DE69907793T3

DE69907793T3 - Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE69907793T3
Application number: DE69907793T
Authority: DE
Inventors: Kiyomi Aichi-gun Nakakita; Minaji Aichi-gun Inayoshi; Kazuhisa Aichi-gun Inagaki; Yoshihiro Aichi-gun Hotta; Takayuki Aichi-gun Fuyuto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: DE69907793D1; EP0945602B1; EP0945602B2; JPH11336550A; US6161518A; DE69907793T2; EP0945602A3; JP3751462B2; EP0945602A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, bei der eine als Flachschalentyp ausgebildete Kolbenmulde an einer oberen Fläche eines Kolbens ausgebildet ist, und Kraftstoff aus einem Kraftstoffinjektor eingespritzt wird und in einem Kraftstoff-Luftgemisch-Zustand verbrannt wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verbrennungsverfahren für die Dieselbrennkraftmaschine.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei einer herkömmlichen Dieselbrennkraftmaschine wird die Verbrennung hauptsächlich innerhalb einer Kolbenmulde durchgeführt und die Verbrennung in einem Quetschgebiet wird vermieden.
In der Vergangenheit hat die Öffentlichkeit die Verringerung von giftigen Abgasemissionen aus kleinen Dieselbrennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung für Kraftfahrzeuge gefordert. Eine effektive Maßnahme zum Erfüllen einer solchen Forderung ist es, den Durchmesser des Düsenlochs eines Kraftstoffinjektors zu verringern, um dadurch die Atomisierung des eingespritzten- Kraftstoffs voranzutreiben. Daher bestand die Tendenz, dass der Düsenlochdurchmesser abnimmt.
Dabei wird im Hinblick auf die Verringerung von CO₂ Emissionen, die zum Treibgaseffekt beitragen, die Ausgabeleistung pro Verschiebungseinheit (spezifische Ausgabe) bevorzugter Weise im Vergleich zu derjenigen von herkömmlichen Brennkraftmaschinen erhöht, damit eine kleinere Brennkraftmaschine eine Leistung vergleichbar zu derjenigen einer verhältnismäßig größeren herkömmlichen Brennkraftmaschine ausgeben kann, was zu dem Nutzen führt, dass eine solche kleinere Brennkraftmaschine das Gewicht eines Fahrzeugs verringert und die Kraftstoffeffizienz verbessert. Zu diesem Zweck wird erstrebenswerter Weise ein Turbolader oder ähnliches zum Durchführen einer Vorverdichtung eingesetzt, um dadurch eine größere Menge Luft in einen Zylinder zu pressen, und die Brennkraftmaschine wird erstrebenswerter Weise bei hoher Geschwindigkeit betrieben, wie es bei einer Benzinbrennkraftmaschine der Fall ist.
Um die Emission der toxischen Substanzen zu verringern, wurden somit die Anforderungen an herkömmliche Dieselbrennkraftmaschinen gestellt, einen verkleinerten Düsenlochdurchmesser, ein erhöhtes Maß an Vorverdichtung und eine erhöhte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit zu realisieren.
Bei großskaligen Dieselbrennkraftmaschinen für die Verwendung auf Schiffen oder zur stationären Verwendung wird, da die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit gering ist, eine ausreichende Zeit vorgesehen, um eine vollständige Verbrennung zu erreichen. Zusätzlich ist der Abstand zwischen einer Injektionsdüse zu einer Wandfläche lang, und daher verbrennt der Kraftstoffsprühstahl, ohne dass er auf die Wandoberfläche auftrifft. Daher unterscheiden sich die Charakteristika der Verbrennung wesentlich von denjenigen, die in kleinskaligen Dieselbrennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge anzutreffen sind.
Das bei der Gestaltung von kleinskaligen Dieselbrennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung für Passagierfahrzeuge und Nutzfahrzeuge eingesetzte Konzept ist wie folgt: innerhalb eines Takts, wenn ein Kolben in der Nähe eines oberen Totpunkts bleibt, oder wenn das Verhältnis des Volumens eines Quetschgebiets zum Volumen des gesamten Brennraums klein ist, wird eine Verbrennung des Kraftstoffs innerhalb der Kolbenmulde abgeschlossen, wobei der Kraftstoff daran gehindert wird, in das Quetschgebiet auszuströmen. Der Durchmesser des Brennraums, der für eine solche Verbrennung geeignet ist, ist auf einem verhältnismäßig kleinen Wert festgelegt worden, d.h. das Verhältnis des Außendurchmessers der Kolbenmulde zum Kolbenmuldedurchmesser wurde auf 0,52 oder weniger festgelegt.
Wenn die oben beschriebene herkömmliche Dieselbrennkraftmaschine derart gestaltet wird, dass sie einen verkleinerten Düsenlochdurchmesser, ein erhöhtes Maß an Vorverdichtung und eine erhöhte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit erreicht, was in der Zukunft verlangt wird, kann der Kraftstoff nicht gleichmäßig innerhalb der Kolbenmulde verbrannt werden. Das be deutet, dass eine Geschwindigkeit einer Quetschumkehrströmung aufgrund der erhöhten Betriebsgeschwindigkeit zunimmt, obwohl die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls aufgrund des verkleinerten Düsenlochdurchmessers und dem erhöhten Ausmaß der Vorverdichtung abnimmt, so dass die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls und die Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung nicht mehr im Gleichgewicht sind. Folglich staut sich Kraftstoffdampf lokal in einem Gebiet, das sich vom oberen Bereich des Brennraums in das Quetschgebiet erstreckt, und eine nicht gleichmäßige räumliche Verteilung des Kraftstoffs wird somit hervorgerufen, was zu einer erhöhten Emission von toxischen Substanzen führt.
