DE19800751A1

DE19800751A1 - Motor-Verbrennungskammerstruktur

Info

Publication number: DE19800751A1
Application number: DE19800751A
Authority: DE
Inventors: Hideo Kawamura
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1998-07-23
Also published as: US5970944A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motor-Verbrennungskam merstruktur und insbesondere auf eine Motor-Verbrennungskammerstruk tur, bei der ein Gas-Brennstoff, wie etwa Naturgas, in eine Vorverbren nungskammer zugeführt wird, angesaugte Luft in eine Hauptverbrennungs kammer zugeführt und komprimiert wird und nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs die komprimierte Luft und der Gas-Brennstoff gemischt und zur Verbrennung gezündet werden.

In den letzten Jahren wurden Motoren, die Gas-Brennstoffe, wie etwa Naturgas, als Hauptbrennstoff verwenden, zur Verwendung mit Systemen zur gleichzeitigen Erzeugung zweier nutzbarer Energiearten, wie etwa kombinierten Kraft- und Heizsystemen, und zur Verwendung mit Kraftfahr zeugen entwickelt. Die kombinierten Kraft- und Heizsysteme erzeugen durch einen Generator elektrische Energie aus der Motorkraft und verwen den zu gleicher Zeit die thermische Energie der Abgase, um durch einen Wärmetauscher Wasser für eine Warmwasserversorgung zu erwärmen. Es wird erwartet, daß kombinierte Kraft- und Heizsysteme als elektrische Energieversorgungssysteme in Hotels, Krankenhäusern und Bürogebäuden Anwendung finden. Wenn Naturgas-Brennstoffmotoren in Kraftfahrzeugen verwendet werden, liegt ihr Vorteil in einer niedrigen Verbrennungstempe ratur, was die Bildung von NOx schwierig macht und so zur Verringerung der Luftverschmutzung beiträgt.

Naturgas als Brennstoff verwendende Motoren umfassen jene, die zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 156911/1979, 6358/1988 und 232119/1989, in der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 41068/1991 und der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 158448/1995 offenbart sind.

Als Beispiel weist der Naturgas-Motor der japanischen Patentoffenlegungs schrift Nr. 158448/1995 eine in dem Zylinderkopf ausgebildete Vorver brennungskammer und eine in dem Zylinder ausgebildete Hauptverbren nungskammer auf, die miteinander über eine Verbindungsöffnung in Ver bindung stehen. In der Verbindungsöffnung ist ein Steuerventil installiert. Die Vorverbrennungskammer ist durch einen gedrosselten Abschnitt im Zylinderkopf mit einer Gaskammer verbunden. Die Gaskammer ist mit einer Gas-Einführöffnung ausgebildet, um durch einen Gas-Durchgang Naturgas in die Vorverbrennungskammer zuzuführen. An der in der Gaskammer ausgebildeten Gas-Einführöffnung ist ein Gaseinführventil vorgesehen, das sich öffnet, wenn die Verbindungsöffnung durch das Steuerventil, das die Verbindungsöffnung nahe dem Ende des Kompressionshubs öffnet, ge schlossen wird. Das Naturgas wird mit geöffnetem Gaseinführventil in die Gaskammer zugeführt und bleibt in der Gaskammer und nahe dem gedros selten Abschnitt.

Gasmotoren haben herkömmlich im allgemeinen - aufgrund dessen Ein fachheit - ein System verwendet, bei dem ein Gas-Brennstoff, wie etwa Naturgas, auf die gleiche Art und Weise wie bei Benzin-Brennstoff von einem Einlaßventil angesaugt, komprimiert und gezündet wird. Derartige Gasmotoren sind anfällig für Klopfen, was verhindert, daß das Kompres sionsverhältnis vergrößert werden kann, so daß gezwungenermaßen ihre theoretische thermische Effizienz (ihr thermischer Wirkungsgrad) nicht groß ist.

Aufgrund schlechter Zündungseigenschaften des Gasmotors im Falle, daß Brennstoff komprimiert und gezündet wird, wurde erdacht, die Verbren nungskammer in einer wärmeisolierenden Struktur auszubilden und eine Dieselverbrennung durchzuführen, um die thermische Effizienz zu ver bessern. Als ein Mittel zum Verbessern der thermischen Effizienz verwen det der Gasmotor die wärmeisolierende Struktur für die Verbrennungs kammer, um Abgasenergie in Antriebskraft umzuwandeln.

Da der Gasmotor ein Gas, wie etwa Naturgas, als Brennstoff verwendet, wird allerdings - wenn eine Mischung aus Gas und Luft in einem Ansaug hub eingesaugt und dann in einer in der wärmeisolierenden Struktur ausge bildeten Verbrennungskammer komprimiert wird - die Temperatur der im Zylinder hochkomprimierten Mischung anormal hoch, was es wahrschein lich macht, daß ein Selbstzündungsphänomen oder ein Klopfen auftritt. Es ist bekannt, daß die thermische Effizienz von Motoren theoretisch mit einer Verringerung des Kompressionsverhältnisses abnimmt.

Da der Motor des wärmeisolierenden Typs die Abgasenergie zurückge winnt, wenn die Mischung aus Gas und Luft im Ansaughub angesaugt und dann hoch komprimiert wird, wird die Temperatur im Inneren des Zylinders übermäßig hoch, was es wahrscheinlich macht, daß das Selbstzündungs phänomen oder Klopfen stattfindet.

Der Motor mit einer Verbrennungskammer aus einer wärmeisolierenden Struktur weist aufgrund einer unnormal hohen Wandoberflächentemperatur der Verbrennungskammer ein erhöhtes Risiko der Selbstzündung auf, ein Phänomen, bei dem der in die Verbrennungskammer zugeführte Brennstoff vor einem Sollzündungszeitpunkt gezündet wird. Wenn somit in einem wärmeisolierenden Motor, der auf ein hohes Kompressionsverhältnis eingestellt ist, die von dem Einlaßventil angesaugte Luft und das von dem Brennstoff-Durchgang zugeführte Brennstoffgas gemischt und auf einen hohen Druck komprimiert werden, wird die Selbstzündung auftreten, was eine Verbrennung weit vor dem oberen Totpunkt initiiert. Dies verursacht Klopfen und macht den Motor betriebsunfähig.

Wenn auch die Wärmeeffizienz des Motors, der einen gasförmigen Brenn stoff, wie etwa Naturgas, in einem Dieselzyklus verbrennt, durch Kom primieren des Naturgases auf einen hohen Druck vor dem Einspritzen in die Verbrennungskammer vergrößert werden kann, weist dieses Verfahren Nachteile auf, die die Tatsache umfassen, daß das Komprimieren des Gases, wie etwa Naturgas, auf 25-30 MPa vergrößerte Ausrüstungs kosten mit sich bringt und daß das Injizieren des Gases unter hohem Druck NOx-Emissionen vergrößert, was den ökonomischen Vorteil der Verbesse rung der Kilometerleistung durch die Dieselverbrennung wettmacht.

Unter diesen Umständen wurden die herkömmlichen Gasmotoren in einer Konfiguration ausgebildet, bei der eine Verbrennungskammer als eine Hauptverbrennungskammer und eine Vorverbrennungskammer ausgebildet ist, die miteinander durch eine Verbindungsöffnung mit einem darin in stallierten Steuerventil verbunden sind, wodurch ein gasförmiger Brenn stoff, wie etwa Naturgas, in die Verbrennungskammer ohne Komprimieren des Gas-Brennstoffes auf einen hohen Druck zugeführt wird; wobei Luft während des Ansauf- oder Einlaßhubes in die Hauptverbrennungskammer in den Zylinder zugeführt und dann beim Kompressionshub komprimiert wird; und wobei der Gas-Brennstoff in die Vorverbrennungskammer wäh rend des Ansaughubs oder Auslaßhubs zugeführt wird und wobei in der letzteren Hälfte des Kompressionshubs, bei dem der Kolben sich nach oben bewegt, das Steuerventil geöffnet wird, um komprimierte Luft von der Hauptverbrennungskammer in die Vorverbrennungskammer einzuführen, um die Luft mit dem Gas-Brennstoff zu mischen, wonach die Mischung zur Dieselverbrennung gezündet wird, wodurch die Wärmeeffizienz vergrößert wird.

Bei dem obigen Gasmotor, bei dem das Steuerventil in der zweiten Hälfte des Kompressionshubs betätigt wird, um die die Hauptverbrennungs kammer und die Vorverbrennungskammer verbindende Verbindungsöff nung zu öffnen, steigt der Druck der in der Hauptverbrennungskammer während einer Periode bis zum Öffnen der Verbindungsöffnung durch das Steuerventil komprimierten Luft übermäßig an, während der Kompressionshub über seinen Mittelpunkt hin zu seinem Ende voranschrei tet, mit dem Ergebnis, daß die vergrößerte Reibung und Wärme der kom primierten Luft eine Zunahme des Wärmeverlusts verursacht. Die kom primierte Luft in der Hauptverbrennungskammer fließt durch den Druck unterschied zwischen der Hauptverbrennungskammer und der Vorver brennungskammer mit einer hohen Geschwindigkeit in die Vorverbren nungskammer. Obwohl der Druck der komprimierten Luft in der Hauptver brennungskammer auf ein hohes Niveau vergrößert ist, reduziert die Ver bindung zwischen der Hauptverbrennungskammer und der Vorverbren nungskammer den Druck der komprimierten Luft, was dementsprechend die Arbeit der komprimierten Luft um den geringeren Druck des Gases reduziert, was die Kilometerleistung in diesem Ausmaß verschlechtert.

