DE102005058424A1 - Motor mit Direkteinspritzung - Google Patents

Motor mit Direkteinspritzung Download PDF

Info

Publication number
DE102005058424A1
DE102005058424A1 DE102005058424A DE102005058424A DE102005058424A1 DE 102005058424 A1 DE102005058424 A1 DE 102005058424A1 DE 102005058424 A DE102005058424 A DE 102005058424A DE 102005058424 A DE102005058424 A DE 102005058424A DE 102005058424 A1 DE102005058424 A1 DE 102005058424A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
angle
shell
cylinder
jets
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005058424A
Other languages
English (en)
Inventor
Jacky Guezet
Jean-Paul Hardy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of DE102005058424A1 publication Critical patent/DE102005058424A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0645Details related to the fuel injector or the fuel spray
    • F02B23/0648Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
    • F02B23/0651Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0672Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0696W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0645Details related to the fuel injector or the fuel spray
    • F02B23/0669Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Motor mit Kraftstoffdirekteinspritzung, aufweisend mindestens einen Zylinder mit einem Zylinderkopf, an welchen mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil und eine zentrale Kraftstoffeinspritzdüse montiert sind, und einen Kolben, welcher gleitend in dem Zylinder montiert ist, welcher an seiner oberen Oberfläche eine Schale aufweist, die mit einem zentralen Ansatz versehen ist, wobei die zentrale Einspritzdüse fähig ist, gleichzeitig Kraftstoffstrahle gemäß einer ersten schmalen Fläche, wobei der Winkel (beta') der ersten Fläche und der Winkel (alpha) an der Spitze des Ansatzes (6) derart bestimmt sind, dass die Strahle der ersten Fläche durch die Seitenfläche (62) des Ansatzes geführt werden, und Kraftstoffstrahle gemäß einer zweiten breiten Fläche zu liefern, welche einen Winkel (beta'') derart aufweist, dass der Auftreffpunkt der Strahle der zweiten Fläche auf Höhe der seitlichen Wand (8) der Schale angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Motor mit Kraftstoffdirekteinspritzung und insbesondere einen Motor mit Direkteinspritzung vom Typ Diesel mit vier Takten, wie er in der Automobilindustrie verwendet wird.
  • Diese Motoren weisen herkömmlicherweise mindestens einen Zylinder mit einem Zylinderkopf auf, welcher den Deckel über dem Zylinder bildet, an welchem im Wesentlichen parallel zur Achse des Zylinders mindestens ein Einlassventil für Frischluft, mindestens ein Auslassventil und eine zentrale Kraftstoffeinspritzdüse montiert sind, und einen Kolben, welcher gleitend in dem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt montiert ist und an seiner oberen Oberfläche eine Schale aufweist, die mit einem zentralen Ansatz versehen ist.
  • Vielzählige Formen des Profils der Schale sind mit dem Ziel vorgeschlagen worden, die Leistungen des Motors zu verbessern und die Emissionen von umweltverschmutzenden Stoffen, wie z.B. Abgase, NOx, HC und CO zu reduzieren.
  • Herkömmlicherweise weist die Schale des Kolbens einen Ansatz einer kegelförmigen oder kegelstumpfartigen Form auf, der mit einer seitlichen Wand verbunden ist, die vertikal sein kann oder eine Konkavität aufweisen kann. Die Einspritzdüse zerstäubt den Kraftstoff unter hohem Druck in mehrere Strahle, die an einem Konus angeordnet sind, dessen Achse mit der vertikalen Achse der Schale zusammenfällt. Der Winkel der Fläche der Einspritzdüse ist derart, dass die Kraftstoffstrahle die seitliche Wand der Schale schneiden, wenn der Kolben im oberen Totpunkt ist, und hieraus ergibt sich eine Bewegung der Kraftstoff/Einlassgas-Mischung in Richtung nach unten und sodann in Richtung zur Mitte der Schale.
