DE102012217095A1

DE102012217095A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012217095A1
Application number: DE102012217095A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Inoue
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2032-09-22
Also published as: DE102012217095B4; JP2013072325A; JP5862161B2; US20130074801A1; US8991357B2; CN103016134A; CN103016134B

Abstract

Es wird eine effiziente Verdichtungsselbstzündungsverbrennung über einen Zwischenlastbereich, der zu einem Schwach- und einem Hochlastbereich hin ausgedehnt wird, gewährleistet. Eine Verbrennungskraftmaschine ermöglicht eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung durch das Sicherstellen einer sogenannten abgedichteten Dauer, die durch eine negative Ventilüberdeckung erzeugt wird. Sie schließt einen Zylinderkopf, einen Zylinder, in dem Zylinder einen Kolben, der einen an den Zylinderkopf gekoppelten Boden hat, eine Verbrennungskammer zwischen einer Innenfläche eines Zylinderkopfes und einem Boden des Kolbens und Einlass- und Auslassventile ein. Es sind für jede Verbrennungskammer zwei Einlassventile angeordnet und so ausgelegt, dass sie sich im Ventilhub unterscheiden.

Description

VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität gegenüber der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-210898 , eingereicht am 27. September 2011, deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin einbezogen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, die dazu in der Lage sind, eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung mit hoher Qualität eines Kraftstoffs, der einer Verbrennungskammer durch Kraftstoffeinspritzung unmittelbar zugeführt wird, zu gewährleisten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, welche die Funkenzündung verwenden, um eine Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs innerhalb jeder Verbrennungskammer einzuleiten. Es sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt oder vorgeschlagen, die eine Verdichtungsselbstzündung nach dem Verdichten der Ladung des Kraftstoff-Luft-Gemischs innerhalb jeder Verbrennungskammer ermöglichen (siehe Patentdokumente 1 bis 3). Bei den Verbrennungskraftmaschinen des Verdichtungsselbstzündungstyps werden verschiedene Arten von Ideen vorgenommen, einschließlich von Veränderungen oder Modifikationen der Form jeder Verbrennungskammer (siehe Patentdokument 4) und Veränderungen oder Modifikationen der Einlass- und der Auslassanlage (siehe Patentdokument 5).
Die Verbrennungskraftmaschinen mit Verdichtungsselbstzündung können eine Verbrennung nach dem Verdünnen der frischen Ladung mit Abgasrückführung (AGR) durch das Überlappen der Ansaug- und der Auspuff-Zeitsteuerung einsetzen. In diesem Fall gibt es eine Verringerung der CO₂-Emission, verglichen mit der Funkenzündungsverbrennung.
Die durch die Verdichtungsselbstzündung eingeleitete Verbrennungstemperatur ist niedrig. Folglich gewährleistet die Verdichtungsselbstzündung eine geringe Stickstoffoxid-(NO_x-) Emission. Daher ist zu erwarten, dass die Verdichtungsselbstzündung gute Beiträge zu einer Verringerung bei der Stickstoffoxid-Emission leistet, wobei diese Verringerung für die Verbrennung einer verdünnten mageren Ladung angestrebt worden ist.
DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 2006-144711 ( P2006-144711A )
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 2006-144714 ( P2006-144714A )
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 2006-233839 ( P2006-233839A )
Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 2005-16347 ( P2005-16347A )
Patentdokument 5: Japanische Patentschrift Nr. 4122630 (P4122630)

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Nach der Beschreibung insbesondere in dem Patentdokument 5 schließt die Verbrennungskraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile pro Zylinder zur gleichen Zeit nahe dem oberen Auslasstotpunkt eines Kolbens, um die Menge des Restgases zu steigern (Ausgasung). In diesem Fall kann die Temperatur der Ladung in der Verbrennungskammer bis zu dem Punkt der Selbstzündung gesteigert werden, um nach dem Erreichen von Hochtemperatur-Hochdruck durch das Verdichten der Ladung während des anschließenden Verdichtungstaktes eine Selbstzündungsverbrennung zu ermöglichen.
Eine ausreichende Temperatursteigerung ist jedoch nicht zu erwarten, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit Verdichtungsselbstzündung im Schwachlastbereich arbeitet, und dies kann auf Grund eines Nichterreichens der Verdichtungsselbstzündung zu einem Brennschluss führen. Wenn die Kraftmaschine im Hochlastbereich arbeitet, kann die Kraftmaschine beschädigt werden, weil der Zylinderdruck (Zylinderdruckspitze) innerhalb der Verbrennungskammer auf Grund eines durch die Selbstzündung an mehreren Punkten zur gleichen Zeit verursachten Klopfens übermäßig zunimmt. Schließlich ist nicht zu erwarten, dass die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung die CO₂- und Stickstoffoxid-Emissionen beträchtlich verringert, weil ihr Betriebsfähigkeitsbereich begrenzt und eng ist.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, eine effiziente Verdichtungsselbstzündungsverbrennung zu gewährleisten, während ihr Zwischenlastbereich bedeutend zu einem Schwach- und einem Hochlastbereich hin ausgedehnt wird.
LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben und einer Verbrennungskammer, die zwischen dem Boden des Kolbens und einer Innenfläche eines Zylinderkopfabschnitts des Zylinders definiert wird, bereitgestellt. Die Verbrennungskraftmaschine ermöglicht eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung über eine Teilzone von Betriebsbereichen. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst Folgendes: eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung pro Verbrennungskammer, wenigstens ein Auslassventil pro Verbrennungskammer, wenigstens ein erstes Einlassventil und wenigstens ein zweites Einlassventil pro Verbrennungskammer und einen Mechanismus, der dafür konfiguriert ist, eine Einstellung vorzunehmen, dass ein Ventilhub des ersten Einlassventils größer als ein Ventilhub des zweiten Einlassventils ist.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat, zusätzlich zu dem in dem ersten Aspekt angegebenen Merkmal, der Kolben einen Hohlraum, der vom Boden aus nach innen geformt ist, wobei der Hohlraum auf der Seite des ersten Einlassventils ein größeres Hohlraumvolumen und auf der Seite des zweiten Einlassventils ein geringeres Hohlraumvolumen bereitstellt und die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung den Kraftstoff in den Hohlraum einspritzt.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, zusätzlich zu dem in dem ersten Aspekt angegebenen Merkmal, die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung dafür konfiguriert, eine Spritzasymmetrie zu gewährleisten auf eine solche Weise, dass innerhalb der Verbrennungskammer ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung des Kraftstoffs erzeugt wird, so dass der Kraftstoff im Volumen mehr zu der Seite des ersten Einlassventils hin als zu der Seite des zweiten Einlassventils hin gespritzt wird.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt, zusätzlich zu dem in dem ersten Aspekt angegebenen Merkmal, die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Spritzlöcher bereit, wobei eine Anzahl der Spritzlöcher, die der Seite des ersten Einlassventils zugeordnet ist, größer ist als eine Anzahl der Spritzlöcher, die der Seite des zweiten Einlassventils zugeordnet ist.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung hat, zusätzlich zu dem in dem ersten Aspekt angegebenen Merkmal, die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine Ungleichgewichtsverteilung bei dem Einspritzlochwinkel, wobei der Einspritzlochwinkel für die Seite der ersten Einlassventilseite größer ist als der Einspritzlochwinkel für die Seite der zweiten Einlassventilseite.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung führt, zusätzlich zu dem in dem ersten Aspekt angegebenen Merkmal, die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine normale Einspritzung zu einem Zeitpunkt während des Ansaugtaktes durch, und danach führt die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine zusätzliche Einspritzung zu einem Zeitpunkt während einer zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes durch.
