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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, ausgerüstet mit
einem Kolben vom Typ mit offener Verbrennungskammer, wobei Kraftstoff
direkt in die Motorzylinder eingespritzt wird und durch einen elektrischen
Funken gezündet
wird, und insbesondere Techniken zum effektiven Aufrechterhalten
einer starken Vertikalströmung
für eine
stabile Verbrennung (stabile geschichtete Ladungsverbrennung und stabile
homogene Verbrennung) und die in der Lager ist, die Standfestigkeit
des Motors (z. B. der Lebensdauer eines Kolbens) zu erhöhen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Bisher sind verschiedene fremdgezündete Brennkraftmaschinen
mit Direkteinspritzung vorgeschlagen und entwickelt worden, in die
Kraftstoff direkt in die Motorzylinder eingespritzt worden ist.
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Im Allgemeinen ist bei solchen fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
mit Direkteinspritzung einer Verbrennungsart zwischen einer homogenen Verbrennungsart
(einem Verbrennungsbetrieb mit Früheinspritzung), bei dem die
Kraftstoff-Einspritzung früh
in den Ansaughub erfolgt und ein homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch
erzeugt, und einem geschichteten Ladungsverbrennungsmotors umschaltbar
(einem Verbrennungsbetrieb mit später Einspritzung), bei dem
eine späte
Kraftstoff-Einspritzung diesen Moment bis nahe des Endes des Verdichtungshubes
verzögert,
um ein geschichtetes Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen. Wie allgemein bekannt ist,
wird das Umschalten zwischen diesen beiden Verbrennungsarten in
Abhängigkeit
von den Motorbetriebsbedingungen bestimmt, wie z. B. Motordrehzahl
und -last. Solcher Schichtladungs- oder geschichtete Verbrennungsbetrieb
ist unter Betriebsbedingungen niedriger Motorlast wirksam, wo die
Menge des eingespritzten Kraftstoffes verhältnismäßig niedrig ist. Im Gegensatz
dazu besteht während
des Betriebes unter hohen Motorlastbedingungen, wo die Kraftstoffmenge,
die herausgesprüht
wird, infolge der Anforderungen für größere Motorleistung und größeres Motorausgangsdrehmoment
verhältnismäßig groß ist, eine
geringere Anforderung für
eine geschichtete Ladung und statt dessen ist es erforderlich, gleichmäßigere Luft/Kraftstoff-Gemischschichten
zu bilden, insbesondere, um zu vermeiden, dass der Motor klopft.
Eine solcher fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
mit Direkteinspritzung ist in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 8-35429 oder in der vorläufigen
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 6-81651 gezeigt. Die vorläufige japanische
Patentveröffentlichung
Nr. 8-35429 lehrt die Verwendung eines Wirbelsteuerungsventils,
das eine Wirbelströmung
durch Modulation der in den Zylinder geführten Gasbewegung erzeugt und
den Bildungsbereich des Luft/Kraftstoff-Gemisches moduliert. Andererseits
lehrt die japanische vorläufige
Patentveröffentlichung
Nr. 6-81651 die Verwendung von aufrechten, geraden Einlassöffnungen,
die dazu dienen, wirksam die Ansaugluft, die in die Verbrennungskammer
angesaugt wird, in eine Richtung einer gekrümmten Kolbenkopfoberseite zu
lenken und den Ansaugluftstrom in eine strenge Umkehr-Fallströmung für eine stabile
Verbrennung umzulenken. Bei den fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
mit Direkteinspritzung nach den japanischen vorläufigen Patentveröffentlichungen
Nr. 8-35429 und 6-81651 ist ein tiefe Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
in einer Kolbenoberseite (oder einem Kolbenkopf) ausgebildet. Die
Kraftstoff-Einspritzung wird während
des Verdichtungshubes ausgeführt,
um die vorerwähnte
Fallströmung
oder Gegenfallströmung
im Zylinder beizubehalten und anschließend trägt die Wirbelströmung (oder
die Fallströmung)
das Luft/Kraftstoff-Gemisch in die Nähe der Zündkerze. Im Ergebnis wird das
fette Gemisch (ein leicht zündbares
Gemisch) rund um die Zündkerze
konzentriert und die Konzentration des fetten Gemisches wird während des
Verdichtungshubes zuerst gezündet. Als
zweites werden die umgebenden Luftschichten (magere oder ultra-magere
Gemischschichten eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nahe einer Mager-Fehlzündungsgrenze)
gezündet,
die wenig Kraftstoff enthalten. Um eine gute geschichtete Verbrennung
zu sichern (oder um wirksam das leicht zündbare Gemisch in der Nähe der Zündkerze
zu konzentrieren), wird es nicht bevorzugt, die Kraftstoff-Einspritzung, eingespritzt
von der Kraftstoff-Einspritzdüse während des
Verdichtungshubes, inner halb der Verbrennungskammer während einer
bestimmten Zeitdauer weit zu verteilen, während der Kraftstoff-Sprühnebel, der
eingespritzt wird, in der Nähe
der Zündkerze
getragen wird. Aus den vorerwähnten
Gründen
ist in herkömmlichen
fremdgezündeten
Brennkraftmaschinen mit Di rekteinspritzung die Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
in der Kolbenkrone so ausgebildet, dass die Mittelachse des Kolben-Schüsselhohlraumes
weit gegenüber
der Mittelachse des Kolbens in Richtung zu dem Einlassventil versetzt
ist, derart, dass der Kolben-Schüsselhohlraum
als ein verhältnismäßig tiefer
und großer
Hohlraum ausgebildet ist. Außerdem
ist in den Motoren des Standes der Technik, gezeigt in den japanischen
vorläufigen Patentveröffentlichungen
Nr. 8-35429 und 6-81651, ein Sprühwinkel
des Kraftstoffes, der durch das Einspritzventil eingespritzt wird,
eng oder kleiner. Infolge solch eines kleinen Kraftstoff-Sprühwinkels
neigt der Schwerpunkt des eingesprühten Kraftstoffes dazu, seitlich
konzentriert zu sein, so dass eine unerwünscht erhöhte Sprühbenetzung (Sprühversatz) auftritt.
