Beschreibung

Titel

Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine zur Benzindirekteinspritzung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine.

Brennkraftmaschinen zur Benzindirekteinspritzung sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Derartige Brennkraftmaschinen werden in jüngster Zeit verstärkt eingesetzt, da sie einen geringeren Kraftstoffverbrauch bei niedrigeren Emissionen aufweisen. Den bekannten Brennkraftmaschinen ist gemeinsam, dass sie üblicherweise ein Einspritzventil in einer zentralen Lage aufweisen und eine Zündkerze derart angeordnet ist, dass sie an einem Sprayrand des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs liegen. Die Zündung des sich im Wesentlichen kegelförmig von dem Einspritzventil ausbreitenden Kraftstoffs erfolgt dabei am Rand des Kegels, da nur hier ein zündfähiges Luft- Kraftstoffgemisch vorhanden ist. In der Praxis ergeben sich bei der Positionierung des Funkenortes der Zündkerze jedoch Probleme, diesen Funkenort präzise an der schmalen Randzone im Bereich des zündbaren Kraftstoff-Luftgemischs zu positionieren. Dies liegt einerseits an Bauteiltoleranzen von Einspritzventil, Zündkerze und Zylinderkopf und andererseits auch an der Streuung der Spraygeometrie von Zyklus zu Zyklus, so dass die zündbare Randzone in gewissem Umfang variieren kann. Auch können bei der Zündkerze zyklische Streuungen des Funkenorts innerhalb des Elektrodenbereichs auftreten sowie die Spraygeometrie altersbedingt aufgrund von Ablagerungen oder abhängig vom Kennfeld der Brennkraftmaschine variieren. Diese erläuterten Faktoren führen dabei einerseits zu einem reduzierten Wirkungsgrad und andererseits auch zu Problemen bei den Abgasen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass immer eine sichere Zündung gewährleistest werden kann. Ferner kann erfindungsgemäß ein Wirkungsgrad erhöht werden, woraus eine Kraftstoffeinsparung resultiert und die Abgasemissionen verbessert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass Kraftstoff während eines Kompressionstakts der Brennkraftmaschine in einen Brennraum eingespritzt wird. Der Kraftstoff wird dabei derart in den Brennraum eingespritzt, dass sich auf dem Kolben ein zündfähiger, fladenförmiger Gemischbereich aus Kraftstoff und Luft bildet. Der fladenförmige Gemischbereich liegt dabei auf der Kolbenbodenfläche des Kolbens auf. Erfindungsgemäß wird dabei zwischen einem Ende der Kraftstoffeinspritzung und einem Beginn einer Zündung mit einer Zündkerze eine vorbestimmte Zeitspanne abgewartet, um die Bildung des fladenförmigen Gemischbereichs auf dem Kolben zu ermöglichen. Die Zeitspanne wird dabei derart gewählt, bis ein in den Brennraum ragender Elektrodenbereich der Zündkerze in den zündfähigen, fladenförmigen Gemischbereich eintaucht und dann erst eine Zündung im Inneren des fladenförmigen Gemischbereichs erfolgt. Erfindungsgemäß erfolgt somit nicht mehr eine Zündung am Rand einer eingespritzten Kraftstoffwolke, sondern im Inneren eines auf dem Kolben befindlichen fladenförmigen Gemischbereichs. Dabei wird nach der Einspritzung abgewartet, bis sich der fladenförmige Gemischbereich auf dem Kolben, welcher sich während der Kompressionsphase entgegen der Spritzrichtung des Kraftstoffs bewegt, gebildet hat. Wenn der in den Brennraum eingespritzte Kraftstoff in Form eines Strahls eingespritzt wird, welcher mit zunehmender Eindringtiefe in den Brennraum zunehmend verdampft, ergibt sich bei dem Strahl insbesondere im Bereich der Sprayspitze eine zündfähige Hülle aus einem gasförmigen Kraftstoff- Luftgemisch, welche sich wie eine Art Halskrause um eine Strahlmitte legt. Diese gasförmige