Das heißt, unter den oben erwähnten Parametern, nämlich ein verkleinerter Düsenlochdurchmesser, ein erhöhtes Maß an Vorverdichtung und eine erhöhte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit, verringern der verkleinerte Düsenlochdurchmesser und das erhöhte Maß an Vorverdichtung (d.h. dass die erhöhte Luftdichte zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung) die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls, wohingegen die erhöhte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Luftströmung erhöht, d.h. die Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung. Als Folge ist bei einem Brennraum gemäß dem herkömmlichen Verbrennungskonzept das Gleichgewicht zwischen der Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls und der Luftgeschwindigkeit gestört, so dass die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls übermäßig klein in Bezug auf die Luftströmungsgeschwindigkeit wird und Kraftstoff lokal in dem Gebiet vorhanden ist, dass sich vom oberen Bereich der Kolbenmulde zu dem Quetschgebiet erstreckt. In diesem Fall kann Luft in dem unteren Bereich der Kolbenmulde nicht verwendet werden. Diese ungleichmäßige räumliche Verteilung des Kraftstoffs verhindert eine Verringerung der Emission von toxischen Substanzen.
Ferner haben die drei oben erwähnten Trends an sich einen Konflikt mit dem herkömmlichen Verbrennungskonzept hervorgerufen. Das heißt, der verkleinerte Düsenlochdurchmesser verringert die Einspritzmenge pro Zeiteinheit, so dass eine Neigung besteht, dass die Einspritzdauer zunimmt. Ebenso erhöht das erhöhte Ausmaß der Vorverdichtung die Kraftstoffinjektionsmenge um eine Menge, die einer Zunahme in der Luftansaugung entspricht, die durch die Vorverdichtung hervorgerufen wird, so dass die Einspritzdauer zunimmt. Ferner führt die erhöhnte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit zu einem erhöhten Kurbelwinkel pro Zeiteinheit, so dass die auf dem Kurbelwinkel basierende Kraftstoffeinspritzdauer zunimmt. Wenn ein Versuch unternommen wird, gleichzeitig die oben beschriebenen Anforderungen zu erfüllen, wird die auf dem Kurbelwinkel basierende Kraftstoffeinspritzdauer bis zu 40° groß.
Wenn die Kraftstoffeinspritzdauer so lange wie erwähnt wird, hat sich der Kolben in eine beträchtlich unten liegende Position bewegt, wenn die Kraftstoffeinspritzung beendet ist. In diesem Fall wird es unmöglich, dem herkömmlichen Konzept zu entsprechen, dass die Verbrennung des Kraftstoffs innerhalb einer Kolbenmulde abgeschlossen wird, wobei der Kraftstoff daran gehindert wird, in das Quetschgebiet auszuströmen. Entsprechend kann bei dem herkömmlichen Konzept ein Brennraum, der die drei oben beschriebenen Anforderungen erfüllt, nicht realisiert werden.
Die US-A-4,311,122 beschreibt eine Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, die einen Kolben enthält und einen toroidischen Brennraum des Tiefschalentyps aufweist, wobei das Verhältnis des Durchmessers des Brennraums zum Durchmesser des Kolbens, das Verhältnis des Durchmessers des Brennraums zur Tiefe des Brennraums und das Verhältnis des Abstands zwischen der Oberseite eines Toroids des Brennraums und der Oberfläche der Öffnung des Brennraums zur Tiefe des Brennraums und der Neigungswinkel der Umfangswand des Brennraums in Bezug auf die Achse des Kolbens innerhalb vorbestimmter Bereiche liegen. Es ist keine Lehre im Hinblick auf ein Verhältnis zwischen einer Maximalgeschwindigkeit einer Quetschumkehrströmung und einer Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls vorhanden.
Die US-A-4,635,597 beschreibt einen Hauptbrennraum einer Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, wobei der Hauptbrennraum eine Umfangswand aufweist, die mehrere Kollisionswände und Führungswände umfasst, die wechselweise zueinander in einer Umfangsrichtung des Kolbens angebracht sind, wobei jede Führungswand einen stromaufwärtigen Bereich und einen stromabwärtigen Bereich mit einer Grenze dazwischen in der Richtung der Wirbelströmung umfasst, wobei ein radialer Abstand zwischen der Mitte des Brennraums zur Grenze kürzer als ein radialer Abstand von der Mitte der Kammer zu anderen Bereichen ist und jeder stromaufwärtige Bereich einen größeren Krümmungsradius und eine größere Umfangslänge als jeder stromabwärtige Bereich aufweist, so dass der Innenumfang der Kammer eine sprossenradartige Gestalt aufweist. Durch eine solche Gestaltung des Brenn raums sollen der anregende Geruch bei niedriger Geschwindigkeit und bei der Fahrt mit niedriger Leistung verbessert werden, ebenso wie die maximale Leistung, die Farbe des Abgases, der Kraftstoffverbrauch und anderes auch bei hoher Geschwindigkeit und bei der Fahrt mit hoher Leistung verbessert werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung vorzusehen, die ein passendes Gleichgewicht zwischen der Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahles und der Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung erreicht, damit sich der Kraftstoff gleichmäßig innerhalb der Kolbenmulde vom Flachschalentyp und dem Quetschgebiet verteilen kann und gleichmäßig verbrennt, um dadurch die Emission von toxischen Substanzen zu verringern.
