DE2837232C2

DE2837232C2 - Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder

Info

Publication number: DE2837232C2
Application number: DE2837232A
Authority: DE
Inventors: Isoa Hasuda Saitama Fujii; Hiroshi Tokorozawa Saitama Kogure; Saburo Shiki Saitama Matsuoka; Shizuo Asaka Saitama 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: 1982-06-16
Also published as: GB2007761B; DE2837232A1; FR2408034B1; FR2408034A1; GB2007761A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder mit Hauptbrennkammer und mit einer Zündkerze versehener Vorbrennkammer, die in eine Primärkammer und eine mit ihr über mindestens eine öffnung verbundene Sekundärkammer unterteilt ist rnit einem zur Hauptbrennkammer führenden Hauptansaugkanal für abgemagertes Kraftstoff-Luftgemisch, mit einem zur Primärkammer führenden Hilfsansaugkanal für angereichertes Kraftstoff-Luftgemisch, mit mehreren die Primärkammer und die Sekundärkammer mit der Hauptbrennkammer verbindenden Flammkanälen unterschiedlicher Länge, von denen einer auf den mittleren Bereich und ein anderer aus der Sekundärkammer auf einen Randbereich der Hauptbrennkammer gerichtet ist. Eins solche Brennkraftmaschine ist z. B. aus der GB-PS 14 54 483 bekannt 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 NO_x in den Abgasen, sondern auch eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt wird. Es ist jedoch bei den bisherigen Brennkraftmaschinen sehr schwierig, ohne katalytisch 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 Kraft-

+5 stoff-Luftverhältnis magerer als der stöchiometrische Wert sein, um eine Verringerung der Anteile CO, HC und NO_x 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_x 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 NO« in den Abgasen verandern sich wesentlich bei der Belastung. Die Erzeugung von HC ist stirker 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 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-Krafttoff-Luftverhältnis zu verhindern, kön- to nen beispielsweise mehrere Flaminkanäle 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_x '⁵ zunimmt Im Bereich schwerer Maschinenbelastung sollte jedoch andererseits zur Vermeidung einer Zunahme des Anteils NO._t 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

25

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 ^M 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 Gemischs 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_x zu verringern.

Andererseits ist bei schwerer Maschinenbelastung der volumetrische Wirkungsgrad hoch, und die Turbulenz des Gemischs in der Hauptbrennkammer ist größer als bei geringerer Maschinenbelastung, so daß zur Minimierung der Zunahme von NO_x eine unzweckmäßige Beschleunigung der Verbrennung verhindert werden sollte. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Zündflamme hauptsächlich in den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer gerichtet wird. Auf diese Weise kann der Anteil NO_x im Bereich großer Maschinenbelastung verringert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine ^ω Brennkraftmaschine eingangs genannter Art so. auszubilden, daß unter Berücksichtigung der Maschinenbelastung und der schädlichen Anteile in den Abgasen

I. im Bereich geringer Maschinenbelastung die es Zündflamme» in den mittleren Bereich der

Hauptbrennkammer und in den Bereich der Zylinderwände gelötet werden und

2, im Bereich schwerer Maschinenbelastung eine Zündflamme hauptsächlich auf den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer ausgerichtet wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein aus der Primärkammer auf den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer gerichteter Rammkanal relativ länger ist als der aus der Sekundärkammer, daß im Teillastbereich mehr angereichertes Gemisch in die Vorbrennkammer eingeführt wird als im VoIIastbereich und daß die Vorbrennkammer in der Primärkammer ein Ventil aufweist, mit dessen Hilfe das angereicherte Kraftstoff-Luftgemisch zugeführt wird.

Tests haben gezeigt, daß eine auf diese Weise konstruierte Brennkraftmaschine mit verringertem Anteil NO_x in den Abgasen arbeilet, 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 Erfind mg eine geringere NQjt-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

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die die Lösung der gestellten Aufgabe begünstigen. Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 sind zwar für sich aus der FR-PS 6 40 837 bzw. aus der FR-PS 22 95 232 bekannt jedoch ergibt sich bei ihrem Einsatz in Verbindung mit der Erfindung jeweils eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, wie noch gezeigt wird.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweise gebrochenen Schnitt einer Brennkraftmaschine,

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

Fig.3 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 1, jedoch für eine andere Ausführungsform.