Hülle weist dabei im Wesentlichen die Form eines Tropfens auf. Weil der Kolben sich entgegen dem derart eingespritzten Kraftstoff bewegt, lenkt der Kolben das Kraftstoff-Luftgemisch horizontal zu allen Seiten ab, was zu einer weiteren, turbulenzbedingten Vermischung führt. Dadurch wird auf dem Kolbenboden der erfindungsgemäße zündfähige, fladenförmige Gemischbereich gebildet. Somit wird während des Zeitraums nach dem Einspritzen und vor dem Zünden der erfindungsgemäße Gemischbereich auf dem Kolben gebildet. Der fladenförmige Gemischbereich ist dabei von einem nicht zündfähigen Gasgemisch, insbesondere Luft, umgeben. Dabei wird der Kolben weiter nach oben in Richtung der Zündkerze bewegt, wobei eine Zündung erst dann erfolgt, wenn der Elektrodenbereich der Zündkerze in den Gemischbereich eingetaucht ist. Da das Funkenplasma somit im Inneren des

Gemischbereichs erzeugt wird, kann eine sichere Zündung ermöglicht werden. Ferner sind ausgehend von dem Funkenplasma die Flammenwege bis zum Rand des Gemischbereichs deutlich kürzer als im Vergleich mit einem Zündpunkt an einem Rand, so dass ferner eine schnellere Verbrennung erreicht wird.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Einspritzung des Kraftstoffs erfolgt vorzugsweise durch eine Vielzahl von Einzelstrahlen, welche mittels eines Mehrlochventils mit einer Lochzahl von vorzugsweise zwischen 7 und 14 erzeugt wird, oder mittels eines sich nach außen öffnenden Ringspaltventils (A- Ventil) mit einem öffnungswinkel α zwischen 70° < oc < 110°.

Vorzugweise ist die Zeitspanne zwischen dem Ende der Kraftstoffeinspritzung und dem Beginn der Zündung so gewählt, dass sie einem Kurbelwinkelweg zwischen 5° und 15°, insbesondere zwischen 5° und 10° und besonders bevorzugt 7,5° entspricht.

Um eine schnellere und sicherere Bildung des fladenförmigen Gemischbereichs zu ermöglichen, ist im Kolbenboden vorzugsweise eine Mulde vorgesehen, in welcher sich der fladenförmige Gemischbereich bildet. Die Mulde ist dabei vorzugsweise kreisförmig und symmetrisch gebildet.

Besonders bevorzugt wird nahe einem oder an einem mittleren Bereich des fladenförmigen Gemischbereichs gezündet, um möglichst kurze Flammenwege durch den gesamten Gemischbereich zu haben.

Weiter bevorzugt ist am Kolbenboden eine vorstehende Nase gebildet, über welchen sich der fladenförmige Gemischbereich legt, um im fladenförmigen Gemischbereich einen im Wesentlichen in Axialrichtung des Kolbens vorstehenden Bereich zu bilden. Die Zündkerze taucht in den vorstehenden Teilabschnitt des Gemischbereichs ein und es erfolgt dann eine Zündung des fladenförmigen Gemischbereichs ausgehend von dem vorstehenden Bereich.

Dadurch kann erreicht werden, dass der Beginn der Zündung des fladenförmigen Gemischbereichs noch in dem Bewegungsabschnitt in Richtung des oberen Totpunkts des Kolbens erfolgt, so dass genau im oberen Totpunkt eine möglichst vollständige Zündung des fladenförmigen Gemischbereichs erfolgt und dann der Expansionstakt erfolgt. Um eine

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Positionierung des Einspritzventils möglichst mittig im Zylinderkopf zu realisieren, ist die vorstehende Nase vorzugsweise an einem Rand der Mulde am Kolbenboden angeordnet.

Vorzugsweise erfolgt die Kraftstoffeinspritzung in mehreren aufeinanderfolgenden Intervallen. Dadurch wird erreicht, dass ein höherer Luftanteil im fladenförmigen Gemischbereich vorhanden ist, da zwischen den einzelnen Intervallen der Kraftstoffeinspritzung jeweils ein kleines Luftpolster liegt.

Um eine schnellere Bildung des fladenförmigen Gemischbereichs zu erreichen, erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung vorzugsweise auf die vom Kolbenboden vorstehende Nase.

Das erfmdungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine angewandt. Unter Schichtbetrieb wird hierbei eine Betriebsart verstanden, bei der an der Brennkraftmaschine nur geringe Lasten anliegen. Im Schichtbetrieb wird dabei eine Verbrennung im Brennraum im Wesentlichen nur durch die eingespritzte Kraftstoffmasse festgelegt, wobei eine Drosselklappe üblicherweise weit geöffnet ist.

