DE102015224867A1

DE102015224867A1 - Method for the spatial distribution of the fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine with specific nozzle and cylinder piston configuration of the internal combustion engine

Info

Publication number: DE102015224867A1
Application number: DE102015224867.4A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dörges
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gemischbildung in einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine (100) mit mindestens einem Zylinderkopf (40) und mindestens einem Zylinder (20) und einer drehbar gelagerten Kurbelwelle, wobei der mindestens eine Zylinder (20) auf einer Einlass-Seite mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen der Verbrennungsluft und auf einer Auslass-Seite mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Verbrennungsgase aufweist, wobei ein Brennraum (10) ausgebildet ist, der durch einen Kolbenboden eines dem mindestens einen Zylinder (20) zugehörigen Kolbens (30), einer Zylinderinnenwand (21) und dem Zylinderkopf (40) begrenzt ist, wobei die Kolbenlängsachse des Kolbens (30) senkrecht auf der Drehachse der Kurbelwelle steht, und der Kraftstoff mittels eines Einspritzöffnungen aufweisenden Mehrloch-Einspritzventils (50) im Rahmen mindestens einer Einspritzung bei einer vorgebbaren Position des Kolbens (30) im Zylinder (20) zumindest teilweise in eine kolbenbodenseitige omegaförmige Mulde (ω, M) in den Brennraum (10) des mindestens einen Zylinders (20) eingebracht wird, wobei das Mehrloch-Einspritzventil (50) im Zylinderkopf (40) auf der gegenüberliegenden Seite der kolbenbodenseitigen omegaförmigen Mulde (ω, M) des Kolbenbodens des Kolbens (30) angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass mittels eines radiale Einspritzöffnungen (Sr) und mindestens eine axiale Einspritzöffnung (Sa) aufweisenden Mehrloch-Einspritzventils (50) eine Kraftstoffteilmenge mit zur Kolbenlängsachse im Wesentlichen radialer Ausrichtung auf den Muldenkragen (31) und mit zur Kolbenlängsachse im Wesentlichen axialer Ausrichtung auf eine in der Muldenmitte der omegaförmigen Mulde (ω1, M1; ω2, M2) als Plattform ausgeprägte Erhöhung (M1; 33-1; M2, 33-2) in den Brennraum (10) eingespritzt werden.The invention relates to a method for mixture formation in a direct-injection internal combustion engine (100) having at least one cylinder head (40) and at least one cylinder (20) and a rotatably mounted crankshaft, wherein the at least one cylinder (20) has at least one inlet opening on an inlet side for supplying the combustion air and on an outlet side at least one outlet opening for discharging the combustion gases, wherein a combustion chamber (10) is formed by a piston head of the at least one cylinder (20) associated piston (30), a cylinder inner wall (21 ) and the cylinder head (40) is limited, wherein the piston longitudinal axis of the piston (30) is perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft, and the fuel by means of injection ports multi-hole injection valve (50) in the context of at least one injection at a predetermined position of the piston (30) in the cylinder (20) at least partially in a kolb bottom-side omega-shaped depression (ω, M) is introduced into the combustion chamber (10) of the at least one cylinder (20), wherein the multi-hole injection valve (50) in the cylinder head (40) on the opposite side of the piston bottom side omega-shaped depression (ω, M) the piston head of the piston (30) is arranged. It is provided that by means of a radial injection openings (Sr) and at least one axial injection opening (Sa) having multi-hole injection valve (50) a fuel subset with the piston longitudinal axis substantially radial orientation on the trough collar (31) and with the piston longitudinal axis substantially axial alignment are injected into the combustion chamber (10) on an elevation (M1; 33-1; M2, 33-2) pronounced as platform in the center of the well of the omega-shaped depression (ω1, M1; ω2, M2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gemischbildung in einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf und mindestens einem Zylinder und einer drehbar gelagerten Kurbelwelle, wobei der mindestens eine Zylinder auf einer Einlass-Seite mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen der Verbrennungsluft und auf einer Auslass-Seite mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Verbrennungsgase aufweist. Es ist ein Brennraum ausgebildet, der durch einen Kolbenboden eines dem mindestens einen Zylinder zugehörigen Kolbens, einer Zylinderinnenwand und dem Zylinderkopf begrenzt ist, wobei die Kolbenlängsachse des Kolbens senkrecht auf der Drehachse der Kurbelwelle steht. The invention relates to a method for mixture formation in a direct-injection internal combustion engine having at least one cylinder head and at least one cylinder and a rotatably mounted crankshaft, wherein the at least one cylinder on an inlet side at least one inlet opening for supplying the combustion air and on an outlet side at least one Having outlet for discharging the combustion gases. A combustion chamber is formed, which is delimited by a piston head of a piston associated with the at least one cylinder, a cylinder inner wall and the cylinder head, wherein the piston longitudinal axis of the piston is perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft.

Dabei wird der Kraftstoff mittels eines Einspritzöffnungen aufweisenden Mehrloch-Einspritzventils im Rahmen mindestens einer Einspritzung bei einer vorgebbaren Position des Kolbens im Zylinder zumindest teilweise in eine kolbenbodenseitige omegaförmige Mulde in den Brennraum des mindestens einen Zylinders eingebracht, wobei das Mehrloch-Einspritzventil im Zylinderkopf auf der gegenüberliegenden Seite der kolbenbodenseitigen omegaförmigen Mulde des Kolbenbodens des Kolbens angeordnet ist. In this case, the fuel is introduced by means of injection openings having multi-hole injection valve at least one injection at a predetermined position of the piston in the cylinder at least partially into a piston bottom omega-shaped recess in the combustion chamber of at least one cylinder, wherein the multi-hole injection valve in the cylinder head on the opposite Side of the piston bottom side omega-shaped recess of the piston head of the piston is arranged.

In bekannter Weise ist die Kurbelwelle mit dem Kolben des mindestens einen Zylinders gelenkig verbunden, so dass der Kolben bei um eine Drehachse umlaufender Kurbelwelle entlang einer Kolbenlängsachse oszilliert. In a known manner, the crankshaft is articulated to the piston of the at least one cylinder, so that the piston oscillates along a piston longitudinal axis when the crankshaft revolves about an axis of rotation.

Beim Direkteinspritzungsverfahren zur Kraftstoffeinspritzung, welches bei Dieselmotoren und Ottomotoren zum Einsatz kommt, werden zur Einspritzung des Kraftstoffes direkt in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine reichende Mehrloch-Einspritzventile (Mehrloch-Injektoren, Mehrloch-Einspritzdüsen) eingesetzt, wodurch der Kraftstoff nicht nur eingespritzt, sondern feinst verteilt wird. Mehrloch-Einspritzventile mit unterschiedlich vielen und unterschiedlich angeordneten Löchern sind somit allgemein bekannt. In the direct injection method for fuel injection, which is used in diesel engines and gasoline engines are used for injection of fuel directly into the combustion chamber of the internal combustion engine-reaching multi-hole injectors (multi-hole injectors, multi-hole injectors), whereby the fuel is not only injected, but finely distributed becomes. Multi-hole injection valves with different numbers and differently arranged holes are thus generally known.

Bei einer Direkteinspritzung steht nur wenig Zeit für die Gemischbildung zur Verfügung. Deshalb sind Verfahren zur Gemischbildung erforderlich, mit denen die schnelle Gemischbildung unterstützt wird, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch vor der Zündung weitestgehend zu homogenisieren. Von Bedeutung ist dies im Hinblick auf die Reduzierung der Schadstoffrohemissionen, insbesondere der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, des Kohlenmonoxids und der Partikel. In direct injection, there is little time left for mixture formation. Therefore, methods for mixture formation are required to assist the rapid mixture formation to homogenize the fuel-air mixture before ignition as far as possible. This is important in terms of reducing pollutant raw emissions, especially unburned hydrocarbons, carbon monoxide and particulates.