Nach einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt, zusätzlich zu dem in dem ersten Aspekt angegebenen Merkmal, die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung durch das Sicherstellen einer Abdichtungsdauer, die gewährleistet wird durch das Schließen der Einlass- und der Auslassventile zur gleichen Zeit zwischen der Auslassphase und der Einlassphase.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Nach dem oben erwähnten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind wenigstens zwei Einlassventile pro Verbrennungskammer zu eingerichtet, dass sie sich im Ventilhub unterscheiden, so dass es ein Ungleichgewicht beim Einströmen von Ansaugluft gibt. Dieses Ungleichgewicht erzeugt eine Ansaugluftströmung (einen Wirbel) innerhalb der Verbrennungskammer, um nicht eine homogene Ladung, sondern eine geschichtete Ladung in der Verbrennungskammer bereitzustellen, um eine fette Wolke innerhalb einer mageren Atmosphäre zu gewährleisten. Dies stellt die Selbstzündung an der fetten Wolke für die anschließende Flammenausbreitung ohne jeglichen Brennschluss sicher, selbst wenn die Kraftmaschine innerhalb einer Zone nahe der Schwachlast arbeitet. Dies stellt durch die gesteuerte Flammenausbreitung in allen Richtungen von der Selbstzündung an der fetten Wolke aus ebenfalls die langsame Verbrennung, frei von Hochtemperatur-Hochdruck-Klopfen, sicher, wenn die Kraftmaschine innerhalb einer Zone nahe der Hochlast arbeitet. Dementsprechend dehnt dies den Betriebsbereich, auf den die Selbstzündungsverbrennung angewendet werden kann, aus, durch das Sicherstellen einer stabilen Selbstzündung über den weiten oder ausgedehnten Betriebsbereich.
Nach dem oben erwähnten zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt der Hohlraum auf der Seite des ersten Einlassventils ein größeres Hohlraumvolumen und auf der Seite des zweiten Einlassventils ein geringeres Hohlraumvolumen bereit. Im Ergebnis dessen ist es möglich, den Kraftstoff, der aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gespritzt wird, zu einem Zeitpunkt während des Verdichtungstaktes sicher einzuschließen. Dies bewirkt eine effektivere Schichtung der Ladung, um eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung mit hoher Qualität zu gewährleisten.
Nach dem oben erwähnten dritten bis fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Kraftstoff auf eine geeignete Weise auf Teile der Ansaugluftströmung entsprechend den Ventilhüben der Einlassventile (der Ventilöffnung) gespritzt, durch das Gewährleisten einer Spritzasymmetrie auf eine solche Weise, dass innerhalb der Verbrennungskammer ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung des Kraftstoffs erzeugt wird, wie beispielsweise durch eine Ungleichgewichtsverteilung bei der Anzahl von Spritzlöchern oder eine Ungleichgewichtsverteilung bei dem Einspritzlochwinkel. Dies bewirkt eine effektivere Schichtung der Ladung, um eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung mit hoher Qualität zu gewährleisten.
Nach dem oben erwähnten sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung führt die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine normale Einspritzung zu einem Zeitpunkt während des Ansaugtaktes durch, und danach führt die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine zusätzliche Einspritzung während einer zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes durch. Es wird die Gewährleistung eines gesteigerten Unterschiedes bei der Kraftstoffkonzentration in der geschichteten Ladung sichergestellt. Dies bewirkt eine effektivere Schichtung der Ladung, um eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung mit hoher Qualität zu gewährleisten.
Nach dem oben erwähnten siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verdünnen der Ladung mit verbranntem Gas, das auf Grund von Ausgasung, der sogenannten inneren EGR, abgeleitet wird, möglich gemacht. Dies macht es möglich, eine Kontrolle der CO₂- und Stickstoffoxid-(NO_x-)Emissionen zu erreichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Verbrennungskraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Aufriss in Durchsicht durch die Kraftmaschine, der den Umriss der gesamten Konstruktion in ihrer grundlegenden Struktur illustriert.
2 ist ein Aufriss, der die Auslegung von Bestandteilen eines Einlassventils und eines Auslassventils der Kraftmaschine illustriert.
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Auslegung von Bestandteilen, einschließlich einer Einspritzvorrichtung auf der Einlassseite der Kraftmaschine illustriert.
4 ist eine graphische Darstellung, die den Ventilhub gegenüber dem Kurbelwinkel beschreibt.
5 ist eine graphische Darstellung, welche die Einlass- und die Auslasszeitsteuerung gegenüber dem Kurbelwinkel beschreibt.
6 ist eine graphische Darstellung, die den Verbrennungstyp (Selbst zündungsverbrennung oder Funkenzündungsverbrennung), der in Abhängigkeit von dem Betriebsbereich ausgewählt werden kann, beschreibt.
7 ist eine graphische Darstellung, welche die Ventilhübe von Einlassventilen zum Einlasszeitpunkt für eine Selbstzündungsverbrennung beschreibt.
8 ist eine graphische Darstellung, welche die aus der in 7 illustrierten Ventilhubsteuerung abzuleitende Wirkung beschreibt.
9 ist eine Draufsicht, die ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung von Kraftstoff für eine Selbstzündungsverbrennung beschreibt.
10 ist eine Draufsicht, welche die geeignete Konfiguration eines Bodens eines Kolbens für eine Selbstzündungsverbrennung illustriert.
11 ist eine Draufsicht, welche die aus der in 10 illustrierten Kolbenboden-Konfiguration abzuleitende Wirkung beschreibt.
12 ist ein fragmentarischer aufgeschnittener Aufriss in Durchsicht durch die Kraftmaschine, der die aus der in 10 illustrierten Kolbenboden-Konfiguration abzuleitende Wirkung illustriert.
13 ist eine graphische Darstellung, welche die aus der Selbstzündungsverbrennung abzuleitende Wirkung illustriert.
14 ist eine graphische Darstellung, welche die Zeitpunkte von Kraftstoffeinspritzungen für eine Selbstzündungsverbrennung illustriert.
