DE10354682A1

DE10354682A1 - Kolbenbrennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung über eine einlaßseitig angeordneten Injektor

Info

Publication number: DE10354682A1
Application number: DE10354682A
Authority: DE
Inventors: Jörg BALLAUF; José Dr.-Ing. Geiger; Martin Winter
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG; Hyundai Motor Co
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2003-11-22
Filing date: 2003-11-22
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-23
Also published as: WO2005054641A1; JP2007511704A; KR100803241B1; EP1848880A1; US20060260584A1; CN1882767B; US7395806B2; DE10354682B4; CN1882767A; KR20060094986A

Abstract

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Gaseinlaßkanälen (3) mit Gaseinlaßventilen (6), wenigstens einem Gasauslaßkanal (4) mit Gasauslaßventil (7) und wenigstens einer Zündeinrichtung (14) je Zylinder (1) sowie mit einem durch die Zylinderdecke (2.1) und dem Kolbenboden (11.1) des im Zylinder (1) hin- und herbewegbar geführten Kolbens (11) gebildeten Brennraum (1.1), in den die Gaseinlaßkanäle unter einem flachen Winkel - gemessen gegenüber der Zylinderkopfebene (2.1) - einmünden, wobei der Kolbenboden (11.1) einerseits und die Zylinderdecke (2.1) andererseits im Vertikalschnitt im wesentlichen dachförmig ausgebildet sind, wobei jeweils die eine der Dachflächen den Gaseinlaßventilen (6) und die andere der Dachflächen dem Gasauslaßventil (7) zugeordnet ist und die Dachflächen der Zylinderdecke (2.1) in ihrer Ausrichtung der Ausrichtung der Dachflächen des Kolbenbodens (11.1) entsprechen, sowie mit einer Kraftstoffeinspritzdüse (8), die nahe dem Eintrittsbereich der Gaseinlaßkanäle (3) zwischen den Gaseinlaßventilen (6) in den Zylinder (1) mündet, wobei, gemessen gegenüber der Zylinderachse (5), der Winkel der Strahlachse (9) der Kraftstoffeinspritzdüse (8) größer ist als der Winkel der Gaseinlaßkanäle, und mit einer Zündeinrichtung (14), die in der Zylinderdecke (2.1) nahe der Zylinderachse (5) angeordnet ist, und mit einer im Kolbenboden (11.1) angeordneten, durch einen Muldenboden (12.1) und Seitenwänden (16) begrenzten muldenförmigen Ausnehmung (12), die den ...