Beim bekannten wandgeführten Verfahren wird der Kraftstoff in der Art in den Brennraum eingespritzt, dass die Einspritzstrahlen gezielt auf eine den Brennraum begrenzende Wand gerichtet werden, vorzugsweise an den Rand einer am Kolbenboden vorgesehene Mulde. Mit anderen Worten, die Einspritzstrahlen werden in bekannter Weise konzentrisch – bezogen auf die Längsmittelachse des Kolbens – auf den wandseitigen Muldenkragen in den sogenannten Quetschspalt zwischen Muldenkragen und Brennraumwand gelenkt. Der Muldenkragen der Mulde des Kolbenbodens des Kolbens grenzt bei dieser Vorgehensweise an den Wandbereich des zumeist als Zylinder ausgebildeten Brennraumes an. Der Kraftstoffstrahl soll dabei durch den teilweisen Aufprall auf den Muldenkragen und die Wand in mehrere Teilstrahlen aufgespalten und derart umgelenkt werden, so dass ein möglichst großer Bereich des Brennraums von den Kraftstoffstrahlen erfasst wird. Bei der beschriebenen Vorgehensweise wird die Verbrennung verbessert, da ein Kraftstoff-Drall entsteht, der konzentrisch von außen, das heißt vom Muldenkragen her eingeleitet wird, und der sich entgegen der Einspritzrichtung konzentrisch zur Mitte des Kolbens hin ausbildet. Ein Kraftstoff-Drall stellt einen Wirbel dar, dessen Mittelachse parallel zur Kolbenlängsachse beziehungsweise zur Zylinderlängsachse verläuft. In the known wall-guided method, the fuel is injected into the combustion chamber in such a way that the injection jets are directed to a wall delimiting the combustion chamber, preferably to the edge of a depression provided on the piston crown. In other words, the injection jets are directed in a known manner concentrically - with respect to the longitudinal center axis of the piston - on the wall-side Muldenkragen in the so-called nip between trough collar and combustion chamber wall. The trough collar of the trough of the piston head of the piston adjoins in this procedure to the wall region of the combustion chamber, which is usually designed as a cylinder. The fuel jet is to be split by the partial impact on the trough collar and the wall into a plurality of partial beams and deflected in such a way so that the largest possible area of the combustion chamber is detected by the fuel jets. In the procedure described, the combustion is improved because a fuel swirl arises, which is introduced concentrically from the outside, that is, from the trough collar, and which forms opposite to the injection direction concentric with the center of the piston. A fuel swirl represents a vortex whose center axis runs parallel to the piston longitudinal axis or to the cylinder longitudinal axis.

Es wird deutlich, dass die gewünschte schnelle Gemischbildung von der Verwendung und Anordnung der Mehrloch-Einspritzdüse sowie der Ausrichtung der Kraftstoffstrahlen bezüglich des Brennraumes und der gewählten Brennraumgeometrie beeinflusst wird. It will be appreciated that the desired rapid mixture formation is affected by the use and location of the multi-hole injector as well as the orientation of the fuel jets with respect to the combustion chamber and the selected combustion chamber geometry.

Die Druckschrift US 8,800,529 B2 offenbart die Anordnung eines Mehrloch-Einspritzventils in einem Zylinderkopf eines Motors. Das Mehrloch-Einspritzventil ist relativ zu einer Brennkammer in einer zentralen Position in einer Bohrung im Zylinderkopf des die Brennkammer bildenden Zylinders montiert. In der Brennkammer ist eine zur Kolbenlängsachse des in dem Zylinder angeordneten Kolbens rotationssymmetrische omegaförmige Mulde ausgebildet. Die Druckschrift berichtet über die Veränderung der Kraftstoffverteilung, unter der Prämisse, dass sich die spezifische Orientierung der Brennstoffeinspritzöffnungen des Mehrloch-Einspritzventils in Bezug auf die Geometrie der Brennkammer ändert. The publication US 8,800,529 B2 discloses the arrangement of a multi-hole injection valve in a cylinder head of an engine. The multi-hole injection valve is mounted relative to a combustion chamber in a central position in a bore in the cylinder head of the cylinder forming the combustion chamber. In the combustion chamber, a rotationally symmetrical omega-shaped depression is formed relative to the piston longitudinal axis of the piston arranged in the cylinder. The document reports on the change in fuel distribution, on the premise that the specific orientation of the fuel injection ports of the multi-hole injection valve changes with respect to the geometry of the combustion chamber.

Beispielsweise ist die Längsmittelachse des Mehrloch-Einspritzventils einmal in einer zentralen Position entlang der Längsmittelachse des Zylinders angeordnet. Ein anderes Mal ist die Längsmittelachse das Mehrloch-Einspritzventil zur Längsmittelachse des Zylinders parallel versetzt angeordnet. Schließlich ist die Längsmittelachse des Mehrloch-Einspritzventils in einer weiteren Anordnung zur Längsmittelachse des Zylinders geneigt angeordnet. Hierdurch ergeben sich bei gleichbleibender geometrischer Ausbildung der rotationssymmetrischen omegaförmigen Mulde Veränderungen der Kraftstoffverteilung in der Brennkammer. For example, the longitudinal center axis of the multi-hole injection valve is once located in a central position along the longitudinal central axis of the cylinder. At other times, the longitudinal center axis of the multi-hole injection valve is offset parallel to the longitudinal central axis of the cylinder. Finally, the longitudinal center axis of the multi-hole injection valve is arranged inclined in a further arrangement to the longitudinal central axis of the cylinder. This results in constant geometric design of the rotationally symmetric omega-shaped trough changes the fuel distribution in the combustion chamber.

Die Druckschrift EP 1 234 966 A2 beschreibt die Ausgestaltung und ein Verfahren zur Maximierung der Intensität der Pilot-Kraftstoffzündung in einem mit Gas betriebenen Kompressionszündungsmotor. Von Interesse ist dabei die Ausbildung der Kolbenmulde des Kolbens im Brennraum. Der Kolben umfasst einen Hohlraum in der oberen Fläche des Kolbens. Der Hohlraum bildet zwei Ringkammern, die jeweils seitlich einer Plattform ausgebildet sind, wobei die Plattform in der Mitte des Hohlraums angeordnet ist. In der Plattform ist eine Flachkopfgewindeschraube angeordnet, so dass der flache Kopf der Flachkopfgewindeschraube ein den Verschleiß der Plattform minderndes Ziel für den eingespritzten Kraftstoff bildet. Der von einer Einspritzdüse eingespritzte Kraftstoffstrom trifft gegen den flachen Kopf der Flachkopfgewindeschraube, der die Kraftstofftropfen in kleinere Tröpfchen bricht. Dabei wird der Kraftstoff an dem flachen Kopf der Flachkopfgewindeschraube versprayt und in die Ringkammer reflektiert. Das Spray wirbelt dann durch die Ringkammern in einer stark turbulenten Weise, wodurch die Eindringgeschwindigkeit, die Verteilung, die Verdampfung maximiert wird, so dass im Brennraum eine verbesserte Vermischung des Kraftstoffs mit der zugeführten Luft stattfindet. Bei dieser Anordnung und dem zugehörigen Verfahren wird kein Mehrloch-Einspritzventil verwendet, da bewirkt werden soll, dass der Kraftstoff genau auf das Ziel, das heißt auf die Plattform gerichtet ist, von der ausgehend die beschriebene Verteilung des Kraftstoffs in die Brennkammer erfolgt. The publication EP 1 234 966 A2 describes the embodiment and method for maximizing the intensity of pilot fuel ignition in a gas-fueled compression ignition engine. Of interest is the formation of the piston recess of the piston in the combustion chamber. The piston includes a cavity in the upper surface of the piston. The cavity forms two annular chambers, each of which is formed laterally of a platform, wherein the platform is arranged in the center of the cavity. A flat head screw is placed in the platform so that the flat head of the flat head screw forms a platform that reduces platform wear for the injected fuel. The fuel flow injected from an injector hits against the flat head of the pan head screw, which breaks the fuel droplets into smaller droplets. The fuel is sprayed at the flat head of the flat head screw and reflected in the annular chamber. The spray then swirls through the annular chambers in a highly turbulent manner, maximizing the penetration rate, distribution, and vaporization so that there is improved mixing of the fuel with the supplied air in the combustion chamber. In this arrangement and the associated method, no multi-hole injection valve is used because the fuel is to be directed precisely to the target, that is to say onto the platform, from which the described distribution of the fuel into the combustion chamber takes place.