15 ist eine Draufsicht, die eine andere Herangehensweise an ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung von Kraftstoff für eine Selbstzündungsverbrennung illustriert.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN)
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. 1 bis 14 sind Ansichten, die eine Ausführungsform einer Verbrennungskraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung illustrieren.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 10 eine Kraftmaschine, die einem Kraftfahrzeug als eine Quelle des zum Bewegen des Fahrzeugs erforderlichen Antriebs eingebaut ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 verbindet einen Kolben 12, der in einem Zylinder 11 hin- und hergeht, mit einer, nicht illustrierten, Kurbelwelle, durch eine Pleuelstange 13, um die Hin- und Herbewegung des Kolbens 12, nach dem Umwandeln der Hin- und Herbewegung in eine Drehung, auf die Kurbelwelle zu übertragen.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 schließt einen Zylinder 11, einen Zylinderkopf für den Zylinder 11 und einen Kolben 12 ein. Der Kolben 12 in dem Zylinder 11 hat einen Boden 12a, der in Zusammenwirken mit einer Innenfläche 11a des Zylinderkopfes für den Zylinder 11 eine Verbrennungskammer 14 definiert. Die Verbrennungskammer 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 kann mit einer einlassseitigen Verrohrung (Einlassdurchgang, Einlassschlitz) 15 auf der Einlassseite, d. h., auf der in 1 zu sehenden linken Seite und einer auslassseitigen Verrohrung (Auslassdurchgang, Auslassschlitz) 17 auf der Auslassseite, d. h., auf der in 1 zu sehenden rechten Seite, verbunden werden. Einlass- und Auslassventile 16 und 18 sind in dem Zylinderkopf angebracht und dafür angeordnet, die einlass- und die auslassseitige Verrohrung 15 und 17 zu schließen.
Kraftstoff oder Benzin wird der Verbrennungskraftmaschine 10 durch unmittelbare Kraftstoff-Einspritzung in die Verbrennungskammer 14 aus einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 19 (siehe 9) einer Kraftstoff-Einspritzanlage zugeführt. Die Kraftstoff-Einspritzung ist mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 12 und mit den Öffnungs-/Schließbewegungen der Einlass- und der Auslassventile 16 und 18 synchronisiert. Die Verbrennungskraftmaschine 10 verbrennt den Kraftstoff durch eine Verbrennung, die durch einen von einer Zündkerze 20 erzeugten Funken eingeleitet wird, oder durch eine Verbrennung, die durch Verdichtungsselbstzündung eingeleitet wird, um Leistung zu erzeugen. Die durch die Verbrennung erzeugte Leistung bewirkt eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 12, da sie den Kolben 12 nach unten zum Boden des Zylinders 11 schiebt, und der Kolben 12 durch die Leistung von den anderen Kolben, die mit der gleichen Kurbelwelle verbunden sind, zum Zylinderdeckel zurückgeführt wird. Die Verbrennungskammer 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 erfährt einen Einlass aus der Atmosphäre, eine Verdichtung und Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs, eine Ausdehnung auf Grund dieser Verbrennung und ein Ausstoßen von erzeugtem Restgas nach der Verbrennung, was in schneller Folge wiederholt wird.
Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 die einlassseitige Verrohrung (den Einlassschlitz) 15, die zwei Öffnungen 15a, 15b (nicht gezeigt) hat und die auslassseitige Verrohrung (den Auslassschlitz) 17, die zwei Öffnungen 17a, 17b (nicht gezeigt) hat.
Als Gegenstück dazu umfasst, wie in 2 und 3 gezeigt, das Einlassventil 16 das erste Einlassventil 16A, das die Öffnung 15a öffnet und schließt, und das zweite Einlassventil 16B, das die Öffnung 15b öffnet und schließt, und das Auslassventil 18 umfasst das erste Auslassventil 18A, das die Öffnung 17a öffnet und schließt, und das zweite Auslassventil 18B, das die Öffnung 17b öffnet und schließt (wobei in 3 nur die Einlassventile 16 gezeigt werden). Die Einlass- und die Auslassventile 16 und 18 ermöglichen den Durchgang von Ansaugluft oder Abgas durch Zwischenräume, die gebildet werden, wenn ihre Ventilteller 16a und 18a von der Innenfläche 11a des Zylinderkopfes zu ihrem angehobenen Zustand angehoben werden.
Die Einlass- und die Auslassventile 16 und 18 schließen Ventilspindeln 21, Federn 22, Zapfen 23, Kipphebel 24, Steuerwellen 25, Rollen 26, Begrenzer 27, Schwenkrollen (oder Nockenstößel) 28, Nockenwellen 29 und Antriebsnocken 30 ein.
An ihren einen oder vorderen Enden haben die Ventilspindeln 21 Ventilteller 16a und 18a. Die Federn 22 sind derart angeordnet, dass jede der Federn 22 ihre zugeordnete Ventilspindel 21 in einer Richtung vorspannt, um sie von der Verbrennungskammer 14 aus nach oben zu ziehen (einer Richtung zum Verringern des Ventilhubs). Die Zapfen 23 sind derart angeordnet, dass jeder von ihnen an einem Punkt nahe seinem einen Ende an seinen zugeordneten Kipphebel 24 anstößt, um ihn auf eine Weise zu stützen, die seine Schwenkbewegung ermöglicht.
An den entgegengesetzten oder hinteren Enden stoßen die Ventilspindeln 21 an Punkten nahe den anderen Enden derselben jeweils an die zugeordneten Kipphebel 24 an. An Mittelpunkten zwischen ihren einen und den anderen Enden haben die Kipphebel 24 ihre zugeordneten Stützstifte 26a, um ihre zugeordneten Rollen 26 zu tragen, die sich auf ihren zugeordneten Stützstiften 26a drehen. Wenn ihre Rollen 26 gegen die zugeordneten Begrenzer 27 gedrückt werden, wird es den Kipphebeln 24 ermöglicht, auf ihren zugeordneten Zapfen 23 zu schwenken.