Description

Bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung und direkter Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff über einen Injektor direkt in den Arbeitsraum des Motors eingespritzt.
Hinsichtlich des Zeitpunktes dieser Einspritzung unterscheidet man grundsätzlich zwei Betriebsarten.
Im sogenannten Homogenbetrieb wird der Kraftstoff früh, im allgemeinen während des Einströmens der Verbrennungsluft, d. h. bei geöffnetem Einlaßventil in den Brennraum eingespritzt. Dadurch wird eine gute Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzielt. Diese Betriebsart bietet sich im Betrieb des Motors bei hoher Last an.
Im sogenannten Schichtladebetrieb erfolgt die Einspritzung erst nach dem Schließen des Gaseinlaßventils, wenn der Kolben in seiner Aufwärtsbewegung in den Bereich seiner oberen Totpunktlage gelangt. Dadurch soll erreicht werden, daß der Kraftstoff nur mit einem Teil der im Zylinder enthaltenen Frischluft und auch nur örtlich begrenzt vermischt wird, bis er durch die Zündeinrichtung entzündet wird. Diese Betriebsart wird vorzugsweise im Teillastbetrieb des Motors und im Leerlauf angewandt. Der Vorteil dabei besteht darin, daß der Motor ohne Drosselung der Ansaugluft betrieben werden kann, ohne daß dabei das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in Nähe der Zündeinrichtung für eine sichere Entzündung zu mager ist.
Für diese Betriebsarten sind unterschiedliche Verfahrensweisen zur Einführung des Kraftstoffs in den Zylinderraum und zur Gemischbildung bekannt geworden, die sich in zwei Kategorien unterteilen lassen:
Bei den sogenannten strahl-geführten Verfahren ist der Einspritzstrahl direkt auf die Zündeinrichtung gerichtet. Die eingespritzte Kraftstoffwolke vermischt sich mit der Verbrennungsluft und wird durch die Zündeinrichtung entzündet. Ein zuverlässiger Schichtladebetrieb ist dementsprechend nur gewährleistet, wenn die Zündeinrichtung sehr nahe am Injektor positioniert ist. Damit ist der Nachteil verbunden, daß nur ein extrem kleines, betriebspunkt-spezifisches Zündfenster vorhanden ist und dementsprechend eine Abstimmung der Strahlausbreitung für große Kennfeldbereiche kritisch ist. Die verwendeten Injektoren müssen zudem sehr genau gefertigt werden, wobei schon geringe Toleranzabweichungen oder Veränderungen des Injektors im Langzeitbetrieb zu nachteiligen Randbedingungen für die Entzündung führen.
Die Zündbedingungen im Schichtladebetrieb lassen sich daher nur durch eine exakte geometrische Zuordnung von Zündeinrichtung und Einspritzstrahl sicherstellen. Deshalb sind die bekannt gewordenen Verfahren dieser Kategorie ohne eine ausgeprägte und intensive Ladungsbewegung ausgeführt. Im Homogenbetrieb jedoch fehlt gerade diese Bewegung zur Verbesserung der Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemischs, was Leistungseinbußen und eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs mit entsprechend erhöhtem Schadstoffausstoß zur Folge hat.
Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, daß bedingt durch das direkte Anspritzen der Zündeinrichtung sich ein erhöhter Verschleiß und damit eine Verkürzung der Standzeit der Zündeinrichtungen einstellt.
Die sogenannten wand-geführten Verfahren beruhen darauf, daß im Schichtladebetrieb der Kraftstoffeinspritzstrahl von der durch den Kolbenboden gebildeten Teil der Brennraumwand auf die Zündeinrichtung hin abgelenkt wird. Dabei wirkt eine intensive Ladungsbewegung unterstützend. Durch dieses Verfahren wird das direkte Anspritzen der Zündeinrichtung vermieden.
Toleranzabweichungen und der Betriebszustand der Kraftstoffinjektoren sind weniger kritisch als bei den vorstehend erläuterten strahl-geführten Verfahren.

Ein Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß der Kraftstoff bei der direkten Einspritzung in den Zylinderraum auf eine Brennraumwand, insbesondere auf den Kolbenboden gelangt, so daß in bestimmten Betriebszuständen eine unvollständige Verbrennung erfolgt, die einen erhöhten Ausstoß an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und einen erhöhten Ausstoß von Ruß zur Folge hat. Dieses Verfahren wurde bisher mit einlaßseitigem Kraftstoffinjektor durchgeführt und beruht auf der Ausbildung einer hinsichtlich der Richtung und des Drehsinnes speziellen walzenförmigen Strömung der Zylinderladung in Einspritzrichtung, die den Gemischstrahl über den Kolbenboden führend auf die Zündeinrichtung führt. Diese Form der Ladungsbewegung kann über steil aufrecht stehende Einlaßkanäle erreicht ( EP 0 558 072 B1 und DE 197 08 288 A1 ) werden, was eine entsprechend größere Bauhöhe des Motors bewirkt. Gemäß einem anderen Lösungsvorschlag wird die gewünschte Bewegungsform der Zylinderladung durch eine spezielle Gestaltung des Einlaßkanals oder etwa der Geometrie im Sitzbereich des Einlaßventils ( EP 0 463 613 B1 ) erreicht, was aber nachteilige Auswirkungen auf die Strömungsgüte des Einlaßsystems und damit auf das Vollastbetriebsverfahren des Motors hat. In beiden Fällen ist der Einspritzstrahl auf eine Ausnehmung des Kolbenbodens gerichtet, so daß gerade bei Schichtladebetrieb noch flüssiger Kraftstoff auf den Kolbenboden auftrifft. Das sich dort bildende Gemisch wird dann in Kontakt mit der Wandung des Kolbenbodens gegen die Zündeinrichtung geführt.

