DE69003730T2

DE69003730T2 - Wärmeisolierter Viertakt-Verbrennungsmotor mit Vorkammern.

Info

Publication number: DE69003730T2
Application number: DE90304521T
Authority: DE
Inventors: Hideo Kawamura
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2010-04-27
Also published as: EP0395406B1; DE69003730D1; US5025765A; EP0395406A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wärmeisolierten Viertaktmotor mit einer Vorkammer, wobei der Motor eine Brennkammer aufweist, die gegenüber der Außenseite des Motors wärmeisoliert ist, und ferner Einlaßöffnungen und eine Auslaßöffnung aufweist, welche voneinander getrennt sind.
Herkömmliche Motoren erzeugen mechanische Energie, und zwar eine Motorleistung, die etwa 1/3 der Wärmeenergie ausmacht, die durch Verbrennung von Kraftstoff in Brennkammern erzeugt wird. Der Rest der erzeugten Wärmeenergie, nämlich etwa 2/3 der Wärmeenergie, wird entweder durch den Motor selbst hindurch nach außen übertragen oder zusammen mit den Abgasen aus dem Motor ausgestoßen. Diese Wärmeenergie kommt nicht der Motorleistung zugute, sondern wird einfach vergeudet.
Es sind verschiedene wärmeisolierte Motoren vorgeschlagen worden, um den Motorwirkungsgrad zu steigern. Bei den vorgeschlagenen Motoren ist die Oberfläche der Innenwand einer Brennkammer mit einem wärmeisolierenden Material wie Keramik beschichtet, das eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und einen hohen Wärmewiderstand aufweist, so daß die Brennkammer gegenüber der Außenseite des Motors wärmeisoliert ist. Mit diesem Aufbau wird die mit den Abgasen ausgestoßene Energiemenge gesteigert, und die gesteigerte Wärmeenergie der Abgase wird mittels eines Turboladers oder dergleichen zurückgewonnen, um die Energie der Abgase dadurch nutzbar zu machen.
Die Temperatur in den Brennkammern wärmeisolierter Motoren ist höher als die Temperatur in den Brennkammern gewöhnlicher Motoren. Bei unverändertem Luft/Kraftstoff-Verhältnis würde daher die Menge an Stickoxiden (NOx), die als Luftverunreinigung in den Abgasen enthalten sind, vergrößert werden. Falls die dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge vergrößert würde, um die NOx zu vermindern, würden aber in verstärktem Umfang Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxide (CO) und Russ ausgestoßen werden.
Da die Abgase eine hohe Temperatur aufweisen, wird der Bereich um die Auslaßöffnung herum auf eine hohe Temperatur aufgeheizt. Falls die Einlaß- und Auslaßöffnungen nahe beieinander angeordnet sind, wird die Wärmeenergie aus dem Bereich um die Auslaßöffnung in den Bereich um die Einlaßöffnung übertragen, was zu einem Anstieg der Temperatur des Bereichs um die Einlaßöffnung führt. Über die Einlaßöffnung zugeführte Einlaßluft wird dann erwärmt und ausgedehnt, ehe sie in den Zylinder eingeleitet wird, und die tatsächliche Masse der angesaugten Luft wird daher vermindert. Infolgedessen wird die Motorleistung gesenkt.
Ein anderes Problem besteht darin, daß die Wandfläche der Brennkammer auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird, so daß der Kraftstoff dazu neigt, früher als zum normalen Zündzeitpunkt zu zünden, so daß der Motor unter Klopfen leidet.
Die EP-A-0352058, die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, jedoch einen früheren Prioritätstag hat, offenbart die Verwendung einer Hilfsbrennkammer in einem wärmeisolierenden Motor.
Angesichts der erwähnten Unzulänglichkeiten der herkömmlichen wärmeisolierten Motoren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wärmeisolierten Viertaktmotor mit einer Vorkammer zu schaffen, der die ausgestoßene Menge an NOx, HC, CO und Russ senkt, der gegeneinander wärmeisolierte Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, um einen Wärmetransport von der Auslaßöffnung zu den Einlaßöffnungen zu verhindern, und der verhindert, daß die Wandfläche einer Brennkammer auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, wenn der zugeführte Kraftstoff gezündet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein wärmeisolierter Viertaktmotor geschaffen, welcher enthält:
