DE3709976A1 - Verfahren und zuendkerze zur entflammung sehr magerer kraftstoff-luft-gemische, insbesondere fuer gasmotoren - Google Patents
Verfahren und zuendkerze zur entflammung sehr magerer kraftstoff-luft-gemische, insbesondere fuer gasmotorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entflammung sehr ma
gerer Kraftstoff-Luft-Gemische mittels einer im Hauptbrenn
raum einer Brennkraftmaschine angeordneten fremdgezündeten
Zündkammer, die über vorzugsweise tangential verlaufende
Überströmkanäle mit dem Hauptbrennraum verbunden ist, wobei
fettes Kraftstoff-Luft-Zusatzgemisch oder Zusatzkraftstoff
ventilgesteuert in die Zündkammer eingebracht wird, und be
trifft weiterhin eine zur Durchführung dieses Verfahrens ge
eignete Zündkerze, insbesondere für Gasmotoren, mit einer
eine Zündstrecke umgebenden Zündkammer, die zum Hauptbrenn
raum führende, vorzugsweise tangential verlaufende Überström
kanäle aufweist, und mit einem fettes Kraftstoff-Luft-Zu
satzgemisch oder Zusatzkraftstoff zuführenden, ventilgesteuer
ten Versorgungskanal.
Zum Zünden von mit Luft und/oder Abgas verdünnten bzw. ab
gemagerten Kraftstoff-Luft-Gemischen in Brennkraftmaschinen
ist es bekannt auch als Vorkammern bezeichnete Zündkammern
oder Wirbelkammern zu verwenden. Bei mittlerer Verdünnung
haben sich dabei z.B. aus der US-PS 11 27 512 oder der DE-PS
29 16 285 bekannte Systeme mit homogener Ladung bewährt, bei
der das Gemisch zur Zündung aus dem Hauptbrennraum in die
mit einer Zündkerze versehenen Kammer während des Kompres
sionstakts gedrückt wird.
Zur Zündung eines Gemisches mit sehr großer Verdünnung ist
es beispielsweise aus der VDI-Z, Band 18, 1976, S. 885 ff.
oder aus der Zeitschrift Automobil-Industrie 4, 1976, S. 23 ff.
bekannt, Zusatzkraftstoff oder ein fettes Kraftstoff-Luft-
Zusatzgemisch als sogenannte Schichtladung in die Kammer ein
zubringen. Diese beiden bekannten Verfahren erfordern eine
aufwendige Kleinstmengeneinspritzung bzw. ein zusätzliches Ge
mischbildungsorgan mit einer komplizierten Ventilsteuerung.
Um diesen Aufwand zu verhindern, wurde in der DE-OS 24 50 980
bereits vorgeschlagen, selbständig über den Kammerdruck ge
steuerte Ventile zu verwenden.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist die hohe ther
mische Belastung des mit der Vorkammer verbundenen und über
den Kammerdruck gesteuerten Ventiles, da in der Vorkammer
sehr hohe Temperaturen auftreten. Ein weiterer Nachteil be
steht darin, daß die Vermischung des in die Vorkammer einge
gebenen Zusatzkraftstoffes bzw. Zusatzgemischs nur ungenü
gend und zu langsam stattfindet, so daß es zu schwankenden
Entflammungen und damit zu schwankender Energieumsetzung im
Hauptbrennraum kommt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfah
ren der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen und eine zur
Durchführung des Verfahrens geeignete Zündkerze zu schaffen,
durch das bzw. durch die eine verbesserte Vermischung des
Zusatzkraftstoffes oder des Zusatzgemisches in der Zündkam
mer erzielbar ist, wobei die im Versorgungskanal auftreten
de Temperaturen gegenüber den bekannten Verfahren abgesenkt
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren ge
löst, bei dem das Zusatzgemisch oder der Zusatzkraftstoff
in den Hauptbrennraum im Mündungsbereich wenigstens eines
Überströmkanals oder direkt in wenigstens einen Überström
kanal eingeleitet wird. Weiterhin wird diese Aufgabe durch
eine Zündkerze gelöst, bei der wenigstens eine Mündung des
Versorgungskanals außerhalb der Zündkammer im Bereich minde
stens eines Überströmkanals vorgesehen ist.
