DE2743495A1

DE2743495A1 - Verfahren zur verbesserung der zuendwilligkeit und abgassauberkeit eines verbrennungskraftmotors und verbrennungskraftmotor

Info

Publication number: DE2743495A1
Application number: DE19772743495
Authority: DE
Inventors: Walter Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1979-08-30

Description

Verfahren zur Verbesserung der Zündwilligkeit und Abgassauberkeit eines Verbrennungskraftmotors und Verbrennungskraftmotor

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Zündwilligkeit und Abgassauberkeit eines Zwei- oder Viertakt-Verbrennungskraftmotors durch Einführung eines Mediums. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Verbrennungskraftmotor mit gesteuerten Ein- und Auslaßventilen und einer die Zündung fördernden Einrichtung, einer Zündkerze, einer Einspritzdüse oder einer Glühkerze, mit einem zusätzlichen Einlaß an einer Vorkammer zwischen der Einrichtung und dem Arbeitsraum, in dem ein Kolben beugbar ist, und dem jeweils ein Ein- und Auslaßventil und eine Einrichtung zugeordnet ist. Dabei versteht sich, daß der Arbeitsraum in einem Zylinder angeordnet ist, und daß ein Verbrennungskraftmotor auch mehrere Zylinder mit den zugeordneten Einrichtungen und auch entsprechend mehrere Kolben aufweisen kann, die mit einer Welle zusammenarbeiten. Die Erfindung erstreckt sich dabei auf Hubkolben - Dreh- und Kreiskolbenmotore. Bei Hubkolbenmotoren sind die Ein- und Auslaßventile eines solchen Verbrennungskraftmotors durch Ventilschäfte von Nocken antreibbar.

909835/0004

Die die Zündung fördernde Einrichtung ist im Zylinderkopf angeordnet. Hierbei handelt es sich bei einem normalen Zweioder Viertaktmotor um eine Zündkerze, bei einem Dieselmotor» der einbezogen wird, um eine Einspritzdüse oder um eine Glühkerze, wobei die Einspritzdüse an eine Quelle für unter Druck stehenden Kraftstoff angeschlossen ist.

Bei einem Dieselmotor ist eine Vorkammer als Verbrennungsraum hinter der Einspritzdüse und oberhalb des Arbeitsraumes bekannt. Ein Dieselmotor ist auch mit einer Mulde im Kolbenboden bekannt, bei dem die Einspritzdüse unmittelbar durch den Zylinderkopf in den Arbeitsraum mündet, so daß ein vorkammerfreier Motor vorliegt.

Bei einem Otto-Motor ist beispielsweise aus ^MAutozeitung" vom 5.8.1976, Nr. 17, 1976, Seite 52 und folgende, das sogenannte CVCC-Motorsystem als Schichtladungsmotor bekannt, welches nach dem eingangs genannten Verfahren arbeitet. Dabei saugt der Schichtladungsmotor durch zwei Einlasse mageres und fettes Gemisch an. Das fette Gemisch wird in die Vorkammer gesaugt und dort gezündet und schießt in den Verbrennungeraum, wo es auch das magere Gemisch völlig entflammt. Diese Ausführung beruht auf der Überlegung, daß ein fetteres Gemisch an den Zündelektroden vorliegen muß, um überhaupt eine Zündung zu ermöglichen. Der Nachteil liegt im übrigen darin, daß alle Ventile, auch das Einlaßventil in die Vorkammer, von einer Nockenwelle gesteuert sind, und daß dazu auch verschiedene Vergaser vorgesehen sein müssen. Wenn das bekannte System auch günstige Ergebnisse erzielt, dann liegt aber ein Nachteil darin» daß einerseits der Motor im Bereich des oder der Zylinderköpfe maßgeblich geändert werden muß, zusätzliche Steuereinrichtungen für Ventile notwendig sind und vor allem, daß auch in Verbindung mit der Zwangssteuerung Gemisohquellen oder Vergaser

909835/00(H

2743*95

angeordnet sein müssen, die verschieden fettes Gemisch zuführen.

Diese bekannte Ausführungsform beruht auf dem Verfahren, daß für die Zündelektroden fetteres Gemisch bereitgehalten wird und dieses insgesamt nach dem Kompressionshub gezündete Gemisch dann in den Arbeitsraum zur gleichmäßigen Verbrennung gelangt. Praktisch beruhen das bekannte Verfahren bzw. der bekannte Motor nur auf dem Gesichtspunkt, daß im Bereich der Zündelektroden ein für die Zündung genügend fettes Gemisch zur Verfügung gestellt werden muß, dessen Zündung dann auch in Fortsetzung in den Arbeitsraum das in diesem befindliche Gemisch zündet, auch wenn es verhältnismäßig mager ist.