Ausgehend von den bekannten Lösungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gemischbildung und eine Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen, mit dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum der Brennkraftmaschine homogen gebildet wird. Based on the known solutions, the invention has the object to provide a method for mixture formation and an internal combustion engine for performing the method, with which the fuel-air mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine is formed homogeneous.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Gemischbildung in einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, mindestens einem Zylinder und einer drehbar gelagerten Kurbelwelle, wobei der mindestens eine Zylinder auf einer Einlass-Seite mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen der Verbrennungsluft und auf einer Auslass-Seite mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Verbrennungsgase aufweist, wobei ein Brennraum ausgebildet ist, der durch einen Kolbenboden eines dem mindestens einen Zylinder zugehörigen Kolbens, einer Zylinderinnenwand und dem Zylinderkopf begrenzt ist, wobei die Kolbenlängsachse des Kolbens senkrecht auf der Drehachse der Kurbelwelle steht, und der Kraftstoff mittels eines Einspritzöffnungen aufweisenden Mehrloch-Einspritzventils im Rahmen mindestens einer Einspritzung bei einer vorgebbaren Position des Kolbens im Zylinder zumindest teilweise in eine kolbenbodenseitige omegaförmige Mulde in den Brennraum des mindestens einen Zylinders eingebracht wird, wobei das Mehrloch-Einspritzventil im Zylinderkopf auf der gegenüberliegenden Seite der kolbenbodenseitigen omegaförmigen Mulde des Kolbenbodens des Kolbens angeordnet ist. The starting point of the invention is a method for mixture formation in a direct-injection internal combustion engine having at least one cylinder head, at least one cylinder and a rotatably mounted crankshaft, wherein the at least one cylinder on an inlet side at least one inlet opening for supplying the combustion air and on an outlet side at least an exhaust port for exhausting the combustion gases, wherein a combustion chamber is formed, which is delimited by a piston head of the at least one cylinder associated piston, a cylinder inner wall and the cylinder head, wherein the piston longitudinal axis of the piston is perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft, and the fuel by means of an injection openings having multi-hole injection valve in the context of at least one injection at a predetermined position of the piston in the cylinder at least partially into a piston bottom side omega-shaped recess in the combustion chamber of mind First, a cylinder is introduced, wherein the multi-hole injection valve is arranged in the cylinder head on the opposite side of the piston bottom side omega-shaped recess of the piston head of the piston.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels eines radiale Einspritzöffnungen und mindestens eine axiale Einspritzöffnung aufweisenden Mehrloch-Einspritzventils eine erste Kraftstoffteilmenge mit zur Kolbenlängsachse im Wesentlichen radialer Ausrichtung auf den Muldenkragen und eine zweite Kraftstoffteilmenge mit zur Kolbenlängsachse im Wesentlichen axialer Ausrichtung auf eine in der Muldenmitte der omegaförmigen Mulde als Plattform ausgeprägte Erhöhung in den Brennraum eingespritzt werden. Durch die spezifische Ausgestaltung des Mehrloch-Einspritzventils mit radialen Einspritzöffnungen und mindestens einer axialen Einspritzöffnung und durch die spezifische Ausgestaltung der omegaförmigen Mulde mit einer gegenüber den angrenzenden Muldenbereichen erhöhten Plattform ist es in vorteilhafter Weise möglich, die räumliche Verteilung im Brennraum der Brennkraftmaschine zu verbessern. Durch die verbesserte räumliche Verteilung im Brennraum der Brennkraftmaschine kommt es gemäß der gestellten Aufgabe der Erfindung zu einem homogeneren Kraftstoff-Luft-Gemisch. According to the invention, by means of a radial injection openings and at least one axial injection opening having multi-hole injection valve, a first fuel subset with the piston longitudinal axis substantially radial orientation on the trough collar and a second fuel subset with the piston longitudinal axis substantially axial alignment to one in the trough center of the omega-shaped trough as a platform pronounced increase in the combustion chamber to be injected. Due to the specific configuration of the multi-hole injection valve with radial injection openings and at least one axial injection opening and by the specific configuration of the omega-shaped depression with a platform elevated relative to the adjacent depression areas, it is advantageously possible to improve the spatial distribution in the combustion chamber of the internal combustion engine. Due to the improved spatial distribution in the combustion chamber of the internal combustion engine occurs according to the stated object of the invention to a more homogeneous fuel-air mixture.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die über die radialen und axialen Einspritzöffnungen des Mehrloch-Einspritzventils in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffteilmengen in einer zentralen Brennraumzone des Brennraumes zusammengeführt, vermischt und homogenisiert werden. Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, insbesondere die räumliche Verteilung der zentralen Brennraumzone zu beeinflussen, da die radialen und axialen Einspritzöffnungen, wie im Beschreibungsteil näher erläutert ist, zusammengeführt, vermischt dadurch auf verbesserte Weise zu dem homogeneren Kraftstoff-Luft-Gemisch homogenisiert werden. It is preferably provided that the partial amounts of fuel injected into the combustion chamber via the radial and axial injection openings of the multi-hole injection valve are combined, mixed and homogenized in a central combustion chamber zone of the combustion chamber. The invention advantageously makes it possible to influence, in particular, the spatial distribution of the central combustion chamber zone, since the radial and axial injection openings, as explained in more detail in the description section, are brought together, thereby mixed in an improved manner to homogenize the more homogeneous fuel-air mixture.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kraftstoffteilmengen über die Anzahl und/oder die Größe der radialen Einspritzöffnungen und der mindestens einen oder mehreren axialen Einspritzöffnungen des Mehrloch-Einspritzventils verändert werden. In Vorteilhafterweise ist somit die Steuerung beziehungsweise Einstellung der gewünschten Kraftstoffteilmengen in einfacher Weise möglich. Furthermore, it is preferably provided that the partial fuel quantities are changed by the number and / or the size of the radial injection openings and the at least one or more axial injection openings of the multi-hole injection valve. Advantageously, thus, the control or adjustment of the desired partial fuel quantities in a simple manner possible.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Zeitpunkt der über die radialen Einspritzöffnungen und über die mindestens eine axiale Einspritzöffnung des Mehrloch-Einspritzventils in die zentrale Brennraumzone des Brennraumes eingebrachten Kraftstoffteilmengen durch die Anpassung der Geometrie der als Plattform ausgeprägten Erhöhung gegenüber der angrenzenden Geometrie der omegaförmigen Mulde vorgenommen wird. Auf diese Art und Weise, wie im Beschreibungsteil noch näher erläutert ist, ist es ebenfalls in einfacher Weise möglich den Zeitpunkt festzulegen, in den sich die Kraftstoffteilmengen in der zentralen Brennraumzone des Brennraumes treffen und entsprechend homogen vermischen. It is also proposed that the timing of the over the radial injection ports and the at least one axial injection port of the multi-hole injection valve in the central Combustion zone of the combustion chamber introduced fuel subset is made by adjusting the geometry of the pronounced as a platform increase relative to the adjacent geometry of the omega-shaped depression. In this way, as will be explained in more detail in the description part, it is also possible in a simple manner to determine the time in which meet the fuel subset in the central combustion chamber zone of the combustion chamber and mix accordingly homogeneous.

Das Verfahren zeichnet sich zudem in einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch aus, dass die über die mindestens eine axiale Einspritzöffnung des Mehrloch-Einspritzventils eingespritzte zweite Kraftstoffteilmenge die zentrale Brennraumzone des Brennraumes zeitlich vor der über die radialen Einspritzöffnungen eingespritzten ersten Kraftstoffteilmenge erreicht. In a preferred embodiment, the method is characterized in that the second partial fuel quantity injected via the at least one axial injection opening of the multi-hole injection valve reaches the central combustion chamber zone of the combustion chamber in time before the first partial fuel quantity injected via the radial injection openings.

Das Verfahren zeichnet sich schließlich in einer anderen bevorzugten Ausgestaltung dadurch aus, dass die über die mindestens eine axiale Einspritzöffnung des Mehrloch-Einspritzventils eingespritzte zweite Kraftstoffteilmenge die zentrale Brennraumzone des Brennraumes gleichzeitig mit der über die radialen Einspritzöffnungen eingespritzten ersten Kraftstoffteilmenge erreicht. Finally, in another preferred embodiment, the method is characterized in that the second partial fuel quantity injected via the at least one axial injection opening of the multi-hole injection valve reaches the central combustion chamber zone of the combustion chamber simultaneously with the first partial fuel quantity injected via the radial injection openings.

Die Struktur der direkteinspritzenden Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Brennkraftmaschine mindestens einen Zylinderkopf, mindestens einen Zylinder und eine drehbar gelagerte Kurbelwelle umfasst, wobei der mindestens eine Zylinder auf einer Einlass-Seite mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen der Verbrennungsluft und auf einer Auslass-Seite mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Verbrennungsgase aufweist, wobei ein Brennraum ausgebildet ist, der durch einen Kolbenboden eines dem mindestens einen Zylinder zugehörigen Kolbens, einer Zylinderinnenwand und dem Zylinderkopf begrenzt ist, wobei die Kolbenlängsachse des Kolbens senkrecht auf der Drehachse der Kurbelwelle steht, und der Kraftstoff mittels eines Einspritzöffnungen aufweisenden Mehrloch-Einspritzventils im Rahmen mindestens einer Einspritzung bei einer vorgebbaren Position des Kolbens im Zylinder zumindest teilweise in eine kolbenbodenseitige omegaförmige Mulde in den Brennraum des mindestens einen Zylinders eingebracht wird, wobei das Mehrloch-Einspritzventil im Zylinderkopf auf der gegenüberliegenden Seite der kolbenbodenseitigen omegaförmigen Mulde des Kolbenbodens des Kolbens angeordnet ist. The structure of the direct-injection internal combustion engine for carrying out the method is characterized in that the internal combustion engine comprises at least one cylinder head, at least one cylinder and a rotatably mounted crankshaft, wherein the at least one cylinder on an inlet side at least one inlet opening for supplying the combustion air and on an outlet side having at least one outlet opening for discharging the combustion gases, wherein a combustion chamber is formed, which is bounded by a piston head of the at least one cylinder associated piston, a cylinder inner wall and the cylinder head, wherein the piston longitudinal axis of the piston perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft stands, and the fuel by means of injection ports having multi-hole injection valve in the context of at least one injection at a predetermined position of the piston in the cylinder at least partially in a piston bottom side omega-shaped e trough is introduced into the combustion chamber of the at least one cylinder, wherein the multi-hole injection valve is arranged in the cylinder head on the opposite side of the piston bottom side omega-shaped recess of the piston head of the piston.

