DE10245789A1 - Internal combustion engine has fuel injected into combustion chamber directed towards trough which is in two parts to comprise cylinder head surface on one part and piston base surface on other - Google Patents

Internal combustion engine has fuel injected into combustion chamber directed towards trough which is in two parts to comprise cylinder head surface on one part and piston base surface on other Download PDF

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Abstract

The internal combustion engine has a cylinder, cylinder head and piston with combustion chamber defined between same. Fuel is injected into the combustion chamber (1) directed towards a trough comprising a first part and second part so that a trough surface of the first part comprises a cylinder head surface on the side of the combustion chamber and/or an inner surface of a combustion chamber trough ring and a trough face of the second part comprises a piston base surface. The fuel is injected by the injector in cycles dependent on load. The injector is a multi-hole nozzle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in particular a self-igniting internal combustion engine with direct injection.

Bei den direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung entstehen während der Verbrennung prinzipbedingt örtlich kraftstoffreiche Zonen, die zu einer verstärkten Rußbildung führen. Weiterhin nehmen an einer kalten Zylinderwand angelagerte Kraftstoffanteile an der Verbrennung nicht teil, so dass diese dann mit den Abgasen unverbrannt aus dem Brennraum ausgeschoben werden. Zur Optimierung eines Verbrennungsvorgangs bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung werden oftmals Brennraumkonfigurationen bevorzugt, bei denen die Kraftstoffeinspritzung im Brennraum mittels einer Kolbenmulde gezielt geführt wird.In the direct injection internal combustion engines with auto-ignition arise during combustion inherent locally fuel-rich zones that lead to increased soot formation. Continue to take one cold cylinder wall deposited fuel shares in the combustion not part, so that then with the exhaust gases unburned from the Brennraum be ejected. To optimize a combustion process be in direct-injection internal combustion engines with auto-ignition often preferred combustion chamber configurations in which the fuel injection is guided in the combustion chamber by means of a piston recess targeted.

Da bei den oben genannten Brennkraftmaschinen hohe Zünddrücke und somit hohe Verbrennungstemperaturen herrschen, werden oftmals am Kolben besondere Maßnahmen getroffen, um die Festigkeit des verwendeten Kolbens während einer langen Betriebsdauer aufgrund der hohen mechanischen und thermischen Belastungen zu gewährleisten.As with the above-mentioned internal combustion engines high ignition pressures and Thus, high combustion temperatures prevail, are often on the piston special measures taken to the strength of the piston used during a long Operating life due to high mechanical and thermal loads to ensure.

Aus der DE 19952868 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung bekannt, bei der ein Kolben mit einer Kolbenmulde mit einer flachen kreisförmigen Form verwendet wird. Um die durch die auftretenden Belastungsspitzen verursachten Rissbildungen zu vermeiden, weist der Muldenbereich alternierend verrundete und unverrundete Bereiche auf, wobei die verrundeten Bereiche stetige Übergänge zum Kolbenboden und zu den Hinterschneidungen besitzen und die unverrundeten Bereiche im wesentlichen unstetig in den Kolbenboden und in die Hinterschneidungen übergehen.From the DE 19952868 A1 For example, an auto-ignition internal combustion engine is known in which a piston having a piston bowl having a flat circular shape is used. In order to avoid the formation of cracks caused by the occurring stress peaks, the trough region has alternately rounded and unrounded regions, wherein the rounded regions have continuous transitions to the piston crown and the undercuts and the non-rounded regions transition essentially discontinuously into the piston crown and into the undercuts.

