WO2016016229A2 - Brennkammergestaltung eines vcr-motors - Google Patents

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a VCR reciprocating internal combustion engine having an adjustable change in compression ratio and a method of changing a compression ratio of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine.
  • Adjusting the compression ratio in a VCR reciprocating engine allows one to vary the distance between the cylinder head and the piston at top dead center.
  • Such is known for example from DE 10-A-2005 055 199.
  • a higher or even lower compression may be sought.
  • the compression ratio is optimized according to specifications such as exhaust gas limits or efficiencies.
  • Object of the present invention is to make a mixture formation as similar as possible even with two differently adjustable compression ratios in the respective combustion chamber.
  • the invention proposes a reciprocating internal combustion engine according to claim 1, 4, 7 or 8 and a method according to claim 11.
  • Advantageous features, embodiments and further developments will become apparent from the following description, the figures as well as from the claims, wherein individual features of an embodiment are not limited to these. Rather, one or more features are from one Embodiment with one or more features of another embodiment to further embodiments linked.
  • the respective independent claims can also be combined with each other.
  • One or more features of the claims can therefore be exchanged as well as omitted, but also be supplemented in addition.
  • the features cited with reference to a specific exemplary embodiment can also be generalized or used in other exemplary embodiments, in particular applications as well.
  • a reciprocating internal combustion engine having an adjustable compression ratio of a cylinder by means of a variable distance of the compression piston of the cylinder to the cylinder head at top dead center (TDC) is proposed, preferably by changing the effective length of the connecting rod, wherein the geometry of the bottom of the compression piston has a trough shape is bordered and has a Verdichtkolbenrandgeometrie which is employed, preferably so that at each different distance of the piston in TDC to the cylinder head, in particular set differently effective Pleueland, an in the direction of the compression piston edge migratory injection beam is deflected in the direction of the trough shape.
  • piston the geometry of the compression piston (hereinafter referred to as piston), but also by other, the combustion chamber determining parameters, despite changing the compression, for example, a swirl flow approximately equal to perform in the respective combustion chamber , This helps in the effective mixture formation but also, for example, in the combustion in the combustion chamber.
  • the combustion chamber itself is due to the Zylinderboh- tion on the one hand, on the other hand by the specified piston geometry and the
  • Cylinder roof so determined that their interpretation usually a compromise between all possible different operating points and thereby must be prevailing conditions.
  • a further embodiment of the invention provides that the Hubkol- benbrennkraftmaschine cylinder, which have a piston in which the piston edge geometry has a circumferential, employed chamfer.
  • the flow in the combustion chamber is guided in a more targeted manner to a swirling flow, in particular if the distance between the piston and the injector changes because of the simplified effective connecting rod length.
  • a deflection in the direction of the piston recess is preferably made possible and avoided, for example, that an injector jet impinges on the piston crown.
  • the chamfer preferably runs completely around the piston recess, but may also be interrupted, for example by valve pockets.
  • the raising of the chamfer preferably forms a plane, but at least a concave shape whose direction leads into the center of the piston. For example, it can be provided that the edge drops more towards the edge of the piston than in the direction of the piston recess.
  • Yet another embodiment has a piston geometry that can be used independently as well as with the previous combined.
  • the reciprocating internal combustion engine has at least one cylinder on a piston whose piston edge geometry has an at least approximately circumferential increase, which drops towards the interior to the trough shape.
  • the increase can for example result in a boundary, the outlet of which leads to the inside but preferably to the piston recess.
  • a further development of the invention which, in conjunction with the above thought as well as independently, is pursued as an independent thought can, provides that the reciprocating internal combustion engine allows the adjustment of the effective connecting rod length for changing the compression ratio in the cylinder, wherein the cylinder has an injector, which uses different injection holes along the injector depending on the set compression ratio.
  • An embodiment provides that a two- or multi-row injector is used. If the compression ratio is lowered and thereby increases the distance between the piston head and the cylinder roof in the upper TDC, preferably those injector holes are used for injecting the fuel, which lie on the piston facing the lower end of the injector. If, however, the compression ratio is increased and thus the distance shortened, preferably injector holes are used which sit above the injector holes arranged at the bottom of the injector.
  • the distance between the piston head and the injection hole of the injector actively injecting changes the effective length of the connecting rod in a respective TDC by activating injection holes of the injector arranged at different heights above the piston head at least approximately equal is.
  • a point in the piston recess on which a center line of a spray jet of the injector geometrically aims in the TDC is at least approximately the same.
  • a further variant according to the invention provides that, for example, the injection time, the injection mass as well as the distribution of the injection mass over the injection time are adapted to the respective compression ratio.
  • another thought which can be pursued in conjunction with one or both of the above thoughts as well as independently as an independent thought, provides that the reciprocating internal combustion engine an adjustment of the effective connecting rod length for changing the compression ratio of a cylinder, wherein the cylinder has a first and a second injector, which each allow a differently directed injection depending on the set effective connecting rod length.
  • both injectors are arranged side by side in the cylinder roof, but each have a different inclination with respect to the cylinder axis.
  • an injector can be arranged approximately centrally in the cylinder roof, while the other injector is arranged offset therefrom.
  • the injectors can be made available by choosing the injector for the injection, a different number of injection holes but also injection angles.
  • one of the two injectors may be located in an area near the cylinder shell.
  • a first subset of the first and a second subset via the second injector are injected into the combustion chamber.
  • pre-injection, main injection and post-injection can be divided differently, whereby here also the possibility exists to control or regulate this as a function of the distance of the piston to the cylinder head in the TDC or the set compression ratio.
  • Another thought in conjunction with one or more of the above Thoughts as well as independently can be pursued as an independent thought, provides that the reciprocating internal combustion engine Ver ⁇ position of the effective connecting rod length for changing the compression ratio of a cylinder allows, the injector is at least partially arranged such movable in the cylinder head that the position one or more injection holes of the injector relative to the cylinder head in dependence on the set effective connecting rod length is adjustable.
  • variable valve train can be used to contribute in the cylinder for generating a swirl in the combustion chamber, in particular to cause a swirl through the open position of at least one intake valve, preferably two intake valves.
  • the inlet valve does not necessarily have to be fully opened. Rather, it can only partially release the inlet opening and thereby cause a targeted inlet flow, which leads to a swirl in the combustion chamber.
  • a swirl generator is used for producing a combustion chamber flow swirl as a function of the compression ratio.
  • it can be used for a sheet metal, as is apparent, for example from DE-A-199 60 626. The content of this document is hereby incorporated by reference into the disclosure of the present patent application.
  • Another aspect of the invention provides a method of changing the compression ratio of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine by adjusting the effective connecting rod length before, preferably with a reciprocating piston internal combustion engine as described above, wherein depending on the adjustment, a parameter of the cylinder relating to the injection is mitver Robinson.
  • a change in the compression ratio can be achieved in different ways. So it is possible to provide an eccentrically mounted crankshaft. Another option is to change the effective length rods ⁇ so that it is possible also to change the compression ratio.
  • the connecting rod itself can be mounted on the crankshaft eccentrically ver ⁇ adjustable and / or the piston pin is mounted eccentrically adjustable on the connecting rod.
