DE3025926A1

DE3025926A1 - Fremdgezuendete brennkraftmaschine mit wenigstens einem hauptbrennraum und einer diesem zugeordneten zuendkammer

Info

Publication number: DE3025926A1
Application number: DE3025926A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. Dr. Latsch; Helmut 7143 Vaihingen Maurer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1982-02-04
Also published as: JPS5749017A; US4452189A; JPS63606B2

Description

κ. 6388

23.5·80 Bö/Ba

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7000 STUTTGART 1

Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Hauptbrennraum und einer diesem zugeordneten Zündkammer

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei solchen Brennkraftmaschinen (DE-OS 28 31 452) soll es ermöglicht werden, bei einem möglichst stark abgemagerten Betriebsgemisch der Brennkraftmaschine aus Kraftstoff und Luft eine sichere Zündfähigkeit des Gemisches aufrechtzuerhalten. Dazu sind Überströmkanäle vorgesehen, die tangential in die Zündkammer einmünden und eine ausgeprägte Wirbelströmung erzeugen, so daß bei dem einströmenden Frischgemisch eine die Zündfähigkeit erhöhende Kraftstoffanreicherung in den Randzonen des Wirbels erzielt wird. Weiterhin erfolgt die Zündung innerhalb der die Zündfähigkeit verbessernden beruhigten Strömung in der Wandgrenzschicht dieser Wirbelströmung. Weiterhin wird in diesem Bereich durch ein konstant geregeltes hohes Temperaturniveau eine gute Vorwärmung des Gemischanteils erzielt, der dort entzündet werden soll. Dies erhöht weiterhin die Zündfähigkeit. Die Temperaturregelung erfolgt mit Hilfe eines ringförmigen Wärmerohrs, das in der zylindrischen Wand der Zündkammer angeordnet ist. Zur Verbesserung der Standfestigkeit der Elektrode ist bei dieser bekannten Einrichtung die Elektrode

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mit wärmeabführenden Mitteln versehen, indem entweder die Elektrode als Wärmerohr ausgebildet ist oder mit einem verstärkten, kegelförmigen Isolierkörper bis kurz vor der Zündstelle umschlossen wird. Dieser Isolierkörper füllt im wesentlichen den hinteren Teil der Zündkammer aus. Die Einrichtung hat dabei den Nachteil, daß als Zündeinrichtung eine Sonderelektrode benötigt wird, die andererseits in nachteiliger Weise das Volumen vermindert, in das in der Einschubphase des Frischgemisches in die Zündkammer der Restgasanteil verdrängt werden kann, mit dem Ziel im Zündbereich ein möglichst restgasfreies Gemisch zu erhalten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine bzw. der erfindungsgemäße Zündkammereinsätζ gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs haben den Vorteil, daß bei Einhaltung aller Forderungen zur Aufbereitung des relativ mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches, einen Zündkammereinsatz zu verwenden ist, dessen Abmessungen innerhalb der Grenzmaße von Zündkerzen liegen. Dabei kann in vorteilhafter Weise ein üblicher bei Zündkerzen verwendeter, rotationss'ymmetrischer Kerzenstein mit Mittelelektrode verwendet werden. Das sonst übliche Gehäuse der Zündkerze wird erfindungsgemäß modifiziert, wobei Schraubgewinde und Einschraublänge der üblichen Zündkerze beibehalten werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch bzw. im Nebenanspruch gegebenen Lösung möglich.

Zeichnung

Vier Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch den Zündkammereinsätζ

