DE2837232A1

DE2837232A1 - Brennkraftmaschine mit hauptbrennkammer und geteilter vorbrennkammer

Info

Publication number: DE2837232A1
Application number: DE19782837232
Authority: DE
Inventors: Isoa Fujii; Hiroshi Kogure; Saburo Matsuoka; Shizuo Yagi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1979-05-10
Also published as: GB2007761A; FR2408034A1; GB2007761B; DE2837232C2; FR2408034B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Ψειοκκιϊ^τν, D:?l.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. Α,Ψειοκμανν, Dipl.-Chem. B. Huber

Dr.-Ing.H.Liska

153/130

SBH

Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha

27-8, 6-chome, Jingumae

Shibuya^ku Tokio, 150 Japan

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

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Brennkraftmaschine mit Hauptbrennkammer und geteilter Vorbrennkammer

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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder mit Hauptbrennkammer und mit einer Zündvorrichtung versehener Vorbrennkammer, die in eine Primärkammer und eine damit über eine Öffnung verbundene Sekundärkammer unterteilt ist, und mit einem Hauptansaugkanal zur Zuführung eines relativ abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs in die Hauptbrennkammer während des Ansaughubes.

Die Aufgabe der Erfindung besteht hauptsächlich darin, einen Betrieb auf der angereicherten Seite des Abmagerungsbereichs zu ermöglichen, so daß der Anteil N0„ in den Abgasen verringert und der Kraftstoffverbrauch und damit die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung verbessert wird. Diese Verbesserungen sollen innerhalb des gesamten Bereichs der Maschinenbelastung ohne Vergrößerung der Anteile CO und HC in den Abgasen erreicht werden. Wird eine solche Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug verwendet, so ergibt sich dadurch eine Verbesserung des Antriebs.

Für Brennkraftmaschinen wird schon seit langem ein geringerer Kraftstoffverbrauch gefordert. Deshalb sollte auch bei Verringerung der schädlichen Bestandteile in den Abgasen auf vorgegebene Höchstwerte ein geringerer Kraftstoffverbrauch beibehalten werden.

Für eine Brennkraftmaschine der genannten Art wird ein insgesamt abgemagertes Kraftstoff-Luftgemisch angestrebt, da hierdurch nicht nur eine Verringerung der Anteile KO in den Abgasen, sondern auch eine Verbesserung des Kraft-

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stoffVerbrauchs erzielt wird. Es ist jedoch bei den bisherigen Brennkraftmaschinen sehr schwierig, ohne katalytische Umsetzer die schädlichen Bestandteile in den Abgasen zu verringern und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Für Brennkraftmaschinen, die mit geschichteter Ladung arbeiten, soll bekanntlich das gesamte Kraftstoff-Luftverhältnis magerer als der stöchiometrische Wert sein, um eine Verringerung der Anteile CO, HC und NO in den Abgasen zu erreichen. Wenn die Brennkraftmaschine jedoch innerhalb eines großen Belastungsbereichs betrieben wird, so ergibt sich ein Grenzwert für die Abmagerung des Gesamt -Kraftstoff -Luftverhältnisses. Während relativ geringer Belastung führt ein zu abgemagertes Gemisch zu erhöhten Anteilen CO und HC. Bei relativ starker Belastung führt ein zu stark abgemagertes Gemisch zur Verschlechterung des Antriebs eines Kraftfahrzeugs.

Um den Anteil NO in den Abgasen zu verringern und gleichzeitig den spezifischen Kraftstoffverbrauch zu verbessern, wurde der Verbrennungsvorgang in der Brennkammer für jeden Belastungsbereich einer Brennkraftmaschine mit Flammkanal studiert. Es zeigte sich, daß die folgenden Verbesserungen im. Zusammenhang mit der Ausbildung der durch den Flammkanal zur Zündung des abgemagerten Gemischs in der Hauptbrennkammer erzeugten Flamme möglich sind.

