DE2417838C3 - Fremdgezündete Viertaktverbrennungskraftmaschine mit einem Brennraum und einem taschenförmigen zusätzlichen Raum - Google Patents

Description

unmittelbar in den Verbrennungsraum gelangt, während ein dazu nur relativ kleiner Anteil der Strömung an einer Kraftstoff-Bnspritzeinrichtung vorbei in die Verdampfungskammer gelangt Dieser relativ kleine Anteil der Strömung enthält daher annähernd den gesamten Kraftstoff des zu verbrenneqäen Gemisches, der in der während des Betriebes heißen Verdampfungskammer verdampft wird. Die Verdampfungskammer ist dabei aus einem sich von dem des Zylinderkopfes unterscheidenden Material gefertigt, das in den i« Zylinderkopf buchsenartig eingesetzt ist Fertigung und Formgebung des bekannten Verbrennungsmotors bzw. seines Zylinderkopfes ist daher ziemlich aufwendig.

Aus der DE-OS 72 17 873 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem eine Vorkammer, in die die Zündkerze ι s mündet, über einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt mit dem eigentlichen Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors verbunden ist Die Vorkammer selbst erhält ihr Brennstoff gemisch über eine «gesonderte Brennstoffeinspritzung, die über einen zusätzlichen Strömungskanal und ein zusätzliches Einlaßventil mit der Vorkammer verbunden is!. Die eigentliche Einlaßöffnung des Verbrennungsraumes ist dagegen mit einem herkömmlichen Vergaser verbunden. Bei dieser bekannten Anordnung befindet sich die Vorkammer außerhalb des eigentlichen Verbrennungsraumes und auch des Zylinders.

Aus der GB-PS 2 26 766 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, in dem ein relativ schwer entzündbares mageres Kraftstoffgemisch mit Hilfe eines sehr leicht zündbaren Kraftstoffgemisches gezündet wird. Das leicht entzündbare Kraftstoffgemisch wird dabei wieder in einen zusätzlichen Raum zugeführt und dort mit Hilfe einer zusätzlichen Zündkerze gezündet Der zusätzliche Raum ist Ober einen Öffnungsquerschnitt mit dem eigentlichen Verbrennungsraum verbunden, der seinerseits ebenfalls über die herkömmliche Zündkerze verfügt Der den zusätzlichen Raum mit dem eigentlichen Verbrennungsraum verbindende Öffnungsquerschnitt wird während des Auspufftaktes und beim Ansaugen des Hauptgemisches mit Hilfe eines zusätzlichen Tellerventils verschlossen, um eine Verschmutzung oder Befeuchtung der zusätzlichen Zündkerze zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei einer konstruktiv einfachen Ausbildung des Zylinderkopfes eine zuverlässige Zündung auch von sehr mageren Kraftstoffgemischen möglich ist

Bei einer Verbrennungskraftmaschine der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der neuen Verbrennungskraftmaschine findet durch die besondere Anordnung und Ausbildung der Abschirmwand an ihrer unteren Oberfläche durch die unmittelbare Nachbarschaft des Kolbenkopfes eine starke Kompression statt, wodurch auch das sich in dem taschenförmigen Raum befindende Kraftsioffgemisch sehr stark der vom eigentlichen Verbrennungsraum her durch die Abschirmwand hindurch übertragenen War- bo me ausgesetzt wird, so daß eine starke Verdampfung und damit Volumenvergrößerung des Kraftstoffgemisches in dem taschenförmigen Raum stattfindet. Andererseits findet durch die Anordnung eines Einlaß- und eines davon getrennten Auslaßbereiches in dem tr, taschenförmigen Raum eine sehr wirkungsvolle Spülung seines gesamten Volumens statt, wodurch die vom jeweils letzten Arbeitshub zurückgebliebenen Abgase vollständig aus diesem Raum entfernt werden. Diese Wirkung wird durch die bei der starken Verdampfung auftretende Volumenvergrößerung des sich in dem taschenförmigen Raum befindenden Kraftstoffgemisches weiter gefördert Da außerdem der Einlaßbereirh des Raumes der Einlaßöffnung des Verbrennungsraumes gegenüberliegend geöffnet ist, liegt auch die Zündkerze bezogen auf eine Mittelebene des Verbrenpungsraumes der Einlaßöffnung gegenüber, wodurch ein sehr stark angereichertes Kraftstoffgemisch in den taschenförmigen Raum hineingelangt Dadurch wird eine sehr zuverlässige und sichere Zündung auch extrem magerer Kraftstoffgemische in dem neuen Verbrennungsmotor sichergestellt

