Gesichtspunkte, die bei Verbrennungs-4-Takt-Kolbenmotoren mit offe- nem Prozess und innerer Verbrennung eine wichtige Rolle spielen, sind die Zylinderfüllung mit einer Frischladung optimaler Temperatur und Dichte sowie die optimale Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Zylinder bei gegebenen Motor-Last-Zuständen. Diese Gesichtspunkte stehen in direkter Verbindung zur Leistung des Motors, zu seinem Kraftstoffverbrauch und zur Abgasemission.

Hierbei ist es im Stand der Technik bekannt, dass Luft in den Motor angesaugt oder der Motor aufgeladen werden kann : ,,Die Leistung eines Motors ist proportional dem Luftdurchsatz. Da dieser proportional der Luftdichte ist, kann die Leistung eines bezüglich Hubvolumen und Drehzahl vorgegebenen Motors durch Vorverdichten der Luft vor Eintritt in den Zylinder, d. h. durch Aufladen, erhöht wer- den. Der Aufladegrad gibt die Dichtesteigerung im Vergleich zum

Saugmotor an. Er hängt vom verwendeten Aufladesystem ab (realisierba- res Druckverhältnis) und ist bei gegebener Druckerhöhung am größten, wenn die Temperatur der verdichteten Luft (Ladeluft) nicht erhöht bzw. durch die Ladeluftkühlung auf ihre Ausgangstemperatur rückgekühlt wird. Der Aufladegrad wird beim Ottomotor durch klopfende Verbren- nung, beim Dieselmotor durch die maximal zulässigen Spitzendrücke begrenzt. " (Robert Bosch GmbH, Stuttgart. (1995). Kraftfahrtechnisches Taschenbuch [KTT]. Augsburg : Weltbild-S. 378).

Motoren ohne Luftaufladung (Saugmotoren ohne Vorverdichtung) für PKW und LKW werden derzeit nur noch wenig gebaut. Die neuen Moto- rengenerationen hat entweder eine dynamische oder eine mechanische Aufladung.

Das Prinzip der dynamischen Aufladung ist die Umwandlung der Saugar- beit des Kolbens in kinetische Energie der Gassäule im Einlasskanal vor dem Einlassventil, wobei die kinetische Energie wiederum in Verdich- tungsarbeit der Frischladung umgewandelt wird.

Bei der mechanischen Aufladung durch Aufladegeräte handelt es sich um dieselbe Aufgabe, wobei jedoch mechanisch eine entsprechend dichte Frischladung, die unter einem kleinen Überdruck steht, in den Einlasska- nal vor dem Einlassventil gebracht wird.

In allen Aufladesystemen und auch in normalen Saugsystemen wird die Frischladung im Einlasskanal vorbereitet und während des Ansaugtaktes nach dem Öffnen des Einlassventils durch die Kolben zum Zylinder angesaugt. Dennoch ist der richtige Verlauf der Zylinderfüllung aufgrund des Platzmangels im Zylinderkopf und weiterer damit in Verbindung stehende Probleme erschwert.

Wie bekannt (Bosch GmbH, KTT S. 395-396) gehört das Oberteil des Brennraums zum Zylinderkopf und schließt das Zylinderrohr nach oben hin ab, wohingegen das Unterteil des Brennraums durch die Kolbenober-

seite bildet wird. Im Zylinderkopf befinden sich Gaswechselorgane (meistens mit Steuerung), Ein-und Auslasskanäle, Kerze (Zünd-bzw.

Glühkerze) und eventuell Einspritzventile. Sämtliche Bohrungen für Ein- und Auslassventile, Kerze und Einspritzventile müssen mit ihren Öff- nungen im Oberteil des Brennraums angeordnet werden. Bei gegebenem Zylinderdurchmesser ist eine Platzierung von entsprechend großen Ventildurchmessern daher nicht möglich.

Der Platzmangel im Zylinderkopf begrenzt auch den Verlauf und die Größe (den Querschnitt) der Ein-und Auslasskanäle. Daher ist der Einlasskanal im Zylinderkopf grundsätzlich nicht ausreichend groß (bezüglich seines Querschnitts). Auch das Volumen des Einlasskanals ist mehrfach kleiner als das Volumen des Zylinders. Während des Ansaug- taktes sinkt daher der Druck der Frischladung im Einlasskanal deutlich ab. Noch mehr sinkt der Druck im Zylinder, weil die Strömung der Frischladung durch das im Weg stehende Einlassventil gedrosselt wird.

Als Konsequenz bleibt nach der Schließung des Einlassventils eine-im Vergleich zur Dichte im Saugrohr-deutlich verdünnte Frischladung im Zylinder.

Wegen fehlendem Bauraum für die Kanäle im Zylinderkopf treten auch Behinderungen während des Ausschubtaktes auf. Wie vom 4-Takt- Verfahren bekannt (Bosch GmbH, KTT, S. 374) öffnet sich kurz vor dem unteren Totpunkt das Auslassventil und bei überkritischen Druckverhält- nissen verlassen während dieses Vorauslassens ca. 50% der Brenngase den Brennraum. Der sich nach oben bewegende Kolben sorgt während des Ausschubtaktes sodann für eine nahezu vollständige Entfernung der Brenngase aus dem Zylinder, also aus dem Hauptbrennraum.

Eine komplette Entfernung der Brenngase aus dem Zylinder kann so jedoch nicht realisiert werden. Im Zylinder verbleibt noch eine erhebli- che Abgasmenge, die durch den engen Spalt zwischen Auslassventil und Ventilsitz nicht genügend schnell entweichen kann. Während der Weiter- bewegung des Kolbens nach oben kommt es daher zur Restabgasverdich-

tung. Das Restabgas steht unter Druck, und"wenn sich kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens das Einlassventil öffnet (bei noch geöffne- tem Auslassventil) strömen die Abgase direkt vom Brennraum in den Einlasskanal oder vom Auslasskanal zurück in den Brennraum und dann in den Einlasskanal. Diese'innere'Abgasrückführung findet vor allem bei Teillast und während des Leerlaufs statt und wirkt sich ungünstig aus. " (Bosch GmbH, KTT, S. 375).

Dieser Effekt hat infolge eines hohen Saugrohr-Unterdrucks einen besonders negativen Einfluss bei drosselgesteuerten Ottomotoren. Bei Motoren mit mechanischer Aufladung ist der Druck im Saugrohr und im Einlasskanal größer als in Saugrohren drosselgesteuerter Motoren, wodurch dieser Effekt der Abgasrückführung ebenfalls, aber mit geringe- rer Auswirkung, auftritt.

Dass die Luftdichte temperaturabhängig ist, hat wesentlichen Einfluss auf Motorleistung (Drehmoment), Kraftstoffverbrauch und Abgasemissi- on. Je dichter und kälter (bis zu einem entsprechenden Wert) die Frisch- ladung zum Zylinder angesaugt oder aufgeladen wird, desto größer ist die Motorleistung (vgl. Bosch GmbH, KTT, S. 402).

Bei herkömmlichen Motoren wärmt sich die Frischladung bei der Strö- mung durch die engen Einlasskanäle in den heißen Zylinderkopf vor. Zu einer deutlichen Erwärmung kommt es am Übergang zum Einlasskanal- hals, wo das Einlassventil eingebaut ist. Der Einlasskanalhals und das Einlassventil sind die wärmste Stelle im Einlasskanal. Während dieses Übergangs durch den Einlasskanalhals findet außer der Erwärmung der Frischladung eine bedeutende Abkühlung des Einlassventils und des Oberbrennraum-Bereiches statt. Die Abkühlung der Oberbrennraumwand hat wiederum einen negativen Einfluss auf die Verdampfung des Kraft- stoffs, welche am Anfang des Verbrennungsprozesses stattfindet.

Mit der Erwärmung der Frischladung sinkt deren Dichte, was die Motor- leistung verringert. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird bei abnehmender Luftdichte fetter (vgl. Bosch GmbH, KTT, S. 402).

Eine weitere Ursache für die Erwärmung der Luft ist die mechanische Aufladung im Aufladegerät aufgrund von Luftverdichtung. Die Faktoren, die eine Verdünnung der Frischladung während des Ansaugtaktes und eine Erwärmung derselben verursachen, verringern die Motorleistung und führen in Folge zu größerem Kraftstoffverbrauch und vermehrten Abgasemissionen.

Der Verlauf des Verbrennungsprozesses im Brennraum von Motoren mit homogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch ist abhängig von der Temperatur der Ansaugluft, der Temperatur der Brennraumwand und der Verschmut- zung der Frischladung durch die Abgasreste.

Zur Herstellung eines brennfähigen, homogenen Luft-Kraftstoff- Gemischs muss der gesamte Kraftstoff vor der Zündeinleitung verdampft sein (vgl. Bosch GmbH, KTT, S. 364). Ist die Lufttemperatur zu niedrig- wegen zu kalter angesaugter Luft oder zu kalten Brennraumwänden- erfolgt die Verdampfung und in Folge die Verbrennung nicht vollständig.

Bei dieser unvollständigen Verbrennung sinkt die Motorleistung dras- tisch ab, während Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen anwachsen.

Zu einer weiteren Behinderung im Verbrennungsprozess bei mit homoge- nem Luft-Kraftstoff-Gemisch betriebenen Motoren kann es kommen, wenn das Gemisch im Brennraum Werte (Parameter) erreicht, die eine klopfende Verbrennung verursachen."Von klopfender Verbrennung spricht man, wenn Flammgeschwindigkeiten im Bereich der Schallge- schwindigkeit auftreten. Dies kann vor allem gegen Ende der Verbren- nung auftreten, wenn das Endgas bereits hoch verdichtet ist und hohe Temperaturen aufweist. " (Bosch GmbH, KTT, S. 366).

Obwohl noch nicht von der Flammenfront erfasst, entzündet sich das Endgas aufgrund der Energiezufuhr durch die Schallwelle und verbrennt mit sehr großer Brenngeschwindigkeit (explodiert), was eine Druckwelle mit hoher Frequenz verursacht und in Folge zu thermischen und mecha- nischen Schäden von Bauteilen (Kolben, Dichtung, Lager) führt. Die Ursachen, die neben anderen diese Verbrennungsart fördern, sind der zu große Abstand von der Zündquelle bis zum Endgas sowie die zu hohe Temperatur des Endgases, die heißen Teilen des Brennraumes entnom- men ist. Die heißen Teile sind meist die Auslassventile, die von der Zündquelle entfernt sind.

Auch bei mit heterogenen Luft-Kraftstoff-Gemischen betriebenen Moto- ren kommt es zu nicht optimaler Verbrennung mit schädlichen Folgen.

Nach Verbrennungsbeginn (vgl. Bosch GmbH, KTT, S. 372) verbrennt jener Anteil des Kraftstoffes sehr rasch, der während des Zündverzuges verdampft und mit Luft vermischt ist. Wenn dieser Anteil sehr hoch ist, kann eine"harte"Verbrennung mit entsprechend negativen Auswirkun- gen die Folge sein.

Je kürzer der Zündverzug, desto weniger Kraftstoff kann vor Verbren- nungsbeginn ausdampfen, was die Bildung der Luft-Kraftstoff- Dampfmengen verringert. Ursache für den langen Zündverzug ist die plötzliche Temperatursenkung während der Einspritzung, weil der unter großem Druck eingespritzte und zerstäubte Kraftstoff Wärme zur Aus- dampfung benötigt.

Die ersten eingespritzten Kraftstofftropfen fliegen durch die Luft und dampfen aus. Während des Fluges entnehmen sie der heißen Luft Wärme zum Ausdampfen und verwenden gleichzeitig Sauerstoff zum Verbren- nen. Die weiter hinten fliegenden Tropfen haben schon weniger Wärme und Sauerstoff zur Verfügung und fliegen entweder weiter, um Wärme und Sauerstoff zu bekommen, oder erreichen die Brennraumwand und dampfen dann dort aus. In Folge sinken die Lufttemperatur und die Sauerstoffmenge in der gesamten Einspritzzone so stark, dass ohne

Zufuhr von Wärme und Sauerstoff die Selbstzündung deutlich behindert ist.

Diese plötzliche Senkung von Temperatur und Sauerstoffgehalt fördert die Bildung von Kraftstoffdämpfen, welche die"harte"Verbrennung verursachen. Wenn sich in nächster Umgebung keine Wärmequelle befindet und die Wärme durch die Luft von entfernten Zonen des Brenn- raums herbei transportiert werden muss, dauern Zündverzug und Verbrennung länger und weisen nicht den normalen Verlauf auf, sondern führen zu einer schleppenden Verbrennung.

Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Kolbenmotor zu schaffen, der insbesondere aufgrund Eliminierung der für den Gaswechsel problematischen Platz- verhältnisse im Zylinderkopf optimale Bedingungen für eine vollständi- ge, maximal effektive,"saubere"Kraftstoffverbrennung, unabhängig von den Motor-Last-Zuständen und der Drehzahl des Motors ermöglicht, und mit dem gleichzeitig die oben beschriebenen ungünstigen Effekte, insbesondere klopfende Verbrennung (bei mit homogenem Gemisch betriebenen Motoren) und"harte"Verbrennung (bei mit heterogenem Gemisch betriebenen Motoren) vermieden wird.

Die Erfindung soll insbesondere die beschriebenen Probleme der auf- grund Platzmangels im Zylinderkopf zu großen Erwärmung der Frischla- dung, sowie der Verringerung der Frischladungsdichte bei deren Strö- mung durch den Einlasskanal zum Zylinder beseitigen. Ferner soll es ermöglicht werden, ungünstige Effekte wie die Restabgasverdichtung und Abgasrückführung beim Ausschubtakt zu vermeiden oder deutlich zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst in an sich zunächst bekannter Weise Zylinder, Kolben und Kurbelgehäuse.

Erfindungsgemäß zeichnet sich der Verbrennungsmotor jedoch dadurch aus, dass der Zylinderraum durch den Kolben in einen zylinderkopfseiti- gen Zylinderoberraum und in einen kurbelgehäuseseitigen Brennraum unterteilt ist. Dabei ist das Einlassventil bzw. sind die die Einlassventile in den Kolben eingebaut, wodurch ein Gasübertritt zwischen Zylinderoberraum und Brennraum ermöglicht wird. Der Brennraum ist dabei durch Kolbenboden, Zylinderwand sowie Zylinderboden begrenzt und weist im Bereich des Zylinderbodens zumindest ein Auslassventil auf.

Das im Kolben eingebaute Einlassventil bzw. die im Kolben eingebauten Einlassventile ermöglichen die Füllung des Zylinders bzw. Brennraums mit Frischladung, indem mittels der Bewegung des Kolbens die Frischla- dung aus dem Zylinderoberraum durch das im Kolben befindliche Ein- lassventil zum Brennraum übergepumpt bzw. verdrängt wird.

Insbesondere da die Füllung des Brennraums und der Abgasausstoß nicht wie beim Stand der Technik an ein und demselben Ende des Brennraums, sondern erfindungsgemäß an gegenüberliegenden Enden des Brennraums erfolgt, steht für die Gaswechselorgane und für die entsprechenden Gasführungskanäle ein erheblich größerer Bauraum zur Verfügung.

Aufgrund der damit möglichen erheblichen Verbesserung der Zylinder- bzw. Brennraumfüllung wird zunächst einmal ein höheres Drehmoment des Motors im gesamten Drehzahlbereich und damit eine Leistungserhö- hung erreicht.

Mangels jeglicher Drosselorgane ist außerdem das Drehmoment bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor nur von der eingespritzten Kraftstoffmenge abhängig. Auch die Abgase lassen sich, insbesondere

aufgrund der im Vergleich zum Stand der Technik sehr viel größeren Strömungsquerschnitte der Gaswechselorgane, beim Ausschubtakt ohne Restabgasverdichtung und Abgasrückführungseffekt fast vollständig aus dem Zylinder entfernen. Auch die mechanischen Reibverluste und die Verluste aufgrund von Gaswiderstand beim Ansaugtakt und beim Auss- chubtakt sind deutlich geringer als bei bekannten Verbrennungsmotoren.

Insbesondere aufgrund der Anordnung des Einlassventils bzw. der Einlassventile im Kolben (also an der Brennraumdecke) und des Aus- lassventils bzw. der Auslassventile im Bereich des Brennraumbodens wird erreicht, dass entsprechend kalte und dichte Luft während des Ansaugtaktes fast unabhängig von den Motorlastzuständen sowie nahezu ungedrosselt in den Brennraum des Zylinders einströmen und aufgeladen werden kann.

Zusätzlich weist diese Ladung nach der Überströmung durch den Kolben im Brennraum eine Schichtladungsstruktur mit Turbulenzen im Schich- tenbereich auf. Dies bedeutet, dass die wärmsten Schichten am Brenn- raumboden und im Bereich der Auslassventile liegen, während zum Kolben nach oben hin immer kältere Schichten folgen. Diese Schichtla- dung ermöglicht vollständige, sparsame und saubere Verbrennung bei allen Motorlastzuständen, verhindert gleichzeitig die klopfende Verbren- nung bei mit homogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch betriebenen Motoren und begrenzt die harte Verbrennung bei mit heterogenem Luft-Kraftstoff- Gemisch betriebenen Motoren.

Außerdem ermöglichen es die besonderen Strömungsverhältnisse im Zylinder des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors, auch andere Kraftstoffe als Benzin-oder Dieselöl zu verwenden. Es können Kraft- stoffe verwendet werden, die als Verbrennungsprodukte beispielsweise Wasser oder verschiedene Aschen (z. B. Silikate) enthalten können. Mit dem nach unten gerichteten Ausschub und dem zusätzlichen Spülungsef- fekt der erfindungsgemäßen Strömungsführung können diese Verbren- nungsprodukte einfach und vollständig entfernt werden, wobei geringe

bzw. keine Verschmutzung von Zylinderrohr, Kolben und Einlassventilen auftritt.

Zudem kann der Zylinder aufgrund der erfindungsgemäßen Motorbauwei- se auch aus anderen Baustoffen als denjenigen, die bis jetzt in Verwen- dung sind, in Form eines vollständig separaten Bauteils gefertigt werden, z. B. aus Keramik.

Umfasst der Motor, wie dies gemäß einer besonders bevorzugten Ausfüh- rungsform der Erfindung vorgesehen ist, ein Luftumlaufrohr zwischen einem Luftauslassventil und einem Lufteinlassventil, so wird eine beson- ders gute dynamische Luftaufladung bereits bei niedriger Motordrehzahl erreicht. Nicht nur bei jeder zweiten, sondern bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle um 360° wird Luft aus dem Saugrohr in den Zylinderober- raum angesaugt. Die zusätzliche Luftansaugung während des Verdich- tungstaktes bewirkt, dass die Luftströmung im Saugrohr eine ca. doppelt so hohe Geschwindigkeit erreicht wie die Geschwindigkeit in Saugrohren bei gleicher Motordrehzahl in herkömmlichen Motoren.

Bei höheren Motordrehzahlen wird zudem ohne zusätzliche Aufladegerä- te und mit minimalen Motorleistungsverlusten eine erhebliche dynami- sche Aufladung mit entsprechendem Druck erreicht, weil die Drosselver- luste während der Durchströmung über die großen Querschnitte in Saugrohr, Lufteinlasskanälen und Einlassventilen trotz hoher Luftge- schwindigkeiten gering sind.

Ein zusätzlicher Vorteil der Ausführungsform mit Luftumlaufrohr be- steht darin, dass die Luft aus dem Zylinderoberraum, die während des Verdichtungstaktes angesaugt wurde, während des Verbrennungstaktes über das Umlaufrohr zum Saugrohr übergepumpt wird, wo sie wiederum die Luftaufladung verstärkt. Hierzu saugt der Kolben während des 4- Takt-Zyklus zweimal dichte und kalte Luft aus dem Saugrohr zum Zylinderoberraum. Einmal pumpt der Kolben die Luft über das Einlass- ventil im Kolben zum Hauptbrennraum, wo sie im Verbrennungsprozess

verwendet wird, beim zweiten Mal wird die Luft über das Umlaufrohr zum Saugrohr übergepumpt, was dort eine hohe Luftgeschwindigkeit und damit auch eine gute dynamische Luftaufladung bewirkt.

Ein Teil der Luft aus dem Zylinderoberraum kann dabei gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch zum Abgasrohr übergelei- tet werden, so dass der Katalysator abkühlen kann. Die Größe des Luft- anteils, der zum Abgasrohr übergepumpt wird, ist abhängig von der Lufttemperatur und kann beispielsweise durch einen Thermostaten im Umlaufrohr gesteuert werden.

Die gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung vorgesehene Aufteilung des Brennraums in Hauptbrennraum und Brenn- mulden bzw. Hauptbrennraum und separate Brennkammer bringt insbe- sondere Vorteile im Bereich des Verbrennungsprozesses mit sich. In den Brennmulden bzw. in der Brennkammer im Zylinderboden laufen nach der Kraftstoffeinspritzung Verbrennungsprozesse ab, die aufgrund vollständiger Kraftstoffverbrennung in kurzer Zeit viel Wärme produzie- ren, was einen hohen Druck im Zylinder und ein großes Drehmoment zur Folge hat.

Dies wird einerseits dadurch erreicht, dass der Kraftstoff schnell und vollständig ausdampft, weil richtig verteilte Luftwärme und heiße Brennmuldenwände bzw. Brennkammerwände in der Einspritzdüsenum- gebung (mit sehr geringer örtlicher Abkühlung während der Einsprit- zung) eine gute Ausdampfung fördern. Zusätzlich werden wegen des mit dieser Ausführungsform verbundenen großen Luftüberschusses die Abgastemperaturen und Abgasemissionen-obwohl die Temperatur während der Verbrennung entsprechend hoch wird-im Vergleich zu herkömmlichen Motoren reduziert. Zusätzlich ist Zusammensetzung der Abgasemissionen wegen der guten Bedingungen für Nachreaktionen während des Verbrennungs-und Ausschubtaktes"sauberer".

Ebenso wird bei diesen Ausführungsformen eine optimale Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erreicht, wobei die Verbrennung zunächst in Brennmulden bzw. Brennkammern und erst anschließend im gesamten Hauptbrennraum stattfindet.

Bei der Ausführungsform mit Brennkammern werden zudem bei Teillast- betrieb Druck und Wärme der während der Verbrennung in der geschlos- senen Brennkammer entstehenden Abgase sehr gut ausgenutzt. Die Abgase übergeben nach Öffnung der Brennkammer Druck und Wärme an den Luftüberschuss im Zylinder, was in zusätzliche Arbeit umgewandelt wird. Die Abgase kühlen am Ende des Verbrennungstaktes erheblich stärker ab als bei herkömmlichen Motoren und sind"sauberer"aufgrund von Nachreaktionen, die unmittelbar nach der Brennkammeröffnung (Muldentrennung) im Kontakt mit zusätzlicher Luft im Zylinder stattfin- den.

Bei Volllastbetrieb bewirkt die zweistufige Verbrennung zuerst in der Brennkammer und danach auch im Hauptbrennraum eine sehr gute Druckverteilung auf den Kolben und in Folge einen sehr gleichmäßigen Drehmomentzuwachs, was den Motor elastisch und belastungsstark macht.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt : Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung im Schnitt durch die Zylindermitte ; Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden, vergrößerten Darstellung Kurbelgehäusebereich und Auslassventile eines Motors gemäß Fig. 1 beim Schnitt durch die Ventilebene ;

Fig. 3 in schematischer Darstellung Zylinder eines Motors ge- mäß Fig. 1 im Querschnitt mit Blickrichtung vom Zylin- derkopf her auf den Zylinderboden ; Fig. 4 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung Kolbenbe- reich eines Motors gemäß Fig. 1 im Schnitt durch die Kolbenmitte ; Fig. 5 in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung Zylinder mit Kolben eines Motors gemäß Fig. 1 im Querschnitt mit Blickrichtung auf die Kolbenoberseite, Fig. 6 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung Schmiersys- tem des Kolbens eines Motors gemäß Fig. 1 im abgewin- kelten Längsschnitt ; Fig. 7 in schematischer Detaildarstellung Kolbenwand, Zylin- derwand und Kolbenschmiersystem einer weiteren Aus- führungsform eines erfindungsgemäßen Motors im Längsschnitt ; Fig. 8 in einer Fig. 4 entsprechenden Darstellung Kolbenbe- reich und Kolbenschmiersystem eines Motors gemäß Fig. 7 im abgestuften Schnitt durch Kolbenmitte und Ventil ; Fig. 9 in einer Fig. 5 entsprechenden Darstellung Zylinder und Kolben mit Einlassventilen bei einem Motor gemäß Fig. 7 und 8, im abgestuften Querschnitt mit Blickrich- tung vom Zylinderkopf her ; Fig. 10 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Motor gemäß der vorlie- genden Erfindung im Schnitt durch die Zylindermitte beim Ansaugtakt ;

Fig. 11 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung Motor gemäß Fig. 10 im abgestuften Schnitt durch Ventile und Kanäle am Ende des Verbrennungstakts ; Fig. 12 in einer Fig. 10 entsprechenden Darstellung Motor ge- mäß Fig. 10 und 11 im Schnitt durch die Zylindermitte beim Verdichtungstakt ; Fig. 13 in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung Zylinder eines Motors gemäß Fig. 10 bis 12 im Querschnitt mit Blick- richtung vom Zylinderkopf her auf den Zylinderboden mit Auslassventilen ; Fig. 14 einer Fig. 9 entsprechenden Darstellung Zylinder und Kolben mit Einlassventilen bei einem Motor gemäß Fig. 10 bis 13, im Querschnitt mit Blickrichtung vom Zy- linderkopf her ; Fig. 15 in einer Fig. 4 entsprechenden Darstellung Kolbenbereich eines Motors gemäß Fig. 10 im abgestuften Schnitt durch Ventile und Brennkammer ; Fig. 16 in einer Fig. 15 entsprechenden Darstellung Kolbenbe- reich gemäß Fig. 15 im Schnitt durch die Kolbenmitte ; Fig. 17 in einer Fig. 15 und 16 entsprechenden Darstellung Kol- benbereich gemäß Fig. 15 und 16 einschließlich Kolben- schmiersystem, im Moment der Trennung der beiden Brennkammer-Mulden im Längsschnitt durch den Kol- ben ; Fig. 18 in einer Fig. 15 bis 17 entsprechenden Darstellung Kol- ben gemäß Fig. 15 bis 17 einschließlich Kolbenstangen sowie Zylinderhaube im Kolbenlängsschnitt ;

Fig. 19 in schematischer Darstellung vergrößerter Ausschnitt aus einem Motor gemäß Fig. 10 im Bereich der Auslassventi- le einschließlich Dichtungsbuchsenpaket im teilweise ausgebrochenen Schnitt ; Fig. 20 in schematischer Darstellung Kreuzkopf eines Motors gemäß Fig. 10 bis 13 im Querschnitt ; und Fig. 21 in einer Fig. 15 bis 17 entsprechenden Darstellung Kol- benbereich einer weiteren Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Motors mit Brennraum-Mulden im Längs- schnitt.