  • the VCR piston engine may be designed, as described in each case by way of example from DE-A-10 2005055 199, DE-A-10 2011 056298, DE-A-10 2012 014 917, DE-A-10 2011 108 790, DE- A-10 2010 061 360, DE-A-10 2010 061 359, DE-A-10 2010 061 361, DE-A-10 2014 004 987 and / or DE-A-10 2008 005 467.
  • the known from these documents possible constructions of the connecting rod with eccentric adjustment of the compression piston, the adjusting mechanism and the support cylinder or support ⁇ piston and its operation and the other contents of these publications are hereby incorporated by reference to the subject of the present patent application.
  • One way to change a parameter is to influence the injection flow as a function of the effective connecting rod length.
  • the injection flow can be influenced by the various injection holes, injection angles or also injectors.
  • injection in particular the injection jet
  • the injection quantity, the injection pressure or the injection angle as well as the beam geometry to change is another possibility for changing a further parameter.
  • the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine can be set simultaneously for all cylinders or for all cylinders of a cylinder bank or can be adjusted for the individual cylinders of the reciprocating internal combustion engine, in all cases mentioned above either actively or passively.
  • the geometry of an engine component such as the connecting rod length, the crankshaft radius, the bearing of the crankshaft and / or the storage of the compression piston on the connecting rod and thus the effective connecting rod length is preferably changed. This is preferably done hydraulically, i. using a medium.
  • the motor oil is especially suitable as a medium.
  • the active adjustment means that by the action of external adjusting forces on the adjustment mechanism, an adjustment of the engine component in question is achieved.
  • the passive adjustment means that forces acting on the engine component during operation of the internal combustion engine, such as the gas pressure forces and the mass forces, are utilized in order to effect an adjustment of the engine component.
  • forces acting on the engine component during operation of the internal combustion engine such as the gas pressure forces and the mass forces, are utilized in order to effect an adjustment of the engine component.
  • the passive adjustment thus comes due to the use of these forces to an automatic adjustment of the engine component, while in the active adjustment from the outside, i. in addition to the aforementioned acting forces or independently of these even more adjusting forces are introduced.
  • FIG. 2 is an associated plan view of the piston of FIG. 2,
  • FIG. 6 shows schematically the development of a tumble flow in the intake phase
  • FIG. 7 shows the arrangement of the nozzle openings on an injection nozzle
  • FIG. 8 shows a modified arrangement of the nozzle opening
  • a cylinder 1 of a reciprocating internal combustion engine is shown in a vertical section, the combustion chamber 2 is bounded by the cylinder head 3 on the one hand and the compression piston from the connecting rod 4.1 on the other.
  • a circumferential recess / recess 11 is a circumferential Increase 15 at the edge of the piston absorbs.
  • the angle between inlet valve 7 and outlet valve 9 may be up to 40 ° in one embodiment, wherein the bisector can be tilted by example, up to 8 ° relative to the Zyl indian axis 17.
  • the in Fig. Section shown 1 is guided added, and namely in the region of Cyl inthe head 3 d urch the axis 6.1 of an inlet channel 6 and the zugeord ⁇ Neten outlet channel 8.
  • the piston 4 is the section in a plane along the Cyl inderachse 17 out.
  • the bottom 13 of the piston 4 is in the in Fig. 1 illustrated embodiment wesentl according to the shape of the cylinder head side boundary surface 5 is formed, d. H . So also ls roof-shaped, but with the peculiarity that - as shown in FIG. 1, I see that a two-part column 14 has been incorporated into the roof surface of the piston bottom 13. Mfangsrand respectively in T RANSITIONAL ⁇ area 12 of the roof contour of the piston head 13 to the U of the piston crown is provided with a circumferential elevation 15 13, whose shape is substantially complementary to the shape of the recess / depression 11 in the OB bergangs Symposium 10 of the cylinder roof to Zyl inthe wall.
  • the shape and top 16 (cone-shaped, tapered or rounded, both inclined towards the manifold 14) of the elevation 15 is selected to be substantially independent of the compression ratio for guiding the edge flow in the combustion chamber 2 away from the cylinder wall and toward the cylinder wall Mouth to worry.
  • a first injection device indicated here only in the injection axis 18.1 is indicated in the area of the cylinder axis 17, in the cylinder head 3, a first injection device indicated here only in the injection axis 18.1 is indicated.
  • the first injection axis 18. 1 arranged offset by a small amount in the direction of the outlet channels 8, but it can also coincide with the cylinder axis 17.
  • it can, for example, be inclined by up to 30 ° relative to the cylinder axis 17.
  • a second injection device may be provided offset to the first preferably with a differently oriented, second injection axis 18.2.
  • Fig. 1 the piston 4 is shown in its downward movement with the intake valves 7 open. Contrary to the combustion chamber configuration with valve angle> 0 ° and substantially at an angle a which opens into the combustion chamber 2 parallel inlet channels 6, it is assumed that a direction indicated by the two double arrows 19 swirl flow forms in the combustion chamber 2 from ⁇ , also in the compression phase, that is, largely maintained with closed intake valves 7 and with the upward movement of the piston 4.
  • the injection nozzle has several, z. B.
  • the swirling flow (see the double arrows 19), which is mainly produced by the Geo ⁇ geometry of the inlet ducts, is essentially determined by the Geo ⁇ geometry of the combustion chamber 2, in particular the design of the Dach vomberei- surface of the cylinder head-side boundary and the associated design of the piston crown 13 stabilized during the compression process, wherein the trough 14 in the piston head 13 in addition to their likewise stabilizing effect on the swirl ensures the desired long path lengths for the injected fuel quantities.
  • the different end position of the piston 4 indicated in dashed lines in TDC, with a first position with highest compression than ⁇ and a second position with the lowest compression is designated as ⁇ 2.
  • the difference ⁇ is a measure of the distance difference between the piston and the cylinder head with different compression in TDC.
  • the dimension ⁇ can thus be found, for example, as a distance between a first and a second row of nozzle openings 22, 23 of the injection nozzle, as can be seen, for example, from FIG.
  • the depression 14 in the piston bottom 13 is substantially rounded and has a base 20 with a circular edge.
  • the angle of inclination b shown by way of example has the roof-shaped boundary both on the cylinder head side and on the side of the piston head
  • the inlet channels 6 are in their area immediately before the curved transition to the closable by the inlet valve 7 inlet opening 7.1 with respect to their respective center axis 6.1 by preferably an angle a between 15 ° and 45 °, 2.479-
  • FIG. Figure 4 illustrates a formed swirl flow at the end of a suction phase.
  • the associated speed components CU (in the circumferential direction) and CA (axially) are indicated by arrows corresponding to FIG.
  • Fig. 5 shows a trained Tumbleströmung for the same piston position. Again, the velocity components CT (tumble) and CA are indicated by arrows. In Fig. 5, it is indicated that the Anord voltage of the M still ulde 14 on the piston crown 13 during the subsequent upward movement of the piston 4 during the compression phase significantly to the up-right conservation of the tumble flow contributes, so that even with a compression stroke injection mode, a sufficient Strömungskom ⁇ component CT is present to support the mixture formation.
  • FIG. 6 shows from left to right in individual steps how, in the intake phase, with the piston 4 moving downwards, the initially axially inflowing air is brought to a tumble flow in the further course of the intake phase, which is essentially determined by the geometric assignment of an inlet channels 6 to Zyl inderraum and also supported by the arrangement of a corresponding combustion chamber roof.