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeiohnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen ausschnittsweisen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Viertaktverbrennungskraftmaschine;

F i g. 2 einen Schnitt gemäß H-II in F i g. 1; F i g. 3 einen Schnitt gemäß HI-III in F i g. 2; Fig.4 einen ausschnittsweisen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung; F i g. 5 einen Schnitt gemäß V-V in F i g. 4; Fig.6 einen ausschnittsweisen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung; F i g. 7 einen Schnitt gemäß VII-ViI in F i g. 6; F i g. 8 einen Schnitt gemäß VIII-VHI in F i g. 6; Fig.9 einen ausschnittsweisen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform der Erfindung; F i g. 10 einen Schnitt gemäß X-X in F i g. 9. Im folgenden wird insbesondere auf die F i g. 1 bis 3 eingegangen, in denen eine erste Ausführungsform dargestellt ist Die Figuren zeigen einen Zylinderblock 1 eines Motors, wobei der Zylinder 2 von einem Zylinderkopf 3 abgeschlossen wird, der mit einem entsprechenden Hohlraum 3A versehen ist, der einen Teil 5/4 des Brennraums 5 bildet In den Zylinder 2 ist ein Kolben 4 mit einem flachen Kolbenkopf 44 gleitend verschiebbar eingesetzt Die Wände des Zylinders 2, des Hohlraums ZA und des Kolbenkopfes AA bilden zusammen einen Brennraum 5. Der dargestellte Zylinderkopf 3 weist eine Einlaßöffnung 7 für einen Einlaßkanal 6 und eine Auslaßöffnung 9 für einen Auslaßkanal 8 auf.

Die Einlaßöffnung 7 und die Auslaßöffnung 9 sind jeweils mit einem Ventilsitz TA bzw. 9Λ versehen, wobei die Ebenen, in denen die Stirnflächen der Ventilsitze liegen, unter einem stumpfen Winkel zueinander geneigt sind. Auf den Ventilsitzen TA und 9/4 sitzt jeweils ein Einlaßventil 10 bzw. ein Auslaßventil 11. Bei diesen Ventilen handelt es sich um Tellerventile mit flachem Ventilteller, die in bekannter Weise von nicht dargestellten Nocken geöffnet und geschlossen werden, wobei die Nocken nicht dargestellte Ventilenden berühren und mit einer zur Motordrehzahl proportionalen Drehzahl gedreht werden. Die Ventile 10 und 11 haben jeweils eine flache Ventüstirnfläche 10-4 bzw. UA einen Ventilrand 1Ou bzw. 110 neben der Stirnfläche, eine Ventilsitzfläche IOC bzw. HC die in Berührung mit dem Ventilsitz TA bzw. 9<4 kommen kann eine Ventilkehle IOD bzw. HD, die entweder einen gekrümmten oder einen parabolischen Querschnitt hat, und einen Ventilschaft lOEbzw. 11 £

Wie Fig.3 zeigt, ist der Einlaßkanal 6 leicht gekrümmt, wobei der Winkel zwischen seiner Achse und der des Zylinders 2 mit zunehmendem Abstand des

Einlaßkanals von der Einlaßöffnung 7 allmählich zunimmt. Dies ist deutlich zu erkennen, wenn der Zylinder von der Seite betrachtet wird. Der Krümmungsradius der Achse des gekrümmten Kanals ist ungefähr doppelt so groß wie der Durchmesser der Einlaßöffnung. Es ist anstrebenswert, daß dieser Radius so klein wie möglich ist, sofern sichergestellt ist, daß der Einlaßwiderstand des Kanals für das einströmende Luft-Kraftstoff-Gemisch (Frischgas) keine nachteiligen Wirkungen auf die Motorleistung hat.

