DE102006027338A1

DE102006027338A1 - Dieselbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006027338A1
Application number: DE102006027338A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Tschiggfrei
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens einem Kolben (1), wobei Kraftstoff in deren Brennraum (2) mit konstantem Strahlwinkel (alpha) eingespritzt wird und der Kolben (1) im Kolbenboden (4) eine Kolbenmulde (5) mit einer an eine Muldenlippe (9) anschließenden radialen Erweiterung aufweist. Die Kolbenmulde (5) weist einen ersten Auftreffort (6) eines Kraftstoffstrahls (3a) für eine Vor- oder Nacheinspritzung oder eine frühe oder späte Einspritzung für eine homogene Betriebsart und einen zweiten Auftreffort (7) des Kraftstoffstrahls (3b) für eine Haupteinspritzung auf. Der erste Auftreffort (6) liegt oberhalb der Muldenlippe (9) und der zweite Auftreffort (7) auf oder unterhalb der Muldenlippe (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens einem Kolben und Zylinder, wobei eine Einspritzdüse Dieselkraftstoff direkt in den im Zylinder gebildeten Brennraum einspritzt.
Die konventionelle dieselmotorische Verbrennung zeichnet sich dadurch aus, dass hervorgerufen durch den aufgrund der im Brennraum herrschenden Bedingungen hinsichtlich Druck und Temperatur auftretenden Zündverzug eine Überschneidung von Einspritzung und Verbrennung stattfindet. Ein Großteil des eingespritzten Kraftstoffes wird dabei in die Flamme eingespritzt und es kommt zu einer Diffusionsverbrennung, welche insbesondere hinsichtlich des entstehenden Rußes nachteilig ist. Die Einspritzung erfolgt dabei meist mit wenigstens einer Vor- und Haupteinspritzung, wobei nur ein geringer Kraftstoffanteil vorgemischt wird.
Zur Reduzierung der Schadstoffemissionen moderner Dieselmotoren, insbesondere zur Minderung der Stickoxid- und Partikelemissionen ist es bekannt, die Brennkraftmaschine, insbesondere im Teillastbereich mit homogener oder teilhomogener Verbrennung zu betreiben. Bei homogener Verbrennung soll der Kraftstoff idealerweise vor der Zündung komplett vorgemischt im Brennraum vorliegen. Am realen Motor ist es schwierig, eine ideale Vormischung der Kraftstoffmasse zu erreichen. Es treten Mischzustände auf, bei denen sich teilweise homogene Verbrennung und diffusive Verbrennung überschneiden. Man spricht hier bei überwiegend homogenem Anteil der Verbrennung von teilhomogener Verbrennung.
Wichtiger Einflussfaktor auf die homogene und teilhomogene Verbrennung ist der AGR-Anteil im Brennraum, welcher maßgeblich den Zündverzug bestimmt und die Einspritzzeit, welche für homogene Brennverfahren sehr früh vor der Zündung erfolgen soll, um eine möglichst gute Vermischung des Kraftstoffes mit den zugeführten Gasen zu erreichen.
In einer weiteren Betriebsart teilhomogener Verbrennung erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes sehr spät nach dem OT, wobei ein Vermischen des Kraftstoffes hier, insbesondere durch die Verdampfung erfolgt, da durch die vorhergehende Kompression ein Wärmeeintrag in das Gasgemisch erfolgt ist.
Die Konzepte homogener bzw. teilhomogener Verbrennung sind nicht über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine anwendbar. Die Brennkraftmaschine wird insbesondere im Teillastbereich mit homogener bzw. teilhomogener Verbrennung betrieben, wobei im Volllastbereich eine Umschaltung der Betriebsart auf konventionelle Diffusionsverbrennung erfolgt. Die Umschaltung wird durch Änderung der AGR-Rate und durch eine Änderung der Einspritzstrategie erreicht.
