DE102010051131A1 - Verfahren zum Optimieren einer Verbrennung in einem Brennraum - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Optimieren einer Verbrennung in einem Brennraum während eines Betriebs eines Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotors umfasst, dass ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors überwacht wird und eine Überstandstiefe einer Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum gemäß dem Betriebszustand eingestellt wird, um dadurch eine Verbrennung in dem Brennraum zu optimieren. Ein Kraftstoffinjektorsystem umfasst einen Kraftstoffinjektor, der zur Injektion von Kraftstoff in den Brennraum konfiguriert ist, und einen Aktor. Der Kraftstoffinjektor umfasst einen Körper und eine Kraftstoffinjektordüse, die verschiebbar mit dem Körper verbunden und zur Verstellung in dem Brennraum und Injektion einer Kraftstofffahne in den Brennraum konfiguriert ist. Der Aktor ist zur Einstellung der Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum konfiguriert. Eine Form der Kraftstofffahne bleibt im Wesentlichen unverändert, wenn die Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum verstellt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kraftstoffinjektion eines Verbrennungsmotors und insbesondere die Optimierung einer Verbrennung in einem Brennraum des Verbrennungsmotors.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kraftstoffinjektoren sind zur Beibehaltung eines ausgeglichenen Verhältnisses von Luft zu Kraftstoff während eines Betriebs eines Verbrennungsmotors nützlich. Ein ausgeglichenes Verhältnis von Luft zu Kraftstoff minimiert Motoremissionen, wie nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, und stellt eine richtige Motorfunktionsweise und einen ökonomischen Kraftstoffverbrauch sicher.
  • Insbesondere injiziert ein Kraftstoffinjektor typischerweise eine Fahne aus druckbeaufschlagtem Kraftstoff an einem genauen Sprühziel eines Brennraums des Verbrennungsmotors. Eine sorgfältige Steuerung des Sprühziels kann eine Verbrennung optimieren. Jedoch sind existierende Verfahren zur Steuerung des Sprühziels oftmals nur für einen Motorbetriebszustand zugeschnitten, beispielsweise Spitzenleistung, und sind daher über einen gesamten Bereich von Motorbetriebszuständen, beispielsweise bei geringen Motordrehzahlen oder -lasten, wenig effektiv.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Verfahren zum Optimieren einer Verbrennung in einem Brennraum während eines Betriebs eines Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotors umfasst, dass ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors überwacht wird und eine Überstandstiefe einer Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum gemäß dem Betriebszustand eingestellt wird, um dadurch eine Verbrennung in dem Brennraum zu optimieren.
  • Ein Verfahren zum Optimieren einer Verbrennung in einem Brennraum während eines Betriebs eines Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotors umfasst, dass ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors überwacht wird, eine Überstandstiefe einer Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum gemäß dem Betriebszustand ausgewählt wird und die Kraftstoffinjektordüse bei der Überstandstiefe positioniert wird, um dadurch die Verbrennung in dem Brennraum zu optimieren. Die Kraftstoffinjektordüse und ein Kolben des Verbrennungsmotors bewegen sich während der Verbrennung nicht wesentlich relativ zueinander.
  • Ein Kraftstoffinjektorsystem umfasst einen Kraftstoffinjektor und einen Aktor. Der Kraftstoffinjektor ist zur Injektion von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors konfiguriert und umfasst einen Körper sowie eine Kraftstoffinjektordüse, die verschiebbar mit dem Körper verbunden ist. Die Kraftstoffinjektordüse ist zur Verstellung in dem Brennraum und Injektion einer Kraftstofffahne in den Brennraum konfiguriert. Ferner ist der Aktor zur Einstellung der Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum konfiguriert. Eine Form der Kraftstofffahne bleibt im Wesentlichen unverändert, wenn die Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum verstellt wird.
