DE102018207286A1 - Method and device for processing a fuel-air mixture - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei dem während eines Einspritzzeitfensters eine bestimmte Menge von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff in Form wenigstens eines Kraftstoffstrahls (1) mittels eines Injektors (10) durch eine Einspritzöffnung (2) in den Brennraum eingespritzt wird, wobei sich der Kraftstoffstrahl (1) in einem Fußpunkt (FP), der einen Abstand (a, A) zur Einspritzöffnung (2) aufweist, zu einer Flamme (7) entzündet.

Figure DE102018207286A1_0000
The invention relates to a method for treating a fuel-air mixture in the combustion chamber, in particular a self-igniting internal combustion engine, during which a certain amount of fuel under high pressure in the form of at least one fuel jet (1) by means of an injector (10) during an injection time window Injection opening (2) is injected into the combustion chamber, wherein the fuel jet (1) in a base point (FP) having a distance (a, A) to the injection port (2), ignited to a flame (7).
Figure DE102018207286A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for the preparation of a fuel-air mixture in the combustion chamber, in particular a self-igniting internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.

Bei einem allgemein bekannten Verfahren zur Aufbereitung eines Kraftstoff/Luftgemisches im Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird während eines definierten Einspritzzeitfensters mittels eines Kraftstoffinjektors über eine Einspritzöffnung des Kraftstofinjektors eine bestimmte Menge von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in Form eines Kraftstoffstrahls in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Durch den in dem Brennraum durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens herrschenden Druck sowie der Temperatur des im Brennraum befindlichen Brennraumgases entzündet sich dabei der Kraftstoffstrahl. Die Flammbildung des Kraftstoffstrahls erfolgt dabei ab einem bestimmten Abstand von der Einspritzöffnung, der auch als Fußpunkt der Flamme bezeichnet wird, sobald die zur Entzündung bzw. Verbrennung erfolderlichen Temperaturen bzw. Drücke erreicht sind.In a generally known method for the preparation of a fuel / air mixture in the combustion chamber, in particular a self-igniting internal combustion engine according to the features of the preamble of claim 1 is during a defined injection time window by means of a fuel injector via an injection port of the fuel injector a certain amount of high pressure fuel in the form of a Fuel jet injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. As a result of the pressure prevailing in the combustion chamber due to the upward movement of the piston and the temperature of the combustion chamber gas located in the combustion chamber, the fuel jet ignites. The flame formation of the fuel jet takes place at a certain distance from the injection opening, which is also referred to as the base of the flame, as soon as the temperature or pressure which is required for ignition or combustion is reached.