Eine Lösung für die oben erwähnte Aufgabe wird durch eine Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 erreicht.
Die beigefügten Unteransprüche 2 bis 11 sind auf weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gerichtet.
Dabei bezeichnet der Lippenbereich einen Bereich mit minimalem Durchmesser am Einlass der Kolbenmulde. Ferner kann das Ausbilden eines Brennraums teilweise durch die Verwendung eines Quetschgebiets für eine Brennkraftmaschine angewendet werden, die einen Flachtyp-Zylinderkopf aufweist, eine Brennkraftmaschine, die einen Zylinderkopf vom Pultdachtyp aufweist oder ähnliches.
Herkömmlicherweise hat man gemeint, dass die Verbrennung in Dieselbrennkraftmaschinen innerhalb von lediglich der Kolbenmulde auftreten muss und dass eine Verbrennung außerhalb der Kolbenmulde (in einem Quetschgebiet) vermieden werden muss, da die Verbrennung außerhalb der Kolbenmulde die Emission von toxischen Substanzen, wie z.B. Rauch und HC, erhöht. Um ein solches Verbrennungskonzept zu realisieren, haben kleinskalige Dieselbrennkraftmaschinen einen Brennraum verwendet, bei dem der Durchmesser klein ist, d.h. das Ver hältnis des äußersten Durchmessers der Kolbenmulde zu demjenigen des Kolbens ist 0,52 oder weniger.
Gleichzeitig haben großskalige Dieselbrennkraftmaschinen für Schiffe, zur stationären Verwendung oder für große Lastkraftwägen eine Kolbenmulde vom Flachschalentyp mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser, da sich die Verbrennung in den großskaligen Dieselbrennkraftmaschinen von derjenigen in den vorher beschrieben kleinskaligen Dieselbrennkraftmaschinen unterscheidet. Da die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit gering ist, wird somit eine ausreichende Zeit zu einer vollständigen Verbrennung vorgesehen, und da der Abstand von einer Einspritzdüse zu einer Wandoberfläche lang ist, verbrennt der Kraftstoff ohne auf die Wandoberfläche aufzutreffen.
Durch Studien haben die gegenwärtigen Erfinder jedoch herausgefunden, dass eine gleichmäßige Verbrennung des Kraftstoffs innerhalb eines Zylinders unmöglich wird, wenn der Versuch unternommen wird, gleichzeitig die drei oben beschriebenen Anforderungen zu erfüllen, d.h. die Verringerung des Düsenlochdurchmessers, die Zunahme des Maßes der Vorverdichtung und die Erhöhung der Brennkraftmaschinengeschwindigkeit, wenn der Kolbenbrennraum gemäß dem herkömmlichen Verbrennungskonzept gestaltet wird, so dass es schwierig wird, die Emission von toxischen Substanzen zu verringern.
Eine Ursache für die oben beschriebene Schwierigkeit liegt darin, dass der verringerte Düsenlochdurchmesser und das erhöhte Maß an Vorverdichtung die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls verringern, wohingegen die erhöhte Brennkraftmaschinengeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Luftströmung erhöht, d.h. die Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung. Als Folge ist bei einem Brennraum gemäß dem herkömmlichen Verbrennungskonzept das Gleichgewicht zwischen der Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls und der Luftgeschwindigkeit gestört, so dass Kraftstoff lokal im oberen Bereich des Brennraums (Kolbenmulde) und dem Quetschgebiet vorhanden ist und eine nicht gleichmäßige räumliche Verteilung des Kraftstoffs ausgeprägt ist.
Anschließend untersuchten die gegenwärtigen Erfinder ein Verfahren zum Erreichen einer gleichmäßigen Verteilung des Kraftstoffs innerhalb eines Zylinders, wobei sie ihr Augenmerk auf das Geschwindigkeitsgleichgewicht zwischen dem Kraftstoffsprühstrahl und der Luftströmung richteten. Als Folge fanden die gegenwärtigen Erfinder heraus, dass eine effektive Maßnahme zum Erfüllen der drei oben beschriebenen Anforderungen und zum Erreichen einer gleichmäßigen Verteilung des Kraftstoffs der Einsatz eines Verbrennungskonzepts ist, bei dem ein Quetschgebiet als Teil eines Brennraums angesehen wird und eine Verbrennung in dem Quetschgebiet – was vorher als unwünschenswert angesehen wurde – konstruktiv genutzt wird.
Dieses Konzept kann durch die Bestimmung des Durchmessers der Kolbenmulde derart, dass das Verhältnis der Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls am Einlass der Kolbenmulde zur Geschwindigkeit der Luftströmung, die durch die Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung dargestellt wird, einen passenden Wert einnimmt, realisiert werden.
Das bedeutet, dass die Geschwindigkeit Vs einer Quetschumkehrströmung in der Umgebung des oberen Kompressionstotpunkts und die Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls in der Umgebung des Lippenbereichs aus den unten beschriebenen theoretischen Formeln abgeschätzt werden und der Durchmesser der Kolbenmulde derart festgelegt wird, dass das Verhältnis Vs/Vsp 1,25 oder geringer wird.
Somit sind die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls und die Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung gut ausgeglichen, so dass der Kraftstoff zu einer gleichmäßigen Verteilung innerhalb der Kolbenmulde vom Flachschalentyp und dem Quetschgebiet und zur gleichmäßigen Verbrennung gebracht wird, wodurch somit die Emission von toxischen Substanzen verringert wird.