Wie F i g. 2 zeigt, ist die Achse des Einlaßkanals 6 bei Betrachtung von unten entlang der Achse des Zylinders 2 auch in der Weise gekrümmt, daß der Winkel, den sie mit einer die Mittelpunkte der Einlaßöffnung 7 und der Auslaßöffnung 9 verbindenden Geraden L bildet, an von der Einlaßöffnung 7 entfernt liegenden Stellen groß ist, jedoch bei Annäherung an die Einlaßöffnung allmählich abnimmt.

Der dargestellte Hohlraum 3/4 im Zylinderkopf 3 weist einen im weiteren als Tasche 12 bezeichneten taschenförmigen Raum auf, der in seiner Wand ausgebildet ist und als Nebenraum zur Aufnahme eines fetten Gemisches dient. Die Tasche ist im Querschnitt im wesentlichen sichelförmig oder segmentförmig und verläuft im rechten Winkel zur Achse des Zylinders 2. Die gekrümmte Außenwand 12/4 der Tasche 12 hat einen zum Zylinder 2 konzentrischen Radius, der kleiner als der Radius des Zylinders ist Eine in der Wand des Hohlraumes 3 A ausgebildete öffnung 13 umfaßt einen Einlaßbereich 13A, der über die Einlaßöffnung 7 mit dem gekrümmten Abschnitt des Einlaßkanals 6, und zwar dem Abschnitt mit dem größten Krümmungsradius, in Verbindung steht, sowie einen Auslaßbereich 13Z? dicht bei der Auslaßöffnung 9. Wenn die Tasche 12 von der Seite bzw. in einem Schnitt längs der Achse des Zylinders 2 betrachtet wird, hat sie im Querschnitt eine <-formige Kontur, wobei das offene Ende dieser Kontur von der Wand des Hohlraums umgeben wird. Zwischen dem unteren Abschnitt der Tasche 12 und dem oberen Ende des Zylinders 2 verläuft eine Abschirmwand 14. Die Querschnittsfläche des Einlaßbereichs 13/4 ist größer als die des Auslaßbereichs 13B, und das Fassungsvermögen der Tasche 12 beträgt im wesentlichen 5 bis 20% des Fassungsvermögens des Brennraumes 5 bei im oberen Totpunkt befindlichem Kolben 4. In der Tiefe der Tasche ist eine Zündkerze 15 angeordnet.

Während des Betriebes wird jeder Kolben 4 des Motors von seinem unteren Totpunkt aus nach oben bewegt, und die Abgase werden nach dem Expansionshub durch die Auslaßöffnung ausgestoßen. Wenn sich der Kolben 9 seinem oberen Totpunkt nähert und das Auslaßventil 11 zu schließen beginnt, beginnt das Einlaßventil 10 zu öffnen. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens bei seinem Saughub wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das im Einlaßkanal 6 gebildet worden ist, über das Einlaßventil 10 und durch die Einlaßöffnung 7 in den Brennraum 5 eingesaugt Das Luft-Kraftstoff-Gemisch kann von einem Vergaser, einer Kraftstoffeinspritzpumpe oder einer beliebigen anderen Einrichtung erzeugt werden, sofern sie den Kraftstoff dauernd im richtigen Verhältnis zur Luftzufuhr zumißt und vergast Das einzuspeisende Gemisch wird zuvor auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen 19:1 und 24:1 oder einen Wert eingestellt, der wesentlich magerer als das Verhältnis von 15 :1 ist das theoretisch für eine vollständige Verbrennung erforderlich ist

