DE19928108A1 - Combustion engine with fuel injection device has dished recess in piston end face and angled fuel injection jet cooperating to provide tumble movement of injected fuel - Google Patents

Combustion engine with fuel injection device has dished recess in piston end face and angled fuel injection jet cooperating to provide tumble movement of injected fuel

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DE19928108A1
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Abstract

The engine has a fuel injection device with an angled fuel injection jet (2) which faces a dished recess (23) provided in the end face (11) of the reciprocating piston (12), for providing a tumble movement of the injected fuel mist. The cross-section of the dished recess has a profile which is U-shaped and which widens outwards in the direction of the fuel injection spray (10).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Ottomotor mit einer Vorrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum mit­ tels einer in einem Winkel angeordneten Einspritzdüse, der ei­ ne in einem Kolben vorgesehene Mulde zugeordnet ist, wobei ei­ ne Kraftstoffwolke in eine Tumblebewegung versetzt wird.The invention relates to a gasoline engine with a device for introducing fuel into a combustion chamber means of an injector arranged at an angle, the egg ne is provided in a piston provided recess, wherein ei ne cloud of fuel is tumbled.

Es sind bereits verschiedene Kolben der eingangs aufgeführten Art bekannt (SAE 970627), die eine Mulde zur besseren Ge­ mischaufbereitung aufweisen. Diese Kolben sind derart ausge­ bildet, daß auf Grund der Kolbenform die Gemischaufbereitung in strömungstechnischer Hinsicht so beeinflußt wird, daß die Gemischwolke in der Nähe der Zündkerze entsteht. Hierbei tre­ ten Totraumgebiete auf, in denen niedergeschlagener Kraftstoff nicht mehr abgedampft werden kann.There are already various pistons of the type mentioned Kind known (SAE 970627), which is a trough for better Ge have mixed preparation. These pistons are so out forms that due to the piston shape, the mixture preparation is influenced in fluidic terms so that the Mixture cloud arises near the spark plug. Here tre dead space areas where fuel is deposited can no longer be evaporated.

Demgemäß besteht die Erfindungsaufgabe darin, den Kolbenboden und damit die Ladungsbewegung im Verbrennungsraum derart zu gestalten, daß eine möglichst schnelle, vollständige, luftge­ führte und tumblegestützte Verbrennung erzielt wird.Accordingly, the object of the invention is the piston crown and thus the charge movement in the combustion chamber design that a fast, complete, air led and tumble-assisted combustion is achieved.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß in einem Kolbenboden eine Mulde sowie eine Einspritzdüse derart zuein­ ander angeordnet und ausgebildet sind, daß die Kraftstoffwolke den Kolbenboden im wesentlichen nicht benetzt und die Tum­ bleströmung durch die Mulde unterstützt wird.The object is achieved in that in one Piston bottom a trough as well as an injection nozzle are arranged and designed differently that the fuel cloud  essentially does not wet the piston crown and the tum blows flow is supported by the trough.

Hierdurch wird erreicht, daß während der Ladungsbewegung (Tum­ ble) das Kraftstoff-Luft-Gemisch den Kolben und die Zylinder­ wände nicht benetzt, was dazu führt, daß der Verbrennungswir­ kungsgrad verbessert und die Emission von Ruß, HC und CO ver­ mindert wird.This ensures that during the charge movement (Tum ble) the fuel-air mixture, the pistons and the cylinders walls are not wetted, which leads to the combustion effect efficiency improved and the emission of soot, HC and CO ver is reduced.