Das bedeutet, wie es in 9 gezeigt ist, wenn das Verhältnis von Vs/Vsp, d.h. das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls abnimmt, nimmt der Rauch ab und wird zu einem niedrigen konstanten Wert, wenn das Verhältnis Vs/Vsp 1,25 oder niedriger wird. Daher wird das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls auf 1,25 oder geringer festgelegt.
Selbst wenn das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung und der Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls 1,32 ist, kann jedoch Rauch um etwa 10% im Vergleich zu dem, der bei der oben beschriebenen herkömmlichen Technik erzeugt wird, verringert werden.
Bei den in Ansprüchen 2, 3, 5 und 7 beschriebenen Aspekten sind die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls und die Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung gut ausgeglichen, so dass sich der Kraftstoff gleichmäßig innerhalb der Kolbenmulde vom Flachschalentyp und dem Quetschgebiet verteilen kann und gleichmäßig verbrennt, so dass dadurch die Emission von toxischen Substanzen abnimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konzeptdiagramm, das das Konzept einer Quetschumkehrströmung bei einer Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein erklärendes Diagramm, das einen Hauptbereich der Dieselbrenrilcraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung und die Daten, die zur Berechnung einer Quetschströmung erforderlich sind, darstellt;
3 ist eine Querschnittsansicht der Dieselbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein erklärendes Diagramm zum Beschreiben des minimalen Durchmessers eines Kolbenmuldeneinlasses, der Tiefe der Kolbenmulde und dem Durchmesser eines Kolbens in der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine erklärende Darstellung, die die Verteilung des Kraftstoffsprühstrahls und von Kraftstoffdampf innerhalb der Kolbenmulde in der vorliegenden Erfindung bei einem Betrieb bei niedriger/mittlerer Geschwindigkeit und bei einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit zeigt;
6 ist ein erklärendes Diagramm, um einen Bereich der Kolbenmulde und des Quetschgebiets zu erklären, in dem ein Kraftstoffsprühstrahl bei der vorliegenden Erfindung beobachtet wird;
7 ist ein Diagramm zum Erklären der Kraftstoffverteilung in der Kolbenmulde und dem Quetschgebiet der Dieselbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Berechnung der Quetschströmung und der Quetschumkehrströmung bei der Ausführungsform zeigt; und
9 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse des Vergleichs zwischen der Dieselbrennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform und einer Dieselbrennkraftmaschine einer vergleichenden Ausführungsform im Hinblick auf die Rauchemissionsmenge zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Arten der vorliegenden Erfindung werden als nächstes unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben.
Arten
Bei einer Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß einer ersten Art der vorliegenden Erfindung wird die spezifische Leistung auf 40 KW/l oder höher festgelegt.
Die vorliegende Art ist auf eine Dieselbrennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge gerichtet, die klein ist, bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird und eine hohe Leistungsausgabe aufweist.
Es gibt viele Typen von Dieselbrennkraftmaschinen, wie diejenigen für die stationäre Verwendung, diejenigen für die Verwendung auf Schiffen, diejenigen für große Lastkraftwägen, diejenige für Kraftfahrzeuge und kleinskalige Brennkraftmaschinen für allgemeine Zwecke. Unter diesen Brennkraftmaschinen gibt eine Dieselbrennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge die höchste Leistung pro Einheit, Verschiebung (spezifische Ausgabe) aus.
Ein Zielwert für die spezifische Ausgabe der vorliegenden Erfindung ist 40 KW/l oder höher.
Da die erste Ausführungsform auf eine solche kleine Hochgeschwindigkeitsdieselbrennkraftmaschine mit hoher Ausgabe für Kraftfahrzeuge gerichtet ist, wird das Verhältnis Vs/Vsp auf den oben beschriebenen Wert festgelegt.
Bei einer Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der zweiten Art ist das Verhältnis des minimalen Durchmessers des Kolbenmuldeneinlasses zur Tiefe der Kolbenmulde auf 3,5 oder höher festgelegt.
Bei einer Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der dritten Art ist das Verhältnis des minimalen Durchmessers des Kolbenmuldeneinlasses zum Bohrungsdurchmesser des Zylinders auf 0,52 oder höher festgelegt.
Bei einer Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der vierten Art ist ein Düsenlochdurchmesser des Kraftstoffinjektors auf etwa 0,15mm oder geringer festgelegt.
Die Dieselbrennkraftmaschinen gemäß der zweiten, dritten und vierten Art können die Emission von toxischen Substanzen in großem Maß reduzieren, um zukünftige strenge Emissionsregulierungen zu erfüllen, wobei sie, wie oben beschrieben, eine hohe Leistungsausgabe vorsehen.
Bei den zukünftigen Dieselbrennkraftmaschinen besteht die Tendenz, dass der Durchmesser des Düsenlochs abnimmt, um die Emission von toxischen Substanzen im großen Maß zu verringern, und kann möglicherweise auf eine Abnahme auf etwa 0,15 mm oder geringer erwartet werden. Wenn die Dimensionen eines Brennraums einmal im Hinblick auf einen solchen kleinen Düsenlochdurchmesser bestimmt sind, kann das Verhältnis Vs/Vsp auf 1,25 oder weniger durch das Festlegen des Verhältnisses des minimalen Durchmessers des Einlasses der Kolbenmulde zur Tiefe der Kolbenmulde und des Verhältnisses des minimalen Durchmessers des Einlasses der Kolbenmulde zum Bohrungsdurchmessers des Zylinders innerhalb der oben beschriebenen Bereiche bestimmt werden.
