DE60016296T2 - Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Bisher ist eine geschichtete Ladungsverbrennung bekannt, die durch direktes Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder erzeugt wird, um ein Gemisch auszubilden, das bevorzugt nur in der Nähe einer Zündkerze zum Zündzeitpunkt gezündet werden kann (brennbares Gemisch), um ein mageres Gemisch in dem Zylinder als ein Ganzes zu verbrennen. Um die geschichtete Ladungsverbrennung auszuführen wird im Allgemeinen Kraftstoff in der letzteren Hälfte des Kompressionshubs eingespritzt. Es ist beabsichtigt, dass der derartig eingespritzte Kraftstoff in eine konkave Verbrennungskammer fortschreitet, durch Entnehmen von Wärme von den Wandflächen der Verbrennungskammer verdampft wird, durch die Gestalt der Verbrennungskammer zu der Zündkerze hin abgelenkt wird und ein brennbares Gemisch nahe der Zündkerze ausbildet.
  • Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Mo. 9-158736 schlägt Einspritzen des Kraftstoffes in der Gestalt eines flachen Fächers vor, der eine verhältnismäßig kleine Dicke hat, durch Verwenden eines Kraftstoffeinspritzventils, das ein Einspritzloch in der Gestalt eines Schlitzes hat. Im Vergleich zu einem allgemeinen Kraftstoffsprühnebel, der eine konische Gestalt hat, kann der somit eingespritzte Kraftstoff Wärme von einem weiten Bereich der Wandflächen der Verbrennungskammer entnehmen, was es möglich macht, ein brennbares Gemisch innerhalb einer kurzen Zeitdauer auszubilden und die Zeitgebung zum Beenden der Einspritzung des Kraftstoffes zu verzögern. Somit ist es möglich, eine Menge an in der letzten Hälfte des Kompressionshubs eingespritztem Kraftstoff zu erhöhen und die Region der Verbrennung mit geschichteter Ladung zu Seite der höheren Motorlast zu erweitern.
  • Nach Auftreffen auf die Bodenwand der Verbrennungskammer verteilt sich der in einer flachen Fächergestalt eingespritzte Kraftstoff in die Richtung der Breite, während er entlang der Bodenwand der Verbrennungskammer fortschreitet. Daher kann der Kraftstoff bevorzugt durch Entnehmen von Wärme von einem breiten Bereich der Bodenwand verdampft werden. Andererseits muss jedoch, um eine Masse an brennbarem Gemisch nahe der Zündkerze auszubilden, jeder Teil des Kraftstoffes, der in die Richtung der Breite ausgebreitet ist, durch die Seitenwand, die dem Kraftstoffeinspritzventil in der Verbrennungskammer zugewandt ist, nahe zu der Zündkerze gerichtet sein. Die Seitenwand hat eine kreisförmige Bogengestalt in einer Draufsicht. Daher wird, wenn der ausgebreitete Kraftstoff sich entlang der Seitenwand der Verbrennungskammer nach Fortschreiten entlang der Bodenwand aufwärts bewegt, jedem Teil des Kraftstoffs eine Geschwindigkeitskomponente aufwärts und eine Geschwindigkeitskomponente zu der Mitte der Breitenrichtung des Kraftstoffsprühnebels gegeben. Somit bewegt sich der ganze Kraftstoff nahe zu der Zündkerze, die über der Mitte der Richtung der Breite des Kraftstoffsprühnebels angeordnet ist, und eine Masse an brennbarem Gemisch ist in der Nähe der Zündkerze ausgebildet.