Ferner ist es vorteilhaft, daß sich der Querschnitt der Mulde von oben gesehen in Richtung des Kraftstoffstrahls stetig er­ weitert, da der Kraftstoffstrahl sich ebenfalls stetig erwei­ tert. Ein Benetzen des Kolbenbodens wird somit im wesentlichen verhindert.It is also advantageous that the cross section of the trough seen from above in the direction of the fuel jet steadily continues because the fuel jet is also constantly expanding tert. Wetting the piston crown becomes essentially prevented.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß der Querschnitt der Mulde zumindest teilweise U-förmig, ausgebildet ist.According to a further development, an additional possibility is the Device according to the invention that the cross section of the trough is at least partially U-shaped.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Muldenprojektionsfläche mit Bezug auf die Draufsicht aus zwei Teilflächen gebildet ist, wobei die kleinere Teilflä­ che eine Länge L1 bis zur Kolbenmittelachse zwischen 15 mm und 35 mm und am äußeren Ende eine Breite B1 zwischen 10 mm und 25 mm aufweist und die größere Teilfläche bis zur Kolbenmitte­ lachse eine Länge L2 zwischen 10 mm und 40 mm und am äußeren Ende eine Breite B2 zwischen 20 mm und 60 mm aufweist.In a further embodiment of the invention, it is advantageous that the trough projection surface with respect to the top view is formed from two sub-areas, the smaller sub-area che a length L1 to the piston center axis between 15 mm and 35 mm and at the outer end a width B1 between 10 mm and 25 mm and the larger partial area up to the center of the piston salmon a length L2 between 10 mm and 40 mm and at the outer End has a width B2 between 20 mm and 60 mm.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß der Muldenboden im Längsschnitt geneigt verlaufend ausgebildet und seine größte Tiefe im Bereich der Einspritzdüse vorgesehen ist, wobei der Muldenboden von der Kolbenmittelachse ausgehend zum Kolbenbo­ den hin ausläuft. Dadurch werden Totraumgebiete vermieden, in denen sich Kraftstoff absetzt, der während der anschließenden Verbrennung nicht mehr rechtzeitig abgedampft werden kann. Der Muldenboden ist somit entsprechend der Tumbleströmung ausge­ bildet und begünstigt die luftgeführte Verbrennung.According to a preferred embodiment of the invention Solution is finally provided that the trough bottom in Longitudinal section inclined and its largest Depth is provided in the area of the injection nozzle, the Trough bottom starting from the piston center axis to the piston boss  which runs out. This avoids dead space areas in to which fuel settles, which during the subsequent Combustion can no longer be evaporated in time. The The bottom of the trough is therefore shaped according to the tumble flow forms and favors air-guided combustion.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß die Kolbenmulde mit Bezug auf den Kolbenboden eine Tie­ fe T1 zwischen 2 mm und 10 mm aufweist und eine Erhöhung auf dem Kolbenboden im Bereich mindestens einer Seitenwand der Kolbenmulde vorgesehen ist, wobei die Erhöhung vom Kolbenboden aus gemessen eine Tiefe T2 zwischen 6 mm und 14 mm aufweist.Of particular importance for the present invention is that the piston bowl is a tie with respect to the piston crown fe T1 has between 2 mm and 10 mm and an increase to the piston crown in the area of at least one side wall of the Piston recess is provided, the increase from the piston crown measured from a depth T2 between 6 mm and 14 mm.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und An­ ordnung ist es von Vorteil, daß die Einspritzdüse im Bereich von mindestens zwei Einlaßventilen angeordnet ist und die Mit­ telachse dieser Einspritzdüse zur Zylinderkopfunterseite einen Winkel β zwischen 10° und 60° oder 20° und 50° aufweist. Mit der so angeordneten Einspritzdüse wird die Kraftstoffwolke im Hinblick auf die Tumbleströmung entsprechend der Kolbenmulde in den Verbrennungsraum gebracht und eine luftgeführte Ver­ brennung möglich.In connection with the training and to the invention it is advantageous that the injection nozzle in the area is arranged by at least two inlet valves and the Mit telachse this injector to the underside of the cylinder head Has angle β between 10 ° and 60 ° or 20 ° and 50 °. With The fuel cloud in the injector arranged in this way With regard to the tumble flow corresponding to the piston bowl brought into the combustion chamber and an air-guided Ver burning possible.

Vorteilhaft ist es ferner, daß der Einspritzdruck der Ein­ spritzdüse derart beliebig steuerbar ist, daß die Kraftstoff­ wolke unterschiedlich tief in den Verbrennungsraum eindringt.It is also advantageous that the injection pressure of the one spray nozzle can be controlled in such a way that the fuel cloud penetrates into the combustion chamber at different depths.

Außerdem ist es vorteilhaft, daß der Einspritzdruck der Ein­ spritzdüse mindestens zwischen 1,5 bar und 2,0 bar über dem Brennraumdruck liegt. Dies gewährleistet, daß entsprechend der Drehzahl des Motors die Gemischwolke optimal im Verbrennungs­ raum plaziert wird. It is also advantageous that the injection pressure of the one spray nozzle at least between 1.5 bar and 2.0 bar above the Combustion chamber pressure is. This ensures that according to the Engine speed the mixture cloud optimally in the combustion space is placed.  

