DE2452450A1

DE2452450A1 - Verbrennungsmotor mit mindestens einem zylinder und ausserhalb des zylinders liegendem, mit dem zylinder verbundenem verbrennungsraum

Info

Publication number: DE2452450A1
Application number: DE19742452450
Authority: DE
Inventors: Charles Lindsay Goodacre
Original assignee: Fiat SpA
Current assignee: Fiat SpA
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1974-11-05
Publication date: 1975-05-15
Also published as: JPS5074007A; IT1024703B; DE2452450B2; DE2452450C3; FR2250020B1; US3970053A; FR2250020A1; BR7409200A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-I N G. H. Fl N CKE DIPL.- ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

Patentanwalt· Dr. Finde« · Bohr . Staeger . 8 MOnchen 5 ■ MDIIerjtro6«

8 MDNCHEN 5, MOIIerstraOe 31 Fernrufi (089)*2i6OiO Telegramme: Claims MOnchen Telex. 523903 claim d

5. November 1974

Moppe No. A Oll

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Beschreibung

der Firma FIAT S.p.A., Turin/Italien

betreffend

"Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder und ausserhalb des Zylinders liegendem, mit dem Zylinder verbundenem Verbrennungsraum. "

Priorität:

5.11.1973% und 2. 5.197²*)

Großbritannien

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit Kerzenzündung .

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder und ausserhalb des Zylinders liegendem, mit dem Zylinder verbundenem Verbrennungsraum sowie mit Kerzenzündung zum Zünden eines Kraftstoff-

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Bonkvtrblnduno! Bayer, V«relnibank München, Kon

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Luft-Gemischs in dem Verbrennungsraum. Ein derartiger Motor ist in der Beschreibung zu dem Britischen Patent 1 27 3 05 3 angegeben und beansprucht.

Die Erfindung weist ebenfalls einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder und ausserhalb des Zylinders liegendem, mit dem Zylinder verbundenem Verbrennungsraum sowie mit Kerzenzündung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Verbrennungsraum auf.

Gemäß der Erfindung leitet die Kerzenzündungseinrichtung die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Verbrennungsraum von einem zentralen Bereich dieses Raums aus ein.

Die Kerzenzündungseinrichtung weist vorzugsweise eine in dem zentralen Bereich des Verbrennungsraumes angeordnete erste Elektrode auf sowie eine Zündkerze mit einer einzelnen Elektrode, die in den Verbrennungsraum hineinragt und in Verbindung mit der genannten ersten Elektrode einen Elektrodenspalt definiert.

Der Verbrennungsraum ist vorzugsweise praktisch kugelförmig, er kann aber auch eine andere zweckmässige Form aufweisen, kann beispielsweise eiförmig oder rhomboedrisch sein.

Die einzelne Zündkerzenelektrode kann radial in den Verbrennungsraum hineinragen (sofern der Verbrennungsraum kugelförmig oder praktisch kugelförmig ist) und kann kurz vor der ersten Elektrode enden, so daß der Elektrodenspalt zwischen der genannten ersten Elektrode und einer Endfläche der Einzelelektrode der Zündkerze entsteht. Die Einzelelektrode der Zündkerze kann aber auch seitlich der ersten Elektrode stehen, so daß der Elektrodenspalt zwischen einer Seitenfläche der Einzel-

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elektrode und der ersten Elektrode entsteht. Schließlich kann bei einer weiteren Ausführungsform die erste Elektrode mit einer öffnung versehen sein, in die die Einzelelektrode der Zündkerze hineinragt, so daß der Elektrodenspalt zwischen der Einzelelektrode und der Wand der öffnung gebildet ist.

Mit dem Zylinder kann der Verbrennungsraum durch einen Oberströmkanal verbunden sein. Der Oberströmkanal kann als einfacher, tangential von dem Verbrennungsraum ausgehender Durchlaß mit geraden Wänden ausgeführt sein, er kann aber nötigenfalls auch mindestens zwei Durchlässe aufweisen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Überströmkanal mit einem einzigen, schlitzartigen Durchlaß versehen, der vorzugsweise gekrümmt ist. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß der Überströmkanal genau im Zündzeitpunkt von dem Kolben in dem genannten Zylinder praktisch ganz geschlossen ist, so daß die Verbrennung praktisch vollständig ausserhalb des Zylinders innerhalb des Verbrennungsraums abläuft.