Dieselmotoren mit einer Betriebsartenumschaltung zwischen homogener und konventioneller Verbrennung weisen daher eine große Variationsbreite des Einspritzzeitpunktes auf. Für eine Dieselbrennkraftmaschine erfolgt typischerweise eine Interaktion der Kraftstoffstrahlen mit dem Kolben zur Aufbereitung des Gemisches. Entscheidende Bedeutung für die Vermischung hat dabei der Auftreffort der Kraftstoffstrahlen auf die Kolbenoberfläche. Die Variation des Einspritzzeitpunktes zwischen sehr frühen Einspritzzeitpunkten bei homogener Verbrennung und Einspritzzeitpunkten der Haupteinspritzung bei konventioneller Verbrennung kurz vor bzw. um den OT führt zu einer großen Variationsbreite des Auftreffortes der Einspritzstrahlen am Kolben. Dies ist insbesondere für einfache, kostengünstige Düsen mit festliegendem Strahlwinkel bedeutsam, da der Auftreffort der Einspritzstrahlen auf dem Kolben in Abhängigkeit von dessen Stellung zum OT variiert. Es soll dabei für möglichst alle relevanten Auftrefforte, sowohl die bei Vorund Haupteinspritzung, als auch für die Auftrefforte bei homogener bzw. teilhomogener Betriebsart eine gute Vermischung des Kraftstoffes mit den Gasen im Brennraum erfolgen. Problematisch ist hierbei, dass ein Auftreffen der Einspritzstrahlen an den Randbereichen des Kolbens möglichst vermieden werden soll, um Ablagerungen auf den Zylinderwänden bzw. einen Kraftstoffeintrag ins Öl zu vermeiden.
Beim Betrieb des Dieselmotors mit konventioneller Verbrennung besteht ebenfalls eine Variationsbreite hinsichtlich der Vor- und Haupteinspritzung. Auch hier ist möglichst ein Auftreffen der Kraftstoffstrahlen in den Randbereichen des Kolbens zu vermeiden.
Stand der Technik
Aus der DE 103 29 524 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der mittels einer Einspritzdüse Kraftstoff in Form mehrerer Kraftstoffstrahlen als eine Haupteinspritzung und gegebenenfalls als eine Vor- und/oder Nacheinspritzung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Einspritzbohrungen der Einspritzdüse sind in mindestens zwei unterschiedlichen, getrennt ansteuerbaren Lochreihen angeordnet, wobei ein Betriebshub einer Düsennadel mittels einer Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Kolbenstellung und/oder von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine einstellbar ist und die Lochreihen der Einspritzdüse unterschiedliche Spritzlochkegelwinkel aufweisen. Aufgrund des Einflusses unterschiedlicher Einspritzzeitpunkte auf den Auftreffort der Kraftstoffstrahlen auf den Kolben erfolgt eine Variation des Strahlkegels der Einspritzdüse. Diese ist aufwendig ausgestaltet und bedarf einer gesonderten Steuerung.
Die DE 974 449 offenbart einen Kolben, welcher anschließend an die Kolbenmulde einen radial erweiterten Bereich aufweist, in welchem der Kraftstoff vorgelagert wird. Die Einspritzung erfolgt ein- oder mehrfach derart, dass auf die Wandung der radialen Erweiterung Kraftstoff aufgebracht wird.
Weiterhin zeigt die DE 102 61 333 A1 einen Kolben, der anschließend an die Kolbenmulde eine radiale Erweiterung aufweist, welche dazu dient, die radiale Ausströmgeschwindigkeit bei Abwärtsbewegung des Kolbens zu vermindern, um einen Kraftstoffaustrag aus der Kolbenmulde in Richtung Zylinderwand zu vermindern.
Vorbekannt ist aus der DE 100 48 238 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit homogener Verbrennung, bei welchem mittels einer frühen Einspritzung mit einem frühen Einspritzbeginn zwischen 40° und 30° Kurbelwinkel vor dem OT ein homogenes Gemisch erzeugt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung anzugeben, die geringe Abgasemissionen aufweist, wobei bei Verwendung einer Einspritzdüse mit einem festliegenden Strahlwinkel diese einen sowohl für homogene bzw. teilhomogene Verbrennung als auch für konventionelle diffusive Dieselverbrennung geeigneten, hinsichtlich des Strahlwinkels der Einspritzstrahlen und der Kolbengeometrie optimierten Brennraum aufweist. Lösung der Aufgabe Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 und durch die Verwendung gemäß Anspruch 8 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine besteht darin, dass durch die geometrische Ausbildung der Kolbenmulde für unterschiedliche Auftrefforte der Kraftstoffstrahlen der Kraftstoff sowohl bei konventioneller Verbrennung mit wenigstens einer Vor- und einer Haupteinspritzung sowie bei homogener bzw. teilhomogener Betriebsart in die Kolbenmulde eingespritzt wird und nicht in flüssiger Form in den Feuerstegbereich gelangt.