In einem Gasmotor mit einem auf 15 bis 17 gesetzten Kompressions verhältnis erreicht - während sich der Kolben dem oberen Totpunkt nähert, wobei die Vorverbrennungskammer und die Hauptverbrennungskammer voneinander durch das die Verbindungsöffnung schließende Steuerventil isoliert sind - die komprimierte Luft in der Hauptverbrennungskammer einen hohen Druck 1,7- bis 2mal desjenigen eines Motors ohne Steuerventil. Wenn in diesem Zustand die Verbindungsöffnung geöffnet wird, nimmt nicht nur der Druck in der Hauptverbrennungskammer ab, sondern bildet die Reibung und Wärme, die auf den Kolben durch den Druck der hoch komprimierten Luft ausgeübt werden, eine negative Arbeit, die die Kilo meterleistung verschlechtert.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das oben beschriebene Problem zu lösen und eine Motor-Verbrennungskammerstruktur bereitzustellen, bei der die Reibung und die während des Kompressionshubs erzeugte Wärme reduziert ist. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Motor-Verbren nungskammerstruktur einen Teil der zum Komprimieren der Luft in der Hauptverbrennungskammer verwendeten Kraft als eine Federkraft spei chert, um zu verhindern, daß der Druck der komprimierten Luft in der Hauptverbrennungskammer übermäßig ansteigt, und um hierdurch den Druckunterschied zwischen der Hauptverbrennungskammer und der Vor verbrennungskammer auf einen kleinen Wert zu beschränken, und die die gespeicherte Federkraft und den Druck der komprimierten Luft während des Arbeitshubs als Arbeit freigibt. Hierdurch wird die in Form von Reibung und Wärme verbrauchte Energie reduziert und die komprimierte Luft in der Hauptverbrennungskammer trägt zur Verbrennung bei, wodurch die Aus nutzung der Luft in der Hauptverbrennungskammer verbessert wird, die Verbrennungsgeschwindigkeit vergrößert wird, um die Verbrennungs periode abzukürzen, und die gespeicherte Federkraft dem Kolben als Arbeit zurückgegeben wird, um die Brennstoffkosten zu reduzieren.

Bei einem erfindungsgemäßen Gasmotor wird somit zum Begrenzen des Drucks der in der Hauptverbrennungskammer komprimierten Luft auf ein nicht so hohes Niveau infolge des Kompressionshubs und zum Verhindern, daß der Druck als Reibung und Wärme verbraucht wird, ein Teil des Drucks der komprimierten Luft als eine Federkraft gespeichert, die während des Arbeitshubs dem Arbeitsfluid, das an dem Kolben Arbeit leistet, zu rückgegeben wird. Die Kilometerleistung wird hierdurch verbessert.

Um einen Teil der zum Komprimieren der Luft in der Hauptverbrennungs kammer verwendeten Kraft als eine Federkraft zu speichern, kann diese Verbrennungskammerstruktur eine in der Hauptverbrennungskammer installierte Luftkammer (Druckverminderungskammer) aufweisen, die einen federvorgespannten Unterkolben aufweist. Während des Kompressions hubs wird ein Teil der in der Hauptverbrennungskammer komprimierten Luft in der Druckverminderungskammer gegen die Kraft der Feder gespei chert. Während des Arbeitshubs wird dann die in der Druckverminderungs kammer gespeicherte komprimierte Luft durch die Federkraft in die Haupt verbrennungskammer ausgestoßen, so daß die ausgestoßene komprimierte Luft wiedergewonnen werden kann, um Arbeit an dem Kolben zu leisten.

Alternativ kann diese Verbrennungskammerstruktur zum Speichern eines Teils der zum Komprimieren der Luft in der Hauptverbrennungskammer verwendeten Kraft als eine Federkraft einen in einem Hohlraum im Kolben vorgesehenen volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt aufweisen, der ein bewegbares Kopfelement umfaßt. Während des Kom pressionshubs wird ein Teil der in der Hauptverbrennungskammer kom primierten Luft in dem volumenvariablen Hauptverbrennungskammer abschnitt gegen die Kraft der Feder gespeichert. Während des Arbeitshubs wird dann die Luft und Verbrennungsgas aus dem volumenvariablen Haupt verbrennungskammerabschnitt durch die in dem volumenvariablen Haupt verbrennungskammerabschnitt gespeicherte Federkraft ausgestoßen, um Arbeit an dem Kolben zu leisten.

Diese Erfindung betrifft eine Motor-Verbrennungskammerstruktur, die umfaßt:
Vorverbrennungskammerelemente, die in einem Zylinderkopf installiert sind und Vorverbrennungskammern und Verbindungsöffnungen bilden;
Verbrennungskammerelemente, die Hauptverbrennungskammern bilden, die mit den Vorverbrennungskammern durch die Verbindungsöffnungen in Verbindung stehen;

Kolben, die in die Hauptverbrennungskammern bildenden Zylindern hin- und hergehen;
Brennstoff-Versorgungsdurchgänge zum Zuführen von gasförmigem Brenn stoff zu den Vorverbrennungskammern;
Steuerventile zum Öffnen und Schließen der Verbindungsöffnungen;
Brennstoff-Ventile zum Öffnen und Schließen der Brennstoff-Versorgungs durchgänge; und
volumenvariable Druckverminderungskammern, die sich zu den Hauptver brennungskammern öffnen und durch Federkräfte vorgespannte Unterkol ben enthalten;
wobei - während des Kompressionshubs - ein Teil der komprimierten Luft in den Hauptverbrennungskammern in den Druckverminderungskammern gespeichert wird, indem die Unterkolben gegen die Federkräfte verlagert werden, und - während des Arbeitshubs - die komprimierte Luft in den Druckverminderungskammern in die Hauptverbrennungskammern ausge stoßen wird, indem die Unterkolben durch die Federkräfte angetrieben werden.

Die Steuerventile können dazu ausgelegt sein, die Verbindungsöffnungen nahe dem Ende des Kompressionshubs zu öffnen und die Verbindungsöff nungen am Ende des Auslaßhubs zu schließen. Die Brennstoff-Ventile sind offen, wenn die Verbindungsöffnungen geschlossen sind, um den gasför migen Brennstoff von den Brennstoff-Versorgungsdurchgängen zu den Vorverbrennungskammern zuzuführen.

Verbindungsöffnungen zwischen den Druckverminderungskammern und den Hauptverbrennungskammern können dafür ausgelegt sein, durch Kopfabschnittsseitenoberflächen der Kolben innerhalb einer Periode von der zweiten Hälfte des Kompressionshubs der Kolben zur ersten Hälfte des Arbeitshubs geschlossen zu werden.

Die Druckverminderungskammern können aus Druckverminderungskam merelementen gebildet sein, die im Zylinderkopf installiert sind, wobei Federn an der Rückseite der Unterkolben installiert sind, die dazu ausgelegt sind, in Zylindern in den Druckverminderungskammerelementen zu gleiten.

Die Hauptverbrennungskammern können aus Verbrennungskammerelemen ten aus wärmebeständigem Keramikmaterial hergestellt und in einer wär meisolierenden Struktur ausgebildet sein. Die Vorverbrennungskammern können aus Vorverbrennungskammerelementen aus wärmebeständigem Keramikmaterial hergestellt und in einer wärmeisolierenden Struktur ausge bildet sein. Ferner können die Druckverminderungskammern in einer wär meisolierenden Struktur ausgebildet sein.

Aufgrund der Druckverminderungskammer nach der obigen Konstruktion kann die Verbrennungskammerstruktur nach dieser Erfindung einen über mäßigen Anstieg im Zylinderdruck verhindern, den Druck der komprimier ten Luft als die Federkraft in der Druckverminderungskammer speichern, die durch den Kolben in der Form von Reibung verbrauchte Energie mini mieren und die als Federkraft gespeicherte komprimierte Luft zurückgewin nen, um während des Arbeitshubs Arbeit zu leisten, wodurch die ther mische Effizienz (der thermische Wirkungsgrad) verbessert wird.

Wenn eine Feder nicht in der Druckverminderungskammer vorgesehen wäre, wie das bei herkömmlichen Motoren der Fall ist, würde das Kom pressionsverhältnis abnehmen und ein Verlustvolumen zunehmen, wodurch die thermische Effizienz (der thermische Wirkungsgrad) verschlechtert wäre. Der vorgeschlagene Motor nach dieser Erfindung weist hingegen eine Feder in der Druckverminderungskammer auf und kann somit derartige Nachteile vermeiden. Ferner wirkt ein Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Kolbens und der Zylinderwandoberfläche als eine Drossel, was bedeutet, daß die komprimierte Luft in der Druckvermin derungskammer und die komprimierte Luft im Zylinder nahe dem oberen Totpunkt voneinander isoliert sind. Der Zwischenraum wirft somit keine Problem auf.

