DE1926474A1

DE1926474A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE1926474A1
Application number: DE19691926474
Authority: DE
Inventors: Clawson Lawrence G
Original assignee: Dynatech Corp
Current assignee: Dynatech Corp
Priority date: 1968-05-23
Filing date: 1969-05-23
Publication date: 1970-01-29
Also published as: SE351261B; US3508530A

Description

Verbrennungsmotor Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor. Sie bezieht sich besonders auf einen Motor mit Vorzündung, dessen Hauptbrennkammer jedes Zylinders mit einer Nebenkammer versehen ist, die durch einen Durchtrittskanal mit der Hauptkammer verbunden ist. Beim Betrieb wird die Gemischfüllung der Nebenkammer gezündet, so daß darin ein heißes Gas entsteht, das dann als Strahl in die Hauptkammer eintritt und das darin befindliche Gemisch zündet.
Derartige Motore mit Vorzündung sind bereits bekannt, wie z.B. aus der US-Patentschrift 2 758 576 und der Zeitschrift "Society of Automotive Engineers Journal", November 1963, Seiten 60 bis 64, worin ein Motor mit Vorzündung bei konventionellen hin- und hergehenden Kolben gezeigt ist; die britische Patentschrift 995 101 beschreibt einen Drehkolbenmotor, der ebenfalls mit dem Vorzundungsprinzip arbeitet.
Motore mit Vorzündungen nach der herkömmlichen Art sind aus verschiedenen Gründen bisher kaum zur Anwendung gekommen. Sie haben erstens nur eine begrenzte Leistungsabgabe und keinen sehrguten Wirkungsgrad. Folglich ist ihr Treibstoffverbrauch relativ hoch und ihr Leistungsgewicht ebenfalls relativ hoch. Zum zweiten aber laufen diese Motoren auch über den gesamten erforderlichen Drehzahlbereich zwischen Leerlauf und voller Drosselklappenöffnung nicht sanft. Dadurch ergibt sich ein Geräuschproblems und auch der Betrieb des Motors ist dadurch gestört. Diese Schwierigkeiten haben ihre Ursache hauptsächlich in der strömungsmäßigen Gestaltung der Kammern jedes Zylinders und des zwischenliegenden Gasdurchtrittskanalse Das heißt9 bei gewöhnlichen ZweikammermOtoren sind die bestehenden Verhältnisse zwischen diesen Elementen nicht dazu angetanS günstigste Betriebseigenschaften des Motors zu schaffen Auch die gewöhnlichen Treibstoff-Einspritzsysteme schaffen nicht die günstigsten Bedingungen für derartige Motoren.
Die Erfindung betrifft einen Doppelkammermotor, bei dem eine entzündete Treibstoffüllung in der Vorkammer einen heißen Gasstrahl erzeugt, der in die Hauptkammer hineinschießt. Ein nach der Erfindung gestalteter Motor weist eine Vorkammer mit etwa kugelförmiger Gestalt und eine Hauptkammer auf, die eine relativ schmale, langgestreckte ro&m hat. Der Durchtrittskanal zwischen den beiden Kammern ist zur Vorkammer tangasltial angeordnet und verläuft in Längsrichtung der Haupterstreckung der Hauptkammer.
Ein später zu beschreibendes Treibstoff-Einspritzsystem gibt an die Vorkammer ein brennbares Treibstoffgemisch ab. Die Hauptkammer erhält gleichfalls ein Treibstoff-Luft-Gemisch mit unterschiedlichem Mischungsverhältnis von 0 bis etwa 140% der stöchiometrischen Verhältnisse.
eine Zündkerze oder eine ähnliche Zündeinrichtung zündet das gemisch in der Vorkammer. Die beiden Kammern und der sie verbindende Durchtrittskanal sind so angeordnet, daß die gezündete Vorkammerfüllung einen heißen Gas strahl hervorruft, der durch den Durcntrittskanal etwa mit Schallgeschwindigkeit hindurch in die Hauptkammer gelangt. Der heiße Gas strahl durchtritt etwa die gesamte Lunge der Hauptkammer und zündet das darin befindliche Gemisch, unabhängig davon, ob das Gemisch eine fortschreitende Flammenfront erzeugen kann, d.h. auch bei niedrigen Treibstoffwerten in der Hauptkammerfüllung.
Der Strahl durchsetzt die Hauptkammer außerdem mit einer Geschwindigkeit, die hoch genug ist, die darin belindliche Füllung bereits zu zünden, bevor aie Restfüllung explodiert. kls Restfüllung wird der Teil der Füllung angegeben, der von der zündenden Quelle am weitesten entfernt ist. Die Explosion dieser Restfüllung ist für das klopfen des Motors verantwortlich.
Ganz allgemein ist es Ziel der Erfindung, einen verbesserten Verbrennungsmotor zu schaffen. Einzelne, diesem Haupt ziel untergeordnete Ziele sind Verbesserung des Wirkungsgrads und der Treibstoffausnutzung und damit Senkung der Motorbetriebskosten. Ein weiteres Ziel besteht darin, einen Motor zu schaffen, der mit vielerlei verschiedenen brennstoffen betrieben werden kann, d.h. mit einem großen Angebot von Kohlenwas-.erstoffen Ein besonderes Ziel der Erfindung ist in der Schaffung eines Motors zu sehen, der auch mit einem Treibstoff-Luft-Gemisch arbeitet, dessen Treibstoffanteil unterhalb des stöchiometrischen Yerhältniswerts liegt. Ein derartiger Motor verbrennt vollständig, was zum Ergebnis hat, daß die Auspuffgase nur geringfügig mit Luft verpestenden Bestandteilen versetzt sind0 Ein derartiger Motor hat außerdem einen sehr hohen Wirkungsgrad.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, einen Motor zu schaffen, in welchem die Füllung bis nahe zum Wert der Selbstzündung komprimiert werden kann und der dennoch frei von Explosionen istc Weiter ist es Ziel der Erfindung, einen Zweikammer-Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem eine in einer Vorkammer gezündete Treibstoffüllung ein Gemisch in der Hauptkammer zündet, welches für die Zündung durch eine Zündkerze zu mager ist.
Es wird außerdem angeatrebt, ein wirksames Treibstoff-Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor mit Vorzündung zu schaffen.
Dabei soll nach Möglichkeit der Kostenaufwand für das Einspritzateuersystem bei derartigen Motoren gesenkt werden.
Ein weiteres Ziel liegt in der Schaffung eines Treibstoff-Ein.pritzsystems, das eine gesteuerte Menge Treibstoff dem Motor zuführt, so daß über einen weiten Betriebsbereich der Motordrehzahl nur sehr geringe Veränderung in der Vorkammerfüllung eintritt.
Ein weiteres besonderes Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit des Treibstoff-Einspritzsystems durch Verminderung der Zahl der für die Treibstoffverteilung und Zeitsteuerung erforderlichen beweglichen Teile.
Es soll überdies mit der Erfindung ein Treibstoff-Einspritzsystem geschaffen werden, das in der Lage ist, eine Vielzahl verschiedener Treibstoffe zu verarbeiten.
Es soll außerdem ein mit Einspritzung versehener Motor geschaffen werden, der über einen weiten 3etriebsbereich ausgezeichnete Eigenschaften aufweist. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines Verfahrens zum Einspritzen von Treibstoff in einen Verbrennungsmotor, bei welcnem einer oder mehrere der obengenannten Vorteile erzielt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung hervor. In den Ausführungsbeispielen der Erfindung werden verschiedene Stufen und die Beziehung der einzelnes StuSen sueinander verwirklicht sowie Vorrichtungen, die Konstruktionsmwekmale, Kombinationen einzelner Elemente und Anordnung von Teilen enthalten, die die einzelnen Stufen bewirken.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Einzylinderverbrennungs-Ottomotor nach der erfindung; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Motor nach Schnitt in Fig. 1, worin die Anordnung der beiden Kammern des Motors deutlich sichtbar wird; Fig. 3, 4 und 5 Längsschnitt, Draufsicht und Querschnitt eines Mehrzylinder-Ottomotors mit Aufbau gemäß der Erfindung; Fig. 6 Einen quer zur Drehachse liegenden Schnitt durch einen Wankelmotor mit Anordnung gemäß er Erfindung; Fig. 7 und 8 Schnitte wie Fig. 6, jedoch bei unterschiedlicher Stellung des Kreiskolbens; Fig. q einen Schnitt nach der Linie 9-9 in Fig07; Big. 1t einen Schnitt nach 10-10 in Fig. 7; Fig.11 ein verbessertes treibstoff-Einspritzsystem, das bei einem Motor nach der Erfindung Ver-Wendung findet; Fig.12 eine die Arbeitsweise der erfinsdungsgemäßen Motors wiedergebende graphische Darstellung; Fig.13 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab eines Teils des in der Fig. 11 gezeigten Systems; und Fig.14 eine der Fig. 12 vergleichbare graphische Darstellung, die das Einspritzsystem gemäß Fig. 11 bei einem Zweitaktmotor mit erfindungsgemäßer Verbesserung zeigt.
Fig. 1 und 2 zeigen das Prinzip der Erfindung, wenn es bei einem Einzylinder-Ottomotor 10 verwendet wird, der einen Hub eines mittelgroßen, zündkerzengezündeten Motors hat. Der Motor 10 hat eine wassergekühlte Zylinderwand 12, in der ein hin- und hergehender Kolben 14 eingesetzt ist, der mit einer Pleuelstange 16 in Verbindung ist. Das Brennkammervolumen des Motors 10 bei Stellung des Kolbens 14 im oberen Totpunkt, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, wird als Kompressionsvolumen bezeichnet. Dieses Minimalvolumen ist in einer langgestreckten Hauptkammer 18 am oberen Ende des Zylinders, die an späterer Stelle noch eingehender beschrieben wird, und in einer kleineren Vorkammer 20 enthalten. Ein Kanal 24 verbindet ein Ende der Hauptkammer durch eine Öffnung 24a in dessen Seitenwand hindurch mit der Vorkammer.
Ein Luftansaugventil 26 steuert den Durchtritt eines Luft- und Treibstoffgemis'ches aus einer Ansaugleitung 30 zur Hauptkammer 18. Die Ansaugleitung 30 erhält vor zugsweise ungedrosselt Luft wie bei einem Dieselmotor, um eine wirkeame Treibstoffverbrennung zu erhalten. In ähnlicher Weise steuert ein Auslaßventil 28 die Austrittsöffnung aus der Hauptkammer in die Auspuffleitung 32. Die Ventile 26 und 28 werden in gewöhnlicher Weise durch eine Steuereinriohtung 34 betätigt.
Die Vorkammer 20, die keine Ventile aufweist, erhält die benötigte Luft durch den Durchtrittskanal 24 aus der Hauptkammer 18 während des Kompressionshubes des Mo-Motors. Die Verbrennungsrückstände werden aus der Vorkammer durch den Kanal hindurch abgegeben, was während des Ausblashubes geschieht. Wie gleichfalls die Fig. 1 zeigt, ist die Vorkammer mit einer Zündkerze 22 ausgestattet.
Weiterhin leiten Kühlkanäle 25, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, ein Kühlmittel durch den Motor 10 in bekannter Weise, um die Hauptkammer 18 iiiid die Zylinder wand 12 zu kühlen. Die Kühlung der Vorkammer kann durch Umspülung mit Luft erfolgen, wie es die Zeichnung zeigt, oder auch durch einen Wassermantel, jedoch sollte die Wärmeabgabe verhältnismäßig niedrig gehalten werden um die Wandtemperatur der Vorkammer möglichst hoch zu halten.
Der in Fig. 1 gezeigte Motor ist mit einem herkömmlichen Treibstoffsystem ausgestattet, der einen Treibstofftank 36 und eine Treibstoff-Förderpumpe 38 aufweist, die den benötigten Treibstoff in die Vorkammer 20 über eine Ds 40 abgibt. Mit HilSe eines Drosselventils 42 wird von einer weiteren Pumpe 44 dem Ansaugkanal 30 über eine Düse 46 IDratbstoff zugeführt. Das Drosselventil 42 ist vorzugsweise geschlossen, wenn die Maschine im Leerlauf läuft, so daß zum Ansaugkanal lediglich dann Treibstoff gefördert wird, wenn der Motor unter Last läuft.
Bei Viertaktbetrieb des rotors wird im Ansaughub des Kolbens 14, wenn dieser sich nach unten bewegt, Luft mit der erforderlichen Menge Treibstoff durch den Ansaug kanal 30 in die Hauptkammer 18 und das vom Kolben freigegebene Volumen darunter angesaugt. Das Treibstoffsystem gibt vorzugsweise soviel Treibstoff in den Ansaugkenal ab, daß das Treibstoff-Luft-Gemisch im Bereich zwischen' 0% und etwa 140% des stöchiometrischen Verhältnisse je nach Motorbelastung schwankt.
Während des Saughubes oder zu Beginn des Kompressionshubes gibt die Pumpe 38 eine kleine, genau bemessene enge Treibstoff in die Vorkammer 20 durch die Duse 40 ab.
