A further embodiment of the invention comprises the trough bottom outer region a section with a tangent that coincides with the center line an angle of 80 ° to 90 °, in particular an angle of 84 ° to 86 °, or around 85 °. hereby becomes the detachment process of the fuel from the trough bottom surface favors and further transport the deflected fuel components in the direction of the squish area of the piston optimized. Due to the planned trough geometry an advantageous distribution of the combustion zones is achieved which in particular causes a slight squish flow, so that the detachment behavior, preferably in combination with an adapted twist, further amplified.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Muldenrand und dem Kolbenboden mindestens ein vierter abgerundeter Übergangsbereich konvex ausgebildet, wobei der Übergangsbereich einen Radius mit einem Mittelpunkt unterhalb des Kolbenbodens aufweist. Die Weiterführung der Kraftstoffanteile in Richtung des Quetschbereichs wird hierdurch weiter verbessert. Vorzugsweise umfasst der Muldenrandbereich mindestens einen Abschnitt mit einer Tangente, die mit der Kobenmittellinie einen Winkel von 15° bis 50°, insbesondere einen Winkel von 25° bis 35°, einschließt. Demzufolge wird ein Weitertransport der insbesondere von der Kolbenmuldenbodenoberfläche abgelösten Anteile in Richtung des Quetschbereiches des Kolbens derart optimiert, dass ein Russpartikeleintrag ins Schmieröl verhindert wird. Somit wird im Muldenrandbereich eine Kraftstoffanreicherung bzw. die Bildung von kraftstoffreichen Zonen verhindert.In Another embodiment of the invention is between the trough edge and the piston bottom at least a fourth rounded transition region convex, wherein the transition region has a radius with a midpoint below the piston crown. The continuation the fuel content in the direction of the squish area becomes thereby further improved. Preferably, the trough edge region comprises at least a section with a tangent that coincides with the center line an angle of 15 ° to 50 °, in particular an angle of 25 ° 35 °, includes. As a result, will a further transport of the particular detached from the piston bowl bottom surface portions optimized in the direction of the pinch region of the piston such that a soot particle entry into the lubricating oil is prevented. Thus, will in the bowl edge area fuel enrichment or formation prevented by fuel-rich zones.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Muldenrand ringförmig ausgebildet und weist einen maximalen Muldendurchmesser auf, wobei ein Verhältnis von maximalem Muldendurchmesser zu Kolbendurchmesser in einem Bereich zwischen 0,75 und 0,95, insbesondere zwischen 0,8 und 0,85, liegt. Durch das vorgesehene Verhältnis wird eine Abstimmung des Muldendurchmessers auf den Kolbendurchmesser geschaffen, bei der eine im Hinblick auf minimierte Partikelbildung angepasste Interaktion zwischen dem Muldenkonturverlauf, einem Muldenvolumen und der aus der Einspritzdüse austretenden Kraftstoffmasse innerhalb der Kolbenmulde hervorgerufen wird. Dadurch wird ebenfalls eine vorteilhafte Verteilung der Verbrennungszonen erzielt, unterstützt durch eine leichte Quetschströmung, so dass die Ablösungseffekte, vorzugsweise in Kombination mit einem angepassten Drall, ferner gesteigert werden.In a further embodiment of the invention, the trough edge is annular and has a maximum bowl diameter, where a ratio of maximum bowl diameter to piston diameter in one area between 0.75 and 0.95, in particular between 0.8 and 0.85. By the intended ratio is a vote of the bowl diameter on the piston diameter created in the one with regard to minimized particle formation adapted interaction between the trough contour course, a trough volume and the one from the injector leaking fuel mass within the piston recess caused becomes. This also results in an advantageous distribution of the combustion zones achieved, supported by a slight squish flow, so that the detachment effects, preferably in combination with an adapted twist, further be increased.

Unter dem Muldenvolumen wird ein Volumen verstanden, das bei einem flachen Kolbenboden von einer Volumenebene und der Muldenoberfläche umfasst ist. Die Volumenebene ist mit dem Kolbenboden als eine deckungsgleiche horizontale Fläche abgebildet. Dennoch kann diese Ebene je nach Verlauf des Muldenrandes oberhalb des Kolbenbodens bzw. unterhalb des Kolbenbodens liegen.Under the well volume is understood to mean a volume that is flat Includes piston bottom of a volume plane and the trough surface is. The volume plane is with the piston crown as a congruent horizontal surface displayed. Nevertheless, this level can vary depending on the course of the trough edge lie above the piston crown or below the piston crown.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt ein Verhältnis von maximaler Muldentiefe zu Kolbendurchmesser in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,2, insbesondere zwischen 0,12 und 0,16. Durch das vorgesehene Verhältnis kommt eine Brennraumkonfiguration zustande, mit der eine vorteilhafte Kraftstoffführung im Hinblick auf die Muldentiefe und die aus der Einspritzdüse austretenden Kraftstoffteilchen innerhalb der Kolbenmulde erzielt wird.In a further embodiment of the invention is a ratio of maximum bowl depth to piston diameter in a range between 0.1 and 0.2, in particular between 0.12 and 0.16. By the intended relationship comes about a combustion chamber configuration, with an advantageous Fuel management in view of the bowl depth and the fuel particles emerging from the injection nozzle is achieved within the piston recess.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:Further Advantages will become apparent from the following description and the accompanying drawings. In the drawings, embodiments of the Invention shown. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennraumkonfiguration einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, 1 a schematic representation of a combustion chamber configuration of an internal combustion engine according to the invention with auto-ignition,

2 eine weitere schematische Darstellung der Brennraumkonfiguration nach 1, 2 a further schematic representation of the combustion chamber configuration according to 1 .

3 eine schematische Darstellung einer frühen Kraftstoffeinspritzung mit einem Spritzlochkegelwinkel von ca. 90° auf eine Kolbenmulde nach 1, 3 a schematic representation of an early fuel injection with a spray hole angle of about 90 ° to a piston recess after 1 .

4 eine schematische Darstellung einer Haupteinspritzung mit einem Spritzlochkegelwinkel von ca. 90° auf eine Kolbenmulde nach 1 im Teillastbereich, 4 a schematic representation of a main injection with a spray hole angle of about 90 ° on a piston recess after 1 in the partial load range,

5 eine schematische Darstellung einer Haupteinspritzung mit einem Spritzlochkegelwinkel von ca. 90° auf eine Kolbenmulde nach 1 im Volllastbereich, 5 a schematic representation of a main injection with a spray hole angle of about 90 ° on a piston recess after 1 in the full load range,

6 eine schematische Darstellung von Kraftstoffstrahlen einer 6-Locheinspritzdüse innerhalb der Kolbenmulde nach 1, 6 a schematic representation of fuel jets of a 6-Locheinspritzdüse within the piston recess after 1 .

7 eine schematische Darstellung einer frühen Kraftstoffeinspritzung mit einem Spritzlochkegelwinkel von ca. 120° auf eine Kolbenmulde nach 1, 7 a schematic representation of an early fuel injection with a spray hole angle of about 120 ° on a piston recess after 1 .

8 eine schematische Darstellung einer späten Kraftstoffeinspritzung mit einem Spritzlochkegelwinkel von ca. 120° auf eine Kolbenmulde nach 1 im Teillastbereich, 8th a schematic representation of a late fuel injection with a spray hole angle of about 120 ° on a piston recess after 1 in the partial load range,

9 eine schematische Darstellung einer Interaktion zwischen einer Quetschströmung und einer Drallströmung bei mäßigem bis hohem Drall innerhalb einer Kolbenmulde nach 1, 9 a schematic representation of an interaction between a squish flow and a swirl flow at moderate to high swirl within a piston recess after 1 .

10 eine schematische Darstellung einer Interaktion zwischen einer Quetschströmung und einer Drallströmung bei niedrigem Drall innerhalb einer Kolbenmulde nach 1, 10 a schematic representation of an interaction between a squish flow and a swirl flow at low swirl within a piston bowl after 1 .

11 eine schematische Darstellung eines Verlaufs von abgelenkten brennenden Kraftstoffstrahlen mit einem Spritzlochkegelwinkel von ca. 90° bei reinem Heterogenbetrieb innerhalb einer Kolbenmulde nach 1, 11 a schematic representation of a course of deflected burning fuel jets with a spray hole angle of about 90 ° in pure heterogeneous operation within a piston recess after 1 .

12a eine schematische Darstellung eines Verlaufs von einer Haupteinspritzung bei reinem Heterogenbetrieb innerhalb einer Kolbenmulde nach 1, 12a a schematic representation of a course of a main injection in pure heterogeneous operation within a piston recess after 1 .

12b eine schematische Darstellung eines Verlaufs von einer nach der Haupteinspritzung vorgenommenen Nacheinspritzung bei reinem Heterogenbetrieb innerhalb einer Kolbenmulde nach 1, und 12b a schematic representation of a course of a post-injection made after the main injection in pure heterogeneous operation within a piston recess after 1 , and

12c eine schematische Darstellung von Verläufen einer brennenden Haupt- und Nacheinspritzung bei reinem Heterogenbetrieb innerhalb einer Kolbenmulde nach 1. 12c a schematic representation of progressions of a burning main and post-injection in pure heterogeneous operation within a piston recess after 1 ,

In 1 ist eine Brennkraftmaschine abgebildet, die mindestens einen Zylinder 1 und einen Zylinderkopf 2 aufweist. Innerhalb des Zylinders 1 ist ein Brennraum 5 zwischen einem Kolben 3 und dem Zylinderkopf 2 begrenzt. Im Zylinderkopf 2 ist ein Kraftstoffinjektor 6 mit einer Einspritzdüse 6a gemäß 2 angeordnet, welche mehrere nicht dargestellte Einspritzbohrungen aufweist. Aus den Einspritzbohrungen treten mehrere Kraftstoffstrahlen 8 aus, wobei die Einspritzdüse 6a vorzugsweise zwei übereinander angeordnete selektiv wählbare Einspritzbohrungsreihen aufweist. Der Kraftstoff wird hierdurch in einer entsprechenden Zahl von Kraftstoffstrahlen 8 direkt in den Brennraum 5 eingespritzt, so dass eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine realisiert ist. Vorzugsweise wird in den Brennraum 5 ein Dieselkraftstoff eingespritzt, so dass eine selbstzündende Verbrennung eingeleitet wird. Ein zwischen den Kraftstoffstrahlen gebildeter Spritzlochkegel 9 mit einem Kegelwinkel β liegt in einem Bereich zwischen 50° und 160° oder 70° und 130°, insbesondere bei etwa 90°.In 1 is an internal combustion engine shown, the at least one cylinder 1 and a cylinder head 2 having. Inside the cylinder 1 is a combustion chamber 5 between a piston 3 and the cylinder head 2 limited. In the cylinder head 2 is a fuel injector 6 with an injection nozzle 6a according to 2 arranged, which has a plurality of injection holes, not shown. From the injection holes occur several fuel jets 8th out, with the injector 6a preferably has two selectively selectable Einspritzbohrungsreihen arranged one above the other. The fuel is thereby in a corresponding number of fuel jets 8th directly into the combustion chamber 5 injected, so that a direct-injection internal combustion engine is realized. Preferably, in the combustion chamber 5 injected a diesel fuel, so that a self-igniting combustion is initiated. An injection hole cone formed between the fuel jets 9 with a cone angle β is in a range between 50 ° and 160 ° or 70 ° and 130 °, in particular about 90 °.

