DE102016118591A1 - Benzin-diesel-kombinations-verbrennungsmotor - Google Patents

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Hyunsung Jung
Jae Hyeok Song
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Hyundai Motor Co
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Abstract

Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor, aufweisend einen Zylinder 100 mit einem Zylinderkörper 110, in welchem eine Brennkammer ausgebildet ist, um durch Verbrennen von Benzinkraftstoff und Dieselkraftstoff eine Antriebsleistung zu erzeugen, und einen Zylinderkopf 120, welcher ausgebildet ist, um einen oberen Abschnitt des Zylinderkörpers 110 abzudecken, ein Paar Einlassöffnungen 125, welche im Zylinderkopf 120 ausgebildet sind, ein Paar Auslassöffnungen 127, welche im Zylinderkopf 120 ausgebildet sind, einen Dieselinjektor 130, welcher in der Mitte des Zylinderkopfs 120 angeordnet ist, ein Paar Zündkerzen 140, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Dieselinjektors 130 angeordnet sind, ein erstes Einlassrohr 150a und ein zweites Einlassrohr 150b, welche an den Einlassöffnungen 125 angebracht sind, ein Auslassrohr 170, welches an den Auslassöffnungen 127 angebracht ist, ein Paar Einlassventile 155, welche in dem ersten und dem zweiten Einlassrohr 150a, 150b angeordnet sind, und einen Benzininjektor 160, welcher im ersten und im zweiten Einlassrohr 150a, 150b angeordnet ist, um den Benzinkraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen.

Description

  • Querverweis zu bezogener Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nummer 10-2015-0178660 , die am 14. Dezember 2015 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor und insbesondere eine Struktur eines Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotors, welcher angetrieben ist durch Verwendung eines Gemisches eines Benzinkraftstoffs und eines Dieselkraftstoffs.
  • Beschreibung bezogener Technik
  • Im Allgemeinen hat ein Dieselmotor eine exzellente Kraftstoffeffizienz, aber stößt eine große Menge Schadstoffmaterialien aus, wie z.B. Stickoxide (NOx) und dergleichen. Andererseits hat ein Benzinmotor eine relativ kleinere Kraftstoffeffizienz, aber stößt weniger Schadstoffmaterialien, wie z.B. Stickoxide (NOx) und dergleichen aus im Vergleich mit einem Dieselmotor.
  • In jüngerer Zeit sind Abgasregelungen für Dieselmotorfahrzeuge verschärft worden, sodass die Entwicklung eines neuen Dieselmotors erforderlich geworden ist.
  • Als ein Beispiel eines neuen Dieselmotors ist ein Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor, welcher unter Verwendung eines Gemischs eines Benzinkraftstoffs und eines Dieselkraftstoffs angetrieben ist, in der Entwicklung.
  • Der Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor lässt ein Gemischgas, bei welchem Benzinkraftstoff und Luft vorgemischt sind, in einem Einlasshub ein und spritzt den Dieselkraftstoff ein, um eine Zündung in einem Verdichtungshub zu steuern. Dann wird der Dieselkraftstoff komprimiert und dadurch im Zündungshub gezündet. Zu dieser Zeit wird auch der Benzinkraftstoff gezündet. Schließlich werden der Dieselkraftstoff und der Benzinkraftstoff in einem Explosionshub verbrannt, wodurch die Antriebsleistung erzeugt wird. Jedoch können der Benzinkraftstoff und der Dieselkraftstoff durch Verwenden einer Zündkerze gezündet werden in Abhängigkeit von einem Anteil des Benzinkraftstoffs und des Dieselkraftstoffs.
  • Ein herkömmlicher Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor wird angetrieben durch Kombinationsverbrennung des Benzinkraftstoffs und des Dieselkraftstoffs, wenn der Verbrennungsmotor in einem Niedriglastzustand oder einem Mittellastzustand ist, und der Verbrennungsmotor wird angetrieben durch Einzelverbrennung des Benzinkraftstoffs, wenn der Verbrennungsmotor in einem Hochlastzustand ist.
  • Als solches unterscheidet sich ein Antriebszustand, bei welchem der Verbrennungsmotor durch die Kombinationsverbrennung angetrieben wird, von einem Antriebszustand, bei welchem der Verbrennungsmotor von der Einzelverbrennung angetrieben wird, welche nur Benzinkraftstoff verwendet, sodass ein Verwirbelungsverhältnis (Drallverhältnis) Rs, ein Tumble-Verhältnis Rt und eine Ladeeffizienz Cf geeignet zu bestimmen/zu ermitteln sind gemäß jedem der Antriebszustände.
