DE2711681A1

DE2711681A1 - Verbrennungskammer einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2711681A1
Application number: DE19772711681
Authority: DE
Inventors: Yoshio Yamakawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1978-05-18
Also published as: US4291655A; JPS5362010A; US4166436A; DE2711681C2; JPS5949407B2

Description

T D W Γ* Patentanwälte:

TlEDTKE - DÜHLING - Ι\ΙΝΝΕ - VSRUPE dpi ing Tiedtke

c' Dipl.-Chem. Bühling

Dipl.-Ing. Kinne Dipl.-lng. Grupe

Bavariaring 4, Postfach 20 2403

8000 München 2

Tel.: (0 89)53 96 53-56

Telex: 5 24 845 tipat

cable. Germaniapatent München

17. März 1977

D 3032 /case 1652

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KATSHA
Toyota-shi, Japan

Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine

Di-^e Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine und insbesondere auf den Aufbau der Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine.

Als v/i rkungsvolles Verfahren zur gleichzeitigen Verringerung der Menge der schädlichen Abgasbestandteile HC, CO und KO ist ein Verfahren bekannt, Vei dem ein mageres Luftbrennstoffgemisch verwendet wird. Da bei diesem Verfahren die Flanunengeschwindigkeit sehr gering ist, tritt jedoch der Nachteil auf, daß keine stabile Verbrennung erreicht werden kann, wodurch eine Schwankung des Drehmoments bewirkt wird.

Andererseits ist als wirkungsvolles Verfahren zur Verringerung der Menge der schädlichen NO -Bestandteile im Abgas ein Verfahren bekannt, bei dem das Abgas vom Auslaßsystem wieder in das Einlaßsystem der Maschine zurückgeführt wird.

Das wieder zurückgeführte Abgas wird jedoch, insbesondere wenn 1/14

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Dresdner Bank (München) Kto 3939 844 Posischeck (München) KtO 670-43-804

VD

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■^ eine große Menge des Abgases v/ieder in das Einlaßsystem zurückgeführt wird, mit dem Luftbrennstofrgemisch ±_m Zylinder der Maschine nicht vermischt. Deshalb kann keine stabile Verbrennung erreicht v/erden, wodurch die Schwankung des Drehmoments bev.'irkt v/ird.

Um eine stabile Verbrennung zu erreichen und um die Abgabeleistung der Maschine durch Erhöhen der Verbrennungsgeschwindigkeit zu verbessern, ist zusätzlich ein Verfahren bekannt, bei dem das Volumen der zwischen dem Zylinderkopf und

j_0 der oberen Stirnfläche des Kolbens gebildeten Verbrennungskammer verringert wird; d. h_v das Kompressionsverhältnis wird so erhöht, daß sich die Flamme unmittelbar üher den gesamten Raum der Verbrennungskammer ausbreitet. Wenn jedoch das Volume.n der Verbrennungskammer kaum verringert wird, ist es unmöglich, die Verbrennungsgeschwindigkeit genügend zu erhöhen. Insbesondere wenn ein mageres Luftbrennstoffgemisch oder ein Gemisch verwendet wird, das eine große .Menge des wieder zurückgeführten Abgases enthält,kann keine zufriedenstellende Verbrennungsgeschwindigkeit erreicht werden.

wenn das Konpressionsverhältnis erhöht wird, tritt zusätzlich das Problem auf, daß ein Klopfen auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Verbrennungsgeschwindigkeit eines mageren Luftbrennstoff gemisches oder eines Gemisches, das eine große Menge des v/ieder zurückgeführten Abgases enthält, erhöht wird, wodurch eine stabile Verbrennung erreicht, ferner das Auftreten einer Zündung verhindert und die Menge der schädlicher. Bestandteile im Abgas verringert werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Brennkraftmaschine geschaffen, die einen Zylinderblock, einen an den Zylinderblock montierten Zylinderkopf und einen Kolben aufweist, der in dem Zylinderblock

