DE19854923B4 - Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer - Google Patents

Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer Download PDF

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Abstract

l. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer, mit:
einer Kraftstoffeinspritzdüse (24), die in einem Zylinderkopf (1) im wesentlichen in der Mitte der Brennkammer (22) montiert ist;
einem Einlaß (26) und einem Auslaß (25), die beide in dem Zylinderkopf (1) ausgebildet sind und in die Brennkammer (22) an einander gegenüberliegenden Seiten der Kraftstoffeinspritzdüse (24) münden;
einer ersten Zündkerze (28), die in dem Zylinderkopf (1) derart montiert ist, daß ihre Funkenspitze an der Mündung des Einlasses (26) in die Brennkammer (22) positioniert ist, wobei die erste Zündkerze (28) ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet, das der Brennkammer (22) über die Kraftstoffeinspritzdüse (24) und den Einlaß (26) zugeführt wird;
einer zweiten Zündkerze (30), die in dem Zylinderkopf (1) an der einen Seite der Kraftstoffeinspritzdüse (24) montiert ist und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eines stöchiometrischen Verhältnisses zündet, das der Brennkammer (22) über die Kraftstoffeinspritzdüse (24) und den Einlaß (26) zugeführt wird; und
einem Kolbenboden...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer, und insbesondere einen Verbrennungsmotor, bei dem Kraftstoff in die Mitte der Brennkammer direkt eingespritzt wird und zwei Zündkerzen einerseits unter einem Einlaß und andererseits am Umfang einer Einspritzdüse die Zündung durchführen, so daß eine stabile Verbrennung von extrem magerem Kraftstoff realisiert wird.
  • Die Form der Brennkammer hängt von der Form der Vertiefung im Zylinderkopf und von der Form des Zylinderkopfes ab. Die Verbrennung wird in großem Maße von der Form der Brennkammer bestimmt.
  • Eine herkömmliche Brennkammergestaltung ist die offene oder Direkteinspritzbrennkammer, bei der Kraftstoff direkt in die Brennkammer eingespritzt wird. Bei der Direkteinspritzbrennkammer ist der Kolbenboden verschiedenartig gestaltet, um die Turbulenz der Luft in dem Zylinder zu bewirken. Verschiedene Kolbenbodengestaltungen, die für die offene Brennkammer verwendet werden, weisen eine geflanschte domförmige Gestaltung, eine nach innen gewölbte Gestaltung mit einer erhöhten Mittelfläche, und andere unregelmäßig geformte Gestaltungen auf. Vorteile der Gestaltung der offenen Direkteinspritzbrennkammer sind geringer Kraftstoffverbrauch und einfache Gestaltung.
  • Aus 13 ist eine herkömmliche Direkteinspritzbrennkammer gemäß dem internen Stand der Technik der Anmelderin mit zugehörigen Teilen ersichtlich, wobei eine Einspritzdüse 4 Kraftstoff direkt in die Brennkammer 2 einspritzt und ein Verwirbelungseffekt des Kraftstoffs erreicht wird, wenn der Kraftstoff in einem nach innen gewölbten Abschnitt 6 verdichtet wird, der im Boden eines Kolbens 8 ausgebildet ist. Ferner ist in der Mitte der Brennkammer 2 eine Zündkerze 10 vorgesehen, welche den in die Brennkammer 2 über die Kraftstoffeinspritzdüse 4 zugeführten Kraftstoff zündet.
  • Bei der wie oben aufgebauten herkömmlichen Direkteinspritzbrennkammer sind die Richtung und die Art und Weise der Verwirbelung des Kraftstoffs von der Form des nach innen gewölbten Abschnitts 6 des Kolbens 8 abhängig. Der Verwirbelungseffekt des Kraftstoffs wird jedoch auch von der geradlinigen Bewegung des Kolbens 8 und von der Geschwindigkeit desselben (d.h. der Motordrehzahl) bewirkt. Dementsprechend ist die Gestaltung eines Kolbenbodens hinsichtlich der Minimierung dieser Veränderung des Verwirbelungseffekts schwierig.