In den Fig. 1 bis 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit heteroge- nem Luft-Kraftstoffgemisch (z. B. Dieselöl) betriebenen Motors als Direkteinspritzer mit zwei unabhängigen seitlichen Brennmulden darge- stellt.

Fig. 1 zeigt im Schnitt A-A (siehe Fig. 3), wobei der Schnitt durch die Zylindermitte verläuft, das Kurbelgehäuse 1, in dem die Kurbelwelle 2 mit Lagern, zwei Nockenwellen 3 (für die Auslassventile 10) mit Lagern, zwei Führungsleisten 4, Führungsbuchse 5, zwei Einspritzdüsen 6, zwei Glühstifte 7, zwei Kipphebelachsen 8 und die Dichtung 12 eingebaut sind. Von unten ist das Kurbelgehäuse 1 wie bei herkömmlichen Motoren mit einer Ölwanne 9 geschlossen. Am oberen Teil des Kurbelgehäuses 1 befinden sich Anschlussnuten, in denen der Zylinder 13 zentriert und abgedichtet ist.

Der Bereich in der Mitte des runden Zentrier-und Dichtungsnutes dient als Zylinderboden, der zwei Brennmulden aufweist. An die Brennmulden sind die Einspritzdüsen 6 und die Glühstifte 7 angeschlossen. In der Mitte des Zylinderbodens ist eine Bohrung für die Führungsbuchse 5 der Kolbenstange 17.

Die Kolbenstange 17 und zwei Trennungsrippen (siehe Fig. 3)"teilen" den Zylinderboden in zwei"Halbzylinderböden". Jeder"Halbzylinderbo- den"besitzt eine Einspritzdüse 6 und einen Glühstift 7. Unter dem Zylinderboden befinden sich Kühlungskanäle (Wasserraum), die den gesamten oberen Bereich des Kurbelgehäuses 1 kühlen. An jeder Seite des Kurbelgehäuses 1 befindet sich ein Fenster, durch das Zugang zu den Steuerorganen der Auslassventile 10 (siehe Fig. 2) möglich ist. Die Fenster sind mit Deckeln 11 geschlossen.

Der Zylinder 13 ist entweder als einzelnes Rohr mit der Wassermantel- kühlung oder als Zylinderblock von oben an dem Kurbelgehäuse 1 befestigt.

Im Zylinder 13 befindet sich der Kolben 14 mit in der Mitte einge- schraubtem Kreuzeinsatz 15, in dem Bauteile des Kolbenschmiersystems (siehe Fig. 6) eingebaut sind. Der Kolbenboden besitzt eine Öffnung (für die Kolbenstange 17), die gleichzeitig der Einlassventilsitz ist. Im Raum zwischen Kolbenboden und Kreuzeinsatz 15 ist ein Einlassventilteller 16 eingesetzt, der an der Kolbenstange 17 mit dem Gewindezapfen 18 befestigt ist.

Der Einlassventilteller 16 kann sich in diesem Raum zusammen mit der Kolbenstange 17 entweder nach unten oder nach oben bewegen und definiert so den Hub des Einlassventils. Bei Bewegung der Kolbenstan- ge 17 nach unten schließt der Einlassventilteller 16 die Öffnung im Kolbenboden (Einlassventil geschlossen) und kann so den Kolben nach unten ziehen. Bei Bewegung der Kolbenstange 17 nach oben öffnet sich das Einlassventil im Kolbenboden, der Einlassventilteller 16 drückt auf den Kreuzeinsatz 15 und kann so den Kolben nach oben schieben.

Die Kolbenstange 17 ist durch den Kreuzkopf 19 und das Pleuel 20 mit der Kurbelwelle 2 verbunden.

Der Kreuzkopf 19 hat zwei seitliche Schlitten, die die Kolbenstange 17 zwischen den Führungsleisten 4 führen.

Die Schlitten vom Kreuzkopf 19 und die Führungsleisten übertragen die Seitenkräfte, die durch die Gaskraft während des Verbrennungstaktes im Zylinder 13 und durch die Massenkräfte während der Bewegung der Triebwerkbauteile entstehen, auf die Tragkonstruktion des Kurbelgehäu- ses 1.

Die Zylinderhaube 21 schließt das Zylinderrohr 13 von oben ab und nimmt das große Lufteinlassventil 22 sowie das große Luftauslassven- til 23 mit den zugehörigen Federn, der Kolbenhubbegrenzerhülse 24 und der Einschraubführungsbuchse 26 auf. In der Kolbenhubbegrenzerhül- se 24 befindet sich die Anschlagmutter 27, die durch den Zugstab 25 mit dem Kreuzeinsatz 15 im Kolben verbunden ist.

Zwischen der Kolbenhubbegrenzerhülse 24 und dem Bund der Anschlag- mutter 27 ist eine Tellerfeder eingebaut. Auch zwischen der Einschraub- führungsbuchse 26 und dem Bund der Kolbenhubbegrenzerhülse 24 befindet sich eine Spiralfeder. Die beiden Federn verringern den Stoß, der am Ende des Ausschubtaktes entsteht, wenn der Kolben 14 seine tiefste Lage erreicht, so dass sich der Spülungsspalt öffnen kann.

Die Zylinderhaube 21 und die Kolbenoberseite bilden den Zylinderober- raum ZO. Die Kolbenunterseite (Kolbenboden) und der Zylinderboden bilden den Hauptbrennraum HR (siehe Fig. 6).

Auf einer Seite der Zylinderhaube 21 befindet sich die Nockenwelle 29 des großen Lufteinlassventils 22, auf der anderen Seite die Nockenwel- le 30 des großen Luftauslassventils 23. Jede der beiden Nockenwel- len 29,30 ist in ein Gehäuse 31 eingebaut. Die Gehäuse sind mit Schmieröl gefüllt und am Saugrohrsegment 32 bzw. am Luftumlaufrohr- segment 33 befestigt. Die beiden Segmente 32,33 sind seitlich an die Zylinderhaube 21 angeschlossen.

Die Nocken 29,30 steuern die großen Luftventile 22,23 jeweils über einen Bolzen 28, der in jedem großen Luftventil 22,23 in die Mitte des Ventils 22,23 eingeschraubt ist. Gleichzeitig werden die großen Luft- ventile. 22,23 durch die Bolzen 28 geführt und zentriert. Die Bolzen 28 haben einen rechteckigen Querschnitt und an den der Nockenwelle 29,30 zugewandten Seite eine eingebaute Rolle, die über die Nocken 29,30 rollt und die den Druck der Ventilfeder auf die Nocken 29,30 überträgt.

Das Saugrohr 34 ist mit dem Saugrohrsegment 32 verbunden, das Luft- umlaufrohr 35 ist mit dem Luftumlaufrohrsegment 33 verbunden.

Fig. 2 zeigt im Schnitt B-B (siehe Fig. 3), wobei der Schnitt durch die Auslassventile 10 und die Auslasskanäle verläuft, den Einbau Auslass- ventile 10 mit Ventilsteuerung und Auslasskanälen. Die Auslassventilsit- ze 36 sind im Zylinderboden vertieft. Jedes Auslassventil 10 im Kurbel- gehäuse 1 wird durch eine Ventilführungshülse 37 geführt und abgedich- tet. Das Auslassventil 10 wird jeweils von der Nockenwelle 3 durch den Kipphebel 38 und über die Ventilstößelmutter 39 betätigt und mit der Ventilfeder 40 zurück zum Sitz 36 gezogen. Am Anschluss des Zylin- ders 13 zum Kurbelgehäuse 1 sind Verbindungen zwischen der Kühlung im Zylinderwassermantel und der Kühlung im Kurbelgehäuse 1 darge- stellt. In der Mitte zwischen den Auslassventilsitzen 36 im Zylinderbo- den befindet sich eine Trennungsrippe.

Fig. 3 stellt im Schnitt C-C (siehe Fig. 2) eine Ansicht auf den Zylin- derboden dar. Sie zeigt vier Auslassventile 10 und vier Auslassventilsit- ze 36, zwei Brennmulden mit den Glühstiften 7, einen Schnitt durch die Kolbenstange 17 und zwei Trennungsrippen am Zylinderboden.

Die Brennmulde und zwei Auslassventilsitze 36, die im Zylinderboden vertieft sind, bilden einen seitlichen Brennraumboden, der seine Lage auf einer Hälfte des Zylinderbodens hat. Auf der zweiten Hälfte des Zylinderbodens befindet sich spiegelbildlich angeordnet ein identischer

Brennraumboden. Die beiden Brennraumböden sind durch die Kolben- stange 17 und die Trennungsrippen gegeneinander abgegrenzt.

In die Brennraumböden ist ein Ausführungsbeispiel für eine Kraftstoff- einspritzung eingezeichnet. Sie erfolgt in drei Strahlrichtungen : zwei seitliche in der waagrechten Ebene und eine in der senkrechten Ebene.

Die Pfeile zeigen den Kraftstoffstrahl bei der Einspritzung und die dadurch verursachten Turbulenzen.

In Fig. 4 ist im Schnitt D-D (siehe Fig. 5) der Kolben 14 in seiner tiefsten Lage am Ende des Ausschubtaktes gezeichnet, dort zeigt sich ein Spalt zwischen dem Ventilsitz im Kolben und dem Einlassventilteller 16.

Der Schnitt in Fig. 4 verläuft durch die"Fenster"im Kolben, Brennmul- den, Spritz-und Absaugzylinder des Kolbenschmiersystems im Kreuz- einsatz 15, Einspritzdüsen 6, Kolbenstange 17 mit Einlassventilteller 16 und Gewindezapfen 18.

Die Einspritzkolben 41 und die Absaugkolben 42 des Kolbenschmiersys- tems sind in den Gewindezapfen 18 eingeschraubt. Im Gewindezapfen 18 sind die Bohrungen für das Schmiermedium dargestellt. Die beiden Einspritz-und Absaugzylinder des Kolbenschmiersystems dienen gleich- zeitig als Dämpfer gegen Stoß während der Schließung und am Ende der vollen Öffnung des Einlassventils 16 (sie verringern den Schlag des Einlassventiltellers 16 auf den Kolben 14 und den Kreuzeinsatz 15). Die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens begrenzt der Zugstab 25, der an den Gewindenippel des Kreuzeinsatzes 15 angeschraubt ist. Der Kol- ben 14 hat zwei Ölabstreifringe 43 und zwei Kolbendichtringe 44.

Zwischen den Ölabstreifringen 43 befindet sich eine Nut für Schmiermit- tel.

Fig. 5 zeigt anhand des Querschnitts E-E durch den Zylinder 13 (siehe Fig. 4) eine Draufsicht auf den Kolben 14 und auf den in der Kolbenmit- te eingeschraubten Kreuzeinsatz 15 mit Schmierölbohrungen und Schmierölventilen im Kolbenschmiersystem. Der Kolben 14 und der

Kreuzeinsatz 15 haben vier gemeinsame Gewindeverbindungen, jedoch nur im Bereich der Rippen. Zwischen den Rippen befinden sich"Fens- ter", durch die Luft in den Raum zwischen Kolbenboden und Kreuzen- satz 15 gelangen und bei geöffnetem Einlassventil 16 weiter zum Zylin- derhauptbrennraum HR übergepumpt werden kann. In den Rippen sind die Bohrungen und Einwegventile für das Kolbenschmiersystem darge- stellt (strichliert gezeichnet). In der Mitte des Kreuzeinsatzes 15 ist ein Querschnitt durch den Zugstab 25 erkennbar.