Zum Einspritzen von Kraftstoff in denVerbrennungsraum kann eine Benzineinspritzanlage vorgesehen sein.

Man kann in dem Verbrennungsraum eine Einrichtung vorsehen, die eine Oberfläche bildet, auf die Kraftstoff gespritzt werden kann. Vorzugsweise stellt die genannte erste Elektrode •die die Oberfläche bildende Einrichtung dar. Die erste Elektrode kann etwa ein kugelförmiges Element oder ein Element anderer geeigneter Form aus elektrisch leitendem Material sein j das Element stellt die genannte Oberfläche dar und wird innerhalb des Verbrennungsraums von mindestens einem Haltearm getragen, der das Element mit der Wand des Verbrennungsraums leitend verbindet. Die erste Elektrode kann aber auch einen Stab darstellen, der eine Mittenverbreiterung besitzt, die die genannte Oberfläche bildet; der Stab besteht

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aus elektrisch leitendem Werkstoff und verläuft diametral durch den Verbrennungsraum. Die die Oberfläche bildende Einrichtung kann 1 % bis 50 %, vorzugsweise 3 % bis 25 % des Volumens des Verbrennungsraums ausfüllen.

Der Zylinder kann mit einer ventilgesteuerten Einlaßöffnung versehen sein, durch die Luft in den Zylinder eingelassen werden kann, die dort von dem Kolben komprimiert wird, sowie eine Auslaßöffnung, durch die die Verbrennungsprodukte aus dem Zylinderkopf des Motors ausgestoßen werden.

Der Verbrennungsraum und der Überströmkanal befinden sich vorzugsweise in dem Zylinderkopf des Motors.

Wie bei mit Kerzenzündung arbeitenden Motoren üblich, ist die Größe des Elektrodenspalts in ziemlich engen Grenzen einzuhalten. Da bei dem erfindungsgemäßen Motor der Elektrodenspalt erst dann definiert ist, wenn die Zündkerze in den Motor eingesetzt ist, läßt sich der Elektrodenspalt, entgegen der allgemeinen Übung, nicht mit einem Meßfühler einstellen. Nötigenfalls kann man den Elektrodenspalt einstellen, indem man sorgfältiges Messungen anstellt und dann die Einzelelektrode (der man eine Überlänge gegeben hat) an der Zündkerze genau auf Länge schneidet, so daß, wenn die Zündkerze vollständig in den Motor eingeschraubt ist, der richtige Elektrodenspalt hergestellt ist. Das ist aber ein mühsamer und zeitraubender Vorgang, der bei einer Serienfertigung, beispielsweise von Kraftfahrzeugmotoren, nicht angewendet werden kann. Daher empfiehlt es sich, die Zündkerze in eine Öffnung in der Aussenwand des Verbrennungsraums zu schrauben und an der Zündkerze eine Gegenmutter anzubringen, die gegen eine die genannte öffnung umgebende Fläche gedreht werden kann, um die Zündkerze in einer eingestellten Lage festzuhalten. Bei einer derartigen Anordnung kann die Zündkerze in die genannte öffnung geschraubt werden, bis die

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Einzelelektrode der Zündkerze die genannte erste Elektrode berührt, wonach dann die Zündkerze um einen bestimmten Betrag zurückgedreht werden kann, um den erforderlichen Elektrodenabstand herzustellen; anschliessend wird die Gegenmutter angezogen, um die Zündkerze in der eingestellten Lage zu sichern. Der Betrag, um den die Zündkerze zurückgedreht werden muß, hängt natürlich von den Abmessungen und derSteigung der zusammenwirkenden Schraubengewinde von Zündkerze und öffnung ab, aber sobald diese Größen einmal bestimmt sind, kann der Elektrodenabstand einfach und genau in jedem beliebigen Augenblick während der Fertigung des Motors und bei späteren Wartungsarbeiten am Motor in der angegebenen Weise eingestellt werden.

