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DE102007053890A1 - Method for operating internal combustion engine, involves designing of swirl duct valve for increasing swirl amplitude by small valve lifts, particularly in area between two millimeters and four millimeters - Google Patents

Method for operating internal combustion engine, involves designing of swirl duct valve for increasing swirl amplitude by small valve lifts, particularly in area between two millimeters and four millimeters Download PDF

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DE102007053890A1
DE102007053890A1 DE102007053890A DE102007053890A DE102007053890A1 DE 102007053890 A1 DE102007053890 A1 DE 102007053890A1 DE 102007053890 A DE102007053890 A DE 102007053890A DE 102007053890 A DE102007053890 A DE 102007053890A DE 102007053890 A1 DE102007053890 A1 DE 102007053890A1
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internal combustion
combustion engine
valve
piston
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Ekkehard Pott
Bernd Hahne
Robin Van Haelst
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Volkswagen AG
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Abstract

The method involves designing of a swirl duct valve for increasing the swirl amplitude by small valve lifts, particularly in an area between 2 millimeters and 4 millimeters. A soot number is adjusted by different opening positions of the swirl flap in an operating point. An effective medium pressure of 2 bars and a constant nitrogen oxides untreated emission or a soot number are adjusted in an operating point. An independent claim is included for an internal combustion engine has a compression ignition.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotor mit Selbstzündung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.The The present invention relates to a method of operating an internal combustion engine with auto-ignition according to the generic term of the independent claim.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit verringerter Ruß- und Stickoxidemissionen (NOx) die in Betrieb von gattungsgemäßen Verbrennungsmotoren erzeugt werden. Ferner betrifft die Erfindung einen gattungsgemäßen Verbrennungsmotor zur Ausführung des Verfahrens.The The invention relates in particular to a generic type Method for operating an internal combustion engine with reduced Soot and nitrogen oxide (NOx) emissions in operation of generic Internal combustion engines are generated. Furthermore, the invention relates a generic internal combustion engine for execution of the procedure.

Zur Erfüllung heutiger und zukünftiger strenger Emissionsgrenzwerte für Diesel-Pkw ist der Einsatz verschiedener Technologien bekannt, die eine Abstimmung relativ vieler inner- und außermotorischer Maßnahmen zur Emissionsreduzierung beinhalten. Bekannte motorische Maßnahmen zur Reduzierung der Rohemissionen betreffen das Brennverfahren (Brenngestaltung, Kanalform, Drall der Einlassströmung), Einstellung des Lambdawertes, Einspritzzeitpunkt und Abgasrückführung, Einspritzsystem (Anpassung des Einspritzverlaufs), Abgasrückführung, Aufladung, Ladeluftkühlung, Wassereinspritzung. Außermotorische Abgasnachbehandlungsmaßnahmen umfassen den Einsatz von Partikelfiltern, Oxidationskatalysatoren und NOx-Katalysatoren.to Fulfill current and future stringent emission limits for diesel cars is the use of different technologies known that a vote relatively many internal and external motor Include emission reduction measures. Known Motorized measures to reduce raw emissions concern the combustion process (firing design, channel shape, twist the intake flow), adjustment of the lambda value, injection timing and exhaust gas recirculation, injection system (adaptation the course of injection), exhaust gas recirculation, charging, Intercooling, water injection. Engine- Exhaust aftertreatment measures include the use of Particulate filters, oxidation catalysts and NOx catalysts.

Bekannt ist auch, dass bei Dieselmotoren Maßnahmen, die die Rußemissionen reduzieren, dazu tendieren, die Strickoxidemissionen zu erhöhen. Während es noch für die Einhaltung der Euro4-Abgasgrenzwerte möglich war, bei relativ niedrigen NOx-Emissionen relativ hohe Rußemissionen zu tolerieren, da letztere durch im Abgassystem angeordnete Partikelfilter aufgefangen werden konnten, ist dies bei den strengeren Abgasgrenzwerten nach Euro5 nicht mehr möglich, da die Partikelfilter nach zu kurzer Zeit bereits eine hohe Beladung aufweisen, was eine häufige Regeneration mit entsprechend hohem Kraftstoffverbrauch und erhöhter Kohlendioxidemission zur Folge hat.Known is also that in diesel engines measures that the soot emissions reduce, tend to increase the knit oxide emissions. While it is still for compliance with Euro4 emission limits was possible at relatively low NOx emissions relative tolerate high levels of soot emissions, as the latter can be tolerated by Exhaust system arranged particulate filters could be collected this is no longer the case with the stricter emission limits according to Euro5 possible because the particle filter already too short time have a high load, which is a frequent regeneration with correspondingly high fuel consumption and increased Carbon dioxide emissions result.

Aus der DE 3612029 A1 ist bereits eine luftverdichtende Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt. Mit einer im Kolbenbogen annähernd zentrisch angeordneten rotationssymmetrischen Brennraummulden, eine Einspritzvorrichtung die eine in die Brennraummulde einspritzende Einspritzdüse mit mindestens vier Spritzlöchern aufweist und mit einer eine Drehbewegung der in die Brennraummulde eintretenden Ladeluft erzeugenden Einlasseinrichtung. Der Durchmesser der Brennraummulde beträgt dabei mehr als 55% des Zylinderdurchmessers. Die durch die Einlasseinrichtung erzeugte Drehbewegung der Ladeluft weist eine nach dem Flügelradverfahren ermittelte Drallzahl von etwa 1,5 bis 2,5 auf, wobei die Einspritzvorrichtung für eine Förderrate von 5 bis 15 mm3/Gradkurbelwinkel und im Druckraum der Einspritzdüse herrschende Einspritzdrücke von 500 bis 200 bar ausgelegt ist. Ziel der angegebenen Maßnahmen ist es, eine Erhöhung der Leistungsausbeute, eine Verminderung der Rauemissionen und der Emissionen an gasförmigen Abgaskomponenten, eine Geräuschverringerung und eine Entlastung der mechanisch hochbeanspruchten Maschinenteile zu erreichen. Allerdings ist es mit diesen bekannten Maßnahmen nicht möglich die Grenzwerte der Euro5-Abgasnorm für Stickoxide und Partikel (PM) für Diesel-Pkw zu erreichen.From the DE 3612029 A1 An air-compressing reciprocating internal combustion engine is already known. With an approximately concentric in the piston arc rotationally symmetric combustion bowls, an injection device having a injecting into the combustion bowl injection nozzle having at least four spray holes and with a rotational movement of the entering into the combustion bowl charge air inlet device. The diameter of the combustion bowl amounts to more than 55% of the cylinder diameter. The rotational movement of the charge air generated by the inlet device has a swirl number determined by the impeller method of about 1.5 to 2.5, wherein the injection device for a delivery rate of 5 to 15 mm 3 / degree crank angle and in the pressure chamber of the injector prevailing injection pressures from 500 to 200 bar is designed. The aim of the specified measures is to achieve an increase in the power output, a reduction of the roughness emissions and the emissions of gaseous exhaust gas components, a noise reduction and to relieve the mechanically highly stressed machine parts. However, with these known measures it is not possible to achieve the limit values of the Euro5 emission standard for nitrogen oxides and particulates (PM) for diesel passenger cars.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher bei einem Verbrennungsmotor mit Selbstzündung eine Reduzierung der Rohemissionen von Stickoxiden und Rußpartikeln zu erreichen, so dass diese möglichst nahe an die durch die Euro-Norm 5 festgelegten jeweiligen Grenzwert kommen und bei einem Kraftfahrzeug mit einem im Abgassystem angeordneten Partikelfilter die besagten EU5 Grenzwerte der End-Pipe-Emissionen erreicht oder unterschritten werden können.task The present invention is therefore in an internal combustion engine with auto-ignition a reduction of the raw emissions of nitrogen oxides and soot particles, so that these possible close to the respective limit set by Euro Standard 5 come and in a motor vehicle with a arranged in the exhaust system Particulate filter the said EU5 limit values of end-pipe emissions can be reached or fallen below.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Selbstzündung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches gelöst.The The object is achieved by a method to operate an internal combustion engine with auto-ignition solved with the features of the independent claim.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Selbstzündung mit einem Motorblock mit zumindest einem Zylinder und einem diesen zugeordneten Kolben, einem Einspritzsystem zur direkten Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder sowie einer
Einlasseinrichtung für Ladeluft mit zumindest einem Einlassasskanal und einem zugeordneten Einlassventil und einer
Auslasseinrichtung für Abgas mit zumindest einem Auslasskanal und einem diesem zugeordneten Auslassventil und einem anschließendem Abgassystem mit Partikelfilter
wobei der Zylinder einen Zylinderkopf und der Kolben einen Kolbenkopf aufweist und Zylinderkopf und Kolbenkopf Innenflächen eines Brennraumes bilden
und in der Oberfläche des Kolbenkopfs eine Kolbenmulde mit einem Muldenrand angeordnet ist, wobei bei einem auf einen Kreis normierten Muldenrand das Verhältnis von Muldenranddurchmesser zu Kolbendurchmesser größer 0,55 ist oder bei einer zu 90% gefüllten Kolbenmulde bei einer auf einen Kreis normierten Füllfläche das Verhältnis der Füllfläche zur Kolbenquerschnittsfläche > 0,30 ist
ein Einlasskanal als Drallkanal mit einem zugeordneten Drallkanalventil ausgebildet ist, wobei die Einlassströmung in den Brennraum einen Drall erhält,
die Einlasseinrichtung als weiteren Einlasskanal einen Füllkanal mit einem zugeordneten Füllkanalventil aufweist, wobei der Füllkanal durch eine schaltbare Drallklappe geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die Drallklappe mindestens drei Öffnungsstellungen aufweist
sieht vor, dass
das Drallkanalventil zur Drallanhebung bei kleinen Ventilhüben, insbesondere in einem Bereich zwischen 2 mm und 4 mm, ausgelegt ist und
mittels unterschiedlicher Öffnungsstellungen der Drallklappe
in einem Betriebspunkt von 1500 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 2 bar und einer konstanten NOx-Rohemission < 0,7 g/kWh eine Rußzahl FSN < 0,2 eingestellt wird
und/oder
in einem Betriebspunkt mit 2000 1/Min. und 5 bar effektiven Mitteldruck und einer NOx-Rohemission < 1,2 g/kWh eine Rußzahl FSN < 0,8 eingestellt wird
und/oder
in einem Betriebspunkt bei 2000 1/Min. und 8 bar effektiven Mitteldruck und einer konstanten NOx-Rohemission < 1,5 g/kWh eine Rußzahl FSN < 1 eingestellt wird.
The inventive method for operating an internal combustion engine with auto-ignition with an engine block with at least one cylinder and a piston associated therewith, an injection system for direct fuel injection into the cylinder and a
Inlet device for charge air with at least one inlet passage and an associated inlet valve and a
Exhaust device for exhaust gas with at least one outlet channel and an associated exhaust valve and a subsequent exhaust system with particulate filter
wherein the cylinder has a cylinder head and the piston has a piston head and the cylinder head and piston head form inner surfaces of a combustion chamber
and in the surface of the piston head, a piston recess is arranged with a trough edge, wherein in a normalized to a circle trough edge, the ratio of bowl rim diameter to piston diameter is greater than 0.55 or in a 90% filled piston bowl with a normalized to a circle filling surface, the ratio the filling surface to the piston cross-sectional area> 0.30
an inlet channel is formed as a swirl channel with an associated swirl channel valve, wherein the inlet flow into the combustion chamber receives a twist,
the inlet device as a further inlet channel a filling channel with an associated Füllkanalventil wherein the filling channel can be opened and closed by a switchable swirl flap, wherein the swirl flap has at least three open positions
provides that
the swirl duct valve is designed to increase the swirl at small valve strokes, in particular in a range between 2 mm and 4 mm, and
by means of different opening positions of the swirl flap
at an operating point of 1500 1 / min. and an effective mean pressure of 2 bar and a constant NOx raw emission <0.7 g / kWh a soot number FSN <0.2 is set
and or
at an operating point of 2000 1 / min. and 5 bar effective mean pressure and a raw NOx emission <1.2 g / kWh a soot number FSN <0.8 is set
and or
at an operating point at 2000 1 / min. and 8 bar effective mean pressure and a constant NOx raw emission <1.5 g / kWh a soot number FSN <1 is set.

