DE102008022585A1 - Internal combustion engine, particularly for motor vehicle, has working cylinder, in which combustion chamber is formed limited by working cylinder, and cylinder head is provided, which limits working cylinder and its combustion chamber - Google Patents

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Abstract

The internal combustion engine has a working cylinder (10), in which a combustion chamber (18) is formed limited by a working cylinder. A cylinder head (20) is provided, which limits the working cylinder and its combustion chamber. An ignition chamber (22) is formed in the cylinder head for each working cylinder. A fluid flow channel is arranged and formed in a lateral wall of the ignition chamber on one end of the ignition chamber facing one of the combustion chambers of the working cylinder. An independent claim is included for a method for cold-starting of an internal combustion engine, particularly of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Arbeitszylinder, in dem jeweils ein Brennraum von einem in dem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf, welcher die Arbeitszylinder und deren Brennräume begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf für jeden Arbeitszylinder eine Zündkammer ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Fluidströmungskanal vorgesehen ist, welcher die Zündkammer mit dem jeweiligen Brennraum des dieser Zündkammer zugeordneten Arbeitszylinders verbindet, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Arbeitszylinder, in dem jeweils ein Brennraum von einem in dem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf, welcher die Arbeitszylinder und deren Brennräume begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf für jeden Arbeitszylinder eine Zündkammer ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 17. Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Arbeitszylinder, in dem jeweils ein Brennraum von einem in dem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf, welcher die Arbeitszylinder und deren Brennräume begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf für jeden Arbeitszylinder eine Zündkammer ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 26. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kaltstarten einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Arbeitszylinder, in dem jeweils ein Brennraum von einem in dem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf, welcher die Arbeitszylinder und deren Brennräume begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf für jeden Arbeitszylinder eine Zündkammer ausgebildet ist, wobei in der Zündkammer eine aktive Zündhilfe angeordnet ist, wobei Kraftstoff in die Zündkammer eingespritzt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 39.The The invention relates to an internal combustion engine having at least one Working cylinder, in each case a combustion chamber of one in the working cylinder movable working piston is formed limited, and with a Cylinder head, which the working cylinders and their combustion chambers limited, wherein in the cylinder head for each working cylinder an ignition chamber is formed, wherein at least one fluid flow channel is provided, which the ignition chamber with the respective Combustion chamber of the working cylinder associated with this ignition chamber connects, according to the preamble of claim 1. The invention further relates to an internal combustion engine with at least a working cylinder, in each of which a combustion chamber of a in the working cylinder movable working piston is limited, and with a cylinder head, which the working cylinder and its Limited combustion chambers, wherein in the cylinder head for every working cylinder has an ignition chamber, according to the preamble of claim 17. The invention further relates to an internal combustion engine with at least a working cylinder, in each of which a combustion chamber of a in the working cylinder movable piston designed limited is, and with a cylinder head, which the working cylinder and whose combustion chambers are limited, being in the cylinder head for each Working cylinder is formed an ignition chamber, according to the The preamble of claim 26. The invention further relates a method for cold starting an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with at least one working cylinder in which each a combustion chamber of a movable in the working cylinder Working piston is limited, and with a cylinder head, which the working cylinder and its combustion chambers are limited, in the cylinder head for each cylinder an ignition chamber is formed, wherein in the ignition chamber an active ignition aid is arranged, with fuel injected into the ignition chamber is, according to the preamble of the claim 39th

Klassische Brennverfahren für Brennkraftmaschinen mit indirekter Einspritzung haben gegenüber der direkten Einspritzung folgende Nachteile: Hohe thermische Belastung des Zylinderkopfes, Wirkungsgradverlust durch großen Wandwärmeübergang (Kolben + Kammer), Wirkungsgradverlust durch verschleppten Ausbrand im Zylinder, Wirkungsgradverlust durch hohe Strömungsverluste im Schusskanal, erhöhte Partikel- und HC-Emissionen, da die Verbrennung in Wandnähe stattfindet. Demgegenüber ergeben sich folgende Vorteile: Höhere Literleistung (kW/l) bei gegebenem Ladedruck, da ein geringerer Luftüberschuss fahrbar ist, geringere NOx-Emissionen durch aufgeteilten Verbrennungsablauf, geringere Ladungswechselarbeit durch Füllungskanäle, so dass ein größerer Drehzahlbereich abgedeckt werden kann, geringe Geräuschemissionen und geringerer Spitzendruck.Conventional combustion processes for internal combustion engines with indirect injection have the following disadvantages compared to direct injection: High thermal load on the cylinder head, loss of efficiency due to large wall heat transfer (piston + chamber), loss of efficiency due to aborted burnout in the cylinder, efficiency loss due to high flow losses in the firing channel, increased particulate matter and HC Emissions, since the combustion takes place near the wall. In contrast, there are the following advantages: Higher liter capacity (kW / l) for a given charge pressure, as a lower excess air is mobile, lower NO x emissions through split combustion process, lower charge exchange work through filling channels, so that a larger speed range can be covered, low noise emissions and lower peak pressure.

Bekannter Vor- und Wirbelkammermotoren haben die folgenden Nachteile: Unbekannter Entflammungsort; Entflammung nahe der Schusskanalöffnung; Entflammung durch Kontakt mit heißer Brennraumwand; hohe Wärmeverluste durch gekühlte Kammer und lange Schusskanäle; geringes Volumen zu Oberflächenverhältnis; Strömungsverluste.known Vor- and vortex chamber motors have the following disadvantages: Unknown Entflammungsort; Ignition near the firing channel opening; Ignition by contact with hot combustion chamber wall; height Heat losses due to cooled chamber and long Shot channels; low volume to surface ratio; Flow losses.

Im Stand der Technik bekannte adiabate Motoren haben den Nachteil eines geringen Liefergrades, einer reduzierten Zylinderfüllung und einer geringen spezifischen Leistung bei gleichzeitig hohem NOx-Ausstoß. Der Vorteil adiabater Motoren liegt theoretisch in einem hohen indizierten Wirkungsgrad und geringen Wandwärmeverlusten.Adiabatic engines known in the prior art have the disadvantage of a low degree of delivery, a reduced cylinder charge and a low specific power with simultaneously high NO x emissions. The advantage of adiabatic engines is theoretically a high indexed efficiency and low wall heat losses.

Bei bekannten Brennkraftmaschinen mit Zündkammer ergeben sich hinsichtlich des Kaltstartverhaltens folgende Nachteile: Lange Startzeit, da große thermisch träge Masse vorhanden ist. Eine große zu beheizende Oberfläche. Es sind hohe Verdichtungsverhältnisse notwendig. Es ist eine geringe Luftturbulenz verfügbar. Eine geringe Gemischaufbereitungsenergie durch das Einspritzsystem. Es wird nur eine Einfacheinspritzung für den Kaltstart verwendet.at known internal combustion engines with ignition chamber arise with regard to the cold start behavior the following disadvantages: long start time, because large thermally inert mass is present. A large surface to be heated. They are high Compaction conditions necessary. It is a low air turbulence available. A small mixture processing energy through the injection system. It will only be a single injection for used the cold start.

Aus der US 2003/0183192 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Zündkammer, einer in die Zündkammer Kraftstoff einspritzenden Einspritzvorrichtung und mit einem Kolben mit Kolbenmulde bekannt, wobei Einspritzvorrichtung, Zündkammer und Kolbenmulde koaxial zueinander und zylindermittig angeordnet sind.From the US 2003/0183192 A1 is an internal combustion engine with an ignition chamber, a fuel injector into the ignition chamber injection device and known with a piston with piston recess, wherein injection device, ignition chamber and piston recess are arranged coaxially to each other and centerline.

Aus der EP 0 514 643 B1 ist ein Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit in Arbeitszylindern ausgebildeten Brennräumen bekannt, wobei im Zylinderkopf eine Vorkammer mit Prallstift angeordnet ist. In der seitlichen Wandung der Vorkammer sind an einem dem Brennraum eines Arbeitszylinders zugewandten Ende radial nach außen gerichtete Kanäle vorgesehen. Weiterhin ist eine aktive Zündhilfe in Form einer Glühkerze vorgesehen, die in die Vorkammer hinein ragt.From the EP 0 514 643 B1 is a cylinder head for a multi-cylinder internal combustion engine with combustion chambers formed in working cylinders known, wherein an antechamber with impact pin is arranged in the cylinder head. In the lateral wall of the pre-chamber radially outwardly directed channels are provided at a combustion chamber of a working cylinder end facing. Furthermore, an active ignition aid is provided in the form of a glow plug, which projects into the prechamber.

Aus der DE 35 38 633 A1 ist ein Zylinderkopf mit einer Vorkammer bekannt, wobei in die Vorkammer eine Glühkerze ragt.From the DE 35 38 633 A1 is a cylinder head with a prechamber known, wherein protrudes into the antechamber glow plug.

Aus der DE 690 09 116 T2 ist eine Vorbrennkammer vom Wirbelkammertyp in einem Verbrennungsmotor mit Wärmedämmung bekannt. Dies soll einen Kühlwasserverlust auf ein Minimum reduzieren.From the DE 690 09 116 T2 For example, a vortex chamber of the cyclone type in an internal combustion engine with thermal insulation is known. This should reduce cooling water loss to a minimum.

Aus der DE 195 19 713 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Heizelementes, wie beispielsweise eine Glühkerze einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei das Heizelement aktiviert wird, wenn ein Türkontakt betätigt wird.From the DE 195 19 713 A1 a device for controlling a heating element, such as a glow plug of an internal combustion engine is known, wherein the heating element is activated when a door contact is actuated.

Aus der DE 42 23 954 C1 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Heizelementes, wie beispielsweise eine Glühkerze einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei das Heizelement aktiviert wird, wenn ein Gurtschloss eingerastet ist.From the DE 42 23 954 C1 a device for controlling a heating element, such as a glow plug of an internal combustion engine of a motor vehicle is known, wherein the heating element is activated when a buckle is engaged.

Aus der DE 41 21 520 C2 ist eine Schaltungsanordnung zum Vorwärmen von Zündeinrichtungen nach Art von Glühkerzen für eine ein Kraftfahrzeug antreibende Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Auslösen der Vorwärmung bekannt, wobei die Einrichtung einen berührungslos arbeitenden Sensor und einen mit dem Sensor zusammenwirkenden Schalter aufweist. Hierbei bilden der Sensor und der Schalter eine Einheit, wobei der Schalter als berührungslos arbeitender Sensor ausgebildet ist und so im inneren des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dass die Anwesenheit einer Person auf dem Fahrersitz abtastbar ist.From the DE 41 21 520 C2 a circuit arrangement for preheating ignition devices in the manner of glow plugs for a motor vehicle driving internal combustion engine with a device for triggering the preheating is known, the device having a non-contact sensor and a cooperating with the sensor switch. Here, the sensor and the switch form a unit, wherein the switch is designed as a non-contact sensor and is arranged in the interior of the motor vehicle, that the presence of a person on the driver's seat can be scanned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der o. g. Art hinsichtlich des Ausschiebens der Ladung aus der Zündkammer in den Brennraum, des Entflammungsortes in der Zündkammer, der Wandverluste in der Zündkammer sowie des Kaltstartverhaltens zu verbessern.Of the Invention is the object of an internal combustion engine of o. g. Type with regard to the pushing out of the charge from the ignition chamber into the combustion chamber, the place of ignition in the ignition chamber, the wall losses in the ignition chamber and the cold start behavior to improve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Ansprüchen 1, 17 bzw. 26 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 39 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.These The object is achieved by an internal combustion engine the o. g. Art with the marked in claims 1, 17 and 26 respectively Features and by a method of o. G. Kind of claim 39 marked features solved. Advantageous embodiments The invention are described in the further claims.

Dazu ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einer Seitenwand der Zündkammer an einem dem Brennraum des Arbeitszylinders zugewandten Ende der Zündkammer wenigstens ein Fluidströmungskanal derart angeordnet und ausgebildet ist, dass eine Mittellängsachse dieses Fluidströmungskanals eine zumindest näherungsweise Sekante bzgl. der Innenwand des Arbeitszylinders ausbildet, wobei die Sekante von einer Mittellängsachse des Arbeitszylinders beabstandet ist.To it is in an internal combustion engine o. g. Type according to claim 1 according to the invention provided that in a side wall the ignition chamber at a combustion chamber of the working cylinder facing the end of the ignition chamber at least one fluid flow channel is arranged and designed such that a central longitudinal axis this fluid flow channel an at least approximately Secante with respect to the inner wall of the working cylinder forms, wherein the secant from a central longitudinal axis of the working cylinder is spaced.

Dies hat den Vorteil, dass während eines Kompressionshubes des Arbeitskolbens, bei dem ein Teil der Zylinderladung in die Zündkammer geschoben wird, in der Zündkammer eine gerichtete, schraubenförmige Gasströmung bzw. eine Drallströmung entsteht und nach der Zündung in der Zündkammer die Ladung aus der Zündkammer in den Brennraum mit nur geringem Wandkontakt ausgeschoben wird. Der wenigstens eine Fluidströmungskanal wirkt als Schusskanal, der ein hohes Turbulenzniveau im Brennraum erzeugt, wenn die Kolbengeometrie eine große freie Strahllänge erlaubt. Dadurch verbrennt die Ladung im Brennraum fern von der Wand des Arbeitszylinders, so dass Wandwärmeverluste minimiert werden. Gleichzeitig unterstützen hohe Turbulenzen eine geringe Rußbildung bzw. einen Rußabbrand. Durch die fette Vorverbrennung in der Zündkammer wird eine geringere NOx-Emission erzielt. Das aus der Zündkammer in den Brennraum überströmende Kraftstoff-Luftgemisch ist schon teiloxidiert, was eine magere Verbrennung im Brennraum mit geringeren Verbrennungstemperaturen bedingt. Es ergibt sich eine hohe Inertgasmasse mit hoher Wärmekapazität (AGR-Anteil) und dadurch eine geringere NOx- und Rußentstehung. Zusätzlich ergeben sich kurze Schusskanäle mit dementsprechend geringen Wandwärmeverlusten.This has the advantage that during a compression stroke of the working piston, in which a portion of the cylinder charge is pushed into the ignition chamber, in the ignition chamber, a directed, helical gas flow or a swirl flow and after ignition in the ignition chamber, the charge from the ignition chamber in the combustion chamber is pushed out with only a small wall contact. The at least one fluid flow passage acts as a firing channel which creates a high level of turbulence in the combustion chamber when the piston geometry allows a large free jet length. As a result, the charge in the combustion chamber burns away from the wall of the working cylinder, so that wall heat losses are minimized. At the same time, high turbulences promote low soot formation or soot burn-up. Due to the rich pre-combustion in the ignition chamber, a lower NO x emission is achieved. The overflowing from the ignition chamber into the combustion chamber fuel-air mixture is already partially oxidized, which causes a lean combustion in the combustion chamber with lower combustion temperatures. This results in a high inert gas mass with high heat capacity (EGR content) and thus a lower NO x - and soot formation. In addition, short shot channels result with correspondingly low wall heat losses.

Um das Volumen oberhalb des Arbeitskolbens optimal zu erfassen, ist der wenigstens eine Fluidströmungskanal derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Mittellängsachse des Fluidströmungskanals senkrecht oder derart verkippt zu der Mittellängsachse des Arbeitszylinders ausgerichtet ist, dass eine brennraumseitige Öffnung des Fluidströmungskanals in Richtung Arbeitskolben ausgerichtet ist.Around to optimally detect the volume above the working piston is the at least one fluid flow channel is arranged in such a way and is formed such that the central longitudinal axis of the fluid flow channel perpendicular or tilted to the central longitudinal axis the working cylinder is aligned, that a combustion chamber side opening the fluid flow channel aligned towards the working piston is.

Zweckmäßigerweise ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese Kraftstoff in die Zündkammer einspritzt, wobei bevorzugt der Arbeitskolben eine Kolbenmulde aufweist, die beispielsweise derart ausgebildet ist, dass diese 25% bis 50% des Brennraumes beinhaltet. Bei dieser Konfiguration ist es besonders vorteilhaft, wenn Zündkammer, Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Kolbenmulde koaxial zueinander angeordnet sind.Conveniently, a fuel injection device is provided which is such arranged and designed that this fuel into the ignition chamber injects, wherein preferably the working piston has a piston recess, which is for example designed such that this 25% to 50% of Combustion chamber includes. This configuration is special advantageous if ignition chamber, fuel injection device and piston recess are arranged coaxially with each other.

Zweckmäßigerweise umfasst die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Einspritzdüse, die als Mehrlochdüse oder Einlochdüse ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Einspritzdüse derart ausgebildet ist, dass diese einen kegelförmigen Einspritzstrahl mit einem Öffnungswinkel 0° bis 10° erzeugt, so dass eine freie Strahllänge in der Zündkammer, d. h. eine Strecke bevor der Einspritzstrahl eine Innenwand der Zündkammer trifft, maximal ist. Ein enger Winkel ist dabei besonders bevorzugt.Conveniently, the fuel injection device comprises an injection nozzle, designed as Mehrlochdüse or Einlochdüse is, wherein preferably the injection nozzle is formed is that this is a conical injection jet with generated an opening angle 0 ° to 10 °, so that a free jet length in the ignition chamber, d. H. a distance before the injection jet an inner wall of the Ignition chamber hits, is maximum. A narrow angle is special prefers.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt ein Volumen der Zündkammer 25% bis 50% eines Kompressionsvolumens des zugeordneten Arbeitszylinders.In a preferred embodiment is a Volume of the ignition chamber 25% to 50% of a compression volume the associated working cylinder.

Zweckmäßigerweise ist der wenigstens eine Fluidströmungskanal derart angeordnet und ausgebildet, dass die Mittellängsachse des Fluidströmungskanals in einer Ebene senkrecht zu der Mittellängsachse des Arbeitszylinders oder verkippt zu einer Ebene senkrecht zu der Mittellängsachse des Arbeitszylinders angeordnet ist.Conveniently, the at least one fluid flow channel is arranged and out forms that the central longitudinal axis of the fluid flow channel is arranged in a plane perpendicular to the central longitudinal axis of the working cylinder or tilted to a plane perpendicular to the central longitudinal axis of the working cylinder.

Für eine besonders effektive Erzeugung einer Drallströmung, sind mehrere, insbesondere vier oder sechs, Fluidströmungskanäle ausgebildet, die in Umfangsrichtung bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet sind.For a particularly effective generation of a swirl flow, are several, in particular four or six, fluid flow channels formed, preferably in the circumferential direction uniformly spaced apart from each other.

Besonders geringe Strömungsverluste erzielt man dadurch, dass der wenigstens eine Fluidströmungskanal mit einer Einlaufkantenverrundung ausgebildet ist und/oder der wenigstens eine Fluidströmungskanal konisch ausgebildet ist.Especially low flow losses are achieved by the fact that the at least one fluid flow channel formed with an inlet edge rounding and / or the at least one fluid flow channel is conical is trained.

Eine größtmögliche Flexibilität hinsichtlich der Kraftstoffzuführung erzielt man dadurch, dass ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zündkammer vorgesehen ist, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem ein Speichereinspritzsystem, insbesondere ein CR-System (Common Rail), ist.A greatest possible flexibility with regard to Fuel supply is achieved by having a fuel injection system for injecting fuel into the ignition chamber is, wherein the fuel injection system is a storage injection system, in particular a CR system (common rail), is.

In einer beispielhaften Ausführungsform sind in Richtung der Mittellängsachse zwei Reihen von Fluidströmungskanälen übereinander angeordnet.In an exemplary embodiment are in the direction of Center longitudinal axis two rows of fluid flow channels one above the other arranged.

Ein Ineinandergreifen der aus den Fluidströmungskanälen austretenden Strahlen mit verbesserter Gemischbildung erzielt man dadurch, dass die Fluidströmungskanäle der einen Reihe stärker in Richtung der Mittellängsachse geneigt sind, als die Fluidströmungskanäle der anderen Reihe.One Interlocking of the fluid flow channels emerging jets with improved mixture formation can be achieved in that the fluid flow channels of the one Row stronger in the direction of the central longitudinal axis are inclined as the fluid flow channels of the other series.

Weiterhin ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art gemäß Anspruch 17 erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einem Boden der Zündkammer, welcher dem Brennraum zugewandt ist, eine Zündhilfe derart angeordnet ist, dass diese Zündhilfe in die Zündkammer hinein ragt.Farther it is in an internal combustion engine o. g. Type according to claim 17 inventively provided that on a floor the ignition chamber, which faces the combustion chamber, a Ignition aid is arranged such that this ignition aid protrudes into the ignition chamber.

Dies hat den Vorteil, dass ein definierter Entflammungsort innerhalb der Zündkammer erzielt wird.This has the advantage of having a defined location of ignition within the ignition chamber is achieved.

Beispielsweise ist die Zündhilfe als passive Zündhilfe ausgebildet.For example the ignition aid is designed as a passive ignition aid.

Zweckmäßigerweise ist die Zündhilfe derart ausgebildet und angeordnet, dass diese eine Auftrefffläche für einen in die Zündkammer eingespritzten Kraftstoff ausbildet.Conveniently, the ignition aid is designed and arranged such that this one impact area for one in the ignition chamber Injected fuel is formed.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zündhilfe, die Zündkammer, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese Kraftstoff in die Zündkammer einspritzt, und eine Kolbenmulde in dem Arbeitskolben koaxial zueinander angeordnet.In a preferred embodiment, the ignition aid, the ignition chamber, a fuel injection device, which is arranged and designed such that this fuel in the ignition chamber is injected, and a piston recess in the Working piston arranged coaxially with each other.

Eine Reduktion der thermischen Masse mit entsprechend schneller Aufheizung der Zündhilfe erzielt man dadurch, dass die Zündhilfe mit einem von dem Innenraum der Zündkammer abgetrennten Volumen, insbesondere in Form eines Hohlraumes oder eines mit einem thermisch isolierenden Werkstoff gefüllten Hohlraums, und/oder als Rohr aus einem thermisch isolierenden Werkstoff ausgebildet ist.A Reduction of thermal mass with correspondingly faster heating the ignition aid is achieved by the fact that the ignition aid with a separated from the interior of the ignition chamber Volume, in particular in the form of a cavity or one with a thermally insulating material filled cavity, and / or designed as a tube made of a thermally insulating material is.

Eine hinreichend große, thermisch träge Masse mit sicherer Zündung erzielt man dadurch, dass die Zündhilfe mit einer derartigen Masse ausgebildet ist, dass während einer Kompressionsphase des Arbeitskolbens ein Temperaturabfall der Zündhilfe vermieden ist.A sufficiently large, thermally inert mass with safer Ignition is achieved by the fact that the ignition aid is formed with such a mass that during a compression phase of the working piston a temperature drop the ignition aid is avoided.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zündhilfe als Zündhut, insbesondere in Form einer Glocke oder eines Quaders, ausgebildet.In A preferred embodiment is the ignition aid as a firing hat, especially in the form of a bell or a Cuboid, trained.

Einen weit oberhalb bzw. entfernt von Schusskanälen der Zündkammer in den Brennraum liegenden Entflammungsort erzielt man dadurch, dass die Zündhilfe mit einem Zündstift ausgebildet ist, welcher sich von dem Boden der Zündkammer oder der Zündhilfe weg in die Zündkammer hinein erhebt. Hierdurch wird ein Maximum von unverbrannten Kraftstoff durch die Schusskanäle in den Brennraum geschoben.a far above or away from firing channels of the ignition chamber obtained in the combustion chamber location of flame obtained by the fact that the ignition aid is designed with a firing pin, which is from the bottom of the ignition chamber or the ignition aid away into the ignition chamber rises. This will be a Maximum of unburned fuel through the shot channels pushed into the combustion chamber.

Geringe Verwirbelungen mit dementsprechend geringen Überschiebverlusten beim Ausschieben von Kraftstoff aus der Zündkammer in den Brennraum erzielt man dadurch, dass die Zündhilfe am Boden der Zündkammer derart strömungsleitend ausgebildet ist, dass die Zündhilfe eine in Richtung des Bodens der Zündkammer gerichtete Strömung in Richtung einer Wandung der Zündkammer umlenkt. Außerdem wird durch die Zündhilfe eine Strömungsstabilisierung in der Kammer erzielt.low Turbulence with correspondingly low thrust losses when pushing fuel from the ignition chamber into the combustion chamber achieved by the fact that the ignition aid at the bottom of the ignition chamber is formed flow-conducting such that the ignition aid a directed towards the bottom of the ignition chamber flow deflects in the direction of a wall of the ignition chamber. Furthermore becomes through the ignition aid a flow stabilization achieved in the chamber.

Weiterhin ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art gemäß Anspruch 26 erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Wandung der Zündkammer wenigstens in einem vorbestimmten Bereich bzgl. des Zylinderkopfes thermisch isoliert ausgebildet ist.Farther it is in an internal combustion engine o. g. Type according to claim 26 according to the invention provided that a wall the ignition chamber at least in a predetermined range with respect to the cylinder head is formed thermally insulated.

Dies hat den Vorteil, dass hohe Wandtemperaturen in der Zündkammer, die eine unerwünschte Verkokung vermeiden, erzielt werden.This has the advantage that high wall temperatures in the ignition chamber, which avoid unwanted coking can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die thermische Isolierung derart ausgebildet, dass die Wandung der Zündkammer aus einem thermisch isolierenden Werkstoff, insbesondere aus Keramik, Siliziumnitrid, Zirkonoxid, einem Werkstoff mit austenitischem Gefüge, Nimonic, Inconel, oder einem Werkstoff auf Ni- oder Co-Basis-Legierung ausgebildet ist.In a preferred embodiment, the thermal insulation is formed such that the wall of the ignition chamber of a thermally insulating material, in particular of ceramic, silicon nitride, zirconium oxide, a material with austeniti scheme structure, Nimonic, Inconel, or a material based on Ni or Co-based alloy is formed.

Beispielsweise ist die thermische Isolierung derart ausgebildet, dass zwischen der Wandung der Zündkammer und dem Zylinderkopf eine Isoliermasse, insbesondere Kieselgur, oder ein Keramikwerkstoff angeordnet ist.For example the thermal insulation is designed such that between the wall of the ignition chamber and the cylinder head an insulating material, in particular diatomaceous earth, or a ceramic material is arranged.

Zweckmäßigerweise ist die thermische Isolierung derart ausgebildet, dass zwischen der Wandung der Zündkammer und dem Zylinderkopf ein Spalt ausgebildet ist.Conveniently, the thermal insulation is designed such that between the wall of the ignition chamber and the cylinder head a gap is trained.

Beispielsweise ist der Spalt als geschlossener Raum ausgebildet. Der Spalt ist beispielsweise evakuiert oder mit einem wärmeisolierenden Fluid, insbesondere einem wärmeisolierenden Gas, insbesondere Luft, gefüllt.For example the gap is formed as a closed space. The gap is For example, evacuated or with a heat-insulating Fluid, in particular a heat-insulating gas, in particular Air, filled.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Spalt als offener Luftspalt ausgebildet, wobei der Luftspalt in Richtung Brennraum offen ist.In In an alternative embodiment, the gap is open Air gap formed, the air gap in the direction of the combustion chamber is open.

Dadurch, dass eine Einspritzdüse derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Einspritzdüse Kraftstoff in die Zündkammer einspritzt, wobei im Zylinderkopf benachbart zur Einspritzdüse ein Kühlwasserkanal derart angeordnet ist, dass dieser Kühlwasserkanal einen vorbestimmten Abschnitt an einem von der Zündkammer abgewandten Ende der Einspritzdüse kühlt, wobei ferner im Zylinderkopf benachbart zur Einspritzdüse ein Hitzeschild derart angeordnet und ausgebildet ist, dass dieses Hitzeschild einen vorbestimmten Abschnitt an einem der Zündkammer zugewandten Ende der Einspritzdüse von einer von der Zündkammer ausgehenden Wärmestrahlung abschirmt, wird einerseits eine Überhitzung der Einspritzdüse verhindert und andererseits eine Abkühlung der Zündkammer bzw. der Wandung der Zündkammer aufgrund von Wärmeabstrahlung in Richtung der Einspritzvorrichtung, welche durch die Wasserkühlung der Einspritzdüse noch verstärkt wäre, reduziert.Thereby, that an injection nozzle is arranged and formed in this way is that the injector fuel into the ignition chamber injected, wherein in the cylinder head adjacent to the injection nozzle a cooling water channel is arranged such that this Cooling water channel a predetermined section on one of the ignition chamber facing away from the injection nozzle cool, further in the cylinder head adjacent to the injection nozzle a heat shield is arranged and configured such that it Heat shield a predetermined section on one of the ignition chamber facing the end of the injection nozzle of one of the ignition chamber outgoing heat radiation shields, on the one hand overheating the Injector prevents and on the other hand, a cooling the ignition chamber or the wall of the ignition chamber due to heat radiation in the direction of the injection device, which by the water cooling of the injector would be even more, reduced.

Zweckmäßigerweise weist das Hitzeschild einen Abschnitt auf, welcher sich in die Zündkammer hinein erstreckt und einen Teil einer Düsenkuppe der Einspritzdüse von dem Innenraum der Zündkammer thermisch abschirmt. Dies ermöglicht eine zusätzliche thermische Entlastung der Einspritzdüse, so dass ggf. weitere Kühlmaßnahmen entfallen können.Conveniently, The heat shield has a portion which extends into the ignition chamber extends and a portion of a nozzle tip of the injector thermally shielded from the interior of the ignition chamber. This allows additional thermal discharge the injection nozzle, so if necessary, further cooling measures can be omitted.

Eine Verkokung des Bereichs zwischen dem thermische isolierenden Abschnitt des Hitzeschildes und der Düsenkuppe ist dadurch wirksam vermieden, dass im Bereich zwischen diesem Abschnitt und der Düsenkuppe eine Abdichtung vorgesehen ist.A Coking of the area between the thermal insulating section the heat shield and the nozzle tip is thereby effective avoided that in the area between this section and the nozzle tip a seal is provided.

Weiterhin ist es bei einem Verfahren der o. g. Art gemäß Anspruch 35 erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor dem Kaltstart die aktive Zündhilfe vorgeheizt wird und während das Kaltstartens der Brennkraftmaschine mit zunehmender Drehzahl bis zum Erreichen einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl während eines Kompressionshubes des Kolbens wenigstens eine Voreinspritzung von Kraftstoff in die Zündkammer erfolgt und dieser voreingespritzte Kraftstoff in der Zündkammer mittels der aktiven Zündhilfe gezündet wird, wobei nach Abschluss der wenigstens einen Voreinspritzung eine Haupteinspritzung erfolgt.Farther it is in a method of o. g. Type according to claim 35 according to the invention provided that before the cold start the active ignition aid is preheated and during the Kaltstartens the internal combustion engine with increasing speed until reaching a predetermined idle speed during a compression stroke of the piston at least one pilot injection of fuel into the ignition chamber and this pre-injected fuel in the ignition chamber by means of the active ignition aid ignited, wherein after completion of at least one Pre-injection is a main injection.

Dies hat den Vorteil, dass bei einem Kaltstart die Haupteinspritzung in einer gut vorkonditionierte Zündkammer mit heißem Restgas erfolgt, so dass ein Zündverzug verringert ist und Zündaussetzer vermieden werden.This has the advantage that during a cold start the main injection in a well pre-conditioned ignition chamber with hot Residual gas takes place, so that an ignition delay is reduced and misfiring can be avoided.

Zur Anpassung des Kaltstartvorganges an die jeweilige Zündkammer, erfolgen zwei oder mehr Voreinspritzungen mit gleicher oder unterschiedlicher Kraftstoffmenge.to Adaptation of the cold start process to the respective ignition chamber, two or more pilot injections are made with the same or different amount of fuel.

Um Strom- und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, wird nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl die aktive Zündhilfe deaktiviert. Ggf. wird bei sehr geringen Motortemperaturen nachgeglüht.Around To reduce power and fuel consumption will be after reaching idle speed deactivates the active ignition aid. Possibly. is annealed at very low engine temperatures.

Beispielsweise wird das Vorheizen der aktiven Zündhilfe bei Betätigen eines Türkontaktes eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs und/oder bei Erfassen einer Person auf einem Fahrersitz eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs aktiviert.For example is the preheating of the active ignition aid when pressed a door contact of a equipped with the internal combustion engine Motor vehicle and / or when detecting a person on a driver's seat a motor vehicle equipped with the internal combustion engine activated.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zündhilfe, insbesondere zylinderselektiv, deaktiviert, wenn ein Wert für die Motortemperatur, die Laufruhe, die Drehungleichförmigkeit, den Zündverzug, eine Wassertemperatur, eine Öltemperatur und/oder einen Brennbeginn einen vorbestimmten Schwellwert über- oder unterschreitet.In In a preferred embodiment, the ignition aid, especially cylinder selective, deactivated if a value for engine temperature, smoothness, rotational nonuniformity, the ignition delay, a water temperature, an oil temperature and / or start of combustion exceeds a predetermined threshold value. or below.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing explained. This shows in

1 eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer, 1 a schematic representation of a first preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber,

2 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer, 2 a schematic representation of a second preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber,

3 eine Schnittansicht der Zündkammer der Brennkraftmaschine gemäß 1 bzw. 2, 3 a sectional view of the ignition chamber of the internal combustion engine according to 1 respectively. 2 .