Es hat sich insbesondere bei modernen selbstzündenden Brennkraftmaschinen mit einer kombinierten homogen/heterogenen Betriebsweise gezeigt, dass bei der oben vorgeschlagenen Muldenform Kraftstoffanteile an die Brennraumwände gelangen. Diese nehmen teils nicht an der Verbrennung teil oder verbrennen teils unvollständig und führen zu erhöhten HC- und CO- Emissionen sowie zu verstärkten Verbrennungsrückständen im Brennraum.It has become particularly self-igniting in modern day Internal combustion engines with a combined homogeneous / heterogeneous mode of operation are shown that in the trough shape proposed above, fuel shares the combustion chamber walls reach. These partly do not take part in the combustion or incinerate partly incomplete and lead to increased HC and CO emissions as well as increased combustion residues in the Combustion chamber.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einer Brennraumkonfiguration zu schaffen, bei der eine Kraftstoffanlagerung an den Brennraumwänden bzw. eine Zylinderwandbenetzung mit Kraftstoff vermieden bzw. minimiert ist.The invention is therefore the task underlying, an internal combustion engine with a combustion chamber configuration in which a fuel accumulation on the combustion chamber walls or avoided a cylinder wall wetting with fuel or minimized is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a Internal combustion engine solved with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Mulde zur Aufnahme des Kraftstoffes aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil derart ausgebildet ist, dass eine Muldenoberfläche des ersten Teils eine brennraumseitige Zylinderkopfoberfläche und/oder eine Innenoberfläche eines Brennraummuldenrings und eine Muldenoberfläche des zweiten Teils eine Kolbenbodenoberfläche umfasst. Dadurch findet im wesentlichen keine Kraftstoffanlagerung an der Zylinderwand statt. Dies ermöglicht eine verbesserte Gemisch bildung und somit eine optimale Verbrennung. Es findet somit keine Kraftstoffverbrennung an der Zylinderwand statt, sie wird zumindest auf ein Minimum reduziert, wodurch geringe Wärmeverluste entstehen. Weiterhin bilden sich keine kraftstoffreiche Zonen nahe der Zylinderwand, in denen eine eventuelle Rußbildung stattfindet. Somit wird ein Rußeintrag in die Schmierölschicht an der Zylinderwand verhindert und eine Ölverschmutzung verringert. Der Kraftstoffinjektor ist vorzugsweise mittig im Brennraum angeordnet, so dass der eingespritzte Kraftstoff gleichmäßig von der Mulde aufgenommen wird.The internal combustion engine according to the invention is characterized characterized by the fact that the trough for receiving the fuel a first part and a second part is designed such that a trough surface of the first part, a combustion chamber side cylinder head surface and / or an inner surface a combustion bowl ring and a trough surface of the second part a Piston crown surface includes. As a result, there is essentially no fuel accumulation on the cylinder wall instead. This allows for improved mixture formation and thus optimal combustion. It thus finds no fuel combustion on the cylinder wall, it is at least reduced to a minimum, resulting in low heat loss arise. Furthermore, no fuel-rich zones form near the cylinder wall, in which a possible soot formation takes place. Thus becomes a soot entry in the lubricating oil layer prevented on the cylinder wall and reduces oil contamination. The fuel injector is preferably arranged centrally in the combustion chamber, so that the injected fuel is absorbed evenly by the trough becomes.