Diese Treibstoffmenge, die auf diese Weise in die Vorkammer 20 gelangt, ist ausreichend, um darin ein zündfähiges Gemisch zu erzeugen, d.h. ein Treibstoff-Luft-Gemisch, das von der Zündkerze 22 entzündet werden kann und deren Flammfront sich so durch die Vorkammer hindurch ausbreitet.
Während des Kompressionshubes wird ein kleiner Teil der Luftfüllung zusammen mit ihrem Treibstoffgehalt durch den urchtrittsksnal 24 aus der Hauptkammer 18 in die Vorkammer 20 gedruckt. Die Gestalt der Vorkammer 20 und des Durchtrittskanals 24 ist derart, daß die in die Vorkammer 20 hineingedrückte luft eine turbulente Wirbelbewegung durchführt, so daß sie sich gut mit der in die Vorkammer in abgemessener Menge eingespritzO Treibstoffmenge vermischt und sich ein homogenes Gemi-sch daraus bildet. Außerdem wird durch die Wirbelbewegung der größte Anteil der Treibstoffmenge, die in die Vorkammer eingespritzt ist, vernebelt. Die heißen Gasreste, die in der Vorkammer aus dem vorhergehenden Arbeitszyklus noch enthalten sind, unterstützen-dabei die Verdampfung des Treibstoffs. Vorzugsweise ist die Gesamttreibstoffmenge, die während jedes Arbeitsspiels in die Vorkammer hineingelangt, bei allen Motordrehzahlen im wesentlichen konstant. Ein bevorzugt verweiidetes Einspritzsystem, welches filr diese Tatsache sorgt, wird an späterer Stelle in Zusammenhang mit Fig. 11 näher erläutert.
Nähert sich nun der Kolben 14 seiner obersten Stellung am Ende des Kompressionshubes, so erhält die Zündkerze 22 in üblicher Weise einen Spannungsstoß, so daß die Vorkammerfüllung durch den Zündfunken gezündet wird.
Wegen der besonderen Abmessungen der Vorkammer 20 und des Durchtrittskanals 24, die an späterer Stelle im einzelnen teschrieben werden, brennt die Vorkammerfüllung etwa unter den Bedingungen konstanten Volumens ab und er zeugt dabei einen Spitzendruck in der Vorkammer, der wenigstens zweimal so hoch ist wie der höchste Kompressionsdruck in der Hauptkammer. Außerdem ist die Temperatur während der Verbrennung in der Vorkammer höher als 20000 Rankine. Wird Petroleum als Treibstoff verwendet, so erreicht die Temperatur etwa 50000 Rankine.
Dieser Zustand in der Vorkammer erzeugt einen Strahl heißen verbrannten Gases, der durch den Durchtrittskanal 24 etwa mit Schallgeschwindigkeit hindurchtritt, also etwa mit 1200m/sec. Dies entspricht etwa der zehnfachen Geschwindigkeit, mit der in einem gewöhnlichen Motor die Flammfront vordringt. Diese Zündquelle durchstößt im wesentlichen die gesamte Länge der Hauptkammer 18 bis zum äußersten entfernten Ende 18a in äußerst kurzer Zeit.
Folglich stellt sie eine augenblicklich wirkende Zündquelle dar, die sich über die gesamte Länge der Hauptkammer erstreckt. Da der heiße Strahl das abgelegene Ende der Hauptkammer erreicht und da die Abstände zwischen dem Strahl und der Deckfläche sowie den Seitenwänden 18b, 18c und 18d der Hauptkammer 18-relativ klein sind, ist der Strahl in der Lage, die Treibstoffüllung der Hauptkammer zu zünden, auch wenn das Gemisch für das Vordringen einer Flammfront an sich zu mager ist, d.h. also bis herab zu einem Treibstoff-Luft-Gemisch von nahezu 0%.
Außerdem durchdringt der Gasstrahl die Kammer bis zu ihrem Ende 18a mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, daß auch die Treibstoffüllung am äußersten Ende der Kammer 18 gezündet wird, bevor sie explodiert, was auf das Aufbauen eines Drucks in der Kammer 18 zurückzuführen wäreX wenn sich nach einer gewissen Verzögerungszeit elli Druckprofil in der Kammer aufgebaut hätte In der Tat ist die Geschwindigkeit das Gasstrahls in der Kammer in der Größenordnung von dem Fünffachen der Geschwindigkeit, mit welcher die Flammfront in einem gewöhnlichen Verbrennungsmotor in der Bremikammer vordringt. Die Fähigkit des Gasstrahls, auch die Füllung am abgelegenen Ende zu zünden, bevor sie an dieser Stelle explodiert, setzt dl3 Klopfen es Motors herab, auh wenn der rotor bei voller Leistung mit einem stark angereicherten Treibstoff-Luft-Gemisch in der Kammer 18 arbeitet.
Wenn die Füllung in der Hauptkammer gezündet wird, si wirken die Verbrennungsprodukte während des Arbeitshubes auf den Kolben 14. Da der Kolben anschließend während des Ausblashubes sich aufwärts bewegt, werden die Verbrennungsrückstände aus der Vorkammer 20 und aus der Hauptkammer 18 durch das Auslaßventil 28 und den Auspuffkanal 32 abgeführt. Damit ist der Viertakt#hythmus beendet.
Da der heiße Gasstrahl aus der Vorkammer 20 die Hauptkammerfüllung zündet, unabhängig von der in ihrem Treibstoff-Luft-Gemisch enthaltenen Treibstoffmenge, kann die Hauptkammer mit einer derartig mageren Füllung versehen sein, daß im wesentlichen sämtlicher Treibstoff verbrennt und kein unverbrannter Treibstoffrest mehr durch das Auslaßventil in die Luft abgeblasen wird, Besonders im Leerlauf ist es wichtig, daß der Hauptkammer kein Treibstoff zugeführt zu werden braucht und die Füllung der Vorkammer ausreicht1 um gerade die Reibungsverluste und die übrigen Verluste des Motors zu decken, so daß dieser in Lauf gehalten wird. Unter dieser Bedingung befindet sich in der Hauptkammer 18 mehr als genug Luft, um sämtlichen Treibstoff, der in die Vorkammer eingeoracht wird, zu ox£dieren, so daß der Motor wirklich sauber verbrennt. Der Hauptkammer wird lediglich soviel Treibstoff zugeführt wie den rotor an LIstung abverlangt wird. Bei den mel.-sten Belastungszuständen ist das Treibstoff-Luft-Verhältnis in den beiden Kammern unterhalb des stöchiometrischen Verhältnisses, ao daß der Motor weiterhin sauber verbrennt und nur in ganz geringen Teilen unverbrannte Kohlenwasserstoffe an die Atmosphäre abgibt Bei sehr starker Belastung braucht hingegen die Hauptkammer mehr Treibstoff als ciem stöchiemetrischen Verhältnis entspricht. Dies kann bis zu 140, aes stöchiometrischen Verhältniswerts sein. Unter derartig starker Belastung gelangen einige nur teilweise oxydierte Treibstoffreste in die Auspuffleitung des Motors, doch sind diese Reste wesentlich kleiner als bei den heute verwendeten Fahrzeugmotoren, so daß sie wirtschaftlich in Nachverbrennungsanlagen oder dergl. oxydiert werden können.
Es ist also ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Motors, daß er sehr wenig Treibstoff verbraucht und außerdem nur zu ganz geringen Teilen Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre abgibt.
Außerdem kann der Motor mit Verdichtungsverhältnissen arbeiten, die wesentlich höher liegen als die heute verwendeten, so daß ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann, was zu einer weiteren Verbesserung der Wirtschåftlichkeit führt. Der Grund dafür ist der, daß die Hauptkammerfüllung im allgemeinen zu mager ist, als daß sie zündbar wäre, d.h. zündbar durch eine Zündkerze, und deshalb kann die Füllung stärker komprimiert werden als die Treibstoffüllung eines herkömmlichen Verbrennungsmotors, ohne daß sie sich selbst entzündet. Die Geschwindigkeit, mit der der heiße Zündgasstrahl auf die Hauptkammerfüllung einwirkt, ist überdies so hoch, daß Treibstoffe verwendet erden können mit beliebigen Oktanzahlen und beliebigen Verbrennungsgeschwindigkeiten.
Das Arbeiten im Zweitaktprinzip des Motors 10 ist im wesentlichen das gleiche wie das oben beschriebene.
Treibstoff wird der Vorkammer 20 zugeführt und überdies ein Luft-Treibstoff-Gemisch der Hauptkammer 18. nähert sich der Kolben dem oberen Totpunkt, so wird die Vorkammerfüllung gezündet, und ein heißer Gasstrahl durchdringt die Hauptkammer. Der Gas strahl zündet die Hauptkammerfüllung unabhangig davon, ob sie sehr mager ist, und zündet auch Restfüllungen in der Hauptkammer. Die sich ausdehnenden Gase der Hauptkammer treiben den Kolben nach unten, woraufhin die Gase aus der Hauptkammer dann ausgeblasen werden, so daß das Arbeitsspiel beendet ist.
Die spezielle Ausbildung des Motors 10, die nötig ist, um gemäß der Erfindung die angestrebten Ziele zu erreichen, wird nun im Zusammenhang mit den Fig.1 und 2 eingehend beschrieben.
Die Treibstoffmenge iii der Vorkammer 20 unmittelbar vor der Zündung sollte ein Treibstoff-Luft-Gemisch-Verhältnis erreichen, das durch die Kerze 22 zündbar ist.
Bei einem Treibstoff auf Petroleumbasis ist das Treibstoff-Luft-Verhaltnis in der Vorkammer günstig zwischen 0,04 bis 0,16 g Treibstoff je Gramm Luft. Bei einem Versuchs-Einzylindermotor ähnlich dem oben dargestellten wurden optimale Bedingungen mit einem Treibstoff-luft-Gewichtsverhältnis von etwa 0,075 erreicht.
Das Volumen der Vorkammer wird vorzugsweise groß genug gehalten, so daß eine Treibstoffmenge verbrannt werden kann, die ausreicht, um den Motor im Leerlauf mit einer vernünftigen Leerlaufdrehzahl in Betrieb zu halten.
Das Vorkammervolumen sollte auch groß genug sein, daß seine Füllung ausreicht, um die Füllung der Hauptkammer in der oben beschriebenen Weise zu zünden. Ein Motor mit einem Vorkammervolumen von einem Achtel bis einem Zwölftel des Hauptkammervolumens hat sich als zufriedenstellend erwiesen. Ist das Vorkammervolumen großer, so läuft der Motor mit einer zu hohen Leerlaufdrehzahl. Ist das Volumen kleiner, so reicht die Vorkammerfüllung nicht aus, um den Motor im Leerlauf in Betrieb zu halten.
Die Vorkammer sollte außerdem ein möglichst kleines Verhältnis von Oberfläche Zu Volumen naben. Eine derartige Form bedingt, daß der Weg, den die Flammfront zurückzulegen hat, ein ;,Iinimu, ist, so daß die Brezmzeit, die für die Verbrennung der Vorkammerfüllung erforderlich ist, ein Minimum wird. Es wird also eine im wesentlichen kubelförmige Vorkammer bevorzugt. In jedem Fall hat die bevorzugte Vorkammer einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt in der Ebene, die durch den Durchtrittskanal 24 hindurchgelegt ist, d.h. in der Ebene, die die Fig. 1 zeigt, wobei der Kreisquerschnitt so gelegt ist, daß der Durchtrittskanal 24 tangential in ihn eintritt. Dies bedeutet, daß eine Kante 24b-des Durchtrit-tskanals an die Umfangslinie der kreisförmigen Vorkammer eine Tangente bildet. Mit einer derartigen tangentialen Ausbildung ist die obengenannte Wirbel-Mischbewegung besonders begünstigt, die bei Eintritt der in die Vorkammer aus der Hauptkammer während des Kompressionshubes des Motors hineingedrückten Luft auftritt.
Um außerdem in der Vorkammer eine hohe Temperatur leicht erreichen zu können, wird vorzugsweise für ihre Wände ein Material mit relativ niedriger thermischer Leitfähigkeit verwendet. Ein dafür günstiges Material ist Gußeisen oder Stahl.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, verbindet der Durchtrittskanal 24 die Kammern 18 und 20 miteinander, hat vorzugsweise einen regelmäßigen Querschnitt und ist entgegeii bisheriger Lehre so Kurz wie möglich. außerdem liegt der Kanal mit der Lgngserstreckung der Hauptkammer 18 auf einer Linie. Der Durchtrittskanal 24 kann sich von der Vorkammer 20 zur Hauptkammer 18 hin verengen. Er kann sich aber auch nach einer gewissen Strecke der Verengung wieder erweitern. Vorzugsweise ist die Quadratwurzel aus der Querschnittsfläche des Durchtrittskanals etwa das 0,13 bis 0,24-fache aus der Kubikwurzel des VorkanmerSolumens.
Das heißt, der Durchmesser des kreisförmigen Durchtrittskanals 24 sollte etwa 0,15 bis 0,25 mal so groß sein wie dieser Wurzelwert.
Der Grund für dieses Erfordernis des Quersclmitts des Durchtrittskanals 24 ist der, annähernd konstante Abbrennbedingungen über das gesamte Volumen der Vorkammer 20 zu erhalten, wobei dann die Druckspitze während des Verbrennens wenigstens das Zweifache des Kompressionsdrucks in der Hauptkammer erreicht. Unter diesen Bedingungen tritt das heiße verbrannte Gas aus der Vorkammer durch die Verengung des Austrittskanals 24 etwa mit den Bedingungen einer Schallstoßwelle aus, und während jedes Kompressionshubes kann genügend Luft in die Vorkammer eindringen, um ein brennbares Gemisch mit der Treibstofffüllung darin zu erzeugen. Xird diese Forderung nicht eingehalten, so tritt eine schlechte Verbrennung auf, wodurch die Motorlaufeigenschaften verschlechtert werden, unabhängig von den weiteren Größen und parametern des Motors.