Der Verbrennungsmotor mit Selbstzündung kann mittels unterschiedlicher Öffnungsstellungen der Drallklappe so betrieben werden, dass in einem Betriebspunkt von 1500 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 2 bar und einer konstanten NOx-Rohemission von < als 0,7 g/kWh eine Rußzahl FSN von < als 0,2 eingestellt wird.Of the Internal combustion engine with self-ignition can by means of different opening positions of the Swirl flap operated so that at an operating point of 1500 1 / min. and an effective mean pressure of 2 bar and one constant NOx raw emissions of <than 0.7 g / kWh a soot number FSN of <than 0.2 is set.

Ferner ist vorgesehen, dass in einem Betriebspunkt mit 2000 1/Min. und 5 bar effektiven Mitteldruck und einer NOx-Rohemission von < als 1,2 g/kWh eine Rußzahl FSN von < als 0,8 eingestellt wird und/oder in einem Betriebspunkt bei 2000 1/Min. und 8 bar effektiven Mitteldruck und einer konstanten NOx-Rohemission von weniger als 1,5 g/kWh eine Rußzahl FSN von weniger als 1 eingestellt wird.Further it is envisaged that at an operating point of 2000 1 / min. and 5 bar effective mean pressure and a raw NOx emission of <1.2 g / kWh Soot number FSN of <than 0.8 is set and / or at an operating point at 2000 1 / min. and 8 bar effective medium pressure and a constant NOx raw emission less than 1.5 g / kWh a soot number FSN of less is set as 1.

Die Drallanhebung besteht vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 mm und 4 mm, ggfs. mit Drallwerten sowie Durchflusskoeffizienten wie in Zusammenhang mit den 5 und 6 und der zugehörigen Beschreibung dargestellt wurde.The swirl increase is preferably in a range between 2 mm and 4 mm, if necessary. With spin values and flow coefficients as in connection with the 5 and 6 and the associated description has been presented.

Die genannte Drallanhebung kann mittels einer Bearbeitung des Drallkanalventil erreicht werden, wie noch genauer dargelegt wird.The said swirl increase can by means of a processing of the swirl duct valve be achieved, as will be explained in more detail.

Das Verfahren ist ausführbar mit einem Verbrennungsmotor mit Selbstzündung mit einem Motorblock mit zumindest einem Zylinder und einem diesen zugeordneten Kolben, einem Einspritzsystem zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder sowie einer
Einlasseinrichtung für Ladeluft mit zumindest einem Einlassasskanal und einem zugeordneten Einlassventil und einer
Auslasseinrichtung für Abgas mit zumindest einem Auslasskanal und einem diesem zugeordneten Auslassventil und einem anschließendem Abgassystem mit Partikelfilter versehen,
wobei der Zylinder einen Zylinderkopf und der Kolben einen Kolbenkopf aufweist und Zylinderkopf und Kolbenkopf Innenflächen eines Brennraumes bilden
und in der Oberfläche des Kolbenkopfs eine Kolbenmulde mit einem Muldenrand angeordnet ist, wobei bei einem auf einen Kreis normierten Muldenrand das Verhältnis von Muldenranddurchmesser zu Kolbendurchmesser größer 0,55 ist oder bei einer zu 90% gefüllten Kolbenmulde bei einer auf einen Kreis normierten Füllfläche das Verhältnis der Füllfläche zur Kolbenquerschnittsfläche > 0,30 ist
ein Einlasskanal als Drallkanal mit einem zugeordneten Drallkanalventil ausgebildet ist, wobei die Einlassströmung in den Brennraum einen Drall erhält.
The method is executable with an internal combustion engine with self-ignition with an engine block having at least one cylinder and a piston associated therewith, an injection system for fuel injection into the cylinder and a
Inlet device for charge air with at least one inlet passage and an associated inlet valve and a
Exhaust gas outlet device with at least one outlet channel and an outlet valve associated therewith and a downstream exhaust system with particle filter,
wherein the cylinder has a cylinder head and the piston has a piston head and the cylinder head and piston head form inner surfaces of a combustion chamber
and in the surface of the piston head, a piston recess is arranged with a trough edge, wherein in a normalized to a circle trough edge, the ratio of bowl rim diameter to piston diameter is greater than 0.55 or in a 90% filled piston bowl with a normalized to a circle filling surface, the ratio the filling surface to the piston cross-sectional area> 0.30
an intake passage is formed as a swirl passage with an associated swirl passage valve, wherein the intake flow into the combustion chamber receives a swirl.

Der Verbrennungsmotor ist ausgelegt, dass für zumindest einen ausgewählten Zylinder bei Ein-Kanalöffnung
die Einlassströmung bei zumindest einem Ventilhub Vh zwischen 2 mm und Vhh = 0.5·Vhm eine Drallanhebung mit einer ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D mit einen Wert > 0,3 aufweist, wobei Vhm den maximalen Ventilhub, insbesondere mit einem Wert Vhm = 8 mm bezeichnet,
die Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh = 0.5 Vhm eine Drallanhebung mit einer normierten integralen Tippelmann-Drallzahl Di mit einen Wert > 0,40/mm aufweist oder
die Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh = 0,5 Vhm eine Drallanhebung aufweist, derart dass bei einer Vermessung der ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D in Abständen von 0,5 mm die gemittelte Tippelmann-Drallzahl Dm für mindestens ein Ventilhubintervall DeltaV = 1 mm einen Wert > 0,4 aufweist.
The internal combustion engine is configured for at least one selected cylinder at single-port opening
the inlet flow at at least one valve lift Vh between 2 mm and Vhh = 0.5 · Vhm has a swirl increase with a valve lift-dependent Tippelmann swirl number D having a value> 0.3, where Vhm denotes the maximum valve lift, in particular with a value Vhm = 8 mm,
the inlet flow in a valve lift range between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 Vhm has a swirl increase with a normalized integral Tippelmann swirl number Di with a value> 0.40 / mm or
the inlet flow in a Ventilhubbereich between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 Vhm has a swirl increase, so that in a measurement of the valve lift-dependent Tippelmann swirl number D at intervals of 0.5 mm, the average Tippelmann swirl number Dm for at least one valve lift interval DeltaV = 1 mm has a value> 0.4.

Bei Einkanalöffnung erfolgt lediglich über den Drallkanal eine Zufuhr von Ladeluft in den Brennraum.at Single-channel opening takes place only via the swirl channel a supply of charge air into the combustion chamber.

Mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor ist es möglich im Betriebspunkt 2000 1/min und einem effektiven Mitteldruck von 8 bar eine NOx-Emission von < 1,55 g/kWh bei einer Rußemission von < 0,08 g/kWh zu erreichen. Vorzugsweise kann der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor in den oben genannten Betriebspunkt auch noch Emissionen von < 1,5, 1,43, 1,38 und 1,3 g/kWh bei Ruhemissionen von < 0,075, 0,071, 0,065 oder 0,006 g/kWh erreichen.With It is the internal combustion engine according to the invention possible at operating point 2000 1 / min and an effective Medium pressure of 8 bar a NOx emission of <1.55 g / kWh with a soot emission of <0.08 g / kWh to reach. Preferably, the inventive Internal combustion engine in the above operating point also Emissions of <1.5, 1.43, 1.38 and 1.3 g / kWh at quiescent emissions of <0.075, 0.071, 0.065 or 0.006 g / kWh to reach.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug weist bei einem Betrieb im neuen europäischen Fahrtzyklus NOx-Rohemissionen mit einem Wert von < 300 mg/km und Partikel-Rohemissionen mit einem Wert von < 35 mg/km auf. Vorzugsweise weist ein derartiges Kraftfahrzeug NOx-Rohemissionen mit einem Wert < 280 mg/km, 235 mg/km, 200 mg/km, 180 mg/km oder 160 mg/km und gleichzeitig Partikel-Rohemissionen, die einen Wert von 40 mg/km, 45 mg/km, 50 mg/km, 55 mg/km oder 60 mg/km nicht überschreiten auf.A motor vehicle equipped with the internal combustion engine according to the invention, when operated in the new European driving cycle, has NOx raw emissions of <300 mg / km and raw particle emissions of one value of <35 mg / km. Preferably, such a motor vehicle NOx emissions with a value of <280 mg / km, 235 mg / km, 200 mg / km, 180 mg / km or 160 mg / km and at the same time raw particle emissions, which have a value of 40 mg / km , 45 mg / km, 50 mg / km, 55 mg / km or 60 mg / km.

Ein derartiges Fahrzeug erreicht oder unterschreitet bei Einsatz eines Partikelfilters die Abgasgrenzwerte der neuen europäischen Norm EU5.One Such vehicle reaches or falls below when using a Particulate filter the emission limits of the new European Standard EU5.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Einlassströmung bei Einkanalöffnung und bei maximalen Ventilhub Vhm, insbesondere mit Vhm = 8 mm, eine ventilhubabhängige Tippelmann-Drallzahl D mit einen Wert > 0,4 und/oder das Einlassventil einen ventilhubabhängigen Durchflusskoeffizienten αK > 0,04 aufweist: Damit lässt sich eine verbesserte Gemischaufbereitung bei gleichzeitig guter Zylinderfüllung erreichen.In A preferred embodiment provides that the inlet flow at single-channel opening and at maximum valve lift Vhm, in particular with Vhm = 8 mm, a Ventilhubabhängige Tippelmann swirl number D with a value> 0.4 and / or the inlet valve one Ventilhubabhängigen flow coefficient αK> 0.04 has: Thus can be an improved mixture preparation at the same time reach good cylinder filling.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.advantageous Further developments of the invention are the dependent claims refer to.

Die Erfindung wird nachfolgend unabhängig von der zusammenfassenden Darstellung in den Patentansprüchen anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben aus denen sich weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben.The Invention will hereinafter be independent of the summary Presentation in the claims with reference to in drawings illustrated embodiments described in more detail which results in further advantages and aspects of the invention.

Es zeigenIt demonstrate

1: einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, 1 : an internal combustion engine according to the invention with auto-ignition,

2: einen Kolbenkopf mit Kolbenmulde, 2 a piston head with a piston recess,

3a und 3b: Drall- und Füllkanäle einer Einlasseinrichtung mit Drallklappe, 3a and 3b : Swirl and fill channels of an inlet device with swirl flap,

3c: Ventilsitze mit Bearbeitung, 3c Photos: Valve seats with machining,

4: einen Tippelmann-Prüfstand, 4 : a Tippelmann test bench,

5: eine Darstellung von ventilhubabhängigen Drall und Durchfluss im Einkanalbetrieb, 5 : a representation of valve lift-dependent swirl and flow in single-channel operation,

6: eine Darstellung von ventilhubabhängigen Drall und Durchfluss im Zweikanalbetrieb, 6 : a representation of valve lift-dependent swirl and flow in two-channel operation,

7: Rußemissionen in Abhängigkeit von Öffnungsstellungen einer Drallklappe, 7 : Soot emissions depending on open positions of a swirl flap,

8: Rußemissionen in Abhängigkeit von Öffnungsstellungen einer Drallklappe, 8th : Soot emissions depending on open positions of a swirl flap,

9: Rußemissionen in Abhängigkeit von Öffnungsstellungen einer Drallklappe, 9 : Soot emissions depending on open positions of a swirl flap,

1012: Rußemissionen in Abhängigkeit von Öffnungsstellungen einer Drallklappe. 10 - 12 : Soot emissions depending on the opening positions of a swirl flap.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer PKW-Verbrennungsmotor 101 mit Selbstzündung dargestellt mit dem es gelingt sowohl niedrige Ruß(Partikel)- als auch NOx-Roh-Emissionswerte zu erreichen. Der erfindungsgemäße Motor wird vorzugsweise mit Kraftstoff nach DIN EN 590 betrieben.In 1 is an inventive passenger car internal combustion engine 101 shown with auto-ignition with which it is possible to achieve both low soot (particle) emissions and NOx raw emissions. The engine according to the invention is preferably after with fuel DIN EN 590 operated.

