DE69105936T2

DE69105936T2 - Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69105936T2
Application number: DE69105936T
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Kobayashi; Eishi Ohno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2011-08-24
Also published as: EP0492055A1; US5115776A; EP0492055B1; JPH04228850A; DE69105936D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine bzw. auf einen Verbrennungsmotor.
In einem Motor, bei dem Kraftstoff in die Verbrennungskammer direkt eingespritzt wird, wird, wenn durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzter Kraftstoff auf die Innenwand des Zylinders auftrifft, Schmieröl zum Schmieren zwischen der Innenwand des Zylinders und der Außenwand des Kolbens durch den eingespritzten Kraftstoff verdünnt; somit entsteht ein Problem darin, daß die Innenwand des Zylinders beschädigt wird oder in einigen Fällen ein Wärme-Festfressen des Kolbens auftritt.
Ein typischer Verbrennungsmotor ist aus der FR-A-1 338 162 bekannt. Dieser bekannte Verbrennungsmotor weist zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen auf, die Kraftstoff zu unterschiedlichen Zeiten einspritzen. Eine der Einspritzvorrichtungen spritzt eine festgelegte Menge ein, wenn sich der Kolben nahe seinem oberem Totpunkt befindet; der Kraftstoff wird zu einer Hilfskammer hin gerichtet, die durch einen geneigten Abschnitt der oberen Fläche des Kolbens und eine Innenwand des Zylinderkopfes gebildet ist. Die andere Einspritzvorrichtungen spritzt zu einem anderen Gebiet der oberen Fläche des Kolbens hin zu vorbestimmten Einspritzzeitpunkten nur zusätzlich ein.
Desweiteren offenbart die JP-A-62 191 622 einen Verbrennungsmotor, der nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist. Diese Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt Kraftstoff zweimal zu unterschiedlichen Zeitpunkten an die obere Fläche des Kolbens ein, in der eine Vertiefung ausgebildet ist. Der Kraftstoff triff jedoch auf die obere Fläche an verschiedenen Gebieten auf, so daß mögliche Wärmeprobleme oder -schäden der Zylinderwand auftreten können, da der Kraftstoff nicht gleichmäßig verteilt wird.
In einem weiteren bekannten Motor ist eine Vertiefung an der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet; eine einzige Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist an der Innenwand des Zylinderkopfes angeordnet. Kraftstoff wird von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Vertiefung hin zweimal eingespritzt, d.h. zu Beginn des Ansaugtaktes und am Ende des Verdichtungstaktes (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung No. 2-169834). Wenn Kraftstoff zur Vertiefung hin eingespritzt wird, trifft der Kraftstoff nicht direkt auf die Innenwand des Zylinders auf; somit ist es möglich, eine Beschädigung der Innenwand des Zylinders und ein Wärme-Festfressen des Kolbens zu verhindern.
Bei zweimaligem Kraftstoffeinspritzen sind, wenn der Kraftstoff zu Beginn des Ansaugtaktes und am Ende des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, die Positionen des Kolbens, wenn zwei Kraftstoffeinspritzungen ausgeführt werden, fast gleich. Demzufolge ist es in diesem Fall unter Verwendung einer einzigen Kraftstoffeinspritzvorrichtung möglich, Kraftstoff zur Vertiefung hin einzuspritzen.
Bei merklich verschiedenen Positionen des Kolbens, der positioniert ist, wenn zwei Kraftstoffeinspritzungen ausgeführt werden, wird dennoch wenn die Richtung des Einspritzens bestimmt ist, so daß der Kraftstoff zu dem Zeitpunkt der einen der Kraftstoffeinspritzungen, die ausgeführt wird, wenn die Position des Kolbens hoch ist, zur Vertiefung hin gerichtet wird, zum Zeitpunkt des anderen Kraftstoffeinspritzens, das ausgeführt wird, wenn die Position des Kolbens niedrig ist, Kraftstoff nicht zur Vertiefung hin gerichtet, sondern zur Innenwand des Zylinders hin; der Kraftstoff trifft direkt auf die Innenwand des Zylinders auf. Als Ergebnis tritt ein Problem darin auf, daß die Innenwand des Zylinders beschädigt wird, und in einigen Fällen ein Wärme-Festfressen des Kolbens auftritt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 weiterzuentwickeln, so daß Beschädigungen der Zylinderwand und ein wärme-Festfressen des Kolbens verhindert sind, selbst wenn Einspritzzeitpunkte in einer solchen Weise gewählt sind, daß sich der Kolben bei Ausführung des Einspritzens an verschiedenen Positionen befindet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gelöst, die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angezeigt sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
Erfindungsgemäß ist der Motor in der Lage, Kraftstoff zur Vertiefung hin einzuspritzen, selbst wenn die Positionen des Kolbens bei der Ausführung von zwei Kraftstoffeinspritzungen verschieden sind.