Die wände des Durchtrittskanals 24 sollten mit einem isolierenden Werkstoff beschichtet oder daraus gebildet sein, der relativ hart und hitzebeständig ist und die Erosion durch den heißen Gasstralil so klein wie möglich hält. Außerdem sollte das den Kanal- 24 bildende Materia-lvorzugsweise eine hohe spezifische Wärme und niedrige Wärmeleitfähigkeit haben. Dadurch wird es möglich, das Luft-Treibstoff-Gemisch, das in die Vorkammer aus der Hauptkammer 18 während des Kompressionshubes hineingedrückt wird, vorzuerhitzen, wodurch der Grad, zu welchem der Treibstoff in der Vorkammer verdampft wird, erhöht wird. Aluminium oder Zirkon ist ein dafür geeignetes Material.
Es soll nun die Hauptkammer 18 betrachtet werden, die so gestaltet ist, daß die Abstände zwischen der Oberseite, dem Boden und den Seitenwänden 18b, 18c und 18d möglichst gering sind und der Strahl des heißen Gases die besamte tammer durchzieht. Der Grund dafür ist, daß die hohe Temperatur des Zündstrahls möglichst; dem gesamten Treibstoff-Luft-Gemisch in der Kammer 18 zugeführt werden soll. Das bedeutet, der rotor soll keinesfalls von der Flammfrontgeschwindigkeit abhängig sein, um das Treibstoffgemisch in der Hauptkammer zu zünden. Es wird soeine schnelle und gleichmäßige Verbrennung unabhängig vom Treibstoff-Luft-Gehalt des Gemisches erzielt.
Die Länge der Hauptkammer 18 ist groß, verglichen mit. ihrer Höhe und Breite, um das Kammervolumen zur Aufnahme der Haupttreibstoffüllung geeignet zu machen. Die Länge ist im wesentlichen gleich der Strecke, die durch den heißen Gasstrahl in dem Augenblick erreicht ist, in dem der Druck in der Vorkammer auf den Druck in der Hauptkammer abgefallen ist. Dadurch ist gewährleistet, da-ß der Gasstrahl auch das Gas am entfernten Ende 18a der Haúptkammer zündet, bevor die Temperatur und der Druck in der Kammer 18 ansteigen, wodurch das Restgas explodieren könnte, was zum Klopfen des Motors führt. Zur Befriedigung dieser Bedingungen und für beste Motorlaufeigenschaften sollte das Verhältnis der Länge der Hauptkammer zur Quadratwurzel aus ihrem Querschnitt etwa 2 bis 5 sein.
im Gegensatz zur Vorkammer 20 soll die Hauptkammer 18 möglichst Kühl gehalten werden. Die Wände des die Hauptkammer 18 umschließenden Motorblocks sind deshalb verhältnismäßig dünn und mit Wasserdurchtrittskanälen 25 ausgestattet, 30 daß eine hohe thermische Leitfähigkeit von der Hauptkammer zum Kühlwasser besteht. Die Anordnung der Ventile in der Hauptkammer ist nicht besonders schwierig.
Die Fig. j, 4 und 5 zeigen die Anwendung der vor-beschriebenen Bemessung bei einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor 50. jeder Zylinder des rotors ist mit einem Brennraum ausgestattet, der eine kugelförmige Vorkammer 52 aufeist, die durch einen einzigen Gasdurchtrittskanal 54 mit der Hauptkammer 56 in Verbindung steht.
Ein besonderer Vorkammerblock 58, der in den Zylinderkopf, welcher Maschinenguß sein kann, eingesetzt ist, bildet aie Vorkammer, Der Block 58 ist vorzugsweise aus einem Material, das hohe Temperaturen auszuhalten vermag und eine relativ niedrige thermische Leitfähigkeit hat0 Der Vorkammerblock ist mit Vorkammer-Treibstoffdüse 60 und einer Zündkerze 62 ausgestattet.
die die Fig. 5 zeigt, bildet ein Halsstück 64 mit enger werdender Bohrung aus einem gegen hohe Temperaturen und Abnutzung widerstandsfähigen Material das Ende des Durchtrittskanals 54 zur Hauptkammer 56 hin. Linie bei der Einzylindermaschine 10 gemäß Fig. 1 und 2 ist der Durchtrittskanal 54 zur Vorkammer 52 tangential angeord net.
Breite und Höhe der Hauptkammer 56 sind im Verhältnis zu deren Länge relativ gering, Die Gründe dafür sind die gleichen wie im Zusammenhang mit dem Einzylindermotor 1C dargelegt. Auch hier ist die Hauptkammer mit ihrer Längserstreckung in Richtung des Durchtrittskanals 54 angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung ist die Länge der Hauptkammer 56 ungefähr gleich dem Durchmesser ctes Motorkolbens 66, während die Breite grob genommen etwa einem Drittel des Kolbendurchmessers entspricht.
Das Einlaßventil 68 eines jeden Zylinders des idotors 50 befindet sich in der Hauptkammer 56 des Brennraums. Das Auslaßventil 70 hingegen befindet sich im flachen Teil 72 des Brennraums (siehe Fig. 3 und 5), der nahe an die Kolbenoberseite herangerüekt ist. Bei einem Zweitaktmotor sind natürlich keine Ventile vorhanden, da hierbei ja der Kolben selbst die Funktion der Ventile übernimmt.
Wie die 'ig. 6 bis 8 zeigen, ist die Erfindung besonders für einen sog. i1ankelmotor verwendbar. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß, wenn der Drehkolben des-Wankelmotors sich im "oberen Totpunkt" befindet, das komprimierte Volumen der Brennkammer langgestreckt ist und im allgemeinen so gestaltet ist, daß es den Anforderungen der Erfindung entgegenkommt. Die Arbeitsbedingungen des Wankeldrehkolben-Verbrennungsmotors sind bekannt und brauchen an dieser Stelle nicht wiederholt zu werden. Sie sind z.B. im Aufsatz, bezeichnet "Der NSU-Wankeldrehkolben-Verbrennungsmotor" von Dr. kalter G. Froede, NSU Motorenwerke, Neckarsulm, Januar 1961 durch die Society of Automotive Engineers veröffentlicht worden.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen einen Einscheiben-Wankeldrehkolbenmotor 80 in verschiedenen Augenblicken des Arbeitsspiels. Der Motor 80 hat eine wassergekühlte Zylinderwand 82, einen Drehkolben 84 und eine durch -diesen angetriebene Welle 86. Die Zylinderwand 82 bildet die im allgemeinen als epitrochoidal bezeichnete Brennkammer 88.
Der Kolben 84 ist im großen gesehen dreieckafärmig unddreht sich im Uhrzeigersinn in der Kammer 8B. Dabei verschiebt sich die Drehachse des Kolbens auf einem Kreis, so daß die drei Kanten A, B und C stets dichtschließend mit der Zylinderwana 82 in Berührung sind. Die drei Seiten 90a, 90b und 90c des Kolbens 84 sind ausgehöhlt, so daß sie drei langgestreckte Troge 91 (Fig. 9) bilden.
Die Kammer 88 hat gewöhnlich eine Bintrittsöffnung 92 und eine Austrittsöffnung 94. Im Gegensatz zum Motor mit hin- und herbewegtem Kolben sind keine Ventile zur Steuerung dieser Öffnung erforderlich, da der Kolben 84 die Steuerung selbst übernimmt In die Zylinderwand 82 ist eine Vorkammer 96 eingebaut. Die Kammer 96 steht mit der Hauptkammer 88 über einen Kanal 98 in Verbindung. Ein fettes Treibstoffgemisch wird der Vorkammer 96 durch eine Düse 100 zugeführt.
Auch ist die Vorkammer 96 mit einer Zündkerze 102 ausgestattet.
Wie aus den Fig. 6 bis 8 ersichtlich, ist, die Vorkammer 96 an dem Ende der Xauptkammer 88 angeordnet, das der Auslaßöffnung 94 nahergelegen ist. Die Vorkammer befindet sich auch am oberen Ende der Kammer 88, d.h. den Öffnungen 92 und 94 gegenübergelegen, so daß der Kanal 98 nahe dem oberen Ende in die Kammer 88 eintritt, wobei die Kanalachse in Richtung der Längserstreckung der Kammer 88 verläuft. Der Kanal 98 hat eine Verengung 104, so daß sein Querschnitt den gleichen Bedingungen bezüglich aes Volumens der Vorkammer 96 etltspricht, wie diese in Verbindung mit den Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 5 festgelegt sind. Das heißt also, der kleinste Durchmesser des kreisförmigen Kanals 98 liegt etwa zwischen dem 0,15-fachen bis 0,25fachen der Kubikwurzel aus dem Vorkammervolumen Es wird nun zunächst die Fig. 6 betrachtet und dabei angenommen, daß ein mageres .Treibstüffgemisch gerade in den Teil der Brennkammer 88 nahe der Kolbenseite 90c über die Einlaßöffnung 92 eingetreten ist0 dreht sich nun der Kolben im Uhrzeigersinn weiter, wie dies durch einen Efeil angedeutet ist, so wird das zwischen der Zylinderwand 82 und der Kolbenseite 90c eingeschlossene Volumen infolge der Geometrie des Systems zunehmend kleiner. Dadurch wird das magere Gemisch im Volumen 88a komprimiert, so daß, wenn der kolben 84 seinen oberen Totpunkt erreicht, der in der Fig. 7 wiedergegeben ist, die mischung den Zustand der höchsten Kompression erreicht nat.
Während dieses Kompressionsabschnitts des Arbeitsspiels wird in die Vorkammer 96 über die Düse 100 ein fettes Treibstoffgemisch gepumpt. Außerdem gelangt ein kleiner Teil des luft-Treibstoff-Gemisches, der sicn im Volumen 88a befindet, durch den Kanal 98 in die Vorkammer 96. Die Kugelgestalt der Vorkammer 96 und der tangentiale Eintritt des Kanals 98 bewirken nun, daß das Luft-Treibstoff-Gemisch, das in die Vorkammer 96 hineingedrückt wird, darin eine turbulente Wirbelbewegung hervorruft, so daß es sich vollständig mit dem bereits in, der Kammer befindlichen Treibstoff vermischt und diesen verdampft, so daß eine hochzündbare Mischung entstent.
Wenn nun der Kolben 84 seinen oberen Totpunkt" erreicht, wird die Zündkerze 102 gezündet, so daß die Füllung in der Vorkammer 96 bei einer Temperatur oberhalb von 20000 Rankine abbrennt. Wegen der bereits vorstehend genannten Beziehung der Abmessungen zwischen Vorkammer 96 und Kanal 98 brennt die Füllung der Vorkammer etwa unter konstantem Volumen ab und erzeugt eine Druckspitze, die wenigstens zweimal so groß ist wie der maximale Kompresse onsdruck in der Hauptkammer. Diese Verbreiinungsbedingungen in der Vorkammer erzeugen einen Strahl heißen Gases, der durch die Kanalöffnung 98 mit etwa Schallstoßwellengeschwindigkeit entweicht und in die Kammer 88 eintritt.
Es soll nun auf die Fig. 9 und 10 Bezug genommen werden, die den Zustand des Kolbens 84 in seinem oberen Totpunkt" zeigen, in denen das Volumen 88a ein Minimum ist und das Kompressionsvolumen der Brennkammer darstellt.
In diesem Punkt ist das Volumen 88a von langgestreckter Gestalt, dessen Hauptrichtung in die Richtung des Gasstrahls aus der Durchtrittsöffnung 98 fällt. Die Höhe und breite des Volumens sind relativ gering. Der heiße Gasstrahl also, der aus dem Kanal 98 austritt, kommt s#mit einem großen Teil der Fülluung des Volumens 88a in Berührun. tr stellt deshalb eine Zundquelle dar, cie im wesentlichen augenblicklich wirkt und sich über die gesamte Länge des Volumens 88a erstreckt. Diese Zündquelle ist folglich in der Lage, die Hauptfüllung trotz des geringen Gehalts an Treibstoff zu zünden. Es braucht deshalb bei der Verbrennung Qer Gemischteile, die nahe den Wandungen der Hauptkammer liegen, auf die Flammfrontgeschwindigkeit keine Rücksicht genommen zu werden. Da außerdem die Ausbreitung des Zündstrahls im Volumen 88a weit schneller ist als aie Fortschreitgeschwindigkeit der Flammfront in gewimlichen Motoren, werden auch die abgelegenen Füllunge teile der Hauptkammer bereits gezündet, bevor der Druck in der Kammer soweit angestiegen ist, daß sie explodieren.
Für günstigste Laufbedingungen sollte die lange des Volumens 88a in höchstkomprimiertem Zustand im wesentlichen gleich der Strecke sein, die der heiße Gasstrahl in dem Augenblick durchmessen hat, in dem der Druck in der Vorkammer 96 auf den Druck des Volumens 88a abgefallen ist.
Das Verhältnis der Länge des komprimierten Volumens 88a, d.h. also der Länge der Kolbenseite 90c, zur Quadratwurzel aus dem Querschnitt dieses Volumens sollte etwa 2 bis 8 betragen. Bei einem Wankelmotor ist- die obere Grenze dieses Verhältniswerts etwas höher als der vergleichbare Verhältniswert bei einem Motor nach Fig. 1 bis 5.