Es versteht sich, dass in anderen, in der 1 nicht dargestellten Ausführungsbeispielen bestimmte Komponenten, die in Figur dargestellt sind, fehlen oder auch weitere Komponenten hinzukommen können, ohne das der Rahmen der Erfindung verlassen wird.It is understood that in others, in the 1 not shown embodiments, certain components that are shown in Figure, missing or other components may be added without departing from the scope of the invention.

Der 1 gezeigte selbstzündende Verbrennungsmotor 101 weist einen Motorblock 102, vier Zylindern (nicht mit Bezugszeichen versehen), einer Einlassrichtung 103 für Ladeluft, einem als Common-Rail ausgebildeten Einspritzsystem 104 zur Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder sowie einer Auslasseinrichtung 105 für Abgas auf. An die Auslasseinrichtung 105 ist ein Abgassystem 106 mit einem Dieselpartikelfilter 107 angeschlossen. Stromauf des Dieselpartikelfilters 107 ist ein Oxidationskatalysator 107a angeordnet, der jedoch in anderen Ausführungsformen der Erfindung fehlen kann.Of the 1 shown self-igniting internal combustion engine 101 has an engine block 102 , four cylinders (not provided with reference numerals), an inlet direction 103 for charge air, designed as a common rail injection system 104 for fuel injection into the cylinders as well as an outlet device 105 for exhaust on. To the outlet 105 is an exhaust system 106 with a diesel particulate filter 107 connected. Upstream of the diesel particulate filter 107 is an oxidation catalyst 107a arranged, which may be missing in other embodiments of the invention.

Der Dieselpartikelfilter 107 hält die bei der Verbrennung des Dieselkraftstoffes entstehenden Rußpartikel zurück. Bevorzugt arbeitet der Partikelfilter 107 ohne den Zusatz von Additiven; es ist jedoch auch der Einsatz von Partikelfiltern, die Additive erfordern denkbar. Der Partikelfilter besteht aus einem porösen Keramikbauteil mit einer edelmetallhaltigen Beschichtung. Um die Durchgängigkeit des Filters auf Dauer zu gewährleisten, müssen die im Filter abgelagerten Partikel durch passive und/oder aktive Regeneration entfernt werden. Mit Wandstromfiltern können heute hohe Abscheideraten von 95% und mehr der gesamten Partikelmasse bei einer geringen Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden. Ähnlich hohe Werte werden mit Durchflussfiltern erreicht bei denen eine über 90%ige Senkung der Partikelzahl erreicht werden kann.The diesel particulate filter 107 keeps back the soot particles produced during combustion of the diesel fuel. The particle filter preferably works 107 without the addition of additives; However, it is also the use of particulate filters that require additives conceivable. The particle filter consists of a porous ceramic component with a precious metal-containing coating. To ensure the continuity of the filter in the long term, the particles deposited in the filter must be removed by passive and / or active regeneration. With wall-flow filters today high deposition rates of 95% and more of the total particle mass can be achieved with a small increase in fuel consumption. Similarly high values are achieved with flow filters in which a more than 90% reduction in the number of particles can be achieved.

Das Abgassystem ist mit einem Abgasrückführsystem (AGR) mit einem AGR-Ventil 109 und einer AGR-Kühlung 110 verbunden, wobei die Abgasrückführkühlung 110 mit einem Niedertemperaturölkreislauf versehen ist. Mit dem Abgassystem ist ferner ein Turbolader 115 verbunden. Stromab des Verdichters des Abgasturboladers 115 ist ein Ladeluftkühler angeordnet.The exhaust system is equipped with an exhaust gas recirculation (EGR) system with an EGR valve 109 and EGR cooling 110 connected, the exhaust gas recirculation cooling 110 provided with a low temperature oil circuit. With the exhaust system is also a turbocharger 115 connected. Downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger 115 is arranged a charge air cooler.

Es versteht sich, dass zur Erfüllung strenger Abgasnormen, die verschiedenen in 1 gezeigten Komponenten aufeinander abgestimmt werden müssen.It is understood that to meet strict emission standards, the various in 1 shown components must be coordinated sen.

Im folgenden werden wichtige Komponenten eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor genauer dargestellt. Vorzugsweise ist dieser für schnell laufende PKW oder leichte Nutzfahrzeuge ausgelegt.in the The following are important components of an inventive Internal combustion engine shown in more detail. Preferably, this is for fast running passenger cars or light commercial vehicles designed.

In 2 ist ein Kolbenkopf 201 eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit Selbstzündung schematisch dargestellt, wobei in der Oberfläche 202 des Kolbenkopfs 201 eine durch eine Ausnehmung gebildete Kolbenmulde 206 angeordnet ist. Die Mulde 206 wird durch eine den Wandbereich bildende Muldenkontur 207 definiert, die sich in die Kolbenoberfläche 202 ausgehend vom Kolbenrand 208 erstreckt. Als Muldenrand 208 wird der äußerste Bereich der Kolbenmulde 206 verstanden, während als Muldenrand-Durchmesser der Querschnittsdurchmesser der Mulde 206 an der Stelle, an der die Muldenkontur 207 eine Steigung 1 aufweist bezeichnet wird. An dieser Stelle ist die Muldenkontur 207 parallel zur Kolbenachse 209.In 2 is a piston head 201 of an internal combustion engine according to the invention with auto-ignition shown schematically, wherein in the surface 202 of the piston head 201 a piston recess formed by a recess 206 is arranged. The hollow 206 is formed by a trough contour forming the wall area 207 defined, located in the piston surface 202 starting from the piston edge 208 extends. As a trough edge 208 becomes the outermost part of the piston recess 206 understood as the bowl edge diameter of the cross-sectional diameter of the trough 206 at the point where the trough contour 207 a slope 1 has been designated. At this point is the trough contour 207 parallel to the piston axis 209 ,

Der in 2 dargestellte Kolbenkopf 201 ist im Betrieb des Verbrennungsmotors in einem in der Figur nicht dargestellten Zylinder angeordnet, in dem sich der Kolben hin und her bewegt und derart mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden ist, dass der Kolben eine Bewegung mit einer Umkehr an einer oberen und unteren Totpunktlage ausführt. Der Zylinder weist einen Zylinderkopf auf, der mit dem Kolbenkopf Innenflächen eines Brennraumes, in den Kraftstoff eingespritzt wird, bildet. Der in den Zylinder eingespritzte Kraftstoff bildet mit verdichteten Gas ein Kraftstoff-Gasgemisch, dass durch im Betrieb des Verbrennungsmotors erzeugte Kompressionswärme gezündet wird.The in 2 illustrated piston head 201 is arranged in the operation of the internal combustion engine in a cylinder, not shown in the figure, in which the piston reciprocates and is connected to a crankshaft, not shown, that the piston performs a movement with a reversal at an upper and lower dead center. The cylinder has a cylinder head, which forms with the piston head inner surfaces of a combustion chamber, is injected into the fuel. The injected into the cylinder fuel forms with compressed gas, a fuel-gas mixture that is ignited by generated during operation of the internal combustion engine heat of compression.

Typischerweise weist der Verbrennungsmotor vier bis sechs Zylinder auf.typically, The internal combustion engine has four to six cylinders.

Die Kolbenmulde 206 weist einen Bereich der Kontur 207 mit geringerer Tiefe und einen peripheren Bereich der Kontur 207 mit einer größeren Tiefe, jeweils bezogen auf die Kolbenoberfläche auf, wobei die Erfindung Ausführungsformen mit größeren und kleineren Tiefenunterschieden umfasst.The piston recess 206 indicates an area of the contour 207 with less depth and a peripheral area of the contour 207 with a greater depth, in each case with respect to the piston surface, wherein the invention comprises embodiments with larger and smaller differences in depth.

Die Kolbenmulde 206 kann auch einen nicht kreisförmigen Kolbenrand 208 aufweisen. In diesem Fall wird der Muldenranddurchmesser 203 bei einem auf einen Kreis nominierten Muldenrand definiert.The piston recess 206 can also have a non-circular piston edge 208 exhibit. In this case, the bowl rim diameter becomes 203 defined at a bowl edge nominated for a circle.

Das Verhältnis von Muldenranddurchmesser zu Kolbenranddurchmesser ist > 0,55, vorzugsweise > 0,58, 0,60, 0,62, 0,65, 0,70 oder 0,80, was zu einer größeren freien Einspritzlänge und einer verbesserten Gemischaufbereitung führt.The Ratio of bowl rim diameter to piston rim diameter is> 0.55, preferably> 0.58, 0.60, 0.62, 0.65, 0.70 or 0.80, resulting in a larger free Injection length and improved mixture preparation leads.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bei einer zu 90% gefüllten Kolbenmulde 206 bei einer auf einen Kreis nominierten Füllfläche das Verhältnis der Füllfläche zur Kolbenquerschnittsfläche > 0,30. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine relativ große Kolbenmulde mit den entsprechenden oben dargestellten Vorteilen.In a further embodiment of the invention is in a 90% filled piston recess 206 in the case of a filling surface nominated for a circle, the ratio of the filling surface to the piston cross-sectional area> 0.30. Also in this embodiment of the invention is a relatively large piston recess with the corresponding advantages presented above.

Die in 2 gezeigt Kolbenmulde 206 weist in ihren peripheren Wandbereich eine Hinterschneidung auf, dass heißt der maximale Kolbeninnendurchmesser ist größer als der Kolbenranddurchmesser 203. In anderen Ausführungsformen der Erfindung weist die Kolbenmulde 206 keine Hinterschneidung auf.In the 2 shown piston recess 206 has in its peripheral wall region on an undercut, that is, the maximum piston inner diameter is greater than the piston rim diameter 203 , In other embodiments of the invention, the piston recess 206 no undercut.

Der maximale Muldeninnendurchmesser ist vorzugsweise höchstens 15%, 10%, 8%, 6%, 4%, 3% oder 1% größer als der Muldenrand-Durchmesser 203. Damit kann eine größere freie Strahllänge des eingespritzten Kraftstoffs erreicht und der Auftrag von flüssigen Kraftstoff auf den peripheren Wandbereich vermindert werden.The maximum bowl internal diameter is preferably at most 15%, 10%, 8%, 6%, 4%, 3% or 1% larger than the bowl rim diameter 203 , Thus, a larger free jet length of the injected fuel can be achieved and the order of liquid fuel can be reduced to the peripheral wall area.

Der oder die Zylinder weisen eine Bohrung von weniger als 110 mm auf. Bevorzugt kann die Bohrung auch ≤ als 100 mm, 95 mm oder 90 mm betragen. Das Einzelzylindervolumen beträgt weniger als 0,8 l vorzugsweise < als 0,7 l oder 0,6 l.Of the or the cylinders have a bore of less than 110 mm. Preferably, the bore also ≤ than 100 mm, 95 mm or 90 mm. The single cylinder volume is less than 0.8 l, preferably <than 0.7 l or 0.6 l.