Der beispielsweise vom Vergaser zerstäubte Kraftstoff wird während des kurzen Zeitraumes, bevor er den Brennraum 5 erreicht, nicht vollständig vergast und tritt daher in den Brennraum in Form eines Nebels ein. Da der Bereich des Einlaßkanals 6 in der Nähe der Einlaßöffnung 7 in zuvor beschriebener Weise gekrümmt ist, wird hier das Luft-Kraftstoff-Gemisch zwangsweise über einen gekrümmten Weg geführt, bevor es durch die Einlaßöffnung 7 in den Brennraum 5 eintreten kann. Die Teilchen des nebeligen Kraftstoffs, die ein wesentlich größeres spezifisches Gewicht als Luft haben, unterliegen einer Zentrifugalkraft da ihr Strömungsweg längs dem Einlaßkanal 6 gekrümmt ist. Demzufolge werden mehr Kraftstoffteilchen an der Außenwand als an der Innenwand der Krümmung angesammelt, und es bildet sich eine Schicht aus fetterem Gemisch über der Außenwand im Einlaßkanal. Wenn das Gemisch durch die Einlaßöffnung 7 weiter eingesaugt wird, strömt es über die Ventilkehle lODzum Brennraum 5. Da der Einlaßbereich 13/4 der Tasche 12, der auf der Seite der Außenwand der geneigten Einlaßöffnung 7 ausgebildet ist, sich unmittelbar vor der Lücke zwischen dem Einlaßventil 10 und der Einlaßöffnung 7 öffnet, tritt das in Richtung eines Pfeiles A über die Ventilkehle IOD angesaugte Gemisch in die Tasche 12 ein. Dann erreicht das Gemisch auf seinem Weg zum Brennraum 5 die gekrümmte Außenwand YiA der Tasche 12 und wirbelt über die Außenwand zum Auslaßbereich 13ß, der gegenüber dem Auslaßventil 11 mündet, wodurch die in diesem Bereich noch von der vorangegangenen Explosion verbliebenen Verbrennungsgase ausgespült werden. Wenn die Spülung beginnt, sind sowohl das Einlaßventil 10 als auch das Auslaßventil 11 zeitweilig offen. Die aus der Tasche 12 ausgetriebenen Abgase werden durch die Auslaßöffnung 9 ausgelassen, und danach wird diese Auslaßöffnung geschlossen. Der in die Tasche 12 eingesaugte Anteil des Gemischs, der fetter als das übrige Gemisch ist, wird darin zum Wirbeln gebracht so daß ein noch fetterer Anteil über der gekrümmten Außenwand YlA erzeugt wird.

Wenn der Kraftstoff nebel durch den gekrümmten Abschnitt des Einlaßkanals 6 zur Einlaßöffnung 7 gesaugt wird, können grobe Kraftstoffteilchen wegen der größeren Trägheitskraft der sie ausgesetzt sind, der Luftströmung nicht folgen. Somit strömen die gröberen Kraftstoffteilchen längs einer abweichenden Bahn mit einem größeren Krümmungsradius in Richtung eines Pfeiles B zum Einlaßbereich 13/4 der Tasche 12. Dabei

so werden sie selbstverständlich über die Ventilkehle IOD des Einlaßventils in die Tasche 12 eingespeist

Wie oben dargelegt wurde, wird eine fette Gemischschicht in der Tasche 12 während des Saughubes gebildet Wenn der Kolben 4 von seinem unteren Totpunkt aus den Verdichtungshub beginnt wird das frische Gasgemisch im Zylinder vom Kolbenkopf 4/4 gegen den Zylinderkopf 3 gedruckt wobei im Brennraum eine nach oben gerichtete Gasströmung stattfindet Während des Verdichtungshubes verhindert

mi die Abschirmwand 14, die auf der dem Kolben 4 zugewandten Seite der Tasche 12 vorgesehen ist jegliche Störung der fetten Gemischschicht durch die nach oben gerichtete Gasströmung. Gleichzeitig verdichtet die durch die öffnung 13 eintretende Gasströ-

es mung das fette Gemisch auf der gekrümmten Außenwand 12/4;