Das rührt daher, daß die Kammer, in der die Verbrennung während jedes Arbeitsspiels stattfindet, d.h. also das Volumen 88a, sich fortwährend in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung des Zündstrahls aus> dem Kanal 98 bewegt. Dies heißt also, daß cter Gasstrahl bei einem Drehkolbenmotor relativ zur Brennkammer weiter vordringt, bevor der Vorkammerdruck- unter seinen kritischen lernt abfällt.
Nach der Zündung expandieren die Gase im Volumen 88a seiner schnell, wobei der Kolben 84 im Uhrzeigerdrehsinn angetrieben wird, wie dies durch den Pfeil angedeutet ist.
In Fig. 8 ist gezeigt, wie die Dichtleiste A an der Kolbenkante die Auslaßöffnung 94 erreicht, so daß dann die Verbrennungsgase des Volumens 88a und auch diejenigen aus der Vorkammer 96 durch die wuslaßöffnung 94 ab strömen können. Durch die in diesem Punkt erzeugte Turbulenz wird gleichzeitig die Vorkammer 9o gespült, so daß sie fur die Aufnahme der nächsten Treibstoffmenge bereich ist.
Zugleich wird wider ein mageres Gemisch durch die Einlaßöffnung 92 in die Kammer 88b eingesaugt, die durch die Zylinderwand 82 und die Kolbenseite 90a gebildet wird.
Diese Füllung wird dann komprisiert und durch den aus den Kanal 98 austretenden trans in der vorbeschriebenen Weise gezündet.
Während so jede Kolbenseite die Einlaßöffnung 92 überstreicht, wird ein mageres Treibstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer eingesaugt und in dieser eingeschlossen, und ein fettes Gemisch wird während der Zeit in die Vorkammer 96 hineingepumpt. Da der Kolben 84 umläuft, wird das Volumen in der Brennkammer komprimiert und dann durch den heißen Gasstrom aus der Vorkammer 96 gezündet, wodurch die Energie frei wird, die den Kolben drent. Anschließend erreicht jede Kolbenseite die Auslaßöffnung 94,so so daß die Verbrennungsrückstände, die in der Zylinderkammer eingeschlossen sind, diese verlassen können einschließlich derjenigen aus der Vorkammer 6.
Die Lage des Kanals 98 zur Brennkammerwand 82 ist von wesentlicher Bedeutung. Genauer gesagt sollte der Kanal 98 so angeordnet sein, daß der Zündstrahl das komprimierte Volumen in dessen Längserstreckungsrichtung durchsetzt, wenn der Kolben sich in seinem oberen Totpunkt" befindet, also die Lage des Volumens 88a in der Fig. 7 einnimmt. Der kanal muß aber außerdem mit dem BrennKammer-@@lumen noch in Verbindung stehen, während dieses über die Ausla@@f@@ung 94 ausströmen kann, wie dies die Fig.8 @eigt. Dadurch it gewährleistet, daß auch der Kanal 98 und die Vorkammer 96 während des Auspuffzeitabschnitts bei jedem Arbeitsspiel gut gespüllt werden.
In der Zeichnung ist ein Wankelmotor mit zwei Ausbuchtungen der Brennkammer gezeigt; die Zeichnung kann Jedoch auch bei einem Wankelmotor mit drei kusbuchtungen der Brennkammer Anwendung finden. Selbstverständlich kann @ie auch bei Brennkammer Mehrzylinder-Wankelmotor eingesetzt t @erden.
Da die Motore oft ungedrosselt laufen, verlangen Motore mit Vorzündung, daß eine kleine, genau bemessene Menge von Treibstoff in die Vorkammer während jedes Ar-@@itsspiels eingebracht wird. Außerdem muß die Menge verbrennbaren Treibstoffs, die in die Vorkammer eingebracht wird, über einen weiten DrehzahlbereIch des Motors im we-@entlichen konstant sein. Bekannte Einspritzsysteme sind nicht in der Lage, fortwährend die geeignete Treibstoffmenge in die Vorkammer einzuspritzen, und zwar sowohl wenn der Motor leerläuft als auch wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist. Dadurch aber werden die Motoreigenschaften nachteilig beeinflußt.
Sämtliche bekannte Treibstoff-Einspritzsysteme beantigen außerdem sehr komrlex aufgebaute Verteil- und Zeitgabemechanismen, die die Linspritzung des Treibstoffs in geeigneter Menge, zu dem richtigem Zeitpunkt und in der gewünschten Folge steuern, um ohne wirksame Arbeitsweise des Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Zum Beispiel ist in der US-Patentschrift 3 187 833 ein Treibstoff-Einspritzsystem beschrieben, bei dem eine Pumpe Treibstoff aus einer Tank durch ein druckgesteuertes Ventil zu einem vertelimeci-anlsmus und von dort zu einer Vielzahl verschiedener Einspritzventile fördert. Der Verteilmechanismus ist vom ;.ctor selbst angetrieben und bewirkt, daß jedes Einspritzventil im gewünschten Augenblick während des Arbeitsspiels des zugehörigen Zylinders öffnet.
Bei anderen bekannten Treibstoff-Einspritzsystemen sind für das Einspritzen des Treibstoffs in den Zylinder Verschiebungssteuerungen erforderlich. Zum Beispiel kann der Einspritzaugenblick ausschließlich durch die Bewegung eines Treibstoffpumpenkolbens bestimmt sein. Bei wieder anderen rotoren werden Vakuumtanks verwendet, um genau bemessene Treibstoffmengen für das Sinspritzen durch sorgfältig ausgearbeitete Treibstoffvertell-Ventilsysteme zu erreichen. Neben der Tatsache, daß die Kosten und auch die Umständlichkeit dieser Systeme erheblich sind, kann mit ihnen die Treibstoffeinspritzung nicht so erfolgen, daß fü.r den vorbeschriebenen Motor beste Be-Bedingungen ersielt werden.
Die Fig. 11 bis 14 zeigen ein Einspritzsystem, das.
besonders für die Motore der vorstehend beschriebenen Art geeignet ist, obgleich seine Anwendbarkeit nicnt auf derlei Motoren beschränkt ist. Kurz gesagt enthält das System eine Treibstoffpumpe, die Treibstoff mit in wesentlichen stets gleichem Druck an eine Verteileinrichtung abgibt, die den Treibstoff in die Vorkammer eines jeden X torzylinders abgibt. Von der Verteileinrichtung führt zu jeder Vorkammer eine besondere Verbindungsleitung, in der eine laminare Strömung herrscht und die ein Rückschlagventil aufweist, das solange geschlossen bleibt, bis der reibstoffdruck größer ist als der Druck in der Vorkammer.
Die Zeitsteuerung der Treibstoffeinspritzung ist also vollständig durch die Ventile der Zylinder und/oder den Kolben während des Arbeitsspiels gesteuert, da dadurch der Druck gesteuert wird, aufgrund dessen das Rückschlagventil öffnet oder schließt, sowie durch den Druck, der in der Treibstoffverteileinrichtung herrsekt. Die Menge des in jede Vorkammer eingespritzten Treibstoffs und damit auch die Strömungsmenge des Treibstoffs wird durch Verändern des Treibstoffdrucks in der Verteilvorrichtung erreicht. Die Motordrenzahl wird durch Verändern der in die Hauptbrennkammer jedes zylinders eingebrachten Treibstoffmenge gesteuert. Mit Hilfe dieses Systems können die bekannten Treibstoffverteilvorrichtungen und gesteuersysteme entfallen, und es wird erreicht, daß der Treibstoff in die Vorkammern genau im geeigneten Zeitpunkt eingespritzt wird, wie auch in er erforderlichen Folge und der gewünschten Menge.
Es soll nun die Fig. 11 im einzelnen betrachtet werden. Es ist hier ein Motor 50 mit vier Zylinders gezeigt, wobei jeder Zylinder so gestaltet ist, wie es die Fig. 3 wiedergibt, so daß auch die einzelnen Teile dieselben bezagszeicheD erhalten wie in der Fig. 5. ts sei jedoch festgestellt, daß das Einspritzsystem auch bei Zweitaktmotoren und Drehkolbenmotoren verwendet werden kann, ohne daß dabei gegenüber der hier gezeigten Verwendungsart bei Viertaktmotoren mit nin- und herbewegten Kolben eine Veränderung eintreten müsse.
Eine mit 13C bezeichnete Treibstoffquelle kann Treibstoff unter verschieden einstellbarem Druck an eine Vorteilvorrichtung 132 abgeben. Vier besondere Treibstoffzuführungen 134, 135, 138 und 140, die später genauer be-@@rrieben werden, leiten von dieser Verteilvorrichtung 132 zu den vier Vorkammern 52.
Die Quell gibt außerdem Treibstoff über ein einstellbares Nadelventil 144, eine Leitung 146 und ein Drosselventil 14, das ebenfalls die Form eines einstellbaren Nadelventils hat, an eine Verteilvorrichtung 150.
D@@ Verteilvorrichtung 150 hat vier relativ dünne Zweige 152, 154 156 und 158, die zu den Einlaßöffnungen der vier er Hauptzylinderkammern 56 führen. Das Ventil 144 dient als grobe Vorsteuerung für den Treibstofffluß zu den Hauptkammern, und das steuerbare Ventil 148 besorge di@ F@@nsteuerung. Der Motor wird durch Bewegen des Drosselventilkolbens 148a gesteuert.
Jede in Fig. 11 gezeigte Zuführung 134, 136, 138 und 140 ist mit einem Rückschlagventil 164 (siehe Fig. 13) ausgestattet, Ein Ende des Rückschlagventils ist über eine Treibstoffleitung 166 geringen Durchmessers mit der Verteilvorrichtung 132 verbunden. Das andere Ende hat ter die Leitung 166a Verbindung mit der Einspritzdüse 60, die in die Vorkammer 52 führt.
Jedes Rückschlagventil 164 ist so eingestellt, daß es aufgrund des normalen Drucks, der im angeschlossenen Motorzylinder während des Arbeits- und des Kompressionshubes des Zylinders herrscht, geschlossen gehalten wird.
Die Ventile 164 öffnen jedoch dann, wenn der Druck während der Spülzeitspanne abfällt, d.h. wen der Druck im Zylinder und insbesondere in der Vorkammer auf einen Wert unter den im Treibstoffzuführsystem herrschenden Druck abfällt. Auf die Weise wird die Zeitsteuerung und die.
Folge des Einspritzens des Treibstoffs in die Vorkammern des Motors vorzugsweise durch die Einlaß- und huslaßventile und/oder die Kolben gesteuert, ohne daß zusatzliche Ventile zur Verteilung des Treibstoffs und zusätzliche Zeitsteuermechanismen erforderlich sind.
Um dies zu illustrieren, zeigt die Fig. 12 mit der Kurve 172 ein typisches Druckdiagramm (P) eines Zylinders des Motors 50. wenn angenommen wird, daß der Druck des Treibstoffs in der Verteilvorrichtung 132 (Fig. 11) auf einen konstanten Wert gehalten.wird, beispielsweise auf etwa 4 kg je Quadratmillimeter, wie dies durch die gestrichelte Linie 174 in Fig. 12 angedeutet ist, so übersteigt der Druck in der Vorkammer 52 denjenigen in der Treibstoffzuführung von einem Zeitpunkt an, der kurz nach dem Beginn des Kompressionshubs liegt, bis zu einem Zeitpunkt kurz nach Beginn des Ausblashubes. nährend dieser Zeitspanne ist also das diesem Zylinder zugeordnete Ventil 164 geschlossen, und es kann kein Treibstoff in die Torka;wmer 52 eingespritzt werden.
Nach Beginn des Ausblashubes jedoch sinkt der Druck im Zylinder unter den Wert 4 von 4 kg/mm² ab, der in der Verteilvorrichtung 132 für den Treibstoff herrscht. Danach öffnet das Ventil 164, und Treibstoff kann in die zugehörige Vorkammer 52 eintreten. Der Treibstoff fließt solange in die Vorkammer, bis der nächste Kompressionshub beginnt, also während des gesamten Ausblashubes und des Ansaughubes des Arbeitsspiels. Kurz nach Beginn des ompressionshubes baut sich im Zylinder wieder ein Druck auf, der den Druck in der Treibstoffzuführleitung übersteigt und damit das Ventil 164 schließt. Die Treibstoff-Einspritzzeit ist durch den schraffierten Bereich,176 in der Fig. 12 angedeutet. Die Menge des in die Vorkammern eingespritzten Treibstoffs kann durch Steuerung des Drucks, mit welcher die Treibstoffquelle 130 den Treibstoff der Rohrleitung 132 zuführt, verändert werden. Dadurch wird im Diagramm der Fig. 12 die Linie 174 gegenüber der Kurve 172 nach oben oder unten verschoben.
Fig. 13 zeigt im einzelnen den Aufbau einer Drosselstelle, z.B. der Drosselstelle 134. Jede Drosselstelle 134 hat vorzugsweise nicht benetzende Innenflächen. Auch der Leitungsabschnitt 166a zwischen dem Ventil 164 und der Düse 60 hat sehr geringen Durchmesser D im Verhältnis zu seiner Linge L. Das Verhältnis D/L sollte beträchtlich kleiner als 1 sein. Bei einem usführungsbeispiel der erfindung wurde für das Verhältnis D/L ein Verhältnis von 0,0003 gewählt. Dadurch wird ein Druckabfall zwischen der Verteilvorrichtung 132 und der Zylindervorkammer erreicht, der groß genug ist, daß die je Arbeitsspiel auftretenden Unterbrechungen den Treibstoffstrom nicht wesentlich stören. Außerdem wird das in der Nähe des heißen Lotorzylinders befindliche Treibstoffvolumen infolge des geringen Durciimessers auf ein :Iinimum reduziert, so daß der Treibstoff sich in der Düse 60 kaum verdicken und diese zusetzen kann.