Ferner ist der Zylinder mit einem Einspritzsystem zur direkten Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder verbunden. Das Einspritzsystem ist in Common-Rail-Technik ausgebildet mit dem Kraftstoff mit bis zu 1800 bar in den Zylinder eingespritzt wird. Es versteht sich, dass die Erfindung auch mit anderen Einspritzsystemen und/oder höheren Einspritzdrücken arbeitet.Further is the cylinder with an injection system for direct fuel injection connected to the cylinder. The injection system is in common rail technology trained with the fuel with up to 1800 bar in the cylinder is injected. It is understood that the invention also with other injection systems and / or higher injection pressures is working.

Das Einspritzsystem umfasst zur Gewährleistung einer hohen Homogenität des Gemischs und geringen Russbildung während des Dieselverbrennungsprozesses einen Injektor mit einem Düsensitz und einem Düsenelement mit mehr als 7 Löchern. Vorzugsweise weist der Injektor eine Lochzahl von >= 8, 9, 10, 12 oder 14 auf. Der Injektor ist vorzugsweise zentrisch zur Kolbenmulde angeordnet.The Injection system includes to ensure a high Homogeneity of the mixture and low soot formation during of the diesel combustion process an injector with a nozzle seat and a nozzle element with more than 7 holes. Preferably the injector has a number of holes of> = 8, 9, 10, 12 or 14. The injector is preferably arranged centrally to the piston recess.

Bei einem Injektor mit 8 Lochdüse ist ein Lochdurchmesser von 0,123 mm bevorzugt. Die größere Lochanzahl ermöglicht eine gleichmäßigere Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum und damit eine Emissonsreduzierung bei möglichst niedrigem Kraftstoffverbrauch.at an injector with 8 hole nozzle is a hole diameter of 0.123 mm preferred. The larger number of holes allows a more even distribution of the fuel in the combustion chamber and thus a emission reduction if possible low fuel consumption.

Der Injektordurchfluss ist an die Lochzahl angepasst. Vorzugsweise ist für eine Lochzahl > 7 der Durchfluss DDF am Kraftstoff durch den Injektor innerhalb von 30 Sekunden bei einem Einspritzdruck von 100 bar bestimmt durch DDF = (–230 + 70·L)·(1 +– 0,20), wobei die Lochzahl mit L bezeichnet ist.The injector flow rate is adjusted to the number of holes. Preferably, for a number of holes> 7, the flow rate DDF at the fuel through the injector is determined within 30 seconds at an injection pressure of 100 bar by DDF = (-230 + 70 · L) · (1 + - 0.20), wherein the number of holes is denoted by L.

Bei der Vermessung des Durchfluss des Injektors wird nur der Düsensitz vermessen ohne Düsenelement.at the measurement of the flow rate of the injector is only the nozzle seat measured without nozzle element.

Mit dem Zylinder ist eine Einlasseinrichtung für Ladeluft mit zumindest einem Einlasskanal mit einem zugeordneten Einlassventil und eine Auslasseinrichtung für Abgas mit zumindest einem Auslassventil und einem diesem zugeordneten Auslassventil verbunden, wie im weiteren genauer dargestellt wird. Als Ladeluft wird die dem Motor zugeführte Ladung an Frischluft bezeichnet – auch für den Fall eines Motors ohne Turboaufladung oder dergleichen.With the cylinder is an inlet device for charge air with at least one inlet channel with an associated inlet valve and an exhaust gas outlet device having at least one Exhaust valve and associated with this outlet valve, as will be shown in more detail below. As a charge air is the called charge of fresh air to the engine - too in the case of an engine without turbocharging or the like.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor weist die Einlasseinrichtung zumindest einen Einlasskanal auf, der als Drallkanal mit einem zugeordneten Drallkanalventil ausgebildet ist, wobei die Einlassströmung in den Brennraum einen Drall (Swirl) erhält – eine Verwirbelung der Ladeluft mit einer im wesentlichen parallel zur Zylinderachse orientierten Drehachse. Als Einlassströmung wird die während der Ansaugphase in den Zylinder einströmende Ladeluft bezeichnet.at The engine according to the invention has the inlet device at least one inlet channel, which as swirl channel with an associated Swirl channel valve is formed, wherein the inlet flow in the combustion chamber receives a swirl - a turbulence the charge air with a substantially parallel to the cylinder axis oriented axis of rotation. As inlet flow, the during the intake phase in the cylinder inflowing charge air called.

Der Drall der Einlassströmung in den Brennraum unterstützt die Gemischaufbereitung und kann die kinetische Energie im Zylinder erhöhen, was zu einer beschleunigten Verbrennung beitragen kann. Da der Drall die Zündverzögerung bei der Verbrennung verlängert, vermindert er den Auftrag von Kraftstoff auf die Zylinderwände und damit die Bildung von Kohlenwasserstoffen und Russ. Andererseits führt ein niedriger Drall zu geringeren Wärmeverlusten, einem besseren Wirkungsgrad vor der Zündung und zu niedrigeren NOx-Emissionen. Daher kann mehr oder weniger Drall günstig für die Partikel- und NOx-Emissionen sein. Die Erfindung zielt auf die Optimierung des Dalls der Einlassströmung zur Verminderung von Russbildung bei niedriger NOx-Bildung.Of the Swirl of intake flow into the combustion chamber supported the mixture preparation and can the kinetic energy in the cylinder increase what contribute to accelerated combustion can. Since the twist the ignition delay at the Increase combustion, it reduces the order of fuel on the cylinder walls and thus the formation of hydrocarbons and Russ. On the other hand, a low twist leads to less Heat loss, better efficiency before ignition and lower NOx emissions. Therefore, more or less Spin favorable for the particle and NOx emissions be. The invention aims at optimizing the inlet flow dell to reduce soot formation with low NOx formation.

Der Drall der Einlassströmung wird durch die Geometrie des Einlasskanals und des Einlassventils bestimmt; bei mehr als einem Einlasskanal durch die Geometrie der Einlasskanäle und der Einlassventile die jeweils von Ladeluft durchströmt werden. Zur Erreichung eines vorgegebenen Dralls werden die Geometrie von Einlasskanal und zugeordnetem Einlassventil mittels an sich bekannter Optimierungsverfahren festgelegt.Of the Swirl of the inlet flow is determined by the geometry of the Intake channel and the inlet valve determines; with more than one Inlet through the geometry of the inlet channels and the inlet valves each flows through the charge air become. To achieve a given twist, the geometry intake passage and associated intake valve by itself set known optimization method.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor eine Einlasseinrichtung mit einen Drallkanal und einen Füllkanal auf, wobei der Füllkanal für Ladeluft betriebspunktabhängig geöffnet oder geschlossen werden kann.In a preferred embodiment, the inventive Internal combustion engine an inlet device with a swirl duct and a filling channel, wherein the filling channel for Charge air operating point dependent opened or closed can be.

In 3a, 3b sind ein Drallkanal 301 und ein Füllkanal 302 einer Einlasseinrichtung für Ladeluft des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors dargestellt.In 3a . 3b are a spin channel 301 and a filling channel 302 an inlet device for charge air of the internal combustion engine according to the invention shown.

Drallkanal 301 und Füllkanal 302 weisen jeweils ein Drallkanalventil 307 bzw. Füllkanalventil 308 auf. Der Füllkanal 302 kann durch eine schaltbare Drallklappe 303 geöffnet und geschlossen werden. Vorzugsweise weist die Drallklappe 303 mindestens zwei Öffnungsstellungen, bevorzugt drei und mehr Öffnungsstellungen auf. Als Öffnungsstellung wird auch die geschlossene Stellung verstanden. Ferner kann die Drallklappe auch stufenlos verstellt werden.swirl channel 301 and filling channel 302 each have a swirl channel valve 307 or filling channel valve 308 on. The filling channel 302 can by a switchable swirl flap 303 be opened and closed. Preferably, the swirl flap 303 at least two open positions, preferably three and more open positions. The open position is understood to mean the closed position. Furthermore, the swirl flap can also be adjusted continuously.

In 3a ist die Drallklappe 303 geschlossen, in 3b ist die Drallklappe 303 dagegen offen. Bei geschlossener Drallklappe kann Ladeluft lediglich durch den Drallkanal 301 dem Brennraum zugeführt werden.In 3a is the swirl flap 303 closed, in 3b is the swirl flap 303 open against it. When the swirl flap is closed, charge air can only pass through the swirl channel 301 be supplied to the combustion chamber.

Bei dem in den 3a, 3b gezeigten Drallkanal 301 handelt es sich um einen Tangentialkanal mit direkter Einströmung. Die Erfindung umfasst jedoch auch Drallkanäle mit anderen Geometrien, wie beispielsweise einen Tangentialkanal mit Ablenkwand oder Spiralkanäle mit flacher oder steiler schraubenförmiger Rampe.In the in the 3a . 3b shown swirl channel 301 it is a tangential channel with direct inflow. However, the invention also includes swirl channels of other geometries, such as a baffle tangential channel or spiral or flat helical ramp spiral channels.

Der Füllkanal 302 wird möglichst gradlinig durchströmt, um ein höhere Zylinderbefüllung als durch den Drallkanal 301 zu ermöglichen, in welchem die Luftführung den Durchfluss behindert. Mittels des Drallkanal 302 kann daher bedarfsabhängig der Luftdurchsatz erhöht werden. Der Füllkanal kann jedoch auch als Spiralkanal ausgebildet sein.The filling channel 302 is traversed as straight as possible, to a higher cylinder filling than through the swirl duct 301 to allow in which the air flow obstructs the flow. By means of the swirl channel 302 Therefore, depending on demand, the air flow can be increased. However, the filling channel can also be designed as a spiral channel.

Das Drallkanalventil ist erfindungsgemäß ausgebildet zur Anhebung des Dralls bei geringem Ventilhüben, wie beispielhaft in 3c illustriert ist.The swirl passage valve is designed according to the invention to increase the swirl at low valve strokes, as exemplified in 3c is illustrated.

Zur Anhebung des Dralls bei niedrigem Ventilhub weist der Ventilsitz eine, vorzugsweise in Bezug auf eine vertikale Ventilachse asymmetrische, Bearbeitung auf; beispielsweise in der Art einer Maskierung oder Abschirmung, wodurch der Luftmassenstrom zu Beginn des Ventilhubs in eine definierte Richtung gelenkt wird.to Raising the twist at low valve lift, the valve seat a, preferably asymmetric with respect to a vertical valve axis, machining on; for example, in the manner of masking or shielding, whereby the air mass flow at the beginning of the valve in a defined direction is steered.

Bei einem Ventil mit Abschirmung wird durch ein Abschirmblech am Ventil die definierte Strömungsrichtung vorgegeben; vergleiche linke Seite von 3c. Bei kleinem Ventilhub wird in einem Bereich der Peripherie des Ventilsitzes 315 zwischen 30° und 210° ein Spalt 317 gebildet.In the case of a valve with shielding, the defined flow direction is predetermined by a shielding plate on the valve; compare left side of 3c , At a small valve lift is in an area of the periphery of the valve seat 315 between 30 ° and 210 ° a gap 317 educated.

Die rechte Seite von 3c zeigt einen Ventilsitz, wobei in den Zylinderkopf eine Fase eingearbeitet ist, die im Folgenden als Sitzdrallfase (SDF) bezeichnet wird. Bei kleinem Ventilhub wird in einem Bereich der Peripherie des Ventilsitzes 315 zwischen 30° und 210° ein Spalt 318 gebildet.The right side of 3c shows a valve seat, wherein in the cylinder head a bevel is incorporated, which is referred to as Sitzdrallfase (SDF). At a small valve lift is in one Area of the periphery of the valve seat 315 between 30 ° and 210 ° a gap 318 educated.

