DE19919642C2 - Vorrichtung zum Zünden von Kraftstoff beim schichtbetriebenen Ottomotor - Google Patents
Vorrichtung zum Zünden von Kraftstoff beim schichtbetriebenen OttomotorInfo
- Publication number
- DE19919642C2 DE19919642C2 DE19919642A DE19919642A DE19919642C2 DE 19919642 C2 DE19919642 C2 DE 19919642C2 DE 19919642 A DE19919642 A DE 19919642A DE 19919642 A DE19919642 A DE 19919642A DE 19919642 C2 DE19919642 C2 DE 19919642C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spark plug
- injection nozzle
- fuel
- central axis
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 53
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 50
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 50
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 32
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 210000002105 tongue Anatomy 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
- F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/02—Arrangements having two or more sparking plugs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ottomotor mit einer Vor
richtung zum Einbringen von Kraftstoff in einen Verbrennungs
raum mittels einer in einem Zylinderkopf vorgesehenen Ein
spritzdüse, der eine in einem Winkel α angeordnete Zündkerze
zugeordnet ist, wobei im Schichtbetrieb neben der ersten Zünd
kerze mindestens eine weitere Zündkerze angeordnet ist.
Bei direkteinspritzenden Ottomotoren wird zwischen zwei Brenn
verfahren unterschieden, und zwar zwischen dem wandgeführten
und dem strahlgeführten Brennverfahren.
Das wandgeführte Brennverfahren sieht vor, daß der Kraftstoff
während des Einspritzvorgangs die Zylinderwand oder den Kol
benboden benetzt und von dort über die Ladungsbewegung bzw.
den Tumble des Kraftstoff-Luft-Gemischs wieder abgedampft
wird.
Nach dem strahlgeführten Brennverfahren trifft der Kraftstoff
strahl während des Einspritzvorgangs auf die Zündkerze und
wird dann gezündet.
Es ist bereits ein Ottomotor der eingangs aufgeführten Art be
kannt (DE 196 42 653 C1), der eine Direkteinspritzung des
Kraftstoffs über eine Einspritzdüse realisiert und über eine
Zündkerze gezündet wird. Dieser direkteinspritzende Ottomotor
arbeitet nach dem wandgeführten Brennverfahren. Hierbei trifft
der aus der Einspritzvorrichtung austretende Kraftstoff in ei
nem annähernd rechten Winkel auf den Kolbenboden. Die Verdamp
fung des Kraftstoffs wird durch die Wärmezufuhr vom Kolben un
terstützt, erfolgt meist aber nicht schnell genug und hat eine
unnötig hohe Ruß-, CO- und HC-Emission zur Folge. Die Zündein
richtung beinhaltet nur eine Zündkerze, die durch das direkte
Auftreffen des Kraftstoffs stark verrußt.
Die Druckschrift US 4 844 025 zeigt bereits eine Brennkraftma
schine, die eine Direkteinspritzung des Kraftstoffs über eine
Einspritzdüse realisiert und über zwei Zündkerzen gezündet
wird. Hierbei sind die Zündkerzen in einem Abstand h über dem
Kolbenboden (im OT) bzw. der Zylinderkopffläche plaziert. Die
Einspritzdüse befindet sich im Brennraumdach, koaxial zur
Zylindermittelachse ausgerichtet. Sie weist einen Abstand H
zum Kolbenboden (im OT) bzw. zur Zylinderkopffläche auf. Das
Verhältnis der beiden Höhen h/H sollte kleiner als 0.5 sein.
Die beiden Zündkerzen sind symmetrisch zur Einspritzdüse in
einem Winkel von ca. 35° zur Zylindermittelachse angeordnet
und weisen an ihren Elektroden einen Abstand d auf. Das
Verhältnis von d/D sollte zwischen 0.25 und 0.3 liegen, wobei
D der Durchmesser des Zylinders ist. Eine solche Anordnung der
Einspritzdüse hat eine Benetzung des Kolbenbodens und je nach
Einspritzdruck somit auch eine Benetzung der Zündkerzen zur
Folge. Die Verdampfung des Kraftstoffs wird durch die Wärmezu
fuhr vom Kolben unterstützt, erfolgt meist aber nicht schnell
genug und hat eine unnötig hohe Ruß-, CO- und HC-Emission zur
Folge.