Die vorgeschlagene Verbrennungskammerstruktur nach dieser Erfindung arbeitet wie folgt. Während die Verbindungsöffnung, die die Hauptver brennungskammer und die Vorverbrennungskammer verbindet, durch das Steuerventil geschlossen ist, wird das Brennstoff-Ventil geöffnet, um gasförmigen Brennstoff zur Vorverbrennungskammer zuzuführen. Die während des Ansaughubs in die Hauptverbrennungskammer angesaugte Luft wird beim Kompressionshub komprimiert, wobei hierbei ein Teil der komprimierten Luft in der Druckverminderungskammer gespeichert wird. Nachdem die obere Oberfläche des Kolbens die Verbindungsöffnung der Druckverminderungskammer geschlossen hat, wird die in der Hauptver brennungskammer vorhandene komprimierte Luft weiter komprimiert. Auf diese Art und Weise wird verhindert, daß der Druck der komprimierten Luft als Ganzes übermäßig ansteigt, was eine Zunahme an Reibung und Wärme minimiert. Dann wird das Steuerventil geöffnet, um die komprimierte Luft von der Hauptverbrennungskammer in die Vorverbrennungskammer ein zuführen, die komprimierte Luft und der gasförmige Brennstoff in der Vorverbrennungskammer zu mischen und die Mischung zu zünden, mit dem Ergebnis, daß das Flammen und unverbrannte Mischung enthaltende Gas von der Vorverbrennungskammer in die Hauptverbrennungskammer ausgestoßen wird, um zu bewirken, daß der Kolben Arbeit leistet. Als nächstes wird in der ersten Hälfte des Arbeitshubs, wenn die Verbindungs öffnung der Druckverminderungskammer zur Hauptverbrennungskammer offen ist, der Unterkolben durch die Federkraft bewegt, um die komprimier te Luft aus der Druckverminderungskammer auszustoßen, um die Ver brennung und Arbeit zu fördern.

Diese Verbrennungskammerstruktur weist keine Luft in der Vorverbren nungskammer auf, und der gasförmige Brennstoff zündet somit nicht selbst, wodurch ein Klopfen verhindert wird. Da kein gasförmiger Brenn stoff in der Hauptverbrennungskammer vorhanden ist, kann die Luft auf einen vorbestimmten Druck komprimiert werden. Die Verbrennungskam merstruktur dieser Erfindung führt eine Verbrennung durch unter Ein beziehung von in der Hauptverbrennungskammer und in der Druckvermin derungskammer vorhandener Luft, wodurch die Ausnutzung der Luft verbessert, die Verbrennungsgeschwindigkeit vergrößert und die Ver brennungsperiode verkürzt wird. Dies ermöglicht wiederum, daß die Ver brennung in einer kürzeren Zeitdauer beendet wird, was die Menge an NOx und HC-Emissionen vermindert, die thermische Effizienz (der thermische Wirkungsgrad) verbessert und eine Selbstzündung von gasförmigem Brenn stoff und deshalb ein Klopfen verhindert.

Da die vorgeschlagene Verbrennungskammerstruktur dieser Erfindung eine Luftkammer oder Druckverminderungskammer in einem Teil der Hauptver brennungskammer ausgebildet hat, wird ein Teil der komprimierten Luft in der Druckverminderungskammer in der zweiten Hälfte des Kompressions hubs gespeichert, um zu verhindern, daß der Druck der komprimierten Luft in der Hauptverbrennungskammer nahe dem Ende des Kompressionshubs übermäßig steigt. Dies begrenzt eine Zunahme der während des Kom pressionshubs geleisteten Arbeit. Da der Druck in der Hauptverbrennungs. kammer gehindert wird, zu hoch zu werden, wird die Haltbarkeit der Verbrennungskammerelemente verbessert. Falls die Druckverminderungs kammer und eine Verbindungsöffnung zum Verbinden der Druckvermin derungskammer und der Hauptverbrennungskammer in dem Zylinderkopf nahe dem Kopfunterseitenabschnitt ausgebildet sind, wird der Unterkolben in der Druckverminderungskammer durch den Druck, der sich beim Hoch bewegen des Kolbens vergrößert, verschoben, wodurch verhindert wird, daß der Druck in dem Zylinder oder in der Hauptverbrennungskammer anormal hoch ansteigt. Nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubs wird die Verbindungsöffnung durch den Kolben geschlossen und die Druckverminderungskammer wird somit durch den scharfen Anstieg des Drucks, der durch die Verbrennung nahe dem oberen Totpunkt stattfindet, nicht betroffen, so daß der Druckanstieg in der Hauptverbrennungskammer in wünschenswerter Form zu Arbeit umgewandelt wird. Im Zwischen stadium, insbesondere im mittleren Teil, und im späteren Stadium (Teil) des Verbrennungsprozesses wird die Luft in der Luftkammer in das brennende Gas ausgestoßen, um die Verbrennung in diesem späteren Stadium zu unterstützen.

Diese Erfindung betrifft auch eine Motor-Verbrennungskammerstruktur, die umfaßt:
Vorverbrennungskammerelemente, die in einem Zylinderkopf installiert sind und Vorverbrennungskammern und sich zu den Vorverbrennungskammern öffnende Verbindungsöffnungen bilden;
Verbrennungskammerelemente, die Hauptverbrennungskammern bilden, die durch die Verbindungsöffnungen mit den Vorverbrennungskammern in Verbindung stehen;
Brennstoff-Versorgungsdurchgänge zum Zuführen von gasförmigem Brenn stoff zu den Vorverbrennungskammern;
Steuerventile zum Öffnen und Schließen der Verbindungsöffnungen;
Brennstoff-Ventile zum Öffnen und Schließen der Brennstoff-Versorgungs durchgänge;
Kolben, die in Zylindern hin- und hergehen;

in Zylinderköpfen der Kolben gebildete Hohlräume, die einen Teil der Hauptverbrennungskammern bilden;
bewegbare Kopfelemente, die in den Hohlräumen installiert und durch Federkräfte abgestützt sind; und
volumenvariable Hauptverbrennungskammerabschnitte;
wobei die volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitte ihre Volumina ändern, wenn sich die bewegbaren Kopfelemente in Antwort auf die Gasdrücke in den Hauptverbrennungskammern in den Hohlräumen gegen die Federkräfte bewegen.

Die bewegbaren Kopfelemente können während des Kompressionshubs gegen die Federkräfte bewegt werden, um die volumenvariablen Hauptver brennungskammerabschnitte zu expandieren, um hierin einen Teil der komprimierten Luft der Hauptverbrennungskammern zu speichern und die in den volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitten vorhande ne komprimierte Luft kann während des Arbeitshubs in die Hauptver brennungskammern ausgestoßen werden, indem die bewegbaren Kopf elemente durch die Federkräfte angetrieben werden.

Die Steuerventile können dazu ausgelegt sein, die Verbindungsöffnungen nahe dem Ende des Kompressionshubs zu öffnen und die Verbindungsöff nungen bei der zweiten Hälfte des Auslaßhubs zu schließen. Die Brennstoff-Ventile sind offen, wenn die Verbindungsöffnungen geschlossen sind, um den gasförmigen Brennstoff von den Brennstoff-Versorgungs durchgängen zu den Vorverbrennungskammern zuzuführen.

Die bewegbaren Kopfelemente können gegenüber den Wandoberflächen der Hohlräume gasdicht abgedichtet sein. In den Zylinderköpfen können Gasleckagedurchgänge ausgebildet sein, um Gas von hohlen Abschnitten auf der Rückseite der bewegbaren Kopfelemente entweichen zu lassen.

Die bewegbaren Kopfelemente sind vorzugsweise durch in den Hohlräumen auf der Rückseite der bewegbaren Kopfelemente installierte Federn ela stisch abgestützt.

Die Hauptverbrennungskammern können durch die Verbrennungskammer elemente aus wärmebeständigem Keramikmaterial in einer Wärmeisola tionsstruktur ausgebildet sein, die Vorverbrennungskammern können durch die Vorverbrennungskammerelemente in einer wärmeisolierenden Struktur ausgebildet sein und die bewegbaren Kopfelemente und die die beweg baren Kopfelemente elastisch abstützenden Federn können aus wärme beständigem Keramikmaterial oder wärmebeständigem Metall hergestellt sein.