  • Ferner ist eine Distanz einer Flamme, die sich von einer Zündungsquelle des Dieselkraftstoffs aus zu einem Gesamtkraftstoff hin ausbreitet, welcher erzielt ist durch Mischen des Benzinkraftstoffs und des Dieselkraftstoffs, vergrößert in Abhängigkeit von Positionen eines Benzininjektors (Benzineinspritzvorrichtung), eines Dieselinjektors (Dieseleinspritzvorrichtung) oder dergleichen in einer Verbrennungskammer und von einer Gestalt der Verbrennungskammer bei dem herkömmlichen Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor, sodass Klopfen verstärkt sein kann.
  • Ferner, wenn die Zündkerze verwendet wird, kann Klopfen erzeugt werden durch Zusammendrücken (z.B. des Kraftstoffgemischs) am Zylinderkopf, bewirkt durch eine Flamme eines Kraftstoffs, der durch eine Zündkerze gezündet wird.
  • Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Erleichterung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder irgendeine Form der Anregung verstanden werden, dass diese Informationen den dem Fachmann bekannten Stand der Technik bilden.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor zu schaffen, welcher Vorteile hat, in der Lage zu sein, ein Verwirbelungsverhältnis Rs, ein Tumble-Verhältnis Rt und eine Ladeeffizienz Cf in Abhängigkeit von einem Antriebszustand zu optimieren/zu verbessern. Die vorliegende Erfindung ist in einer Anstrengung gemacht worden, einen Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor zu schaffen, welcher Vorteile hat, in der Lage zu sein, Klopfen in einer Betriebsbedingung/bei einem Betriebszustand zu verhindern.
  • Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor aufweisen, einen Zylinder mit einem Zylinderkörper, in welchem eine Brennkammer ausgebildet ist, um eine Antriebsleistung zu erzeugen durch Verbrennen eines Benzinkraftstoffs und eines Dieselkraftstoffs, und einem Zylinderkopf, welcher ausgebildet ist, um einen oberen Abschnitt des Zylinderkörpers abzudecken, ein Paar Einlassöffnungen, die in dem Zylinderkopf ausgebildet sind, ein Paar Auslassöffnungen, die in dem Zylinderkopf ausgebildet sind und die zu den Einlassöffnungen symmetrisch positioniert sind, einen Dieselinjektor, der in einer Mitte des Zylinderkopfs angeordnet ist, um den Dieselkraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen, ein Paar Zündkerzen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Dieselinjektors im Zylinderkopf angeordnet sind, ein erstes Einlassrohr und ein zweites Einlassrohr, die an den Einlassöffnungen montiert sind, um selektiv Luft zu der Brennkammer zuzuführen, ein Auslassrohr, welches an den Auslassöffnungen moniert ist, um ein Abgas, welches in der Verbrennungskammer erzeugt wird, auszulassen, ein Paar Einlassventile, welche in dem ersten und dem zweiten Einlassrohr angeordnet sind, um die Einlassöffnungen selektiv zu öffnen, und einen Benzininjektor, welcher an dem ersten und an dem zweiten Einlassrohr angeordnet ist, um Benzinkraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen, wobei das erste Einlassrohr in einer Seitenansicht gesehen in einem vorbestimmten Winkel in einer Aufwärtsrichtung des Zylinderkopfs sowie in einer von den Auslassöffnungen weg weisenden Richtung schräg (verlaufend) ausgebildet sein kann (bzw. ist) und sich in einer Draufsicht gesehen in der von den Auslassöffnungen weg weisenden Richtung geradlinig/linear erstrecken kann (bzw. sich erstreckt), und wobei das zweite Einlassrohr in der (z.B. dieser) Seitenansicht gesehen in einem vorbestimmten Winkel in der Aufwärtsrichtung des Zylinderkopfs und in der von den Auslassöffnungen weg weisenden Richtung schräg (verlaufend) ausgebildet sein kann (bzw. ausgebildet ist) und sich in der Draufsicht gesehen in der von den Auslassöffnungen weg weisenden Richtung linear erstrecken kann (bzw. sich erstreckt), wobei ein Endabschnitt des zweiten Einlassrohrs, welcher mit einer der Einlassöffnungen verbunden ist, bezüglich des Dieselinjektors ausgehend von einer Mitte des Zylinderkopfs in einer radialen Richtung um einen vorbestimmten Winkel nach hin außen schräg ausgebildet ist (z.B. in Richtung nach außen gekröpft ist).