Hierzu ist es vorteilhaft, daß zwischen einer Mittelachse der Einlaßventile und der Zylindermittelachse ein Winkel σ zwi­ schen 20° und 25° oder 23° gebildet ist. Die durch die Einlaß­ ventile eintretende Luft wird derart gelenkt, daß die Ausbil­ dung der luftgeführten Tumbleströmung gewährleistet ist.For this purpose, it is advantageous that between a central axis Inlet valves and the cylinder central axis an angle σ between 20 ° and 25 ° or 23 ° is formed. The one through the inlet Valves entering air is directed such that the training the air-guided tumble flow is guaranteed.

Ferner ist es vorteilhaft, daß zwischen einer Mittelachse der Auslaßventile und der Zylindermittelachse ein Winkel δ zwi­ schen 12° und 16° oder 14° gebildet ist.It is also advantageous that between a central axis Exhaust valves and the cylinder central axis an angle δ between is formed between 12 ° and 16 ° or 14 °.

Die derart angeordneten Ein- bzw. Auslaßventile ermöglichen in Verbindung mit dem Einspritzwinkel der Einspritzdüse das Ein­ bringen des Kraftstoffs, ohne im wesentlichen die Zylinderwand oder den Kolbenboden zu benetzen. Dies bietet die Vorausset­ zung für ein luftunterstütztes Brennverfahren in der beschrie­ benen Art und Weise.The inlet and outlet valves arranged in this way allow in Connection with the injection angle of the injector the on bring the fuel without essentially the cylinder wall or to wet the piston crown. This is the prerequisite for an air-assisted combustion process in the description level way.

Vorteilhaft ist es ferner, daß der Winkel σ größer ist als der Winkel δ.It is also advantageous that the angle σ is greater than that Angle δ.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und An­ ordnung ist es von Vorteil, daß mindestens zwei Einlaßventile und mindestens ein Auslaßventil mit Bezug auf die Kolbenmittel­ achse auf einem Bogen angeordnet sind. Die Symmetrie dieser Anordnung gewährleistet die Ausbildung des Tumbles und damit eine schnelle und luftgeführte Verbrennung.In connection with the training and to the invention it is advantageous that at least two inlet valves and at least one exhaust valve with respect to the piston means axis are arranged on an arc. The symmetry of this Arrangement ensures the formation of the tumble and thus fast and air-guided combustion.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt: Further advantages and details of the invention are in the Claims and explained in the description and in the Figures shown. It shows:  

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Zylinder­ kopfs und eines Zylinderfußes mit Pleu­ el, Kolben, Zündkerze und Einspritzdü­ se, Fig. 1 is a sectional view of a cylinder head and a cylinder base with Pleu el, piston, ignition plug and Einspritzdü se,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Zylinder­ kopfs mit Ein- und Auslaßventilen, Fig. 2 is a sectional view of the cylinder head with inlet and outlet valves,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ein- und Auslaßventile in der Ansicht von oben, Fig. 3 is a schematic illustration of the intake and exhaust valves in a view from above,

Fig. 4 eine Teildarstellung von Zündkerze und Kraftstoffstrahl, Fig. 4 is a partial view of the spark plug and fuel jet,

Fig. 5 eine Ansicht des Kolbens von oben, Fig. 5 is a view of the piston from above,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Kolbens entlang der Linie B-B gemäß Fig. 5, Fig. 6 is a sectional view of the piston taken along the line BB of FIG. 5,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung des Kolbens entlang der Linie A-A gemäß Fig. 5. Fig. 7 is a sectional view of the piston taken along the line AA in FIG. 5.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 und Fig. 2 ein Zylinderkopf mit 3 bezeichnet, der aus einem Zylinderkopfgehäuse 15 besteht, an dessen oberem Ende ein Flansch 16 zur Aufnahme eines in der Zeichnung nicht dargestellten Zylinderkopfdeckels vorgesehen ist.In the drawing, in Fig. 1 and Fig. 2, a cylinder head with 3 , which consists of a cylinder head housing 15 , at the upper end of a flange 16 is provided for receiving a cylinder head cover, not shown in the drawing.