Durch die Zuführung des Zusatzkraftstoffes oder Zusatzge
misches unmittelbar vor wenigstens einen Überströmkanal der
Zündkammer wird dieser Zusatzkraftstoff bzw. das Zusatge
misch beim Kompressionsvorgang durch den oder die Überström
kanäle in die Zündkammer hineingedrückt, wodurch wegen der
längeren Anströmstrecke zur Zündstelle und der infolge der
Durchströmung durch die engen Kanäle erreichten Verwirbelung
eine gute Vermischung mit dem extrem mageren Gemisch des
Hauptbrennraumes und ein homogenes Zündgemisch erzielt wird.
Vor allem bei tangential in die als Wirbelkammer ausgebil
dete Zündkammer einmündenden Überströmkanälen wird eine opti
male Vermischung erreicht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich
dadurch, daß beim Kompressionstakt lediglich das sehr magere
Gemisch des Hauptbrennraumes, das eine wesentlich niedrigere
Temperatur im Vergleich zum Gemisch der Zündkammer aufweist,
in den Versorgungskanal hineingedrückt wird. Darin angeord
nete Ventile, Anschlüsse, Gitterstrukturen, Austrittsdüsen
od. dgl. sind daher einer wesentlich geringeren Temperatur
belastung ausgesetzt. Diese Bauteile können dadurch konstruk
tiv und materialmäßig einfacher und kostengünstiger gestal
tet werden und weisen eine deutlich erhöhte Lebensdauer auf.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im An
spruch 1 angegebenen Verfahrens und der im Anspruch 5 ange
gebenen Zündkerze möglich.
Der Versorgungskanal verläuft zweckmäßigerweise seitlich der
Zündkammer und mündet vor einer Mündung eines Überströmkanals
oder in wenigstens einem Überströmkanal. Der Zusatzkraftstoff
oder das Zusatzgemisch können von diesen Stellen aus beson
ders einfach und verlustarm in die Zündkammer hineingebracht
werden.
Als Ventil zur Steuerung der Eingabe des Zusatzkraftstoffes
oder des Zusatzgemisches eignet sich insbesondere ein selbst
gesteuertes Kugelventil, das in der brennraumseitigen Mün
dung und/oder der außenseitigen Mündung des Versorgungskanals
angeordnet und/oder mit der außenseitigen Mündung des Ver
sorgungskanals verbunden ist. Es können also ein Ventil oder
mehrere hintereinander geschaltete Ventile zur Erhöhung der
Sicherheit und Eingabegenauigkeit vorgesehen sein. Dabei er
fährt ein in oder an der außenseitigen Mündung des Versor
gungskanals angeordnetes Ventil die geringste Temperaturbe
lastung. An der außenseitigen Mündung des Versorgungskanals
oder in der Zuleitung zu dieser Mündung kann auch ein elek
tronisch gesteuertes Magnetventil vorgesehen sein, durch das
eine noch exaktere Dosierung möglich ist. Ein in Reihe dazu
geschaltetes selbststeuerndes Ventil im Versorgungskanal
verhindert dabei eine Belastung des Magnetventiles durch das
heiße Gemisch.
Zur Eingabe des Zusatzkraftstoffes oder des Zusatzgemisches
direkt in wenigstens einen Überströmkanal ist dieser in vor
teilhafter Weise über einen Verbindungskanal mit dem in der
brennraumseitigen Mündung des Versorgungskanals angeordneten,
als 3/2-Wegeventil ausgebildeten Ventil verbunden, wobei in
einer ersten Ventilstellung bei im wesentlichen verschlos
sener, brennraumseitiger Ventilmündung der Versorgungskanal
mit dem Verbindungskanal verbunden ist und in einer zweiten
Ventilstellung der Versorgungskanal verschlossen ist. Hier
durch ist zum einen eine technisch leicht realisierbare Mon
tage des Ventils möglich, und dieses kann über einen größe
ren Querschnitt direkt über den Hauptbrennraum gesteuert
werden.