Eine im Kolbenboden 7 vorgesehene Kolbenmulde 4 befindet sich an der dem Zylinderkopf 2 zugewandten Seite des Kolbens 3 und ist von einem ringförmigen Muldenwand bzw. Muldenrand 15 nach außen hin begrenzt. Der Kolben 3 weist einen Kolbendurchmesser Db auf, wobei die Kolbenmulde 4 innerhalb eines Muldenranddurchmessers Dm eingeschlossen ist. Bei einem flachen Kolbenboden 7, der gemäß 2 an den Muldenrand 15 angrenzt, wird am Ende eines Kompressionstakts zwischen dem Kolbenboden 7 und dem Zylinderkopf 2 ein Quetschbereich 12 gebildet.One in the piston bottom 7 provided piston recess 4 is located at the cylinder head 2 facing side of the piston 3 and is of an annular trough wall or trough edge 15 limited to the outside. The piston 3 has a piston diameter Db, wherein the piston recess 4 is enclosed within a trough rim diameter Dm. For a flat piston crown 7 which according to 2 to the trough edge 15 is adjacent, at the end of a compression stroke between the piston crown 7 and the cylinder head 2 a pinch area 12 educated.

Wie in 1 dargestellt ist, weist die Kolbenmulde 4 einen nahezu mittig positionierten, sich in Richtung des Zylinderkopfes 2 erstreckenden Kompressionsvorsprung 10 auf. Die Kolbenmulde 4 ist derart ausgebildet, dass eine Mittelachse des Kompressionsvorsprungs 10 vorzugsweise mit einer Zylinderachse 19 und einer Mittelachse des Kraftstoff injektors 6 zusammenfällt. Der vorzugsweise in Form einer kegelförmigen Erhebung ausgeführte Vorsprung 10 weist einen Vorsprungskegelwinkel αh und eine abgerundete Kegelspritze auf. Die ausgebildete Erhebung 10 ist nicht auf eine kegelförmige Struktur beschränkt. Sie kann auch anders, beispielsweise als ein kugelförmiger Vorsprung ausgebildet sein. Eine hohe Temperaturbelastung wird in der Kegelspitze dadurch vermieden. Der Abstand Ak der abgerundeten Kegelspitze vom Zylinderkopf 2 beträgt bei einer Kolbenstellung um einen oberen Totpunkt etwa 4% bis 6% des Kolbendurchmessers Db, vorzugsweise um 5%. Der Kompressionsvorsprung 10 weist dabei einen Kegelwinkel αh auf, der in etwa dem des verwendeten Spritzkegelwinkels der Einspritzdüse 6a entspricht, d.h. etwa 70° bis 130°, vorzugsweise um 100°.As in 1 is shown, the piston recess 4 an almost centrally positioned, in the direction of the cylinder head 2 extending compression projection 10 on. The piston recess 4 is formed such that a center axis of the compression projection 10 preferably with a cylinder axis 19 and a center axis of the fuel injector 6 coincides. The Vor preferably executed in the form of a conical bump Leap 10 has a projection cone angle αh and a rounded cone syringe. The trained survey 10 is not limited to a cone-shaped structure. It may also be different, for example, formed as a spherical projection. A high temperature load is thereby avoided in the apex. The distance Ak of the rounded cone tip from the cylinder head 2 is at a piston position around a top dead center about 4% to 6% of the piston diameter Db, preferably by 5%. The compression advantage 10 in this case has a cone angle αh, which is approximately equal to the used injection angle of the injection nozzle 6a corresponds, ie about 70 ° to 130 °, preferably by 100 °.

Vorzugsweise ist der Vorsprungskegelwinkel αh um ca. 10° größer oder kleiner als der Kegelwinkel β, wenn der Kegelwinkel β steil ist oder z.B. ca. 90° beträgt, um einen möglichst parallelen Einspritzverlauf zum Vorsprungsverlauf zu vermeiden.Preferably is the projection taper angle αh about 10 ° larger or smaller than the cone angle β, when the cone angle β steep is or is e.g. is about 90 ° to one preferably to avoid parallel injection course to the projection course.

In 3 ist eine Kolbenstellung bei etwa 50°KW nach bzw. vor einem oberen Totpunkt OT dargestellt. Gemäß 3 erstreckt sich ausgehend vom Kompressionsvorsprung 10 eine Muldenkontur 11 in Richtung eines Muldenbodens 14 und dann weiter in Richtung des Muldenrandes 15. Unter dem Muldenrand 15 ist das Ende bzw. der äußerste Bereich der Kolbenmulde 4 zu verstehen. Die Kolbenbodenoberfläche 7 grenzt unmittelbar am Muldenrand 15 an. An dieser Grenze wird der maximale Muldendurchmesser Dm gemessen.In 3 is a piston position at about 50 ° CA after or before a top dead center OT shown. According to 3 extends from the compression projection 10 a trough contour 11 in the direction of a trough bottom 14 and then continue towards the trough edge 15 , Under the trough edge 15 is the end or the outermost region of the piston recess 4 to understand. The piston bottom surface 7 adjoins the edge of the trough 15 at. At this limit, the maximum bowl diameter Dm is measured.

Gemäß 2 ist die Einspritzdüse 6a oberhalb der Kolbenmulde 4 angeordnet. Vorzugsweise ist die Kolbenmulde 4 im Brennraum 5 der Brennkraftmaschine mittig angeordnet. Die Muldenkontur 11 weist in einem zum Kompressionsvorsprung 10 benachbarten Bereich einen abgerundeten ersten Übergangs bereich R1 auf. Innerhalb des ersten Übergangsbereichs R1 befindet sich vorzugsweise der tiefste Punkt der Kolbenmulde 4 mit einem maximalen Abstand t vom Kolbenboden 7. Durch den vorgesehenen Abstand t bleibt für die entlang der Muldenkontur 11 geführten Kraftstoffanteile genügend Freiraum. Somit kann sich die vom Kompressionsvorsprung 10 abgelenkte bzw. geführte Kraftstoffmenge optimal verteilen. Der Transport des Kraftstoffes in Richtung des Muldenrands 15 wird durch die Ausgestaltung des Muldenbodens 14 und die Abmessung des Muldendurchmessers Dm im Vergleich zum Kolbendurchmesser Db bestimmt.According to 2 is the injector 6a above the piston recess 4 arranged. Preferably, the piston recess 4 in the combustion chamber 5 the internal combustion engine arranged centrally. The trough contour 11 points in a compression projection 10 adjacent area on a rounded first transition area R1. Within the first transition region R1 is preferably the lowest point of the piston recess 4 with a maximum distance t from the piston crown 7 , By the provided distance t remains for along the trough contour 11 enough fuel leftover. Thus, the compression of the projection 10 Distribute deflected or guided fuel quantity optimally. The transport of the fuel in the direction of the trough edge 15 is due to the design of the trough bottom 14 and the dimension of the bowl diameter Dm determined in comparison to the piston diameter Db.

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Ausgestaltung des Muldenbodens 14 und/oder ein Verhältnis Dm/Db von Muldendurchmesser Dm zu Kolbendurchmesser Db vor, die zur Folge hat, dass die Bildung von kraftstoffreichen Zonen zur Unterdrückung von Russpartikelbildung minimiert wird. Vorzugsweise beträgt der Muldendurchmesser Dm unter Berücksichtigung der nachfolgend aufgeführten Gestaltungskriterien etwa 75% bis 90%, vorzugsweise 83% des Kolbendurchmessers Db.The present invention proposes an embodiment of the trough bottom 14 and / or a ratio Dm / Db of bowl diameter Dm to piston diameter Db, which has the result that the formation of fuel-rich zones for suppressing soot particle formation is minimized. Preferably, the bowl diameter Dm is about 75% to 90%, preferably 83% of the piston diameter Db taking into account the design criteria listed below.

Das Gestaltungskonzept der Kolbenmulde 4 zielt darauf ab, mittels der erfindungsgemäßen Brennraumkonfiguration die in den Brennraum 5 eingebrachten Kraftstoffstrahlen 8 zumindest teilweise entlang der Muldenbodenkontur 11 zwischen dem Kompressionsvorsprung 10 und dem Muldenrand 15 derart zu führen, dass genügend Kraftstoffanteile durch einen Ablösungsvorsprung 16, insbesondere in Form eines Steigungswechsels oder eines konvex ausgestalteten Bereichs im Muldenboden 14 von einer Muldenbodenoberfläche abgelöst werden. Der hierfür vorgesehene Absprungs- bzw. Ablösungsbereich liegt in einem Muldenbodenabschnitt, der einen Abstand A zur Zylinderachse 19 aufweist, welcher etwa 30% bis 70%, insbesondere um 50% des Kolbenradius beträgt.The design concept of the piston recess 4 aims to, by means of the combustion chamber configuration according to the invention in the combustion chamber 5 introduced fuel jets 8th at least partially along the trough bottom contour 11 between the compression projection 10 and the trough edge 15 to lead such that sufficient fuel shares by a separation projection 16 , in particular in the form of a change in pitch or a convexly designed area in the trough bottom 14 be detached from a trough bottom surface. The jump-off or detachment area provided for this purpose lies in a trough bottom section which is at a distance A from the cylinder axis 19 which is about 30% to 70%, in particular about 50% of the piston radius.