Bei der obigen Verbrennungskammerstruktur ist, während die die Haupt verbrennungskammer und die Vorverbrennungskammer verbindende Ver bindungsöffnung durch das Steuerventil geschlossen ist, das Brennstoff- Ventil geöffnet, um gasförmigen Brennstoff der Vorverbrennungskammer zuzuführen. Die während des Ansaughubs in die Hauptverbrennungs kammer angesaugte Luft wird beim Kompressionshub komprimiert, wobei zugleich ein übermäßig hoher Luftdruck in einer Feder oder dergleichen in dem volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt gespeichert wird, der gegen die Kraft der Feder expandiert wurde, um zu gewähr leisten, daß der Druck der komprimierten Luft als Ganzes daran gehindert wird, übermäßig anzusteigen, wodurch eine Zunahme an Reibung und Wärme minimiert wird. Dann wird das Steuerventil geöffnet, um die kom primierte Luft aus der Hauptverbrennungskammer in die Vorverbrennungs kammer einzuführen, die komprimierte Luft und den gasförmigen Brenn stoff in der Vorverbrennungskammer zu mischen und die Mischung zu zünden, mit dem Ergebnis, daß das Flammen und unverbrannte Mischung enthaltende Gas von der Vorverbrennungskammer in die Hauptverbren nungskammer ausgestoßen wird, um zu bewirken, daß der Kolben Arbeit leistet. Während sich der Kolben beim Arbeitshub nach unten bewegt, wird das bewegbare Kopfelement durch die Federkraft bewegt, um die kom primierte Luft aus dem volumenvariablen Hauptverbrennungskammer abschnitt auszustoßen, um die Verbrennung zu fördern und zu bewirken, daß der Kolben Arbeit leistet.

Da die Verbrennungskammerstruktur nach dieser Erfindung in einem Teil der Hauptverbrennungskammer eine Luftkammer oder einen volumen variablen Hauptverbrennungskammerabschnitt ausgebildet hat, wird ein Teil der komprimierten Luft in dem volumenvariablen Hauptverbrennungs abschnitt in der letzteren Hälfte des Kompressionshubs gespeichert, um zu verhindern, daß der Druck der komprimierten Luft in der Hauptverbren nungskammer nahe dem Ende des Kompressionshubs übermäßig ansteigt. Dies begrenzt eine Zunahme der während des Kompressionshubs geleiste ten Arbeit. Da verhindert wird, daß der Druck in der Hauptverbrennungs kammer zu hoch wird, wird die Haltbarkeit der Verbrennungskammer elemente verbessert. Falls eine Verbindungsöffnung zum Verbinden der Hauptverbrennungskammer und des volumenvariablen Hauptkammerver brennungsabschnitts nahe dem Kopfunterseitenabschnitt ausgebildet ist, wird das bewegbare Kopfelement im volumenvariablen Hauptverbren nungskammerabschnitt durch den Druck verschoben, der zunimmt, wäh rend sich der Kolben nach oben bewegt. Hierdurch wird verhindert, daß der innere Druck im Zylinder oder in der Hauptverbrennungskammer abnormal hoch ansteigt. Nahe dem oberen Totpunkt des Kompressions hubs wird die Verbindungsöffnung durch den Kolben geschlossen, so daß der volumenvariable Hauptverbrennungskammerabschnitt von dem schar fen Anstieg des Drucks nicht berührt wird, der durch die Verbrennung nahe dem oberen Totpunkt verursacht wird. Dieser Druckanstieg in der Hauptverbrennungskammer wird deshalb in gewünschter Form zu Arbeit umgewandelt. Im Zwischenstadium, insbesondere im mittleren Teil, und im späteren Stadium (Teil) des Verbrennungsprozesses wird die Luft in der Luftkammer in das brennende Gas ausgestoßen, um die Verbrennung in diesem späteren Stadium zu fördern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Querschnitt, der eine Ausführungsform der Motor-Ver brennungskammerstruktur nach dieser Erfindung zeigt,

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Arbeitsweise des Motors der Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 ist ein Querschnitt, der eine andere Ausführungsform der Motor- Verbrennungsstruktur nach dieser Erfindung zeigt,

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Arbeitsweise des Motors der Fig. 3 zeigt.

Mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun Ausfüh rungsformen der Motor-Verbrennungskammerstruktur gemäß dieser Erfin dung beschrieben. Diese Motor-Verbrennungskammerstruktur kann für ein kombiniertes Kraft- und Heizsystem oder für Kraftfahrzeugmotoren ange wendet werden.

Als erstes wird mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 eine erste Aus führungsform der Motor-Verbrennungskammerstruktur gemäß dieser Erfindung erklärt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt dieser Motor einen Zylinderblock 14, einen fest an der oberen Oberfläche des Zylinderblocks 14 angebrachten Zylin derkopf 7 mit einer dazwischen eingefügten Dichtung 38, eine in einen Lochabschnitt 37 des Zylinderblocks 14 eingefügte Zylinderbuchse 27 zum Bilden eines Zylinders 28, einen Kolben 15, der dazu ausgelegt ist, sich in dem durch die Zylinderbuchse 27 ausgebildeten Zylinder 27 hin- und her zu bewegen, ein in einem Hohlraum 6 mit kleinem Durchmesser im Zylinder kopf 7 installiertes Vorverbrennungskammerelement 3 zum Bilden einer Vorverbrennungskammer 2, und ein in einem Hohlraum 9 mit großem Durchmesser im Zylinderkopf 7 installiertes Verbrennungskammerelement 10 zum Bilden einer Hauptverbrennungskammer 1. Die Hauptverbren nungskammer 1 ist durch den im Verbrennungskammerelement 10 ausge bildeten Zylinder 28 und den durch die Zylinderbuchse 27 gebildeten Zylinder 28 gebildet.

Das im Hohlraum 9 des Zylinderkopfs 7 installierte Verbrennungskammer element 10 ist von einer Kopfbuchse gebildet, die einen Kopfunterseiten abschnitt 11 und einen oberen Buchsenabschnitt 12 umfaßt, der mit dem Kopfunterseitenabschnitt 11 integral ausgebildet ist. Der Kopfunterseiten abschnitt 11 weist eine Einlaß- oder Ansaugöffnung 17 und eine Auslaß öffnung 19 auf, in denen ein Einlaßventil 16 bzw. ein Auslaßventil 18 installiert sind. Der Kopfunterseitenabschnitt 11 des Verbrennungskammer elements 10 ist ferner mit einer Verbindungsöffnung 31 ausgebildet, die die Hauptverbrennungskammer 1 und die Vorverbrennungskammer 2 verbindet. Das Vorverbrennungskammerelement 3 ist mit einer nach der Verbindungsöffnung 31 ausgerichteten Verbindungsöffnung 13 ausge bildet, um die Hauptverbrennungskammer 1 und die Vorverbrennungs kammer 2 zu verbinden.

Das Verbrennungskammerelement 10 ist aus wärmebeständigen Materia lien umfassend Keramikmaterialien, wie etwa Si₃N₄, und wärmebeständige Legierungen hergestellt und durch eine Dichtung 34 in dem Hohlraum 9 des Zylinderkopfs 7 installiert, um eine wärmeisolierende Luftschicht 36 zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Verbrennungskammer elements 10 und dem Hohlraum 9 des Zylinderkopfs 7 zu bilden, wodurch die Hauptverbrennungskammer 1 wärmeisolierend gemacht wird. Ferner ist das Vorverbrennungskammerelement 3 aus wärmebeständigen Materialien umfassend Keramikmaterialien, wie etwa Si₃N₄, und wärmebeständige Legierungen hergestellt und im Hohlraum 6 des Zylinderkopfs 7 durch eine Dichtung 33 installiert, um eine wärmeisolierende Luftschicht 39 zwischen dem Vorverbrennungskammerelement 3 und dem Hohlraum 6 des Zylinder kopfs 7 zu bilden, um die Vorverbrennungskammer 2 wärmeisolierend zu machen.

Der Kolben 15 umfaßt einen Kolbenkopf 25, der aus wärmebeständigen Materialien einschließlich Keramikmaterialien, wie etwa Si₃N₄, und wärme beständige Legierungen hergestellt ist, sowie einen Kolbenmantel 26, der aus einem Metall, wie etwa Aluminiumlegierung, hergestellt ist und am Kolbenkopf 25 befestigt ist. Zwischen dem Kolbenkopf 25 und dem Kol benmantel 26 ist eine Dichtung 41 zwischengefügt und eine wärmeisolie rende Luftschicht 44 gebildet. Der Kolbenkopf 25 und der Kolbenmantel 26 sind, etwa durch Metallfluß, mit einem Fixierring 29 aneinander befestigt.

Bei diesem Motor ist in der in dem Kopfunterseitenabschnitt 11 des Ver brennungskammerelements 10 ausgebildeten Verbindungsöffnung 31 ein Steuerventil 4 installiert, das sich durch ein in dem Vorverbrennungs kammerelement 3 ausgebildetes Einführloch 32 erstreckt. Das Vorver brennungskammerelement 3 ist mit einer Gas-Brennstoff-Einführöffnung 42 ausgebildet, in der ein Brennstoff-Ventil 5 installiert ist, um durch einen in dem Zylinderkopf 7 ausgebildeten Gas-Brennstoff-Versorgungsdurchgang 8 gasförmigen Brennstoff in die Vorverbrennungskammer 2 zuzuführen. Das Steuerventil 4 geht hin und her und ist dazu eingerichtet, die Verbin dungsöffnung 31 nahe dem Ende des Kompressionshubs zu öffnen, um die Vorverbrennungskammer 2 mit der Hauptverbrennungskammer 1 in Verbin dung zu bringen, und die Öffnung spätestens bei der ersten Hälfte des Auslaßhubs zu schließen, um die Vorverbrennungskammer 2 von der Hauptverbrennungskammer 1 zu isolieren. Das Brennstoff-Ventil 5 ist dazu eingerichtet, sich zu öffnen, wenn die Verbindungsöffnungen 13, 31 geschlossen sind, wodurch gasförmiger Brennstoff von dem Gas- Brennstoff-Versorgungsdurchgang 8 in die Vorverbrennungskammer 2 zugeführt wird. Das an der Gas-Brennstoff-Einführöffnung 42 installierte Brennstoff-Ventil 5 wird betätigt, um die Gas-Brennstoff-Einführöffnung 42 zu öffnen, wenn die Verbindungsöffnungen 13, 31 durch das Steuerventil 4 geschlossen sind. Wenn das Brennstoff-Ventil 5 die Gas-Brennstoff- Einführöffnung 42 öffnet, wird somit gasförmiger Brennstoff vom Gas- Brennstoff-Versorgungsdurchgang 8 durch die Gas-Brennstoff-Einführöff nung 42 in die Vorverbrennungskammer 2 zugeführt.