Ausführungsformen
Wie es in 1 bis 6 gezeigt ist, umfasst eine Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Ausführungsformen einen Kolben 1, einen Zylinderkopf 2 und eine Zylinderbüchse 3, wobei eine Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp auf der oberen Oberfläche 10 des Kolbens 1 ausgebildet ist und Kraftstoff von einem Kraftstoffinjektor 5 eingespritzt wird und in einem Kraftstoff-Luftgemisch-Zustand verbrannt wird. Ein Quetschgebiet 6 ist zwischen der oberen Oberfläche 10 des Kolbens 1 und dem Zylinderkopf 2 ausgebildet. Der Durchmesser (der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Wandbereichen) der Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp wird derart bestimmt, dass in der Nähe des oberen Kompressionstotpunkts das Verhältnis Vs/Vsp (wobei Vs die Geschwindigkeit einer Quetschumkehrströmung, die von der Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp zum Quetschgebiet 6 aufgrund einer Bewegung des Kolbens 1 strömt, darstellt und Vsp die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls in der Umgebung eines Lippenbereichs der Kolbenmulde 4 des Kolbens vom Flachschalentyp darstellt) 1,25 oder geringer ist und das Quetschgebiet 6 einen Teil des gesamten Brennraums 4 bildet.
Bei der Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wie es in 1 und 3 dargestellt ist, die oben beschriebene Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp auf der oberen Oberfläche 10 des Kolbens 1 gebildet, der innerhalb des Zylinders 3 hin- und herbeweglich aufgenommen ist und der unter dem Zylinderkopf 2 angebracht ist.
Ein Einlassventil 21 ist schräg in einer Einlassöffnung des Zylinderkopfs 2 angebracht, und ein Ablassventil 22 ist schräg in einer Ablassöffnung des Zylinderkopfs 2 derart angebracht, dass die Ventile 21 und 22 die Einlass- und Ablassöffnungen öffnen und schließen können. Ein Kraftstoffinjektor 5 ist vertikal zwischen dem Einlassventil 21 und dem Ablassventil 22 derart angebracht, dass ein Düsenloch auf die Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp gerichtet ist, die auf der oberen Oberfläche 10 des Kolbens 1 ausgebildet ist.
Es wird ein Verfahren zum Berechnen der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung und der Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls beschrieben, basierend auf dem der Durchmesser (der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Wandbereichen) der Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp derart bestimmt wird, dass das Verhältnis Vs/Vsp, d.h. das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls, 1,25 oder geringer ist.
Zunächst wird eine repräsentative Quetschgeschwindigkeit Vs, insbesondere eine Quetschgeschwindigkeit am Lippenbereich, berechnet, wie es unten beschrieben wird.
Das heißt, die Geschwindigkeit w₁ der Quetschströmung an einer beliebigen radialen Position d₁ gemäß der Darstellung von 2 wird durch die folgende Gleichung (1) dargestellt:
wobei x ein Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Zylinderkopfs und dem obersten Bereich der oberen Oberfläche des Kolbens am Kurbelwinkel 8 ist; der Abstand umfasst jedoch weder die vertieften Bereiche des Einlassventils 21 und des Auslassventils 22 noch einen vorspringenden Bereich des Kraftstoffinjektors 5, und ferner umfasst der oberste Bereich der oberen Oberfläche des Kolbens keine lokal ausgebildeten Vorsprünge.
Vk ist das Volumen der Kolbenmulde. Das Volumen der auf der oberen Oberfläche des Kolbens ausgebildeten Ventilvertiefungen ist jedoch nicht enthalten. Ferner ist bei einem Kolben, der ein Volumen zwischen der obersten Oberfläche des Kolbens und dem Lippenbereich (dem Bereich mit minimalem Durchmesser am Einlass der Kolbenmulde) aufweist, das Volumen auf der Seite des Zylinderkopfs in Bezug auf den Lippenbereich und der Seite des äußeren Umfangs in Bezug auf den Lippenbereich nicht enthalten.
D ist der Durchmesser des Kolbens.
d ist der Durchmesser der Kolbenmulde.
Dabei wird dx/dt durch die folgende Gleichung (2) dargestellt:
wobei

θ: = Kurbelwinkel
r: = Hub/2
ω: = 2π·Ne/60
ρ: = r/Länge der Verbindungsstange
Ne: = Rotationsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine

8 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Änderung der Geschwindigkeit der Quetschströmung bei d₁ = d über dem Kurbelwinkel berechnet ist. Da sich der der maximalen Quetschströmungsgeschwindigkeit entsprechende Kurbelwinkel mit dem Verhältnis d/D ändert, wird der maximale Wert der Geschwindigkeit der Quetschströmung als repräsentative Geschwindigkeit Vs der Quetschströmung verwendet.
Bei einer analytischen Berechnung, wie bei dieser Ausführungsform, nimmt "die Geschwindigkeit der Quetschumkehrströmung" den gleichen Absolutwert wie "die Geschwindigkeit der Quetschströmung" ein, wenn auch mit entgegengesetztem Vorzeichen, wobei sie auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf den oberen Totpunkt (Kurbelwinkel ≈ 0) auftritt. Daher kann die Geschwindigkeit der "Quetschströmung" als Ersatz für die "Größe der Strömungsgeschwindigkeit" verwendet werden.