In Fig. 1 ist ferner ein Zylinderfußgehäuse 14 dargestellt, das zur Aufnahme eines Kolbens 12 mit einem Pleuel 21 dient und eine Zylinderwand 13 aufweist. In Fig. 1, a Zylinderfußgehäuse 14 is also shown, which serves to receive a piston 12 with a connecting rod 21 and has a cylindrical wall 13.

Im Zylinderkopf 3 befinden sich in Fig. 2 dargestellte Ein- und Auslaßkanäle 17, 18 sowie in der Zeichnung nicht darge­ stellte weitere Ein- und Auslaßkanäle. Ferner weist der Zylin­ derkopf 3 Ein- und Auslaßventile 6, 7 auf, die mit Bezug auf eine Zylindermittelachse 24 geneigt verlaufend angeordnet sind. Die Ein- und Auslaßventile 6, 7 werden über eine Ventil­ steuereinrichtung 19, 20 betätigt.In the cylinder head 3 are shown in Fig. 2 inlet and outlet channels 17 , 18 and in the drawing not Darge presented further inlet and outlet channels. Furthermore, the Zylin derkopf 3 inlet and outlet valves 6 , 7 , which are arranged inclined with respect to a cylinder central axis 24 . The inlet and outlet valves 6 , 7 are operated via a valve control device 19 , 20 .

Der in Fig. 1 dargestellte Zylinderkopf 3 bildet mit einem Kolbenboden 11 und der Zylinderwand 13 einen Verbrennungs­ raum 1. Im Verbrennungsraum 1 wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach dem Verdichtungsvorgang über eine Zündkerze 5 gezündet. Im Anschluß an den Arbeitshub erfolgt das Ausblasen der Abgase über die Auslaßventile 7, 7' (Fig. 3). Bei dem nun folgenden Ansaugvorgang wird über die Einlaßkanäle 17 und die Einlaßven­ tile 6, 6' Luft angesaugt. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt entwe­ der im Ansaugvorgang (Homogenbetrieb) oder im darauffolgenden Kompressionsvorgang (Schichtbetrieb).The cylinder head 3 shown in FIG. 1 forms a combustion chamber 1 with a piston crown 11 and the cylinder wall 13 . In the combustion chamber 1 , the fuel-air mixture is ignited via a spark plug 5 after the compression process. After the working stroke, the exhaust gases are blown out via the outlet valves 7 , 7 '( FIG. 3). In the now following suction process, air is sucked in via the inlet channels 17 and the inlet valves 6 , 6 '. The fuel is supplied either in the intake process (homogeneous operation) or in the subsequent compression process (shift operation).

In Fig. 4 ist eine Einspritzdüse 2 dargestellt, deren Mitte­ lachse 9 mit Bezug auf eine Zylinderkopfunterseite 8 in einem Winkel β angeordnet ist. Der Winkel β kann eine Größe zwischen 20° und 75° aufweisen. Ist die Einspritzdüse 2 als luftunter­ stützte Einspritzdüse ausgebildet, liegt der Winkel β in einem Bereich zwischen 20° und 45°. Bei einer reinen Hochdruck- Einspritzdüse 2 liegt der Winkel β in einem Bereich zwischen 35° und 75°.In Fig. 4, an injection nozzle 2 is shown, the middle salmon 9 is arranged at an angle β with respect to a cylinder head underside 8 . The angle β can have a size between 20 ° and 75 °. If the injection nozzle 2 is designed as an air-assisted injection nozzle, the angle β is in a range between 20 ° and 45 °. In the case of a pure high-pressure injection nozzle 2 , the angle β is in a range between 35 ° and 75 °.

Ein Kraftstoffstrahl 10 weist beim Austritt aus der Einspritz­ düse 2 einen Öffnungswinkel τ zwischen 40° und 90° auf. Dieser Winkel kann etwas größer oder etwas kleiner sein, d. h. zwi­ schen 50° und 100° oder zwischen 20° und 70°. A fuel jet 10 has an opening angle τ between 40 ° and 90 ° when it emerges from the injection nozzle 2 . This angle can be slightly larger or slightly smaller, ie between 50 ° and 100 ° or between 20 ° and 70 °.