Die Steuerwelle 25 ist für die Einlassventile 16 feststehend eingebaut. Die Steuerwelle 25 stützt jede(n) der Schwenkrollen 28 und ihrer zugeordneten Begrenzer 27 auf eine Weise, um eine einheitliche Bewegung der Schwenkrolle 28 und ihres zugeordneten Begrenzers 27 zu ermöglichen. Die Steuerwelle 25 schließt einen Wellenabschnitt, der eine Drehachse hat, und einen exzentrischen Abschnitt, der eine exzentrische Achse hat, ein. Wegen weiterer Informationen wird Bezug genommen auf die US-Patentanmeldungsschrift Nr. US 2011/0107989 A1, die durch Verweis hierin einbezogen wird. Die Schwenkrolle 28 (siehe die Rolle 36 in US 2011/0107989 A1 ) wird durch den exzentrischen Abschnitt (siehe den exzentrischen Abschnitt 22 in US 2011/0107989 A1 ) für eine Drehbewegung um die exzentrische Achse (siehe die exzentrische Achse 02 in US 2011/0107989 A1 ) getragen. Die zugeordneten Begrenzer 27 (siehe die Kippnockenelemente 23A und 23B in US 2011/0107989 A1 ) werden durch den Wellenabschnitt (siehe den Wellenabschnitt 20 und 21 in US 2011/0107989 A1 ) für eine Drehbewegung um die Drehachse (siehe die Achse 01 in US 2011/0107989 A1 ) der Steuerwelle 25 (siehe die Steuerwelle 17 in US 2011/0107989 A1 ) getragen. Wenn die Steuerwelle 25 unbeweglich gehalten wird, wird die einheitliche Bewegung der Schwenkrolle 28 und der zugeordneten Begrenzer 27 durch einen Eingriff von exzentrischen Zahnrädern (siehe externe Zahnräder 37A und 37B und interne Zahnräder 27A und 27B in US 2011/0107989 A1 ) sichergestellt. Jedoch veranlasst ein Bewegen der Steuerwelle 25 um die Drehachse zu einer neuen Winkelstellung, dass die Begrenzer 27 eine neue Winkelstellung im Verhältnis zu der Schwenkrolle 28 einnehmen (siehe die illustrierten Positionen in 4A und 4B in US 2011/0107989 A1 ), auf Grund einer Veränderung bei dem Eingriffspunkt der exzentrischen Zahnräder. Es ist zu verstehen, dass die Ventilhübe der Einlassventile 16A und 16B durch ein Einstellen der Winkelstellung jedes der Begrenzer 27 im Verhältnis zu der Schwenkrolle 28 variiert werden. Die Begrenzer 27 begrenzen die Ventilhübe der zugeordneten Ventilteller 16a oder 18a durch das Bewegen des Druckberührungspunktes jedes der Begrenzer 27 mit einer der Rollen 26 an den Kipphebeln 24.
Die Schwenkrolle (oder der Nockenstößel) 28 wird entfernt von der Achse der Steuerwelle 25 drehbar durch eine Stützwelle 28a getragen und durch ein nicht illustriertes Vorspannelement in einer Drehrichtung um die Steuerwelle 25 zu der Nockenwelle 29 hin vorgespannt.
Die Nockenwelle 29 wird so angetrieben, dass die Drehung der Nockenwelle 29 die Hin- und Herbewegung des Kolbens 12 in dem Zylinder 11 synchronisiert. Der Antriebsnocken 30 ist an der Nockenwelle 29 befestigt. Der Antriebsnocken 30 hat eine Nockenfläche 30a, mit der die Umfangsfläche der Schwenkrolle 28 unter der Vorspannung, welche die Schwenkrolle 28 in der Drehrichtung um die Steuerwelle 25 zu der Nockenwelle 29 hin drängt, in Druckberührung gehalten wird.
Dies stellt einen normalen Betrieb der Einlass- und der Auslassventile 16 und 18 sicher, weil die Antriebsnocken 30 die Schwenkrollen 28 im Ergebnis der Drehung der Antriebsnocken 30 und der Nockenwellen 29 synchron mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 12 (der Drehung der Kurbelwelle) drücken. In den Einlass- und den Auslassventilen 16 und 18 stellt das Halten der Rollen 26 in Druckberührung mit den Begrenzern 27, die sich zusammen mit den zugeordneten Schwenkrollen 28 bewegen, die Schwenkbewegungen der Kipphebel 24 sicher.
Dies ermöglicht, dass die Einlass- und die Auslassventile 16 und 18 die Ventilspindeln 21 gegen die Federn 22 drücken (oder die Ventilspindeln 21 in deren axialen Richtungen bewegen), den Bewegungen der Kipphebel 24, an denen die hinteren Enden der Ventilspindeln 21 anstoßen, folgend.
Im Ergebnis dessen heben die Einlass- und die Auslassventile 16 und 18 die Ventilteller 16a und 18a an und trennen sie an den vorderen Enden der Ventilspindeln 21 von den Öffnungen 15a und 17a der Verrohrung 15 und 17. Die Einlass- und die Auslassventile 16 und 18 ermöglichen, dass sich die Ventilspindeln 21 unter der Vorspannung der Federn 22 in ihren axialen Richtungen bewegen, bis die Ventilteller 16a und 18a an ihren vorderen Enden die Öffnungen 15a und 17a der Verrohrung 15 und 17 dicht sperren.
Die Begrenzer 27 der Einlass- und der Auslassventile 16 und 18 grenzen an die rechte und die linke Seite jeder der Schwenkrollen 28 (gesehen in der axialen Richtung jeder der Steuerwellen 25). Jeder der Begrenzer 27 eine Druckberührungsfläche 27a ein, mit der die Rolle 26 eines der Kipphebel 24 in eine Berührung gedrückt wird. Das Profil der Druckberührungsfläche 27a des Begrenzers 27 ist derart, dass sich der radiale Abstand von der Achse der Steuerwelle 25 mit unterschiedlichen Stellungen, die durch den Begrenzer 27 nach einer Winkelpositionierung des Begrenzers 27 eingenommen werden, verändert und er sich mit unterschiedlichen Winkelstellungen, die durch die Schwenkrolle 28 eingenommen werden, verändert.
Der Begrenzer 27 kann das Ausmaß der Schwenkbewegung des zugeordneten Kipphebels 24 einstellen, um einen Ventilhub, wie in 4 gezeigt, zu gewährleisten, durch das Bewegen des Punktes der Druckberührung der Druckberührungsfläche 27a mit der Rolle 26 des Kipphebels 24 (das Winkelpositionieren des Begrenzers 27 im Verhältnis zu der Schwenkrolle 28). Dieser Begrenzer 27 kann die Ventilhübe 16L und 18L der Ventilteller 16a und 18a an den vorderen Enden der Ventilspindeln 21 in Verbindung mit unterschiedlichen Niveaus von Schwachlast zu Hochlast und umgekehrt verändern, entsprechend zum Beispiel der Handhabung eines Gaspedals (der Stellung eines Drosselventils) zur Beschleunigung oder Verzögerung.
Es wird eine Einspritzvorrichtung 19 zwischen zwei Einlassventilen bereitgestellt, angebracht für jeden Zylinder oder jede Verbrennungskammer 14. Den Einspritzzeitpunkt mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 12 (dem Kurbelwinkel) synchronisierend, spritzt die Einspritzvorrichtung 19 zu einem Zeitpunkt während der Hebebewegung, zu dem das Einlassventil 16 die Öffnung 15a der einlassseitigen Verrohrung 15 öffnet und schließt, Kraftstoff F in die Verbrennungskammer 14 ein.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist dafür konfiguriert, den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens (die Dauer), wenn die Einlassventile 16 die Öffnungen 15a der einlassseitigen Verrohrung 15 aufdecken, in einer Richtung hin zu oder weg von dem Zeitpunkt des Öffnens und Schließens (die Dauer), wenn die Auslassventile 18 die Öffnungen 17a der auslassseitigen Verrohrung 17 aufdecken, einzustellen.