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j_ hin- und horbewegbar ist, wobei der Zylinderkopf und der Kolben eine Verbrennungskammer begrenzen, die ein bestimmtes Volumen hat, wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht; ferner sind in dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ein Einlaßventil, das ein brennbares Gemisch in die Verbrennungskammer leitet, und ein Auslaßventil angeordnet, das das Abgas in die Atmosphäre ausströmen läßt; die Verbrennungskammer besitzt einen ersten Bereich, der eine Haupt-Verbrennungskammer bildet und eine Umfangswand und eine Bodenwand aufweist, ferner einen zweiten Bereich, der

]_0 eine Druckströmung ("Squish"-Strömung) eines brennbaren Gemisches erzeugt, und einen dritten Bereich, der den ersten Bereich mit dem zweiten Bereich verbindet und die Druckströmung in Umfangsrichtung des Kolbens führt, so daß ein direktes Aufprallen der Druckströmung auf die Bodenwand des ersten Bereichs bewirkt wird und eine Turbulenz und eine starke Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches in dem ersten Bereich erzeugt werden; die Brennkraftmaschine besitzt ferner eine Zündkerze, deren Funkenstrecke in der Verbrennungskammer angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ist eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Kolbens;

Fig. 3 ist eine Unteransicht des Zylinderkopfs gemäß der

Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Unteransicht des Zylinderkopfs einer weiteren Ausführung des Beispiels von Fig.1;

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Fig. 5 ist ein Längsschnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführung des Beispiels von Fig. 1;

Fig. 7 ist eine Unteransicht des Zylinderkopfs gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. δ ist ein Längsschnitt gemäß der Linie VIII-VIII

in Fig. 7;

Fig. 9 ist ein Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Linie IX-IX in Fig. 10; 15

Fig. 10 ist eine Unteransicht des Zylinderkopfs gemäß der Linie X-X in Fig. 9;

Fig. 11 ist ein Querschnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig. 10;

Fig. 12 ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführung des Beispiels von Fig. 9 und

Fig. 13 ist ein Querschnitt gemäß der Linie XIII-XIII

in Fig. 12.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 bezeichnet 1 einen Zylinderblock, 2 einen Kolben, der im Zylinderblock hin- und herbewegbar ist, 3 einen Zylinderkopf, der über eine Dichtung 4 an dem Zylinderblock 1 befestigt ist, 5 eine Einlaßöffnung, ein Einlaßventil, 7 eine Auslaßöffnung und 8 ein Auslaßventil. Die Einlaßöffnung 5 ist beispielsweise mit einem Vergaser, der ein mageres Luftbrennstoffgemisch mit einem Luftbrennstoffverhältnis von 18:1 bis 20:1 bildet, oder mit einem

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Vergaser verbunden, der ein Gemisch bildet, das etwa ein stöchiometrisches Luftbrennstoffverhältnis liefert. Wenn der Vergaser verwendet wird, der das Gemisch mit dem annäherend stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis bildet, wird bevorzugt, die Maschine mit einer AbgasrückfUhrvorrichtung zu versehen, die das Abgas vom Abgasauslaßsystem wieder in das Einlaßsystem der Maschine zurückführt, und eine große Abgasmenge von mehr als 10 % relativ zu der in den Zylinder der Maschine eingeführten Menge eines Luftbrennstoffgemisches mit annähernd stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis zurückzuführen. Eine kreisförmige Vertiefung ist im mittleren Bereich eier oberen Stirnfläche 2a des