  • Es ist ebenso, insbesondere in dem Dokument EP 1 217 186 , eine Einspritzdüse mit einem geringen Winkel der Fläche vorgeschlagen worden, damit die Kraftstoffstrahle, welche von der Einspritzdüse her kommen, durch die kegelförmige oder kegelstumpfförmige Wand des zentralen Ansatzes geführt werden, wobei die Mischung sodann eine umgekehrte Bewegung zu derjenigen ausführt, welche zuvor beschrieben wurde.
  • Um die Mischung des Kraftstoffs und des Einlassgases zu verbessern und somit den Wirkungsgrad der Verbrennung in der Kammer zu erhöhen, ist es bekannt, einen Wirbelstrom der Einlassgase, herkömmlich bezeichnet als „Swirl", um eine im Wesentlichen identische Achse zu derjenigen des Zylinders zu erzeugen unter Annahme einer besonderen Geometrie und Anordnung der Lufteinlassleitungen.
  • Die Erfindung hat als Aufgabe, einen neuartigen Motor mit Direkteinspritzung vorzuschlagen, welcher einen guten Kompromiss zwischen spezifischen, erhöhten Leistungen und einer reduzierten Emission von umweltverschmutzenden Gasen sicherstellt.
  • Hierfür hat die vorliegende Erfindung einen Motor mit Kraftstoffdirekteinspritzung zum Gegenstand, aufweisend mindestens einen Zylinder mit einem Zylinderkopf welcher einen Deckel über dem Zylinder bildet, an welchem im Wesentlichen parallel zur Achse des Zylinders mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil und eine zentrale Kraftstoffeinspritzdüse, welche fähig ist, Kraftstoffstrahle in mindestens einer Fläche einzuspritzen, montiert sind, und einen Kolben, welcher gleitend in dem Zylinder montiert ist und an seiner obere Oberfläche eine Schale aufweist, die mit einem zentralen Ansatz versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Einspritzdüse fähig ist, gleichzeitig Kraftstoffstrahle gemäß einer ersten schmalen Fläche, wobei der Winkel (β') der ersten Fläche und der Winkel (α) an der Spitze des Ansatzes derart festgelegt sind, dass die Strahle der ersten Fläche durch die Seitenfläche des Ansatzes geführt werden, wenn der Kolben sich in der Nähe seines oberen Totpunkts befindet, und Kraftstoffstrahle gemäß einer zweiten breiten Fläche zu liefern, welche einen Winkel (β'') derart aufweist, dass der Auftreffpunkt der Strahle der zweiten Fläche sich auf Höhe der seitlichen Wand der Schale befindet, vorzugsweise in der unteren Hälfte der seitlichen Wand der Schale, wenn der Kolben sich in der Nähe seines oberen Totpunkts befindet.
  • Gemäß einer Besonderheit weist die seitliche Wand der Schale eine konkave Vertiefung derart auf, dass die Kraftstoffstrahle der zweiten Fläche durch die konkave Vertiefung geführt werden, wenn sich der Kolben in der Nähe seines oberen Totpunkts befindet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die konkave Vertiefung aus einem gekrümmten Teil und einem geraden geneigten Teil gebildet, wobei der Winkel der zweiten Fläche und der Neigungswinkel des geraden Teils festgelegt sind, um die Führung der Strahle in Richtung nach unten zu erlauben, die von dieser breiten Fläche her kommen.
  • Vorteilhafterweise liegt der Winkel (β') der ersten Fläche zwischen 55° und 65°, und/oder der Winkel an der Spitze (α) des Ansatzes der Schale ist um 5 bis 15° größer als der Winkel (β') der ersten Fläche, und/oder der Winkel (β'') der breiten Fläche liegt zwischen 120 und 160°.
  • Gemäß einer anderen Besonderheit umfassen die breite Fläche und die schmale Fläche jede mindestens drei Strahle, die in regelmäßigen Winkelintervallen aufgeteilt sind.