Mit der Erfindung wird ausserdem ein Verfahren angegeben, nach welchem der Elektrodenabstand einstellbar ist, in einem Motor mit mindestens einem Zylinder und ausserhalb des Zylinders liegendem, mit dem Zylinder verbundenen Verbrennungsraum sowie mit einer Kerzenzündungseinrichtung mit in dem zentralen Bereich des Verbrennungsraums angeordneter erster Elektrode und einer Zündkerze mit einer einzelnen Elektrode, die in den Verbrennungsraum hineinragt und in Verbindung mit der genannten ersten Elektrode einen Elektrodenspalt definiert; das Verfahren is.t dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenmutter auf die Zündkerze geschraubt wird, daß die Zündkerze in eine Gewindeöffnung in dem Verbrennungsraum geschraubt wird, bis die Einzelelektrode der Zündkerze die genannte erste Elektrode berührt, daß dann die Zündkerze um einen vorbestimmten Betrag zurückgeschraubt wird, um den erforderlichen Elektrodenspalt zu bilden und daß die Gegenmutter anschliessend angezogen wird, um die Zündkerze in der eingestellten Lage zu sichern.

Die genannte Fläche, die die genannte Öffnung, gegen die die Gegenmutter geschraubt wird, umgibt, kann eine senkrecht zu

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der Achse der genannten Öffnung verlaufende Ebene sein, und an der Gegenmutter kann eine mit der besagten Ebene zusammenwirkende, korrespondierende Ebene vorgesehen sein. Vorzugsweise stellt die die Öffnung umgebende Fläche eine zu der öffnung hin geneigte Kegelstumpffläche dar, und die Gegenmutter weist eine entsprechende Kegelstumpffläche auf, die mit der erstgenannten Kegelstumpffläche zusammenwirkt.

Die Erfindung gibt ferner eine mit lediglich einer Einzelelektrode versehene .Zündkerze an, die bei einem erfindungsgemaßen Verbrennungsmotor verwendet werden soll. Eine solche Zündkerze kann mit einer Gegenmutter versehen sein, so daß sie im Rahmen des erfindungsgemaßen Verfahrens benutzt werden kann.

Die Zündkerze kann in die genannte Öffnung geschraubt und der Elektrodenspalt in der oben erwähnten Weise eingestellt werden, wobei ein speziell gebautes Spannstück benutzt wird, das ein weiteres Merkmal der Erfindung darstellt. Dieses zusammengesetzte Spannstück weist ein inneres und ein äusseres Teil auf, die gegeneinander verdrehbar sind, wobei das innere Teil an der Zündkerze und das äussere Teil an der Gegenmutter angreift; mit einem derartigen zusammengesetzten Spannstück läßt sich die Zündkerze unter Verwendung des inneren Teils in die genannte öffnung schrauben und einstellen und läßt sch die Gegenmutter unter Verwendung des äusseren Teils gegen die die öffnung umgebende genannte Fläche drehen.

Bei dem inneren Teil kann es sich um ein langgestrecktes Organ mit einer sechseckigen Hülse an dem einen Ende handeln, das an der üblicherweise an der Zündkerze vorgesehenen Mutter angreifen kann und an dessen anderem Ende ein Drehstift oder eine ähnliche Einrichtung vorgesehen ist, mit der das innere

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Teil von Hand gedreht werden kann. Das äussere Teil kann das innere Teil umschließen und mit einem Rohrstück ausgestattet sein, dessen eines Ende an der Gegenmutter angreifen kann und das an oder nahe seinem anderen Ende mit einer radial vorstehenden Stange oder einer ähnlichen Einrichtung versehen sein kann, mit der das äussere Teil von Hand gedreht werden kann. Die Aussenflache der Gegenmutter kann sechseckig sein und das genannte eine Ende des Rohrstücks kann mit einer sechseckigen Hülse versehen sein, die an der sechseckigen Aussenfläche der Gegenmutter angreifen kann. Die Gegenmutter und das genannte eine Ende des Rohrstücks können aber auch mit zusammenwirkenden Vorsprüngen und Eintiefungen versehen sein.

Die Erfindung soll anschliessend in ihren Einzelheiten anhand der Zeichnungen dargestellt werden, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eineSchnittansicht der wichtigsten Teile einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;

Fig. 2A und 2B Querschnitte des Oberströmkanals des Motors nach Fig. 1;

Fig. 3 das Schnittbild eines Teils des Motors nach Fig. 1, mit der Anordnung der ventilgesteuerten Einlaß- bzw. Auslaßöffnung;

Fig. IA, UB und H C Ansichten verschiedener Formen der ersten, in dem Motor nach Fig. 1 zu verwendenden Elektrode;

Fig. 5 einen Teilschnitt, der erkennen läßt, wie der Elektrodenabstand in einem Motor nach Fig. leingestellt wird;

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Fig. 6 bzw» 7 .- Schnittbild bzw.. Draufsicht auf eine ab- : geänderte Form der Gegenmutter zur Verwendung beim Einstellen der Zündkerze. .