Der erste Auftreffort ist geometrisch derart auszulegen, dass der Kraftstoff bei der Vor- und Nacheinspritzung sowie bei einer frühen Einspritzung für die Betriebsart homogene Verbrennung innerhalb der Kolbenmulde auftrifft und nicht an den Kolbenboden gelangt.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist es durch diese geometrische Ausbildung möglich, eine Einspritzdüse mit festliegendem Kraftstoffstrahlwinkel für die Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung sowie für eine frühe Einspritzung für homogenen bzw. teilhomogenen Betrieb zu verwenden, ohne dass Kraftstoff im Bereich des Kolbenbodens auftrifft. Die Gestaltung der unterschiedlichen Auftrefforte der Kraftstoffstrahlen gewährleistet dabei eine möglichst gute Homogenisierung des Kraftstoff-Gasgemisches nach der Einspritzung. Eine aufwendige Anpassung des Kraftstoffstrahlwinkels entfällt dabei.
Die Optimierung der Kolbengeometrie ist einfacher möglich, da jeweils für die Haupteinspritzung oder die Voreinspritzung bzw. die Einspritzung zu einem frühen Zeitpunkt für die homogene Verbrennung ein separater Auftreffort in der Kolbenmulde definiert ist.
Der erste Auftreffort in der radialen Erweiterung des Kolbens ist so ausgelegt, dass die Vor- und/oder Nacheinspritzung bzw. die Einspritzung zu einem frühen Zeitpunkt für die homogene Betriebsart innerhalb der erweiterten Mulde auftreffen. Erfolgt eine homogene bzw. teilhomogene Betriebsart mit einer späten Einspritzung nach dem OT, so erfolgt diese ebenfalls in die erweiterte Kolbenmulde.
Der Drehzahlbereich und der Abstand des Kolbenbodens zum oberen Totpunkt (OT) bei der Einspritzung beeinflusst unter anderem die geometrische Ausbildung der Kolbenmulde.
Der erste Auftreffort am Kolben ist bei früher Einspritzung bzw. bei Voreinspritzung im radial erweiterten Bereich der Kolbenmulde. Der zweite Auftreffort liegt im Bereich der Muldenlippe, vorzugsweise auf deren Unterkante. Dabei erfolgt eine besonders gute Kraftstoffvermischung mit den Gasen im Brennraum.
Zeichnungen
Es zeigen:
1: einen erfindungsgemäßen Kolben im Längsschnitt,
2: einen Ausschnitt des Kolbens gemäß 1.
In 1 und 2 ist ein Kolben 1 einer nicht dargestellten erfindungsgemäßen Dieselbrennkraftmaschine im Längsschnitt dargestellt. Oberhalb des Kolbens 1 bildet sich innerhalb des nicht dargestellen Zylinders ein Brennraum 2 aus, welcher nach unten durch den Kolben 1 und nach oben durch einen nicht dargestellten Zylinderkopf 2 begrenzt wird. Im Zylinderkopf 2 ist die Einspritzdüse angeordnet, welche Kraftstoff in Kraftstoffstrahlen 3a, b in den Brennraum einspritzt. Im Brennraum 2 der Dieselbrennkraftmaschine treffen die Kraftstoffstrahlen 3a; b, die von der nicht dargestellten Einspritzdüse, beispielsweise einer Mehrlocheinspritzdüse, eingespritzt werden, auf eine im Kolbenboden 4 befindliche konzentrische Kolbenmulde 5 auf.
Die Kraftstoffstrahlen 3a resultieren aus einer Vor- und/oder Nacheinspritzung oder aus einer frühen Einspritzung bei homogener bzw. teilhomogener Verbrennung. Die Kraftstoffstrahlen 3b resultieren aus einer Haupteinspritzung (konventionelle, diffusive Verbrennung). Der Kraftstoffstrahlwinkel α der Kraftstoffstrahlen 3a und 3b ist konstant und beträgt bei der gezeigten Kolbenmulde 5 153°.