Eine luftunterstützte Einspritzdüse 2 wird mit Kraftstoff und mit Luft versorgt. Der Kraftstoff wird zusammen mit der Luft in den Verbrennungsraum eingebracht. Eine Hochdruck- Einspritzdüse 2 bringt nur Kraftstoff in den Verbrennungsraum.An air-assisted injector 2 is supplied with fuel and with air. The fuel is introduced into the combustion chamber together with the air. A high-pressure injector 2 only brings fuel into the combustion chamber.

Gemäß Fig. 4 ist die Einspritzdüse 2 derart ausgebildet und angeordnet, daß ein eintretender Kraftstoffstrahl 10 die Zünd­ kerze 5 nicht benetzt. Es ist vorgesehen, daß der Kraft­ stoffstrahl 10 in etwa parallel zur Zylinderkopfunterseite 8 verläuft und einen Abstand A zur Zündkerze 5 zwischen 1 mm und 7 mm aufweist. Der Einspritzdruck der Einspritzdüse 2 variiert zwischen 1,5 bar und 80 bar über dem Brennraumdruck.According to FIG. 4, the fuel injector 2 is configured and arranged so that an entering fuel jet 10, the ignition plug 5 is not wetted. It is envisaged that the fuel jet 10 runs approximately parallel to the cylinder head underside 8 and has a distance A to the spark plug 5 between 1 mm and 7 mm. The injection pressure of the injector 2 varies between 1.5 bar and 80 bar above the combustion chamber pressure.

Die Anordnung der Einspritzdüse 2 im Zylinderkopf 3 ergibt sich aus Fig. 3, aus der hervorgeht, daß die Einspritzdüse 2 zwischen den beiden Einlaßventilen 6, 6' vorgesehen und auf die Zündkerze 5 ausgerichtet ist, die koaxial zur Zylindermit­ telachse 24 angeordnet ist. Es ist auch möglich, die Zündker­ ze 5 in Bezug auf die Zylindermittelachse 24 geneigt verlau­ fend anzuordnen.The arrangement of the injector 2 in the cylinder head 3 results from Fig. 3, from which it can be seen that the injector 2 is provided between the two inlet valves 6 , 6 'and is aligned with the spark plug 5, which is arranged coaxially to the Zylindermit telachse 24 . It is also possible to arrange the spark plug 5 inclined with respect to the cylinder central axis 24 .

Der Kolbenboden 11 weist, wie in Fig. 5-7 dargestellt, eine Erhöhung 22 und eine Mulde 23 auf. In Fig. 5 sind der Kol­ ben 12 und die Mulde 23 von oben dargestellt. Die Mulde 23 weist Seitenwände 30 auf, die sich einlaßseitig, von ihrer schmalen Seite B1 ausgehend, entsprechend dem Kraft­ stoffstrahl 10 stetig bis auf ihre maximale Breite B2 aufwei­ ten. B1 kann hierbei zwischen 10 mm und 25 mm und B2 zwischen 20 mm und 60 mm aufweisen.As shown in FIGS. 5-7, the piston crown 11 has an elevation 22 and a depression 23 . In Fig. 5 the Kol ben 12 and the trough 23 are shown from above. The trough 23 has side walls 30 which, on the inlet side, starting from their narrow side B1, corresponding to the fuel jet 10 continuously up to their maximum width B2. B1 can be between 10 mm and 25 mm and B2 between 20 mm and 60 mm.

Am Anfang und am Ende wird die Mulde 23 durch zwei Radien R1 und R2 begrenzt, wobei die Seitenwände 30 beide Radien über eine Bogenform stetig verbinden. At the beginning and at the end, the trough 23 is delimited by two radii R 1 and R 2 , the side walls 30 continuously connecting the two radii via an arc shape.