  • the M uldengeometrie is indicated here by dashed lines.
  • the Kol benrand has the increase 15, so that the edge flow at high as well as at low Sta lter Verdel Lter Verdichtung inwardly toward the well geometry is passed.
  • Fig. 7 is the projecting into the combustion chamber 2 nozzle 21 of the fuels! n- spraying device shown schematically.
  • the nozzle 21 has a plurality of nozzle openings 22 (eg, at least five).
  • the nozzle openings are aligned with respect to the injection axis 18 so that the exiting fine fuel jets exit at an angle c of about 45 ° to 80 ° in the combustion chamber 2.
  • the above-described and described combustion chamber design can be used in gasoline engines and for a diesel injection process with direct injection, in which the demand for high fuel pressures with low fuel consumption and low emissions is changed by changing the compression ratio and the adaptation For example Injektorlöcherauswah l or injector choice made light.
  • the injector can be provided with nozzles of different design and arrangement of the nozzle opening.
  • In addition to a so-called throttle nozzle with only one nozzle opening and nozzles with at least three nozzle openings are used.
  • the angle c of the individual nozzle openings 22 with respect to the individual injection axes 18.1, 18.2 of the injection device and the angle d or the spacing of the individual nozzle openings 22 in the circumferential direction may each be different, as shown in FIGS.
  • FIG. 7 and 9 is shown schematically for a nozzle with six nozzle openings 22.1 to 22.6. This is preferably adapted to different compression ratios, so that different nozzle openings are opened depending on the set compression ratio.
  • the (second) nozzle of a two ⁇ th injector may have the same as other nozzle openings with different angles.
  • the dimension ⁇ ' may deviate from the dimension ⁇ , with which rows of nozzle openings are arranged axially offset from one another.
  • a second group of second nozzle openings 23 is arranged above a first group of first nozzle openings 22. While the first nozzle openings 22 are used at a low compression ratio, the second nozzle openings 23 are used at a higher compression ratio. This is also illustrated by the dimension ⁇ , which can be determined on the basis of the different densities.
  • the invention can be described alternatively by one of said following feature groups, wherein the feature groups are combined with one another and individual features of one Merkmalsgrup ⁇ pe with one or more features of one or more other feature groups and / or one or more of the refinements described above, further gene are combinable.
  • Hubkolbenverbrennungskraftmaschine according to the numbers 1 or 2, wherein the piston edge geometry has an at least approximately circumferential increase, which drops towards the inside to the trough mold.
  • a reciprocating internal combustion engine wherein a distance between a point of the piston head with changed effective length of the connecting rod in a respective TDC and an actively injecting injection hole of the injector by changing a activation of different injection holes of the injector is at least approximately equal.
  • Hubkolbenverbrennungskraftmaschine according to the numbers 4 or 5, wherein a point in the piston recess on which a center line of a spray jet of the injector geometrically aims in the TDC, at least approximately equal. 7.
  • a reciprocating internal combustion engine with an adjustment of an effective connecting rod length for changing a compression ratio of a cylinder preferably according to one of the preceding figures, wherein the cylinder has a first and a second injector, each allow a different direction injection in response to a set effective fulcrum length
  • a reciprocating internal combustion engine with an adjustment of an effective connecting rod length for changing a compression ratio of a cylinder preferably according to one of the preceding figures, wherein the injector is at least partially arranged such movable in the cylinder head that a position of one or more injection holes of the injector relative to the cylinder head is adjustable depending on an effective connecting rod length.
  • a variable valve train is used in dependence on the compression ratio in the cylinder for generating a swirl in the combustion chamber.
  • a swirl generator preferably a swirl flap

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eines Zylinders (1) mittels eines variablen Abstands eines Kolbens (4) zum Zylinderkopf (3) im oberen Totpunkt, vorzugsweise mittels Änderung der effektiven Länge eines Pleuels (4.1), wobei eine Kolbenbodengeometrie eine Muldenform aufweist, die umrandet ist mit einer Kolbenrandgeometrie, die angestellt ist, vorzugsweise so, dass bei jeweils unterschiedlichem Abstand des Kolbens zum Zylinderkopf (3) im oberen Totpunkt, insbesondere bei unterschiedlich eingestellter effektiver Pleuellänge, ein in Richtung auf den Kolbenrand wandernder Einspritzstrahl in Richtung der Muldenform abgelenkt wird.

Description

Brennkammeraestaltunq eines VCR-Motors
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 011 091.5 vom 30. Juli 2014 in Anspruch, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gehört.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine VCR-Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer einstellbaren Änderung eines Verdichtungsverhältnisses und ein Verfahren zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders einer Hubkol- benbrennkraftmaschine.
Eine Einstellung des Verdichtungsverhältnisses bei einer VCR- Hubkolbenmaschine erlaubt, dass in einem der Abstand zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben im oberen Totpunkt veränderbar ist. Derartiges ist zum Beispiel aus der DE 10-A-2005 055 199 bekannt. Damit kann je nach Lastfall eine höhere oder aber auch niedrigere Verdichtung angestrebt werden. Üblicherweise wird das Verdichtungsverhältnis nach Vorgaben wie beispielsweise Abgasgrenzwerten oder Wirkungsgraden optimiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gemischbildung auch bei zwei unterschiedlich einstellbaren Verdichtungsverhältnissen in der jeweiligen Brennkammer möglichst ähnlich zu gestalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden mit der Erfindung eine Hubkolbenbrenn- kraftmaschine nach Anspruch 1, 4, 7 bzw. 8 und ein Verfahren nach Anspruch 11 vorgeschlagen. Vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren wie auch aus den Ansprüchen hervor, wobei einzelne Merkmale aus einer Ausgestaltung nicht auf diese beschränkt sind . Vielmehr sind ein oder mehrere Merkmale aus einer Ausgestaltung mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausgestaltung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpfbar. Insbesondere sind die jeweiligen unabhängigen Ansprüche auch jeweils miteinander kombinierbar. Auch sollen die Formulierungen der unabhängigen Ansprüche nicht als Beschrän- kung des jeweils beanspruchten Gegenstands verstanden werden . Ein oder mehrere Merkmale der Anspruchsformulierungen können daher ausgetauscht wie auch weggelassen werden, ebenso aber auch zusätzlich ergänzt werden. Auch können die anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels angeführten Merkmale auch verallgemeinert beziehungsweise bei anderen Ausführungsbei- spielen, insbesondere Anwendungen ebenfalls eingesetzt werden.