Als nächstes wird die Berechnung einer repräsentativen Geschwindigkeit Vsp für den Kraftstoffsprühstrahl beschrieben.
Die repräsentative Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls wird auf der Basis der Hiroyasu-Gleichung berechnet, die eine in hohem Maße zuverlässige, empirisch abgeleitete Beziehung darstellt (Quelle: Proceedings of Society of Automotive Engineers of Japan, No. 21, 1980).
Die Reichweite (Eindringung) S des Kraftstoffsprühstrahls zur Zeit t nach dem Beginn der Einspritzung wird durch die folgende Gleichung (3) dargestellt:
wobei ΔP die Druckdifferenz zwischen dem Injektionsdruck und dem Gasdruck ist.
In dem Fall, in dem eine common-rail Einspritzvorrichtung verwendet wird und ein konstanter Einspritzdruck während der Einspritzdauer aufrechterhalten wird, ist der Einspritzdruck ein Common Rail Druck. In dem Fall, in dem eine Einspritzvorrichtung vom Stosstyp verwendet wird und der Druck während der Einspritzdauer variiert, wird der maximale Einspritzdruck während der Einspritzdauer als Einspritzdruck verwendet.
Ein repräsentativer Gasdruck ist ein Gasdruck im inneren des Zylinders am Beginn der Kraftstoffeinspritzung. In dem Fall, in dem Kraftstoff in einer geteilten Weise über mehrere Einspritzvorgänge eingespritzt wird, wird der Gasdruck im inneren des Zylinders am Beginn der Kraftstoffeinspritzung bei einer Taktung am nächsten am oberen Totpunkt (Einspritzung zu einer Taktung, bei der die höchste Effizienz erreicht wird) als repräsentativer Gasdruck verwendet.
ρ_a ist die atomsphärische Dichte.
Eine repräsentative atmosphärische Dichte ρ_a ist die atmosphärische Dichte im inneren des Zylinders am Beginn der Kraftstoffeinspritzung. In dem Fall, in dem Kraftstoff in einer geteilten Weise eingespritzt wird, d.h. im Verlauf mehrerer Einspritzvorgänge, wird die atmosphä rische Dichte im inneren des Zylinders am Beginn der Kraftstoffeinspritzung bei einer Taktung am nächsten am oberen Totpunkt (Einspritzung bei einer Taktung, bei der die höchste Effizienz erreicht wird) als repräsentative atmosphärische Dichte verwendet.
d_o ist der Durchmesser eines Düsenlochs
Wenn die Einspritzdüse die Funktion aufweist, dass der Düsenlochdurchmesser auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine verändert werden kann, wird ein Düsendurchmesser für die höchsten Ausgabebedingungen als d₀ verwendet.
Wenn ferner ein Kraftstoffinjektor mit variabler Düse verwendet wird und wenn Düsenlöcher mit unterschiedlichen Durchmessern gleichzeitig für die höchsten Ausgabebedingungen verwendet werden, wird der maximale Düsenlochdurchmesser als d₀ verwendet.
Daher wird die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls dS/dt durch die folgende Gleichung (4) dargestellt:
Die oben beschriebenen Gleichungen (3) und (4) können durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden, die eine Funktion der Reichweite S ist.
wobei C durch die folgende Gleichung (6) dargestellt wird:
Die repräsentative Geschwindigkeit Vsp für den Kraftstoffsprühstrahl wird gemäß Gleichung (5) als Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls dS/dt für den Fall berechnet, in dem der Radius des Lippenbereichs als die Reichweite (Durchdringung) S des Kraftstoffsprühstrahls angesehen wird.
Auf diese Weise werden die repräsentative Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung und die repräsentative Geschwindigkeit Vsp für den Kraftstoffsprühstrahl erhalten. Nachfolgend wird der Durchmesser derart bestimmt, dass das Verhältnis der repräsentativen Geschwindigkeit Vs der Quetschströmung zur repräsentativen Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls 1,25 oder weniger beträgt.
Da das Verhältnis Vs/Vsp einen Maximalwert bei einer maximalen Ausgabe einnimmt, wird das Verhältnis Vs/Vsp ≤ 1,25 immer unter allen Betriebsbedingungen erfüllt, wenn das Verhältnis Vs/Vsp auf 1,25 oder geringer für die maximale Ausgabe festgelegt wird.
Das folgende ist eine Liste von Daten, die zum Bestimmen der repräsentativen Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung und der repräsentativen Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls verwendet werden.

Düsenlochdurchmesser
Hub x der Bohrung
Volumen der Kolbenmulde
Lippendurchmesser der Kolbenmulde
Bohrungsdurchmesser des Zylinders
Brennkraftmaschinengeschwindigkeit, bei der eine maximale Ausgabe erreicht wird
Einspritzdruck, bei dem die maximale Ausgabe erreicht wird
volumetrische Effizienz, bei der die maximale Ausgabe erreicht wird

Die vorliegende Ausführungsform ist auf eine Dieselbrennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge gerichtet, die klein ist, bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird und eine hohe Leistungsausgabe aufweist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die spezifische Ausgabe auf 40 KW/l oder größer festgelegt.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist bei der Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung das Verhältnis des minimalen Einlassdurchmessers id des Brennraums 4 zur Tiefe cd der Kolbenmulde 4 auf 3,3 oder größer festgelegt, vorzugsweise auf 3,5 oder größer, und das Verhältnis des minimalen Einlassdurchmessers id der Kolbenmulde 4 zum Bohrungsdurchmesser des Zylinders ( = ^ pd) wird auf 0,5 oder höher, vorzugsweise 0,52 oder höher festgelegt. In dem Bodenbereich der Kolbenmulde, die die in 4 gezeigte Gestalt aufweist, ist das Verhältnis id/cd 3,3 oder größer. In dem Bodenbereich der Kolbenmulde, die die in 1 oder 3 gezeigte Gestalt aufweist, ist das Verhältnis id/cd 3,5 oder höher. Bei dem in 1, 3 und 4 gezeigten Lippenbereich ist das Verhältnis id/Bohrungsdurchmesser 0,5 oder größer. Bei dem in 2 gezeigten Lippenbereich ist das Verhältnis id/Bohrungsdurchmesser 0,52 oder größer.