In der Fig. 6 ist anhand der Schnittdarstellung F-F (siehe Fig. 5) der Kolben 14 während des Ansaugtaktes dargestellt. Der Schnitt in Fig. 6 verläuft dabei durch Rippen, Einspritz-und Absaugzylinder des Kolben- schmiersystems im Kreuzeinsatz 15, durch den Kolben 14 im Kreuz- einsatzrippenbereich sowie durch die Schmierölkanäle und Schmieröl- ventile des Kolbenschmiersystems im Gewindezapfen und in der Kolben- stange 17.

Das Einlassventil 16 ist hier voll geöffnet. Der Einlassventilteller 16 drückt auf den Kreuzeinsatz 15 und kann den Kolben 14 nach oben schieben. Der Einspritzkolben 41 und der Absaugkolben 42 des Kolben- schmiersystems sind in ihrer höchsten Lage. In der Mitte des Einspritz- kolbens 41 befindet sich eine Bohrung, durch die der Ölnebel (Öl-Luft- Mischung) aus dem Ölzerstäuber 45 in der Kolbenstange 17 durch die Bohrung im Gewindezapfen 18 angesaugt werden kann. An der oberen Spitze des Einspritzzylinders des Kolbenschmiersystems befindet sich im Kolben 14 eine waagrechte Bohrung, die durch die Mitte der Rippen im Kreuzeinsatzes 15 gebohrt ist und von beiden Seiten mit Einwegventilen versehen ist, welche mit Gewindestopfen abgedichtet sind. Zwischen den Gewindestopfen und den Kugeln der Einwegventile befinden sich senk- rechte Verbindungsbohrungen, die von unten mit Gewindestopfen abge- dichtet sind und die sich mit Schrägbohrungen verbinden, die zur Schmiernut des Kolbens 14 führen. Beim Übergang durch die Gewinde zwischen Kolben und Kreuzeinsatz 15 sind kegelförmige Einschraubein-

sätze 46 (mit Bohrung in der Mitte) eingeschraubt. Die kegelförmigen Einschraubeinsätze 46 dichten den Übergang durch die Gewinde zwi- schen dem Kolben 14 und dem Kreuzeinsatz 15 ab und fixieren gleich- zeitig deren gegenseitige Lage.

Der Absaugzylinder im Kreuzeinsatz 15 des Kolbenschmiersystems hat ebenfalls Bohrungen, durch die er gebrauchtes Schmieröl aus der Schmiernut und den Ölabstreifringen 43 absaugen kann : zwei senkrechte Bohrungen, die vom Absaugzylinder nach oben gebohrt sind und eine Verbindung zu kurzen waagrechten Bohrungen haben, welche vom Außengewinde des Kreuzeinsatzes 15 in Richtung Mitte Kreuzeinsatz 15 führen und von außen mit einem Gewindestopfen abgedichtet sind. Die waagrechten kurzen Bohrungen sind auch in der Rippenmitte des Kreuz- einsatzes 15 und auf der gleichen Höhe wie die durch die Mitte gebohr- ten Einspritzbohrungen angebracht, aber in den zu den oben genannten um 90° gedrehten Rippen. Mit diesen Bohrungen sind andere senkrechte Bohrungen verbunden, die Einwegventile haben und von unten mit dem Gewindestopfen abgedichtet sind. Hinter den Einwegventilen befinden sich waagrechte Bohrungen mit kegelförmigen Einschraubeinsätzen 47.

Sie ähneln denjenigen der Einschraubeinsätze 46 und haben dieselbe Funktion wie diese.

Im Kolben 14 hinter den Einschraubeinsätzen 47 befinden sich senkrech- te, von oben mit Stopfen abgedichtete Bohrungen, die zur Schmiernut und zu den beiden Ölabstreifringen 43 weitere Verbindungen haben.

Im Gewindezapfen 18 sind seitliche senkrechte Bohrungen, durch welche durch den Absaugkolben 42 zum Absaugzylinder des Kolbenschmiersys- tems abgesaugtes verbrauchtes Öl zur Kolbenstange 17 ausgeblasen werden kann.

Unten am Gewindezapfen 18 befindet sich eine Scheibe 48 mit Feder, die als Einwegventil dient.

Die Fig. 7 bis 9 enthalten Teilschnitte eines weiteren Ausführungsbei- spiels (Kolben mit vier Einlassventilen), in dem ein mit heterogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch betriebener Motor als Direkteinspritzer mit zwei unabhängigen seitlichen Brennmulden dargestellt ist.

Fig. 7 zeigt einen Teilschnitt durch den Einspritzzylinder 49 eines Kolbenschmiersystems, das bei diesem Ausführungsbeispiel (Kolbenkon- struktion mit vier Einlassventilen im Kolben) verwendet werden kann.

Der Schnitt in Fig. 7 verläuft dabei durch den Einspritzzylinder 49 im Kolbenschmiersystem und den Anschluss des Einspritzölkanals am Motorkolben 52. In die Zylinderhaube 50 ist der Einspritzzylinder 49 eingebaut. Oben im Einspritzzylinder 49 befindet sich ein Anschluss zu einem Schmierölzerstäuber mit Einwegventil. Im Einspritzzylinder befinden sich der Einspritzkolben 51 mit Einwegventil und einer Boh- rung in der Mitte, durch die der Ölnebel aus dem Ölzerstäuber zum Kolben 52 eingespritzt wird. Der Einspritzkolben 51 ist in den Boden des Kolbens 52 eingeschraubt. Durch die Bohrungen im Kolben 52 wird der Ölnebel vom Einspritzzylinder 49 zur Schmiernut im Kolben einge- spritzt.

In der Fig. 8 ist anhand der Schnittdarstellung G-G, (siehe Fig. 9) der Kolben 52 als Ausführungsbeispiel mit vier Einlassventilen 53 darge- stellt. Der Schnitt in Fig. 8 verläuft dabei durch Kolben 52, Einlassven- til 53 mit Einlassventilhaltern 54, 55, Anschluss der Absaugkolben 61 zum Absaugölkanal des Kolbenschmiersystems im Kolben 52 sowie Brennmulden und Einspritzdüsen 6. Der Kolben 52 ist am Ende des Verdichtungstaktes in seiner tiefsten Lage. Alle Einlassventile 53 sind geschlossen. Die Einlassventile 53 sind von der Unterseite des Kolben- bodens her eingebaut und von der Kolbenoberseite mittels der Einlass- ventilhalter (unterer 54, oberer 55) befestigt.

Jedes Ventil hat einen Ventilsitz 58, das von unten in den Kolbenboden eingepresst ist. Die Einlassventilhalter 54,55 sind an dem Zentrierbol- zen 56 zentriert und werden zusammen mit dem Zugstab 60 daran befes-

tigt. Zwischen den Einlassventilhaltern 54,55 befindet sich eine Dis- tanzhülse 59. Die Einlassventilhalter 54, 55 sind mit vier Stiften 62 untereinander verbunden. Der Zentrierbolzen 56 ist von unten in dem Gewindezapfen 57 durch eine Führung mit rechteckigem Querschnitt zentriert und gegen Verdrehungen gesichert. In der Mitte des Kolbenbo- dens befindet sich eine Bohrung, durch die der Kolben 52 mit dem Gewindezapfen 57 an der Kolbenstange 17 befestigt ist.

An der zeichnungsbezogen rechten Seite der Schnittdarstellung gemäß Fig. 8 ist ein Anschluss des Absaugkolbens 61 des Kolbenschmiersys- tems dargestellt. Durch die Bohrung im Absaugkolben 61 und Bohrungen im Kolben 52 wird das gebrauchte Schmieröl aus der Schmiernut und den beiden Ölabstreifringen 43 durch die Absaugkolben 61 zum Absaugzy- linder abgesaugt.

Fig. 9 zeigt einen gestuften Querschnitt H-H (siehe Fig. 8) durch den Zylinder 13, den Zentrierbolzen 56, die Distanzhülse 59, den Einlassven- tilschaft 53, die Einspritzkolben 51 und die Absaugkolben 61 des Kol- benschmiersystems, den Zugstab 60 sowie eine Ansicht von oben auf den Kolben 52, die Einlassventilhalter-oberer 55, unterer 54 (Teilansicht), den Gewindezapfen 57 und die Einlassventile 53.

Im Folgenden wird die Wirkungsweise des in den Fig. 1 bis 6 dargestell- ten Motors beschrieben, der mit heterogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch im 4-Takt-Verfahren betrieben wird.

Bei Bewegung der Kolbenstange 17 zusammen mit dem an ihr befestigten Einlassventilteller 16 nach unten (während des Ausschubtaktes) bewegt sich auch der Kolben 14, der durch den Einlassventilteller 16 nach unten gezogen wird, und schiebt die Abgase aus dem Hauptbrennraum HR (zwischen Kolbenunterseite und Zylinderboden) durch die geöffneten Auslassventile 10 zu den Auslasskanälen.

Die Abgase leisten einen wesentlich kleineren Widerstand als in her- kömmlichen Motoren, weil vier Auslassventile 10 zusammen einen großen Auslassquerschnitt ergeben und kurze Abgaswege den Ausschub erleichtern. Gleichzeitig saugt die Kolbenoberseite während der Kolben- bewegung nach unten die Luft aus dem Saugrohr 34 durch das geöffnete große Lufteinlassventil 22 zum Zylinderoberraum ZO (zwischen Zylin- derhaube 21 und Kolbenoberseite). Das große Luftauslassventil 23 ist geschlossen.

Wenn die Kolbenstange 17 zusammen mit dem an ihr befestigten Ein- lassventilteller 16 den unteren Totpunkt erreicht, bewegt sich der nicht mit der Kolbenstange 17 verbundene Kolben 14 aufgrund von Trägheits- wirkung weiter nach unten, bis er durch die Kolbenhubbegrenzer 24 gestoppt wird. Während dieser Weiterbewegung des Kolbens 14 nach unten öffnet sich ein Spalt zwischen dem Einlassventilteller 16 und seinem Ventilsitz im Kolben. Gleichzeitig aus dem Saugrohr 34 zum Zylinderoberraum ZO strömende Luft verdichtet sich im Zylinderober- raum ZO aufgrund einer schnellen Kolbeneinbremsung (dynamischer Aufladungseffekt). Ein Teil dieser Luft strömt weiter durch den Spalt zwischen Einlassventilteller 16 und seinem Ventilsitz im Kolben in die Brennräume und weiter durch die noch geöffneten Auslassventile 10 zu den Auslasskanälen. Diese durch den Spalt strömende Luft spült am Ende des Ausschubtaktes den gesamten Hauptbrennraum HR von Abgasen frei.

Nun beginnt der Ansaugtakt und die Auslassventile 10 schließen sich.

Die Kolbenstange 17 bewegt sich vom unteren Totpunkt aus nach oben.

Der Spalt zwischen Einlassventilteller 16 und seinem Ventilsitz im Kolben wird größer und erzielt seine maximale Öffnung, wenn der Rand vom Einlassventilteller 16 die untere Fläche des Kreuzeinsatzes 15 erreicht (siehe Fig. 6). Gleichzeitig mit Bewegung der Kolbenstange 17 vom unteren Totpunkt bis zu dem Punkt, wo der Einlassventilteller 16 die untere Fläche vom Kreuzeinsatz 15 erreicht, verdichtet sich der aus dem Ölzerstäuber 45 in der Kolbenstange 17 durch die Einspritzkol-

ben 41 zum Einspritzzylinder des Kolbenschmiersystems im Kreuzein- satz 15 angesaugte Ölnebel (Öl-Luft-Gemisch).

Dieses Öl-Luft-Gemisch wird durch Bohrungen und Einwegventile in die Schmiernut im Kolben eingespritzt. Dort setzt sich Öl aus Ölnebel auf der Zylinderwand ab und verringert bei Kolbenbewegung die Reibung.

Parallel zum Einspritzzylinder verdichtet sich auch die im Absaugzylin- der aus der Schmiernut und zwei Ölabstreifringen 43 durch die Absaug- kolben 42 abgesaugte Luft-Abgas-Mischung mit gebrauchtem Öl. An- schließend wird die mit gebrauchtem Öl verdichtete Luft-Abgas- Mischung durch die Bohrungen im Gewindezapfen 18 und das Einweg- ventil zur Kolbenstange 17 und weiter durch die Bohrungen in der Kolbenstangenwand zum Kurbelraum ausgeblasen.

Der Absaugzylinder hat ein mehrfach größeres Hubvolumen als der Einspritzzylinder, weil während der Absaugung von gebrauchtem Öl zusätzlich Luft und Abgas angesaugt wird. Am Anfang der Kolbenstan- genbewegung nach oben bewirkt die Verdichtung des Ölnebels im Ein- spritzzylinder der Luft-Abgas-Mischung im Absaugzylinder, dass der Kolben 14 sich nach oben zu bewegen beginnt, obwohl der Rand des Einlassventiltellers 16 die untere Fläche des Kreuzeinsatzes 15 noch nicht erreicht hat.