Es wird eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eines Zylinders mittels eines variablen Abstands des Verdichtungskolbens des Zylinders zum Zylinderkopf im oberen Totpunkt (OT) vorgeschla- gen, vorzugsweise mittels Änderung der effektiven Länge des Pleuels, wobei die Geometrie des Bodens des Verdichtungskolbens eine Muldenform aufweist, die umrandet ist und eine Verdichtungskolbenrandgeometrie aufweist, welche angestellt ist, vorzugsweise so, dass bei jeweils unterschiedlichem Abstand des Kolbens in OT zum Zylinderkopf, insbesondere unterschiedlich eingestellter effektiver Pleuellänge, ein in Richtung auf den Verdichtungskolbenrand wandernder Einspritzstrahl in Richtung der Muldenform abgelenkt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass es durch eine Anpassung zum Beispiel der Geometrie des Verdichtungskolbens (nachfolgend Kolben genannt), aber auch von anderen, die Brennkammer bestimmenden Parametern möglich ist, trotz geänderter Verdichtung eine zum Beispiel Drallströmung annähernd gleich in der jeweiligen Brennkammer ausführen zu können. Dieses hilft bei der effektiven Gemischbildung aber beispielweise auch bei der Verbrennung in der Brennkammer. Gerade die Brennkammer selbst ist aufgrund der Zylinderboh- rung einerseits, andererseits durch die festgelegte Kolbengeometrie und das
Zylinderdach so festgelegt, dass deren Auslegung üblicherweise einen Kom- promiss zwischen allen möglichen verschiedenen Betriebspunkten und dabei herrschenden Bedingungen sein muss. Hierzu wird nunmehr vorgeschlagen, zumindest einen, wenn nicht mehrere Freiheitsgerade einzurichten, um in dem jeweiligen Betriebspunkt eine an diesen besser abgestimmte Brennkammer zu erhalten.
Daher sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Hubkol- benbrennkraftmaschine Zylinder aufweist, die einen Kolben haben, bei dem die Kolbenrandgeometrie eine umlaufende, angestellte Fase aufweist. Mittels der Fase und deren Anstellung wird die Strömung in der Brennkammer zielgerich- teter zu einer Drallströmung geführt, insbesondere wenn sich der Abstand zwischen Kolben und Injektor wegen vereinfachter effektiver Pleuellänge ändert. Durch die Anhebung der Fase wird bevorzugt eine Umlenkung in Richtung der Kolbenmulde ermöglicht und vermieden, dass zum Beispiel ein Injektorstrahl auf den Kolbenboden auftrifft.
Die Fase läuft vorzugsweise vollständig um die Kolbenmulde herum, kann aber auch unterbrochen sein, beispielwiese durch Ventiltaschen. Die Anhebung der Fase bildet vorzugsweise eine Ebene, zumindest aber eine konkave Form, deren Richtung in die Mitte des Kolbens führt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zum Rand des Kolbens die Fase stärker abfällt als in Richtung zur Kolbenmulde.
Wiederum eine weitere Ausgestaltung weist eine Kolbengeometrie auf, die unabhängig wie auch mit der vorherigen kombiniert eingesetzt werden kann . Die Hubkolbenbrennkraftmaschine weist bei zumindest einem Zylinder einen Kolben auf, dessen Kolbenrandgeometrie eine zumindest annähernd umlaufende Erhöhung aufweist, die zum Inneren hin zur Muldenform abfällt. Die Erhöhung kann zum Beispiel eine Berandung ergeben, deren Auslauf nach Innen aber vorzugsweise zur Kolbenmulde führt.
Eine Erfindungsweiterbildung, die in Verbindung mit dem obigen Gedanken wie auch unabhängig davon als eigenständiger Gedanke weiterverfolgt werden kann, sieht vor, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine die Verstellung der effektiven Pleuellänge zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses im Zylinder erlaubt, wobei der Zylinder einen Injektor aufweist, der je nach eingestelltem Verdichtungsverhältnis unterschiedliche Einspritzlöcher entlang des Injektors verwendet. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein zwei- oder mehrreihiger Injektor genutzt wird. Wird das Verdichtungsverhältnis abgesenkt und dadurch der Abstand zwischen dem Kolbenboden und dem Zylinderdach im oberen OT vergrößert, werden vorzugsweise diejenigen Injektorlöcher zum Einspritzen des Kraftstoffs genutzt, die an dem dem Kolben zugewandten unteren Ende des Injektors liegen. Wird hingegen das Verdichtungsverhältnis erhöht und damit der Abstand verkürzt, werden vorzugsweise Injektorlöcher eingesetzt, die oberhalb der unten am Injektor angeordneten Injektorlöcher sitzen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist vorge- sehen, dass der Abstand des Kolbenbodens von dem aktiv einspritzenden Einspritzloch des Injektors bei veränderter effektiver Länge des Pleuels in einem jeweiligen OT durch Aktivierung von jeweils in unterschiedlicher Höhe über dem Kolbenboden angeordneten Einspritzlöchern des Injektors zumindest annähernd gleich ist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn ein Punkt in der Kolbenmulde, auf den eine Mittellinie eines Spraystrahls des Injektors geometrisch im OT zielt, zumindest annähernd gleich ist. Eine weitere erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass zum Beispiel der Einspritzzeitpunkt, die Einspritzmasse wie auch die Verteilung der Einspritzmasse über die Einspritzzeit angepasst werden an das jeweilige Verdichtungsverhältnis. Wiederum ein weiterer Gedanke, der in Verbindung mit einem oder beiden obigen Gedanken wie auch unabhängig davon als eigenständiger Gedanke weiterverfolgt werden kann, sieht vor, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Verstellung der effektiven Pleuellänge zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders ermöglicht, wobei der Zylinder einen ersten und einen zweiten Injektor aufweist, die in Abhängigkeit von der eingestellten effektiven Pleuellänge jeweils eine anders gerichtete Einspritzung ermöglichen.
Die Nutzung zweier Injektoren in einer Brennkammer erlaubt es, dass zum Beispiel entweder der erste oder der zweite Injektor zum Einsatz kommt, in Abhängigkeit vom Verdichtungsverhältnis und damit vom Abstand zwischen Kolbenboden und Zylinderdach im OT. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei- de Injektoren nebeneinander im Zylinderdach angeordnet sind, allerdings jeweils eine verschiedene Neigung in Bezug zur Zylinderachse aufweisen. Auch kann ein Injektor annähernd mittig in Zylinderdach angeordnet sein, während der andere Injektor davon abgesetzt angeordnet ist. Je nach Position in der Brennkammer aber auch Konstruktion der Injektoren kann durch Wahl des Injektors für die Einspritzung eine unterschiedliche Anzahl an Einspritzlöchern aber auch Einspritzwinkeln zur Verfügung gestellt werden. Auch kann zum Beispiel einer der beiden Injektoren eher in einem Bereich in der Nähe des Zylindermantels angeordnet sein. In diesem Zusammenhang wird zum Beispiel auf die DE-A-199 811 51 verwiesen, aus der verschiedene Strömungs- wie auch Kolbengeometrien hervorgehen. Auch wird dort auf eine Ausrichtung eines Einspritzstrahls eingegangen. Der Inhalt dieser Schrift gehört hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Einspritzung auf die beiden In- jektoren aufteilt wird. So kann zum Beispiel eine erste Teilmenge über den ersten und eine zweite Teilmenge über den zweiten Injektor in die Brennkammer gespritzt werden. Auch können Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung unterschiedlich aufgeteilt werden, wobei auch hierbei die Möglichkeit besteht, dieses in Abhängigkeit von dem Abstand des Kolbens zum Zylinderkopf im OT oder auch des eingestellten Verdichtungsverhältnisses zu steuern bzw. zu regeln.