Die Druckschrift DE 198 24 915 C1 zeigt ebenfalls eine Brenn
kraftmaschine, die eine Direkteinspritzung des Kraftstoffs ü
ber eine Einspritzdüse realisiert und über eine Zündkerze ge
zündet wird. Dieser direkteinspritzende Ottomotor arbeitet
nach dem wandgeführten Brennverfahren. Hierbei trifft der aus
der Einspritzvorrichtung austretende Kraftstoff in einem annä
hernd rechten Winkel auf den Kolbenboden. Die Verdampfung des
Kraftstoffs wird durch die Wärmezufuhr vom Kolben unterstützt,
erfolgt meist aber nicht schnell genug und hat eine unnötig
hohe Ruß-, C- und HC-Emission zur Folge. Die Zündeinrichtung
beinhaltet nur eine Zündkerze, die durch das direkte Auftref
fen des Kraftstoffs stark verrußt.
Die Druckschriften US 5 211 145 und US 5 605 125 beziehen sich
ebenfalls auf Brennkraftmaschinen. Die Ausbildung und Anord
nung der Einspritzdüse hat zur Folge, daß der Kraftstoff ent
weder den Kolbenboden oder die Zündkerze oder Teile der Zylin
derwände benetzt. Die anschließende Verdampfung des Kraft
stoffs wird zwar durch die Wärmezufuhr der Wandteile bzw. des
Kolbens unterstützt, erfolgt meist aber nicht schnell genug
und hat eine unnötig hohe Ruß-, CO- und HC-Emission zur Folge.
Die Druckschrift JP 5-180137 A zeigt die Anordnung der Ein
spritzdüse zwischen zwei Ventilen sowie die Anordnung von zwei
Zündkerzen. Die Zündkerzen sind hierbei im Verhältnis zur
Richtung des Kraftstoffstrahls nicht hintereinander angeord
ner.
Die Druckschrift JP 4-81577 zeigt die Anordnung der Einspritz
düse im Randbereich des Brennraumdachs. Es sind zwei Zündker
zen vorgesehen, wobei diese im Verhältnis zur Einspritzdüse
(siehe Abbildung Seite 4) im rechten Winkel angeordnet sind.
Die Druckschrift JP 3-229971 zeigt die Anordnung der Ein
spritzdüse im Brennraumdach, koaxial zur Zylindermittelachse.
Im Randbereich des Brennraumdachs sind zwei Zündkerzen dicht
nebeneinander angeordnet.
Die Druckschrift JP 63-212770 zeigt eine zur Zylinder
mittelachse geneigte Anordnung der Einspritzdüse im Brennraum
dach derart, daß der Kraftstoffstrahl die Zylinderwände be
netzt.
Demgemäß besteht die Erfindungsaufgabe darin, die Kraftstoff-
Luft-Wolke optimal einzubringen und zu zünden, um somit eine
möglichst schnelle, vollständige und Ruß-, CO- und HC-arme
Verbrennung zu erzielen.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die zwei
te Zündkerze, mit Bezug auf die Einspritzrichtung der Ein
spritzdüse gesehen, hinter der ersten Zündkerze zwischen zwei
Auslaßventilen geneigt zu einer Zylindermittelachse verlaufend
angeordnet ist.
Hierdurch wird erreicht, daß unabhängig von der Ladungsbewe
gung im Schichtbetrieb das Kraftstoff-Luft-Gemisch an zwei
verschiedenen Punkten gezündet werden kann, d. h. die Kraft
stoffwolke wird entsprechend ihrer Ausbreitungsdynamik in der
Mitte des Zylinders und im Bereich der hinteren Zylinderwand
gezündet. Dies hat zur Folge, daß der Verbrennungswirkungsgrad
verbessert und die Emission von Ruß, HC und CO vermindert
wird.