In Fig. 7 ist der Längsschnitt A-A der Mulde 23 bzw. des Kol­ bens 12 dargestellt. Die Muldentiefe T1 nimmt von der Einlaß­ seite ausgehend, ebenfalls, angelehnt an die Ausbildung der Kraftstoffwolke 10, zunächst stetig auf 10 mm zu. Ab der Kol­ benmitte bleibt die Tiefe der Mulde 23 konstant und schließt am hinteren Ende über zwei Radien R3 und R4 mit dem Kolbenbo­ den 11 ab. Die Radien R3 und R4 haben eine Größe von 8 mm und 2 mm. Der Muldeneinlauf wird ebenfalls von zwei Radien R5 und R6 gebildet. Der mittlere Teil zwischen Muldenkante und Kol­ benmitte weist einen Radius R6 von ca. 160 mm auf.In Fig. 7 the longitudinal section AA of the trough 23 and the Kol bens 12 is shown. The trough depth T1 increases starting from the inlet side, likewise, based on the formation of the fuel cloud 10 , initially steadily increases to 10 mm. From the Kol benmitte the depth of the trough 23 remains constant and closes at the rear end over two radii R 3 and R 4 with the Kolbenbo 11 . The radii R 3 and R 4 have a size of 8 mm and 2 mm. The trough inlet is also formed by two radii R 5 and R 6 . The middle part between the trough edge and the center of the piston has a radius R 6 of approx. 160 mm.

Nach Fig. 6 ist die Mulde 23 im Querschnitt B-B U-förmig aus­ gebildet und weist an ihrer tiefsten Stelle eine Tiefe T1 zum Kolbenboden 11 zwischen 2 mm und 10 mm auf.According to FIG. 6, the trough 23 is U-shaped in cross section BB and has a depth T1 to the piston head 11 of between 2 mm and 10 mm at its deepest point.

An jeder Seitenwand 30 der Mulde 23 ist je eine Erhöhung 22 auf dem Kolbenboden 11 vorgesehen. Die Mulde 23 weist zu die­ sen Erhöhungen 22 eine relative Tiefe T2 zwischen 6 mm und 14 mm auf. Die Seitenwände 30 bilden mit der Vertikalen einen Winkel α zwischen 3° und 7°.An elevation 22 is provided on the piston crown 11 on each side wall 30 of the depression 23 . The trough 23 has these elevations 22 a relative depth T2 between 6 mm and 14 mm. The side walls 30 form an angle α between 3 ° and 7 ° with the vertical.

Die Erhöhung 22 wird von der Muldenkante aus über einen Radi­ us R7 von 2 mm gebildet, dem ein Radius R8 von ca. 20 mm ange­ schlossen ist. Die Erhöhung 22 schließt gemäß Fig. 7 an der vorderen und hinteren Seite im Bereich der Muldenkante mit dem Kolbenboden 11 ab bzw. läuft dort zum Kolbenboden 11 hin ste­ tig aus.The elevation 22 is formed from the trough edge via a radius R 7 of 2 mm, to which a radius R 8 of approximately 20 mm is connected. The increase 22 includes as shown in FIG. 7 at the front and rear side in the region of the trough edge of the piston head 11 from and runs there to the piston head 11 toward ste from tig.

Der Kolbenboden bzw. die Kolbenmulde ist derart ausgebildet, daß die im Verbrennungsraum 1 generierte Tumbleströmung unter­ stützt wird und somit keine Totraumgebiete, in denen sich Kraftstoff absetzt und nicht wieder abgedampft werden kann, entstehen können. The piston crown or the piston bowl is designed in such a way that the tumble flow generated in the combustion chamber 1 is supported and therefore no dead space areas in which fuel settles and cannot be evaporated again can arise.

Der Kolben 12 ist für direkteinspritzende Ottomotoren mit sym­ metrischer Tumbleeinlaßströmung ausgelegt, wobei zwei bis drei Einlaßventile und ein bis zwei Auslaßventile vorgesehen sein können, die mit Bezug auf die Kolbenmittelachse 24 auf einem Bogen angeordnet sind.The piston 12 is designed for direct-injection gasoline engines with sym metric tumble inlet flow, wherein two to three inlet valves and one to two outlet valves can be provided, which are arranged on an arc with respect to the piston central axis 24 .

Einen erheblichen Einfluß auf die Ausbildung der Ladungsbewe­ gung hat die unterschiedliche Stellung der Ein- und Auslaßven­ tile 6, 7 gemäß Fig. 4 und Fig. 6. Die Einlaßventile 6, 6' bilden mit einer Mittelachse 26 und der Zylindermittelachse 24 einen Winkel σ von 23° und die Auslaßventile 7, 7' einen Win­ kel δ von 14° zwischen einer Mittelachse 27 und der Zylinder­ mittelachse 24.The different positions of the inlet and outlet valves 6 , 7 according to FIGS . 4 and 6 have a considerable influence on the formation of the charge movement . The inlet valves 6 , 6 'form an angle σ of with a central axis 26 and the cylinder central axis 24 23 ° and the exhaust valves 7 , 7 'a win δ δ of 14 ° between a central axis 27 and the cylinder central axis 24th