Die im Schichtladebetrieb erforderliche intensive Ladungsbewegung wirkt sich bei diesem Verfahren im Homogenbereich wegen resultierender harter Verbrennungsgeräusche und erhöhter Wandwärmeverluste nachteilig aus.

Aus WO01/49996A ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zwei Gaseinlaßkanälen mit Gaseinlaßventil und wenigstens einem Gasauslaßkanal mit Gasauslaßventil und wenigstens einer Zündeinrichtung je Zylinder und mit einem durch die Zylinderdecke und dem Kolbenboden des im Zylinder hin und her bewegbar geführten Kolbens gebildeten Brennraum bekannt, bei der der Kolbenboden einerseits und die Zylinderdecke andererseits im Vertikalschnitt im wesentlichen dachförmig ausgebildet sind, und jeweils die eine der Dachflächen den Gaseinlaßventilen und die andere der Dachflächen dem Gasauslaßventil zugeordnet sind und die in ihrer Ausrichtung der Ausrichtung der Dachflächen des Kolbenbodens folgen. Im Kolbenboden ist eine muldenförmige Ausnehmung angeordnet, die sich über den Bereich des Dachfirstes auf dem Kolbenboden und damit über die beiden Dachflächen erstreckt. Die Kraftstoffeinspritzdüse mündet nahe dem Eintrittsbereich des Gaseinlaßkanals neben dem Gaseinlaßventils in den Zylinder, die Zündeinrichtung ist in der Zylinderdecke nahe der vertikalen Zylinderachse angeordnet.

Durch die dachförmige Ausgestaltung der Zylinderdecke und auch des Kolbenbodens wird ein Brennraum geschaffen, der nur wenig zerklüftet ist, so daß sich in Verbindung mit der muldenförmigen Ausnehmung auf dem Kolbenboden eine gegen die Kraftstoffeinspritzdüse gerichtete Bewegung der Zylinderfüllung ergibt. Da die Gaseinlaßkanäle unter einem Winkel in den Brennraum einmünden, bildet sich während des Ansaughubes eine Tumble-Strömung aus, die zunächst entlang der Zylinderdecke in den Brennraum einströmt und dann durch die muldenförmige Ausnehmung gegen die Kraftstoffeinspritzdüse zurückgeführt wird. Die Strömung wird auch im Kompressionshub aufrechterhalten.