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gemäß Pig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Zündkammereinsatz gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 4 einen Querschnitt durch die Zündkammer des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3_sFig. 5 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zündkammereinsatzes und Fig. 6 einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Teil der Brennraumwand 1, die den Hauptbrennraum 3 einer Brennkraftmaschine begrenzt, dargestellt. In diesem Teil der Brennraumwand ist eine durchgehende, mit einem Innengewinde versehene Bohrung 4 vorgesehen, in die ein Zündkammereinsatz 5 eingeschraubt ist. Ein zylindrischer Teil 6 des Zündkammereinsatzes weist dabei ein Außengewinde 8 auf, an das anschließend der Zündkammereinsatz einen kegelstumpfförmigen Teil 9 aufweist, der in den Hauptbrennraum 3 ragt und im wesentlichen eine erste Stirnwand einer im Innern des kreiszylindrischen Teils 6 angeordneten Zündkammer darstellt. Die Zündkammer besteht dabei aus einem vorderen Teil 11 und einem hinteren Teil 12. Der vordere Teil 11 hat die Form eines schiefen KreisZylinders, dessen Basisstirnkreis konzentrisch zur Symmetrieachse des Zündkammereinsatzes liegt und von der ersten Stirnwand (9) gebildet wird. Der vordere Teil 11 mündet in den hinteren Teil 12, der ebenfalls Kreiszylinderform hat und koaxial zur Symmetrieachse des Zündkammereinsatzes angeordnet ist. Die LängserStreckung des hinteren Teils ist dabei etwas geringer als die des vorderen Teils, während der Durchmesser des hinteren Teils größer ist, als der des vorderen Teils. Auf der anderen Stirnseite 14 der Zündkammer, die Stirnseite, die den hinteren Teil begrenzt, ist ein konzentrischer Durchbruch 15 vorgesehen, der sich zu einer Bohrung 16 anschließend erweitert, in die ein Isolator 18 dicht eingepaßt ist.

Der Isolator 18 weist einen Isolatorfuß 19 auf, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist und in den hinteren Teil 12 der Zündkammer hineinragt und umfaßt in seiner Längsachse eine Mittelelektrode Der Isolator 18 mit seiner Mittelelektrode 20 ist dabei im wesentlichen gleich ausgebildet, wie der Kerzenstein einer üblichen

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Zündkerze. Er ist insgesamt ein rotationssymmetrischer Körper, der koaxial in den Zündkammereinsätζ 5 eingesetzt ist. In weiterer Ausgestaltung kann er wie in den Beispielen nach Fig. 3 und 5 gezeigt, auswechselbar befestigt sein.

Die' Mittelelektrode 20 ragt durch den hinteren Teil 12. der Zündkammer hindurch bis in den angrenzenden vorderen Teil 11 hinein. Am übergang zwischen dem vorderen Teil 11 und dem hinteren Teil der Zündkammer geht der vordere Teil 11 in einen geraden Kreiszylinder 21 über, der nur eine sehr geringe Höhe hat und den gleichen Durchmesser wie der vordere Teil 11 aufweist. Im Bereich dieses geraden Kreiszylinderstücks 21 besteht die größte radiale Annäherung der Zündkammerwand zur Mittelelektrode 20. Diese Stelle stellt die Zündfunkenstrecke 22 dar. Die Mittelektrode endet ausgehend von dieser Stelle in einer abgerundeten Kuppe 24, die eine Störung der Strömung im Bereich der Zündstelle durch die auf die Zündelektrode gerichtete Gasströmung so gering wie möglich halten soll.

Der vordere Zündkammerteil ist mit dem Hauptbrennraum durch erste Überströmkanäle 25 verbunden, die in der ersten Stirnwand 9 angeordnet sind und im wesentlichen tangential zur zylindrischen Wand des vorderen Zündkammerteils 11 einmünden. Die Kanalführung ist dabei deutlicher der Figur 2 zu entnehmen. Aus Fig. 1 kennt man ferner, daß die Kanäle leicht steigend angeordnet sind. Weiterhin ist in der ersten Stirnwand ein zweiter überströmkanal 26 vorgesehen, der koaxial zur Achse des Zündkammereinsatzes bzw, des hinteren Zündkammerteils 12 liegt und in den hinteren Zündkammerteil 12 gerichtet ist. Die Bohrung 26 kann dabei auch parallel zur Achse des vorderen Kammerteils 11 gerichtet sein, um die geordnete Wirbelströmung im Bereich der Zündstelle nicht zu stören,

Es sei noch erwähnt, daß die Brennraumwand Iz. B, der Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine sein kann und in üblicher Weise gekühlt wird. Dazu können in der Brennraumwand Räume 28 vorgesehen werden, die von Kühlflüssigkeit durchströmt werden.