Die vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der nachstehend dargelegten Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Zweitaktmotors an der Linie I-I in Fig. 4,
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht eines Zweitaktmotors an der Linie II-II in Fig. 4,
Fig. 3 eine Ansicht, die die Innenwand des Zylinderkopfes darstellt,
Fig. 4 eine Draufsicht des Kolbens,
Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die Kraftstoffeinspritzzeit und die Öffnungszeit des Einlaßventils und des Auslaßventils darstellt,
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Kraftstoffeinspritzzeit darstellt, und
Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht des Zweitaktmotors bei geöffnetem Einlaßventil und geöffnetem Auslaßventil.
Die Fig. 1 bis 7 stellen den Fall dar, in dem die vorliegende Erfindung auf einen Zweitaktmotor angewendet wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Zylinderblock, 2 einen Kolben, der im Zylinderblock 1 hin- und herbewegbar ist, 3 einen Zylinderkopf, der am Zylinderblock 1 befestigt ist, und 4 eine Verbrennungskammer, die zwischen der Innenwand 3a des Zylinderkopfes 3 und der oberen Fläche des Kolbens 2 ausgebildet ist. Eine Vertiefung 5 ist an der Innenwand 3a des Zylinderkopfes 3 ausgebildet; ein Paar von Einlaßventilen 6 ist am Innenwandabschnitt 3b des Zylinderkopfes angeordnet, der die untere Wand der Vertiefung 5 bildet. Der Innenwandabschnitt 3c des Zylinderkopfes 3 ist im Unterschied zur Vertiefung 5 im wesentlichen flach und geneigt; ein Paar von Auslaßventilen 7 ist an diesem Innenwandabschnitt 3c des Zylinderkopfes 3 angeordnet. Die Innenwandabschnitte 3b und 3c des Zylinderkopfes 3 sind über die Umfangswand 8 der Vertiefung 5 miteinander verbunden. Die Umfangswand 8 der Vertiefung 5 weist Abschirmwände 8a, die so nah wie möglich an den Umfangsabschnitten der entsprechenden Einlaßventile 6 angeordnet sind und die sich entlang des Umfangs der entsprechenden Einlaßventile 6 bogenförmig erstrecken, eine Frischluft-Führungswand 8b, die zwischen den Einlaßventilen 6 angeordnet ist, und Frischluft-Führungswände 8c auf, von denen jede zwischen der Umfangswand der Innenwand 3a des Zylinderkopfes 3 und dem entsprechenden Einlaßventil 6 angeordnet ist. Die Abschirmwände 8a erstrecken sich zur Verbrennungskammer 4 hin zu einer Position, die niedriger als die Einlaßventile 6 ist, wenn sich die Ventile 6 in der Maximalhubposition befinden; somit ist die Ventilöffnung zwischen dem Ventilsitz 9 und dem Umfangsabschnitt des Einlaßventils 6, der sich an der Auslaßventil-Seite befindet, durch die entsprechende Abschirmwand 8a für die gesamte Zeit, in der das Einlaßventil 6 geöffnet ist, abgeschirmt. Die Frischluft-Führungswand 8b und die Frischluft-Führungswände 8c befinden sich auf im wesentlichen der gleichen Ebene und erstrecken sich im wesentlichen parallel zu der Linie, die durch die Mittelpunkte der Einlaßventile 6 geht. Die Zündkerze 10 befindet sich am Innenwandabschnitt 3c des Zylinderkopfes 3 in einer solchen Weise, daß sich diese im Mittelpunkt der Innenwand 3a des Zylinderkopfes 3 befindet. Eine Abschirmwand zum Abschirmen der Ventilöffnungen zwischen den Auslaßventilen 7 und Ventilsitzen 11 ist für die Auslaßventile 7 nicht vorgesehen; wenn die Auslaßventile 7 geöffnet sind, sind demzufolge alle Ventilöffnungen, die zwischen den Auslaßventilen 7 und den Ventilsitzen 11 ausgebildet sind, zur Verbrennungskammer 4 geöffnet.