In Ausgestaltung de Erfindung umfasst der erste Teil der Mulde eine Muldenumlenkwand sowie eine Muldenwand und der zweite Teil der Mulde einen Muldenboden. Die vorgeschlagene Brennraumkonfiguration ermöglicht die Verwendung von einfachen beliebigen Kolben, wodurch Kosten gespart werden können. Des Weiteren kann auf eine aufwendige Kolbenkühlung verzichtet werden.In embodiment of the invention includes the first part of the trough a Muldenumlenkwand and a trough wall and the second part of the trough a trough bottom. The proposed Combustion chamber configuration allows the use of simple any piston, thereby saving costs can. Furthermore, can be dispensed with a complex piston cooling.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst der erste Teil der Mulde eine Muldenwand und der zweite Teil der Mulde eine Muldenumlenkwand und einen Muldenboden. Erfindungsgemäß wird eine freie Brennraumgestaltung ermöglicht, da beide Teile der Mulde dem verwendeten Brennverfahren leicht angepasst werden können.According to another embodiment the internal combustion engine according to the invention the first part of the trough comprises a trough wall and the second part the trough a Muldenumlenkwand and a trough bottom. According to the invention is a allows free combustion chamber design, because both parts of the trough are easily adapted to the combustion process used can be.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Kolbenbodenoberfläche einen annähernd mittig liegenden Kompressionsvorsprung auf, der dem Injektor gegenüberliegt.In a further embodiment of the Invention has the piston crown surface approximately centered lying compression projection, which is opposite to the injector.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind der erste Teil der Mulde und der zweite Teil der Mulde bei Einspritzung des Kraftstoffs in einem Bereich um einen oberen Totpunkt des Kolbens zueinander geführt. Somit findet die Verbrennung des Kraftstoffes derart statt, dass Verbrennungsrückstände von der Zylinderwand entfernt sind. Solche Rückstände führen an der Zylinderwand zu erhöhtem Ölverbrauch und verstärken den Zylinderverschleiß.According to another embodiment the internal combustion engine according to the invention The first part of the hollow and the second part of the hollow are included Injection of the fuel in a region around a top dead center of the piston guided to each other. Thus the combustion of the fuel takes place such that combustion residues of the cylinder wall are removed. Such residues lead to the cylinder wall increased oil consumption and reinforce the cylinder wear.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Kraftstoff mittels des Injektors lastabhängig in den Brennraum getaktet eingebacht wird, wobei der Injektor eine Mehrlochdüse aufweist. Dadurch eignet sich die erfindungsgemäße Brennraumkonfiguration insbesondere für selbstzündende Brennkraftmaschinen, bei denen eine lastabhängige kombinierte homogen/heterogene Betriebsweise vorgesehen ist. Somit kann mit einer Einspritzstrategie sowohl eine frühe homogene Gemischbildung im Kompressionshub als auch eine darauffolgende heterogene Gemischbildung um den oberen Totpunkt des Kolbens ermöglicht werden. Vorzugsweise erfolgt die Kraftstoffeinspritzung bei der homogenen Gemischbildung mit einem geringeren Einspritzdruck als bei der heterogenen Gemischbildung, um ein Auftragen von Kraftstoff während der homogenen Gemischbildung auf die kalten Zylinderwände zu vermeiden.In a further embodiment of the invention, the fuel is imparted clocked by means of the injector load dependent in the combustion chamber, wherein the injector has a multi-hole nozzle. As a result, the combustion chamber configuration according to the invention is particularly suitable for self-igniting internal combustion engines in which a load-dependent combined homogeneous / heterogeneous mode of operation is provided. Thus, with an injection strategy both an early homogeneous mixture formation in the compression stroke and a subsequent heterogeneous mixture formation around the top dead center of the piston can be made possible. Preferably, the fuel injection is carried out in the homogeneous mixture formation with a lower injection pressure than in the heterogeneous mixture formation in order to avoid application of fuel during the homogeneous mixture formation on the cold cylinder walls.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Further features and feature combinations arise from the description. Specific embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawings and in the following Description closer explained. Show it:

1a einen Querschnitt durch einen Brennraum einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen entlang der Linie B-B in 1b, 1a a cross section through a combustion chamber of an internal combustion engine according to the invention with two inlet and two exhaust valves along the line BB in 1b .

1b eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine entlang der Linie A-A in 1a, 1b a sectional view of the internal combustion engine according to the invention along the line AA in 1a .

2 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine analog der Darstellung in 1b, 2 a sectional view of a second embodiment of the internal combustion engine according to the invention analogous to the representation in 1b .

3 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine analog der Darstellung in 1b, und 3 a sectional view of a third embodiment of the internal combustion engine according to the invention analogously to the representation in 1b , and

4 eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine analog der Darstellung in 1b. 4 a sectional view of a fourth embodiment of the internal combustion engine according to the invention analogous to the representation in 1b ,

In 1a ist ein Brennraum 1 einer direkteinspritzenden selbstgezündeten Brennkraftmaschine 2 im Querschnitt dargestellt. Die Brennkraftmaschine umfasst mindestens einen Zylinder 3 mit einem Brennraum, pro Brennraum zwei Einlassventile 4 und zwei Auslassventile 5, welche in einem Zylinderkopf angeordnet sind. Die Anzahl der Einlass- und Auslassventile ist beispielhaft und kann bei Bedarf variiert werden.In 1a is a combustion chamber 1 a direct-injection self-ignited internal combustion engine 2 shown in cross section. The internal combustion engine comprises at least one cylinder 3 with one combustion chamber, two intake valves per combustion chamber 4 and two exhaust valves 5 , which are arranged in a cylinder head. The number of intake and exhaust valves is exemplary and can be varied as needed.