Erfindungsgemäß sind gegenüber dem Stand der Technik zwei Modifizierungen der herkömmlichen Brennkraftmaschine vorgesehen, nämlich erstens, ein Mehrloch-Einspritzventil mit radialen Einspritzöffnungen und mindestens einer axialen Einspritzöffnung die in den Brennraum ragt und zweitens, in der Muldenmitte der omegaförmigen Mulde eine als Plattform ausgeprägte Erhöhung ausgeprägt ist. Es wird deutlich, dass die genannten relativ einfach zu realisierenden Modifizierungen der Brennkraftmaschine gegenüber dem Stand der Technik ein Verfahren zur besseren räumlichen Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt werden kann, welches die gewünschte Homogenisierung des Kraftstoffs in effektiverer Weise ermöglicht. According to the invention two modifications of the conventional internal combustion engine are provided compared to the prior art, namely, first, a multi-hole injection valve with radial injection openings and at least one axial injection opening which projects into the combustion chamber and secondly, in the trough center of the omega-shaped recess pronounced as a platform increase is pronounced , It is clear that the said relatively easy to implement modifications of the internal combustion engine compared to the prior art, a method for better spatial distribution of the fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine can be provided, which allows the desired homogenization of the fuel in a more effective manner.

Bevorzugt ist in einer ersten Ausführungsform vorgesehen, dass die als Plattform ausgeprägte Erhöhung der omegaförmigen Mulde als gerade Plattform ausgeprägt ist. In a first embodiment, it is preferably provided that the elevation of the omega-shaped depression, which is pronounced as a platform, is pronounced as a straight platform.

Erfindungsgemäß ist in einer zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass die als Plattform ausgeprägte Erhöhung der omegaförmigen Mulde als omegaförmige Plattform ausgeprägt ist. According to the invention, it is provided in a second embodiment that the elevation of the omega-shaped depression, which is pronounced as a platform, is pronounced as an omega-shaped platform.

Durch die im Beschreibungsteil näher erläuterten Vorteile der Ausführungsformen wird deutlich, dass unter Beibehaltung der omegaförmigen Mulde und unter Modifizierung der ausgeprägten Erhöhung als gerade Plattform oder als omegaförmige Plattform in Kombination mit der radialen und axialen Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum technische Veränderungen gefunden worden sind, deren Realisierung effektive Maßnahmen zur Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisch darstellen. The advantages of the embodiments explained in more detail in the description section make it clear that technical changes have been found while maintaining the omega-shaped depression and modifying the pronounced elevation as a straight platform or as an omega-shaped platform in combination with the radial and axial injection of fuel into the combustion chamber. the realization of which represent effective measures for the homogenization of the fuel-air mixture.

Die Erfindung wird nachfolgend prinzipiell und in zwei Ausführungsformen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below in principle and in two embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 schematisch einen Brennraum eines Zylinders zur Veranschaulichung des bisherigen Prinzips der Gemischbildung anhand eines Querschnittes durch die Längsmittelachse des Kolbens sowie einen orthogonal zur Längsmittelachse des Kolbens angeordneten Kolbenboden mit einer ω-Mulde (Omega-Mulde) eines Kolbens einer Brennkraftmaschine nach dem Stand der Technik; 1 schematically a combustion chamber of a cylinder to illustrate the previous principle of mixture formation based on a cross section through the longitudinal center axis of the piston and a piston disposed orthogonal to the longitudinal center axis of the piston piston head with an ω-trough (omega-trough) of a piston of an internal combustion engine according to the prior art;

2 schematisch den Brennraum des Zylinders zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips der Gemischbildung anhand eines Querschnittes durch die Längsmittelachse des Kolbens sowie einen orthogonal zur Längsmittelachse des Kolbens angeordneten Kolbenboden mit einer eine gerade Plattform aufweisenden modifizierten ω₁-Mulde (Omega-Mulde) des Kolbens einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform; und 2 schematically the combustion chamber of the cylinder to illustrate the invention Principle of mixture formation based on a cross section through the longitudinal center axis of the piston and a piston arranged orthogonal to the longitudinal center axis of the piston with a straight platform having a modified ω ₁ -mulde (omega-trough) of the piston of an internal combustion engine according to the invention in a first embodiment; and

3 schematisch den Brennraum des Zylinders zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips der Gemischbildung anhand eines Querschnittes durch die Längsmittelachse des Kolbens sowie einen orthogonal zur Längsmittelachse des Kolbens angeordneten Kolbenboden mit einer ω-Plattform (Omega-Plattform) aufweisenden modifizierten ω₂-Mulde (Omega-Mulde) des Kolbens einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsform. 3 schematically the combustion chamber of the cylinder to illustrate the principle of mixture formation according to the invention based on a cross section through the longitudinal central axis of the piston and an orthogonal to the longitudinal central axis of the piston piston crown arranged with a ω-platform (omega platform) having modified ω ₂ -mold (omega-well) the piston of an internal combustion engine according to the invention in a second embodiment.

Die 1 zeigt schematisch einen Brennraum 10 einer Brennkraftmaschine 100 zur Veranschaulichung des bisherigen Prinzips der Gemischbildung anhand eines Querschnittes durch eine Längsmittelachse Z30 des Kolbens 30 mit einem orthogonal zur Kolbenlängsachse angeordneten Kolbenboden eines Zylinderkolbens 30, der mit einer herkömmlichen ω-Mulde (Omega-Mulde) ausgebildet ist. The 1 schematically shows a combustion chamber 10 an internal combustion engine 100 to illustrate the previous principle of mixture formation based on a cross section through a longitudinal central axis Z30 of the piston 30 with a piston crown of a cylinder piston arranged orthogonally to the piston longitudinal axis 30 , which is formed with a conventional ω-trough (omega-trough).

Der Brennraum 10 wird von der Oberseite des Zylinderkolbens 30 und der Zylinderinnenwand 21 des Zylinders 20 und der Zylinderkopfunterseite eines Zylinderkopfes 40 begrenzt. The combustion chamber 10 is from the top of the cylinder piston 30 and the cylinder inner wall 21 of the cylinder 20 and the cylinder head base of a cylinder head 40 limited.

Ein Einlassventil auf einer Einlassseite für mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen der Verbrennungsluft und ein Auslassventil auf einer Auslassseite für mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Verbrennungsgase in den Brennraum 10 sind nicht näher dargestellt. An inlet valve on an inlet side for at least one inlet opening for supplying the combustion air and an outlet valve on an outlet side for at least one outlet opening for discharging the combustion gases into the combustion chamber 10 are not shown in detail.

Im Zylinderkopf 40 ist zentrisch zu einer Kolbenmitte des Kolbens 30, die durch die Längsmittelachse Z des Zylinderkolbens 30 definiert ist, ein Mehrloch-Einspritzventil 50 angeordnet, welches in den Brennraum 10 der Brennkraftmaschine 100 hineinragt. Bei dieser prinzipiellen Darstellung stimmt somit die Längsmittelachse Z50 des Mehrloch-Einspritzventils 50 mit der Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 überein. In the cylinder head 40 is centric to a piston center of the piston 30 passing through the longitudinal center axis Z of the cylinder piston 30 is defined, a multi-hole injection valve 50 Arranged in the combustion chamber 10 the internal combustion engine 100 protrudes. In this basic representation, therefore, the longitudinal center axis is correct Z50 of the multi-hole injection valve 50 with the longitudinal central axis Z30 of the cylinder piston 30 match.

Der Brennraum 10 bildet eine erste rotationssymmetrische Brennraumzone I, die in Abhängigkeit der Position des Zylinderkolbens 30 durch die gedachte Verlängerung des Muldenkragens 31 der Mulde M im Zylinderkolben 30 parallel zu der Kolbenlängsachse Z des Zylinderkolbens 30 nach oben und durch dass in Abhängigkeit der Position des Zylinderkolbens 30 im Zylinder 20 jeweilige Volumen zwischen (Quetschspalt) Kolbenoberseite des Zylinderkolbens 30 und Zylinderkopfunterseite des Zylinderkopfes 40 begrenzt ist. The combustion chamber 10 forms a first rotationally symmetrical combustion chamber zone I, which depends on the position of the cylinder piston 30 through the imaginary extension of the trough collar 31 the trough M in the cylinder piston 30 parallel to the piston longitudinal axis Z of the cylinder piston 30 upwards and through that, depending on the position of the cylinder piston 30 in the cylinder 20 respective volumes between (nip) piston top of the cylinder piston 30 and cylinder head base of the cylinder head 40 is limited.