Die Struktur dieser Verbrennungskammer ist durch ein im Zylinderkopf 7 installiertes Druckverminderungskammerelement 30 gekennzeichnet, das eine zur Hauptverbrennungskammer 1 offene Verbindungsöffnung 23 aufweist und einen Zylinder 40 bildet, in dem ein durch eine Kraft einer Feder 22 vorgespannter Unterkolben 21 installiert ist, um eine Luftkammer oder Druckverminderungskammer 20 zu bilden.

Der Unterkolben 21 ist mit Ringnuten gebildet, in dem Dichtungsringe 43 installiert sind, um die volumenvariable Druckverminderungskammer 20 gegenüber der Außenseite hermetisch abzudichten. Ferner ist ein Wandkör per 45, der aus Keramikmaterial oder dergleichen hergestellt ist, auf der Außenseite des Druckverminderungskammerelements 30 angeordnet, um eine wärmeisolierende Luftschicht 44 zu bilden, die die Druckvermin derungskammer 20 wärmeisolierend macht.

In diesem Motor wird während des Kompressionshubs des Kolbens 15 ein Teil der komprimierten Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 in der Druckverminderungskammer 20 durch Verlagerung des Unterkolbens 21 gegen die Kraft der Feder gespeichert, und während des Arbeitshubs des Kolbens 15 wird dann die in der Druckverminderungskammer 20 gespei cherte komprimierte Luft in die Hauptverbrennungskammer 1 herausge drückt oder herausgestoßen, indem der Unterkolben 21 durch die Feder kraft aktiviert wird. Die Verbindung zwischen der Druckverminderungs kammer 20 und der Hauptverbrennungskammer 1 wird durch eine in dem Verbrennungskammerelement 10 ausgebildete Verbindungsöffnung 24 und durch die in dem Druckverminderungskammerelement 30 ausgebildete Verbindungsöffnung 23 erreicht. Diese Verbindungsöffnungen sind dazu eingerichtet, durch die Seitenoberfläche des Scheitelabschnitts des Kol bens 15 während der Periode von der letzteren Hälfte des Kompressions hubs des Kolbens 15 zur ersten Hälfte des Arbeitshubs geschlossen zu werden. Ferner ist die Druckverminderungskammer 20 durch das Druckver minderungskammerelement 30 gebildet, das im Zylinderkopf 7 installiert ist. Die Feder 22 ist auf der Rückseite des Unterkolbens 21 angeordnet, der im Zylinder 40 des Druckverminderungskammerelements 30 gleitet. Das Druckverminderungskammerelement 30 kann nach Notwendigkeit mit einem Auslaßloch ausgebildet sein, das sich zur Außenluft auf der Seite, wo die Feder 22 installiert ist, öffnet.

Bei diesem Motor wird gasförmiger Brennstoff, wie etwa Naturgas, in einer Gas-Brennstoff-Quelle gespeichert, wie etwa ein Gas-Brennstoff-Tank oder eine Gas-Brennstoff-Sammelkammer (nicht gezeigt), der/die Gas-Brennstoff unter Druck sammelt. Die Bereiche um die Verbindungsöffnungen 13, 31 werden durch verbrennendes Gas auf hohe Temperaturen aufgeheizt, und das in der Verbindungsöffnung 31 installierte Steuerventil 4 sollte somit bevorzugt aus Keramikmaterial hergestellt sein, das exzellente Wärme beständigkeit aufweist, wie etwa Siliziumnitrid und Siliziumkarbid. Das Brennstoff-Ventil 5 wird durch eine Solenoidantriebseinrichtung angetrie ben, die durch eine elektromagnetische Kraft betätigt wird, so daß die Ventilöffnungsperiode gemäß der Maschinenlast gesteuert werden kann. Das Brennstoff-Ventil 5 kann aber auch durch einen herkömmlichen Ventil betätigungsmechanismus aktiviert werden. Das Brennstoff-Ventil 5 öffnet die Gas-Brennstoff-Einführöffnung 42, um eine benötigte Menge an gasför migem Brennstoff von der Gas-Brennstoff-Quelle in die Vorverbrennungs kammer 2 einzuführen.

Als nächstes wird die Wirkungsweise dieses Motors mit Bezugnahme auf Fig. 2 erklärt.

Dieser Motor arbeitet, indem vier Hübe oder Takte wiederholt werden, ein Ansaughub oder -takt, ein Kompressionshub oder -takt, ein Arbeitshub oder -takt und ein Auslaßhub oder -takt. Während des Ansaughubs öffnet das Einlaßventil 16 die Einlaßöffnung 17, um Ansaugluft in die Hauptver brennungskammer 1 zuzuführen. Bei durch das Steuerventil 4 geschlosse nen Verbindungsöffnungen 13, 31 öffnet das Brennstoff-Ventil 5 die Gas- Brennstoff-Einführöffnung 42, um gasförmigen Brennstoff von der Gas- Brennstoff- Quelle durch den Gas-Brennstoff-Versorgungsdurchgang 8 in die Vorverbrennungskammer 2 einzulassen. Zu diesem Zeitpunkt empfängt der gasförmige Brennstoff, wenn er in die Vorverbrennungskammer 2 eingeführt wird, Wärme und wird in der Vorverbrennungskammer 2 akti viert, da nach einer Verbrennung eine kleine Menge an Verbrennungsgasen bzw. brennendem Gas in der Vorverbrennungskammer 2 zurückbleibt.

Der Maschinenbetrieb geht nun zum Kompressionshub über. Während des Kompressionshubs ist die Verbindungsöffnung 13 durch das Steuerventil 4 geschlossen. Während sich der Kolben 15 nach oben bewegt, wird die Ansaugluft in der Hauptverbrennungskammer 1 komprimiert, wodurch der Druck der komprimierten Luft, wie durch die Linie M angedeutet, ansteigt. Zu gleicher Zeit verlagert der Druck M der komprimierten Luft in der Haupt verbrennungskammer 1 durch die Verbindungsöffnungen 24, 23 den Unterkolben 21 gegen die Kraft der Feder 22, was einen Teil der kom primierten Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 in die Druckvermin derungskammer 20 einführt. In der letzteren Hälfte des Kompressionshubs, wenn der Kolben 15 sich weiter nach oben bewegt und die obere Ober fläche 35 des Kolbens 15 sich an der Verbindungsöffnung 24 vorbeibe wegt (durch RC repräsentiert), wird die Verbindung zwischen der Druck verminderungskammer 20 und der Hauptverbrennungskammer 1 durch die Außenumfangsseitenoberfläche des Kolbens 15 blockiert. Zu diesem Zeitpunkt erfährt die komprimierte Luft, die in die Druckverminderungs kammer 20 geflossen ist, keinen Verlust aufgrund von Wärmedissipation, da die Druckverminderungskammer 20 in einer wärmeisolierenden Struktur ausgebildet ist. In diesem Moment macht die schnelle Hin- und Her-Bewe gung des Kolbens 15 die Druckverminderungskammer 20 nahezu isoliert von der Hauptverbrennungskammer 1, obwohl ein kleiner Zwischenraum zwischen der Wandoberfläche des oberen Buchsenabschnitts 12 des Verbrennungskammerelements 10 und der Außenumfangsoberfläche des Zylinderkopfs 25 existiert, um die Hin- und Her-Bewegung des Kolbens 15 zu ermöglichen. Hiernach wird die komprimierte Luft in der Druckvermin derungskammer 20 dort mit ihrem erhöhten Druck gespeichert, und die komprimierte Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 wird der Linie MP folgend weiter komprimiert, während der Kolben 15 fortfährt, sich nach oben zu bewegen. Während dieses Kompressionshubs steigt der Druck des gasförmigen Brennstoffs in der Vorverbrennungskammer 2 leicht an, während er aktiviert wird, wie durch die Linie S angezeigt ist.