F i g. 4 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,

F i g. 5 den Schnitt 5-5 nach F i g. 4, F i g. 6 die Unterseite des Zylinderkopfes nach F i g. 4,

F i g. 7 den Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels,

F i g. 8 die Unterseite des Zylinderkopfes nach F i g. 7,

Fig.9 den Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels,

F'g. 10 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 9,

F i g. 11 den Sf hnitt eines weiteren Auiführungsbeispiels,

F i g. 12 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig.11,

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 Ausführungsbei-

spiels.

Fig. 18den Schnitt 18-18 nach Fig. 17 und

Fig. 19 die Unterseite des Zylinderkopfes nach Fig. 17.

In Fig. I 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 i"> Sekundärkammer 20 unterteilt. Diebeiden Kammern 18 und 20 sind über eine öffnung 21 miteinander verbunden. Ein Hilfsansaugventil 22 steuert die Zuführung eines relativ angereicherten Kraftstoff-Luft -gemischs durch einen Hilfsansaugkanal 23 in die 2n Primärkammer 18. Die Elektroden einer Zündkerze 24 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, in

Ein relativ langer Primärflammkanal 29 ist an einem finde mit der Primärkammer 18 verbunden, und sein anderes Ende 30 ist so angeordnet, daß eine Zündflamme auf den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer 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 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 RanJbereich 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 Hauptsrennkammer 13 eingeführt, während ein relativ r.neereichertes Gemisch gleichzeitig in die Vorbrennkammer 17 eingeführt wird. Dieses in die Vorbrennkammer 17 eingeführte angereicherte Gemisch wird zuerst in die Primi"kammer 18 geführt. Da die Menge angereicherten Gemischs bei geringer Maschinenbeiastung 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 20 mit einer frischen Ladung angereicherten Gemischs gefüllt.

Während des folgenden Kompressionshubes des Kolbens 12 strömt das abgemagerte Gemisch in der Hauptbrennkammer 13 zurück m die Flammkanäle 29 und 31 in die beiden Kammern 18 und 20 und verdünnt die darin vorhandenen Gemische. Entsprechend haben

35

⁴⁽> die Gemische in den beiden Kammern 18 und 20 dann unmittelbar vor der Zündung ungefähr übereinstimmende Anreichcrungsgrade und sind zur Zündung geeignet. Bei Zündung mit der Zündkerze 24 werden Zündflam· men 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 würden, durch die Wirkung der durch den Primärflammkanal 29 geleiteten Zündflam· me. Ferner wird der Spitzendruck und die .Spitzentemperatur der Verbrennung verringert, wodurch der Anteil NO, in den Abgasen verringert wird, ohne daß die Anteile an CO und HC vergrößert werden, die bereits auf geringe Werte gebracht sind.

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 die 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 Primärflammkana! 29 und den Sekundärflammkanal 31, und unmittelbar vor der Zündung ist das Gemisch in der Primärkammer 18 zur Zündung geeignet, während das 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 ZUndflammenausbreitung durch den Primärflammkanal 29 und den Sekundärflamnikanal 31 ergeben. <,

Die vorstehenden Effekte werden durch das folgende Beispiel verdeutlicht. Hierzu wird von einer Vierzylinder-Viertaktmaschine mit einem Hubraum von 150'cm³ ausgegangen. Dabei hat die Primärkammer 18 ein Volumen von 3 cm³ und die Sekundärkammer 20 ein Volumen von 3 cm³. Bei Leerlauf der Maschine werden ca. 11,4 cm³ angereicherten Gemisch» p.va 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 cm³ durch den Primärflammkanal 29 und das restliche Drittel durch den Sekundärflammkanal 31 geführt. Am Ende des Ansaughubes de: Kolben: !2 is! semi! die Primärkammer !S ~ 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 cm³ angereichertes Gemisch pro Zyklus in die beiden Kammern 18 und 20 während des Ansaughubes des Kolbens 12 eingeführt. Zwei Drittel oder ca. 4 cm³ dieses Gemischs werden durch den Primärflammkanal 29 und die übrigen 2 cm³ durch den Sekundärflammkanal 31 befördert. Deshalb ergibt sich eine unvollständige Durchströmung der Sekundärkammer 20.