In beiden Fällen muss der Luftmassenstrom bei kleinen Ventilhüben (in einem Bereich von 2 mm bis 4 mm oder 50% des maximalen Ventilhubs Vhm) durch den Spalt 317 bzw. 318 strömen. Vorzugsweise wird der Luftmassenstrom bei kleinen Ventilhüben von der Zylinderwand abgelenkt und damit eine Drehung der Zylinderladung bewirkt.In both cases, the air mass flow at small valve strokes (in a range of 2 mm to 4 mm or 50% of the maximum valve lift Vhm) through the gap 317 respectively. 318 stream. Preferably, the air mass flow is deflected at small valve strokes of the cylinder wall and thus causes a rotation of the cylinder charge.

Im Rahmen der Erfindung wird der Drall der Einlassströmung durch die ventilabhängige Tippelmann-Drallzahl charakterisiert, die auf einem Tippelmann-Prüfstand gemessen werden kann; vgl. J. B. Heywood Internal Combustion Engine Fundamentals, 1998 .In the context of the invention, the swirl of the inlet flow is characterized by the valve-dependent Tippelmann swirl number, which can be measured on a Tippelmann test bench; see. JB Heywood Internal Combustion Engine Fundamentals, 1998 ,

In 4 ist der schematische Aufbau eines Tippelmann-Prüfstandes 401 zur Messung der ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D dargestellt, wobei durch einen Einlasskanal 404 mit einem Einlassventil 405 einströmende Ladeluft dem Inneren des Zylinders 402 zugeführt wird. Eine Drallströmung 406 wird in dem Zylinder 402 über eine Wabe 403 in Richtung der Zylinderachse 407 umgelenkt. Das aus dem Drehimpuls der Drallströmung 406 resultierende Drehmoment Mz wird an der Wabe 403 in Abhängigkeit von dem Ventilhub des Einlassventils 405 gemessen. Aus dem Drehmoment Mz kann über folgende Gleichung die ventilhubabhängige Tippelmann-Drallzahl D berechnet werden.

Figure 00120001

  • • Mz – Drehmoment an der Wabe
  • • RZyl – Zylinderradius
  • • V – Volumenstrom durch den Zylinder
  • • pL – Dichte der Luft im Zylinder
In 4 is the schematic structure of a Tippelmann test bench 401 for measuring the valve lift-dependent Tippelmann swirl number D shown, wherein through an inlet channel 404 with an inlet valve 405 incoming charge air to the interior of the cylinder 402 is supplied. A swirling flow 406 is in the cylinder 402 over a honeycomb 403 in the direction of the cylinder axis 407 diverted. That from the angular momentum of the swirling flow 406 resulting torque M z is applied to the honeycomb 403 depending on the valve lift of the intake valve 405 measured. From the torque M z , the valve lift-dependent Tippelmann swirl number D can be calculated using the following equation.
Figure 00120001
  • • M z - torque on the honeycomb
  • • R Cyl cylinder radius
  • • V - flow through the cylinder
  • • p L - density of air in the cylinder

Im Gegensatz zu dem Drallmoment Mz ist die Drallzahl D für unterschiedliche Zylinderköpfe ähnlicher Motoren direkt vergleichbar und wird daher zur Charakterisierung des Dralls gemäß der Erfindung eingesetzt.In contrast to the swirl moment M z , the swirl number D is directly comparable for different cylinder heads of similar engines and is therefore used to characterize the swirl according to the invention.

Die relativ große Kolbenmulde hat den Vorteil einer besseren Füllung mit Ladeluft und eine geringere thermische Belastung des Kolbens, bedingt jedoch eine Abnahme des Dralls gegenüber einer relativ kleineren Kolbenmulde. Dieser Abnahme des Dralls wird erfindungsgemäß entgegengewirkt.The relatively large piston recess has the advantage of a better Fill with charge air and a lower thermal load of the piston, however, due to a decrease in the twist a relatively smaller piston recess. This decrease of the twist will counteracted according to the invention.

Erfindungsgemäß weist der Verbrennungsmotor eine Einlassströmung mit Drallanhebung bei niedrigen Ventilhüben auf, wobei vorgesehen ist dass
die Einlassströmung bei zumindest einem Ventilhub Vh zwischen 2 mm und Vhh = 0.5·Vhm eine Drallanhebung mit einer ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D mit einen Wert > 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 aufweist, wobei Vhm den maximalen Ventilhub, insbesondere mit einem Wert Vhm = 8 mm bezeichnet,
die Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh = 0.5·Vhm eine Drallanhebung mit einer normierten integralen Tippelmann-Drallzahl Di mit einen Wert > 0,40/mm, 0,50/mm oder 0,60/mm aufweist oder
die Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh =0,5 Vhm eine Drallanhebung aufweist, derart dass bei einer Vermessung der ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D in Abständen von 0,5 mm die gemittelte Tippelmann-Drallzahl Dm für mindestens ein Ventilhubintervall DeltaV = 1 mm einen Wert ≥ 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 aufweist.
According to the invention, the internal combustion engine has an inlet flow with swirl lift at low valve lifts, wherein it is provided that
the inlet flow at at least one valve lift Vh between 2 mm and Vhh = 0.5 · Vhm a swirl increase with a valve lift-dependent Tippelmann swirl number D with a value>0.3;0.4;0.5;0.6; 0.7, wherein Vhm denotes the maximum valve lift, in particular with a value Vhm = 8 mm,
the inlet flow in a valve lift range between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 · Vhm has a swirl lift with a normalized integral Tippelmann swirl Di having a value> 0.40 / mm, 0.50 / mm or 0.60 / mm or
the inlet flow in a Ventilhubbereich between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 Vhm has a swirl increase, so that in a measurement of the valve lift-dependent Tippelmann swirl number D at intervals of 0.5 mm, the average Tippelmann swirl number Dm for at least one valve lift interval DeltaV = 1 mm a value ≥ 0.4; 0.5; 0.6; 0.7.

Einlassströmungen von Verbrennungsmotoren mit Selbstzündung mit vergleichbar relativ großer Kolbenmulde im Stand der Technik haben für kleine Ventilhübe (Bereich von 2 mm bis 5 mm oder Bereich von 2 mm bis 50% von Vhm) eine ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D mit einen Wert um 0,2.inlet flows of internal combustion engines with compression ignition comparable with relatively large piston recess in the prior art have for small valve strokes (range from 2 mm to 5 mm or range of 2 mm to 50% of Vhm) a valve lift-dependent Tippelmann swirl number D with a value around 0.2.

Vorteilhaft weist bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor die Einlassströmung in einen Bereich kleiner Ventilhübe eine Drallanhebung auf, sodass in diesem Ventilhubbereich eine definitive hohe Drallausrichtung der Einlassströmung aufrecht erhalten wird, die bei einem Kolben mit einer relativ großen Kolbenmulde mit einem Verhältnis von Muldenranddurchmesser zu Kolbenranddurchmesser > 0,55 es erlaubt sowohl eine niedrige Partikel- als auch NOx-Rohemissionen zu erreichen.Advantageous has in the internal combustion engine according to the invention the inlet flow into a range of small valve strokes a swirl increase, so that in this Ventilhubbereich a definite maintain high swirl orientation of the inlet flow that is in a piston with a relatively large piston recess with a ratio of bowl rim diameter to piston rim diameter> 0.55 it allows both achieve low emissions of particulate matter as well as NOx.

Die 5 zeigt Messungen der Drallzahl bei einer Einlasseinrichtung mit einem Drallkanal und einem Füllkanal, wobei der Füllkanal durch eine Drallklappe geschlossen ist (Einkanalbetrieb), und damit ein erhöhter Drall der Einlassströmung bewirkt wird. Die Drallanhebung bei kleinen Ventilhüben wird vorzugsweise durch eine Bearbeitung des Ventilsitzes des Drallkanalventils erreicht. Besonders bevorzugt ist hierbei die erwähnte Sitzdrallfase SDF.The 5 shows measurements of the swirl number in an inlet device with a swirl channel and a filling channel, wherein the filling channel is closed by a swirl flap (single-channel operation), and thus an increased swirl of the inlet flow is effected. The swirl increase at small valve strokes is preferably achieved by machining the valve seat of the swirl passage valve. Particularly preferred is the mentioned Sitzdrallfase SDF.

In 5 ist mit den Kurven 501 bzw. 503 die ventilhubabhängige Tippelmann-Drallzahl D gegenüber dem Ventilhub aufgetragen, wobei 501 die Drallzahl gemäß der Erfindung mit einer Sitzdrallfase und die Kurve 503 die Drallzahl bei ansonsten gleichem Drallkanal und Drallkanalventil ohne Drallanhebung durch eine Sitzdrallfase beschreibt.In 5 is with the curves 501 respectively. 503 the valve lift-dependent Tippelmann swirl number D is plotted against the valve lift, wherein 501 the swirl number according to the invention with a Sitzdrallfase and the curve 503 describes the swirl number with otherwise the same swirl passage and swirl passage valve without swirl increase by a Sitzdrallfase.

Der maximale Ventilhub hat einen Wert von 8 mm, kann aber selbstverständlich auch einen davon verschiedenen Wert haben.Of the maximum valve lift has a value of 8 mm, but it goes without saying also have a different value.

Erkennbar ist, dass die Einlassströmung gemäß Kurve 501 bei niedrigen Ventilhüben von 2 mm, 3 mm oder 4 mm jeweils hohe Werte D von 0,7, 0,4 und 0,3 aufweist.It can be seen that the inlet flow according to curve 501 at low valve strokes of 2 mm, 3 mm or 4 mm, each have high values D of 0.7, 0.4 and 0.3.

Bevorzugt sind in Rahmen der Erfindung ferner Werte der Drallzahl > 2; 3; 4 im Ventilhubbereich 2 mm bis 5 mm.Prefers are within the scope of the invention also values of the swirl number> 2; 3; 4 in the valve lift 2 mm to 5 mm.

Ferner kann Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh = 0.5·Vhm eine Drallanhebung mit einer normierten integralen Tippelmann-Drallzahl Di mit einen Wert > 0,40/mm aufweist. Als normierte integrale Tippelmann-Drallzahl wird das Integral von über ein Ventilhub-Intervall dividiert durch die Intervalllänge bezeichnet.Further can inlet flow in a valve lift between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 · Vhm a swirl lift with a normalized integral Tippelmann swirl Di having a value> 0.40 / mm. As a normalized integral Tippelmann spin number, the integral of over a valve lift interval divided by the interval length designated.

Ferner kann die Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh = 0,5 Vhm eine Drallanhebung aufweisen, derart dass bei einer Vermessung der ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D in Abständen von 0,5 mm die mitttere Tippelmann-Drallzahl Dm für mindestens ein Ventilhubintervall DeltaV = 1 mm einen Wert ≥ 0,4 aufweist.Further The intake flow may be in a valve lift range between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 Vhm have a swirl lift, so that during a measurement of the valve lift-dependent Tippelmann swirl number D at intervals of 0.5 mm the central Tippelmann swirl number Dm for at least one valve lift interval DeltaV = 1 mm has a value ≥ 0.4.

In 5 ist erkennbar, dass die Drallzahl aufgetragen gegen den Ventilhub zwischen einem Wert bei Vh = 2 mm und einem Wert bei 8 mm etwa bei 4 mm Ventilhub ein Minimum aufweist. Die Drallzahl nimmt ausgehend von ihrem Wert bei 2 mm Ventilhub ab, erreicht in einem Bereich um 0,5 Vhm ein Minimum und steigt anschließend wieder an. Mit dieser „Badewannenform" gelingt es, bei niedrigem und bei hohem Ventilhub hohe Drallzahlen zu erreichen.In 5 It can be seen that the swirl number plotted against the valve lift between a value at Vh = 2 mm and a value at 8 mm at about 4 mm valve lift has a minimum. The swirl number decreases from its value at 2 mm valve lift, reaches a minimum within a range of 0.5 Vhm and then increases again. With this "bathtub shape" it is possible to achieve high swirl numbers with low and high valve lift.