Infolge der übermäßig erhöhten Sprühpenetrierung
kann der Kraftstoff, der auf den Kolbenkopf auftrifft oder mit diesem
zusammenstößt (d. h.
mit der Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammerwandung
oder der Wand der Schüsselhohlraumverbrennungskammer)
und der von dieser reflektiert wird, sekundär auf der Zylinderwand während der
homogenen Verbrennungsart beim Einlasshub auftreffen. Infolge solchen
Auftreffens der Kraftstoff-Einspritzung mit engem Winkel auf dem
Kolben-Schüsselhohlraum,
besteht eine erhöhte
Neigung für
den ankommenden Kraftstoff, an der Wandung der Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
in Form eines Kraftstoff-Filmes anzuhaften und im Ergebnis könnte eine
schnelle Karbonisation auftreten, so dass die Abgasemissions-Steuerleistung
durch erhöhte
Abgasemissionen, wie z. B. Rauch und teilchenförmiges Material und durch die
Bildung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) beeinträchtigt werden
kann. Es besteht die Möglichkeit,
dass die erhöhten
Sprühpenetration
zu unerwünschten
Ablagerungen im Motor führt.
Die tiefe und große
Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
führt zu
einer Zunahme in der Gesamtoberfläche der Verbrennungskammer
und somit zu erhöhten
thermischen Verlusten. Außerdem
beeinträchtigt
der außermittige
Kolben-Schüsselhohlraum
eine Kolbenbalance des Kolbens vom Typ mit offener Verbrennung. Insbesondere
während
des Kaltstartvorganges besteht eine große Differenz zwischen einer
thermischen Ausdehnungseffizienz des Motorzylinders und einer thermischen
Ausdehnungseffizienz des Kolbens und somit leidet der Kolben häufig unter
einer unerwünschten
Klemmbewegung. Die Klemmbewegung des Kolbens, die während des
Kaltstartvorganges auftritt, kann Geräusche und einen unsymmetrischen
Kolbenverschleiß verursachen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Entsprechend ist es ein Ziel der
Erfindung, eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zu schaffen, die die vorerwähnten Nachteile
des Standes der Technik vermeidet.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zu schaffen, die in der
Lage ist, wirksam die Motorausgangsleistung im Niedriglastbereich
ebenso wie im Hochlastbereich zu verbessern, während sowohl eine hohe geschichtete
Verbrennungsstabilität
und eine hohe homogene Verbrennungsstabilität realisiert werden sollen
und auch die Motorstandfestigkeit erhöht werden soll.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht
darin, eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zu schaffen, die eine
hohe Leistungsfähigkeit
in der Beibehaltung einer guten Fallströmung (oder eine gute Vertikal-Wirbel-Fallströmungsleistung)
zu und einer guten Bereitstellung einer kleinen sehr fetten Schicht
eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in Richtung rund um die Zündkerze
durch eine Verdichtungswirkung, verursacht durch eine starke Freiströmung während einer
geschichteten Verbrennungsweise sicherzustellen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
eine fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zu schaffen, die mit einer
zentral angeordneten Zündkerze,
mittig auf einer Deckenwand der Verbrennungskammer montiert ist
und einer in der Mitte des Kolbens ausgebildeten Schüsselhohlraumverbrennungskammer,
ausgebildet in dem mittleren Abschnitt des Kolbenkopfes, versehen
ist, wobei der Motor in der Lage ist, einen thermischen Verlust
zu vermindern und unerwünschte
Geräusche
und unsymmetrischen Kolbenverschleiß zu vermeiden und die Leistungsfähigkeit
bei der Beibehaltung einer erhöhten
Fallströmung
beizubehalten und eine zwangsweise Trennung des Kraftstoff-Filmes, der an der
Wandung der Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
anhaftet, mit einer starken Fallströmung, um so eine saubere stabile
Verbrennung zu erreichen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
eine elektronisch gesteuerte, fremdgezündete Brennkraftmaschine mit
Direkteinspritzung zu schaffen, die mit einem elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystem
ausgerüstet
ist, wobei der Motor in der Lage ist, eine Verbrennungsstabilität einer
geschichteten Ladung durch eine richtige Einwurfwirkung zu erhöhen, erhalten
durch ein vollständiges
Zusammenwirken der Fallströmung
(tumble flow) im Zylinder und dem optimal gesteuerten zweiten Kraftstoff-Einspritzwinkel während eines
geschichteten Verbrennungsbetriebes, und eine homogene Verbrennungsstabilität zu erhöhen und
Abgasemissionen (Rauch, Teilchen, unverbrannte Kohlenwasserstoffe)
und Ablagerungen des Motors zu vermindern durch Verminderung einer Einspritz-Durchdringung
(Kraftstoff-Sprühweg)
und eine gute Homogenisierung des Gemisches, beide erhalten durch
das volle Zusammenwirken der starken Fallströmung im Zylinder und des optimal
gesteuerten breiten Kraftstoff-Sprühwinkels während eines homogenen Verbrennungsbetriebes.
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Um die vorerwähnten und weiteren Ziele der vorliegenden
Erfindung zu erreichen, weist eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit
Direkteinspritzung, die zumindest in einem Verbrennungsbetrieb mit
geschichteter Ladung betreibbar ist, bei dem die Kraftstoff-Einspritzung
in einem Verdichtungshub ausgeführt
wird, während
eine Vertikal-Wirbel-Fallströmung einer
angesaugten Luft verliehen wird, die durch eine Einlassöffnung in
einer Verbrennungskammer angesaugt wird, einen Zylinderblock auf,
der einen Zylinder besitzt, einen Kolben, der entlang eines Hubes
in dem Zylinder bewegbar ist und der eine Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
in einem Kolbenkopf aufweist, einen Zylinderkopf, der auf dem Zylinderblock
montiert ist, eine Zündkerze, die
zentral in einer Mitte der Verbrennungskammer angeordnet ist und
ein Kraftstoff-Einspritzventil,
das an einem Seitenwandabschnitt der Verbrennungskammer und nahe
eines Einlassventils in der Einlassöffnung zum Einspritzen von
Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer angeordnet ist. Die
Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
ist in dem Kolbenkopf ausgebildet, so dass der tiefste Abschnitt
der Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
in der Mitte des Kolbenkopfes erhalten wird und die innere konkave
Umfangswandoberfläche
der Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
ist so konturiert, dass sie gekrümmt
oder in einer Richtung einer Strömungslinie
der vertikalen Wirbel-Fallströmung
verläuft.