Die prozentualen Anteile CO, HC und N0„ in den Abgasen verändern sich wesentlich mit der Belastung. Die Erzeugung von HC ist stärker bei schwächer werdender Belastung und geringer mit zunehmender Belastung, während die Erzeugung von NO geringer bei schwachen Belastungen und höher bei schweren Belastungen ist. Deshalb sollte im

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Bereich geringer Maschinenbelastung die Verringerung von HC an erster Stelle stehen, während im Bereich schwerer Maschinenbelastung die Verringerung von NO den Vorrang haben sollte.

Um die Zunahme von CO und HC in den Abgasen bei geringer Maschinenbelastung und bei abgemagertem Gesamt-Kraftstoff-Luftverhältnis zu verhindern, können beispielsweise mehrere Flammkanäle vorgesehen sein, die die Verbrennung durch Erzeugung mehrerer Flammen verbessern. Dies ergibt jedoch eine Zunahme der Verbrennungsgeschwindigkeit im Bereich schwerer Maschinenbelastung, wodurch die Abgabe von NO zunimmt. Im Bereich schwerer Maschinenbelastung sollte jedoch andererseits zur Vermeidung einer Zunahme des Anteils NO die Zündflamme hauptsächlich in den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer gerichtet werden. Dies führt jedoch zu einer Zunahme von CO und HC bei geringer Maschinenbelastung.

Unter Berücksichtigung dieses Zusammenhangs der Maschinenbelastung und der schädlichen Anteile in den Abgasen zeigte sich, daß

1. im Bereich geringer Maschinenbelastung die Zündflammen in den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer und in den Bereich der Zylinderwände geleitet werden sollten und

2. im Bereich schwerer Maschinenbelastung eine- Zündflamme hauptsächlich auf den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer ausgerichtet werden sollte.

Während geringer Maschinenbelastung ist der volumetrische Wirkungsgrad klein und der prozentuale Anteil von Restgas in dem Gemisch im Zylinder hoch. Die Turbulenz des Gemische in der Hauptbrennkammer ist schwächer als bei

schwerer Maschinenbelastung, so daß die Verbrennung zur Instabilität neigt. Um eine stabilere Verbrennung zu erreichen und damit die Anteile CO und HC in den Abgasen zu verringern und gleichzeitig den spezifischen Kraftstoffverbrauch zu verbessern, ist es wichtig, daß mehrere Flammöffnungen vorgesehen sind. Gleichzeitig ist eine Zeitdifferenz in der zeitlichen Steuerung der in zwei Richtungen an zwei unterschiedlichen Stellen verlaufenden Zündflammen erforderlich, um den Anteil NO zu verringern.

Andererseits ist bei schwerer Maschinenbelastung der volumetrische Wirkungsgrad hoch, und die Turbulenz des Gemischs in der Hauptbrennkammer ist größer als bei geringer Maschinenbelastung, so daß zur Minimierung der Zunahme von NO eine unzweckmäßige Beschleunigung der Verbrennung verhindert werden sollte. Dies kann dadurch erreicht v/erden, daß die Zündflamme hauptsächlich in den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer gerichtet wird. Auf diese Y/eise kann der Anteil NO im Bereich großer Maschinenbelastung verringert werden.

Um diese Forderungen zu erfüllen, ist eine Brennkraftmaschine eingangs genannter Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß mindestens ein relativ langer Primärflammkanal von der Primärkammer zur Hauptbrennkammer verläuft und eine Flamme in den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer führt und daß mindestens ein relativ kurzer Sekundärflammkanal von der Sekundärkammer zur Hauptbrennkammer verläuft und eine Flamme in einen Randbereich der Hauptbrennkammer führt.

