DE10259224A1 - Internal combustion engine with injection - Google Patents

Abstract

Der Verbrennungsmotor mit Einspritzung weist wenigstens einen Zylinder (12) auf, der durch einen Zylinderkopf (14) abgedeckt ist, in dem eine Einspritzdüse (24) für den Kraftstoff eingesetzt ist und in dem ein Kolben (16) eine Auf- und Abbewegung ausführt. Der Zylinderkopf (14) ist mit einer Aussparung (26) versehen, die in seiner dem Kolben gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist und in deren Boden die Einspritzdüse mündet.The internal combustion engine with injection has at least one cylinder (12) which is covered by a cylinder head (14) in which an injection nozzle (24) for the fuel is inserted and in which a piston (16) performs an up and down movement. The cylinder head (14) is provided with a recess (26) which is formed in its side opposite the piston and in the bottom of which the injection nozzle opens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung und insbesondere einen Dieselmotor mit Kompressionszündung. The present invention relates to an internal combustion engine Injection and especially with a diesel engine Compression ignition.

Bei einem derartigen Motor wird üblicherweise angestrebt, der Verbrennungskammer ein homogenes Gemisch aus Luft, Kraftstoff und rückgeführten Abgasen zuzuführen. Die Homogenität ermöglicht eine Verringerung der Ausbildung von mit Kraftstoff angereicherten Bereichen in der Verbrennungskammer eines jeden Zylinders, die die Ursache sind für die Bildung von Russ und Stickoxyden. In such an engine, the aim is usually the Combustion chamber is a homogeneous mixture of air and fuel and return exhaust gases. The homogeneity enables a reduction in the formation of fuel enriched areas in each person's combustion chamber Cylinders that are the cause of soot and soot formation Nitrogen oxides.

Um diese Homogenität zu erhalten wird im allgemeinen eine Voreinspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer vorgenommen, das heißt vor Erreichen des oberen Totpunktes während des entsprechenden Arbeitstaktes des Motors, oder anders ausgedrückt, bevor der Druck und die Temperatur erreicht werden, bei denen sich das Gemisch entzündet. In order to maintain this homogeneity, a Pre-injection of fuel into the combustion chamber made, that is, before reaching top dead center during the corresponding work cycle of the engine, or in other words, before the pressure and the temperature can be achieved at which the mixture ignites.

Derartige Voreinspritzungen bei den erwähnten Druckbedingungen ermöglichen eine Homogenisierung des Gemisches. Such pre-injections under the pressure conditions mentioned allow homogenization of the mixture.

Während dieser Einspritzungen kann sich der Kraftstoff jedoch an der Wand der Verbrennungskammer insbesondere aus Gründen des in der Verbrennungskammer herrschen Druckniveaus ablagern. However, during these injections, the fuel may change on the wall of the combustion chamber especially for reasons of the pressure levels prevailing in the combustion chamber.

Die dadurch hervorgerufenen Ablagerungen an Kraftstoff können nach der Entzündung des Gemisches zu unverbrannten Bestandteilen wie HC oder CO führen und sogar eine Verdünnung des Schmieröls bewirken. The resulting deposits of fuel can after ignition of the mixture to unburned Ingredients like HC or CO lead and even a dilution of the lubricating oil.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung zu schaffen, bei dem das Auftreffen von Kraftstoff auf die Wand der Verbrennungskammer während des Phase der Voreinspritzung begrenzt ist. The object of the invention is therefore to overcome this disadvantage avoid and an internal combustion engine with injection too create where the fuel hits the wall the combustion chamber during the pre-injection phase is limited.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verbrennungsmotor mit Einspritzung vorgeschlagen, der wenigstens einen Zylinder aufweist, der durch einen Zylinderkopf abgedeckt ist, in dem eine Einspritzdüse eingesetzt ist und in dem ein Kolben eine Auf- und Abbewegung durchführt. An internal combustion engine is used to solve this task Injection suggested the at least one cylinder has, which is covered by a cylinder head in which an injection nozzle is used and in which a piston Performs up and down movements.

Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist der Zylinderkopf mit einer Aussparung versehen, die in seiner dem Kolben gegenüberliegenden Oberfläche eingearbeitet ist und in derem Boden die Einspritzdüse mündet. According to one aspect of the invention, the cylinder head is included a recess provided in its the piston opposite surface is incorporated and in the Bottom of the injector opens.

Damit wird der Abstand zwischen dem freien Ende der Einspritzdüse und der Wand der Verbrennungskammer und insbesondere der dem Kolben gegenüber liegenden Fläche vergrößert. This will make the distance between the free end of the Injector and the wall of the combustion chamber and especially the surface opposite the piston increased.

Gemäss einem besonderen Merkmal dieses Motors ist die Aussparung dergestalt ausgebildet, dass sie eine Form aufweist, die in etwa komplementär zu derjenigen des aus der Einspritzdüse austretenden Kraftstoffstrahles ist, wobei die Umfangsfläche einen Abstand zu diesem Kraftstoffstrahl aufweist. According to a special feature of this engine, the Recess formed in such a way that it has a shape has, which is approximately complementary to that of the Injector emerging fuel jet, the Circumferential surface a distance from this fuel jet having.

In vorteilhafter Weise weist die Aussparung eine im allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt auf. Advantageously, the recess has a general frustoconical shape.

Vorzugsweise ist der verbleibende Teil der Oberfläche des Zylinderkopfes eben. Preferably, the remaining part of the surface of the Just cylinder head.

Gemäss einem besonderen Ausführungsbeispiel ist der Zylinderkopf außerdem mit einer Glühkerze versehen, die in der Aussparung angeordnet ist. According to a special embodiment, the Cylinder head also provided with a glow plug, which in the Recess is arranged.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden nicht begrenzenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor, in der ein Teil eines Verbrennungsmotors nach der Erfindung im Schnitt dargestellt ist. Other objects, features and advantages of the invention are based the following non-limiting description in Connection with the attached drawing, in which a Part of an internal combustion engine according to the invention in section is shown.

In der einzigen Figur ist das System 10 der Verbrennung in einem mit Einspritzung arbeitenden Verbrennungsmotor dargestellt, das heißt einem Dieselmotor mit Kompressionszündung. In the single figure, the system 10 of combustion is shown in an internal combustion engine operating with injection, that is to say a diesel engine with compression ignition.

Gemäss der Darstellung in dieser Figur ist das System senkrecht ausgerichtet. As shown in this figure, the system is aligned vertically.

Dieses System der Verbrennung kann zum Beispiel in einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung eingesetzt sein, der zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dient. This system of combustion can, for example, in one Internal combustion engine with injection to be used for Drive of a motor vehicle is used.

Das System 10 der Verbrennung besteht aus einem Zylinder 12, der durch einen Zylinderkopf 14 abgedeckt ist und in dem ein Kolben 16 eine Auf- und Abbewegung durchführt. The combustion system 10 consists of a cylinder 12 , which is covered by a cylinder head 14 and in which a piston 16 performs an up and down movement.

Die obere Fläche des Kolbens 16, die untere Fläche 20 des Zylinderkopfes 14 und die Innenfläche des Zylinders 12 in Umfangsrichtung begrenzen gemeinsam eine Verbrennungskammer 22, der ein Gemisch aus Luft - Kraftstoff - rückgeführten Abgasen zugeführt wird. The upper surface of the piston 16 , the lower surface 20 of the cylinder head 14 and the inner surface of the cylinder 12 in the circumferential direction together delimit a combustion chamber 22 to which a mixture of air-fuel-recirculated exhaust gases is supplied.

Zu diesem Zweck ist, wie aus der Figur hervorgeht, der Zylinderkopf 14 mit einer Einspritzdüse 24 versehen, die den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 22 einspritzt als Funktion des Arbeitstaktes des Motors. For this purpose, as can be seen from the figure, the cylinder head 14 is provided with an injection nozzle 24 which injects the fuel into the combustion chamber 22 as a function of the engine's operating cycle.