  • Der Dieselinjektor kann in der Mitte des Zylinderkopfs angeordnet sein.
  • Die Zündkerzen können bezüglich des Dieselinjektors symmetrisch zueinander angeordnet sein.
  • Eine untere Fläche des Zylinderkopfs kann ein Paar geneigte Abschnitte aufweisen, aufweisend einen ersten geneigten Abschnitt, in welchem die Einlassöffnungen ausgebildet sind, und einen zweiten geneigten Abschnitt, in welchem die Auslassöffnungen ausgebildet sind, und einen Kantenabschnitt, in welchem die geneigten Abschnitte sich einander kontaktieren, wobei eine Giebeldachgestalt (z.B. eine Pultdachgestalt) von den geneigten Abschnitten und dem Kantenabschnitt ausgebildet sein kann.
  • Die Einlassöffnungen und die Auslassöffnungen können jeweils zugeordnet in den geneigten Abschnitten ausgebildet sein.
  • Bei dem Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor kann z.B. der Dieselinjektor in der Mitte des Kantenabschnitts angeordnet sein.
  • Der Benzininjektor (bzw. ein jeweiliger Benzinjektor) kann in den Einlassrohren (jeweils zugeordnet) angebracht/montiert sein, sodass eine Einspritzrichtung, in welche der Benzinkraftstoff von den Benzininjektoren aus eingespritzt wird, direkt zu den Einlassventilen hin orientiert/gerichtet ist.
  • Gemäß den oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor optimal gestaltet werden, um ein Verwirbelungsverhältnis, ein Tumble-Verhältnis und eine Ladeeffizienz zu haben, die hierfür geeignet sind.
  • Es ist zu verstehen, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Ausdrücke hierin dazu verwendet sind, um einzuschließen Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, inklusive Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastkraftwagen, diverse kommerzielle Fahrzeuge, Wasserkraftfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen und auch einschließt Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftstofffahrzeuge (z.B. angetrieben durch Kraftstoffe, die von anderen Quellen als Erdöl stammen). Wie hierin Bezug genommen, ist ein Hybridfahrzeug, ein Fahrzeug, welches zwei oder mehr Leistungsquellen hat, z.B. sowohl benzingetriebene als auch elektrogetriebene Fahrzeuge.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die im Detail aus den hier angehängten Zeichnungen, welche hierein mitaufgenommen sind, und der nachfolgenden Detailbeschreibung besser ersichtlich werden, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine schematische Darstellung, welche eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsystems mit einem exemplarischen Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinders des exemplarischen Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zylinderkopf des exemplarischen Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 4 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A‘ in 3.
  • 5 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B‘ in 3.
  • 6 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie C-C‘ in 3.
  • 7 ist eine Seitenansicht, welche eine Konfiguration eines Einlassrohrs und eines Auslassrohrs gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 8 ist eine Draufsicht, welche eine Konfiguration eines Einlassrohrs und eines Auslassrohrs gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 9 bis 12 zeigen einen Betrieb des exemplarischen Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine teilweise vereinfachte Darstellung der zahlreichen Merkmale der Erfindung darstellen, welche für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, einschließlich z.B. spezifischer Dimensionen, Orientierungen, Positionierungen und Gestaltungen werden (zumindest) teilweise durch die besondere Verwendung und die Verwendungsumgebung bestimmt werden.
  • Detailbeschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug genommen auf zahlreiche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von welcher Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht vorgesehen ist, um die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung vorgesehen, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Umfangs der hier angehängten Ansprüche liegen.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsystems mit einem Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotor gemäß diverser Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert. 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zylinder eines Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß den diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Zylinder 100 des Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Brennkammer auf, welche eingerichtet ist, um durch Verbrennen eines Kraftstoffs Antriebsleistung zu erzeugen.