  • Im Allgemeinen ist die Zündkerze oberhalb der Mitte der Breitenrichtung des Kraftstoffsprühnebels und innerhalb der Seitenwand angeordnet, das heißt über dem Umfangsabschnitt der Verbrennungskammer. Dementsprechend hat, um jeden Teil des Kraftstoffes zu der Umgebung der Zündkerze zu leiten, die Seitenwand einen Ablenkungsabschnitt, der innerhalb der Verbrennungskammer geneigt ist, und der Ablenkungsabschnitt und die Bodenwand der Verbrennungskammer sind durch einen kreisförmigen Bodenabschnitt ineinander übergehend verbunden. Der Winkel des Ablenkungsabschnitts mit der Bodenwand der Verbrennungskammer und ein Radius des kreisförmigen Bogenabschnitts sind wichtige Faktoren, um jeden Teil des Kraftstoffes sicher in die Nähe der Zündkerze zu leiten. Wenn diese ungeeignet ausgewählt sind, kann in der Nähe der Zündkerze keine Masse an brennbarem Gemisch ausgebildet werden und somit kann keine gute geschichtete Ladungsverbrennung verwirklicht werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung zu erschaffen, die ein Kraftstoffeinspritzventil, das ein schlitzartiges Einspritzloch hat, und eine konkave Mulde hat, die in der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet ist, in der der Kraftstoff, der in die Mulde eingespritzt wird, nahe der Zündkerze durch die Seitenwand der Mulde, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist, geführt wird, und die eine gute geschichtete Ladungsverbrennung durch eine spezielle Gestalt der Seitenwand der Mulde verwirklichen kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung geschaffen, die eine Mulde, die an der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet ist, eine Zündkerze, die der Innenseite der Mulde zugewandt ist, und ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in die Mulde in nahezu der Gestalt eines Fächers hat, der eine verhältnismäßig kleine Dicke hat, wobei die Mulde eine Bodenwand, auf die der eingespritzte Kraftstoff zunächst aufprallt, und eine Seitenwand hat, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist, wobei die Seitenwand einen Ablenkabschnitt enthält, der nahezu die Gestalt einer geraden Linie hat, und einen kreisförmigen Bogenabschnitt hat, der den Ablenkabschnitt und die Bodenwand gleichmäßig in einem vertikalen Schnitt verbindet, wobei ein Winkel des Ablenkabschnitts mit der Bodenwand in einem Bereich von 50 bis 80 Grad liegt und der Radius des Bogenabschnitts in einem Bereich von 5 bis 15 mm liegt.
  • Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie nachstehend aufgeführt, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen:
  • ist 1 eine vertikale Schnittansicht, die ein Teil der fremdgezündeten Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • ist 2 eine Draufsicht eines Kolbens, der in 1 gezeigt ist;
  • ist 3 eine vergrößerte vertikale radiale Schnittansicht der Seitenwand, die dem Kraftstoffeinspritzventil gegenüber liegt, der Mulde, die an der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet ist;
  • ist 4 ein Ergebnis von Versuchen, das eine Beziehung zwischen einem Winkel des Ablenkabschnitts an der Seitenwand, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist, mit der Bodenwand und eine Drehmomentänderung zeigt;
  • ist 5 ein Ergebnis von Versuchen, das eine Beziehung zwischen einer Kombination einer Länge des Ablenkabschnitts an der Seitenwand, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist, und einem Radius des kreisförmigen Bogenabschnitts und eine Drehmomentänderung zeigt; und
  • ist 6 ein Ergebnis von Versuchen, das eine Beziehung zwischen einem Winkel einer vertikalen Spitze des Ablenkabschnitts an der Seitenwand, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist, und einer Drehmomentänderung zeigt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • 1 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein Teil der fremdgezündeten Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Draufsicht eines Kolbens, der in 1 gezeigt ist. In diesen Figuren bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen Einlassanschluss und 2 bezeichnet einen Auslassanschluss. Der Einlassanschluss 1 ist über ein Einlassventil 3 mit dem Zylinder verbunden und der Auslassanschluss 2 ist über ein Auslassventil 4 mit dem Zylinder verbunden. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Kolben und 6 bezeichnet eine Zündkerze, die nahe der Mitte der oberen Wand des Zylinders angeordnet ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 7 ist an der Seite des Einlassanschlusses in dem oberen Abschnitt des Zylinders angeordnet und spritzt Kraftstoff in einer flachen Fächergestalt ein, die eine verhältnismäßig kleine Dicke hat.