  • Vorteilhafterweise sind die Ausgangsöffnungen der zwei Flächen gemäß einer gleichen Ebene angeordnet.
  • Gemäß einer anderen Besonderheit sind die zwei Flächen versetzt angeordnet, jede Fläche weist n Strahle auf, wobei die Ausgangsöffnungen einer Fläche bei 360/(2xn) Grad von denjenigen der anderen Fläche angeordnet sind.
  • Gemäß einer anderen Besonderheit weist der Motor eine Wirbelbewegung oder „Swirl" auf, deren Intensität geringer als 1 Nd/N ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Schale eine seitliche Wand auf, die einen gekrümmten Teil in einem Krümmungsradius R2 aufweist, einen im Wesentlichen geradlinigen geneigten Teil mit einem Neigungswinkel θ und einen zurückgehenden Sattel, wobei die seitliche Wand mit der kegelstumpfförmigen oder kegelförmigen Wand des Ansatzes über eine Übergangswand verbunden ist, welche einen gekrümmten Teil eines Krümmungsradius R1 aufweist und gegebenenfalls eine im Wesentlichen ebene Wand, wobei die Schale einen Öffnungsdurchmesser der Schale D1 aufweist, einen mittleren Bodendurchmesser der Schale D2, einen Satteldurchmesser D3, eine Tiefe der Schale H1, eine Tiefe des Sattels H2, einen Abstand d zwischen der Spitze des Ansatzes und der oberen Oberfläche des Kolbens, einen Ausgangsquerschnitt S und ein Gesamtvolumen V und wobei mindestens eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist:
    • – D1/H1 zwischen 2 und 3,5;
    • – R2/R1 zwischen 0,6 und 0,85;
    • – D2/D1 niedriger als 0,7;
    • – D3/D1 zwischen 0,7 und 0,9;
    • – H2/H1 zwischen 0,6 und 0,85;
    • – θ niedriger als 35°; und/oder
    • – S/V zwischen 0,75 min–1 und 1,5 mm–1.
  • Die Anmelderin hat festgestellt, dass, unter einem Verwenden einer Einspritzdüse mit zwei Flächenwinkeln mit einer besonderen Schalengeometrie, wie sie zuvor definiert worden ist, und vorzugsweise mit einem schwachen „Swirl"-Grad, es möglich war, eine optimale Verwendung des in der Brennkammer vorhandenen Verbrennungsmittels sicherzustellen, im Allgemeinen der Sauerstoff der Luft, und somit gute Leistungen im Hinblick auf das Moment und die spezifische Kraft, ein geringes Verschmutzungsniveau mit insbesondere einem geringen Verbrennungsgeräusch zu erhalten.
  • Die Erfindung wird besser verstanden werden, und andere Aufgaben, Details, Merkmale und Vorteile werden deutlicher offenbar im Verlaufe der detaillierten, erläuternden Beschreibung, welche nachfolgt, einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die derzeit bevorzugt ist, unter Bezugnahme auf die schematischen, beigefügten Zeichnungen, in welchen:
  • 1 eine schematische Draufsicht des Dachs des Zylinderkopfes eines Zylinders des Motors darstellt;
  • 2 eine teilweise Schnittansicht gemäß der Ebene II-II aus 1 darstellt;
  • 3 ein Halbschnitt in vergrößertem Maßstab der Schale des Kolbens aus 2 ist;
  • 4 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab des Einspritzkopfes aus 2 darstellt; und
  • 5 eine Ansicht von unten der Einspritzdüse aus 4 darstellt.