Kolbens 2 ausgebildet. Diese Vertiefung 10 bildet zusammen mit einer inneren Wand 3a des Zylinderkopfs 3 eine Verbrennungskammer 9, wenn der Kolben 2 den oberen Totpunkt erreicht. Ein ringförmiger flacher Bereich 11 ist am Umfangsbereich der oberen Stirnfläche 2a des Kolbens 2 aurgebildet. Auf der anderen Seite hat der Zylinderkopf 3 die flache innere Wand 3a. wenn der Kolben 2 den oberen Totpunkt erreicht, wird folglich zwischen der flachen inneren Wand 3a des Zylinderkopfs 3 und dem ringförmigen flachen Eereich 11 des Kolbens 2 eine Druckfläche A ("Squish"-Fläche) ausgebildet, die in Fig. 2 schraffiert dargestellt ist.Ein Paar Ausnehmungen 12, die sich in ümfongsrichtung B (siehe Fig. 2) des Kolbens 2 erstrecken,ist in dem ringförmigen Bereich 11 so ausgebildet, daß die Querschnittsfläche der Ausneh mungen 12 entlang der ümfangsrichtung B allmählich vergrößert wird. Zusätzlich sind diese Ausnehmungen 12 so ausgebildet, daß die Bodenflächen 13 der Ausnehmungen 12 in Richtung der kreisförmigen Vertiefung 10 nach unten geneigt sind und in die Bodenfläche 10a der Vertiefung 10 in einem Bereich P übergehen, in dem die Querschnittsflächen der Ausnehmungen 12 ihren Maximalwert erreichen.

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ΑΌ

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Während des Ansaugtakts wird ein brennbares Gemisch von der Einlaßöffnung 5 in die Verbrennungskammer 9 eingeführt, die zwischen der inneren Wand 3a des Zylinderkopfs und der oberen Stirnfläche 2a des Kolbens 2 gebildet ist. Dann wird während des ■Konpressionstakts das brennbare Gemisch in der Verbrennungskammer 9 komprimiert, während sich der Kolben 2 nach oben bewegt. Wenn der Kolben 2 eine Stellung in der Nähe des oberen Totpunkts erreicht, wird das brennbare Gemisch im Bereich der Druckfläche A aus diesem Bereich in die Vertiefung 10 geschoben, wodurch ein Druckstrom des brennbaren Gemisches bewirkt wird. Da die Ausnehmungen 12 so ausgebildet sind, daß ihre Querschnittsflächen entlang der Umfangsrichtung B allmählich vergrößert wird, wird jetzt der Druckstrom, der eine Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung B aufweist, gemäß der Richtung der Pfeile C in Fig. 2 hinausgeschoben. Wie vorstehend dargelegt ist, sind die Ausnehmungen mit der Bodenfläche 10a der Vertiefung 10 in dem Bereich direkt verbunden, in dem die Querschnittsfläche der Ausnehmungen maximal ist. Folglich wird eine durch die Ffeile D dargestellte starke Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches im gesamten Raum der Verbrennungskammer 9 erzeugt; das verwirbelte brennbare Gemisch wird dann durch eine Zündkerze 14 (siehe Fig. 3) gezündet.

Die Druckströmung bewirkt gleichzeitig die Turbulenz und die Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches in der Verbrennungskammer 9. Deshalb wird wegen des Herbeiführens einer turbulenten Verbrennung die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht und die Verbrennung stabilisiert. Folglich kann sogar bei Verwendung eines mageren Luftbrennstoffgemisches eine stabile Verbrennung erreicht werdenjßine stabile Verbrennung wird sogar dann erreicht, wenn ein brennbares Gemisch eine große Menge an zurückgeführtem Abgas enthält, da das zurückgeführte Abgas infolge der Druckströmung mit einem Luftbrennstoffgemisch vollständig vermischt wird. Gemäß der Darstellung in Fig. wird bevorzugt, daß d^J.e Zündkerze 14 im Umfangsbereich der

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Wirbelbewegung an einer Stelle angeordnet ist, die sich in der Nähe des Auslaßventils 8 und in bezug auf die Strömungsrichtung D des brennbaren Gemisches stromaufwärts des Auslaßventils 8 befindet.