Tests haben gezeigt, daß eine auf diese Weise konstruierte Brennkraftmaschine mit verringertem Anteil NO in den

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Abgasen arbeitet, auch wenn das Gesamt-Kraftstoff-Luftverhältnis magerer als der stöchiometrische Wert ist. Dieser Vorteil wird ohne Erhöhung der Anteile CO und HC erreicht.

Verglichen mit einer Brennkraftmaschine bisher üblicher Art ermöglicht die Erfindung eine geringere NO -Abgabe und einen verbesserten spezifischen Kraftstoffverbrauch. Ferner ist es möglich, bei einem oberen Grenzwert der NO -Abgabe, wie er bisher zulässig war, das Kraftstoff-Luftverhältnis auf die angereicherte Seite des abgemagerten Bereichs zu legen, wodurch eine Verbesserung des Antriebs eines Kraftfahrzeugs möglich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise gebrochenen Schnitt einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 die Unterseite des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine nach Fig. 1,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 1, jedoch für eine andere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 den Schnitt 5-5 nach Fig. 4, ' Fig. 6 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 4, Fig. 7 den Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig. 8 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 7, Fig. 9 den Schnitt eines weiteres Ausführungsbeispiels, Fig.10 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 9, Fig.11 den Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig.12 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 11,

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Fig. 13 den Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig. 14 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 13, Fig. 15 den Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig. 16 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 15, Fig. 17 den Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig. 18 den Schnitt 18-18 nach Fig. 17 und Fig. 19 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 17.

In Fig. 1 und 2 ist eine Brennkraftmaschine 10 mit einem oder mehreren Zylindern 11 dargestellt, die jeweils einen Kolben 12 enthalten. Die obere Fläche des Kolbens 12 bildet eine Wand einer Hauptbrennkammer 13, deren andere Wände durch den Zylinderkopf 14 gebildet sind. Ein Hauptansaugventil 15 steuert die Zuführung eines relativ abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs von einem Hauptansaugkanal 16 in die Hauptbrennkammer 13.

Eine Vorbrennkammer 17 ist im Zylinderkopf 14 ausgebildet und in eine Primärkammer 18 und eine Sekundärkammer 20 unterteilt. Die beiden Kammern 18 und 20 sind über eine Öffnung 21 miteinander verbunden. Ein Hilfsansaugventil 22 steuert die Zuführung eines relativ angereicherten Kraftstoff-Luftgemischs durch einen Hilfsansaugkanal 23 in die Primärkammer 18. Die Elektroden einer Zündkerze stehen mit der Primärkammer 18 über eine Öffnung 25 in. Verbindung.

Ein Austrittsventil 26 steuert die Abführung der Abgase aus jeder Hauptbrennkammer 13 in einen Abgaskanal 27. Das Hauptansaugventil 15, das Austrittsventil 26 und das Hilfsansaugventil 22 werden in zeitlicher Folge über eine Nockenwelle 28 mit einem nicht dargestellten Mechanismus bekannter Art angetrieben.

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Ein relativ langer Primärflammkanal 29 ist an einem Ende mit der Primärkammer 18 verbunden, und sein anderes Ende 30 ist so angeordnet, daß eine Zündflamme auf den mittleren Bereich der Haupfbrennkammer gerichtet wird. Wenn die Zündkerze 24 das Gemisch in der Primärkammer 18 zündet, so wird eine Zündflamme durch den relativ langen Primärflammkanal 29 auf die mittlere Achse des Kolbens 12 gerichtet. Die Zündung des Gemischs in der Primärkammer 18 erzeugt eine Flamme durch die Öffnung 21 hindurch in die Sekundärkammer 20 und von dort aus über einen relativ kurzen Sekundärflammkanal 31 in einen Randbereich der Hauptbrennkammer 13.

Der Primärflammkanal 29 steht mit der Primärkammer 18 durch eine Öffnung 32 in der Wand eines Einsatzes 33 in Verbindung. Dieser Einsatz 33 enthält auch die Öffnungen 21 und 25. Seine Bodenwand 34 ist die Teilungswand zwischen den Kammern 18 und 20.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine unter geringer Belastung wird während des Ansaughubes des Kolbens 12 ein relativ abgemagertes Gemisch in die Hauptbrennkammer 13 eingeführt, während ein relativ angereichertes Gemisch gleichzeitig in die Vorbrennkammer 17 eingeführt wird. Dieses in die Vorbrennkammer 17 eingeführte angereicher- ■ te Gemisch wird zuerst in die Primärkammer 18 geführt. Da die Menge angereicherten Gemischs bei geringer Maschinenbelastung so eingestellt ist, daß sie größer als bei hoher Maschinenbelastung ist, wird das angereicherte Gemisch auch durch die Verbindungsöffnung 21 in die Sekundärkammer 20 befördert. Dadurch werden die Primärkammer 18 und die Sekundärkammer 2O mit einer frischen Ladung angereicherten Gemischs gefüllt.

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Während des folgenden Kompressionshubes des Kolbens 12 strömt das abgemagerte Gemisch in der Hauptbrennkammer 13 zurück in die Flaminkanäle 29 und 31 in die beiden Kammern 18 und 20 und verdünnt die darin vorhandenen Gemische. Entsprechend haben die Gemische in den beiden Kammern 18 und 20 dann unmittelbar vor der Zündung ungefähr übereinstimmende Anreicherungsgrade und sind zur Zündung geeignet. Bei Zündung mit der Zündkerze 24 werden Zündflammen durch die Flammkanäle 29 und 31 in die Hauptbrennkammer 13 geleitet, so daß dort das relativ abgemagerte Gemisch verbrannt wird. Die Verbrennung beginnt zuerst am Austritt des kurzen Flammkanals 31 und danach am Austritt des längeren Flammkanals 29.

Die sekundäre Zündflamme, die früher als die primäre Zündflamme beginnt, wird durch den Sekundärflammkanal 31 geleitet, der im Bereich der Wand des Zylinders 11 angeordnet ist, so daß das Gas im Randbereich der Hauptbrennkammer 13 verbrannt wird. Die primäre Zündflamme, die durch den Primärflammkanal 29 geleitet wird und ungefähr in die Mitte der Hauptbrennkammer 13 gelangt, verbrennt das relativ abgemagerte Gemisch in der Hauptbrennkammer 13 zuerst in deren mittlerem Bereich und danach zu den Randbereichen hin. Dieser doppelte Verbrennungsprozeß unterstützt die Verbrennung von Restgasen, die anderenfalls nicht vollständig verbrannt wurden, durch die Wirkung der durch den Primärflammkanal 29 geleiteten Zündflamme. Ferner wird der Spitzendruck und die Spitzentemeperatur der Verbrennung verringert, wodurch der Anteil NO „ in den Abgasen verringert wird, ohne daß dieAnteile CO und HC vergrößert werden, die bereits auf geringe Werte gebracht sind.

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Bei hoher Maschinenbelastung wird während des Ansaughubes des Kolbens 12 eine Ladung relativ abgemagerten Gemischs in die Hauptbrennkammer 13 eingeführt, und eine Ladung relativ angereicherten Gemischs wird gleichzeitig in die Vorbrennkammer 17 eingeführt. Obwohl die Menge angereicherten Gemischs in der Vorbrennkammer 17 im Falle hoher Maschinenbelastung geringer als unter kleiner Maschinenbelastung eingestellt ist, wird die Primärkammer 18 stark durchströmt, wie es bei geringer Maschinenbelastung der Fall ist, und mit einer frischen Ladung angereicherten Gemischs gefüllt. Die Sekundärkammer 20 wird jedoch nicht vollständig durchströmt, da eine relativ geringe Menge angereicherten Gemischs zugeführt wird und der Strömungswiderstand der Verbindungsöffnung 21 nur eine geringe Menge frischen angereicherten Gemischs in die Sekundärkammer 20'gelangen läßt. Deshalb sind die prozentualen Gewichtsanteile des Kraftstoffs in den beiden Kammern 18 und 20 am Ende des Ansaughubes des Kolbens 12 derart bemessen, daß der Kraftstoffanteil in der Primärkammer 18 wesentlich größer als in der Sekundärkammer 20 ist.

Somit erfolgt bei geringer Maschinenbelastung eine praktisch vollständige Durchströmung der Sekundärkammer 20, bei ansteigender Maschinenbelastung nimmt jedoch die Durchströmungswirkung in der Sekundärkammer 20 ab. Dies wird durch die Funktionseigenschaften und die Abmessungen der Flammkanäle 29 und 31 und der Öffnung 21 erreicht.

Während des nachfolgenden Kompressionshubes strömt das abgemagerte Gemisch in der Hauptbrennkammer 13 zurück durch den Primärflammkanal 29 und den Sekundärflammkanal 31, und unmittelbar vor der Zündung ist das Gemisch in der Primärkammer 18 zur Zündung geeignet, während das

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Gemisch in der Sekundärkammer 20 ungefähr dieselbe Anreicherung wie das abgemagerte Gemisch in der Hauptbrennkammer 13 hat. Dies bedeutet, daß die in den beiden Kammern 18 und 20 erzeugten Zündenergien unterschiedlich sind, so daß sich unterschiedliche Zeitabläufe der Verbrennung und der Dauer der Zündflammenausbreitung durch den Primärflammkanal 29 und den Sekundärflammkanal 31 ergeben.

Die vorstehenden Effekte werden durch das folgende Beispiel verdeutlich, das keineswegs einschränkend zu verstehen ist. Hierzu wird von einer Vierzylinder-Viertaktmaschine mit einem Hubraum von 1500 cm ausgegangen. Dabei hat die Primärkammer 18 ein Volumen von 3 cm und die Sekundärkammer 20 ein Volumen von 3 cm . Bei Leerlauf der Maschine werden ca. 11,4 cm angereicherten Gemischs pro Zyklus durch die Primärkammer 18 und die Sekundärkammer 20 sowie durch die Flammkanäle 29 und 31 geführt. Wegen der relativen Bemessung der Kanäle 29 und 31 und der Verbindungsöffnung 21 werden ungefähr zwei Drittel der Gemischmenge von 11,4 cm durch den Primärflammkanal 29 und das restliche Drittel durch den Sekundärflammkanal 31 geführt. Am Ende des Ansaughubes des Kolbens 12 ist somit die Primärkammer 18 vollständig durchströmt und enthält nur angereichertes Gemisch, und die Sekundärkammer 20 ist fast völlig durchströmt. Wenn die Maschine unter hoher Belastung arbeitet, werden jedoch nur 6 cnr angereichertes Gemisch pro Zyklus in die beiden Kammern 18 und 20 während des Ansaughubes des Kolbens 12 eingeführt. Zwei Drittel oder ca. 4 cm dieses Gemischs werden durch den Primärflammkanal 29 und die übrigen 2 cm durch den Sekundärflammkanal 31 befördert. Deshalb ergibt sich eine unvollständige Durchströmung der Sekundärkammer

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Wenn bei hoher Belastung das Gemisch in der Primärkammer 18 mit der Zündkerze 24 gezündet wird, so wird die Zündflamme durch den Primärflammkanal 29 in die Hauptbrennkammer 13 geleitet. Ferner wird eine Zündflamme durch die Öffnung 21 in die Sekundärkammer 20 und von dort durch den Sekundärflammkanal 31 in die Hauptbrennkammer 13 geleitet. Da jedoch das Gemisch in der Sekundärkammer 20 gegenüber dem Gemisch in der Primärkammer 18 abgemagert ist, wird das Gemisch in der Hauptbrennkammer 13 hauptsächlich durch die Zündflamme verbrannt, die über den Primärflammkanal 29 zugeführt wird.

Dadurch führt die durch den Primärflammkanal 29 ungefähr auf die Mitte der Hauptbrennkammer 13 geleitete Zündflamme zu einer Verbrennung des abgemagerten Gemischs in der Hauptbrennkammer 13 ausgehend von dem mittleren Bereich zu dem Randbereich, wobei eine fast gleichmäßige Flammenausbreitung auftritt und eine wirksame Verbrennung erzielt wird. Deshalb wird ein plötzlicher Anstieg des Verbrennungsdrucks und der Temperatur verhindert, wodurch die Erzeugung von NO minimiert und zusätzlich der spezifische Kraftstoffverbrauch verbessert wird.

Bei hoher Maschinenbelastung wird also die Stärke der sekundären Zündflamme verringert, so daß die Turbulenz des Gemischs in der Hauptbrennkammer 13 gesteuert wird, und dieses Gemisch, wird ausgehend von dem mittleren Bereich der Hauptbrennkammer 13 gleichmäßig zu den Randbereichen hin verbrannt, wodurch eine zu schnelle Verbrennung vermieden und ein plötzlicher Anstieg der Verbrennungstemperatur verhindert wird. Dadurch wird die Erzeugung von N0„ minimiert und der spezifischer Brennstoffverbrauch verbessert. Dadurch wird es möglich, das Kraftstoff-Luftver-

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hältnis auf die angereicherte Seite des abgemagerten Bereichs zu legen, wodurch die Leistungsabgabe der Maschine verbessert werden kann.

Wenn V das Volumen der Vorbrennkammer 17,

al das Volumen der Primärkammer 18 und V das Gesamtvolumen der Primärkammer 18, der Sekundärkammer 20 und der Hauptbrennkammer 13 ist und wenn sich der Kolben 12 im oberen Totpunkt befindet, so hat sich experimentell gezeigt, daß

V_a/V_c = 0,O₆ bis 0,1₈ und V_a1/V_a = 0,4 bis 0,6

zu optimalen Ergebnissen führt.

Wenn V /V kleiner gemacht wird, so tritt ein Abfall des

3. C

Anteils HC, jedoch ein Anstieg des Anteils NO auf. Wenn V„/V„ größer gemacht wird, so tritt ein Abfall des An-

el C

teils NO , jedoch ein Anstieg des Anteils HC auf.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann das Austrittsende 30a des Primärflammkanals 29a vergrößert werden, wenn dies erforderlich oder erwünscht ist, um die effektive Länge des Primärflammkanals 29a zu verkürzen. Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Funktion ist die in Fig. 3 gezeigte Brennkraftmaschine identisch mit derjenigen nach Fig. 1 und 2.

Bei der in Fig. 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist ein Kolben 12a vorgesehen, der eine Vertiefung 36 aufweist, welche auf den Primärflammkanal 29 ausgerichtet ist, wenn sich der Kolben 12a im oberen

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Totpunkt befindet. Ferner sind die beiden Kammern 18 und 20 über zwei separate Öffnungen 37 miteinander verbunden. Außerdem sind zwei Sekundärflammkanäle vorgesehen. Der Sekundärflammkanal 31a verläuft unter einem Viinkel gegenüber dem Primärflammkanal 29, und seine Austrittsöffnung 38 ist nahe dem äußeren Randbereich der Hauptbrennkammer angeordnet. Der Sekundärflammkanal 31b ist wie der Primärflammkanal 29 ausgerichtet und verläuft abwärts zum äußeren Randbereich der Hauptbrennkammer 13. Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Funktion stimmt die in Fig. 4, 5 und 6 gezeigte Brennkraftmaschine mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 überein.

In Fig. 7 und 8 ist ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier sind drei separate Sekundärflammkanäle 39 jeweils mit einer Austritts-öffnung vorgesehen. Die Sekundärflammkanäle 39 sind symmetrisch zum Primärflammkanal 29 angeordnet. Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Funktion stimmt die in Fig. 7 und 8 gezeigte Brennkraftmaschine mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 überein.

Bei der in Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist ein Einsatz 41 vorgesehen, der die Primärkammer 18a und die Sekundärkammer 20a enthält. Die Öffnung 21 ist gegenüber der Mitte der Teilungswand 34a zwischen den beiden Kammern 18a und 20a versetzt. Zwei separate Primärflammkanäle 29a sind an die Primärkammer 18a angeschlossen und verlaufen parallel zueinander. Die Sekundärflammkanäle 42 sind symmetrisch zu den Primärflammkanälen 29a angeordnet. Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Funktion stimmt die Brennkraftmaschine nach Fig. 9 und 10 mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 überein.

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Bei der in Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind drei parallele Sekundarflammkanäle 43 vorgesehen. Diese sind gleichfalls parallel zu dem Primärflammkanal 44 angeordnet. Bei dieser Konstruktion können alle vier Flammkanäle gleichzeitig gebohrt werden. Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Funktion simm't die in Fig. 11 und 12 gezeigte Brennkraftmaschine mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 überein.

Bei dem in Fig. 13 und 14 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung simmten die meisten Elemente mit denjenigen der in Fig. 1 und 2 gezeigten Brennkraftmaschine überein. Es sind jedoch die folgenden Unterschiede vorgesehen. Ein Einsatz 127 in der Öffnung 128 berührt den Zylinderkopf 114 nur mit seinen Enden. Auf dem größeren Teil seiner Länge hat der Einsatz 127 einen Abstand zur V/and der Öffnung 128, um die Wärmeverluste zum Zylinderkopf hin zu vermindern. Der Einsatz 127 ist vorzugsweise aus wärmebeständigem Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt. Es sind zwei Sekundarflammkanäle 131 vorgesehen. An der Bodenwand 134 des Einsatzes 133 ist eine nach unten ragende Trennfläche 119 vorgesehen. Die Zündung, des Gemischs in der Primärkammer 118 erzeugt eine Flamme durch die Öffnung 121 hindurch in die Sekundärkammer 120 und darin um die Trennfläche 119 herum sowie durch die relativ kurzen Sekundarflammkanäle 131 in einen Randbereich der Hauptbrennkammer 113. Durch die Trennfläche 119 wird die Laufdauer der Zündflammen durch die kurzen Sekundarflammkanäle 131 hindurch verlängert.

Bei den in Fig. 15 bis 19 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind gleichartige Elemente wie bei der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 und 2 mit durch

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jeweils die Ziffer 2 ergänzten Bezugszeichen versehen. Diese Elemente müssen nicht nochmals erläutert werden* Es sind jedoch gegenüber der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 und 2 jeweils die folgenden Unterschiede vorgesehen.

Bei dem in Fig. 15 und 16 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Primärkammer und die Sekundärkammer 218 und in einem Einsatz 233 ausgebildet. Der Primärflammkanal 229 ist mit degPrimärkammer 218 über eine Öffnung 232 in der Seitenwand des Einsatzes 233 verbunden. Dieser Einsatz 233 hat auch Öffnungen 221 und 225, und eine einstückig ausgebildete Teilungswand 234 des Einsatzes 233 bildet die Trennung zwischen den Kammern 218 und 220. Eine einstückige Abschlußwand 227 des Einsatzes 233 liegt zur Hauptbrennkammer 213 hin frei und enthält drei kurze Sekundärflaminkanäle 231. Die Abschlußwand 227 wird durch die hohe Temperatur der verbrennenden Gase in der Hauptbrennkammer 213 erhitzt, wodurch jegliche Kraftstoff tröpfchen verdampft v/erden, die die Sekundärkammer 220 erreichen könnten. Dadurch wird der Anteil HC in den Abgasen verringert. Die gewünschte Position und Schrägstellung eines jeden der kurzen Sekundärflammkanäle 231 ist leicht zu verwirklichen, da diese Kanäle in dem Einsatz 233 hergestellt werden, bevor dieser in den Zylinderkopf 214 eingesetzt wird.