Im Zylinderkopf 6 sind ein Injektor 7 und vier nicht näher bezeichnete Ein- und Auslasskanäle angeordnet. Der Zylinderkopf 6 ist auf einem Zylinderblock angeordnet, der mindestens einen Zylinder 3 aufweist. Der Brennraum 1 der Brennkraftmaschine 2 wird vom Zylinderkopf 6 nach oben hin abgeschlossen. Im Zylinder 3 ist ein Kolben 9 geführt, der den Brennraum 1 nach unten hin begrenzt. Bei der in 1b dargestellten direkteinspritzenden Brennkraftmaschine 2 ist im Zylinderkopf 6 ein Kraftstoffinjektor 7 mittig angeordnet, bei dem mittels einer Mehrlochdüse 10 Kraftstoff in den Brennraum 1 in Form von mehreren Strahlen 11 eingespritzt wird. Die einzuspritzende Kraftstoffmenge wird lastabhängig mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung festgelegt.In the cylinder head 6 are an injector 7 and four unspecified inlet and outlet channels arranged. The cylinder head 6 is arranged on a cylinder block, which has at least one cylinder 3 having. The combustion chamber 1 the internal combustion engine 2 gets off the cylinder head 6 closed at the top. In the cylinder 3 is a piston 9 led the combustion chamber 1 limited to the bottom. At the in 1b shown direct injection internal combustion engine 2 is in the cylinder head 6 a fuel injector 7 arranged centrally, in which by means of a multi-hole nozzle 10 Fuel in the combustion chamber 1 in the form of several rays 11 is injected. The amount of fuel to be injected is determined depending on the load by means of a control device, not shown.

Die Brennkraftmaschine 2 arbeitet nach dem Viertakt-Prinzip. Im ersten Takt eines Arbeitspiels wird dem Brennraum 1 über die Einlasskanäle Verbrennungsluft zugeführt, wobei der Kolben 9 sich in einer Abwärtsbewegung bis zu einem unteren Totpunkt bewegt. In einem weiteren Kompressionstakt bewegt sich der Kolben 9 in einer Aufwärtsbewegung vom unteren Totpunkt bis zu einem oberen Totpunkt. Im Bereich des oberen Totpunkts wird der Kraftstoff eingespritzt, wobei mittels der Kompression das gebildete Kraftstoff/Luft-Gemisch gezündet wird. Danach expandiert der Kolben 9 in einer Abwärtsbewegung bis zu einem unteren Totpunkt. In einem letzten Takt fährt der Kolben 9 in einer Aufwärtsbewegung bis zu einem oberen Totpunkt und schiebt die Abgase aus dem Brennraum 1 über die Auslasskanäle aus. Die Mehrlochdüse 10 spritzt den Kraftstoff so in den Brennraum 1 ein, dass die gebildeten Kraftstoffstrahlen 11 auf eine Mulde 12 gerichtet sind, bei der eine Muldenwand sowie eine Muldenumlenkwand als ein Teilabschnitt des Zylinderkopfes 6 ausgebildet sind.The internal combustion engine 2 works on the four-stroke principle. In the first bar of a working game is the combustion chamber 1 supplied via the inlet ducts combustion air, wherein the piston 9 moves in a downward motion to a bottom dead center. In a further compression stroke, the piston moves 9 in an upward movement from bottom dead center to top dead center. In the region of top dead center, the fuel is injected, whereby the formed fuel / air mixture is ignited by means of compression. Then the piston expands 9 in a downward movement to a bottom dead center. In a final stroke of the piston drives 9 in an upward movement to a top dead center and pushes the exhaust gases from the combustion chamber 1 via the outlet channels. The multi-hole nozzle 10 injects the fuel into the combustion chamber 1 one that the fuel jets formed 11 on a hollow 12 are directed, wherein a trough wall and a Muldenumlenkwand as a section of the cylinder head 6 are formed.

