DE19947342A1

DE19947342A1 - Kraftstoffeinspritzverfahren und Verbrennungsverfahren in einer Direkteinspritz-Brennkraftmaschine sowie Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Brennkraftmaschine für Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE19947342A1
Application number: DE19947342A
Authority: DE
Inventors: Yoko Nakayama; Minoru Ohsuga; Toshiharu Nogi; Takuya Shiraishi; Noboru Tokuyasu; Yoshihiro Sukegawa; Yusuke Kihara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2019-10-02
Also published as: US6702194B2; US6334427B1; DE19947342B4; US20020020387A1; JP3932697B2; JP2000110568A

Abstract

Eine Brennkammer ist unter Verwendung eines Kolbens (301) mit ebener Oberfläche, der einen geringen Kühlungverlust aufweist, gebildet. In der Brennkammer wird eine vorwärtsgerichtete Luft-Trommelbewegungsströmung (150) erzeugt. Durch Anbringen eines Teilers (11) an einer Kraftstoffeinspritzöffnung (8), die am vorderen Ende einer mit einem Trommelbewegungszerstäubungssystem versehenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) vorgesehen ist, versetzt zum Zentrum der Öffnung (8), wird ein unterteilter Kraftstoffsprühstrahl (100) erzeugt. Dieser unterteilte Kraftstoffsprühstrahl (100) umfaßt einen Kraftstoffsprühstrahl (101) mit starker Eindringkraft und einen Kraftstoffsprühstrahl (102) mit schwacher Eindringkraft. Der Kraftstoffsprühstrahl (101) mit starker Eindringkraft wird in die Umgebung einer Zündkerze (302) eingespritzt, während der Kraftstoffsprühstrahl (102) mit schwacher Eindringkraft in Richtung zum Kolben eingespritzt wird und durch die vorwärtsgerichtete Luft-Trommelbewegungsströmung (150) in Richtung zur Zündkerze (302) abgelenkt wird. Dadurch kann eine Anhaftung von Kraftstoff am Kolben (301) reduziert werden, ferner kann der Ausstoß unverbrannter Kohlenwasserstoffe reduziert werden und kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftstoffeinsprit zung in Direkteinspritz-Brennkraftmaschinen und insbeson dere ein Kraftstoffeinspritzverfahren und ein Verbren nungsverfahren in einer Direkteinspritz-Brennkraftma schine sowie eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung und eine Brennkraftmaschine für Direkteinspritzung.

Für die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs ist eine Schichtladungs-Magerverbrennung ein wichtiges Verbren nungsverfahren. Um eine Schichtladungs-Magerverbrennung zu verwirklichen, muß in der Nähe einer Zündkerze ein fettes Luft-/Kraftstoffgemisch angesammelt werden; eine darauf bezogene Technik ist beispielsweise aus JP HEI 6-81651-A und aus JP HEI 6-81656-A bekannt.

In der erstgenannten Technik wird in einem Zylinder eine Luft-Trommelbewegung erzeugt, ferner trifft eingespritz ter Kraftstoff auf einen Kolben, derart, daß er längs der Wand eines in der Kolbenoberfläche ausgebildeten Hohl raums und aufgrund der Lufttrommelbewegung in Richtung zu einer Zündkerze geführt wird. Um den Kraftstoffsprüh strahl zu zerstäuben, wird eine Kraftstoffeinspritzein richtung mit einem Trommelbewegungssystem verwendet, durch das der Kraftstoffsprühstrahl eine hohle, konische Form erhält. Fig. 3 zeigt ein herkömmliches Einspritzsy stem, in dem die obenbeschriebene Technik zur Anwendung kommt.

In der an zweiter Stelle genannten Technik wird in einem Zylinder eine Lufttrommelbewegung erzeugt, ferner wird von einer ersten Einspritzöffnung einer Kraftstoffein spritzeinrichtung Kraftstoff in Richtung zu einer Zünd kerze eingespritzt, während von einer zweiten Ein spritzöffnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraft stoff in einer Richtung längs der Trommelbewegungsströ mung (von einem Abschnitt direkt unterhalb eines Luftein laßventils in die Umgebung eines Abschnitts direkt unter halb eines Auslaßventils mit einer leichten Neigung zur Horizontalen des Zylinders) eingespritzt wird. Das heißt, daß der Kraftstoff in zwei Richtungen eingespritzt wird.

In den obenbeschriebenen herkömmlichen Kraftstoffein spritztechniken wird die Anhaftung von Kraftstoff am Kolben, an der Wandoberfläche des Zylinders oder an der Zündkerze nicht berücksichtigt. Da jedoch Kraftstoff am Kolben anhaftet, ist die Verbrennung unvollständig, so daß der Ausstoß nicht verbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) nicht reduziert werden kann.

Die Erfindung ist gemacht worden, um die obengenannten Probleme zu lösen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzverfahren und ein Verbrennungsverfah ren in einer Direkteinspritz-Brennkraftmaschine sowie eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung und eine Brennkraft maschine für Direkteinspritzung zu schaffen, mit denen die am Kolben anhaftende Kraftstoffmenge und der Ausstoß unverbrannter Kohlenwasserstoffe verringert werden kann, der Kraftstoffverbrauch und die Verbrennungsstabilität verbessert werden können und die Bildung einer Schichtla dung im Bereich hoher Drehzahlen erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftstoffeinspritz verfahren für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, durch eine Kraftstoffeinspritzeinrich tung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, durch eine Direkteinspritz- Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 und 10 bzw. durch ein Verbrennungsverfahren in einer Direkteinspritz- Brennkraftmaschine nach Anspruch 11. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das Kraftstoffeinspritzverfahren in einer Direktein spritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 enthält die folgenden Schritte: Ändern des Volumens einer Brennkammer entsprechend der Bewegung eines Kolbens, Erzeugen einer Luft-Trommelbewegungsströmung in der Brennkammer, Unter teilen eines Kraftstoffsprühstrahls in einen Kraft stoffsprühstrahl mit einer starken Eindringkraft und einen Kraftstoffsprühstrahl mit einer schwachen Eindring kraft, und direktes Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer in der Weise, daß der Kraftstoffsprühstrahl mit der starken Eindringkraft zu einer Zündkerze gerich tet ist und der Kraftstoffsprühstrahl mit der schwachen Eindringkraft zum Kolben gerichtet ist.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Direktein spritzung nach Anspruch 3 enthält einen Kraftstoffkanal mit einer Kraftstoffeinspritzöffnung an einem Endab schnitt, einen Ventilsitz, der in dem Kraftstoffkanal vorgesehen ist, einen Ventilkörper zum Öffnen und Schlie ßen des Kraftstoffkanals durch Zusammenwirken mit dem Ventilsitz, ein Trommelbewegungselement, das den Kraft stoff, der sich zwischen dem Ventilkörper und dem Ventil sitz bewegt, mit einer Trommelbewegungskraft beauf schlagt, und eine Kraftstoffsprühstrahl-Unterteilungsein richtung mit einem Teiler, der an der Kraftstoffein spritzöffnung an einer Position vorgesehen ist, die in bezug auf das Zentrum der Kraftstoffeinspritzöffnung exzentrisch ist.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Direktein spritzung nach Anspruch 4 enthält einen Kraftstoffkanal mit einer Kraftstoffeinspritzöffnung an einem Endab schnitt, einen Ventilsitz, der in dem Kraftstoffkanal vorgesehen ist, einen Ventilkörper zum Öffnen und Schlie ßen des Kraftstoffkanals durch Zusammenwirken mit dem Ventilsitz, ein Trommelbewegungselement, das den Kraft stoff, der sich zwischen dem Ventilkörper und dem Ventil sitz bewegt, mit einer Trommelbewegungskraft beauf schlagt, und eine Kraftstoffsprühstrahl-Unterteilungsein richtung mit einem Teiler, der an der Kraftstoffein spritzöffnung vorgesehen ist, wobei ein Abschnitt des Teilers, der sich gegenüber der Kraftstoffeinspritzöff nung befindet, die Form eines ungleichseitigen Dreiecks besitzt.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Direktein spritzung nach Anspruch 5 enthält einen Kraftstoffkanal mit einer Kraftstoffeinspritzöffnung an einem Endab schnitt, einen Ventilsitz, der in dem Kraftstoffkanal vorgesehen ist, einen Ventilkörper zum Öffnen und Schlie ßen des Kraftstoffkanals durch Zusammenwirken mit dem Ventilsitz, eine Kraftstoffstrahl-Erweiterungseinrich tung, die an der Kraftstoffeinspritzöffnung vorgesehen ist und ein Loch besitzt, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung ist, eine Kraftstoffstrahl-Führungseinrichtung, die hinter der Kraftstoffstrahl-Erweiterungseinrichtung vorgesehen ist und ein schlitzförmiges Loch besitzt, und eine Kraft stoffstrahl-Sprüheinrichtung, die hinter der Kraft stoffstrahl-Führungseinrichtung vorgesehen ist und ein erstes schlitzförmiges Loch, das senkrecht zu dem schlitzförmigen Loch der Kraftstoffstrahl-Führungsein richtung vorgesehen ist, sowie ein zweites schlitzförmi ges Loch besitzt, das parallel zum ersten schlitzförmigen Loch vorgesehen ist und eine Breite besitzt, die größer als die Breite des ersten schlitzförmigen Lochs ist.