  • Der Zylinder 100 weist auf einen Zylinderkörper 110, in welchem die Brennkammer, welche eingerichtet ist, um Antriebsleistung durch Verbrennen eines Benzinkraftstoffs und eines Dieselkraftstoffs zu erzeugen, ausgebildet ist, und einen Zylinderkopf 120, welcher eingerichtet ist, um einen oberen Abschnitt des Zylinderkörpers 110 abzudecken.
  • Der Zylinderkörper 110 ist eingerichtet, um eine (zumindest) im Wesentlichen zylindrische Gestalt zu haben, in welcher die Brennkammer ausgebildet ist, und wobei ein oberer Abschnitt des Zylinderkörpers 110 offen ist. Der Zylinderkopf 120 ist eingerichtet, um den offenen oberen Abschnitt des Zylinderkörpers 110 abzudecken.
  • Ein Dieselinjektor 130, der eingerichtet ist, um den Dieselkraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen, und ein Benzinjektor 160, der eingerichtet ist, um den Benzinkraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen, sind an dem Zylinder 100 angebracht/montiert.
  • Ferner ist eine Zündkerze 140 an dem Zylinder 100 angebracht/montiert, um ein Kraftstoffgemisch aus Benzinkraftstoff und dem Dieselkraftstoff zu zünden, welche in die Brennkammer einspritzt wurden.
  • Nachfolgend wird eine Struktur des Zylinders 100 gemäß den diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Zylinderkopf 120 des Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert. 3 zeigt eine Gestalt des Zylinderkopfs 120, wenn von einer unteren Seite aus gesehen.
  • 4 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A‘ von 3, 5 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B‘ in 3, und 6 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie C-C‘ in 3.
  • Wie in den 3 bis 6 gezeigt ist, ist der Zylinderkopf 120 ausgebildet, um eine (zumindest) im Wesentlichen Scheibengestalt zu haben, um den oberen Abschnitt des Zylinderkörpers 110 abzudecken. Eine untere Fläche des Zylinderkopfs 120 weist ein Paar geneigte Abschnitte 121 und einen Kantenabschnitt 123 auf, an welchem die geneigten Abschnitte 121 einander kontaktieren. Der Zylinderkopf 120 ist ausgebildet, um eine Giebeldachform (z.B. Pultdachform) zu haben, welche gebildet ist von den geneigten Abschnitten 121 und dem Kantenabschnitt 123.
  • Ein Paar Einlassöffnungen 125 sind auf einer Seite der geneigten Abschnitte 121 angeordnet, und ein Paar Auslassöffnungen 127 sind auf der anderen Seite der geneigten Abschnitte 121 angeordnet. Insbesondere sind die Einlassöffnungen 125 und die Auslassöffnungen 127 angeordnet, um bezüglich des Kantenabschnitts 123 symmetrisch zueinander zu sein.
  • Der Dieselinjektor 130, welcher den Dieselkraftstoff in die Brennkammer einspritzt, kann in der Mitte des Zylinderkopfs 120 angeordnet sein. Z.B. kann der Dieselinjektor 130 in der Mitte des Kantenabschnitts 123 angeordnet sein.
  • Die Zündkerzen 140 können ein Paar Zündkerzen 140 aufweisen, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Dieselinjektors 130 angeordnet sind. In diesem Falle können die Zündkerzen 140 bezüglich des Dieselinjektors 130 symmetrisch zueinander angeordnet sein. Die Zündkerzen 140 zünden das Kraftstoffgemisch aus Benzinkraftstoff und Dieselkraftstoff, welches bzw. welche in die Brennkammer eingegeben ist bzw. sind.
  • Wenn die Zündkerzen 140 bezüglich des Dieselinjektors 130 symmetrisch zueinander angeordnet sind, kann eine Distanz (nachfolgend bezeichnet als Flamme-Ausbreitungsdistanz) einer Flamme, welche durch die Zündkerzen 140 erzeugt wird und welche sich zu einem Gesamtkraftstoffgemisch hin ausbreitet, minimiert werden.
  • Wenn die Flamme-Ausbreitungsdistanz wie oben erläutert minimiert ist, kann ein Zusammendrückeffekt, dass die untere Fläche des Zylinderkopfs 120 durch die Flamme aufgeheizt wird, die durch die Zündkerzen 140 erzeugt wird, verringert werden, wodurch Klopfen vermieden werden kann.