Ferner ist es vorteilhaft, daß eine Mittelachse der Einspritz
düse zur Zylinderkopfunterseite einen Winkel β zwischen 10°
und 50° oder 20° und 45° aufweist. Der Kraftstoffstrahl wird
somit in ausreichendem Abstand zu den Zündkerzen und den Wand
flächen der Zylinderinnenseite eingebracht. Eine Benetzung von
Wandflächen durch den eintretenden Kraftstoff kann somit im
wesentlichen ausgeschlossen werden.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß der aus der Einspritzdüse
in den Verbrennungsraum eintretende Kraftstoffstrahl mit sei
ner Umhüllungsfläche einen Abstand zu den Zündkerzen zwischen
1 mm und 7 mm aufweist. Die Zündkerzen werden somit nicht be
netzt, und ein Verrußen der Zündkerzen kann verhindert werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft,
daß die zweite Zündkerze einen Abstand C zur Zylinderwand auf
weist, der kleiner ist als der Abstand B zwischen der ersten
Zündkerze und der zweiten Zündkerze, und daß das Verhältnis
der Abstände B und C zwischen zwei und fünf liegt. Diese An
ordnung der Zündkerzen hat eine optimale Zündung und somit ei
ne schnelle Verbrennung zur Folge.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung,
daß die als Hochdruckdüse ausgebildete Einspritzdüse zwischen
beiden Einlaßventilen angeordnet ist und die Mittelachse die
ser Einspritzdüse zur Zylinderkopfunterseite einen Winkel β
zwischen 25° und 80° oder 35° und 75° aufweist.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und An
ordnung ist es von Vorteil, daß die Einspritzdüse mit Bezug
auf eine Zylinderkopfunterseite derart geneigt verlaufend an
geordnet ist, daß eine erzeugte Kraftstoffwolke eine Zylinder
wand und/oder einen Kolbenboden im wesentlichen nicht benetzt.
Die Kraftstoffwolke bleibt somit bestehen und kann ohne Rücksicht
auf eventuelle Verdampfungszeiten jederzeit gezündet
werden.
Vorteilhaft ist es ferner, daß der Einspritzdruck der Ein
spritzdüse derart beliebig steuerbar ist, daß die Kraftstoff
wolke unterschiedlich tief in den Verbrennungsraum eindringt
und somit die gegenüberliegende Zylinderwand sowie den Kolben
boden nicht erreicht oder im wesentlichen nicht benetzt.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß bei luftunterstützten Ein
spritzsystemen im Schichtbetrieb der Einspritzdruck der Ein
spritzdüse zwischen 1,5 bar und 2,0 bar über dem Brennraum
druck liegt.
Vorteilhaft ist es auch, daß zwischen einer Mittelachse der
Auslaßventile und der Zylindermittelachse ein Winkel δ zwischen
12° und 16° oder von 14° gebildet ist.
Ferner ist es vorteilhaft, daß zwischen einer Mittelachse der
Einlaßventile und der Zylindermittelachse ein Winkel σ zwi
schen 20° und 25° oder von 23° gebildet ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den
Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den
Figuren dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung von einem Zy
linderkopf und einem Zylinderfuß mit
Pleuel, Kolben, Zündkerze und Ein
spritzdüse,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Bewe
gungsablaufs einer zu zündenden Kraft
stoffwolke,
Fig. 3 eine Ladungsbewegung im Schichtbetrieb,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Zylinder
kopfgehäuses mit Ein- und Auslaßventi
len,
Fig. 5 eine Teildarstellung der Zündkerzen und
des Kraftstoffstrahls,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Ein-
und Auslaßventile in der Ansicht von
oben.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 und Fig. 4 ein Zylinderkopf mit
3 bezeichnet, der aus einem Zylinderkopfgehäuse 15 besteht, an
dessen oberem Ende ein Flansch 16 zur Aufnahme eines in der
Zeichnung nicht dargestellten Zylinderkopfdeckels vorgesehen
ist.
In Fig. 1 ist ferner ein Zylinderfußgehäuse 14 dargestellt,
das zur Aufnahme eines Kolbens 12 mit einem Pleuel 21 dient
und eine Zylinderwand 13 aufweist. Der Kolbenboden 12 kann mit
einer Erhöhung 22 und/oder mit einer Mulde 22' ausgestattet
sein.
Im Zylinderkopfgehäuse 15 befinden sich in Fig. 4 dargestellte
Ein- und Auslaßkanäle 17, 18 sowie in der Zeichnung nicht dar
gestellte weitere Ein- und Auslaßkanäle. Ferner weist das Zy
linderkopfgehäuse 15 Ein- und Auslaßventile 6, 7 auf, die mit
Bezug auf eine Zylindermittelachse 24 geneigt verlaufend ange
ordnet sind. Die Ein- und Auslaßventile 6, 7 werden über eine
Ventilsteuereinrichtung 19, 20 betätigt.