  • Die 1 und 2 stellen einen Zylinder 1 des Motors mit Direkteinspritzung dar, insbesondere eines Motors vom Typ Diesel. Der Zylinder ist an seinem oberen Ende durch einen Zylinderkopf 2 verschlossen, und ein Kolben 3 ist gleitend auf dichte Weise in der Bohrung des Zylinders montiert. Die Brennkammer 4 ist durch den Zylinderkopf und die obere Fläche 31 des Kolbens begrenzt, welcher zwischen seinem unteren Totpunkt und seinem oberen Totpunkt gleitet. Die obere Fläche 31 des Kolbens weist eine kreisförmige Vertiefung oder profilierte Schale 5 auf, die im Wesentlichen im Verhältnis zur Achse A des Zylinders zentriert ist. Der Boden der Schale weist eine zentrale Erhöhung oder Ansatz 6 in einer kegelförmigen oder kegelstumpfartigen Form mit einem Winkel an der Spitze α auf, der über eine Übergangswand 7 und eine seitliche Wand 8 mit der oberen Oberfläche 31 verbunden ist, wobei diese letztere einen frontalen, ringförmigen Spielbereich bildet, welcher die Schale umgibt. Der Zylinderkopf 2 weist die zentrale Kraftstoffeinspritzdüse 9 auf, eine Glühkerze 10 sowie Einlassventile 11 und Auslassventile, z.B. zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, die um die Einspritzdüse 9 herum angeordnet sind. Der Motor fasst mehrere Zylinder mit analogen Brennkammern zusammen.
  • Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ist die zentrale Einspritzdüse 9 im Wesentlichen entsprechend der Achse A des Zylinders angeordnet und weist auf bekannte Art und Weise einen Kopf oder Einspritznase 91 auf, die vorragend in die Brennkammer angeordnet ist und welche mit Löchern oder Durchgängen zum Einspritzen des Kraftstoffs in Form von Strahlen versehen ist. Eine Einspritznadel 92 ist in dem Einspritzkopf zum Steuern des Durchsatzes und des Drucks der Strahle montiert.
  • Gemäß der Erfindung bildet die Einspritzdüse Kraftstoffstrahle, welche gemäß zwei Konussen oder Flächen von unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind, deren Achsen mit der Achse A des Zylinders zusammenfallen. Die Kraftstoffstrahle sind gemäß einer ersten als schmal bezeichneten Fläche angeordnet, welche einen Flächenwinkel β' aufweist, und gemäß einer zweiten als breit bezeichneten Fläche, welche einen Flächenwinkel β'' aufweist. Hierfür weist die Einspritznase eine erste Reihe von Löchern oder Durchgängen 93a, 93b, 93c auf, deren Achsen in einer Weise angeordnet sind, um die schmale Fläche mit dem Winkel β' zu bilden, und eine zweite Reihe von Durchgängen oder Löchern 94a, 94b, 94c für die Bildung der breiten Fläche im Winkel β''. Die Durchgänge der zwei Flächen weisen transversale, identische Querschnitte auf, im Allgemeinen kreisförmig, und welche versetzt bei einem regelmäßigen Winkelintervall angeordnet sind. Die Durchgänge der zwei Flächen münden in die Brennkammer auf der gleichen Höhe, wobei die Öffnungen der Ausgänge der Durchgänge gemäß einer gleichen Ebene P rechtwinklig zur Achse des Zylinders zentriert sind. In der vor liegenden Ausführungsform weist jede Fläche drei Durchgänge 93a–b und 94a–b auf, wobei die Durchgänge einer gleichen Fläche um 60° voneinander beabstandet sind, wobei die benachbarten Durchgänge der zwei unterschiedlichen Flächen bei 30° zueinander angeordnet sind.