Fig. 1 läßt erkennen, daß der Motor einen. Zylinder 1 mit einem darin hin und hergehenden Kolben 2 aufweist. Ausserhalb des Zylinders l.ist ein kugelförmiger Verbrennungsraum 3 vorgesehen, der mit dem Zylinder durch einen Überströmkanal 4 verbunden ist. .Im Zentrum des Verbrennungsraums 3 ist ein Element 5 mit einer Oberfläche vorgesehen, auf die Kraftstoff gespritzt werden kann.: Das Element 5 besteht aus elektrisch leitendem Material und stellt die erste Elektrode der zu beschreibenden Kerzenzündungsanlage dar. Verbrennungsraum 3 und Oberströmkanal 5 befinden sich im Zylinderklpf 16 des Motors.

Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, daß an dem Zylinder 1 eine Lufteinlaßöffnung vorgesehen ist, die normalerweise durch ein Tellerventil 27 verschlossen ist, sowie eine Auslaßöffnung 28, die normalerweise durch ein Tellerventil 29 verschlossen ist. Die Tellerventile 27 bzw. 29 werden von Ventilfedern 30 in ihre Schließstellung gedrückt und in einem bestimmten zeitlichen Rhythmus, der durch den Funktionszyklus des Viertaktmotors bestimmt ist, von Nocken 31 bzw. 32 geöffnet, die auf einer Nockenwelle 33 sitzen, die von der (nicht gezeichneten) Kurbelwelle des Motors angetrieben wird. .

Eine Kraftstoffeinspritzdüse 7 ist vorgesehen, die in den Verbrennungsraum 3 Kraftstoff einspritzt, der dort mit Luft vermischt wird, die in dem Zylinder 1 von dem Kolben 2 komprimiert und durch den Oberstromkanal 4 in den Verbrennungs-

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raum 3 gedrückt wurde. Wie Fig. 1 zeigt, verläuft der Oberstromkanal 4 tangential zu dem Verbrennungsraum 3, so daß die in den Verbrennungsraum 3 gedrückte Luft verwirbelt wird, und eine innige Vermischung des Kraftstoffs mit der JLuft eintritt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Kraftstoffeinspritzdüse 7 um eine Zweifachdüse, die zwei Kraftstoffströme in den Verbrennungsraum spritzt; sie kann nötigenfalls aber auch anders ausgebildet sein, kann beispielsweise auch mindestens drei Kraftstoffströme einspritzen. Die Kraftstoffeinspritzdüse 7 spritzt den Kraftstoff unter Druck in Form eines feinen Sprühnebels auf die Oberfläche 6 des Elements 5, so daß der feine Kraftstoffspraybei Berührung desElements 5 zerfällt und ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit der in dem Zylinder komprimierten und über den Oberströmkanal 4 in den Verbrennungsraum geförderten Luft bilden kann.

Bei dem Oberströmkanal 4 handelt es sich vorzugsweise um einen einzelnen geradlinigen Durchlaß, der im Querschnitt die Gestalt eines gebogenen Schlitzes nach Fig. 2A hat. Der Halbmesser der gebogenen Aussenwand 34 dieses Schlitzes ist vorzugsweise gleich dem halben Durchmesser des Verbrennungsraumes 3. Andererseits kann der überströmkanal 4 aber auch die Form eines geradlinigen Durchlasses haben, dessen Querschnitt die Gestalt eines geraden Schlitzes nach Fig. 2B hat, jedoch läuft der Motor mit einem solchen Überströmschlitz lauter, als wenn der Schlitzquerschnitt nach Fig. 2A vorgesehen wird. Der Überströmkanal kann nötigenfalls auch einen anderenQuerschnitt erhalten, z.B. kann er einen Kreisquerschnitt erhalten, oder er kann aus einer Mehrzahl kleinerer Durchlässe, beispielsweise sieben kleineren Durchlässen bestehen. Unabhängig davon, ob der Überströmkanal einen weiteren oder eine Mehrzahl engerer Durchlässe erhält, soll der wirksame Gesamtquerschnitt vorzugsweise im