Da das Auslaßventil 8 dem Abgas, das über das Auslaßventil 8 ausströmt, direkt ausgesetzt ist, wird die Temperatur des Auslaßventils 8 größer als die Temperatur der inneren VJand 3a des Zylinderkopfs 3. Insbesondere neigt die der Verbrennungskammer 9 ausgesetzte Ventilfläche des Auslaßventils 8 zur Ausbildung einer überhitzten Stelle auf der Ventilfläche, wodurch eine Zündung (Klopfen) bewirkt wird, die auf die Anwesenheit dieser überhitzten Stelle zurückzuführen ist. Da die Zündkerze 14 gemäß der vorstehenden Beschreibung angebracht ist, erreicht das durch die Zündkerze 14 gezündete Gemisch unmittelbar die Ventilfläche des Auslaßventils 8, wodurch das in der Nähe der Ventilfläche des Auslaßventils 8 vorliegende brennbare Gemisch verbrannt wird; dadurch wird das Auftreten des Klopfens verhindert.

In den Fig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß eine mit der Verbrennungskammer 9 über einen Verbindungskanal 15 verbundene Hilfsbrennkammer 16 vorgesehen und die Funkenstrecke einer Zündkerze 17 im Verbindungskanal 15 angeordnet ist. Die Beschreibung des Aufbaus der oberen Stirnfläche 2a des Kolbens 2 entfällt, da die in den Fig. 4 und 5 gezeigte obere Stirnfläche 2a den gleichen Aufbau wie die der Fig. 1 besitzt. In dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird während des Kompressionstakts ein brennbares Gemisch in der Verbrennungskammer 9 durch den Verbindungskanal 15 in die Hilfsbrennkammer 16 gedrückt. Dann wird das in die Hilfsbrennkammer 16 eingeführte brennbare Gemisch durch die Zündkerze 17 ge-

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zündet, wodurch ein brennender Strahl aus dem Verbindungskanal 15 in die Verbrennungskammer 9 einschießt. Ähnlich der vorstehend beschriebenen Weise wird in der Vertiefung 10 eine Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches erzeugt und das verwirbelte brennbare Gemisch wird von dem brennenden Strahl gezündet. Vorzugsweise v/ird der brennende Strahl entlang der Strömungsrichtung D des verwirbelten brennbaren Gemisches im Unifangsbereich der Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches eingeführt. Der Verbindungskanal 15 mündet folglich bei diesem Ausführungsbeispiel in die Verbrennungskammer 9 im ümfangs bereich der Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches; der Verbindungskanal 15 ist so angeordnet, daß die Achse des Verbindungskanals 15 mit der flachen inneren Oberfläche 3a des Zylinderkopfs 3 einen spitzen Winkel bildet.

In den Fig. 6 bis 8 ist eine weitere Ausführung des Beispiels von Fig.1 gezeigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 besitzt der Kolben 2 eine flache obere Stirnfläche 2a. Der Zylinderkopf 3 besitzt in seinem mittleren Bereich eine sphärische innere Fläche 3a, die eine sphärische Verbrennungskammer 9 begrenzt; der Zylinderkopf 3 weist im Umfangsbereich der inneren Fläche 3a einen ringförmigen flachen Oberflächenbereich 18 auf. Wenn der Kolben 2 den oberen Totpunkt erreicht, wird zwischen der oberen Stirnfläche 2a des Kolbens 2 und dem ringförmigen flachen Oberflächenbereich 18 des Zylinderkopfs 3 eine Druckfläche E gebildet, die in Fig. 7 schraffiert dargestellt ist. Ein Paar Ausnehmungen 19, die sich in Umfangsrichtung F (siehe - Fig. 7) erstrecken, ist an dem ringförmigen flachen Oberflächenbereich 18 der inneren Fläche 3a des Zylinderkopfs ausgebildet. In der gleichen Weise, wie es anhand der Fig.

beschrieben ist, sind die Ausnehmungen 19 so ausgebildet, daß ihre Cuerschnittsflache allmählich qrößer wird, und die Bodenfläche der Ausnehmungen 19 steigt in Richtung auf die

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2^η ^; Β81

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Λ3

Verbrennungskammer 9 nach oben an. Folglich bewirkt eine während des Kompressionstakts gebildete Druckströmung des brennbaren Gemisches eine Turbulenz des brennbaren Gemisches in der Verbrennungskammer 9 und gleichzeitig eine Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches, wie sie in Fig.

durch die Pfeile G dargestellt ist.