Die während des Ansaughubs der Brennkraftmaschine in den Hauptbrerinraum 3 eingebrachte Ladung aus Kraftstoff und Luft wird während

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des darauffolgenden Kompressionshubs über die überströmkanäle

25 bzw. 26 in die Zündkammer gedrängt. Der über den zweiten überströmkanal 26 einströmende Gemischanteil strömt dabei direkt in den hinteren Teil 12 der Zündkammer vorbei an der strömungsgünstig geformten Spitze der Mittelelektrode 20 und dem sie umgebenden Isolatorfuß 19· In dem hinteren Teil 12 erfolgt dann an der anderen Stirnseite Ik eine Umkehrung der Strömung Gleichzeitig tritt der andere Teil des Gemisches über die tangential verlaufenden ersten überströmkanäle 25 in den ersten Teil 11 der Zündkammer ein. Durch die Führung der ersten Überströmkanäle wird das eingebrachte Gemisch in eine rotierende und schraubenförmig ansteigende Bewegung gebracht, so daß sich"entlang der zylindrischen Wand des vorderen Zündkammerteils 11 eine geordnete Wirbelströmung ausbildet, die den über den zweiten überströmkanal

26 eintretenden Gemischstrom umgibt. Durch die hohe Drehgeschwindigkei der mageren Gemischmengen kommt es im wandnahen Bereich zu einer Anreicherung mit Kraftstoff. Das angereicherte Gemisch erwärmt sich ferner insbesondere in der beruhigten Wandgrenzschicht an der zylindrischen Wand des vorderen Zündkammerteils 11, wodurch die Zündfähigkeit des Gemisches weiterhin erhöht wird. In vorteilhafter Weise wird durch diese Ausgestaltung die axiale Bewegungskomponente der rotierenden Gemischmassen um so mehr gedämpft, je näher diese Gemischmengen der Zündelektrode 20 bzw. der Funkenstrecke 22 kommen, da hier der Einfluß der über den zweiten Überströmkanal 26 eingeströmten und wieder zurückdrängenden Gemischmengen wirksam wird. Im Bereich der Funkenstrecke 22 tritt gegen Ende des Kompressionshubes letzlich nur noch eine Drehbewegung der über die ersten überströmkanäle 25 eingeflossenen Gemischmengen auf, so daß eine hohe Verweildauer an der warmen Zündkammerwand die Aufbereitung zu einem zündfähigen Gemisch fördert.

Diese Ausgestaltung erlaubt es, mit Hilfe einer üblichen Zündkerzenelektrode j die koaxial in einen Zündkammereinsatζ eingesetzt ist, eine Funkenstrecke zur Wand der Zündkammer zu bilden, wobei der Funke das in der Zündkammer enthaltende Gemisch innerhalb der beruhigten Zone der Wandgrenzschicht zünden, wo weiterhin das Gemisch optimal aufbereitet ist. Durch diese

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beschrieben Einrichtung ist es ferner möglich, einen Zündkammereinsatz zu verwirklichen, der im wesentlichen die äußere Form des Gehäuses einer üblichen Zündkerze hat, wobei also das übliche Kerzengewinde in der Brennraumwand einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Damit ist es möglich, einen solchen Zündkammereinsatz als Zündeinrichtung für magere Luftgemische bei Brennkraftmaschinen nachzurüsten. Die Wirkung solcher sehr kleinen Zündkammern beruht auf der Erkenntnis, daß bereits kleinste Gemischmengen ausreichen, um nach einer Entflammung, insbesondere mit Hilfe der über die Überströmkanäle in den Hauptbrennraum ausströmenden Flammstrahlen große, kraftstoffarme Gemischmengen zu entflammen. Weiterhin ist innerhalb der Zündkammer wiederum nur ein kleiner Gemischanteil notwendig, um die in der Zündkammer befindliche Ladung zu entflammen, wobei bei Wahl einer erfindungsgemäß optimalen Zündstelle auch Restgasanteile in der Zündkammer in Kauf genommen werden können, da die Zündstelle besonders günstig von diesen Anteilen freigespült ist. Mit Hilfe einer solchen Zündkammer sind über die verzögerte Verbrennung sehr gleichmäßige Druckverläufe bei einem Brennkraftmaschinenbetrieb mit magerem Betriebsgemisch, aber auch während des Warmlaufes und des Leerlaufes der Brennkraftmaschine möglich. Die Anordnung weist eine sehr geringe Klopfneigung'auf und hat den Vorteil, daß der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission merklich gesenkt werden können.

