DE10129212A1 - Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den einsatz in LKW's - Google Patents
Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den einsatz in LKW'sInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKws, der durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist: DOLLAR A a) Einsatz von 2 unterschiedlich beaufschlagbaren Einspritzdüsen, DOLLAR A b) nach dem Gegenstromprinzip arbeitende Doppeleinlaßventile, DOLLAR A c) je nach Drehzahl bzw. Motorparameter symmetrisches oder asymmetrisches Verhältnis der auf 2 Einspritzdüsen verteilten, einzuspritzenden Kraftstoffmenge.
Description
Zur Verbesserung des Verbrennungsverhaltens bei Dieselmotoren ist es beispielsweise bekannt, bei einer
im wesentlichen ebenflächigen Begrenzung des Brennraums durch den Zylinderkopfs die Einlaßkanäle so
zu führen, daß die in den Zylinder einströmende Luft eine starke Drallbewegung um die Zylinderachse
erhält, die auch noch dann wirksam ist, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Diese Lösung ist jedoch nur
mit einem fertigungstechnisch, geometrisch komplizierten Zylinderkopf zu realisieren.
In einer anderen in der Literatur beschriebenen Variante weist der Zylinder des Dieselmotors einen
verlaufenden Brennraum auf, der zylinderkopfseitig 2 in der Höhe versetzt zueinander angeordnete Stufen
besitzt, wobei in der hochliegenden Stufenfläche das Einlaßventil und in der tiefergelegenen Stufenfläche
das Auslaßventil jeweils mit den zugehörigen Gasführungskanälen aufmündet. Der Kolbenboden ist
entsprechend stufenförmig ausgeführt. Der jeweilige Übergangsbereich zwischen der einen Stufe zur
zweiten Stufe ist sowohl am Zylinderkopf wie auch am Kolbenboden mit einer Hinterschneidung versehen,
so daß bei einer oberen Totpunktstellung des Kolbens ein sich quer zur Zylinderachse erstreckender, im
wesentlichen zylinderförmiger Brennraum entsteht, in den in Achsrichtung - also quer zur Zylinderachse -
die Einspitzdüse mündet. Auch diese Bauform setzt einen kompliziert gestalteten Zylinderkopf sowie
Kolbenboden voraus. Dies hat unerwünscht hohe Fertigungskosten zur Folge.
Bekannt ist auch eine weitere Dieselmotor-Variante, bei der ebenfalls die Einlaßventile gegenüber den
Auslaßventilen höher angeordnet sind, jedoch die zylinderkopfseitige Begrenzung des Brennraums auf der
Einlaßseite gegenüber der Zylinderachse geneigt ausgerichtet ist und auf der Auslaßseite horizontal
verlaufend ist. Der zugehörige Kolbenboden ist in seiner Kontur entsprechend geformt, wobei sich die der
Auslaßseite zugeordnete, im wesentlichen horizontale Kolbenbodenfläche bis in den Einlaßbereich
erstreckt, so daß in der oberen Totpunktstellung ein quer zur Zylinderachse verlaufender
Walzenbrennraum entsteht, in den quer zur Zylinderachse Kraftstoff eingespritzt wird.
Auch bei dieser Brennraumgestaltung sind kompliziert geformte Zylinderköpfe bzw. Kolben mit hohen
Fertigungspreisen erforderlich.
Überhitzungsprobleme an den Einspritzventilen wurden bisher ebenfalls unzureichend gelöst. So wurde
beispielsweise vorgeschlagen, eine Vielzahl von Kraftstoffventilen entlang dem Umfang eines Kreises am
Zylinderkopf anzuordnen. Erreicht nun der vom ersten Kraftstoffventil eingespritzte Kraftstoffnebel das
vordere Düsenende des zweiten Kraftstoffventils, so besteht die Gefahr, daß das vordere Düsenende des
zweiten Kraftstoffventils durch die Verbrennung des vom ersten Kraftstoffventils herrührenden
Kraftstoffhebels verbrannt wird. Diese Störung tritt gleichfalls am 3. und dem darauffolgenden
Kraftstoffventil auf.