  • Ein Einlassrohr 150 zum Zuführen frischer Luft in die Verbrennungskammer/Brennkammer durch einen Einlasskrümmer 10 ist an die Einlassöffnungen 125 angeschlossen bzw. mit diesen verbunden. Ein Auslassrohr 170 zum Auslassen eines Abgases, welches in der Brennkammer erzeugt wird, ist mit den Auslassöffnungen 127 verbunden. Das Abgas, welches in der Brennkammer erzeugt wird, wird durch die Auslassöffnungen 127 und das Auslassrohr 170 ausgelassen und wird durch einen Auslasskrümmer 20 nach außen hin ausgelassen.
  • Der Benzininjektor 160 ist in dem Einlassrohr 150 angeordnet/ausgebildet, um den Benzinkraftstoff in ein Inneres der Brennkammer zuzuführen. Der Benzininjektor 160 kann ein Benzin-Mehrpunkt-Injektor (MPI) zum Einspritzen einer Mischung von Luft und Benzinkraftstoff in die Brennkammer des Verbrennungsmotors sein. Alternativ kann der Benzininjektor 160 ein Benzindirektinjektor (GDI) sein, welcher den Benzinkraftstoff direkt in die Brennkammer des Verbrennungsmotors einspritzt.
  • Ein Einlassventil 155 ist an dem Einlassrohr 150 montiert/angebracht, um die Einlassöffnungen 125 selektiv zu öffnen. In diesem Falle können die Benzininjektoren 160 angebracht/montiert sein, um den Einlassventilen 155 zugewandt zu sein. Insbesondere kann der Benzininjektor 160 im/am Einlassrohr 150 angebracht/montiert sein, sodass eine Einspritzrichtung, in welche der Benzinkraftstoff vom Injektor ausgehend eingespritzt wird, direkt zu den Einlassventilen 155 hin gerichtet ist.
  • Da der Benzininjektor 160 derart angebracht ist, dass die Einspritzrichtung des Benzinkraftstoffs, welches von ihm eingespritzt wird, direkt zu dem (zugehörigen) Einlassventil 155 hin gerichtet ist, kann der Benzininjektor 160 benachbart zu den Einlassöffnungen bzw. zu der jeweils zugehörigen Einlassöffnungen 125 angebracht/montiert werden/sein.
  • Damit dienen die Luft und der Kraftstoff, welcher vom Benzininjektor 160 eingespritzt wird, dazu, um das (jeweilige) Einlassventil 155 zu kühlen, welches während eines Explosionshubs erwärmt wird, wenn der Benzininjektor 160 benachbart zu den Einlassöffnungen 125 montiert ist. Als ein Ergebnis kann Klopfen vermieden werden.
  • Nachfolgend wird eine Struktur des Einlassrohrs 150 und des Auslassrohrs 170 im Detail beschrieben.
  • 7 ist eine Seitenansicht, welche eine Konfiguration eines Einlassrohrs 150 und eines Auslassrohrs 170 gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. 8 ist eine Draufsicht, welche die Konfiguration des Einlassrohrs 150 und des Auslassrohrs 170 gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie in den 7 und 8 gezeigt, kann das Einlassrohr 150 ein Paar Einlassrohre 150 mit einem ersten Einlassrohr 150a und einem zweiten Einlassrohr 150b aufweisen. Das erste Einlassrohr und das zweite Einlassrohr sind ausgebildet, um einen Fluss/eine Strömung in der Brennkammer in hauptsächlich eine Tumble-Richtung zu erzeugen.
  • Wie in 7 gezeigt, ist das erste Einlassrohr 150a in einer Seitenansicht gesehen in einem vorbestimmten Winkel in einer Aufwärtsrichtung des Zylinderkopfs 120 sowie in einer Richtung weg von den Auslassöffnungen 127 schräg (verlaufend) ausgebildet. Ferner, wie in 8 gezeigt, erstreckt sich das erste Einlassrohr 150a in eine Richtung weg von den Auslassöffnungen 127 in geradliniger/linearer Weise.