Die Fio. 9 bis 11 zeigen eine weitere Ausführung des Beispiels von Fig. 1. Gemäß der Darstellung in Fig. 9 besitzt der Kolben 2 eine flache obere Stirnfläche 2a.Auf der anderen Seite sind an der inneren Viand 3a des Zylinderkopfs 3 ein flacher Oberflächenbereich 21, der in Fig. 10 schraffiert dargestellt ist, eine zylindrische Vertiefung 22 und eine geneigte Nut 24 ausgebildet. Die zylindrische Vertiefung 22 begrenzt die Verbrennungskammer 9, wenn der Kolben 2 den oberen Totpunkt erreicht. Die geneigte Nut 24 erstreckt sich vom flachen Oberflächenbereich 21 entlang der Umfangsrichtung H (siehe Fig. 10); die geneigte Nut 24 ist mit der zylindrischen ümfangswand der zylindrischen Vertiefung 22 tangential verbunden und sie besitzt gemäß der Darstellung in Fig. 11 einen rechteckigen Querschnitt. Zusätzlich schließt sich die geneigte Nut 24 an den flachen Oberflächenbereich 21 an einer in Fig. 10 gestrichtelt dargestellten Stelle R und an die Bodenfläche 23 der zylindrischen Vertiefung 22 an einer durch eine gestrichelte Krümmungslinie dargestellte StellungS über- gangslos an.Ein Gewindeloch 25, das in die Verbindungskammer 9 mündet, ist in der Nähe des Auslaßventils 8 an der inneren Wand 3a ausgebildet, die die zylindrische Vertiefung 22 begrenzt. Die Zündkerze 14 ist in das Gewindeloch 25 so eingeschraubt, daß die Funkenstrecke der Zündkerze 14 nicht in die Verbrennungskammer 9 ragt. Wenn der Kolben 2 den oberen Totpunkt erreicht, wird zwischen der oberen Stirnfläche 2a des Kolbens 2 und dem flachen Oberflächenbereich 21 der inneren Wand 3a des Zylinderkopfs 3 eine Druckfläche I ausgebildet, die in Fig. 10 durch Kreuzschraffur dargestellt ist.

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Während des Ansaugtakts wird über das Einlaßventil 6 ein brennbares Gemisch in die Verbrennungskammer 9 eingeführt, die zwischen der inneren Wand 3a des Zylinderkopfs 3 und der oberen Stirnfläche 2a des Kolbens 2 ausgebildet ist. Dann wird wahrend des Kompressionstakts das in die Verbrennungskammer 9 eingeführte brennbare Gemisch bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 fortschreitend komprimiert. Wenn der Kolben 2 eine Stelle in der Nähe des oberen Totpunkts erreicht, wird ein brennbares Gemisch aus dem Bereich der Druckfläche I über die geneigte Nut 24 in die zylindrische Vertiefung 22 geschoben, die die Verbrennungskammer 9 begrenzt. Dann strömt das brennbare Gemisch entlang der zylindrischen Umfangswand, die die zylindrische Vertiefung 22 begrenzt; somit wird in der zylindrischen Vertiefung 22 eine Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches erzeugt, wie es in Fig. 10 durch den Pfeil J dargestellt ist. Anschließend wird das verwirbelte brennbare Gemisch durch die Zündkerze 14 gezündet.