Damit die Verbrennung des in die Verbrennungskammer 14 gespritzten Kraftstoffs F durch Funkenzündung durch die Zündkerze 20 eingeleitet wird, ist die Drehbeziehung der Nockenwelle 29 (des Antriebsnockens 30) zu ihrem Antrieb so eingestellt, dass der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlassventile und der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Auslassventile während eines kurzen Zeitraums zur gleichen Zeit erfolgen (die sogenannte „Ventilüberdeckung”).
Damit die Verbrennung des in die Verbrennungskammer 14 gespritzten Kraftstoffs F durch die Verdichtungsselbstzündung (im Folgenden hierin „Selbstzündung” genannt) eingeleitet wird, ist die Drehbeziehung der Nockenwelle 29 (des Antriebsnockens 30) zu ihrem Antrieb so eingestellt, dass der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlassventile und der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Auslassventile nicht zur gleichen Zeit erfolgen, um eine abgedichtete Dauer, wie sie durch einen doppelspitzigen Pfeil in 5 angezeigt wird, zu gewährleisten (die sogenannte „negative Ventilüberdeckung”).
Das bedeutet, wenn der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Auslassventile und der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlassventile voneinander getrennt sind, verwendet die Selbstzündungsverbrennung die interne AGR, wobei das verbrannte interne Gas auf Grund des Ausgasens in einem geschlossenen Raum während der abgedichteten Dauer von der Wandfläche der Verbrennungskammer 14 mit der frischen Ladung gemischt wird, um die Verbrennung einzuleiten.
Die Funkenzündungsverbrennungssteuerung unter Verwendung eines durch die Zündkerze 20 erzeugten Funkens stellt eine stabile Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine 10 sicher, wenn die Kraftmaschinenlast gegenüber sich verändernden Fahrbedingungen mit unterschiedlichen Kraftmaschinendrehzahlen entweder in einen Schwach- oder einen Hochlastbereich, die in 6 gezeigt werden, fällt.
Indessen beseitigt, wenn die Kraftmaschinenlast in einen Zwischenlastbereich fällt, welcher der während des Fahrens am häufigsten verwendete ist, die Selbstzündungsverbrennungssteuerung zur Energieeinsparung die Verwendung der Zündkerze 20. Um den Kraftstoff F auf die für eine Selbstzündungsverbrennung geeignetste Weise innerhalb der Verbrennungskammer strömen zu lassen, werden verschiedene Arten von Ideen vorgenommen.
Im Einzelnen sind die zwei Einlassventile 16A und 16B mit der Zündkerze 20, die zu der Verbrennungskammer 14 an einem schalenförmigen Teil ihrer oberen Fläche 11a (der Innenfläche des Kopfes des Zylinders 11) freigelegt ist, zwischen denselben jeweils gegenüber den Auslassventilen 18 und in einer Linie, parallel zu einer Linie, in der die Auslassventile 18 angeordnet sind, angeordnet. Diese Einlassventile 16A und 16B sind so zu betätigen, dass sie sich in dem Ausmaß eines Ventilhubs jedes der Ventilteller 16a von der oberen Fläche 11a der Verbrennungskammer 14 unterscheiden.
Nach der in 7 gezeigten vorliegenden Ausführungsform stellt das Einlassventil 16A (das erste Einlassventil), das sich rechts befindet, wenn man den Boden 12a des Kolbens 12 von der Einlassseite aus ansieht, einen Ventilhub 16LA bereit, der so hoch ist wie ein Ventilhub 18L der Auslassventile 18. Im Gegensatz dazu stellt das Einlassventil 16B (das zweite Einlassventil), das sich links befindet, wenn man den Boden 12a des Kolbens 12 von der Einlassseite aus ansieht, einen Ventilhub 16LB bereit, der auf etwa die Hälfte des Ventilhubs 16LA des Einlassventils 16A einstellbar sein kann.
Daher schwenken, um die Einlassventile 16A und 16B zu drücken, die Begrenzer 27A und 27B, die rechts und links an die zugeordneten Schwenkrollen 28 angrenzen, mit der Geschwindigkeit des Drückens der Schwenkrolle 28 zum Schwenken. Jede der Druckberührungsflächen 27a, mit denen die Begrenzer 27A und 27B geformt sind, schließt einen Oberflächenabschnitt ein, der sich um die Drehachse der Steuerwelle 25 erstreckt und den gleichen radialen Abstand hat, selbst wenn, wie später beschrieben, der Berührungspunkt des Begrenzers 27A oder 27B mit der Rolle 26 verlagert wird, um den Ventilhub des Einlassventils 16A oder 16B, wie in 4 gezeigt, zwischen dem maximalen Ausmaß des Ventilhubs und dem minimalen Ausmaß des Ventilhubs zu verschieben.
Die Druckberührungsflächen 27a der Begrenzer 27A und 27B haben solche Profile, dass, wenn die Begrenzer 27A und 27B an Winkelpositionen gehalten werden, nachdem sie in einer Drehrichtung um die Steuerwelle 25 angehoben worden sind, das Einlassventil 16B einen Ventilhub 16LB bereitstellen wird, der die Hälfte des Ausmaßes des Ventilhubs 16LA des Einlassventils 16A beträgt.
Wie in 8 gezeigt, macht es das gewährleisten eines Unterschiedes beim Ventilhub zwischen den Einlassventilen 16A und 16B möglich, die Stärke der Luftbewegung der zu der Verbrennungskammer 14 eingelassenen Ansaugluft einstellbar zu regulieren.
Falls es keinen Unterschied beim Ventilhub zwischen ihnen gibt, ermöglichen die beiden Einlassventile 16A und 16B das Einlassen von gleichen Mengen an Ansaugluft über eine Dauer, die von dem Zeitpunkt, zu dem die Ventilhübe klein sind, so dass die Ventilteller 16a und die entsprechenden Öffnungen 15a der einlassseitigen Verrohrung 15 winzige Zwischenräume bereitstellen, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Ventilhübe maximal sind, das Einlassen von gleichen Mengen an Ansaugluft. Wie durch die Einpunkt-Kettenlinie in 8 gezeigt, bewirkt dies nur eine gewisse Zunahme der Ansaugluftbewegung innerhalb der Verbrennungskammer 14 durch das Steigern der Menge an Verbrennungsluft, wenn die Menge an Ansaugluft (Ventilöffnung) allmählich zunimmt.