Bei heute üblichen Brennverfahren in selbstzündenden Brennkraftmaschinen erfolgt die Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches durch den Zündverzug so früh, dass der örtliche Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (Lambda-Wert) auf Höhe des Fußpunktes der Flamme so gering ist, dass eine rußende Verbrennung resultiert. Dabei hat es sich herausgestellt, dass eine rußende Verbrennung dann vermieden werden kann, wenn am Fußpunkt der Flamme der Lambda-Wert mehr als 0,5 beträgt. Der Zündverzug ist dabei abhängig von der Temperatur, der Kraftstoffzusammensetzung (d.h. von der Kraftstoffchemie) und der Konzentration des Sauerstoffs im umgebenden Gas im Brennraum. Mit zunehmender Temperatur sinkt dabei der Zündverzug näherungsweise quadratisch, d.h., je heißer die Umgebung, desto früher beginnt die Entflammung bzw. desto geringer ist der Abstand des Fußpunkts von der Einspritzöffnung am Kraftstoffinjektor. Bei den heute üblichen Temperaturbedingungen und Kraftstoffqualitäten ist der Zündverzug bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen so früh, dass ein Lambda-Wert von mehr als 0,5 am Fußpunkt der Flamme nicht oder nur sehr eingeschränkt erreicht werden kann.In today usual combustion in auto-ignition internal combustion engines, the ignition of the fuel-air mixture takes place by the ignition delay so early that the local value of the fuel-air ratio (lambda value) at the base of the flame is so low that a sooting Combustion results. It has been found that sooting combustion can be avoided if at the base of the flame, the lambda value is more than 0.5. The ignition delay depends on the temperature, the fuel composition (i.e., the fuel chemistry), and the concentration of oxygen in the surrounding gas in the combustion chamber. As the temperature increases, the ignition delay decreases approximately quadratically, that is, the hotter the environment, the sooner the ignition begins or the lower the distance of the foot from the injection opening at the fuel injector. In today's usual temperature conditions and fuel qualities of the ignition delay in self-igniting internal combustion engines is so early that a lambda value of more than 0.5 at the base of the flame can not be achieved or only very limited.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Zündverzug verlängert wird und dadurch der Abstand zwischen dem Fußpunkt der Flamme und der Einspritzöffnung so vergrößert wird, dass im Fußpunkt der Flamme ein (Ä-) Lambda-Wert von mehr als 0,5 vorhanden ist. Dadurch erfolgt eine rußarme bzw. rußfreie Verbrennung des Kraftstoff/Luftgemisches und somit eine Verbesserung der Abgasqualität. Dies wiederum hat zur Folge, dass durch die Verringerung der Rußemission sich die Rate der Abgasrückführung steigern lässt, welche zur Minderung der Stickoxidbildung eingesetzt wird. Insbesondere liegt der Erfindung die Idee zugrunde, durch eine düsennahe Zumischung von Gas, insbesondere relativ zum Brennraumgas kalter Luft, den angesprochenen Zündverzug zu verlängern.The inventive method for processing a fuel-air mixture in the combustion chamber, in particular a self-igniting internal combustion engine with the features of claim 1 has the advantage that the ignition delay is extended and thereby the distance between the base of the flame and the injection port is increased so that in Base point of the flame is a (λ) lambda value of more than 0.5. This results in a soot-free or soot-free combustion of the fuel / air mixture and thus an improvement in the exhaust gas quality. This in turn has the consequence that the reduction of the soot emission can increase the rate of exhaust gas recirculation, which is used to reduce nitrogen oxide formation. In particular, the invention is based on the idea to extend the mentioned ignition delay by a close-to-nozzle mixing of gas, in particular relative to the combustion chamber gas cold air.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung und Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine sind in den Unteransprüchen angeführt.Advantageous developments of the method according to the invention for the treatment and combustion of a fuel-air mixture in the combustion chamber, in particular a self-igniting internal combustion engine, are specified in the subclaims.

Insbesondere liegt der Erfindung die Idee zugrunde, als Gas Luft zu verwenden, wobei dadurch, dass die Luft eine geringere Temperatur aufweist als die im Brennraum vorhandene, insbesondere aus dem Ansaugtakt herrührende Luft bzw. das Brennraumgas. Die Verwendung von Luft hat darüber hinaus den Vorteil, dass diese relativ einfach zur Zuführung in den Brennraum zur Verfügung steht, was den vorrichtungstechnischen Aufwand zur Durchführung des Verfahrens reduziert.In particular, the invention is based on the idea of using air as gas, in which the air has a lower temperature than the air or combustion gas present in the combustion chamber, in particular from the intake stroke. The use of air also has the advantage that it is relatively easy for feeding into the combustion chamber available, which reduces the device complexity for performing the method.

Alternativ oder zusätzlich zur Luft kann das Gas auch ein an der Verbrennung nicht teilnehmendes Gas, insbesondere Stickstoff, sein.Alternatively or additionally to the air, the gas may also be a gas which does not participate in the combustion, in particular nitrogen.

Da, wie oben erläutert, ein wesentlicher Aspekt hinsichtlich der erfinderischen Wirkung die lokale Herabkühlung des Kraftstoffes ist, kann es auch vorgesehen sein, dass zusätzlich zum Gas ein beim Einbringen in den Brennraum verdampfendes Medium, insbesondere Wasser, verwendet wird. Durch das Verdampfen des Mediums entsteht Verdunstungskälte, die zur lokalen Kühlung des Kraftstoffes dient.Since, as explained above, an essential aspect with respect to the inventive effect is the local cooling down of the fuel, it can also be provided that, in addition to the gas, a medium evaporating during introduction into the combustion chamber, in particular water, is used. The evaporation of the medium creates evaporative cooling, which serves for local cooling of the fuel.