Es wird bevorzugt, dass die Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
einen kugelförmigen,
schüsselartigen
Hohlraum aufweist, der eine kreisförmige Öffnung aufweist, wobei der tiefste
Abschnitt in einer Hohlraummitte desselben ausgebildet ist. Höchst vorzugsweise
ist der kugelförmige,
schüsselartige
Hohlraum koaxial in Bezug auf die Mittelachse des Kolbens angeordnet.
Um die Verbrennungsstabilität
zu erhöhen,
wird es bevorzugt, dass das Verhältnis
eines Innendurchmessers der kreisförmigen Öffnung des kugelförmigen,
schüsselartigen
Hohlraumes zu einer Zylinderbohrung innerhalb eines Bereiches von
40% bis 80% festgelegt ist und das Verhältnis eines Krümmungsradius
der konkaven Innenwandoberfläche
des kugelförmigen, schüsselartigen
Hohlraumes zur Zylinderbohrung innerhalb eines Bereiches von 20%
bis 65% festgelegt ist.
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Alternativ kann die Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
ein scheibenfedernutartiger Hohlraum sein, der eine quadratische Öffnung hat
und wobei der tiefste Abschnitt sich in einer Hohlraummitte desselben
befindet. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Länge jeder der vier Seiten der
quadratischen Öffnung
des scheibenfedernutartigen Hohlraumes zur Zylinderbohrung innerhalb
eines Bereiches von 40% bis 80% festgelegt und auch das Verhältnis eines
Krümmungsradius
des gerundeten Bodenwandabschnittes des scheibenfedernutartigen Hohlraumes
zur Zylinderbohrung ist innerhalb eines Bereiches von 20% bis 65%
festgelegt. Insbesondere kann die fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
eine Fallströmungs-Verstärkungsvorrichtung
aufweisen, vorgesehen in einem Ansaugsystem. Die Fallströmungs-Verstärkungsvorrichtung kann
ein teilweise absperrendes Ventil aufweisen, das in eine geschlossene
Position bewegbar ist, um eine unter Hälfte der Einlassöffnung während des Verbrennungsbetriebes
mit geschichteter Ladung abzusperren, und dass in eine offene Stellung
bewegbar ist, um eine volle Fluidverbindung durch dieses hindurch
während
der homogenen Verbrennungsart bereitzustellen.
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Alternativ kann die Fallströmungs-Verstärkungsvorrichtung
einen kragenförmigen Wandabschnitt
aufweisen, verbunden mit der Rückseite
des Ventilkopfabschnittes des Einlassventils, so dass der kragenförmige Wandabschnitt
sich in Umfangsrichtung über
die untere Hälfte
des Ventilkopfabschnittes erstreckt. Außerdem wird es zum Erhöhen der
verschiedenen Sprühcharakteristika,
nämlich
der Spitzendurchdringung (Kraftstoff-Sprühdurchdringung),
des Sprüh-/Wandungs-Auftreffens, der
Luft/Kraftstoff-Mischung und der Bildung einer gesteuerten Luft/Kraftstoff-Gemischschicht,
bevorzugt, dass das Kraftstoff-Einspritzventil eine Weitwinkel-Einspritzdüse mit einem
Kraftstoff-Sprühwinkel im
Bereich von 70 bis 90 Grad besitzt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Längsschnittdarstellung,
die ein erstes Ausführungsbeispiel
einer fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zeigt, die einen Kolben
aufweist, der mit einem kugelförmigen,
schüsselartigen
Kolbenhohlraum versehen ist.
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2 ist
eine Draufsicht des Kolbens des Motors nach dem ersten Ausführungsform,
mit einer verbesserten kugelförmigen,
schüsselartig
im Kolben ausgebildeten Verbrennungskammeranordnung.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung, die den Kolbenkopfabschnitt des
Motors nach dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt.
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4 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Verbrennungsstabilität und einem Verhältnis (d/D)
eines Innendurchmessers (d) der kreisförmigen Öffnung des Kolben-Schüsselhohlraumes
zu einer Zylinderbohrung (D) zeigt.
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5 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Stärke der
Fallströmung
nahe des oberen Todpunktes (d. h. eine Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung)
und ein Verhältnis
(R/D) des Krümmungsradius
(R) des gekrümmten,
ausgesparten Abschnittes des Kolben-Schüsselhohlraumes zur Zylinderbohrung
(D) zeigt.
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6 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Verbrennungsstabilität und einem Sprühwinkel
eines kegelförmigen
Kraftstoff-Strahles, der eingespritzt wird, zeigt.
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7 ist
eine Längsschnittdarstellung,
die ein zweites Ausführungsbeispiel
einer fremdgezündete
Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zeigt, die einen Kolben
aufweist, der mit einem scheibenfedernutartigen Kolben-Schüsselhohlraum
versehen ist.
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8 ist
eine Draufsicht eines Kolbens des Motors nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
der eine verbesserte scheibenfedernutartige, im Kolben schüsselartig
ausgebildete Verbrennungskammerstruktur aufweist.
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9 ist
eine perspektivische Darstellung, die den Kolbenkopfabschnitt des
Motors des zweiten Ausführungsbeispiels
zeigt.