  • In einer Verbrennungsregion mit gleichförmiger Ladung, in der ein hoher Motorleistungsausgang erforderlich ist, spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 7 eine erforderliche Menge an Kraftstoff in den Einlasshub ein, um hierdurch ein gleichförmiges Ladungsgemisch in dem Zylinder zum Zündzeitpunkt auszubilden. Andererseits spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 7 in einer Verbrennungsregion mit geschichteter Ladung eine erforderliche Menge an Kraftstoff in der letzten Hälfte des Kompressionshubs ein. Eine konkave Mulde 8 ist an der oberen Fläche des Kolbens 5 ausgebildet. Die Mulde 8 hat eine Bodenwand 8a und eine Seitenwand 8b, die dem Kraftstoffeinspritzventil 7 in der letzten Hälfte des Kompressionshubs zugewandt ist und ist an der Seite des Einlassanschlusses versetzt, so dass die Zündkerze 6, die nahe der Mitte der oberen Wand des Zylinders angeordnet ist, dem Umfangsabschnitt der Mulde 8 zugewandt ist. Wie in 2 gezeigt ist, hat der mittlere Abschnitt in Richtung der Höhe der Seitenwand 8b eine kreisförmige Bogengestalt in einer Draufsicht. Der Radius (r) der kreisförmigen Bogengestalt beträgt annähernd 40 mm. Ferner sind in einer Draufsicht die Mitte des Einspritzlochs des Kraftstoffeinspritzventils 7, die Mitte (C1) des Radius (r) der kreisförmigen Bogengestalt und die Mitte (C2) der Zündkerze 6 annähernd in einer Linie und der Abstand zwischen der Mitte (C1) und der Mitte (C2) in einer Draufsicht beträgt annähernd 25 mm.
  • Wie in 1 gezeigt ist, tritt der gesamte Kraftstoff, der in der letzten Hälfte des Kompressionshubs eingespritzt wird, in die Mulde 8 ein, die an der oberen Fläche des Kolbens 5 ausgebildet ist, und kollidiert mit der Bodenwand 8a der Mulde 8. Danach schreitet der Kraftstoff zu der Seitenwand 8b der Mulde 8 fort, die dem Kraftstoffeinspritzventil 7 entlang der Bodenwand 8a zugewandt ist. Jedem Teil des Kraftstoffs ist eine Geschwindigkeitskomponente aufwärts und eine Geschwindigkeitskomponente zu der Mitte in der Richtung der Breite des Kraftstoffsprühnebels durch die kreisförmige Bogengestalt der Seitenwand 8b in einer Draufsicht gegeben und wird nahe der Zündkerze 8 abgelenkt.
  • Da der Kraftstoff, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 7 eingespritzt wird, eine flache Fächergestalt mit einer verhältnismäßig kleinen Dicke hat, wie in 2 gezeigt ist, schreitet der Kraftstoff entlang der Bodenwand 8a des Hohlraums 8 fort, während er sich in die Richtung der Breite ausbreitet. Daher kann der Kraftstoff Wärme von einem weiten Bereich der Bodenwand 8a entnehmen. Obwohl der Kraftstoff unmittelbar nach einer Einspritzung flüssig ist, können alle Teile des Kraftstoffs in die Richtung der Breite schnell verdampfen und werden durch Konvergieren nahe der Zündkerze 6 eine Masse an brennbarem Gemisch, das eine Konzentration hat, die eine vorteilhafte Zündung verursacht. Somit kann, wenn der Kraftstoff in einer flachen Fächergestalt mit einer verhältnismäßig kleinen Dicke eingespritzt wird, schnell verdampfen. Daher kann die Zeitgebung zum Beenden der Einspritzung von Kraftstoff verzögert sein und eine verhältnismäßig große Menge an Kraftstoff kann eingespritzt werden. Hier ist, wenn jeder Teil des Kraftstoffs nahe der Zündkerze zur Zündzeit konvergieren kann, eine gute Zündung sichergestellt und die Verbrennungsregion mit geschichteter Ladung kann zu der Seite mit hoher Motorlast erweitert werden.