Wesentlich für die Durchführung des Verfahrens ist es darüber hinaus, dass neben der zeitlichen Überlappung der Gaseinblasung mit der Kraftstoffeinspritzung das eingeblasene Gas auch in Wirkverbindung mit dem Kraftstoff gelangt. Dabei ergibt sich der Einblasdruck des Gases in den Brennraum aus dem gewünschten Zeitfenster der Einblasung. Dieses sollte mit der Einspritzung des Kraftstoffes überlappen. Damit erfolgt die Gaseinblasung üblicherweise im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens der Brennkraftmaschine, bei dem (bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen) Brennraumdrücke in der Größenordnung von 50 bar bis 100 bar vorherrschen. Der Gasdruck zur Einblasung des Gases muss daher diesen Wert überschreiten.In addition, it is essential for carrying out the method that in addition to the temporal overlap of the gas injection with the fuel injection, the injected gas also comes into operative connection with the fuel. In this case, the injection pressure of the gas into the combustion chamber results from the desired time window of the injection. This should overlap with the injection of the fuel. Thus, the gas injection usually takes place in the region of the top dead center of the piston of the internal combustion engine, in which prevail (in self-igniting internal combustion engines) combustion chamber pressures in the order of 50 bar to 100 bar. The gas pressure for blowing in the gas must therefore exceed this value.

Die Einblasöffnungen für das Gas in den Brennraum können in Achsrichtung des Kraftstoffinjektors gesehen oberhalb, unterhalb oder auch seitlich angeordnet sein. Wesentlich ist lediglich, dass das eingeblasene Gas in Wirkverbindung mit dem Kraftstoffstrahl gelangt, und zwar auf der der Einspritzöffnung zugewandten Seite. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gas in einem Abstand zu dem Kraftstoff in dem Brennraum eingeblasen wird, der geringer als 10 mm, vorzugsweise geringer als 5 mm ist.The injection openings for the gas into the combustion chamber can be arranged above, below or else laterally as viewed in the axial direction of the fuel injector. It is only essential that the injected gas comes into operative connection with the fuel jet, on the side facing the injection opening. For this purpose, it is particularly advantageous if the gas is injected at a distance from the fuel in the combustion chamber, which is less than 10 mm, preferably less than 5 mm.

Ein derartig geringer Abstand lässt sich vorteilhafterweise insbesondere dadurch erzielen, dass als Injektor ein Mehrstoffinjektor verwendet wird, der sowohl zum Einspritzen des Kraftstoffs als auch zum Einblasen des Gases dient.Such a small distance can advantageously be achieved, in particular, by using a multi-component injector as the injector, which serves both for injecting the fuel and for blowing in the gas.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei ein Injektor vorgesehen ist, der wenigstens eine Einspritzöffnung für den Kraftstoff und wenigstens eine, der wenigstens einen Einspritzöffnung zugeordneten und von der Einspritzöffnung beabstandeten Einblasöffnung für Gas aufweist.The invention also relates to an apparatus for carrying out a method according to the invention described so far, wherein an injector is provided which has at least one injection opening for the fuel and at least one gas inlet opening associated with at least one injection opening and spaced from the injection opening.

Bevorzugt ist eine konstruktive Gestaltung der Vorrichtung bzw. des Mehrstoffinjektors derart, dass das Gas parallel oder in Richtung zum Kraftstoffstrahl einblasbar ist. Dadurch gelangt das eingeblasene Gas sicher in Wirkverbindung zum Kraftstoffstrahl und kann diesen kühlen.Preferred is a structural design of the device or the Mehrstoffinjektors such that the gas is injected in parallel or in the direction of the fuel jet. As a result, the injected gas safely reaches the fuel jet in operative connection and can cool it.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:

  • 1 eine schematische Darstellung eines in einem Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffstrahls gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine schematische Darstellung eines zusätzlich zu einem Kraftstoffstrahl eingeblasenen Luftstrahls in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bei einem erfindungsgemäßen Verfahren und
  • 3 das brennraumseitige Ende eines Mehrstoffinjektors, der zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, in einem Längsschnitt.
This shows in:
  • 1 a schematic representation of a fuel injected in a combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine fuel jet according to the prior art,
  • 2 a schematic representation of a blown in addition to a fuel jet air jet into the combustion chamber of an internal combustion engine in a method according to the invention and
  • 3 the combustion chamber end of a multi-component injector, which is suitable for carrying out the method according to the invention, in a longitudinal section.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist ein Kraftstoffstrahl 1 dargestellt, wie er beim Einspritzen von Kraftstoff in einem nicht gezeigten Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine aus dem Bereich einer Einspritzöffnung 2 entsteht. Der Kraftstoffstrahl 1, der beispielsweise mit einem Kraftstoffdruck von mehr als 1500 bar in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, ist dabei keulenförmig ausgebildet, d.h., dass sich sein Querschnitt mit zunehmendem Abstand von der Einspritzöffnung 2 vergrößert.In the 1 is a fuel spray 1 illustrated how he in the injection of fuel in a combustion chamber, not shown, in particular a self-igniting internal combustion engine from the region of an injection port 2 arises. The fuel jet 1 , which is injected, for example, with a fuel pressure of more than 1500 bar in the combustion chamber of the internal combustion engine, is thereby formed club-shaped, that is, that its cross-section with increasing distance from the injection port 2 increased.