  • Die Verfahren und das System erlauben eine präzise Steuerung der Überstandstiefe einer Kraftstoffinjektordüse während des Betriebs des Verbrennungsmotors und optimieren folglich eine Verbrennung. Daher sehen die Verfahren und das System eine exzellente Motorleistungsfähigkeit vor, minimieren den Kraftstoffverbrauch und minimieren Motoremissionen. Überdies sehen die Verfahren die vorher erwähnten Vorteile über einen gesamten Bereich von Motorbetriebszuständen vor, beispielsweise niedrige Motorlast und/oder niedrige Motordrehzahl.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Schnittansicht einer Darstellung eines Abschnitts eines beispielhaften Brennraums eines Verbrennungsmotors, der eine fixierte Kraftstoffinjektordüse nach dem Stand der Technik aufweist;
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffinjektorsystems, das einen Kraftstoffinjektor und einen Aktor aufweist; und
  • 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts der Kraftstoffinjektordüse von 2, der in einer Mehrzahl von Positionen innerhalb des Brennraums angeordnet ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente betreffen, ist in 2 ein Kraftstoffinjektorsystem allgemein mit 10 gezeigt. Das Kraftstoffinjektorsystem 10 sowie hier offenbarte Verfahren können für Anwendungen verwendbar sein, die einen Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotor erfordern. Beispielsweise kann das Kraftstoffinjektorsystem 10 für Kraftfahrzeuganwendungen verwendbar sein, die Diesel- oder Benzin-Verbrennungsmotoren mit Common-Rail-Kraftstoffinjektion und/oder elektronischer Kraftstoffinjektion aufweisen. Jedoch sei angemerkt, dass das Kraftstoffinjektorsystem 10 und die Verfahren für Nicht-Kraftfahrzeug-Anwendungen verwendbar sein können, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Marine-, Schienen- und Luftfahrtanwendungen.
  • Bezug nehmend auf 2 umfasst das Kraftstoffinjektorsystem 10 einen Kraftstoffinjektor 12 sowie einen Aktor 14. Zur allgemeinen Hintergrunderläuterung und mit Bezug auf die 1 kann der Verbrennungsmotor 16 einen Brennraum 18 aufweisen, der zum Zünden eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff während des Motorbetriebs konfiguriert ist. Der Brennraum 18 kann ein Ansaugventil 20 und ein Abgasventil 22 aufweisen und zur Aufnahme eines Kolbens 24 geeignet konfiguriert sein. Der Kolben 24 kann in dem Brennraum 18 verschiebbar angeordnet sein und kann entlang einer zentralen Vertikalachse C des Brennraums 18 während des Betriebs des Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotors 16 verstellt werden. Bei einem Beispiel kann der Verbrennungsmotor 16 ein Dieselmotor sein.
  • Erneut Bezug nehmend auf 2 ist der Kraftstoffinjektor 12 zur Injektion von Kraftstoff in den Brennraum 18 des Verbrennungsmotors 16 konfiguriert. Insbesondere umfasst der Kraftstoffinjektor 12 einen Körper 26 und eine Kraftstoffinjektordüse 28. Der Körper 26 des Kraftstoffinjektors 12 kann eine beliebige geeignete Form besitzen, die zur Aufnahme und Lieferung von Kraftstoff von einer Kraftstoffleitung (nicht gezeigt) geeignet ist. Beispielsweise kann der Körper 26 ein Hohlzylinder sein.
  • Bezug nehmend auf 2 ist die Kraftstoffinjektordüse 28 verschiebbar mit dem Körper 26 verbunden und zur Verstellung in dem Brennraum 18 und zur Injektion einer Kraftstofffahne 30 in den Brennraum 18 konfiguriert. Beispielsweise kann die Kraftstoffinjektordüse 28 verschiebbar in dem Körper 26 des Kraftstoffinjektors 12 angeordnet sein, so dass sie zum Zurückziehen in den Körper 26 und/oder Ausfahren von dem Körper 26 konfiguriert ist. Dies bedeutet, die Kraftstoffinjektordüse 28 ist separat und getrennt von dem Körper 26 des Kraftstoffinjektors 12. Daher ist, obwohl der Körper 26 fest an einer Kopfplatte 32 (1 und 2) des Verbrennungsmotors 16 befestigt sein kann, die Kraftstoffinjektordüse 28 zur Verstellung in dem Brennraum 18 konfiguriert, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Die Kraftstoffinjektordüse 28 kann eine beliebige geeignete Form besitzen. Jedoch sei angemerkt, dass die Größe und/oder Form der Kraftstoffinjektordüse 28 durch die Größe und/oder Form des Körpers 26 des Kraftstoffinjektors 12 bestimmt sein kann.
  • Bezug nehmend auf 2 kann die Kraftstofffahne 30 ein distales Ende 34 der Kraftstoffinjektordüse 28 über eine Mündung 36, beispielsweise eine Sprühspitze, verlassen. Dies bedeutet, die Kraftstoffinjektordüse 28 kann den Kraftstoff so atomisieren, dass die Kraftstofffahne 30 in dem Brennraum 18 vorgesehen wird. Wie es in der Technik bekannt ist, kann der Fachmann die Größe, Form, Orientierung und/oder Länge der Kraftstofffahne 30 gemäß den gewünschten Motorleistungscharakteristiken wählen.
  • Wie allgemein in 2 gezeigt ist, ist der Aktor 14 zum Einstellen der Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 konfiguriert, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Der Aktor 14 kann ein beliebiger geeigneter Aktor sein, der in der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann der Aktor 14 aus der Gruppe hydraulischer Aktoren, pneumatischer Aktoren, Nocken-Feder-Aktoren, piezoelektrischen Aktoren und Kombinationen daraus gewählt sein. Bei einem Beispiel kann der Aktor 14 auf ein hydraulisches Signal auf Grundlage von Kraftstoff- oder Öldruck ansprechen. Dies bedeutet, der Aktor 14 kann ein hydraulischer Stößel sein.
  • Wie oben dargestellt ist, ist die Kraftstoffinjektordüse 28 zur Verstellung in dem Brennraum 18 konfiguriert. Dies bedeutet, Bezug nehmend auf 3 kann die Kraftstoffinjektordüse 28 die Kraftstofffahne 30 in den Brennraum 18 an einer Mehrzahl wählbarer Überstandstiefen d(1-3) injizieren, wie nachfolgend detaillierter dargestellt ist. Die hier verwendete Terminologie ”Überstandstiefe”) bezeichnet eine Distanz von der Kopfplatte 32 des Verbrennungsmotors 16 zu der Mündung 36 der Kraftstoffinjektordüse 28. Dies bedeutet, die Terminologie ”Überstandstiefe” bezeichnet allgemein, wie weit die Kraftstoffinjektordüse 28 in den Brennraum 18 übersteht. Bemerkenswert ist, dass eine Form der Kraftstofffahne 30 im Wesentlichen unverändert bleibt, wenn die Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 verstellt wird, wie nachfolgend ebenfalls detaillierter beschrieben ist.
  • Ein Verfahren zum Optimieren einer Verbrennung in dem Brennraum 18 während des Betriebs des Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotors 16 umfasst, dass ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors 16 überwacht wird. Beispielsweise kann ein Betriebszustand, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Motorlast, Motordrehzahl, Kraftstoffdruck, Kraftstofftemperatur, Verhältnis von Luft zu Kraftstoff in dem Brennraum 18, Motortemperatur, Getriebeparameter und Kombinationen daraus, überwacht werden. Bei einem spezifischen Beispiel können die Motorlast und/oder Motordrehzahl überwacht werden.
  • Bezug nehmend auf 2 kann der Betriebszustand durch ein elektronisches Steuermodul 38 überwacht werden. Das elektronische Steuermodul 38 kann eine beliebige Vorrichtung oder Vorrichtungen sein, die zur Dateneingabe, -speicherung, -verarbeitung und -ausgabe geeignet sind. Beispielsweise kann das elektronische Steuermodul 38 ein Fahrzeugcomputer, ein Computerprogramm oder eine Motorsteuereinheit (ECU) sein. Ferner kann, obwohl es in 2 nicht gezeigt ist, in der Technik jedoch bekannt ist, das elektronische Steuermodul 38 eine Mehrzahl von Systemen, Sensoren und Vorrichtungen, die zur Überwachung von Motorzuständen notwendig sind, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Sauerstoff-, Temperatur- und Drehzahlsensoren, elektronisch verbinden.
  • Ein Verfahren umfasst auch, dass eine Überstandstiefe d(1-3) der Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 gemäß dem Betriebszustand eingestellt wird, um dadurch eine Verbrennung in dem Brennraum zu optimieren. Wie oben dargestellt ist, kann die Kraftstoffinjektordüse 28 durch den Aktor 14 (2) eingestellt werden. Beispielsweise kann das Einstellen die Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 verstellen.