Die Direkteinspritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 enthält eine Brennkammer zum Ansaugen von Luft durch ein Lufteinlaßventil, einen Kolben zum Verändern des Volumens der Brennkammer, und eine Trommelbewegungsströmung-Erzeu gungseinrichtung zum Erzeugen einer Luft-Trommelbewe gungsströmung in der Brennkammer, wobei eine Kraftstoff einspritzeinrichtung für Direkteinspritzung installiert ist, die der Brennkammer Kraftstoff direkt zuführt und den Kraftstoff in der Weise einspritzt, daß er in einen ersten Kraftstoffsprühstrahl mit einer starken Eindring kraft und in einen zweiten Kraftstoffsprühstrahl mit einer schwachen Eindringkraft unterteilt wird, die Kraft stoffeinspritzeinrichtung an der Brennkammer in der Weise angeordnet ist, daß sie den ersten Kraftstoffsprühstrahl mit der starken Eindringkraft zu einer Zündkerze richtet und den zweiten Kraftstoffsprühstrahl mit der schwachen Eindringkraft zum Kolben richtet, und der zweite Kraft stoffsprühstrahl mit der schwachen Eindringkraft durch die Luft-Trommelbewegungsströmung zur Zündkerze gelenkt wird.

Die Direkteinspritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 enthält eine Brennkammer zum Ansaugen von Luft durch zwei Lufteinlaßventile, einen Kolben zum Verändern des Volu mens der Brennkammer, und eine Trommelbewegungsströmung- Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Luft-Trommelbe wegungsströmung in der Brennkammer, wobei eine Kraft stoffeinspritzeinrichtung installiert ist, die zwischen den beiden Lufteinlaßventilen vorgesehen ist und Kraft stoff direkt der Brennkammer zuführt, in der die Luft- Trommelbewegungsströmung erzeugt wird, ein einzu spritzender Kraftstoffsprühstrahl in einen ersten Kraft stoffsprühstrahl mit einer starken Eindringkraft und in einen zweiten Kraftstoffsprühstrahl mit einer schwachen Eindringkraft unterteilt wird, und der erste Kraft stoffsprühstrahl mit der starken Eindringkraft in Rich tung zu einer Zündkerze oder in die Umgebung der Zünd kerze eingespritzt wird und der zweite Kraftstoffsprüh strahl mit der schwachen Eindringkraft in Richtung zum Kolben eingespritzt wird.

Das Verbrennungsverfahren in einer Direkteinspritz-Brenn kraftmaschine enthält die folgenden Schritte: Verändern eines Volumens einer Brennkammer durch die Bewegung eines Kolbens, Erzeugen einer vorwärtsgerichteten Luft-Trommel bewegungsströmung in der Brennkammer, Einspritzen eines Kraftstoffsprühstrahls, der in einen ersten Kraft stoffsprühstrahl, der in Richtung zu einer Zündkerze oder in die Nähe der Zündkerze eingespritzt wird und eine starke Eindringkraft besitzt, und in einen zweiten Kraft stoffsprühstrahl, der in Richtung zum Kolben eingespritzt wird und eine schwache Eindringkraft besitzt, unterteilt wird, Ablenken des zweiten Kraftstoffsprühstrahls mit der schwachen Eindringkraft aus der Richtung zum Kolben durch die vorwärtsgerichtete Luft-Trommelbewegungsströmung und Transportieren des zweiten Kraftstoffsprühstrahls mit der schwachen Eindringkraft in Richtung zur Zündkerze, und Verbrennen des Kraftstoffsprühstrahls durch Zünden der Zündkerze.

Wenn der Kraftstoffsprühstrahl von der Oberseite der Brennkammer betrachtet wird, ist der Ausbreitungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls mit starker Eindringkraft zur Umfangswand des Zylinders kleiner als der Ausbreitungs winkel des Kraftstoffsprühstrahls mit kleiner Eindring kraft zur Umfangswand des Zylinders. Daher kann die erforderliche Kraftstoffmenge in dem spezifischen Bereich im Zylinder verteilt werden, wobei es ohne Verschlechte rung der Funkenausbreitungseigenschaft möglich ist, einen hochgradig mageren Verbrennungsbetrieb auszuführen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung der Bildung eines Kraftstoffsprühstrahls in einer Di rekteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Aus führung der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Er findung, wobei das Verhalten der Brennkraftma schine und der Zylinderinnendruck auf der verti kalen Achse aufgetragen sind und der Kurbelwinkel auf der horizontalen Achse aufgetragen ist;

Fig. 3 die bereits erwähnte Querschnittsansicht zur Erläuterung der Bildung eines Kraftstoffsprüh strahls in einer herkömmlichen Direkteinspritz- Brennkraftmaschine;

Fig. 4 die bereits erwähnte Querschnittsansicht zur Erläuterung der Bildung eines Kraftstoffsprüh strahls in einer herkömmlichen Direkteinspritz- Brennkraftmaschine;

Fig. 5 Ansichten zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Kraftstoffsprühstrahl und einer Trommelbewe gungsströmung in einer Direkteinspritz-Brenn kraftmaschine gemäß einer Ausführung der Erfin dung;

Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung des Ergebnisses einer Luft-/Kraftstoffverhältnis-Verteilungsbe rechnung in einer Direkteinspritz-Brennkraftma schine des Standes der Technik;

Fig. 7 eine Ansicht zur Erläuterung des Ergebnisses einer Luft-/Kraftstoffverhältnis-Verteilungsbe rechnung in einer Direkteinspritz-Brennkraftma schine gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 8 einen Graphen zur Erläuterung der Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in der Umgebung ei ner Zündkerze gemäß einer Ausführung der Erfin dung bzw. des Standes der Technik, wobei die Luft-/Kraftstoffverhältnis-Konzentration auf der vertikalen Achse aufgetragen ist und der Kurbel winkel auf der horizontalen Achse aufgetragen ist;

Fig. 9 eine Ansicht zur Erläuterung eines Verbrennungs stabilitätsbereichs gemäß einer Ausführung der Erfindung bzw. des Standes der Technik, wobei der Zündzeitpunkt auf der vertikalen Achse aufgetra gen ist und der Einspritzzeitpunkt auf der hori zontalen Achse aufgetragen ist;

Fig. 10 eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwi schen der Drehzahl und dem Kraftstoffverbrauch gemäß einer Ausführung der Erfindung bzw. des Standes der Technik, wobei der Kurbelwinkel auf der vertikalen Achse aufgetragen ist und die Drehzahl auf der horizontalen Achse aufgetragen ist;

Fig. 11 eine Ansicht zur Erläuterung des Luft-/Kraft stoffverhältnisses und des Kraftstoffverbrauchs gemäß einer Ausführung der Erfindung bzw. des Standes der Technik;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung der Bildung eines Kraftstoffsprühstrahls in einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Er findung bzw. des Standes der Technik;

Fig. 13 eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwi schen der Drehzahl und der Ausgangsleistung gemäß einer Ausführung der Erfindung bzw. des Standes der Technik;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung der Bildung eines Kraftstoffsprühstrahls in einer Di rekteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Aus führung der Erfindung;

Fig. 15 eine Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus einer Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht bzw. eine Draufsicht einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Di rekteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Aus führung der Erfindung;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Kraftstoffsprühstrahls in einer Direkteinspritz- Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Er findung;

Fig. 18 eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Photographieren eines Kraftstoffsprühstrahls in einer Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 19 Photographien eines Kraftstoffsprühstrahls in einer herkömmlichen Direkteinspritz-Brennkraftma schine im Schnitt;

Fig. 20 Photographien eines Kraftstoffsprühstrahls in einer Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Erfindung im Schnitt;

Fig. 21 eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwi schen der Einspritzperiode und dem Kraft stoffsprühwinkel gemäß einer Ausführung der Er findung bzw. des Standes der Technik;

Fig. 22 eine erläuternde Ansicht der Kraftstoffsprüh strahl-Winkeländerung in einer Direkteinspritz- Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Er findung;

Fig. 23 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Form des Kraftstoffsprühstrahls in einer Direkt einspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausfüh rung der Erfindung;

Fig. 24 eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwi schen dem Versatzbetrag f eines Teilers und der Länge des Sprühstrahls in einer Direkteinspritz- Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Er findung;

Fig. 25 eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwi schen den Abmessungen einer Kraftstoffeinspritz einrichtung in einer Direkteinspritz-Brennkraft maschine gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 26 eine Querschnittsansicht einer Kraftstoffein spritzeinrichtung in einer Direkteinspritz-Brenn kraftmaschine gemäß einer Ausführung der Erfin dung;

Fig. 27 eine Anordnung zur Erläuterung einer Teilerstruk tur in einer Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 28 eine Ansicht zur Erläuterung der Anordnung eines Teilers in einer Direkteinspritz-Brennkraftma schine gemäß einer weiteren Ausführung der Erfin dung;

Fig. 29 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Direkt einspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausfüh rung der Erfindung; und

Fig. 30 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Direkt einspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung.