Ferner wird erfmdungsgemäß eine Brennkraftmaschine zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum vorgeschlagen, welche eine Zündkerze, einen Kolben und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst. Ferner umfasst die Brennkraftmaschine eine

Steuereinrichtung, um einen Zündzeitpunkt der Zündkerze zu bestimmen. Die Steuereinrichtung zündet die Zündkerze dabei erst dann, wenn der Kraftstoffeinspritzvorgang abgeschlossen ist und sich auf dem Kolben ein zündfähiger, fladenförmiger Gemischbereich gebildet hat, wobei die Elektroden der Zündkerze zur Zündung in den fladenförmigen Gemischbereich hineinragen müssen. Mit anderen Worten vergeht zwischen dem Ende des Kraftstoffeinspritzvorgangs und dem Beginn der Zündung eine vorbestimmte Zeitspanne, um einerseits die Bildung des fladenförmigen Gemischbereichs zu ermöglichen und andererseits erst dann eine Zündung vorzunehmen, wenn die Elektroden der Zündkerze in den fladenförmigen Gemischbereich hineinragen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Gemischbereich in seinem Inneren gezündet wird, so dass die Flammenwege sehr kurz sind.

Die Steuereinrichtung bestimmt den Zündzeitpunkt vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Kolbenposition. Die Position des Kolbens kann dabei vorzugsweise anhand eines Kurbelwinkels mittels eines Sensors bestimmt werden.

Um die Bildung des zündfähigen, fladenförmigen Gemischbereichs zu unterstützen, weist der Kolben vorzugsweise an einer Kolbenbodenfläche eine im Wesentlichen kreisförmige Mulde auf. Die Mulde ist vorzugsweise symmetrisch zu einer Kolbenmittelachse.

Weiter bevorzugt weist der Kolben an der Kolbenbodenfläche eine vorstehende Nase auf. Die Nase kann vorzugsweise in einer kreisförmigen Mulde vorgesehen sein oder sie ist am Rand der Mulde vorgesehen. Durch die vorstehende Nase im Bereich der Mulde kann sichergestellt werden, dass sich der fladenförmige Gemischbereich auch über der Nase bildet, so dass ein Bereich des Gemischbereichs in Bewegungsrichtung des Kolbens vorsteht. Hierbei wird die Zündkerze dann vorzugsweise derart angeordnet, dass ihre Elektroden in den vorstehenden Bereich des Gemischbereichs ragen. Dadurch kann beispielsweise eine Zündung vor dem oberen Totpunkt des Kolbens realisiert werden, wobei die Zündung trotzdem sicher im Inneren des Gemischbereichs erfolgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die an der

Kolbenbodenfläche gebildete Mulde eine zur Mittelachse des Kolbens in einem Winkel geneigte Grundfläche auf. Dies ermöglicht es, die Zündkerze mittig im Zylinderkopf anzuordnen und trotzdem eine senkrechte Kraftstoffeinspritzung auf den Kolbenboden zu ermöglichen.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise ein Mehrlochventil mit einer Lochzahl zwischen 7 und 14 oder ein nach außen öffnendes Ringspaltventil (A- Ventil), vorzugsweise mit einem öffnungswinkel zwischen 70° und 110°.

Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2a und 2b schematische Darstellungen der Einspritzung von Kraftstoff mittels eines Mehrlochventils,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Spraywolke eines nach außen öffnenden

Ringspaltventils (A- Ventil),

Figuren 4a und 4b schematische Ansichten einer Einspritzung mittels eines Mehrlochventils gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung,

Figuren 5 und 6 schematische Schnittansichten einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figuren 7 und 8 schematische Schnittansichten einer Brennkraftmaschine gemäß einem dritten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figuren 9 und 10 schematische Schnittansichten einer Brennkraftmaschine gemäß einem vierten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und

Figur 11 eine schematische Schnittansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 eine Brennkraftmaschine 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst die Brennkraftmaschine 20 einen Kolben 21 mit einem Kolbenboden 22, in welchem eine kreisförmige Mulde 23 mittig und symmetrisch zu einer

Mittelachse X-X des Kolbens 21 angeordnet ist. Der Kolben 21 bewegt sich in bekannter Weise in einem Zylinder, wobei in einem Zylinderkopf 24 eine Einspritzeinrichtung 25 und eine Zündkerze 26 angeordnet sind. Die Einspritzeinrichtung 25 ist mittig im Zylinderkopf auf der Mittelachse X-X des Kolbens 21 angeordnet und ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Mehrlochventil mit zehn Löchern. Die Anordnung der Löcher ist aus Figur 2a ersichtlich. Die

Zündkerze 26 ist eine herkömmliche Zündkerze und weist an ihrem in einen Brennraum 29 vorstehenden Ende Elektroden 27 auf.