Somit wird eine gemäß 4 gebildete Kraftstoffwolke 13 bzw. ein Kraftstoff/Luft-Gemisch entlang der erfindungsgemäßen Muldenbodenkontur 11 geführt, rechtzeitig von der Muldenbodenoberfläche abgelöst. Gleichzeitig werden hierdurch die abgelösten Kraftstoffanteile intensiv mit der verdichteten Verbrennungsluft vermischt und die Lage der Verbrennungszone in einen äußeren freien Bereich der Kolbenmulde 4 bzw. des Brennraums 5 verlagert, in dem sich die größeren Volumenanteile befinden. Das resultiert in eine russpartikelarme Verbrennung. In 4 ist eine Kolbenstellung bei etwa 10°KW vor bzw. nach dem oberen Totpunkt OT dargestellt. Mit Hilfe der vorliegenden Brennraumkonfiguration wird eine mögliche Entstehung von kraftstoffreichen Zonen innerhalb der Kolbenmulde 4 vermieden. Infolgedessen findet die selbstzündende Verbrennung mit einer intensiven Russpartikelnachoxidation gemäß 4 statt. Dies ist insbesondere bei Betriebspunkten mit großen Kraftstoffmassen, beispielsweise im Vollastbetrieb von großer Bedeutung und vorteilhaft, da hierdurch beim Betrieb der Brennkraftmaschine in oberen Drehzahl- und Lastbereichen eine besonders russpartikelfreie Verbrennung gemäß 5 bzw. 11 ermöglicht wird.Thus, one according to 4 formed fuel cloud 13 or a fuel / air mixture along the trough bottom contour according to the invention 11 guided, timely detached from the trough bottom surface. At the same time thereby the separated fuel components are intensively mixed with the compressed combustion air and the position of the combustion zone in an outer free area of the piston recess 4 or the combustion chamber 5 shifted, in which the larger volume fractions are located. This results in low-particle combustion. In 4 is a piston position at about 10 ° CA before or after the top dead center OT shown. With the help of the present combustion chamber configuration is a possible emergence of fuel-rich zones within the piston recess 4 avoided. As a result, autoignition combustion with intensive soot particulate oxidation is found 4 instead of. This is particularly important at operating points with large fuel masses, for example, in full load operation of great importance and advantageous, since thereby a particularly Russpartikelfreie combustion according to when operating the internal combustion engine in the upper speed and load ranges 5 respectively. 11 is possible.

Ausgehend vom Kompressionsvorsprung 10 schließt sich in radialer Richtung daran der erste Übergangsbereich R1 an, so dass ein stetiger Übergang in eine flach nach außen ansteigende Muldenkontur 11 ausgebildet ist. Der Scheitelpunkt beim ersten abgerundeten Übergangsbereich R1 stellt den tiefsten Punkt der Kolbenmulde 4 dar. Dabei beträgt der Abstand t zwischen 10% und 20%, vorzugsweise um 14% des Brennraumdurchmessers Db. Der erste Übergangsbereich R1 weist einen Radius von etwa 8% bis 15%, vorzugsweise um 11% des Brennraumdurchmessers Db auf. Durch die Positionierung des kegelförmigen Kompressionsvorsprungs 10 im zentralen Bereich der Mulde 4 wird eine vorteilhafte Umlenkung der Kraftstoffstrahlen 8 entlang der Muldenkontur 11 erzielt. Außerdem wird eine Reduktion des Volumens in einem Bereich erzielt, der ohnehin nur unzureichend von den Verbrennungszonen erfasst wird.Starting from the compression projection 10 joins in the radial direction of the first transition region R1, so that a continuous transition into a flat outwardly rising trough contour 11 is trained. The vertex at the first rounded transition region R1 represents the lowest point of the piston bowl 4 In this case, the distance t is between 10% and 20%, preferably 14% of the combustion chamber diameter Db. The first transition region R1 has a radius of about 8% to 15%, preferably about 11% of the combustion chamber diameter Db. By positioning the conical compression projection 10 in the central area of the hollow 4 becomes an advantageous deflection of the fuel jets 8th along the trough contour 11 achieved. In addition, a reduction of the volume is achieved in a range that is already insufficiently detected by the combustion zones anyway.

Die Ausgestaltung des Kompressionsvorsprungs 10 führt demnach zu einer Vermeidung eines frühen Ansaugens der Kraftstoffstrahlen 8, bekannt als Walljet-Effekt. Die sich an den Übergangsbereich R1 nach außen hin anschließende, vorzugsweise flach ansteigende Kontur stellt einen Muldenbodeninnenbereich 17 in Form einer Oberfläche eines ersten Kegels K1 bzw. eines trichterförmigen Abschnitts dar, der einen Winkel αk1 von ca. 130° bis 160°, vorzugsweise ca. 145° aufweist.The embodiment of the compression projection 10 thus leads to a prevention of early suction of the fuel jets 8th , known as a wallet effect. The adjoining the transition region R1 outwardly, preferably flat rising contour provides a Muldenbodeninnenbereich 17 in the form of a surface of a first cone K1 or a funnel-shaped portion, which has an angle αk1 of about 130 ° to 160 °, preferably about 145 °.

Bei etwa der Hälfte des Kolbendurchmessers Db ist ein zweiter Übergangsbereich R2 angeordnet, der von der ansteigenden Muldenkontur 11 mit einem Radius von etwa 5% bis 15%, vorzugsweise ca. 8% des Kolbendurchmessers Db in einen im Vergleich zum Muldenbodeninnenbereich 17 flacheren Muldenbodenaußenbereich 18 übergeht. Diese Zone stellt ebenfalls einen kurzen Abschnitt einer Oberfläche eines zweiten Kegels K2 dar, der einen Winkel αk2 von ca. 140° bis 180° vorzugsweise ca. 170° aufweist.At about half of the piston diameter Db, a second transition region R2 is arranged, which of the rising trough contour 11 with a radius of about 5% to 15%, preferably about 8% of the piston diameter Db in a compared to the trough bottom interior 17 shallow trough bottom outside area 18 passes. This zone likewise represents a short section of a surface of a second cone K2, which has an angle αk2 of approximately 140 ° to 180 °, preferably approximately 170 °.

Der zweite Übergangsbereich R2 wirkt als ein kleiner Höcker bzw. als eine Absprungskante. Nach außen hin folgt dann ein dritter in Richtung des Zylinderkopfs 2 abgerundeter Übergangsbereich R3 mit einem Radius von etwa 4% bis 10%, vorzugsweise um 7% des Kolbendurchmessers Db. Die flache kegelförmige Zone zwischen dem zweiten Übergangsbereich R2 und dem dritten Übergangsbereich R3 kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung derart verkürzt werden, so dass die Übergangsbereiche R2 und R3 ineinander übergehen bzw. mit einer gemeinsamen Tangente verbunden werden.The second transition region R2 acts as a small bump or as a takeoff edge. Outward then follows a third in the direction of the cylinder head 2 rounded transition region R3 with a radius of about 4% to 10%, preferably 7% of the piston diameter Db. The flat conical zone between the second transition region R2 and the third transition region R3 can be shortened according to a further advantageous embodiment such that the transition regions R2 and R3 merge into one another or are connected to a common tangent.

Der dritte Übergangsbereich R3 geht wiederum in den steil ansteigenden Muldenrand 15 über. Der Muldenrandbereich stellt wiederum einen Abschnitt einer Oberfläche eines dritten Kegels K3 dar, der einen Winkel αk3 von ca. 30° bis 100° vorzugsweise ca. 60° aufweist. Alternativ ist der Muldenrand 15 in etwa parallel zur Zylinderachse 19 ausgebildet.The third transition region R3 in turn goes into the steeply rising trough edge 15 above. The trough edge region in turn represents a portion of a surface of a third cone K3, which has an angle αk3 of about 30 ° to 100 °, preferably about 60 °. Alternatively, the trough edge 15 approximately parallel to the cylinder axis 19 educated.

Der Muldenrand 15 geht in einen vierten abgerundeten Übergangsbereich R4 über, der am ebenen Kolbenboden 7 im Bereich des Quetschbereichs 12 angrenzt. Der vierte Übergangsbereich R4 weist einen Radius von etwa 1% bis 10%, vorzugsweise ca. 3% des Kolbendurchmessers Db auf. Bei einem steilen Verlauf vom Muldenrand 15 und bei kleinen Radien am vierten Übergangsbereich R4 bildet sich radial außerhalb des Übergangs eine Rezirkulationszone aus. Die vom Muldenrand 15 umgelenkten bzw. geführten Kraftstoffstrahlen 8 treten somit verstärkt aus der Mulde 4 in Richtung des Quetschbereichs 12 bzw. Quetschspaltes heraus.The trough edge 15 merges into a fourth rounded transition region R4, which is on the flat piston crown 7 in the area of the pinch area 12 borders. The fourth transition region R4 has a radius of about 1% to 10%, preferably about 3% of the piston diameter Db. On a steep course from the trough edge 15 and at small radii at the fourth transition region R4, a recirculation zone forms radially outside the transition. The from the trough edge 15 deflected or guided fuel jets 8th thus stepping out of the trough 4 in the direction of the pinch area 12 or squish gap out.

Ein etwas steilerer Anstieg des Muldenrands 15 im äußeren Bereich, d.h. beim Übergang zum Kolbenboden 7, führt zu einer verstärkten Umlenkung der an der Muldenkontur 11 gleitenden Kraftstoffstrahlen 8 nach oben in Richtung des Zylinderkopfs 2, insbesondere bei größeren Einspritzmengen beispielsweise in einem heterogenen Betrieb. Somit wird ein Auftreffen des Kraftstoffes an der Zylinderwand bei späteren Einspritzzeitpunkten vermieden, insbesondere wenn der Kolben 3 schon weiter unterhalb des Zylinderkopfes 2 steht.A slightly steeper rise of the Muldenrands 15 in the outer area, ie at the transition to the piston crown 7 , leads to an increased deflection of the trough contour 11 sliding fuel jets 8th upwards in the direction of the cylinder head 2 , especially for larger injection quantities, for example, in a heterogeneous operation. Thus, an impact of the fuel on the cylinder wall is avoided at later injection times, especially when the piston 3 already further below the cylinder head 2 stands.