Kurz darauf haben die beiden Zylinder 13 des Kolbenschmiersystems die Öl-Luft-Abgas-Mischungen übergepumpt und jetzt drückt der Rand des Einlassventiltellers 16 auf die untere Fläche des Kreuzeinsatzes 15 und schiebt den Kolben 14 nach oben. Während der Bewegung des Kol- bens 14 nach oben schließt sich das große Lufteinlassventil 22. Trotz voll geöffnetem Einlassventil 16 im Kolben 14 verdichtet sich die Luft im Zylinderoberraum ZO und gleichzeitig sinkt der Luftdruck unter dem Kolben 14 im Hauptbrennraum HR ab.

Die Luft strömt vom Zylinderoberraum ZO über das Einlassventil 16 zum Hauptbrennraum HR. Der erste Luftanteil (erste Schicht) verbleibt beim

Zylinderboden und wärmt sich von den heißen Flächen des Auslassven- tils 10 und der Brennmuldenwände. Diese Luft weist Turbulenzen auf, die bei der Strömung durch das Einlassventil 16 gleich am Anfang der Kolbenbewegung nach oben verursacht wurden. Die weitere Luft, die in den Hauptbrennraum HR strömt, hält sich wegen eines Saugeffektes unter dem Kolbenboden des sich nach oben bewegenden Kolbens 14 und weist viel stärkere Turbulenzen auf, die durch eine größere Kolbenge- schwindigkeit als zu Beginn des Ansaugtaktes verursacht werden.

Während der weiteren Bewegung des Kolbens 14 nach oben und der größer werdenden Luftmenge bilden sich immer neue Turbulenzen.

Gegen Ende des Ansaugtaktes lässt die Geschwindigkeit der Kolbenstan- ge 17 bei Bewegung nach oben nach und beträgt am oberen Totpunkt null. Gleichzeitig bewegt sich der nicht mit der Kolbenstange 17 verbun- dene Kolben 14 aufgrund der Trägheitskraft nach oben weiter, bis er durch den Ventilteller 16 angehalten wird. Der Stoß zwischen dem Ventilteller 16 und dessen Sitz im Kolben 14 wird durch die dämpfende Wirkung von Einspritz-und Absaugzylinder des Kolbenschmiersystems sowie durch den Gaswiderstand der zum Hauptbrenntraum strömenden Luft verringert. Die vom Einspritz-und Absaugzylinder ausgehende dämpfende Wirkung entsteht im Moment der Einlassventilschließung, wo der Einspritzkolben 41 die Öl-Luft-Mischung aus dem Zerstäuber 45 in der Kolbenstange 17 zum Einspritzzylinder hinübersaugt und der Ab- saugkolben 42 das gebrauchte Schmieröl zusammen mit Luft und Abgas aus der Schmiernut und den Ölabstreifringen zum Absaugzylinder hin- übersaugt.

Noch während der Einlassventilschließung öffnet sich das große Luftein- lassventil 22. Mit der Schließung des Einlassventils im Kolben endet der Ansaugtakt und der Verdichtungstakt beginnt.

Die sich nach unten bewegende Kolbenstange 17 zieht mit dem an ihr befestigten Einlassventilteller 16 den Kolben 14. Der Kolben verdichtet zusammen mit dem Einlassventilteller 16 die Luft im Hauptbrennraum

HR. Gleichzeitig strömt Luft aus dem Saugrohr 34 in den Zylinderober- raum ZO, die durch den sich nach unten bewegenden Kolben 14 ange- saugt wird. Kurz vor dem unteren Totpunkt wird Kraftstoff gleichzeitig aus den Einspritzdüsen 6 in die beiden Brennmulden, die sich in der Mitte der Brennräume befinden, eingespritzt und bei sehr guten thermi- schen Bedingungen zur Selbstzündung gebracht.

Ab dem Moment der Kraftstoffeinspritzung in die Brennmulden beginnt der Verbrennungstakt. Das große Lufteinlassventil 22 schließt sich und das große Luftauslassventil 23 öffnet sich. Die erste Phase der Verbren- nung läuft parallel in beiden Brennmulden ab, die Verbrennung breitet sich aber gleich auf die Brennräume (Auslassventilbereich) aus. An- schließend verbinden sich die Flammen aus den beiden Brennräumen und verbreiten sich auf den gesamten Hauptbrenntraum. Die beiden Brenn- quellen errichten in kurzer Zeit eine große Flammenfläche und erzeugen viel Wärme, daher wächst der Druck im Zylinder 13 rasch. Im Verbren- nungsprozess nicht verbrauchte Luft dehnt sich im Zylinder 13 aus und bewirkt zusätzlichen Druck.

Jetzt zieht der Kolben 14 zusammen mit dem Einlassventilteller 16 die Kolbenstange 17 nach oben. Der Kolben 14, dessen Bodenfläche viel größer ist als die Fläche des Einlassventiltellers 16, entfaltet eine größe- re Zugkraft, welche die korrekte Schließung des Einlassventiltellers 16 sichert. Die Zugkraft wird von der Kolbenstange 17 auf den Pleuel 20 übertragen, wo sie in das Drehmoment des Motors umgewandelt wird.

Die entstehenden Seitenkräfte werden durch die Schlitten im Kreuz- kopf 19 und die Führungsleisten 4 auf die Tragkonstruktion des Kurbel- gehäuses 1 übertragen. Aufgrund von sehr guten Schmierbedingungen sind die Reibungsverluste zwischen dem Schlitten des Kreuzkopfs und den Führungsleisten gering.

Der sich dabei nach oben bewegende Kolben 14 drängt die Luft aus dem Zylinderoberraum ZO durch das große Luftauslassventil 23 in das Luft- umlaufrohr 35 hinaus. Diese hinausgedrängte Luft gelangt zum Teil zum

Saugrohr 35, zum Teil zum Abgasrohr. Die Entscheidung darüber hängt ab von der Lufttemperatur (Regelung mit einem Thermostat) sowie vom Lastzustand des Motors (Regelung mit einer Steuerungsanlage).

Wenn der Kolben seinen höchsten Punkt erreicht-Kolbenstange 17 oberer Totpunkt-endet der Verbrennungstakt und der Ausschubtakt beginnt. Gleichzeitig schließt sich das große Luftauslassventil 23 und das große Lufteinlassventil 22 öffnet sich. An diese Öffnung schließt sich wieder der Beginn des 4-Takt-Verfahrens an.

Der Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 6 und dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 bis 9, wobei das letztere einen mit heterogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch betriebener Motor darstellt, besteht nur in Abweichungen in der Konstruktion von Kolben, Einlassventilen und Kolbenschmiersystem, die Wirkungsweise bleibt aber dieselbe. Die Wirkungen des großen Lufteinlass-und Luftauslass- ventils sowie der Auslassventile 10 sind jeweils identisch.

Bei Bewegung der Kolbenstange 17 nach unten schiebt der Kolben 52, der mit dem Gewindezapfen 57 fest in die Kolbenstange 17 einge- schraubt ist, die Abgase aus dem Hauptbrennraum HR durch die Auslass- ventile 10 zu den Auslasskanälen. Die Einlassventile 53 sind geschlos- sen, weil im Hauptbrennraum HR ein geringer Überdruck herrscht und im Zylinderoberraum ZO gleichzeitig ein kleiner Unterdruck.

Wenn die Kolbenstange 17 zusammen mit dem Kolben 52 den unteren Totpunkt erreicht, bewegen sich die Einlassventile 53 mit dem Einlass- ventilpaket (Einlassventilhalter 54,55, Stifte 62, Zentrierbolzen 56, Distanzhülse 59 und Zugstab 60) unter Wirkung der Trägheitskraft weiter nach unten, bis sie durch den Zugstab 60 gestoppt werden. Wäh- rend dieser Nach-unten-Bewegung öffnen sich Spalten zwischen den Einlassventilen 53 und ihren Sitzen 58, die in den Kolben 52 eingepresst sind. Durch diese Spalten strömt Luft aus dem Zylinderoberraum ZO und

drängt die Abgasreste aus den beiden Brennräumen und Brennmulden durch die noch geöffneten Auslassventile 10 in die Auslasskanäle.

In diesem Moment endet der Ausschubtakt und der Ansaugtakt beginnt.

Die Kolbenstange 17 mit dem Kolben 52 beginnt, sich nach oben zu bewegen. Die Auslassventile 10 schließen sich. Die Einlassventile 53 befinden sich noch in ihrer tiefsten Lage und bewegen sich, wenn der Gewindezapfen 57 den Zentrierbolzen 56 mit nach oben nimmt. Die Luft aus dem Zylinderoberraum ZO strömt durch die voll geöffneten Einlass- ventile im Kolben 52 in den Hauptbrennraum HR. Die erste Luftschicht verbleibt im Zylinderboden und erwärmt sich durch die heißen Flächen des Auslassventils 10 und der Brennmuldenwände. Diese Luft weist Turbulenzen auf, die bei der Strömung durch die Einlassventile entstan- den sind.

Während der Bewegung des Kolbens 52 nach oben bilden sich immer neue Schichten mit Turbulenzen. Diese haben keinen wesentlichen Einfluss auf die erste Schicht, die im Zylinderboden entstanden ist.

Wenn die Kolbenstange 17 mit dem Kolben 52 ihren oberen Totpunkt erreicht, bewegt sich das Einlassventilpaket 54,55, 62,56, 59,60 aufgrund von Trägheitskraft weiter nach oben bis die Einlassventile 53 ihre Sitze erreichen. Der Stoß zwischen den Einlassventilen 53 und ihren Sitzen wird durch den Zugstab 60 verringert, der in der Zylinderhaube 50 einen Dämpfer hat.

Mit der Schließung der Einlassventile 53 endet der Ansaugtakt und der Verdichtungstakt beginnt. Der Verlauf des Verdichtungstakts und des darauf folgenden Verbrennungstakts ist genauso wie im weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.

Im Folgenden wird die Wirkung des Kolbenschmiersystems im zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Der Kolben hat vier Anschlüsse für das Schmiersystem : zwei Einspritz- und zwei Absauganschlüsse. Die Anschlüsse haben den gleichen Abstand von der Kolbenmitte und sind abwechselnd um 90° platziert.

Bei jeder Bewegung des Kolbens 52 nach unten saugt der Einspritzkol- ben 51 den Ölnebel (Öl-Luft-Mischung) durch die Einwegventile aus dem Ölzerstäuber in den Einspritzzylinder 49. Wenn der Kolben 52 seinen unteren Totpunkt erreicht und sich nach oben zu bewegen beginnt, schließt sich das beim Ölzerstäuber gelegene Einwegventil und das Einwegventil im Einspritzkolben 51 öffnet sich. Bei der weiteren Bewe- gung des Kolbens 52 nach oben wird der Ölnebel im Einspritzzylinder 49 durch die Bohrungen in Einspritzkolben 51 und Kolben 52 zur Schmier- nut übergespritzt.

Parallel zur Ölnebeleinspritzung saugt der Absaugkolben 61 bei jeder Bewegung des Kolbens 52 nach unten das gebrauchte Schmieröl zusam- men mit Luft und Abgas aus der Schmiernut und den beiden Ölabstreif- ringen durch die Kanäle im Kolben, die Bohrung und das Einwegventil im Absaugkolben 61 zum Absaugzylinder.

Wenn der Kolben 52 seinen unteren Totpunkt erreicht und sich nach oben zu bewegen beginnt, schließt sich das Einwegventil im Absaugkolben 61 und das Einwegventil im Absaugzylinder öffnet sich. Bei der Weiterbe- wegung des Kolbens 52 nach oben wird die aus gebrauchtem Öl, Abgas und Luft bestehende Mischung im Absaugzylinder durch das Einwegven- til zur Leitung für gebrauchtes Öl übergepumpt. Der Absaugzylinder besitzt ein mindestens zweimal so großes Hubvolumen wie der Einspritz- zylinder.

In Bezug auf die Steuerung des Einlassventils 16 bzw. der Einlassventi- le 53 im Kolben 14,52 bei beiden Ausführungsbeispielen soll noch angemerkt werden, dass mit Hilfe einer elektromagnetischen Anlage in der Zylinderhaube 21,80 und unter Verwendung eines Steuergerätes die Öffnung und Schließung des Einlassventils 16 bzw. der Einlassventile 53

mit entsprechend umkonstruierten Zugstäben 25 bzw. 60 noch präziser gesteuert werden kann.

In den Fig. 10 bis 21 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit homogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch, beispielsweise Benzin, betriebenen Motors mit geteiltem, in der Mitte des Hauptbrennraums HR liegendem Brennraum dargestellt, in den der Kraftstoff direkt eingespritzt wird.