eine Hauptbrennkammer, die aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt ist;
eine Vorkammer, die aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt ist und mit der wirbelnde, aus der Hauptbrennkammer eingeleitete Einlaßluft in Form von Wirbeln festgehalten wird, wobei die Vorkammer eine Auslaßöffnung aufweist;
ein Auslaßventil zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnung;
eine Ausdrücköffnung, die eine Verbindung zwischen der Vorkammer und der Hauptbrennkammer bildet, um die wirbelnde Einlaßluft aus der Hauptbrennkammer in die Vorkammer einzuleiten;
einen Kolben, der hin- und hergehend in der Hauptbrennkammer angeordnet ist und eine Kolbenkopffläche aufweist;
einen Vorsprung, der an der Kolbenkopffläche angebracht und in die Ausdrücköffnung hinein beweglich ist, um den Durchlaßquerschnitt der Ausdrücköffnung zu verringern, wenn der Kolben eine Stellung nahe seines oberen Totpunkts erreicht, wobei die Kolbenkopffläche eine Ausnehmung aufweist, die um den Vorsprung herum gebildet ist; und
eine Einlaßöffnung, die in einer Fläche am Umfang der Hauptbrennkammer gebildet und so angeordnet ist, daß die Einlaßöffnung stellungsmäßig der Kolbenkopffläche entspricht, wenn der Kolben eine Stellung nahe seines unteren Totpunkts erreicht.
Nach dem Zünden von Kraftstoff werden die erzeugten Verbrennungsgase für einen bestimmten Zeitraum in einem Zustand hoher Temperatur in der Vorkammer gehalten. Wenn die Verbrennung fortschreitet, bis das Verhältnis von Kraftstoff zuLuft verringert ist, wird die Temperatur in der Brennkammer rasch abgesenkt, was den Ausstoß an NOx, HC, CO und Ruß vermindert. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen sind thermisch getrennt, um zu verhindern, daß ein Wärmetransport von der Auslaßöffnung zu der Einlaßöffnung stattfindet. Daher wird die Temperatur der Einlaßöffnung nicht erhöht, und der Einlaß-Wirkungsgrad wird nicht vermindert. Der Motor weist einen adiabatischen Ausdehnungstakt zwischen Auslaß- und Einlaßtakten auf. Daher wird die Wandtemperatur der Brennkammer abgesenkt, wenn der Kraftstoff gezündet wird, was eine geringere Klopffähigkeit ergibt. Das Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Motor kann stabil betrieben werden. Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels eines Anschauungsbeispiels dargestellt ist.
In den Zeichnungen sind:
Fig. 1 eine teilweise in Blockform vorliegende bruchstückhafte Querschnittsansicht einem wärmeisolierten Viertaktmotors mit einer Vorkammer gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht längs einer Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht längs einer Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 ein Schaubild, das ein Druck-gegen-Volumen (p-v)- Diagramm des Motors zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm, das bestimmte Takte des Motors zeigt;
Fig. 6(a) bis 6(c) Schemaansichten, die zeigen, wie Abgase in der Vorkammer strömen; und
Fig. 7 ein Diagramm, das die Art und Weise zeigt, in der sich die Temperatur in der Brennkammer und das Verhältnis des in einer Luft/Kraftstoff-Mischung enthaltenen Kraftstoffs im Verbrennungstakt ändern.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen Einzelheiten des Aufbaus eines wärmeisolierten Viertaktmotors mit einer Vorkammer gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Motor enthält eine Vorkammer 1 mit einer Innenwand, die mit einer Hülse 13 ausgekleidet ist, welche aus einem hitzebeständigen, wärmeisolierenden Material wie Keramik hergestellt ist. Die Vorkammer 1 weist außerdem eine Ausdrücköffnung 12, die mit einer Hauptbrennkammer in Verbindung steht, und eine Auslaßöffnung zum Ausstoßen von Abgasen aus der Hauptbrennkammer und der Vorkammer 1 auf.
Die Auslaßöffnung kann mittels eines in der Auslaßöffnung angeordneten Auslaßventils 14 geöffnet und geschlossen werden. Seitlich der Vorkammer 1 ist eine Einspritzdüse 15 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Vorkammer 1 angeordnet und mit einer Kraftstoffpumpe 16 verbunden, die der Einspritzdüse 15 unter Druck stehenden Kraftstoff zuführt.