Einlaßkanäle 12 sind im Zylinderkopf 3 für die Einlaßventile 6 ausgebildet; Auslaßkanäle 13 sind im Zylinderkopf 3 für die Auslaßventile 7 ausgebildet. Eine erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 und eine zweite Kraftstoffeinspritz-Vorrichtung 15 sind am Umfang der Innenwand 3a des Zylinderkopfes 3 unterhalb der entsprechenden Einlaßventile 6 angeordnet; Kraftstoff wird von diesen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und 15 zur Verbrennungskammer 4 hin eingespritzt.
Wie es in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt ist, ist eine Vertiefung 16, die sich von einem Punkt unterhalb der Zündkerze 10 zu einem Punkt unterhalb des Spitzenabschnitts der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und 15 erstreckt, an der oberen Fläche des Kolbens 2 ausgebildet. Im in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Vertiefung 16 eine im wesentlichen kugelförmige untere Wand. Der obere Flächenabschnitt 2a des Kolbens 2, der zu den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und 15 in bezug auf die Vertiefung 16 entgegengesetzt liegt, ist im wesentlichen flach und geneigt, so daß, wenn der Kolben 2 den oberen Totpunkt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, erreicht, ein Quetschwirbelgebiet 17 zwischen dem Innenwandabschnitt 3c des Zylinderkopfes 3 und dem oberen Flächenabschnitt 2a des Kolbens 2 ausgebildet wird.
Im Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, öffnet das Auslaßventil 7 früher als das Einlaßventil 6 und das Auslaßventil 7 schließt früher als das Einlaßventil 6, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Außerdem zeigen in den Fig. 5 und 6 I&sub1; die Kraftstoffeinspritzzeit durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 und 12 die Kraftstoffeinspritzzeit durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 an. Außerdem zeigt in Fig. 6 die Abszisse Q die Motorlast an. Wie es den Fig. 5 und 6 entnommen werden kann, tritt die Kraftstoffeinspritzzeit 11 durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 später auf als die Kraftstoffeinspritzzeit 12 durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15; somit ist die Position des Kolbens, wenn das Kraftstoffeinspritzen mit der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 ausgeführt wird, höher als die des Kolbens 2, wenn das Kraftstoffeinspritzen durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 ausgeführt wird. Außerdem wird, wie es in Fig. 6 zu sehen ist, wenn der Motor bei leichter Last betrieben wird, wobei die Motorlast Q niedriger als Q&sub0; ist, das Kraftstoffeinspritzen nur von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 vorgenommen; wenn der Motor bei schwerer Last betrieben wird, wobei die Motorlast höher als Q&sub0; ist, wird das Kraftstoffeinspritzen durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 vorgenommen, nachdem das Krafstoffeinspritzen durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 ausgeführt wurde. Desweiteren sind, wie es Fig. 6 entnommen werden kann, der Einspritzendzeitpunkt der Einspritzzeit 11 der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 und der Einspritzendzeitpunkt der Einspritzzeit 12 der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 festgelegt.
Fig. 1 stellt das Kraftstoffeinspritzen durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 und Fig. 2 das Kraftstoffeinspritzen durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 dar. Es ist festzuhalten, daß, obwohl Fig. 4 das Kraftstoffeinspritzen durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und 15 gleichzeitig darstellt, sich in der Praxis die Kraftstoffeinspritzzeit 11 durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 von der Kraftstoffeinspritzzeit I&sub2; durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 unterscheidet.
Wenn das Kraftstoffeinspritzen durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 ausgeführt wird, ist die Position des Kolbens 2 niedrig, wie es in Fig. 1 dargestellt ist; zu diesem Zeitpunkt wird Kraftstoff F&sub2; von der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 zum mittleren Abschnitt der Vertiefung 16 in einer solchen Weise eingespritzt, daß sich die Achse K&sub2; des Kraftstoffeinspritzens durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 durch ungefähr das Zentrum der Vertiefung 16 erstreckt, wie es in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird, obwohl der durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 eingespritzte Kraftstoff F&sub2; in konischer Form sprüht, vorzugsweise der gesamte konisch sprühende Kraftstoff F&sub2; zur Vertiefung 16 gerichtet.
