DE19716642C2 - Mehrzylinder-Ottomotor mit Kraftstoffdirekteinspritzung - Google Patents
Mehrzylinder-Ottomotor mit KraftstoffdirekteinspritzungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Mehrzylinder-Ottomotor mit Kraftstoffdirekteinspritzung gemäß
dem Oberbegriff des 1. Anspruches und Verfahren zum Betreiben desselben.
Vorbekannt ist durch die Schrift EP 0 519 275 B1 ein gattungsgemäßer Mehrzylin
der-Ottomotor mit Kraftstoffeinspritzung direkt in den Brennraum. Im Zylinderkopf
sind je Zylinder zwei Einlaß- und Auslaßventile angeordnet, wobei deren Kanäle
jeweils an eine gemeinschaftliche Ansaug- bzw. Abgasanlage angeschlossen sind.
Eine Zündkerze ist im Zentrum zwischen den Ein- und Auslaßventilen angeordnet.
Eine Einspritzdüse mündet jedoch außermittig am Rande der Zylinderkontur flach in
den Zylinderkopf und spritzt stark außermittig an den Rand einer flachen Brennraum
mulde im Kolben.
Diese Lösung weist einen dezentralen Brennraum mit flachen Querschnitten verse
henen teilweise, zerklüfteten Brennraum im Kolben auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrzylinder-Ottomotor genannter
Gattung mit kompaktem Brennraum, mit zentraler Lage der Einspritzdüse zum
Brennraum und mit einer Lage der Zündkerze für hohe Zündsicherheit bei allen
Betriebsarten zu schaffen. Gleichzeitig werden Verfahren zum Betreiben dieses
Motors, u. a. mit Aufladung, bei verschiedenen Betriebsverhältnissen offenbart, die
hohe Wirtschaftlichkeit und Schadstoffminderung ergeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des
Hauptanspruches genannte Anordnung mit den Ausgestaltungen gemäß den Unter
ansprüchen sowie mit den in den Verfahrensansprüchen genannten Einstellungen
gelöst.
Die erfindungsgemäße Zuordnung von Ein- und Auslaßventilen, der Einspritzdüse
sowie der Zündkerze läßt eine vielfältige dynamische Beeinflussung der Verbren
nung im Zusammenspiel mit nur einem abschaltbaren Einlaßventil oder verschließ
baren Einlaßkanal zu.
Es können unterschiedliche Gestaltungen von zentralen Brennräumen eingeordnet
werden.
Die angegebenen betriebsbereichabhängigen Verfahren zum Betreiben der Brenn
kraftmaschine beruhen auf der dynamischen Beeinflussung der Verbrennung im
Rahmen der erfindungsgemäßen Zuordnung.
Die Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen werden im Zusammenhang mit
ihren vorteilhaften Wirkungen im nachfolgenden Teil beschrieben.
Anhand einer Zeichnung sollen Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Ausführung
eines Ottomotors erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Zuordnung der Ein- und Auslaßventile
sowie von Einspritzdüse und Zündkerze,
Fig. 2 eine Ansicht in den Zylinderboden des Zylinderkopfes,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf mit partiellen Auf
brüchen zur Darstellung der Zündkerze und der Dachschrä
gen der Ein- und Auslaßventilseite,
Fig. 4 eine fiktive Draufsicht auf das Zylinderelement mit schema
tisierten Darstellung der Ventilsitze, der Lage der Einspritz
düse und deren Strahlkegel,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Verbindungsgeraden von Zünd
kerzenbohrung und Düsenführung durch den Zylinderkopf
und Kolben im Bereich seiner Brennraummulde,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Kolbens mit der Brenn
raummulde,
Fig. 7 Ansichten zur Gestaltung des Kolbenkopfes mit der Brenn
raummulde
- 1. a Draufsicht auf den Kolbenkopf
- 2. b eine Seitenansicht des Kolbenkopfes senkrecht zur Kolbenbolzenachse,
- 3. c eine Seitenansicht des Kolbenkopfes in Richtung der Kolbenbolzenachse,
- 4. d ein Schnitt durch die Brennraummulde in der Ebene der Verbindungsgeraden von Zündkerzenbohrung und Düsenführung,
Fig. 8 das Kennfeld eines erfindungsgemäßen Motors mit den
Betriebsmodi für Ventilsteuerung, Einspritzung, Ladungsbe
wegung im Zylinder, Abgasrückführung sowie Gemischcha
rakteristik.