Das Auslaßventil 14 wird mittels einer Ventilbetätigungseinrichtung 17, die um den Schaft des Auslaßventils 14 herum angeordnet ist, geöffnet und geschlossen. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Ventilbetätigungseinrichtung 17 einen Dauermagneten, der mit dem Schaft des Auslaßventils 14 verbunden ist, und einen in einem Motorgehäuseteil angeordneten Elektromagneten auf. Das Auslaßventil 14 kann daher mittels elektromagnetischer Kräfte betätigt werden, die durch den Dauermagneten und den Elektromagneten erzeugt werden. Das Auslaßventil 14 kann aber auch mittels einer Nockenwelle geöffnet und geschlossen werden.
Die Hauptbrennkammer ist in einem Zylinder 2 gebildet, der unterhalb der Vorkammer 1 angeordnet ist und mit dieser in Verbindung steht. Der Zylinder 2 weist eine Innenwand auf, die mit einer Zylinderbuchse 21 ausgekleidet ist, welche aus einem hitzebeständigen, wärmeisolierenden Material wie Keramik hergestellt ist.
Die Zylinderbuchse 21 weist am Umfang eine Anordnung von Einlaßöffnungen 22 auf, die in ihrem unteren Teil gebildet sind. Die Einlaßöffnungen 22 stehen schräg zur Achse der Zylinderbuchse 21, um aus den Einlaßöffnungen 22 einen Wirbel von Einlaßluft in den Zylinder 2 einzuleiten.
Ein Kolben 3 ist hin- und hergehend in dem Zylinder 2 angeordnet. Der Kolben 3 weist eine Ausnehmung 31 auf, die mittig in seiner der Vorkammer 1 gegenüberliegenden Kolbenkopffläche gebildet ist, sowie einen Vorsprung 32, der sich von der Mitte des Bodens der Ausnehmung 31 aus in Richtung auf die Ausdrücköffnung 12 erstreckt. Wenn der Kolben 3 eine Stellung nahe dem oberen Totpunkt seines Hubes erreicht, tritt der Vorsprung 32 in die Ausdrücköffnung 12 ein, wobei er den Durchlaßquerschnitt der Ausdrücköffnung 12 verringert. Der Vorsprung 32, die Fläche, welche die Ausnehmung 31 bildet, und die Kolbenkopffläche sind aus einem hitzebeständigen, wärmeisolierenden Material wie Keramik hergestellt.
Aus der Auslaßöffnung ausgestoßene Abgase werden über ein Auspuffrohr 41 zu der Turbine eines Turboladers 4 geleitet. Der Turbolader 4 weist eine drehbare Welle auf, mit der ein (nicht gezeigter) Elektromotor verbunden ist. Wenn der Motor mittels von einer externen Stromversorgung zugeführtem elektrischem Strom erregt ist, kann er die drehbare Welle des Turboladers 4 drehen. Der Verdichter des Turboladers 4 kann daher mittels der Energie der auf die Turbine gerichteten Abgase oder mittels des dem Motor zugeführten elektrischen Stroms gedreht werden, um den Einlaßöffnungen 22 über ein Einlaßrohr 42 unter Ladedruck stehende Einlaßluft zuzuführen.
Die Ventilbetätigungseinrichtung 17, die Kraftstoffpumpe 16 und der Elektromotor des Turboladers 4 werden durch Signale gesteuert, die von einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 50einer Steuereinheit 5 geliefert werden.
An der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 50 sind ein Drehungsfühler 55 zum Ermitteln der Drehzahl und des Kurbelwellenwinkels des Motors und ein Gaspedal-Bewegungsfühler 56 zum Ermitteln des Werts der Niederdrückung des zu dem Motor gehörenden Gaspedals verbunden. Deshalb gelangen Signale aus diesen Meßfühlern 55, 56 an die Steuereinheit 5.
Die Steuereinheit 5 enthält außer der Eingabe/Ausgabe- Schnittstelle 50 einen ROM 53 zum Speichern eines Steuerprogramms und verschiedener Tabellen, eine CPU 51 zur Ausführung arithmetischer Berechnungen unter der Steuerung des in dem ROM 53 gespeicherten Steuerprogramms, einen RAM 54 zum zeitweisen Speichern der Ergebnisse der arithmetischen Berechnungen und Daten und einen Steuerungsspeicher 52 zum Steuern des Signalflusses in der Steuereinheit 5.
Nachstehend wird die Arbeitsweise des solchermaßen aufgebauten wärmeisolierten Viertaktmotors beschrieben.
Wenn gemäß Fig. 4 und 5 in dem Ausdehnungstakt nach der Verbrennung das Gesamtvolumen der Hauptbrennkammer und der Vorkammer 1 von einem Punkt V1 am oberen Totpunkt aus, an dem die Hauptbrennkammer zusammengedrückt ist, bis zu einem Punkt V2 unmittelbar vor dem unteren Totpunkt vergrößert wird, wird die Auslaßöffnung geöffnet, um das Ausstoßen der Abgase zu beginnen.