Der Kolben 9 weist einen Kolbenboden 13 mit einem Vorsprung 14 auf. Im Bereich des oberen Totpunkts dient ein Teil des Kolbenbodens 13 als ein Muldenboden. Die Brennraummulde 12 besteht aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei der erste Teil als ein Abschnitt 6a des Zylinderkopfes 6 ausgebildet ist. Dieser Abschnitt 6a des Zylinderkopfes 6 ragt in die Bohrung 8 des Zylinders 3 hinein. Der zweite Teil der Mulde ist als ein Abschnitt 13a des Kolbenbodens 13 ausgebildet. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt in Richtung einer Muldenwand 12a und/oder einer Muldenumlenkwand 12b derart, dass die Kraftstofftröpfchen innerhalb einer Muldenumlenkwand ins Muldeninnere umgelenkt und zerstäubt werden. Die gestrichelte Linie 15 veranschaulicht die Lage des Kolbenbodens 13 im oberen Totpunkt, wenn der Kolben 9 nahe dem unteren Muldenabschnitt 16 angekommen ist.The piston 9 has a piston bottom 13 with a lead 14 on. In the area of top dead center, part of the piston crown is used 13 as a trough bottom. The combustion bowl 12 consists of a first part and a second part, the first part being a section 6a of the cylinder head 6 is trained. this section 6a of the cylinder head 6 protrudes into the hole 8th of the cylinder 3 into it. The second part of the trough is as a section 13a of the piston crown 13 educated. The fuel injection takes place in the direction of a trough wall 12a and / or a Muldenumlenkwand 12b such that the fuel droplets are deflected within a Muldenumlenkwand into the hollow interior and atomized. The dashed line 15 illustrates the position of the piston crown 13 at top dead center when the piston 9 near the lower trough section 16 has arrived.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, bei der ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der Kolben 9 einen Kolbenboden 13 mit einem Vorsprung 14 aufweist, wobei zu dem Zeitpunkt, in dem sich der Kolben 9 im Bereich des oberen Totpunkts befindet, ein Abschnitt 13a des Kolbenbodens als ein Muldenboden verwendet wird. Gemäß der zweiten Ausführungsform besteht die Brennraummulde 12 aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei der erste Teil als ein Brennraummuldenring 17 ausgebildet ist, der unterhalb des Zylinderkopfes 6 angeordnet ist. Der zweite Teil der Mulde ist als derjenige Abschnitt des Kolbenbodens 13 ausgebildet, der die Mulde nach unten abschließt, wenn sich der Kolben am oberen Totpunkt befindet. Es ist denkbar, dass sich der erste Teil der Mulde 12 aus einem Abschnitt des Zylinderkopfes 6 und einem Abschnitt des Brennraummuldenrings 17 zusammensetzt. In diesem Falle ragt der Abschnitt des Zylinderkopfes in die Bohrung 8 des Zylinders 3 hinein und liegt am Brennraummuldenring an.In 2 shows a second embodiment of the internal combustion engine according to the invention, in which, similar to the first embodiment of the piston 9 a piston bottom 13 with a lead 14 having, at the time, in which the piston 9 located in the area of top dead center, a section 13a the piston crown is used as a trough bottom. According to the second embodiment, the combustion bowl 12 a first part and a second part, the first part being a combustion bowl ring 17 is formed, which is below the cylinder head 6 is arranged. The second part of the trough is that portion of the piston crown 13 formed, which closes the trough down when the piston is at top dead center. It is conceivable that the first part of the hollow 12 from a section of the cylinder head 6 and a portion of the combustion bowl ring 17 composed. In this case, the section of the cylinder head protrudes into the hole 8th of the cylinder 3 into it and is located on the combustion bowl ring.