Anstatt der Verbindung der geneigten Nut 2 4 mit der Fläche 23 der zylindrischen Vertiefung 22 kann die geneigte Nut 24 so angeordnet sein, daß sie in halber Höhe der zylindrischen Vertiefung 22 einmündet. Da in diesem Fall die Tiefe der geneigten Nut 24 auf ihrer gesamten Länge und der Neigungswinkel der geneigten Nut im Vergleich mit den Werten des Ausführungsbeispiels der Fig. 9 klein werden, kann jedoch keine starke Wirbelbev/egung des brennbaren Gemisches erzeugt werden. Im Gegensatz dazu sind erfindungsgemäß die Tiefe und der Neigungswinkel der geneigten Nut 24 relativ groß. Zusätzlich ist die geneigte Nut 24 relativ lang. Somit kann erfindungsgemäß eine starke Wirbelbewegung eines brennbaren Gemisches erreicht werden. Wenn die geneigte Nut 24 in halber Höhe der zylindrischen Vertiefung 22 einmündet, wird ferner gem.''3 der vorstehenden Beschreibung das durch die Verbrenne:.^ im vorhergehenden Zyklus erzeugte und in der Vertiefung 22 in der Nähe des Auslaßventils 8 verbleibende restliche Abgas nicht vollständig mit der sich

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entlang der geneigten Nut 24 bewegenden Druckströmung des brennbaren Gemisches vermischt, wodurch keine stabile Verbrennung erreicht werden kann. Da die geneigte Nut 24 erfindungsgemäß mit der Bodenfläche 2 3 der zylindrischen Vertiefung 22 verbunden ist, kann das durch die Verbrennung im vorhergehenden Zyklus erzeugte und in der Vertiefung 22 in der Nähe des Auslaßventils 8 verbleibende restliche Abgas mit der Strömung des brennbaren Gemisches vollständig vermischt v/erden, wodurch eine stabile Verbrennung erreicht werden kann. Durch das Verbinden der geneigten Nut 24 mit der Bodenfläche 23 der zylindrischen Vertiefung 22 kann zusätzlich eine Druckströmung des brennbaren Gemisches mit relativ niedriger Temperatur direkt auf die Ventilfläche des Auslaßventils 3, das zur Ausbildung einer überhitzten Stelle neigt,aufprallen, wodurch das Auslaßventil 8 abgekühlt und somit das Auftreten des Klopfens verhindert wird. Ferner ist es durch das Zurückziehen der Elektrode der Zündkerze 14 in das Innere des Gewindelochs 25 möglich, das direkte Aufprallen eines stark verwirbelten brennbaren Gemisches auf die Elektrode der Zündkerze 14 zu verhindern, wodurch das Auftreten einer Fehlzündung vermieden wird.

Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel bewirkt eine starke Druckströmung eines brennbaren Gemisches gleichzeitig eine Turbulenz und eine starke Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches in der zylindrischen Vertiefung 22. Folglich kann das in der zylindrischen Vertiefung 22 verbleibende restliche Abgas mit dem brennbaren Gemisch vollständig vermischt werden, wodurch die Verbrennungsgeschwindigkeit stark erhöht wird. Da die Funkenstrecke der Zündkerze in der Nähe des Auslaßventils 8 angeordnet ist, erreicht die Flamme des durch die Zündkerze 14 gezündeten brennbaren Gemisches zusätzlich unmittelbar das in der Nähe der Ventilfläche des Auslaßventils befindliche brennbare Gemisch, wodurch das Auftreten einer Zündung (Klopfen) verhindert wird.