  • Unter Bezugnahme auf 3, in welcher schematisch die zwei Flächen mit den Winkeln β' und β'' dargestellt sind, ist der Ansatz 6 koaxial zu den Achsen der zwei Kraftstoffflächen angeordnet, die von der Einspritzdüse her kommen. Der Ansatz weist eine konische Form mit einer leicht abgerundeten Spitze auf, welche durch eine konische Wand oder Flanke 62 im Wesentlichen geradlinig in Richtung des Bodens der Schale fortgesetzt ist. Die gerade Flanke bzw. Seitenfläche ist durch die Übergangswand 7 fortgesetzt, welche einen ersten gekrümmten Teil 71 eines Krümmungsradius R1 aufweist und eine im Wesentlichen ebene Wand 72, welche den Boden der Schale bildet, und endet durch die seitliche Wand 8, welche zwei gekrümmte Teile 81 eines Krümmungsradius R2 aufweist, einen im Wesentlichen geraden geneigten Teil 82, welcher einen Neigungswinkel θ mit der Vertikalen bildet, der mit der oberen ringförmigen Fläche 31 durch eine Kehle 83 verbunden ist, die einen zurückgehenden Sattel bildet.
  • In einer Variante kann der Ansatz eine im Allgemeinen kegelstumpfartige Form mit einer im Wesentlichen horizontalen Spitze aufweisen, die durch eine im Wesentlichen gerade Flanke fortgesetzt wird, einem Übergangsteil, der aus einem einzigen gekrümmten Teil gebildet wird, und einer seitlichen Wand, die aus einem gekrümmten Teil gebildet wird, gegebenenfalls von dem gleichen Krümmungsradius wie demjenigen des Übergangsteils, und einem im Wesentlichen vertikalen Teil, welcher mit der oberen Fläche des Kolbens verbunden ist.
  • Der Winkel an der Spitze α des Ansatzes ist an den Winkel β' der schmalen Fläche der Einspritzdüse derart angepasst, dass die Strahle dieser schmalen Fläche im Wesentlichen entlang der geraden Flanke des Ansatzes eingespritzt werden, wenn der Kolben in der Nähe des oberen Totpunkts ist. Der Winkel der schmalen Flä che β' liegt zwischen 55 und 65°. Der Winkel an der Spitze α des Ansatzes ist um 5 bis 15° größer als der Winkel der Fläche der schmalen Fläche, wobei die Kraftstoffstrahle, welche von der Einspritzdüse her kommen, somit einen Schnittwinkel von mindestens 5° mit der Flanke des Ansatzes bilden (Schnittwinkel = α – β'). Die Höhe des Ansatzes ist niedriger als die Tiefe der Schale, der Abstand d zwischen der Spitze 61 des Ansatzes und der oberen Fläche des Kolbens liegt zwischen 4 und 5 mm.
  • Die Geometrie der Schale und der Winkel β'' der breiten Fläche sind derart, dass, wenn der Kolben in der Nähe des oberen Totpunkts ist, der Auftreffpunkt der Strahle dieser breiten Fläche sich unter dem zurückgehenden Sattel 83 auf Höhe des geraden Teils 82 der seitlichen Wand der Schale befindet, im Wesentlichen auf mittlerer Tiefe (H1/2), derart, dass die Strahle dieser Fläche durch diesen geraden Teil geführt werden (Definition der Auftreffzone in der Höhe, Winkel β'' im Verhältnis zu θ).
  • Der Kraftstoffstrom, welcher von einem Strahl der schmalen Fläche her kommt, und derjenige, welcher von einem Strahl der breiten Fläche her kommt, sind schematisch in der gleichen 3 durch die Pfeile dargestellt worden, welche jeweils mit F1 und F2 bezeichnet sind, diese Ströme sind selbstverständlich winkelmäßig verschoben, wobei ein Kraftstoffstrom, welcher von einer Fläche her kommt, zwischen zwei Kraftstoffströme in umgekehrter Richtung der anderen Fläche zwischengesetzt ist. Die Strahle der breiten Fläche winden sich in dem Torus, der zwischen der geneigten Wand 82 und dem gekrümmten Teil 81 gebildet wird, steigen dann in Richtung zu dem zentralen Ansatz 6 an. Umgekehrt gehen die Strahle der schmalen Fläche entlang dem Ansatz herunter und steigen dann entlang der geneigten Wand auf. Diese gleichzeitigen Kraftstoffeinspritzungen gemäß zweier versetzter Flächen stellen eine gute Mischung von Kraftstoff und Luft sicher, welche in der Kammer vorhanden ist.