  • Aus der US-5,269,243 A ist ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungsraum eines Zylinderkopfes durch eine Einspritzeinrichtung eingespritzt und mit zwei Zündkerzen gezündet wird.
  • Aus der US 4,125,094 A ist ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem Kraftstoff-Luft-Gemisch durch zwei Einspritzeinrichtungen in den Verbrennungsraum eines Zylinderkopfes indirekt eingespritzt und mit einer Zündkerze gezündet wird.
    •
  • Mit der Erfindung wird ein Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer geschaffen, bei dem Kraftstoff direkt in die Mitte der Brennkammer eingespritzt wird und zwei Zündkerzen einerseits unter einem Einlaß und andererseits am Umfang einer Einspritzdüse die Zündung durchführen, so daß eine stabile Verbrennung von extrem magerem Kraftstoff realisiert wird.
  • Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch einen Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer, mit einer Kraftstoffeinspritzdüse, die in einem Zylinderkopf im wesentlichen in der Mitte der Brennkammer montiert ist; einem Einlaß und einem Auslaß, die beide in dem Zylinderkopf ausgebildet sind und in die Brennkammer an einander gegenüberliegenden Seiten der Kraftstoffeinspritzdüse münden; einer ersten Zündkerze, die in dem Zylinderkopf derart montiert ist, daß ihre Funkenspitze an der Mündung des Einlasses in die Brennkammer positioniert ist, wobei die erste Zündkerze ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet, das der Brennkammer über die Kraftstoffeinspritzdüse und den Einlaß zugeführt wird; einer zweiten Zündkerze, die in dem Zylinderkopf an der einen Seite der Kraftstoffeinspritzdüse montiert ist und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eines stöchiometrischen Verhältnisses zündet, das der Brennkammer über die Kraftstoffeinspritzdüse und den Einlaß zugeführt wird; und einem Kolbenboden, der an der Stirnfläche eines Kolbens vorgesehen ist.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Aushöhlung in dem Kolbenboden des Kolbens ausgebildet, die eine Fläche an dem Kolbenboden entsprechend der Position der Kraftstoffeinspritzdüse einnimmt. Die Aushöhlung ist mit einer vorbestimmten Tiefe und Größe beiderseits einer gedachten Linie ausgebildet, die durch Verbindungspunkte an dem Kolbenboden entsprechend den Positionen der zweiten Zündkerze und der Kraftstoffeinspritzdüse gebildet ist, um die Erzeugung eines Verwirbelungseffekts des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer zu verbessern.
  • Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Aushöhlung einen ersten Abschnitt einerseits der gedachten Linie und einen zweiten Abschnitt andererseits der gedachten Linie auf, wobei der erste Abschnitt ein halbes Oval und der zweite Abschnitt einen Halbkreis bilden, und wobei sich der erste Abschnitt zu einem Punkt an dem Kolbenboden entsprechend der Position der ersten Zündkerze hin erstreckt, jedoch diesen Punkt nicht umschließt.
  • Nach einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist die Aushöhlung in dem Kolbenboden einerseits der Linie entsprechend der Lage der ersten Zündkerze ausgebildet, wobei die Aushöhlung von oben gesehen parabolisch mit einem Scheitelpunkt ausgebildet ist, der sich zu einem Punkt an dem Kolbenboden entsprechend der Lage der ersten Zündkerze hin erstreckt, jedoch diesen Punkt nicht erreicht. Ferner ist eine Vertiefung in dem Kolbenboden andererseits der Linie ausgebildet, wobei die Vertiefung mit der Aushöhlung in Verbindung steht und erheblich kleiner als die Aushöhlung ist.
  • Nach einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist die Aushöhlung elliptisch ausgebildet und entlang der Linie in zwei symmetrische Hälften getrennt, um einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt zu bilden, wobei ein Punkt an dem Kolbenboden entsprechend der Position der ersten Zündkerze innerhalb des ersten Abschnitts der Aushöhlung vorgesehen ist, und ein Punkt an dem Kolbenboden entsprechend der Position der zweiten Zündkerze außerhalb des ersten und des zweiten Abschnitts der Aushöhlung vorgesehen ist.