Wenn das Kraftstoffeinspritzen durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 ausgeführt wird, ist die Position des Kolbens 2 hoch, wie es in Fig. 2 dargestellt ist; zu diesem Zeitpunkt wird Kraftstoff F&sub1; von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 zum mittleren Abschnitt der Vertiefung 16 in einer solchen Weise eingespritzt, daß sich die Achse K&sub1; des Kraftstoffeinspritzens durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 durch ungefähr das Zentrum der Vertiefung 16 erstreckt, wie es in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird, obwohl der durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 eingespritzte Kraftstoff F&sub1; in konischer Form sprüht, vorzugsweise der gesamte konisch sprühende Kraftstoff F&sub1; zur Vertiefung 16 gerichtet. Dementsprechend erstrecken sich, wie es Fig. 4 in einer Draufsicht entnommen werden kann, die Achsen K&sub1; und K&sub2; des Kraftstoffeinspritzens der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und 15 in bezug auf die Ebene, die sowohl die Vertiefung 16 als auch die Achse des Zylinders aufweist, symmetrisch; wie es jedoch den Fig. 1 und 2 in einer Vertikalebene entnommen werden kann, unterscheidet sich der Neigungswinkel der Achse K&sub1; des Kraftstoffeinspritzens der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 vom Neigungswinkel der Achse K&sub2; des Kraftstoffeinspritzen der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15.
Gemäß Vorbeschreibung ist es möglich, selbst bei Ausführung von zwei Kraftstoffeinspritzungen bei Positionierung des Kolbens 2 in unterschiedlichen Höhen, wenn ein Paar von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und 15 verwendet wird, den Kraftstoff zur Vertiefung 16 hin einzuspritzen. Da der eingespritzte Kraftstoff F&sub1; und F&sub2; nicht direkt auf die Innenwand des Zylinders auftrifft, besteht in diesem Fall keine Gefahr, daß die Innenwand des Zylinders beschädigt wird oder das ein Wärme-Festfressen des Kolbens 2 auftritt.
Außerdem muß bei einem Motor, bei dem Kraftstoff in den Zylinder direkt eingespritzt wird, das Kraftstoffeinspritzen innerhalb eines vorbestimmten Kurbelwinkelbereiches beendet sein; in diesem Fall ist es gewöhnlich schwierig, die Menge des eingespritzten Kraftstoffes von der Minimalmenge zur Maximalmenge unter Verwendung einer einzigen Kraftstoffeinspritzvorrichtung genau zu steuern. Wenn ein Paar von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verwendet wird und wenn das Kraftstoffeinspritzen durch eine der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgeführt wird, wenn der Motor bei leichter Last arbeitet, und wenn das Kraftstoffeinspritzen durch beide Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgeführt wird, wenn der Motor bei großer Last arbeitet, ist es, da es möglich ist, den Steuerbereich der Menge des eingespritzten Kraftstoffes für jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung schmaler zu gestalten, in diesem Fall möglich, die Menge des eingespritzten Kraftstoffes von der Minimalmenge zur Maximalmenge für jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung genau zu steuern. Folglich ist die Verwendung der zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 und 15 auch vom diesem Standpunkt aus vorteilhaft.
Als nächstes wird der Betrieb des Zweitaktmotors unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 7 beschrieben.
Wenn die Einlaßventile 6 und die Auslaßventile 7 geöffnet sind, strömt, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, Frischluft über die Einlaßventile 6 in die Verbrennungskammer 4. Da die Ventilöffnungen der Einlaßventile 6, wobei sich die Öffnungen an der Auslaßventil-Seite befinden, durch die Abschirmwände 8a abgeschirmt sind, strömt zu diesem Zeitpunkt die Frischluft von den Ventilöffnungen der Einlaßventile 6, wobei sich die Öffnungen an der entgegengesetzten Seite der Abschirmwände 8a befinden, in die Verbrennungskammer 4. Dann strömt, wie es durch den Pfeil W in Fig. 7 dargestellt ist, die Frischluft an der Innenwand des Zylinders, die sich unterhalb der Einlaßventile 6 befindet, nach unten und bewegt sich dann an der oberen Fläche des Kolbens 2 vorwärts und strömt an der Innenwand des Zylinders, die sich unterhalb der Auslaßventile 7 befindet, nach oben. Somit strömt die Frischluft in der Verbrennungskammer 4 in Form einer Schleife. Das Verbrennungsgas in der Verbrennungskammer 4 wird über die Auslaßventile 7 durch den Luftstrom W, der in Form einer Schleife strömt, ausgegeben; eine Wirbelbewegung X, die in einer vertikalen Ebene wirbelt, wird durch den Luftstrom W, der in Form einer Schleife strömt, in der Verbrennungskammer 4 erzeugt. Dann geht der Kolben 2 durch den unteren Totpunkt und beginnt mit der Aufwärtsbewegung. Im Anschluß wird das Kraftstoffeinspritzen ausgeführt.