Die Erfindung bezieht sich auf Ottomotoren mit Kraftstoffdirekteinspritzung. Im auf
den Zylinderblock 1 montierten Zylinderkopf 3 sind je Zylinder zwei Einlaß- E1; E2
und zwei Auslaßventile A1; A2 angeordnet, wobei deren Kanäle jeweils an eine
gemeinschaftliche Ansaug- bzw. Abgasanlage angeschlossen sind. Eines der
Einlaßventile E2 ist direkt oder indirekt über einen verschließbaren Ansaugkanal
abschaltbar.
In Fig. 1 ist über der Projektion des Zylinderbohrung Z im Zylinderblock 1 die erfin
dungsgemäße Zuordnung der Ein- E1; E2 und Auslaßventile A1; A2 sowie von
Einspritzdüse 4 und Zündkerze 5 schematisiert gezeigt.
Die Einlaßventile E1; E2 sind etwa symmetrisch zu einer durch die Zylinderachse ZA
laufenden Senkrechten zur Kurbelwellenachse KWA angeordnet, wobei die
Einspritzdüse 4 im Brennraum 30 im Zylinderkopf 1 außermittig der Zylinderboh
rung 2 mündet. Eine Zündkerze 5 reicht etwa im Bereich der Zylinderachse ZA in
den Brennraum 30.
Zwischen dem Einlaßventil E1 und dem auf der gleichen Zylinderhälfte liegenden
Auslaßventil A1 ist der Abstand größer als zwischen Einlaß- E2 und Auslaßventil A2
auf der anderen Zylinderhälfte.
Die Einspritzdüse 4 mündet zwischen dem stetig öffnenden Einlaßventil E1 und dem
auf der gleichen Zylinderhälfte liegenden Auslaßventil A1 im Brennraum 30.
Diese Einordnung der Einspritzdüse 4 zwischen den unsymmetrisch zueinander
plazierten Ein- E1 und Auslaßventilen A1 ermöglicht eine zentrumsnahe Mündung
der Einspritzdüse 4 im Brennraum 30 neben dem Durchtritt der Zündkerze 5. Der
Brennraum 30 im Zylinderkopf 3 wird überwiegend von einer Deckschräge 31 auf der
Einlaßventilseite und einer Deckschräge 32 auf der Außlaßventilseite gebildet, siehe
Fig. 2. Die Ebene der Deckschräge 31 auf der Einlaßventilseite verläuft durch die
Verbindungsgrade VE der Ventilsitze von E1 und E2 und die der Deckschräge 32
auf der Außlaßventilseite durch die Verbindungsgerade VA der Ventilsitze von A1
und A2, siehe Fig. 3.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die vorbeschriebene Anordnung mit zentraler Lage der
Zündkerze 5 eine der Zylinderachse ZA angenäherte Plazierung mit günstiger
Neigung der Einspitzdüse zuläßt. Eine Einspritzdüse 4 mit zu ihrer Achse symmetri
schem Strahlkegel 40 aus einem oder mehreren Strahlen gebildet, erzielt eine
günstige Ausbreitung des Kraftstoffes sowohl im offenen Zylinderraum - Kolben 2 am
UT - als auch im Verdichtungszustand, siehe Fig. 5.
In Fig. 6 ist in perspektivischer Ansicht der Kolben 2 mit seiner schalenförmig
gerundeten, einseitig abgeflacht auslaufende Brennraummulde 20 dargestellt. Sie
erstreckt sich symmetrisch um eine fiktive Verbindungsgerade EZ zwischen Zündker
zen- und Düseneintrittspunkt im Brennraum 30 des Zylinderkopfes 3. Ihr tiefster
Zentralbereich 20Z ist mit einer Abreißkante 25 am Ende der aufsteigenden Kontur
zu versehen und liegt im Elektrodenbereich der Zündkerze 5, siehe Fig. 7a-d.
Von Grenzkonturen 21; 22, die durch eine, die Abreißkante 25 am Ende der aufstei
genden Kontur 24 bildende Verbindungsebene 23 verbunden sind, ist die
Brennraummulde 20 hufeisenförmig umschlossen.