  • Demgemäß erzeugen die Luft und der Benzinkraftstoff, welche durch das erste Einlassrohr 150a in die Brennkammer eingegeben werden, eine Strömung/einen Fluss in eine Tumble-Richtung, da das erste Einlassrohr 150a in der Seitenansicht in einem vorbestimmten Winkel in Aufwärtsrichtung des Zylinderkopfs 120 und in eine Richtung weg von den Auslassöffnungen 127 schräg verlaufend ausgebildet ist und sich in der Draufsicht in Richtung weg von den Auslassöffnungen 127 linear/geradlinig erstreckt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, ist das zweite Einlassrohr 150 in der Seitenansicht gesehen in einem Winkel in der Aufwärtsrichtung des Zylinderkopfs 120 und in einer Richtung weg von den Auslassöffnungen 127 schräg verlaufend/sich erstreckend ausgebildet. Ferner, wie in 8 gezeigt ist, erstreckt sich das zweite Einlassrohr 150b in der Richtung weg von den Auslassöffnungen 127 (in der Draufsicht gesehen (bezogen auf A-A)) im Wesentlichen linear/geradlinig. Ein Endabschnitt 151 des zweiten Einlassrohrs 150b, welcher mit einer der Einlassöffnungen 125 verbunden ist, ist nach außen schräg ausgebildet (nach außen hin ab-gekröpft) in einem vorbestimmten Winkel ‚a‘ in einer radialen Richtung ausgehend von der Mitte des Zylinderkopfs 120 bezüglich des Dieselinjektors 130. (D.h. z.B., dass der besagte Endabschnitt 151 des zweiten Einlassrohrs 150b sich bezügliche einer Längsrichtung des sich geradlinig erstreckenden zweiten Einlassrohrs 150b (wenn in der Draufsicht gesehen) um den vorbestimmten Winkel ‚a‘ geneigt erstreckt, wobei die Abbiegerichtung von dem Dieselinjektor 130 aus gesehen radial nach außen erfolgt.)
  • Demgemäß erzeugen die Luft und der Benzinkraftstoff, die durch das zweite Einlassrohr 150b in die Brennkammer eingebracht werden, eine Strömung/einen Fluss in die Verwirbelungsrichtung/Drallrichtung in der Brennkammer, da der Endabschnitt 151 (nach) außen (hin) schräg (geneigt) ausgebildet ist in einem vorbestimmten Winkel in der Radialrichtung von der Mitte des Zylinderkopfs 120 aus bezüglich des Dieselinjektors 130.
  • Daher erzeugen die Luft und der Benzinkraftstoff, welche durch das erste Einlassrohr 150a in die Brennkammer eingebracht werden, eine Strömung hauptsächlich in der Tumble-Richtung, und die Luft und der Benzinkraftstoff, welche durch das zweite Einlassrohr 150 eingebracht werden, erzeugen den Fluss/die Strömung hauptsächlich in der Tumble-Richtung. Jedoch wird (auch) eine/die Strömung in der Verwirbelungsrichtung (Drallrichtung) (zumindest) geringfügig erzeugt durch die Wirkung des Endabschnitts 151.
  • Im Falle des Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors ist ein Niedriglastzustand und/oder ein mittlerer Lastzustand ein Kombinations-Verbrennungszustand, bei dem Kombinationsverbrennung des Benzinkraftstoffs und des Dieselkraftstoffs vorliegen, und ist ein Hochlastzustand ein (reiner) Benzinverbrennungszustand, bei dem Einzelverbrennung durch (lediglich) Benzinkraftstoff vorliegt.
  • Bei einem solchen Kombinations-Verbrennungsmotor ist es wichtig, ein Verwirbelungsverhältnis und eine Ladeeffizienz im Kombinations-Verbrennungszustand zu optimieren, und es ist wichtig, ein Tumble-Verhältnis und die Ladeeffizienz im Benzinverbrennungszustand zu optimieren. D.h., eine Konfiguration, welche alle von dem Verwirbelungsverhältnis Rs, dem Tumble-Verhältnis Rt und der Ladeeffizienz Cf optimieren kann, hat große Wichtigkeit/Bedeutung bei dem Kombinations-Verbrennungsmotor.
  • Hierin bestimmt das Verwirbelungsverhältnis Rs ein Drehmoment, welches durch die Strömung/den Fluss in der Verwirbelungsrichtung erzeugt wird, bestimmt das Tumble-Verhältnis Rt ein Drehmoment, welches durch den Fluss/die Strömung in der Tumble-Richtung erzeugt wird, und bestimmt die Ladeeffizienz Cf einen Betrag/eine Menge an Luft, der/die eingebracht wird durch eine Referenzdruckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass.