Insbesondere wird, wie bereits oben erwähnt, die Einspritzdüse 24 derart angesteuert, dass sie eine Kraftstoffmenge in die Verbrennungskammer 22 zu einem Zeitpunkt des Arbeitstaktes des Motors einspritzt, der vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Kolben 16 den oberen Totpunkt PMH erreicht. In particular, as already mentioned above, the injector 24 is actuated in such a way that it injects a quantity of fuel into the combustion chamber 22 at a point in time of the engine operating cycle which is before the point in time at which the piston 16 reaches the top dead center PMH.

Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile, die durch diese Voreinspritzung des Kraftstoffs hervorgerufen werden zu einem Zeitpunkt des Arbeitstaktes, zu dem nur ein geringer Druck in der Kammer herrscht, ist zur Verhinderung von Ablagerungen von Kraftstoff an den Wänden der Verbrennungskammer gemäss der Erfindung in der unteren Oberfläche 20 des Zylinderkopfes 14 eine Aussparung 26 eingearbeitet, in deren Boden die Einspritzdüse 24 angeordnet ist. Damit wird die Einspritzdüse in den Zylinderkopf hineinverlegt, wodurch die Länge des Kraftstoffstrahles J vergrößert wird. In order to avoid the disadvantages mentioned, which are caused by this pre-injection of the fuel at a time of the working cycle, when there is only a low pressure in the chamber, to prevent deposits of fuel on the walls of the combustion chamber according to the invention in the lower surface 20 of the cylinder head 14, a recess 26 is incorporated, in the bottom of which the injection nozzle 24 is arranged. The injection nozzle is thus moved into the cylinder head, as a result of which the length of the fuel jet J is increased.

Der Aussparung 26 ist derart geformt, dass eine Art Kegel in der Wand des Zylinderkopfes 14 entsteht. The recess 26 is shaped such that a type of cone is formed in the wall of the cylinder head 14 .

So kann zum Beispiel, wie dargestellt, die Aussparung 26 kegelstumpfförmig ausgestaltet sein mit einem Raumwinkel, der im wesentlichen gleich dem Raumwinkel ist, in dem sich der Kraftstoffstrahl J ausbreitet nach dem Austritt aus der Einspritzdüse. Außerdem wird sie in einem axialen Bereich des Zylinderkopfes ausgebildet. Vorzugsweise entspricht der Winkel g, den die innere Umfangsfläche der Aussparung 26 mit der Achse X-X' einschließt, entlang derer die Einspritzdüse 24 angeordnet ist, dem Winkel, unter dem sich der Kraftstoffstrahl J ausbreitet. Dabei ist darauf zu achten, dass die Aussparung derart geformt wird, dass während des Einspritzens der Strahl J einen Abstand von der inneren Umfangswand der Aussparung aufweist. For example, as shown, the recess 26 can be designed in the shape of a truncated cone with a solid angle which is substantially equal to the solid angle in which the fuel jet J spreads after it emerges from the injection nozzle. In addition, it is formed in an axial region of the cylinder head. Preferably, the angle g, which the inner circumferential surface of the recess 26 forms with the axis XX ′ along which the injection nozzle 24 is arranged, corresponds to the angle at which the fuel jet J spreads. It is important to ensure that the recess is shaped in such a way that the jet J is at a distance from the inner peripheral wall of the recess during injection.

Wie aus der Figur ersichtlich ist die untere Seite des Zylinderkopfes 14, das heißt die dem Kolben 16 gegenüber liegende Seite radial nach außen verlängert, ausgehend von der Aussparung 26, durch einen ringförmigen ebenen Bereich bis zum Zylinder 12. As can be seen from the figure, the lower side of the cylinder head 14 , that is to say the side opposite the piston 16 , is extended radially outwards, starting from the recess 26 , through an annular, flat region up to the cylinder 12 .

Der Kolben 16 weist in herkömmlicher Weise einen Hohlraum 28 auf, der in seiner oberen Fläche 18 ausgebildet ist, das heißt in der Seite, die der Einspritzdüse 24 zugewandt ist, wobei der Hohlraum zur Homogenisierung des Gemischs in der Kammer beiträgt. Piston 16 , in a conventional manner, has a cavity 28 formed in its top surface 18 , that is, the side facing injector 24 , the cavity helping to homogenize the mixture in the chamber.