Ein weiterer Gedanke, der in Verbindung mit einem oder mehreren der obigen Gedanken wie auch unabhängig davon als eigenständiger Gedanke weiterverfolgt werden kann, sieht vor, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine eine Ver¬ stellung der effektiven Pleuellänge zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders ermöglicht, wobei der Injektor zumindest teilweise der- art beweglich im Zylinderkopf angeordnet ist, dass die Lage ein oder mehrerer Einspritzlöcher des Injektors relativ zum Zylinderkopf in Abhängigkeit von der eingestellten effektiven Pleuellänge verstellbar ist.
Beispielsweise wird die Möglichkeit genutzt, dass ein variabler Ventiltrieb vor- handen ist. In Abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis kann der variable Ventiltrieb dazu eingesetzt werden, in dem Zylinder zum Erzeugen eines Dralls in der Brennkammer beizutragen, insbesondere einen Drall durch die geöffnete Stellung zumindest eines Einlassventils, vorzugsweise zweier Einlassventile hervorzurufen. Das Einlassventil muss hierbei nicht unbedingt vollständig ge- öffnet sein. Vielmehr kann es auch nur zu einem Teil die Einlassöffnung freigeben und dadurch eine gezielte Einlassströmung verursachen, die in der Brennkammer zu einem Drall führt. .Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, getrennte Einlasskanäle vorzusehen. Diese können beispielsweise unterschiedli¬ che Geometrien, insbesondere unter unterschiedlichen Einlasswinkeln in die Brennkammer münden. Dies eröffnet in Kombination mit der jeweiligen Stellung der Ventile eine weitere Möglichkeit, einen Drall in der Brennkammer erzeugen zu können.
Bevorzugt wird zur in Abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis erfolgen- den Erzeugung eines Brennkammerströmungsdralls ein Drallerzeuger genutzt. Beispielsweise kann dafür ein Blech eingesetzt werden, wie es zum Beispiel aus der DE-A-199 60 626 hervorgeht. Der Inhalt dieser Druckschrift gehört hiermit durch Bezugnahme zur Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht ein Verfahren zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine durch Verstellung der effektiven Pleuellänge vor, vorzugsweise mit einer Hub- kolbenbrennkraftmaschine wie oben beschrieben, wobei in Abhängigkeit von der Verstellung ein die Einspritzung betreffender Parameter des Zylinders mitverstellt wird.
Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses kann auf unterschiedliche Weise erzielt werden. So besteht die Möglichkeit, eine exzentrisch gelagerte Kurbelwelle vorzusehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine effektive Pleuel¬ länge so zu ändern, dass sich darüber das Verdichtungsverhältnis ändern lässt. Dazu kann beispielweise das Pleuel selbst auf der Kurbelwelle exzentrisch ver¬ stellbar gelagert sein und/oder der Kolbenbolzen ist exzentrisch verstellbar am Pleuel gelagert. Hierzu kann die VCR-Kolbenmaschine ausgestaltet sein, wie es jeweils beispielhaft aus DE-A-10 2005055 199, DE-A-10 2011 056298, DE-A- 10 2012 014 917, DE-A-10 2011 108 790, DE-A-10 2010 061 360, DE-A-10 2010 061 359, DE-A-10 2010 061 361, DE-A-10 2014 004 987 und/oder DE- A-10 2008 005 467 hervorgeht. Die aus diesen Druckschriften bekannten möglichen Konstruktionen des Pleuels mit exzentrischer Verstellung des Verdichtungskolbens, des Verstellmechanismus und der Stützzylinder bzw. Stütz¬ kolben und deren Betätigung und die übrigen Inhalte dieser Druckschriften gehören hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung.
Eine Möglichkeit, einen Parameter zu ändern, besteht darin, dass die Einspritzströmung in Abhängigkeit von der effektiven Pleuellänge beeinflusst wird. Die Einspritzströmung kann beispielsweise so, wie oben beschrieben, durch die verschiedenen Einspritzlöcher, Einspritzwinkel oder auch Injektoren beeinflusst werden.
Eine weitere Möglichkeit, einen weiteren Parameter zu ändern, besteht darin, dass sich die Einspritzung, insbesondere der Einspritzstrahl in Abhängigkeit von der effektiven Pleuellänge ändert. Hierbei kann sich die Einspritzmenge, der Einspritzdruck oder auch der Einspritzwinkel wie auch die Strahlgeometrie ändern.
Grundsätzlich gilt, dass sich das Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrenn- kraftmaschine gleichzeitig für sämtliche Zylinder oder für sämtliche Zylinder einer Zylinderbank einstellen lässt oder für die einzelnen Zylinder der Hubkol- benbrennkraftmaschine einstellen lässt, und zwar in sämtlichen zuvor genannten Fällen entweder aktiv oder passiv. Hierbei wird bevorzugt die Geometrie einer Triebwerkskomponente wie beispielsweise die Pleuellänge, der Kurbelwellenradius, die Lagerung der Kurbelwelle und/oder die Lagerung des Ver- dichtungskolbens am Pleuel und damit die effektive Pleuellänge verändert. Bevorzugt erfolgt dies hydraulisch, d.h. unter Einsatz eines Mediums. Hier eignet sich vor allem als Medium das Motoröl . Die aktive Verstellung bedeutet, dass durch Einwirken von externen Verstell kräften auf den Verstellmechanismus eine Verstellung der betreffenden Triebwerkskomponente erzielt wird. Die pas- sive Verstellung besagt, dass auf die Triebwerkskomponente beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wirkende Kräfte wie die Gasdruckkräfte und die Massenkräfte ausgenutzt werden, um eine Verstellung der Triebwerkskomponente zu bewirken. Bei der passiven Verstellung kommt es also aufgrund der Ausnutzung dieser Kräfte zu einer automatischen Verstellung der Triebwerks- komponente, während bei der aktiven Verstellung von außen, d.h. zusätzlich zu den zuvor genannten wirkenden Kräften oder unabhängig von diesen noch weitere Verstell kräfte eingebracht werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den nachfolgenden Figuren hervor. Die aus den Figuren hervorgehenden Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelne Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können ein oder mehrere Merkmale aus ein oder mehreren Ausgestaltungen untereinander wie aber auch mit Merkmalen aus der obigen allgemeinen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Daher dienen die folgenden Ausgestaltungen zur Veranschaulichung von verschiedenen Möglichkeiten und Aspekten der Erfindung, ohne aber diese auf diese Ausgestaltungen beschränken zu wollen. Es zeigen : Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Zylinder,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den oberen Bereich eines weiteren Kolbens entlang der Zylinderachse,
Fig. 3 eine zugeordnete Aufsicht auf den Kolben gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine ausgebildete Drallströmung am Ende der Ansaugphase,
Fig. 5 eine ausgebildete Tumbleströmung,
Fig. 6 schematisch die Entwicklung einer Tumbleströmung in der Ansaugphase, Fig. 7 die Anordnung der Düsenöffnungen an einer Einspritzdüse, Fig. 8 eine abgewandelte Anordnung der Düsenöffnung,
Fig. 9 eine Anordnung der Düsenöffnung mit unterschiedlichem Abstand zuei- nander.