Der in Fig. 1 dargestellte Zylinderkopf 3 bildet mit dem Kol
benboden 12 und der Zylinderwand 13 einen Verbrennungsraum 1.
Im Verbrennungsraum 1 wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach
dem Verdichtungsvorgang über eine Zündkerze 5 und/oder über
eine Zündkerze 28 gezündet. Im Anschluß an den Arbeitshub er
folgt das Ausblasen der Abgase über die Auslaßventile 7, 7'
(Fig. 6). Bei dem nun folgenden Ansaugvorgang wird über die
Einlasskanäle 17 und die Einlaßventile 6, 6' Luft angesaugt.
Die Kraftstoffzufuhr erfolgt im darauffolgenden Kompressions
vorgang (Schichtbetrieb).
In Fig. 5 ist eine Einspritzdüse 2 dargestellt, deren Mit
telachse 9 mit Bezug auf eine Zylinderkopfunterseite 8 in ei
nem Winkel β angeordnet ist. Der Winkel β kann eine Größe zwi
schen 10° und 80° aufweisen. Ist die Einspritzdüse 2 als luft
unterstützte Einspritzdüse ausgebildet, liegt der Winkel β in
einem Bereich zwischen 20° und 45°. Im Fall einer reinen Hoch
druck-Einspritzdüse 2 liegt der Winkel β in einem Bereich zwi
schen 35° und 75°.
Ein Kraftstoff 10 wird über die Einspritzdüse 2 eingebracht.
Die Einspritzdüse 2 kann als luftunterstützte Einspritzdüse
oder als reine Hochdruck-Einspritzdüse ausgebildet sein.
Die Anordnung der Einspritzdüse 2 ergibt sich insbesondere aus
Fig. 6, aus der hervorgeht, daß die Einspritzdüse 2 zwischen
den beiden Einlaßventilen 6, 6' vorgesehen und auf die Zünd
kerzen 5, 28 ausgerichtet ist. Die erste Zündkerze 5 ist ko
axial zur Zylindermittelachse 24 angeordnet, und die zweite
Zündkerze 28 ist in Bezug auf die Zylindermittelachse 24 ge
neigt verlaufend angeordnet.
Die luftunterstützte Einspritzdüse 2 wird mit Kraftstoff 10
und mit Luft versorgt. Der Kraftstoff 10 wird zusammen mit der
Luft in den Verbrennungsraum 1 eingebracht. Die Hochdruck-
Einspritzdüse 2 bringt nur Kraftstoff 10 in den Verbrennungs
raum 1.
Fig. 5 zeigt die Anordnung der zweiten Zündkerze 28. Sie be
findet sich, im Verhältnis zur Einspritzrichtung, hinter der
ersten Zündkerze 5. Diese Anordnung ermöglicht es, eine ent
standene Kraftstoffwolke 4 optimal zu zünden, da sie sich
durch den Einspritzimpuls zwangsläufig zur hinteren Zylinder
wand 13 bzw. zur zweiten Zündkerze 28 bewegt. Die durch den
Ansaughub des Kolbens 12 entstehende Ladungsbewegung (Tumble)
beschreibt zwar im wesentlichen eine Drehbewegung, wird aber
im oberen Bereich durch den Einspritzimpuls stärker beein
flußt.
Je nach Motordrehzahl kann mit Hilfe der zweiten Zündkerze 28
die Kraftstoffwolke 4 in der Zylindermitte, am Rand oder an
beiden Punkten gezündet werden. Die somit erreichte Verbren
nung erfolgt schneller und damit HC-, CO- und rußarm.
Die Einspritzdüse 2 ist derart angeordnet, daß der eintretende
Kraftstoffstrahl 10 die Zündkerzen 5, 28 nicht benetzt. Gemäß
Fig. 5 ist vorgesehen, daß die obere Kante einer Umhüllungsfläche
11 des Kraftstoffstrahls 10 in etwa parallel zur Zylin
derkopfunterseite 8 verläuft und einen Abstand A zu den Zünd
kerzen 5, 28 bzw. zu ihren Anoden 5', 28' zwischen 1 mm und
7 mm aufweist.
Der Kraftstoffstrahl 10 weist beim Austritt aus der Einspritz
düse 2 einen Öffnungswinkel γ zwischen 40° und 90° auf. Dieser
Winkel kann etwas größer oder etwas kleiner sein, d. h. zwi
schen 50° und 100° oder zwischen 20° und 70°.