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Die Fig. 12 und 13 zeigen eine weitere Ausführung des Beispiels von Fig. 9. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine mit der Verbrennungskammer 9 über einen Verbindungskanal 15 verbundene Hilfsbrennkammer 16 vorgesehen, v/obei sich die Funkenstrecke der Zündkerze 17 in dem Verbindungskanal 15 befindet. Während des Kompressionstakts wird das brennbare Gemisch in der Verbrennungskammer 9 durch den Verbindungskanal 15 in die Hilfsbrennkammer 16 gedrückt; anschließend wird das in die Hilfsbrennkammer 16 eingeführte brennbare Gemisch durch die Zündkerze 17 gezündet, wodurch ein brennender Strahl aus dem Verbindungskanal 15 in die Verbrennungskammer 9 eindringt. Der Verbindungskanal 15 ist so angeordnet, daß ein brennender Strahl in der Strömungsrichtung J (siehe Fig. 13) des verwirbelten brennbaren Gemisches in die Verbrennungskammer 9 eindringt.

Erfindungsgemäß können die Turbulenz und die starke Wirbelbewegung eines brennbaren Gemisches infolge einer starken Druckströmung des brennbaren Gemisches erzeugt werden. Folglich kann die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht werden, sogar wenn das brennbare Gemisch ein mageres Luft-· brennstoffgemisch oder ein Gemisch ist,das eine große Menge des wieder zurückgeführten Abgases enthält, wodurch eine stabile Verbrennung erreicht und die Menge der schädlichen Abgasbestandteile verringert wird. Gleichzeitig kann das Auftreten des Klopfens verhindert werden.

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Claims

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Patentansprüche
ί 1.)Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

einen Zylinderblock (1),

einen an dem Zylinderblock befestigten Zylinderkopf (3),

einen Kolben (2), der in dem Zylinderblock hin- und herbewegbar ist, wobei der Zylinderkopf (3) und der Kolben (2) eine Verbrennungskammer (9) definieren, die ein bestimmtes Volumen besitzt, v/enn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht,

ein Einlaßventil (6) in dem Zylinderkopf zum Einführen eines brennbaren Gemisches in die Verbrennungskammer, ein Auslaßventil (8) in dem Zylinderkopf zum Austragen d_es Abgases in die Atmosphäre, v/obei die Verbrennungskammer einen ersten Bereich (10), der eine Haupt-Verbrennungskammer bildet und eine Umfangswand und eine Bodenwand (10a) aufweist, einen zweiten Bereich (A, 2a) zur Erzeugung einer Druck- oder Squishströmung eines brennbaren Gemisches und einen dritten Bereich (12) besitzt, der den ersten Bereich mit dem zweiten Bereich verbindet und die Druckströmung in Umfangsrichtung (B) des Kolbens (2) führt, so daß ein direktes Aufprallen der Druckströmung auf die Eodenwand des ersten Bereichs bewirkt wird und eine Turbulenz und eine starke Wirbelbewegung des brennbaren Gemisches in dem ersten Bereich erzeugt werden, und eine Zündkerze (14, 17)₍ deren Funkenstrecke in der Verbrennungskammer angeordnet ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (3) eine flache innere Wand (3a) und ^der Kolben (2) eine obere Stirnfläche (2a) mit einem flachen Oberflächenbereich aufweist., wobei der erste Bereich

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durch eine an der oberen Stirnfläche des Kolbens ausgebildete zylindrische Vertiefung (10), der zweite Bereich durch die flache innere Wand (3a) des Zylinderkopfs und durch den flachen Oberflächenbereich des Kolbens und der dritte Bereich durch mindestens eine an der oberen Stirnfläche des Kolbens ausgebildete Ausnehmung 0 2) begrenzt ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Vertiefung (10) eine flache Bodenwand (10a) aufweist und im mittleren Bereich der oberen Stirnfläche (2a) des Kolbens (2) ausgebildet ist, wobei der flache Oberflächenbereich (11) des Kolbens (2) im Umfangsbereich der oberen Stirnfläche des Kolbens ringförmig ausgeoildet ist, die Ausnehmung (12) sich in Umfangsrichtung der zylindrischen Vertiefung erstreckt und eine Bodenfläche (13) aufweist, die in Richtung auf die Bodenwand der zylindrischen Vertiefung nach unten geneigt ist, die Querschnittsflache der Ausnehmung entlang des Umfangs der zylindrischen Vertiefung allmählich zunimmt und die Bodenfläche (13) der Ausnehmung mit der Bodenwand der zylindrischen Vertiefung in dem Bereich verbunden ist, in dem die Nut eine größte Querschnittsfläche aufweist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (14) am Umfang des ersten Bereichs an einer Stelle angebracht ist, die in bezug auf die Strömungsrichtung des verwirbelten brennbaren Gemisches in dem ersten Bereich stromaufwärts des Auslaßventils (8) liegt.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (9) eine Hauptverbrennungskammer, eine Neben- oder Hilfsverbrennungskammer (16) und einen Verbindungskanal (15) aufweist, der die Hilfsverbrennungskammer mit der Hauptverbrennungskammer verbindet, wobei der