Der Brennraum 10 bildet eine zweite rotationssymmetrische „zentrale“ Brennraumzone II, die in Abhängigkeit der Position des Zylinderkolbens 30 durch die gedachte Verlängerung des Muldenkragens 31 der Mulde M parallel zu der Kolbenlängsachse des Zylinderkolbens 30 nach oben und unten durch dass in Abhängigkeit der Position des Zylinderkolbens 30 im Zylinder 20 jeweilige Volumen zwischen Kolbenoberseite des Zylinderkolbens 30 und Zylinderkopfunterseite des Zylinderkopfes 40 (Quetschspalt) begrenzt ist. The combustion chamber 10 forms a second rotationally symmetric "central" combustion chamber zone II, which depends on the position of the cylinder piston 30 through the imaginary extension of the trough collar 31 the trough M parallel to the piston longitudinal axis of the cylinder piston 30 up and down by that depending on the position of the cylinder piston 30 in the cylinder 20 respective volumes between piston top of the cylinder piston 30 and cylinder head base of the cylinder head 40 (Nip) is limited.

Der Brennraum 10 bildet eine dritte rotationssymmetrische Brennraumzone III, die in Abhängigkeit der Position des Zylinderkolbens 30 durch die gedachte Verlängerung des Muldenkragens 31 der Mulde M parallel zu der Kolbenlängsachse des Zylinderkolbens 30 nach unten durch einen in diesem Bereich gebildeten Muldenhinterschnitt begrenzt ist, wobei der Muldenhinterschnitt von der Kolbenmitte in Richtung der Außenwand der Zylinderkolbens 30 hin ausgebildet ist. The combustion chamber 10 forms a third rotationally symmetrical combustion chamber zone III, which depends on the position of the cylinder piston 30 through the imaginary extension of the trough collar 31 the trough M parallel to the piston longitudinal axis of the cylinder piston 30 is bounded below by a depression formed in this area depression, wherein the trough trailing from the piston center in the direction of the outer wall of the cylinder piston 30 is formed out.

Die den Brennraum 10 begrenzende konventionelle ω-Mulde M verfügt über geometrische Eigenschaften wie einen relativ scharfkantigen und zur Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 hin eng eingezogenen Muldenkragen 31. An den eng eingezogenen Muldenkragen 31 schließen sich nach außen von der Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 weg gerade Muldenabschnitte 34 an, die orthogonal zu der Längsachse des Zylinderkolbens 30 ausgerichtet sind. An diesen eng eingezogenen Muldenkragen 31 schließen sich nach innen zur Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 hin stark geneigte, beziehungsweise kreisrunde Muldenwände 32 an, die ausgehend von dem Muldenkragen 31 zunächst teilweise von der Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 ausgehend nach außen verlaufen und den Muldenkragen 31 hinterschneiden und erst dann in Richtung Muldenmitte nach innen zur Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 hin verlaufen. The the combustion chamber 10 limiting conventional ω-trough M has geometric properties such as a relatively sharp-edged and the longitudinal central axis Z30 of the cylinder piston 30 tightly recessed trough collar 31 , At the tightly pulled in trough collar 31 close outward from the longitudinal center axis Z30 of the cylinder piston 30 just go off the trough sections 34 which are orthogonal to the longitudinal axis of the cylinder piston 30 are aligned. At this tightly recessed trough collar 31 close inwards to the longitudinal central axis Z30 of the cylinder piston 30 towards strongly inclined, or circular trough walls 32 on, starting from the trough collar 31 initially partly from the longitudinal center axis Z30 of the cylinder piston 30 proceeding outwards and the trough collar 31 undercut and only in the direction of the center of the trough inwards to the longitudinal central axis Z30 of the cylinder piston 30 run out.

Im Zentrum der konventionellen ω-Mulde, mithin der Muldenmitte ist eine relativ spitz ausgeprägte Erhöhung 33 ausgebildet, wodurch insgesamt die in der Schnittansicht omegatypische geometrische Form gebildet wird. In the center of the conventional ω-trough, and thus the center of the trough is a relatively pointed pronounced increase 33 formed, whereby the overall omega-typical in the sectional view geometric shape is formed.

Dabei werden in einer vorgegebenen Position des Zylinderkolbens 30 innerhalb des Zylinders 20 mehrere radial ausgerichtete Einspritzstrahlen S über Einspritzöffnungen S_r über das Mehrloch-Einspritzventil 50 konzentrisch auf den Muldenkragen 31 geleitet. Dadurch wird Kraftstoff teilweise auf die Muldenabschnitte 34 und teilweise an die stark geneigten, beziehungsweise kreisrunden Muldenwände 32 gespritzt. In this case, in a predetermined position of the cylinder piston 30 inside the cylinder 20 a plurality of radially aligned injection jets S via injection openings S _r via the multi-hole injection valve 50 concentric on the trough collar 31 directed. As a result, fuel is partially on the trough sections 34 and partly to the steeply inclined, or circular trough walls 32 injected.

Dadurch entsteht insbesondere durch die Einspritzung von Kraftstoff an die stark geneigten, beziehungsweise kreisrunden Muldenwände 32 der bereits erläuterte Kraftstoff-Drall, dessen Achse parallel zur Kolbenlängsachse Z verläuft, wie anhand der Kraftstoffrichtungspfeile P verdeutlicht wird. This results in particular by the injection of fuel to the highly inclined, or circular trough walls 32 the already explained fuel swirl, whose axis is parallel to the piston longitudinal axis Z, as illustrated by the fuel direction arrows P.

Durch diese in 1 dargestellte geometrische Ausbildung der ω-Mulde und durch die Mehrlocheinspritzung über das Mehrloch-Einspritzventil 50 wird eine gute Luftausnutzung, insgesamt eine gute Gemischbildung und Verbrennung durch die Ausbildung einer aus mehreren radialen Einspritzstrahlen S_r gebildeten Einspritzung und durch den durch die mehreren Einspritzstrahlen in der ω-Mulde entlang den gekrümmten Muldenwände 32 gebildeten Dralls erreicht. Der Kraftstoff wird somit vor der Zündung, erstens durch die Mehrloch-Einspritzung und zweitens durch die Drallbildung in der ω-Mulde vernebelt beziehungsweise versprayt. Through this in 1 shown geometric design of the ω-well and through the multi-hole injection via the multi-hole injection valve 50 is good air utilization, good overall mixture formation and combustion by the formation of an injection formed from a plurality of radial injection jets S _r and by the plurality of injection jets in the ω-trough along the curved trough walls 32 reached formed swirl. The fuel is thus atomized or sprayed before the ignition, firstly by the multi-hole injection and secondly by the swirl formation in the ω-trough.

Im Hinblick auf die Position der ω-Mulde M gegenüber dem Mehrloch-Einspritzventil 50 (Mehrloch-Injektor), die in 1 und den 2 und 3 nur prinzipiell und nicht in allen Positionsvarianten dargestellt ist, wird die Muldenmitte der ω-Mulde M in einer Variante direkt unter dem Mehrloch-Einspritzventil 50 platziert. Die Längsmittelachse M50 des Mehrloch-Einspritzventils 50 stimmt dann nicht unbedingt mit der Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 überein. Die Positionierung wird als „injektorspezifische Anordnung der ω-Mulde“ bezeichnet. With regard to the position of the ω-trough M with respect to the multi-hole injection valve 50 (Multi-hole injector), which in 1 and the 2 and 3 is shown only in principle and not in all position variants, the trough center of the ω-trough M in a variant directly below the multi-hole injection valve 50 placed. The longitudinal center axis M50 of the multi-hole injection valve 50 then does not necessarily agree with the longitudinal center axis Z30 of the cylinder piston 30 match. The positioning is called "injector-specific arrangement of the ω-well".

In der Praxis ergeben sich häufig Randbedingungen, die es nicht erlauben, die Muldenmitte der ω-Mulde M genau zentrisch unter dem Mehrloch-Einspritzventil 50 zu platzieren. Dann werden üblicherweise Zwischenpositionen gewählt. In practice, boundary conditions that do not allow the trough center of the ω-trough M to be exactly centric below the multi-hole injection valve often result 50 to place. Then intermediate positions are usually chosen.

Stimmt die Längsmittelachse Z50 des Mehrloch-Einspritzventils 50 mit der Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 überein, liegt eine „kolbenspezifische Anordnung der ω-Mulde“ vor. Corresponds to the longitudinal center axis Z50 of the multi-hole injection valve 50 with the longitudinal central axis Z30 of the cylinder piston 30 match, there is a "piston-specific arrangement of the ω-well" before.