Die Verbindungsebene 23 kann eine flache, rinnenartige in den Quetschbereich
führender Kontur 26 aufweisen, die vom radialen Bereich im Zylinder zur Zündker
ze 5 geführt ist - siehe Fig. 6 -.
Die vertiefte Kontur des Brennraumes 30 im Zylinderkopf 3 überdeckt die Brenn
raummulde 20 im Kolben 2 nur teilweise. Im Bereich dieser Überdeckung liegt somit
das zentrale Volumen des Verdichtungsraumes - siehe Fig. 5 -.
Der einseitig abgeflacht auslaufende Auftragsbereich der Brennraummulde 20 ist
teilweise von der Deckfläche des Zylinderkopfes 3 eben überdeckt, so daß beim
Verdichtungshub die Quetschströmung bei Annäherung des Kolbens 2 an den OT in
die Tiefe der Brennraummulde 20 zur Zündkerze 5 hin verläuft.
Vorteilhaft können die Auslaßventile A1; A2, bezogen auf die Dichtebene 3d des
Zylinderkopfes 3, in unterschiedlichen Winkeln αA1; αA2 geneigt angeordnet sein
- siehe Fig. 3 -, so daß die Ventilschaftenden (nicht gezeigt) beider Ventile A1; A2 in
Richtung der Kurbelwellenachse KWA in gleicher Höhe, etwa in einer Linie, enden.
Damit wird ein Versatz im Bereich der Eingriffsebene der Ventiltriebselemente am
Ventilschaft, der durch die unsymmetrische Lage der Ventile auf ihrer Zylinderhälfte
bei gleichem Ventilwinkel eintreten würde, vermieden.
Die Einspritzdüse 4 weist vorzugsweise einen Strahlkegel 40 auf, dessen Hüllkontur
41 unterhalb der Zündstrecke der Zündkerze 5 verläuft und dessen Strahlachse 40A
bei Stellung des Kolbens 2 im Bereich des OT vor dem Zentralbereich (20Z) die
Oberfläche der Brennraummulde (20m) schneidet. Diese Ausrichtung des
Strahlkegels 40 sichert sowohl beim Einspritzen während des Verdichtungstaktes vor
OT als auch bei Einspritzung während des Ansaugtaktes in den freien Zylinderraum
gute Ergebnis bei der Kraftstoffverteilung auf die jeweilige Raumgröße.
Der Einlaßkanal des stetig öffnenden Einlaßventiles E1 weist eine Kanalform oder
Anordnungen auf, die einen Drall in Richtung zum Auslaßventil A1 im Zylinderraum
anfacht.
Er weist vorzugsweise einen geringeren Querschnitt als der Einlaßkanal des weite
ren, abschaltbaren Einlaßventiles E2 auf. Das abschaltbare Einlaßventil E2 ist mit
einem Einlaßkanal für drallfreies Einströmen ausgestattet, wobei dessen Einström
charakteristik vorzugsweise den vom stetig öffnenden Einlaßventil E1 verursachten
Drall stört bzw. zerstört und aufhebt.
Ein in vorbeschriebener Weise ausgestalterer, vorzugsweise mit Abgasturbolader
betriebenen Mehrzylinder-Ottomotor wird im Bereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl
bis 60-70% der Nenndrehzahl bei Laststellungen unterhalb von 50-60% des Nenn
momentes wie folgt betrieben:
Alle Ein- E1; E2 und Auslaßventile A1; A2 sind taktrichtig wirksam, womit beim
Ansaugvorgang nur eine schwache Drallströmung oder bzw. eine turbulente
Strömung im Zylinderraum herrscht. Die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt im
wesentlichen während des Verdichtungstakt.
Beim Annähern des Kolbens 2 an den OT während des Verdichtungstaktes sorgt die
Quetschströmung für eine Strömungsausbildung im zentralen Brennraumbereich 20;
30 im Kolben 2 und Zylinderkopf 3. Das Luftverhältnis λ ist dabei wesentlich größer
als 1 eingestellt.