Hierdurch wird ein direktes Auftreffen der brennenden Kraftstoffstrahlen 8 gemäß 11 auf die Zylinderwand 1a verhindert. Die Ablösungseffekte führen bzw. lenken die Kraftstoffwolke 13 bzw. die Verbrennungsgaswolke 13a hin zum Zylinderkopf 2 ab. In 12a bis 12c ist die Auswirkung der Umlenkung deutlich zu beobachten. Es werden keine brennenden Strahlanteile in den für die Verbrennung unvorteilhaften Quetschbereich 12 bzw. in einen Feuersteg 3a hineingedrückt. Demnach eignet sich die vorliegende Kolbenmulde 4 ebenfalls für eine konventionelle bzw. rein heterogene Dieselverbrennung, bei der vorzugsweise die Gesamtkraftstoffmenge in einen ersten Anteil einer Haupteinspritzung HE und einen zweiten Anteil der Haupteinspritzung HE als angelagerte Nacheinspritzung NE aufgeteilt wird, wobei der zweite Anteil bzw. die Nacheinspritzung NE unmittelbar nach Beendigung des ersten Anteils der Haupteinspritzung HE in den Brennraum 5 gemäß 12b eingebracht wird. Eine Unterbrechung des Einspritzvorgangs zwischen der Haupteinspritzung HE und Nacheinspritzung NE findet dementsprechend statt.This will cause a direct impact of the burning fuel jets 8th according to 11 on the cylinder wall 1a prevented. The detachment effects guide or direct the fuel cloud 13 or the combustion gas cloud 13a towards the cylinder head 2 from. In 12a to 12c the effect of the diversion is clearly visible. There are no burning beam components in the unfavorable for the combustion squish area 12 or in a firebrigade 3a pushed. Accordingly, the present piston recess is suitable 4 also for a conventional or purely heterogeneous diesel combustion, in which preferably the total fuel quantity is divided into a first portion of a main injection HE and a second portion of the main injection HE as an accumulated post-injection NE, wherein the second portion or the post-injection NE immediately after completion of the first Share of the main injection HE in the combustion chamber 5 according to 12b is introduced. An interruption of the injection process between the main injection HE and post-injection NE takes place accordingly.

Gemäß der vorliegenden Erfindung führt ein flacher Muldenrandwinkel αk3 dazu, dass die vom Muldenrand 15 umgelenkten Kraftstoffstrahlen ebenfalls flacher aus der Mulde 4 austreten. Die Wahl des Radius des vierten Übergangsbereichs R4 und der Muldenrandwinkel αk3 hängt von den eingestellten bzw. gewählten Spritzlochkegelwinkeln β der Einspritzdüse und/oder den Kraftstoffeinspritzzeitpunkten ab. Demnach ist vorzugsweise bei Verwendung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit hohen Einspritzdrücken die Ausgestaltung der Muldekontur 11 so zu wählen, dass der kegelförmige Abschnitt K2 über den dritten Übergangsbereich R3 in den kegelförmigen Abschnitt K3 übergeht. Alternativ ist die Muldenkontur 11 derart ausgebildet, dass die kegelförmigen Abschnitte K1, K2, K3 durch gekrümmte Oberflächen mit jeweils großen Krümmungsradien bzw. freier Kontur ersetzt werden.According to the present invention, a shallow bowl edge angle αk3 results in that of the bowl rim 15 deflected fuel jets also flatter out of the trough 4 escape. The choice of the radius of the fourth transition region R4 and the trough edge angle αk3 depends on the set or selected spray hole cone angles β of the injection nozzle and / or the fuel injection times. Accordingly, when using a fuel injection system with high injection pressures, the configuration of the depression contour is preferably 11 to be selected so that the conical section K2 passes over the third transition region R3 in the conical section K3. Alternatively, the trough contour 11 formed such that the conical sections K1, K2, K3 by curved surfaces, each with large radii of curvature or free Contour to be replaced.

Die erfindungsgemäße Kolbenmuldenkonfiguration eignet sich sowohl für eine kombinierte homogene/heterogene Betriebsweise, bekannt als CHHC-Betrieb, einer Dieselbrennkraftmaschine als auch für eine rein heterogene bzw.The piston bowl configuration according to the invention is suitable for both a combined homogeneous / heterogeneous mode of operation, known as CHHC operation, a diesel engine as well as for a purely heterogeneous or

konventionelle Betriebsweise. Eine reine homogene Betriebsweise ist ebenfalls möglich. Der Einsatz einer Einspritzdüse 6a mit insbesondere einem steilen Spritzlochkegelwinkel β von etwa 80° bis 90° wirkt sich auf die vorgeschlagene Kolbenmuldenkonfiguration vorteilhaft aus, da die Kolbenmuldengestaltung relativ unempfindlich bezüglich einer solchen Einspritzdüse 6a ist. Demnach eignet sich die erfindungsgemäße Kolbenmulde 4 sowohl für den Einsatz einer Einspritzdüse 6a mit einem steilen Spritzlochkegelwinkel β von 80° bis 90° als auch für den Einsatz von Einspritzdüsen 6a mit einem etwas flacheren Spritzlochkegelwinkel β, z.B. um 120°. Insbesondere wirkt sich die Verwendung einer Einspritzdüse 6a mit einem steilen Spritzlochkegelwinkel β von etwa 90° bei den unterschiedlichen Lastfällen während einer homogenen Gemischbildung im CHHC-Betrieb ebenfalls vorteilhaft aus.conventional operation. A pure homogeneous mode of operation is also possible. The use of an injection nozzle 6a with in particular a steep spray hole angle β of about 80 ° to 90 ° has an advantageous effect on the proposed piston recess configuration, since the piston recess design relatively insensitive with respect to such an injection nozzle 6a is. Accordingly, the piston recess according to the invention is suitable 4 both for the use of an injection nozzle 6a with a steep spray hole angle β of 80 ° to 90 ° as well as for the use of injection nozzles 6a with a slightly shallow injection hole angle β, for example by 120 °. In particular, the use of an injection nozzle has an effect 6a with a steep spray hole angle β of about 90 ° in the different load cases during a homogeneous mixture formation in CHHC operation also advantageous.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung wirkt sich die erfindungsgemäße Kolbenmulde 4 auch in Kombination mit der Quetschströmung und/oder einer im Brennraum 5 gebildeten Drallströmung gemäß 9 maßgeblich auf eine Verbrennung mit Selbstzündung aus. Insbesondere ergibt sich bei einem mäßigen bis hohen Drall D eine resultierende Strömung, die entlang der Muldenkontur 11 in die Mulde 4 gemäß 9 hineinströmt. Bei solchen Strömungsverhältnissen lösen sich kraftstoffreiche Verbrennungszonen vom Muldenrand 15 ab, so dass eine schnelle und effektive Oxidation von gegebenenfalls gebildeten Russpartikeln ermöglicht wird. Bei einem geringen oder gar keinem Drall D ist die Quetschströmung unterhalb des Zylinderkopfes 2 zunächst zum Zentrum des Brennraums 5 gerichtet. Demnach wird innerhalb der Mulde 4 ein Wirbel W gemäß 10 gebildet. Hierdurch wird ebenfalls die Bildung von kraftstoffreichen Gemischzonen innerhalb der Mulde 4 vermieden. Im Sinne der Erfindung ist mit mäßigem Drall eine Drallziffer nach Tippelmann gemeint, die größer als eines ist, wobei mit niedrigem Drall die Drallziffer zwischen Null und eins liegt.In a further embodiment of the invention, the piston recess according to the invention has an effect 4 also in combination with the squish flow and / or one in the combustion chamber 5 formed swirl flow according to 9 relevant to combustion with auto-ignition. In particular, with a moderate to high twist D, a resulting flow results along the trough contour 11 into the hollow 4 according to 9 into flows. In such flow conditions, fuel-rich combustion zones detach from the trough edge 15 so that a rapid and effective oxidation of optionally formed soot particles is made possible. With little or no twist D, the squish flow is below the cylinder head 2 first to the center of the combustion chamber 5 directed. Accordingly, within the trough 4 a whirl W according to 10 educated. This also causes the formation of fuel-rich mixture zones within the trough 4 avoided. For the purposes of the invention, moderate swirl means a twist number according to Tippelmann which is greater than one, with a low swirl the twist number being between zero and one.

Weiterhin eignet sich die erfindungsgemäße Kolbenmulde 4 insbesondere bei der Verwendung von variablen Einspritzdüsen, bei denen mindestens zwei übereinander angeordnete und selektiv anwählbare Kraftstoffeinspritzbohrungen vorgesehen sind. Demnach wird eine Verringerung der thermischen NOx-Bildung durch eine optimierte wandgeführte selbstzündende Verbrennung unter Vermeidung von örtlichen kraftstoffreichen Zonen, insbesondere nach dem Auftreffen der Kraftstoffstrahlen 8 auf der Kolbenmulde 4 ermöglicht.Furthermore, the piston recess according to the invention is suitable 4 in particular with the use of variable injection nozzles, in which at least two fuel injections bores arranged one above the other and selectively selectable are provided. Accordingly, a reduction in thermal NO x formation by optimized wall-guided autoignition combustion while avoiding local fuel rich zones, especially after the impact of the fuel jets 8th on the piston recess 4 allows.