Wenn der Motor bei leichter Last arbeitet, wird der Kraftstoff F&sub1; nur von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 zur Vertiefung 16 hin eingespritzt, wenn die Position des Kolbens 2 hoch ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Am Ende des Verdichtungstaktes, wobei die Position des Kolbens 2 hoch ist, verbleibt, da die Wirbelbewegung X (Fig. 7), die in der Verbrennungskammer 4 erzeugt wurde, merklich abgeschwächt ist, das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vertiefung 16. Da die Achse K des Kraftstoffeinspritzens merklich geneigt ist, wird außerdem das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vertiefung 16 unterhalb des Zündkerze 10 gesammelt. Das heißt, daß, da das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Vertiefung 16 unterhalb der Zündkerze 10 gesammelt ist, und im wesentlichen kein Luft- Kraftstoff-Gemisch im anderen Bereich der Verbrennungskammer 4 vorliegt, das Innere der Verbrennungskammer 4 schichtenförmig angeordnet ist. Dann wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die Zündkerze 10 entzündet; zu diesem Zeitpunkt wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch einfach entzündet, da das Luft-Kraftstoff-Gemisch um die Zündkerze 10 herum gesammelt ist.
Wenn der Motor bei großer Last arbeitet, wird zum Anfang der Kraftstoff F&sub2; von der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung 15 zur Vertiefung 16 hin eingespritzt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Ungefähr zum Zeitpunkt des Beginns des Verdichtungstaktes, wobei die Position des Kolbens 2 niedrig ist, wird eine starke Wirbelbewegung X (Fig. 7) in der Verbrennungskammer 4 erzeugt. Folglich wird der in die Vertiefung 16 eingespritzte Kraftstoff F&sub2; über die gesamte Verbrennungskammer 4 dispergiert, während dieser durch die Wirbelbewegung X verdampft wird; somit ist ein gleichmäßiges Luft-Kraftstoff- Gemisch in der Verbrennungskammer 4 ausgebildet. Dann wird am Ende des Verdichtungstaktes der Kraftstoff F&sub1; durch die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14 eingespritzt; das Luft- Kraftstoff-Gemisch zum Entzünden wird in der Vertiefung 16 unterhalb der Zündkerze 16 durch den eingespritzten Kraftstoff F&sub1; ausgebildet. Dann wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Entzünden durch die Zündkerze 10 entzündet und bildet eine Entzündungsquelle; das gleichmäßige Luft-Kraftstoff-Gemisch, das das Innere der Verbrennungskammer 4 füllt, wird durch diese Entzündungsquelle entzündet und verbrannt.
Selbst wenn die Positionen des Kolbens bei Ausführung der zwei Kraftstoffeinspritzungen merklich verschieden sind, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Beschädigung der Innenwand des Zylinders des Kolbens und ein Wärme-Festfressen des Kolbens zu verhindern, da der eingespritzte Kraftstoff nicht direkt auf die Innenwand des Zylinders auftrifft.
Ein Verbrennungsmotor, der einen Kolben, der eine obere Fläche mit einer in dieser ausgebildeten Vertiefung hat, und einen erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung und eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist, die an der Innenwand des Zylinderkopfes angeordnet sind. Kraftstoff wird von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt, wenn die Position des Kolbens hoch ist; Kraftstoff wird von der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt, wenn die Position des Kolbens niedrig ist. Die Achsen des Kraftstoffeinspritzens der beiden Kraftstoffeinspritzvorrichtungen sind in einer solchen Weise bestimmt, daß der von den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen eingespritzte Kraftstoff zum mittleren Abschnitt der Vertiefung gerichtet ist.