Um eine gute Funktionsweise des Systems zu gewährleisten, sollte das Ventil 164 vollständig abdichten.
Dies kann zufriedenstellend mit einem herkömmlichen 0-Ring-Rückschlagventil oder einem xückschlagventil mit federbelasteter Kugel, wie es in de-r Zeichnung dargestellt ist, erreicht werden. Das Ventil 164, das in der Fig. 13 gezeigt ist, ist mit einem rohrförmigen, zylindrischen Gehäuse 182 ausgestattet, in das eine Hohlkugel 184 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser eingesetzt ist. Die kugel 184 wird durch eine Schraubendruckfeder 186 auf einen zeitz mit O-Dichtungsring 188 gedrückt, der auf einer eingezogenen Schulter 190 aufsitzt, welche durch einen eingeschraubten Stopfen 192 gebildet wird, der in das Einlaßende des Gehäuses 182 eingeschraubt ist.
Der Druck der Feder kann durch verschieden weites Einschrauben des Stopfens 192 in das Gehäuse 182 oder durch sonst bekannte Mittel variiert werden. Vorzugsweise sollte der Druck der Feder so eingestellt werden, daß der Treibstofffluß zum zugehörigen Zylinder genau an den Punkten zugelassen bzw. unterbrochen wird, die im Diagramm der Fig. 12 angedeutet sind und die Einspritzzeit 176 ergeben.
Ein Ventil 164 mit einer Kugel 184 von etwa 10 mm Durchmesser, die gegen einen O-Ring 188 von etwa 6 mm Durchmesser mittels einer 35 mm langen, verhältnismäßig weichen Feder 186 gedrückt wird, hat zufriedenstellende ergebnisse gebracht.
Die Treibstoffabgabequelle 130 in Fig. 11 ist mit einer Treibstoffpumpe 196 ausgestattet, die mit ihrem Eingang 198 mit einem Treibstofftank 202 und mit ihrer A.usgangsleitung 204 mit der Verteilvorrichtung 132 und zum anderen mit dem Nadelventil 144 in Verbindung steht. Die Leitung 204 ist außerdem mit einer Rückführleitung zum Tank 202 über eine Leitung 206, ein Nadelventil 208 und eine weitere Leitung 21C verbunden. Das Ventil 208 steuert den Hiickfluß des Treibstoffs zum Tank 202 und dient zur Leerlaufeinstellung des Motors Die Pumpe 196 ist vorzugsweise eine mit konstantem Volumen fördernde Pumpe, die direkt an den Motor über ein Zahnradgetriebe angeschlossen ist, so daß sie bei allen Motordrehzahlen den Vorkammern und den Hauptkammern- des otors je Arbeitsspiel ein konstantes Volumen an Treibstoff zuführt. Außerdem sind die Treibstoffleitungen 146, 198, 204, 206 und 210 und die Verteiltorrichtung 132 Leitungen mit großem Durchmesser für die Flüssigkeit. Wie an frühere Stelle bereits ausgeführt, haben überdies die Zuführvorrichtungen selbst ein Durchmesser-zu-Längenverhältnis, das beträchtlich kleiner als 1 ist, z.B. in der Größenordnung von 0,0003. Sie können deshalb im wesentlichen als Strömungskanäle mit laminarer Strömung betrachtet werden, in denen ein Druckabfall des strömenden Mediums stattfindet. Unter diesen Bedingungen zeigt sich, daß die Treibstoffmenge, die den beiden Kammern jedes Zylinders zugeführt wird, nicht eine Funktion der Motordrehzahl ist, sondern je Arbeitsspiel praktisch konstant bleibt.
Die Sinstellung der Ventile 144 und 208 steuert den Druck im Treibstoff an den -Xintrittsöffnungen der Zuleitungsvorrichtungen 134, 136, 138 und 140. Das will besagen, daß beim Schließen der Ventile 144 und 208 die zum Tank rückströmende Treibstoffmenge geringer wird und der Treibstoffdruck an den Eintrittsöffnungen der Duleitungsvorrichtungen ansteigt. Auch durcn Einstellung der Ventile 144 und 208 wird, wie durch das Verändern des Drosselventils 148,das Treibstoff-Luft-Verhältnis in den Hauptkammern 56 beeinflußt.
Das Ventil 208 wird vorzugsweise so eingestellt, daß, wenn das Drosselventil 148 vollständig geschlossen ist, hinreichend reibstoff in jede Vorkammer 20 eingespritzt wird, so daß der rotor mit günstiger Leerlaufdrehzahl läuft. Das heißt also, im Leerlauf des Motors wird der Hauptkammer überhaupt kein Treibstoff zugeführt.
Die Einspritzzeit wird dann so gewählt, daß in die Vorkammer eine derartige Menge Treibstoff eingespritzt wird, daß damit der Leerlauf des Motors aufrechterhalten werden kann. In die Vorkammer strömt dann aus der zugehörigen Hauptkammer während jedes Saughubes genügend Luft ein, so daß in der Vorkammer zusammen mit der eingespritzen Treibstoffmenge ein zündbares Gemisch entsteht.
Wird dann das Drcsselventil 148 eöffnet, so erhält die Hauptkammer 56 des rotors während jedes Saughubes in jedem Arbeitsspiel immer mehr Treibstoff. Dieser Treibstoff vermischt sich mit Luft, die bein Ansaugen während der Öffnungszeit der Einlaßventile 68 dem Zylinder zuströmt, so daß in jeder Kammer 56 ein zündbaren Gemisch vorhanden ist. Die Hauptfüllung in jedem Zylinder wird dann gezündet, wenn der zugehörige Kolben 66 den oberen Totpunkt erreicht hat, wobei das Ziinden durch den heißen Gasstrahl aus der jeweiligen Vorkammer vorgenommen wird, wie dies an früherer Stelle bereits eingehend beschrieben ist. Das Zünden der Hauptkammerfüllung führt dann dazu, daß die Ausgangsleitung des Motors und auch seine i)rehzahl ansteigen0 Da die Pumpe 196 direkt über Zahnräder mit dem Motor verbunden ist, pumpt sie bei steigender o.otordrehzahl mehr Treibstoff, so daß der steigende Bedarf der Zylinderhauptkammern gedeckt wird. Wenn der Motor sich schneller dreht, bleibt zwar jedes Rückschlagventil 164 nur während einer kürzeren Zeitspanne offen, jedoch ist der von der Pumpe herrührende Druck im Treibstoff höher.
Die Gesamtmenge des verbrennbaren Treibstoffs in jeder Vorkammerfüllung bleibt deshalb im wesentlichen konstant.
Dadurch wird während eines verhältnismäßig weiten Drehzahlbereichs des Motors ein sanfter Lauf erreicht.
Die Einstellung des Ventils 144 ergibt eine obere Grenze für die Treibstoffzufuhr zur Hauptkanmer, wodurch die Höchstdrehzahl des Motors festgelegt wird.
Das erfindungsgemäße Einspritzsystem arbeitet gleichfalls mit einem Zweitaktmotor. Die Arbeitsweise ist dabei im wesentlichen dieselbe wie zuvor beschrieben mit der Ausnahme, daß Treibstoff in jede Vorkammer doppelt so oft eingespritzt wird wie bei einem Viertaktmotor, der in der Fig. 11 gezeigt ist, und daß der Treibstoff für die Hauptkammerfüllung unmittelbar in die Hauptkammer jedes Zylinders eingeführt wird, da Ansaugluft und Auspuff durch den Kolben selbst gesteuert werden.
Die Kurve 214 in Fig. 14 zeigt einen typischen Druckverlauf (P) in einem Zylinder eines Dreizylinder-Zweitaktmotors. Es sei angenommen, daß der Druck in der Verteilvorrichtung 132 (Fig. 11) auf etwa 8 kg/cm2 gehalten wird, wie dies die Linie 216 andeutet. Pig. 14 zeigt, daß der Druck in der Vorkammer des Zylinders immer dann unter den Druck des Treibstoffzuführsystems (Linie 216) abfällt, wenn sich der Kolben im Bereich des unteren Totpunkts befindet. Während dieser Perioden, die durch die gestrichelt. gezeichneten Flächen 218 gekennzeichnet sind, wird eine genau bestimmte Treibstoffmenge in die Vorkammer eingespritzt. Wird dabei in die zugehörige Hauptkammer kein Treibstoff zugeführt, wie dies oben bereits beschrieben ist, so reicht die Füllung in der Vorkammer aus, den Motor bei einer geeigneten Leerlaufdrehzahl zu halten.
Es ist außerdem möglich, die Laufeigenschaften des Zweitaktmotors durch Einsatz von Zuführeinrichtungen ähnlich denen in der Fig. 13 gezeigten Einrichtungen 134 zu verbessern, wodurch den Hauptkammern des Motors kontrolliert Treibstoff zugeleitet wird. Die Zuführeinrichtungen werden dann in die Leitungen zwischen die Verteileinrichtung 150 (Fig. 11) und die Motorhauptkammern eingesetzt, die und sie wirken dann in ähnlicher Weise wie/ den Vorkammern zugeordneten. Während der Einspr'1tzzeitspanne 218 öffnen die Ventile diesen Zuführeinrichtungen, so daß dann der Hauptkammer solche Treibstoffmengen zugeführt werden, wie sie durch Einstellung des Drosselventils bestimmt werden.
Das erfindungsgemäße Einspritzsystems ist hier im Zusammenhang mit einem Motor mit Vorzündung beschrieben, es kann jedoch auch bei einem gewöhnlichen Verbrennungsmotor anstelle des Vergasers oder eines anderen Sinspritzsystems zur Regelung der Treibstoffzufuhr zu den Motorzylindern verwendet werden0 Zusammenfassend ist zu sagen, daß mit der Erfindung ein Verbrennungsmotor geschaffen wird, und zwar ein Motor mit hin- und hergehendem Kolben oder auch mit Drehkolben, in welchem eine kleine, zündfähige Treibstoffüllung, die in einer Vorkammer gezündet wird, einen heißen Gasstrahl in die IIauptkammer abgibt, der als augenblicklich wirkende Quelle der Zündung sich durch die gesamte Lange der Hauptkammer erstreckt. Der Gasstrahl ist heiß genug und durchzieht einen hinreichend großen Abschnitt der Hauptkammer, so daß durch ihn die Füllung unabhängig von der Fortschreitgeschwindigkeit der Flammenfront gezündet wird. Außerdem sind die Kammern und die sie verbindexin Kanäle so gestaltet, daß der heiße Strahl aus der Vorkammer bis zur gegenüberliegenden Seite der Hauptkammer vorstößt und auch jegliche Restfüllung zündet, bevor diese zur'Explosion kommt.
Der Motor zeichnet sich durch verhältnismäßig niedrigen Brennstoffverbrauch und hohen Wirkungsgrad aus.
Außerdem verbrennt er sauber, so daß die Auspuffgase nur einen sehr geringen Anteil unverbrannten Treibstoffs oder teilweise oxydierter Verbindungen enthalten. Ein weiteres Merkmal des Motors ist das, daß er mit vielerlei flüssigen Kohlenwasserstoffen und gasförmigen Treibstoffen betrieben werden kann, ohne daß auf Brennverzögerungscharakteristiken oder Oktanzahlen Rücksicht genommen zu werden braucht.
Die Eigenschaften des Motors sind durch das zugeordnete erfindungsgemäße Treibstoffzuführsystem noch optimiert, mit dessen Hilfe jedem Motorzylinder eine bestimmte, steuerbare reibstoffmenge zugeführt wird, so daß der jiotor über einen großen Drehzahlbereich sehr sanft läuft. Das System ist verhältnismäßig einfach und billig herzustellen sowie zu unterhalten, und der rotor kann damit während einer langen Lebensdauer mit vielerlei Treibstoffen zwischen Benzin mit hohen Oktanzahlen bis zum Dieselöl betrieben werden.
Abwandlungen von den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen sind möglic, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verbrennungsmotor mit einem Zylinder und einem in dem Zylinder bewegbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein Kompressionsvolumen aufweist, das in einer bestimmten hcharichtung langgestreckt ist, und Hilfsmittel vorgesehen sind zum lainbringen- eines heißen Gasstrahls in das komprimierte Volumen, wobei der heiße Gasstrahl in Achsricntung des langgestreckten Volumens verläuft und bis nahe an die Grenzflächen des komprimierten Volumens reicht, die sich parallel zu dessen Achse erstrecken? so daß der heiße Gasstrahl ein in dem Volumen befindliches Luft-Treibstoff-Gemisch unabhängig davon, ob dieses eine Flammfront fortauleiten vermag, zündet und das Volumen mit hinreichender Geschwindigkeit durchdringt, so daß auch Gasreste gezündet werden, bevor sie explodieren.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kolben (14) im Zylinder (12) auf- und abbewegt und das Verhältnis von Länge des Komprimierten Volumens (18) zur Quadratwurzel aus dessen Querschnitt zwischen 2 und 5 liegt.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wesentlichs Höhe und die wesentliche Breite des Volumens (18) etwa gleich sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Drehkolben (84) in der Zylinderkammer 9 wobei das Verhältnis aus der Länge des komprimierten Volu mens (88a) zur Quadratwurzel aus dem Querschnitt zwischen 2 und 8 liegt.