Aus den Figuren 2a und 2b wird die Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum 29 deutlich. Die mit den Bezugszeichen 1 bis 10 bezeichneten Einzelstrahlen der Einspritzeinrichtung 25

werden in Richtung des entgegenkommenden Kolbens 21 in den Brennraum 29 eingespritzt. Dabei ergibt sich mit zunehmender Eindringtiefe jedes Einzelstrahls eine zunehmende Verdampfung, so dass um jeden Einspritzstrahl 1 bis 10 insbesondere im Bereich der Sprayspritze des eingespritzten Kraftstoffs eine Hülle aus einem gasförmigen Kraftstoff- Luftgemisch erzeugt wird. Dies ist in Figur 2b mit den großen Kreisen um jeden Einzelstrahl 1 bis 10 angedeutet. Die gasförmige Krafstoff-Luftgemischhülle legt sich ähnlich einer Halskrause um den Strahl und auch die Spitze des Strahls wird durch ein gasförmiges Kraftstoff-Luftgemisch gebildet. Wie aus Figur 2b weiter ersichtlich ist, überlagern sich die Kraftstoff-Luftgemischhüllen der Einzelstrahlen teilweise aufgrund von Turbulenzen und, weil sich der Kolben 21 entgegen der Strahlrichtung bewegt und die Kraftstoff-Luftgemischhülle horizontal ablenkt. Dadurch bildet sich ein zündfähiger, fladenförmiger Gemischbereich 28 auf dem Kolbenboden 22. Die Bildung des fladenförmigen Gemischbereichs 28 wird durch die vorgesehene Mulde 23 im Kolbenboden 22 noch verstärkt. Der fladenförmige Gemischbereich 28 weist dabei eine kreisförmige Form mit einer Dicke auf, welche ausgehend von einer Mitte in Richtung des Außenrandes etwas abnimmt. Der Gemischbereich ist ein im Wesentlichen homogenes gasförmiges Kraftstoff-Luftgemisch, welches ein mittleres Lambda zwischen 0,8 und 1,5 aufweist.

Erfmdungsgemäß erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff dabei bei einem Kurbelwinkel von ca. 35° vor dem oberen Totpunkt OT. Die Löcher des Mehrlochventils sind dabei so zu gestalten, dass jeder Einzelstrahl eine möglichst buschige Form aufweist. Hierzu ist ein Lochdurchmesser eines einzelnen Lochs vorzugsweise zwischen ca. 130 μm und 200 μm. Weiter bevorzugt begünstigen sich verjüngende, insbesondere konische, sich nach außen öffnende Löcher oder gestufte Löcher eine buschige Sprayform mit den gewünschten Kraftstoff-Luftgemisch- Gashüllen. Wie in Figur 2a gezeigt, sind die Strahlachsen der Löcher des Mehrlochventils dabei derart gewählt, dass sie etwa denselben Raumwinkelabstand aufweisen.

Es sei angemerkt, dass abhängig von einer zurückzulegenden Wegstrecke eines Einzelstrahls zum Kolbenboden 22 die Lochdurchmesser der Einzellöcher unterschiedlich sein können. Innere Strahlen, die bei der in Figur 1 gezeigten zentralen Anordnung der Einspritzeinrichtung den kürzesten Weg zum Kolben aufweisen, können dabei einen kleineren Lochdurchmesser aufweisen, als die am Umfang angeordneten Löcher. Durch die kleineren Löcher wird die dort durchgesetzte Kraftstoffmenge und somit der Sprayimpuls geringer, so dass auch die inneren Strahlen sicher verdampft sind, bevor sie den Kolbenboden 22 erreichen. Die Wahl der Lochdurchmesser und öffnungswinkel der Spritzlöcher sowie die Lochanzahl ist dabei so zu

wählen, dass der eingespritzte Kraftstoff gerade verdampft ist, wenn er den Kolbenboden 22 erreicht. Dadurch kann der sich entgegengesetzt bewegende Kolben 21 eine besonders gute Vermischung und Homogenisierung des zündfähigen Gemischbereichs bereitstellen.