Beide bekannten Ausführungen bezieht vorliegende Erfindung ein. Sie bezweckt aber eine Verbesserung hinsichtlich des Verfahrens und der Motorausführung dahingehend, daß durch die Einbringung des zusätzlichen Mediums in eine Vorkammer nicht nur eine Zündbereitschaft an sich erzeugt wird, durch die die Zündung aus der Vorkammer in der Arbeitskammer verbessert wird, sondern daß in der Vorkammer eine Verteilung eines Mediums erreicht wird, die auch beim Durchgang durch den Anschluß der Vorkammer in den Arbeitsraum und in diesem eine besondere Medienverteilung beibehält, wobei im übrigen insbesondere prinzipiell ein Motor mit Vorkammer vor dem Arbeitsraum in einer einfacheren Ausführungsform geschaffen werden soll.

Die zugrunde liegende Aufgabe wird verfahrensmäßig erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Medium als Mediumring in eine Vorkammer zum Arbeitsraum symmetrisch um eine verlängerte Längsachse einer die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung in Abhängigkeit von der Steuerung durch den Druck im Arbeitsraum wenigstens während des Ansaughubes eingebracht wird.

909835/OOCU

wobei die die Zündung wenigstens fördernde Einrichtung eine Zündkerze, eine Einspritzdüse und/oder eine Glühkerze ist. Dieser Mediumring sorgt für eine erhöhte Zündwilligkeit und durch seine Fortsetzung in ringförmiger Ausbildung als Druckkörper in den Arbeitsraum auch für eine verbesserte Verbrennung, Dazu wird bemerkt, daß dieser Mediumring nach dem Ansaughub im Arbeitsraum, insbesondere in der Vorkammer, und ihrem diese mit dem Arbeitsraum verbindenden Kanal gestaut wird, wodurch sich eine besonders vorteilhafte Auswirkung ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Medium Luft eingelassen. Dies führt gegenüber den bekannten Ausführungsformen, bei denen Kraftstoff in die Vorkammer geblasen wird, zu einer Sauerstoffanreicherung, die durch den Mediumring unterhalb der die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung, insbesondere aber symmetrisch zu den Zündelektroden, zu besonders günstigen Wirkungen. In diesem Fall kann gegenüber der diesbezüglichen bekannten Ausführungsform durch das normale Einlaßventil auch normales Gemisch zugeführt werden. Die Erfindung schafft dabei, gerade im Zusammenhang mit der Ausbildung des Mediumringes aus Luft, eine besonders günstige Raumverteilung der verschiedenen Medien vor dem und in dem Arbeitsraum in Abhängigkeit von dem in diesem herrschenden Druck.

Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung wird als Medium Kraftstoff, insbesondere fettes Kraftstoffgemisch, eingelassen, d.h. der Mediumring kann aus Kraftstoff gebildet werden bzw. aus Kraftstoffgemisch. Hierbei liegt bezüglich des Mediums, insbesondere eines Kraftstoffgemisches, eine Variante darin, daß das Medium angesaugt wird, und eine weitere Variante darin, daß das Medium unter Druck zugeführt wild. Hierbei ist es durch die Druckbemessung durch das Medium möglich, den zusätz-

909835/0004

lichen Einlaß auch noch im Anfangsbereich des Verdichtungshubes offenzuhalten und in diesem Bereich Medium zuzuführen. Wird dieses Medium unter Druck zugeführt, überlagert sich dieser Druck: dem Druck im Arbeitsraum und er beeinflußt die Steuerung des Einlasses. Dadurch lassen sich besondere Anpassungen an besondere Leistungsbedingungen erzielen, wobei der Druck des Mediums regelbar sein kann. Diese Regelung ist gegebenenfalls durch die Leistungsregelung einer Pumpe möglich.

Unter obigen Gesichtspunkten wird einbezogen, daß bei einem Mediumring aus einem fetten Gemisch, insbesondere aus einem eingespritzten fetten Gemisch, durch das normale Einlaßventil nur Luft angesaugt werden kann, so daß praktisch ein vergaserfreier Motor gebildet wird, wenn man davon absieht, daß der Mediumring nicht aus Gemisch, sondern aus Kraftstoff an sich besteht. Dieses wird insbesondere dann, wenn dieser Kraftstoff aus einer Einspritzpumpe eingeführt wird, einbezogen. Hierbei wird auch darauf hingewiesen, daß eine Niederdruckpumpe für ein dosiertes Einspritzen oder aber z.B. ein Kleinvergaser angeordnet werden kann, der einen weitaus geringeren Aufwand als ein Normalvergaser für einen Motor vergleichbarer Leistung darstellt. In diesem Zusammenhang bezieht die Erfindung ein, daß durch das normale Einlaßventil entweder Luft oder ein mageres Kraftstoffgemisch angesaugt wird.