Der in 4 dargestellte zweite Übergangsbereich R2 in Form eines angedeuteten Höckers 16 bzw. eines Wechsels der Steigung ermöglicht ein Ablösen der Flammzonen von der Muldenoberfläche. Insbesondere bei einem Betrieb im Teillastbereich, wo geringe heterogene Einspritzmengen mit einem relativ geringfügigen Kraftstoffstrahlimpuls eingespritzt werden, kommt es insbesondere bei Verwendung einer Einspritzdüse 6a mit steilem Spritzlochkegelwinkel β zu einer Verlangsamung der Eintrittsgeschwindigkeit der Kraftstoffstrahlspitzen im Muldenbodenbereich. Durch den Höcker 16 wird ein Ablösen der Flammzonen im Rahmen der erfindungsgemäßen Muldenkonturgeometrie gemäß 5 unterstützt und dadurch eine vorteilhafte Vermischung mit der Verbrennungsluft erzielt. Demzufolge werden zusätzliche Kontaktzonen zur Verbrennungsluft bzw. zum notwendigen Sauerstoff der Brennraumluft geschaffen.The in 4 shown second transition region R2 in the form of an indicated hump 16 or a change of slope allows a detachment of the flame zones from the trough surface. In particular, during operation in the partial load range, where small heterogeneous injection quantities are injected with a relatively small fuel jet pulse, it is particularly when using an injection nozzle 6a with steep spray hole angle β to a slowing down of the entry speed of the fuel jet tips in the trough bottom area. Through the hump 16 is a detachment of the flame zones in accordance with the invention Muldenkonturgeometrie according to 5 supports and thereby achieves an advantageous mixing with the combustion air. As a result, additional contact zones to the combustion air or to the necessary oxygen of the combustion chamber air are created.

Somit werden ein Ausbrandmechanismus und eine Russoxidation verstärkt und beschleunigt. Die durch den Steigungswechsel verursachte Richtungsumlenkung der Kraftstoffstrahlen 8 wird dann innerhalb der Kolbenmulde 4 im Bereich des zweiten Übergangsbereichs R2 bewerkstelligt. Ebenfalls wird bei größeren heterogenen Kraftstoffmengen nachfolgend ein Ablösen der Flammzonen begünstigt.Thus, a burnout mechanism and soot oxidation are enhanced and accelerated. The directional deflection of the fuel jets caused by the change in pitch 8th is then inside the piston recess 4 accomplished in the region of the second transition region R2. Likewise, in the case of larger heterogeneous fuel quantities, detachment of the flame zones is subsequently promoted.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Muldenrand 15 steil zur Zylinderachse 19 ausgebildet. Durch den relativ steilen Anstieg des Muldenrands 15 werden die Kraftstoffstrahlen 8, insbesondere bei größeren heterogenen Einspritzmengen, verstärkt nach oben in Richtung des Zylinderkopfes 2 umgelenkt. Hierdurch wird ein direktes Auftreffen auf eine Zylinderwand bei späteren Einspritzzeitpunkten vermieden, insbesondere wenn der Kolben schon weiter unterhalb des Zylinderkopfes 2 steht, wie in 5 dargestellt ist. Das führt zu einer Reduzierung eines eventuellen Russpartikeleintrags in das Schmieröl bzw. in den Wandfilm und verringert einen Wärmefluss in die Zylinderwand. Außerdem wird damit ein Abkühlen der Verbrennungszonen an der Zylinderwand vermindert und somit einer örtlich frühzeitigen Minderung der Russoxidation entgegen gewirkt.In an advantageous embodiment of the invention, the trough edge 15 steep to the cylinder axis 19 educated. Due to the relatively steep rise of the Muldenrands 15 become the fuel jets 8th , especially with larger heterogeneous injection quantities, reinforced upward in the direction of the cylinder head 2 diverted. As a result, a direct impact on a cylinder wall is avoided at later injection times, in particular when the piston is already further below the cylinder head 2 stands, as in 5 is shown. This leads to a reduction of a possible soot particle entry into the lubricating oil or in the wall film and reduces heat flow into the cylinder wall. In addition, a cooling of the combustion zones is reduced on the cylinder wall and thus counteracted a locally premature reduction of soot oxidation.

Dennoch sollten die Gestaltung des Anstieges des Muldenrands 15 nicht zu steil und der Radius am Übergang nicht zu klein sein, um eine ausgeprägte Ausbildung einer Rezirkulationszone zu vermeiden. Denn in solchen Rezirkulationszonen bilden sich kraftstoffreiche Gemischzonen. Demnach findet gemäß 5 eine leichte Umlenkung bzw. Wirbelbildung am Übergang zur Quetschfläche statt. Diese wirkt sich positiv auf die Verbrennung aus und reduziert den Impuls der Kraftstoffstrahlen 8 bzw. deren Ausrichtung in Richtung des Zylinderkopfes 2.Nevertheless, the design of the rise of the Muldenrands should 15 not too steep and the radius at the transition should not be too small to avoid a pronounced formation of a recirculation zone. Because in such recirculation zones fuel-rich mixture zones form. Accordingly, according to 5 a slight deflection or vortex formation at the transition to Quetschfläche instead. These has a positive effect on the combustion and reduces the momentum of the fuel jets 8th or their orientation in the direction of the cylinder head 2 ,

Dadurch wird die Hauptverbrennungszone unterhalb des Zylinderkopfes 2 konzentriert. Ein Wärmeeintrag in diese Zone wird reduziert. Außerdem führt eine kleine Quetschfläche bei der beginnenden Abwärtsbewegung des Kolbens nach unten zu einer Art Saugwirkung. Hierdurch kommt im Quetschbereich 12 oberhalb der Quetschfläche bzw. des Kolbenbodens 7 ein Volumen zustande, in das ein aus der Kolbenmulde 4 in Richtung des Zylinderkopfes 2 strömendes Gemisch eintritt und sich darin verteilt.This will make the main combustion zone below the cylinder head 2 concentrated. Heat input into this zone is reduced. In addition, a small pinch surface at the beginning of downward movement of the piston down to a kind of suction effect. This comes in the pinch area 12 above the pinch surface or the piston crown 7 a volume into which one from the piston recess 4 in the direction of the cylinder head 2 flowing mixture enters and spreads in it.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist eine Einspritzdüse 6a mit einem Spritzlochkegelwinkel β von ca. 90° vorgesehen, wobei insbesondere beim CHHC-Betrieb bei höheren Drehzahl- und Lastbereichen bzw. im Volllastbereich für die homogene Gemischbildungsphase ein Kraftstoffeinspritzbeginn in einem Intervall von etwa 130°KW bis 30°KW vor dem oberen Totpunkt eingestellt wird. Dagegen wird der Kraftstoffeinspritzbeginn für die heterogene Hauptverbrennungsphase im Teillastbereich in einem Intervall von ca.According to an advantageous embodiment, an injection nozzle 6a provided with a spray hole cone angle β of about 90 °, wherein in particular during CHHC operation at higher speed and load ranges or in the full load range for the homogeneous mixture formation phase set a fuel injection at an interval of about 130 ° CA to 30 ° CA before top dead center becomes. In contrast, the fuel injection start for the heterogeneous main combustion phase in the partial load range at an interval of approx.

20°KW vor dem oberen Totpunkt bis ca. 40°KW nach dem oberen Totpunkt, vorzugsweise ca. 5°KW vor dem oberen Totpunkt gewählt. Dabei beträgt im CHHC-Betrieb der Anteil der heterogen eingespritzten Kraftstoffmenge bei höheren Drehzahl- und Lastbereichen bzw. im Volllastbereich ca. 70% bis 100% und im Teillastbereich ca. 50%.20 ° KW before the top dead center to about 40 ° CA after the top dead center, preferably selected about 5 ° CA before top dead center. there is in CHHC mode, the proportion of heterogeneously injected fuel quantity at higher Speed and load ranges or in the full load range approx. 70% to 100% and in the partial load range about 50%.

Dementsprechend gelangt der Kraftstoff während der homogenen Gemischbildungsphase aufgrund der von Zylinderkopf 2 etwas fern gelegenen Kolbenstellung in den flachen Bereich der Kolbenmulde 4 gemäß 3. Dabei wirkt sich der steile Spritzlochkegelwinkel β von ca. 90°, oder 80° bis 95° sehr vorteilhaft aus, da der Kraftstoffauftrag auf die Zylinderwand 1a weitgehend minimiert wird. Außerdem vermischt sich der Kraftstoff verstärkt mit der Verbrennungsluft aufgrund der relativ großen freien Länge der Kraftstoffstrahlen 8. Durch die offene Form der Kolbenmulde 4 bewegt sich die Gemischzone in beide Richtungen derart nach Innen und nach Außen, dass die Konzentration in einem begrenzten Teilvolumen des Brennraumes vermieden wird. Der angedeutete Höcker bzw. die Ablösungskante 16 unterstützt dabei in der Spätphase der Homogenisierung die Gemischverteilung.Accordingly, the fuel passes during the homogeneous mixture formation phase due to the cylinder head 2 slightly remote piston position into the flat area of the piston recess 4 according to 3 , In this case, the steep injection hole angle β of approximately 90 °, or 80 ° to 95 °, has a very advantageous effect, since the application of fuel to the cylinder wall 1a is largely minimized. In addition, the fuel increasingly mixed with the combustion air due to the relatively large free length of the fuel jets 8th , Due to the open shape of the piston recess 4 the mixture zone moves in both directions inwards and outwards, so that the concentration in a limited partial volume of the combustion chamber is avoided. The indicated hump or the detachment edge 16 supports in the late phase of homogenization, the mixture distribution.

In einem Teillastbereich trifft die relativ geringe heterogene Kraftstoffeinspritzmenge mit einem geringeren Impuls auf die Kolbenmulde 4 aufgrund der kurzen Einspritzdauer und der kleinen Masse auf und gelangt demnach nur unzureichend in den äußeren Brennraumbereich. Gemäß 4 wird dennoch durch den Steigungswechsel im zweiten Übergangsbereich R2 ein Abheben bzw. ein Ablösen der Flammzonen von der Muldenoberfläche begünstigt. Bei einem frühen Einspritzbeginn bei ca. 10°KW vor dem oberen Totpunkt löst sich die Gemischzone aufgrund der einsetzende Abwärtsbewegung des Kolbens 3 teilweise von der Wandoberfläche und ein annähernd vollständigerer Ausbrand wird erreicht.In a part load range, the relatively low heterogeneous fuel injection quantity impacts the piston bowl with a lesser impulse 4 due to the short duration of injection and the small mass and therefore gets insufficiently into the outer combustion chamber area. According to 4 Nevertheless, a lift or a detachment of the flame zones is favored by the trough surface by the change of pitch in the second transition region R2. At an early start of injection at about 10 ° CA before top dead center, the mixture zone dissolves due to the onset of downward movement of the piston 3 partially from the wall surface and a more complete burnout is achieved.

