Brennraum

Vertiefung in einem Kolben als Brennraum

Aussparung im Zylinderkopf als Brennraum

Ein Brennraum ist der in einem Verbrennungsmotor während der Zündung an den Kolben grenzende gasgefüllte Raum, in dem die Verbrennung beginnt.

Im üblichen Hubkolbenmotor durchläuft der Kolben vorher und nachher den Hubraum.

In der einfachsten Ausführung als Zweitaktmotor wird der Brennraum vom Zylinderdeckel mit Zündkerze, dem Kolben mit den Kolbenringen, und zu einem geringen Teil vom Zylinder umgrenzt. Beim üblichen Viertaktmotor kommen dessen Ventile im Zylinderkopf hinzu.

Im Rotationskolbenmotor durchläuft der Kolben den Brennraum.

Der Brennraum muss gasdicht sein, um den Motor starten zu können. Die Abdichtung ist anspruchsvoll, weil im Betrieb hohe Temperaturen auftreten.

Durch die Form des Brennraums wird Einfluss auf die Durchmischung des Gases mit Brennstoff, den Ablauf der Verbrennung und den resultierenden Druck auf den Kolben genommen. Die Form des Brennraums beeinflusst maßgeblich den Kraftstoffverbrauch, die Leistung und die Klopfneigung eines Motors.

Bei Zweitaktern ist der Brennraum am freiesten gestaltbar, aber sie haben andere Nachteile. Bei Rotationskolbenmotoren ist der Brennraum ungünstig, was zu ihren grundlegenden Nachteilen zählt. Bei Viertakt-Hubkolbenmotoren ist der Brennraum maßgeblich durch die Möglichkeiten zur Ventilsteuerung bestimmt. Nachdem lange auch mit Doppelzündung gearbeitet wurde, sind inzwischen statt 2 Ventilen pro Brennraum 4 Ventile Stand der Technik, was seine Form weniger einschränkt und eine Kerze in der Mitte ermöglicht. Die anspruchsvollste Anordnung ist radial, ohne gemeinsame Ausrichtungsebene.

Verschiedene Formen des Brennraums ergeben sich durch:

• dachförmige Anordnung der Ventile
• kugelkalottenförmige Anordnung der Ventile
• flache Ventilanordnung (wie im oberen Bild)
• Quetschkolben
• stehende Ventile (besonders ungünstig, wurde bei Oldtimern verwendet)

Neben der Kugelkalottenform ist die Dachform günstig für die Verbrennung, da Wärmeverluste und Zündwege minimiert werden.

Bei Rotationskolbenmotoren gibt es

• Umfangseinlässe, Umfangsauslässe
• Seiteneinlässe, Seitenauslässe

Die seitliche Ausführung ermöglicht geringeren Verbrauch und niedrigere Emissionen. Die Brennraumform bleibt davon aber unberührt.

Literatur

• Richard van Basshuysen, Fred Schäfer (Hrsg.): Handbuch Verbrennungsmotor. 5 Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-8348-0699-4.
• Rudolf Pischinger, Manfred Klell, Theodor Sams: Thermodynamik der Verbrennungskraftmaschine. 3 Auflage. Springer, Wien 2009, ISBN 978-3211-99276-0.