Insbesondere im Schichtladebetrieb wird über den Kolbenboden Luft gegen die Kraftstoffeinspritzdüse geführt, in die dann der Kraftstoff eingespritzt wird. Damit ergibt sich in unmittelbarer Nähe des Gaseinlaßventils eine verbesserte Gemischaufbereitung, wenn im Schichtladebetrieb die Kraftstoffein spritzung nach dem Schließen des Einlaßventils zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der Kolben in seiner Aufwärtsbewegung sich nahe seiner oberen Totpunktlage befindet. Im Bereich des Einspritzventils ändert die Luftströmung ihre Richtung und wird in Richtung auf die Zündeinrichtung geführt. Trotz des hierbei reduzierten Brennraumvolumens steht dann für den Kraftstoff ein langer freier Strahlweg mit optimaler Gemischbildung in Richtung der Luftströmung im Zylinder auf die Zündeinrichtung hin zur Verfügung. Hierbei ergibt sich nur ein geringer Auftrag von Kraftstoff auf die Zylinderwandungen. Die besondere Gestaltung des Brennraums in Verbindung mit der Positionierung der Kraftstoffeinspritzdüse erlaubt hierbei eine sehr flache Strahlführung, wobei der aufgefächerte Strahl im Bereich der muldenförmigen Ausnehmung auf dem Kolbenboden einwandfrei und nahezu ohne Benetzung des Kolbenbodens auch bei Schichtladebetrieb in den Brennraum eintreten kann, so daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch in einer optimalen Durchmischung an die Zündeinrichtung gelangt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, an einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Fremdzündung und mit Direkteinspritzung der vorstehend beschriebenen Art die Zündbedingungen insbesondere im Teillastbereich noch zu verbessern und die Schadstoffemissionen zu vermindern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Gaseinlaßkanäle mit Gaseinlaßventilen, wenigstens einem Gasauslaßkanal mit Gasauslaßventil und wenigstens einer Zündeinrichtung je Zylinder sowie mit einem durch die Zylinderdecke und dem Kolbenboden des im Zylinder hin- und her bewegbar geführten Kolbens gebildeten Brennraum, in den die Gaseinlaßkanäle unter einem flachen Winkel – gemessen gegenüber der Zylinderkopfebene – einmünden, wobei der Kolbenboden einerseits und die Zylinderdecke andererseits im Vertikalschnitt im wesentlichen dachförmig ausgebildet sind, wobei jeweils die eine der Dachflächen den Gaseinlaßventilen und die andere der Dachflächen dem Gasauslaßventil zugeordnet ist und die Dachflächen der Zylinderdecke in ihrer Ausrichtung der Ausrichtung der Dachflächen des Kolbenbodens entsprechen, sowie mit einer Kraftstoffeinspritzdüse die nahe dem Eintrittsbereich der Gaseinlaßkanäle zwischen den Gaseinlaßventilen in den Zylinder mündet, wobei, gemessen gegenüber der Zylinderachse, der Winkel der Strahlachse der Kraftstoffeinspritzdüse größer ist als der Winkel der Gaseinlaßkanäle, und mit einer Zündeinrichtung die in der Zylinderdecke nahe der Zylinderachse angeordnet ist, und mit einer im Kolbenboden angeordneten, durch einen Muldenboden und Seitenwänden begrenzten muldenförmigen Ausnehmung, die den Dachfirst auf dem Kolbenboden schneidet und sich über den Bereich beider Dachflächen erstreckt und der Muldenboden in Richtung auf die Kraftstoffeinspritzdüse geneigt ausgerichtet ist und an seiner der Kraftstoffeinspritzdüse zugekehrten Seite in eine steil nach oben gerichtete Wandzone ausläuft, wobei der Übergangsbereich zwischen dem Muldenboden und den Seitenwänden in der Aufsicht eine in etwa tonnenförmige Kontur aufweist, deren eine Stirnseite durch die steil nach oben gerichtete Wandzone gebildet wird.

Durch die tonnenförmige Gestaltung der Seitenwände ergibt sich eine offenere Gestalt der Kolbenmulde, die zu geringeren Wandkontakten des Einspritzstrahls und damit zu einem geringeren Schadstoffausstoß, insbesondere zu einer Verminderung der Rußbildung im Homogenbetrieb führ. Zugleich ergibt sich im Schichtladebetrieb eine verbesserte Verbrennungsstabilität, d. h. Zündaussetzer werden reduziert.

Da die muldenförmige Ausnehmung auf dem Kolbenboden die Tumble-Strömung nach Art eines Kanals stützt und führt, bewirkt die erfindungsgemäß vorgesehen tonnenförmige Kontur eine Beeinflussung quer zur Hauptströmungsrichtung. Die Tumble-Strömung wird im Nahbereich des Kolbenbodens zunächst quer zur Strömungsrichtung etwas auseinandergezogen, d. h. geringfügig verlangsamt, und dann wieder zusammengedrückt, d. h. beschleunigt und zwar unmittelbar vor dem Übergang an der steil nach oben gerichteten Wandzone. Hierdurch werden der Tumble-Strömung Turbulenzen aufgeprägt, die zu einer besseren Vermischung der in die Luftströmung eingespritzten Kraftstoffmengen führt und damit eine besserte Verbrennung und eine deutliche Reduzierung des Schadstoffausstoßes, insbesondere von Rußpartikeln, im Abgas bewirkt. Dieser Effekt ist sowohl im Homogenbetrieb als auch im Schichtladebetrieb gegeben.