Mittels einer geteilten Einspritzung des Kraftstoffes, ein größerer Teil wird bei Beginn
des Verdichtens und ein geringer Kraftstoffanteil wird vorzugsweise nach 60% des
Hubes vom Verdichtungstakt eingespritzt, kann einerseits eine Homogenisierung für
den größeren Teil des eingespritzten Kraftstoffes erzielt und andererseits mit
dem später eingespritzten geringen Kraftstoffanteil eine zündwillige "Wolke" im
Bereich 20Z der Brennraummulde 20 vor der Zündstrecke der Zündkerze 5 gebildet
werden. Aus dem mit Kraftstoff angereicherten Bereich 20Z erfolgt nach der Zün
dung das Durchbrennen der Ladung. Vorteilhaft ist dabei eine AGR-Rate zwischen
15 und 30% eingestellt.
Im Bereich oberhalb der Leerlaufdrehzahl bis 60-70% der Nenndrehzahl und
Laststellungen oberhalb von 50-60% des Nennmomente ist nur das stetig öffnende
Einlaßventil E1 wirksam.
Es wird eine drehzahlabhängige Drallströmung im Zylinderraum während des
Ansaugtaktes angefacht, in die die Einspritzung des wesentlichen Kraftstoffanteiles
erfolgt. Dieser Drall hält sich auch während des Verdichtungshubes und wirkt auch
im Verdichtungsraum, dort jedoch überlagert von der Quetschströmung im Bereich
des OT. Es ist eine AGR-Rate zwischen 25 und 40% eingestellt.
Denkbar ist es auch, bei diesem Betriebsbereich zum Erzeugen einer "Zündwolke",
eine geteilte Einspritzung des Kraftstoffes vorzusehen, wobei ein geringer Kraft
stoffanteil vorzugsweise nach 60% des Hubes vom Verdichtungstakt eingespritzt
wird.
Bei allen Laststellungen im Bereich oberhalb 60-70% der Nenndrehzahl sind beide
Einlaßventile E1; E2 wirksam, die Einspritzung erfolgt im wesentlichen während des
Ansaugtaktes. Das Luftverhältnis λ ist größer 1 eingestellt, nähert sich jedoch zur
Volllastlinie hin dem Wert 1.
Die in ihrer Zusammensetzung zündwillige Ladung wird während des Ansaugens
turbulent im Zylinderraum verteilt. Dabei kann eine AGR-Rate bis zu 10% ein
gestellt sein.
Am Ende des Verdichtungshubes wird eine Ladungsbewegung im zentralen Brenn
raumbereich 20; 30 durch die Quetschströmung erzeugt, die sich als Tumble-
Strömung um eine Achse quer zur Brennraumerstreckung ausbildet. Hierzu kann
auch die flache, rinnenartige in den Quetschbereich führender Kontur auf der
Verbindungsebene 23 am Kolben 2 dienen - siehe Fig. 6 -, die Ladung vom
Außenbereich des Zylinders zur Zündkerze 5 geführt.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch ein kompaktes zentrales
Volumen des Verdichtungsraumes aus, welches von der vertieften Kontur des
Brennraumes 30 im Zylinderkopf 3 und der von ihr überdecken Brennraummulde 20
im Kolben 2 eingegrenzt wird.
Die Deckschräge 31 auf der Einlaßventilseite und die Deckschräge 32 auf der
Außlaßventilseite öffnen sich zur Einspritzdüse 4 hin, wie die sie bestimmenden
Verbindungsgraden VE und VA - siehe Fig. 2 -.
Dies erlaubt es, radial hinter der Einspritzdüse 4 einen größeren Quetschbereich zu
bilden, dessen Strömung bei Kolbenbewegung zum OT Ladung in die
Brennraummulde 20 in Richtung der Zündkerze 5 verdrängt. Bei später Einspritzung
während des Verdichtens etwa an der Oberfläche der Brennraummulde 20
angelagerter Kraftstoff wird abgelöst und der Zündstrecke der Zündkerze 5
zugeweht.