Wenn sich der Kolben 4 noch weiter bis in die Nähe seines oberen Totpunktes bewegt hat erzeugt die in

dem Abschnitt der Tasche 12, in dem die fetteste Gemischschicht erzeugt worden ist, angeordnete Zündkerze einen Funken, der wiederum das fette Gemisch zündet. Die Flamme breitet sich durch die Öffnung 13 der Tasche 12 in den Brennraum 5 aus und zündet das darin befindliche magere Gemisch. Von da an durchläuft der Motor die restlichen Takte des Zyklus dieses Zylinders, d. h. den Expansionshub und den Ausstoßhub, worauf der Ansaughub des folgenden Zyklus folgt, wie dies bei gewöhnlichen Viertaktverbrennungskraftmaschinen der Fall ist. Wie bereits festgestellt wurde, ist die Tasche 12 innerhalb der Außenwand des Zylinders vorgesehen, — bei Betrachtung von der Zylinderachse —. und hat im Querschnitt eine Kontur, die gleichmäßig zur Mitte des Brennraumes weiter wird. Dieser Aufbau ermöglicht eine schnelle und intensive Flammenausbreitung von der Tasche 12 in den Brennraum 5. Darüber hinaus wird eine geeignete Druckverteilung sichergestellt. Diese Merkmale wirken in der Weise zusammen, daß der Verlust an thermischem Wirkungsgrad bzw. an Leistungsabgabe aufgrund der Tasche 12 ausgeglichen bzw. kleinstmöglich gemacht wird.

Die Fig.4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist die Tasche 12 mit einer zweiten Abschirmwand 16 versehen, die ungefähr in der Mitte der Öffnung 13 gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist und die öffnung in zwei Bereiche unterteilt, nämlich einen Einlaßbereich 13/4 und einen Auslaßbereich 13Ä

Die Abschirniwand 16 verhindert noch besser und zuverlässiger jegliche Störung des Gasgemischs in der Tasche 12 durch die Gasströmung während der Verdichtung im Zylinder des Motors. Darüber hinaus wird während des Verdichtunghubes das magere Gemisch, das zur Tasche 12 strömt, durch den Einlaßbereich 13/4 und den Auslaßbereich 13ß so geführt, daß eine Ansammlung von fettem Gemisch in der Mitte der Tasche 12 sichergestellt ist. Die Zündkerze 15 ist zwischen der Außenwand 12,4 und der zweiten Abschirmwand 16 angeordnet. Die Konstruktion der übrigen Bestandteile und die Arbeitsweise dieser Ausführungsform stimmen mit der Konstruktion und der Arbeitsweise der ersten Ausführungsform überein so daß eine entsprechende Beschreibung weggelassen werden kann.

Die F i g. 6 bis 8 zeigen eine dritte Ausführungsform bei einem Motor mit stehenden Ventilen.

Der Zylinderblock 1 des Motors ist mit einem Einlaßkanal 6 versehen, der nahe der Außenwand des Zylinders 2 gekrümmt ist. Der Einlaßkanal 6 verläuft von der Einlaßöffnung 7 aus nach unten, die sich im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Kolbenkopf 4/4 des Kolbens 4 in seinem oberen Totpunkt befindet, wobei die Außenseite des gekrümmten Kanals dem Zylinder zugewandt ist. Das Einlaßventil 10 und der Kolben 4 sind ähnlich wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ausgebildet Der Ventilschaft des Einlaßventils 10 verläuft von der Einlaßöffnung 7 aus nach unten, und zwar im wesentlichen parallel zur Achse des Zylinders 2, zur nicht dargestellten Nockenwelle. Der im Zylinderkopf 3 ausgebildete Hohlraum 3A besteht aus einem Abschnitt, der das Einlaßventil 10 und das Auslaßventil 11 umgibt, sowie aus einem Abschnitt,* der oberhalb der Hälfte der Zylinderbohrung ausgebildet ist, die sich nahe dem Einlaßventil und dem Auslaßventil befindet.

In dem im Hohlraum 3/4 des Zylinderkopfes 3 ausgebildeten Brennraumteil 5/4 befindet sich eine Tasche 12 in Form eines rohrförmigen Kanals mit einem Einlaßbereich 13/4, der zu dem Abschnitt der Einlaßöffnung 7 offen ist, der sich dem Zylinder 2 am nächsten befindet, und einem Auslaßbereich 135, der zu einem Abschnitt offen ist, der im wesentlichen der Mitte des Zylinders 2 entspricht. Der Kanal wird von einer Abschirmwand 14, die dem Kopf des Kolbens 4 gegenüberliegt, einer gekrümmten Außenwand 12Λ und

ίο einer zweiten Abschirmwand 16 begrenzt, die der Mitte des Brennraumes 5 gegenüberliegt. Die Querschnittsfläche des Einlaßbereiches 13/4 ist größer als die des Auslaßbereiches 13ß. Ungefähr in der Mitte der Tasche 12 ist eine Zündkerze 15 angeordnet. Der Kanal hat eine gekrümmte Achse. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist der der zweiten Ausführungsform ähnlich, so daß eine Beschreibung weggelassen werden kann.