Während das Volumen über einen Zustand, der in Fig. 5 bei a gezeigt ist, bis zu einem Punkt V3 am unteren Totpunkt ausgedehnt wird, fällt der Druck in der Hauptbrennkammer und der Vorkammer 1 rasch. Da die Einlaßöffnungen 22 im unteren Totpunkt, der in Fig. 5 bei b gezeigt ist, geöffnet werden, wird unter Ladedruck zugeführte Einlaßluft in Form wirbelnder Luftströme in den Zylinder 2 eingeleitet.
Die eingeleitete Einlaßluft treibt die Abgase nach oben, um das Ausstoßen der Abgase aus der Auslaßöffnung zu unterstützen. Der Kolben 3 bewegt sich vom unteren Totpunkt aus nach oben, wobei er die Einlaßöffnungen 22 schließt, um das Einleiten der Einlaßluft zu beenden. Auch zu diesem Zeitpunkt befinden sich noch Abgase in dem Zylinder 2. Daher bleibt die Auslaßöffnung offen, wie es in Fig. 5 bei c gezeigt ist. Die Auslaßöffnung bleibt fortdauernd offen, bis der Kolben 3 den oberen Totpunkt erreicht, woraufhin die Abgase vollständig aus dem Zylinder ausgestoßen sind.
Anschließend wird die Auslaßöffnung am oberen Totpunkt V1 geschlossen, wie in Fig. 5 bei d gezeigt. Bei geschlossener Auslaßöffnung wird der Kolben 3 abgesenkt, damit sich die in dem Zylinder 2 eingeschlossene Einlaßluft adiabatisch ausdehnen kann. Da sich die Temperatur der Einlaßluft während der adiabatischen Expansion verringert, nimmt die Einlaßluft rasch Wärmeenergie von der Innenwand der Brennkammer auf, so daß die Temperatur der Brennkammer-Innenwand abgesenkt wird.
Wenn sich der Kolben 3 über einen Punkt unmittelbar vor dem unteren Totpunkt V3 hinausbewegt, wie in Fig. 5 bei e gezeigt, strömt unter dem Ladedruck und einem im Zylinder 2 entwickelten Vakuum schnell Einlaßluft aus den Einlaßöffnunger 22 in den Zylinder 2.
Da die Einlaßöffnungen 22 in bezug auf die Mittenachse des Zylinders 2 schräg stehen, wie Fig. 3 zeigt, wirbelt die eingeleitete Einlaßluft mit hoher Geschwindigkeit im Zylinder 2 herum.
Wenn sich der Kolben 3 nach oben bewegt, werden die wirbelnden Luftströme im Zylinder 2 in Richtung auf die Vorkammer 1 bewegt. Da der Durchmesser der Vorkammer 1 kleiner als der Durchmesser des Zylinders 2 ist, werden die Luftwirbel im Zylinder 2 beschleunigt und strömen in die Vorkammer hinein.
In der letzten Hälfte des Kompressionstakts des Kolbens 3 ist die Menge an in die Vorkammer 1 fließender Einlaßluft verringert. Jedoch tritt der Vorsprung 32 am Kolbenkopf in die Ausdrücköffnung 12 ein und verengt ihren Durchlaßquerschnitt, wodurch die Luftwirbel beschleunigt werden, wenn sie in die Vorkammer 1 eintreten. Dementsprechend werden am Ende des Kompressionstakts in der Vorkammer 1 Luftwirbel mit höherer Geschwindigkeit erzeugt.
Da die Innenwand der Vorkammer 1 bei Beendigung des Kompressionstakts, wenn Kraftstoff aus der Einspritzdüse 15 entlang der Luftwirbel in die Vorkammer 1 eingespritzt wird (siehe Fig. 2), bereits gekühlt worden ist, wird der eingespritzte Kraftstoff unter günstigen Umständen verbrannt. Anschließend beginnt der Kolben 3 den Expansionstakt.
Wenn der Kraftstoff verbrannt wird, werden Verbrennungsgase erzeugt, die den Kolben 3 niederdrücken. Beim Niedergehen des Kolbens 3 wird der Durchlaßquerschnitt der Ausdrücköffnung 12, der mittels des Vorsprungs 32 verengt worden war, vergrößert, was es den Verbrennungsgasen gestattet, sich rasch in den Zylinder 2 hinein auszudehnen.
Die zeitliche Abfolge, in der das Auslaßventil 14 in jedem der obigen Takte geöffnet und geschlossen wird, die Menge an mittels der Einspritzdüse 15 eingespritztem Kraftstoff, die zeitliche Abfolge, in der der Kraftstoff eingespritzt wird, und die Menge an in den Zylinder 2 eingeleiteter Einlaßluft werden aufgrund der von dem Drehungsfühler 55 und dem Gaspedal-Bewegungsfühler 56 ermittelten Signale mittels der Steuereinheit 5 berechnet und bestimmt.
Die Art und Weise, in der die Verbrennungsgase in die Vorkammer 1 strömen, wird nun im einzelnen mit Bezug auf Fig. 6(a) bis 6(c) beschrieben.