Wohingegen, wenn sich die Ventilhübe 16LA und 16LB der Einlassventile 16A und 16B unterscheiden, sich der Zwischenraum zwischen dem einen der Ventilteller 16a und der zugeordneten der Öffnungen 15a der einlassseitigen Verrohrung 15 und der Zwischenraum zwischen dem anderen der Ventilteller 16a und der anderen Öffnung 15a der einlassseitigen Verrohrung 15 in der Ventilöffnung unterscheiden von dem Zeitpunkt an, wenn die Ventilhübe klein sind, so dass die Ventilteller 16a und die entsprechenden Öffnungen 15a der einlassseitigen Verrohrung 15 winzige Zwischenräume bereitstellen, unterscheiden. Wie durch die voll gezogene Linie in 8 gezeigt, bewirkt dies, dass das Einlassventil 16A Ansaugluft in einem größeren Volumen zu der Verbrennungskammer 14 einlässt, als es das andere Einlassventil 16B vom Beginn der Ansaugphase an tut, und bewirkt, dass sich die Einlassventile 16A und 16B in der Ansaug-Durchflussrate (Durchflussgeschwindigkeit) der zu der Verbrennungskammer 14 durch die winzigen Zwischenräume zum Beginn der Ansaugphase eingelassenen Atmosphäre unterscheiden.
Schließlich werden innerhalb der Verbrennungskammer 14 eine starke Strömung vom Beginn der Ansaugphase an und eine Drehung der Ansaugluft, genannt Wirbel S (siehe 11), in einer Richtung von dem Einlassventil 16A zu dem Einlassventil 16B hin erzeugt, weil sich die Ventilhübe 16LA und 16LB der zwei Einlassventile 16A und 16B für jeden Zylinder unterscheiden.
Die Einspritzvorrichtung 19 ist eine Mehrloch-Einspritzvorrichtung, die wenigstens drei Spritzlöcher hat. Diese Einspritzvorrichtung 19 gewährleistet eine Spritzasymmetrie auf eine Weise, um innerhalb der Verbrennungskammer 14 ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung des Kraftstoffs F (einen Unterschied zwischen Bereichen beim Spritzmuster), angepasst an die Ventilhübe 16LA und 16LB der Einlassventile 16A und 16B (die Volumina an Ansaugluft), zu erzeugen. Wie in 9 gezeigt, ist die Einspritzvorrichtung 19 so eingestellt, dass eine Anzahl von Spritzlöchern zu einem der Bereiche auf der Seite des Einlassventils 16A der Verbrennungskammer 14 hin ausgerichtet ist, die größer ist als eine Anzahl von Spritzlöchern/eines Spritzloches, die zu dem anderen Bereich auf der Seite des Einlassventils 16B der Verbrennungskammer 14 hin ausgerichtet ist.
Dies ermöglicht es, dass der Kraftstoff F, der aus den an der Spitze der Einspritzvorrichtung 19 austritt, für eine Strömung und eine Diffusion des Kraftstoffs F innerhalb der Verbrennungskammer 14 durch den Wirbel S der Ansaugluft mitgerissen wird. Die Anzahl der Spritzlöcher an der Spitze der Einspritzvorrichtung 19 kann entsprechend dem Diffusionszustand festgelegt werden.
Wie in 10 gezeigt, ist der Kolben 12 mit einem Hohlraum (oder einer Vertiefung) 31 in dem Boden 12a geformt, der mit der Innenfläche 11a des Kopfes des Zylinders 11 zusammenwirkt, um die Verbrennungskammer 14 zu definieren. Der Hohlraum 31 hat ein Ungleichgewicht bei der Verteilung der Hohlraumtiefe (des Hohlraumvolumens), angepasst an die Mengen an Ansaugluft, wie durch die Größen der Pfeile AA und AB in 10 angezeigt wird, verursacht auf Grund der Hübe 16LA und 16LB der Einlassventile 16A und 16B und der eingespritzten Menge an Kraftstoff F, der aus der Einspritzvorrichtung 19 austritt. Konkret stellt der Hohlraum 31 ein größeres Hohlraumvolumen des Hohlraumabschnitts 31A auf der Seite des ersten Einlassventils 16A und ein geringeres Hohlraumvolumen des Hohlraumabschnitts 31B auf der Seite des zweiten Einlassventils 16B bereit. Daher ist es möglich, durch das größere Hohlraumvolumen eine verhältnismäßig große Menge an Kraftstoff aufzunehmen, der in die Seite des Einlassventils 16A eingespritzt wird.
Aus diesem Grund ist es möglich, dass das gesamte Kraftstoff-Luft-Gemisch, das durch das Vermischen von eingespritztem Kraftstoff und Ansaugluft gebildet wird, entsprechen der Form des Hohlraums 31 strömt. Dann ist es möglich, dass das gesamte Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Umkehrrolle geformt wird.
Im Einzelnen sind die Menge und die Durchflussgeschwindigkeit der Ansaugluft AA nach dem Eintreten in die Verbrennungskammer 14 entsprechend dem Hub 16LA des Einlassventils 16A, wie zuvor erwähnt, größer als diejenigen der Ansaugluft AB nach dem Eintreten in die Verbrennungskammer 14 entsprechend dem Hub 16LB des Einlassventils 16B. Von dem Boden 12a des Kolbens 12 aus nach innen ist eine Umfangsfläche des Hohlraumabschnitts 31A auf der Seite des Einlassventils 16A, der im Volumen größer ist als der Hohlraumabschnitt 31B auf der Seite des Einlassventils 16B, geformt, die bedeutend gekrümmt ist. Dies erzeugt einen horizontalen Zylinderwirbel, der sich in einer Richtung entlang der Zylinder-Innenumfangsfläche um die Zylinderachse dreht, einen sogenannten Wirbel S, innerhalb der Verbrennungskammer 14, wie in 11 gezeigt. Der Wirbel S reißt ebenfalls den Kraftstoff, der aus der Einspritzvorrichtung 19 ausgestoßen wird, für eine Strömung und Diffusion des Kraftstoffs mit.
Der von dem Boden 12a des Kolbens 12 aus nach innen geformte Hohlraum 31 hat den Boden, der bedeutend gekrümmt ist, des Hohlraumabschnitts 31A auf der Seite des Einlassventils 16A, der im Volumen größer ist als der Hohlraumabschnitt 31B auf der Seite des Einlassventils 16B. Dies erzeugt einen vertikalen Wirbel entlang des Bodens in einer Richtung zu der Innenfläche 11a des Zylinderkopfes hin, eine sogenannte Umkehrrolle T, innerhalb der Verbrennungskammer 14, wie in 12 gezeigt. Die Rolle T reißt ebenfalls den Kraftstoff, der aus der Einspritzvorrichtung 19 ausgestoßen wird, für eine Strömung und Diffusion des Kraftstoffs mit.