  • In anderen Worten kann, sogar wenn der Kraftstoff durch Verwenden des Kraftstoffsprühnebels mit der Fächergestalt verdampft wird, wenn jeder Teil des Kraftstoffes in die Richtung der Breite nicht nahe zu der Zündkerze 6 konvergiert ist, kann die gute Verbrennung mit geschichteter Ladung nicht verwirklicht werden. 3 zeigt eine vergrößerte vertikale Radialschnittansicht der Seitenwand 8b, die dem Kraftstoffeinspritzventil der Mulde 8 um die vertikale Linie, die durch die Mitte (C1) der kreisförmigen Bogengestalt, die eine Bogengestalt in einer Draufsicht hat, zugewandt ist. Wie vorstehend erwähnt ist, hat, da die Zündkerze 6 positioniert ist, um der Innenseite der Mulde 8 zugewandt zu sein, die Seitenwand 8b der Mulde 8 einen Ablenkungsabschnitt (A), der an der Innenseite der Mulde 8 geneigt ist, wie in 3 gezeigt ist. Ferner sind der Ablenkungsabschnitt (A) und die Bodenwand 8a der Mulde 8 gleichmäßig durch einen kreisförmigen Bogenabschnitt (B) verbunden, so dass, wenn der Kraftstoff von der Bodenwand 8a der Mulde 8 zu der Seitenwand 8b übergeht, die Trägheitsenergie des Kraftstoffes nicht erheblich sinkt. Um allen Kraftstoff sicher in der Nähe der Zündkerze 6 zusammen zu führen, muss die Gestalt der Seitenwand 8b der Mulde 8 geeignet ausgewählt sein.
  • Insbesondere ist es wichtig, einen Winkel (TH1) des Ablenkabschnitts (A) mit der Bodenwand 8a zu setzen. Wenn dieser Winkel zu groß ist, ist es schwierig, allen verdampften Kraftstoff in der Nähe der Zündkerze 6 zusammen zu führen. Daher wird die Konstellation des Gemisches nahe der Zündkerze 6 niedrig und somit kann ein Fehlzünden auftreten. Wie vorstehend erwähnt ist, sind der Ablenkungsabschnitt (A) und der kreisförmige Bogenabschnitt (B) ineinander übergehend verbunden und in einem vertikalen Schnitt, wie in 3 gezeigt ist, bildet der Ablenkungsabschnitt (A) eine Tangentenlinie des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) aus. Daher nähert sich, wenn der Winkel (TH1) zu klein ist, ein eingeschlossener Winkel des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) um seine Mitte 180 Grad und jedem Teil des Kraftstoffs, wenn er entlang des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) fortschreitet, wird eine vertikale Drehkraft gegeben und er wird vertikal gedreht. Daher schreitet der gesamte Kraftstoff nicht entlang des Ablenkungsabschnitts (A). Somit wird schließlich jeder Teil des verdampften Kraftstoffs nicht in der Nähe der Zündkerze 6 zusammengeführt und ein Fehlzünden kann auftreten.
  • 4 ist ein Ergebnis von Versuchen, die eine Beziehung zwischen einem Winkel (TH1) des Ablenkungsabschnitts (A) an der Seitenwand 8b der Mulde 8 mit der Bodenwand 8a und eine Drehmomentänderung zeigt. In den Versuchen ist ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) auf 10 mm fixiert, ein Winkel einer vertikalen Spitze (TH2) des Ablenkungsabschnitts (A) ist auf 45 Grad fixiert und eine Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) ist auf 4 mm fixiert. Wenn nur der Winkel (TH) variiert ist, wird eine Drehmomentänderung gemessen. Hier ist eine Drehmomentänderung als ein Unterschied zwischen Drehmomenten, die in zwei Zylindern erzeugt werden, definiert. Und zwar ist, je mehr die Verbrennung instabil wird, desto größer die Drehmomentänderung. Wie in 4 gezeigt ist, wird, wenn ein Winkel (TH1) kleiner als 50 Grad ist, eine Drehmomentänderung sehr groß. Ebenso wird, wenn ein Winkel (TH1) größer als 80 Grad ist, eine Drehmomentänderung sehr groß. Somit muss der Winkel (TH1) des Ablenkungsabschnitts (A) an der Seitenwand 8b der Mulde 8 mit der Bodenwand 8a einen Bereich von 50 bis 80 Grad haben. Daher kann eine Drehmomentänderung kleiner als der maximal zulässige Wert sein.