Sollen zur Verbesserung der Vermischung und der Zuführung
mehrere Versorgungskanäle direkt mit Zusatzkraftstoff oder
Zusatzgemisch beaufschlagt werden, so wird zweckmäßigerweise
ein mit dem verbindungskanalseitigen Anschluß des Ventiles
verbundener Ringraum in der Zündkammerwandung geschaffen, in
den wenigstens zwei Verbindungskanäle münden. Eine strömungs
günstige Lösung ergibt sich auch durch Ausbildung der Über
strömkanäle nach Art einer Venturi-Düse, da hierdurch eine
zusätzliche Saugwirkung erzielt wird.
Durch eine brauseartig ausgebildete Austrittsöffnung der
brennraumseitigen Mündung des Versorgungskanals wird verhin
dert, daß der Zusatzkraftstoff oder das Zusatzgemisch in ei
nem zu scharfen Strahl zu weit ins Innere des Hauptbrenn
raumes hineinströmt, da durch feines Versprühen ei
ne Wolke vor wenigstens einer Eintrittsöffnung eines Über
strömkanals gebildet wird. Auf diese Weise kann in der Zünd
kammer mit einer minimalen Menge von eingegebenem Zusatz
kraftstoff oder Zusatzgemisch ein ausreichend fettes Gemisch
erreicht werden.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Versor
gungskanal wenigstens teilweise mit Mitteln zur Wärmeabfuhr
zu versehen, die vorzugsweise als Maschengeflecht oder als
mit Längsnuten und/oder Längskanälen versehener Stab mit gu
ter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sind. Auf diese Weise kühlt
sich das gegebenenfalls in den Versorgungskanal eingedrun
gene heiße Gemisch über diese Wärmeabfuhrmittel soweit ab,
daß ein dahinterliegendes Ventil oder ähnliches keiner zu
hohen Temperatur ausgesetzt wird. Diese Wärmeabfuhrmittel
dienen zusätzlich auch als Flammenrückschlagssicherung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar
gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Zündkerze in der Schnittdarstellung mit
außerhalb angeordnetem Ventil,
Fig. 2 ein Horizontalschnitt durch die in Fig. 1
dargestellte Zündkerze entlang der
Schnittlinie I-I,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Zündkerze im Teilschnitt mit einem an
der Austrittsöffnung des Versorgungs
kanals angeordneten Ventil,
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Zündkerze im Teilschnitt mit einem an
der Eintrittsöffnung des Versorgungs
kanals angeordneten Ventil,
Fig. 5 eine brauseartig ausgebildete Austritts
öffnung am Versorgungskanal,
Fig. 6 ein Horizontalschnitt durch die in Fig. 5
dargestellte Austrittsöffnung,
Fig. 7 eine alternative Ausgestaltung dieser
Austrittsöffnung im Horizontalschnitt,
Fig. 8 eine Zündkerze im Teilschnitt mit einem
Maschengeflecht im Versorgungskanal,
Fig. 9 ein Horizontalschnitt durch einen mit
Längsnuten versehenen Stab im Versor
gungskanal zur Wärmeabfuhr,
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Zündkerze im Teilschnitt mit einer Mün
dung des Versorgungskanals in einem
Überströmkanal,
Fig. 11 ein Horizontalschnitt durch die in Fig. 10
dargestellte Zündkerze entlang der
Schnittlinie II-II und
Fig. 12 ein als Venturi-Düse ausgebildeter Über
strömkanal.