Nun werden mit Bezug auf Fig. 1 eine Ausführung eines Kraftstoffeinspritzverfahrens und eine Ausführung eines Verbrennungsverfahrens in einer Direkteinspritz-Brenn kraftmaschine sowie eine Ausführung einer Kraftstoffein spritzeinrichtung und eine Ausführung einer Brennkraftma schine für Direkteinspritzung beschrieben.

In Fig. 1 besitzt ein Kolben 301 einer Direkteinspritz- Brennkraftmaschine 300 eine ebene obere Oberfläche ohne Hohlraum, ferner ist eine Trommelbewegungsströmung 150 in einer Brennkammer eine Vorwärtstrommelbewegung, die von einem Einlaßventil 310 in Richtung zu einem Auslaßventil 320 und zur oberen Oberfläche des Kolbens 301 strömt.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 ist zwischen zwei Einlaßventilen 310 mit einer Neigung von ungefähr 40° in bezug auf die Horizontale angeordnet. Der Kraft stoffsprühstrahl 100 besitzt eine starke Eindringkraft 101 in Richtung zu einer Zündkerze 302 und eine schwache Eindringkraft 102 in Richtung zum Kolben 301. Ein Verfah ren zum Bilden des Kraftstoffsprühstrahls 100 wird später erläutert.

Nun wird mit Bezug auf den Verlauf des Verbrennungsdrucks oder Zylinderinnendrucks in Abhängigkeit vom Kurbelwin kel, der in Fig. 2 gezeigt ist, die Funktionsweise der Brennkraftmaschine 300 erläutert. Die Brennkraftmaschine 300 ist eine Viertaktmaschine, die pro Zyklus (der einem Kurbelwinkel von 720° entspricht) einen Luftansaughub, einen Kompressionshub, einen Explosionshub und einen Ausstoßhub entsprechend der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Kolbens 301 ausführt. Im Luftansaughub ist das Lufteinlaßventil 310 geöffnet, wobei die Luft während dieser Abwärtsbewegung des Kolbens 301 in die Brennkammer angesaugt wird. Hierbei kann durch einen Mechanismus, der die Strömung vom Einlaßventil 310 steuert, eine starke Vorwärtstrommelbewegung in der Brennkammer erzeugt wer den. Wenn die Brennkraftmaschine 300 den Kompressionshub ausführt, wird, da sowohl das Lufteinlaßventil als auch das Ausstoßventil geschlossen sind und der Kolben 301 nach oben bewegt wird, die Luft in der Brennkammer kom primiert, so daß der Druck in der Brennkammer ansteigt. Direkt vor dem Ende des Kompressionshubs erfolgt eine Zündung, wodurch der Explosionshub beginnt und der Druck in der Brennkammer plötzlich ansteigt. Durch diesen Druck wird der Kolben 301 nach unten bewegt, wodurch Arbeit geleistet wird. Im Ausstoßhub oder letzten Hub des Zyklus ist das Ausstoßventil geöffnet, wobei der Kolben 301 nach oben bewegt wird, so daß das in der Brennkammer befindli che Verbrennungsgas ausgestoßen wird.

In der Direkteinspritz-Brennkraftmaschine ist das Ver brennungsverfahren hauptsächlich in zwei Verbrennungsver fahren klassifiziert, die ein Verbrennungsverfahren mit Schichtladungseinspritzung und ein Verbrennungsverfahren mit homogener Einspritzung umfassen.

Die Verbrennung mit Schichtladungseinspritzung ist ein Verbrennungsverfahren, bei dem der Kraftstoff während einer Druckbeaufschlagung in der zweiten Hälfte des Kompressionshubs eingespritzt wird und in der Nähe der Zündkerze ein brennbares Luft-/Kraftstoffgemisch angesam melt wird, so daß ein Kraftstoffsprühstrahl mit Schicht ladung geschaffen wird, der anschließend gezündet wird. Da der Kraftstoffsprühstrahl in der gesamten Brennkammer eine Schichtladung ergibt, kann mit einem mageren Ge misch, das ein Luft-/Kraftstoffverhältnis von ungefähr 40 besitzt, eine Verbrennung ausgeführt werden, so daß der Kraftstoffverbrauch verbessert werden kann.

Andererseits ist die Verbrennung mit homogener Einsprit zung ein Verbrennungsverfahren, bei dem der Kraftstoff während des Luftansaughubes eingespritzt, homogen ver mischt und gezündet wird. Da der Kraftstoff in die ge samte Brennkammer mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis in der Umgebung des stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff verhältnisses eingespritzt wird, kann im Vergleich zur Schichtladungs-Magerverbrennung ein Betrieb mit hoher Ausgangsleistung ausgeführt werden.

Fig. 3 ist eine Ansicht, in der ein hohler, konischer Kraftstoffsprühstrahl des Standes der Technik in eine mit hohem Druck beaufschlagte Brennkammer eingespritzt wird. Hierbei wird ein kompakter Kraftstoffsprühstrahl (siehe Fig. 19(b)) mit schmalem Kraftstoffsprühwinkel gebildet. Da der Kraftstoffsprühstrahl hierbei auf den in der Kolbenoberfläche gebildeten Hohlraum trifft, wird leicht eine Schichtladung erzeugt.

Da jedoch andererseits bei dem in Fig. 4 gezeigten Kolben mit ebener oberer Oberfläche der Kraftstoffsprühstrahl auf eine Vorwärtstrommelbewegungsströmung 150 trifft, kann eine Schichtladung in diesem Fall nur schwer gebil det werden.

In den Fig. 5A bis 5C wird der in Fig. 1 gezeigte Kraft stoffsprühstrahl 100 auf eine Direkteinspritz-Brennkraft maschine mit ebener Kolbenoberfläche angewendet. Die Fig. 5A bis 5C zeigen die Beziehung zwischen dem Zustand der Brennkraftmaschine und der Trommelbewegung (der Vorwärtstrommelbewegung). Zunächst wird die Trommelbewe gungsströmung 150 in den inneren Abschnitt des Kraft stoffsprühstrahls 100 eingeleitet (Fig. 5A). Der Kraft stoffsprühstrahl 100, der die starke Eindringkraft auf weist und in Richtung zu der Zündkerze oder der Umgebung der Zündkerze eingespritzt wird, kann die Umgebung der Zündkerze ohne Unterstützung durch die Trommelbewegung erreichen. Dennoch wird der Kraftstoffsprühstrahl 100 durch die Trommelbewegung beim Erreichen der Zündkerze unterstützt, indem er auf der Trommelbewegung "reitet" und dadurch zur Zündkerze transportiert wird (Fig. 5B). Was den zum Kolben gerichteten Sprühstrahl betrifft, kann die Anhaftung des Kraftstoffs am Kolben verringert wer den, da die Trommelbewegung dem Kraftstoffsprühstrahl einen Widerstand entgegensetzt, wodurch die Kraft des Sprühstrahls in Richtung zum Kolben begrenzt wird und der Kraftstoff daran gehindert wird, die Kolbenoberfläche zu erreichen. Statt dessen wird der Kraftstoffsprühstrahl, dessen Eindringkraft in Richtung zum Kolben schwach ist, durch die Trommelbewegung nach oben gelenkt und zur Zündkerze transportiert (Fig. 5C).

Wenn hierbei der Kraftstoffsprühstrahl in der Brennkammer von oben betrachtet wird, wie im unteren Teil von Fig. 1 gezeigt ist, besitzt der Ausbreitungswinkel des Kraft stoffsprühstrahls mit der starken Eindringkraft in Um fangswandrichtung des Zylinders den Wert W1, während der Ausbreitungswinkel des Kraftstoffsprühstrahls mit kleiner Eindringkraft den Wert W2 besitzt. Hierbei ist der Aus breitungswinkel W1 im wesentlichen der Winkel des Sprüh strahls, der zwischen den beiden Auslaßventilsystemen ankommt, während der Ausbreitungswinkel W2 im wesentli chen der Winkel desjenigen Sprühstrahls ist, der zwischen den beiden Einlaßventilsystemen ankommt, wobei die Bezie hung zwischen diesen Sprühwinkeln lautet: W1/W2 = 1/3.

Der Ausbreitungswinkel W1 des Sprühstrahls mit der star ken Eindringkraft besitzt vorzugsweise einen kleinen Wert, damit der Sprühstrahl in der Brennkammer nicht zu sehr verteilt wird. Da der Ausbreitungswinkel W2 des Kraftstoffsprühstrahls mit kleiner Eindringkraft groß ist, erreicht dieser Sprühstrahl die Wandoberfläche der Brennkammer kaum, so daß die Menge des an den Wänden anhaftenden Kraftstoffs gering ist.