  • 5 ist ein Ergebnis von Versuchen, die eine Beziehung zwischen einer Kombination einer Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) an der Seitenwand 8b der Mulde 8 und einem Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) und einer Drehmomentänderung zeigt. In den Versuchen ist ein Winkel (TH1) des Ablenkungsabschnitts (A) mit der Bodenwand 8a auf 65 Grad fixiert und ein spitzer vertikaler Winkel (TH2) des Ablenkungsabschnitts (A) ist auf 45 Grad fixiert.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird, wenn ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) kleiner als 5 mm ist, eine Drehmomentänderung unabhängig von einer Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) sehr groß. Dies beruht auf dem Nachstehenden. Der Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) ist zu klein und somit wird der Kraftstoff plötzlich abgelenkt, während er von der Bodenwand 8a der Mulde 8 zu der Seitenwand 8b übergeleitet wird. Daher fällt die Trägheitsenergie jedes Teils des Kraftstoffs stark und somit erreicht der gesamte Kraftstoff zum Zündzeitpunkt nicht die Nähe der Zündkerze 6.
  • Wenn ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) mehr als 15 mm beträgt, wird eine Drehmomentänderung unabhängig von einer Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) sehr groß. Dies beruht auf dem Nachstehenden. Der Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) ist zu groß und somit wird der Kraftstoff behutsam abgelenkt, während er von der Bodenwand 8a der Mulde 8 zu der Seitenwand 8b überführt wird. Daher fällt die Trägheitsenergie jedes Teils des Kraftstoffs wenig und somit hat jeder Teil des Kraftstoffs bereits die Nähe der Zündkerze 6 zum Zündzeitpunkt passiert.
  • Somit muss, um eine gute Verbrennung mit geschichteter Ladung zu verwirklichen, in der Seitenwand 8b der Mulde 8, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist, mindestens der Winkel (TH1) des Ablenkungsabschnitts (A) mit der Bodenwand 8a zwischen 50 und 80 Grad gesetzt werden und der Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) muss zwischen 5 und 15 mm gesetzt werden.
  • Ferner fällt, wenn das Volumen der Mulde 8 zu groß ist, das Kompressionsverhältnis und somit wird die Verbrennung mit geschichteter Ladung instabil. Andererseits muss die Bodenwand 8a der Mulde 8 eine verhältnismäßig große Fläche haben, so dass der Kraftstoffsprühnebel mit der Fächergestalt sich ausreichend in die Richtung der Breite ausbreiten kann. Dementsprechend wird, wenn ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) auf nahezu 15 mm gesetzt ist, wenn eine Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) zu groß ist, eine Tiefe der Mulde 8 ebenso groß und ein Volumen der Mulde 8 wird zu groß. Somit fällt ein Kompressionsverhältnis und eine Drehmomentänderung wird groß. Wenn ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitt (B) auf nahezu 5 mm gesetzt ist, sogar wenn eine Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) zu einem gewissen Grad groß ausgeführt ist, wird das Volumen der Mulde 8 jedoch nicht zu groß und somit kann eine Drehmomentänderung unterhalb des maximal zulässigen Werts Aufrecht erhalten werden.
  • In 5 sind Kurvenlinien „60 / R = L" und „15 / R = L" gezeigt. Es sollte verstanden werden, dass, wenn eine Beziehung zwischen einem Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (P) und eine Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) „60 / R < L" beträgt, eine Drehmomentänderung größer als der maximal zulässige Wert wird, und wenn eine Beziehung zwischen einem Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) und eine Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) „15 / R > L" ist, wird eine Drehmomentänderung größer als der maximal zulässige Wert. Somit kann, wenn der Winkel (1) des Ablenkungsabschnitts (A) mit der Bodenwand 8a auf zwischen 50 und 80 Grad gesetzt ist, wenn ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) auf zwischen 5 und 15 mm gesetzt ist und wenn ein Beziehung zwischen einem Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) und einer Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) „60 / R > L > 15 / R" beträgt, eine Drehmomentänderung sicher unterhalb des maximal zulässigen Werts sein.
  • 6 ist ein Ergebnis von Versuchen, das eine Beziehung zwischen einem Winkel einer vertikalen Spitze (TH2) des Ablenkungsabschnitts (A) an der Seitenwand 8b der Mulde 8, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist, und einer Drehmomentänderung zeigt. In den Versuchen ist ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) auf 10 mm fixiert und ein Winkel (TH1) des Ablenkungsabschnitts (A) mit der Bodenwand 8a ist auf 65 Grad fixiert und ein Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) ist auf 4 mm fixiert. Wenn nur ein Winkel einer vertikalen Spitze (TH2) variiert wird, wird eine Drehmomentänderung gemessen. Wie in 6 gezeigt ist, wird, wenn ein Winkel einer vertikalen Spitze (TH2) größer als 70 Grad ist, eine Drehmomentänderung größer als der maximal zulässige Wert.