Bei der Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die die beschriebene Struktur aufweist, ist in der Umgebung des oberen Kompressionstotpunkts das Verhältnis Vs/Vsp (wobei Vs die Geschwindigkeit einer Quetschumkehrströmung von der Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp zum Quetschgebiet 6 ist und Vsp die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls in der Umgebung eines Lippenbereichs der Klobenmulde 4 vom Flachschalentyp ist) 1,25 oder geringer, wobei das Quetschgebiet 6 durch die obere Oberfläche 10 des Kolbens 1 und die Oberfläche des Zylinderkopfs gegenüber der oberen Oberfläche definiert wird.
5 zeigt die Verteilung des Kraftstoffsprühstrahls und des Kraftstoffsdampfs (d.h. die Verteilung des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoffinjektor und in die Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp und das Quetschgebiet 6 eingespritzt wird) in einem Betriebszustand bei hoher Geschwindigkeit und einem Betriebszustand bei niedriger/mittlerer Geschwindigkeit. Das bedeutet, dass in dem Betriebszustand bei niedriger/mittlerer Geschwindigkeit der Kraftstoff entlang der Wandoberfläche der Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp strömt und nicht in großem Maß in das Quetschgebiet 6 strömt. Bei dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb strömt jedoch der Kraftstoff nicht nur in die Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp, sondern auch in das Quetschgebiet 6.
Ferner sind die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls und die Geschwindigkeit der Quetschströmung gut ausgeglichen, so dass sich der Kraftstoff gleichmäßig innerhalb der Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp und dem Quetschgebiet 6 verteilt und gleichmäßig verbrennt. Daher wird das Quetschgebiet 6 als ein Teil des Brennraums verwendet.
Bei der Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung der vorliegenden Ausführungsform, die auf die oben beschriebene Weise arbeitet, wird Kraftstoff, der gleichmäßig innerhalb der Kolbenmulde 4 vom Flachschalentyp und dem Quetschgebiet 6 verteilt ist, gleichmäßig verbrannt. Daher können die Abgasemissionen, wie z.B. Rauch und HC, verringert werden.
9 zeigt die Ergebnisse eines Vergleichs zwischen dem herkömmlichen Brennraum und dem Brennraum der vorliegenden Ausführungsform im Hinblick auf die Emission von Rauch für den Fall, in dem der Kraftstoff in einer Menge, die einer höchsten Ausgabe unter voller Last entspricht, eingespritzt wird, unter den Bedingungen, dass der Düsenlochdurchmesser 0,144 mm ist, die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit 4000 rpm beträgt und die volumetrische Effizienz 170% ist, was durch die Verwendung eines verkleinerten Düsenlochdurchmessers, einem erhöhten Maß an Vorverdichtung und einer erhöhten Betriebsgeschwindigkeit erreicht wird.
Wenn der oben beschriebene herkömmliche Brennraum eingesetzt wird, liegt das Verhältnis Vs/Vsp, d.h. das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls bei etwa 1,4, und eine große Menge an Rauch wird ausgepufft. Im Gegensatz dazu ist der Durchmesser der Kolbenmulde im Vergleich zu dem herkömmlichen Brennraum vergrößert, wenn der Brennraum der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird, so dass das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls etwa 1,25 beträgt. Daher kann, wie es in 9 dargestellt ist, die Rauchmenge beträchtlich verringert werden.
Bei einer Vergleichsausführungsform, bei der das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls auf 1,38 festgelegt ist, was größer als 1,25 ist, leidet der Kraftstoff an der Auswirkung einer starken Quetschumkehrströmung in einem in 6 gepunktet dargestellten Bereich des Brennraums und des Quetschgebiets. Das bedeutet, wie es in der linken Hälfte von 7 gezeigt ist, die die Verteilung des Kraftstoffs in einem Brennraum zeigt, in den ein Kraftstoffsprühstrahl aus einem von sechs Einspritzdüsenlöchern eines Injektors eingespritzt wird, dass der Kraftstoff an der Auswirkung einer starken Quetschumkehrströmung leidet und ein verhältnismäßig großer Teil des Kraftstoffs außerhalb der Kolbenmulde vorhanden ist, so dass die Kraftstoffverteilung ungleichmäßig wird und das innere der Kolbenmulde nicht verwendet wird.
Im Fall der vorliegenden Ausführungsform, die in der rechten Hälfte von 7 dargestellt ist, bei der das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls auf 1,21 oder 1,22 festgelegt ist, d.h. kleiner als 1,25, wird der Kraftstoff gleichmäßig im inneren und außerhalb der Kolbenmulde verteilt und somit wird eine gleichmäßige Mischung über ein gesamtes Gebiet erreicht.