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10 ist
eine perspektivische Darstellung, die eine Modifikation einer Fallströmungs-Verstärkungsvorrichtung
oder -mechanismus zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
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Bezug nehmend nunmehr auf die Zeichnungen,
insbesondere auf die 1 bis 3, wird die fremdgezündete Brennkraftmaschine
mit Direkteinspritzung nach der Erfindung anhand einer Vierventil-zündkerzengezündeten Benzinmotors
dargestellt. Wie in 1 gezeigt
ist, ist bei der fremdgezündeten Brennkraftmaschine
mit Direkteinspritzung nach dem ersten Ausführungsbeispiel die Zündkerze 11 im
Wesentlichen in der Mitte der Verbrennungskammer 4 angeordnet.
Der Zylinderkopf 2 ist auf einem Zylinderblock 1,
der einen Motorzylinder enthält,
montiert. Ein Kolben 3 ist in dem Zylinder aufgenommen,
um entlang eines Hubes in dem Zylinder bewegbar zu sein. Die Verbrennungskammer 4 wird
durch die Zylinderwandung des Zylinderblocks 1, die Bodenfläche des
Zylinderkopfes 2 und die Oberseite (oder die Kolbenkrone
oder den Kolbenkopf) des Kolbens 3 begrenzt. Der Motor
ist mit zwei Einlassöffnungen
(7, 7) ausgerüstet,
die gegenüber
der axialen Mittellinie des Zylinders, der in den Zylinderblock 1 gebohrt
ist, versetzt ist. Wie deutlich in 2 zu
sehen ist, ist der Zylinderkopf 2 mit zwei Einlassventilöffnungen
(7, 7) ausgerüstet,
die gegenüber
der axialen Mittellinie des Zylinders, der in einem Zylinderblock 1 ausgebildet
ist, versetzt sind, und mit zwei Gasventilöffnungen (8, 8),
die gegenüber
der axialen Mittellinie des Zylinders in der entgegengesetzten oder
gegenüberliegenden
Richtung zu den Positionen der Einlassöffnungen versetzt sind. Wie
aus in 1 und 2 ersichtlich ist, hat der
Motor sogenannte Kreuzströmungs-Öffnungsanordnung. Zwei Einlassventile
(5, 5) sind in den jeweiligen Einlassöffnungen
(7, 7) angeordnet, um diese zu öffnen und
zu schließen,
während
zwei Auslassventile (6, 6) in den jeweiligen Auslassöffnungen
(8, 8) angeordnet sind, um diese zu öffnen und
zu schließen.
Jede der Einlassöffnungen (7, 7)
ist so konturiert, dass sie leicht eine ausreichende turbulente
Wirkung bewirken kann, d. h. eine starke Fallströmung dem Luft/Kraftstoff-Gemisch
verleihen kann, und zwar in der Form einer vertikalen Wirbel-Fallströmung (Fallströmung im
Zylinder) und zwar innerhalb der Verbrennungskammer 4,
wie in dem Pfeil a in 1 angegeben.
Wie in diesem Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, ist eine Fallströmungs-Verstärkungseinrichtung
oder ein Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus 9 auch
in jedem der Einlassöffnungen
(7, 7), die in dem Ansaugsystem enthalten sind,
vorgesehen, zum Zwecke der zwangsweisen Einführung einer starken Fallwirkung (tumbling
action) auf das Luft/Kraftstoff-Gemisch, insbesondere während eines
Verbrennungsbetriebes mit geschichteter Ladung (einem Verbrennungsbetrieb
mit später
Einspritzung), bei dem eine späte Kraftstoff-Einspritzung
das Ereignis bis nahe des Endes des Verdichtungshubes verzögert, um
ein geschichtetes Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen und die Verbrennungsflamme
in einer kleinen sehr fetten Luft/Kraftstoff-Gemischschicht rund
um die Spitze der Zündkerze 11 beginnt
und nach der Zündung
sich zu dem magereren Gemisch, das den Rest der Verbrennungskammer 4 ausfüllt, ausbreitet.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist (das erste
Ausführungsbeispiel)
und aus den 7 und 8 (ein zweites Ausführungsbeispiel),
das vollständig
später
erläutert wird),
wird ein Teil-Verschließventil 10 als
der Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus 9 verwendet. Das
Teil-Sperrventil 10 wird in seine geschlossene Stellung
bewegt, um im Wesentlichen die untere Hälfte jeder der Einlassöffnungen
(7, 7) während
des geschichteten Verbrennungsmodus abzusperren, um eine starke
Fallströmung
in der Verbrennungskammer zu erzeugen. Das Teil-Absperrventil 10 wird
in seine geöffnete
Stellung bewegt, um eine vollständige
Strömungsverbindung
durch dieses hindurch während
eines homogenen Verbrennungsmodus (einem Verbrennungsmodus mit früher Einspritzung)
sicherzustellen, wobei die Kraftstoff-Einspritzung frühzeitig
in den Ansaughub ein homogenes Luft/Kraftstoff-Gemisch erzeugt und
anschließend
dann das Gemisch gleichmäßig auf
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
gemischt wird, so nahe wie möglich
an dem stöchiometrischen
(14,6 : 1 Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AFR)).
Ein Kraftstoff-Einspritzventil 12 ist in einem Seitenwandabschnitt
der Verbrennungskammer 4 und in der Nahe des im Wesentlichen
mittleren Abschnittes der beiden stromabseitigen Öffnungsenden der
Einlassöffnungen
(7, 7) angeordnet, um so Kraftstoff direkt in
die Verbrennungskammer 4 einzuspritzen oder auszusprühen.
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Eine kugelförmige, schüsselartige Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer
(oder eine kugelförmige,
tassenförmige
Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer) 13 ist
in dem Mittelabschnitt des Kolbenkopfes 3 ausgebildet.