In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in einem Vertikalschnitt dargestellt, dessen Brennraum 2 durch den Zylinderkopf 3 einerseits und den Verdichtungskolben vom Pleuel 4.1 andererseits begrenzt ist. Die Be- grenzungsfläche 5 des Brennraums 2 am Zylinderkopf 3 ist bei dem hier dar¬ gestellten Ausführungsbeispiel dachförmig ausgebildet, wobei in der einen Dachfläche 5.1 ein oder auch zwei parallel nebeneinander verlaufende Einlass¬ kanäle 6 einmünden, die jeweils durch ein Einlassventil 7 verschließbar sind, und in der anderen Dachfläche 5.2 ein oder auch zwei parallele Auslasskanäle 8 ausmünden, die jeweils durch ein Auslassventil 9 verschließbar sind. In den Übergangsbereichen 10 der beiden Dachflächen 5.1 und 5.2 zur Zylinderwand befindet sich eine umlaufende Aussparung/Vertiefung 11, die eine umlaufende Erhöhung 15 am Kolbenrand aufnimmt.
Der Winkel zwischen Einlassventil 7 und Auslassventil 9 kann in einer Ausgestaltung bis zu 40° betragen, wobei die Winkelhalbierende um beispielweise bis zu 8° gegenüber der Zyl inderachse 17 geneigt sein kann . Es können je nach gewünschter Strömungsausbildung in der Brennkammer auch eine andere Winkelgeometrie zwischen Einlassventil 7 und Auslassventil 9 vorliegen, zum Beispiel, wenn ein Dral lblech noch in dem Einlasskanal 6 angeord net sein sol l . Der in Fig . 1 dargestellte Schnitt ist versetzt geführt und zwar im Bereich des Zyl inderkopfes 3 d urch die Achse 6.1 eines Einlasskanals 6 und dem zugeord¬ neten Auslasskanal 8. Im Bereich des Brennraums 2 bis einschließlich d urch den Kolben 4 ist der Schnitt in einer Ebene entlang der Zyl inderachse 17 geführt.
Der Boden 13 des Kolbens 4 ist bei dem in Fig . 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentl ichen entsprechend der Form der zylinderkopfseitigen Beg renzungsfläche 5 ausgebildet, d . h . also ebenfal ls dachförmig , jedoch mit der Besonderheit, dass - wie aus Fig . 1 ersichtl ich - in die Dachfläche des Kol ben- bodens 13 eine zweigeteilte M ulde 14 eingearbeitet ist. Jeweils im Ü bergangs¬ bereich 12 der Dachkontur des Kolbenbodens 13 zu dessen U mfangsrand ist der Kolbenboden 13 mit einer umlaufenden Erhöhung 15 versehen, deren Form im Wesentlichen komplementär zur Form der Aussparung/Vertiefung 11 im Ü bergangsbereich 10 des Zylinderdachs zur Zyl inderwand ist. Die Form und Oberseite 16 (konusförmig, Schrägfläche oder gerundet, beide zur M ulde 14 hin geneigt) der Erhöhung 15 ist gewählt, um im Wesentlichen unabhängig von dem Verd ichtungsverhältnis für eine Führung der Randströmung in dem Brennraum 2 weg von der Zylinderwand und hin zur M ulde zu sorgen . Im Bereich der Zylinderachse 17 ist im Zyl inderkopf 3 eine hier n ur d u rch ih re Einspritzachse 18.1 angedeutete erste Einspritzeinrichtung angeord net. Bei dem h ier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Einspritzachse 18. 1 um ein geringes Maß in Richtung auf die Auslasskanäle 8 versetzt angeordnet, sie kann aber auch mit der Zylinderachse 17 zusammenfallen. Sie kann je nach Gestaltung und Ausrichtung der Düsen zum Beispiel um bis zu 30° gegenüber der Zylinderachse 17 geneigt sein. Auch kann eine zweite Einspritz- einrichtung versetzt zu der ersten vorzugsweise mit einer anders ausgerichteten, zweiten Einspritzachse 18.2 vorgesehen sein.
In Fig. 1 ist der Kolben 4 in seiner Abwärtsbewegung bei geöffneten Einlassventilen 7 dargestellt. Entgegen der Brennraumkonfiguration mit Ventilwinkel > 0° und der im Wesentlichen unter einem Winkel a in den Brennraum 2 einmündenden parallelen Einlasskanäle 6 sei angenommen, dass sich im Brennraum 2 eine durch die beiden Doppelpfeile 19 angedeutete Drallströmung aus¬ bildet, die auch in der Kompressionsphase, d. h. bei geschlossenen Einlassventilen 7 und bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 weitgehend aufrechter- halten bleibt. Die Einspritzdüse weist mehrere, z. B. mindestens fünf unter¬ schiedlich ausgerichtete Düsenöffnungen auf, so dass die erforderliche Kraft¬ stoffmenge fein verteilt in diese Drallströmung eingebracht wird, was zur Folge hat, dass die Kraftstoffmenge einen langen Weg ohne Kontakt mit der Zylinderwandung zurücklegen und hierbei eine homogene Gemischbildung im Brennraum bewirkt werden kann.
Die Drallströmung (siehe die Doppelpfeile 19), die maßgeblich durch die Geo¬ metrie der Einlasskanäle erzeugt wird, wird im Wesentlichen durch die Geo¬ metrie des Brennraums 2 , insbesondere die Gestaltung der Dachflächenberei- che der zylinderkopfseitigen Begrenzung und der zugeordneten Gestaltung des Kolbenbodens 13 während des Verdichtungsvorgangs stabilisiert, wobei die Mulde 14 im Kolbenboden 13 neben ihrer ebenfalls stabilisierenden Wirkung auf den Drall die gewünschten weiten Weglängen für die eingespritzten Kraftstoffmengen gewährleistet.
Des Weiteren ist in Fig. 1 die unterschiedliche Endstellung des Kolbens 4 in OT gestrichelt angedeutet, wobei eine erste Stellung mit höchster Verdichtung als εΐ und eine zweite Stellung mit niedrigster Verdichtung als ε2 bezeichnet ist. Daraus folgt, dass die Differenz Δε ein Maß für die Abstandsdifferenz zwischen Kolben und Zylinderkopf bei unterschiedlicher Verdichtung in OT ist. Das Maß Δε lässt sich damit beispielsweise als Abstand zwischen einer ersten und einer 5 zweiten Reihe an Düsenöffnungen 22, 23 der Einspritzdüse wiederfinden, wie es zum Beispiel aus Fig. 8 zu entnehmen ist.
Die vorstehend erwähnte Asymmetrie der Brennraumgestaltung ist aus der in Fig. 2 und 3 im Schnitt und in der Aufsicht dargestellten Gestaltung des Koll o benboden erkennbar. Durch die Zuordnung der Bezugszeichen der einzelnen zu Fig . 1 bereits erläuterten Merkmale kann auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden.
Wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar, ist die Mulde 14 im Kolbenboden 13 im We- 15 sentlichen gerundet ausgebildet und weist einen Boden 20 mit kreisrundem Rand auf.
Der beispielhaft dargestellte Neigungswinkel b der dachförmigen Begrenzung sowohl auf der Zylinderkopfseite als auch auf Seiten des Kolbenbodens weist
20 gemessen gegenüber der Horizontalen zum Beispiel einen Winkel zwischen 13° und 18°, zweckmäßig von etwa 15 ° auf. Die Einlasskanäle 6 sind hinsichtlich ihrer jeweiligen Mittelachse 6.1 in ihrem Bereich unmittelbar vor dem gekrümmten Übergang zu der durch das Einlassventil 7 verschließbaren Einlassöffnung 7.1 um vorzugsweise einen Winkel a zwischen 15° und 45°, zweckmä-
25 ßig von etwa 30° gegenüber der Horizontalen geneigt.