Wenn auch eine Zündkammer der beschriebenen Form in die Brennraumwand integriert werden kann, so bieten sich erhebliche Vorteile, wenn eine solche Zündkammer in einem auswechselbaren Zündkammereinsätζ angeordnet ist. Bei einem Versagen der Zündkammer oder der Zündeinrichtung ist es somit in einfacher Weise möglich, den Einsatz oder den Isolator mit Mittelelektrode 20 auszutauschen.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Form des Zündkammereinsätzes 5 gemäß Fig. 1. Hier ist in ähnlicher Weise wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse des Zündkammereinsätzes 5' ein Isolator oder Kerzenstein 18 in einer Bohrung 16 eingepaßt, wobei der Kerzenstein eine Schulter 30 aufweist, auf die mit Hilfe eines Schraubrings 31 axiale Halterungskräfte übertragen werden können. Der Schraubring 31 ist dabei in einer sich an die Bohrung

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anschließenden Gewindebohrung 32 eingeschraubt. Der Zündkammereinsatz weist außen ein Sechskant 33 auf, über das der Zündkammereinsatz' 5' in die Gewindebohrung 4 eingeschraubt werden kann.

Abweichend von der Ausgestaltung nach Fig. 1 weist der hintere Teil 12' der Zündkammer dieses Ausführungsbeispiels radiale Durchbrüche 35 auf, die in einen Ringraum 36 führen, der aus einer an der Einschraubstelle in der Brennraumwand 1 vorgesehenen Ringnut und der Mantelfläche des eingeschraubten Zündkammereinsatzes 5' gebildet wird. Anschließend an die Ringnut J>6 verjüngt sich die Bohrung 4 in der Brennraumwand in Richtung Hauptbrennraum kegelförmig und bildet dabei einen Kegelsitz 37 für den sich entsprechend kegelförmig verjüngenden kegelstumpfförmigen Teil 9 des Zündkammereinsatzes. Auf diese Weise wird der Ringraum 36 gegenüber dem Hauptbrennraum 3 abgedichtet. Weiterhin hat der Kegelsitz 37 in vorteilhafter Weise die Eigenschaft, die Wärmeabfuhr von der Stirnseite bzw. vom kegelstumpfförmigen Teil zu verbessern. Bei kleiner Bauweise des Zündkammereinsatzes ist es auf diese Weise möglich, genügend große Gemischmengen hinter der Zündstelle, d. h. im hinteren Teil 12' und im Ringraum 36 zu speichern. Es kann auf diese Weise vorteilhaft die Energie der aus Überströmkanälen 25 bzw. 26 in den Hauptbrennraum 3 ausströmenden Zündfackeln oder Flammstrahlen erhöht werden. An Stelle eines Ringraumes kann natürlich auch ein Raum beliebiger Gestalt hinter dem Kammerraum 12 angeordnet sein.

Eine weitere Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist im wesentlichen gleich aufgebaut, wie die Ausführungsform nach Fig. 1. Nur ist hier statt eines schrägen Zylinders für den vorderen Teil 11 der Zündkammer ein gerader Zylinder vorgesehen, der nun aber exzentrisch zur Längsachse des Zündkammereinsatzes liegt. Wegen des geringeren Durchmessers des vorderen Zündkammerteils 11' ist auf diese Weise erreichbar, daß trotz koaxialer Mittelelektrode der notwendige geringe Abstand zur Wand der Zündkammer eingehalten werden kann. In weiterer Ausgestaltung ist ferner ein ringförmiges Wärmerohr 39 vorgesehen, das in der zylindrischen

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Wand des vorderen Teil 11' der Zündkammer angeordnet ist. Ein solches, an sich bekanntes Wärmerohr bietet die hervorragende Möglichkeit, im noch kalten Zustand der Brennkammer den Wärmetransport zu den gekühlten Brennraumwänden zu verhindern und bei aufgewärmter Zündkammer ab der Temperatur, ab der das Wärmerohr wärmeleitend arbeitet, eine überhitzung der Zündkammerwände zu vermeiden. Durch das Wärmerohr wird eine optimale höchste Temperatur eingehalten. Damit können insbesondere die Gemischanteile, die zur ersten Entflammung dem Bereich der Funkenstrecke 22 zugeführt werden, optimal erwärmt werden. Ein solches Wärmerohr kann natürlich auch bei den anderen beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.

Wärmerohre sind an sich bekannt und arbeiten nach dem Prinzip, daß ab einer bestimmten Temperatur das dort enthaltene flüssige Medium in dampfförmigen Zustand übergeht, wobei sich der Dampf an den kühleren Teilen des Wärmerohres wieder kondensiert. Das Kondensat wird über eine an den Wänden des Wärmerohrs vorgesehene kapillare Struktur wieder an die "Verdampfungsstelle zurücktransportiert.