Die in Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel dargestellte
Zündkerze ist in üblicher Weise in eine Wandung 10 eines
Zylinderkopfes eingeschraubt. Sie besteht aus einem mit ei
nem Außengewinde 11 versehenen Gehäuse 12, das im unteren
Bereich der Figur im Schnitt dargestellt ist. Im oberen, in
der Seitenansicht dargestellten Bereich ist dieses Gehäuse
12 als Sechskant 13 ausgebildet, um das Ein- und Ausschrau
ben mittels eines Schraubenschlüssels zu gewährleisten. In
diesem Gehäuse 12 ist dichtend ein Isolierkörper 14 einge
lassen, der wiederum dichtend und isolierend eine stabförmi
ge Anschlußelektrode 15 umgibt, die bis in eine Zündkammer
16 hineinreicht. Diese Zündkammer 16 wird durch ein von un
ten her in eine entsprechende Öffnung im Gehäuse 12 einge
setztes Zündkammergehäuse 17 gebildet. Dieses ist mit dem
Gehäuse 12 fest verbunden, insbesondere verschraubt, ver
schweißt, eingepreßt od. dgl. und ragt unten aus dem Gehäu
se 12 der Zündkerze teilweise heraus. Im Zündkammergehäuse
17 ist die Anschlußelektrode 15 mit einer seitlich zum Zünd
kammergehäuse 17 hin gerichteten Zündelektrode 18 versehen,
wobei zwischen dieser und einer entsprechend angeordneten
Gegenelektrode 19 am Zündkammergehäuse 17 eine Zündstrecke
gebildet wird. Selbstverständlich kann die Zündstrecke auch
eine andere, bekannte Ausbildung aufweisen.
Wie im Zusammenhang mit Fig. 2 hervorgeht, weist das Zünd
kammergehäuse 17 im unteren Bereich 4 schräg nach unten zum
Hauptbrennraum 20 verlaufende, tangential in die Zündkammer 16
einmündende Überströmkanäle 21 sowie einen zusätzlichen axial
nach unten verlaufenden Überströmkanal 22 auf. Das Zündkammer
gehäuse 17 weist im oberen Bereich einen erweiternden Absatz
23 auf, wobei die Zündstrecke im erweiterten Bereich der
Zündkammer 16 angeordnet ist. Hierdurch werden besonders
günstige Strömungsverhältnisse und eine gute Durchmischung
erreicht, es können jedoch auch einfacher gestaltete Zünd
kammern verwendet werden.
Zur Vereinfachung sind die Überströmkanäle 21 in Fig. 1 so
dargestellt, wie dies für einen radialen Verlauf an sich
üblich ist. Nichts desto weniger münden sie gemäß Fig. 2
tangential in die Zündkammer 16 ein.
Ein im Gehäuse 12 der Zündkerze verlaufender Versorgungs
kanal 24 mündet brennraumseitig im Bereich unmittelbar
vor der Öffnung eines Überströmkanals 21 und ist außenseitig
mit einem Anschlußgewinde 25 versehen. In dieses ist ein
Ventilkörper 26 eingeschraubt, der an seinem gegenüberlie
genden Ende mit einem Anschlußnippel 27 für einen nicht dar
gestellten Verbindungsschlauch versehen ist. Der Ventil
körper 26 kann ein selbstständig durch den Druck gesteuer
tes Ventil und/oder ein Magnetventil aufweisen. Es kann auch
ausschließlich ein selbststeuerndes Ventil im Ventilkörper
26 vorgesehen sein, während ein Magnetventil weiter entfernt
im Verbindungsschlauch oder an dessen anderem Ende ange
ordnet ist.
Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs
beispiels besteht darin, daß dem Ventilkörper 26 über den
Anschlußnippel 27 ein Zusatzkraftstoff oder ein fettes Kraft
stoff-Luft-Zusatzgemisch unter einem bestimmten Druck zuge
führt wird. Im Falle der bevorzugten Anwendung bei einem Gas
motor handelt es sich hierbei um ein Gas oder um ein Gasge
misch. Selbstverständlich ist auch eine Verwendung für Ben
zinmotoren oder Dieselmotoren möglich.