Des Weiteren treffen gemäß 5 in der heterogenen Verbrennungsphase bei etwa 10°KW nach bzw. vor dem oberen Totpunkt während der Kraftstoffeinspritzung bei Verwendung der Einspritzdüse 6a mit Spritzlochkegelwinkel β von ca. 90° zunächst auf den zum Kompressionsvorsprungs 10 benachbarten ersten Übergangsbereich R1 auf, in dem sich der tiefsten Punkt der Kolbenmulde 4 befindet.Furthermore, meet in accordance with 5 in the heterogeneous combustion phase at about 10 ° CA after and before top dead center during fuel injection using the injector 6a with spray hole angle β of about 90 ° first on the compression projection 10 adjacent first transition region R1, in which the lowest point of the piston recess 4 located.

Die Kraftstoffstrahlen 8 werden nach anfänglich starker Umlenkung entlang der flach nach außen bzw. nach oben verlaufenden Muldenkontur 11 geführt. Teilweise verbreiten sich die Kraftstoffstrahlen 8 gemäß 6 zur Seite, treffen in Form von Gemischwolken auf benachbarte Gemischwolken und vermischen sich miteinander. In der Regel erhöht sich in den Grenzzonen 20 die Kraftstoffkonzentration. Dennoch wird mittels der stattfindenden Ablösungsvorgänge durch den im zweiten Übergangsbereich R2 vorhandenen Steigungswechsel die Bildung von kraftstoffreichen Zonen innerhalb der Grenzzonen 20 minimiert.The fuel jets 8th After initially strong deflection along the flat outward or upwardly extending trough contour 11 guided. Partially spread the fuel jets 8th according to 6 to the side, meet in the form of mixture clouds on adjacent mixture clouds and mix with each other. As a rule, increases in the border zones 20 the fuel concentration. Nevertheless, by means of the detachment processes taking place by the change in gradient existing in the second transition region R2, the formation of fuel-rich zones within the boundary zones 20 minimized.

Hierdurch findet eine heterogene Diffusions-Verbrennung im Wesentlichen ohne thermische NOx-Bildung statt. Um eine erhöhte NOx-Bildung zu vermeiden, wird vorzugsweise die Verbrennungsluft mit rückgeführtem und/oder im Brennraum zurückgehaltenem Abgas vermischt. Hierzu ist eine AGR-Vorrichtung vorgesehen. Zusätzlich liegt durch die vorangegangene homogene Verbrennung bereits verringerte Sauerstoffkonzentration im Brennraum 5 vor, wodurch ebenfalls der NOx-Bildung entgegengewirkt wird.As a result, a heterogeneous diffusion combustion takes place substantially without thermal NOx formation. In order to avoid an increased NOx formation, preferably the combustion air is mixed with recirculated exhaust gas and / or retained in the combustion chamber. For this purpose, an EGR device is provided. In addition, due to the previous homogeneous combustion already reduced oxygen concentration in the combustion chamber 5 , which also counteracts the formation of NOx.

Bei hohen Drehzahl- und Lastbereichen, insbesondere im Volllastbereich liegt dagegen während der heterogenen Verbrennungsphase eine lange Kraftstoffeinspritzdauer und demnach ein hoher Impuls der Kraftstoffstrahlen 8 vor. Hierdurch werden die Kraftstoffstrahlen 8 durch die Ablösungseffekte im zweiten Übergangsbereich R2 entlang der Muldenkontur 11 nach außen befördert. Der etwas steilere Anstieg des Muldenrands 15 lenkt die gebildeten Kraftstoffwolken 13 gemäß 5 dann nach oben in Richtung des Zylinderkopfes 2 in den Quetschbereich 12 hinein. Folglich findet kein direktes Auftreffen der brenneden Einspritzstrahlen auf der Zylinderwand 1a gemäß 11 statt. Aufgrund der erzielten Ablenkung am Übergangsbereich R2 sowie der weiteren Ablenkung durch den Muldenrand 15 wird die Verbrennungsgaswolke 13a bzw. die Verbrennungszone der heißen Gase hin zur brennraumseitigen Oberfläche des Zylinderkopfs 2 gelenkt, so dass keine Staupunktströmung im Quetschbereich zustandekommt. Somit werden keine Strahlanteile in den Feuersteg 3a im Quetschbereich gedrückt. Denn oberhalb des Feuerstegs 3a findet in der Regel keine Verbrennung statt bzw. falls eine Flame dorthin ihren Weg findet, erlischt sie und führt somit zu einer ehöhten Russpartikelbildung. Dementsprechend wird das Eindringen von Russpartikeln mit den Blowbygasen in das Kurbelgehäuse weigehnd verhindert und eine Ölverschmutzung hierdurch auf ein Minimum reduziert.At high speed and load ranges, especially in the full load range, however, is during the heterogeneous combustion phase, a long fuel injection duration and therefore a high pulse of the fuel jets 8th in front. This will cause the fuel jets 8th by the separation effects in the second transition region R2 along the trough contour 11 transported to the outside. The slightly steeper rise of the Muldenrands 15 deflects the formed fuel clouds 13 according to 5 then upwards in the direction of the cylinder head 2 in the pinch area 12 into it. Consequently, there is no direct impact of the burning injection jets on the cylinder wall 1a according to 11 instead of. Due to the achieved deflection at the transition region R2 and the further deflection by the trough edge 15 will the Combustion gas cloud 13a or the combustion zone of the hot gases toward the combustion chamber side surface of the cylinder head 2 steered so that no stagnation point flow occurs in the pinch area. Thus, no beam components are in the flank 3a pressed in the pinch area. Because above the Feuerstegs 3a As a rule, no combustion takes place, or if a flame finds its way there, it extinguishes and thus leads to a heightened formation of soot particles. Accordingly, the penetration of soot particles with the blow-by gases into the crankcase is prevented and oil contamination is thereby reduced to a minimum.

Folglich eignet sich die erfindungsgemäße Kolbenmulde 4 ebenfalls für einen konventionellen Dieselbetrieb, bei dem vorzugsweise die gesamte Kraftstoffmenge um den oberen Totpunkt als Haupteinspritzung HE und als Nacheinspritzung NE gemäß 12b eingebracht wird. Vorzugsweise wird die gesamte Kraftstoffmenge, d.h. die Haupteinspritzung HE und die Nacheinspritzung NE, in einem Bereich zwischen 20°KW vor OT und 40°KW nach OT in den Brennraum 5 gemäß 12a bis 12c eingebracht, wobei die Aufteilung der Kraftstoffmenge in die Haupteinspritzung HE und die angelagerte Nacheinspritzung NE derart erfolgt, dass mit der Nacheinspritzung NE direkt unmittelbar, d.h. zwischen 0°KW und 20°KW nach Beendigung der Haupteinspritzung HE begonnen wird. Die erfindungsgemäße Kolbenmuldenausbildung ermöglicht schon bei geringen Nacheinspritzmengen eine vorteilhafte Vermischung der nacheingespritzten Kraftstoffmneg mit der im Zentrum der Kolbenmulde 4 befindlichen und noch unverbrauchten Verbrennunsgluft. Durch die geringere Menge der Haupt einspritzung HE, im Vergleich zu einer einzigen Block-Haupteinspritzung, ergibt sich eine geringere Überfettung in den äußeren Zonen an der Muldenwand.Consequently, the piston recess according to the invention is suitable 4 also for a conventional diesel operation, in which preferably the total amount of fuel around top dead center as main injection HE and as post-injection NE according to 12b is introduced. Preferably, the total amount of fuel, ie, the main injection HE and the post-injection NE, in a range between 20 ° CA before TDC and 40 ° CA after TDC in the combustion chamber 5 according to 12a to 12c introduced, wherein the division of the amount of fuel into the main injection HE and the post-injection NE takes place such that the direct injection NE directly directly, ie between 0 ° CA and 20 ° CA after completion of the main injection HE is started. The Kolbenmuldenausbildung invention allows even at low Nacheinspritzmengen an advantageous mixing of nacheingespritzten Kraftstoffmneg with the center of the piston recess 4 located and still unused Verbrennunsgluft. Due to the lower amount of the main injection HE, as compared to a single block main injection, there is less overfatting in the outer zones on the trough wall.

Daher ergeben sich in der Brennraummitte gemäß 12b aufgrund der angelagerten Nacheinspritzung NE höhere Gastemperaturen im Vergleich zu einer ungeteilten Haupteinspritzung HE. Das führt zu vorteilhafteren Bedingungen für den Russausbrand und somit zu einer niedrigeren Russemission. Die Bemessung der Nacheinspritzmenge wird derart vorgenommen, dass die nacheingespritzten Kraftstoffanteile den günstigen Bereich des Muldeninneren nicht wieder verlassen. Denn die Außenbereiche des Brennraumes 5 bzw. der Quetschbereichs 12 weisen zum Zeitpunkt der Nacheinspritzung NE geringere Sauerstoffanteile als in der Mitte der Kolbenmulde 4.Therefore arise in the combustion chamber center according to 12b due to the accumulated post injection NE higher gas temperatures compared to an undivided main injection HE. This leads to more favorable conditions for Rußausbrand and thus to a lower soot emission. The dimensioning of the post-injection quantity is carried out in such a way that the post-injected fuel components do not leave the favorable region of the hollow interior again. Because the exterior of the combustion chamber 5 or the pinch area 12 have at the time of post-injection NE lower oxygen content than in the middle of the piston recess 4 ,

Dadurch kommen bei einer angelagerten Nacheinspritzung NE bei Verwendung einer Einspritzdüse mit einem Spritzkegelwinkel von z.B. 90° die nacheingespritzen Strahlen gemäß 12a, 12b und 12c zunächst nicht mit den Flammzonen aus der Hauptverbrennung in Kontakt. Demzufolge zünden diese relativ spät. Ein späteres Zünden führt zu einer Ausmagerung im Strahl und somit zu einer minimalen Russbildung. Die Verbrennungszonen der Nacheinspritzung NE liegen mit Hilfe der vorgesehenen Einspritzstrategie vermehrt im Zentrum des Brennraumes 5, wie in 12c dargestellt, und erstrecken sich vom Kolben 3 bis zum Zylinderkopf 2. Insgesamt wird dadurch eine bessere deutlich Erfassung des Muldenvolumens erreicht.As a result, in the case of an accumulated post-injection NE, when using an injection nozzle with a spray cone angle of, for example, 90 °, the re-injected jets are produced in accordance with FIG 12a . 12b and 12c initially not in contact with the flame zones from the main combustion. As a result, they ignite relatively late. A subsequent ignition leads to a Ausmagerung in the beam and thus to a minimum soot formation. The combustion zones of the post-injection NE are increasingly located in the center of the combustion chamber with the aid of the intended injection strategy 5 , as in 12c shown, and extend from the piston 3 to the cylinder head 2 , Overall, a better clear detection of the trough volume is thereby achieved.