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Bereich zwischen 4 % und 8 % der Fläche des Bodens des Kolbens 2 ausmachen. Die Länge des Überströmkanals soll zwischen 10 % und 100 %, vorzugsweise zwischen 40 % und 70 % des Durchmessers des Verbrennungsräumes 3 betragen. Nötigenfalls kann ein zusätzlicher Überströmkanal 35 vorgesehen sein, der den Verbrennungsraum 3 mit dem Überströmkanal 4 verbindet, wobei dieser zweite Überströmkanal 35 praktisch parallel zu der Achse des Zylinders 1 verläuft und vorzugsweise einen Kreisquerschnitt mit einer Querschnittsfläche aufweist, die zwischen 2 % und 10 % der Querschnittsfläche des Überströmkanals 4 beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß bei Anbringung eines derartigen zusätzlichen Überströmkanals das Motorgeräusch vermindert wird, wenn der Motor mit niedrigen Drehzahlen arbeitet, d.h. bei Drehzahlen bis zu etwa 40 % der Höchstdrehzahl des Motors.

In dem Verbrennungsraum 3 ist eine Zündkerze 8 vorgesehen, die gemäß dem Viertakt-Zyklus die Verbrennung einleitet. Die Zündkerze 8 besitzt eine einzige Elektrode 9, die mit dem Element 5 zusammenwirkt und auf diese Weise einen Elektrodenspalt 10 definiert. Bei der gezeichneten Ausführungsform verläuft die Elektrode 9 radial zu dem Verbrennungsraum 3, und der Elektrodenspalt 10 liegt zwischen einer Endfläche der Elektrode 9 und der Oberfläche 6 an dem Element 5. Falls erforderlich, könnte aber natürlich die Elektrode 9 an eine Seite des Elements 5 heranreichen, so daß der Elektrodenspalt zwischen einer Seitenfläche der Elektrode 9 und der Oberfläche 6 gebildet würde, oder die Elektrode könnte in eine öffnung in demElement 5 eintreten, so daß der Elektrodenspalt zwischen der Elektrode 9 und der Wand der erwähnten öffnung gebildet würde. Die Zündkerze 8 weist ausser der Elektrode 9, wie üblich, einen Korpus 11 aus Metall mit einem mit Gewinde versehenen Zylinderteil 12 und einen Mutternteil 13 auf, an dem ein geeignetes Spannstück angreifen

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kann, um das Einschrauben des Gewindeteils 12 in eine Bohrung 14 mit päsbendem'Innengewinde zu erleichtern; ein Keramik-· isolator-'15 än<--der^Ti Zündkerze 8 hält die Elektrode. 9 in dem Korpus -¹I-I¹* "' '^:: i;^■·■;-■.·. ■' ■"·-.■;.-.. ■:■·..:,■ ·■;,..· · , .

Aus Fi'|Q^?5-ist isu entnehmen, daß zur Erleichterung der Einsteilung3aegi Elektrodenzwischenraumes· 10 auf den zylindrischen Gewindeteil^ -der Zündkerze δ eine Gegenmatter 17 geschraubt'-1st,-die an ihrem einen Ende eine kegelstumpf.*- ärti'gie-Fläehe 18 besitzt, die die Gewindebohrung 14 umgibt. Am·¹ anderen Eil de der Gegenmutter 17 ist ein Mutternteil 19 vorgesehen ψ'· an dessen sechseckiger Aussenf lache ein passendes Sp&aastüek angreifen kann. Wenn der Elektrodenabstand 10 eingestellt werden soll, kann somit die Zündkerze in die Bohrung 14 geschraubt werden, bis die Einzelelektrode 9 die Fläche 6 des Elements 5 berührt, und dann wird die Zündkerze um einen vorbestimmten Betrag zurückgeschraubt, um den-erforderlichen Elektrodenspalt 10 zu bilden; schließlich wird die Gegenmutter 17 gegen die die Bohrung 14 umgebende Fläche 18 gedreht, um die Zündkerze in der eingestellten Lage festzuhalten. Zur Ausübung dieser Vorgänge kannvein^: zusammengesetztes Spannstück 20 benutzt werden, das ein inneres Teil' 21 aufweist, dessen eines Ende als sechseckige Hülse ausgebildet ist,die den Mutternteil 13 der Zündkerze ergreifen kann, während an dem anderen Ende ein Drehstift 22 vorgesehen ist; mit dem das innere Teil gedreht werden kann; das äussere Teil 23 des Spannstücks 20 liegt konzentrisch zu dem inneren Teil 21 und weist an seinem einen Ende eine sechseckige Hülse 24 auf, die den Mutterateil 18 der Gegenmutter 17 umfassen kann, während an dem anderen Ende eine radial nach aussen stehende Stange .25 vorgesehen ist, mit der das äussere Teil 23 gedreht werden kann. Man kann also die Zündkerze 8 in die Bohrung 14 einschrauben, indem man das innere Teil 21 des zusammengesetztreni Spannstücks 20 anwendet und dreht, bis die Einzel-