Beim Einspritzen in den Brennraum der Brennkraftmaschine entsteht durch das in den Brennraum vorhandene Brennraumgas bzw. die vorverdichtete Luft mit dem darin befindlichen Sauerstoff zusammen mit dem Kraftstoffstrahl 1 ein zündfähiges Gemisch, das sich in einem Abstand a von der Einspritzöffnung 2 entzündet bzw. zu brennen beginnt. Dieser Abstand a wird auch als der Fußpunkt (FP) einer dabei entstehenden Flamme 7 bezeichnet. Die Größe des Abstands a hängt in der Praxis neben der Chemie des Kraftstoffs insbesondere auch von dem in dem Brennraum herrschenden Druck des Gases sowie dessen Temperatur ab.When injected into the combustion chamber of the internal combustion engine is formed by the combustion chamber gas present in the combustion chamber or the pre-compressed air with the oxygen therein together with the fuel jet 1 an ignitable mixture extending at a distance a from the injection port 2 ignites or begins to burn. This distance a is also called the base point (FP) of a resulting flame 7 designated. The size of the distance a depends in practice, in addition to the chemistry of the fuel in particular from the pressure prevailing in the combustion chamber of the gas and its temperature.

In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt, bei dem zusätzlich zum Kraftstoffstrahl 1 zeitlich überlappend bzw. zumindest teilweise zeitlich gleichzeitig ein Luftstrahl 4 über eine Einblasöffnung 6 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingeblasen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Luftstrahl 4 dabei zumindest nahezu parallel zum Kraftstoffstrahl 1 eingeblasen, wobei der Druck des Luftstrahls 4 größer ist als der zum Zeitpunkt der Einblasung herrschende Druck des Brennraumgases. Insbesondere erkennt man anhand der Darstellung der 2, dass der ebenfalls keulenartige Luftstrahl 4 in einem Bereich 5 in Wirkverbindung mit dem Kraftstoffstrahl 1 gelangt. Da der Luftstrahl 4 darüber hinaus eine geringere Temperatur aufweist als das in dem Brennraum vorhandene Brennraumgas, erfolgt im Vergleich zu dem Verfahren gemäß der 1 eine Absenkung der Temperatur des Kraftstoffstrahls 1 in dem Bereich, in dem der Luftstrahl 4 in Wirkverbindung mit dem Kraftstoffstrahl 1 gelangt. Dies hat zur Folge, dass der Fußpunkt FP, ab dem ein Entzünden des Kraftstoffstrahls 1 mit der Flammenbildung erfolgt, gegenüber dem Verfahren gemäß der 1 in einem größeren Abstand A von der Einspritzöffnung 2 erfolgt. Dies wiederum hat zur Folge, dass aufgrund des größeren Abstandes A in dem Bereich des Fußpunktes FP ein Lambda-Wert von mehr als 0,5 herrscht, der für eine rußarme bzw. rußfreie Verbrennung sorgt.In the 2 an inventive method is shown in which in addition to the fuel jet 1 temporally overlapping or at least partially temporally simultaneously an air jet 4 via an injection opening 6 is blown into the combustion chamber of the internal combustion engine. In the illustrated embodiment, the air jet 4 at least almost parallel to the fuel jet 1 blown in, the pressure of the air jet 4 is greater than the prevailing pressure of the combustion chamber gas at the time of injection. In particular, it can be seen from the illustration of the 2 in that the likewise club-like air jet 4 in one area 5 in operative connection with the fuel jet 1 arrives. Because the air jet 4 moreover, has a lower temperature than the combustion chamber gas present in the combustion chamber, takes place in comparison to the method according to the 1 a lowering of the temperature of the fuel jet 1 in the area where the air jet 4 in operative connection with the fuel jet 1 arrives. As a result, the foot point FP , starting from the ignition of the fuel jet 1 with the flame is formed, compared to the method according to the 1 at a greater distance A from the injection port 2 he follows. This in turn means that due to the larger distance A in the area of the foot point FP a lambda value of more than 0.5 prevails, which provides for a soot-free or soot-free combustion.