In vorteilhafter Weise kann die Mittelelektrode 20 bei den gezeigten Ausführungsbeispielen ebenfalls als Wärmerohr ausgestaltet sein. Damit ergibt sich der Vorteil, daß trotz der hohen Wärmebelastung der Zündkammer die Elektrode relativ weit in die Zündkammer hineinragen kann ohne vorzeitig zerstört zu werden. Die Elektrode hat in diesem Fall im Innern einen Hohlraum, der sich bis zu den wärmeableitenden Zonen der die Mit-telelektrode umgebenden Keramik hin erstreckt. Die Verdampfungszone des Wärmerohrs in der Mittelektrode 20 liegt dann im Bereich der Zündkammer, während die Kondensationszone in dem Bereich der Elektrode liegt, die von wärmeableitender Keramik umgeben ist.

Ein viertes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird in Fig. gzeigt. Dort ist wiederum ein Teil der Brennraumwand 1 dargestellt, die den Hauptbrennraum 3 einer Brennkraftmaschine begrenzt.

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In diesem Teil der Brennraumwand ist eine durchgehende, mit einem Innengewinde versehene Bohrung 4 vorgesehen, in die ein Zündkammereinsätζ 5'' eingeschraubt ist. In dem mit Schraubgewinde versehenen zylindrischen Teil des Zündkammereinsatzes ist im Innern ein ebenfalls zylindrischer und koaxial angeordneter hinterer Zündkammerteil 12^Tt vorgesehen, in den der koaxial im Zündkammereinsätζ 5' gehaltene Isolator 18 mit dem kegelstumpfförmig ausgebildeten Isolatorfuß 19 hineinragt. Der Isolator umfaßt in seiner Längsachse die Mittelelektrode 20 und entspricht somit genau der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Anordnung.

Abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird der vordere Teil 11'' der Zündkammer durch einen napfförmigen Einsatz 41 gebildet. Dieserfweist in seinem Inneren einen zylindrischen Raumteil auf, der durch einen halbkugelförmigen Raumteil abgeschlossen wird. Der napfförmige Körper Hl ist in eine Öffnung 42 in einer den hinteren Teil 12' der Zündkammer zum Hauptbrennraum 3 hin abgrenzenden Wand 43 eingesetzt und dicht mit dem Zündkammereinsatz 5^r verbunden. In der gezeigten Ausführung nach Fig. 6 ist die äußere Form des napfförmigen Körpers 41 rotatipnssymmetrisch, xvobei der Körper gegenüber der Längsachse der Mittelelektrode bzw. des Zündkammereinsatzes geneigt in die Öffnung 22 eingesetzt ist und mit seiner offenen Seite in den hinteren Teil 12* der Zündkammer mündet. Am Innenrand der offenen Seite des napfförmigen Körpers 41 ist eine Phase 45 vorgesehen. Die Fläche der Phase 45 liegt dabei an der Stelle, an der der kürzeste Abstand zwischen Mittelektrode 20 und Innenrand des napfförmigen Körpers 41 besteht, parallel zur Längsachse der Mittelelektrode. Die Neigung des napfförmigen Körpers bestimmt dabei den engsten Abgstand zur Mittelelektrode, die an dieser Stelle die Funkenstrecke 22 bildet. In ähnlicher Ausgestaltung wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Zündkammerwand im vorderen Teil 11'' der Zündkammer durch ein Wärmerohr 39* temperaturgeregelt. Das Wärmerohr erstreckt sieh dabei in vorteilhafter Weise lediglich auf die Wände des napfförmigen Körpers. In diesem sind auch die Überströmkanäle

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und 26 vorgesehen, wobei die ersten Überströmkanäle 25 unter Berücksichtigung der Schräglage des napfförmigen Körpers so ausgerichtet sind, daß sie den Erfordernissen des jeweiligen Brennraums entsprechen, daß also die ausströmenden Flammstrahlen in der Lage sind, optimal das im Hauptbrennraum 3 befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch zu .entflammen. Die Achsen dieser ersten Überströmkanäle bilden zusammen mit der zur Längsachse der Mittelelektrode 20 senkrechten Ebene Winkel.von 10-40 Grad. Die Schräglage des napfförmigen Körpers 4l kann weiterhin 5-30 Grad Winkelabweichung von der Längsachse der Mittelelektrode aufweisen, unter der Voraussetzung, daß der Zündkammereinsätζ senkrecht zur Wand des Brennraums eingesetzt ist.