Da in der obenbeschriebenen herkömmlichen Technik, die aus JP HEI 6-81656-A bekannt ist, der Kraftstoffsprüh strahl auf der Trommelbewegung "reitet", die ihn zum Kolben lenkt, so daß dieser Kraftstoffsprühstrahl den Kolben leicht erreichen kann, kann eine größere Kraft stoffmenge an der Kolbenoberfläche anhaften.

In der Struktur der Erfindung, die in Fig. 5 gezeigt ist, wird hingegen die Trommelbewegung als Widerstand (Bremse) für den Kraftstoff, der in Kolbenrichtung eingespritzt wird, genutzt, so daß die am Kolben anhaftende Kraft stoffmenge im Vergleich zu der obenbeschriebenen herkömm lichen Struktur verringert werden kann.

Fig. 6 zeigt das Ergebnis einer Simulation des Verhaltens des Luft-/Kraftstoffgemischs in dem Fall, in dem ein hohler, konischer Kraftstoffsprühstrahl des Standes der Technik in einer Brennkraftmaschine zur Anwendung kommt, die einen Kolben mit Hohlraum verwendet. Die Berechnungen basierten auf einer Drehzahl von 1400 min^-1 und einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von 40.

Der Kraftstoffsprühstrahl, der auf die Wandoberfläche des Kolbenhohlraums trifft, wird in die Nähe der Zündkerze verschoben, wenn sich der Kolben nach oben bewegt, wobei er bei einem Winkel von 20° vor dem oberen Totpunkt das Luft-/Kraftstoffgemisch die Zündkerze erreicht hat.

Fig. 7 zeigt das Ergebnis einer Simulation des Verhaltens des Luft-/Kraftstoffgemischs in dem Fall, in dem der Kraftstoffsprühstrahl, dessen Form derjenigen des Kraft stoffsprühstrahls 100 in Fig. 1 gleicht, auf einen ebenen Kolben angewendet wird. Die Grundlage für die Berechnun gen war die gleiche wie mit Bezug auf Fig. 6 erläutert.

Der Kraftstoffsprühstrahl mit der starken Eindringkraft, die zur Zündkerze gerichtet ist, erreicht die Zündkerze zusammen mit der Fluidität der Vorwärtstrommelbewegung, während der Kraftstoffsprühstrahl mit kleiner Eindring kraft, der in Richtung zum Kolben eingespritzt wird, aufgrund der Trommelbewegung, die zwischen den Kraft stoffsprühstrahl und den ebenen Kolben eindringt, die Zündkerze mit zeitlicher Verzögerung erreicht.

Mit anderen Worten, da das Luft-/Kraftstoffgemisch direkt nach der Einspritzung (40° vor dem oberen Totpunkt) die Zündkerze erreicht und sich für lange Zeit bis zum Errei chen des oberen Totpunkts in der Umgebung der Zündkerze befindet, kann in der Umgebung der Zündkerze eine Schichtladung gebildet werden.

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und der Konzentration des Luft-/Kraftstoffgemischs in der Nähe der Zündkerze. In Fig. 6 (Stand der Technik) hat die Konzentration des Luft-/Kraftstoffgemischs in der Nähe der Zündkerze als Funktion des Kurbelwinkels eine Spitze mit einem schmalen Bereich, so daß die Zündung während eines kurzen Zeitfensters erfolgen muß, in dem die Kon zentration in einem für die Verbrennung geeigneten Be reich liegt.

Andererseits ist in Fig. 7 (Erfindung) die Konzentration des Luft-/Kraftstoffgemischs in der Nähe der Zündkerze für lange Zeit in einem für die Verbrennung geeigneten Bereich, so daß für den Zündzeitpunkt ein großer Spiel raum besteht (Freiheit bei der Wahl des optimalen Zünd zeitpunkts).

Fig. 9 zeigt einen Verbrennungsstabilitätsbereich in dem Fall, in dem der Einspritzzeitpunkt auf der horizontalen Achse aufgetragen ist und der Zündzeitpunkt auf der vertikalen Achse aufgetragen ist.

In der Brennkraftmaschine des Standes der Technik ist ein Verbrennungsstabilitätsbereich 701 zu dem Zündzeitpunkt, zu dem der Kraftstoffverbrauch optimal ist, sehr schmal. Daher ist es wegen mechanischer Toleranzen in der Ein spritzeinrichtung und der zeitlichen Änderungen der Bedingungen schwierig, die Verbrennung stabil zu machen bzw. zu halten.

Wenn die Drehzahl hoch wird, muß der Kurbelwinkel zwi schen der Einspritzung und der Zündung verlängert werden. Bei steigender Drehzahl wird die Kolbenbewegung schnel ler, wobei wegen des schneller steigenden Drucks die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls abnimmt.

Andererseits ist in der Erfindung der Bereich 700 mit stabiler Verbrennung breiter, so daß selbst bei schwan kenden Bedingungen des Kraftstoffsprühstrahls und der gleichen eine stabile Verbrennung ausgeführt werden kann. Weiterhin kann auch unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine eine stabile Verbrennung ausgeführt werden.

In Fig. 10 ist die Drehzahl auf der horizontalen Achse aufgetragen, während der Kurbelwinkel auf der vertikalen Achse aufgetragen ist; Fig. 10 zeigt einen Bereich, in dem das brennbare Luft-/Kraftstoffgemisch zwischen dem Einspritzpunkt und dem Kompressionspunkt (oberer Tot punkt) in der Nähe der Zündkerze vorhanden ist.

In der herkömmlichen Technik ist der Bereich 710, in dem das brennbare Luft-/Kraftstoffgemisch zwischen dem Ein spritzpunkt und dem Kompressionspunkt in der Nähe der Zündkerze vorhanden ist, schmal, wobei bei einem Anstieg der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufgrund der Tatsa che, daß das brennbare Luft-/Kraftstoffgemisch die Umge bung der Zündkerze bis zum oberen Totpunkt nicht er reicht, das Luft-/Kraftstoffgemisch zu dem Zündzeitpunkt, der die Gewähr für einen guten Kraftstoffverbrauch bie tet, nicht gezündet werden kann.

Andererseits sinkt zwar in der erfindungsgemäßen Brenn kraftmaschine ähnlich wie in der herkömmlichen Technik aufgrund des zunehmenden Drucks die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls ab, bei steigender Drehzahl wird jedoch der Kraftstoffsprühstrahl auf der Vorwärtstrommel bewegungsströmung getragen, so daß der Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoffsprühstrahl den Bereich der Zündkerze erreicht, durch die Drehzahl kaum beeinflußt wird (siehe Bezugszeichen 711).

Da ferner die Zeit, in der das Luft-/Kraftstoffgemisch eine Schichtladung bildet, wie in Fig. 7 gezeigt ist, lang ist, wird das brennbare Luft-/Kraftstoffgemisch wie in Fig. 10 gezeigt in der Nähe der Zündkerze als Schicht ladung ausgebildet, wobei hinsichtlich der Drehzahl und des Kurbelwinkels ein großer Spielraum vorhanden ist, so daß die Verbrennungsstabilität verbessert wird. Da ferner der optimale Zündzeitpunkt für den Kraftstoffverbrauch geeignet gewählt werden kann, kann der Kraftstoffver brauch verbessert werden.

Fig. 11 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Kraftstoffverbrauch und dem Luft-/Kraft stoffverhältnis im Vergleich zwischen der erfindungs gemäßen Brennkraftmaschine und der herkömmlichen Brennkraftmaschine, in der ein mit einem Hohlraum verse hener Kolben verwendet wird. Da erfindungsgemäß der Kraftstoff direkt zur Zündkerze gerichtet wird, ist der Wirkungsgrad der Schichtladung im Vergleich zum Stand der Technik gut, wobei eine stabile Verbrennung in einem großen Bereich von Luft-/Kraftstoffverhältnissen (im Bereich mit gutem Kraftstoffverbrauch) ausgeführt werden kann.

Da bei gleichem Luft-/Kraftstoffverhältnis der Zündzeit punkt, zu dem ein optimaler Kraftstoffverbrauch erhalten wird, gewählt werden kann, kann der Kraftstoffverbrauch im gesamten verfügbaren Bereich von Luft-/Kraftstoff verhältnissen verbessert werden. Da ferner der Kraftstoff nicht längs des Kolbens geführt wird, kann die Anhaftung von Kraftstoff am Kolben reduziert werden, so daß der Ausstoß von Kohlenwasserstoffen entsprechend einer unvollständigen Verbrennung verringert werden kann.

Fig. 12 ist eine Ansicht einer Brennkammer während des homogenen Betriebs. Im Bereich hoher Drehzahl und hoher Ausgangsleistung, in dem eine homogene Verbrennung er folgt, muß der Kraftstoff während des Luftansaughubs in die starke Trommelbewegungsströmung eingespritzt werden.