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Verbindungskanal in die Hauptverbrennungskanuner am Umfang des ersten Bereichs einmündet, wobei die Öffnungsrichtung des Verbindungskanals in Strömungsrichtung des verwirbelten brennbaren Gemisches in dem ersten Bereich weist und die Funkenstrecke der Zündkerze in dem Verbindungskanal angeordnet ist.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) eine flache obere Stirnfläche (2a)und der Zylinderkopf (3) eine innere Wand (3a) mit einem flachen Oberflächenbereich aufweist, wobei der erste Bereich durch eine in der inneren Wand des Zylinderkopfs ausgebildete Vertiefung, der zweite Bereich durch die flache obere Stirnfläche des Kolbens und durch den flachen Oberflächenbereich des Zylinderkopfs und der dritte Bereich durch mindestens eine an der inneren Wand des Zylinderkopfs ausgebildete Ausnehmung (19) begrenzt ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung eine halbkugelförmige Gestalt aufweist und im mittleren Bereich der inneren Wand des Zylinderkopfs ausgebildet ist, wobei der flache Oberflächenbereich (18) des Zylinderkopfs im Umfangsbereich der inneren Viand des Zylinderkopfs ringförmig ausgebildet ist, die Ausnehmung (19¹) sich entlang des Umfangs der Vertiefung erstreckt und eine Bodenfläche aufweist, die in Richtung auf die Vertiefung nach unten geneigt ist und die Querschnittsfläche der Ausriehmung entlang des Umfangs der Vertiefung allmählich zunimmt.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (22) eine zylindrische Umfangswand und eine Bodenwand (23) aufweist und am Umfang der inneren Wand des Zylinderkopfs (3) ausgebildet ist, wobei sich die Nut (24) entlang des Umfangs der inneren Wand des Zylinderkopfs

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erstreckt und in die Vertiefung tangential zu der zylindrischen Umfangsv.'and der Vertiefung einmündet, die Nut eine Bodenfläche auf weist, die in Richtung auf die Bodenwand der Vertiefung nach unten geneigt ist, und die Eodenflache der Nut mit der Bodenwand der Vertiefung verbunden ist.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (24) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
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10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (6) im flachen Oberflächenbereich (21) des Zylinderkopfs (3) angeordnet ist, während das Auslaßventil (8) in der Bodenwand (23) der Vertiefung

(22) angeordnet ist.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Loch (25) in der zylindrischen Umfangswand der Vertiefung ausgebildet ist und die Funkenstrecke der Zündkerze (14) in diesem Loch angeordnet ist.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer eine Hauptbrennkanuner , eine Neben- oder Hilfsbrennkammer und einen Verbindungskanal aufweist, der die Hilfsbrennkammer mit der Hauptbrennkammer verbindet, wobei der Verbindungskanal in die Hauptbrennkammer in der zylindrischen ümfangswand der Vertiefung mündet, die Mündungsrichtung des Verbindungskanals iⁿ Strömungsrichtung des ver-

wirbelten brennbaren Gemisches in der Vertiefung weist und die Funkenstrecke der Zündkerze in dem Verbindungskanal angeordnet ist.

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