1
Zylinderblock
2
Kolben
20
Brennraummulde
20
ZZentralbereich von
20
20
AAuftragsbereich von
20
21
Grenzkontur zu
31
(Deckschräge Einlaßventilseite)
22
Grenzkontur zu
32
(Deckschräge Außlaßventilseite)
23
Verbindungsebene zwischen
21
und
22
24
aufsteigende Kontur
25
Abreißkante
26
Kontur, flach rinnenartig
3
Zylinderkopf
3
dDichtebene
30
Brennraum im Zylinderkopf
31
Deckschräge Einlaßventilseite
32
Deckschräge Außlaßventilseite
4
Einspritzdüse
40
Strahlkegel
41
Hüllkontur
5
Zündkerze
A1; A2Auslaßventile
E1stetig öffnendes Einlaßventil
E2abschaltbares Einlaßventil oder Einlaßventil mit abschaltbarem Kanal
EZVerbindungsgrade von Zündkerzendurchtritt und Einspritzdüsendurch tritt im Zylinderkopf zum Zylinderraum
VEVerbindungsgrade der Ventilsitze von E1 und E2
VAVerbindungsgrade der Ventilsitze von A1 und A2
ZZylinderbohrung
ZAZylinderachse
KWAKurbelwellenachse
NWANockenwellenachse
αA1Winkel der Ventilachse A1a zu
A1; A2Auslaßventile
E1stetig öffnendes Einlaßventil
E2abschaltbares Einlaßventil oder Einlaßventil mit abschaltbarem Kanal
EZVerbindungsgrade von Zündkerzendurchtritt und Einspritzdüsendurch tritt im Zylinderkopf zum Zylinderraum
VEVerbindungsgrade der Ventilsitze von E1 und E2
VAVerbindungsgrade der Ventilsitze von A1 und A2
ZZylinderbohrung
ZAZylinderachse
KWAKurbelwellenachse
NWANockenwellenachse
αA1Winkel der Ventilachse A1a zu
3
d
αA2Winkel der Ventilachse A2a zu
αA2Winkel der Ventilachse A2a zu
3
d
Claims (18)
1. Mehrzylinder-Ottomotor mit Kraftstoffdirekteinspritzung und folgendem
Aufbau:
- 1. jeder Zylinder weist zwei Einlaß- (E1; E2) und zwei Auslaßventile (A1; A2) auf, wobei deren Kanäle jeweils von einer Ansauganlage gespeist bzw. in eine Abgasanlage eingeleitet werden;
- 2. die Einlaßventile (E1; E2) sind symmetrisch zu einer durch die Zylinderachse (ZA) verlaufenden, vorzugsweise senkrecht zur Kurbelwellenachse stehen den Ebene einer ersten Zylinderprojektionshälfte angeordnet;
- 3. eine Zündkerze (5) ist etwa zentrisch angeordnet;
- 4. eines der Einlaßventile (E2) ist direkt oder indirekt über das Schließen des ihm zugehörigen Einlaßkanals abschaltbar;
- 5. zwischen dem stetig öffnenden Einlaßventil (E1) und dem auf der gegen überliegenden zweiten Zylinderprojektionshälfte mündenen Auslaßventil (A1) ist der Abstand größer als zwischen dem Einlaßventil (E2) für den abschalt baren Einlaßkanal und dem diesen gegenüberliegenden Auslaßventil (A2);
- 6. die Einspritzdüse (4) mündet versetzt zur Zylinderachse (ZA) zwischen dem stetig öffnenden Einlaßventil (E1) und dem auf der zweiten Zylinderprojek tionshälfte gegenüberliegenden Auslaßventil (A1) in den Brennraum (30).
2. Mehrzylinder-Ottomotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennraum (30) im Zylinderkopf (3) von einer Deckschräge (31) auf der
Einlaßventilseite und einer Deckschräge (32) auf der Außlaßventilseite überwiegend
gebildet wird, dabei verläuft die Ebene der Deckschräge (31) durch die Verbin
dungsgrade (VE) der Ventilsitze der Einlaßventile (E1; E2) und die der Deckschrä
ge (32) durch die Verbindungsgrade (VA) der Ventilsitze der Auslaßventile (A1; A2).