In diesem Fall liegt die Muldenmitte der ω-Mulde nicht unbedingt auf der Längsmittelachse Z50 des Mehrloch-Einspritzventils 50. In this case, the trough center of the ω-trough is not necessarily on the longitudinal center axis Z50 of the multi-hole injection valve 50 ,

Werden Zwischenpositionen gewählt, liegt somit die Muldenmitte der ω-Mulde M weder auf der Längsmittelachse Z50 des Zylinderkolbens 30, noch direkt auf der Längsmittelachse z50 des Mehrloch-Einspritzventils 50. Der Versatz der Längsmittelachse Z50 des Mehrloch-Einspritzventils 50 beziehungsweise der Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens 30 gegenüber der Muldenmitte der ω-Mulde M liegt jedoch im einstelligen mm-Bereich und ist damit sehr gering, so dass der/die nachfolgende/n beschriebenen Effekt/e der Erfindung bei allen Positionierungsfällen auftritt/auftreten. If intermediate positions are selected, the center of the trough of the ω-trough M thus lies neither on the longitudinal central axis Z50 of the cylinder piston 30 , still directly on the longitudinal center axis z50 of the multi-hole injection valve 50 , The offset of the longitudinal center axis Z50 of the multi-hole injection valve 50 or the longitudinal center axis Z30 of the cylinder piston 30 However, in relation to the trough center of the ω-trough M is in the single-digit mm range and is thus very low, so that the / the following / n described effect / e of the invention occurs / occur in all positioning cases.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die bekannte rotationssymmetrische ω-Mulde M zu modifizieren, wobei dazu nachfolgend anhand der 2 und 3 zwei Ausführungsformen detailliert erläutert werden. According to the invention, it is proposed to modify the known rotationally symmetrical ω-trough M, with reference to the following 2 and 3 two embodiments will be explained in detail.

Die strukturelle Modifizierung der ω-Mulde führt in vorteilhafter Weise dazu, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum der Brennkraftmaschine gegenüber bisherigen Verfahren noch besser homogenisiert wird. The structural modification of the ω-well leads advantageously to the fact that the fuel-air mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine is even better homogenized compared to previous methods.

Es hat sich herausgestellt, dass durch den Drall beziehungsweise die Verwirbelung des Kraftstoffes, wie zuvor erläutert, und gemäß den Kraftstoffpfeilen P in 1 dargestellt, zwar eine gute Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt, jedoch wird die Verbrennung durch den Drall von außen eingeleitet und brennt dann in Richtung Zentrum entgegen der Einspritzrichtung. In gewisser Weise bildet sich bei der radialen Mehrloch-Einspritzung ausschließlich über den Muldenkragen 31 erst verzögert in der Muldenmitte beziehungsweise der Brennraummitte des Brennraumes 10 ein homogenes Gemisch, da die bisher in die ω-Mulde M ausschließlich radial eingespritzten Einspritzstrahlen S_r zumindest teilweise zunächst durch die dritte Brennraumzone III geführt werden (siehe Figuren) und erst danach in die zweite Brennraumzone II eintreten. It has been found that by the swirl or the turbulence of the fuel, as explained above, and according to the fuel arrows P in 1 shown, although a good homogenization of the fuel-air mixture is carried out, however, the combustion is introduced by the spin from the outside and then burns in the direction of the center opposite to the injection direction. In some ways, the radial multi-hole injection forms exclusively over the trough collar 31 only delayed in the middle of the trough or the combustion chamber center of the combustion chamber 10 a homogeneous mixture, since the previously injected into the ω-well M only radially injected injection jets S _{r are} at least partially first passed through the third combustion chamber zone III (see figures) and only then enter the second combustion chamber zone II.

Außerdem bildet sich in der Brennraummitte des Brennraumes 10 durch das asymmetrische Einströmen von Verbrennungsluft in den Brennraum 10 ein Wirbel der orthogonal zur Längsmittelachse Z30 des Zylinderkolbens kreisförmig die Muldenmitte umströmt, so dass sich in der Muldenmitte eine Zone mit geringerer Durchmischung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und somit geringerer Homogenisierung ergibt. It also forms in the combustion chamber center of the combustion chamber 10 by the asymmetrical inflow of combustion air into the combustion chamber 10 a vortex orthogonal to the longitudinal central axis Z30 of the cylinder piston flows around the center of the trough in a circular manner, so that in the center of the trough a zone results with less thorough mixing of the fuel-air mixture and thus less homogenization.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch überwunden, dass auf die in dem Zentrum der erfindungsgemäßen Mulden M1, M2 liegende Erhöhung 33-1, 33-2 über mindestens eine zusätzliche axial ausgerichtete Einspritzöffnung S_a im Mehrloch-Einspritzventil 50‘ Einspritzstrahlen S gerichtet werden. This disadvantage is overcome according to the invention by the fact that the increase lying in the center of the troughs M1, M2 according to the invention 33-1 . 33-2 via at least one additional axially aligned injection opening S _a in the multi-hole injection valve 50 ' Injection jets S are directed.

Bevorzugt werden mehrere axial ausgerichtete Einspritzöffnungen S_a im Mehrloch-Einspritzventil 50‘ ausgebildet, so dass mehrere Einspritzstrahlen S in das Zentrum und von dem Zentrum abweichend in die erfindungsgemäßen Mulden M1, M2 eingespritzt werden können. Preference is given to a plurality of axially aligned injection openings S _a in the multi-hole injection valve 50 ' designed so that a plurality of injection jets S can be injected into the center and from the center deviating in the troughs M1, M2 according to the invention.

Die Mulden M1, M2 werden erfindungsgemäß gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten spitz ausgeprägten Erhöhung 33 der ω-Mulde M modifiziert, wie nachfolgend erläutert wird, da der mindestens eine oder die mehreren axialen Einspritzstrahlen S sonst dem zur Muldenmitte gerichteten Drall zur homogenen Ausbildung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gemäß den Kraftstoffpfeilen P in 1 entgegen wirken. The troughs M1, M2 according to the invention over the known from the prior art pointed pronounced increase 33 the ω-well M modifies, as will be explained below, since the at least one or more axial injection jets S otherwise the direction of the trough center swirl for the homogeneous formation of the fuel-air mixture according to the fuel arrows P in 1 counteract.

Für die Beschreibung der 2 und 3 wurden die Bezugszeichen für diejenigen Bauteile geändert, bei denen strukturelle Änderungen gegenüber dem Stand der Technik vorgenommen worden sind. Bei sich nicht strukturell ändernden Bauteile werden die Bezugszeichen beibehalten. Im Nachfolgenden wird stets von mehreren axialen Einspritzstrahlen S gesprochen. Erfindungsgemäß ist jedoch mindestens ein axialer Einspritzstrahl S vorgesehen, der als mindestens eine axiale Einspritzöffnung S_a in dem Mehrloch-Einspritzventil 50‘ ausgebildet ist. Es versteht sich, dass mehrere axiale Einspritzöffnungen S_a in dem Mehrloch-Einspritzventil 50‘ ausgebildet sind, sobald mehrere axiale Einspritzstrahlen S vorgesehen sind. For the description of 2 and 3 have been the reference numbers for those components been changed, where structural changes have been made over the prior art. In non-structurally changing components, the reference numerals are retained. In the following, we will always speak of several axial injection jets S. According to the invention, however, at least one axial injection jet S is provided which serves as at least one axial injection opening S _a in the multi-hole injection valve 50 ' is trained. It is understood that a plurality of axial injection openings S _a in the multi-hole injection valve 50 ' are formed as soon as a plurality of axial injection jets S are provided.

Die 2 zeigt schematisch den Brennraum 10 des Zylinders 30 zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips der Gemischbildung gemäß einer ersten Ausführungsform anhand eines Querschnittes durch die Längsmittelachse Z30 des Kolbens 30 sowie einen orthogonal zur Längsmittelachse Z30 des Kolbens 30 angeordneten Kolbenboden mit einer modifizierten ω₁-Mulde M1 (Omega-Mulde), die im Unterschied zu der bekannten Mulde M eine als gerade Plattform ausgeprägte Erhöhung 33-1 aufweist. The 2 schematically shows the combustion chamber 10 of the cylinder 30 to illustrate the inventive principle of mixture formation according to a first embodiment with reference to a cross section through the longitudinal central axis Z30 of the piston 30 and an orthogonal to the longitudinal center axis Z30 of the piston 30 arranged piston crown with a modified omega- ₁ well M1 (omega-trough), which in contrast to the known well M pronounced as a straight platform increase 33-1 having.

Die 3 zeigt schematisch den Brennraum 10 des Zylinders 30 zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips der Gemischbildung gemäß einer zweiten Ausführungsform anhand eines Querschnittes durch die Längsmittelachse Z30 des Kolbens 30 sowie einen orthogonal zur Längsmittelachse Z30 des Kolbens 30 angeordneten Kolbenboden mit einer modifizierten ω₂-Mulde M2 (Omega-Mulde), die im Unterschied zu der bekannten Mulde M eine als ω_P(Omega-)Plattform ausgeprägte Erhöhung 33-2 aufweist. The 3 schematically shows the combustion chamber 10 of the cylinder 30 to illustrate the inventive principle of mixture formation according to a second embodiment with reference to a cross section through the longitudinal center axis Z30 of the piston 30 and an orthogonal to the longitudinal center axis Z30 of the piston 30 arranged piston crown with a modified ω ₂ -mulde M2 (omega-trough), which in contrast to the known well M pronounced as ω _P (omega) platform increase 33-2 having.