Hier wurde nun versucht, durch eine Verringerung der Zahl der Kraftstoffeinspritzventile das Problem zu
lösen. Hierbei nimmt jedoch die Einspritzmenge je Kraftstoffeinspritzventil zu, so daß sich der
Wirkungsgrad, z. B. Zerstäubungskraft, Durchdringungskraft des Kraftstoffnebels, verringert. Dieser
reduzierte Einspritzwirkungsgrad hat einen erkennbar höheren Kraftstoffverbrauch zur Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine optimierte, neuartige Konzeption der
Brennraumkomponenten wie Kolben, Zylinder, Ventile, Einspritzdüsen, den Treibstoffverbrauch zu
verringern, Motorgeräusche zu reduzieren und eine schadstoffarme Funktion des Motors sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung,
vorzugsweise für den Einsatz im LKW-Bereich, welcher mit 2 unterschiedlich beaufschlagbaren
Einspritzdüsen arbeitet, nach dem Gegenstromprinzip arbeitende Doppel-Einlaßventile besitzt und je nach
Drehzahl bzw. Motorparametern symmetrisches oder asymmetrisches Verhältnis der auf die 2
Einspritzdüsen verteilten, einzuspritzenden Kraftstoffmenge besitzt.
Vorteilhafterweise ist der Zylinderkopf mit einer Brennraum-Wirbelkammer versehen, die sich in gleicher
Art im Kolbenboden befindet.
Pro Zylinder sind 2 Einlaß- und 2 Auslaßventile vorgesehen, wobei die Einlaßventile gegenüberliegend
angeordnet im Gegenstromverfahren arbeiten.
Bei einer erfindungsgemäßen Variante arbeiten auch die Einspritzdüsen im Gegenstromprinzip. Dies hat
den wesentlichen Vorteil, daß durch die gegenläufige Beaufschlagung starke Schalldämpfungseffekte zu
verzeichnen sind, welche einen wesentlich ruhigeren Lauf des Motors gewährleisten.
Ein wesentliches erfinderisches Element besteht in der Direkteinspritzung über 2 Einspritzdüsen, welche je
nach Motorbelastung, Motordrehzahl und Motorparametern symmetrisch oder unsymmetrisch beaufschlagt
werden können. So sind 2 unterschiedliche Spritzmengentabellen in Abhängigkeit von der Drehzahl in den
Ansprüchen als Variante 1 und Variante 2 dargestellt. Vorteilhaft ist hierbei u. a. die durch die
Zweifachzündung entstehende interne Dämpfung der störenden Schallwellen.
Es hat sich als erfindungsgemäß vorteilhaft herausgestellt, daß bei steigendem Leistungsbedarf (z. B. ab
1000 U/min) nur die Düse 2 mit mehr Treibstoff beaufschlagt wird, während die Düse 1 eine konstante
Treibstoffmenge zugeführt bekommt. Im unteren Drehzahlbereich wird bei steigender Drehzahl bis
1000 U/min die Düse 1 mit mehr Kraftstoff beaufschlagt, während die Düse 2 konstante Kraftstoffmengen
zugeführt bekommt.
Weiterführende erfindungsgemäße Varianten sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Vertikalschnitt durch Zylinderkopf und Kolben.
Fig. 2 Vertikalschnitt durch Zylinderkopf und Kolben.
Zu Fig. 1: Zylinderkopf (3) mit der oberen Wirbelkammer (4), wobei die Einspritzdüse (1) und die
zweite Einspritzdüse (2) dargestellt sind. Der Kolben (5) besitzt im oberen Bereich die
untere Wirbelkammer (6).