Dabei ist der Luft-Weg-Verlauf vom Zylinderoberraum ZO zum Haupt- brennraum HR im Zylinder 13 während des Ansaugtaktes mit Pfeilen dargestellt.

Fig. 10 zeigt im Schnitt A-A (Schnittverlauf durch die Zylindermitte, siehe Fig. 13) das Kurbelgehäuse 1, in dem die Kurbelwelle 2 mit Lagern und Pleuel 20, zwei Nockenwellen 3 (für Auslassventile 10) mit Lagern, die Einspritzdüse 6, die Zündkerze 63, zwei Kipphebelachsen 8 und die Dichtung 12 eingebaut sind. Die Darstellung der Fig. 10 entspricht dem Ansaugtakt des Motors.

Von unten ist das Kurbelgehäuse 1 wie bei herkömmlichen Motoren mit einer Ölwanne 9 geschlossen. Am oberen Teil des Kurbelgehäuses 1 befinden sich Anschlussnuten, in denen der Zylinder 13 zentriert ist. Der Bereich des Kurbelgehäuses 1, der durch das Zylinderrohr abgegrenzt ist, dient als Zylinderboden. In der Mitte des Zylinderbodens befindet sich die Zylinderbodenmulde, die einen hochstehenden Bund aufweist. In der Zylinderbodenmulde sind die Einspritzdüse 6 und die Zündkerze 63 angeschlossen. Unter dem Zylinderboden befinden sich Kühlungskanäle (Wasserraum), die den gesamten oberen Bereich des Kurbelgehäuses 1 kühlen. An jeder Seite des Kurbelgehäuses 1 befindet sich ein"Fenster", durch das Zugang zu den Steuerorganen des Auslassventils 10 (siehe Fig. 11) möglich ist. Die"Fenster"sind mit Deckeln 11 verschlossen.

Der Zylinder 13 ist entweder als einzelnes Rohr mit der Wassermantel- kühlung oder als Zylinderblock von oben am Kurbelgehäuse 1 befestigt.

Im Zylinder 13 befindet sich der Kolben 14 mit einem in der Mitte eingebauten pneumatischen Dämpfer 64 (siehe Fig. 15), der mit dem Einlassventilpaket verbunden ist.

Die Zylinderhaube 21 schließt das Zylinderrohr 13 von oben ab und nimmt das große Lufteinlassventil 22 sowie das große Luftauslassven- til 23 mit den zugehörigen Federn 78 auf. Die Zylinderhaube 21 und die Kolbenoberseite bilden den Zylinderoberraum ZO. Die Kolbenunterseite (Kolbenboden) und der Zylinderboden bilden den Hauptbrennraum HR.

Auf einer Seite der Zylinderhaube befindet sich die Nockenwelle 29 des großen Lufteinlassventils, auf der anderen Seite die Nockenwelle 30 des großen Luftauslassventils. Jede der beiden Nockenwellen 29,30 ist in ein Gehäuse 31 eingebaut. Die Gehäuse 31 sind mit Schmieröl gefüllt und am Saugrohrsegment 32 bzw. am Umlaufrohrsegment 33 befestigt.

Die beiden Rohrsegmente 32,33 sind seitlich an die Zylinderhaube 21 angeschlossen.

Die Nocken 29,30 steuern die großen Luftventile 22,23 über die flachen Schieber 65, die in beiden großen Luftventilen 22,23 in der Ventilmitte eingeschraubt sind. Gleichzeitig werden die großen Luftventile 22,23 durch die Schieber 65 geführt und zentriert. Die Schieber 65 haben an den den Nockenwellen 29,30 zugewandten Seiten eingebaute Rollen, die über die Nocken 29,30 rollen und die den Druck der Ventilfedern auf die Nocken 29,30 übertragen.

Das Saugrohr 34 ist mit dem Saugrohrsegment 32 verbunden, das Um- laufrohr 35 ist mit dem Umlaufrohrsegment 33 verbunden.

Fig. 11 zeigt im Schnitt B-B (siehe Fig. 13) den Einbau des Einlassven- tils 53 und eines Teils der Einlasskanäle in den Kolben 14 im Moment des Endes des Verbrennungstakts. Der Schnitt verläuft dabei durch Einlassventile 53 und Einlasskanäle im Kolben 14, Auslassventile 10, Auslasskanäle und durch eine von zwei Kolbenstangen 67,68 mit Dich-

tungsbuchsenpaket 66 und Führungsleisten 4. Im Kurbelgehäuse 1 ist der Einbau des Auslassventils 10 mit Steuerung und Auslasskanälen, einer der beiden Kolbenstangen 67 (68) mit Dichtungsbuchse 66, der Füh- rungsleisten 4 und des Kreuzkopfbolzens 69 dargestellt. Jede der beiden Kolbenstangen 67, 68 ist im Kolben 14 befestigt, im Zylinderbodenbe- reich mit einer Dichtungsbuchse 66 abgedichtet und über den Kreuzkopf- bolzen 69 und das Pleuel 20 (s. Fig. 10) mit der Kurbelwelle 2 verbun- den.

Der Kopf jeder Kolbenstange 67, 68 hat zwei seitliche Schlitten, die die Kolbenstange 67, 68 zwischen den Führungsleisten 4 führen. Die Schlit- ten der Kolbenstangenköpfe und die Führungsleisten 4 übertragen die Seitenkräfte, die durch den Gasdruck während des Verbrennungstaktes im Zylinder 13 und durch die Massenkräfte während der Bewegung der Triebwerkbauteile entstehen, auf die Tragkonstruktion des Kurbelgehäu- ses 1.

Die Auslassventilsitze 36 sind im Zylinderboden vertieft. Jedes Auslass- ventil 10 im Kurbelgehäuse 1 ist durch die Ventilführungshülse 37 geführt und abgedichtet. Die Auslassventile 10 werden von Nockenwel- len 3 durch die Kipphebel 38 und die Ventilstößelmuttern 39 betätigt und mit den Ventilfedern 40 zurück zu den Sitzen 36 gezogen.

Am Anschluss des Zylinders 13 zum Kurbelgehäuse 1 sind Verbindungen zwischen der Kühlung im Zylinderwassermantel und der Kühlung im Kurbelgehäuse 1 dargestellt.

Fig. 12 zeigt im Schnitt A-A (siehe Fig. 13) den Motor während des Verdichtungstaktes im Moment der Kraftstoffeinspritzung. Als Beispiel sind Kraftstoffstrahlen-einer nach oben in Richtung Kolbenmulde KM, ein zweiter in Richtung der Zündkerze 63-mit"Wolken"dargestellt.

Gleichzeitig kommt es zur Luftansaugung aus dem Saugrohr 34 durch den Kolben 14 zum Zylinderoberraum ZO über das geöffnete große Lufteinlassventil 22. Die Pfeile zeigen den Verlauf der Luftbewegung.

In Fig. 13 ist im Schnitt D-D (siehe Fig. 10), Schnittverlauf durch Zylinder 13 und Kolbenstangen 67,68, eine Ansicht auf den Zylinderbo- den mit Zylinderbodenmulde ZM und Auslassventilen 10 dargestellt.

Fig. 13 zeigt vier Auslassventile 10, die in der Mitte liegende Zylinder- bodenmulde mit der Einspritzdüse 6 und der Zündkerze 63 sowie zwei Kolbenstangen 67,68-Kolbenstange 67 mit Bohrung für die Schmieröl- zufuhr und Kolbenstange 68 mit Bohrung für die Absaugung von ge- brauchtem Schmieröl.

Fig. 14 zeigt im Schnitt E-E (siehe Fig. 10) eine Draufsicht auf Kol- ben 14, Einlassventilpaket und Kolbenstangen 67,68. Der Kolben 14 hat zwei große Vertiefungen mit je zwei Einlasskanälen, in welche die Einlassventile 53 eingebaut sind. Die Einlassventile 53 werden von gerundeten Federn des Kolbens geführt und sind über den kreuzförmigen Ventilhalter 55 mit dem pneumatischen Dämpfer 64 verbunden. Zu Beginn des Ansaugtaktes öffnen sich die Einlassventile 53 (s. Fig. 16) und die Luft wird über die Einlasskanäle aus dem Zylinderoberraum ZO zum Hauptbrennraum HR übergepumpt.

In Fig. 15 ist im Schnitt F-F (siehe Fig. 14) der Kolben 14 in seiner tiefsten Lage-dem unteren Totpunkt-gezeichnet, an dem der Verdich- tungstakt endet und der Verbrennungstakt beginnt. Der Schnitt verläuft dabei durch Einlassventile 53 mit Führung, Einlasskanäle im Kolben 14, Einlassventilhalter 54,55, pneumatischer Dämpfer 64, Auslassventile 10, Auslasskanäle und geschlossene Brennkammer KM, ZM. Die verdichtete Luft im Hauptbrennraum HR außerhalb der geschlossenen Brennkammer (Mulden KM, ZM) ist durch dunkle Punkte dargestellt. Inzwischen hält in der geschlossenen Brennkammer KM, ZM die Luft-Kraftstoff- Gemisch-Verbrennung an (als Punkte und Wolken dargestellt). Die Lage der voll geöffneten Einlassventile 53 und Auslassventile 10 ist mit strichpunktierten Linien dargestellt.

Fig. 15 zeigt auch den kompletten Zusammenbau des Einlassventilpakets und des pneumatischen Dämpfers 64. Die Einlassventile 53 sind ge-

schlossen. Sie sind von der Unterseite des Kolbenbodens her eingebaut und mit einem gewissen Spiel in den Kolbenfedern geführt. Jedem Ventil ist ein Ventilsitz 76 zugeordnet, der von unten in den Kolbenboden eingepresst ist. Oben sind alle Einlassventile 53 mit dem kreuzförmigen Ventilhalter 55 verbunden (ebenfalls mit einem gewissen Spiel), der wiederum auf dem pneumatischen Dämpfer 64 befestigt ist. Der Ventil- halter 55 besteht aus mindestens zwei identischen kreuzförmigen, fla- chen Federn, die an der Stoßbuchse 70 zentriert und mit zwei Muttern daran festgeschraubt sind. Der Bolzen des pneumatischen Dämpfers 64 ist in die Stoßbuchse 70 eingeschraubt und wird mit einer Mutter gegen Lockerung gesichert. Der Bolzen wird in zwei Buchsen-obere 71 und untere 72-geführt. Die obere Buchse 71 ist in die Einschraubbuchse 73 eingebaut, welche wiederum in den Kolben 14 eingeschraubt ist. Die Einschraubbuchse 73 dient als Deckel für den Zylinder des pneumati- schen Dämpfers 64 und als Anschlag für die Stoßbuchse 70. Zwischen den Buchsen (Stoßbuchse 70 und Einschraubbuchse 73) befindet sich eine Tellerfeder 74, die den Stoß des Einlassventilpakets, der bei voller Öffnung der Einlassventile 53 entsteht, verringert. Die Tellerfeder 74 ist mittels des Einschraubrings 75 mit einem gewissen Spiel so befestigt, dass der Einschraubring 75 gleichzeitig die Einschraubbuchse 73 gegen Lockerung sichert.

Fig. 16 zeigt im Schnitt A-A (siehe Fig. 13) den Kolben 14 in seiner tiefsten Lage-im unteren Totpunkt am Ende des Ausschubtaktes und Anfang des Ansaugtaktes. Der Schnitt verläuft dabei durch Zylindermit- te, Kolben 14 mit pneumatischem Dämpfer 64 und Kolbenmulde KM, Zylinderboden, Zylinderbodenmulde ZM mit Einspritzdüse 6 und Zündkerze 63. Die Einlassventile 53 sind voll geöffnet, die Stoßbuchse 70 drückt auf die Tellerfeder 74, der pneumatische Dämpfer 64 hat seine tiefste Stelle erreicht. Die Auslassventile 10 sind noch nicht geschlossen, was die Spülung des Hauptbrennraums HR ermöglicht. Pfeile zeigen die dabei stattfindende Luftbewegung (die verdeckten Einlass-und Auslasskanäle sind dabei strichliert dargestellt).

Fig. 17 zeigt im Schnitt A-A (siehe Fig. 13) den Verbrennungstakt des Motors (der Kolben bewegt sich in Pfeilrichtung nach oben), in dem Moment, in dem sich die beiden Mulden KM, ZM teilen und heiße, brennende, unter Druck stehende Abgase die bis jetzt geschlossene Brennkammer KM, ZM verlassen. Sie spritzen durch kleine Nuten im Außenbund der Zylinderbodenmulde ZM und durch einen Spalt zwischen den Muldenbunden in den Hauptbrennraum HR, wo sich verdichtete Luft befindet.