In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, daß der Muldenboden ebenflächig ausgebildet ist und daß sich die die tonnenförmige Kontur bestimmende Seitenwände hieran schalenförmig anschließt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der dem Gasauslaß zugekehrte Endbereich der muldenförmigen Ausnehmung breiter ist als der dem Gaseinlaß zugekehrte, durch die steile Wandzone begrenzte Endbereich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Die schematischen Zeichnungen zeigen in
1 einen Vertikalschnitt durch einen Zylinder mit Darstellung der Ladungsbewegung zu Beginn des Verdichtungshubes bei Homogenbetrieb,
2 einen Vertikalschnitt durch den Zylinder mit Einspritzung im Schichtladebetrieb,
3 einen Schnitt durch einen Kolben,
4 eine Aufsicht auf den Kolbenboden eines Ausführungsbeispiels.
Der in 1 dargestellte Zylinder 1 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist mit einem Zylinderkopf 2 versehen, der zwei schräg verlaufende Gaseinlaßkanäle 3 und hierzu in etwa spiegelsymmetrisch zwei Gasauslaßkanäle 4 aufweist. Wie aus dem Vertikalschnitt gem. 1 ersichtlich, sind sowohl die Gaseinlaßkanäle 3 als auch die Gasauslaßkanäle 4 im Zylinderkopf 2 so geführt, daß sie unter einem Winkel von weniger als 45° (gemessen gegenüber der Zylinderkopfebene 2.1) in den Zylinderraum 1.1 einmünden. Die Gaseinlaßkanäle 3 sind durch entsprechende Gaseinlaßventile 6 und die Gasauslaßkanäle 4 sind durch entsprechende Gasauslaßventile 7 jeweils öffen- und schließbar.
Im Zylinderkopf 2 ist im Bereich der Gaseinlaßventile 6 eine Kraftstoffeinspritzdüse 8 angeordnet, die beispielsweise Teil einer Hochdruckkraftstoffdirekteinspritzung in Common-Rail-Technik ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Gaseinlaßkanälen 3 ist die Kraftstoffeinspritzdüse 8 zwischen den beiden Gaseinlaßventilen 6 angeordnet. Die Kraftstoffeinspritzdüse 8 mündet etwa in der Höhe des unteren Randes des die Einlaßöffnungen jeweils definierenden Ventilsitzringes 6.1 in den Zylinderraum 1.1 ein. Die Strahlachse 9 der Kraftstoffeinspritzdüse 8 ist hierbei gegen die Zylinderachse 5 gerichtet und verläuft ebenfalls unter einem Winkel hierzu, der, gemessen gegenüber der Vertikalen, jedoch größer ist als der Eintrittswinkel der Gaseinlaßkanäle 3., so daß die Strahlachse sehr flach im Zylinderraum verläuft.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist sowohl die Zylinderdecke 2.2 als auch der Kolbenboden 11.1 des Kolbens 11 dachförmig ausgebildet, wobei die entsprechenden Dachflächen jeweils den Gaseinlaßventilen 6 und den Gasauslaßventilen 7 zugeordnet sind. Im Kolbenboden 11.1 ist eine muldenförmige Ausnehmung 12 angeordnet, die in Richtung auf die Kraftstoffeinspritzdüse 8 zugeordnet ist und die quer zum "Dachfirst" 11.2 durch beide "Dachflächen" verläuft.
1 zeigt für den Homogenbetrieb die Stellung des Kolbens 11 während des Kompressionshubes, nachdem in der Abwärtsbewe gung des Kolbens 11 bei geöffnetem Gaseinlaßventil 6 in den entlang der auslaßseitigen Dachfläche in den Brennraum in einer Tumble-Strömung (vgl. Pfeil) einströmenden Frischluftstrom Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzdüse 8 eingespritzt wurde.
Beim Homogenbetrieb, d. h. unter hoher Last, wird hierbei über die Kraftstoffeinspritzdüse 8 ein aufgefächerter Einspritzstrahl 13 eingespritzt. Nach dem Schließen des Gaseinlaßventils 6 führt die Tumble-Strömung die Zylinderladung (Luft und Kraftstoff) während der Aufwärtsbewegung des Kolbens unter Ausbildung eines homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisches, dessen Verbrennung dann über die Zündeinrichtung 14 eingeleitet wird. Auch bei dieser Betriebsweise ist der Einfluß der muldenförmigen Ausnehmung 12 mit ihrer tonnenförmigen Kontur, wie nachstehend noch näher beschrieben wird, von Bedeutung. Durch die, wenn auch geringe Querbewegung auf das in der unmittelbar durch die tonnenförmige Mulde geführte Kraftstoff-Luft-Gemisch wird eine verbesserte Aufbereitung bewirkt, die zu einer verbesserten Verbrennung führt. Insbesondere die Rußbildung wird deutlich vermindert. Die für eine hohe spezifische Leistung notwendigen hohen Durchflußwerte des Einlaßsystems werden nicht beeinträchtigt.