Zum besseren Verständnis der Strömungsvorgänge ist in Fig . 4 eine ausgebildete Drallströmung am Ende einer Ansaugphase dargestellt. Die zugehörigen Geschwindigkeitskomponenten CU (in Umfangsrichtung) und CA (axial) sind 30 durch Pfeile entsprechend gekennzeichnet.
Fig. 5 zeigt für die gleiche Kolbenstellung eine ausgebildete Tumbleströmung. Auch hier sind die Geschwind ig keitskomponenten CT (Tumble) und CA entsprechend d urch Pfeile gekennzeichnet. In Fig . 5 ist angedeutet, dass die Anord nung der M ulde 14 auf dem Kolbenboden 13 bei der anschließenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 in der Kompressionsphase maßgeblich zur Auf- rechterhaltung der Tumbleströmung beiträgt, so dass auch bei einer Einspritzung in den Kompressionshub immer noch eine ausreichende Strömungskom¬ ponente CT vorhanden ist, um so d ie Gemischbild ung zu unterstützen .
Fig . 6 zeigt von l inks nach rechts in Einzelschritten, wie sich in der Ansaug pha- se bei sich abwärts bewegendem Kolben 4 die zunächst axial einströmende Luft im weiteren Verlauf der Ansaug phase bis zu dessen Ende in eine Tumbleströmung einstel lt, was maßgeblich d urch die geometrische Zuordnung der Ein lasskanäle 6 zum Zyl inderraum und auch d urch die Anordnung eines entsprechenden Brennraumdaches unterstützt wird . Die M uldengeometrie ist hier gestrichelt angedeutet. Der Kol benrand weist die Erhöhung 15 auf, so dass die Randströmung bei hoher wie auch bei nied rig eingestel lter Verd ichtung nach innen hin zur Muldengeometrie geleitet wird .
In Fig . 7 ist die in den Brennraum 2 hineinragende Düse 21 der Kraftstoffe! n- spritzeinrichtung schematisch dargestellt. Wie die Zeichnung erkennen lässt, weist die Düse 21 eine Vielzahl von Düsenöffnungen 22 auf (z. B. mindestens fünf) . Die Düsenöffnungen sind gegenüber der Einspritzachse 18 so ausgerichtet, dass die austretenden feinen Kraftstoffstrahlen unter einem Winkel c von etwa 45° bis 80° in den Brennraum 2 austreten .
Die vorstehend dargestellte und beschriebene Brennraumgestaltung ist bei Otto- Motoren und für ein Diesel brennverfahren mit Direkteinspritzu ng einsetzbar, bei dem die Forderung nach hohen M itteld rücken bei geringem Kraftstoffverbrauch und niedrigen Emissionen d urch Veränderung des Verd ichtungsver- hältnisses und der An passung d urch beispielsweise Injektorlöcherauswah l oder auch Injektorwahl ermög licht wird . Die Einspritzeinrichtung kann mit Düsen unterschiedlicher Gestaltung und Anordnung der Düsenöffnung versehen sein. Neben einer sogenannten Drosselzapfendüse mit nur einer Düsenöffnung sind auch Düsen mit mindestens drei Düsenöffnungen einsetzbar. Der Winkel c der einzelnen Düsenöffnungen 22 gegenüber den einzelnen Einspritzachsen 18.1, 18.2 der Einspritzeinrichtung sowie der Winkel d bzw. der Abstand der einzelnen Düsenöffnungen 22 in Um- fangsrichtung können jeweils verschieden sein, wie dies in den Fign. 7 und 9 schematisch für eine Düse mit sechs Düsenöffnungen 22.1 bis 22.6 dargestellt ist. Dies wird vorzugsweise an unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse an- gepasst, so dass in Abhängigkeit vom eingestellten Verdichtungsverhältnis unterschiedliche Düsenöffnungen geöffnet werden. Die (zweite) Düse eines zwei¬ ten Injektors kann gleiche wie auch andere Düsenöffnungen mit anderen Winkeln aufweisen. Auch ist in Fig. 8 durch den Doppelpfeil angedeutet, dass zum Beispiel ein Injektor in Abhängigkeit vom Verdichtungsverhältnis seine axiale Position relativ zum Zylinderkopf ändert. Dieses ist durch das Maß Δε' ange¬ deutet. Insbesondere kann das Maß Δε' von dem Maß Δε abweichen, mit denen Düsenöffnungsreihen axial versetzt zueinander angeordnet sind. So ist oberhalb einer ersten Gruppe von ersten Düsenöffnungen 22 eine zweite Gruppe von zweiten Düsenöffnungen 23 angeordnet. Während die ersten Dü- senöffnungen 22 bei niedrigem Verdichtungsverhältnis genutzt werden, werden die zweiten Düsenöffnungen 23 bei höherem Verdichtungsverhältnis eingesetzt. Dies wird auch durch das Maß Δε verdeutlicht, welches sich aufgrund der unterschiedlichen Verdichtung bestimmen lässt. Die Erfindung lässt sich ferner alternativ durch eine der nachfolgend genannten Merkmalsgruppen umschreiben, wobei die Merkmalsgruppen beliebig miteinander kombinierbar sind und auch einzelne Merkmale einer Merkmalsgrup¬ pe mit ein oder mehreren Merkmalen einer oder mehrerer anderer Merkmalsgruppen und/oder einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausgestaltun- gen kombinierbar sind. Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einer einstellbaren Änderung eines Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders mittels eines variablen Abstands eines Kolbens des Zylinders in OT zum Zylinderkopf, vorzugsweise mittels einstellbarer Änderung einer effektiven Länge eines Pleuels, wobei eine Kolbenbodengeometrie des Zylinders eine Muldenform aufweist, die umrandet ist mit einer Kolbenrandgeometrie, die angestellt ist, vorzugsweise so, dass bei jeweils unterschiedlichem Abstand des Kolbens in OT zum Zylinderkopf, insbesondere unterschiedlich eingestellter effektiver Pleuellänge, ein in Richtung auf den Kolbenrand wandernder Einspritzstrahl in Richtung der Muldenform abgelenkt wird.
Hubkolbenverbrennungskraftmaschine nach Ziffer 1, wobei die Kolbenrandgeometrie eine umlaufende, angestellte Fase aufweist.
Hubkolbenverbrennungskraftmaschine nach den Ziffern 1 oder 2, wobei die Kolbenrandgeometrie eine zumindest annähernd umlaufende Erhöhung aufweist, die zum Inneren hin zur Muldenform abfällt.
Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einer Verstellung einer effektiven Pleuellänge zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders, vorzugsweise nach den Ziffern 1, 2 oder 3, wobei der Zylinder einen Injektor aufweist, der je nach eingestelltem Verdichtungsverhältnis unterschiedliche Einspritzlöcher entlang des Injektors verwendet.