  • Demgemäß können alle von dem Verwirbelungsverhältnis Rs, dem Tumble-Verhältnis Rt und der Ladeeffizienz Cf optimiert sein/werden durch Gestalten der Einlassöffnungen des Kombinations-Verbrennungsmotors wie in den diversen Ausführungsformen der Erfindung offenbart.
  • Nachfolgend wird ein Betrieb des Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Detail erläutert.
  • Die 9 bis 12 illustrieren den Betrieb des Benzin-Diesel-Kombination-Verbrennungsmotors gemäß den zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Bezug auf 9 öffnet das Einlassventil 155, welches im Einlassrohr 150 montiert ist, die Einlassöffnungen 125, um eine Vormischung aus der Luft, welche durch den Einlasskrümmer 10 hindurch eingebracht ist, und dem Benzinkraftstoff, welcher durch den Benzininjektor 160 eingespritzt ist, in die Brennkammer im Einlasshub einzuspritzen.
  • In diesem Falle sind die Benzininjektoren 160 montiert, um den Einlassventilen 155 zugewandt zu sein. Demgemäß kühlen die Luft und der Benzinkraftstoff, der von dem Benzininjektor 160 eingespritzt ist, die Einlassventile 155, welche während des Explosionshubs erhitzt werden, wodurch das Klopfen, welches in einem Verbrennungsbetrieb auftreten kann, unterdrückt werden kann.
  • Mit Bezug auf 10, wenn ein Kolben beim Verdichtungshub/Kompressionshub sich nach oben bewegt, komprimiert der Kolben die Vormischung aus der Luft und dem Benzinkraftstoff, und der Dieselkraftstoff wird durch den Dieselinjektor 130 in die Brennkammer eingespritzt. Der Dieselkraftstoff, welcher durch den Dieselinjektor 130 eingespritzt wird, kann verwendet werden, um eine Zündung des Benzinkraftstoffs zu steuern.
  • Mit Bezug auf 11 tritt eine Zündung durch Kompression des eingespritzten Dieselkraftstoffs gemäß der Aufwärtsbewegung des Kolbens auf. Die Zündung kann durch die Zündkerzen 140 erfolgen, falls erforderlich. In diesem Falle sind die Zündkerzen 140 bezüglich des Dieselinjektors 130 symmetrisch angeordnet, welcher in der Mitte des Zylinderkopfs 120 angeordnet ist, und daher kann eine Flammen-Ausbreitungsdistanz der Flamme, welche durch die Zündkerzen 140 erzeugt wird und sich bis zu dem Gesamtkraftstoff in der Brennkammer ausbreitet, minimiert werden.
  • Mit Bezug auf 12 explodiert das Kraftstoffgemisch durch Zünden des gesamten Kraftstoffs, welcher erzielt wurde/wird durch Mischen des Benzinkraftstoffs und des Dieselkraftstoffs, und der Kolben bewegt sich durch eine/die Explosionskraft nach unten, um Antriebsleistung zu erzeugen. Dann werden die Auslassventile 175 geöffnet, um das Abgas, welches in dem Verbrennungsvorgang erzeugt wurde, zu dem Auslasskrümmer 20 durch die Auslassöffnungen 127 hindurch auszulassen.
  • Da der Zylinderkopf 120 ausgebildet ist, um eine Satteldachgestalt zu haben, ist eine Distanz für eine Flamme, welche in dem Zündungshub und dem Explosionshub erzeugt wird, um den Zylinderkopf 120 zu erreichen, ausreichend, um ein Erwärmen/Erhitzen des Zylinderkopfs 120 aufgrund der Flamme, welche eine hohe Temperatur hat, zu minimieren. Daher wird Klopfen vermieden.
  • Zur Erleichterung in der Erklärung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen sind die Ausdrücke „oberer“ oder „unterer“, „innerer“ oder „äußerer“, etc. dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsform mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale wie in den Figuren dargestellt zu beschreiben. Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zu Zwecken der Illustration und Beschreibung gemacht worden. Sie sind nicht vorgesehen, um erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf exakt diese offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, und ersichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern, um dadurch den Fachmann in die Lage zu versetzen, die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie zahlreiche Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt ist.