Wenn sich der Kolben 15 weiter nach oben bewegt und sich dem Ende des Kompressionshubs nähert, an dem die komprimierte Luft in der Hauptver brennungskammer 1 vollständig komprimiert ist (durch OP repräsentiert), öffnet als nächstes das Steuerventil 4 die Verbindungsöffnungen 13, 31, was es ermöglicht, daß die komprimierte heiße Luft (z. B. 650°C) von der Hauptverbrennungskammer 1 in die Vorverbrennungskammer 2 fließt, mit dem Ergebnis, daß der Druck der Hauptverbrennungskammer 1 schnell abnimmt und derjenige der Vorverbrennungskammer 2 plötzlich ansteigt. Die in die Vorverbrennungskammer 2 eingeführte komprimierte Luft mischt sich mit dem gasförmigen Brennstoff und zündet zuverlässig, was den Druck in der Vorverbrennungskammer 2 auf den maximalen Druck Smax bringt. Der Druckzustand während einer allgemeinen schnellen Verbren nung ist zum Vergleich durch eine gestrichelte Kurve gezeigt. Da dieser Motor die Druckverminderungskammer 20 aufweist, kann die Drucklinie M der Hauptverbrennungskammer 1 niedriger als die Drucklinie Q einer Hauptverbrennungskammer ohne eine Druckverminderungskammer 20 gehalten werden, so daß die durch den schattierten Bereich A angezeigte Energie nicht in der Form von Reibung und Wärme verbraucht wird. Der Druck in der Hauptverbrennungskammer in dem herkömmlichen Diesel motor, der leichtes Öl als Brennstoff verwendet, ist durch die gestrichelte Linie N zum Vergleich gezeigt.

Nachdem die Mischung in der Vorverbrennungskammer 2 gezündet ist, schreitet die Verbrennung der aktivierten Mischung in der Vorverbren nungskammer 2 glatt fort und pflanzt sich schnell zur gesamten Mischung in der Vorverbrennungskammer 2 fort in einer Weise, die die Erzeugung von NOx begrenzt, da die Mischung reich ist. Im Arbeitshub werden als nächstes die Gase aus brennender und unverbrannter Mischung in der Vorverbrennungskammer 2 durch die Verbindungsöffnungen 13, 31 in die Hauptverbrennungskammer 1 ausgestoßen, wo die Verbrennung fort schreitet unter Einbeziehung der in der Hauptverbrennungskammer 1 vorhandenen Luft, wodurch bewirkt wird, daß der Kolben 15 eine Arbeit leistet, wobei der Druck in der Hauptverbrennungskammer 1 abfällt, wie durch die Linie ME gezeigt. Wenn der Arbeitshub den Punkt RO passiert, an dem die obere Oberfläche 35 des Kolbenkopfes 25 sich an der Verbin dungsöffnung 24 vorbeibewegt, öffnet sich als nächstes die Verbindungs öffnung 23 der Druckverminderungskammer 20 zur Hauptverbrennungs kammer 1, und die Kraft der Feder 22 verlagert den Unterkolben 21, was die in der Druckverminderungskammer 20 gespeicherte komprimierte Luft in die Hauptverbrennungskammer 1 ausstößt. Während die komprimierte Luft, die in der Druckverminderungskammer 20 gesammelt war, in die Gase aus brennender und unverbrannter Mischung in der Hauptverbren nungskammer 1 ausgestoßen wird, wird die Verbrennung durch den zu sätzlichen, von der Druckverminderungskammer 20 ausgeblasenen Luft druck beschleunigt, was die durch die Linie MEP angezeigte Arbeit leistet, die Verbrennungsgeschwindigkeit vergrößert und die Verbrennungsperiode verkürzt. Die Verbrennung wird somit in einer kurzen Zeitperiode beendet. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor ohne die Druckverminde rungskammer 20, dessen Hauptverbrennungskammerdruck durch die Drucklinie Q repräsentiert ist, kann dieser Motor durch den Ausstoß von Luftdruck von der Druckverminderungskammer 20 und die Verbrennung in der letzteren Hälfte des Arbeitshubs eine durch den schattierten Bereich B angezeigte zusätzliche Arbeit leisten.

Wie oben beschrieben ist es möglich, den Druck von komprimierter Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 niedrig zu halten und einen Verbrauch von Energie in der Form von Reibung und Wärme, wie dies bei einem herkömmlichen Motor der Fall wäre (durch den schattierten Bereich A angezeigt), zu verhindern, da ein Teil der komprimierten Luft in der Haupt verbrennungskammer 1 temporär in der Druckverminderungskammer 20 gespeichert wird und nicht alle Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 während des Kompressionshubs komprimiert wird. Da während des Ar beitshubs die Kraft der Feder 22 die gespeicherte komprimierte Luft zu der Hauptverbrennungskammer 1 zurückdrückt, kann ferner die thermische Effizienz in einem durch den schattierten Bereich B angezeigten Bereich verbessert und können die Brennstoffkosten vermindert werden. Ferner ist dieser Motor dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverbrennungskammer 2 mit den Verbindungsöffnungen 13, 31 und der Gas-Brennstoff-Einführöff nung 42 versehen ist, daß bei durch das Steuerventil 4 geschlossener Verbindungsöffnung 13 der gasförmige Brennstoff von der Gas-Brennstoff- Quelle durch die Gas-Brennstoff-Einführöffnung 42 in die Vorverbrennungs kammer 2 zugeführt wird und daß bei durch das Steuerventil 4 geschlosse ner Verbindungsöffnung 13 zum Verhindern einer Zufuhr von Ansaugluft in die Vorverbrennungskammer 2 die in die Hauptverbrennungskammer 1 von der Ansaugöffnung 17 angesaugte Luft durch den ansteigenden Kolben während des Kompressionshubs komprimiert wird. Aufgrund dieser Merkmale wird - wenn die Ansaugluft in der Hauptverbrennungskammer 1 auf hohe Drücke komprimiert wird - der in die Vorverbrennungskammer 2 zugeführte gasförmige Brennstoff nicht selbst zünden oder ein Klopfen verursachen, da er von der Hauptverbrennungskammer 1 durch das Steu erventil 4 isoliert ist. Wenn die Verbindungsöffnungen 13, 31 durch das Steuerventil 4 geöffnet werden, fließt ferner die auf ein hohes Kompres sionsverhältnis unter Druck gesetzte Ansaugluft von der Hauptverbren nungskammer 1 in die Vorverbrennungskammer 2, um das Brennstoffgas mit der Ansaugluft zu mischen und hierdurch die Mischung zu zünden, was eine Verbrennung mit hoher Geschwindigkeit der brennstoffreichen Mi schung mit einem ausreichend hohen Äquivalenzverhältnis zum Unter drücken der Erzeugung von NOx und HC zur Folge hat.

Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform der Motor-Verbrennungskammerstruktur gemäß dieser Erfindung beschrieben. In der in Fig. 3 gezeigten Verbrennungskammer struktur werden Teilen, die hinsichtlich Konfiguration und Funktion iden tisch mit den entsprechenden Teilen der Fig. 1 sind, gleiche Bezugsziffern zugeordnet und ihre Erklärung wird nicht wiederholt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Verbrennungskammerstruktur in diesem Motor dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlraum 55, der einen Teil der Haupt verbrennungskammer 1 bildet, in dem Kolbenkopf 25 des Kolbens 15 gebildet ist, daß ein bewegbares Kopfelement 51, das durch eine Feder kraft abgestützt ist, in dem Hohlraum 55 installiert ist, um einen volumen variablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 zu bilden, dessen Volu men durch das in dem Hohlraum 55 in Antwort auf den Gasdruck in der Hauptverbrennungskammer 1 sich bewegende Kopfelement 51 variiert wird, und daß eine Feder 52, die das bewegbare Kopfelement 51 elastisch stützt, in dem Hohlraum 55 an der Rückseite des bewegbaren Kopfele ments 51 installiert ist. Während des Kompressionshubs des Kolbens 15 wird ein Teil der komprimierten Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 in dem volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 gespei chert, indem das bewegbare Kopfelement 51 gegen die Federkraft verla gert wird, um das Volumen des volumenvariablen Hauptverbrennungs kammerabschnitts 50 zu vergrößern. Während des Arbeitshubs des Kol bens 15 wird dann das bewegbare Kopfelement 51 durch die Federkraft zurückgedrückt, um die in dem volumenvariablen Hauptverbrennungs kammerabschnitt 50 vorhandene komprimierte Luft in die Hauptverbren nungskammer 1 zu drücken.

Das bewegbare Kopfelement 51 ist mit Ringnuten ausgebildet, in die Dichtungsringe 56 eingepaßt sind. Das bewegbare Kopfelement 51 öffnet den volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 zur Haupt verbrennungskammer 1, und in dem Hohlraum 55 auf der Rückseite des bewegbaren Kopfelements 51 ist ein hohler Abschnitt 54 ausgebildet, der mit der Außenseite durch einen in dem Kolbenkopf 25 ausgebildeten Gasleckagedurchgang 53 verbunden ist. Während sich der Kolben 15 während des Ansaughubs nach unten bewegt, leckt das in dem hohlen Abschnitt 54 verbleibende Gas durch den Gasleckagedurchgang 53 her aus, so daß der hohle Abschnitt 54 nicht auf hohem Druck gehalten wird, was ermöglicht, daß die Feder 52 komprimiert wird, um Energie zu spei chern und eine einwandfreie Funktion des bewegbaren Kopfelements 51 zu gewährleisten.