Gemäß 3 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, bei der ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform eine Brennraummulde 12 aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil besteht, wobei der erste Teil als ein Abschnitt 6a des Zylinderkopfes 6 ausgebildet ist. Der zweite Teil der Mulde ist als ein Abschnitt 13a des Kolbenbodens 13 ausgebildet. Der Kolben 9 weist einen mittig angeordneten Vorsprung 14 auf, wobei im äußeren Bereich des Kolbenbodens eine in Richtung des Zylinderkopfes 6 ringförmig ausgebildete Ausbuchtung 18 des Kolbenbodens 13 ausgebildet ist. Diese Ausbuchtung 18 dient beim Erreichen des oberen Totpunkts als eine Muldenumlenkwand, wobei der von der Ausbuchtung 18 eingegrenzte Bereich des Kolbenbodens 13 als ein Muldenboden verwendet wird. Gemäß der dritten Ausführungsform besteht die Brennraummulde 12 aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei der erste Teil als ein in die Zylinderbohrung 8 einragender Abschnitt des Zylinderkopfes 6 ausgebildet ist. Dabei weist der als ein Teil des Kolbenbodens 13 ausgebildete zweite Teil der Mulde 12 die Umlenkwand sowie den Muldenboden aus.According to 3 shows a third embodiment of the internal combustion engine according to the invention, in which, similar to the first embodiment, a combustion bowl 12 consists of a first part and a second part, the first part being a section 6a of the cylinder head 6 is trained. The second part of the trough is as a section 13a of the piston crown 13 educated. The piston 9 has a centrally located projection 14 on, wherein in the outer region of the piston head in the direction of the cylinder head 6 ring-shaped bulge 18 of the piston crown 13 is trained. This bulge 18 serves as a Muldenumlenkwand when reaching the top dead center, where of the bulge 18 limited area of the piston crown 13 is used as a trough bottom. According to the third embodiment, the combustion bowl 12 from a first part and a second part, wherein the first part as a in the cylinder bore 8th protruding section of the cylinder head 6 is trained. It has as part of the piston crown 13 trained second part of the hollow 12 the deflection wall and the trough bottom.

Gemäß der vierten Ausführungsform in 4 ist der erste Teil der Mulde 12 aus einem Brennraummuldenring 17 ausgebildet, der unterhalb des Zylinderkopfes 6 angeordnet ist. Dabei ist der zweite Teil der Mulde als ein Abschnitt des Kolbenbodens ausgebildet, der wie bei der dritten Ausführungsform einen mittig angeordneten Vorsprung 14 und im Randbereich des Kolbenbodens eine in Richtung des Zylinderkopfes 6 ausgebildete Ausbuchtung 18 des Kolbenbodens aufweist. Diese Ausbuchtung 18 dient ebenso beim Erreichen des oberen Totpunkts als eine Muldenumlenkwand. Es ist weiterhin denkbar, dass sich der erste Teil der Mulde 12 aus einem Abschnitt des Zylinderkopfes 6 und einem Abschnitt des Brennraummuldenrings 17 zusammensetzt. In diesem Falle ragt der Abschnitt des Zylinderkopfes 6 in die Bohrung 8 des Zylinders 3 hinein und grenzt am Brennraummuldenring 17 an.According to the fourth embodiment in FIG 4 is the first part of the hollow 12 from a combustion bowl ring 17 formed below the cylinder head 6 is arranged. In this case, the second part of the trough is formed as a portion of the piston head, which, as in the third embodiment, a centrally located projection 14 and in the edge region of the piston head in the direction of the cylinder head 6 trained bulge 18 having the piston head. This bulge 18 also serves as a trough diverter wall upon reaching top dead center. It is also conceivable that the first part of the trough 12 from a section of the cylinder head 6 and a portion of the combustion bowl ring 17 composed. In this case, the section of the cylinder head protrudes 6 into the hole 8th of the cylinder 3 into and adjoins the combustion bowl ring 17 on.

Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt bei allen Ausführungsbeispielen in Richtung der Muldenwand und der Muldenumlenkwand derart, dass die Kraftstofftröpfchen ins Muldeninnere umgelenkt und zerstäubt werden. Ein Teil der eingespritzten Kraftstoffstrahlen kann ebenso auf den Muldenboden gerichtet sein. Weiterhin veranschaulicht die gestrichelte Linie 15 bei allen Ausführungsbeispielen die Lage des Kolbenbodens 13 im oberen Totpunkt, wenn der Kolben 9 nahe der Mulde 12 angekommen ist. Dabei bleibt ein Sicherheitsabstand von üblicherweise weniger als 0,5 mm zwischen einer Kolbenbodenkontur und einem Kantenabschnitt 16 der Mulde. Es ist denkbar, den Sicherheitsabstand zwischen 0,5 und 1 mm zu gestalten. Die Mulde 12 dient dazu , die Strömungsverhältnisse im Brennraum derart zu gestalten, dass nach dem Einspritzen des Kraftstoffs keine Kraftstofftröpfchen an den Kraftstoffaustrittsöffnungen anhaften und der Kraftstoff schnell zerstäubt und verbrannt wird. Des Weiteren soll durch die Erfindungsgemäße Muldenausbildung verhindert werden, dass die einge spritzten Kraftstoffstrahlen 11 bis an die Zylinderwand 8 gelangen.The fuel injection takes place in all embodiments in the direction of the well wall and the Muldenumlenkwand such that the fuel droplets are deflected into the hollow interior and atomized. A portion of the injected fuel jets may also be directed to the trough bottom. Furthermore, the dashed line illustrates 15 in all embodiments, the position of the piston crown 13 at top dead center when the piston 9 near the hollow 12 has arrived. This leaves a safety distance of usually less than 0.5 mm between a piston crown contour and an edge portion 16 the hollow. It is conceivable to design the safety distance between 0.5 and 1 mm. The hollow 12 serves to make the flow conditions in the combustion chamber such that after injection of the fuel no fuel droplets adhere to the fuel outlet openings and the fuel is quickly atomized and burned. Furthermore, to be prevented by the inventive trough formation that the injected fuel jets 11 to the cylinder wall 8th reach.

Es ist bei allen Ausführungsbeispielen denkbar, das ein Teil der einzuspritzenden Kraftstoffmenge im Ansaug- und/oder Kompressionstakt als eine getaktete Voreinspritzung in mehreren Teilmengen erfolgt, wobei der restliche Kraftstoff als eine Haupteinspritzung zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise im Bereich des oberen Totpunkts eingespritzt wird. Dabei kann der Kraftstoff während der Haupteinspritzung in den Brennraum wahlweise mit einem höheren Druck als während der Voreinspritzung eingespritzt werden.It is in all embodiments conceivable that a part of the fuel quantity to be injected in the intake and / or compression stroke as a clocked pilot injection in several subsets, with the remaining fuel as a main injection at a later time, for example is injected in the region of top dead center. It can the Fuel during the main injection into the combustion chamber optionally with a higher pressure as while the pilot injection are injected.

Die Taktung der Voreinspritzung kann derart gestaltet werden, dass die Reichweite der Kraftstoffstrahlen bei jeder eingespritzten Teilmenge im Brennraum 1 begrenzt wird. Die Reichweite ist vorzugsweise kleiner als eine Entfernung bis zur Zylinderwand B. Durch die im Kompressionstakt erzielte Gemischbildung der voreingespritzten Kraftstoffmenge wird bei der Verbrennung bei einem hohen Luftüberschuss eine nennenswerte thermische NO-Bildung, sowie eine Rußbildung vermieden, da der Kraftstoff fein und weiträumig im gesamten Brennraum 1 verteilt wird. Bei der angepassten und spät erfolgten Haupteinspritzung wird für eine heterogene Verbrennungsphase die thermische NO-Bildung deutlich vermindert, da die Sauerstoffkonzentration durch den vorangegangenen homogenen Verbrennungsanteil schon deutlich reduziert ist. Die Anzahl der Einspritzteilmengen sowie die Einspritzzeitpunkte der Teilmengen können lastabhängig variiert werden.The timing of the pre-injection can be designed such that the range of the fuel jets at each injected subset in the combustion chamber 1 is limited. The range is preferably smaller than a distance to the cylinder wall B. By the achieved in the compression stroke mixture formation of the pre-injected fuel amount of combustion at a high excess air, a significant thermal NO formation, and soot formation is avoided because the fuel is fine and spacious throughout combustion chamber 1 is distributed. In the adapted and late main injection, the thermal NO formation is significantly reduced for a heterogeneous combustion phase, since the oxygen concentration is already significantly reduced by the previous homogeneous fraction of combustion. The number of injection subset and the injection timing of the subsets can be varied depending on the load.

Claims (8)

Brennkraftmaschine mit einem Zylinder, einem Zylinderkopf, einem Kolben und einem zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben begrenzten Brennraum, in den Kraftstoff mittels eines im Brennraum angeordneten Injektors derart eingebracht wird, dass der Kraftstoff auf eine Mulde gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde zur Aufnahme des Kraftstoffes aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil derart ausgebildet ist, dass eine Muldenoberfläche des ersten Teils eine brennraumseitige Zylinderkopfoberfläche und/oder eine Innenoberfläche eines Brennraummuldenrings und eine Muldenoberfläche des zweiten Teils eine Kolbenbodenoberfläche umfasst.Internal combustion engine having a cylinder, a cylinder head, a piston and a combustion chamber bounded between the cylinder head and the piston, is introduced into the fuel by means of an injector arranged in the combustion chamber such that the fuel is directed to a trough, characterized in that the trough for Receiving the fuel from a first part and a second part is formed such that a well surface of the first part of a combustion chamber side cylinder head surface and / or an inner surface of a combustion bowl ring and a trough surface of the second part comprises a piston crown surface. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Mulde eine Muldenumlenkwand sowie eine Muldenwand und der zweite Teil der Mulde einen Muldenboden umfasst.Internal combustion engine according to claim 1, characterized that the first part of the trough a Muldenumlenkwand and a trough wall and the second part of the trough comprises a trough bottom. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Mulde eine Muldenwand und der zweite Teil der Mulde eine Muldenumlenkwand und einen Muldenboden umfasst.Internal combustion engine according to claim 1, characterized that the first part of the trough is a trough wall and the second part the trough comprises a Muldenumlenkwand and a trough bottom. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbodenoberfläche einen annähernd mittig liegenden Kompressionsvorsprung aufweist, der dem Injektor gegenüberliegt.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piston crown surface a nearly having centrally located compression projection of the injector opposite. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einspritzung des Kraftstoffs in einem Bereich um einen oberen Totpunkt des Kolbens der erste Teil der Mulde und der zweite Teil der Mulde zueinander geführt sind.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that upon injection of the fuel in an area around a top dead center of the piston of the first part the trough and the second part of the trough are guided to each other. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff mittels des Injektors lastabhängig in den Brennraum getaktet eingebacht wird, wobei der Injektor eine Mehrlochdüse aufweist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that the fuel by means of the injector load dependent clocked in the combustion chamber is conceived, the injector a multi-hole nozzle having. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Brennraum gebildetes Kraftstoff/Luft-Gemisch selbstgezündet wird.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that a fuel / air mixture formed in the combustion chamber is self-ignited. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine nach dem Vier-Takt-Prinzip arbeitet.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that the internal combustion engine operates on the four-stroke principle.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115026A (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Toyota Motor Corp Direct injection internal combustion engine
WO2010035285A2 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Tvs Motor Company Limited Cylinder head assembly
DE102011017479A1 (en) 2011-04-19 2012-10-25 Daimler Ag Internal combustion engine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115026A (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Toyota Motor Corp Direct injection internal combustion engine
WO2010035285A2 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Tvs Motor Company Limited Cylinder head assembly
WO2010035285A3 (en) * 2008-09-26 2010-07-01 Tvs Motor Company Limited Cylinder head assembly
AP3798A (en) * 2008-09-26 2016-08-31 Tvs Motor Co Ltd Cylinder head assembly
DE102011017479A1 (en) 2011-04-19 2012-10-25 Daimler Ag Internal combustion engine
WO2012143032A1 (en) 2011-04-19 2012-10-26 Daimler Ag Internal combustion engine
US9429065B2 (en) 2011-04-19 2016-08-30 Daimler Ag Internal combustion engine

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