In der 3 ist ausschnittsweise ein Injektor 10 dargestellt, der zum Durchführen des in der 2 gezeigten erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Der Injektor 10 ist dabei in Form eines Mehrstoffinjektors 12 zum Einspritzen des Kraftstoffes und zum Einblasen von Luft in den Brennraum der Brennkraftmaschine ausgebildet.In the 3 is fragmentary an injector 10 shown, for performing in the 2 method according to the invention is suitable. The injector 10 is in the form of a Mehrstoffinjektors 12 designed for injecting the fuel and for blowing air into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Insbesondere erkennt man ein dem Brennraum zugewandtes Injektorende 14, das beispielhaft eine seitlich angeordnete Einspritzöffnung 2 aufweist. Die Einspritzöffnung 2 ist in Verbindung mit einem Düsenraum 16 angeordnet, der mittels einer in Richtung einer Längsachse 18 des Injektors 10 hubbeweglich angeordneten Ventilnadel 20 in Abhängigkeit der Stellung der Ventilnadel 20 Verbindung mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus einem Hochdruckraum 22 hat.In particular, one can recognize an injector end facing the combustion chamber 14 , By way of example, a laterally disposed injection port 2 having. The injection opening 2 is in connection with a nozzle chamber 16 arranged by means of a in the direction of a longitudinal axis 18 of the injector 10 liftably arranged valve needle 20 depending on the position of the valve needle 20 Connection with high-pressure fuel from a high-pressure chamber 22 Has.

In einem radial um die Längsachse 18 umlaufenden Zwischenraum des Injektors 10 ist darüber hinaus eine ringförmige Ausnehmung 26 ausgebildet, über die unter Druck stehende Luft einer Einblasöffnung 28 zuführbar ist, aus der die Luft aus dem Injektor 10 in den Brennraum eingeblasen werden kann. Hierzu ist es erforderlich, dass der Druck der Luft größer ist als der im Brennraum herrschende Druck der Brennraumgase. Die Anordnung bzw. Ausbildung der Einspritzöffnung 2 bzw. der Einblasöffnung 28 ist derart, dass eine nahezu parallele Einspritzung des Kraftstoffes bzw. Einblasung der Luft erfolgt, wobei ein Abstand x zwischen der Einspritzöffnung 2 und der Einblasöffnung 28 maximal 10 mm, insbesondere maximal 5mm beträgt. Wesentlich dabei ist jedoch, dass durch eine entsprechende geometrische Gestaltung die eingeblasene Luft in dem Bereich 5 in Wirkverbindung mit dem eingespritzten Kraftstoff gelangt, um diesen herunterzukühlen und somit den Fußpunkt FP mit seinem Abstand A zu vergrößern.In a radial around the longitudinal axis 18 circumferential space of the injector 10 is also an annular recess 26 formed, via the pressurized air of an injection port 28 can be fed, from which the air from the injector 10 can be blown into the combustion chamber. For this purpose, it is necessary that the pressure of the air is greater than the pressure prevailing in the combustion chamber of the combustion chamber gases. The arrangement or design of the injection opening 2 or the injection opening 28 is such that a nearly parallel injection of the fuel or insufflation of the air takes place, wherein a distance x between the injection opening 2 and the injection port 28 maximum 10 mm, in particular maximum 5mm. It is essential, however, that by an appropriate geometric design, the injected air in the area 5 in operative connection with the injected fuel passes to cool this and thus the base FP with his distance A to enlarge.

Das soweit beschriebene Verfahren bzw. der Injektor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The method described so far or the injector 10 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention.

Claims (10)