Die dargestellte Anordnung und Ausbildung der Einspritzdüse 2, der Ein- und Auslaßventile 6, 7, der Zündkerze 5 und des Kol­ benbodens 11 ermöglicht ein luftgeführtes Brennverfahren. Hierbei wird die Benetzung des Kolbenbodens 11 oder der Zylin­ derwand 13 mit Kraftstoff nahezu vermieden bzw. im Fall der Benetzung eine schnellstmögliche Abdampfung gewährleistet.The illustrated arrangement and design of the injector 2 , the intake and exhaust valves 6 , 7 , the spark plug 5 and the Kol benboden 11 allows an air-guided combustion process. The wetting of the piston crown 11 or the cylinder wall 13 with fuel is virtually avoided or, in the case of wetting, the fastest possible evaporation is ensured.

Bei der im Verbrennungsraum 1 generierten Tumbleströmung wird der fein zerstäubte Kraftstoff entsprechend dem Kraft­ stoffstrahl 10 mitgetragen. Je größer die großräumige Strö­ mungsgeschwindigkeit ist, desto mehr Volumen wird durch den Kraftstoff 10 erfaßt und mit der angesaugten Luft vermischt bzw. aufbereitet. Der eventuell an der Zylinderwand 13 oder am Kolbenboden 11 aufgetragene Kraftstoff 10 wird durch die Tum­ bleströmung wieder abgetragen. Ein rußendes, mit hohen HC- und CO-Werten verbundenes Abbrennen des Kraftstoffs 10 wird ver­ hindert.In the tumble flow generated in the combustion chamber 1 , the finely atomized fuel is carried along in accordance with the fuel jet 10 . The greater the large-scale flow speed, the more volume is detected by the fuel 10 and mixed or processed with the intake air. The possibly applied to the cylinder wall 13 or 11 on the piston head 10 is fuel bleströmung by the Tum removed again. A sooty, associated with high HC and CO values burning of the fuel 10 is prevented.

Claims (13)