Fig. 6(a) zeigt den Zustand unmittelbar bevor der Kolben 3 den oberen Totpunkt erreicht. Fig. 6(b) zeigt den Zustand unmittelbar nachdem der Kolben 3 den oberen Totpunkt erreicht hat. Fig. 6(c) zeigt den Zustand, in dem der Kolben 3 heruntergeht.
Wie in Fig. 6(a) gezeigt, werden die nach dem Zünden des Kraftstoffs in den Wirbeln in der Vorkammer 1 erzeugten Ver-brennungsgase ausgedehnt, und sie weisen eine geringere spezifische Schwere als der unverbrannte Kraftstoff auf. Daher werden die Verbrennungsgase aufgrund der zentrifugalen Trennwirkung der Wirbel in Richtung auf den Zentralbereich der Wirbel gelenkt.
Weil der Zentralbereich der Wirbel einen niedrigeren Druck als ihr periphärer Bereich aufweist, wird in der Ausnehmung 31 befindliche Luft aus der Ausdrücköffnung 12, die durch den Vorsprung 32 verengt ist, in den Zentralbereich der Wirbel gesaugt, was die Verbrennung im Zentralbereich der Wirbel beschleunigt. Die der Luftmenge entsprechende Luftmasse oder -tasche wird daher in die Vorkammer 1 eingeleitet, d.h., daß die Ausnehmung 31 im Kolbenkopf die Erzeugung von Ruß wirksam unterdrückt.
Wenn sich dann, wie in Fig. 6(b) gezeigt, der Kolben 3 über den oberen Totpunkt hinausbewegt und beginnt, herunterzugehen, werden die Verbrennungsgase im Zentralbereich der Wirbel in Richtung auf den Kolben 2 in die Hauptbrennkammer ausgestoßen. Die Verbrennungsgase fließen aufgrund der Düsenwirkung der Ausdrücköffnung 12, die durch den Vorsprung 32 verengt ist, als Hochgeschwindigkeitsstrahl in die Ausnehmung 31 hinein. Die Verbrennungsgase werden dann mit in der Ausnehmung 31 verbleibender Luft gemischt, woraufhin irgendwelche unverbrannten Bestandteile in den Verbrennungsgasen verbrannt werden, wobei die Verbrennungsgase in einem Zustand hoher Temperatur gehalten werden.
Auslöschgebiete, in denen die Verbrennungsgase wie bei herkömmlichen Motoren sonst von der Innenwand des Zylinders gekühlt und ausgelöscht würden, werden daher ebenfalls im Zustand hoher Temperatur gehalten.
Wenn der Kolben 3 weiter heruntergeht und der Vorsprung 32 aus der Ausdrücköffnung 12 heraustritt, wie in Fig. 6(c) gezeigt, wird die Ausdrücköffnung 12 geöffnet, wobei sie es den Verbrennungsgasen erlaubt, sich aus der Vorkammer 1 in den Zylinder 2 hinein auszubreiten und auszudehnen. Daher wird die Temperatur der Verbrennungsgase schnell abgesenkt.
Die Beziehung zwischen der Temperatur in der Brennkammer und der Abgasemission wird mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben.
Der Graph der Fig. 7 enthält eine Vertikalachse, die das Verhältnis φ von Kraftstoff in der Luft/Kraftstoff-Mischung wiedergibt, und eine Horizontalachse, die die Temperatur T wiedergibt. HC, CO und Ruß werden in einem oberen, linken Gebiet erzeugt, während NOx in einem unteren, rechten Gebiet erzeugt wird. Die Kurve A zeigt, wie sich die Abgasemission in einem herkömmlichen Motor, dessen Brennkammer nicht wärneisoliert ist, mit der Temperatur ändern, und die Kurve B zeigt, wie sich die Abgasemissionen bei dem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Temperatur ändern.
Da der Motor der vorliegenden Erfindung ein wärmeisolierter Motor ist, liegt die Kurve B auf einer Seite höherer Temperatur als die Kurve A. Falls das Kraftstoffverhältnis φ des Motors der Erfindung der gleiche wie der des herkömmlichen Motors wäre, würde die Kurve B in das NOx-Gebiet eindringen. Daher wird das Kraftstoffverhältnis φ vergrößert, um zu verhindern, daß die Kurve B in das NOx-Gebiet eindringt.
Falls lediglich das Kraftstoffverhältnis φ erhöht würde, würde die Kurve B dann in das Gebiet eindringen, in den-HC, CO und Ruß erzeugt werden. Es kann verhindert werden, daß die Kurve B in dieses Gebiet eindringt, indem der Zustand hoher Temperatur nach der Zündung für einen längeren Zeitraum als bei dem herkömmlichen Motor aufrechterhalten wird, und indem die Temperatur rasch abgesenkt wird, nachdem sich das Kraftstoffverhältnis verringert hat.
Auf diese Weise wird verhindert, daß die Kurve B in die beiden Gebiete eindringt, in denen entweder HC, CO und Ruß oder NOx erzeugt werden.