Die Hauptverbrennungskammer 1 ist aus dem Verbrennungskammerele ment 10 aus wärmebeständigem Keramikmaterial hergestellt und in einer wärmeisolierenden Struktur gebildet. Die Vorverbrennungskammer 2 ist aus dem Vorverbrennungskammerelement 3 aus wärmebeständigem Keramikmaterial hergestellt und in einer wärmeisolierenden Struktur ge bildet. Das bewegbare Kopfelement 51 und die Feder 52, die das beweg bare Kopfelement 51 elastisch abstützt, sind aus wärmebeständigem Keramikmaterial oder Metall hergestellt.

Als nächstes wird die Funktionsweise des die Verbrennungskammer nach dieser Erfindung aufweisenden Motors mit Bezugnahme auf Fig. 4 erklärt. Die durch diesen Motor durchgeführte grundlegende Gasmotorfunktion ist im wesentlichen die gleiche wie die des in Fig. 2 gezeigten Motors.

Bei diesem Motor schließt das Steuerventil 4 während des Kompressions hubs die Verbindungsöffnung 13, und die Ansaugluft in der Hauptver brennungskammer 1 wird komprimiert, während sich der Kolben 15 nach oben bewegt. Hierdurch steigt der Luftdruck an, wie durch die Linie M gezeigt ist. Zu gleicher Zeit verlagert der Druck M der komprimierten Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 das bewegbare Kopfelement 51 gegen die Kraft der Feder 52, wodurch ein Teil der komprimierten Luft der Haupt verbrennungskammer 1 in dem vergrößerten volumenvariablen Hauptver brennungskammerabschnitt 50 gespeichert wird. Während des Kompres sionshubs wird der gasförmige Brennstoff in der Vorverbrennungskammer 2 aktiviert, wie sein durch die Linie S gezeigter geringer Druckanstieg zeigt.

Als nächstes fährt der Kolben 15 fort, sich nach oben zu bewegen, und wenn er sich dem Ende des Kompressionshubs (durch OP repräsentiert) nähert, an dem die Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 vollständig komprimiert ist, öffnet das Steuerventil 4 die Verbindungsöffnungen 13, 31, was ermöglicht, daß komprimierte heiße Luft (z. B. 650°C) von der Hauptverbrennungskammer 1 durch die Verbindungsöffnungen 13, 31 in die Vorverbrennungskammer 2 fließt, mit dem Ergebnis, daß der Druck in der Vorverbrennungskammer 2 schnell ansteigt und der Druck in der Hauptverbrennungskammer 1 leicht abnimmt. Die in die Vorverbrennungs kammer 2 eingeführte komprimierte Luft mischt sich mit dem gasförmigen Brennstoff, was die Mischung zuverlässig zündet, so daß der Druck in der Vorverbrennungskammer 2 den maximalen Druck Smax erreicht. Der Druckzustand während einer allgemeinen schnellen Verbrennung ist durch eine gestrichelte Kurve zum Vergleich gezeigt. Da dieser Motor den volu menvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 aufweist, kann die Drucklinie M der Hauptverbrennungskammer 1 niedriger als die Drucklinie Q einer Hauptverbrennungskammer gehalten werden, die nicht mit dem volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 versehen ist, so daß die durch den schattierten Bereich A angegebene Energie nicht in der Form von Reibung und Wärme verbraucht wird. Zum Vergleich ist der Druck in der Hauptverbrennungskammer in einem herkömmlichen Diesel motor, der leichtes Öl als Brennstoff verwendet, durch die gestrichelte Linie N gezeigt.

Sobald die Mischung in der Vorverbrennungskammer 2 gezündet ist, fährt die Verbrennung der aktivierten Mischung in der Vorverbrennungskammer 2 glatt fort und pflanzt sich schnell zur gesamten Mischung in der Vorver brennungskammer 2 derart fort, daß die Erzeugung von NOx begrenzt ist, da die Mischung reich ist. In dem Arbeitshub werden als nächstes die Gase der brennenden und unverbrannten Mischung in der Vorverbrennungs kammer 2 durch die Verbindungsöffnungen 13, 31 in die Hauptverbren nungskammer 1 ausgestoßen, wo die Verbrennung unter Einbeziehung der in der Hauptverbrennungskammer 1 vorhandenen Luft fortschreitet, was bewirkt, daß der Kolben 15 eine Arbeit leistet, wobei der Druck in der Hauptverbrennungskammer 1 abfällt, wie durch die Linie ME angegeben ist. Wenn der Kolben 15 sich nach unten bewegt und der Gasdruck in dem Zylinder 28 kleiner als die Kraft der Feder 52 wird, bewegt als nächstes die Kraft der Feder 52 das bewegbare Kopfelement 51, wodurch das in dem volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 gespeicherte komprimierte Gas in die Hauptverbrennungskammer 1 herausgedrückt wird. Der in dem volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 gespeicherte Gasdruck wird verwendet, um den Kolben 15 zu ver anlassen, die Arbeit zu leisten, die Verbannung in der Hauptverbrennungs kammer 1 zu beschleunigen und somit die Verbrennungsperiode zu verkür zen. Die Verbrennung wird also in einer kurzen Zeitperiode beendet. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor ohne den volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50, dessen Hauptverbrennungs kammerdruck durch die Drucklinie Q repräsentiert ist, kann dieser Motor deshalb eine zusätzliche, durch den schattierten Bereich B angegebene Arbeit leisten, indem der Gasdruck von dem volumenvariablen Hauptver brennungskammerabschnitt 50 durch das bewegbare Kopfelement 51 ausgestoßen wird.

Wie oben beschrieben, ist es aufgrund dessen, daß ein Teil der kompri mierten Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 temporär in dem volu menvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitt 50 gespeichert und nicht alle Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 während des Kom pressionshubs komprimiert wird, möglich, den Druck der komprimierten Luft in der Hauptverbrennungskammer 1 niedrig zu halten und zu verhin dern, daß Energie in der Form von Reibung und Wärme verbraucht wird, wie es bei einem herkömmlichen Motor der Fall wäre, wie durch den schattierten Bereich A angegeben. Da im Arbeitshub die Kraft der Feder 52 die gespeicherte komprimierte Luft in die Hauptverbrennungskammer 1 zurückdrückt, kann ferner die thermische Effizienz (der thermische Wir kungsgrad) in einem durch den schattierten Bereich B angegebenen Be reich verbessert werden und können die Brennstoffkosten reduziert wer den. Ferner ist dieser Motor dadurch gekennzeichnet, daß die Vorver brennungskammer 2 mit den Verbindungsöffnungen 13, 31 und der Gas- Brennstoff-Einführöffnung 42 versehen ist, daß der gasförmige Brennstoff bei durch das Steuerventil 4 geschlossener Verbindungsöffnung 13 von der Gas-Brennstoff-Quelle durch die Gas-Brennstoff-Einführöffnung 42 in die Vorverbrennungskammer 2 zugeführt wird und daß - bei durch das Steuerventil 4 geschlossener Verbindungsöffnung 13 zum Verhindern, daß Ansaugluft in die Vorverbrennungskammer 2 zugeführt wird - die in die Hauptverbrennungskammer 1 von der Ansaugöffnung 17 angesaugte Ansaugluft während des Kompressionshubs durch den ansteigenden Kolben 15 komprimiert wird. Aufgrund dieser Merkmale wird, wenn die Ansaugluft in der Hauptverbrennungskammer 1 auf hohe Drücke kom primiert wird, der in die Vorverbrennungskammer 2 zugeführte gasförmige Brennstoff nicht selbst zünden noch ein Klopfen verursachen, da er von der Hauptverbrennungskammer 1 durch das Steuerventil 4 isoliert ist. Ferner, wenn die Verbindungsöffnungen 13, 31 durch das Steuerventil 4 geöffnet werden, fließt die auf ein hohes Kompressionsverhältnis unter Druck gesetzte Ansaugluft von der Hauptverbrennungskammer 1 in die Vorverbrennungskammer 2, um das Brennstoffgas mit der Ansaugluft zu mischen und hierdurch die Mischung zu zünden, was eine Hochgeschwin digkeitsverbrennung der brennstoffreichen Mischung mit einem ausrei chend hohen Äquivalenzverhältnis zur Folge hat, um die Erzeugung von NOx und HC zu unterdrücken.

Zum Minimieren einer Zunahme der Reibung während des Kompressions hubs wird ein Teil der Kraft zum Komprimieren der Luft in der Hauptver brennungskammer als eine Federkraft gespeichert, um einen übermäßigen Anstieg des Drucks der komprimierten Luft in der Hauptverbrennungs kammer zu verhindern und den Druckunterschied zwischen der Hauptver brennungskammer und der Vorverbrennungskammer niedrig zu halten. Die in der Feder gespeicherte Federkraft wird während des Arbeitshubs als Arbeit zurückgewonnen, um die Energie zu vermindern, die in der Form von Reibung und Wärme verbraucht wird, wodurch die Ausnutzung der Luft in der Hauptverbrennungskammer verbessert wird, die Verbrennungs geschwindigkeit in der Hauptverbrennungskammer vergrößert und die Verbrennungsperiode verkürzt wird. Indem die in der Feder gespeicherte Federkraft auf den Kolben als Arbeit ausgeübt wird, werden die Brennstoff kosten reduziert.