Da der Öffnungswinkel γ des Kraftstoffstrahls 10 bei einer rei
nen Hochdruck-Einspritzdüse 2 etwas größer ist als bei einer
luftunterstützten Einspritzdüse 2, ist diese gegenüber der Zy
linderkopfunterseite 8 unter einem Winkel β zwischen 10° und
50°, insbesondere zwischen 20° und 45°, angeordnet. Die Hoch
druckdüse dagegen ist unter einem Winkel β zwischen 25° und
80°, insbesondere zwischen 35° und 75°, angeordnet.
Im Schichtbetrieb wird der Kraftstoff 10 über die Einspritzdü
se 2 während des Verdichtungshubs des Kolbens 12 in den
Verbrennungsraum 1 gebracht. Diese Ladungsvariante wird wäh
rend des Teillastbetriebs eingesetzt, da aufgrund der geringen
Motordrehzahlen und der kleineren Kraftstoffmenge etwas weni
ger Zeit benötigt wird, um ein optimales Zündgemisch zu bil
den. Zwischen dem Einspritzvorgang und der Zündung verbleibt
für die Gemischbildung noch genügend Zeit.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung der Einspritzdüse 2, der
Ein- und Auslaßventile 6, 7 und der Zündkerzen 5, 28 ermög
licht ein luftgeführtes Brennverfahren. Hierbei werden Benet
zungen des Kolbenbodens 12 oder der Zylinderwand 13 vermieden
bzw. wieder rückgängig gemacht. Insbesondere kann die Kraftstoffwolke
4 aufgrund der zweiten Zündkerze 28 optimal gezün
det werden.
Durch die Generierung der Tumble-Strömung im Verbrennungs
raum 1 wird der fein zerstäubte Kraftstoff entsprechend dem
Kraftstoffstrahl 10 mitgetragen. Je größer die großräumige
Strömungsgeschwindigkeit ist, desto mehr Volumen wird durch
den Kraftstoff 10 erfaßt und mit der angesaugten Luft ver
mischt bzw. aufbereitet. Der eventuell an der Zylinderwand 13
aufgetragene Kraftstoff 10 wird durch die Tumbleströmung wie
der abgetragen. Ein rußendes, mit hohen HC- und CO-Werten ver
bundenes Abbrennen des Kraftstoffs 10 wird verhindert.
Fig. 3 zeigt die Gemischbildung im Schichtbetrieb. Hierbei
will man die gesamte Kraftstoffwolke 4 in der Nähe der Zünd
kerzen 5, 28 plazieren, wobei das Kraftstoff-Luft-Gemisch mög
lichst gut in dieser Zone aufbereitet werden muß. Damit eine
gute Homogenisierung erreicht wird, muß die Einspritzdüse 2
einen sehr fein zerstäubten Kraftstoffstrahl 10 erzeugen. In
Verbindung mit der geneigten Stellung der Einspritzdüse 2 ge
lingt es, die Kraftstoffwolke 4 in der Nähe der Zündkerzen 5,
28 zu formieren, um sie dort optimal zu zünden (siehe Fig. 4).
Durch die so erzeugte Ladungsbewegung in Form einer feinballi
gen Turbulenz kann die Kraftstoffwolke 4 homogenisiert werden,
ohne daß sie verweht wird.
Die hier beschriebene Ladungsbewegung hat die Eigenschaft, in
der Kompressionsphase in feinballige Turbulenz zu zerfallen,
d. h. daß sich die in der Ansaugphase generierte großräumige
Ladungsbewegung in der Kompressionsphase verlangsamt bzw. auf
löst und die damit frei werdende Energie in turbulente Energie
umgewandelt wird. Diese Turbulenz bewirkt keine großräumige
Ladungsbewegung mehr, sondern transportiert die Kraftstoff
tropfen nur noch in kleine lokale Gebiete und unterstützt die
Verdampfung dieser Tröpfchen.
Einen erheblichen Einfluß auf die Ausbildung der Ladungsbewe
gung hat die unterschiedliche Stellung der Ein- und Auslaßven
tile 6, 6', 7, 7' gemäß Fig. 4 und Fig. 6. Die Einlaßventi
le 6, 6' bilden mit einer Mittelachse 26 und der Zylindermit
telachse 24 einen Winkel σ von 23° und die Auslassventi
le 7, 7' einen Winkel δ von 14° zwischen einer Mittelachse 27
und der Zylindermittelachse 24.