Um im Stand der Technik den hohlen, konischen Kraft stoffsprühstrahl zu bilden, wird der mit Hohlraum verse hene Kolben verwendet, wobei, wie im linken Teil von Fig. 12 gezeigt ist, in der Brennkammer ein Doppelwirbel gebildet wird. Daher strömt der eingespritzte Kraftstoff zur Einlaßseite der Brennkammer und wird dort gesammelt und wird folglich nicht homogen vermischt, was den Nach teil hat, daß die Ausgangsleistung nicht wesentlich ansteigt.

Da andererseits gemäß der Erfindung der flache Kolben (oder ein Kolben mit einer Hohlraumform, die die Vor wärtstrommelbewegung nicht zerstört) verwendet wird, wird die Trommelbewegungsströmung durch den Kolben nicht zerstört, so daß die Vorwärtstrommelbewegung in der gesamten Brennkammer ausgebildet werden kann.

Da der Kraftstoffsprühstrahl mit der starken Eindring kraft in den Bereich direkt unterhalb des Lufteinlaßven tils gerichtet wird, kann dieser Kraftstoffsprühstrahl die Trommelbewegungsströmung überwinden, so daß das Luft-/Kraftstoffgemisch in der gesamten Brennkammer verteilt werden kann.

Da erfindungsgemäß das Luft-/Kraftstoffgemisch in der gesamten Brennkammer homogen verteilt wird, kann die Ausgangsleistung verbessert werden, wie in Fig. 13 ge zeigt ist.

Gemäß der Erfindung steigt die Luftfluidität bei anstei gender Drehzahl an, wenn jedoch die Einspritzperiode verlängert wird, wird auch die Eindringkraft des Kraft stoffsprühstrahls erhöht, wodurch die Vermischung geför dert wird. Im Ergebnis kann die Wirkung der Verbesserung der Ausgangsleistung selbst bei hoher Drehzahl beibehal ten werden.

Nun wird der Fall betrachtet, in dem in der Direktein spritz-Brennkraftmaschine der Erfindung ein Kolben mit Hohlraum, wie er im linken Teil von Fig. 12 gezeigt ist, verwendet wird. Da erfindungsgemäß der Kraftstoffsprüh strahl in zwei Sprühstrahlen unterteilt ist, wird im Vergleich zum Stand der Technik nur ein geringer Anteil des Kraftstoffsprühstrahls zum Kolben gerichtet, so daß die Anhaftung von Kraftstoff am Kolben geringer ist.

Da weiterhin der Kraftstoffsprühstrahl mit starker Ein dringkraft, der zur Zündkerze gerichtet ist, der Strömung entgegengesetzt ist, die in den Bereich direkt unterhalb des Lufteinlaßkanals gerichtet ist, wird die Durch mischung der Luft und des Kraftstoffs gefördert, so daß der Kraftstoffsprühstrahl im Vergleich zu der herkömmli chen Struktur der Brennkammer homogener vermischt wird, mit dem Ergebnis, daß die Ausgangsleistung verbessert werden kann.

Fig. 14 zeigt ein Beispiel, in dem ein starker Kraft stoffsprühstrahl zur Zündkerze gerichtet wird, in dem jedoch durch Ablenkung des hohlen, konischen Kraft stoffsprühstrahls nur ein schwacher Sprühstrahl zum Kolben gerichtet wird. Bei der Druckbeaufschlagung wird eine kompakte Sprühstrahlform erhalten (Fig. 19(b)); da ein Teil des Kraftstoffsprühstrahls die Umgebung der Zündkerze mit Unterstützung durch die Trommelbewegung erreichen kann, kann die Zündleistung im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden. Da die Eindringkraft des Kraftstoffsprühstrahls in Richtung zum Kolben gering ist, kann die Anhaftung von Kraftstoff am Kolben verrin gert werden.

Fig. 15 zeigt ein Brennkraftmaschinensystem der Erfin dung. Eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 901 steuert mit hoher Genauigkeit die Luftmenge, die von einem in der Figur nicht gezeigten Luftreiniger herange führt wird. Hinter der Drosselklappe 901 ist ein Mecha nismus 900 zur Erzeugung einer Trommelbewegungsströmung vorgesehen. Durch elektronische Steuerung dieses Trommel bewegungsströmung-Erzeugungsmechanismus 900 kann die für den jeweiligen Betriebszustand geeignete Trommelbewe gungsströmung in der Brennkammer erzeugt werden.

Diese Klappen und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 werden von einer Brennkraftmaschinen-Steuereinheit (ECU) 902 gesteuert. In einem Abgasrohr ist ein Dreiwegekataly sator 903, der in Verbindung mit der Einspritzung des Standes der Technik verwendet wird, vorgesehen, ferner ist ein Mager-NO_x-Katalysator 904, der das NO_x entfernt, das hauptsächlich bei einer Magerverbrennung mit hohem Luft-/Kraftstoffverhältnis erzeugt wird, vorgesehen. Die Bezugszeichen 905 und 906 bezeichnen einen O₂-Sensor bzw. einen Kraftstoffverhältnis-Sensor.

Fig. 16 zeigt eine Längsschnittansicht einer Kraftstoff einspritzeinrichtung 1 und eine Unteransicht derselben in der Nähe der Kraftstoffeinspritzöffnung 8. Das vordere Ende der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 enthält einen in einen Ventilkörper 3 eingebauten Ventilsitz 7 für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge, ein Kraftstoff trommelbewegungselement 2, das dem Kraftstoff eine Trom melbewegung verleiht, einen Teiler 11, der den Kraft stoffsprühstrahl unterteilt, und einen Abstandshalter, der den Teiler 11 unterstützt. Der Teiler 11 ist in bezug auf die Mitte des Einspritzkanals 8 exzentrisch (versetzt) angeordnet.

Nun wird die Funktionsweise dieser Kraftstoffeinspritz einrichtung gemäß der Erfindung erläutert. Wie üblich wird der Ventilkörper 3 gegen den Ventilsitz 7 gepreßt, wodurch ein Ausströmen von Kraftstoff, der von einem oberen Abschnitt gefördert wird, verhindert wird. Wenn ein Einspritzsignal eingegeben wird, wird der Ventilkör per 3 angehoben, so daß zwischen dem Ventilkörper 3 und dem Ventilsitz 7 ein Spalt gebildet wird, wenn hingegen das Einspritzsignal unterbrochen wird, kehrt der Ventil körper 3 zum Ventilsitz 7 zurück.

Nun wird die Kraftstoffströmung erläutert. Der Kraftstoff strömt unter konstantem Druck von einem oberen Abschnitt zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 und erreicht das Kraftstofftrommelbewegungselement 2. Der Ventilkörper 3 wird entsprechend dem Einspritzsignal angehoben, so daß Kraftstoff strömen kann und der Einspritzvorgang beginnt. Dem Kraftstoff wird durch das Kraftstofftrommelbewegungs element 2 eine Trommelbewegung verliehen, wobei der von der Einspritzöffnung 8 eingespritzte Kraftstoffsprüh strahl zu einem Sprühstrahl mit hohler, konischer Form wird. Da der Kraftstoffsprühstrahl durch den Abstandshal ter 10 geschickt wird und auf den Teiler 11 trifft, wird ein Teil des Kraftstoffsprühstrahls mit hohler, konischer Form abgefangen, so daß innerhalb des Kraftstoffsprüh strahls ein kraftstofffreier Bereich 101 entsteht (Fig. 17).

Der obere Teil von Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht in dem Fall, in dem der Druck gleich dem Atmo sphärendruck ist. Wie in dieser Figur gezeigt ist, geht die Differenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Kraftstoffsprühstrahls verloren, wenn der kraftstoff freie Bereich 101 gebildet wird, wobei der Kraft stoffsprühstrahl in Einspritzrichtung strömt.

Fig. 18 zeigt eine photographische Vorrichtung.

Fig. 18(a) ist eine Draufsicht, während Fig. 18(b) eine Seitenansicht ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 ist an einem Behälter 210 mit einer Druckbeständigkeit von ungefähr 1 MPa installiert, wobei der Kraftstoff innerhalb des Behälters 210 eingespritzt wird.

Durch ein optisches System 201, das zwei Zylinderlinsen umfaßt, wird mittels eines Argongas-Lasers 200 mit einer Ausgangsleistung von 3 Watt ein schmales Lichtbündel 203 erzeugt, das durch ein aus Acryl hergestelltes Fenster 211 des Druckbehälters 210 verläuft; dabei liegt das Bündel in einer Ebene, die die Mittelachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 enthält.

Das Streulicht des Lasers, das durch den Kraftstoffsprüh strahl 100 erzeugt wird, wird mit einer Verschlußge schwindigkeit von 4500 coma/s unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera 200 photographiert, die in einer Richtung senkrecht zur ebenen Oberfläche des Argongas-Lasers 200 angeordnet ist. Das photographierte Bild wird auf einem Monitor 222 durch einen Hauptkörper 221 der Hochgeschwindigkeits-Videokamera 220 angezeigt.