  • Mit D1 bezeichnet man den Öffnungsdurchmesser der Schale mit einem Radius entsprechend dem Abstand zwischen der Achse A und dem am weitesten entfernten Punkt des zweiten gekrümmten Teils 81, mit D2 den mittleren Durchmesser des Bodens der Schale mit einem Radius entsprechend dem Abstand zwischen der Achse A und der Mitte der ebenen, horizontalen Wand 72, welche den Boden der Schale bildet, mit D3 den Durchmesser des Sattels mit einem Radius entsprechend dem Abstand zwischen der Achse A und dem Ende des Sattels. H1 bezeichnet die Tiefe der Schale, d.h. den Abstand zwischen der oberen Fläche 31 und der horizontalen Wand 72, und H2 bezeichnet die Tiefe des Sattels berücksichtigt am Durchmesser des Sattels. Vorteilhafterweise erfüllt die Schale die nachfolgenden Bedingungen:
    • – das Verhältnis D1/H1 liegt zwischen 2 und 3,5;
    • – das Verhältnis R2/R1 liegt zwischen 0,6 und 0,85;
    • – das Verhältnis D2/D1 ist niedriger als 0,7;
    • – der Neigungswinkel θ ist niedriger als 35°;
    • – D3/D1 liegt zwischen 0,7 und 0,9; und
    • – H2/H1 liegt zwischen 0,6 und 0,85.
  • Außerdem ist das Verhältnis des Ausgangsquerschnitts S der Schale, betrachtet auf Höhe des Durchmessers des Sattels D3, über das gesamte Volumen der Schale V, d.h. S/V, zwischen 0,75 mm–1 und 1,5 mm–1.
  • Die Stärke der „Swirl"-Bewegung ist relativ schwach, wobei das Verhältnis der Geschwindigkeit der Einlassgase in der Brennkammer (Nd) in U/min über die Motordrehzahl (N) in U/min niedriger als 1 ist, wobei der „Swirl"-Grad in den Motoren des Standes der Technik herkömmlicherweise zwischen 2 und 3,5 Nd/N liegt. Diese Geometrie der Schale kombiniert mit einer Einspritzdüse mit zwei Flächenwinkeln und mit einem „Swirl" einer schwachen Stärke ermöglicht es, ein spezifisches erhöhtes Leistungsniveau, insbesondere eine spezifische Leistung größer als 60 kW/l bei 4000 U/min, und ein geringes Niveau an umweltverschmutzenden Stoffen miteinander in Einklang zu bringen.
  • Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer besonderen Ausführungsform beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass sie keineswegs beschränkt ist und alle die technischen Äquivalente der so beschriebenen Mittel sowie ihre Kombinationen umfasst, wenn diese in den Rahmen der Erfindung fallen.

Claims (10)

  1. Motor mit Kraftstoffdirekteinspritzung, aufweisend mindestens einen Zylinder mit einem Zylinderkopf, welcher einen Deckel oberhalb des Zylinder bildet, an welchem im Wesentlichen parallel zur Achse des Zylinders mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil und eine zentrale Kraftstoffeinspritzdüse, welche fähig ist, Kraftstoffstrahle in mindestens einer Fläche einzuspritzen, montiert sind, und einen Kolben, welcher gleitend in dem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt montiert ist und welcher an seiner oberen Oberfläche eine Schale aufweist, die mit einem zentralen Ansatz ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Einspritzdüse (9) fähig ist, gleichzeitig Kraftstoffstrahle gemäß einer ersten schmalen Fläche, wobei der Winkel (β') der ersten Fläche und der Winkel (α) an der Spitze des Ansatzes (6) derart festgelegt sind, dass die Strahle der ersten Fläche durch die Seitenfläche (62) des Ansatzes geführt werden, und Kraftstoffstrahle gemäß einer zweiten breiten Fläche zu liefern, welche einen Winkel (β'') derart aufweist, dass der Auftreffpunkt der Strahle der zweiten Fläche sich auf Höhe der seitlichen Wand (8) der Schale (5) befindet.