Claims (11)
1. Ottomotor mit einer Vorrichtung zum Einbringen von Kraft
stoff (10) in einen Verbrennungsraum (1) mittels einer in ei
nem Zylinderkopf (3) vorgesehenen Einspritzdüse (2), der eine
in einem Winkel α angeordnete Zündkerze (5) zugeordnet ist,
wobei im Schichtbetrieb neben der ersten Zündkerze (5) mindes
tens eine weitere Zündkerze (28) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Zündkerze (28), mit Bezug auf die Einspritz
richtung der Einspritzdüse (2) gesehen, hinter der ersten
Zündkerze (5) zwischen zwei Auslaßventilen (7, 7') geneigt zu
einer Zylindermittelachse (24) verlaufend angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mittelachse (9) der Einspritzdüse (2) zur Zylinder
kopfunterseite (8) einen Winkel β zwischen 10° und 50° oder
20° und 45° aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der aus der Einspritzdüse (2) in den Verbrennungsraum (1)
eintretende Kraftstoffstrahl (10) mit seiner Umhüllungsflä
che (11) einen Abstand zu den Zündkerzen (5, 28) zwischen 1 mm
und 7 mm aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Zündkerze (28) einen Abstand C zur Zylinder
wand (13) aufweist, der kleiner ist als der Abstand B zwischen
der ersten Zündkerze (5) und der zweiten Zündkerze (28).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Abstände B und C zwischen zwei und fünf
liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als Hochdruckdüse ausgebildete Einspritzdüse (2) zwi
schen beiden Einlaßventilen (6, 6') angeordnet ist und die
Mittelachse (9) dieser Einspritzdüse (2) zur Zylinderkopfun
terseite (8) einen Winkel β zwischen 25° und 80° oder 35° und
75° aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüse (2) mit Bezug auf eine Zylinderkopfun
terseite (8) derart geneigt verlaufend angeordnet ist, daß ei
ne erzeugte Kraftstoffwolke (4) die Zylinderwand (13) und/oder
einen Kolbenboden (12) im wesentlichen nicht benetzt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einspritzdruck der Einspritzdüse (2) derart beliebig
steuerbar ist, daß die Kraftstoffwolke (4) unterschiedlich
tief in den Verbrennungsraum (1) eindringt.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei luftunterstützten Einspritzsystemen im Schichtbetrieb
der Einspritzdruck der Einspritzdüse (2) zwischen 1,5 bar und
2,0 bar über dem Brennraumdruck liegt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einer Mittelachse (27) der Auslaßventile (7, 7')
und der Zylindermittelachse (24) ein Winkel δ zwischen 12° und
16° oder von 14° gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einer Mittelachse (26) der Einlaßventile (6, 6')
und der Zylindermittelachse (24) ein Winkel σ zwischen 20° und
25° oder von 23° gebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19919642A DE19919642C2 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Vorrichtung zum Zünden von Kraftstoff beim schichtbetriebenen Ottomotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19919642A DE19919642C2 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Vorrichtung zum Zünden von Kraftstoff beim schichtbetriebenen Ottomotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19919642A1 DE19919642A1 (de) | 2000-11-02 |
DE19919642C2 true DE19919642C2 (de) | 2002-12-05 |
Family
ID=7906372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19919642A Expired - Fee Related DE19919642C2 (de) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Vorrichtung zum Zünden von Kraftstoff beim schichtbetriebenen Ottomotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19919642C2 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10212998A1 (de) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Daimler Chrysler Ag | Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung |
DE10257064A1 (de) * | 2002-12-06 | 2004-06-24 | Bayerische Motoren Werke Ag | Flüssigkeitsgekühlter, gegossener Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine |
CN115523070A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-12-27 | 湘潭大学 | 一种氢气射流点火装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63212770A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-05 | Mazda Motor Corp | 火花点火機関 |
US4844025A (en) * | 1988-09-29 | 1989-07-04 | Brunswick Corporation | Dual spark plug combustion chamber |
JPH03229971A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-10-11 | Yamaha Motor Co Ltd | 空気燃料噴射式2サイクルエンジンの点火プラグ配置構造 |