  • Dies beruht auf dem Nachstehenden. Wenn der spitze vertikale Winkel (TH2) des Ablenkungsabschnitts (A) groß ist, sogar wenn jeder Teil des Kraftstoffs, der entlang des Ablenkungsabschnitts (A) fortschreitet, durch die Spitze des Ablenkungsabschnitts (A) passiert ist, tendiert er, entlang des Ablenkungsabschnitts (A) vorzuschreiten. Daher kommt nicht jeder Teil des Kraftstoffes vorteilhaft von der Spitze des Ablenkungsabschnitts (A) und somit bewegt er sich nicht in die Nähe der Zündkerze 6. Dieses Phänomen kann leicht durch Vorstellen eines Falls verstanden werden, dass ein Winkel einer vertikalen Spitze (TH2) des Ablenkungsabschnitts (A) ein stumpfer Winkel nahe 180 Grad ist. Dementsprechend ist der Winkel (TH1) des Ablenkungsabschnitts (A) mit der Bodenwand 8a auf zwischen 50 und 80 Grad gesetzt, wenn ein Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) auf zwischen 5 und 15 mm gesetzt ist, wenn eine Beziehung zwischen einem Radius (R) des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) und ein Länge (L) des Ablenkungsabschnitts (A) auf „60 / R > L > 15 / R" beträgt und wenn ein spitzer vertikaler Winkel (TH2) des Ablenkungsabschnitts (A) auf unter 70 Grad gesetzt ist, kann eine Drehmomentänderung sicher unterhalb des maximal zulässigen Werts gehalten werden. Hier hat, wie in 3 gezeigt ist, die Spitze des Ablenkungsabschnitts tatsächlich eine kleine Abschrägung. Die Abschrägung macht die Ecke der Spitze des Ablenkungsabschnitts zu einem stumpfen Winkel. Wenn die Ecke der Spitze ein spitzer Winkel ohne die Abschrägung ist, wird die Spitze ein heißer Punkt (hot spot). Die Abschrägung ist klein genug, um nicht beachtet zu werden und somit kann der Winkel (TH2) wie in 3 gezeigt ist, als ein spitzer vertikaler Winkel des Ablenkungsabschnitts (A) erachtet werden.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vertikale radiale Schnittform der Seitenwand der Mulde gleichmäßig. Dies beschränkt jedoch die Erfindung nicht. Wenn sich in jedem von dem vertikalen radialen Teil der Seitenwand die Gestalt des Ablenkungsabschnitts (A) und des kreisförmigen Bogenabschnitts (B) in dem vorstehend erwähnten numerischen Wertebereich erstreckt, kann eine Drehmomentänderung unterhalb des maximal zulässigen Werts Aufrecht erhalten werden.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre speziellen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sollte es ersichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen hierzu ausgeführt werden können.
  • Eine fremdgezündete Sprengkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung ist offenbart. Die Maschine hat eine Mulde, die an der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet ist, eine Zündkerze, die der Innenseite der Mulde zugewandt ist, und ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in die Mulde in nahezu der Gestalt eines Fächers, der eine verhältnismäßig kleine Dicke hat. Die Mulde hat eine Bodenwand, auf die der eingespritzte Kraftstoff anfangs trifft und eine Seitenwand, die dem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist. Die Seitenwand hat einen Ablenkungsabschnitt, der nahezu die Gestalt einer geraden Linie hat, und einen kreisförmigen Bogenabschnitt, der den Ablenkungsabschnitt und die Bodenwand ineinander übergehend in einem vertikalen Schnitt verbindet. Ein Winkel des Ablenkungsabschnitts mit der Bodenwand liegt in einem Bereich von 50 bis 80 Grad. Ein Radius des kreisförmigen Bogenabschnitts liegt in einem Bereich von 5 bis 15 mm.