Bei beiden Ausführungsformen gemäß 2 und 3 umfasst ein Mehrloch-Einspritzventil 50‘ mit radial ausgerichteten Einspritzstrahlen S_r, die ausgehend von der Längsmittelachse Z50 des Mehrloch-Einspritzventils 51 radial ausgerichtet sind, und wie bisher auf den Muldenkragen 31 gerichtet sind, und darüber hinaus axial ausgerichtete Einspritzöffnungen S_a, die auf die als gerade Plattform ausgeprägte Erhöhung 33-1 der ω₁-Mulde M1 oder die auf die als ω_P(Omega-)Plattform ausgeprägte Erhöhung 33-2 der ω₂-Mulde M2 gerichtet sind. In both embodiments according to 2 and 3 includes a multi-hole injection valve 50 ' with radially aligned injection jets S _r , starting from the longitudinal center axis Z50 of the multi-hole injection valve 51 are aligned radially, and as previously on the trough collar 31 are directed, and beyond axially aligned injection openings S _a , based on the pronounced as a straight platform increase 33-1 the omega- ₁ well M1 or the pronounced on the ω _P (omega) platform increase 33-2 the ω ₂ -Mulde M2 are directed.

Durch das Auftreffen der axial eingespritzten zweiten Kraftstoffteilmenge auf die jeweilige erhöhte Plattform 33-1, 33-2 ergibt sich gemäß den beiden Ausführungsformen der Effekt, dass dem zentralen Bereich des Brennraumes 10, insbesondere dem zentralen Bereich der zweiten Brennraumzone II, unabhängig von dem über die kreisrunden Muldenwände 32 geführten radial eingespritzten Kraftstoff eine vorgebbare Kraftstoffteilmenge der Kraftstoffgesamtmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs zugeführt wird. By the impact of the axially injected second fuel subset on the respective elevated platform 33-1 . 33-2 results according to the two embodiments of the effect that the central region of the combustion chamber 10 , in particular the central region of the second combustion chamber zone II, regardless of the over the circular trough walls 32 guided radially injected fuel is supplied to a predetermined partial fuel amount of the total fuel amount of the fuel to be injected.

Hinzu kommt der Effekt, dass in der Muldenmitte frühzeitiger als bisher ein homogenes Gemisch gebildet wird, da die jeweiligen erhöhten Plattformen 33-1, 33-2 gemäß der Erfindung dem zentralen Bereich der zweiten Brennraumzone II näher sind, so dass sich der zentrale Bereich der zweiten Brennraumzone II durch die axiale Einspritzung früher mit Kraftstoff füllt als bisher. In addition, there is the effect that in the trough center earlier than previously a homogeneous mixture is formed, since the respective elevated platforms 33-1 . 33-2 According to the invention, closer to the central region of the second combustion chamber zone II, so that the central region of the second combustion chamber zone II fills with fuel earlier by the axial injection.

Außerdem besteht ein weiterer Effekt darin, dass die jeweilige plattformartige Erhöhung 33-1, 33-2 für die Ausrichtung der über die Einspritzöffnungen S_a eingespritzten axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S sorgt, da sich die Richtungsvektoren der axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S nach dem Aufprall ändern und mit den Richtungsvektoren der über die kreisrunden Muldenwände 32 über die Einspritzöffnungen S_r eingespritzten radial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S geführten ersten Kraftstoffteilmenge übereinstimmen, wie die Kraftstoffrichtungspfeile P und P1 gemäß 2 und die Kraftstoffrichtungspfeile P und P2 gemäß 3 verdeutlichen. In addition, another effect is that the respective platform-like increase 33-1 . 33-2 provides for the alignment of the axially aligned fuel jets S injected via the injection openings S _a , since the directional vectors of the axially aligned fuel jets S change after the impact and with the direction vectors of the circular trough walls 32 coincide over the injection openings S _r injected radially aligned fuel jets S first fuel subset, as the fuel direction arrows P and P1 in accordance 2 and the fuel direction arrows P and P2 according to FIG 3 clarify.

Über die geometrische Veränderung der Höhe der jeweiligen erhöhten Plattformen 33-1, 33-2 gegenüber dem tiefsten Punkt der kreisrunden Muldenwände 32 kann bestimmt beziehungsweise abgestimmt werden, zu welchem Zeitpunkt sich die axial eingespritzte zweite Kraftstoffteilmenge mit der radial eingespritzten ersten Kraftstoffteilmenge vereinigt. In vorteilhafter Weise ist es durch die Reduzierung der Höhe der jeweiligen erhöhten Plattformen 33-1, 33-2 gegenüber dem tiefsten Punkt der kreisrunden Muldenwände 32 möglich, dass die über die Einspritzöffnungen S_r eingespritzten radial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S im Wesentlichen gleichzeitig mit den über die Einspritzöffnungen S_a eingespritzten axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S geführten zweiten Kraftstoffteilmenge die Muldenmitte und damit den zentralen Bereich der zweiten Brennraumzone II erreichen. About the geometric change in the height of the respective elevated platforms 33-1 . 33-2 opposite the lowest point of the circular trough walls 32 can be determined or tuned, at which time the axially injected second fuel subset merges with the radially injected first fuel subset. Advantageously, it is by reducing the height of the respective elevated platforms 33-1 . 33-2 opposite the lowest point of the circular trough walls 32 it is possible for the radially aligned fuel jets S injected via the injection openings S _{r to} reach the trough center and thus the central region of the second combustion chamber zone II substantially simultaneously with the second fuel subset injected via the injection openings S _a .

Mit anderen Worten ist es möglich, dass die axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S über die jeweiligen erhöhten Plattformen 33-1, 33-2 in der Muldenmitte zu einer frühzeitigeren Gemischbildung beitragen oder durch Reduzierung der Höhe der jeweiligen erhöhten Plattformen 33-1, 33-2 gegenüber dem tiefsten Punkt kann dieser Effekt verringert werden, so dass schließlich eine im Wesentlichen gleichzeitige Gemischbildung der radial und axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S im zentralen Bereich der zweiten Brennraumzone II bewirkbar ist. In other words, it is possible for the axially aligned fuel jets S to pass over the respective raised platforms 33-1 . 33-2 contribute to earlier mixture formation in the trough center or by reducing the height of the respective elevated platforms 33-1 . 33-2 opposite to the lowest point, this effect can be reduced, so that finally a substantially simultaneous mixture formation of the radially and axially aligned fuel jets S in the central region of the second combustion chamber zone II can be effected.

Außerdem wird effektiv erreicht, dass die über die Einspritzöffnungen S_a eingespritzten axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S durch den Aufprall auf die als gerade Plattform ausgeprägte Erhöhung 33-1 der ω₁-Mulde M1 (erste Ausführungsform) oder auf die als ω_P(Omega-)Plattform ausgeprägte Erhöhung 33-2 der ω₂-Mulde M2 (zweite Ausführungsform) auch stark versprayt wird, wodurch eine Homogenisierung der axial eingespritzten zweiten Kraftstoffteilmenge ebenfalls gewährleistet ist. In addition, it is effectively achieved that the injected via the injection openings S _a axially aligned fuel jet S through the Impact on the pronounced as a straight platform increase 33-1 the ω ₁ well M1 (first embodiment) or the increase pronounced as ω _P (omega) platform 33-2 the ω ₂ -mulde M2 (second embodiment) is also strongly sprayed, whereby a homogenization of the axially injected second fuel subset is also ensured.

Es wird deutlich, dass sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen in der Muldenmitte eine Zone mit verbesserter Durchmischung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und damit eine verbesserte Homogenisierung des gesamten Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum, insbesondere in der zentralen zweiten Brennraumzone II ergibt. Mit anderen Worten, der zentrale Bereich des Dralls oder Wirbels in dem Brennraum 10 wird mit über die Einspritzöffnungen S_a eingespritzten axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S, die auf die jeweilige Plattform 33-1, 33-2 treffen, im Verhältnis zu den eingespritzten radial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S_r homogener mit Kraftstoff gefüllt. It is clear that the inventive measures in the trough center a zone with improved mixing of the fuel-air mixture and thus improved homogenization of the entire fuel-air mixture in the combustion chamber, especially in the central second combustion zone II results. In other words, the central area of the swirl or vortex in the combustion chamber 10 is injected with the fuel injection ports S _a axially aligned fuel jets S, which on the respective platform 33-1 . 33-2 meet, in relation to the injected radially aligned fuel jets S _r more homogeneously filled with fuel.

Die radial und axial eingespritzten Kraftstoffteilmengen können dabei über die Anzahl und/oder Größe der Einspritzöffnungen S_r, S_a effektiv aufeinander abgestimmt werden. The radially and axially injected partial fuel quantities can be effectively coordinated with one another via the number and / or size of the injection openings S _r , S _a .