Die Einlassströmung gemäß Kurve 503 hat dagegen für kleine Ventilhübe im Bereich zwischen 2 und 4 mm geringere Drallzahlen D im Bereich zwischen 0,15 und 2.The inlet flow according to curve 503 on the other hand has smaller swirl numbers D in the range between 0.15 and 2 for small valve strokes in the range between 2 and 4 mm.

Erfindungsgemäß ist ferner ein hoher Drall D von mehr als 0,4 auch bei maximalem Ventilhub vorgesehen um damit die Gemischaufbereitung weiter zu verbessern. Der hohe Drall bei maximalem Ventilhub wird vorzugsweise durch Auslegung des Drallkanals erreicht.According to the invention Furthermore, a high twist D of more than 0.4, even at maximum valve lift provided in order to further improve the mixture preparation. The high swirl at maximum valve lift is preferably by design reached the swirl channel.

Neben dem Drallzahl ist der Durchfluss durch das oder die Einlassventile eine wichtige Größe zur Charakterisierung der Einlassströmung.Next the swirl number is the flow through the inlet valve (s) an important parameter for the characterization of Inlet flow.

Der ventilhubabhängige Durchflusskoeffizient αk charakterisiert die Einströmung in den Zylinder durch das oder die Einlassventile, das heißt die Durchlässigkeit des Ventils, wobei man einen tatsächlich durchgesetzten Luftmassenstrom auf einen theoretisch möglichen Luftmassenstrom bezieht, wie beispielsweise in der Veröffentlichung C. Kopp, Variable Ventilsteuerung für PKW-Dieselmotoren mit einer Direkteinspritzung, Magdeburg 2006 dargestellt ist. Ein hoher Wert von αk wirkt sich positiv auf die Zylinderfüllung aus.The valve-lift-dependent flow coefficient αk characterizes the inflow into the cylinder through the intake valve (s), that is, the permeability of the valve, wherein an actual mass air flow is related to a theoretically possible air mass flow, as for example in the publication C. Kopp, variable valve control for passenger car diesel engines with direct injection, Magdeburg 2006 is shown. A high value of α k has a positive effect on the cylinder filling.

αk für einen Zylinder kann gemäß der folgenden Formel ermittelt werden.

Figure 00140001

  • • mtats – tatsächlicher Luftmassenstrom [kg/s]
  • • mtheor – theoretischer Luftmassenstrom [kg/s]
  • • Azyl – Querschnittsfläche des Messzylinders [m2]
  • • cs – Strömungsgeschwindigkeit bei isentroper Durchströmung [m/s]
  • • ps – Luftdichte im Zylinder bei isentroper Durchströmung [kg/m3]
wobei
Figure 00150001
  • • RL – spezielle Gaskonstante für Luft [J/(kg·K)]
  • • T – Temperatur [K]
  • • κ – Isentropenexponent [-]
  • • pnach – Druck nach Ventil [Pa]
  • • pvor – Druck vor Ventil [Pa]
Figure 00150002
α k for a cylinder can be determined according to the following formula.
Figure 00140001
  • actual - actual air mass flow [kg / s]
  • • m theor - theoretical mass air flow [kg / s]
  • • A zyl - cross-sectional area of the measuring cylinder [m 2 ]
  • • c s - flow velocity with isentropic flow [m / s]
  • • p s - air density in the cylinder with isentropic flow [kg / m 3 ]
in which
Figure 00150001
  • • R L - special gas constant for air [J / (kg · K)]
  • • T - temperature [K]
  • • κ - isentropic exponent [-]
  • • p after - pressure after valve [Pa]
  • • p before - pressure before valve [Pa]
Figure 00150002

Der Druck vor dem Ventil pvor entspricht in den obigen Gleichungen dem Umgebungsdruck. Nach dem Ventil ist der im Messzylinder herrschende Druck pnach durch den Verdichter des Prüfstandes vorgegeben. Bei der Messung wird eine konstante Druckdifferenz von 50 hPa eingestellt.The pressure before the valve p before corresponds to the ambient pressure in the above equations. After the valve the pressure prevailing in the measuring cylinder pressure p is given by by the compressor of the test stand. During the measurement, a constant pressure difference of 50 hPa is set.

Bei der Auslegung der Einlasskanäle und der Einlassventile wird vorzugsweise einem Zielkonflikt zwischen hohem Drall für eine gute Gemischaufbereitung und einer hohen Durchlässigkeit des Ventils für eine gute Zylinderfüllung Rechnung getragen werden. Dies wird dadurch erreicht, dass bei geringen Ventilhüben eine Drallanhebung und bei maximalem Ventilhub ein hoher Durchfluss vorgesehen ist.at the design of the inlet ducts and inlet valves is preferably a target conflict between high spin for a good mixture preparation and a high permeability the valve for a good cylinder filling bill be worn. This is achieved by the fact that at low valve lifts a swirl increase and at maximum valve lift a high flow is provided.

In 5 stellt Kurve 503 den Verlauf des ventilhubabhängigen Durchflusskoeffizient αk in einem Bereich des Ventilhubs zwischen 2 mm und 8 mm dar.In 5 turns curve 503 the course of the valve lift-dependent flow coefficient αk in a range of the valve lift between 2 mm and 8 mm.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Motor bei 8 mm Ventilhub der Durchflusskoeffizient > 0,04. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist der Durchflusskoeffizient αk > 0,045 oder 0,005 bei 8 mm Ventilhub. Damit wird bei der Erfindung ein hoher Drall bei kleinen Ventilhüben mit einem hohen Durchflussflusskoeffizienten bei großen bzw. maximalen Ventilhub kombiniert.Preferably is in the engine according to the invention at 8 mm valve lift the flow coefficient> 0.04. In further embodiments of the invention, the flow coefficient αk> 0.045 or 0.005 at 8 mm valve lift. Thus, in the invention, a high twist at small valve lifts with a high flow coefficient combined with large or maximum valve lift.

Die 6 zeigt Messungen der Drallzahl bei einer Einlasseinrichtung mit einem Drallkanal und einem vollständig geöffneten Füllkanal (Zweikanalbetrieb), wobei der Füllkanal nicht durch eine Drallkappe geschlossen ist und damit ein höherer Durchsatz an Ladeluft erreicht werden kann. Bei einem Ventilhub in einem Bereich zwischen 2 und 4 mm weist die ventilhubabhängige Tippelmann-Drallzahl einen Wert > 0,035 auf. Bei 2 mm Ventilhub ist die Drallzahl > 0,45. Bei einem Ventilhub von 8 mm ist die Drallzahl > als 0,35.The 6 shows measurements of the swirl number in an inlet device with a swirl channel and a fully open filling channel (two-channel operation), wherein the filling channel is not closed by a swirl cap and thus a higher throughput of charge air can be achieved. For a valve lift in a range between 2 and 4 mm, the valve lift-dependent Tippelmann swirl number has a value> 0.035. With a 2 mm valve lift, the swirl number is> 0.45. With a valve lift of 8 mm, the swirl number is> 0.35.

In 6 ist analog zu 5 erkennbar, dass die Drallzahl aufgetragen gegen den Ventilhub zwischen einem Wert bei Vh = 2 mm und einem Wert bei 8 mm etwa bei 4 mm Ventilhub ein Minimum aufweist. Die Drallzahl nimmt ausgehend von ihrem Wert bei 2 mm Ventilhub ab, erreicht in einem Bereich um 0,5 Vhm (8 mm) ihr Minimum und steigt anschließend wieder an. Mit dieser „Badewannenform" gelingt es, bei niedrigem und bei hohem Ventilhub hohe Drallzahlen zu erreichen.In 6 is analogous to 5 recognizable that the swirl number plotted against the valve lift between a value at Vh = 2 mm and a value at 8 mm approximately at 4 mm valve lift has a minimum. The swirl number decreases from its value at 2 mm valve lift, reaches its minimum within a range of 0.5 Vhm (8 mm) and then increases again. With this "bathtub shape" it is possible to achieve high swirl numbers with low and high valve lift.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Drallzahl bei 8 mm Ventilhub einen Wert von maximal 0,6 auf.In In another embodiment, the swirl number contributes 8 mm valve lift has a maximum value of 0.6.

Die Kurve 602 stellt den Verlauf des ventilhubabhängigen Durchflusskoeffizienten αk dar und zeigt gegenüber der Kurve 502 der 5 eine Erhöhung des ventilhubabhängigen Durchflusskoeffizienten αk.The curve 602 represents the course of the valve lift-dependent flow coefficient αk and points opposite to the curve 502 of the 5 an increase in the valve lift-dependent flow coefficient αk.

Die Erfindung ermöglicht es, betriebspunktabhängig bei konstanter NOx-Roh-Emission die Ruß-Roh-Emissionen in Abhängigkeit von einer Öffnungsstellung einer Drallklappe einzustellen.The Invention allows operating point dependent at constant NOx raw emissions, the soot raw emissions depending on an open position of a Adjust swirl flap.

In 7 sind beispielhaft für einen aufgeladenen 4-Zylinder-Dieselmotor mit 1,968 cm3 Hubraum und einer Bohrung von 81 mm bei 95,5 mm Hub, einem Muldendurchmesser von 53 mm, einem Muldenranddurchmesser von 51,88 mm, einer maximalen Leistung von 103 kW bei einer Drehzahl von 4200 1/Min., einen maximalen Drehmoment von 320 Nm bei einer Drehzahl von 1750 bis 2500 1/Min., einer Verdichtung von 16,5 zu 1 Ruß-Roh-Emissionen in Einheiten von Filter-Smoke-Number (FSN) bei konstanter NOx-Rohemisson von 0,5 g/kWh dargestellt. Der Betriebspunkt liegt bei einer Drehzahl von 1500 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 2 bar. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diesen konkreten Motor beschränkt ist, sondern gleichartige Motoren, ggfs auch ohne Aufladung umfasst.In 7 are exemplary for a supercharged 4-cylinder diesel engine with 1,968 cm 3 capacity and a bore of 81 mm 95.5 mm stroke, a depression diameter of 53 mm, a bowl rim diameter of 51.88 mm, a maximum power of 103 kW at a Speed of 4200 rpm, a maximum torque of 320 Nm at a speed of 1750 to 2500 1 / min, a compression of 16.5 to 1 soot raw emissions in units of filter smoke number (FSN) at a constant NOx raw emission of 0.5 g / kWh. The operating point is at a speed of 1500 1 / min. and an effective mean pressure of 2 bar. It is understood that the invention is not limited to this specific engine, but includes similar engines, if necessary, even without charging.

Die hier eingesetzte Einlasseinrichtung weist dabei einen Drallkanal und einen Füllkanal auf, wobei der Füllkanal mit einer Drallklappe versehen ist. Die Drallklappe kann, vorzugsweise stufenlos in verschiedene Öffnungsstellungen geschaltet werden, wobei bei einer Stellung von 90° die Drallklappe geschlossen und bei einer Öffnungsstellung von 0° voll geöffnet ist. Zwischenpositionen von 60° und 40° sind bevorzugt.The Here employed inlet means in this case has a swirl duct and a filling channel, wherein the filling channel with a swirl flap is provided. The swirl flap can, preferably continuously switched to different opening positions being at a position of 90 °, the swirl flap closed and fully open at an open position of 0 ° is. Intermediate positions of 60 ° and 40 ° are preferred.

Die Kurve 701 bezeichnet den Verlauf der Rußemissionen bei einem erfindungsgemäßen Motor mit Drallanhebung. Zum Vergleich zeigt die Kurve 702 den Verlauf der Rußemission in Abhängigkeit von der Öffnungsstellung der Drallklappe bei einem gleichen Motor ohne Drallanhebung. Erkennbar ist, dass die Rußemissionen gemäß Kurve 701 für den erfindungsgemäßen Motor bei allen Öffnungspositionen um mindestens 0,1 FSN unter den Werten der Vergleichskurve 702 liegen. Erkennbar ist ferner, dass die Rußemissionen bei geschlossener Drallklappe, d. h. einem Einkanalbetrieb über den Drallkanal am niedrigsten ist und mit zunehmender Öffnung der Drallklappe ansteigen.The curve 701 indicates the course of the soot emissions in an inventive engine with swirl lift. For comparison, the curve shows 702 the course of the soot emission as a function of the opening position of the swirl flap in a same engine without swirl increase. It can be seen that the soot emissions according to curve 701 for the engine according to the invention at all opening positions by at least 0.1 FSN below the values of the comparison curve 702 lie. It can also be seen that the soot emissions with a closed swirl flap, ie a single-channel operation via the swirl duct, are the lowest and increase with increasing opening of the swirl flap.

In 8 sind für den gleichen Motor in einem Betriebspunkt mit einer Drehzahl von 3000 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 8 bar die Rußemission bei einer konstanten NOx-Rohrmission von 1,3 g/kWh für verschiedene Öffnungsstellungen der Drallklappe dargestellt. Die Kurve 801 bezeichnet den Verlauf der Rußemission in Abhängigkeit von der Öffnungsstellung der Drallklappe gemäß der Erfindung, während die Kurve 802 Vergleichsdaten ohne erfindungsgemäße Drallanhebung zeigt. Es ist erkennbar, dass die Rußemission im erfindungsgemäßen Fall um mindestens 0,1 FSN niedriger als im Fall konventioneller Technik liegen. Im Unterschied zur Situation gemäß 7 ist in diesem Betriebspunkt der Zweikanalbetrieb mit vollständig geöffneter Drallklappe günstiger als der Einkanalbetrieb.In 8th are for the same motor in an operating point with a speed of 3000 1 / min. and an effective mean pressure of 8 bar the soot emission at a constant NOx pipe mission of 1.3 g / kWh for different opening positions of the swirl flap shown. The curve 801 indicates the course of the soot emission as a function of the open position of the swirl flap according to the invention, while the curve 802 Comparative data without swirl increase according to the invention shows. It can be seen that the soot emission in the case according to the invention is at least 0.1 FSN lower than in the case of conventional technology. In contrast to the situation according to 7 At this operating point, the two-channel operation with fully open swirl flap is more favorable than the single-channel operation.

In 9 sind für den gleichen Motor bei einem Betriebspunkt bei einer Drehzahl von 2000 1/min und einem effektiven Mitteldruck von 5 bar die Ruß-Rohemissionen bei einer konstanten NOx-Rohemission von 1 g/kwh verschiedene Öffnungsstellungen der Drallklappe dargestellt. Die Kurve 901 bezeichnet den Verlauf der Rußemissionabhängigkeit von der Öffnungsstelle der Drallklappe gemäß der Erfindung, während die Kurve 902 Vergleichsdaten ohne erfindungsgemäße Drallanhebung zeigt. Ein minimaler Wert der Rußemission liegt hier bei einer Zwischenposition der Drallklappe mit einer Öffnungsstellung von ca. 60°.In 9 are for the same engine at an operating point at a speed of 2000 1 / min and an effective mean pressure of 5 bar, the soot raw emissions at a constant NOx raw emissions of 1 g / kwh different opening positions of the swirl flap shown. The curve 901 indicates the course of the soot emission dependency from the opening position of the swirl flap according to the invention, while the curve 902 Comparative data without swirl increase according to the invention shows. A minimum value of the soot emission is here at an intermediate position of the swirl flap with an open position of about 60 °.

Die 1012 zeigen den 79 entsprechende Darstellungen, wobei die Russemissionen nicht in Einheiten FSN sondern in Einheiten g/kWh aufgetragen sind.The 10 - 12 show the 7 - 9 corresponding representations, whereby the soot emissions are plotted not in units FSN but in units g / kWh.

Der Verbrennungsmotors mit Selbstzündung kann daher, wenn das Drallkanalventil eine Bearbeitung zur Drallanhebung bei kleinen Ventilhüben aufweist mittels unterschiedlicher Öffnungsstellungen der Drallklappe so betrieben werden, dass in einem Betriebspunkt von 1500 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 2 bar und einer konstanten NOx-Rohemission von < als 0,7 g/kWh eine Russzahl von < 0,2 FSN (dies entspricht von Rußemissionen von < als 0,2 g/kWh) eingestellt wird. Die Drallanhebung besteht vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 mm und 4 mm, ggfs. mit Drallwerten sowie Durchflusskoeffizienten wie in Zusammenhang mit den 5 und 6 und der zugehörigen Beschreibung dargestellt wurde.The internal combustion engine with self-ignition can therefore, if the swirl passage valve has a processing for swirl increase at small valve lifts by means of different opening positions the swirl flap are operated so that at an operating point of 1500 1 / min. and an effective mean pressure of 2 bar and a constant NOx raw emissions of <than 0.7 g / kWh a Rußzahl of <0.2 FSN (this corresponds to soot emissions of <than 0.2 g / kWh) is set. The swirl increase is preferably in a range between 2 mm and 4 mm, if necessary. With spin values and flow coefficients as in connection with the 5 and 6 and the associated description has been presented.

Ferner ist vorgesehen, dass in einem Betriebspunkt mit 2000 1/Min. und 5 bar effektiven Mitteldruck und einer NOx-Rohemission von < als 1,2 g/kWh eine Rußzahl eine Rußzahl FSN von < als 0,8 (entsprechend Rußemissionen von < als 0,1 g/kWh) eingestellt wird und/oder in einem Betriebspunkt bei 2000 1/Min. und 8 bar effektiven Mitteldruck und einer konstanten NOx-Rohemission von weniger als 1,5 g/kWh eine Russzahl < 1 FSN (entsprechend Rußemissionen von weniger als 0,2 g/kWh) eingestellt wird.Further it is envisaged that at an operating point of 2000 1 / min. and 5 bar effective mean pressure and a raw NOx emission of <1.2 g / kWh Soot number is a soot number FSN of <0.8 (corresponding to soot emissions of <0.1 g / kWh) is and / or at an operating point at 2000 1 / min. and 8 bar effective Medium pressure and a constant NOx raw emissions of less than 1.5 g / kWh is a carbon number <1 FSN (corresponding to soot emissions of less than 0.2 g / kWh) is set.

101101
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
102102
Motorblockblock
103103
Einlasseinrichtungintake means
104104
Einspritzsysteminjection
105105
Auslasseinrichtungoutlet
106106
Abgassystemexhaust system
107107
Partikelfilterparticulate Filter
107a107a
Katalysatorcatalyst
108108
AbgasrückführsystemExhaust gas recirculation system
109109
AbgasrückführventilExhaust gas recirculation valve
110110
AbgasrückführkühlungExhaust gas recirculation cooling
111111
KühlkreislaufCooling circuit
115115
Turboladerturbocharger
116116
LadeluftkühlerIntercooler
201201
Kolbenkopfpiston head
202202
Oberfläche des Kolbenkopfssurface of the piston head
203203
MuldenranddurchmesserBowl rim diameter
204204
KolbendurchmesserPiston diameter
205205
Kühlkanalcooling channel
206206
Kolbenmuldepiston bowl
207207
Muldenkonturdepression contour
208208
Muldenrandbowl edge
209209
Kolbenachsepiston axis
301301
Drallkanalswirl channel
302302
Füllkanalfilling channel
303303
Drallklappeswirl flap
304304
Luftstrom-DrallkanalAirflow swirl channel
305305
Luftstrom Füllkanalairflow filling channel
306306
Zylindercylinder
307307
VentilValve
308308
VentilValve
310310
Einlasseinrichtungintake means
315315
Ventilsitzvalve seat
316316
Ventilsitzvalve seat
317317
Spaltgap
401401
Tippelmann-MessstandTippelmann Measuring Stand
402402
Zylindercylinder
403403
Wabehoneycomb
404404
Einlasskanalinlet channel
405405
VentilValve
406406
Drallströmungswirl flow
407407
Zylinderachsecylinder axis
501501
KurveCurve
502502
KurveCurve
601601
KurveCurve
602602
KurveCurve
701701
KurveCurve
702702
KurveCurve
801801
KurveCurve
802802
KurveCurve
901901
KurveCurve
902902
KurveCurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 3612029 A1 [0005] - DE 3612029 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - DIN EN 590 [0034] - DIN EN 590 [0034]
  • - J. B. Heywood Internal Combustion Engine Fundamentals, 1998 [0071] - JB Heywood Internal Combustion Engine Fundamentals, 1998 [0071]
  • - C. Kopp, Variable Ventilsteuerung für PKW-Dieselmotoren mit einer Direkteinspritzung, Magdeburg 2006 [0089] - C. Kopp, Variable Valve Control for Car Diesel Engines with Direct Injection, Magdeburg 2006 [0089]

Claims (22)

Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Selbstzündung mit einem Motorblock mit zumindest einem Zylinder und einem diesen zugeordneten Kolben, einem Einspritzsystem zur direkten Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder sowie einer Einlasseinrichtung für Ladeluft mit zumindest einem Einlassasskanal und einem zugeordneten Einlassventil und einer Auslasseinrichtung für Abgas mit zumindest einem Auslasskanal und einem diesem zugeordneten Auslassventil und einem anschließendem Abgassystem mit Partikelfilter wobei der Zylinder einen Zylinderkopf und der Kolben einen Kolbenkopf aufweist und Zylinderkopf und Kolbenkopf Innenflächen eines Brennraumes bilden und in der Oberfläche des Kolbenkopfs eine Kolbenmulde mit einem Muldenrand angeordnet ist, wobei bei einem auf einen Kreis normierten Muldenrand das Verhältnis von Muldenranddurchmesser zu Kolbendurchmesser größer 0,55 ist oder bei einer zu 90% gefüllten Kolbenmulde bei einer auf einen Kreis normierten Füllfläche das Verhältnis der Füllfläche zur Kolbenquerschnittsfläche > 0,30 ist ein Einlasskanal als Drallkanal mit einem zugeordneten Drallkanalventil ausgebildet ist, wobei die Einlassströmung in den Brennraum einen Drall erhält, die Einlasseinrichtung als weiteren Einlasskanal einen Füllkanal mit einem zugeordneten Füllkanalventil aufweist, wobei der Füllkanal durch eine schaltbare Drallklappe geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die Drallklappe mindestens drei Öffnungsstellungen aufweist dadurch gekennzeichnet, dass das Drallkanalventil zur Drallanhebung bei kleinen Ventilhüben, insbesondere in einem Bereich zwischen 2 mm und 4 mm, ausgelegt ist und mittels unterschiedlicher Öffnungsstellungen der Drallklappe in einem Betriebspunkt von 1500 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 2 bar und einer konstanten NOx-Rohemission < 0,7 g/kWh eine Rußzahl, vorzugsweise FSN < 0,2 eingestellt wird und/oder in einem Betriebspunkt mit 2000 1/Min. und 5 bar effektiven Mitteldruck und einer NOx-Rohemission < 1,2 g/kWh eine Rußzahl, vorzugsweise FSN < 0,8 eingestellt wird und/oder in einem Betriebspunkt bei 2000 1/Min. und 8 bar effektiven Mitteldruck und einer konstanten NOx-Rohemission < 1,5 g/kWh eine Rußzahl, vorzugsweise FSN < 1 eingestellt wird.Method for operating an internal combustion engine with auto-ignition with an engine block having at least one cylinder and a piston associated therewith, an injection system for direct fuel injection into the cylinder and an intake device for charge air with at least one inlet passage and an associated intake valve and an outlet device for exhaust gas with at least one exhaust passage and an associated exhaust valve and a subsequent exhaust system with particulate filter wherein the cylinder has a cylinder head and the piston has a piston head and cylinder head and piston head inner surfaces of a combustion chamber and in the surface of the piston head a piston recess is arranged with a trough edge, wherein at one on a circle normalized bowl rim, the ratio of bowl rim diameter to piston diameter is greater than 0.55 or, in the case of a piston bowl filled to 90% with a filling surface normalized to a circle, the Ver is the ratio of the filling surface to the piston cross-sectional area> 0.30 an inlet channel is formed as a swirl duct with an associated swirl duct valve, wherein the inlet flow into the combustion chamber receives a twist, the inlet device as a further inlet channel having a filling channel with an associated Füllkanalventil, wherein the filling channel by a switchable Swirl flap can be opened and closed, wherein the swirl flap has at least three open positions, characterized in that the swirl passage valve for swirl increase at small valve strokes, especially in a range between 2 mm and 4 mm, designed and by means of different opening positions of the swirl flap at an operating point of 1500 1 / min. and an effective mean pressure of 2 bar and a constant NOx raw emission <0.7 g / kWh a soot number, preferably FSN <0.2 is set and / or at an operating point of 2000 1 / min. and 5 bar effective mean pressure and a raw NOx emission <1.2 g / kWh a soot number, preferably FSN <0.8 is set and / or at an operating point at 2000 1 / min. and 8 bar effective mean pressure and a constant NOx raw emission <1.5 g / kWh a soot number, preferably FSN <1 is set. Verbrennungsmotor mit Selbstzündung mit einem Motorblock mit zumindest einem Zylinder und einem diesen zugeordneten Kolben, einem Einspritzsystem zur direkten Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder sowie einer Einlasseinrichtung für Ladeluft mit zumindest einem Einlassasskanal und einem diesem zugeordneten Einlassventil und einer Auslasseinrichtung für Abgas mit zumindest einem Auslasskanal und einem diesem zugeordneten Auslassventil und einem anschließendem Abgassystem mit Partikelfilter wobei der Zylinder einen Zylinderkopf und der Kolben einen Kolbenkopf aufweist und Zylinderkopf und Kolbenkopf Innenflächen eines Brennraumes bilden und in der Oberfläche des Kolbenkopfs eine Kolbenmulde mit einem Muldenrand angeordnet ist, wobei bei einem auf einen Kreis normierten Muldenrand das Verhältnis von Muldenranddurchmesser zu Kolbendurchmesser größer 0,55 ist oder bei einer zu 90% gefüllten Kolbenmulde bei einer auf einen Kreis normierten Füllfläche das Verhältnis der Füllfläche zur Kolbenquerschnittsfläche > 0,30 ist ein Einlasskanal als Drallkanal mit einem zugeordneten Drallkanalventil ausgebildet ist, wobei die Einlassströmung in den Brennraum einen Drall erhält, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest einen ausgewählten Zylinder die Einlassströmung bei zumindest einem Ventilhub Vh zwischen 2 mm und Vhh = 0.5·Vhm eine Drallanhebung mit einer ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D mit einen Wert > 0,3 aufweist, wobei Vhm den maximalen Ventilhub oder insbesondere Wert Vhm = 8 mm bezeichnet, die Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh = 0.5·Vhm eine Drallanhebung mit einer normierten integralen Tippelmann-Drallzahl Di mit einen Wert > 0,40/mm aufweist oder die Einlassströmung in einem Ventilhubbereich zwischen Vh = 2 mm und Vhh = 0,5 Vhm eine Drallanhebung aufweist, derart dass bei einer Vermessung der ventilhubabhängigen Tippelmann-Drallzahl D in Abständen von 0,5 mm die mitttere Tippelmann-Drallzahl Dm für mindestens ein Ventilhubintervall DeltaV = 1 mm einen Wert ≥ 0,4 aufweist.Internal combustion engine with auto-ignition an engine block with at least one cylinder and one associated with it Piston, an injection system for direct fuel injection in the cylinder as well as one Inlet device for Charge air with at least one inlet passage and an inlet valve associated therewith and one Discharge device for exhaust gas with at least an outlet channel and an outlet valve associated therewith and a subsequent exhaust system with particle filter in which the cylinder has a cylinder head and the piston has a piston head Has and cylinder head and piston head inner surfaces of a Form combustion chamber and in the surface of the piston head a piston recess is arranged with a trough edge, wherein at a normalized to a circle trough edge the ratio from bowl rim diameter to piston diameter larger 0.55 or in the case of a 90% filled piston bowl a normalized to a circle filling the Ratio of the filling surface to the piston cross-sectional area> 0.30 one Inlet duct as a swirl duct with an associated swirl duct valve is formed, wherein the inlet flow into the combustion chamber gets a spin, characterized in that for at least one selected cylinder the inlet flow at least one valve lift Vh between 2 mm and Vhh = 0.5 · Vhm a swirl increase with a valve lift-dependent Tippelmann swirl number D with a value> 0.3 where Vhm is the maximum valve lift or, in particular, value Vhm = 8 mm, the inlet flow in one Valve lift range between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 · Vhm one Swirl lift with a normalized integral Tippelmann swirl number Di with a value> 0.40 / mm or the inlet flow in a valve lift area between Vh = 2 mm and Vhh = 0.5 Vhm has a swirl lift, such that during a measurement of Ventilhubabhängigen Tippelmann twist number D at intervals of 0.5 mm the middle one Tippelmann swirl number Dm for at least one valve lift interval DeltaV = 1 mm has a value ≥ 0.4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassströmung bei maximalen Ventilhub Vhm, insbesondere mit Vhm = 8 mm, eine ventilhubabhängige Tippelmann-Drallzahl D mit einen Wert > 0,4 und/oder das Einlassventil einen ventilhubabhängigen Durchflusskoeffizienten αK > 0,04 aufweist.Internal combustion engine according to claim 2, characterized that the inlet flow at maximum valve lift Vhm, in particular with Vhm = 8 mm, a valve lift-dependent Tippelmann swirl number D with a value> 0.4 and / or the inlet valve has a valve lift-dependent flow coefficient αK> 0.04. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasseinrichtung als weiteren Einlasskanal einen Füllkanal mit einem zugeordneten Füllkanalventil aufweist.Internal combustion engine according to claim 2 or 3, characterized characterized in that the inlet device as a further inlet channel a filling channel with an associated Füllkanalventil having. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllkanal durch eine schaltbare Drallklappe geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die Drallklappe vorzugsweise mindestens zwei Öffnungsstellungen aufweist.Internal combustion engine according to claim 4, characterized that the filling channel is opened by a switchable swirl flap and can be closed, wherein the swirl flap is preferably at least has two open positions. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassströmung bei vollständig geöffnetem Füllkanal bei zumindest einem Ventilhub Vh zwischen 2 mm und Vhh = 0.5·Vhm eine ventilhubabhängige Tippelmann-Drallzahl D mit einen Wert > 0,3 aufweist.Internal combustion engine according to claim 4 or 5, characterized characterized in that the inlet flow at full open filling channel at least one valve lift Vh between 2 mm and Vhh = 0.5 · Vhm a valve lift dependent Tippelmann twist number D with a value> 0.3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei maximalen Ventilhub Vhm und vollständig geöffnetem Füllkanal die ventilhubabhängige Tippelmann-Drallzahl D einen Wert > 0,6 und/oder der ventilhubabhängige Durchlasskoeffizient αK von Drallkanalventil und Füllkanalventil einen Wert > 0,06 aufweist.Internal combustion engine according to claim 6, characterized that at maximum valve lift Vhm and fully open Filling channel The valve lift-dependent Tippelmann swirl number D is a value> 0.6 and / or the valve lift-dependent passage coefficient αK of swirl channel valve and filling channel valve has a value> 0.06. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu einem effektiven Mitteldruck pme von weniger als 4 bar ein Betrieb lediglich mit über den Drallkanal zugeführter Ladeluft möglich ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that up to an effective mean pressure pme of less than 4 bar operating only with over the swirl duct supplied charge air is possible. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Bereich zwischen 3 und 7 bar ein Betrieb mit einem teilweise geöffneten Füllkanal möglich ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that after a range between 3 and 7 bar operation with a partially open Fill channel is possible. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für einen effektiven Mitteldruck pme > 5 bar ein Betrieb mit vollständig geöffnetem Füllkanal möglich ist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 9, characterized in that for an effective mean pressure pme> 5 bar operation with fully open filling channel is possible. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallklappe um eine Achse schwenkbar ist und zumindest zwei Öffnungsstellungen aus der Gruppe der Öffnungsstellungen von 90°, 60°, 40° oder 0° einnehmen kann.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 10, characterized in that the swirl flap is pivotable about an axis and at least two open positions from the group of opening positions of 90 °, 60 °, 40 ° or 0 ° can take. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe bei einer Drehzahl von 1500 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 2 bar bei konstanter NOx-Emission Rußemissionen aufweist, die um einen Wert von mindestens 0,1 Einheiten unter dem Wert Rußemissionen ohne Drallanhebung bei gleicher Drehzahl, gleichem effektiven Mitteldruck und gleicher NOx-Emission liegen.Internal combustion engine according to claim 11, characterized in that that the throttle valve at a speed of 1500 1 / min. and one effective mean pressure of 2 bar with a constant NOx emission soot emissions which has a value of at least 0.1 units below the Value of soot emissions without swirl increase at the same speed, same effective mean pressure and the same NOx emission are. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebspunkt mit einer Drehzahl von 2000 1/Min. und einem effektiven Mitteldruck von 8 bar die Rußemissionen um einen Wert von mindesten 0,1 Einheiten unter dem Wert ohne Drallanhebung im gleichen Betriebspunkt liegen.Internal combustion engine according to claim 11 or 12, characterized characterized in that at an operating point at a speed of 2000 1 / min. and an effective mean pressure of 8 bar soot emissions a value of at least 0.1 units below the value without swirl increase lie in the same operating point. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasrückführungssystem vorgesehen ist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 13, characterized in that an exhaust gas recirculation system is provided. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasturbolader vorgesehen ist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 14, characterized in that an exhaust gas turbocharger is provided. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem als Common-Rail-System ausgebildet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 15, characterized in that the injection system is designed as a common rail system. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmulde einen mittleren Bereich mit geringerer Tiefe und einen peripheren Bereich mit einer größeren Tiefe, jeweils bezogen auf den ebenen Bereich der Kolbenoberfläche aufweist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 16, characterized in that the piston recess a middle area of lesser depth and a peripheral area Area with a greater depth, each related has on the flat area of the piston surface. Verbrennungsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmulde in ihrem peripheren Wandbereich eine Hinterschneidung aufweist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims 1 to 17, characterized in that the piston recess in their peripheral wall portion has an undercut. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Zylinder eine Bohrung <= 100 mm aufweist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 18, characterized in that the selected Cylinder a hole <= 100 mm. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelzylindervolumen <= 0,8 L ist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 19, characterized in that the single cylinder volume is <= 0.8 L. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Nenndrehzahl > als 3100 1/Min. ist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 20, characterized in that the rated speed> than 3100 1 / min. is. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Leistung > als 30 kW ist.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims 1 to 21, characterized in that the specific Performance> than 30 kW is.
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