  • Allgemein Bezug nehmend auf die 1 und 2 sei angemerkt, dass die Kraftstoffinjektordüse 28 entlangeiner beliebigen Achse des Brennraumes 18 verstellt werden kann. Beispielsweise kann die Kraftstoffinjektordüse 28 entlang der zentralen Vertikalachse C des Brennraums 18 verstellt werden. Jedoch kann die Kraftstoffinjektordüse 28 alternativ entlang einer Achse verstellt werden, die die zentrale Vertikalachse C des Brennraumes 18 schneidet. Beispielsweise kann, obwohl es in den Figuren nicht gezeigt ist, die Kraftstoffinjektordüse 28 unter einem Winkel in den Brennraum 18 überstehen.
  • Bezug nehmend auf 2 können sich bei dieser Ausführungsform die Kraftstoffinjektordüse 28 und ein Kolben 24 des Verbrennungsmotors 16 jeweils relativ zueinander in dem Brennraum 18 während der Verbrennung bewegen. Dies bedeutet, eine Distanz zwischen der Kraftstoffinjektordüse 28 und dem Kolben 24 kann während der Verbrennung variieren. Beispielsweise kann die Kraftstoffinjektordüse 28 auf die gewählte Überstandstiefe d(1-3) (3) für eine gegebene Motorlast und/oder Motordrehzahl eingestellt und während der Verbrennung in dieser Position fixiert werden. Anders gesagt kann bei dieser Ausführungsform eine relative Bewegung zwischen dem Kolben 24 und der Kraftstoffinjektordüse 28 erfolgen. Jedoch sei angemerkt, dass zur Optimierung einer Motorleistung und zur Minimierung eines Schadens des Verbrennungsmotors 16 die Kraftstoffinjektordüse 28 mit dem Kolben 24 nicht in Kontakt treten darf.
  • Bezug nehmend auf die 2 und 3 soll die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 im Wesentlichen unverändert bleiben, wenn die Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 verstellt wird. Dies bedeutet, die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 darf durch Aufprall nicht modifiziert werden. Beispielsweise darf die injizierte Kraftstofffahne 30 nicht auf eine Fläche 40 des Brennraums 18 auftreffen. Ferner darf die injizierte Kraftstofffahne 30 nicht auf eine andere Komponente der Kraftstoffinjektordüse 28, beispielsweise eine Ablenkeinrichtung (nicht gezeigt) oder eine Hülse (nicht gezeigt) auftreffen. Anders gesagt darf die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 nicht durch Aufprallen, Aufschleudern und/oder Kollidieren mit einer Fläche 40 modifiziert werden. Vielmehr kann, wie oben dargestellt ist, die injizierte Kraftstofffahne 30 das distale Ende 34 der Kraftstoffinjektordüse 28 gemäß der gewünschten Form der Kraftstofffahne 30 verlassen, wie durch Mündungen 36 der Kraftstoffinjektordüse 28 bestimmt ist. Da die injizierte Kraftstofffahne 30 während der Einstellung nicht auf eine Fläche 40 treffen darf, kann die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 bei jeder Überstandstiefe d(1-3) im Wesentlichen unverändert bleiben. Daher kann ein Sprühziel des Brennraumes 18 ohne Änderung der Form der Kraftstofffahne 30 genau gesteuert werden. Folglich kann durch Einstellen der Kraftstoffinjektordüse 28 auf die Überstandstiefe d(1-3) die injizierte Kraftstofffahne 30 präzise innerhalb des Sprühziels des Brennraumes 18 bleiben. Verglichen dazu kann beispielsweise eine Änderung einer Länge oder einer Form der Kraftstofffahne 30 eine geringere Steuerung des Sprühziels bieten.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 umfasst bei einer anderen Ausführungsform ein Verfahren zum Optimieren einer Verbrennung in dem Brennraum 18 des Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotors 16, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 16 überwacht wird, wie oben dargestellt ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass die Überstandstiefe d(1-3) der Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 gemäß dem Betriebszustand gewählt wird. Dies bedeutet, die optimale und/oder gewünschte Überstandstiefe d(1-3) für jeden Betriebszustand, beispielsweise für jede Motordrehzahl und/oder Motorlast, kann über das elektronische Steuermodul 38 gespeichert und/oder gewählt werden. Beispielsweise kann Bezug nehmend auf 3 für eine Motordrehzahl von weniger als oder gleich etwa 2000 Umdrehungen pro Minute (U/min) die gewünschte Überstandstiefe d3 der Kraftstoffinjektordüse 28 größer als die gewünschte Überstandstiefe d1 für eine Motordrehzahl von etwa 5500 U/min sein.