Als erster Übströmkanal ist vorzugsweise koaxial zur Mittelelektrode der überströmkanal 26 vorgesehen, der abweichend von der Ausgestaltung der vorstehenden Ausführungsbeispiele sich sowohl am brennraumseitigen als auch am zündkammerseitigen Ende kegelförmig im Durchmesser erweitert. Durch diese Ausgestaltung wird die Länge des ersten Überströmkanals 26' sehr kurz gehalten, mit dem Zweck, ein schnelles Abreißen der Flamme beim Ausschieben des entflammten Kraftstoff-Luft-Gemisches aus der Zündkammer zu erreichen. Der durch die Schräglage des napff örmigen Körpers 41 in den hinteren Teil 12.' ' der Zündkammer ragende Rand des Körpers 4l wird von zwei Seiten durch Verbrennungsgase beaufschlagt, so daß sich insbesondere dieser Zündkammerteil besonders gut erwärmt. Dies ist vor allem auch deshalb vorteilhaft, weil zu diesem Randteil der Zündfunke von der Mittelektrode 20 überspringt. Im Zündungsbereich kann somit das zu entflammede Gemisch intensiv erwärmt und zu erhöhter Zündfähigkeit aufbereitet werden. Die beschriebene Ausführung kann statt mit eingesetztem Körper 4l auch einstückig hergestellt werder Für alle vorstehenden Ausführungsbeispiele, die in Zündkammereinsätzen eingesetzt sind und die einen Einschraubdurchmesser aufweisen, der dem Einschraubdurchmesser üblicher Zündkerzen entspricht, gelten folgende Abmessungsverhältnisse:

1, Das Verhältnis des Gesamtvolumens der Zündkammer zum Kompressionsendvolumen des Hauptbrennraumes liegt zwischen 0,01 und 0,05.

2. Das Verhältnis des Volumens des vorderen Teils 11 bzw. H''

der Zündkammer zum Volumen des hinteren Teils 12 bzw. 12''

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beträgt zwischen 1,5 und H.

3. Das Verhältnis der gesamten Querschnittsflächen der Überströmkanäle zum Volumen der Wirbelkammer hat einen Wert zwischen

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Oj03 und 0,1 cm

4. Das Verhältnis der Querschnittsfläche des vorderen Teils der Zündkammer zur Querschnittsfläche des hinteren Teils der Zündkammer beträgt O,2-O₃5.

5. Das Verhältnis von Durchmesser zu Länge der Überströmkanäle soll im Bereich von 0,8-2 liegen.

6. Der Durehmesser des zweiten Überströmkanals 26 bzw. 26' soll 0,8-3 mm betragen.

7. Das Verhältnis der Länge des vorderen Teils 11, 11' bzw. II¹' zur Länge des hinteren Teils 12, 12' bzw. 12'' liegt zwischen 0,3 und 1.

Mit diesen Maßen und Ausführungsformen läßt sich eine Einrichtung zur Entflammung sehr magerer Kraftstoff-Luft-Gemische mit Zündkammernerzielen, die in einem Zündkammereinsatz unterbringbar sind, der einen Einschraubdurchmesser hat, der nicht größer ist als der von üblichen Zündkerzen. Weiterhin kann bei dieser Anordnung vorteilhaft ein bei Zündkerzen üblicher "Kerzenstein" oder Isolator 18 verwendet werden mit einer Mittelelektrode, die den üblichen Zündkerzenaußenanschluß für die Zündspannung hat.

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Claims

6 ύ 8 8 BÖ/Ba ROBERT BOSCH GMBH5 7000 STUTTGART 1 Ansprüche

1.)Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Hauptbrennraum und einer diesem zugeordneten Zündkammer_s die mit dem Hauptbrennraum durch mehrere in der die Zündkammer zum Hauptbrennraum hin abgrenzenden ersten Stirnwand liegende Überströmkanäle verbunden ist, von denen wenigstens ein erster Überströmkanal im wesentlichen tangential zur Wand eines zylindrischen Teils der Zündkammerwand in die Zündkammer einmündet wobei die Zündkammer eine Zündeinrichtung aufweist_s die aus einer in der Art einer Zündkerze in einem Isolator eingebettete ₃ mit einem Außenanschluß versehene Mittelelektrode aufweist, die in einem mittleren Bereich der LängserStreckung der Zündkammer zur Zündkammerwand eine Funkenstrecke bildet, dadurch gekennzeichnet j daß in der ersten Stirnwand (9) ein zweiter überströmkanal (.26") vorgesehen ist, der in den durch die andere Stirnwand (14) der Zündkammer (H₅ 12) begrenzten hinteren Teil (12) gerichtet ist und die Zündkammer aus einem vorderen Teil (11)