Verfahren zur Aufbereitung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei während eines Einspritzzeitfensters eine bestimmte Menge von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff in Form wenigstens eines Kraftstoffstrahls (1) mittels eines Injektors (10) durch eine Einspritzöffnung (2) in den Brennraum eingespritzt wird, wobei sich der Kraftstoffstrahl (1) in einem Fußpunkt (FP), der einen Abstand (a, A) zur Einspritzöffnung (2) aufweist, zu einer Flamme (7) entzündet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Kraftstoff unter Druck stehendes Gas (4) in den Brennraum eingeblasen wird, dass das Gas (4) in Wirkverbindung mit dem Kraftstoffstrahl (1) gelangt und dass durch das Gas (4) der Abstand (a, A) zwischen dem Fußpunkt (FP) und der Einspritzöffnung (2) derart vergrößert wird, dass im Fußpunkt (FP) der Flamme (7) ein λ-Wert von mehr als 0,5 vorhanden ist.Process for the preparation of a fuel-air mixture in a combustion chamber, in particular a self-igniting internal combustion engine, wherein a certain amount of high-pressure fuel in the form of at least one fuel jet (1) by means of an injector (10) through an injection port (2) during an injection time window is injected into the combustion chamber, wherein the fuel jet (1) in a foot point (FP) having a distance (a, A) to the injection port (2) ignited to a flame (7), characterized in that at least partially simultaneously with the fuel under pressure gas (4) is blown into the combustion chamber, that the gas (4) comes into operative connection with the fuel jet (1) and that by the gas (4) the distance (a, A) between the base ( FP) and the injection opening (2) is increased such that in the base point (FP) of the flame (7) a λ-value of more than 0.5 is present. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas (4) Luft verwendet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that as gas (4) air is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas (4) ein nicht an der Verbrennung teilnehmendes Gas (4) verwendet wird, insbesondere Stickstoff.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that as the gas (4) a non-participating in the combustion gas (4) is used, in particular nitrogen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Gas (4) ein beim Einbringen in den Brennraum verdampfendes Medium, insbesondere Wasser, verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that in addition to the gas (4), a medium which evaporates when introduced into the combustion chamber, in particular water, is used. Verfahren nach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einblasdruck des Gases (4) größer ist als der während des Zeitraums des Einblasens des Gases (4) herrschende Brennraumdruck in dem Brennraum.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the injection pressure of the gas (4) is greater than the combustion chamber pressure prevailing in the combustion chamber during the period of injection of the gas (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eingeblasene Gas (4) eine geringere Temperatur aufweist als ein im Brennraum während des Einblasens des Gases (4) vorhandenes Brennraumgas.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the injected gas (4) has a lower temperature than a combustion chamber gas present in the combustion chamber during the blowing of the gas (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas (4) in einem Abstand zu dem Kraftstoff in den Brennraum eingeblasen wird, der geringer als 10 mm, vorzugsweise geringer als 5 mm ist.Method according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the gas (4) is injected at a distance to the fuel in the combustion chamber, which is less than 10 mm, preferably less than 5 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Injektor (10) ein Mehrstoffinjektor (12) zum Einspritzen des Kraftstoffs in Form eines Kraftstoffstrahls (1) und zumindest des Gases (4) verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that as the injector (10) a Mehrstoffinjektor (12) for injecting the fuel in the form of a fuel jet (1) and at least the gas (4) is used. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Injektor (10) mit wenigstens einer Einspritzöffnung (2) für den Kraftstoff und mit wenigstens einer, jeder Einspritzöffnung (2) zugeordneten und von der Einspritzöffnung (2) beabstandeten Einblasöffnung (28) für Gas (4).Apparatus for carrying out a method according to one of Claims 1 to 8th , with an injector (10) with at least one injection opening (2) for the fuel and with at least one injection opening (28) for gas (4) associated with each injection opening (2) and spaced from the injection opening (2). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einblasöffnung (28) derart ausgebildet ist, dass das Gas (4) parallel oder in Richtung des Kraftstoffstrahls (1) einblasbar ist.Device after Claim 9 , characterized in that the injection opening (28) in such a way is formed, that the gas (4) in parallel or in the direction of the fuel jet (1) is inflatable.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110821717A (en) * 2019-12-13 2020-02-21 昆明理工大学 Three-position composite oil injector with water spraying function
DE102020131508A1 (en) 2020-11-27 2022-06-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft drive device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1130164A (en) * 1997-07-09 1999-02-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel injection device for internal combustion engine
JP3956503B2 (en) * 1998-09-21 2007-08-08 日産自動車株式会社 In-cylinder injection spark ignition engine
CA2324533A1 (en) * 2000-10-27 2002-04-27 Carl Hunter Oxygen enrichment in diesel engines
DE102013014329B4 (en) * 2013-08-07 2017-03-23 L'orange Gmbh Combustion process for an internal combustion engine
EP3061951A1 (en) * 2015-02-25 2016-08-31 AVL MTC Motortestcenter AB Fuel injection unit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110821717A (en) * 2019-12-13 2020-02-21 昆明理工大学 Three-position composite oil injector with water spraying function
DE102020131508A1 (en) 2020-11-27 2022-06-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft drive device

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