  • Nach einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist die erste Zündkerze in den Zylinderkopf derart montiert, daß die Funkenspitze der ersten Zündkerze näher zu der Spitze der Kraftstoffeinspritzdüse hin in die Brennkammer mündet. Ferner ist eine erhöhte Plattform, in der die Aushöhlung ausgebildet ist, an dem Kolbenboden vorgesehen, wobei die Plattform oval ausgebildet und ihr überwiegender Teil an einer dem Punkt an dem Kolbenboden entsprechend der Position der ersten Zündkerze gegenüberliegenden Seite der Linie positioniert ist, und wobei die Plattform beiderseits der Linie zu dem Kolbenboden hin nach unten abgeschrägt ist. Hierbei liegen die Punkte an dem Kolbenboden entsprechend den Positionen der ersten und der zweiten Zündkerze innerhalb der Aushöhlung.
  • Nach einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist eine erhöhte Plattform, in der die Aushöhlung vorgesehen ist, an dem Kolbenboden vorgesehen, wobei die Plattform im wesentlichen von oben gesehen rechteckig und relativ zur Oberfläche des Kolbenbodens domförmig ausgebildet ist, wobei die Aushöhlung einen breiten Abschnitt, der in der Mitte der Plattform ausgebildet ist, und einen engen Abschnitt aufweist, der sich zu einem Ende des zweiten Abschnitts der Plattform an der Oberfläche des Kolbenbodens hin erstreckt.
  • Nach einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist eine erhöhte domförmige Plattform, in der die Aushöhlung vorgesehen ist, an dem Kolbenboden vorgesehen, wobei die einander gegenüberliegenden Längsränder der Plattform der Bogenform des Kolbenbodens angepaßt sind und sich fast bis zum Umfang desselben erstrecken, während sich die Querränder der Plattform im wesentlichen geradlinig und in einem vorbestimmten Abstand vom Umfang des Kolbenbodens erstrecken. Ferner, trennt eine Linie längs der Plattform diese in der Mitte, um einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt zu bilden, welche beide von der Linie nach unten zur Oberfläche des Kolbenbodens hin abgeschrägt sind, und wobei sich die Aushöhlung zu dem ersten und dem zweiten Abschnitt hin erstreckt.
    •
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Direkteinspritzbrennkammer und der zugehörigen Teile eines Verbrennungsmotors nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus 1;
  • 3 einen Längsschnitt einer Direkteinspritzbrennkammer und der zugehörigen Teile eines Verbrennungsmotors nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
  • 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus 3;
  • 5 einen Längsschnitt einer Direkteinspritzbrennkammer und der zugehörigen Teile eines Verbrennungsmotors nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform;
  • 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI aus 5;
  • 7 einen Längsschnitt einer Direkteinspritzbrennkammer und der zugehörigen Teile eines Verbrennungsmotors nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform;
  • 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII aus 7;
  • 9 eine perspektivische Ansicht eines Kolbens eines Verbrennungsmotors nach einer fünften Ausführungsform;
  • 10 eine Draufsicht des Kolbens aus 9;
  • 11 eine perspektivische Ansicht eines Kolbens eines Verbrennungsmotors nach einer sechsten Ausführungsform;
  • 12 eine Draufsicht des Kolbens aus 11;
  • 13 einen Längsschnitt einer Direkteinspritzbrennkammer und der zugehörigen Teile eines herkömmlichen Verbrennungsmotors; und
  • 14 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV aus 13.
  • Mit Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen eines Verbrennungsmotors mit einer Direkteinspritzbrennkammer erläutert. Die Begriffe "rechts" und "links" bezeichnen Richtungen in der Zeichnung.
  • Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, ist nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Kraftstoffeinspritzdüse 24 in einem Zylinderkopf 1 im wesentlichen in der Mitte einer Brennkammer 22 montiert und auch leicht schräggestellt, so daß die Richtung des aus der Kraftstoffeinspritzdüse 24 herausgespritzten Kraftstoffs von der Längsachse der Brennkammer 22 leicht abweicht. Ein Einlaß 26 und ein Auslaß 25 sind in dem Zylinderkopf 1 ausgebildet und münden in die Brennkammer 22 an einander gegenüberliegenden Seiten der Kraftstoffeinspritzdüse 24.
  • Eine erste Zündkerze 28 ist in dem Zylinderkopf 1 derart montiert, daß ihre Funkenspitze an der Mündung des Einlasses 26 in die Brennkammer 22 positioniert ist. Die erste Zündkerze 28 wird durch elektrische Signale gesteuert, die von einem elektronischen Steuersystem (ECS) übertragen werden, und bewirkt die Zündung eines mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches. Eine zweite Zündkerze 30 ist in dem Zylinderkopf 1 an der einen Seite der Kraftstoffeinspritzdüse 24 montiert und zündet ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eines stöchiometrischen Verhältnisses, das der Brennkammer 22 über die Kraftstoffeinspritzdüse 24 und den Einlaß 26 zugeführt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzdüse 24 und der Einlaß 26 durch elektrische Signale gesteuert werden, die von der ECS übertragen werden.
  • Ein Kolben 31 ist in einem Zylinder eines Motorblocks vorgesehen. Der Kolben 31 führt eine geradlinige Bewegung in dem Zylinder aus, um einen bewegbaren Boden der Brennkammer 22 zu bilden. Ferner ist eine Aushöhlung 33 in einem Kolbenboden 32 des Kolbens 31 ausgebildet. Basierend auf einer gedachten Linie L, die durch Verbindungspunkte an dem Kolbenboden 32 entsprechend den Positionen der zweiten Zündkerze 30 und der Kraftstoffeinspritzdüse 24 gebildet ist, weist die Aushöhlung 33 einen ersten Abschnitt 35 links der Linie L und einen zweiten Abschnitt 36 rechts der Linie L auf. Der erste Abschnitt 35 bildet ein halbes Oval und der zweite Abschnitt 36 bildet einen Halbkreis. Der erste Abschnitt 35 der Kammer 33 erstreckt sich zu einem Punkt an dem Kolbenboden 32 entsprechend der Position der ersten Zündkerze 28 hin.
  • Der Kolbenboden 32 ist von der Linie L nach links abgeschrägt, um eine Schräge um den Umfang des ersten Abschnitts 35 der Aushöhlung 33 herum zu bilden, und von der Linie L nach rechts abgeschrägt, um eine Quetschfläche 38 um den Umfang des zweiten Abschnitts 36 der Aushöhlung 33 herum zu bilden, wobei die Quetschfläche 38 durch die schraffierte Fläche in 2 angedeutet ist. Die Quetschfläche 38 bewirkt, daß Luft in die Brennkammer 22 zu der Kraftstoffeinspritzdüse 24 hin nach oben gedrückt wird, wenn sich der Kolben 31 während seines Verdichtungshubs nach oben bewegt. Der Punkt am Kolbenboden 32 entsprechend der Position der ersten Zündkerze 28 liegt in der Schräge 34 außerhalb des ersten Abschnitts 35 der Aushöhlung 33.
  • Bei der Brennkammer 22 und den zugehörigen Teilen gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, wie oben beschrieben, bestimmt die ECS, daß das Fahrzeug mit geringer oder mittlerer Geschwindigkeit fährt, und führt eine Steuerung derart aus, daß die Kraftstoffeinspritzdüse 24 und der Einlaß 26 ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer 22 einlassen. Der Kraftstoff wird dann von der ersten Zündkerze 28 gezündet.
  • Bei dem oben genannten Aufbau wird der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzdüse 24 an dem zweiten Abschnitt 36 der Aushöhlung 33 während des Verdichtungshubs des Kolbens 32 ausgespritzt und dann durch Luft, die nach oben und zu der Kraftstoffeinspritzdüse 24 hin von der Quetschfläche 38 des Kolbenbodens 32 gedrückt wird, zu dem ersten Abschnitt 35 der Aushöhlung 33 hin gerichtet. Dementsprechend wird ein Verwirbelungseffekt des mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer 22 realisiert und die erste Zündkerze 28 zündet das Gemisch. Der Verwirbelungseffekt ermöglicht ein extrem mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch, das von der ersten Zündkerze 28 erzeugt wird.