5. Verfahren zum Zünden eines Treibstoff-Luft-Gemisches im Zylinder eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch die Schrittet A. Einleiten eines heißen Gasstrahls in den Zylinder und B. Einschließen des Gemisches in ein kofaprimiertes Volumen innerhalb des Zylinders, das dem Gasstrahl ausgesetzt ist und dessen Begrenzungsflächen sich im wesentlichen parallel und'mit geringem Abstand zum Gasstrahl erstrecken, so daß dieser die Mischung innerhalb des komprimierten Volumens unabhängig von der Flammfrontausbreitung zündet und das Volumen mit einer hinreichenden Geschwindigkeit durchdringt, so daß alle in dem Volumen enthaltenen Gasreste gezündet sind, bevor das Volumen durch Druck und Temperaturanstieg explod-iert.

6. Verbrennungsmotor mit einer Vorzündkammer, einer Hauptkammer und einem die beiden Kammern verbindenden Durchtrittskanal, dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Volumen der Hauptkammer (18#,88a) langgestreckt ist und die Längsachse der Hauptkammer mit der Achse des Durchtrittskanals (24,98) im, wesentlichen in einer Richtung liegt, so daß heißes Gas aus der Vorzündkammer (20, 96) in einem Strahl im wesentlichen bis zum, entferntgelegenen Ende des komprimierten Volumens (18,88a) dringt und der heiße Gasstrahl relativ' nahe an die Begrezungsflächen kommt, die sich im wesentlichen parallel um Gasstrahl erstrecken, so daß der Gasstrahl das Treibstoff-Luft-Gemisch unabhängig von dessen Fähigkeit, eine Flammfront zu führen, zündet und das Volumen (18,88a) mit hinreichender Geschwindigkeit durchdringt, wo daß auch die Restfüllung im Volumen gezündet ist, bevor sie durch Anstieg von Druck oder Temperatur explodiert.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadratwursel aus der Querschnittsfläche an der engsten Stelle des Durchtrittskanals (24, 98) das etwa 0,13- bis 0,24-fache der Kubikwursel aus dem Volumen der Vorzündkammer (20,96) ist.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Höhe und Breite der engsten Stelle des Durchtrittskanals (24,98) im wesentlichen gleich sind.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet durch einen hin- und herbewegten Kolben (14) und ein Verhältnis von Länge des komprimierten Volumen Quadratnwurzel aus dessen Querschnitt von etwa 2 bis 5.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkammervolumen etwa ein Zwölftel bis ein Achtel des gesamten komprimierten Volumens beider kammern ist, so daß die Treibstoffüllung der Vorkammer (20) ausreicht, den Motor im Leerlauf zu betreiben, wenn der Hauptkammer kein Treibstoff zugeführt wird.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkammervolumen etwa ein Zehntel des gesamten komprimierten Volumens ist.

Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, gekennzeichnet druch eine Zündeindurchtung 22), mit der eine zündbare @@ @bstoff-Luft-Füllung in der Vorkammer (20) gezündet @@@.

13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Drehkolben (84) aufweist und das Verhältnis von Länge des komprimierten Volumens (88a) zur Quadratwurzel aus dessen Querschnitt zwischen 2 und-8 liegt.

14. Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit Vorzündung und hin- und hergehendem Kolben, in welchem jedem Zylinder eine Hauptkammer, eine Vorkammer und ein Verbindungskanal zwischen diesen beiden Kammern zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Volumen der Hauptkammer (56) langgestreckt ist, so daß das Verhältnis aus der Länge zur Quadratwurzel aus dem Querschnitt des Volumens zwischen 2 und 5 liegt, die Achse des Durchtrittskanals (54) im wesentlichen mit der Längsachse des Volumens (56) in einer Richtung verläuft, die Quadratwurzel aus -dem Querschnitt an der engsten Stelle des Durchtri,ttskals (54) das etwa 0,13--bis 0,24fache der Kubikwurzel aus dem Volumen der Vorkammer (52) beträgt und das Volumen der Vorkammer (52) etwa ein Zwölftel bis ein Achtel des gesamtkomprimierten Volumens beider Kammern (56,52) ist.