Claims

1. Motor-Verbrennungskammerstruktur, umfassend:
Vorverbrennungskammerelemente (3), die in einem Zylinder kopf (7) installiert sind und Vorverbrennungskammern (2) und Ver bindungsöffnungen (13) bilden;
Verbrennungskammerelemente (10), die Hauptverbrennungs kammern (1) bilden, die mit den Vorverbrennungskammern (2) durch die Verbindungsöffnungen (13) in Verbindung stehen;
Kolben (15), die in die Hauptverbrennungskammern (1) bilden den Zylindern (28) hin- und hergehen;
Brennstoff-Versorgungsdurchgänge (8) zum Zuführen von gasförmigem Brennstoff zu den Vorverbrennungskammern (2);
Steuerventile (4) zum Öffnen und Schließen der Verbindungs öffnungen (13);
Brennstoff-Ventile (5) zum Öffnen und Schließen der Brennstoff-Versorgungsdurchgänge (8); und
Federn (22; 52) zum Speichern eines Teils des während des Kompressionshubs in den Hauptverbrennungskammern (1) erzeugten Drucks der komprimierten Luft in der Form von Federkräften;
wobei die in den Federn (22; 52) gespeicherten Federkräfte während des Arbeitshubs als Arbeit auf die Kolben (15) ausgeübt werden.

2. Motor-Verbrennungskammerstruktur, gegebenenfalls nach Anspruch 1, umfassend:
Vorverbrennungskammerelemente (3), die in einem Zylinder kopf (7) installiert sind und Vorverbrennungskammern (2) und Ver bindungsöffnungen (13) bilden;

Verbrennungskammerelemente (10), die Hauptverbrennungs kammern (1) bilden, die mit den Vorverbrennungskammern (2) durch die Verbindungsöffnungen (13) in Verbindung stehen;
Kolben (15), die in die Hauptverbrennungskammern (1) bilden den Zylindern (28) hin- und hergehen;
Brennstoff-Versorgungsdurchgänge (8) zum Zuführen von gasförmigem Brennstoff zu den Vorverbrennungskammern (2);
Steuerventile (4) zum Öffnen und Schließen der Verbindungs öffnungen (13);
Brennstoff-Ventile (5) zum Öffnen und Schließen der Brennstoff-Versorgungsdurchgänge (8); und
volumenvariable Druckverminderungskammern (20), die sich zu den Hauptverbrennungskammern (1) öffnen und durch Feder kräfte vorgespannte Unterkolben (21) enthalten;
wobei - während des Kompressionshubs - ein Teil der kom primierten Luft in den Hauptverbrennungskammern (1) in den Druck verminderungskammern (20) gespeichert wird, indem die Unterkol ben (21) gegen die Federkräfte verlagert werden, und - während des Arbeitshubs - die komprimierte Luft in den Druckverminderungs kammern (20) in die Hauptverbrennungskammern (1) ausgestoßen wird, indem die Unterkolben (21) durch die Federkräfte angetrieben werden.

3. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (4) dafür eingerichtet sind, die Verbindungsöffnungen (13) nahe dem Ende des Kompressions hubs zu öffnen und die Verbindungsöffnungen (13) am Ende des Auslaßhubs zu schließen, und die Brennstoff-Ventile (5) offen sind, wenn die Verbindungsöffnungen (13) geschlossen sind, um den gasförmigen Brennstoff von den Brennstoff-Versorgungsdurchgän gen (8) den Vorverbrennungskammern (2) zuzuführen.

4. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach Anspruch 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß Verbindungsöffnungen (23, 24) zwi schen den Druckverminderungskammern (20) und den Hauptver brennungskammern (1) dafür eingerichtet sind, durch Kopfabschnitt seitenoberflächen der Kolben (15) innerhalb einer Periode von der zweiten Hälfte des Kompressionshubs der Kolben (15) zur ersten Hälfte des Arbeitshubs geschlossen zu werden.

5. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverminderungskam mern (20) durch Druckverminderungskammerelemente (30) gebildet sind, die in den Zylinderköpfen (7) installiert sind, und daß Federn (22) auf der Rückseite der Unterkolben (21) installiert sind, die dafür ausgelegt sind, in Zylindern (40) in den Druckverminderungskam merelementen (30) zu gleiten.

6. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverbrennungskammern (1) aus Verbrennungskammerelementen (10) aus wärmebeständigem Keramikmaterial in einer wärmeisolierenden Struktur (36) gebildet sind, daß die Vorverbrennungskammern (2) durch Vorverbren nungskammerelemente (3) aus wärmebeständigem Keramikmaterial in einer wärmeisolierenden Struktur (39) gebildet sind und daß die Druckverminderungskammern (20) in einer wärmeisolierenden Struk tur (44) gebildet sind.

7. Motor-Verbrennungskammerstruktur, gegebenenfalls nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend:
Vorverbrennungskammerelemente (3), die in einem Zylinder kopf (7) installiert sind und Vorverbrennungskammern (2) und sich zu den Vorverbrennungskammern (2) öffnende Verbindungsöff nungen (13) bilden;
Verbrennungskammerelemente (10), die Hauptverbrennungs kammern (1) bilden, die durch die Verbindungsöffnungen (13) mit den Vorverbrennungskammern (2) in Verbindung stehen;
Brennstoff-Versorgungsdurchgänge (8) zum Zuführen von gasförmigem Brennstoff zu den Vorverbrennungskammern (2);
Steuerventile (4) zum Öffnen und Schließen der Verbindungs öffnungen (13);
Brennstoff-Ventile (5) zum Öffnen und Schließen der Brennstoff-Versorgungsdurchgänge (8);
Kolben (15), die in Zylindern (28) hin- und hergehen;
in Zylinderköpfen (25) der Kolben (15) gebildete Hohlräume (55), die einen Teil der Hauptverbrennungskammern (1) bilden;
bewegbare Kopfelemente (51), die in den Hohlräumen (55) installiert und durch Federkräfte abgestützt sind; und
volumenvariable Hauptverbrennungskammerabschnitte (50);
wobei die volumenvariablen HaupWerbrnnnungskammer abschnitte ihre Volumina ändern, wenn sich die bewegbaren Kopf elemente (51) in Antwort auf die Gasdrücke in den Hauptverbren nungskammern (1) in den Hohlräumen (55) gegen die Federkräfte bewegen.

8. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß - während des Kompressionshubs - die beweg baren Kopfelemente (51) gegen die Federkräfte bewegt werden, um die volumenvariablen Hauptverbrennungskammerabschnitte (50) zu vergrößern, um darin einen Teil der komprimierten Luft der Haupt verbrennungskammern (1) zu speichern, und daß - während des Arbeitshubs - die in den volumenvariablen Hauptverbrennungskam merabschnitten (50) vorhandene komprimierte Luft in die Hauptver brennungskammern (1) ausgestoßen wird, indem die bewegbaren Kopfelemente (51) durch die Federkräfte angetrieben werden.

9. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach Anspruch 7 oder 8, da durch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (4) dazu eingerichtet sind, die Verbindungsöffnungen (13) nahe dem Ende des Kompres sionshubs zu öffnen und die Verbindungsöffnungen (13) bei der zweiten Hälfte des Auslaßhubs zu schließen, und daß die Brennstoff-Ventile (5) offen sind, wenn die Verbindungsöffnungen (13) geschlossen sind, um den gasförmigen Brennstoff von den Brennstoff-Versorgungsdurchgängen (8) zu den Vorverbrennungs kammern (2) zuzuführen.

10. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Kopfelemente (51) gegenüber Wandoberflächen der Hohlräume (55) gasdicht abgedichtet sind und daß Gasleckagedurchgänge (53) in den Kol benköpfen (25) auf der Rückseite der bewegbaren Kopfelemente (51) gebildet sind, um Gas von hohlen Abschnitten (54) auf der Rückseite der bewegbaren Kopfelemente (51) durchzulassen.

11. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Kopfelemente (51) durch in den Hohlräumen (55) auf der Rückseite der beweg baren Kopfelemente (51) installierte Federn (52) elastisch abgestützt sind.

12. Motor-Verbrennungskammerstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverbrennungskam mern (1) durch Verbrennungskammerelemente (10) aus wärme beständigem Keramikmaterial in einer wärmeisolierenden Struktur (36) gebildet und wärmeisolierende Schichten (36) auf der Rückseite der Verbrennungskammerelemente (10) vorgesehen sind, daß die Vorverbrennungskammern (2) durch Vorverbrennungskammerele mente (3) aus wärmebeständigem Keramikmaterial in einer wärmei solierenden Struktur (39) gebildet und wärmeisolierende Schichten (39) auf der Rückseite der Vorverbrennungskammerelemente (3) vorgesehen sind, und daß die bewegbaren Kopfelemente (51) und die die bewegbaren Kopfelemente (51) elastisch abstützenden Fe dern (52) aus wärmebeständigem Keramikmaterial oder wärme beständigem Metall hergestellt sind.

13. Motor mit einer Verbrennungskammerstruktur nach einem der vor angehenden Ansprüche.