Bei dem in beschriebener Weise ausgebildeten Motor ist die mit der Zündkerze 15 versehene Tasche 12 wie bei der ersten Ausführungsform außerhalb des gekrümmten Einiaßkanals 6 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, ein Gemisch anzusammeln, das fetter ist als das angesaugte Gemisch mit einem üblichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Ferner schließt die Tasche 12 der beschriebenen Ausführungsform, die die Form eines Kanals hat, wirksam die Möglichkeit aus, daß das fette Gemisch in der Tasche durch die Gasströmung aufgrund des Verdichtungshubes gestört wird.

Obwohl die dritte Ausführungsform eine Tasche 12 in Form eines Kanals hat, kann die übrige Anordnung der der ersten Ausführungsform gleichen bzw. ähnlich sein. Die zweite Abschirmwand 16, die parallel zur Mittelachse des Zylinders 2 verläuft, ist nicht mehr erforderlich, und der Kanal kann statt dessen zum Brennraum 5Λ offen sein.

Die Fig.9 und 10 zeigen eine vierte Ausführungsform, die im Aufbau der zweiten Ausführungsform mit der Ausnahme gleicht, daß eine zusätzliche Zündkerze 15/4 auf der der Tasche 12 gegenüberliegenden Seite des Brennraumes 5 eingebaut ist, wobei der Ort der zusätzlichen Zündkerze 15/4 ferner hinsichtlich der Mittelachse des Zylinders 2 diametral gegenüber der Zündkerze 15 liegt.

Ein gemäß der vierten Ausführungsform ausgebildeter Motor arbeitet in folgender Weise: Fast zur gleichen Zeit, zu der die Flamme des gasförmigen Gemisches in der Tasche 12, das von der Zündkerze 15 gezündet worden ist, über den Einlaßbereich 13/4 und den Auslaßbereich 13ß in den Brennraum 5 vordringt, erzeugt die zweite Zündkerze 15/4 einen Funken. Daher erfolgt die Verbrennung der frischen Gasladung im Brennraum 5 längs dem Einlaßbereich 13/4 und dem Auslaßbereich 13B der Tasche 12, wobei sie gleichzeitig von der zweiten Zündkerze 15/4 bewirkt wird. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches ist bei dieser Ausfiihrungsform ungefähr 17 :1. Wenn ein Motor bei Teillast arbeitet, sind die Mengen des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in die Brennräume 5 eingespeist wird, in der Regel gering; je größer die Belastung des Motors

ω jedoch ist, desto größer werden die Gemischmengen sein.

So wird während des Teillastbetriebes das in jeden Brennraum 5 eingespeiste Gemisch von den Verbrennungsgasen stark verdünnt, die im Brennraum vom vorangegangenen Expansionshub zurückgeblieben sind, so daß das Gemisch kaum zündbar wird. Bei einem Anstieg der Motorbelastung nimmt jedoch das Volumen des angesaugten Gemisches zu, und die Verdünnung der

frischen Gasladung wird geringer. Dies wirkt zusammen mit dem Anstieg des tatsächlichen Verdichtungsdruckes dahingehend, daß der Kraftstoff durch die Zündkerze leicht zündbar wird. Daraus folgt, daß bei starker Last auch ein sehr mageres Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 19:1 oder sogar mehr von einer Zündkerze gezündet werden kann, sofern das Gemisch homogen und gut zerstäubt ist. In der Regel arbeitet ein Motor, in dem ein mageres Gemisch verbrannt wird, mit einem verhältnismäßig schlechten thermischen Wirkungsgrad und mit niedriger Leistungsabgabe, da die geringe Geschwindigkeit der Flammenausbreitung die Zeitspanne bis zum Erreichen des Höchstdrucks in jedem Brennraum 5 vergrößert und somit jeder Kolben