In Fig. 17 ist zusätzlich der Verlauf der Kanäle des Kolbenschmiersys- tems dargestellt. Öl unter niedrigem Druck wird durch die Kurbelwel- le 2, das Pleuel 20, den Kreuzkopfbolzen 69 und die Kolbenstange 67 zum Kolben 14 gepumpt und weiter durch einen Kanal mit kleinem Durchmesser in mindestens vier Punkten am Kolbenumfang zur Nut des Schmierrings 77 gepumpt. Öl füllt somit die Nut des Schmierrings 77 und schmiert gleichzeitig bei der Kolbenbewegung die Innenfläche des Zylinderrohrs.

Der Kolben besitzt zwei Ölabstreifringe 43. Ein Ölabstreifring 43 befin- det sich oberhalb, der andere unterhalb des Schmierrings 77. Die Ölab- streifringe 43 sammeln das gebrauchte Öl aus der Zylinderinnenrohrflä- che in ihren Nuten. Aus diesen Nuten wird das gebrauchte Öl durch die Kanäle (mindestens vier Kanäle am Kolbenumfang), einen großen Kanal im Kolben 14, die Kolbenstange 68, den Kreuzkopfbolzen 69, das Pleu- el 20 und die Kurbelwelle 2 durch die Absaugpumpe abgesaugt. Kleine Pfeile in den Kanälen zeigen den Öldurchfluss im Kolben 14.

Fig. 18 zeigt einen Längsschnitt G-G (siehe Fig. 14) durch die Zylin- derhaube 21 und den Kolben 14 mit pneumatischem Dämpfer 64, zwei Kolbenstangen 67,68 und Kolbenmulde KM. In die Zylinderhaube 21 ist das große Luftauslassventil 23 eingebaut, das durch den Schieber 65 geführt und geöffnet und anschließend durch zwei Federn 78 zurück zu seinem Sitz gedrängt wird.

Im Kolben 14 sind beide Kolbenstangen 67 und 68 befestigt. Der Kol- ben 14 befindet sich in seiner höchsten Lage. Das große Lufteinlassven- til 22 ist identisch gebaut wie das große Luftauslassventil 23 und liegt spiegelbildlich zur Schnittfläche auf der anderen Seite des Zylinders 13.

In der Fig. 19 ist im ausgebrochenen Schnitt durch Kolbenstange 67 und Dichtungsbuchse 66 das Paket der Dichtungsbuchse 66 im Umfeld der Auslassventile 10 dargestellt. Die Dichtungsbuchsenpakete ermöglichen die Abdichtung der Kolbenstangen 67,68 am Übergang durch den Zylin- derboden, auch dann, wenn sich der Abstand zwischen den beiden fest im Kolben verankerten Kolbenstangen 67,68 aufgrund von Wärmeausdeh- nung des Kolbens 14 ändert. Das Dichtungsbuchsenpaket besteht aus der Einschraubbuchse 79, der Dichtungsbuchse 66, der Einschraubdruck- buchse 80 und dem Tellerfederpaket 81.

Die Einschraubbuchse 79 besitzt oben eine Bohrung, deren Durchmesser um ca. den doppelten Wert der Wärmeausdehnung zwischen den Kolben- stangen größer ist als der Durchmesser der Kolbenstange 17. Unterhalb dieser Bohrung der Einschraubbuchse 79, innerhalb der Einschraubbuch- se 79, befindet sich eine kleine hochpolierte Fläche, an die die hochpo- lierte Stirn der Dichtungsbuchse 66 durch das Tellerfederpaket 81 angedrückt ist. Das Tellerfederpaket 81 wird durch die Einschraubdruck- buchse 80 gespannt. Weil der innere Durchmesser der Einschraubbuch- se 79 größer ist als der Durchmesser der Dichtungsbuchse 66, verschiebt sich bei Verschiebung der Kolbenstange 17 auch die Dichtungsbuchse.

Trotz dieser Verschiebung bleibt die Abdichtung zwischen Hauptbrenn- raum HR und Kurbelraum erhalten. Die Dichtungsbuchse dient auch als Ölabstreifbuchse.

Fig. 20 zeigt den Schnitt K-K (s. Fig. 11) durch den Kreuzkopfbol- zen 69, den Pleuelkopf 20, die Köpfe mit Schlitten der Kolbenstan- gen 67 ; 68 mit den zugehörigen Lagern sowie den Verlauf und die Verbindung zwischen den Kanälen für die Ölzufuhr und Ölabsaugung, die sich in den genannten Bauteilen befinden. Zusätzlich sind die Auslassventile 10 mit den Ventilführungshülsen 37, das Kurbelgehäuse 1

lassventile 10 mit den Ventilführungshülsen 37, das Kurbelgehäuse 1 und die Führungsleisten 4 dargestellt.

Fig. 21 schließlich zeigt im Schnitt A-A (siehe Fig. 13) ein Ausfüh- rungsbeispiel, bei dem die Kolbenmulde KM und die Zylinderbodenmul- de ZM als Einsätze 82 bzw. 83 ausgeführt sind. In dieser Ausführung können die Muldeneinsätze 82,83 aus anderen als denjenigen Baustoffen gefertigt werden, die in Kolben 14 oder Kurbelgehäuse 1 Verwendung finden.

Im Folgenden wird die Wirkungsweise des in den Fig. 10 bis 21 darge- stellten Motors dargestellt, wobei der Motor im 4-Takt-Verfahren mit homogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird.

Während des Ausschubtaktes ziehen die zwei Kolbenstangen 67 ; 68 den Kolben 14 nach unten und der Kolben 14 schiebt die Abgase aus dem Hauptbrennraum HR (zwischen der Kolbenunterseite und dem Zylinder- boden) durch die geöffneten Auslassventile 10 zu den Auslasskanälen.

Die Abgase leisten dabei einen wesentlich geringeren Widerstand als in herkömmlichen Motoren, weil vier Auslassventile 10 zusammen einen großen Auslassquerschnitt ergeben und zudem kurze Abgaswege den Ausschub erleichtern.

Gleichzeitig saugt die Kolbenoberseite während der Kolbenbewegung nach unten die Luft aus dem Saugrohr 34 durch das geöffnete große Lufteinlassventil 22 zum Zylinderoberraum ZO (zwischen der Zylinder- haube 21 und der Kolbenoberseite). Das große Luftauslassventil 23 bleibt geschlossen. Wenn der Kolben 14 in die Nähe des unteren Tot- punktes kommt und seine Geschwindigkeit deutlich verringert, bewegen sich die mit dem Kolben 14 nicht fest verbundenen Einlassventile 53 zusammen mit dem pneumatischen Dämpfer 64 aufgrund von Trägheits- wirkung weiter nach unten. Zu Beginn drosselt der pneumatische Dämp- fer 64 die Bewegung der Einlassventile 53 nach unten so lange, bis der

Bund des Dämpfers 64 die obere Passbohrung im Dämpferzylinder verlässt und sich zu einer breiteren Stelle im Dämpferzylinder hin verschiebt.

Anschließend kommt es zu einer schnellen Bewegung der Einlassventi- le 53 nach unten, bis kurz vor dem unteren Totpunkt des Kolbens der Bund des Dämpfers 64 die untere Passbohrung im Dämpferzylinder erreicht. Anschließend wird die weitere Bewegungsgeschwindigkeit der Einlassventile bis zu deren unterster Position, an welcher die Stoßbuch- se 70 die Tellerfeder 74 erreicht, wieder deutlicht gedämpft.

In diesem Moment, wenn der pneumatische Dämpfer 64 seine tiefste Stelle erreicht, sind die Einlassventile 53 voll geöffnet. Aus dem Saug- rohr 34 strömende Luft verdichtet sich im Zylinderoberraum ZO auf- grund einer schnellen Geschwindigkeitsabnahme der Kolbenbewegung (dynamischer Aufladungseffekt). Ein Teil dieser Luft strömt weiter durch die bereits geöffneten Einlassventile zum Hauptbrennraum HR, spült diesen Raum von Restabgasen frei und strömt weiter durch die noch geöffneten Auslassventile 10 zu den Auslasskanälen (s. Fig. 16).

Hier endet der Ausschubtakt und der Ansaugtakt beginnt.

Die Kolbenstangen 67, 68 drücken gegen den Kolben 14, woraufhin der Kolben 14 beginnt, sich vom unteren Totpunkt aus nach oben zu bewe- gen. Die Auslassventile 10 schließen sich. Während der Bewegung des Kolbens 14 nach oben schließt sich das große Lufteinlassventil 22. Trotz voll geöffneter Einlassventile 53 im Kolben verdichtet sich die Luft im Zylinderoberraum ZO und gleichzeitig sinkt der Luftdruck unter dem sich nach oben bewegenden Kolben 14 im Hauptbrennraum HR ab. Die Luft strömt vom Zylinderoberraum ZO über die Einlassventile zum Hauptbrennraum HR. Der erste Luftanteil (erste Schicht) verbleibt am Zylinderboden und wärmt sich an den heißen Flächen der Auslassventi- le 10 und der Muldenwände.

Diese Luftschicht weist Turbulenzen auf, die bei der Strömung durch die Einlassventile 53 bei der Kolbenbewegung nach oben verursacht wurden.

Nach der Trennung der Brennkammermulden KM, ZM spült diese turbu- lente Luft die beiden getrennten Mulden KM, ZM von Restabgasen frei.

Die kleinere Abgasmenge aus der Brennkammer KM, ZM vermischt sich mit der frischen Luft, die gerade aus den Einlassventilen gekommen ist.

Bei sehr großem Luftüberschuss hat die kleine Abgasmenge keinen negativen Einfluss auf den weiteren Verbrennungsverlauf, sondern wirkt im Gegenteil als Mittel zur Absenkung der Stickstoffemissionen.

Die weitere Luft, die in den Hauptbrennraum HR strömt, verbleibt aufgrund eines Saugeffektes einen kurzen Moment lang unter dem Kolbenboden des sich nach oben bewegenden Kolbens 14. Diese Luft weist viel stärkere Turbulenzen auf, die durch eine größere Kolben- schwindigkeit verursacht werden, als sie zu Beginn des Ansaugtaktes vorhanden ist. Sie wird anschließend durch nachströmende Luftschichten ersetzt. Gegen Ende des Ansaugtaktes lässt die Kolbengeschwindigkeit nach und beträgt am oberen Totpunkt null. Die deutliche Verminderung der Kolbengeschwindigkeit kurz vor dem oberen Totpunkt bewirkt, dass das nicht fest mit dem Kolben 14 verbundene Einlassventilpaket sich aufgrund von Trägheitskraft weiter nach oben bewegt.

Zu Beginn wird diese Bewegung durch die Wirkung des pneumatischen Dämpfers 64 so lange gedrosselt, bis der Bund des Dämpfers 64 die untere Passbohrung im Dämpferzylinder verlässt und sich zu einer breiteren Stelle im Dämpferzylinder verschiebt. Anschließend kommt es zu einer schnellen Bewegung des Einlassventilpakets nach oben, bis der Bund des Dämpfers die obere Passbohrung im Dämpferzylinder erreicht und erneut die Bewegung des Einlassventilpakets drosselt, bis die Ein- lassventile ihre Sitze erreichen. Der pneumatische Dämpfer 64 bewegt sich aufgrund von Trägheitskraft weiter nach oben und spannt die kreuz- förmigen Ventilhalter 55. Die Einlassventile sind geschlossen, in diesem Moment endet der Ansaugtakt und der Verdichtungstakt beginnt.

Noch während der Einlassventilschließung im Kolben 14 öffnet sich das große Lufteinlassventil 22 in der Zylinderhaube 21. Die Kolbenstan- gen 67, 68 ziehen jetzt den Kolben 14 nach unten. Die Einlassventile 53 und der pneumatische Dämpfer 64 stehen aufgrund der Wende der Kol- benbewegung weiter unter Einwirkung der Trägheitskraft, die Einlass- ventile 53 sind an ihre Sitze 76 angedrückt. Der schnell wachsende Druck im Hauptbrennraum HR verstärkt diesen Druck auf die Einlass- ventile 53. Der sich nach unten bewegende Kolben 14 verdichtet die Luft im Hauptbrennraum HR. Gleichzeitig strömt Luft aus dem Saugrohr 34 in den Zylinderoberraum ZO, die durch den sich nach unten bewegenden Kolben 14 angesaugt wird.

Im Folgenden wird die Motorsteuerung im Teillastbetrieb beschrieben.

Wenn der Kolben 14 ca. ein Viertel des Abstands vom unteren Totpunkt erreicht, spritzt die Einspritzdüse 6 die Kraftstoffstrahlen in die beiden Mulden KM, ZM. Der in Richtung Kolbenmulde KM gespritzte Kraft- stöffstrahl bewegt sich in verdichteter Luft, trifft auf eine Seite der Kolbenmulde KM (s. Fig. 12) und verursacht auf der geneigten Fläche der Mulde KM einen kugelförmigen Drall aus Luft-Kraftstoff-Gemisch.

Der zweite kleinere Kraftstoffstrahl wird in Richtung Zündkerze 63 mit Neigung in den Muldenboden ZM abgespritzt. Dieser Kraftstoffstrahl verursacht ebenfalls einen kugelförmigen Drall aus Luft-Kraftstoff- Gemisch, der aber eine andere Drehrichtung hat als derjenige in der Kolbenmulde KM. Die Kolbenmulde KM hat eine niedrige Temperatur (wegen längerem Kontakt mit strömender Frischluft beim Ansaugtakt) als die Zylinderbodenmulde ZM, die sich zwischen den vier Auslassven- tilen 10 befindet. Trotz niedriger Temperatur hat der in die Kolbenmulde KM eingespritzte Kraftstoff, aufgrund einer kleinen Kraftstoffmenge, einem langen Weg zur Mulde KM und einem intensiven Drall, ausrei- chend Zeit zu verdampfen.

Der Kolben 14 bewegt sich weiter nach unten. Der Bund der Kolbenmul- de KM kommt in Berührung mit dem Außenbund der Zylinderbodenmul- de ZM. Von diesem Moment an bilden die beiden Mulden KM, ZM eine geschlossene Brennkammer KM, ZM, die die Luft-Kraftstoffdampf- Gemische aus beiden Mulden KM, ZM abschließt. Der Kolbenmulden- bund taucht mit sehr geringem Spiel in den Zylinderbodenmuldenbund.

In der geschlossenen Brennkammer KM, ZM wächst das Verdichtungs- verhältnis des Luft-Kraftstoffdampf-Gemisches aufgrund des Volumen- verlusts durch den eintauchenden Kolbenmuldenbund schneller als das Verdichtungsverhältnis der Luft außerhalb der Brennkammer im Haupt- brennraum HR. Der Druckverlust in der Brennkammer KM, ZM ist aufgrund des kleinen Spiels zwischen den beiden Bunden gering.

Zu diesem Zeitpunkt schließt sich das große Lufteinlassventil 22 und das große Luftauslassventil 23 öffnet sich. Kurz vor dem unteren Totpunkt des Kolbens 14 zündet die Zündkerze 63 das Luft-Kraftstoffdampf- Gemisch und nach kurzem Zündverzug kommt es zur Flammenausbrei- tung in der gesamten Brennkammer KM, ZM.

Bei weiterer Bewegung nach unten erreicht der Kolben 14 seinen unteren Totpunkt und die Brennkammer KM, ZM ihr kleinstes Volumen. Ab diesem Moment endet der Verdichtungstakt und der Verbrennungstakt beginnt. In der geschlossenen Brennkammer KM, ZM hält die Verbren- nung an, und aufgrund von Wärmefreisetzung wächst der Druck rasch.

Wegen günstiger Platzierung der Zündkerze 63 im wärmsten Teil der Brennkammer KM, ZM, nämlich in der Zylinderbodenmulde ZM, wegen des kleinen Volumens der kugelförmigen Brennkammer KM, ZM und wegen der kälteren Wände der gegenüber liegenden Kolbenmulde KM kommt es trotz möglichst großem Verdichtungsverhältnis nicht zur klopfenden Verbrennung.

Der Kolben 14 bewegt sich nun nach oben. Kurz vor Trennung der Brennkammermulden KM, ZM spritzen darin enthaltene brennende, heiße Gase durch einen kleinen Spalt zwischen dem Innenbund der Kolbenmul-

de KM und dem Außenbund der Zylinderbodenmulde ZM, sowie auch durch kleine Vertiefungen im Außenbund der Zylinderbodenmulde ZM, gezielt nach oben und nach unten in den Hauptbrennraum HR zu unter Druck stehender kälterer, aber dichterer Luft. Die genannten Vertiefun- gen befinden sich im Bereich der Bundeinführungsfase, s. Fig. 17.

Die Luft im Hauptbrennraum HR dehnt sich rasch aus. Die Verbrennung von nicht in der geschlossenen Brennkammer KM, ZM verbrannten Kraftstoffdämpfen und anderen brennbaren Gasen, z. B. CO, die jetzt an Sauerstoff gelangt sind, hält an und Nachreaktionen finden statt. Der Druck im Hauptbrennraum HR wächst rasch. Nun zieht der Kolben 14 die Kolbenstangen 67,68 nach oben. Die Zugkraft wird von den Kolbenstan- gen 67, 68 auf das Pleuel 20 übertragen, wo sie in das Drehmoment des Motors umgewandelt wird. Der sich nach oben bewegende Kolben 14 drängt die Luft aus dem Zylinderoberraum ZO durch das große Luftaus- lassventil 23 in das Umlaufrohr 35 hinaus. Diese hinausgedrängte Luft gelangt zum Teil ins Saugrohr 34, zum Teil ins Abgasrohr. Die Entschei- dung darüber hängt wiederum ab von der Lufttemperatur (Regelung mit einem Thermostat) sowie vom Lastzustand des Motors (Regelung mit einer Steuerungsanlage).

Kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens 14 schließt sich das große Luftauslassventil 23 und das große Lufteinlassventil 22 öffnet sich.

Wenn der Kolben 14 seinen oberen Totpunkt erreicht, endet der Verbren- nungstakt und der Ausschubtakt beginnt. Ab diesem Moment schließt sich der Teillastbetrieb im 4-Takt-Verfahren an.

In Teillastbetrieb wird abhängig vom Bedarf nach Motorleistung Kraft- stoff in entsprechenden Mengen in die Mulden KM, ZM eingespritzt. Die Einspritzmenge wird so berechnet, dass in der geschlossenen Brennkam- mer KM, ZM das homogene Gemisch sich im Bereich von 9, =0, 8 bis B=1, 2 (abhängig von der angegebenen Motorlast) befindet, was eine "saubere"Verbrennung in der Brennkammer KM, ZM ergibt. Der weitere

Verlauf der Verbrennung erfolgt im Moment der Brennkammertrennung, wenn die noch brennenden Gase zu der verdichteten Luft rund um die Brennkammer in den Hauptbrennraum HR"eingespritzt"und weitere Nachreaktionen verursacht werden. Durch die zweistufige Verbrennungs- kombination werden äußerst schadstoffarme Abgase ausgestoßen und es wird eine optimale Luftausnutzung mit sehr geringen Leistungsverlusten beim Ladungswechsel (Ein-, Ausströmung) erreicht.

Nachfolgend wird die Motorsteuerung im Vollastbetrieb beschrieben.

Bei steigender Motorbelastung reicht die Leistung, die die zentral lie- gende Brennkammer, bestehend aus den beiden Mulden KM, ZM er- bringt, trotz Verwendung eines"fetten"Luft-Kraftstoff-Gemischs mit einem 9,.-Wert von 0,8 nicht aus. In diesem Fall wird in den Zylinder 13, namentlich in den Hauptbrennraum HR, zusätzlich Kraftstoff einge- spritzt.

Unmittelbar nach Trennung der Brennkammer KM, ZM zu Beginn des Ansaugtaktes wird aus der Einspritzdüse 6 Kraftstoff in die beiden Mulden KM, ZM gespritzt. In diese Mulden strömt Luft aus den Einlass- ventilen, die große Turbulenzen aufweist, und die die Mulden von Restabgasen frei spült. Gleichzeitig nimmt sie extrem feine Kraftstoff- tropfen mit, die in guten thermischen Bedingungen (warme Muldenwände und von den Auslassventilen angewärmte Luft) schnell ausdampfen und ein Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch bilden.

Dieses Gemisch verbleibt in den untersten warmen Luftschichten in der Nähe der Zylinderbodenmulde, weil es durch die aus den Einlassventilen neu ankommenden Luftschichten zusammengedrückt wird. Der Kolben bewegt sich weiter nach oben und in die oberen Teile des Hauptbrenn- raums HR gelangt nur reine, kühle und dichte Luft.

In der Nähe des oberen Totpunktes des Kolbens 14 schließen sich die Einlassventile 53 und der Verdichtungstakt beginnt. Das gleiche Verfah-

ren wie im Teillastbetrieb wiederholt sich, nur mit dem Unterschied, dass sich außerhalb der geschlossenen Brennkammer KM, ZM keine reine Luft wie im Teillastbetrieb, sondern zwei Gasschichten befinden : eine wärmere aus Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch, die am Zylinderboden verbleibt und eine zweite aus fast reiner Luft, die am kälteren Kolbenbo- den und den Einlassventilen verbleibt und die die erste Schicht vor Wärmeverlusten isoliert.

Einen anderen Verlauf als im Teillastbetrieb hat der Verbrennungstakt nach der Brennkammertrennung. Heiße, brennende Gase spritzen aus den getrennten Brennkammern (Mulden) und verursachen eine Verbrennung des Luft-Kraftstoffdampf-Gemisches, das sich im Zylinderbodenbereich konzentriert. Anschließend wächst der Druck im Hauptbrennraum HR viel stärker an als im Teillastbetrieb und wird in ein deutlich größeres Drehmoment des Motors umgewandelt. Wegen großem Luftüberschuss im Hauptbrennraum HR verläuft die Verbrennung optimal, es kommt auch zu Nachreaktionen und zu einer deutlichen Temperatursenkung der Abgase bereits am Ende des Verbrennungstaktes. Als Folge werden die Abgase genauso schadstoffarm aus dem Hauptbrennraum HR ausgescho- ben wie im Teillastbetrieb.

In beiden Fällen-im Teillast-und im Volllastbetrieb-ist die Menge der zum Hauptbrennraum HR übergepumpten Luft fast gleich. Eine geringe Differenz zwischen den Mengen der zum Hauptbrennraum HR übergepumpten Luft kommt zustande durch unterschiedliche Luftge- schwindigkeit im Saugrohr während der Ansaugung, weil von dieser Luftgeschwindigkeit die dynamische Aufladung abhängig ist.

Bei dieser Motorkonstruktion gibt es keine Drosselorgane als Steueror- gane, die Luft wird ungedrosselt zum Zylinderoberraum ZO angesaugt und während des Ansaugtaktes nur in den Hauptbrennraum HR überge- pumpt.

Der Motor wird in verschiedenen Lastzuständen nur durch die Menge des eingespritzten Kraftstoffs gesteuert. In Teillastbetrieb erfolgt die Ein- spritzung nur einmal in die sich schließenden Mulden, in Vollastbetrieb zweimal (oder mehrmals) : das erste Mal zu Beginn des Ansaugtaktes in die sich trennenden Mulden KM, ZM, das zweite Mal am Ende des Verdichtungstaktes in die sich schließenden Mulden KM, ZM.

Bezugszeichenliste 1 Kurbelgehäuse 2 Kurbelwelle 3 Nockenwelle 4 Führungsleiste 5 Führungsbuchse 6 Einspritzdüse 7 Glühstift 8 Kipphebelachse 9 Ölwanne 10 Auslassventil 11 D eckel 12 Dichtung 13 Zylinder 14 Kolben 15 Kreuzeinsatz 16 Einlassventilteller 17 Kolbenstange 18 Gewindezapfen 19 Kreuzkopf 20 Pleuel 21 Zylinderhaube 22 Lufteinlassventil 23 Luftauslassventil 24 Kolbenhubbegrenzerhülse 25 Zugstab 26 Einschraubführungsbuchse 27 Anschlagmutter 28 Bolzen 29 Nocken bzw. Nockenwelle des Lufteinlassventils 30 Nocken bzw. Nockenwelle des Luftauslassventils 31 Gehäuse 32 Saugrohrsegment 33 Luftumlaufrohrsegment 34 Saugrohr 35 Luftumlaufrohr 36 Auslassventilsitz 37 Ventilführungshülse 38 Kipphebel 39 Ventilstößelmutter 40 Ventilfeder 41 Einspritzkolben 42 Absaugkolben 43 Ölabstreifring 44 Kolbendichtring 45 Ölzerstäuber 46 Einschraubeinsatz 47 Einschraubeinsatz 48 Scheibe 49 Einspritzzylinder 50 Zylinderhaube 51 Einspritzkolben 52 Kolben 53 Einlassventil 54 Unterer Einlassventilhalter 55 Oberer Einlassventilhalter 56 Zentrierbolzen 57 Gewindezapfen 58 Ventilsitz 59 Distanzhülse 60 Zugstab 61 Absaugkolben 62 Stift 63 Zündkerze 64 Pneumatischer Dämpfer 65 Schieber 66 Dichtungsbuchse 67 Kolbenstange-Ölzufuhr 68 Kolbenstange-Ölabsaugung 69 Kreuzkopfbolzen 70 Stoßbuchse 71 Buchse-oben 72 Buchse-unten 73 Einschraubbuchse 74 Tellerfeder 75 Einschraubring 76 Einlassventilsitz 77 Schmierring 78 Feder 79 Einschraubbuchse 80 Einschraubdruckbuchse 81 Tellerfederpaket 82 Kolbenmulde-Einsatz 83 Zylinderbodenmulde-Einsatz