In dem Fall, in dem das Verhältnis der Geschwindigkeit Vs der Quetschumkehrströmung zur Geschwindigkeit Vsp des Kraftstoffsprühstrahls auf 1,08 oder 1,09 festgelegt ist, d.h. kleiner als 1,25, wird der Kraftstoff gleichmäßig im inneren und außerhalb der Kolbenmulde verteilt und somit wird eine gleichmäßige Mischung über ein gesamtes Gebiet erreicht, wie in dem Fall, der in der rechten Hälfte von 7 gezeigt ist.
Bei der Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die spezifische Ausgabe auf 40 KW/l oder größer festgelegt. Daher kann eine kleine Dieselbrennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit und hoher Ausgabe erreicht werden.
Ferner ist bei der Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis des minimalen Durchmessers des Einlasses der Kolbenmulde zur Tiefe der Kolbenmulde auf 3,3 oder größer festgelegt, vorzugsweise auf 3,5 oder größer, und das Verhältnis des minimalen Durchmessers des Einlasses der Kolbenmulde zum Bohrungsdurchmesser des Zylinders ist auf 0,5 oder größer festgelegt, vorzugsweise auf 0,52 oder größer. Daher ist eine Einspritzdüse, die die Anforderung in Bezug auf das Verhältnis Vs/Vsp erfüllt, eine Düse vom Niedrigemissionstyp, die einen kleinen Düsenlochdurchmesser aufweist. Dementsprechend sieht die vorliegende Ausführungsform eine Wirkung vor, dass gleichzeitig sowohl die Anforderungen an eine Verringerung der Abgasemissionen im großen Maß erfüllt werden, um die zukünftigen strikten Emissionsregulierungen zu erfüllen, als auch gleichzeitig die Nachfrage an einer höheren spezifischen Ausgabe.
Die bevorzugten Arten und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie hier beschrieben worden sind, werden als einige Arten und Ausführungsformen zum Erklären der vorliegenden Erfindung angesehen. Es ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht durch diese Arten und Ausführungsformen eingeschränkt sein soll und alle Modifikationen und Zusätze möglich sind, soweit sie nicht über den Rahmen der Patentansprüche hinausgehen.

Claims

Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, enthaltend: einen von einem Kolben (1), einem Zylinderkopf (2) und einer Zylinderbüchse (3) definierten Brennraum; eine an einer Oberfläche des Kolbens ausgebildete Kolbenmulde (4) vom Flachschalentyp; eine von der Oberfläche des Kolbens und dem Zylinderkopf in der Nähe des oberen Kompressionstotpunktes gebildete Quetschfläche (6); einen Kraftstoffinjektor (5) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum, um den Kraftstoff in einem Kraftstoff-Luftgemisch-Zustand zu verbrennen; wobei die Quetschfläche (6) einen Teil des Brennraums bildet und ein Abstand zwischen sich gegenüberliegenden Wandflächen der Kolbenmulde (4) vom Flachschalentyp derart ist, das ein Verhältnis Vs/Vsp nicht größer als 1,25 ist, wobei Vs eine maximale Geschwindigkeit einer Quetschumkehrströmung ist, die aus der Kolbenmulde (4) vom Flachschalentyp zu der Quetschfläche in der Nähe eines Lippenbereiches der Kolbenmulde vom Flachschalentyp während einer Bewegung des Kolbens (1) strömt; Vsp eine Kraftstoffsprühstrahlgeschwindigkeit in der Nähe des Lippenbereiches der Kolbenmulde vom Flachschalentyp ist; und wobei die spezifische Leistung der Dieselbrennkraftmaschine 40 kW/l oder mehr ist.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis eines minimalen Durchmessers eines Einlasses der Kolbenmulde (4) vom Flachschalentyp zu einer Tiefe der Kolbenmulde vom Flachschalentyp 3,3 oder mehr beträgt.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis eines minimalen Durchmessers eines Einlasses der Kolbenmulde (4) vom Flachschalentyp zu einer Tiefe der Kolbenmulde vom Flachschalentyp 3,5 oder mehr beträgt.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verhältnis eines minimalen Durchmessers des Einlasses der Kolbenmulde vom Flachschalentyp zu einem Bohrungsdurchmesser des Zylinders 0,5 oder mehr beträgt.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verhältnis eines minimalen Durchmessers des Einlasses der Kolbenmulde vom Flachschalentyp zu einem Bohrungsdurchmesser des Zylinders 0,52 oder mehr beträgt.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Düsenlochdurchmesser des Kraftstoffinjektors 0,2 mm oder weniger beträgt.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Düsenlochdurchmesser des Kraftstoffinjektors 0,15 mm oder weniger beträgt.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffsprühstrahlgeschwindigkeit als Kraftstoffsprühstrahlgeschwindigkeit für einen Fall berechnet wird, in dem ein Radius des Lippenbereiches als die Kraftstoffsprühstrahlreichweite S betrachtet wird.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis Vs/Vsp ein Wert ist, der bei maximaler Leistung der Maschine erhalten wird.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in dem Fall, dass der Einspritzdruck während der Einspritzzeitdauer sich ändert, der maximale Einspritzdruck zur Berechnung von Vsp verwendet wird.
Dieselbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in dem Fall, in dem Kraftstoff in über eine Mehrzahl von Einspritzvorgängen verteilter Art eingespritzt wird, der Gasdruck innerhalb des Zylinders zu Beginn der Einspritzung zu einem dem oberen Totpunkt nächsten Zeitpunkt zur Berechnung von Vsp verwendet wird.