  • Andererseits wird, wenn von der ECS bestimmt wird, daß das Fahrzeug unter Bedingungen angetrieben wird, die ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis erfordern, die Steuerung von der ECS derart durchgeführt, daß die Kraftstoffeinspritzdüse 24 und der Einlaß 26 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer 22 einlassen, um das stöchiometrische Verhältnis zu erreichen. Gleichzeitig wird Kraftstoff an dem zweiten Abschnitt 36 der Aushöhlung 33 während des Verdichtungshubs des Kolbens 32 eingespritzt und dann durch Luft, die nach oben und zu der Kraftstoffeinspritzdüse 24 von der Quetschfläche 38 des Kolbenbodens 32 hin gedrückt wird, zu dem ersten Abschnitt 35 der Aushöhlung 33 hin gerichtet. Dementsprechend wird ein Verwirbelungseffekt des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer 22 erzeugt und die zweite Zündkerze 30 zündet das Gemisch durch Signale von der ECS.
  • Wie aus den 3 und 4 ersichtlich, ist nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, bei der gleiche Bezugszeichen für dieselben Teile gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden, eine Aushöhlung 40 in dem Kolbenboden 32 von der Linie L nach links ausgebildet. Die Aushöhlung 40 ist, wie aus 4 ersichtlich, von oben gesehen parabolisch mit einem Scheitelpunkt ausgebildet, der sich zu dem Punkt an dem Kolbenboden 32 entsprechend der Lage der ersten Zündkerze 28 hin erstreckt, jedoch diesen Punkt nicht erreicht. Von der Linie L nach rechts ist in dem Kolbenboden 32 eine Vertiefung 42 ausgebildet, die mit der Aushöhlung 40 in Verbindung steht und erheblich kleiner als die Aushöhlung 40 ist.
  • Von der Linie L nach rechts ist um den Umfang der Vertiefung 42 herum eine Quetschfläche 44 ausgebildet, die durch die schraffierte Fläche in 4 angedeutet ist. Die Quetschfläche 44 gemäß der zweiten Ausführungsform ist viel größer als die nach der ersten Ausführungsform, so daß der Punkt an dem Kolbenboden 32 entsprechend der Position der zweiten Zündkerze 30 innerhalb der Quetschfläche 44 liegt. Mit dieser Erhöhung der Größe der Quetschfläche 44, die sich in der Nähe des Punktes an dem Kolbenboden 32 entsprechend der Kraftstoffeinspritzdüse 24 erstreckt, wird ein wirksamer Verwirbelungseffekt realisiert.
  • Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, ist nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform, bei der gleiche Bezugszeichen für dieselben Teile gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden, eine Aushöhlung 49 in dem Kolbenboden 32 elliptisch ausgebildet und entlang der Linie L in zwei symmetrische Hälften getrennt, um einen ersten Abschnitt 46 und einen zweiten Abschnitt 48 zu bilden. Ferner liegt der Punkt an dem Kolbenboden 32 entsprechend der Position der ersten Zündkerze 28 innerhalb des ersten Abschnitts 46 der Aushöhlung 33, wohingegen der Punkt an dem Kolbenboden 32 entsprechend der Position der zweiten Zündkerze 30 außerhalb des ersten und des zweiten Abschnitts 46 bzw. 48 der Aushöhlung 33 liegt.
  • Eine Schräge 47 ist von der Linie L nach links um den Umfang des ersten Abschnitts 46 der Aushöhlung 33 herum ausgebildet, und eine Quetschfläche 50 ist von der Linie L nach rechts um den Umfang des zweiten Abschnitts 48 der Aushöhlung 33 herum ausgebildet. Die Schräge 47 und die Quetschfläche 50 sind in einem vorbestimmten Winkel relativ zu der Mitte des Kolbenbodens 32 jeweils von der Linie L aus abgeschrägt. Mit dem in dieser Weise ausgebildeten Kolbenboden 32 wird eine Verwirbelung des unter der Kraftstoffeinspritzdüse 24 gebildeten Kraftstoff-Luft-Gemisches zurückgeführt.