Ist lediglich ein selbststeuerndes Ventil im Ventilkörper 26
vorgesehen, so ergibt sich jeweils zwischen zwei Kompressions
takten der Brennkraftmaschine ein negativer Differenzdruck
durch den unter Öffnung des Ventils Zusatzbrennstoff oder
Zusatzgemisch durch den Versorgungskanal 24 in den Haupt
brennraum gelangen kann. Die Menge braucht dabei nur sehr
gering zu sein, beispielsweise kleiner als 1% der Hauptkraft
stoffmenge. Beim nachfolgenden Kompressionstakt schließt das
Ventil im Ventilkörper 26 und der Zusatzkraftstoff, der un
mittelbar vor einem Überströmkanal 21 in den Hauptbrennraum
eingeleitet wurde, wird durch diesen Überströmkanal 21 in
die Zündkammer 16 hineingedrückt. Infolge der tangentialen
Einmündung erfolgt dabei eine Verwirbelung und eine gute
Durchmischung mit dem übrigen, sehr mageren Kraftstoffgemisch
des Hauptbrennraumes. Da der Weg zur Zündstrecke dabei sehr
lang ist, liegt im Bereich dieser Zündstrecke dann ein sehr
homogenes und gut zündfähiges Gemisch vor, das nach erfolg
ter Zündung dann über die Überströmkanäle 21, 22 als das ma
gere Zündgemisch im Hauptbrennraum entzündende, hoch erhitz
te Gasstrahlen bzw. Fackelstrahlen explosionsartig in den
Hauptbrennraum gelangt.
Da die Zugabe von Zusatzkraftstoff oder Zusatzgemisch ledig
lich unmittelbar vor einem Kompressionstakt erforderlich ist,
kann das Eingabezeitintervall über ein Magnetventil im oder
vor dem Ventilkörper 26 optimiert werden. Dieses kann bei
spielsweise durch ein Zündsignal geschlossen werden und wäh
rend einer drehzahlabhängigen Zeitdauer im geschlossenen Zu
stand gehalten werden, wie dies in ähnlicher Weise bei der
elektronischen Benzinanspritzung bekannt ist. Eine alter
native Möglichkeit besteht darin, das Ventil durch ein Zünd
signal für die zugeordnete Zündkerze zu schließen und durch
ein Zündsignal für die Zündkerze eines anderen Zylinders oder
durch eine Kurbelwellenmarke wieder zu öffnen.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
ist ein selbststeuerndes Ventil 28 an der brennraumseitigen
Mündung des Versorgungskanals 24 angeordnet. Die im übrigen
gleich aufgebaute Zündkerze ist lediglich in diesem Bereich
ausschnittsweise dargestellt. Entsprechende Bauteile oder
Bereiche sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Ven
til 28 ist in der erweiterten Mündung des Versorgungskanals
24 untergebracht, beispielsweise eingepresst oder einge
schraubt. In einer Ventilkammer 29 ist ein kugelförmig ausge
bildetes Ventilglied 30 frei beweglich angeordnet. Übersteigt
der Hauptbrennraumdruck den Druck des Zusatzkraftstoffes,
so wird das Ventilglied 30 gegen einen oberen Ventilsitz 31
gepreßt und verhindert das Eindringen des heißen Gemisches
in den Versorgungskanal 24. Bei umgekehrten Druckverhältnis
sen liegt das Ventilglied 30 an der dem Ventilsitz 31 gegen
überliegenden unteren Auslaßmündung 32 an, wobei Zusatzkraft
stoff oder Zusatzgemisch durch Bypassnuten 33 am Ventilglied
30 vorbeigelangen können. Anstelle der Bypassnuten 33 kön
nen auch Bypasskanäle im Ventilgehäuse vorgesehen sein.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel
ist ein selbststeuerndes Ventil 34 am außenseitigen Ende des
Versorgungskanals 24 im Gehäuse 12 der Zündkerze eingelassen.