Durch die Anordnung eines in den Gaseinlaßkanälen 3 angeordneten, steuerbaren Stellorgans (hier nicht dargestellt), läßt sich die Ausbildung der Tumble-Strömung im Zylinderraum 1.1 noch beeinflussen. Je nach der Anordnung und der Stellung des Stellorgans wird eine mehr (bei geschlossenem Stellorgan für Schichtladebetrieb) oder weniger starke (bei geöffnetem Stellorgan für Homogenbetrieb) Tumble-Strömung im Zylinderraum 1.1 erzeugt. Durch die Anordnung einer quer zur Zylinderachse 5 ausgerichteten Trennwand in wenigstens einem Gaseinlaßkanal 3, die diesen in einen oberen Teilkanal und einen unteren Teilkanal unterteilt, läßt sich die Wirkung des steuerbaren Stellorgans noch verstärken.
2 zeigt für einen sogenannten Schichtladebetrieb, d. h. für einen Betrieb bei Leerlauf bis hin zur Teillast die Stellung des Kolbens 11 im Zylinderraum 1.1 und den Strömungsverlauf zum Einspritzzeitpunkt. Hierbei wird über die Kraftstoffeinspritzdüse 8 der durch eine entsprechende Düsenausbildung aufgefächerter Kraftstoffstrahl 13 bei geschlossenen Gaswechselventilen 6 und 7 in den Zylinderraum eingespritzt. Die durch den Ansaughub erzeugte Tumble-Strömung wird nun durch die muldenförmige Ausnehmung 12 im Kolbenboden 11.1 mit ihrem gegen die Gaseinlaßseite abfallend geneigten Muldenboden 12.1 bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 11 gestützt, so daß auch gegen Ende des Kompressionshubes vor der Mündung der Kraftstoffeinspritzdüse 8 eine nach oben gegen die Zylinderdecke gerichtete Komponente der Tumble-Strömung erhalten bleibt, auf die der Kraftstoffstrahl auftrifft. Die durch die tonnenförmige Gestaltung der Ausnehmung 12 bewirkten Quereinflüsse auf die Tumble-Strömung bleiben zumindest erhalten.
Der Kraftstoffstrahl 13 wird hierbei im wesentlichen ohne direkte Berührung mit dem Boden der Ausnehmung 12 von der turbulenten Luftströmung erfaßt und somit unter Bildung eines zündfähigen Gemisches in der Tumble-Strömung von der Seite der Gaseinlaßventile 6 gegen die Zündeinrichtung 14 gelenkt und gezündet. Hierbei wird die geordnete Ladungsbewegung in Verbindung mit späten Einspritzzeitpunkten während der Kompression dazu genutzt, Kraftstoff und Luft örtlich begrenzt vorzumischen und als gut zündfähiges Gemisch in die Nähe der Zündeinrichtung zu transportieren. Nach Einleitung der Verbrennung unterstützt die Luft aus den angrenzenden Bereichen der Ladung entsprechend der Ladungsbewegung die Verbrennung.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Kolbenbodens ist in den 3 und 4 wiedergegeben. Der von der Gasauslaßseite (mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet) in Richtung auf die Gaseinlaßseite (mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichnet) mit einem Winkel α von etwa 12° gegenüber der Horizontalen fallende Muldenboden 12.1 läuft an seiner der Kraftstoffeinspritzdüse 8 zugekehrten Seite in eine steil nach oben gerichtete Wandzone 12.2 aus. Hierdurch wird die Tumble-Strömung, wie durch den Pfeil in 2 angedeutet, noch vor der Mündung der Kraftstoffeinspritzdüse 8 extrem nach oben gelenkt.
Die muldenförmige Ausnehmung 12 weist die in 4 dargestellte Form auf. Hierbei bildet der Übergangsbereich 15 zu dem ebenflächigen Muldenboden 12.1 mit den in etwa schalenförmig gestalteten Seitenwänden 16 in etwa eine tonnenförmige Kontur, die sich von der Gasauslaßseite 4 zunächst auf beiden Seiten erweitert und dann in Richtung auf die Gaseinlaßseite 3 wieder verengt.
Der der Gasauslaßseite 4 zugekehrte Endbereich 12.3 der muldenförmigen Aufnehmung 12 ist breiter als der der Gaseinlaßseite 3 zugekehrte, durch die steile Wandzone 12.2 begrenzte Endbereich 12.4. Die obere Begrenzungskontur der beiden Seiten ist in der Aufsicht, wie in 3 zu erkennen, im wesentlichen kreisbogenförmig und läuft jeweils unter einem Winkel β von etwa 25° – gemessen gegenüber der Längsachse L der muldenförmigen Ausnehmung – auf die steile Wandzone 12.2 zu, deren obere Begrenzungskante 12.5 geradlinig ausgerichtet ist.
Die größte Breite A der oberen Begrenzungskontur beträgt beispielsweise das 1,8 bis 1,9fache der Breite B der Mulde in dem an der Begrenzungskante 12.5 gelegenen Endbereich.