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mit kleinerem Durchmesser und einem sich daran anschließenden hinteren Teil (12) mit großem Durchmesser besteht und daß durch die den hinteren Teil begrenzende andere Stirnwand (14) der Fuß (19) des Isolators (18) sich kegelförmig verjüngend koaxial in den hinteren Teil hineinragt und die koaxial in den Isolator (18) eingebettete Mittelelektrode (20) an dem der ersten Stirnseite (9) abgewandten Ende des vorderen Teils (11) der Zündkammer endet.

2. Zündkammereinsätζ zum Einsetzen in die Brennraumwand einer Brennkraftmaschine mit einer Zündkammer, die im Einbauzustand des Zündkammereinsatzes mit dem Hauptbrennraum durch mehrere in der die Zündkammer zum Hauptbrennraum hin abgrenzenden ersten Stirnwand liegende Überströmkanäle verbunden ist, von denen wenigstens ein erster überströmkanal im wesentlichen tangential zur Wand eines zylindrischen Teils der Zündkammerwand in die Zündkammer einmündet, wobei der Zündkammereinsätζ eine in die Zündkammer ragende Zündeinrichtung aufweist, die aus einer in der Art einer Zündkerze in einem Isolator eingebettete, mit einem Außenanschluß versehene Mittelelektrode aufweist, die in einem mittleren Bereich der Längserstreckung der Zündkammer zur Zündkammerwand eine Funkenstrecke bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stirnwand (9) ein zweiter Überströmkanal (26)' vorgesehen ist, der in den durch die andere Stirnwand (I¹O begrenzten hinteren Teil (22) der Zündkammer gerichtet ist, und die Zündkammer aus einem vorderen Teil (11) mit kleinem Durchmesser und einem sich daran anschließenden hinteren Teil (12) mit großem Durchmesser besteht und daß durch die den hinteren Teil begrenzende andere Stirnwand (14) der Fuß (19) des Isolators (18) sich kegel-

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förmig verjüngend koaxial in den hinteren Teil (12) hineinragt und die koaxial vom Isolator umschlossene Mittelelektrode (.20) an den der ersten Stirnseite (9) abgewandten Ende des vorderen Teils (11) der Zündkammer endet.

3. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatζ nach Anspruch oder 2j dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (24) der Mittelelektrode (20) eine strömungsgünstige, abgerundete Form aufweist.

4. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil (12) und der vordere Teil (11) der Zündkammer die Form eines Kreiszylinders haben, wobei die Zylinderachse des hinteren Teils (12) koaxial zur Achse des Zündkammereinsatzes und der Mittelelektrode (20) liegt, während der vordere Teil (Ii)' achsparallel und exzentrisch zur Achse des Zündkammereinsatzes liegt und der Grad der Exzentrizität die Länge der Funkenstrecke (22) bestimmt. (Fig. 3)

5. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil (12) und der vordere Teil (11) der Zündkammer die 'Form eines Kreiszylinders haben, von denen die Achse des hinteren Teils (12) koaxial zur Achse des Zundkammereinsatzes und der Mittelektrode (20) liegt, während der vordere Teil

(11) einen zur Achse der Mittelektrode geneigten kreiszylindrischen Teil aufweist, wobei der Grad der Neigung der Zylinderachse die Länge der Funkenstrecke (22) bestimmt. (Fig. 1)

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6, Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil (11) ein schiefer Kreiszylinder ist, dessen Stirnseite, die erste Stirnwand (9), koaxial zur Achse des Zündkararaereinsatzes liegt. (Fig. I)-

7* Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach Anspruch oder 6_S dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte schiefe Kreiszylinderteil im Bereich der Funkenstrecke am übergang zum hinteren Teil (12) in einen senkrechten Zylinder (21) mit gleichem Durchmesser übergeht. (Fig. 1).

8, Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach einem der Ansprüche 4 oder 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Zündkammereinsatz in der Art einer Zündkerze ausgebildet ist, mit einem zylindrischen Gehäuseteil (6), an dessen Mantelflächen ein Schraubgewinde vorgesehen ist, dass koaxial zu diesem zylindrischen Gehäuseteil im Innern der hintere zylindrische Teil (12'^!) angeordnet ist und der vordere Teil (11^?!) durch einen rotationssymmetrischen, napfförmigen Körper (¹H) gebildet wird, der auf der Hauptbrennraunseite (43) des hinteren Teils (12 *^f) angeordnet ist und in der gewünschten Verteilung die Überströmkanäle (25_s 26') aufweist. (Fig. 6).

9· Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite überströmkanal (26') sowohl auf der Zündkammerseite als auch auf der Hauptbrennraumseite sich kegelförmig erweitert. (Fig. 6).

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10. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der napfförmige Körper C4lJ. gegenüber der Achse der Mittelelektrode (20) geneigt ist und an seinem zylindrischen zum Teil in den hinteren Teil (12*') ragenden Teil am inneren Rand eine Phase (45) aufweist, deren Fläche im Bereich der Funkenstrecke (22) parallel zur Achse der Mittelelektrode liegt.

11. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des napfförmigen Körpers (41) zur Achse der Mittelelektrode 5° - 30° beträgt.

12. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Länge des zylindrischen hinteren Teils (12'') der Zündkammer zur Länge des vorderen Teils (II¹ ·) 0,3-1 beträgt.

13. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer in der Wand wenigstenen einen Durchbruch (35) aufweist, über den die Zündkammer mit einem zusätzlichen, zwischen Zündkammereinsatz (5^!) und der diesen umgebenden Brennraumwand eingeschlossenen Raum (36) verbunden ist.

14. Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Teil in der Wand radiale Durchbrüche (35) aufweist zur Verbindung mit dem zwischen Zündkammereinsatz und der Brennraumwand vorgesehenen abgeschlossenen Raum (36).

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15« Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündkammereinsätζ (5') in der Art einer Zündkerze ausgebildet ist und an seinem Umfang ein Außengewinde (8) aufweist, und sich daran anschließend zur ersten Stirnseite (9) hin kegelförmig verj üngt.

16„ Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Austritts der ersten Überströmkanäle (25) der sich kegelförmig verjüngende Teil des Zündkammereinsatzes als Kegelsitzfläche ausgebildet ist.

17 <= Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche_s dadurch gekennzeichnet, daß in der zylindrischen Wand des vorderen Teils (11^!) der Zündkammer ein oder mehrere Hohlräume (39) angeordnet sind, die ein verdampfbares Medium enthalten, das in einer kapillaren Struktur an den Wänden des einen oder der mehreren Hohlräume gehalten wird und ab einer bestimmten Temperatur unter Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der genannten Hohlräume verdampfbar ist (Wärmerohr)„

18„ Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatζ nach einem der vorstehenden Ansprüche ₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte'lelektrode (20) als Wärmerohr ausgebildet ist.

12 ο Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach einem der vorstehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des- Gesamtvolumens der Zündkammer zum Kompressionsendvolumen des Hauptbrennraums 0,01-0,05 beträgt.

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20, Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsatz nach Anspruch 19s dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Volumens des vorderen Teils der Zündkammer zum Volumen des hinteren Teils der Zündkammer I₃5--4 beträgt.

21,.". Brennkraftmaschine oder Zündkammer einsät ζ nach Anspruch 19_} dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der Überströmkanalquerschnitte bezogen auf das Volumen der Zündkammer-0,03-0,1 "cm beträgt,

22, Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsfläche des vorderen Teils der Zündkammer zur Querschnittsfläche des hinteren Teils der Zündkammer zwischen 0,2 und 0,5 liegt,

23, Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchmesser zu Länge der Überströmkanäle 0,8-2 beträgt.

24, Brennkraftmaschine oder Zündkammereinsätζ nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zweiten Überströmkanals (26) 0,8-3 mm beträgt.

25, Brennkraftmaschine oder Zündkammer eins at ζ nach Anspruch 2¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der ersten Überströmkanäle (25) IO-²IO Grad von der mittleren Ebene der Brennraumwand an der Einsetzstelle des Zündkammereinsatzes abweichen.

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