zum Ausstoßhub übergehl, während noch ein wirksamer Druck im Brennraum herrscht.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Brennraum bei Betrieb des Motors mit niedriger Drehzahl von der Zündkerze 15 in der Tasche 12 und bei Betrieb mit hoher Drehzahl von den zwei Zündkerzen 15 und 154 gezündet. Auf diese Weise wird die erforderliche Verbrennungszeit des mageren Gemischs, das eine langsame Flammenausbreitung bedingt, verkürzt, und der Höchstdruck in jedem Brennraum wird zeitlich günstig so gesteuert, daß eine bessere Leistungsabgabe des Motors erreicht wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2

Patentansprüche· dieser sehr mageren Gemische mit Hilfe einer

' Zündkerze noch möglich ist, weist der Zylinderkopf eine

L Fremdgezündete Viertaktverbrennungskraft- der Einlaßöffnung für das Gemisch eiwa gegenüberliemaschine, die mit einem die Schadstoffbildung sende Bohrung auf, deren Längsachse einen stumpfen vermindernden, sehr mageren Kraftstoffgemisch s Winkel mit der Strömungsrichtung des Einlaßkanals arbeitet, mit mindestens einem Zylinder, Kolben und bildet In der Bohrung ist die Zündkerze derart Zylinderkopf, die einen Brennraum bilden, in den angeordnet, daß sich vor den Elektroden der Zündkerze durch eine Einlaßöffnung ein Einlaßkanal mündet, ein Raum sehr geringen Volumens büdet, der allein über mit tellerförmigen Einlaß- und Auslaßventilen sowie die Querschnittsfläche der Bohrung mit dem Hohlraum mit einem eine Zündkerze enthaltenden, in dem io innerhalb des Zylinderkopfes und damit mit dem Zylinderkopf vorgesehenen taschenförmigen zu- Brennraum verbunden ist Der Einlaßkanal ist derart sätzlichen Raum, in dessen mit dem Brennraum gekrümmt, daß beim Ansaugen des Gemisches sich verbundenen Einlaßbereich von der Einlaßöffnung aufgrund der Fliehkraft die schwereren Kraftstofftröpfher ein fetteres Kraftstoffgemisch als in den chen des Gemisches an der oberen Innenwand des Brennraum einleitbar ist, der von einer Abschirm- '5 Einlaßkanals stärker konzentrieren, so daß sich in wand gegen den kolbenseitigen Teil des Brennrau- diesem Bereich ein fetteres Gemisch bildet als im mes abgeschirmt ist und der einen in den Brennraum übrigen Teil der Gemischströmung. Da nun auch die die mündenden Auslaßbereich aufweist, dadurch Zündkerze enthaltende Bohrung im oberen Teil und gekennzeichnet, daß der Querschnitt des gegenüberliegend der oberen Innenwand des Einlaßka-Einlaßbereicbes (i3A) großerals der des AusJaßbe- 20 nals in den Hohlraum des Zylinderkopfes mündet, reichs (\3B)\st gelangt ein Teil dieses fetten bzw. angereicherten

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Gemisches in die Bohrung hinein und damit in zeichnet, daß der Auslaßbereich (i3B) des Raumes unmittelbare Nähe der Zündkerze. Dieses fettere (12) gegenüber dem Auslaßventil (11) ausgebildet ist Gemisch stellt ein einwandfreies Zünden sicher, und daß die Zündkerze (IS) in eine gekrümmte 25 wodurch infolge der damit entstehenden Flammenbil-Außenwand(12AJdes Raumes eingebaut ist dung auch das im übrigen Verbrennungsraum befindli-

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ehe sehr magere Gemisch zuverlässig gezündet werden zeichnet, daß die Zündkerze (15) zwischen der kann.