Ein Verbrennungskraftmotor der oben angegebenen Art, Otto-Motor, Vier- oder Zweitaktmotor bzw. Dieselmotor, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Einlaßventil für ein Medium unmittelbar zwischen Arbeitsraum und einer die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung symmetrisch zu und zwischen der die Zündung fördernden Einrichtung und dem Arbeitsraum einen ringförmig angeordneten Einlaß besitzt, der von einem

909835/0004

frei beweglichen ringförmigen Ventilkörper gesteuert ist. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, daß aer ringförmige Ventilkörper frei beweglich, d.h. von dem Innendruck im Arbeitsraum bewegbar ist. Dieses bedeutet, daß beim Saughub der VentilKörper abgehoben und auch Luft oder gegebenenfalls Kraftstoff oder mageres Gemisch angesaugt wird, daß bei einem Druckhub das zusätzliche Einlaßventil geschlossen wird, diese Betriebsstellung im Leistungshub bei Zündung verbleibt, daß aber am Ende des Ausstoßhubes auch ein Abheben des ringförmigen Ventilkörpers möglich ist. Wenn von einer die Zündung fördernden Einrichtung die Rede ist, so gilt dieses in der allgemeinen Form beispielsweise für eine Glühkerze, bezieht aber auch eine die Zündung bewirkende Einrichtung in Form einer Zündkerze und/ oder einer Einspritzdüse ein. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß der zusätzliche Einlaß auch an eine Druckquelle für Medium angeschlossen sein kann.

Überraschend zeigt sich, daß die Erfindung einen Verbrennungskraftmotor ohne Umrüstung der normalen Motorausführung schafft, indem nur in den Schraubstutzen für die die Zündung wenigstens fördernde Einrichtung, insbesondere eine Zündkerze, ein zusätzliches Zwischenventil vor der Zündkerze eingesetzt wird, so daß dann eine Arbeitserleichterung und bessere Verbrennung erzielt werden.

Unter diesem Gesichtspunkt liegt eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß die Vorkammer und das zusätzliche Einlaßventil an dieser als Zwischenelement ausgeführt sind, welches mit einem Einschraubgewindestutzen, der in eine Gewindebohrung des Zylinderkopfes für die die Zündung fördernde Einrichtung einschraubbar ist und oberhalb der Vorkammer, in der das Ventil angeordnet ist, eine Gewindebohrung für das Einschraubgewinde der die Zündung fördernden Einrichtung aufweist. Hierbei wird darauf hingewiesen, daß die vorstehend erwähnte Vorkammer gegebenenfalls eine zusätzliche Vorkammer zu derjenigen ist, die

909835/000/.

2743*95 Λ*

-Jt-

beispielsweise im Zylinderkopf eines Dieselmotors als Verbrennungsraum angeordnet ist. Die Ausführung als Zwischenelement hat den erheblichen Vorteil, daß eine Umrüstung bekannter Motoren ohne ihre Veränderung möglich ist, weil lediglich das Zwischenelement mit dem zusätzlichen Einlaß zwischen die die Zündung wenigstens fördernde Einrichtung und der normalen Gewindeöffnung zur Anordnung dieser Einrichtung anzuordnen ist. Die Ausrüstung kann also auch rückgängig gemacht werden. Dies mag je nach Art der Verwendung des Motors mitunter zweckmäßig sein. Vor allem schafft aber die Erfindung durch das Zwischenelement die Möglichkeit, jeden bekannten Motor mit üblichen Zündkerzen, Einspritzdüsen oder Glühkerze/ohne nennenswerten Aufwand umzurüsten. Selbst wenn im Falle eines Dieselmotors, dessen Zylinderkopf besonders stabil ausgeführt sein muß, durch die zusätzliche Vorkammer ein etwas vergrößerter Arbeitsraum entsteht, wird das dadurch kompensiert, daß in die Vorkammer zusätzliches Medium, und wenn dieser Raum besonders groß ist, insbesondere unter Druck eingeführt wird. Die Druckquelle kann als gesonderte Einheit leicht außerhalb des Motors angeordnet werden.