Die Bildung des Gemischbereichs 28 erfolgt dabei in einem Bereich zwischen 35° vor dem oberen Totpunkt und ca. 20° vor dem oberen Totpunkt. Figur 1 zeigt dabei die Stellung ca. 20° vor dem oberen Totpunkt, in welcher sich der Gemischbereich 28 homogen am Kolbenboden 22 in der Mulde 23 gebildet hat. Eine Zündung mittels der Zündkerze 26 erfolgt jedoch erst, sobald die Elektroden 27 ins Innere des Gemischbereichs 28 reichen. Dies ist bei einer Kolbenstellung von ca. 20° vor dem oberen Totpunkt, wie in Figur 1 gezeigt, erreicht.

Eine Steuereinrichtung 34 steuert den Zündzeitpunkt der Zündkerze 26 in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 21. Vorzugsweise liegt der Zündzeitpunkt dabei bei einem Kurbelwinkel von ca. 20° vor dem oberen Totpunkt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Gemischbereich 28 im oberen Totpunkt vollständig gezündet ist und ein hoher Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 20 erreicht wird. Eine Zeitspanne zwischen einem Ende der Kraftstoffeinspritzung und dem Beginn der Zündung entspricht dabei einem zurückgelegten Weg des Kolbens 21 über einen Kurbelwinkel zwischen 5° bis 10°, vorzugsweise 7,5°.

Durch die Zündung im Inneren des Gemischbereichs 28 sind die Flammwege durch den

Gemischbereich 28 im Vergleich mit einer Zündung am Rand deutlich reduziert. Hierdurch kann einerseits eine schnellere und auch vollständigere Verbrennung erreicht werden. Ferner wird dadurch ein besonders stabiles Brennverfahren insbesondere im Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 20 erreicht. Der fladenförmige Gemischbereich 28 ergibt sich erfmdungsgemäß dabei durch die Interaktion des einspritzenden Kraftstoffs und des Kolbens 21, wobei eine gewisse Zeitspanne zwischen dem Ende der Einspritzung und dem Beginn der Zündung liegt, um die Bildung des Gemischbereichs zu ermöglichen und eine Zündung des Gemischbereichs 28 in seinem Inneren durchzuführen. Weiter können durch die Zündung im Inneren die aufgrund von Toleranzen bei den Bauteilen vorkommenden Abweichungen nicht zu einer ungleichmäßigen Verbrennung führen. Auch Streuungen der Spraygeometrie von Zyklus zu Zyklus oder Streuungen eines Funkenorts innerhalb des Elektrodenbereichs der Zündkerze 26 oder kennfeldabhängige Schwankungen der Spraygeometrie haben keinen Einfluss auf das erfmdungsgemäße Verfahren.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Einspritzeinrichtung 25 in Form eines nach außen öffnenden Ringspaltventils (A- Ventil). Das gezeigte Ringspaltventil spritzt den Kraftstoff kegelförmig aus, so dass sich bei der in Figur 3 gezeigten Schnittbetrachtung ein ringförmiger Kraftstoffbereich 30 ergibt. Zu beiden Seiten des Kraftstoffbereichs 30 bildet sich jeweils eine Hülle 31 und 32 aus einem Kraftstoff-Luftgemisch. Ein öffnungswinkel des Ringspaltventils von Figur 3 liegt dabei vorzugsweise zwischen 70° und 110°. Durch die Einspritzung mittels des Ringspaltventils wird ebenfalls ein homogener, fladenartiger Gemischbereich 28 wie in Figur 1 auf dem Kolben erzeugt, wobei der Kolben das auftreffende Kraftstoff-Luft-Gasgemisch horizontal sowohl nach innen als auch nach außen ablenkt.