Hubkolbenverbrennungskraftmaschine nach Ziffer 4, wobei ein Abstand zwischen einem Punkt des Kolbenbodens bei veränderter effektiver Länge des Pleuels in einem jeweiligem OT und einem aktiv einspritzendem Einspritzloch des Injektors durch eine Änderung einer Aktivierung verschiedener Einspritzlöcher des Injektors zumindest annähernd gleich ist. 6. Hubkolbenverbrennungskraftmaschine nach den Ziffern 4 oder 5, wobei ein Punkt in der Kolbenmulde, auf den eine Mittellinie eines Spraystrahls des Injektors geometrisch im OT zielt, zumindest annähernd gleich ist. 7. Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einer Verstellung einer effektiven Pleuellänge zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders, vorzugsweise nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei der Zylinder einen ersten und einen zweiten Injektor aufweist, die jeweils eine anders gerichtete Einspritzung in Abhängigkeit von einer eingestellten ef- fektiven Pleuellänge ermöglichen
8. Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einer Verstellung einer effektiven Pleuellänge zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders, vorzugsweise nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei der In- jektor zumindest teilweise derart beweglich im Zylinderkopf angeordnet ist, dass eine Lage von ein oder mehreren Einspritzlöchern des Injektors relativ zum Zylinderkopf in Abhängigkeit von einer effektiven Pleuellänge einstellbar ist. 9. Hubkolbenverbrennungskraftmaschine nach einer der vorhergehenden
Ziffern, wobei ein variabler Ventiltrieb in Abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis in dem Zylinder genutzt wird zum Erzeugen eines Dralls in der Brennkammer. 10. Hubkolbenverbrennungskraftmaschine nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei ein Drallerzeuger, vorzugsweise eine Drallklappe, in Abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis in dem Zylinder genutzt wird zum Erzeugen eines Dralls in der Brennkammer. 11. Verfahren zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einer Verstellung einer effektiven Pleuellänge, vorzugsweise mit einer Hubkolbenverbrennungs- kraftmaschine nach einer der vorhergehenden Ziffern bis 10, wobei in Abhängigkeit von der Verstellung ein die Einspritzung betreffender Parameter des Zylinders mitverstellt wird.
Verfahren nach Ziffer 11, wobei eine Einspritzströmung in Abhängigkeit von einer effektiven Pleuellänge beeinflusst wird
Verfahren nach den Ziffern 11 oder 12, wobei eine Einspritzung, insbesondere ein Einspritzstrahl sich in Abhängigkeit von der effektiven Pleuellänge ändert.
B EZUGSZE IC H E N LISTE
1 Zylinder
2 Brennraum
3 Zylinderkopf
4 Kolben
4.1 Pleuel
5 Begrenzungsfläche des Zylinderkopfes
5.1 Dachfläche des Zylinderkopfes
5.2 Dachfläche des Zylinderkopfes
6 Einlasskanal
6.1 Mittelachse des Einlasskanals
7 Einlassventil
7.1 Einlassöffnung
8 Auslasskanal
9 Auslassventil
10 Übergangsbereich am Zylinderdach zur Zylinderwand
11 Aussparung/Vertiefung
12 Übergangsbereich am Kolbenbodenrand
13 Kolbenboden
14 Mulde im Kolbenboden
15 Kolbenranderhöhung
16 Oberseite der Erhöhung
17 Zylinderachse
18 Einspritzachse
19 Doppelpfeil
20 Muldenboden
21 Düse
22 Düsenöffnungen
23 Düsenöffnungen

Claims

Ansprüche
1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eines Zylinders (1) mit Kolben (4) und Zylinderkopf (3) mittels eines variablen Abstands des Kolbens (4) zum Zylinderkopf (3) im oberen Totpunkt des Kolbens (4), vorzugsweise mittels veränderbarer effektiver Länge eines Pleuels (4.1), wobei der Kolben (4) einen Boden (13) mit einer Mulde (14) aufweist, die umrandet ist von einer Kolbenranderhöhung (15), die zur Ablenkung einer sich im Zylinder (1) bildenden Randströmung in Richtung auf die Mulde (14) bei unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen.
2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (15) am Kolbenrand eine Schrägfläche (16) aufweist.
3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (15) am Kolbenrand zumindest annähernd umlaufend ist und zur Mulde (14) abfällt.
4. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eines Zylinders (1) mit Kolben (4) und Zylinderkopf (3) mittels eines variablen Abstands des Kolbens (4) zum Zylinderkopf (3) im oberen Totpunkt des Kolbens (4), vorzugsweise mittels veränderbarer effektiver Länge eines Pleuels (4.1),, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) einen Injektor (18.1, 18.2) aufweist, der mit den verschiedenen einstellbaren Verdichtungsverhältnissen jeweils mit zugeordnete Gruppen von Einspritzlöchern (22, 23) versehen ist.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Einspritzöffnungen (22, 23) untereinander beabs- tandet angeordnet sind, und dass in Abhängigkeit von dem eingestellten Verdichtungsverhältnis jeweils diejenige Gruppe von Einspritzöffnungen für die Einspritzung verwendbar sind, dass der Abstand eines Punkts des Kolbenbodens (13) im oberen Totpunkt des Kolbens (4) für sämtliche einstellbaren Verdichtungsverhältnisse annähernd gleich ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt in der Mulde (14), auf den eine Mittellinie eines Spraystrahls des Injektors im oberen Totpunkt geometrisch zielt, zumindest annähernd gleich ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eines Zylinders (1) mit Kolben (4) und Zylinderkopf (3) mittels eines variablen Abstands des Kolbens (4) zum Zylinderkopf (3) im oberen Totpunkt des Kolbens (4), vorzugsweise mittels veränderbarer effektiver Länge eines Pleuels (4.1),, vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) einen ersten und einen zweiten Injektor aufweist, die jeweils eine anders gerichtete Einspritzung in Abhängigkeit von der eingestellten effektiven Pleuellänge ermöglichen.
Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eines Zylinders (1) mit Kolben (4) und Zylinderkopf (3) mittels eines variablen Abstands des Kolbens (4) zum Zylinderkopf (3) im oberen Totpunkt des Kolbens (4), vorzugsweise mittels veränderbarer effektiver Länge eines Pleuels (4.1),, vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor zur in Abhängigkeit von der effektiven Pleuellänge erfolgenden Veränderung der Lage und/oder Ausrichtung eines oder mehrerer Einspritzöffnungen (22, 23) des Injektors relativ zum Zylinderkopf (3) beweglich im Zylinderkopf (3) angeordnet ist.
9. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein variabler Ventiltrieb in Abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis in dem Zylinder (1) genutzt wird zum Erzeugen eines Dralls in der Brennraum (2).
10. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladungsbewegungserzeuger, vorzugsweise eine Drallklappe oder Tumbleklappe, in Abhängigkeit von dem Verdichtungsverhältnis in dem Zylinder (1) genutzt wird zum Erzeugen eines Dralls oder Tumbles in dem Brennraum (2).
11. Verfahren zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Verstellung der effektiven Pleuellänge, vorzugsweise bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von der Verstellung des Verdichtungsverhältnisses ein die Einspritzung betreffender Parameter des Zylinders (1) mitverstellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzströmung in Abhängigkeit von der effektiven Pleuellänge beeinflusst wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung, insbesondere der Einspritzstrahl in Abhängigkeit von der effektiven Pleuellänge geändert wird .
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