Vorteilhaft wird einbezogen, daß das Ventil einen ringförmigen gesteuerten Einlaß symmetrisch zu den und unterhalb der die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung, insbesondere den Zündelektroden aufweist, und daß der ringförmige Ventilkörper in einer Vorkammer in Abhängigkeit vom Druck im Arbeitsraum frei beweglich geführt ist. Dabei ist in einer vorteilhaften Ausführungsform das Zwischenelement als Ventilgehäuse ausgeführt und weist um eine mittlere Bohrung eine nach außen gezogene Stufe auf, in welcher der Einlaß mündet, und die den Ventilsitz für einen Ventilkörper bildet, dessen Gegenanschlag von dem ringförmigen Ende eines Anschlußstutzens gebildet ist. Ein solcher ringförmiger Anschlußstutzen ist

909835/0004

in das obere Ende des Zwischenelements einschraubbar und weist oberhalb dieses Endes eine Gewindebohrung für das Einschreibgewinde der Zündkerze auf. Dadurch wird eine Ausführung geschaffen, die einfach herstellbar, wartungsfrei und an Jeder Motortype einsetzbar ist, die gleiche Einrichtungen bzw. Zündkerzen benutzt. Hierbei liegt ein vorteilhaftes Merkmal darin, daß der Einlaß als koaxial zur Mittelachse des Ventilgehäuses verlaufender Ringkanal ausgebildet ist, in welchen von außen in das Gehäuse gebohrte Radialbohrungen münden.

Einbezogen wird aber auch zweckmäßig, daß der Einlaß aus parallel zur Achse des Ventilgehäuses verlaufenden Bohrungen besteht, die kreisförmig in der Stufe erteilt sind und durch Radialbohrungen in der Ventilgehäusewand mit der Umgebung verbunden sind. Hierbei liegt ein besonderes Merkmal darin, daß die Radialbohrungen außen in eine an der Außenseite des Ventilgehäuses angeordnete Ringnut münden, so daß praktisch ein Ringkanal entsteht. Auch in diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Ausführung darin, daß um die äußere Mündung der Radialbohrungen ein gehäuseartiger Abschluß in Form einer Ringkammer mit Ansaugstutzen gelegt ist. Hierdurch kann die Zuführung eines Mediums, sei es Luft ader Gemisch, vergleichmäßigt werden, indem entweder der Ansaugstutzen frei bleibt oder an eine Quelle bzw« Pumpe angeschlossen wird. Die freibleibende Ausführung wird bevorzugt. Wenn durch die Quelle Druckluft zugeführt wird, ergibt sich eine vorteilhafte Ausführungsform des Zweitaktmotors. Einbezogen wird aber, daß der Ansaugstutzen an eine Quelle für Treibstoff angeschlossen ist.

Bei der freibleibenden Ausführung ist zu berücksichtigen, daß dann, bevor der ringförmige Ventilkörper beim Ausstoßhub seinen Sitz findet, eine gewisse Menge des Gemisches, insbesondere verbrannten Gemisches, in das Gehäuse bzw. den Ansaugstutzen gelangt. Dieser verhindert, daß dieser Teil eines vielleicht schlecht verbrannten Gemisches in die Umgebung austritt,

909835/0004

sondern an dem zusätzlichen Einlaßventil verbleibt und als erstes mit dem anzusaugenden Medium, insbesondere Luft, wieder zurückgesaugt wird. Dies ist für die Punktion ein besonders vorteilhaftes Merkmal.

Diese Punktion kann dadurch verbessert werden, daß ein Gegenanschlag für den Ventilkörper Profilierungen, insbesondere Radialnuten, aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Ansicht eines Zylinderkopfes mit einem erfindungsgemäßen Ventil,

Fig. 2; einen Schnitt längs der Linie II - II in Fig. 1, jedoch unter Auslassung des Stutzens,

Fig. 3: einen Schnitt längs der Linie III - III

in Fig. 1, wobei eine besondere Ausgestaltung gezeigt ist,

Fig. 4: eine schematische Seitenansicht eines Motors mit einem Zylinderkopf nach Fig. 1,

Fig. 5: eine der Fig« 1 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform,

Figo 6: eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer Einspritzdüse im Zylinderkopf eines Dieselmotors in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung,

909835/00(H

Fig. 7: einen Schnitt durch einen Dieselmotor mit

einer Verbrennungskammer oberhalb des Arbeiteraumes zur Erläuterung der erfindungsgemäß möglichen Anordnungen von Zwischenelementen.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ehe auf die maßgebliche Fig. 1 Bezug genommen wird, sei anhand der Fig. 4 darauf hingewiesen, daß von einem Kurbelwellengehäuse 1 ein Zylinder 2 ausgeht. In dem Kurbelwellengehäuse 1 ist an den parallel zur Zeichnungsebene verlaufenden Stirnseiten eine Kurbelwelle 3 gelagert. An dem Kurbelzapfen 4 ist eine Pleuelstange 5 drehbar gelagert, die über den Kolbenbolzen 6 mit den nach unten offenen Kolben 7 verbunden ist. Dieser Kolben ist in dem Zylinder 2 durch Kolbenringe abgedichtet.

Im Zylinderkopf 8 sind eine Einlaßöffnung 9 und eine Auslaßöffnung 10 angeordnet, an die sich Einlaß- und Auslaßkanäle 11, 12 anschließen. Der Sinlaßkanal 11 steht nur in einem Beispiel mit einer Vergaseranordnung bzw. Drosselanordnung

sAclanpe
in Verbindung, deren Drossel mit 14 bezeichnet ist, wobei diese Drosselanordnung wiederum an eine Kraftstoffquelle 15 angeschlossen ist. In der Einlaßöffnung 9 ist ein Einlaßventil und in der Auslaßöffnung ein Auslaßventil 17 vorgesehen. Beide Ventile sind über Ventilschäfte 18, 19 durch Kipphebel 20, gesteuert, die in bekannter Weise von einer Nockenwelle 22 angetrieben sind. Diesen Ventilen sind in bekannter Weise Federn 23, 24 sugeordnet, die bestrebt sind, die Ventile 16, auf ihren Sitz zu drücken. Die Nockenwelle 22 wird über eine Iransmission 25 von der Kurbelwelle 3 angetrieben. Die Transmission hat normalerweise das Übersetzungsverhältnis 1 t 2. Im Zylinderkopf 8 ist beispielsweise eine Zündeinrichtung 26 angeordnet.

909835/00(H

Im Zylinderkopf 8 kann eine zusätzliche Einspritzeinrichtung 28 vorgesehen sein, die zur Zuführung einer Flüssigkeit dient. Diese Einspritzeinrichtung 28 sitzt unmittelbar neben der Zündeinrichtung 26. Durch einen Kanal 29 kann die Einspritzeinrichtung mit einer Einspritzpumpe 30 in Verbindung stehen, die durch ein Vorgelege 31 von der Nockenwelle 22 angetrieben ist. Hierbei kann sich in der Verbindung zwischen dem Antrieb, d.h. dem Vorgelege und der Einspritzpumpe eine mechanische Anschlagsteuerung oder auch eine andersartige Betätigungseinrichtung befinden, um den Einspritzvorgang zu einer entsprechenden Zeit auszulösen.

Die Einspritzpumpe 30 kann über eine Leitung 32 mit einer Quelle 33 für eine Flüssigkeit in Verbindung stehen, die entweder Luft, reines Wasser, eine Wasser-Öl-Emulsion, eine Wasser-Alkohol-Mischung oder eine solche Mischung mit einem Zusatz von Öl, was bevorzugt wird, oder aber auch ein Treibstoff- bzw. ein Treibstoff/Luftgemisch ist, d.h. einen vergaserartigen Ansatz aufweist.

Pig. 1 zeigt nun eine besondere erfindungsgemäße Ausführung dahingehend, daß der Zylinderkopf 8 zwischen der Einlaßöffnung 9 vuid der Auslaßöffnung 10 ein Gewindeloch 34 aufweist, in welches der Einschraubstutzen 35 eines Ventilgehäuses 36 eingeschraubt ist, wobei die Abdichtung durch eine Dichtungs-Sicherungsscheibe 37 hergestellt sein kann. Das Ventilgehäuse hat eine in der Mitte durchgehende Bohrung 38, die zum Arbeitsraum nach unten offen ist und mit Abstand vom Zylinderkopf eine nach außen gezogene Stufe 39 aufweist. In diese Stufe mündet ein im ganzen mit 40 bezeichneter Einlaß. Diese Stufe 39 bildet einen Ventilsitz für einen Ventilkörper 41, der als Ringscheibe ausgebildet ist und eine innere öffnung

909835/0004

entsprechend der Bohrung 38 aufweist, während er außen an der neben der Stufe hochgezogenen Wand des Ventilgehäuses geführt ist. In das Ventilgehäuse 36 ist ein Anschlußstutzen 43 eingeschraubt, der eine entsprechende mittlere Bohrung 44 aufweist, so daß er einen stufenartig nach innen gezogenen Flansch 45 hat. Dieser Flansch 45 bildet einen Gegenanschlag für den Ventilkörper 41, wobei der Abstand durch Zwischenlage mittels einer Dichtung 46 zweckentsprechend gewählt werden kann. Der Gegenanschlag könnte auch vom zugekehrten Rand dee Gehäuses der die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung gebildet werden. Wichtig ist, daß auch in Verbindung mit der mittleren Bohrung 44 ein Durchgang zu den Zündelektroden 47 gebildet wird, die in der Mittelachse der Bohrungen und über dem Bewegungsbereich des Ventilkörpers 41 angeordnet sind. In eine nach oben offene Gewindebohrung 48 ist das Einschraubgewinde 49 der Zündkerze 26 eingeschraubt.

Der Einlaß 40 besteht nach Fig. 1 und 3 aus einer Anzahl von Vertikalbohrungen 50 - 53, ..., in welche von außen bezüglich des Ventilgehäuses 36 Radialbohrungen 54, 55» 56, ... eingebohrt sind. Damit ergibt sich ein ungehinderter Durchgang, der von dem Ventilkörper 41 gesteuert wird.

Es versteht sich, daß die Vertikalbohrungen 50 - 53 auch durch einen entsprechend im Umfang durchgehenden Ringkanal 57, in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet, gebildet werden können, in den auch die von außen einmündenden Bohrungen 54 - 56 münden. Wenn im Arbeitsraum über dem Kolben 7 und unter dem Zylinderkopf 8 ein Saughub herrscht, wird der ringförmige Ventilkörper 41 von der Stufe 39 abgehoben und über die Einlaßbohrungen Medium kreisförmig angesaugt. Erfolgt nach dem Ansaughub bei Umkehr der Kolbenbewegung eine Verdichtung, dann sorgt das durch die nach außen offenen Offnungen abströmende Medium dafür, daß der Ventilkörper den Ausgang sperrt. Hierzu tragen

909835/0004

die besonderen Mittel nach Fig. 2 bei. Gemäß Fig. 2 ist die nach unten gerichtete, d.h. einen Gegenanschlag für den Ventilkörper 41 bildende Seite des Flansches 45, mit Radialnuten 58 - 60 versehen, wodurch das "Kleben" des Ventilkörpers in seiner oberen Lage verhindert wird. Beim Arbeitshub bleibt die beschriebene Stellung des Ventilkörpers infolge des Drucks im Arbeitsraum erhalten. Gleiches gilt für den Ausstoßhub, bei welchem allerdings das Auslaßventil geöffnet ist. Dabei wird nicht ausgeschlossen, daß am Ende des Auslaßhubes der Ventilkörper 41 auch abhebt, so daß durch das Zwischenventil zwischen Zündkerze und Arbeitsraum ein gewisses Quantum Medium entweicht.

Fig. 1 läßt erkennen, daß die äußeren Mündungen der Radialbohrungen 54 - 56 in einer eingezogenen Ringnut 6l angeordnet sind. Zweckmäßig ist diese Ringnut von einem Gehäuse 62 umgeben, von welchem ein Ansaugstutzen 63 abführt. Dieser Ansaugstutzen steht insbesondere mit der Umgebungsluft in Verbindung. Dieser Ansaugstutzen, der insbesondere vom Zylinderkopf 8 fortweist, hat eine solche Länge, daß etwa unverbranntes Gemisch, das durch die Ringkanäle 54 - 56 ausgestoßen wird, sich allenfalls in dem Stutzen 63 bewegen kann.

Einbezogen wird aber auch gem. Fig. 5, daß der Ansaugstutzen 63 an eine Quelle, und zwar entweder eine Quelle 64 für Druckluft, insbesondere als Sekundärluft für einen Zweitaktmotor, oder eine Quelle 64* für Kraftstoff oder aber an einen Vergaser 64*', d.h. eine Quelle für ein Kraftstoff-Luftgemisch, angeschlossen ist. In allen Fällen wird unterhalb der Zündelektroden 47 ein Mediumring in Abhängigkeit vom Innendruck im Arbeitsraum unter dem Zylinderkopf 8 gesteuert, d.h. der Ventilkörper 41 ist praktisch frei beweglich und sorgt damit gerade in Abhängigkeit vom Innendruck im Arbeitsraum des Zylinders 2 für die erforderliche Schichtladung, die in diesem Falle, in

welchem das

909835/0004

-χ-

Gewindeloch 34 konzentrisch zur Bewegungsachse des Kolbens 7 angeordnet ist, zu einer ringförmigen Pufferladung im Arbeitsraum führt.

Nach Fig. 6 ist der Zylinderkopf 8' eines Dieselmotors gezeigt, der größere Stärke als der für einen Otto-Motor besitzt. In diesem Zylinderkopf ist ein Gewindeloch 34' mit einem Lochansatz 65 vorgesehen, von welchem unter stufenartiger Verjüngung ein Kanal 66 in den Arbeitsraum 67 eines Zylinders gelangt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Ventilgehäuse 36* entsprechend der eigentlichen Einspritzeinrichtung 68 am unteren Ende ausgeführt, d.h. mit einem Stutzen 69', der in den Lochansatz 65 eingreift und mit dem sogenannten Einschraubstutzen 35*, der in das Gewindeloch 34* einschraubbar ist. Die entsprechenden Teile der Einspritzeinrichtung sind mit 69 und 35'' bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, daß in das Ventilgehäuse 36» über der Stufe 39 der Anschlußstutzen 43 einer Armatur eingeschraubt ist, die den Gegenanschlag 45 bildet, und die an ihrem oberen Ende eine Gewindebohrung 48* aufweist, in die die Einspritzeinrichtung 68 eingeschraubt ist. Die übrigen Teile sind mit gleichen Bezugezeichen bezeichnet, insbesondere auch Ventilkörper, Einlaß etc. bis einschließlich den gestrichelt angedeuteten Ansaugstutzen 63.