Zu Fig. 2: Im Bereich der oberen Wirbelkammer (4) des Zylinderkopfes (3) befinden sich 2 kleinere
Zusatz-Wirbelkammern (8). Im Kolben (5) sind innerhalb der unteren Wirbelkammer (6)
gleichfalls - als Gegenpol zu den Zusatz-Wirbelkammern (8) im Bereich der oberen
Wirbelkammer (4) ebenfalls - 2 Zusatz-Wirbelkammern (9) vorgesehen.
1
Einspritzdüse
1
2
Einspritzdüse
2
3
Zylinderkopf
4
obere Wirbelkammer
5
Kolben
6
untere Wirbelkammer
7
eingespritztes Kraftstoffgemisch
8
Zusatz-Wirbelkammern oben
9
Zusatz-Wirbelkammern unten
Claims (15)
1. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's,
gekennzeichnet durch
die Kombination folgender Merkmale:
- a) Einsatz von 2 unterschiedlich beaufschlagbaren Einspritzdüsen (1, 2)
- b) Nach dem Gegenstromprinzip arbeitende Doppeleinlaßventile.
- c) Je nach Drehzahl bzw. Motorparameter symmetrisches oder asymmetrisches Verhältnis der auf 2 Einspritzdüsen (1, 2) verteilten, einzuspritzenden Kraftstoffmenge (7)
2. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderkopf mit einer Brennraum-Wirbelkammer (4) versehen ist.
3. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach den Ansprüchen
1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolbenboden mit einer Brennraum-Wirbelkammer (6) versehen ist.
4. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß pro Zylinder 2 Einlaß- und 2 Abgasventile vorgesehen sind.
5. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die 2 Einlaßventile gegenüberliegend angeordnet im Gegenstromverfahren arbeiten.
6. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüsen (1, 2) im Gegenstromprinzip arbeiten.
7. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüsen (1, 2) parallel zur Kolbenlängsachse arbeiten.
8. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzmengen der 2 Düsen (1, 2) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl sich wie folgt
darstellen:
9. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß je nach Belastungsart andere Einspritzmengen bzw. -verhältnisse vorgesehen sind, wobei diese
je nach Belastungsparameter auch identisch sein können.
10. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei steigendem Leistungsbedarf ab 1000 U/min nur die Düse 2 (2) mit mehr Treibstoff
beaufschlagt wird, während die Düse 1 (1) eine konstante Treibstoffmenge zugeführt bekommt.
11. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei steigender Drehzahl bis 1000 U/min die Düse 1 (1) mit mehr Kraftstoff beaufschlagt wird,
während die Düse 2 (2) konstante Kraftstoffmengen zugeführt bekommt.
12. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wirbelraum bzw. die untere Wirbelkammer (6) im Kolben (5) bis zum Kolbenrand reicht.
13. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Wirbelkammer (4) spiegelsymmetrische Abmessungen zu der unteren Wirbelkammer
(6) besitzt.
14. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die untere Wirbelkammer (6) im mittleren Bereich 2 kleine Zusatz-Wirbelkammern (9) besitzt.
15. Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den Einsatz in LKW's, nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Wirbelkammer (4) im mittleren Bereich 2 kleine Zusatz-Wirbelkammern (8) besitzt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10129212A DE10129212A1 (de) | 2001-06-08 | 2001-06-19 | Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den einsatz in LKW's |
EP01116874A EP1270894A2 (de) | 2001-06-19 | 2001-07-11 | Dieselmotor mit Direkteinspritzung, vorzugsweise für den Einsatz in LKW's |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10127697 | 2001-06-08 | ||
DE10129212A DE10129212A1 (de) | 2001-06-08 | 2001-06-19 | Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den einsatz in LKW's |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10129212A1 true DE10129212A1 (de) | 2002-12-12 |
Family
ID=7687540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10129212A Withdrawn DE10129212A1 (de) | 2001-06-08 | 2001-06-19 | Dieselmotor mit Direkteinspritzung vorzugsweise für den einsatz in LKW's |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10129212A1 (de) |
-
2001
- 2001-06-19 DE DE10129212A patent/DE10129212A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |