DE3618557A1

DE3618557A1 - Durchblasgas-rezirkulationseinrichtung

Info

Publication number: DE3618557A1
Application number: DE19863618557
Authority: DE
Inventors: Hisashi Tokio/Tokyo Kato
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1986-12-04
Also published as: JPH03483B2; US4721090A; JPS61277814A; DE3618557C2

Description

B e s ehre ibung

Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Rezirkulation der in das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine durchgeblasenen Gase in eine Luftgemisch-Ansaugpassage, beispielsweise einen Ansaugverteiler.

Wenn der Kraftstoff in einer Maschinenbelüftungskammer gezündet wird und explodiert, werden in ihr Gase erzeugt und der Druck in der Brennkammer wird erhöht. Etwas Gas wird unter dem erhöhten Druck durch den Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderwand in das Kurbelgehäuse gedrückt. Da sich dieser Prozeß während des Betriebs der Maschine wiederholt, werden diese durchgeblasenen Gase akkumuliert, wodurch sich in dem Kurbelgehäuse ein hoher Druck aufbaut und die Gase zwischen dem Kurbelgehäuse und der ölwanne als unerwünschte Luftschmutzstoffe in die Atmosphäre lecken.

Um dieses Problem anzugehen, ist eine Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtung entwickelt worden, die als ein zwangsweises Kurbelgehäuseventilationssystem oder PCV-System bekannt ist,um die in das Kurbelgehäuse geleckten unverbrannten Gase als Durchblasgase in die Belüftungskammer zurückzuführen und Luft in das Kurbelgehäuse zur Kurbelgehäusebelüftung einzubringen.

Einige Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtungen umfassen eine im Zylinderkopf angeordnete und mit dem Luftfilter verbundene Belüftungskammer. Während des Betriebs der Maschine wird über die Belüftungskammer Luft dem Kurbelgehäuse zugeführt.

Bei einer derartigen Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtung ist bei hohen Drehzahlen der Maschine der Druck im Luftfilter niedriger als in der Belüftungskammer, wodurch Durchblasgase von der Belüftungskammer in das Luftfilter strömen. Die Durchblasgase enthalten sowohl eine große Menge öldunstes als auch unverbrannter Gase, und dieser Öldunst würde sich auf dem Filterelement im Luftfilter absetzen und dadurch das Luftfilter verschmutzen.

Erfindungsgemäß wird eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die einen Zylinderkopf mit einem oben gesteuerten bzw. hängenden Ventilmechanismus, einer Zylinderkopfabdeckung und einer Einrichtung zum Rückführen von Durchblasgasen aus dem Kurbelgehäuse in eine Ansaugpassage der Maschine aufweist, wobei die Einrichtung eine mit dem Innern des Zylinderkopfes und mit der Ansaugpassage verbundene Belüftungskammer umfaßt, wobei die Belüftungskammer innerhalb der Zylinderkopfabdeckung zwischen dieser Abdeckung und einer Schutzplatte definiert ist, die über dem umgesteuerten Ventilmechanismus liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Belüftungskammer drei Belüftungskammerabschnitte, die durch verengte oder eingeschnürte Passagen miteinander verbunden sind. Dies hat zur Folge, daß beim Strömen der Durchblasgase durch die Belüftungskammer öldunst zuverlässig von den Durchblasgasen getrennt werden kann, öl und Gase einschließlich der unverbrannten Gase können

auch dann effizient getrennt werden, wenn die Menge des Durchblasgases im Fall einer Maschine mit großem Hubraum erhöht wird. Die Belüftungskammer kann ein relativ großes Volumen oder eine relativ große Kapazität aufweisen und enthält beim Betrieb eine Gasschicht. Dies hat zur Folge, daß sie den Temperaturanstieg an der Oberfläche des Zylinderkopfes reduzieren kann und außerdem können Geräusche, die vom Zylinderkopf übertragen werden, durch die Gasschicht in der Belüftungskammer unterdrückt werden. Eine Belüftungskammer großen Volumens ist aufgrund der Temperatur der Außenfläche der Zylinderkopfabdeckung Störungen weniger unterworfen. Auch wenn die Umgebungsluft eine niedrige Temperatur hat, ist es deshalb weniger wahrscheinlich, daß die Passagen in der Belüftungskammer zufrieren. Wo die Zylinderkopfabdeckung aus einer Aluminiumlegierung und die Schutzplatte aus einem Stahlblech gebildet sind, kann die Belüftungskammer durch den Unterschied zwischen den Wärmekapazitäten dieser unterschiedlichen Materialien auf einer hohen Temperatur gehalten werden. Dies hat zur Folge, daß Wasser und unverbrannter Kraftstoff in den Durchblasgasen für eine schnelle und zuverlässige Trennung von dem Öldunst effektiv verdampft werden können.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht einer

Brennkraftmaschine, in die eine erfindungsgemäße Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtung eingebaut ist;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Maschine

nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung ;

Fig. 3 einen längs III-III in Fig. 2 genommenen

Schnitt;

Fig. 4 einen längs IV-IV in Fig. 2 genommenen

Schnitt;

Fig. 5 eine Bodenansicht einer Zylinderkopf-

abdeckung der Maschine nach Fig. 1 ;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Schutzplatte

der Maschine nach Fig. 1;

Fig. 7 einen längs VII-VII in Fig. 6 genommenen

Schnitt; und

Fig. 8 einen längs VIII-VIII in Fig. 6 genommenen Schnitt.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine generell mit 1 bezeichnete Brennkraftmaschine, in die eine erfindungsgemäße Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtung eingebaut ist. Die Zylinderachse N der Maschine 1 ist gegen die Vertikale geneigt. Die Maschine 1 umfaßt ein Kurbelgehäuse 3, in dem eine Kurbelwelle 2 drehbar aufgenommen ist, eine an dem Boden des Kurbelgehäuses 3 angebrachte Ölwanne 4, einen Zylinderblock 5 auf der Oberseite des Kurbelgehäuses 3, in dem Zylinderblock 5 gleitende Kolben 7, von denen in Fig. 1 nur einer gezeigt ist und die durch Verbindungsstangen 6 operativ mit der Kurbelwelle 2 verbunden sind, einen an dem oberen Ende des Zylinderblocks 5 befestigten Zylinderkopf 8, eine auf der Oberseite des Zylinderkopfs 8 befestigte ZyIinderkopfabdeckung 9 und einen Ventilmechanismus 10 nach Art einer hochliegenden Doppelnockenwelle oder DOHC, der in dem Zylinderkopf 8 aufgenommen ist. Das Kurbelgehäuse 3, der Zylinderblock 5,

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der Zylinderkopf 8 und die Zylinderkopfabdeckung 9 sind aus einer Aluminiumlegierung gegossen.

Oberhalb und seitwärts der Maschine 1 ist ein Luftfiltergehäuse 11 angeordnet. Vom Luftfiltergehäuse zugeführte frische und gereinigte Luft wird durch einen Ansaugverteiler 12 den Brennkammern 13 in der Maschine 1 zugeführt, von denen in der Fig. 1 nur eine gezeigt ist. Das Luftfilter 11 ist durch ein Rohr 16 mit einer Belüftungskammer 15 relativ großen Volumens oder relativ grosser Kapazität verbunden, die in Längsrichtung der Zylinder kopf abdeckung 9 durch eine Abschirmplatte 14 definiert ist.

Auf einer Seite des Kurbelgehäuses 3 ist eine Abscheidekammer 17 angebracht. Von der Abscheidekammer 17 erstreckt sich nach aufwärts eine mit dem Ansaugverteiler verbundene Durchblasgas-Zufuhrleitung 18. In der Durchblasgas-Zufuhrleitung 18 ist ein PCV-Ventil bzw. zwangsweises Kurbelgehäusebelüftungsventil 19 aufgenommen, das zur Steuerung der Menge des dem Ansaugverteiler 12 Unabhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem Druck im Ansaugverteiler 12 und dem Druck in dem Kurbelgehäuse 3 zugeführten Durchblasgases dient.

Wenn die Maschine 1 sich in einem niedrigen oder mittleren Geschwindigkeitsbereich dreht, strömen die Durchblasgase aus dem Kurbelgehäuse 3 und von dem Luftfiltergehäuse 11 zugeführte frische Luft in Richtung des Pfeiles a durch die Belüftungskammer 15 in das Kurbelgehäuse und strömen in die Abscheidekammer 17, in der öldunst von den Durchblasgasen getrennt wird. Dann strömen die Durchblasgase durch das PCV-Ventil 19 in den Ansaugverteiler bzw. das Ansaugrohr 12, in dem die Gase mit einem Kraftstoff luftgemisch gemischt werden. Das Gemisch wird dann

den Brennkammern 13 zugeführt.

Wenn sich die Maschine 1 mit hoher Drehzahl dreht, wird im Luftfiltergehäuse 11 ein Vakuum erzeugt und ein Teil der Durchblasgase im Kurbelgehäuse 3 wird gezwungen, durch die Belüftungskammer 15 in das Luftfiltergehäuse 11 zu strömen, wie es durch den Pfeil b angedeutet ist.

Die Fig. 2 bis 4 stellen die obere Struktur der Maschine

1 im Querschnitt dar. Der DOHC-Ventilmechanismus 10 umfaßt zwei Nockenwellen 20, die durch zugeordnete Lager 21 in einem oberen Teil des Zylinderkopfes 8 drehbar gehalten sind. Ein Ende der Nockenwellen 20 ist in einem Gehäuse 22 (Fig. 2) angeordnet, das an einem Ende der Maschine 1 angebracht ist. An den Enden der Nockenwellen 20 in dem Gehäuse 22 sind jeweils Antriebsräder 23 fixiert. Die Antriebsräder 23 sind durch Steuerriemen 24 operativ mit einem nicht dargestellten Antriebsrad verbunden, das auf der Kurbelwelle 2 fixiert ist, so daß die Kurbelwelle

2 und die Nockenwellen 20 sich synchron drehen. Die Nockenwellen 20 haben Nockenflächen 20a, die gleitend gegen zugeordnete Kipphebel 25 (Fig. 3) gehalten sind, welche in die oberen Enden von Ventilstangen 28 von Ventilen 27 eingreifen, die durch zugeordnete Federn 26 normalerweise nach oben gedrückt werden. Deshalb werden die Ventile 27 synchron mit der Rotation der Kurbelwelle 2 geöffnet und geschlossen. Der Ventilmechanismus 10 ist primär aus den Nockenwellen 20, den Kipphebeln 25, den Federn 26 und den Ventilstangen 28 gebildet.

Der Zylinderkopf 8 weist ein zentrales Feld rohrförmiger Zündkerzengehäuse 30 auf, in denen zugeordnete Zündkerzen 2.9 angeordnet sind. Die Zylinder kopf abdeckung 9 weist auch ein zentrales Feld vertikaler Zündkerzenzufuhrrohre 31 auf, die mit den rohrförmigen Zündkerzengehäusen 30 fluchten.

Fir Zylinderkopfabdeckung 9 weist an einem vom Gehäuse fernen Ende eine ölzufuhröffnung 32 (Fig. 2) auf. Die
Zylinderkopfabdeckung 9 weist auch eine integrale Rippe oder Unterteilung 33 auf, die von ihrer Unterseite nach abwärts ragt. Die Schutzplatte 14 ist gegen das untere
Ende der Rippe 33 in abdeckender Relation zum Ventilmechanismus 10 gehalten.

Die Zylinderkopfabdeckung 9 und die Schutzplatte 14, die miteinander verbunden die Belüftungskammer 15 definieren, werden anhand der Fig. 5 bis 8 detailliert beschrieben.

Nach Fig. 5 sind die Zündkerzenzufuhrrohre 31, von denen in der dargestellten Ausführungsform vier vorhanden sind, in Längsrichtung der Zylinderkopfabdeckung 9 im Abstand voneinander angeordnet. Die von der Innenseite der Abdeckung 9 nach abwärts ragende Rippe 33 umfaßt ein um
die Zündkerzenzugriffsrohre 31 herum sich erstreckendes inneres Rippenglied 33a und ein mit Abstand um das innere Glied 33a herum sich erstreckendes äußeres Rippenglied 33b, das sich längs des äußeren Randes der Zylinderkopfabdeckung 9 erstreckt. Das innere und äußere Rippenglied 33a und 33b unterteilen die Belüftungskammer
15 in einen zentralen ersten Belüftungskammerabschnitt
15a, einen seitlichen zweiten Belüftungskammerabschnitt 15b, einen seitlichen dritten Belüftungskammerabschnitt 15c und verengt die Passagen 15d, 15e, durch welche
der erste bis dritte Belüftungskammerabschnitt 15a, 15b und 15c miteinander verbunden sind. Insbesondere definiert das innere Rippenglied 33a den ersten Belüftungskammerabschnitt 15a, und das äußere Rippenglied 33b
definiert den zweiten und dritten Belüftungskammerabschnitt 15b und 15c um das innere Rippenglied 33c herum. Der zweite und dritte Belüftungskammerabschnitt 15b und 15c sind jeweils auf einer Seite des ersten Belüftungs-

kammerabschnitts 15a angeordnet. Die Rippe 33 weist Gewindelöcher 34 auf, in die nicht dargestellte Schrauben zum Anbringen der Abschirmplatte 14 an der Rippe 33 geschraubt sind. Das äußere Rippenglied 33b weist Löcher 35 (auch in Fig. 3 gezeigt) auf, durch welche der dritte Belüftungskammerabschnitt 15c mit dem Luftfiltergehäuse 11 über das Rohr 16 kommuniziert.

Die Fig. 6 bis 8 stellen die Abschirmplatte 14 dar, die aus einem Stahlblech oder dergl. gebildet ist. Die Abschirmplatte 14 ist so groß, daß sie etwa 80% der ganzen Fläche der Unterseite der Zylinderkopfabdeckung 9 abdeckt. Die Abschirmplatte 14 hat Anbringungslöcher 36, die mit den Gewindelöchern 34 fluchten. Die Abschirmplatte 14 umfaßt einen nach abwärts gewölbten zentralen Abschnitt 37, der teilweise den ersten Belüftungskammerabschnitt 15a definiert. Der gewölbte zentrale Abschnitt 37 weist kreisförmige Löcher 38 auf, die in seinem Boden in räumlichen Intervallen definiert sind, um eine Passage für die jeweiligen Zündkerzenzugriffsrohre 31 zu bilden. Die kreisförmigen Löcher 38 haben Durchmesser, die größer sind als der Außendurchmesser der Zündkerzenzufuhrröhre 31. Bei an der Zylinderkopfabdeckung 9 angebrachter sind zwischen den Zündkerzenzufuhrrohren 31 und den Rändern der kreisförmigen Löcher 38 Spalte oder Zwischenräume 39 (Fig. 2 und 4) definiert. Diese Spalte 39 erzeugen die Kommunikation zwischen der Belüftungskammer 15 und dem Innern des Zylinderkopfes 8, in welchen der Ventilmechanismus 10 aufgenommen ist.

Die Abschirmplatte 14 hat mehrere ölrückführlöcher 40, die in der Nähe einer ihrer Seiten definiert ist, die sich in der untersten Position befindet, wenn die Maschine 1 auf einem nicht dargestellten Automobil mit zur Vertikalen geneigter Achse N montiert ist, so wie es in der

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Fig. 1 gezeigt ist. Diese Ölrückführlöcher 40 sind in dem zweiten Belüftungskainmerabschnitt 15b angeordnet. Bei geneigter Maschinenachse N befindet sich der zweite Belüftungskainmerabschnitt 15b in einer niedrigeren Position, während sich der dritte Belüftungskammerabschnitt 15c in einer höheren Position befindet.

Wenn sich die Maschine 1 im Hochgeschwindigkeitsbereich dreht, strömt ein Teil der Durchblasgase in das Kurbelgehäuse durch den Zylinderkopf 8 und die Spalte 39 in den zentralen Abschnitt, d.h. den ersten Belüftungskammerabschnitt 15a der Belüftungskammer 15. Die Durchblasgase strömen dann von dem ersten Belüftungskainmerabschnitt 15a durch die verengte Passage 15d zum zweiten Belüftungskainmerabschnitt 15b und dann durch die verengte Passage 15e zum dritten Belüftungskainmerabschnitt 15c, von dem die Durchblasgase durch das Loch 35 und das Rohr 16 in das Luftfilter 11 strömen.

Während die Durchblasgase durch die Belüftungskammerabschnitte 15a, 15b und 15c und die verengten Passagen 15d, 15e strömen, werden sie wiederholt expandiert und komprimiert und strömen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, d.h. mit hoher Geschwindigkeit in den verengten Passagen 15d, 15e und mit niedriger Geschwindigkeit stromabwärts der verengten Passagen 15d, 15e. Deshalb wird öldunst zuverlässig von den Durchblasgasen separiert, während sie durch die Belüftungskammer 15 strömen. Die Durchblasgase, von denen der öldunst entfernt worden ist, werden dann in ein Luftfiltergehäuse 11 eingebracht.

Die hier beschriebene Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtung zum Rückführen von Durchblasgasen aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine in eine Ansaugpassage der Maschine umfaßt eine Abschirmplatte 14, die an einer Zylinderkopf-

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abdeckung 9 in einer im wesentlichen abdeckenden Relation zu einem Ventilmechanismus 10 mit obengesteuerter doppelten Nockenwelle angebracht ist, der in einem Zylinderkopf 8 aufgenommen ist. Eine Belüftungskammer 15 ist zwischen der ZyIInderkopfabdeckung und der Abschirmplatte definiert und steht mit dem Inneren des Zylinderkopfes und einer Luftansaugeinheit 11 der Brennkraftmaschine, beispielsweise einem Luftfilter, in Verbindung. Die Belüftungskammer umfaßt einen ersten bis dritten Belüftungskammerabschnitt 15a, 15b, 15c, die durch verengte Passagen 15d, 15e miteinander verbunden sind. Während Durchblasgase durch die Belüftungskammer strömen, kann öldunst zuverlässig von den Durchblasgasen separiert werden.

Claims

Patentanwälte DiPi^-lJsrG-.H.iWEicKMA-wii-iiiPL.-PHYs. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing*. R Ä/WEiCKNfÄNft*, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, D1PL.-PHYS. Dr. J. Prechtel

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Durchblasgas-Rezirkulationseinrichtung

Patentansprüche

1/ Brennkraftmaschine (1) mit einem Zylinderkopf (8) mit einem obengesteuerten Ventilmechanismus (10), mit einer Zylinderkopfabdeckung (9) und mit einer Einrichtung (17, 19, 18, 16, 15) zum Rückführen von Durchblasgasen aus einem Kurbelgehäuse (3) in eine Ansaugpassage (12) der Maschine, wobei die Einrichtung eine Belüftungskammer (15) aufweist, die mit dem Innern des Zylinderkopfes (8) und mit der Ansaugpassage (12) in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskammer (15) im Innern der Zylinderkopfabdeckung (9) zwischen dieser Abdeckung (9) und einer Abschirmplatte (14) definiert ist, die über dem oben

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gesteuerten Ventilmechanismus (10) liegt.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskammer (15) so ausgebildet ist/ daß sie einen langen Durchblasgasweg zwischen einem Einlaß vom Zylinderkopf (8) und einem Auslaß zur Ansaugpassage

(12) definiert.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkopfabdeckung (9) und die Abschirmplatte (14) in Richtung einer Maschinenzylinderreihe eine beträchtliche Länge aufweisen und daß der Durchblasgasweg in der Belüftungskammer (15) so definiert ist, daß das Durchblasgas dazu veranlaßt wird, die volle Länge der Abschirmplatte (14) wenigstens zweimal zu durchströmen.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskammer (15) einen zentralen ersten Belüftungskammerabschnitt (15a) und einen jeweils auf einer Seite des ersten Belüftungskammerabschnitts (15a) angeordneten zweiten und dritten Belüftungskammerabschnitt (15b, 15c) aufweist, und daß der erste bis vierte Belüftungskammerabschnitt (15a, 15b, 15c) durch Passagen (15d, 15e) miteinander verbunden sind.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Passagen eine verengte Passage (15d, 15e) umfaßt.
6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (1) in Bezug auf die Vertikale derart geneigt ist, daß der zweite Belüftungskammerabschnitt (15b) niedriger als der dritte Belüftungskammerabschnitt (15c) positioniert ist, daß der dritte Belüftungskammerabschnitt (15c) mit der Luftansaugeinrichtung

(11) in Verbindung steht, und daß die Abschirmplatte (14) Ölrückführlöcher (40) aufweist, die in dem zweiten Belüftungskammerabschnitt (15b) angeordnet sind.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkopfabdeckung

(9) eine von ihrer Unterseite ragende Rippe (33) aufweist, daß die Abschirmplatte (14) gegen diese Rippe (33) gehalten und mit ihr verbunden ist und daß die Rippe (33) ein inneres und äußeres Rippenglied (33a, 33b) umfaßt, welche die Belüftungskammer (15) in dem ersten bis dritten Belüftungskammerabschnitt (15a, 15b, 15c) und die Passagen (15d, 15e) unterteilen.
8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkopfabdeckung

(9) ein im wesentlichen zentrales Feld von Zündkerzenzugriff srohren (31) aufweist, und daß die Abschirmplatte

(14) Löcher (38) aufweist, durch welche sich die Zündkerzenzugriff srohre (31) mit belassenen umgebenden Spalten sich erstrecken, wobei die Belüftungskammer (15) durch diese Spalte (39) mit dem Innern des Zylinderkopfes

(8) in Verbindung steht.
9. Maschine nach Anspruch 7 oder 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das innere Rippenglied (33a) um die Zündkerzenzugriffsrohre (31) herum erstreckt und darin den ersten Belüftungskammerabschnitt (15a) definiert, und daß sich das äußere Rippenglied (33b) mit Abstand um das innere Rippenglied (33a) herum erstreckt und den zweiten und dritten Belüftungskammerabschnitt (15b, 15c) um das innere Rippenglied (15a) herum definiert.
10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmplatte (14) einen im wesentlichen zentralen ausgebauchten Abschnitt (37) aufweist, der in Richtung zum Zylinderkopf (8) ragt und teilweise den ersten Belüftungskammerabschnitt (15a) definiert, wobei in dem zentralen ausgebauchten Abschnitt (37) die Löcher (38) für die Zündkerzenzugriffsrohre (31) ausgebildet ist.