Der kugelförmige,
schüsselartige
Kolbenhohlraum 13 ist in dem Mittelabschnitt des Kolbenkopfes
ausgebildet, so dass die maximale Tassentiefe des Hohlraumes 13 in
der Mitte des Hohlraumes erhalten wird, so dass der zentrale tiefste
Punkt des Hohlraumes mit der Mittelachse des Kolbens 3 übereinstimmt
und der kugelförmige,
tassenartige Hohlraum 13 ist koaxial in Bezug auf die Mittelachse
des Kolbens 3 angeordnet. Außerdem ist eine kugelförmig gekrümmte, ausgesparte
innere, konkave Umfangswandfläche
(oder eine konkave Bodenwandoberfläche) des Hohlraumes 13 so
dimensioniert oder konturiert, dass die ausgesparte innere Umfangswandoberfläche des Hohlraumes 13 in
einer Richtung einer Strömungslinie
der vorerläuterten
Fallströmung
gekrümmt
oder gerundet ist, angegeben durch den Pfeil a in 1. In dem Kolbenaufbau des Motors nach
dem ersten Ausführungsbeispiel,
wie am besten aus 3 ersichtlich,
ist die Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer 13 als
ein kugelförmig
ausgesparter, schüsselförmiger Hohlraum
ausgebildet. Aus den Gründen,
die nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert werden,
ist das oberste Ende der kreisförmigen Öffnung (einfach
die kreisförmige Öffnung)
der kugelförmig-ausgesparten,
schüsselartigen
Verbrennungsraumkammer 13 so dimensioniert, dass das Verhältnis (d/D)
des Innendurchmessers (d) der kreisförmigen Öffnung der schüsselartigen
Hohlraumverbrennungskammer 13 zur Zylinderbohrung (D) innerhalb
eines Bereiches 40% bis 80% (siehe 4)
festgelegt, und derart, dass das Verhältnis (R/D) des Krümmungsradius
(R) zu der Zylinderbohrung (D) innerhalb eines Bereiches von 20% bis
65% liegt. Zusätzlich
zu dem Vorerwähnten
wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
eine Weitwinkel-Einspritzdüse
als eine Kraftstoff-Einspritzdüse 12a des
Einspritzventils 12 verwendet, um einen weiten Kraftstoff-Sprühwinkel
sicherzustellen, der von 70 Grad bis 90 Grad reicht und, um entsprechend
die Sprühcharakteristika
zu verbessern, z. B. die Spitzen-Durchdringung (Kraftstoff-Sprüh-Penetration), das
Sprüh-Wandungs-Auftreffen,
das Luft/Kraftstoff-Vermischens
und die Bildung einer gesteuerten Luft/Kraftstoff-Gemischschicht.
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Wie aus dem Vorerwähnten deutlich
ist, ist bei dem Motor nach dem ersten Ausführungsbeispiel die sphärische,
schüsselartige
Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer 13,
zentral in dem Mittelabschnitt der Kolbenkrone ausgebildet, so geformt, dass
sie den am tiefsten ausgesparten, inneren Umfangswandabschnitt in
der Mitte der Kolbenkrone hat und auch ist die sphärisch, ausgesparte,
innere Umfangswandoberfläche
des Hohlraumes so konturiert, dass die kugelförmig ausgesparte, innere Umfangswandoberfläche im Wesentlichen
entlang einer Strömungslinie
der Fallströmung
(siehe den Pfeil a von 1)
der angesaugten Luft gekrümmt
ist. Dies unterdrückt
oder vermeidet das Auftreten einer unerwünschten Störung in der Fallströmung. Im
Ergebnis dessen kann eine Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung
erhöht
werden. Daher kann der Kraftstoffstrahl (bezeichnet durch F in den 1 und 2) der von dem Einspritzer 12 in
dem Verdichtungshub während
der geschichteten Ladungs-Verbrennungsart sicher und zuverlässig durch
die Fallströmung
getragen und in die Nähe
der Spitze der Zündkerze 11 zugeführt werden,
um eine fettere Luft/Kraftstoff-Gemischschicht rund um die Zündkerze
zur leichten Zündung
zu bilden. Entsprechend kann die Verbrennungsstabilität bei geschichteter
Verbrennung stark erhöht
werden. Wie vorerläutert,
ist die Form der Anordnung (Ausbildung) des kugelförmigen,
schüsselartigen
Kolben-Hohlraumes 13 wirksam, um eine starke Fallströmung zu
erzeugen und eine unerwünschte
Störung
bezüglich
der Fallströmung
zu unterdrücken.
Außerdem
beseitigt das richtige Festlegen der Verhältnisse d/D und R/D die Notwendigkeit für einen übermäßig und
unbegründet
tiefen Kolben-Schüsselhohlraum.
Daher ist es möglich,
die Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer 13 so
klein wie möglich
auszubilden. Im Ergebnis dessen kann der gesamte Oberflächenbereich
der Verbrennungskammer 4 vermindert werden, so dass hierdurch
wirksam thermische Verluste vermindert werden und wodurch die Motorausgangsleistung während der
homogenen Verbrennungsart ebenso wie während der geschichteten Verbrennungsart
erhöht
werden können.
Infolge der hohen Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung,
erhalten durch die einzigartige Form und Anordnung der sphärischen,
schüsselartigen
Kolben-Hohlraumverbrennungskammer 13 kann der Kraftstoff,
der durch die Einspritzdüse 12a eingespritzt
und in der gesamten Verbrennungskammer 4 verteilt wird,
wirksam durch das volle Zusammenwirken der gesteuerten starken Fallströmung (siehe
den Pfeil a von 1) und
die begründetgekrümmte, ausgesparte
innere Umfangswandfläche
des Hohlraumes 13 aufgeworfen werden und gleichzeitig trägt die starke
Fallströmung
zu einer zwangsweisen Trennung des Kraftstoff-Filmes, der an der
Innenwandung des Hohlraumes 13 anhaftet, bei. Dies vermeidet,
dass infolge des Kraftstoff-Filmes eine unerwünschte Karbonisation auftritt
und erhöht
auch eine Gesamtverbrennungsstabilität (einschließlich einer
Stabilität
einer homogenen Verbrennung ebenso wie einer Stabilität einer
geschichteten Verbrennung) mit bemerkenswerter Verminderung der
Abgasemissionen, wie z. B. Rauch, teilchenför miges Material (PM), unverbrannter
Kohlenwasserstoff (HCs) und der Unterdrückung der Bildung von Ablagerungen.