  2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Wand (8) der Schale (5) eine konkave Vertiefung (81, 82) derart aufweist, dass die Kraftstoffstrahle der zweiten Fläche durch die konkave Vertiefung geführt werden, wenn sich der Kolben in der Nähe seines oberen Totpunktes befindet.
  3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β') der ersten Fläche zwischen 55° und 65° liegt.
  4. Motor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel an der Spitze (α) des Ansatzes (6) der Schale um 5 bis 15° größer als der Winkel (β') der ersten Fläche ist.
  5. Motor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β'') der breiten Fläche zwischen 120 und 160° liegt.
  6. Motor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die breite Fläche und die schmale Fläche jede mindestens drei Strahle aufweisen, welche in einem regelmäßigen Winkelintervall aufgeteilt sind.
  7. Motor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen der zwei Flächen gemäß einer gleichen Ebene (P) angeordnet sind.
  8. Motor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Fläche n Strahle aufweist, wobei die Auslassöffnungen einer Fläche bei 360/(2xn) Grad zu denjenigen der anderen Fläche angeordnet sind.
  9. Motor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Wirbelbewegung oder „Swirl" aufweist, deren Intensität niedriger als 1Nd/N ist.
  10. Motor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schale eine seitliche Wand (8) aufweist, welche einen gekrümmten Teil (81) in einem Krümmungsradius R2 aufweist, einen im Wesentlichen geraden, geneigten Teil (82) mit einem Neigungswinkel θ und einen zurückgehenden Sattel (83), wobei die seitliche Wand mit der kegelstumpfförmigen oder kegelförmigen Wand (62) des Ansatzes über eine Übergangswand (7) verbunden ist, welche einen gekrümmten Teil (71) eines Krümmungsradius R1 und eine im Wesentlichen ebene Wand (72) aufweist, – wobei die Schale einen Öffnungsdurchmesser der Schale D1 aufweist, einen mittleren Bodendurchmesser der Schale D2, einen Satteldurchmesser D3, eine Tiefe der Schale H1, eine Tiefe des Sattels H2, einen Abstand d zwischen der Spitze (61) des Ansatzes und der oberen Oberfläche (31) des Kolbens, einen Ausgangsquerschnitt S und ein Gesamtvolumen V und wobei mindestens eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist: – D1/H1 zwischen 2 und 3,5; – R2/R1 zwischen 0,6 und 0,85; – D2/D1 niedriger als 0,7; – D3/D1 zwischen 0,7 und 0,9; – H2/H1 zwischen 0,6 und 0,85; – θ niedriger als 35°; und/oder – S/V zwischen 0,75 mm–1 und 1,5 mm–1.
DE102005058424A 2004-12-22 2005-12-07 Motor mit Direkteinspritzung Withdrawn DE102005058424A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0413769 2004-12-22
FR0413769A FR2879676A1 (fr) 2004-12-22 2004-12-22 Moteur a injection directe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005058424A1 true DE102005058424A1 (de) 2006-07-06

Family

ID=34952345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005058424A Withdrawn DE102005058424A1 (de) 2004-12-22 2005-12-07 Motor mit Direkteinspritzung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102005058424A1 (de)
FR (1) FR2879676A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010077968A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Deere & Co 高度スキッシュピストンを有する内燃機関

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7431012B1 (en) * 2007-10-01 2008-10-07 General Electric Company Diesel combustion system with re-entrant piston bowl
FR2925601A1 (fr) 2007-12-19 2009-06-26 Renault Sas Chambre de combustion pour moteur thermique
FR3016926B1 (fr) 2014-01-29 2018-12-07 IFP Energies Nouvelles Moteur a combustion a injection directe de combustible et plus particulierement moteur a allumage par compression avec faible taux de compression
FR3034137B1 (fr) * 2015-03-24 2017-03-17 Ifp Energies Now Moteur a combustion interne a injection directe de carburant a bas transfert thermique, notamment pour vehicule automobile.