15. Treibstoff-Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: A. eine Quelle (150) für Treibstoff unter Druck, B. eine Treibstoffleitung (204), die Treibstoff unter Druck von der Quelle (130) zu einem Motorzylinder leitet, C. ein Ventil (164) in der Treibstoffleitung, welches geschlossen ist, wenn während des Kompressionshubes und des Arbeitshubes des Zylinders in diesem ein Druck enthalten ist, und das offen ist, wenn der Zylinder gespült wird und dabei der Druck im Zylinder kleiner ist als der Druck in der Treibstoffdruckleitung.

16. Treibstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel (208) zur Veränderung des Drucks in der Treibstoffleitung (204) zwischen der Treibstoffquelle (130) und dem Ventil (164) zur Steuerung des Treibstoffflusses zum Motorzylinder.

17. Einspritzsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Treibstoffleitungsabschni"tts (166a) zwischen dem Ventil (164) und dem Zylinder und der Länge dieses Abschnitts beträchtlich kleiner als 1 ist, so daß in diesem Abschnitt (166a) ein verhältnismäßig starker Druckabfall auftritt, wenn der Treibstoff hindurchfließt.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,-daß das Verhältnis etwa den Wert 0,0003 hat.

19. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (164) ein Rückschlagventil ist.

20. Treibstoffzuführung zwischen einer Treibmittelquelle (130) und einem Zylinder eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung ein Ventil (164) aufweist, dessen Eingang mit der Treibstoffquelle (196) verbunden ist und dessen Ausgang zur Speisung des Zylinders mit Treibstoff mit diesem Verbindung hat, und daß das Ventil (164) so eingestellt ist, daß es bei Druck vom Motorzylinder während des Kompressions- und des Arbeitshubs geschlossen ist und- infolge des Treibstoff drucks in der Zuführleitung (166) öffnet, während der Spülperioden wenn der Druck im Zylinder kleiner ist als der Druck in der Zuführleitung (166).

21. Treibstoffzuführung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Innendurchmessers der Leitung (166a) zu dessen Länge wesentlich kleiner als 1 ist, so daß bei Durchfluß von Treibstoff durch die Zuführung zum - Zylinder der Druck zwischen Pumpe und Zylinder im wesentlichen abgebaut wird.

22. Verbrennungsmotor mit Vorzündung, der einen oder mehrere Zylinder mit je einer Hauptkammer und einer mit dieser verbundenen Vorkammer und einem Treibstoff-Einspritzsystem aufweist, gekennzeichnet durch.: A. eine Treibstoffpumpe (196), die so angetrieben ist, daß sie ein konstantes Volumen von Treibstoff je Motor arbeitsspiel fördert, B. ein mit dieser Pumpe verbundenes Leitungssystem, und Co eine Treibstoffleitung (166), die das Leitungssystem (132) mit jeder Vorkammer verbindet und in die ein Rückschlagventil (164) eingesetzt ist, welches bei Druck im zugehörigen Zylinder während des Kompressionshubs und des Arbeitshubs schließt und während der Spülzeiten der zugeordneten Zylinder, wenn der Druck in diesen geringer ist als der Treibsroffdruck im Leitungssystem, öffnet.

23. Treibstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein zweits Leitungssystem (150), das mit der Pumpe (196) vervunden ist,und Treibstoffleitungen (152), die das zweite Leitungssystem (150) mit den Hauptkammern (56) der Zylinder verbinden.

24. Treibstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffleitungen (152) einen zweiten Satz derartiger Rückschlagventile aufweisen.

25. Treibstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Steuermittel (208) zur Steuerung des Treibstof£'drucks im ersten Leitungssystem, wodurch die Treibstoffmenge reguliert wird, die durch die Ventile (164) zu den Vorkammern (52) während jedes Arbeitsspiels des Motors gefördert wird und Steuermittel (144,148) zur Steuerung der Treibstoffmenge von der Pumpe (196) zum zweiten Leitungssystem (150), womit die Treibstofffüllung jeder Hauptkammer (56) während jedes Motorarbeitsspiels gesteuert wird.

26. Treibstoff-Efns,pritzsystem eines Verbrennungsmotors mit Vorkammerzündung, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale: A. eine Treibstoffpumpe (196) mit veränderbarer Geschwindigkeit mit einer Eintrittsöffnung, die mit einem Treibstofftank (202) verbunden ist und einem Austritt für den Treibstoff, B. einer Vielzahl von Treibstoffleitungen (166), die den Ausgang der Treibstoffpumpe (196) mit den einzelnen Vorkammern (52) des Rotors verbinden, C. einem Rückschlagventil (164) in jeder Treibstoffleitung, welches die Leitung bei Druck in der angeschlossenen Vorkammer während des Kompressionshubs und des Arbeitshubs des Zylinders geschlossen hält und öffnet, wenn während der Spiperiode des angeschlossenen Zylinders der Druck in der Treibstoffleitung größer ist als der Druck in der Vorkammer (52), D. Mittel (204,146,152) zur Zuführung von Treibstoff zur Hauptkammer (56) jedes Zylinders und E. Mittel zur Steuerung (148), um die Zuführmenge von Treibstoff in die Hauptzylinderkammern (56) zu steuern und damit die Geschwindigkeit und Leistungsabgabe des Motors.

27. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Treibstoffleitung (166a) zwischen dem Rückschlagventil (164) und der zugehörigen Vorkammer (52) einen Innendurchmesser hat, der ein geringer Bruchteil der Länge ist, so daß der Druck zwischen der Pumpe (196) und der Vorkammer (52) in, diesem Leitungsabsohnitt (166a) abfällt.

28. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführsystem zu jeder Hauptkammer (56) ein Rückschlagventil aufweist, das bei Absinken des Drucke in der Hauptkammer unter den Druck im Treibstoffsystem öffnet.

29. Treibstoff-Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor mit Vorkammerzündung mit einem oder mehreren Zylindern, die jeder eine Vorkammer, eine Hauptkammer und einen Verbindungskanal zwischen den beiden Kammern aufweisen, gekennzeichnet durch A. einen Blüssigkeitskreislauf mit einem Treibstoffbehälter (202) und einer mit konstantemVolumen pumpenden Pumpe (196), die aus dem Behälter (202) ansaugt, Bo eine Satz von Treibstoffleitungen, die von der Druckseite des Kreislaufs abgeleitet sind und zu jeweils einer Vorkammer des Motors führen und die Rückschlagventeile (164) aufweisen, welche bei Druck in den angeschlossenen Motorzylindern während des Kompressionshubs und des Arbeitshubs geschlossen sind und sich öffnen, wenn während der Spülperioden der Druck in den zugehörigen Zylindern geringer ist als derjenige im Treibstoffleitungssystem, und Co Mittel (208) zur Steuerung des Durohflusses von Treibstoff im Kreislauf, wodurch der Druck auf der Eintrittsseite der Treibstoffleitungen regulierbar ist.

30. Treibstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch weitere Treibstoffleitung (152, 154,156,158), welche Treibstoff von der rsislsitung zu jeder Hauptzylinderkammer (56) fördern, und Hilfsmittel (148) zur Drosselung des Treibstoffflusses zu den Hauptkammern (56)o

31. Verfahren zur Einspritzung von 'areibstoff in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen-konstanten Fluß von Treibmittel, der an einen Motorzylinder abgebbar ist, und unmittelbare Steuerung der Treibstoffahgabe zum Zylinder durch die Veränderung des Drucks im Zylinder während des Arbeitsspiels.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekeenzeichnets daß unmittelbar vor der Abgabe des Treibstoffs in den Zylinder dieser einen Druckabfall erfährt0

33. Verbrennungsmotor mit Vorkammerzündung, in welchem jeder Zylinder eine Hauptkammer, eine Vorkammern einen Verbindungskanal zwischen den beiden rammern und ein angeschlossenes Treibstoff zuführsystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibstoffzuführsystem eine Leitung (166) zur Zufübrung von Treibstoff unter Druck zur Vorkammer (52) und ein Rückschlagventil (164) in dieser Treibstoffzuführleitung (166) aufweist, das so ausgebildet ist, daß es bei Druck im angeschlossenen Motorzylinder während des Kompressionshubs und des Arbeitshubs geschlossen ist und sich öffnet während der Spülperioden des angeschlossenen Zylinders, wenn der Druck im Zylinder geringer ist als der Druck in der Treibstoffleitung (166), daß das komprimierte Volumen (156) der Hauptkanmer langgestreckt ist, daß die Achse des Verbindungskanals (54) im wesentlichen mit der Längsachse der Hauptkammer (56) ausgerichtet ist9 so daß in der Vorkammer (52) erzeugtes heißes Gas als Gasstrahl bis zum entferntgelegenen Ende der Hauptkammer (56) durchstößt, der Gasstrahl dabei relativ nah bis an die Begrenzungswände der im wesentlichen parallel zum Gasstrahl verlaufenden Kammerwände kommt, so daß das Treibstoff-Luft-Gemisch unabhängig von seiner Fähigkeit, eine Flammfront aufrechtzuerhalten, gezündet wird und der Gasstrahl das Volumen mit hinreichender Geschwindigkeit durchdringt und jede Restfüllung entzündet, bevor diese explodieren kann.

34. Verbrennungsmotor nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadratwurzel aus der Querschnittsfläche an der engsten Stelle des Durchtrittskanals das etwa 0,13- bis 0,24fache aus der Kubikwurzel des Vorkammervolumens ist.

35. Verbrennungsmotor nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkammervolumen etwa ein Zwölftel bis ein Achtel des komprimierten Gesamtvolumens beider Kammern ist.

36. Verbrernungsmotor nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß In Jedem Zylinder ein hin- und herbewegter Nolben vorhanden ist und das Verhältnis von Länge des komprimierten olumens zur Quadratwurzel aus dessen Querschnitt zwischen 2 und 5 liegt.

37. Verbrennungsmotor nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch Hilfsmittel zur Einstellung des Treibstoffdrucks in den Treibstoffleitungen, womit der Zustrom des Treibstoffs zu den Vorkammern regulierbar ist.

38. Verbrennungsmotor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Treibstoffzuführleitungen die Treibstoffquelle (130) mit Jeder Hauptkammer (56) verbinden und Steuermittel (144,148) zur Regulierung des Treibstoffflusses durch die zusätzlichen Leitungen (150) zu den Hauptkammern (56) beeinflussen zur Steuerung der Motordrehzahl.

3.9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der zusätzlichen Leitungen Rückschlagventile vorhanden sind0 L e e r s e i t e