JPH0481577A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-16 | Toyota Motor Corp | 火花点火機関 |
US5211145A (en) * | 1991-01-24 | 1993-05-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fuel injection system for engine |
JPH05180137A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Mazda Motor Corp | 2点着火エンジン |
US5605125A (en) * | 1994-11-18 | 1997-02-25 | Yaoita; Yasuhito | Direct fuel injection stratified charge engine |
DE19642653C1 (de) * | 1996-10-16 | 1998-01-22 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Bildung eines zündfähigen Kraftstoff/Luft-Gemisches |
DE19824915C1 (de) * | 1998-06-04 | 1999-02-18 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Wechseln der Betriebsart einer direkt-einspritzenden Otto-Brennkraftmaschine |
-
1999
- 1999-04-30 DE DE19919642A patent/DE19919642C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63212770A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-05 | Mazda Motor Corp | 火花点火機関 |
US4844025A (en) * | 1988-09-29 | 1989-07-04 | Brunswick Corporation | Dual spark plug combustion chamber |
JPH03229971A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-10-11 | Yamaha Motor Co Ltd | 空気燃料噴射式2サイクルエンジンの点火プラグ配置構造 |
JPH0481577A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-16 | Toyota Motor Corp | 火花点火機関 |
US5211145A (en) * | 1991-01-24 | 1993-05-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fuel injection system for engine |
JPH05180137A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Mazda Motor Corp | 2点着火エンジン |
US5605125A (en) * | 1994-11-18 | 1997-02-25 | Yaoita; Yasuhito | Direct fuel injection stratified charge engine |
DE19642653C1 (de) * | 1996-10-16 | 1998-01-22 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Bildung eines zündfähigen Kraftstoff/Luft-Gemisches |
DE19824915C1 (de) * | 1998-06-04 | 1999-02-18 | Daimler Benz Ag | Verfahren zum Wechseln der Betriebsart einer direkt-einspritzenden Otto-Brennkraftmaschine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19919642A1 (de) | 2000-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3400306C1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer fremdgezuendeten Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen | |
DE69811558T2 (de) | Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung | |
DE19840102A1 (de) | Fremdgezündeter Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung | |
DE19643886C2 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine | |
AT403615B (de) | Luftverdichtende, ventilgesteuerte brennkraftmaschine | |
WO2004027237A2 (de) | Verfahren zum betrieb einer fremdgezündeten brennkraftmaschine | |
DE10124750A1 (de) | Brennstoffeinspritzsystem | |
EP1319822B9 (de) | Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung | |
DE19814693A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung | |
DE3245780C1 (de) | Fremdgezuendete,Iuftverdichtende Brennkraftmaschine | |
EP1363010B1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Viertakt-Brennkraftmaschine mit Mehrfacheinspritzung | |
DE10012970A1 (de) | Verfahren zur Bildung eines zündfähigen Kraftstoff-Luftgemischs | |
DE19919642C2 (de) | Vorrichtung zum Zünden von Kraftstoff beim schichtbetriebenen Ottomotor | |
DE2755916C2 (de) | Verfahren zum Verbrennen von fremdzuzündenden Kraftstoffen in einer luftverdichtenden, direkt einspritzenden Brennkraftmaschine | |
DE10354827A1 (de) | Brennstoffeinspritzsystem | |
DE60220429T2 (de) | Verbrennungsmotor mit fremdzündung und direkter kraftstoffeinspritzung, umfassend ein system zur direkteinspritzung unter sehr hohem druck | |
DE19928108A1 (de) | Kolben für tumblegestützte Brennverfahren | |
DE10027452C2 (de) | Verfahren zur Gemischbildung mit Prallunterstützung in Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung | |
DE19919643A1 (de) | Vorrichtung zum Einbringen von Kraftstoff beim Ottomotor | |
DE102007042419A1 (de) | Ottomotor für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Ottomotors | |
DE19820085A1 (de) | Direkteinspritzende Brennkraftmaschine | |
EP1088971B1 (de) | Fremdgezündete Brennkraftmaschine und Verfahren zur Gemischbildung in deren Brennraum | |
DE10207123A1 (de) | Verfahren zum Zünden eines Kraftstoffgemisches | |
AT526244B1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Viertakt-Brennkraftmaschine | |
WO2006048129A1 (de) | Brennkraftmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |