DE102005057506B4 - Verbrennungsmotor der Kompressionszündungsart - Google Patents

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Abstract

Verbrennungsmotor (2) der vorgemischten Kompressionszündungsbauart mit einem Kolben (6), der eine Quetschfläche (25) entlang eines Außenkantenabschnitts (26) einer oberen Fläche (6a) des Kolbens (6), die einem Zylinderkopf (5) gegenüberliegt, um eine Quetschung zu erzeugen, und eine Brennkammer (20) hat, die im Inneren der Quetschfläche (25) vorgesehen ist und einen ersten konkav vertieften Abschnitt (21) mit einem tiefsten Abschnitt (23) hat,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolben (6) so konstruiert ist, dass
a) ein Verhältnis von einem Durchmesser eines Öffnungsbereichs (24) des ersten vertieften Abschnitts (21) zu einer Tiefe des tiefsten Abschnitts (23) in einem Bereich von 5 bis 13 liegt;
b) ein Flächenverhältnis der Quetschfläche (25) zu der oberen Fläche (6a) des Kolbens (6) in einem Bereich von 0,25 bis 0,45 liegt und
c) ein Abstand zwischen der Quetschfläche (25) und einer Bodenfläche (5a) des Zylinderkopfs (5) in einem Bereich von 2 mm bis 3 mm...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart, und genauer gesagt auf die Struktur eines Kolbens von diesem.
  • Ein herkömmlicher Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart ist z. B. in JP 2001-65350 A (1 und 6) offenbart. Dieser Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart ist so aufgebaut, dass der Abstand zwischen der oberen Fläche eines Kolbens bei einem oberen Totpunkt und der Bodenfläche eines Zylinderkopfs festgelegt ist, um so klein wie möglich zu sein, und dass die obere Fläche des Kolbens mit einer tiefen, tellerartigen Verbrennungskammer versehen ist. Somit wird das Volumen eines Gasgemisches, dessen Temperatur sich durch Kontakt mit der Wandfläche eines Zylinders verringert hat, minimiert. In diesem Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart, wird das Meiste des Gasgemisches in die tiefe tellerartige Verbrennungskammer in der späten Phase eines Kompressionshubs gedrückt. Bei diesem Moment ist das Volumen des Gasgemisches, dessen Temperatur sich durch Kontakt mit der Wandfläche des Zylinders verringert hat, viel geringer als das des gesamten Gasgemisches in der Verbrennungskammer. Somit werden die Mengen von unverbrannten Gasen und Zwischenprodukten, die erzeugt werden, verringert. Durch Formen der Verbrennungskammer in solch einer Weise, um die Strömung von einem Einlassgasgemisch zu durchmischen, wird des Weiteren die Temperaturverteilung gleichförmig gemacht, werden Unterschiede in der Zündfähigkeit bzw. Zündempfindlichkeit verringert, und die Regionen, die relativ nachteilhaft für eine Selbstzündung sind, werden verringert. Als eine Folge werden die Mengen von unverbrannten Gasen und Zwischenprodukten, die erzeugt werden, verringert.
  • Es ist jedoch nur für einen Moment, wenn der Kolben bei seinem oberen Totpunkt ist, dass der Abstand in der Umgebung in der Wandfläche des Zylinders klein gemacht werden kann durch ein Ausbilden der Verbrennungskammer in einer tiefen, tellerartigen Form. Im Gegensatz dazu führt, vor und nach diesem Moment, eine Erhöhung des Verhältnisses der Oberfläche der Verbrennungskammer zu ihrem Volumen zu einer Erhöhung des Wärmeverlusts, wobei dadurch ein Problem verursacht wird, dass die Temperatur, die für eine Selbstzündung erforderlich ist, im Inneren des Zylinders nicht leicht aufrecht erhalten werden kann.
  • Falls die Temperaturverteilung in der Verbrennung gleichförmig gemacht ist, variiert des weiteren eine Zündzeitabstimmung unter den jeweiligen Takten und eine Verbrennung wird destabilisiert, wodurch ein Problem einer Drehmomentschwankung verursacht wird. Genauer gesagt bedeutet die gleichförmige Temperaturverteilung in der Verbrennungskammer, dass eine Zündung gleichzeitig bei einer Vielzahl von Positionen innerhalb der Verbrennungskammer auftreten kann. Die gleichzeitige Zündung bei vielen Positionen bewirkt, dass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer zu einer Zeit verbrannt wird und führt zu dem Phänomen des sogenannten Klopfens.
  • WO 03064831 A1 offenbart einen gattungsgemäßen Verbrennungsmotor der Kompressionszündungsbauart mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • EP 13 69 561 A2 offenbart eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein Gemisch fremdgezündet wird, mit einem Kolben, welcher in seinem mittleren Bereich eine Vertiefung aufweist.
  • Ferner offenbaren DE 100 27 452 A1 und die nachveröffentlichte Druckschrift EP 1 605 158 A2 Brennkraftmaschinen mit einem in seiner Mitte eine Vertiefung aufweisenden Kolben.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart mit einer stabilisierten Verbrennung vorzusehen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsbauart gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsbauart, in dem ein Kolben, der im Inneren eines Zylinders hin und her gleitet, der bei einem Ende von sich durch einen Zylinderkopf geschlossen ist, ein Gemisch von einem Kraftstoff und einem Sauerstoff enthaltendem Gas so komprimiert, dass das Gemisch selbst zündet und verbrennt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben Folgendes hat: einen Quetschbereich, der entlang einem Außenkantenabschnitt einer oberen Fläche des Kolbens vorgesehen ist, die dem Zylinderkopf gegenüberliegt, für das Erzeugen einer Quetschung; und eine Verbrennungskammer, die im Inneren des Quetschbereiches vorgesehen ist und einen ersten konkav vertieften Abschnitt hat, der einen tiefsten Abschnitt als eine am meisten vertiefte Position hat, und der Kolben ist so aufgebaut dass:
    • a) ein Verhältnis von einem Durchmesser von einem Öffnungsbereich des ersten vertieften Abschnitts zu einer Tiefe des tiefsten Abschnitts von 5 bis 13 reicht;
    • b) ein Flächenverhältnis des Quetschbereichs zu der oberen Fläche des Kolbens von 0,25 bis 0,45 reicht; und
    • c) ein Abstand zwischen dem Quetschbereich und einer Bodenfläche des Zylinderkopfs von 2 mm bis 3 mm reicht, wenn der Kolben bei seinem oberen Totpunkt ist.
  • Die Erfindung wird detailliert auf Basis der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • In den Zeichnung ist:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Schnittansicht eines Kolbens und eines Zylinders des Verbrennungsmotors der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß der ersten Ausführungsform;
  • 3 eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Kolben des Verbrennungsmotors der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß der ersten Ausführungsform bei einem oberen Totpunkt innerhalb des Zylinders ist; und
  • 4 eine Schnittsansicht eines Kolbens eines Verbrennungsmotors der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Ein Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart bzw. Vormisch-Kompressionszündungsbauart gemäß der ersten Ausführungsform wird unter Anführung eines Gaswärmepumpenmotors (nachstehend als GHP bezeichnet) als ein Beispiel beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein GHP-Motor 1 mit einem Zylinderblock 4 ausgestattet, der einen Zylinder 3 in sich hat. Ein Zylinderkopf 5 ist an dem Zylinderblock 4 vorgesehen. Ein Kolben 6 ist hin und her bewegbar in dem Zylinder 3 vorgesehen. Eine Pleuelstange 7 ist an einem Ende von sich mit einem Kolben 6 verbunden und bei dem anderen Ende von sich mit einer Kurbelwelle 8.
  • Der Zylinderkopf 5 ist mit einem Einlassventil 11 für ein Öffnen und Schließen eines Einlassanschlusses 9 und einem Auslassventil 12 für ein Öffnen und Schließen des Auslassanschlusses 10 versehen. Eine Einlasspassage 13 ist mit dem Einlassanschluss 9 verbunden, und eine Auslasspassage 14 ist mit Auslassanschluss 10 verbunden. Das andere Ende der Einlasspassage 13 ist zu der Atmosphäre hin offen. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 15 für ein Einspritzen von Stadtgas bzw. Leuchtgas (Gas) als Kraftstoff ist an dem Weg zum dem Einlassanschluss 9 in der Einlasspassage 13 vorgesehen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist eine obere Fläche 6a des Kolbens 6 mit einer Verbrennungskammer 20 versehen. Die Verbrennungskammer 20 hat einen ersten kugelförmig vertieften Abschnitt 21 und einen zweiten kugelförmig vertieften Abschnitt 22, der in einer zentralen Region des ersten vertieften Abschnitts 21 ausgebildet ist. Eine kreisförmige Öffnung 24 der Verbrennungskammer 20 ist an der oberen Fläche 6a des Kolbens 6 ausgebildet. Die Verbrennungskammer 20 hat eine kugelförmig vertiefte Abschrägung 20a, die nach unten bezüglich einem zentralen Abschnitt der Verbrennungskammer 20 geneigt ist. Es wird hier angenommen, dass H einen Abstand von einem tiefsten Abschnitt 23 als die am meisten vertiefte Position in dem zweiten vertieften Abschnitt 22, zu der oberen Fläche 6a des Kolbens 6 bezeichnet, und zwar eine Tiefe des tiefsten Abschnitts 23, und dass D einen Durchmesser der Öffnung 24 bezeichnet. Das Verhältnis DIR des Durchmessers D der Öffnung 24 zu der Tiefe H des tiefsten Abschnitts 23 ist 8.
  • Ein flacher Quetschbereich 25, als auch Quetschfläche bezeichnet, ist entlang eines Außenkantensabschnitts 26 vorgesehen, der sich von einer Außenkante 6b der oberen Fläche 6a des Kolbens 6 zu einer Umfangskante 24a der Öffnung 24 erstreckt. Der Quetschbereich 25 trägt dazu bei, um zu bewirken, dass ein Gasgemisch über diesem in die Verbrennungskammer 20 als ein Wirbel oder eine Quetschung strömt, wenn der Kolben 6 im Inneren des Zylinders 3 nach oben geht. Das Flächenverhältnis des Quetschbereichs 25 zu der oberen Fläche 6a des Kolbens 6 ist 0,3.
  • Des weiteren ist, wie in 3 gezeigt ist, ein Abstand Δx zwischen dem Quetschbereich 25 und einer Bodenfläche 5a des Zylinderkopfs 5 eingestellt, um 2 mm zu sein, wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.
  • Als nächstes wird der Betrieb bzw. die Arbeitsweise des Verbrennungsmotors der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt ist, wenn der GHP-Motor 1 gestartet wird, wird ein Gemisch von Luft, die durch die Einlasspassage 13 strömt, und Kraftstoffgas, das von der Kraftstoffeinspritzdüse 15 in die Einlasspassage 13 eingespritzt wird, zu dem GHP-Motor 1 zugeführt. Wenn der Kolben beginnt, sich von einem oberen Totpunkt abzusenken, öffnet das Einlassventil 11 und das Gasgemisch wird in den Zylinder 3 gesaugt. Wenn der Kolben 6 beginnt von dem unteren Totpunkt nach oben zu gehen, schließt das Einlassventil 11. Dann steigt der Druck und die Temperatur des Gasgemisches in dem Zylinder 3 an, wenn der Kolben 6 nach oben geht. Ein Anstieg der Temperatur des Gasgemisches führt zu einer Selbstzündung des Kraftstoffs und einer Verbrennung in dem Zylinder 3. Diese Verbrennung drückt den Kolben 6 nach unten. Wenn der Kolben 6 wieder beginnt von dem unteren Totpunkt nach oben zu gehen, öffnet das Auslassventil 12 und Verbrennungsgas in dem Zylinder 3 wird in die Auslasspassage 14 gedrückt.
  • Solch eine hin-und-her-Bewegung des Kolbens 6 wird in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle 8 umgewandelt, und auf diese Weise wird eine Ausgabe von dem GHP-Motor 1 erhalten.
  • Als nächstes wird die Verbrennung von Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
  • In dem Zylinder 3, wie in 2 gezeigt ist, ist das Gasgemisch in dem Abstand (Raum) zwischen dem Quetschbereich 25 und der Bodenfläche 5a des Zylinderkopfs 5 näher zu einer Wand 3a des Zylinders 3 gelegen als das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20. Da die Wand 3a des Zylinders 3 durch ein Kühlmittel und durch einen Luftstrom für ein Kühlen des GHP-Motors 1 gekühlt wird, hat das Gasgemisch in dem Abstand zwischen dem Quetschbereich 25 und der Bodenfläche 5a des Zylinderkopfs 5 eine niedrigere Temperatur als das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20. Das Gasgemisch in dem Zylinder 3 wird komprimiert und steigt in der Temperatur, wenn der Kolben 6 in dem Zylinder 3 nach oben geht. Das Gasgemisch in dem Abstand zwischen dem Quetschbereich 25 und der Bodenfläche 5a des Zylinderkopfs 5 strömt jedoch entlang der Abschrägung 20a in die Verbrennungskammer 20 als eine Quetschung, wie durch einen Pfeil A in 2 angezeigt ist. Wenn das Gasgemisch, das eine niedrigere Temperatur hat als das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20, entlang der Abschrägung 20a in die Verbrennungskammer 20 als eine Quetschung strömt, zeigt das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 somit einen ansteigenden Temperaturgradienten von dem Quetschbereich 25 zu dem tiefsten Abschnitt 23 hin und erreicht die höchste Temperatur bei dem tiefsten Abschnitt 23.
  • Als eine Folge tritt die erste Zündung bei dem tiefsten Abschnitt 23 mit der höchsten Temperatur in der Verbrennungskammer 20 auf. In anderen Worten ausgedrückt, ist der Startpunkt der Zündung in der Verbrennungskammer 20 bei dem tiefsten Abschnitt 23 festegelegt. Da der tiefste Abschnitt 23 in dem zweiten vertieften Abschnitt 22 ist, wird des weiteren die Streuung der Zündzeitabstimmung verringert. Als eine zusätzliche Erklärung sollte beachtet werden, dass sich die Zündzeitabstimmung in der vorliegenden Erfindung auf eine Zeitabstimmung bezieht, wenn 10% der Gesamtmenge der erzeugten Hitze erzeugt ist. Eine Anfangsverbrennungszeitabstimmung kann von der Außenseite durch eine Zündung durch eine Zündkerze im Fall eines Ottomotors und durch eine Kraftstoffeinspritzung in dem Fall eines Dieselmotors sicher gesteuert werden. Im Gegensatz dazu, in dem Fall von einem Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart, der keine solche Steuereinrichtung hat, und der entworfen ist, um eine Anfangsverbrennungszeitabstimmung durch eine Beobachtung von der Außenseite zu bestätigen, ist die Zündzeitabstimmung oft der Bequemlichkeit halber definiert, um eine Zeitabstimmung zu sein, die der Erzeugung von 5% bis 10% Hitze entspricht. Aus diesem Grund wird die zuvor erwähnte Definition hier übernommen. Wenn die Zündung in dem tiefsten Abschnitt 23 auftritt, tritt eine Verbrennung allmählich entlang des Temperaturgradienten auf, so dass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 sanft verbrennt. Somit tritt eine gleichzeitige Zündung bei vielen Punkten nicht auf, und das gesamte Gasgemisch verbrennt nicht bei einer Zeit wie bei den Fällen, wo die Temperatur des Gasgemisches in der Verbrennungskammer 20 gleichförmig ist, so dass es keine Möglichkeit einer abnormalen Verbrennung, wie ein Klopfen oder lauten Explosionslärm, gibt.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Verbrennungskammer 20, die in dem Kolben 6 vorgesehen ist, so ausgebildet, dass das Verhältnis D/H des Durchmesser D der Öffnung 24 der Verbrennungskammer 20 zu der Tiefe H des tiefsten Abschnitts 23 8 ist, und so dass das Flächenverhältnis des Quetschbereichs 25 zu der oberen Fläche 6a des Kolbens 0,3 ist, und der Abstand zwischen dem Quetschbereich 25 und der Bodenfläche 5a des Zylinderkopfs eingestellt ist, um 2 mm zu sein, wenn der Kolben 6 bei seinem oberen Totpunkt ist. Deshalb ist der Startpunkt der Zündung für jeden Takt bei dem tiefsten Abschnitt 23 festgelegt, wodurch es möglich gemacht ist, die Streuung der Zündzeitabstimmung zu verringern. In anderen Worten gesagt, nimmt der erste vertiefte Abschnitt 21 in der Tiefe zu dem tiefsten Abschnitt 23 hin zu, um sicher zu stellen, dass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 einen ansteigenden Temperaturgradienten von dem Quetschbereich 25 zu dem tiefsten Abschnitt 23 hin zeigt, und die höchste Temperatur in dem tiefsten Abschnitt 23 erreicht. Deshalb ist der Startpunkt der Zündung für jeden Takt bei dem tiefsten Abschnitt 23 spezifiziert, wodurch es möglich gemacht ist, Variationen der Zündzeitabstimmung zu verringern. Durch Versehen des Gasgemisches in der Verbrennungskammer 20 mit einem Temperaturgradienten, tritt eine Verbrennung allmählich entlang des Temperaturgradienten nach dem Auftreten einer Zündung bei dem tiefsten Abschnitt 23 auf. Da das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 sanft verbrennt, kann eine abnormale Verbrennung, wie ein Klopfen oder Explosionslärm, unterdrückt werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der Ausführungsform, die nachstehend beschrieben ist, sind diejenigen Komponenten, die identisch zu denjenigen der ersten Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugzeichen wie in 1 bis 3 bezeichnet und werden nicht im Detail beschrieben.
  • Der Verbrennungsmotor der vorgemischten Kompressionszündungsart gemäß der zweiten Ausführungsform wird durch Versehen des tiefsten Abschnitts 23 in der Verbrennungskammer 20 der ersten Ausführungsform mit einem Wärmeisolierenden Material erhalten.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist ein wärmeisolierendes Material 31, wie ein eisenhaltiges Metallmaterial oder ein keramisches Material, bei dem tiefsten Abschnitt 23 in der Verbrennungskammer 20 vorgesehen, die in einem Kolben 30 ausgebildet ist. Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform hat das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 einen ansteigenden Temperaturgradienten von dem Quetschbereich 25 zu dem tiefsten Abschnitt 23 hin, und erreicht die höchste Temperatur bei dem tiefsten Abschnitt 23. Der Hitzerückhalteeffekt des Wärmeisolierenden Materials 31 kann verhindern, dass die Hitze des Gasgemisches bei dem tiefsten Abschnitt 23 über den Kolben 30 entweicht. Somit kann die Temperatur des Gasgemisches bei dem tiefsten Abschnitt 23 so hoch wie möglich gehalten werden, so dass der Startpunkt der Zündung zuverlässig bei dem tiefsten Abschnitt 23 bestimmt werden kann.
  • Obwohl das Verhältnis D/H eingestellt ist, um 8 in der ersten und zweiten Ausführungsform zu sein, sollte es nicht auf diesen Wert beschränkt sein. Durch Einstellen des Werts von D/H innerhalb eines Bereichs von 5 bis 13 kann das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 solch einen Temperaturgradienten zeigen. Der Grund dafür ist wie folgt: Wenn der Wert D/H kleiner ist als der Bereich, wird es unwahrscheinlich, dass eine Quetschung entlang der Abschrägung 20a strömt, aufgrund einer Erhöhung des Gradienten von dieser, sodass es für das Gasgemisch schwierig ist, einen Temperaturgradienten entlang der Abschrägung 20a zu zeigen. Wenn im Gegenteil dazu der Wert D/H größer ist als der Bereich, neigt die Temperatur des Gasgemisches in der Umgebung des tiefsten Abschnitts 23 dazu, durch die Temperatur im Inneren des Zylinders 3 beeinflusst zu werden aufgrund der Abnahme der Tiefe des tiefsten Abschnitts 23, sodass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 keinen Temperaturgradienten zeigen kann.
  • Obwohl das Flächenverhältnis des Quetschbereichs 25 zu der oberen Fläche 6a des Kolbens 6 oder 30 in der ersten und zweiten Ausführungsform 0,3 ist, sollte es nicht auf diesen Wert begrenzt sein. Durch Einstellen des Flächenverhältnisses innerhalb eines Bereichs von 0,25 bis 0,45 kann eine Quetschung erzeugt werden, die bewirkt, dass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 einen Temperaturgradienten zeigt.
  • Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn das Flächenverhältnis größer ist als dieser Bereich, durchmischt eine Quetschung, die in die Verbrennungskammer 20 strömt, das Gasgemisch darin aufgrund der Erhöhung der Größe der Quetschung, so dass die Temperatur des Gasgemisches gleichförmig wird. Wenn das Flächenverhältnis im Gegenteil dazu kleiner als dieser Bereich ist, strömt eine Quetschung nicht in ausreichender Weise durch die Verbrennungskammer 20 aufgrund der Abnahme der Größe der Quetschung, so dass es schwierig wird, dass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 einen Temperaturgradienten zeigt.
  • Obwohl der Abstand Δx zwischen dem Quetschbereich 25 und der Bodenfläche 5a des Zylinderkopfs 5 in der ersten und zweiten Ausführungsform 2 mm ist, sollte er nicht auf diesen Wert beschränkt werden. Durch Einstellen des Abstands Δx innerhalb eines Bereichs von 2 bis 3 mm, kann eine Quetschung erzeugt werden, die bewirkt, dass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 einen Temperaturgradienten zeigt. Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn der Abstand Δx eingestellt ist, um kleiner zu sein als dieser Bereich, wird die Temperatur des Gasgemisches in der Verbrennungskammer 20 gleichförmig, aufgrund einer Erhöhung der Größe der Quetschung. Wenn im Gegenteil dazu der Abstand Δx eingestellt wird, um größer zu sein als dieser Bereich, wird es schwierig, dass das Gasgemisch in der Verbrennungskammer 20 einen Temperaturgradienten zeigt, aufgrund einer Abnahme der Größe der Quetschung.
  • Obwohl die Verbrennungskammern 20 den ersten vertieften Abschnitt 21 und den zweiten vertieften Abschnitt 22 in der ersten und zweiten Ausführungsform haben, sollten Sie nicht auf diese Form begrenzt sein. Die Verbrennungskammer kann eine Form annehmen, die anders ist als eine Kugelform, solange sie eine Abschrägung hat, die nach unten zu dem tiefsten Abschnitt 23 hin geneigt ist und der Wert DIR innerhalb dem Bereich von 5 bis 13 begrenzt ist. Die Verbrennungskammer kann z.B. die Form einer konisch geformten Aussparung mit einer runden Spitze haben. In diesem Fall entspricht die Spitze des Konus dem tiefsten Abschnitt. Des Weiteren muss der erste vertiefte Abschnitt 21 nicht von dem zweiten vertieften Abschnitt 22 begleitet sein. Die am meisten vertiefte Position im ersten vertieften Abschnitt 21 entspricht dem tiefsten Abschnitt 23, wenn es keinen zweiten vertieften Abschnitt 22 gibt.
  • Die erste und zweite Ausführungsform kann modifiziert werden ohne ansonsten von dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl z.B. Stadtgas als ein Kraftstoff in der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist es möglich andere Kraftstoffgase wie LPG und CNG und flüssige Kraftstoffe wie Leichtöl und Benzin zu verwenden. Zusätzlich zu der Kraftstoffeinspritzdüse kann ein Mischelement oder dergleichen ausgewählt werden, wenn es geeignet ist, als eine Einrichtung für ein Zuführen von Kraftstoffgas in die Einlasspassage. Der Verbrennungsmotor kann auch geändert werden, wenn es nötig ist, in einen Verbrennungsmotor der V-Art oder einen horizontal gegenüberliegenden Verbrennungsmotor.

Claims (4)

  1. Verbrennungsmotor (2) der vorgemischten Kompressionszündungsbauart mit einem Kolben (6), der eine Quetschfläche (25) entlang eines Außenkantenabschnitts (26) einer oberen Fläche (6a) des Kolbens (6), die einem Zylinderkopf (5) gegenüberliegt, um eine Quetschung zu erzeugen, und eine Brennkammer (20) hat, die im Inneren der Quetschfläche (25) vorgesehen ist und einen ersten konkav vertieften Abschnitt (21) mit einem tiefsten Abschnitt (23) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) so konstruiert ist, dass a) ein Verhältnis von einem Durchmesser eines Öffnungsbereichs (24) des ersten vertieften Abschnitts (21) zu einer Tiefe des tiefsten Abschnitts (23) in einem Bereich von 5 bis 13 liegt; b) ein Flächenverhältnis der Quetschfläche (25) zu der oberen Fläche (6a) des Kolbens (6) in einem Bereich von 0,25 bis 0,45 liegt und c) ein Abstand zwischen der Quetschfläche (25) und einer Bodenfläche (5a) des Zylinderkopfs (5) in einem Bereich von 2 mm bis 3 mm ist, wenn der Kolben bei dem oberen Totpunkt liegt.
  2. Verbrennungsmotor (2) der vorgemischten Kompressionszündungsbauart gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste vertiefte Abschnitt (21) einen zweiten vertieften Abschnitt (22) bei seiner tiefsten Position hat, und dass der tiefste Abschnitt (23) innerhalb des zweiten vertieften Abschnitts (22) gelegen ist.
  3. Verbrennungsmotor (2) der vorgemischten Kompressionszündungsbauart gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der tiefste Abschnitt (23) mit einem Wärmeisolierenden Material (31) versehen ist.
  4. Verbrennungsmotor (2) der vorgemischten Kompressionszündungsbauart gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor der Kompressionszündungsbauart ein Gaswärmepumpenmotor ist.
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