'Venn 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 Primarflammkanal 29 zugeführt wird.

Dadurch führt die durch den Primarflammkanal 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 verbes- ss sertwird.

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 NO_x minimiert und der spezifische Brennstoffverbrauch verbessert Dadurch wird es möglich, das Kraftstoff-Luftverhältnis auf die angereicherte Sehe des abgema gerten Bereichs zu legen, wodurch die Leistungsabgabe der Maschine verbessert werden kann. Wenn

V, das Volumen der Vorbrennkammer 17, V, 1 das Volumen der Primärkammer 18 und V_c 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

VJ V_c = 0,06 bis 0,18 und V, ,IV, =0,4 bis 0,6

zu optimalen Ergebnissen führt.

Wenn VJ V_c kleiner gemacht wird, so tritt ein Abfall des Anteils HC, jedoch ein Anstieg des Anteils NO, auf. Wenn VJ V_c größer gemacht wird, so tritt ein Abfall des Anteils NO,, jedoch ein Anstieg des Anteils HC auf.

Wie aus F i ". 3 h?r^wf>r'*?b·; kann rlas Anstrittsendf* 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 F i g. 3 gezeigte Brennkraftmaschine identisch mit derjenigen nach F i g. 1 und 2.

Bei der in F i g. 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 Totpunkt befindet. Ferner sind die beiden Kammern 18 und 20 über zwei separate Öffnungen miteinander verbunden. Außerdem sind zwei Sekundärflammkanäle vorgesehen. Der Sekundärflammkanal 31a verläuft unter einem Winkel gegenüber dem Primärflammkanal 29, und seine Austrittsöffnung 38 ist nahe dem äußeren Randbereich der Hauptbrennkammer angeordnet. Der Sekundärflammkanal 31 b ist wie der Primarflammkanal 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 F i g. 1 und 2 überein.

In F i g. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt Hier sind drei separate Sekundärflammkanäle 39 jeweils mit einer Austrittsöffnung 40 vorgesehen. Die Sekundärflammkanäle 39 sind symmetrisch zum Primärflammkanal 29 angeordnet Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Funktion stimmt die in F i g. 7 und 8 gezeigte Brennkraftmaschine mit derjenigen nach F i g. 1 und 2 überein.

Bei der in F i g. 9 und 10 gezeigten Ausführungsform 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 Kanunern 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 F i g. 9 und 10 mit derjenigen nach F i g. 1 und 2 überein.

Bei der in Fi g. 11 und 12 gezeigten Ansführangsfonn sind drei parallele Sekundärflammkanäle 43 vorgesehen. Diese sind gleichfalls paraiiri zu dem Frimärfiammkanal 44 angeordnet Bei dieser Konstruktion können

alle vier Flammkanäle gleichzeitig gebohrt werden. Hinsichtlich anderer Merkmale der Konstruktion und der Punktion stimmt die in Fig. Il und 12 gezeigte Brennkraftmaschine mit derjenigen nach F i g. I und 2 Uberein.

Bei dem in Fig. 13 und 14 gezeigten Ausführungsbeispiel stimmten die meisten Elemente mit denjenigen der in Fig. 1 und 2 gezeigten Brennkraftmaschine überein, gleichartige Baureife sind mit durch jeweils die Ziffer 1 ergänzte Bezugszahlen versehen. 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 Wand 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 Sekundärflammkanäle 131 vorgesehen. An der Bodenwand 134 des Einsatzes 133 ist eine nach unten ragende Trennfiäche liä vorgesehen. Die Zündung des Gemischs in der Primärkammer 118 erzeugt eine Flamme durch die öffnung 12t hindurch in die Sekundärkammer 120 und darin um die Trennfläche 119 herum sowie durch die relativ kurzen Sekundärflammkanäle 131 in einen Randbereich der Hauptbrennkammer 113. Durch die Trennfiäche 119 wird die Laufdauer der Zündflammen durch die kurzen Sekundärflammkanäle 131 hindurch verlängert.