Die Kraftstoffstrahlen 3a treffen auf einen ersten Auftreffort 6 in einer radialen Erweiterung der Kolbenmulde 5. Die Kraftstoffstrahlen 3b treffen auf einen zweiten Auftreffort 7 in der Kolbenmulde 5. Die Auftrefforte der Einspritzung innerhalb der Kolbenmulde 5 bzw. deren radialer Erweiterung sichern, dass kein Kraftstoff in flüssiger Form über einen Feuersteg 8 in das nicht dargestellte Motoröl gelangt. Der erste Auftreffort 6 ist oberhalb, der zweite Auftreffort 7 ist an oder unterhalb einer Muldenlippe 9.
Die Relation zwischen dem Kraftstoffstrahlwinkel α der Kraftstoffstrahlen 3a; 3b und dem ersten Auftreffort 6 und dem zweiten Auftreffort 7 auf dem Kolben 1 ist derart zu bemessen, dass der Kraftstoffstrahlwinkel α und die Kolbenmulde 5 bzw. deren radiale Erweiterung so optimiert ist, dass bei der Haupteinspritzung (konventionelle Verbrennung, vorzugsweise bei höheren Lasten) der Kraftstoffstrahl 3b den zweiten Auftreffort 7 unterhalb der Muldenlippe 9, vorzugsweise eine Unterkante 12, trifft, wobei hier ein Kompromiss über den Drehzahlbereich zu finden ist. Für den konventionellen Betrieb diffusiver Verbrennung mit Voreinspritzung (zwischen 60° und 5° Kurbelwinkel vor OT) und/oder späterer Nacheinspritzung (bis zu 30° nach OT) bzw. bei einer Betriebsart homogener bzw. teilhomogener Verbrennung, bei der vorzugsweise die gesamte Kraftstoffmenge in einer Einspritzung zu einem frühen Zeitpunkt (zwischen 60° und 20° Kurbelwinkel vor OT) oder später Einspritzung zwischen 10° und 40° Kurbelwinkel nach OT erfolgt, befindet sich der Kolben 1 beabstandet vom oberen Totpunkt. Für diesen Betriebszustand ist der erste Auftreffort 6 bzw. dessen Volumen so auszulegen, dass der Kraftstoffstrahl 3a in diesem verbleibt und nicht auf dem Kolbenboden 4 auftrifft. Hierfür ist eine radiale Erweiterung der Kolbenmulde 5 notwendig, da die üblichen Einspritzdüsen für Dieselmotoren mit Direkteinspritzung sehr große Strahlwinkel zwischen 160° und 130° aufweisen, um bei einem Kolben 1 mit einer Muldenform gemäß 1 den Auftreffort des Kraftstoffstrahls 3b auf der Unterkante der Muldenlippe 9 bei einer Haupteinspritzung nahe OT zu gewährleisten. Das Muldenvolumen oberhalb der Muldenlippe 9 muss so gestaltet sein, dass der auftreffende Kraftstoff auch beim Einspritzen der Gesamtkraftstoffmenge bei früher Einspritzung in diesem aufgenommen wird und nicht in flüssiger Form in den Randbereich des Kolbens gelangt.
In einer Kompressionsphase mit mindestens zwei Einspritzungen (konventionelle Diffusionsverbrennung), wobei eine Einspritzung eine Haupteinspritzung und eine Einspritzung eine Vor- oder Nacheinspritzung ist, ist der Kolben 1 weiterhin so auszulegen, dass bei einer Voreinspritzung einer Teilkraftstoffmasse (zwischen 60° und 5° Kurbelwinkel vor OT) die Kraftstoffstrahlen 3a aufgrund des Abstandes zum oberen Totpunkt und des konstanten Kraftstoffstrahlwinkels α an dem ersten Auftreffort 6 auftreffen, bei der zeitlich an die Voreinspritzung anschließenden Haupteinspritzung (Abstand zum oberen Totpunkt ist geringer im Vergleich zu der Voreinspritzung) die Kraftstoffstrahlen 3b in den zweiten Auftreffort 7 gelangen. Bei einer zeitlich an die Haupteinspritzung anschließenden Nacheinspritzung ist der Abstand des Kolbens 1 zum oberen Totpunkt größer im Vergleich zu der Haupteinspritzung, so dass die Kraftstoffstrahlen 3a weitgehend an dem ersten Auftreffort 6 auftreffen. Der erste Auftreffort 6 ist geometrisch so ausgelegt, dass bei einem unterschiedlichen Abstand des Kolbens 1 zum oberen Totpunkt bei Vor- und Nacheinspritzung sowie bei früher Einspritzung für die homogene bzw. teilhomogene Verbrennung die Kraftstoffstrahlen 3a an dem ersten Auftreffort 6 innerhalb der radialen Erweiterung der Kolbenmulde 5 oberhalb einer Muldenlippe 9 und nicht auf den Kolbenboden 4 treffen.