Wie bereits ausgeführt ermöglicht es die Erfindung, die eine Aussparung in der dem Kolben zugewandten Unterseite des Zylinderkopfes vorsieht und in deren Boden die Einspritzdüse für den Kraftstoff angeordnet ist, den Abstand zwischen dem Ende der Einspritzdüse, aus dem der Kraftstoffstrahl austritt und der Auftreffstelle des Kraftstoffstrahls auf der oberen Fläche des Kolbens zu verlängern. Dabei wurde festgestellt, dass die erfolgte Verschiebung der Einspritzdüse relativ zum Kolben die im Zusammenhang mit der Voreinspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer auftretenden Probleme weitgehend beseitigt. As already stated, the invention enables one Recess in the underside of the piston facing the piston Provides cylinder head and in the bottom of the injector is arranged for the fuel, the distance between the End of the injector from which the fuel jet emerges and the point of impact of the fuel jet on the upper one Extend the area of the piston. It was found that the displacement of the injector relative to Pistons related to the pre-injection of Fuel problems in the combustion chamber largely eliminated.

Diese Ausgestaltung erlaubt es außerdem, die Tiefe des im Kolben ausgebildeten Hohlraumes zu verringern. This configuration also allows the depth of the Reduce piston-trained cavity.

Es wurde ferner festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Homogenisierung des Gemischs erhalten wird ohne in nennenswerter Weise das Innenvolumen der Verbrennungskammer zu erhöhen. It was also found that the inventive A homogenization of the mixture is obtained without any significant internal volume Increase combustion chamber.

Es sei an dieser Stelle betont, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. It should be emphasized at this point that the invention is not based on the described embodiment is limited.

Als Variante kann auch eine Aussparung 26 mit beliebig anderer Gestalt ausgebildet werden, die komplementär zu derjenigen des Kraftstoffstrahles ist, der aus der Einspritzdüse austritt. As a variant, a recess 26 can also be formed with any other shape that is complementary to that of the fuel jet that emerges from the injection nozzle.

Es ist schließlich auch möglich, den Zylinderkopf mit einer Glühkerze zu versehen, die in die Aussparung 26 eingesetzt ist. Finally, it is also possible to provide the cylinder head with a glow plug which is inserted into the recess 26 .

Claims (5)

1. Verbrennungsmotor mit Einspritzung, der mindestens einen Zylinder (12) aufweist, der durch einen Zylinderkopf (14) abgedeckt ist, in dem eine Einspritzdüse (24) für den Kraftstoff eingesetzt ist und der einen Kolben (16) aufweist, der eine Auf- und Abbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf mit einer Aussparung (26) versehen ist, in dessen Boden die Einspritzdüse für den Kraftstoff mündet. 1. Internal combustion engine with injection, which has at least one cylinder ( 12 ) which is covered by a cylinder head ( 14 ), in which an injection nozzle ( 24 ) is used for the fuel and which has a piston ( 16 ), which has an and executes downward movement, characterized in that the cylinder head is provided with a recess ( 26 ), in the bottom of which the injection nozzle for the fuel opens. 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (26) derart ausgestaltet ist, dass sie im wesentlichen eine Gestalt aufweist, die komplementär zu derjenigen des aus der Einspritzdüse austretenden Kraftstoffstrahls (J) ist und dass ihre innere Umfangsfläche einen Abstand zu diesem Kraftstoffstrahl aufweist. 2. Engine according to claim 1, characterized in that the recess ( 26 ) is designed such that it has a shape which is substantially complementary to that of the fuel jet emerging from the injection nozzle (J) and that its inner circumferential surface is at a distance from has this fuel jet. 3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (26) im wesentlichen kegelstumpfförmig ist. 3. Motor according to claim 2, characterized in that the recess ( 26 ) is substantially frustoconical. 4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der restliche Teil der Fläche des Zylinderkopfes eben ist. 4. Motor according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the remaining part of the area of the Cylinder head is flat. 5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (14) zusätzlich mit einer Glühkerze versehen ist, die in der Aussparung angeordnet ist. 5. Engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cylinder head ( 14 ) is additionally provided with a glow plug which is arranged in the recess.