Außerdem
wird der kugelförmige, schüsselartige
Kolben-Hohlraum 13 im
Wesentlichen im Mittelabschnitt der Kolbenkrone ausgebildet und somit
ist eine Balance des Kolbens 3, der sich aufwärts und
abwärts
bewegt, gut. Die gute dynamische Kolben-Balance, die aus dem Zentral
ausgebildeten, sphärischen,
schüsselartigen
Hohlraum 13 entsteht, beseitigt oder vermindert Geräusche und
unsymmetrischen Kolben-Verschleiß während der Arbeitsweise des
Motors und verlängert
hierdurch die Lebensdauer des Motors. Im einzelnen ist in dem ersten
Ausführungsbeispiel
die Kolben-Schüsselhohlraumverbrennungskammer 13 als
ein kugelförmig
ausgesparter, tassenförmiger
Abschnitt ausgebildet und somit ist die gesamte Aufrechterhaltungsleistung
für die
Fallströmungs-Komponenten
in allen Fluidströmungsrichtungen,
die in der angesaugten Luftströmung
enthalten sind (oder der Ansaugluftströmung, die durch die Einlassöffnung hineinkommt)
erhöht.
Diese verbesserte Gesamt-Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung
realisiert eine stabilere Verbrennung während des Verbrennungsmodus
mit geschichteter Ladung. Auch ist in der Einlassöffnung 7 der
Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus 9 (z.
B. das Teil-Schließventil 16 in
dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel)
vorgesehen. Wie oben erwähnt, dient
der Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus 9 dazu,
zwangsweise eine starke Fallströmung
zu schaffen und dem Luft/Kraftstoff-Gemisch eine starke Fallwirkung
zu verleihen. Die Schaffung des Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus 9 erhöht einen Betriebsbereich
für die
Verbrennung mit geschichteter Ladung. Wie in den 1 und 7 gezeigt,
wird das Teil-Verschließventil 10 als
die Fallströmungs-Verstärkungsvorrichtung 9 verwendet,
so dass das Teil-Schließventil 10 schließt, um die
untere Hälfte des
Strömungskanal-Querschnittes der
Einlassöffnung 7 während der
geschichteten Verbrennung zu verschließen und öffnet vollständig, um
eine vollständige
Strömungsverbindung
der Einlassöffnung 7 während der
homogenen Verbrennung zu etablieren. Das Teil-Verschlussventil 10 ist
im Aufbau einfach und leicht in der Einlassöffnung 7 zu installieren,
so dass ein Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus mit
niedrigen Kosten geschaffen wird.
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Bezug nehmend nunmehr auf die 4 und 5 sind in diesen Variationen hinsichtlich
einer Stabilität
der geschichteten Verbrennung gezeigt, beeinflusst durch die Größe eines
Bereiches der kreisförmigen Öffnung der
kugelförmig-ausgesparten, schüsselartigen
Hohlraumverbrennungskammer 13 und die Tiefe des Hohlraumes 13.
Die Testdaten, die in den 4 und 5 gezeigt sind, sind experimentell durch
die Erfinder der Erfindung sichergestellt. Wie aus 4 ersichtlich ist, wenn das Verhältnis d/D
des Durchmessers (d) der kreisförmigen Öffnung zu
demjenigen der Zylinderbohrung (D) auf 60% festgelegt wird, zeigt
der Motor die höchste
Verbrennungsstabilität
der geschichteten Verbrennung. Wenn das Verhältnis (d/D) auf nahe 30% festgelegt
wird, wird der Öffnungsbereich
des sphärischen,
schüsselartigen Kolben-Schüsselhohlraumes 13 übermäßig eng
und die übermäßig enge
Hohlraumöffnung
hat die Schwierigkeit, den eingespritzten Kraftstoff-Strahl aufzunehmen
oder einzufangen. Dies gestattet es dem Kraftstoff-Einsprühstrahl,
sich unerwünscht
zu verteilen oder innerhalb der Verbrennungskammer 4 zu
diffundieren, so dass hieraus eine instabile Verbrennung resultiert.
Im Gegensatz dazu, wenn der Eröffnungsbereich
des kugelförmigen,
tassenartigen Kolben-Schüsselhohlraumes übermäßig groß ist, z. B.,
wenn der Öffnungsbereich
des Hohlraumes auf nahezu 90% festgelegt wird, neigt der Kraftstoff-Einsprühstrahl
dazu, leicht innerhalb der Hohlraumverbrennungskammer 13 verteilt
zu werden, infolge der übermäßig großen Hohlraumöffnung.
Außerdem,
wie aus der Kennlinie, gezeigt in 5 ersichtlich
ist, ändert
sich die Stärke
der Fallströmung
(oder die Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung)
in Abhängigkeit
von dem Verhältnis
(R/D) des Krümmungsradius R
des gekrümmten,
ausgesparten Abschnittes des kugelförmigen, tassenartigen Kolben-Schüsselhohlraumes 13 zu
demjenigen der Zylinderbohrung D. Wie aus 5 ersichtlich ist, wenn das Verhältnis R/D
auf ungefähr
40% festgelegt wird, kann die höchste
Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung erhalten
werden. Die Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung
wird auf einem verhältnismäßig hohen Niveau
gehalten, wenn das Verhältnis
R/D innerhalb des Bereiches von 20% bis 65% liegt. Im Gegensatz dazu,
wenn das Verhältnis
R/D kleiner als 20% ist, oder wenn das Verhältnis R/D über 70% beträgt, besteht
eine Neigung dahingehend, dass die Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung
abnimmt. Auf der Grundlage der Testergebnisse, die in den 4 und 5 dargestellt sind, wird der Durchmesser
D der kreisförmigen Öffnung des
sphärischen,
tassenartigen Kolben-Schüsselhohlraumes
so festgelegt, dass er dem Verhältnis
d/D in einem Bereich von 40% bis 80% entspricht, wobei der Krümmungsradius
R des sphärischen,
tassenartigen Kolben-Schüsselhohlraumes 13 festgelegt
wird, das er dem Verhältnis
R/D in einem Bereich von 20% bis 65% genügt und wodurch die Motorausgangsleistung
infolge sowohl der erhöhten
Stabilität
beschichteter Verbrennung, als auch der erhöhten Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung
erhöht
wird.