Die Kolbenmulde 5 weist einen konzentrischen Muldendom 10 auf, wobei er auf einer Ebene 11 mit der Muldenlippe 9 ist. Die Ebene 11 ist parallel zum Kolbenboden 4. Der Muldendomwinkel β beträgt hier beispielhaft 101,5°. Die Ausführung kann dabei abweichend sein indem der Muldendom 10 niedriger als die Muldenlippe ist. Wichtig ist hierbei, dass der Kraftstoffstrahl den Muldendom 10 nicht berührt.
Das Verhältnis der Tiefe 13 der Muldenlippe 9 zu der Tiefe 14 der Kolbenmulde 5 beträgt im gezeigten Beispiel 1 : 3,5. Die sich ergebenden Rauminhalte der Kolbenmulde 5 oberhalb und unterhalb der Muldenlippe 9 weisen hier ähnliche Volumina auf. Die Volumenverhältnisse müssen für den jeweiligen Motor optimiert werden und sollten annähernd das Verhältnis der Einspritzmengen der teilhomogenen und der konventionellen Verbrennung wiedergeben. Daraus ergibt sich vorzugsweise ein Rauminhalte der Kolbenmulde 5 oberhalb der Muldenlippe 9 mit geringerem Volumen als unterhalb der Muldenlippe

1: Kolben
2: Brennraum
3a: Kraftstoffstrahl Vor-, Nacheinspritzung
3b: Kraftstoffstrahl Haupteinspritzung
4: Kolbenboden
5: Kolbenmulde
6: erster Auftreffort
7: zweiter Auftreffort
8: Feuersteg
9: Muldenlippe
10: Muldendom
11: Ebene
12: Unterkante der Muldenlippe
13: Tiefe Muldenlippe
14: Tiefe Kolbenmulde
15: Muldenvolumen oberhalb Muldenlippe
16: gesamtes Muldenvolumen
α: Kraftstoffstrahlwinkel
β: Muldendomwinkel
γ: Winkel der Unterkante
r₁: Radius Muldenlippe
r₂: Radius erste Tasche
r₃: Radius zweite Tasche

Claims

Dieselbrennkraftmaschine, die in einer ersten Betriebsart homogener oder teilhomogener Verbrennung und in einer zweiten Betriebsart mit Diffusionsverbrennung betreibbar ist, mit mindestens einem Kolben (1), der eine Kolbenmulde (5) mit einer Muldenlippe (9) aufweist, wobei Dieselkraftstoff in einen Brennraum (2) der Brennkraftmaschine mittels einer Einspritzdüse mit festem Strahlwinkel eingespritzt wird, und die Einspritzung bei der ersten Betriebsart in einem Kurbelwinkel zwischen 60° und 20° vor OT oder 10° bis 40° Kurbelwinkel nach OT eingespritzt erfolgt und in einer zweiten Betriebsart zusätzlich zu einer ersten frühen Einspritzung zwischen 10° und 60° Kurbelwinkel vor OT wenigstens eine weitere Einspritzung erfolgt, die zwischen 20° Kurbelwinkel vor OT und 10° Kurbelwinkel nach OT erfolgt, wobei in der zweiten Betriebsart die weitere Einspritzung eine Haupteinspritzung und die frühe Einspritzung eine Voreinspritzung einer Kraftstoffteilmenge ist, während bei der ersten Betriebsart homogener oder teilhomogener Verbrennung die gesamte Kraftstoffmenge in wenigstens einer Einspritzung innerhalb von 60° bis 20° Kurbelwinkel vor OT oder 10° bis 40° Kurbelwinkel nach OT eingespritzt wird und keine Haupteinspritzung erfolgt, wobei der Kraftstoffstrahlwinkel (α) bei Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung bei konventioneller diffusiver Verbrennung sowie bei früher oder später Einspritzung bei homogener bzw. teilhomogener Verbrennung konstant ist, wobei die Kolbenmulde (5) so gestaltet ist, dass sie ausgehend von einem festen Kraftstoffstrahlwinkel (α) einen ersten Auftreffort (6) des Kraftstoffstrahls (3a) für eine frühe Einspritzung, welche in der zweiten Betriebsart eine Voreinspritzung und in der ersten Betriebsart wenigstens eine frühe Einspritzung der Gesamtmenge an Kraftstoff ist und einen zweiten Auftreffort (7), der nicht mit dem ersten Auftreffort (6) identisch ist, des Kraftstoffstrahls (3b) für die Haupteinspritzung aufweist, und der erste Auftreffort (6) oberhalb der Muldenlippe (9) innerhalb der radialen Erweiterung und der zweite Auftreffort (7) die Muldenlippe (9) oder ein Bereich unterhalb der Muldenlippe (9) ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Auftreffort (7) eine Unterkante (12) der Muldenlippe (9) ist.
Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffstrahlwinkel (α) bei der Einspritzung zwischen 135–160° beträgt.
Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmulde (5) einen konzentrischen Muldendom (10) aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldendom (10) unterhalb oder auf einer Ebene (11) mitder Muldenlippe (9) ist, wobei die Ebene (11) parallel zum Kolbenboden (4) ist.
Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muldenvolumen (15) oberhalb der Muldenlippe (9) geringer oder gleich dem Muldenvolumen unterhalb der Muldenlippe (9) ist
Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse eine Mehrlocheinspritzdüse ist.
Verwendung eines Kolbens (1) mit einer Kolbenmulde (5), welche eine Muldenlippe (9) aufweist, an die sich eine radiale Erweiterung der Kolbenmulde (5) anschließt, in einer Dieselbrennkraftmaschine, bei welcher Kraftstoff direkt in den vom Kolben (1) begrenzten Brennraum mittels einer Einspritzdüse mit festliegendem Strahlwinkel eingespritzt wird, wobei die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart homogener oder teilhomogener Verbrennung und in einer zweiten Betriebsart mit Diffusionsverbrennung betreibbar ist, und die Einspritzung bei der ersten Betriebsart in einem Kurbelwinkel zwischen 60° und 20° vor OT oder 10° bis 40° Kurbelwinkel nach OT eingespritzt erfolgt und in einer zweiten Betriebsart zusätzlich zu einer ersten frühen Einspritzung zwischen 10° und 60° Kurbelwinkel vor OT wenigstens eine weitere Einspritzung erfolgt, die zwischen 20° Kurbelwinkel vor OT und 10° Kurbelwinkel nach OT erfolgt, wobei in der zweiten Betriebsart die weitere Einspritzung eine Haupteinspritzung und die frühe Einspritzung eine Voreinspritzung einer Kraftstoffteilmenge ist, während bei der ersten Betriebsart homogener oder teilhomogener Verbrennung die gesamte Kraftstoffmenge in wenigstens einer Einspritzung innerhalb von 60° bis 20° Kurbelwinkel vor OT oder 10° bis 40° Kurbelwinkel nach OT eingespritzt wird und keine Haupteinspritzung erfolgt, wobei der Kraftstoffstrahlwinkel (α) bei Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung bei konventioneller diffusiver Verbrennung sowie bei früher oder später Einspritzung bei homogener bzw. teilhomogener Verbrennung konstant ist und die Kolbenmulde (5) so gestaltet ist, dass sie ausgehend von einem festen Kraftstoffstrahlwinkel (α) einen ersten Auftreffort (6) des Kraftstoffstrahls (3a) für eine frühe Einspritzung, welche in der zweiten Betriebsart eine Voreinspritzung und in der ersten Betriebsart wenigstens eine frühe Einspritzung der Gesamtmenge an Kraftstoff ist und einen zweiten Auftreffort (7), der nicht mit dem ersten Auftreffort (6) identisch ist, des Kraftstoffstrahls (3b) für die Haupteinspritzung aufweist und der erste Auftreffort (6) oberhalb der Muldenlippe (9) innerhalb der radialen Erweiterung und der zweite Auftreffort (7) die Muldenlippe (9) oder ein Bereich unterhalb der Muldenlippe (9) ist.