  • Zusätzlich umfasst das Verfahren, dass die Kraftstoffinjektordüse 28 bei der Überstandstiefe d(1-3) positioniert wird, um dadurch eine Verbrennung in dem Brennraum 18 zu optimieren. Beispielsweise kann die Kraftstoffinjektordüse 28 durch den Aktor 14 positioniert werden, wie oben dargestellt ist, sodass die Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 verstellt werden kann.
  • Jedoch bewegen sich für das Verfahren die Kraftstoffinjektordüse 28 und der Kolben 24 des Verbrennungsmotors 16 jeweils nicht wesentlich relativ zueinander. Dies bedeutet, eine Distanz zwischen der Kraftstoffinjektordüse 28 und dem Kolben 24 kann während der Verbrennung im Wesentlichen unverändert bleiben. Beispielsweise kann die Kraftstoffinjektordüse 28 in der gewählten Überstandstiefe d(1-3) für jede gegebene Motorlast und/oder Motordrehzahl positioniert sein und eine Position während der Verbrennung gemäß einer Position des Kolbens 24 kontinuierlich ändern. Anders gesagt soll bei dieser Ausführungsform keine relative Bewegung zwischen dem Kolben 24 und der Kraftstoffinjektordüse 28 stattfinden, sodass das Sprühziel fixiert ist.
  • Bezug nehmend auf 3 kann für diese Ausführungsform die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 auch im Wesentlichen unverändert bleiben, wenn die Kraftstoffinjektordüse 28 in dem Brennraum 18 verstellt wird. Dies bedeutet, die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 darf durch Aufprall nicht modifiziert werden. Beispielsweise darf die injizierte Kraftstofffahne 30 nicht auf die Fläche 40 des Brennraums 18 auftreffen. Ferner darf die injizierte Kraftstofffahne 30 nicht auf eine andere Komponente der Kraftstoffinjektordüse 28 auftreffen, beispielsweise eine Ablenkeinrichtung (nicht gezeigt) oder eine Hülse (nicht gezeigt). Anders gesagt darf die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 nicht durch Stoßen, Aufschleudern und/oder Kollidieren mit einer Fläche 40 modifiziert werden. Vielmehr kann, wie oben dargestellt ist, die injizierte Kraftstofffahne 30 das distale Ende 34 der Kraftstoffinjektordüse 28 gemäß der gewünschten Form der Kraftstofffahne 30 verlassen, wie durch Mündungen 36 der Kraftstoffinjektordüse 28 bestimmt ist. Da die injizierte Kraftstofffahne 30 während der Positionierung nicht auf eine Fläche 40 treffen darf, kann die Form der injizierten Kraftstofffahne 30 bei jeder gewählten Überstandstiefe d(1-3) im Wesentlichen unverändert bleiben. Daher kann ein Sprühziel des Brennraumes 18 ohne Änderung einer Form der Kraftstofffahne 30 genau gesteuert werden.
  • Im Vergleich zu dem Kraftstoffinjektor 42 nach dem Stand der Technik von 1, der fixiert ist und in dem Brennraum 18 nicht verstellt wird, können die Verfahren und das System, die oben dargestellt sind, eine exzellente Steuerung und präzise Kraftstoffinjektion für einen Verbrennungsmotor 16 ermöglichen. Genauer erlauben die Verfahren und das System eine präzise Steuerung der Überstandstiefe d(1-3) der Kraftstoffinjektordüse 28 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 16. Eine derartige präzise Steuerung erlaubt ein optimiertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum 18 und minimiert Probleme in Verbindung mit fetten oder mageren Luft/Kraftstoff-Gemischen. Daher sehen die Verfahren und das System eine ausgezeichnete Motorleistungsfähigkeit vor, minimieren den Kraftstoffverbrauch und minimieren Motoremissionen, wie nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe und Ruß. Ferner sehen die Verfahren die oben erwähnten Vorteile über den gesamten Bereich von Motorbetriebszuständen vor, beispielsweise geringe Motorlast und/oder geringe Motordrehzahl, und sorgen für eine Flexibilität bei der Konstruktion von Verbrennungsmoden.
  • Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Optimieren einer Verbrennung in einem Brennraum während eines Betriebs eines Kraftstoffinjektions-Verbrennungsmotors, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors überwacht wird; und eine Überstandstiefe einer Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum gemäß dem Betriebszustand eingestellt wird, um dadurch eine Verbrennung in dem Brennraum zu optimieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen die Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum verstellt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffinjektordüse und ein Kolben des Verbrennungsmotors sich jeweils relativ zueinander innerhalb des Brennraumes während der Verbrennung bewegen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kraftstoffinjektordüse mit dem Kolben nicht in Kontakt tritt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Form einer injizierten Kraftstofffahne im Wesentlichen unverändert bleibt, wenn die Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum verstellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Form der injizierten Kraftstofffahne nicht durch Auftreffen modifiziert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die injizierte Kraftstofffahne nicht auf eine Fläche des Brennraumes auftrifft.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Betriebszustand aus der Gruppe von Motorlast, Motordrehzahl und Kombinationen daraus gewählt ist.
  9. Kraftstoffinjektorsystem, umfassend: einen Kraftstoffinjektor, der zur Injektion von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors konfiguriert ist und umfasst; einen Körper; und eine Kraftstoffinjektordüse, die mit dem Körper verschiebbar verbunden und zur Verstellung in dem Brennraum und zur Injektion einer Kraftstofffahne in den Brennraum konfiguriert ist; und einen Aktor, der zum Einstellen der Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum konfiguriert ist; wobei eine Form der Kraftstofffahne im Wesentlichen unverändert bleibt, wenn die Kraftstoffinjektordüse in dem Brennraum verstellt wird.
  10. Kraftstoffinjektorsystem nach Anspruch 9, wobei der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103233839B (zh) * 2013-04-07 2015-12-02 哈尔滨工程大学 一种具有可变位移喷油器的柴油机电子喷油系统
US9915222B2 (en) * 2014-03-26 2018-03-13 Cummins Inc. Diesel piston with semi-hemispherical crown
DE102015219515B4 (de) * 2015-10-08 2023-08-03 Ford Global Technologies, Llc Injektor-Anordnung für einen Verbrennungsmotor, z. B. Dieselmotor
CN111734522B (zh) * 2020-07-23 2024-04-26 南京工业大学 一种燃用正辛醇内燃机的燃烧室

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3147015A1 (de) * 1981-11-27 1983-06-01 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Luftverdichtende, direkteinspritzende brennkraftmaschine
US5392745A (en) * 1987-02-20 1995-02-28 Servojet Electric Systems, Ltd. Expanding cloud fuel injecting system
US4993643A (en) * 1988-10-05 1991-02-19 Ford Motor Company Fuel injector with variable fuel spray shape or pattern
US4932374A (en) * 1989-06-21 1990-06-12 General Motors Corporation Fuel injector nozzle for internal combustion engine
US5383597A (en) * 1993-08-06 1995-01-24 Ford Motor Company Apparatus and method for controlling the cone angle of an atomized spray from a low pressure fuel injector
US6178942B1 (en) * 1999-10-19 2001-01-30 Sonex Research, Inc. Piston configuration for reducing smoke and particulate emissions from direct injected engines
KR100398152B1 (ko) * 2000-12-28 2003-09-19 현대자동차주식회사 디젤 엔진용 가변 인젝터
US6609494B2 (en) * 2001-06-15 2003-08-26 Caterpillar Inc Emissions controller method and system
KR100428220B1 (ko) * 2001-08-23 2004-04-30 현대자동차주식회사 인젝터의 엔티피 조절장치
US7210640B2 (en) * 2001-11-30 2007-05-01 Caterpillar Inc Fuel injector spray alteration through a moveable tip sleeve
KR20040036040A (ko) * 2002-10-23 2004-04-30 현대자동차주식회사 연료분사 간섭방지를 위한 디젤엔진의 인젝터 장착구조
KR100488724B1 (ko) * 2002-12-03 2005-05-11 현대자동차주식회사 커먼 레일 디젤 엔진용 인젝터의 엔.티.피 제어장치
US6883245B1 (en) * 2003-10-10 2005-04-26 Spx Corporation Variable fuel injector height gauge
US7520269B2 (en) * 2005-06-28 2009-04-21 Advanced Global Equities And Intellectual Properties Fuel injector nozzle assembly

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