Claims (16)

  1. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung, mit einer Mulde, die an der oberen Fläche eines Kolbens ausgebildet ist, einer Zündkerze (6), die der Innenseite der Mulde gegenüberliegt, und einem Kraftstoffeinspritzventil (7) zum Einspritzen von Kraftstoff in die Mulde in nahezu der Gestalt eines Fächers, der eine verhältnismäßig kleine Dicke hat, wobei die Mulde eine Bodenwand (8a), auf die der eingespritzte Kraftstoff zunächst aufprallt, und eine Seitenwand, die dem Kraftstoffeinspritzventil gegenüberliegt, wobei die Seitenwand einen Ablenkabschnitt (L) hat, der im Querschnitt durch den Kolben in einer Linie, die die Mitte des Kolbens und des Kraftstoffeinspritzventils (7) enthält, nahezu die Gestalt einer geraden Linie hat, und einen kreisförmigen Bogenabschnitt hat, der den Ablenkabschnitt und die Bodenwand in einem vertikalem Schnitt stufenlos verbindet, wobei ein Winkel (TH1) des Ablenkabschnitts mit der Bodenwand in einem Bereich von 50 bis 80 Grad liegt, ein Radius (R) des bogenförmigen Abschnitts in einem Bereich von 5 bis 15 mm liegt.
  2. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 1, wobei eine Beziehung zwischen einer Länge (L) des Ablenkabschnitts und einem Radius R des kreisförmigen Bogenabschnitts (60/R < L < 15/R) ist.
  3. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 1, wobei ein spitzer vertikaler Winkel des Ablenkabschnitts gleich oder größer 70 Grad beträgt.
  4. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 2, wobei ein spitzer vertikaler Winkel des Ablenkabschnitts gleich oder kleiner 70 Grad ist.
  5. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 1, wobei die Seitenwand in einer Draufsicht eine kreisförmige Bogengestalt hat, wobei ein Radius der kreisförmigen Bogengestalt ungefähr 40 mm beträgt.
  6. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 2, wobei die Seitenwand in einer Draufsicht eine kreisförmige Bogengestalt hat, wobei ein Radius der kreisförmigen Bogengestalt ungefähr 40 mm beträgt.
  7. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 3, wobei die Seitenwand in einer Draufsicht eine kreisförmige Bogengestalt hat, wobei ein Radius der kreisförmigen Bogengestalt annähernd 40 mm beträgt.
  8. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 4, wobei die Seitenwand in einer Draufsicht eine kreisförmige Bogengestalt hat, wobei ein Radius der kreisförmigen Bogengestalt ungefähr 40 mm beträgt.
  9. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 5, wobei ein Abstand zwischen der Mitte der kreisförmigen Bogengestalt der Seitenwand und der Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht ungefähr 25 mm beträgt.
  10. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 6, wobei ein Abstand zwischen der Mitte der kreisförmigen Bogengestalt der Seitenwand und der Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht ungefähr 25 mm beträgt.
  11. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 7, wobei ein Abstand zwischen der Mitte der kreisförmigen Bogengestalt der Seitenwand und der Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht ungefähr 25 mm beträgt.
  12. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 8, wobei ein Abstand zwischen der Mitte der kreisförmigen Bogengestalt und der Seitenwand und der Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht 25 mm beträgt.
  13. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 9, wobei die Mitte des Einspritzloches des Kraftstoffeinspritzventils, die Mitte der kreisförmigen Bogengestalt und die Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht annähernd in eine Linie gebracht sind.
  14. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 10, wobei die Mitte des Einspritzloches des Kraftstoffeinspritzventils, die Mitte der kreisförmigen Bogengestalt und die Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht annähernd in eine Linie gebracht sind.
  15. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 11, wobei die Mitte des Einspritzloches des Kraftstoffeinspritzventils, die Mitte der kreisförmigen Bogengestalt und die Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht annähernd in eine Linie gebracht sind.
  16. Fremdgezündete Brennkraftmaschine der Bauart mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach Anspruch 12, wobei die Mitte des Einspritzloches des Kraftstoffeinspritzventils, die Mitte der kreisförmigen Bogengestalt und die Mitte der Zündkerze in einer Draufsicht annähernd in eine Linie gebracht sind.
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