  • Wie aus den 7 und 8 ersichtlich, ist nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform, bei der gleiche Bezugszeichen für dieselben Teile gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden, die Kraftstoffeinspritzdüse 24 in dem Zylinderkopf 1 wie bei der ersten Ausführungsform im wesentlichen in der Mitte der Brennkammer 22 montiert. Jedoch ist die erste Zündkerze 28 in dem Zylinderkopf 1 derart montiert, daß die Funkenspitze der ersten Zündkerze 28 näher zu der Spitze der Kraftstoffeinspritzdüse 24 hin als bei der ersten Ausführungsform in die Brennkammer 22 mündet.
  • An dem Kolbenboden 32 ist einstückig eine erhöhte Plattform 52 oval ausgebildet und überwiegend rechts der Linie L positioniert. Die Plattform 52 weist einen ersten Abschnitt 54, der links der Linie L nach unten abgeschrägt ist, und einen zweiten Abschnitt 56 auf, der rechts der Linie L nach unten abgeschrägt ist. Inmitten der Plattform 52 ist eine Aushöhlung 58 vorgesehen, die mit einer vorbestimmten Tiefe ausgebildet ist und derartige Abmessungen aufweist, daß die Punkte an der Plattform 52 entsprechend den Positionen der ersten und der zweiten Zündkerze 28 und 30 innerhalb der Aushöhlung 58 liegen.
  • Bei dem oben genannten Aufbau wird Kraftstoff, der in die Brennkammer 22 mittels der Kraftstoffeinspritzdüse 24 eingespritzt wird, nach Berührung der Aushöhlung 58 in eine Richtung zu der ersten Zündkerze 28 hin verwirbelt und von der Zündkerze 28 gezündet.
  • Wie aus den 9 und 10 ersichtlich, ist nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform, bei der das Bezugszeichen 60 für die Bezeichnung eines Kolbens gemäß der fünften Ausführungsform verwendet wird, ein Kolbenboden 62 des Kolbens 60 mit einer erhöhten Plattform 64 versehen. Der Kolbenboden 62 ist im wesentlichen von oben gesehen rechteckig und relativ zur Oberfläche des Kolbenbodens 62 domförmig ausgebildet. Das heißt, eine Linie L in der Mitte längs der Plattform 64 trennt die Plattform 64 in einen ersten Abschnitt 68 und einen zweiten Abschnitt 69, welche beide nach unten zur Oberfläche des Kolbenbodens 62 hin abgeschrägt sind.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist eine Aushöhlung 65 in der Plattform 64 ausgebildet. Der überwiegende Teil der Aushöhlung 65 ist in dem zweiten Abschnitt 69 der Plattform 64 ausgebildet. Die Aushöhlung 65 weist einen breiten Abschnitt 66, der in der Mitte der Plattform 64 ausgebildet ist, und einen engen Abschnitt 67 auf, der sich zu einem Ende des zweiten Abschnitts 69 der Plattform 64 an der Oberfläche des Kolbenbodens 62 hin erstreckt. Zwischen dem breiten Abschnitt 66 und dem engen Abschnitt 67 der Aushöhlung 65 ist eine Ecke 70 ausgebildet, welche spitz in die Aushöhlung 65 hineinragt.