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elektrode 9 das Element 5 berührt; dann wird die Kerze um einen vorgeschriebenen Betrag zurückgedreht, und dann wird das innere Teil 21 des Spannstücks 20 unverdreht festgehalten, während die Gegenmutter 17 mit Hilfe des äusseren Teils 2 3 des Spannstücks 20 gegen die Fläche 18 geklemmt wird. Eine andere Ausführungsform der Gegenmutter 17 ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Man sieht, daß diese abgewandelte Gegenmutter 17a, die insbesondere für luftgekühlte Motoren geeignet ist, einen zylindrischen Hauptteil

36 besitzt, dessen eines Ende Durchbrüche 37 aufweist, während am anderen Ende eine Gewindebohrung 38 vorgesehen ist, die den zylindrischen Gewindeteil 12 einer Zündkerze 8 in der beschriebenen Weise aufzunehmen vermag. Der Hauptteil 36 umgibt eine Zündkerze 8 in so großem Abstand, daß der innere Teil 21 eines zusammengesetzten, dem Spannstück 20 vergleichbaren Spannstücks den Mutternteil 13 der Zündkerze ergreifen kann. Zur Betätigung der Gegenmutter 17a weist das genannte eine Ende des äusseren Teils 2 3 des zusammengesetzten Spannstücks 20 Durchbrüche auf und kann daher in die Durchbrüche

37 der Gegenmutter 17a eingreifen. In der Gegenmutter 17a können öffnungen 3 9 vorgesehen sein, die einen ungehinderten Durchstrom von Luft zwischen der Gegenmutter und der Zündkerze erlauben.

Das Element 5, das die Oberfläche 6 aufweist, auf die Kraftstoff gespritzt wird und die die eine Elektrode der Kerzenzündanlage darstellt, ist vorzugsweise mit einem diametral zu dem Verbrennungsraum 3 verlaufenden Stab versehen. Dieser Stab kann als einfacher zylindrischer Stab 10 mit einem Zapfen 41 an seinen beiden Enden (vgl. Fig. UA) ausgeführt sein; die Zapfen greifen dann in öffnungen in der Wand des Verbrennungsraumes ein. Vorzugsweise erhält der Stab jedoch die in den Fig. 4B und 4C dargestellte Gestalt, so daß sich ein mittlerer zylindrischer Absahnitt 4 2 und verdickte Enden

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ergeben, aus denen Zapfen 44 vorstehen, die in öffnungen in der Wand des Verbrennungsraumes aufgenommen werden. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der Stäbe mit verdickten Endabschnitten 4 3 die unerwünschten Auspuffemissionen des Motors herabgesetzt werden. Der Stab nimmt zwischen 3 % und 25 %, vorzugsweise zwischen 3 % und 5 % des Volumens des Verbrennungsraumes 3 ein. Die Einzelelektrode 9 der Zündkerze 8 arbeitet vorzugsweise mit der Mitte des Stabes zusammen und definiert dort den Elektrodenspalt 10, so daß die Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Verbrennungsraum 3 so nahe wie möglich der Mitte des Verbrennungsraumes 3 eingeleitet wird.