  • 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
    • KR 10-2015-0178660 [0001]

Claims (7)

  1. Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor, aufweisend: einen Zylinder (100) mit einem Zylinderkörper (110), in welchem eine Brennkammer ausgebildet ist, um Antriebsleistung zu erzeugen durch Verbrennen eines Benzinkraftstoff und eines Dieselkraftstoffs, und einem Zylinderkopf (120), welcher ausgebildet ist, um einen oberen Abschnitt des Zylinderkörpers (110) abzudecken, ein Paar Einlassöffnungen (125), welche in dem Zylinderkopf (120) ausgebildet sind, ein Paar Auslassöffnungen (127), welche in dem Zylinderkopf (120) ausgebildet sind und welche symmetrisch zu den Einlassöffnungen (125) ausgebildet sind, einen Dieselinjektor (130), welcher in einer Mitte des Zylinderkopfs (120) angeordnet ist, um den Dieselkraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen, ein Paar Zündkerzen (140), welche auf gegenüberliegenden Seiten des Dieselinjektors (130) in dem Zylinderkopf (120) angeordnet sind, ein erstes Einlassrohr (150a) und ein zweites Einlassrohr (150b), welche an den Einlassöffnungen (125) angebracht sind, um selektiv Luft zu der Brennkammer zuzuführen, ein Auslassrohr (170), welches an den Auslassöffnungen (127) angebracht ist, um ein in der Brennkammer erzeugtes Abgas auszulassen, ein Paar Einlassventile (155), welche in dem ersten und dem zweiten Einlassrohr (150a, 105b) angeordnet sind, um selektiv die Einlassöffnungen (125) zu öffnen, und einen jeweiligen Benzininjektor (160), welcher in dem ersten und in dem zweiten Einlassrohr (150a, 150b) angeordnet ist, um den Benzinkraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen, wobei: das erste Einlassrohr (150a) in einer Seitenansicht gesehen in einem vorbestimmten Winkel in einer Aufwärtsrichtung des Zylinderkopfs (120) und in einer Richtung weg von den Auslassöffnungen (127) schräg ausgebildet ist und sich in einer Draufsicht gesehen in einer Richtung weg von den Auslassöffnungen (127) linear erstreckt, und das zweite Einlassrohr (150b) in einer Seitenansicht gesehen in einem vorbestimmten Winkel in der Aufwärtsrichtung des Zylinderkopfs (120) und in einer Richtung weg von den Auslassöffnungen (127) schräg ausgebildet ist und sich in der Draufsicht gesehen in einer Richtung weg von den Auslassöffnungen (127) linear erstreckt, wobei ein Endabschnitt (151) des zweiten Einlassrohrs (150b), welcher mit einer der Einlassöffnungen (125) verbunden ist, sich von einer Mitte des Zylinderkopfs (120) aus bezüglich des Dieselinjektors (130) in einer Radialrichtung nach außen in einem vorbestimmten Winkel schräg erstreckt.
  2. Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei der Dieselinjektor (130) in der Mitte des Zylinderkopfs (120) angeordnet ist.
  3. Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Zündkerzen (140) bezüglich des Dieselinjektors (130) symmetrisch zueinander angeordnet sind.
  4. Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine untere Fläche des Zylinderkopfs (120) aufweist: ein Paar geneigte Abschnitte (121) mit einem ersten geneigten Abschnitt, in welchem die Einlassöffnungen (125) ausgebildet sind, und einem zweiten geneigten Abschnitt, in welchem die Auslassöffnungen (127) ausgebildet sind, und einen Kantenabschnitt (123), in welchem die geneigten Abschnitte (121) einander kontaktieren, und wobei von den geneigten Abschnitten (121) und dem Kantenabschnitt (121) eine Giebeldachgestalt ausgebildet wird.
  5. Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 4, wobei die Einlassöffnungen (125) und die Auslassöffnungen (127) jeweils zugeordnet in den geneigten Abschnitten (121) ausgebildet sind.
  6. Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Dieselinjektor (130) in der Mitte des Randabschnitts (123) angeordnet ist.
  7. Benzin-Diesel-Kombinations-Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der jeweilige Benzininjektor (160) in den Einlassrohren (150a, 150b) derart angebracht ist, dass eine Einspritzrichtung, in welche der Benzinkraftstoff von den Benzininjektoren (160) aus eingespritzt wird, direkt zu den Einlassventilen (155) hin gerichtet ist.
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