Claims

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Gaseinlaßkanälen (3) mit Gaseinlaßventilen (6), wenigstens einem Gasauslaßkanal (4) mit Gasauslaßventil (7) und wenigstens einer Zündeinrichtung (14) je Zylinder (1) sowie mit einem durch die Zylinderdecke (2.1) und dem Kolbenboden (11.1) des im Zylinder (1) hin- und her bewegbar geführten Kolbens (11) gebildeten Brennraum (1.1), in den die Gaseinlaßkanäle unter einem flachen Winkel – gemessen gegenüber der Zylinderkopfebene (2.1) – einmünden, wobei der Kolbenboden (11.1) einerseits und die Zylinderdecke (2.1) andererseits im Vertikalschnitt im wesentlichen dachförmig ausgebildet sind, wobei jeweils die eine der Dachflächen den Gaseinlaßventilen (6) und die andere der Dachflächen dem Gasauslaßventil (7) zugeordnet ist und die Dachflächen der Zylinderdecke (2.1) in ihrer Ausrichtung der Ausrichtung der Dachflächen des Kolbenbodens (11.1) entsprechen, sowie mit einer Kraftstoffeinspritzdüse (8), die nahe dem Eintrittsbereich der Gaseinlaßkanäle (3) zwischen den Gaseinlaßventilen (6) in den Zylinder (1) mündet, wobei, gemessen gegenüber der Zylinderachse (5), der Winkel der Strahlachse (9) der Kraftstoffeinspritzdüse (8) größer ist als der Winkel der Gaseinlaßkanäle, und mit einer Zündeinrichtung (14), die in der Zylinderdecke (2.1) nahe der Zylinderachse (5) angeordnet ist, und mit einer im Kolbenboden (11.1) angeordneten, durch einen Muldenboden (12.1) und Seitenwänden (16) begrenzten muldenförmigen Ausnehmung (12), die den Dachfirst (11.2) auf dem Kolbenboden schneidet und sich über den Bereich beider Dachflächen erstreckt und der Muldenboden (12.1) in Richtung auf die Kraftstoffeinspritzdüse (8) geneigt ausgerichtet ist und an seiner der Kraftstoffeinspritzdüse (8) zugekehrten Seite in eine steil nach oben gerichtete Wandzone (12.2) ausläuft, wobei der Übergangsbereich (15) zwischen dem Muldenboden (12.1) und den Seitenwänden (16) in der Aufsicht eine in etwa tonnenförmige Kontur aufweist, deren eine Stirnseite durch die steil nach oben gerichtete Wandzone (12.2) gebildet wird.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Muldeboden (12.1) ebenflächig ausgebildet ist und daß sich die die tonnenförmige Kontur bestimmende Seitenwände (16) hieran schalenförmig anschließt.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gasauslaß (4) zugekehrte Endbereich (12.3) der muldenförmigen Ausnehmung (12) breiter ist als der dem Gaseinlaß (3) zugekehrte, durch die steile Wandzone (12.2) begrenzte Endbereich (12.4)