Die Figuren 4a und 4b zeigen eine weitere Ausgestaltung einer Einspritzeinrichtung 25, welche ebenfalls als Mehrlochventil ausgebildet ist. Dabei weist das in den Figuren 4a und 4b gezeigte Mehrlochventil zwölf Einspritzlöcher 1 bis 12 auf. Die Einspritzlöcher sind auf zwei konzentrische Kreise verteilt und auf den Kreisen versetzt zueinander angeordnet. Dadurch ergibt sich die in Figur 4b gezeigte Sprayverteilung um die Einzelstrahlen. Die Kreise stellen wieder die gasförmigen Gemischhüllen dar. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

In den Figuren 5 und 6 ist eine Brennkraftmaschine 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei der Brennkraftmaschine 20 des zweiten Ausführungsbeispiels die Zündkerze 26 zentral auf der Mittelachse X-X angeordnet. Die Einspritzeinrichtung 25 ist dabei seitlich der Zündkerze 26 und in einem Winkel OC zur Mittelachse angeordnet. Die Einspritzeinrichtung 25 ist wieder ein

Mehrlochventil, wobei in Figur 5 schematisch drei Einspritzstrahlen mit einem noch flüssigen Kraftstoffstrahl 35 und einer sich bildenden gasförmigen Hülle 36 aus einem Kraftstoff- Luftgemisch dargestellt sind. Wenn die Einzelstrahlen auf den Kolbenboden 22 auftreffen, sind sie vollständig verdampft, so dass nur ein gasförmiges Kraftstoff-Luftgemisch auf den Kolbenboden auftrifft. Wie ferner aus Figur 5 ersichtlich ist, ist in der im Kolbenboden 22 gebildeten Mulde 23 zusätzlich eine vorstehende Nase 37 gebildet. Die vorstehende Nase 37 ist zentral in der Mulde 23 auf der Mittelachse X-X angeordnet und weist im Wesentlichen die Form eines Kugelabschnitts auf. Die Einspritzung von Kraftstoff erfolgt dabei genau in Richtung der vorstehenden Nase 37. Wie in Figur 5 gezeigt, ist die Kolbenstellung zu Beginn der Einspritzung ca. 35° vor dem oberen Totpunkt. Wenn die Kraftstoffeinspritzung

abgeschlossen ist, bewegt sich der Kolben 21 weiter in Richtung auf die Zündkerze 26 zu, wobei sich dann durch die Ablenkung am Kolbenboden der homogene, zündfähige Gemischbereich 28 bildet (vgl. Figur 6). Hierbei ist der Gemischbereich 28 auch über der vorstehenden Nase 37 gebildet, so dass, wie in Figur 6 gezeigt, die Elektroden 27 der Zündkerze 26 bei einer Kolbenstellung von ca. 20° vor dem oberen Totpunkt in das Innere des

Gemischbereichs 28 hineinreichen. Die in Figur 6 gezeigte Stellung des Kolbens zeigt die Position, in welcher eine Zündung des Gemischbereichs 28 erfolgt. Da in diesem Ausführungsbeispiel die Zündkerze 26 zentral auf der Mittelachse X-X angeordnet ist und die Mittelachse X-X auch eine Symmetrieachse für den Gemischbereich 28 ist, sind die Flammenwege von den Elektroden bis zu den Rändern des Gemischbereichs 28 in diesem

Ausführungsbeispiel besonders kurz. Dadurch kann eine besonders schnelle und vollständige Verbrennung erreicht werden.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Brennkraftmaschine 20 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei wiederum bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Die Brennkraftmaschine 20 des dritten Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen der des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei jedoch die vorstehende Nase 37 beim dritten Ausführungsbeispiel an einem Rand der Mulde 23 angeordnet ist. Dadurch kann die Einspritzeinrichtung 25 zentral auf der Mittelachse X-X des Kolbens 21 angeordnet werden und die Zündkerze 26 wird derart im Zylinderkopf 24 angeordnet, dass sie über der vorstehenden Nase 37 positioniert ist. Dadurch liegen die Nase 37 und die Zündkerze 26 im Wesentlichen auf einer gemeinsamen, zur Mittelachse X-X- parallelen Achse Y-Y. Die Einspritzung von Kraftstoff erfolgt dabei unmittelbar in die im Kolbenboden 22 gebildete Mulde 23. In Zusammenarbeit mit der Mulde 23 und der zur Einstrahlrichtung entgegengesetzten Bewegung des Kolbens 21 wird nach dem Ende der Einspritzung und vor der Zündung wieder der Gemischbereich 28 in der Mulde 23 gebildet, wobei der Gemischbereich 28 einen vorstehenden Bereich 28a im Bereich der vorstehenden Nase 27 aufweist (vgl. Figur 8). In einer Stellung ca. 20° vor dem oberen Totpunkt, die in Figur 8 dargestellt ist, tauchen die Elektroden 27 in den vorstehenden Bereich 28a des Gemischbereichs 28 ein, so dass dann eine Zündung des