Die erzeugt, innerhalb der Verbrennungskammer 14, Ansaugluftströmungsformen, die den Wirbel S und die Umkehrrolle T kombinieren. Mit anderen Worten, dies erzeugt, innerhalb der Verbrennungskammer 14, eine Strömungsbewegung, die aus der Nachbarschaft des Bodens 12a des Kolbens 12 austrat, sich in einer Richtung entlang der Zylinder-Innenumfangsfläche dreht und sich nach oben zu der Position einer Kuppel der Verbrennungskammer 14 (der Innenfläche 11a des Kopfes des Zylinders 11) hin windet, wo die Elektrode der Zündkerze 20 am Eintritt der Verbrennungskammer 14 angeordnet ist. Dies bewirkt, dass sich der Strom des Kraftstoff-Luft-Gemischs, das durch das Vermischen von eingespritztem Kraftstoff und Ansaugluft gebildet wird, zu der Position (der Mitte der Verbrennungskammer 14) der Zündkerze 20 an der Kuppel 11a der Verbrennungskammer 14 hin bewegt. Im Ergebnis dessen ist es möglich, dass die Konzentration des Kraftstoffs F nahe der Zündkerze 20 groß wird. Es ist möglich, dass die Konzentration des Gemischs von der Mitte der zu dem äußeren Abschnitt der Verbrennungskammer 14 allmählich mager wird. Dann ist die Konzentration des Gemischs geschichtet.
Daher ist die zunehmende Dichte des Kraftstoffs F in der Nachbarschaft der Zündkerze 20 ebenfalls wirksam, wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 einen durch die Zündkerze 20 erzeugten Funken, einen Verbrennungsvorgang einleiten lässt, um den eingespritzten Kraftstoff F innerhalb der Verbrennungskammer 14 zu verbrennen. Zusätzlich wird die Verbrennungskraftmaschine 10 so gesteuert, dass die Verbrennung bei der Mitte des oberen Abschnitts der Verbrennungskammer 14 auftritt, wobei die Dichte des Kraftstoffs F gesteigert ist, und sich weit in allen Richtungen ausbreitet, wenn die Ladung innerhalb der Verbrennungskammer 14 zu dem Punkt mit hoher Temperatur und hohem Druck der Selbstzündung verdichtet wird, um den eingespritzten Kraftstoff F während des Laufens in dem Mittellastbereich, der während des Fahrens am häufigsten verwendet wird, wie in 6 gezeigt, zu verbrennen.
Wie in 13 gezeigt, steigert die herkömmliche Selbstzündungsverbrennung den Spitzenzylinderdruck P2, damit er das Maximum erreicht, weil die Selbstzündung an mehreren Punkten auf einmal auftritt, um die Ausbreitung der Flamme von den mehreren Punkten zu bewirken, was dafür sorgt, dass der eingespritzte Kraftstoff innerhalb der Verbrennungskammer sehr schnell verbrennt.
Indessen wird, nach der vorliegenden Ausführungsform, das Gemisch aus dem eingespritzten Kraftstoff F und Luft innerhalb der Verbrennungskammer 14 geschichtet, um eine volle Dichteverteilung zu erreichen, die sich an der Nachbarschaft der Zündkerze 20 zentriert. Dies bewirkt, dass die Selbstzündung bei der Mitte der Verteilung auftritt, und eine Ausbreitung der Flamme in allen Richtungen weg von dieser Mitte, was dafür sorgt, dass der eingespritzte Kraftstoff F langsam ohne jegliches Auftreten von Flammenfronten an mehreren Punkten verbrennt. Dies stumpft eine Zunahme des Spitzenzylinderdrucks P1 ab. Dies sorgt dafür, dass der Spitzenzylinderdruck P1 niedriger bleibt als der Spitzenzylinderdruck P2.
Die Instabilität der Verbrennung in der Kraftmaschine kann bei oder nach einer Verlagerung von dem Schwach- oder Hochlastbereich für die Funkenzündungsverbrennung unter Verwendung der Zündkerze 20 zu der benachbarten Schwach- oder Hochlastseite des Zwischenlastbereichs für die Selbstzündungsverbrennung auftreten. Diese Verbrennungsinstabilität wird nach der vorliegenden Ausführungsform verbessert durch das Bereitstellen einer kleinen Menge an Kraftstoff durch eine zusätzliche Einspritzung f2 zu einem Zeitpunkt während einer zweiten Hälfte des Verdichtungs- und des Verbrennungstaktes zusätzlich zu einer normalen Menge an Kraftstoff durch eine normale Einspritzung f1 zu einem Zeitpunkt während der vorhergehenden Ansaugphase des gleichen Zyklus durch die Einlassventile 16, um die Dichte des Kraftstoffs F in der Verbrennungskammer zu steigern, um dafür zu sorgen, dass die Selbstzündung leicht erfolgt.
Diese zusätzliche Einspritzung f2 ist nicht unbedingt erforderlich und kann als eine zusätzliche Einstellung installiert werden, wenn es im Blick auf die Kraftmaschinen-Verbrennungscharakteristik erforderlich ist. Natürlich kann das Breitstellen des Kraftstoffs F für die Kraftmaschine durch die zusätzliche Einspritzung f2 nicht nur über die Schwach- oder die Hochlastseite des Zwischenlastbereichs, die entweder an den Schwachlastbereich oder den Hochlastbereich angrenzt, sondern über die Gesamtheit des Zwischenlastbereichs, ausgeführt werden.