Claims

1. Wärmeisolierter Viertaktmotor, welcher enthält:

eine Hauptbrennkammer (2), die aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt ist;

eine Vorkammer (1), die aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt ist und mit der wirbelnde, aus der Hauptbrennkammer eingeleitete Einlaßluft in Form von Wirbeln festgehalten wird, wobei die Vorkammer eine Auslaßöffnung aufweist;

ein Auslaßventil (14) zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnung;

eine Ausdrücköffnung (12), die eine Verbindung zwischen der Vorkammer (1) und der Hauptbrennkammer (2) bildet, um die wirbelnde Einlaßluft aus der Hauptbrennkammer in die Vorkammer einzuleiten;

einen Kolben (3), der hin- und hergehend in der Hauptbrennkammer angeordnet ist und eine Kolbenkopffläche aufweist;

einen Vorsprung (22), der an der Kolbenkopffläche angebracht und in die Ausdrücköffnung hinein beweglich ist, um den Durchlaßquerschnitt der Ausdrücköffnung zu verringern, wenn der Kolben eine Stellung nahe seines oberen Totpunkts erreicht, wobei die Kolbenkopffläche eine Ausnehmung (31) aufweist, die um den Vorsprung herum gebildet ist; und

eine Einlaßöffnung (22), die in einer Fläche am Umfang der Hauptbrennkammer gebildet und so angeordnet ist, daß die Einlaßöffnung stellungsmäßig der Kolbenkopffläche entspricht, wenn der Kolben eine Stellung nahe seines unteren Totpunkts erreicht.

2. Motor nach Anspruch 1, bei dem die Ausdrücköffnung eine Mittenachse aufweist, die auf die Mittenachse, um die herum die Wirbel in der Vorkammer am Wirbeln gehalten werden, ausgerichtet ist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, der weiterhin eine mittels aus der Auslaßöffnung ausgestoßener Abgase antreibbare Aufladeeinrichtung (4) aufweist, um Einlaßluft unter Druck von der Einlaßöffnung in die Hauptbrennkammer einzuleiten.

4. Motor nach Anspruch 3, der weiterhin einen Elektromotor zum Antreiben der Aufladeeinrichtung aufweist.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kolbenkopffläche, eine die Ausnehmung abgrenzende Fläche und der Vorsprung aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt sind.

6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei den das isolierende Material ein Keramikmaterial umfaßt.

7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der weiterhin eine Einrichtung (17) für einen elektromagnetischen Antrieb des Auslaßventils zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnung aufweist.