Dieses Ventil weist wiederum ein in einer Ventilkammer 35
angeordnetes, kugelförmiges Ventilglied 36 auf, das mit der
Kraft einer Feder 37 gegen einen am außenseitigen Ende an
geordneten Ventilsitz 38 gedrückt wird. Der Druck des Ge
misches im Hauptbrennraum wirkt dabei in Richtung der Feder
kraft auf das Ventilglied 36 ein. Bei geringem Druck im
Hauptbrennraum wird das Ventilglied 36 gegen die Kraft der
Feder 37 durch den Druck des Zusatzkraftstoffes oder Zusatz
gemisches vom Ventilsitz 38 abgehoben, so daß ein Durchlaß
durch das Ventil 34 erzeugt wird.
Wegen der temperaturempfindlicheren Feder 37 ist die Anord
nung des Ventils 34 am außenseitigen Ende des Versorgungs
kanals 24 vorgesehen. Prinzipiell ist der Anbringungsort der
Ventile 28, 34 austauschbar, wobei derartige Ventile auch im
Ventilkörper 26 vorgesehen sein können. Insgesamt genügt
selbstverständlich ein einziges, derartiges Ventil 28 bzw.
34, es können jedoch auch mehrere Ventile in Reihe geschal
tet werden, z.B. gemäß den Fig. 3 und 4 das Ventil 28 an der
brennraumseitigen Mündung und das Ventil 34 an der außensei
tigen Mündung des Versorgungskanals 24. In allen Fällen kann
ein zusätzliches Magnetventil in Reihe dazugeschaltet wer
den.
Gemäß Fig. 5 kann die brennraumseitige Mündung des Versor
gungskanals 24 auch mit einer brauseartig ausgebildeten Aus
trittsöffnung 39 versehen sein. Hierzu ist in die erweiterte
Mündung des Versorgungskanals 24 ein scheiben- bzw. zylin
derförmiges Mündungsstück 40 eingesetzt, insbesondere einge
preßt oder eingeschraubt, das gemäß Fig. 6 eine Vielzahl
von Axialkanälen 41 aufweist, die als Axialbohrungen ausge
bildet sind. Hierdurch wird ein zu scharfer und weitreichen
der Austrittsstrahl aus dem Versorgungskanal 24 verhindert.
Der Zusatzkraftstoff oder das Zusatzgemisch tritt durch die
ses Mündungsstück 40 fein verteilt und breit gefächert aus
und verteilt sich vor der Mündung des zugeordneten Überström
kanals 21.
Gemäß Fig. 7 können in einer alternativen Ausgestaltung bei
einem Mündungsstück 42 als Kanäle auch außenseitige Längs
nuten 43 vorgesehen sein.
In Fig. 8 ist in einer Teilschnittdarstellung ein Bereich
des Versorgungskanals 24 dargestellt, in den ein Maschenge
flecht 44 mit guter Wärmeleitfähigkeit eingesetzt ist. An
stelle eines Maschengeflechts können auch andere Gitterstruk
turen oder Strukturen mit engen Durchlaßöffnungen treten,
beispielsweise ein Stab 45 mit außenseitigen Längsnuten 46,
wie er in Fig. 9 im Querschnitt dargestellt ist. Derartige
Vorrichtungen dienen zur besseren Wärmeabfuhr für evtl. in
den Versorgungskanals 24 eingedrücktes heißes Abgas oder Ge
misch, wodurch zum einen ein besserer Schutz eines am außen
seitigen Ende des Versorgungskanals 24 angeordneten Ventils
und gleichzeitig eine Flammenrückschlagsicherung gegeben ist.
Bei dem in den Fig. 10 und 11 dargestellten weiteren Ausfüh
rungsbeispiel ist die brennraumseitige Mündung des Versor
gungskanals 24 wiederum mit einem Ventil 47 versehen, in
dessen Ventilkammer 48 ein kugelförmiges Ventilglied 49 frei
beweglich angeordnet ist. Dieses Ventilglied weist einen
oberen, das Eindringen von Gasen in den Versorgungskanal 24
vom Brennraum her verhindernden Ventilsitz 50 und einen un
teren, das Eindringen von Zusatzkraftstoff oder Zusatzge
misch in den Hauptbrennraum verhindernden Ventilsitz 51 auf.