Die Hochgeschwindigkeits-Videokamera 220 wird synchron mit dem Einspritzsignal (1 ms) von einem Impulsgenerator 230 gestartet, damit sie Photographien erzeugt, ferner wird die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 durch eine Treiberschaltung 231 angesteuert, damit sie den Kraft stoff einspritzt. Der Kraftstoff wird von einem Kraftstofftank 240 herangeführt, mittels einer Pumpe 241 mit Druck beaufschlagt und an die Kraftstoffeinrichtung 1 geschickt.

Wenn in dem druckbeständigen Behälter 210 ein durch den Kompressionshub erzeugter Druck von 0,5 MPa (absoluter Druck) simuliert wird und wenn in dem druckbeständigen Behälter 210 die Einspritzung während des Luftansaughubs mit einem Wert von 0,1 MPa (Atmosphärendruck) simuliert wird, wird der Kraftstoffsprühstrahl beobachtet. Im Hinblick auf die Stabilität ist der druckfeste Behälter 210 mit Stickstoffgas 250 gefüllt.

Fig. 19 zeigt eine Kraftstoffsprühstrahl-Photographie der Einspritzeinrichtung mit Trommelbewegungssystem des Standes der Technik, während Fig. 20 eine Kraft stoffsprühstrahl-Photographie gemäß der Erfindung zeigt (Versatzbetrag des Teilers = null).

Als Teiler 11 wird eine Platte mit einer Breite von 2 mm und einer Höhe von 0,5 mm verwendet, die an einer Posi tion 2 mm unterhalb der Einspritzöffnung 8 vorgesehen ist. Fig. 19(a) zeigt den Fall bei einem Atmosphärendruck von 0,1 MPa, wobei die Kraftstoffsprühstrahlform ungefähr 1,8 ms nach Beginn der Einspritzung photographiert wurde.

Fig. 19(b) zeigt den Fall bei einem Atmosphärendruck von 0,5 MPa, wobei die Kraftstoffsprühstrahlform ungefähr 4 ms nach Beginn der Einspritzung photographiert wurde; aus dieser Photographie geht die Charakteristik des Kraftstoffsprühstrahls deutlich hervor.

Selbstverständlich besitzt der Kraftstoffsprühstrahl des Standes der Technik bei Atmosphärendruck eine hohle, konische Form (Fig. 19(a)), während er bei Druckbeauf schlagung durch Einleitung von Luft in den inneren Be reich des Kraftstoffsprühstrahls eine kompakte Form besitzt.

Andererseits besitzt der erfindungsgemäß erzeugte Kraft stoffsprühstrahl bei Atmosphärendruck die in Fig. 20(a) gezeigte hohle Form, wobei deutlich hervorgeht, daß dieser Kraftstoffsprühstrahl einen großen Ausbreitungs winkel besitzt und daß die Eindringkraft im Vergleich zu derjenigen des Standes der Technik groß ist. Bei Druckbe aufschlagung (Fig. 20(b)) besitzt der Kraftstoffsprüh strahl einen Ausbreitungswinkel ähnlich demjenigen bei Atmosphärendruck.

Fig. 21 zeigt die Änderung des Kraftstoffsprühwinkels in Abhängigkeit von der Einspritzperiode. Der Kraftstoff sprühwinkel α wird anhand der in Fig. 21 angegebenen Formel berechnet und gibt die Charakteristik der Kraft stoffsprühform an. Genauer wird ein Dreieck des Kraft stoffsprühstrahls gebildet, das an einem Punkt, den der Kraftstoffsprühstrahl direkt vor dem Einspritzende er reicht, eine Breite W und eine Länge L besitzt.

Der Kraftstoffsprühstrahl des Standes der Technik neigt bei Atmosphärendruck, wenn die Einspritzperiode lang wird, zu einem kleinen Kraftstoffsprühstrahlwinkel. Bei einer Druckbeaufschlagung wird der Kraftstoffsprühstrahl winkel im Vergleich zu dem Winkel bei Atmosphärendruck um 20-50% schmäler.

Andererseits ist bei dem Kraftstoffsprühstrahl der Erfin dung sowohl bei Atmosphärendruck als auch bei Druckbeauf schlagung die Änderung des Kraftstoffsprühstrahlwinkels α, der wie oben erwähnt definiert ist, gering, ferner ist die Beeinflussung durch die Einspritzperiode gering.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 22 die Änderung des Kraft stoffsprühstrahlwinkels erläutert. Sowohl bei Atmosphä rendruck als auch bei Druckbeaufschlagung wird das Phäno men, daß die Änderung des Kraftstoffsprühstrahlwinkels gering ist, durch die Differenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Kraftstoffsprühstrahls verursacht.

Die Differenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Kraftstoffsprühstrahls wird anhand des Bernoulli- Theorems, das durch die Formel in Fig. 22 angegeben ist, erläutert.

Der Kraftstoffsprühstrahl, der in die stationäre Umgebung eingespritzt wird, zieht Umgebungsluft mit sich. Wenn die Luft nach oben gezogen wird, wird der Druck im unteren Bereich abgesenkt, im Stand der Technik wird jedoch die Luft vom Umgebungsabschnitt in den äußeren Abschnitt des Kraftstoffsprühstrahls geliefert. Da jedoch dem inneren Abschnitt des Kraftstoffsprühstrahls keine Luft zugeführt wird, sinkt der Druck im inneren Abschnitt des Kraft stoffsprühstrahls ab.

Wenn der Druck im inneren Abschnitt des Kraftstoffsprüh strahls durch P1 gegeben ist und der Druck im äußeren Abschnitt des Kraftstoffsprühstrahls durch P2 gegeben ist, wird P1 < P2 erhalten, wobei durch diese Differenz die mit dem Bezugszeichen 160 bezeichnete Kraft erzeugt wird, die ihrerseits die gezeigte Strömung ergibt.

Bei Druckbeaufschlagung wird die Differenz zwischen dem inneren Druck und dem äußeren Druck des Kraftstoffsprüh strahls gegenüber dem Kraftstoffsprühstrahl bei Atmosphä rendruck erhöht, wobei diese Differenz im wesentlichen gleich der 2,5fachen Differenz bei Atmosphärendruck von 0,5 MPa ist.

Da somit bei Druckbeaufschlagung die auf den inneren Abschnitt wirkende Kraft stark ist, wird der Kraft stoffsprühstrahl in den inneren Abschnitt gezogen, wes halb der Kraftstoffsprühstrahlwinkel klein wird. Wenn die Einspritzperiode lang ist, wird die Luftmenge, die durch den Kraftstoffsprühstrahl angesaugt wird, erhöht. Da die Differenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Kraftstoffsprühstrahls ansteigt, wird der Kraft stoffsprühstrahlwinkel kleiner.

Erfindungsgemäß wird jedoch ein Teil des Kraftstoffsprüh strahls durch den Teiler aufgefangen. Da somit ein Lufteinleitungskanal in den inneren Abschnitt des Kraft stoffsprühstrahls gebildet wird, verschwindet die Diffe renz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Kraftstoffsprühstrahls, so daß eine mit dem Bezugszeichen 160 bezeichnete Strömung nicht entsteht und der Kraft stoffsprühstrahlwinkel nicht in Abhängigkeit von der Einspritzperiode und vom Druck geändert wird.

Um den in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffsprühstrahl 100 zu bilden, kann die Position des Teilers 11 in bezug auf die Mitte des Einspritzkanals 8 versetzt werden. Fig. 23 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Kraftstoffsprühstrahl 100 und dem Teiler 11 bei Betrachtung von der Unterseite der Kraftstoffein spritzeinrichtung 1. Der Kraftstoffsprühstrahl 100 be sitzt eine hohle, konische Form und ist entsprechend dem Teiler 11 unterteilt. Wenn hierbei der Teiler 11 an einer Position angeordnet ist, die in dem inneren Abschnitt des Kraftstoffsprühstrahls 100 zum Zentrum des Kraft stoffsprühstrahls 100 wie in der Figur gezeigt versetzt ist, so daß der mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnete freibleibende Bereich groß wird, ist die Luftströmung durch den Luftkanal, der durch den Teiler 11 gebildet wird, unzureichend, so daß zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Kraftstoffsprühstrahls eine Differenz erzeugt wird.

An der mit dem Bezugszeichen 121 bezeichneten gegenüber liegenden Seite besteht zwischen dem Innendruck und dem Außendruck des Kraftstoffsprühstrahls keine Differenz, so daß der Kraftstoffsprühstrahl linear anwächst, jedoch wird auf der Seite, auf der die Differenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck entsteht, die Strömung zum inneren Abschnitt des Kraftstoffsprühstrahls gebildet, so daß die Eindringkraft gering wird und der auf der rechten Seite in Fig. 23 gezeigte Kraftstoffsprühstrahl erzeugt wird.