Der Boden 2a des Kolbens 2 ist eben und verschließt in seiner oberen Totpunktstellung den Oberströmkanal 4, so daß die Verbrennung praktisch vollständig innerhalb des Verbrennungsraumes 3 stattfindet. Zu diesem Zweck wird der Abstand zwischen dem Kolbenboden und dem Zylinderkopf, wenn der Kolben sich im oberen Totpunkt befindet, äusserst klein gehalten und übersteigt 2,0 mm nicht. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem Kolbenboden und dem Zylinderkopf bei im oberen Totpunkt stehendem Kolben 0,7 - 1,0 mm.

Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn die Verbrennung in der Nähe des Zentrums des Verbrennungsraums 3 eingeleitet wird, eine vollständigere Verbrennung stattfindet, was eine Herabsetzung der unerwünschten Auspuffemissionen des Motors zur Folge hat. Da ausserdem das freie Ende der Elektrode 9 und das Element 5 sich nahe der'Mitte des Verbrennungsraumes in einem Bereich mit verhältnismässig geringer Turbulenz befinden, besteht keine große Gefahr, daß der Elektrodenabstand der Zündkerze zunimmt. Da andererseits der Teil des Keramikisolators 15, der in den Verbrennungsraum 3 hineinragt, und der neben dem Keramikisolator gelegene Teil der

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Elektrode 9 in einem Bereich verhältnismässig hoher Turbulenz liegen, pflegt die Zündkerze sauber zu bleiben und keine Ablagerungen aufzuweisen. Versuche an einem Motor wie dem oben beschriebenen haben ferner erwiesen, daß ein solcher Motor mit sehr unterschiedlichen Arten von Kohlenwasserstoffen als Kraftstoff betrieben werden kann und zwar innerhalb eines großen Drehzahlbereiches mit einem sehr mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch, so daß man den Motor mit geringwertigen Kohlenwasserstoffkraftstoffen bei geringem Kraftstoffverbrauch unter gleichzeitiger Herabsetzung der unerwünschten Auspuffemissionen betreiben kann, verglichen mit einem üblichen Viertaktmotor, bei dem die Verbrennung in dem Motorzylinder stattfindet.

Der Motor kann mit geeigneten Verdichtern ausgerüstet werden. Als Verdichter kann₍ beispielsweise ein Turbolader benutzt werden, der mit von den Auspuffgasen abgeleiteter Energie betrieben wird und Luft beispielsweise einem Ansaugrohr des Motors zuführen kann.

Patentansprüche;

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Claims

Pat e ntansprüche

(ΐΛ Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder und aus- ^■"-^ serhalb des Zylinders liegendem, mit dem Zylinder verbundenem Verbrennungsraum sowie mit Kerzenzündung zum Einleiten der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Verbrennungsraum,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kerzenzündung (5, 8) die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Verbrennungsraum (3) von einem zentralen Bereich des Verbrennungsraums (3) aus einleitet.

Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerzenzündung eine in dem zentralen Bereich des Verbrennungsraums (3) angeordnete erste Elektrode (5) aufweist, sowie eine Zündkerze (8). mit einer einzelnen Elektrode (9), die in den Verbrennungsraum (3) hineinragt und in Verbindung mit der genannten ersten Elektrode (5) einen Elektrodenspalt (10) definiert.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum (3) praktisch Kugelgestalt hat.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Einzelelektrode (9) der Zündkerze (8) radial in den Verbrennungsraum (3) hineinragt.

Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektrode (9) der Zündkerze (8) kurz vor der ersten Elektrode (5) endet, so daß der Elektrodenspalt (10) zwischen der genannten ersten Elektrode (5) und einer Endfläche der Einzelelektrode (9) der Zündkerze (8) gebildet ist.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Elektrode (5) eine öffnung vorgesehen ist und daß die Einzelelektrode (9) der Zündkerze (8) in die genannte öffnung hineinragt, so daß der Elektrodenspalt (10) zwischen der Einzelelektrode (9) der Zündkerze (8) und der Wand der öffnung gebildet ist.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektrode (9) der Zündkerze (8) an eine Seite der ersten Elektrode (5) herangeführt ist, so daß der Elektrodenspalt (10) zwischen einer Seitenfläche der Einzelelektrode (9) und der ersten Elektrode (5) gebildet ist.

8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum (3) mit dem Zylinder (1) durch einen Überströmkanal (4) verbunden ist.