Bei der in Fig. 17 bis 19 gezeigten.Ausführungsform der Erfindung verläuft die einstückige Teilungswand 234a des Einsatzes 233a über den mittleren Bereich des Einsatzes 233a. Auf jeder Seite der Teilungswand ist jeweils eine Öffnung 221a vorgesehen. Der Einsatz 233a ist ähnlich wie der Einsatz 233 vorzugsweise aus wärme-

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beständigem Material, beispielsweise aus Edelstahl, hergestellt. Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Funktion stimmt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung mit demjenigen nach Fig. 15 und 16 überein.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung hat jeder Sekundärflammkanal einen kleineren Querschnitt als jeder Primärflammkanal. Diese Konstruktion gewährleistet, daß bei hoher Maschinenbelastung der bzw. die Primärflammkanäle in erster Linie die Verbrennung in der Hauptbrennkammer bewirken.

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Claims

Patentansprüche

( 1 J Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder ^-^ mit Hauptbrennkammer und mit einer Zündvorrichtung versehener Vorbrennkammer, die in eine Primärkammer und eine damit über eine Öffnung verbundene Sekundärkammer unterteilt ist, und mit einem Hauptansaugkanal zur Zuführung eines relativ abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs in die Häuptbrennkammer während des Ansaughubes, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein relativ langer Primärflammkanal (29)- von der Primärkammer (18) zur Hauptbrennkammer (13) verläuft und eine Flamme in den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer (13) führt und daß mindestens ein relativ kurzer Sekundärflammkanal (31) von der Sekundärkammer (20) zur Hauptbrennkammer (13) verläuft und eine Flamme in einen Randbereich der Hauptbrennkammer (13) führt,
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (24) mit der Primärkammer (18) in Verbindung steht.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Flammkanäle (29, 31) auf die Achse des Kolbens (12) gerichtet sind.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele Primärflammkanäle (29a) vorgesehen sind.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Sekundärflammkanäle (43) symmetrisch von der Sekundärkammer zur Hauptbrennkammer führen.

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-V-

•a·
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkammer (18) durch einen Einsatz (33) im Zylinderkopf (14) gebildet ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkammer (218) und die Sekundärkammer (220) durch einen Teil (234a) des Einsatzes (233) geteilt sind.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkammer (218) und die Sekundärkammer (220) über zwei Öffnungen (221a) beiderseits des Teilungselements (234a) miteinander verbunden sind.
9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (33) in einer Seitenwand eine erste, zur Zündvorrichtung (24) führende Öffnung (25) und mindestens eine zweite, mit einem Primärflammkanäl (29) verbundene Öffnung (32) aufweist.
10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkammer (218) und die Sekundärkammer (220) in dem Einsatz (233) ausgebildet sind dund daß dieser einen zur Hauptbrennkammer (213) hin freiliegenden Teil (227) aufweist, der den bzw. die Sekundärflammkanäle (231) enthält.
11. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige, die Primärkammer (18) mit der Sekundärkammer (20) verbindende Öffnung (21) einen Querschnitt hat, der nicht größer als derjenige des oder der Primärflammkanäle (29) ist.

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12. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Primärflammkanal (129) durch einen Einsatz (128) im Zylinderkopf (114) gebildet ist, der auf dem größeren Teil seiner Länge einen Abstand zum Zylinderkopf (114) hat.
13. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärkammer (120) eine Trennfläche (119) enthält, die zwischen der zur Primärkammer (118) führenden Öffnung (121) und dem oder den Sekundärflammkanälen (131) angeordnet ist.

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