1. Ottomotor mit einer Vorrichtung zum Einbringen von Kraft­ stoff (10) in einen Verbrennungsraum (1) mittels einer in ei­ nem Winkel angeordneten Einspritzdüse (2), der eine in einem Kolben (12) vorgesehene Mulde (23) zugeordnet ist, wobei eine Kraftstoffwolke (4) in eine Tumblebewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kolbenboden (11) die Mulde (23) sowie eine Einspritz­ düse (2) derart zueinander angeordnet und ausgebildet sind, daß die Kraftstoffwolke (4) den Kolbenboden (11) im wesentli­ chen nicht benetzt und die Tumbleströmung durch die Mulde (23) unterstützt wird.1. Otto engine with a device for introducing fuel ( 10 ) into a combustion chamber ( 1 ) by means of an injector ( 2 ) arranged at an angle, which is assigned a depression ( 23 ) provided in a piston ( 12 ), one of which fuel cloud (4) is set into a tumbling motion, characterized in that in a piston crown (11), the trough (23) and an injection nozzle (2) are so arranged to each other and configured such that the fuel cloud (4) of the piston crown (11) essentially not wetted and the tumble flow is supported by the trough ( 23 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Mulde (23) von oben gesehen in Richtung des Kraftstoffstrahls (10) stetig erweitert.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cross section of the trough ( 23 ) seen from above in the direction of the fuel jet ( 10 ) is continuously expanding. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Mulde (23) zumindest teilweise U- förmig ausgebildet ist. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cross section of the trough ( 23 ) is at least partially U-shaped. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muldenprojektionsfläche (29) mit Bezug auf die Drauf­ sicht aus zwei Teilflächen gebildet ist, wobei die kleinere Teilfläche (29') eine Länge L1 bis zur Kolbenmittelachse (24) zwischen 15 mm und 35 mm und am äußeren Ende eine Breite B1 zwischen 10 mm und 25 mm aufweist und die größere Teilflä­ che (29'') bis zur Kolbenmittelachse (24) eine Länge L2 zwi­ schen 10 mm und 40 mm und am äußeren Ende eine Breite B2 zwi­ schen 20 mm und 60 mm aufweist.4. The device according to claim 1, characterized in that the trough projection surface ( 29 ) with respect to the plan view is formed from two partial surfaces, the smaller partial surface ( 29 ') a length L1 to the piston central axis ( 24 ) between 15 mm and 35 mm and at the outer end has a width B1 between 10 mm and 25 mm and the larger partial surface ( 29 '') up to the piston central axis ( 24 ) has a length L2 between 10 mm and 40 mm and at the outer end a width B2 between 20 mm and 60 mm. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Muldenboden (23') im Längsschnitt geneigt verlaufend ausgebildet und seine größte Tiefe im Bereich der Einspritzdü­ se vorgesehen ist, wobei der Muldenboden (23') von der Kolben­ mittelachse (24) ausgehend zum Kolbenboden (11) hin ausläuft.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the trough bottom ( 23 ') is inclined in longitudinal section and its greatest depth is provided in the area of the injection nozzle, the trough bottom ( 23 ') from the piston central axis ( 24 ) runs out towards the piston crown ( 11 ). 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenmulde (23) mit Bezug auf den Kolbenboden (11) eine Tiefe T1 zwischen 2 mm und 10 mm aufweist und eine Erhö­ hung (22) auf dem Kolbenboden (11) im Bereich mindestens einer Seitenwand (30) der Kolbenmulde (23) vorgesehen ist, wobei die Erhöhung (22) vom Kolbenboden (11) aus gemessen eine Tiefe T2 zwischen 6 mm und 14 mm aufweist. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the piston recess ( 23 ) with respect to the piston crown ( 11 ) has a depth T1 between 2 mm and 10 mm and an increase ( 22 ) on the piston crown ( 11 ) in Area of at least one side wall ( 30 ) of the piston recess ( 23 ) is provided, the elevation ( 22 ) measured from the piston head ( 11 ) having a depth T2 between 6 mm and 14 mm. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (2) im Bereich von mindestens zwei Ein­ laßventilen (6, 6') angeordnet ist und die Mittelachse (9) dieser Einspritzdüse (2) zur Zylinderkopfunterseite (8) einen Winkel β zwischen 10° und 60° oder 20° und 50° aufweist.7. The device according to claim 3, characterized in that the injection nozzle ( 2 ) in the region of at least two A laßventilen ( 6 , 6 ') is arranged and the central axis ( 9 ) of this injection nozzle ( 2 ) to the cylinder head underside ( 8 ) an angle β has between 10 ° and 60 ° or 20 ° and 50 °. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdruck der Einspritzdüse (2) derart beliebig steuerbar ist, daß die Kraftstoffwolke (4) unterschiedlich tief in den Verbrennungsraum (1) eindringt.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the injection pressure of the injection nozzle ( 2 ) is controllable in such a way that the fuel cloud ( 4 ) penetrates to different depths in the combustion chamber ( 1 ). 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdruck der Einspritzdüse (2) mindestens zwi­ schen 1,5 bar und 2,0 bar über dem Brennraumdruck liegt.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the injection pressure of the injection nozzle ( 2 ) is at least between 1.5 and 2.0 bar's above the combustion chamber pressure. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Mittelachse (26) der Einlaßventile (6, 6') und der Zylindermittelachse (24) ein Winkel σ zwischen 20° und 25° oder 23° gebildet ist. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an angle σ between 20 ° and 25 ° or 23 ° is formed between a central axis ( 26 ) of the inlet valves ( 6 , 6 ') and the cylinder central axis ( 24 ). 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Mittelachse (27) der Auslaßventile (7, 7') und der Zylindermittelachse (24) ein Winkel δ zwischen 12° und 16° oder 14° gebildet ist.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an angle δ between 12 ° and 16 ° or 14 ° is formed between a central axis ( 27 ) of the exhaust valves ( 7 , 7 ') and the cylinder central axis ( 24 ). 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel σ größer ist als der Winkel δ.12. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the angle σ is greater than the angle δ. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Einlaßventile (6) und mindestens ein Aus­ laßventil (7) mit Bezug auf die Kolbenmittelachse (24) auf ei­ nem Bogen angeordnet sind.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two inlet valves ( 6 ) and at least one off valve ( 7 ) with respect to the central piston axis ( 24 ) are arranged on an arc.
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