Durch den Vergleich der Kraftstoffrichtungspfeile P und P1 gemäß 2 und die Kraftstoffrichtungspfeile P und P2 gemäß 3 wird deutlich, dass die als ω_P(Omega-)Plattform ausgeprägte Erhöhung 33-2 der ω₂-Mulde M2 durch ihre geometrische Omega-Form ω_P Richtungsvektoren der axial ausgerichteten Kraftstoffstrahlen S erzeugt, die in der zweiten Brennraumzone II gegenüber der als gerade Plattform ausgeprägten Erhöhung 33-1 der ω₁-Mulde M1 mehr zur Brennraummitte hinweisen. Es wird in den Figuren deutlich, dass über die geometrische Ausbildung der als Plattform ausgeprägten Erhöhungen 33-1, 33-2 beeinflusst werden kann, in welchem Bereich des zentralen Bereichs des Brennraums 10 der zweiten Brennraumzone II sich die radial eingespritzten Kraftstoffstrahlen S mit den axial eingespritzten Kraftstoffstrahlen S zu einem homogenen Gemisch vereinigen sollen. By comparing the fuel direction arrows P and P1 according to 2 and the fuel direction arrows P and P2 according to FIG 3 it becomes clear that the increase pronounced as ω _P (omega) platform 33-2 the ω ₂ -mulde M2 generated by their geometric omega shape ω _P direction vectors of the axially aligned fuel jets S, in the second combustion chamber zone II relative to the pronounced as a straight platform increase 33-1 the ω ₁ -mold M1 more to the combustion chamber center point. It is clear in the figures that about the geometric formation of pronounced as a platform increases 33-1 . 33-2 can be influenced, in which area of the central area of the combustion chamber 10 the second combustion chamber zone II, the radially injected fuel jet S should unite with the axially injected fuel jet S to form a homogeneous mixture.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100: Brennkraftmaschine Internal combustion engine
10 10: Brennraum combustion chamber
20 20: Zylinder cylinder
21 21: Zylinderinnenwand Cylinder inner wall
30 30: Kolben piston
31 31: Muldenkragen trough collar
32 32: Muldenwände hollow walls
33 33: Erhöhung mit Spitze (Stand der Technik) Elevation with tip (prior art)
33-1 33-1: Erhöhung mit erfindungsgemäßer gerader Plattform Increase with inventive straight platform
33-2 33-2: Erhöhung mit erfindungsgemäßer ω_P-omegaförmiger Plattform Increase with inventive ω _P -comega-shaped platform
ω_P ω _P: omegaförmige Plattform omega-shaped platform
34 34: Muldenabschnitte valley portions
Z Z: Kolbenlängsachse piston longitudinal axis
Z30 Z30: Längsmittelachse des Kolbens 30 Longitudinal central axis of the piston 30
40 40: Zylinderkopf cylinder head
50 50: Mehrloch-Einspritzventil (Stand der Technik) Multi-hole injection valve (prior art)
50‘ 50 ': erfindungsgemäßes Mehrloch-Einspritzventil Inventive multi-hole injection valve
Z50 Z50: Längsmittelachse des Mehrloch-Einspritzventils 50 Longitudinal center axis of the multi-hole injection valve 50
M, ω M, ω: omegaförmige Mulde (Stand der Technik) omega-shaped depression (prior art)
ω₁, M1 ω ₁ , M1: erste erfindungsgemäße omegaförmige Mulde first omega-shaped depression according to the invention
ω₂, M2 ω ₂ , M2: zweite erfindungsgemäße omegaförmige Mulde second omega-shaped depression according to the invention
I I: erste Brennraumzone first combustion chamber zone
II II: zweite Brennraumzone second combustion chamber zone
III III: dritte Brennraumzone third combustion chamber zone
S S: Einspritzstrahlen Injection jets
S_r S _r: radiale Einspritzstrahlen radial injection jets
S_a S _a: axiale Einspritzstrahlen axial injection jets

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 8800529 B2 [0008]
EP 1234966 A2 [0010]

Claims

Method for mixture formation in a direct-injection internal combustion engine ( 100 ) with at least one cylinder head ( 40 ) and at least one cylinder ( 20 ) and a rotatably mounted crankshaft, wherein the at least one cylinder ( 20 ) on an inlet side at least one inlet opening for supplying the combustion air and on an outlet side at least one outlet opening for discharging the combustion gases, wherein a combustion chamber ( 10 ) formed by a piston head of the at least one cylinder ( 20 ) associated piston ( 30 ), a cylinder inner wall ( 21 ) and the cylinder head ( 40 ) is limited, wherein the piston longitudinal axis of the piston ( 30 ) is perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft, and the fuel by means of injection ports having multi-hole injection valve ( 50 ) in the context of at least one injection at a predeterminable position of the piston ( 30 ) in the cylinder ( 20 ) at least partially into a piston bottom-side omega-shaped depression (ω, M) in the combustion chamber ( 10 ) of the at least one cylinder ( 20 ), wherein the multi-hole injection valve ( 50 ) in the cylinder head ( 40 ) on the opposite side of the piston bottom side omega-shaped depression (ω, M) of the piston crown of the piston ( 30 ), characterized in that by means of a radial injection openings (S _r ) and at least one axial injection opening (S _a ) having multi-hole injection valve ( 50 ) a first fuel subset with the piston longitudinal axis substantially radial alignment on the trough collar ( 31 ) and a second fuel subset with the piston longitudinal axis substantially axial alignment on a in the trough center of the omega-shaped trough (ω ₁ , M1, ω ₂ , M2) as a distinct pronounced increase (M1; 33-1 ; M2, 33-2 ) in the combustion chamber ( 10 ) are injected.

A process for mixture formation according to claim 1, characterized in that via the radial and axial injection openings (S _r , S _a ) of the multi-hole injection valve ( 50 ' ) in the combustion chamber ( 10 ) injected fuel subset in a central combustion chamber zone (II) of the combustion chamber ( 10 ), mixed and homogenized.

A process for mixture formation according to claim 1, characterized in that the partial fuel quantities on the number and / or the size of the radial injection openings (S _r ) and the at least one or more axial injection openings (S _r , S _a ) of the multi-hole injection valve ( 50 ' ) to be changed.

A method for mixture formation according to claim 2, characterized in that the time of the radial injection openings (S _r ) and the at least one axial injection opening (S _r , S _a ) of the multi-hole injection valve ( 50 ' ) in the central combustion chamber zone (II) of the combustion chamber ( 10 ) introduced fuel subset by adjusting the geometry of the pronounced as a platform increase (M1; 33-1 ; M2, 33-2 ) with respect to the adjacent geometry of the omega-shaped depression (M1, M2).

A process for mixture formation according to claim 3, characterized in that via the at least one axial injection opening (S _a ) of the multi-hole injection valve ( 50 ' ) injected fuel subset the central combustion chamber zone (II) of the combustion chamber ( 10 ) is reached in time before the partial fuel quantity injected via the radial injection openings (S _r ).

A process for mixture formation according to claim 3, characterized in that via the at least one axial injection opening (S _a ) of the multi-hole injection valve ( 50 ' ) injected fuel subset the central combustion chamber zone (II) of the combustion chamber ( 10 ) is achieved simultaneously with the injected via the radial injection openings (S _r ) partial fuel amount.

Direct injection internal combustion engine ( 100 ) for carrying out the method according to claim 1 with at least one cylinder head ( 40 ) and at least one cylinder ( 20 ) and a rotatably mounted crankshaft, wherein the at least one cylinder ( 20 ) on an inlet side at least one inlet opening for supplying the combustion air and on an outlet side at least one outlet opening for discharging the combustion gases, wherein a combustion chamber ( 10 ) formed by a piston head of the at least one cylinder ( 20 ) associated piston ( 30 ), a cylinder inner wall ( 21 ) and the cylinder head ( 40 ) is limited, wherein the piston longitudinal axis of the piston ( 30 ) is perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft, and the fuel by means of injection ports having multi-hole injection valve ( 50 ) in the context of at least one injection at a predeterminable position of the piston ( 30 ) in the cylinder ( 20 ) at least partially into a piston bottom-side omega-shaped depression (ω, M) in the combustion chamber ( 10 ) of the at least one cylinder ( 20 ), wherein the multi-hole injection valve ( 50 ) in the cylinder head ( 40 ) on the opposite side of the piston bottom side omega-shaped depression (ω, M) of the piston crown of the piston ( 30 ), characterized in that a multi-hole injection valve ( 50 ' ) with radial injection openings (S _r ) and at least one axial injection opening (S _a ) into the combustion chamber ( 10 ) protrudes and in the trough center of the omega-shaped trough (ω ₁ , M1, ω ₂ , M2) a pronounced as a platform increase (M1; 33-1 ; M2, 33-2 ) is pronounced.

Internal combustion engine ( 100 ) according to claim 7, characterized in that the platform-shaped increase ( 33-1 ) of the omega-shaped depression (ω ₁ , M1) is pronounced as a straight platform.

Internal combustion engine ( 100 ) according to claim 7, characterized in that the platform-shaped increase ( 33-2 ) of the omega-shaped depression (ω ₂ , M2) is expressed as an omega-shaped platform (ω _P ).