In Fig. 7 ist das Prinzip eines Dieselzylinders mit Kolben 7* gezeigt. Von der Kurbelwelle 3 her ist eine Nockenwelle 22· angetrieben, die über Stößel 70 und Kipphebel 71 Ventilschäfte 72 eines Ein- oder Auslaßventils 74 antreibt, die in der Zeichnungeebene hintereinander angeordnet sind. Ferner tasLbt die Kurbelwelle 3 eine Einspritzpumpe 73 an, die zur

909835/0004

27A3495

Einspritzeinrichtung 68 führt. In der gezeigten Ausführungsform ist im Kolbenboden eine Mulde 75 angeordnet, in welche, wenn sich der Kolben in seiner oberen Totpunktstellung befindet, ein Schußkanal 76 aus einer Verbrennungsvorkammer 77 mündet. In diese Vorkammer 77 mündet einerseits der Kanal 66 von der Einspritzeinrichtung 68 und andererseits auch eine Glühkerze 78. Bezüglich der Einspritzeinrichtung 68 kann ein Zwischenelement 82 (gemäß Fig. 6-36') vorgesehen sein. In Fig. 7 ist eingezeichnet, wie ein Zwischenelement 83 zwischen der Vorkammer 77 und /oder der Glühkerze 78 angeordnet ist, die in üblicher Weise an eine Spannungsquelle, die nicht gezeigt ist, angeschlossen ist. Im übrigen ist die Verbindung 79 zwischen der Einspritzpumpe 73 für ein Medium und der Einspritzeinrichtung 68 erkennbar. In beiden Fällen sind die Mündungen von Radialbohrungen entsDrechend 5^ - 56 in Fig. 1 erkennbar.

Die Figur H zeigt eine zusätzliche Ausgestaltung dahingehend, daß in den Einlaßkanal 11, und zwar insbesondere unmittelbar vor der Einlaßöffnung, ein Kanal 80 mit einer Drosselklappe 81 mündet. Diese Drossel steht in nicht näher angegebener Weise unter einer solchen Steuerung, daß sie in normalem Betrieb, d.h. dann, wenn durch die Stellung des Beschleunigungspedals Kraftstoff zugeführt wird, geschlossen ist, bei einem Schiebebetrieb des Motors aber öffnet. Im Leerlaufzustand schließt diese Drosselklappe 81.

Als Antriebsmittel können an einem Stellhebel für die Drossel mechanische Zugglieder oder Gestänge antreiben oder aber auch eine elektromechanische Einstellvorrichtung angeordnet sein, die beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung des Beschleunigungspedals in einer Weise einschaltbar ist, wie sie im Patent - Patentanmeldung P 26 Ί¹* 874.8 - angegeben ist.

Der Zweck des Betriebes der zusätzlichen Drossel zur Steuerung einer zusätzlichen Luftzuführung beim Schiebebetrieb des Motors,

909835/OOCU

nämlich dann, wenn die Drossel 14 in ihrer Schließstellung ist, hat den Zweck, die Kohlenwasserstoffe im Auslaß herabzusetzen.

An sich ergibt sich im Schiebebetrieb der Nachteil, daß sich ein Vakuum bildet, welches insbesondere durch eine Leerlaufdüse Kraftstoff mitreißt und ein Gemisch verursacht, das praktisch Fettgemisch ist. Dadurch ergibt sich nicht nur unnötig hoher Kraftstoffverbrauch, sondern auch, insbesondere im Schiebebetrieb, eine schlechtere Verbrennung. Durch die zusätzliche Anordnung des Kanals 18 mit der Drossel 8l wird dieser Mangel

Ii T /IOD©

weitgehend beseitigt. Wenn die Erfindung an sich auch anhand des Hubkolbenmotors beschrieben ist, wird daraufhin gewiesen, daß Dreh- und Kreiskolbenmotoren in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einbezogen werden.

909835/0004

Claims

D I PL.-I N G. O. R. K R ETZ SCH MAR

2 HAMBURG 1 BEIM STROHHAUSE 34 PATENTANWALT R U F O 4O / 2 4 67 4 3

Herrn K/mk - 5339

Walter Franke

2(. September 197/

2105 Seevetal 3 Anwaltsakte: 5339

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verbesserung der Zündwilligkeit und Abgassauberkeit eines Zwei- oder Viertakt-Verbrennungskraftmotors durch Einführung eines Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium als Mediumring in eine Vorkammer zum Arbeitsraum symmetrisch um eine verlängerte Längsachse einer die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung in Abhängigkeit von der Steuerung durch den Druck im Arbeitsraum wenigstens während des Ansaughubes eingebracht wird, wobei die die Zündung wenigstens fördernde Einrichtung eine ZündKerze, eine Einspritzdüse und/oder eine Glühkerze ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium Luft eingelassen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium Kraftstoff, insbesondere fettes Kraftstoffgemisch, eingelassen wird.