Aufgrund der vorteilhaften Verbrennung kann die Kraftstoffmenge der Nacheinspritzung NE, im Gegensatz zu einer üblichen konventionellen Brennraumkonfiguration, größer gewählt werden. Durch die geringere Menge der ersten Einspritzung bzw. Haupteinspritzung HE wird eine geringere Überfettung in den äußeren Zonen des Brennraum 5 erzielt, so dass mit der zweiten Einspritzung bzw. Nacheinspritzung NE die unverbrauchte Verbrennungsluft genutzt werden kann. Somit wird eine geringe thermische NO-Bildung verursacht, da die Einspritzung der gesamten Kraftstoffmenge, Haupteinspritzung HE und Nacheinspritzung NE, zum einem relativ späten Zeitpunkt im Kompressionshub, z.B. um den oberen Totpunkt, ermöglicht wird. Vorzugsweise beträgt die Nacheinspritzmenge zwischen 5% und 35% oder zwischen 10% und 20% bzw. um 20% der Gesamtkraftstoffmenge.Due to the advantageous combustion, the fuel quantity of the post-injection NE, in contrast to a conventional conventional combustion chamber configuration, can be made larger. Due to the smaller amount of the first injection or main injection HE is a lower superfatting in the outer zones of the combustion chamber 5 achieved, so that the unused combustion air can be used with the second injection or post-injection NE. Thus, a small amount of thermal NO formation is caused since the injection of the total amount of fuel, main injection HE and post-injection NE, is allowed for a relatively late time in the compression stroke, eg, around top dead center. Preferably, the post-injection amount is between 5% and 35% or between 10% and 20% or 20% of the total amount of fuel.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die Einspritzdüse 6a mit einem Spritzlochkegelwinkel β von ca. 120° verwendet, wobei insbesondere beim CHHC-Betrieb bei höheren Drehzahl- und Lastbereichen bzw. im Volllastbereich für die homogene Gemischbildungsphase ein Kraftstoffeinspritzbeginn in einem Intervall von etwa 130°KW bis 30°KW vor dem oberen Totpunkt gewählt werden.According to a further advantageous embodiment, the injection nozzle 6a used with a spray hole cone angle β of about 120 °, which selected in particular during CHHC operation at higher speed and load ranges or in the full load range for the homogeneous mixture formation phase, a fuel injection start at an interval of about 130 ° CA to 30 ° CA before top dead center become.

Dagegen wird der Kraftstoffeinspritzbeginn für die heterogene Hauptverbrennungsphase im Teillastbereich in einem Intervall von ca. 20°KW vor dem oberen Totpunkt bis ca. 40°KW nach dem oberen Totpunkt, vorzugsweise ca. 5°KW vor dem oberen Totpunkt gewählt. Dabei beträgt im CHHC-Betrieb der Anteil der heterogen eingespritzten Kraftstoffmenge bei höheren Drehzahl- und Lastbereichen bzw. im Volllastbereich ca. 70% bis 100% und im Teillastbereich ca. 50%.On the other hand becomes the fuel injection start for the main heterogeneous combustion phase in the partial load range at an interval of approx. 20 ° CA before top dead center until about 40 ° KW after the top dead center, preferably selected about 5 ° CA before top dead center. there is in CHHC mode, the proportion of heterogeneously injected fuel quantity at higher Speed and load ranges or in the full load range approx. 70% to 100% and in the partial load range about 50%.

Während der homogenen Gemischbildungsphase trifft der Kraftstoff weiter außen auf die Kolbenmulde 4 und wird gemäß 7 danach nach Außen und teilweise nach innen umgelenkt. Am Übergang zum Quetschbereich 12 tritt eine leichte Strahlteilerwirkung auf. Während der heterogenen Gemischbildungsphase treffen die Kraftstoffstrahlen 8 gemäß 8 im Vergleich zur Einspritzdüse 6a mit einem Spritzlochkegelwinkel β von 90° etwas weiter außen auf den Kolbenboden 14 auf. Aufgrund des größeren Abstandes des Auftreffpunkts von der Brennraummitte bilden sich beim Zusammentreffen der abgelenkten Gemischwolken benachbarter Kraftstoffstrahlen 8 weniger kraftstoffreiche Zonen im Grenzzonenbereich 20.During the homogeneous mixture formation phase, the fuel hits the outside of the piston recess 4 and will according to 7 then turned to the outside and partially inward. At the transition to the pinch area 12 occurs a slight beam splitting effect. During the heterogeneous mixture formation phase, the fuel jets hit 8th according to 8th compared to the injector 6a with a Spray hole angle β of 90 ° a little further out on the piston crown 14 on. Due to the greater distance of the impingement point from the combustion chamber center, the deflected mixture clouds of adjacent fuel jets are formed when the deflected mixture clouds meet 8th less fuel-rich zones in the border zone area 20 ,

Ansonsten ergibt sich danach ein ähnlicher Verlauf wie der von der Einspritzdüse mit dem Spritzlochkegelwinkel β von 90°. Die Gemischwolken 13 werden entlang der Muldenkontur 11 nach außen geführt und durch den Muldenrand 15 nach oben umgelenkt. Ein direktes Auftreffen auf die kalte Zylinderwand wird dadurch vermieden. Aufgrund der Quetschfläche tritt der Saugwirkungseffekt auf. Insbesondere ist bei Volllast der Wirbel am vierten Übergangsbereich R4 mit örtlich kraftstoffreichen Zonen weniger stark ausgeprägt und über den Umfang gleichmäßiger verteilt als bei einer Einspritzdüse 6a mit einem Spritzlochkegelwinkel β von 90°.Otherwise, the result is a similar course as that of the injection nozzle with the spray hole angle β of 90 °. The mixture clouds 13 be along the trough contour 11 guided to the outside and through the trough edge 15 turned upwards. A direct impact on the cold cylinder wall is thereby avoided. Due to the pinch surface, the suction effect occurs. In particular, at full load, the vortex at the fourth transition region R4 is less pronounced with locally fuel rich zones and more evenly distributed over the circumference than at an injector 6a with a spray hole angle β of 90 °.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Brennraumkonfiguration eignet sich insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung, die sowohl mittels eines CHHC-Betriebs als auch mittels eines rein homogenen oder rein heterogenen Dieselbrennverfahrens betrieben werden. Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Kolbenmulde 4 insbesondere für den Einsatz einer Einspritzdüse 6a mit einem Spritzlochkegelwinkel β von 80°, 85°, 90° oder 120°. Die Verwendung einer Einspritzdüse 6a mit einem steilen Spritzlochkegelwinkel β von 80° wirkt bei früher homogener Gemischbildung einer eventuellen Schmierölverdünnung entgegen, da ein eventueller Kraftstoffwandauftrag aufgrund einer großen Reichweite der flüssigen Kraftstoffstrahlanteile bei früher Einspritzung und steilem Einspritzkegelwinkel am Kolbenmuldenrand 15 und nicht an der Zylinderwand erfolgt. Des Weiteren liegt eine verlängerte freie Kraftstoffstrahlstrecke vor. Ferner findet eine vorteilhafte Kraftstoffaufteilung in den vom Kraftstoff erfassten Zonen, insbesondere in der Quetschzone oder im Kolbenmuldenbodenbereich statt, so dass eine gleichmäßige Gemischverteilung im Brennraum 5 erzielt wird.The combustion chamber configuration provided according to the invention is particularly suitable for self-ignition internal combustion engines which are operated both by CHHC operation and by means of a purely homogeneous or purely heterogeneous diesel combustion process. In addition, the piston recess according to the invention is suitable 4 in particular for the use of an injection nozzle 6a with a spray hole angle β of 80 °, 85 °, 90 ° or 120 °. The use of an injection nozzle 6a with a steep spray hole angle β of 80 ° counteracts a possible Schmierölverdünnung in formerly homogeneous mixture formation, as a possible fuel wall order due to a long range of the liquid fuel jet portions at early injection and steep injection cone angle at the piston bowl edge 15 and not on the cylinder wall. Furthermore, there is an extended free fuel jet route. Furthermore, an advantageous distribution of fuel takes place in the zones detected by the fuel, in particular in the squeeze zone or in the piston recess bottom region, so that a uniform mixture distribution in the combustion chamber 5 is achieved.