Der untere Ventilsitz 51 ist an einer Öffnung 52 zum Haupt
brennraum angeordnet, so daß das Ventil über diese Öffnung
52 vom Hauptbrennraum aus betätigbar ist.
Die Ventilkammer 48 ist etwa im mittleren Bereich mit ei
nem Ringraum 53 verbunden, der zum Teil im Gehäuse 12 und
zum Teil im Zündkammergehäuse 17 verläuft und sich über ei
nen Winkel von etwa 90° erstreckt. Von diesem Ringraum 53
aus verlaufen zwei Verbindungskanäle 54 zu zwei Überströmka
nälen 21, in deren mittleren Bereich sie jeweils münden.
Hierdurch kann Zusatzkraftstoff oder Zusatzgemisch direkt
in die Überströmkanäle 21 eingegeben werden und wird dann
beim Kompressionstakt durch das magere Gemisch in die Zünd
kammer 16 eingedrückt und verwirbelt. Auf diese Weise kann
Zusatzkraftstoff oder Zusatzgemisch unmittelbar in die Über
strömkanäle 21 eingegeben werden, wobei die Ventilsteuerung
nach wie vor direkt durch den Druck des Hauptbrennraumes er
folgt.
In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann in
einer einfacheren Ausgestaltung die Ventilkammer 48 auch nur
über einen Verbindungskanal 54 mit einem Überströmkanal 21
verbunden sein. Der Ringraum 53 kann sich jedoch auch über
einen größeren Winkelbereich erstrecken, so daß weitere Ver
bindungskanäle 54 für weitere Überströmkanäle 51 vorgesehen
sein können.
Besonders günstig hat sich die Ausbildung der Überströmkanäle
21 nach Art einer Venturi-Düse gemäß Fig. 12 erwiesen. Hier
durch wird bei der Einströmung von sehr magerem Gemisch durch
den Überströmkanal 21 noch verbleibender Zusatzkraftstoff
oder Zusatzgemisch aus dem mit der engsten Stelle verbun
denen Verbindungskanal 54 herausgesaugt werden. Weiterhin
wird hierdurch eine noch bessere Vermischung erreicht.
Auch bei der direkten Eingabe von Zusatzkraftstoff oder Zu
satzgemisch in den Hauptbrennraum vor die Mündungen der
Überströmkanäle 21 kann eine ähnliche Ausgestaltung mit ei
nem Ringraum im Gehäuse 12 vorgesehen sein, wobei ein ein
zelner Versorgungskanal 24 von außen her in diesen Ringkanal
mündet und von diesem Ringkanal aus mehrere weiterführende
Versorgungskanäle vor den Mündungen der Überströmkanäle 21
im Hauptbrennraum münden.
Claims (22)
1. Verfahren zur Entflammung sehr magerer Kraftstoff-Luft-
Gemische mittels einer im Hauptbrennraum einer Brennkraft
maschine angeordneten, fremdgezündeten Zündkammer, die über
vorzugsweise tangential verlaufende Überströmkanäle mit dem
Hauptbrennraum verbunden ist, wobei fettes Kraftstoff-Luft-
Zusatzgemisch oder Zusatzkraftstoff ventilgesteuert in die
Zündkammer eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zusatzgemisch oder Zusatzkraftstoff in den Hauptbrennraum
(20) im Mündungsbereich wenigstens eines Überströmkanals
(21) oder direkt in wenigstens einen Überströmkanal (21)
eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das ventilgesteuerte Einleiten selbständig druckgesteuert
durch das sehr magere Gemisch im Hauptbrennraum erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einleitung von außen gesteuert erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuerung magnetisch erfolgt.
5. Zündkerze zur Entflammung sehr magerer Kraftstoff-Luft-
Gemische, insbesondere von Gasmotoren, mit einer eine Zünd
strecke umgebenden Zündkammer, die zum Hauptbrennraum führende,
vorzugsweise tangential verlaufende Überströmkanäle aufweist,
und mit einem fettes Kraftstoff-Luft-Zusatzgemisch oder Zu
satzkraftstoff zuführenden, ventilgesteuerten Versorgungska
nal, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Mündung des
Versorgungskanals (24) außerhalb der Zündkammer (16) im Be
reich mindestens eines Überströmkanals (21) vorgesehen ist.
6. Zündkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Versorgungskanal (24) seitlich der Zündkammer (16) ver
läuft und vor einer Mündung eines Überströmkanals (21) mün
det.
7. Zündkerze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich
net, daß der Versorgungskanal (24) in wenigstens einem Über
strömkanal (21) mündet.
8. Zündkerze nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der durch das Zündkerzengehäuse (12) ver
laufende Versorgungskanal (24) mit wenigstens einem Ventil
(28, 34, 47) versehen ist.
9. Zündkerze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventil (28, 34, 47) als in Abhängigkeit des von beiden
Seiten einwirkenden Druckes selbststeuernd ausgebildet ist.
10. Zündkerze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventil (34) mit einer auf ein Ventilglied (38) in glei
cher Richtung wie der brennraumseitige Druck einwirkenden
Feder (37) versehen ist.
11. Zündkerze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventil (28) eine Ventilkammer (29) mit einem frei beweg
lichen Ventilglied (30) aufweist, die an ihrem brennraum
seitigen Anschluß mit wenigstens einem Bypasskanal (33) und
an ihrem entgegengesetzt angeordneten Anschluß mit einem Ven
tilsitz (31) versehen ist.
12. Zündkerze nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ventilglied (36, 30) kugelförmig ausge
bildet ist.
13. Zündkerze nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventil in der brennraumseitigen Mün
dung und/oder der außenseitigen Mündung des Versorgungska
nals (24) angeordnet und/oder mit der außenseitigen Mündung
des Versorgungskanals (24) verbunden ist.
14. Zündkerze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Überströmkanal (21) über einen Verbin
dungskanal (54) mit dem in der brennraumseitigen Mündung des
Versorgungskanals (24) angeordneten, als 3/2-Wegeventil aus
gebildeten Ventil (47) verbunden ist, wobei in einer ersten
Ventilstellung bei im wesentlichen verschlossener brennraum
seitiger Ventilmündung der Versorgungskanal (24) mit dem Ver
bindungskanal (54) verbunden ist und in einer zweiten Ventil
stellung der Versorgungskanal (24) verschlossen ist.
15. Zündkerze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (47) ein frei bewegliches Ventilglied (49)
sowie eine Ventilkammer (48) mit zwei Ventilsitzen (50, 51)
aufweist, die an gegenüberliegenden, mit Anschlüssen versehe
nen Enden angeordnet sind, und daß der Verbindungskanal (54)
seitlich zwischen den Ventilsitzen (50, 51) mündet.
16. Zündkerze nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein mit dem verbindungskanalseitigen Anschluß
des Ventils (47) verbundener Ringraum (53) in der Zündkammer
wandung und/oder dem Zündkerzengehäuse (12) vorgesehen ist,
in den wenigstens zwei Verbindungskanäle (54) münden.
17. Zündkerze nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens die mit einem Verbindungska
nal (54) verbundenen Überströmkanäle (21) nach Art einer
Venturi-Düse ausgebildet sind.
18. Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die brennraumseitige Mündung des Versor
gungskanals (24) mit einer brauseartig ausgebildeten Aus
trittsöffnung (39) versehen ist.
19. Zündkerze nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Versorgungskanal (24) wenigstens
teilweise mit Mitteln (44, 45) zur Wärmeabfuhr versehen ist.
20. Zündkerze nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (44) zur Wärmeabfuhr eine Gitterstruktur mit
guter Wärmeleitfähigkeit aufweisen und vorzugsweise als Ma
schengeflecht ausgebildet sind.
21. Zündkerze nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (45) zur Wärmeabfuhr stabförmig ausgebildet
und mit Längsnuten (46) und/oder Längskanälen versehen
sind.
22. Zündkerze nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die außenseitige Mündung des Überström
kanals (24) mit einem elektronisch gesteuerten Magnetventil
verbunden ist.
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