Gemischbereichs 28 erfolgen kann. Hierdurch ist es auch möglich, dass im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel eine frühere Zündung des Gemischbereichs 28 ermöglicht wird, da die Zündkerze in den vorstehenden Bereich 28a des Gemischbereichs 28 hineinragt und somit früher sich im Inneren des Gemischbereichs 28 befindet. Die mittige Anordnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat ferner den Vorteil, dass sichergestellt wird, dass während des

Einspritzens von Kraftstoff kein Kraftstoff die Elektroden der Zündkerze benetzt. Dadurch kann eine sichere Zündung gewährleistet werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

In den Figuren 9 und 10 ist eine Brennkraftmaschine 20 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei wiederum gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei in der Mulde 23 im Kolbenboden 22 ebenfalls mittig eine vorstehende Nase 37 gebildet ist. Die Zündkerze 26 ist wieder zentral auf der Mittelachse X-X des Kolbens 21 angeordnet und die Einspritzeinrichtung 25 in einem Winkel OC. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch der Kolbenboden im Bereich der Mulde geneigt zu einer Ebene E senkrecht zur Mittelachse X-X angeordnet. Die Neigung ist in den Figuren 9 und 10 durch den Winkel ß gekennzeichnet. Die Neigung der Mulde 23 ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass ein mittlerer zentraler Einspritzstrahl im Wesentlichen senkrecht zur geneigten Muldenfläche einspritzt. Der zentrale Einspritzstrahl trifft dabei insbesondere auf die vorstehende Nase 37, was zu einer schnelleren Bildung des fladenförmigen Gemischbereichs 28 führt. Wie aus den Figuren 9 und 10 ersichtlich ist, ist die Zündkerze 26 dabei wieder über der vorstehenden Nase 37 angeordnet, so dass sie bei einer Stellung von ca. 20° vor dem oberen Totpunkt (vgl. Figur 10) in einem vorstehenden Bereich 28a des Gemischbereichs 28 liegt. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Figur 11 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wobei wieder gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind. Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel sowohl die Einspritzeinrichtung 25 als auch die Zündkerze 26 in einem Winkel γ bzw. δ zu einer Mittelachse X-X angeordnet sind. Die Neigungswinkel γ, δ der

Einspritzeinrichtung 25 und der Zündkerze 26 sind dabei gleich und unterscheiden sich jeweils nur durch das Vorzeichen. Eine vorstehende Nase 37 in der Mulde 23 im Kolbenboden 22 ist dabei wieder unterhalb der Zündkerze 26 angeordnet, so dass sich eine asymmetrische Ausbildung der Mulde ergibt. Der fladenförmige Gemischbereich 28 bildet sich wieder mit einem vorstehenden Bereich 28a über den vorstehenden Nase 37, so dass in diesem

vorstehenden Bereich 28a eine Zündung des Gemischbereichs 28 erfolgt. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Es sei angemerkt, dass selbstverständlich auch bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt werden kann. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der Gemischbereich 28 geschichtet aufgebaut ist, wobei zwischen zwei Kraftstoff- Luftgemischschichten jeweils eine dünne Luftschicht vorhanden ist. Dadurch kann der Luftanteil im Gemischbereich 28 vergrößert werden.

Ein weiterer Vorteil des erfmdungsgemäßen Verfahrens bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen ist, dass zur Erzeugung des Gemischbereichs 28 Einspritzeinrichtungen verwendet werden können, welche symmetrische Spraygeometrien erzeugen (ohne eine Spraylücke für die Zündkerze). Dadurch entfällt auch eine Zuordnung der Einspritzeinrichtung zur Zündkerze. Darüber hinaus erfolgt keine Benetzung der Zündkerze mit flüssigem Kraftstoff, was insbesondere die Zündfähigkeit herabsetzen kann.

Eine erfmdungsgemäße Brennkraftmaschine kann dabei sowohl in Fahrzeugen als auch stationär verwendet werden.