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9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberströmkanal (4) tangential von dem Verbrennungsraum (3) ausgeht.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (4) aus einem einzelnen geradlinigen Druchlaß (Fig. 2A oder Fig. 2B) besteht.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (4) schlitzartigen Querschnitt (Fig. 2B) hat.

12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (4) im Querschnitt die Gestalt eines gebogenen Schlitzes (Fig. 2A) hat.

13. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß im Zündzeitpunkt der Überströmkanal (4) von dem Kolben (2) in dem Zylinder (1) praktisch ganz verschlossen ist, so daß die Verbrennung praktisch vollständig ausserhalb des Zylinders (1) in dem Verbrennungsraum (3) stattfindet.

14. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13,

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dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (7) zur Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist, die Kraftstoff in den Verbrennungsraum (3) einspritzt.

15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Verbrennungsraumes (3) eine Einrichtung (5) ,vorgesehen ist, die eine Oberfläche (6) darbietet, auf die Kraftstoff gespritzt werden kann.

16. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 2 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Oberfläche darbietende Einrichtung durch die genannte erste Elektrode (5) gebildet ist.

17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (5) ein Element aus elektrisch leitendem Material darstellt, das diese Oberfläche (6) liefert und das innerhalb des Verbrennungsraumes (3) von mindestens einem Arm getragen wird, der das Element mit der Wand des Verbrennungsraums (3) verbindet.

18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Element Kugelform hat.

19. Verbrennungsmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Elektrode (5) als Stab (40 oder 42) ausgebildet ist, der diametral durch den Ver-

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brennungsraum (3) verläuft.

20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Stab (42) mit verdickten Enden (43) versehen ist.

21. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) mit einer ventilgesteuerten Einlaßöffnung (26), durch die Luft in den Zylinder zum Komprimieren durch den Kolben (2) einströmt, und mit einer ventilgesteuerten Auslaßöffnung (28) versehen ist, durch die die Verbrennungsprodukte aus dem Motor abgelassen werden können.

22. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum (3) in dem Zylinderkopf (16) des Motors vorgesehen ist.

23. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 8 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (4) innerhalb des Zylinderkopfes (16) des Motors ausgebildet ist.

24. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (8) in eine Gewindeöffnung (14) in der den Verbrennungsraum (3) umgebendenWand schraubbar ist und daß an der Zündkerze (8) eine Gegenmutter (17) vorgesehen ist, die gegen eine die öffnung (14) umgebende Fläche (18) schraubbar ist,

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wodurch die Zündkerze in einer bestimmten Einstellung festzuhalten ist.

25. Verbrennungsmotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die die Öffnung (14) umgebende Fläche (18) eine nach innen zu der Öffnung (14) hin geneigte kegelstumpf artige Fläche ist und daß die Gegenmutter (17) mit einer kegelstumpfartigen Fläche versehen ist, die mit der Kegelstumpffläche (18) zusammenwirkt.

26. Verfahren zum Einstellen des Elektrodenabstands in einem Motor mit mindestens einem Zylinder und ausserhalb des Zylinders liegendem, mit dem Zylinder verbundenem Verbrennungsraum, sowie mit einer Kerzenzündungseinrichtung mit in dem zentralen Bereich des Verbrennungsraums angeordneter erster Elektrode und einer Zündkerze mit einer Einzelelektrode, die in den Verbrennungsraum hineinragt und in Verbindung mit der genannten ersten Elektrode einen Elektrodenspalt definiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenmutter (17).auf die Zündkerze (8) geschraubt wird, daß die Zündkerze (8) in eine Gewindeöffnung (14) in dem Verbrennungsraum (3) geschraubt wird, bis die Einzelelektrode (9) der Zündkerze (8) die genannte erste Elektrode (5) berührt, daß dann die Zündkerze um einen vorbestimmten Betrag zurückgeschraubt wird, um den erforderlichen Elektrodenspalt (10) zu bilden, und daß die Gegenmutter (17) anschliessend angezogen wird, um die Zündkerze (8) in der eingestellten Lage zu sichern.

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27. Zündkerze zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (8) nur eine einzige Elektrode (9) aufweist.

28. Zündkerze nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (8) eine Gegenmutter (17) zum Sichern der Zündkerze (8) in einer eingestellten Lage aufweist.

Für: FIAT S.p.A.

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