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Bezug nehmend nunmehr auf die 6 ist in dieser die Sprühwinkel/Verbrennungsstabilitäts-Kennlinienkurve
dargestellt. Wie aus 6 ersichtlich
ist, wenn der Kraftstoff-Sprühwinkel
unterhalb von 70 Grad liegt, besteht eine Neigung dazu, dass der
Aufwurf oder Einbringungseffekt für das Luft/Kraftstoff-Gemisch,
der durch die starke Fallströmung
erzeugt wird, während
des Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung, abnimmt. Außerdem führt ein
verhältnismäßig enger
Sprühwinkel
(unter 70 Grad) zu einer verminderten Luft/Kraftstoff-Gemischhomogenisierung
infolge der erhöhten
Sprühdurchdringung
während
des Verbrennungsmodus mit homogener Verbrennung (während des
Betriebes mit früher
Kraftstoff-Einspritzung in den Ansaughub) und führt auch zu einer Anhaftung
des Kraftstoff-Filmes an der Kolbenkrone. Mit einem Sprühwinkel
unterhalb von 70 Grad neigt sowohl die Verbrennungsstabilität während der
homogenen Verbrennung ebenso wie während der geschichteten Verbrennung
dazu, sich zu vermindern. Im Gegensatz dazu, steht dann, wenn der
Sprühwinkel
so festgelegt wird, dass er größer als
90 Grad ist, eine Neigung dazu, dass der Kraftstoff-Einspritzsprühstrahl
sich übermäßig innerhalb
der Verbrennungskammer dispergiert, und zwar infolge des übermäßig weiten
Sprühwinkels
(oberhalb 90 Grad). Solch ein weit dispergierter Kraftstoff-Sprühstrahl
resultiert in einer unerwünschten Anhaftung
des Kraftstoff-Filmes an der Zündkerze und
verursacht rußige
Kohlenstoffablagerungen an dem Isolator rund um die Elektrode der
Zündkerze 11.
Dies verschlechtert die Stabilität
der geschichteten Verbrennung. Um sowohl hinsichtlich einer beschichteten
Verbrennung als auch einer homogenen Verbrennung stabilere Verbrennungscharakteristika zu
erhalten, wird der Sprühwinkel
innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches von 70 bis 90 Grad festgelegt.
Um den vorbestimmten Sprühwinkel
im Bereich von 70 bis 90 Grad einzustellen, verwendet die fremdgezündete Brennkraftmaschine
mit Direkteinspritzung nach dem Ausführungsbeispiel eine Weitwinkel-Einspritzdüse. Daher
kann eine Stabilität der
geschichteten Verbrennung in größerem Maße erhöht werden.
Außerdem
ist die Verwendung der Weitwinkel-Einspritzdüse, die in der Lage ist, einen Sprühwinkelbereich
von 70 bis 90 Grad zu realisieren, wirksam, um die Homogenisierung
des Gemisches während
des Modus mit homogener Verbrennung zu fördern und unterdrückt somit
die Bildung von Rauch, unverbrannten Kohlenwasserstoffen, rußigen Kohlenstoffablagerungen.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Bezug nehmend auf die 7 bis 9 ist in diesen der Motoraufbau nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel
dargestellt. Der Motoraufbau nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der 7 bis 9 ist ähnlich demjenigen des ersten
Ausführungsbeispiels nach
den 1 bis 3 mit der Ausnahme dessen, dass
die Form des Kolben-Schüsselhohlraumes
des zweiten Ausführungsbeispiels
von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
verschieden ist. Wie am besten aus 9 ersichtlich,
ist das zweite Ausführungsbeispiel
von dem ersten Ausführungsbeispiel nur
darin geringfügig
unterschiedlich, dass der Kolben, der in dem Motor nach dem zweiten
Ausführungsbeispiel
verwendet wird, mit einem scheibenfedernutförmigen Kolben-Schüsselhohlraum 113 versehen
ist. Somit werden dieselben Bezugszeichen, die verwendet worden
sind, um die Elemente in dem Motor nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
gezeigt in den 1 bis 3, zu bezeichnen, auch auf
die entsprechenden Elemente angewandt, die in dem Motor nach dem
zweiten Ausführungsbeispiel,
gezeigt in den 7 bis 9, verwendet sind, zum Zwecke
des Vergleichs der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele. Nur die Kolben-Struktur, die den
scheibenfedernutartigen Kolben-Schüsselhohlraum 113 aufweist,
wird nachfolgend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert, während eine
detaillierte Beschreibung der anderen Elemente hier weggelassen
wird, da die vorerwähnte Beschreibung
derselben mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel selbst erläuternd erscheint.
Wie aus den 7 bis 9 deutlich ist, wird der
scheibenfedernutartige Kolben-Schüsselhohlraum 113 durch zwei
gegenüberliegende,
parallele Seitenwandabschnitte und einen abgerundeten Bodenwandabschnitt
definiert. Die vorerwähnten
zweieckigen überliegenden
parallelen im Wesentlichen sichelförmigen flachen Seitenwände des
Hohlraumes 113 sind in solch einer Weise ausgebildet, dass
sie sich entlang der Fallströmung
erstrecken, wie durch dien Fall a gezeigt in 7 angedeutet ist und sich im Wesentlichen
parallel zur Richtung der Fallströmung, angegeben durch den Pfeil
A erstrecken. Der vorerwähnte
abgerundete Bodenwandabschnitt des Hohlraumes 113 ist in
Richtung der Fallströmung,
angegeben durch den Pfeil a, rund ausgebildet. Der Krümmungsradius
R des scheibenfedernutartigen Kolben-Schüsselhohlraumes 113 ist
durch eine Ebene parallel zu den vorerwähnten zwei gegenüberliegenden
flachen Seitenwänden
geschnitten. Wie aus den 7 bis 9 ersichtlich ist, hat der
gerundete Bodenwandabschnitt des Hohlraumes 113 denselben Krüm mungsradius
in der Richtung senkrecht zu den zwei gegenüberliegenden parallelen, im
Wesentlichen sichelförmigen
Seitenwandungen des Hohlraumes 113. Eine quadratische Öffnung (eine
im Wesentlichen regelmäßige quadratische Öffnung)
des scheibenfedernutartigen Kolben-Schüsselhohlraumes 113 wird
durch die zwei parallelen, stumpfwinklig kantenbegrenzten Abschnitte
des gerundeten Bodenwandabschnittes und die zwei parallelen, rechtwinklig
kantenbegrenzten Abschnitte der zwei gegenüberliegenden flachen Seitenwandungen
begrenzt. In derselben Weise, wie der Hohlraum 13 des ersten
Ausführungsbeispiels
ist, um eine stabile Stabilität
der geschichteten Verbrennung zu schaffen, die Länge d jede der vier Seiten
der quadratischen Öffnung
des scheibenfedernutartigen Kolben-Schüsselhohlraumes 113 so
dimensioniert, dass das Verhältnis
(d/D) zu dem Durchmesser der Zylinderbohrung innerhalb von 40% bis
80% liegt. Außerdem,
um die Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung
zu erhöhen,
ist der Krümmungsradius
R des gerundeten Bodenwandabschnittes des Hohlraumes 113 so
dimensioniert, dass das Verhältnis
(R/D) des Krümmungsradius
R des gerundeten Bodenwandabschnittes zu demjenigen der Zylinderbohrung D
innerhalb des Bereichs von 20% bis 65% liegt. Somit kann der Motor
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
dieselben Wirkungen wie diejenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel
herbeiführen.
Außerdem ist
der gerundete Bodenwandabschnitt des Hohlraumes 113 entlang
der Richtung (oder der Strömungslinie)
der Fallströmung
(siehe den Pfeil a, gezeigt in 7)
wirksam ausgespart und außerdem
sind die zwei gegenüberliegenden
flachen Seitenwände
des Hohlraumes 113 im Wesentlichen parallel zu der Strömungslinie
der Fallströmung
ausgebildet. Somit sichern die zwei gegenüberliegenden flachen Seitenwände und
der glatt gekrümmte,
gerundete Bodenwandabschnitt des Hohlraumes 113 eine gute
Konvergenzwirkung und eine erhöhte
Strömungs-Begradigungswirkung
auf die Fallströmung.
Im Ergebnis kann die Fallströmungs-Aufrechterhaltungsleistung in
höherem
Maße erhöht und vergrößert werden.
Entsprechend kann die Stabilität
der geschichteten Verbrennung weiter erhöht werden.
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Bezug nehmend auf 10 ist darin die Modifikation des Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus 9 gezeigt.
In den vorbeschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wird als ein
Beispiel des Fallströmungs-Verstärkungsmechanismus
das Teil-Schließventil 10 verwendet.
Im Gegensatz dazu wird in der Modifikation nach 10 ein Fallströmungs-Verstärkungsmittel mit dem Einlassventil 5 selbst
verbunden. Wie in 10 gezeigt
ist, weist das Einlassventil 5 einen Ventilkopf 5a und
einen Ventilschaft abschnitt 5b auf. Das freie Ende des
Ventilschaftes 5b ist mit einem geschlitzten Abschnitt
versehen, der mit einem Vorsprungsabschnitt eines Steuerarmes 14 zur
Verhinderung einer Drehbewegung des Ventilschaftes 5b gekuppelt
ist. Ein gekrümmter,
eine Fallströmungswirkung
erzeugender, teilweise kragenförmig
ausgebildeter, aufrechter Wandabschnitt 15 ist auf der
Rückseite
des Ventilkopfabschnittes 5a mit diesem so verbunden, dass
er sich in Umfangsrichtung über
die untere Hälfte
des Ventilkopfabschnittes 5a erstreckt. Daher kann die Fallströmung durch
Absperren der angesaugten Luftströmung, die durch den Öffnungsraum
der unteren Halbseite des Einlassventils 5 strömt, verstärkt werden.
In solch einem Fall kann die Fallströmungs-Verstärkungseinrichtung oder -vorrichtung
nur durch die bauliche Änderung
im Ventilkopfabschnitt des Einlassventils 5 erreicht werden.
Um eine Fallströmungs-Verstärkungseinrichtung
oder -vorrichtung mit niedrigen Herstellungskosten zu schaffen,
ist es vorteilhaft, den die Fallströmungswirkung erzeugenden, kragenförmigen Wandabschnitt 15 einstückig mit
dem Einlassventil 5 auszuführen oder einstückig mit
diesem zu verbinden. Wie oben ausgeführt, kann dann, wenn die Fallströmungs-Verstärkungseinrichtung
oder -vorrichtung 9 vorgesehen ist, eine Betriebsweise von geschichteter
Verbrennung leicht erweitert werden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
ist das grundsätzliche
Konzept (Hauptmerkmal) der Erfindung beispielhaft als die solitäre Kolben-Schüsselhohlraumstruktur
verdeutlicht, die ordnungsgemäße Fallströmung erzeugt
(die vertikale Wirbel-Luftströmungsbewegung,
die in der vertikalen Richtung erzeugt wird, wie dies durch den
Pfeil a in den 1 und 7 dargestellt ist). Wie deutlich
ist, kann das Konzept der Erfindung auch auf eine Kolben-Schüsselhohlraumstruktur
angewandt werden, die eine sogenannte Umkehr-Fallströmung erzeugt (vertikale
Wirbelströmungsbewegung,
die in der entgegengesetzten Fallströmungsrichtung in Bezug auf die
Richtung, wie sie durch den Pfeil a angegeben ist, erzeugt).