In Fig. 23 ist die Länge des langen Kraftstoffsprüh strahls (auf seiten der starken Eindringkraft) durch La gegeben, während die Länge des kurzen Sprühstrahls (auf seiten der kleinen Eindringkraft) durch Lb gegeben ist, wobei die Beziehung zwischen der Länge Lb und dem Ver satzbetrag f des Teilers in Fig. 24 gezeigt ist.

In dem Fall, in dem kein Versatz vorhanden ist, ist der Kraftstoffsprühstrahl links und rechts gleich, so daß die Beziehung La = Lb gilt. Da bei zunehmendem Versatzbetrag die Einleitung von Luft in den inneren Abschnitt 120 erschwert wird, wird in diesem Fall die Länge Lb redu ziert.

Wenn der Versatz f klein ist und die Eindringkraft auf seiten der Länge Lb hoch wird, wird die Menge des am Kolben anhaftenden Kraftstoffs erhöht, wenn andererseits der Versatz f groß ist, kann die Länge Lb reduziert werden, die Menge des zur Zündkerze gerichteten Kraft stoffs nimmt dann jedoch ab, so daß die Verbrennungssta bilität schlechter wird. Unter diesen Umständen muß der Versatzbetrag bestimmt werden.

Fig. 25 zeigt eine Beziehung zwischen den Abmessungen der Einspritzöffnung 8, des Abstandshalters 10 und des Tei lers 11. Der Durchmesser der Einspritzöffnung 8 ist durch a gegeben, der Hohlraumdurchmesser des Abstandshalters 10 ist durch b gegeben, die Dicke des Abstandshalters 10 ist durch c gegeben, die Dicke des Teilers 11 ist durch d gegeben, die Breite des Teilers 11 ist durch e gegeben, der Versatzbetrag in bezug auf das Zentrum der Ein spritzöffnung 8 ist durch f gegeben, der Ausbreitungswin kel des einzuspritzenden Kraftstoffsprühstrahls ist durch α (in Fig. 21 definiert) gegeben und der Abstand vom Scheitel des Kraftstoffsprühstrahlwinkels zum Auslaß der Einspritzöffnung 8 ist durch x gegeben.

Die obengenannten Werte sind notwendig, um die in Fig. 25 gezeigten Formeln zu erfüllen. Formel 1 definiert den Lochdurchmesser b des Abstandshalters 10, wobei dieser Durchmesser einen Wert besitzen muß, bei dem der Kraft stoffsprühstrahl aufgrund des Einspritzkanaldurchmessers a und des Kraftstoffsprühwinkels α nicht durch den Ab standshalter 10 gestört wird. Formel 2 definiert die Breite e des Teilers 11 entsprechend dem Kraftstoffsprüh strahlwinkel α und der Dicke c des Abstandshalters 10.

Die Breite b des Teilers 11 muß einen Wert besitzen, der kleiner als der Durchmesser des Kraftstoffsprühstrahls ist, wenn der Kraftstoffsprühstrahl den Teiler 11 er reicht. Formel 3 definiert den Versatzbetrag f des Tei lers 11, der einen Wert haben muß, derart, daß der Kraft stoffsprühstrahl in Abhängigkeit vom Durchmesser des Kraftstoffsprühstrahls und der Breite c des Teilers 11 geteilt wird. Formel 4 dient der Berechnung des Abstandes x, der in den anderen Formeln verwendet wird.

Fig. 26 ist eine Ansicht des Teilers 11, dessen Form unter Verwendung zweier Ausleger definiert ist. Mit dem Teiler 11 mit der obigen Form kann der Kraftstoffsprüh strahl unterteilt werden, was den Vorteil hat, daß die Menge des am Teiler 11 anhaftenden Kraftstoffs reduziert wird.

Der Teiler 11 kann ferner im Querschnitt nicht nur die Form einer viereckigen Säule, sondern auch die Form einer polygonförmigen Säule (einschließlich einer dreieckigen Säule) oder einer kreisförmigen Säule besitzen. Im Ver gleich zu der viereckigen Säulenstruktur ist bei der dreieckigen Säulenstruktur und bei der kreisförmigen Säulenstruktur der Widerstand gegenüber der Strömung gering, so daß der Kraftstoffsprühstrahl bei geringem Energieverlust unterteilt werden kann.

Wenn der Teiler 11 mit der in Fig. 27 gezeigten Form ohne Versatz verwendet wird, kann die Größe der Eindringkraft des Kraftstoffsprühstrahls eingestellt werden. Die Quer schnittsform dieses Teilers 11 ist so beschaffen, daß die längste Seite des Dreiecks in bezug auf die Bodenfläche der Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Winkel von ungefähr 45° bildet.

In dieser Struktur ist es möglich, den Kraftstoffsprüh strahl in Abhängigkeit von der Eindringkraft zu untertei len, so daß die Eindringkräfte unterschiedlich groß sein können. In dieser Figur besitzt der Kraftstoffsprühstrahl auf der linken Seite die größte Eindringkraft.

Fig. 28 zeigt den Fall, in dem drei Teiler vorgesehen sind. Da eine Seite des in drei Teile unterteilten Tei lers dazu verwendet wird, die Richtung zur Zündkerze festzulegen, kann das Verhältnis La/Lb einen großen Wert annehmen.

Wie in Fig. 29 gezeigt ist, sind an einem vorderen Ende der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mehrere Platten 400, 410 und 420, wovon jede eine Dicke von mehreren 100 µm besitzt, angebracht. In der Platte 400 ist ein kreisför miges Loch 401 mit einem Durchmesser von einigen Millime tern vorgesehen, in der Platte 410 ist ein langer Schlitz 411 mit einer Breite von mehreren um und einer Länge von mehreren Millimetern vorgesehen und in der Platte 420 sind ein langer Schlitz mit einer Länge von mehreren Millimetern und einer Breite von mehreren 100 µm senk recht zum Schlitz 411 und ein Schlitz 422 mit einer im Vergleich zum Schlitz 411 geringen Breite vorgesehen.

Durch diese mehreren Schlitze wird der Kraftstoff zer stäubt, wobei aufgrund der verschiedenen Breiten der Schlitze im Schlitz 421 die Durchflußmenge groß ist und die Eindringkraft stark ist, während andererseits im Schlitz 422 die Durchflußmenge gering ist und die Ein dringkraft schwach ist.

In der in Fig. 30 gezeigten Struktur, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung eines Dieselmotors bildet, ist innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ein Reservoir 500 für den Kraftstoff vorgesehen, wobei eine Einspritzöffnung 501 mit großem Durchmesser, die mit dem Abschnitt außerhalb des Reservoirs 500 in Verbindung steht, und eine Einspritzöffnung 502 mit kleinem Durch messer vorgesehen sind.

Da in dieser Struktur die Durchmesser der Einspritzöff nungen 501 und 502 verschieden sind, kann die Kraftstoff durchflußmenge geändert werden, ferner kann durch die Formen des Kraftstoffsprühstrahls die Größe der Eindring kraft geändert werden. Der Kraftstoffsprühstrahl an der Einspritzöffnung 501 besitzt eine hohe Eindringkraft, hingegen besitzt der Kraftstoffsprühstrahl an der Ein spritzöffnung 502 eine geringe Eindringkraft.

Wie oben erwähnt worden ist, ist es in der einfachen Struktur, in der am vorderen Ende der ein Trommelbewe gungs-Zerstäubungssystem des Standes der Technik aufwei senden Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Teiler und dergleichen vorgesehen ist und der Kraftstoffsprühstrahl hierdurch unterteilt wird, selbst bei Druckbeaufschlagung möglich, einen großen Kraftstoffsprühstrahlwinkel auf rechtzuerhalten, ferner kann ein Kraftstoffsprühstrahl geformt werden, der in Richtung zur Zündkerze eine hohe Eindringkraft besitzt und in Richtung zum Kolben eine geringe Eindringkraft besitzt.

Da dieser Sprühstrahl auf eine Direkteinspritz-Brenn kraftmaschine mit ebenem Kolben angewendet wird, können die Verbrennungsstabilität und der Kraftstoffverbrauch verbessert werden, außerdem kann der Ausstoß unverbrann ter Kohlenwasserstoffe reduziert werden und kann die Bildung einer Schichtladung im Bereich hoher Drehzahlen erreicht werden.

Erfindungsgemäß kann die Menge des am Kolben anhaftenden Kraftstoffs verringert werden. Dadurch kann die Menge unverbrannter Kohlenwasserstoffe weiter reduziert werden und kann der Kraftstoffverbrauch weiter verbessert wer den.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzverfahren in einer Direktein spritz-Brennkraftmaschine,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Ändern des Volumens einer Brennkammer entspre chend der Bewegung eines Kolbens (301),
Erzeugen einer Luft-Trommelbewegungsströmung (150) in der Brennkammer,
Unterteilen eines Kraftstoffsprühstrahls (100) in einen Kraftstoffsprühstrahl (101) mit einer starken Eindringkraft und einen Kraftstoffsprühstrahl (102) mit einer schwachen Eindringkraft, und
direktes Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer in der Weise, daß der Kraftstoffsprühstrahl (101) mit der starken Eindringkraft zu einer Zündkerze (302) gerichtet ist und der Kraftstoffsprühstrahl (102) mit der schwachen Eindringkraft zum Kolben (301) gerich tet ist.

2. Kraftstoffeinspritzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Luft-Trommelbewegungsströmung (150) eine Vorwärtstrommelbewegung ist und
der Kraftstoffsprühstrahl (102) mit der schwachen Eindringkraft durch die Vorwärtstrommelbewegung (150) vom Kolben (301) nach oben abgelenkt und zur Zündkerze (302) gerichtet wird.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Direktein spritz-Brennkraftmaschine, mit
einem Kraftstoffkanal mit einer Kraftstoffein spritzöffnung (8) an einem Endabschnitt,
einem Ventilsitz (7), der in dem Kraftstoffkanal vorgesehen ist,
einem Ventilkörper (3) zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffkanals durch Zusammenwirken mit dem Ventil sitz (7), und
einem Trommelbewegungselement (2), das den Kraft stoff, der sich zwischen dem Ventilkörper (3) und dem Ventilsitz (7) bewegt, mit einer Trommelbewegungskraft beaufschlagt, gekennzeichnet durch eine Kraftstoffsprühstrahl-Unterteilungseinrich tung mit einem Teiler (11), der an der Kraftstoffein spritzöffnung (8) an einer Position vorgesehen ist, die in bezug auf das Zentrum der Kraftstoffeinspritzöffnung (8) exzentrisch ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Direktein spritz-Brennkraftmaschine, mit
einem Kraftstoffkanal mit einer Kraftstoffein spritzöffnung (8) an einem Endabschnitt,
einem Ventilsitz (7), der in dem Kraftstoffkanal vorgesehen ist,
einem Ventilkörper (3) zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffkanals durch Zusammenwirken mit dem Ventil sitz (7), und
einem Trommelbewegungselement (2), das den Kraft stoff, der sich zwischen dem Ventilkörper (3) und dem Ventilsitz (7) bewegt, mit einer Trommelbewegungskraft beaufschlagt, gekennzeichnet durch eine Kraftstoffsprühstrahl-Unterteilungseinrich tung mit einem Teiler (11), der an der Kraftstoffein spritzöffnung (8) vorgesehen ist, wobei ein Abschnitt des Teilers (11), der sich gegenüber der Kraftstoffein spritzöffnung (8) befindet, die Form eines ungleichseiti gen Dreiecks besitzt.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Direktein spritz-Brennkraftmaschine, mit
einem Kraftstoffkanal mit einer Kraftstoffein spritzöffnung (8) an einem Endabschnitt,
einem Ventilsitz (7), der in dem Kraftstoffkanal vorgesehen ist, und
einem Ventilkörper (3) zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffkanals durch Zusammenwirken mit dem Ventil sitz (7), gekennzeichnet durch
eine Kraftstoffstrahl-Erweiterungseinrichtung (400), die an der Kraftstoffeinspritzöffnung (8) vorgese hen ist und ein Loch besitzt, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung (8) ist,
eine Kraftstoffstrahl-Führungseinrichtung (410), die hinter der Kraftstoffstrahl-Erweiterungseinrichtung (400) vorgesehen ist und ein schlitzförmiges Loch (411) besitzt, und
eine Kraftstoffstrahl-Sprüheinrichtung (420), die hinter der Kraftstoffstrahl-Führungseinrichtung (410) vorgesehen ist und ein erstes schlitzförmiges Loch (421), das senkrecht zu dem schlitzförmigen Loch (411) der Kraftstoffstrahl-Führungseinrichtung (410) vorgesehen ist, sowie ein zweites schlitzförmiges Loch (422) be sitzt, das parallel zum ersten schlitzförmigen Loch (421) vorgesehen ist und eine Breite besitzt, die größer als die Breite des ersten schlitzförmigen Lochs (421) ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (11) eine kreisförmige Säule oder eine polygonförmige Säule aufweist.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (11) in seinem Mittelabschnitt unter teilt ist.

8. Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit
einer Brennkammer zum Ansaugen von Luft durch ein Lufteinlaßventil (310),
einem Kolben (301) zum Verändern des Volumens der Brennkammer, und
einer Trommelbewegungsströmung-Erzeugungseinrich tung (900) zum Erzeugen einer Luft-Trommelbewegungsströ mung (150) in der Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) für Direkteinspritzung installiert ist, die der Brennkammer Kraftstoff direkt zuführt und den Kraftstoff in der Weise einspritzt, daß er in einen ersten Kraftstoffsprühstrahl (101) mit einer starken Eindringkraft und in einen zwei ten Kraftstoffsprühstrahl (102) mit einer schwachen Eindringkraft unterteilt wird,
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) an der Brennkammer in der Weise angeordnet ist, daß sie den ersten Kraftstoffsprühstrahl (101) mit der starken Ein dringkraft zu einer Zündkerze (302) richtet und den zweiten Kraftstoffsprühstrahl (102) mit der schwachen Eindringkraft zum Kolben (301) richtet, und
der zweite Kraftstoffsprühstrahl (102) mit der schwachen Eindringkraft durch die Luft-Trommelbewegungs strömung (150) zur Zündkerze (302) gelenkt wird.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein Kolben (301) mit ebener Oberfläche ist.

10. Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit
einer Brennkammer zum Ansaugen von Luft durch zwei Lufteinlaßventile (310),
einem Kolben (301) zum Verändern des Volumens der Brennkammer, und
einer Trommelbewegungsströmung-Erzeugungseinrich tung (900) zum Erzeugen einer Luft-Trommelbewegungsströ mung (150) in der Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) instal liert ist, die zwischen den beiden Lufteinlaßventilen (310) vorgesehen ist und Kraftstoff direkt der Brennkam mer zuführt, in der die Luft-Trommelbewegungsströmung (150) erzeugt wird,
ein einzuspritzender Kraftstoffsprühstrahl (100) in einen ersten Kraftstoffsprühstrahl (101) mit einer starken Eindringkraft und in einen zweiten Kraft stoffsprühstrahl (102) mit einer schwachen Eindringkraft unterteilt wird, und
der erste Kraftstoffsprühstrahl (101) mit der starken Eindringkraft in Richtung zu einer Zündkerze (302) oder in die Umgebung der Zündkerze (302) einge spritzt wird und der zweite Kraftstoffsprühstrahl (102) mit der schwachen Eindringkraft in Richtung zum Kolben (301) eingespritzt wird.

11. Kraftstoffverbrennungsverfahren in einer Direkt einspritz-Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Verändern eines Volumens einer Brennkammer durch die Bewegung eines Kolbens (301),
Erzeugen einer vorwärtsgerichteten Luft-Trommel bewegungsströmung (150) in der Brennkammer,
Einspritzen eines Kraftstoffsprühstrahls (100), der in einen ersten Kraftstoffsprühstrahl (101), der in Richtung zu einer Zündkerze (302) oder in die Nähe der Zündkerze (302) eingespritzt wird und eine starke Ein dringkraft besitzt, und in einen zweiten Kraftstoffsprüh strahl (102), der in Richtung zum Kolben (301) einge spritzt wird und eine schwache Eindringkraft besitzt, unterteilt wird,
Ablenken des zweiten Kraftstoffsprühstrahls (102) mit der schwachen Eindringkraft aus der Richtung zum Kolben (301) durch die vorwärtsgerichtete Luft-Trommelbe wegungsströmung (150) und Transportieren des zweiten Kraftstoffsprühstrahls (102) mit der schwachen Eindring kraft in Richtung zur Zündkerze (302), und
Verbrennen des Kraftstoffsprühstrahls (100; 101, 102) durch Zünden der Zündkerze (302).

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Betrachtung der Brennkammer von oben der Ausbreitungswinkel (W1) des Kraftstoffsprühstrahls (101) mit der starken Eindringkraft in Richtung zur Umfangswand eines Zylinders kleiner als der Ausbreitungswinkel (W2) des Kraftstoffsprühstrahls (102) mit der schwachen Ein dringkraft in Richtung zur Umfangswand des Zylinders ist.

13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrachtung der Brennkammer von oben der Ausbreitungswinkel (W1) des Kraftstoffsprühstrahls (101) mit der starken Eindringkraft in Richtung zur Umfangswand eines Zylinders kleiner als der Ausbreitungswinkel (W2) des Kraftstoffsprühstrahls (102) mit der schwachen Ein dringkraft in Richtung zur Umfangswand des Zylinders ist.

14. Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach irgendeinem der Ansprüche 8 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß bei Betrachtung der Brennkammer von oben der Ausbreitungswinkel (W1) des Kraftstoffsprühstrahls (101) mit der starken Eindringkraft in Richtung zur Umfangswand eines Zylinders kleiner als der Ausbreitungswinkel (W2) des Kraftstoffsprühstrahls (102) mit der schwachen Ein dringkraft in Richtung zur Umfangswand des Zylinders ist.