Claims

1. Verbrennungsmotor, der aufweist:

einen Zylinderkopf (3) mit einer Innenwand (3a),

einen Kolben (2) mit einer oberen Fläche, in der eine Vertiefung (16) ausgebildet ist,

eine erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14), die an der Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) angeordnet ist,

eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15), die an der Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) angeordnet ist, und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern eines Einspritzvorgangs der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15), um Kraftstoff von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) einzuspritzen, wenn sich der Kolben (2) in einer ersten Position befindet, wobei die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) betätigbar ist, um Kraftstoff einzuspritzen, wenn sich der Kolben (2) in einer zweiten Position befindet, die niedriger als die erste Position ist, und wobei eine Achse des Kraftstoffeinspritzens der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) bestimmt ist, so daß der von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) eingespritzte Kraftstoff zu einem mittleren Abschnitt der Vertiefung (16) gerichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Achse des Kraftstoffein spritzens der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) bestimmt ist, so daß der von der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) eingespritzte Kraftstoff zum mittleren Abschnitt der Vertiefung (16) gerichtet ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung den Einspritzvorgang in Antwort auf eine Motorlast steuert, um Kraftstoff nur von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) einzuspritzen, wenn die Motorlast geringer als eine vorbestimmte Last ist, und um anfänglich Kraftstoff von der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) und dann Kraftstoff von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) einzuspritzen, wenn die Motorlast größer als die vorbestimmte Last ist.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einspritzendzeitpunkt eines Kraftstoffeinspritzens der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) und ein Einspritzendzeitpunkt eines Kraftstoffeinspritzens der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) festgelegt sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (16) eine Form hat, die in bezug auf eine Ebene symmetrisch ist, die eine Achse eines Zylinders (1) aufweist, und daß die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) in bezug auf die Ebene symmetrisch angeordnet sind.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Betrachtung entlang der Achse des Zylinders (1) die Achsen des Kraftstoffeinspritzens der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) in bezug auf die Ebene symmetrisch erstrecken, und daß bei Betrachtung in Richtung senkrecht zur Ebene der Neigungswinkel der Achse des Kraftstoffeinspritzens der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) kleiner als der Neigungswinkel der Achse des Kraftstoffeinspritzens der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (is) ist.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Zündkerze (10), die an einem mittleren Abschnitt der Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) angeordnet ist, wobei sich die Vertiefung (16) von einem Punkt unterhalb der Zündkerze (10) zu einem Punkt unterhalb von Spitzenabschnitten der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) erstreckt.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (16) eine im wesentlichen kugelförmige untere Wand hat.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche des Kolbens (2) und die Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) an einer in bezug auf die Vertiefung (16) entgegengesetzt liegenden Seite der Einspritzvorrichtungen (14, 15) ein Quetschwirbelgebiet (17) zwischen sich festlegen.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Paar von Einlaßventilen (6), die an der Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) in bezug auf die Ebene symmetrisch angeordnet sind, durch eine Auslaßventileinrichtung (7), die an der Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) angeordnet ist, und ein Paar von Abschirmwänden (8a), von denen jede an der Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) ausgebildet und zwischen dem entsprechenden Einlaßventil (6) und der Auslaßventileinrichtung (7) angeordnet ist, um eine Ventilöffnung, die zwischen einem Ventilsitz (9) und einem sich an der Auslaßventileinrichtungs-Seite befindenden Umfangsabschnitt des entsprechenden Einlaßventils (6) ausgebildet ist, für die gesamte Zeit, in der das entsprechende Einlaßventil (6) geöffnet ist, abzuschirmen.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung (15) an einem Umfang der Innenwand (3a) des Zylinderkopfes (3) unterhalb der entsprechenden Einlaßventile (6) angeordnet sind.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Abschirmwände (8a) nahe einem sich an der Auslaßventileinrichtungs-Seite befindenden Umfangsabschnitt des entsprechenden Einlaßventils (6) angeordnet ist und sich nach unten zum Kolben (2) hin zu einer Position erstreckt, die niedriger als das entsprechende Einlaßventil (6) ist, wenn sich das entsprechende Einlaßventil (6) in seiner Maximalhubposition befindet.

12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Abschirmwand (8a) in einem Bogen entlang des Umfangsabschnitts des entsprechenden Einlaßventils (6) erstreckt.

13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßventileinrichtung (7) ein Paar von Auslaßventilen (7) aufweist, die in bezug auf die Ebene symmetrisch angeordnet sind.