909835/0004

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einlaßventil Luft oder ein mageres Luft-Kraftstoff gemisch angesaugt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium unter Druck zugeführt wird, wobei sich dieser Druck zur Steuerung des Einlasses dem Druck im Arbeitsraum überlagert.

Verbrennungskraftmotor mit gesteuerten Ein- und Auslaßventilen und einer die Zündung bewirkenden Einrichtung, einer Zündkerze, einer Einspritzdüse und/oder einer Glühkerze, mit einem zusätzlichen Einlaß an einer Vorkammer zwischen der Einrichtung und dem Arbeitsraum zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Einlaßventil (39, 41) für ein Medium unmittelbar zwischen Arbeitsraum und einer die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung (26, 68, 78) symmetrisch zu und zwischen der die Zündung fördernden Einrichtung (26, 68, 78) und dem Arbeitsraum einen ringförmig angeordneten Einlaß (40) besitzt, der von einem frei beweglichen, ringförmigen Ventilkörper (41) gesteuert ist.

Motor, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer und das zusätzliche Einlaßventil (40, 41) an dieser als Zwischenelement (36, 36') ausgeführt sind, welches mit einem Einschraubgewindestutzen (35)« der ⁱⁿ eine Gewindebohrung des Zylinderkopfes (8, 8^!) für die die Zündung fördernden Einrichtung (26, 68, 78) einschraubbar ist und oberhalb der Vorkammer, in der das Ventil angeordnet ist, eine Gewindebohrung (48, 48') für das Einschraubgewinde (49) der die Zündung fördernden Einrichtung (26, 68, 78) aufweist.

909835/0004

-5- 27A3495

8. Motor nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (39, 41) einen ringförmigen gesteuerten Einlaß (40) symmetrisch zu den und unterhalb der die Zündung wenigstens fördernden Einrichtung, insbesondere den Zündelektroden (47) aufweist, und daß der ringförmige Ventilkörper (41) in einer Vorkammer in Abhängigkeit vom Druck im Arbeitsraum frei beweglich geführt ist.

9. Motor nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (36, 36') als Ventilgehäuse ausgeführt ist und um eine mittlere Bohrung (38) eine nach außen gezogene Stufe (39) aufweist, in welcher der Einlaß (40) mündet, und die den Ventilsitz für einen Ventilkörper (41) bildet, dessen Gegenanschlag (45) von dem ringförmigen Ende eines Anschlußstutzens (43) gebildet ist.

10. Motor nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß als koaxial zur Mittelachse des Ventilgehäuses verlaufender Ringkanal (57) ausgebildet ist, in welchen von außen in das Gehäuse gebohrte Radialbohrungen (54-56) münden.

11. Motor nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß aus parallel zur Achse des Ventilgehäuses verlaufenden Bohrungen (50-53) besteht, die kreisförmig in der Stufe (39) verteilt sind und durch Radialbohrungen (54-56) in der Ventilgehäusewand mit der Umgebung verbunden sind.

12. Motor nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenanschlag (45) für den Ventilkörper (41) Profilierungen, insbesondere Radialnuten (58-60), aufweist.

909835/0004

-H-

13. Motor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß um die äußere Mündung der Radialbohrungen (5^-56) ein gehäuseartiger Abschluß (62) in Form einer Ringkammer mit Ansaugstutzen (63) gelegt ist.

Ii*. Motor nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugstutzen (63) an eine Quelle (61') für Kraftstoff angeschlossen ist.

15. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugstutzen (63) an eine Quelle (6H) für Luft angeschlossen ist.

16. Motor nach Anspruch lH oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (64,6*4') eine Druckquelle ist.

17. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugstutzen (63) an einen Vergaser (6¹I¹') angeschlossen ist.

18. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 13, 15 und l6, gekennzeichnet durch die Ausführung als Zweitaktmotor.

19. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis l8, gekennzeichnet durch die Ausführung als Dreh- oder Kreiskolbenmotor.

20. Motor nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Einlaßöffnung in den Einlaßkanal (11) ein Kanal (80) mit einer Drosselklappe (8l) mündet.

21. Motor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (81) in Abhängigkeit von der Stellung des Beschleunigungspedals betätigbar ist.

909835/0004