  • Wie aus den 11 und 12 ersichtlich, ist nach einer sechsten bevorzugten Ausführungsform, bei der das Bezugszeichen 71 einen Kolben bezeichnet, ein Kolbenboden 73 des Kolbens 71 mit einer erhöhten domförmigen Plattform 75 versehen. Die einander gegenüberliegenden Längsränder der Plattform 75 sind der Bogenform des Kolbenbodens 73 angepaßt und erstrecken sich fast bis zum Umfang desselben, während sich die Querränder der Plattform 75 im wesentlichen geradlinig und in einem vorbestimmten Abstand vom Umfang des Kolbenbodens 73 erstrecken. Eine Linie L längs der Plattform 75 trennt die Plattform 75 in der Mitte, um einen ersten Abschnitt 76 und einen zweiten Abschnitt 77 zu bilden, welche beide von der Linie L nach unten zur Oberfläche des Kolbenbodens 73 hin abgeschrägt sind.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist in der Plattform 64 eine Aushöhlung 80 ausgebildet, die sich zu dem ersten und dem zweiten Abschnitt 76 bzw. 77 der Plattform 64 hin erstreckt.
  • Bei der wie oben aufgebauten Brennkammer gemäß der Erfindung kann, da die erste und die zweite Zündkerze selektiv betrieben werden, um jeweils ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch und ein Gemisch eines stöchiometrischen Verhältnisses zu zünden, ein leichter Antrieb erreicht werden. Ferner ermöglichen die unterschiedlichen Ausgestaltungen des Kolbenbodens gemäß der Erfindung eine effektive Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, sowohl des mageren Gemisches als auch des Gemisches eines stöchiometrischen Verhältnisses.

Claims (12)

  1. l. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer, mit: einer Kraftstoffeinspritzdüse (24), die in einem Zylinderkopf (1) im wesentlichen in der Mitte der Brennkammer (22) montiert ist; einem Einlaß (26) und einem Auslaß (25), die beide in dem Zylinderkopf (1) ausgebildet sind und in die Brennkammer (22) an einander gegenüberliegenden Seiten der Kraftstoffeinspritzdüse (24) münden; einer ersten Zündkerze (28), die in dem Zylinderkopf (1) derart montiert ist, daß ihre Funkenspitze an der Mündung des Einlasses (26) in die Brennkammer (22) positioniert ist, wobei die erste Zündkerze (28) ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zündet, das der Brennkammer (22) über die Kraftstoffeinspritzdüse (24) und den Einlaß (26) zugeführt wird; einer zweiten Zündkerze (30), die in dem Zylinderkopf (1) an der einen Seite der Kraftstoffeinspritzdüse (24) montiert ist und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eines stöchiometrischen Verhältnisses zündet, das der Brennkammer (22) über die Kraftstoffeinspritzdüse (24) und den Einlaß (26) zugeführt wird; und einem Kolbenboden (32; 62; 73), der an der Stirnfläche eines Kolbens (31; 60; 71) vorgesehen ist.
  2. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 1, mit einer Aushöhlung (33; 65; 80), die in dem Kolbenboden (32; 62; 73) des Kolbens (31; 60; 71) ausgebildet ist und eine Fläche an dem Kolbenboden (32, 62; 73) entsprechend der Position der Kraftstoffeinspritzdüse (24) einnimmt, wobei die Aushöhlung (33; 65; 80) mit einer vorbestimmten Tiefe und Größe beiderseits einer gedachten Linie (L) ausgebildet ist, die durch Verbindungspunkte an dem Kolbenboden (32; 62; 73) entsprechend den Positionen der zweiten Zündkerze (30) und der Kraftstoffeinspritzdüse (24) gebildet ist, um die Erzeugung eines Verwirbelungseffekts des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer (22) zu unterstützen.
  3. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 2, wobei die Aushöhlung (33) einen ersten Abschnitt (35) einerseits der gedachten Linie (L). und einen zweiten Abschnitt (36) andererseits. der gedachten Linie (L) aufweist, wobei der erste Abschnitt (35) ein halbes Oval und der zweite Abschnitt (36) einen Halbkreis bilden, und wobei sich der erste Abschnitt (35) zu einem Punkt an dem Kolbenboden (32) entsprechend der Position der ersten Zündkerze (28) hin erstreckt, jedoch diesen Punkt nicht umschließt.