3. Mehrzylinder-Ottomotor nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende Gestaltung des Brennraumes (30) im Kol
ben (2),
- 1. eine schalenförmig gerundete, im Auftragsbereich (20A) einseitig abgeflacht auslaufende Brennraummulde (20) erstreckt sich symmetrisch um eine fiktive Verbindungsgerade (VE) zwischen Zündkerzen- und Düsendurchtritt im Brenn raum (30) und weist im Elektrodenbereich der Zündkerze (5) den tiefsten Zen tralbereich (20Z) mit einer Abreißkante (25) am Ende der aufsteigenden Kon tur (24) auf,
- 2. die Brennraummulde (20) ist von Grenzkonturen (21; 22) hufeisenförmig um schlossen, welche durch eine die Abreißkante am Ende der aufsteigenden Kontur (24) bildende Verbindungsebene (23) verbunden sind.
4. Mehrzylinder-Ottomotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der von den Einspritzdüsen (4) entfernten Seite der Zündkerze (5) in der
Verbindungsebene (23) flache, rinnenartige in den Quetschbereich führender Kon
tur (26) angeordnet ist.
5. Mehrzylinder-Ottomotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die tiefe Kontur (33) des Brennraumes (30) im Zylinderkopf (3) die Brennraum
mulde (20) im Kolben (2) nur teilweise überdeckt.
6. Mehrzylinder-Ottomotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der einseitg abgeflacht auslaufende Auftragsbereich (20A) der Brennraum
mulde (20) teilweise von der Deckfläche des Zylinderkopfes (3) überdeckt ist.
7. Mehrzylinder-Ottomotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auslaßventile (A1; A2), bezogen auf die Dichtebene (3d) des Zylinderkop
fes 3, in unterschiedlichen Winkeln geneigt angeordnet sind, so daß die
Ventilschaftenden beider Ventile (A1; A2) in Richtung der Kurbelwellenachse (KWA)
etwa in einer Linie enden.
8. Mehrzylinder-Ottomotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüse (4) die Verbindungsgerade (EZ) zwischen den Achsen des
Einlaßventiles (E1) und des auf der gleichen Zylinderhälfte liegenden Auslaßventi
les (A1) tangierend oder überdeckend in den Brennraum (30) mündet.
9. Mehrzylinder-Ottomotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hüllkontur (41) des Strahlkegels (40) der Einspritzdüse (4) unterhalb der
Zündstrecke der Zündkerze 5 verläuft und im OT die Strahlachse (40A) der Einspritz
düse (4) vor dem Zentralbereich (20Z) der Brennraummulde (20) schneidet.
10. Mehrzylinder-Ottomotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaßkanal des stetig öffnenden Einlaßventiles (E1) eine Kanalform oder
Anordnungen aufweist, die einen Drall im Zylinderraum indiziert, der in Richtung zum
Auslaßventil (A1) gerichtet ist.
11. Mehrzylinder-Ottomotor nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaßkanal des stetig öffnenden Einlaßventiles (E1) einen geringeren Quer
schnitt als der Einlaßkanal des abschaltbaren Einlaßventiles (E2) aufweist.
12. Mehrzylinder-Ottomotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaßkanal des abschaltbaren Einlaßventiles (E2) eine drallfreie oder den
vom stetig öffnenden Einlaßventil (E1) indizierten Drall störende Einströmcharak
teristik aufweist.
13. Verfahren zum Betreiben eines vorzugsweise mit Abgasturbolader betriebenen
Mehrzylinder-Ottomotors nach Anspruch 1 und mindestens einem der auf Anspruch 1 bezogenen
Ansprüche,
gekennzeichnet durch folgende Betriebsmerkmale im Bereich oberhalb der Leerlauf
drehzahl bis 60-70% der Nenndrehzahl bei Laststellungen unterhalb von 50-60%
des Nennmomentes, :
- 1. alle Ein- (E1; E2) und Auslaßventile (A1; A2) sind wirksam,
- 2. die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt im wesentlichen im Verdichtungstakt.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine geringe Kraftstoffmenge im Verdichtungstakt, vorzugsweise nach 60% des
Hubes eingespritzt wird.
15. Verfahren zum Betreiben eines vorzugsweise mit Abgasturbolader betriebenen
Mehrzylinder-Ottomotors nach Anspruch 1 und mindestens einem der auf Anspruch 1
bezogenen
Ansprüche,
gekennzeichnet durch folgende Betriebsmerkmale im Bereich oberhalb der Leerlauf
drehzahl bis 60-70% der Nenndrehzahl und Laststellungen oberhalb von 50-60%
des Nennmomente,:
- 1. nur das stetig öffnende Einlaßventil (E1) ist wirksam,
- 2. die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt im wesentlichen im Ansaugtakt.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine AGR-Rate zwischen 25 und 40% eingestellt ist.