Nach der vorliegenden Ausführungsform erzeugt das Einlassen von Ansaugluft, nachdem die Ventilhübe der zwei Einlassventile 16A und 16B unterschiedlich gestaltet sind, innerhalb der Verbrennungskammer 14 einen horizontalen Wirbel S (innerhalb einer Ebene, in der die Achsen der zwei Einlassventile 16 liegen). Daneben erzeugt das Formen innerhalb des Bodens 12a des Kolbens 12 mit den Hohlraumabschnitten 31A und 31B, die ein Ungleichgewicht bei der Hohlraumvolumenverteilung, angepasst an die Mengen der eingelassenen Ansaugluft, haben, innerhalb der Verbrennungskammer 14 eine vertikale Umkehrrolle T. Das Ermöglichen, dass der eingespritzte Kraftstoff F für seinen Massenstrom und seine Diffusion durch die Strömung mitgerissen wird, die den Wirbel S mit der Rolle T kombiniert, durch das Veranlassen, dass die Einspritzvorrichtung 19 eine Spritzasymmetrie auf eine Weise gewährleistet, um ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung des Kraftstoffs zu gewährleistet, stellt nicht eine homogene Ladung innerhalb der Verbrennungskammer bereit, sondern stellt eine geschichtete Ladung innerhalb der Verbrennungskammer 14 bereit, die eine fette Wolke in der Nachbarschaft der Mitte einschließt, um dafür zu sorgen, dass die Selbstzündung leicht erfolgt. Dies stellt die Selbstzündung an der fetten Wolke für die anschließende Flammenausbreitung ohne jeglichen Brennschluss sicher, selbst wenn die Kraftmaschine innerhalb eines Bereichs nahe der Schwachlast arbeitet. Dies stellt ebenfalls eine langsame Verbrennung, frei von Hochtemperatur-Hochdruck-Klopfen, sicher, durch die geregelte Flammenausbreitung in allen Richtungen von der Selbstzündung an der fetten Wolke aus, wenn die Kraftmaschine innerhalb eines Bereichs nahe der Hochlast arbeitet. Dementsprechend dehnt dies den Betriebsbereich, auf den die Selbstzündungsverbrennung angewendet werden kann aus, durch das Sicherstellen einer stabilen Selbstzündung mit hoher Qualität über den weiten oder ausgedehnten Betriebsbereich.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, eine Einstellung bereitzustellen, dass eine Einspritzvorrichtung 19 eine Spritzasymmetrie bereitstellt, wie in 15 gezeigt, auf eine Weise, um ein Ungleichgewicht bei einer Verteilung eines Einspritzlochwinkels α, angepasst an die Ventilhübe 16LA und 16LB der Einlassventile 16A und 16B (Volumina an Ansaugluft), zu erzeugen. Konkret können, unter der Annahme einer Mittellinie, die durch die Einpunkt-Kettenlinie in 15 illustriert wird, zwischen den zwei Bereichen auf der Seite des Einlassventils 16A und dem anderen Bereich auf der Seite des Einlassventils 16B ein Einspritzloch-Winkel αA für die Seite des Einlassventils 16A und ein abweichender Einspritzlochwinkel αB für die Seite des Einlassventils 16B festgesetzt werden. Falls dies der Fall ist, kann ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung des durch die Einspritzvorrichtung 19 innerhalb der Verbrennungskammer 14 eingelassenen Kraftstoffs F eingestellt werden. Dies ermöglicht, dass der eingespritzte Kraftstoff F durch den Wirbel S und die Umkehrrolle T der Ansaugluft innerhalb der Verbrennungskammer 14 mitgerissen wird, durch das Ausrichten eines Volumen von dem Kraftstoff zu der Seite des Einlassventils 16A hin, das größer ist als das Volumen von dem Kraftstoff zu der Seite des Einlassventils 16B hin und durch das Verwenden der Schwerkraft, die am Boden des Kolbens entsprechend den Unterschieden der Spritzmasse gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung wird als alle Ausführungsformen, die eine äquivalente, aus der Aufgabe der vorliegenden Erfindung abzuleitende Wirkung gewährleisten, umfassend und nicht auf die illustrierte Ausführungsform begrenzt betrachtet. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung wird durch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der aus den Lehren der vorliegenden Offenbarung abzuleitenden Merkmale definiert und nicht auf Kombinationen der in den Ansprüchen angegebenen Merkmale begrenzt.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Während die Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die illustrierte Ausführungsform begrenzt. Stattdessen versteht es sich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungskraftmaschine
11: Zylinder
12: Kolben
12a: Boden
14: Verbrennungskammer
15: Einlassseitige Verrohrung
16, 16A, 16B: Einlassventil
16L, 16LA, 16LB, 18L: Ventilhub
17: Auslassseitige Verrohrung
18: Auslassventil
19: Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
20: Zündkerze
24: Kipphebel
25: Steuerwelle
26: Rolle
27, 27A, 27B: Begrenzer
27a: Druckberührungsfläche
28: Schwenkrolle
29: Nockenwelle
30: Nocken
21, 31A, 31B: Hohlraum
AA, AB: Ansaugluft
F: Kraftstoff
f1: Normale Einspritzung
f2: Zusätzliche Einspritzung
S: Wirbel
T: Umkehrrolle
α, αA, αB: Einspritzlochwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-210898 [0001]
JP 2006-144711 A [0006]
JP 2006-144714 A [0006]
JP 2006-233839 A [0006]
JP 2005-16347 A [0006]
JP 4122630 [0006]
US 2011/0107989 A1 [0046, 0046, 0046, 0046, 0046, 0046, 0046, 0046, 0046]

Claims

Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben und einer Verbrennungskammer, die zwischen dem Boden des Kolbens und einer Innenfläche eines Zylinderkopfabschnitts des Zylinders definiert wird, wobei die Verbrennungskraftmaschine eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung über eine Teilzone von Betriebsbereichen ermöglicht, wobei die Verbrennungskraftmaschine Folgendes umfasst: eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung pro Verbrennungskammer, wenigstens ein Auslassventil pro Verbrennungskammer, wenigstens ein erstes Einlassventil und wenigstens ein zweites Einlassventil pro Verbrennungskammer und einen Mechanismus, der dafür konfiguriert ist, eine Einstellung vorzunehmen, dass ein Ventilhub des ersten Einlassventils größer als ein Ventilhub des zweiten Einlassventils ist.
Kraftmaschine nach Anspruch 1, wobei: der Kolben einen Hohlraum, der vom Boden aus nach innen geformt ist, hat, der Hohlraum auf der Seite des ersten Einlassventils ein größeres Hohlraumvolumen und auf der Seite des zweiten Einlassventils ein geringeres Hohlraumvolumen bereitstellt und die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung den Kraftstoff in den Hohlraum einspritzt.
Kraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung dafür konfiguriert ist, eine Spritzasymmetrie zu gewährleisten auf eine solche Weise, dass innerhalb der Verbrennungskammer ein Ungleichgewicht bei der Spritzmassenverteilung des Kraftstoffs erzeugt wird, so dass der Kraftstoff im Volumen mehr zu der Seite des ersten Einlassventils hin als zu der Seite des zweiten Einlassventils hin gespritzt wird.
Kraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Spritzlöcher bereitstellt, wobei eine Anzahl der Spritzlöcher, die der Seite des ersten Einlassventils zugeordnet ist, größer ist als eine Anzahl der Spritzlöcher, die der Seite des zweiten Einlassventils zugeordnet ist.
Kraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine Ungleichgewichtsverteilung bei dem Einspritzlochwinkel hat, wobei der Einspritzlochwinkel für die Seite der ersten Einlassventilseite größer ist als der Einspritzlochwinkel für die Seite der zweiten Einlassventilseite.
Kraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung dafür konfiguriert ist, eine normale Einspritzung zu einem Zeitpunkt während des Ansaugtaktes durchzuführen, und danach eine zusätzliche Einspritzung während einer zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes durchzuführen.
Kraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Verdichtungsselbstzündungsverbrennung durch das Sicherstellen einer Abdichtungsdauer, die gewährleistet wird durch das Schließen der Einlass- und der Auslassventile zur gleichen Zeit zwischen der Auslassphase und der Einlassphase, erfolgt.