  4. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 2, wobei die Aushöhlung (40) in dem Kolbenboden (32) einerseits der Linie (L) entsprechend der Lage der ersten Zündkerze (28) ausgebildet ist, wobei die Aushöhlung (40) von oben gesehen parabolisch mit einem Scheitelpunkt ausgebildet ist, der sich zu einem Punkt an dem Kolbenboden (32) entsprechend der Lage der ersten Zündkerze (28) hin erstreckt, jedoch diesen Punkt nicht erreicht.
  5. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 4, mit einer Vertiefung (42), die in dem Kolbenboden (32) andererseits der Linie (L) ausgebildet ist, wobei die Vertiefung (42) mit der Aushöhlung (40) in Verbindung steht und erheblich kleiner als die Aushöhlung (40) ist.
  6. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 2, wobei die Aushöhlung (49) elliptisch ausgebildet und entlang der Linie (L) in zwei symmetrische Hälften getrennt ist, um einen ersten Abschnitt (46) und einen zweiten Abschnitt (48) zu bilden, wobei ein Punkt an dem Kolbenboden (32) entsprechend der Position der ersten Zündkerze (28) innerhalb des ersten Abschnitts (46) der Aushöhlung (33) vorgesehen ist, und ein Punkt an dem Kolbenboden (32) entsprechend der Position der zweiten Zündkerze (30) außerhalb des ersten und des zweiten Abschnitts (46, 48) der Aushöhlung (33) vorgesehen ist.
  7. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 2, wobei die erste Zündkerze (28) in den Zylinderkopf (1) derart montiert ist; daß die Funkenspitze der ersten Zündkerze (28) näher zu der Spitze der Kraftstoffeinspritzdüse (24) hin in die Brennkammer (22) mündet.
  8. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 7, mit einer erhöhten Plattform (52), die an dem Kolbenboden (32) vorgesehen ist und in der die Aushöhlung (58) ausgebildet ist, wobei die Plattform (52) oval ausgebildet und ihr überwiegender Teil an einer dem Punkt an dem Kolbenboden (32) entsprechend der Position der ersten Zündkerze (28) gegenüberliegenden Seite der Linie (L) positioniert ist, und wobei die Plattform (52) beiderseits der Linie (L) zu dem Kolbenboden (32) hin nach unten abgeschrägt ist.
  9. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 8, wobei die Punkte an dem Kolbenboden (32) entsprechend den Positionen der ersten und der zweiten Zündkerze (28, 30) innerhalb der Aushöhlung (58) liegen.
  10. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 2, mit einer erhöhten Plattform (64), die an dem Kolbenboden (62) vorgesehen ist und in der die Aushöhlung (65) ausgebildet ist, wobei die Plattform (64) im wesentlichen von oben gesehen rechteckig und relativ zur Oberfläche des Kolbenbodens (62) domförmig ausgebildet ist, wobei die Aushöhlung (65) einen breiten Abschnitt (66), der in der Mitte der Plattform (64) ausgebildet ist, und einen engen Abschnitt (67) aufweist, der sich zu einem Ende des zweiten Abschnitts (69) der Plattform (64) an der Oberfläche des Kolbenbodens (62) hin erstreckt.
  11. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 2, mit einer erhöhten domförmigen Plattform (75), die an dem Kolbenboden (73) vorgesehen ist und in der die Aushöhlung (80) ausgebildet ist, wobei die einander gegenüberliegenden Längsränder der Plattform (75) der Bogenform des Kolbenbodens (73) angepaßt sind und sich fast bis zum Umfang desselben erstrecken, während sich die Querränder der Plattform (75) im wesentlichen geradlinig und in einem vorbestimmten Abstand vom Umfang des Kolbenbodens (73) erstrecken.
  12. Verbrennungsmotor mit einer Direkteinspritzbrennkammer nach Anspruch 11, wobei eine Linie (L) längs der Plattform (75) diese in der Mitte trennt, um einen ersten Abschnitt (76) und einen zweiten Abschnitt (77) zu bilden, welche beide von der Linie (L) nach unten zur Oberfläche des Kolbenbodens (73) hin abgeschrägt sind, und wobei sich die Aushöhlung (80) zu dem ersten und dem zweiten Abschnitt (76, 77) hin erstreckt.
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