17. Verfahren zum Betreiben eines vorzugsweise mit Abgasturbolader betriebenen
Mehrzylinder-Ottomotors nach Anspruch 1 und mindestens einem der auf Anspruch 1 bezogenen
Ansprüche,
gekennzeichnet durch folgende Betriebsmerkmale bei allen Laststellungen im
Bereich oberhalb 60-70% der Nenndrehzahl:
- 1. beide Einlaßventile (E1; E2) sind wirksam,
- 2. die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt im wesentlichen im Ansaugtakt.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine AGR-Rate bis zu 10% eingestellt ist.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2812030A1 (fr) | 2000-07-20 | 2002-01-25 | Daimler Chrysler Ag | "moteur a combustion interne" |
EP1443188A2 (de) | 2003-02-03 | 2004-08-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2785334B1 (fr) * | 1998-10-30 | 2000-12-15 | Renault | Moteur a combustion interne a allumage commande et a injection directe comportant un piston perfectionne |
DE10026322A1 (de) * | 2000-05-26 | 2001-11-29 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzsystem und Verfahren zur Brennstoffeinspritzung |
AT5305U1 (de) * | 2000-08-24 | 2002-05-27 | Avl List Gmbh | Otto-brennkraftmaschine mit direkter einspritzung |
DE10234215A1 (de) * | 2002-07-27 | 2004-02-05 | Bayerische Motoren Werke Ag | Fremdgezündete, direkt einspritzende Brennkraftmaschine |
DE10304167A1 (de) * | 2003-02-03 | 2004-08-05 | Bayerische Motoren Werke Ag | Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung |
FR2863309B1 (fr) * | 2003-12-09 | 2007-07-20 | Renault Sas | Moteur a combustion interne a allumage commande et procede de stratification pour haute suralimentation d'un tel moteur |
DE102004053051A1 (de) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Daimlerchrysler Ag | Brennraumgestaltung einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine |
DE102004053050A1 (de) | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine |
DE102004053046A1 (de) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Daimlerchrysler Ag | Brennraum einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung |
ITTO20060082A1 (it) * | 2006-02-07 | 2007-08-08 | Prato Bruno Del | Motore a combustione interna a cinque valvole per cilindro |
FR2923866B1 (fr) * | 2007-11-20 | 2018-03-16 | Renault Sas | Piston pour moteur a combustion interne adapte au fonctionnement avec un carburant du type gaz naturel pour vehicule |
AT16206U1 (de) * | 2017-12-19 | 2019-03-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Og | Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4920937A (en) * | 1988-02-26 | 1990-05-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct fuel injection type spark ignition internal combustion engine having a squish flow for assisting fuel evaporation |
EP0464594A1 (de) * | 1990-06-26 | 1992-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennkraftmaschine |
EP0558081A1 (de) * | 1992-02-28 | 1993-09-01 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Brennkraftmaschine mit geschichteter Verbrennung |
EP0519275B1 (de) * | 1991-06-20 | 1994-03-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor der Direkteinspritzungsart |
-
1997
- 1997-04-21 DE DE19716642A patent/DE19716642C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4920937A (en) * | 1988-02-26 | 1990-05-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct fuel injection type spark ignition internal combustion engine having a squish flow for assisting fuel evaporation |
EP0464594A1 (de) * | 1990-06-26 | 1992-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennkraftmaschine |
EP0519275B1 (de) * | 1991-06-20 | 1994-03-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor der Direkteinspritzungsart |
EP0558081A1 (de) * | 1992-02-28 | 1993-09-01 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Brennkraftmaschine mit geschichteter Verbrennung |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2812030A1 (fr) | 2000-07-20 | 2002-01-25 | Daimler Chrysler Ag | "moteur a combustion interne" |
DE10035239B4 (de) * | 2000-07-20 | 2011-04-21 | Daimler Ag | Brennkraftmaschine |
EP1443188A2 (de) | 2003-02-03 | 2004-08-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19716642A1 (de) | 1998-10-29 |
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