gekrümmten Außenwand (i2A) und der Abschirm- Bei einer anderen Ausführungsform dieses bekannten

wand (16) eingebaut ist 30 Verbrennungsmotors ist die die Zündkerze enthaltende

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Bohrung stärker verlängert und mit einem auch als dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Abschirmung wirkenden Ablenkwulst versehen, der Zündkerze (15AJ in den Abschnitt des Brennraumes zwischen dem unteren Teil der Bohrung und dem (5, SA) eingebaut ist, der von der Achse des Zylinders Hohlraum des Zylinderkopfes liegt Dieser Ablenkwulst aus betrachtet im Hinblick auf die Mitte des 35 verstärkt das Einleiten des angereicherten Gemisches Brennraumes diametral der Hauptzündkerze (15) aus der Einlaßöffnung in die Bohrung und eine die gegenüberliegt, und daß die zusätzliche Zündkerze Bohrung verlängernde und in unmittelbarer Nähe der (i5A) zeitlich so gesteuert ist, daß sie einen Funken Elektroden der Zündkerzen angeordnete sogenannte entweder gleichzeitig mit oder kurz nach der Vorkammer, die einen etwas größeren Durchmesser als Funkenerzeugung der Hauptzündkerze erzeugt. 40 die Bohrung selbst hat Obwohl mit diesem bekannten

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Zylinderkopf die Zündzuverlässigkeit auch bei sehr dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmwand (16) mageren Gemischen erheblich vergrößert werden kann, sich zwischen dem Einlaßbereich (i3A) und dem hat sich jedoch herausgestellt, daß die Leistung eines Auslaßbereich (i3B) erstreckt. Verbrennungsmotors herabsetzende Zündaussetzer im-

♦5 mer noch auftreten können, was durch eine nicht

ausreichende Spülung der Bohrung bzw. der Vorkammer nach einem Verbrennungsvorgang bedingt ist

Aus der DE-AS 14 01 965 ist ein weiterer Verbren-

Die Erfindung bezieht sich auf eine fremdgezündete nungsmotor vergleichbarer Art bekannt, der im Viertaktverbrennungskraftmaschine, die mit einem die so Zylinderkopf eine mit dem Verbrennungsraum verbun-Schadstoffbildung vermindernden, sehr mageren Kraft- dene Verdampfungskammer aufweist, in der eine stoffgemisch arbeitet, mit mindestens einem Zylinder, Verdampfung des eigentlichen Kraftstoffgemisches Kolben und Zylinderkopf, die einen Brennraum bilden, stattfindet, während über die Einlaßöffnung reine in den durch eine Einlaßöffnung ein Einlaßkanal mündet, Frischluft in den Verbrennungsraum angesaugt wird, so mit tellerförmigen Einlaß- und Auslaßventilen sowie mit 55 daß auch dieser Verbrennungsmotor mit einem einem eine Zündkerze enthaltenden, in dem Zylinder- Frischluftüberschuß, d. h. mit einem sehr mageren kopf vorgesehenen taschenförmigen zusätzlichen Gemisch arbeitet Die Verdampfungskammer ist so Raum, in dessen mit dem Brennraum verbundenen ausgebildet daß unmittelbar vor der Verdichtung die Einlaßbereich von der Einiaßöffnung her ein fetteres Heranführung von reiner Luft an die in der Verdamp-Kraftitoffgemisch als in den Brennraum einleitbar ist, 60 fungskammer vorgesehene Zündstelle vermieden wird, der von einer Abschirmwand gegen den kolbenseitigen so daß sich also auch bei diesem Verbrennungsmotor in Teil des Brennraumes abgeschirmt ist und der einen in unmittelbarer Nähe der Zündstelle ein gegenüber dem den Brennraum mündenden Auslaßbereich aufweist. übrigen Gemisch fetteres oder angereichertes Kraft-Aus der DE-OS 21 47 648 ist der Zylinderkopf eines stoffgemisch befindet. Die Elektroden der Zündkerze Verbrennungsmotors bekannt, der mit sehr mageren *>5 münden dabei in die taschenförmig ausgebildete Gemischen arbeitet, wodurch die Bildung und Emission Verdampfungskammer, die relativ zur Einlaßöffnung so von Schadstoffen so gering wie möglich gehalten angeordnet ist, daß beim Ansaugen der größte Teil der werden soll. Damit eine einwandfreie Zündung auch angesaugten Strömung, die aus reiner Luft besteht,