Bei den in Fig. 15 bis 19 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind gleichartige Elemente wie bei der Brennkraftmaschine nach F i g. 1 und 2 mit durch 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 F i g. 15 und 16 gezeigten Ausführungsbei

spiel sind die Primärkam.rer und die Sekundärkammer 218 und 220 in einem Einsatz 233 ausgebildet. Der Primärflammkanal 229 ist mit der Primärkammer 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

in Hauptbrennkammer 213 hin frei und enthält drei kurze Sekundärflammkanäle 231. Die AbschluBwand 227 wird durch die hohe Temperatur der verbrennenden Gase in der Hauptbrennkammer 213 erhitzt, wodurch jegliche Kraftstofftröpfchen verdampft werden, die die Sekun därkammer 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 2i4 eingesetzt wird.

Bei der in Fig. 17 bis 19 gezeigten Ausführungsform 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 wärmebeständigem 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.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J. Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder mit Hauptbrennkammer und mit einer Zündkerze versehener Vorbrennkammer, die in eine Primärkammer und eine mit ihr über mindestens eine Öffnung verbundene Sekundärkammer unterteilt ist, mit einem zur Hauptbrennkammer führenden Hauptansaugkanal für abgemagertes Kraftstoff-Luftgemisch, mit einem zur Primärksmmer führenden Hilfsansaugkanal für angereichertes Kraftstoff-Luftgemisch, mit mehreren die Primärkammer und die Sekundärkammer mit der Hauptbrennkammer verbindenden Flammkanälen unterschiedlicher Länge, von denen einer auf den mittleren Bereich und ein anderer aus der Sekundärkammer auf einen Randbereich der Hauptbrennkammer gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus der Primärkammer (18) auf den mittleren Bereich der Hauptbrennkammer (13) gerichteter Flammkanal (29) relativ länger ist als der aus der Sekundärkammer (20), daß im Teiliastbcrcich mehr angereichertes Gemisch in die Vorbrennkammer (17) eingeführt wird als im Vollastbereich und daß die Vorbrennkammer (17) in der Primärkammer (18) ein Ventil (22) aufweist, mit dessen Hilfe das angereicherte Kraftstoff-Luftgemisch zugeführt wird.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (24) außerhalb der Primärkammer (18) angeordnet ist und mit ihr in Verbindung steht
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß ?wei parallele Primärflammkanäle (79a) vorgesehen sind.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß drei Sekundärflammkanäle (43) symmetrisch von der Sekundärkammer zur Hauptbrennkammer führen.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß nur die Primärkammer (18) durch einen Einsatz (33) im Zylinderkopf (14) gebildet ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprache 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkammer (218) und die Sekundärkammer (220) über zwei öffnungen (22IaJ beiderseits eines sie trennenden Teilungselements (243a) miteinander verbunden sind.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Einsatz (33) in einer Seitenwand eine erste, zur Zündvorrichtung (24) führende öffnung (25) und mindestens eine zweite, mit einem im Zylinderkopf (14) liegenden Primärflammkanal (29) verbundene öffnung (32) aufweist.
8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die jeweilige, die Primärkammer (18) mitMer Sekundärkammer (20) verbindende öffnung (21) einen Querschnitt hat der nicht größer als derjenige des oder der Primärflammkanäle (29) ist
9. 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.
10. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Sekundärkammer (120) eine Trennfläehe (U9) enthält die zwischen der zur Primärkammer (118) führenden öffnung (121) und dem oder den Sekundärflammkanälen (131) angeordnet ist