CN113719342B (zh) * 2021-07-29 2022-12-23 东风商用车有限公司 双卷流燃烧室的射流-压燃燃烧系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1217186B1 (de) * 2000-12-20 2015-07-29 Institut Français du Pétrole Direkteinspritzbrennkraftmaschine mit kleinem Sprühwinkel und Verfahren zu ihrer Verwendung
FR2837238B1 (fr) * 2002-03-15 2004-05-28 Inst Francais Du Petrole Moteur a combustion interne avec dispositif d'injection de carburant
FR2839114B1 (fr) * 2002-04-24 2004-07-30 Renault Sa Chambre de combustion de moteur multicylindre a allumage par compression, notamment de type diesel a injection directe, et moteur associe
US7032566B2 (en) * 2003-05-30 2006-04-25 Caterpillar Inc. Fuel injector nozzle for an internal combustion engine
DE10329524A1 (de) * 2003-06-30 2005-01-27 Daimlerchrysler Ag Selbstzündende Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010077968A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Deere & Co 高度スキッシュピストンを有する内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
FR2879676A1 (fr) 2006-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4439918C2 (de) Vorrichtung zur Zufuhr eines Kraftstoff/Luft-Gemisches zu einer Brennkraftmaschine
DE102010032442B4 (de) Selbstzündende Brennkraftmaschine mit Kolbenmulden mit Drallstufung
EP1538317A2 (de) Direkteinspritzende Otto-Brennkraftmaschine
DE10334347B4 (de) Kraftstoffeinspritzventil und Verbrennungsmotor mit Kraftstoffeinspritzventil
DE102005058424A1 (de) Motor mit Direkteinspritzung
DE19981151B4 (de) Direkteinspritzender Dieselmotor mit tumblegestütztem Brennverfahren
DE19716642C2 (de) Mehrzylinder-Ottomotor mit Kraftstoffdirekteinspritzung
DE3718083A1 (de) Brennraum an einer kolben-brennkraftmaschine
DE19816743A1 (de) Kolben für einen Motor mit Zylindereinspritzung
EP0741237A2 (de) Brennkraftmaschine mit Fremdzündung
DE69008131T2 (de) Brennkraftmaschine.
EP1272748B1 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine mit kraftstoffdirekteinspritzung über einen einlassseitig angeordneten injektor
DE19621635B4 (de) Diesel-Brennkraftmaschine
DE60309093T2 (de) Brennkammer für eine mehrzylindrige, selbstzündende Brennkraftmaschine, insbesondere für einen direkteingespritzen Dieselmotor sowie zugehöriger Motor
EP0829636A1 (de) Brennraum für Hubkolben-Brennkraftmaschine
WO2006048129A1 (de) Brennkraftmaschine
DE102019107483A1 (de) Verbrennungssystem für einen verbrennungsmotor mit einer verbrennungskammer und einer kraftstoffeinspritzdüse
DE69821589T2 (de) Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE10106887A1 (de) Direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Brennkraftmaschine
DE754167C (de) Mit Selbstzuendung, Luftverdichtung und Einspritzung fluessigen Kraftstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes arbeitende Viertaktbrennkraftmaschine
DE102004002296A1 (de) Kraftstoffeinspritzung und Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff
DE19820085A1 (de) Direkteinspritzende Brennkraftmaschine
DE10260938A1 (de) Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung
DE10207123A1 (de) Verfahren zum Zünden eines Kraftstoffgemisches
DE19627040C2 (de) Gemischverdichtender Zweitakt-Ottomotor mit Kraftstoffeinspritzung

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110701