Claims (16)

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (1), in dem ein Brennraum (5) zwischen einem Kolben (3) und einem Zylinderkopf (2) begrenzt ist, einem im Zylinderkopf (2) angeordneten Kraftstoffinjektor (6) und einer im Kolben (3) angeordneten Kolbenmulde (4), die einen Muldenboden (14) mit einer maximalen Muldentiefe (t) aufweist, wobei – sich der Muldenboden (4) von einem Kompressionsvorsprung (10) bis zu einem Muldenrand (15) erstreckt, – Kraftstoff mittels einer Einspritzdüse (6a) kegelförmig in den Brennraum (5) eingespritzt wird, und – der Kraftstoff beim Auftreffen auf die Kolbenmulde (4) zumindest teilweise entlang einer Muldenbodenkontur (11) zwischen dem Kompressionsvorsprung (10) und dem Muldenrand (15) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die entlang der Muldenbodenkontur (11) geführten Kraftstoffanteile durch einen Steigungswechsel (16) im Muldenboden (14) oder durch einen konvex ausgestalteten Bereich (R2) im Muldenboden (14) mindestens teilweise von einer Muldenbodenoberfläche abgelöst werden.Method for operating an internal combustion engine having at least one cylinder ( 1 ), in which a combustion chamber ( 5 ) between a piston ( 3 ) and a cylinder head ( 2 ) is limited, one in the cylinder head ( 2 ) arranged fuel injector ( 6 ) and one in the piston ( 3 ) arranged piston recess ( 4 ), which form a trough bottom ( 14 ) having a maximum bowl depth (t), wherein - the well bottom ( 4 ) from a compression projection ( 10 ) to a trough edge ( 15 ), - fuel by means of an injection nozzle ( 6a ) conical in the combustion chamber ( 5 ) is injected, and - the fuel when hitting the piston recess ( 4 ) at least partially along a trough bottom contour ( 11 ) between the compression projection ( 10 ) and the trough edge ( 15 ), characterized in that - along the trough bottom contour ( 11 ) guided fuel shares by a change of slope ( 16 ) in the trough bottom ( 14 ) or by a convexly shaped area (R2) in the trough bottom ( 14 ) are at least partially detached from a trough bottom surface. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff mit einem Spritzlochkegelwinkel (β) von 70° bis 130°, insbesondere 85°, 90° oder 120° in den Brennraum (5) eingespritzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the fuel with a spray hole cone angle (β) of 70 ° to 130 °, in particular 85 °, 90 ° or 120 ° in the combustion chamber ( 5 ) is injected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil des Kraftstoffes zur Bildung eines homogenen Gemisches in einem Kurbelwinkelbereich von 130°KW bis 30°KW vor einem oberen Totpunkt eingespritzt wird, wobei ein weiterer Teil des Kraftstoffes zur Bildung eines heterogenen Gemisches in einem Kurbelwinkelbereich von 20°KW vor dem oberen Totpunkt bis 40°KW nach dem oberen Totpunkt eingespritzt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that a first part of the fuel to form a homogeneous Mixture in a crank angle range from 130 ° CA to 30 ° CA before top dead center is injected, with another part of the fuel for Formation of a heterogeneous mixture in a crank angle range of 20 ° KW ago the top dead center to 40 ° KW injected after top dead center. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der eingespritzten Kraftstoffmenge zur Bildung des heterogenen Gemisches im Vergleich zu einer Gesamtkraftstoffmenge zwischen 60% und 100% bei höheren Drehzahl- und Lastbereichen sowie bei Volllast und zwischen 30% und 70% bei niedrigen bzw. mittleren Drehzahl- und Lastbereichen beträgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the proportion of injected fuel quantity to form the heterogeneous mixture compared to a total amount of fuel between 60% and 100% at higher speeds and load ranges as well as at full load and between 30% and 70% low and medium speed and load ranges. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtkraftstoffmenge zwischen 20°KW vor dem oberen Totpunkt bis 40°KW nach dem oberen Totpunkt eingespritzt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the total fuel quantity between 20 ° KW before the top dead center to 40 ° KW after the top dead center is injected. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte eingespritzte Kraftstoffmenge in eine Haupteinspritzung (HE) und eine angelagerte Nacheinspritzung (NE) aufgeteilt wird.Method according to claim 5, characterized in that that the total amount of fuel injected into a main injection (HE) and an attached post-injection (NE) is divided. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Beginn der Nacheinspritzung (NE) und dem Ende der Haupteinspritzung (HE) zwischen 0°KW bis 20°KW beträgt.Method according to Claim 6, characterized that the distance between the beginning of post-injection (NE) and the end of the main injection (HE) is between 0 ° CA to 20 ° CA. Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit mindestens einem Zylinder (1), in dem ein Brennraum (5) zwischen einem Kolben (3) und einem Zylinderkopf (2) begrenzt ist, einem im Zylinderkopf (2) angeordneten Kraftstoffinjektor (6) und einer im Kolben angeordneten Kolbenmulde (4), die einen Muldenboden (14) mit einer maximalen Muldentiefe (t) aufweist, wobei sich der Muldenboden (14) von einem Kompressionsvorsprung (10) bis zu einem Muldenrand (15) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen dem Kompressionsvorsprung (10) und dem Muldenrand (15) mindestens drei abgerundete Übergangsbereiche ausgebildet sind, wobei – der erste Übergangsbereich (R1) konkav ausgebildet ist bzw. einen ersten Radius mit einem Mittelpunkt oberhalb der Muldenoberfläche aufweist, – der zweite Übergangsbereich (R2) konvex ausgebildet ist bzw. einen zweiten Radius mit einem Mittelpunkt unterhalb der Muldenoberfläche aufweist und – der dritte Übergangsbereich (R3) konkav ausgebildet ist bzw. einen dritten Radius mit einem Mittelpunkt oberhalb der Muldenoberfläche aufweist, und wobei – die drei Übergangsbereiche ausgehend vom Kompressionsvorsprung (10) oder von einer Kolbenmittellinie (19) in radialer Richtung nach Außen bzw. in Richtung des Muldenrandes (15) in einer Reihe angeordnet sind.Internal combustion engine, in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 with at least one cylinder ( 1 ), in which a combustion chamber ( 5 ) between a piston ( 3 ) and a cylinder head ( 2 ) is limited, one in the cylinder head ( 2 ) arranged fuel injector ( 6 ) and a piston recess arranged in the piston ( 4 ), the one Trough bottom ( 14 ) having a maximum bowl depth (t), wherein the well bottom ( 14 ) from a compression projection ( 10 ) to a trough edge ( 15 ), characterized in that - between the compression projection ( 10 ) and the trough edge ( 15 ) are formed at least three rounded transition regions, wherein - the first transition region (R1) is concave or has a first radius with a center above the trough surface, - the second transition region (R2) is convex or a second radius with a center has the third transition region (R3) is concave or has a third radius with a center above the trough surface, and wherein - the three transition regions starting from the compression projection ( 10 ) or from a piston centerline ( 19 ) in the radial direction to the outside or in the direction of the trough edge ( 15 ) are arranged in a row. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übergangsbereich (R1) benachbart zum Kompressionsvorsprung (10), der zweite Übergangsbereich (R2) in einem mittleren Teil des Muldenbodens (14) und/oder der dritte Übergangsbereich (R3) benachbart zum Muldenrand (15) angeordnet sind.Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the first transition region (R1) adjacent to the compression projection ( 10 ), the second transition region (R2) in a middle part of the trough bottom ( 14 ) and / or the third transition region (R3) adjacent to the trough edge ( 15 ) are arranged. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenboden (14) zwischen dem ersten Übergangsbereich (R1) und dem zweiten Übergangsbereich (R2) einen Muldenbodeninnenbereich (17) und zwischen dem zweiten Übergangsbereich (R2) und dem dritten Übergangsbereich (R3) einen Muldenbodenaußenbereich (18) aufweist, wobei der Muldenbodenaußenbereich (18) flacher als der Muldenbodeninnenbereich (17) ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 8 or 9, characterized in that the well bottom ( 14 ) between the first transition region (R1) and the second transition region (R2) a trough bottom inner region ( 17 ) and between the second transition region (R2) and the third transition region (R3) a trough bottom outer region ( 18 ), wherein the trough bottom outer region ( 18 ) shallower than the trough bottom interior area ( 17 ) is trained. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenbodeninnenbereich (17) mindestens einen trichterförmigen Abschnitt umfasst, der mit der Kolbenmittellinie (19) einen Winkel von 65° bis 80°, insbesondere einen Winkel von 70° bis 73° einschließt.Internal combustion engine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the trough bottom inner region ( 17 ) comprises at least one funnel-shaped section which coincides with the piston center line ( 19 ) includes an angle of 65 ° to 80 °, in particular an angle of 70 ° to 73 °. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenbodenaußenbereich (18) einen Abschnitt mit einer Tangente umfasst, die mit der Kolbenmittellinie (19) einen Winkel von 70° bis 90°, insbesondere einen Winkel von 84° bis 86° einschließt.Internal combustion engine according to one of claims 8 to 11, characterized in that the trough bottom outer region ( 18 ) includes a portion having a tangent which is aligned with the piston centerline ( 19 ) includes an angle of 70 ° to 90 °, in particular an angle of 84 ° to 86 °. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Muldenrand (15) und dem Kolbenboden (14) mindestens ein vierter abgerundeter Übergangsbereich (R4) konvex ausgebildet ist, wobei der Übergangsbereich (R4) einen Radius mit einem Mittelpunkt unterhalb des Kolbenbodens (14) aufweist.Internal combustion engine according to one of claims 8 to 12, characterized in that between the trough edge ( 15 ) and the piston crown ( 14 ) at least a fourth rounded transition region (R4) is convex, wherein the transition region (R4) has a radius with a center below the piston crown ( 14 ) having. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenrandbereich (15) mindestens einen Abschnitt mit einer Tangente umfasst, die mit der Kobenmittellinie einen Winkel von 15° bis 50°, insbesondere einen Winkel von 25° bis 35° einschließt.Internal combustion engine according to one of claims 8 to 13, characterized in that the trough edge region ( 15 ) comprises at least one section with a tangent which encloses an angle of 15 ° to 50 °, in particular an angle of 25 ° to 35 ° with the Kobenmittellinie. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenrand (15) ringförmig ausgebildet ist und einen maximalen Muldendurchmesser (DM) aufweist, der Kolben (2) einen Kolbendurchmesser (Db) aufweist, und wobei ein Verhältnis (DM/Db) von maximalem Muldendurchmesser (DM) zu Kolbendurchmesser (Db) in einem Bereich zwischen 0,75 und 0,95, insbesondere zwischen 0,8 und 0,85 liegtInternal combustion engine according to one of claims 8 to 14, characterized in that the trough edge ( 15 ) is annular and has a maximum bowl diameter (DM), the piston ( 2 ) has a piston diameter (Db), and wherein a ratio (DM / Db) of maximum bowl diameter (DM) to piston diameter (Db) is in a range between 0.75 and 0.95, in particular between 0.8 and 0.85 Brennkraftmaschine einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (t/Db) von maximaler Muldentiefe (t) zu Kolbendurchmesser (Db) in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,2, insbesondere zwischen 0,12 und 0,16 liegt.Internal combustion engine according to one of claims 8 to 15, characterized in that a ratio (t / Db) of maximum Dump depth (t) to piston diameter (Db) in a range between 0.1 and 0.2, in particular between 0.12 and 0.16.
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