4 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht, 4 a third preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in sectional view,

5 eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht, 5 a fourth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in sectional view,

6 eine fünfte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht, 6 a fifth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in sectional view,

7 eine sechste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht, 7 a sixth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in sectional view,

8 eine siebte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht, 8th a seventh preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in sectional view,

9 eine achte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht, 9 an eighth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in sectional view,

10 eine neunte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht, 10 A ninth preferred embodiment of an internal combustion engine with ignition chamber according to the invention in sectional view,

11 eine zehnte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht und 11 a tenth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in sectional view and

12 eine elfte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Zündkammer in Schnittansicht. 12 an eleventh preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention with ignition chamber in a sectional view.

Die in 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst einen Arbeitszylinder 10, einen Arbeitskolben 12, welcher in dem Arbeitszylinder 10 oszillierend auf- und abbewegbar ist, eine Einspritzdüse 14, und eine Glühkerze 16. In dem Arbeitszylinder 10 ist von dem Arbeitskolben 12 und einem Zylinderkopf 20 ein Brennraum 18 begrenzt. Im Zylinderkopf 20 ist oberhalb des Brennraumes 18 einer Zündkammer 22 ausgebildet, welche mittels eines Kammersitzringes 24 dichtend im Zylinderkopf 20 angeordnet ist und in den Brennraum 18 hinein ragt. An einem dem Brennraum abgewandten Ende der Zündkammer 22 ist die Kraftstoffeinspritzdüse 14 angeordnet, welche Kraftstoff in Form einer primären Einspritzstrahles 26 in die Zündkammer 22 einspritzt. An einem dem Brennraum 18 zugewandten Ende der Zündkammer 22 sind Fluidströmungskanäle bzw. Schusskanäle 28 als strömungsleitende Verbindung zwischen dem Innenraum der Zündkammer 22 und dem Brennraum 18 derart ausgebildet, dass eine Mittellängsachse dieses Fluidströmungskanals eine Sekante bzgl. der Innenwand des Arbeitszylinders ausbildet, wobei die Sekante von einer Mittellängsachse des Arbeitszylinders beabstandet ist. Eine beispielhafte Ausbildung und Anordnung der Schusskanäle 28 ist aus 3 ersichtlich. Aus diesen Schusskanälen 28 strömt Kraftstoff in Form eines sekundären Einspritzstrahles 32 aus dem Innenraum der Zündkammer 22 in den Brennraum 18. Sowohl die Glühkerze 16 als auch die Einspritzdüse 14 ragen in den Innenraum der Zündkammer 22 hinein. der Arbeitskolben 12 weist eine Kolbenmulde 38 auf.In the 1 shown, the first preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention comprises a working cylinder 10 , a working piston 12 which is in the working cylinder 10 oscillating up and down, an injection nozzle 14 , and a glow plug 16 , In the working cylinder 10 is from the working piston 12 and a cylinder head 20 a combustion chamber 18 limited. In the cylinder head 20 is above the combustion chamber 18 an ignition chamber 22 formed, which by means of a Kammersitzringes 24 sealing in the cylinder head 20 is arranged and in the combustion chamber 18 protrudes into it. At a side facing away from the combustion chamber end of the ignition chamber 22 is the fuel injector 14 arranged which fuel in the form of a primary injection jet 26 into the ignition chamber 22 injects. At one of the combustion chamber 18 facing the end of the ignition chamber 22 are fluid flow channels or shot channels 28 as a flow-conducting connection between the interior of the ignition chamber 22 and the combustion chamber 18 such that a central longitudinal axis of this fluid flow channel forms a secant with respect to the inner wall of the working cylinder, wherein the secant is spaced from a central longitudinal axis of the working cylinder. An exemplary embodiment and arrangement of the shot channels 28 is out 3 seen. From these shot channels 28 flows fuel in the form of a secondary injection jet 32 from the interior of the ignition chamber 22 in the combustion chamber 18 , Both the glow plug 16 as well as the injector 14 protrude into the interior of the ignition chamber 22 into it. the working piston 12 has a piston recess 38 on.

Die in 1 dargestellte Ausführungsform weist eine Einspritzdüse 14 mit großem PV-Winkel (Strahlkegelwinkel) auf. Ein Wert für ε beträgt 18 und ein Wert für σ beträgt 0,25.In the 1 illustrated embodiment has an injection nozzle 14 with a large PV angle (beam cone angle). A value for ε is 18 and a value for σ is 0.25.

Bei der in 2 dargestellten, zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 verwiesen wird. Auch die Zündkammer 22 gemäß 2 weist Schusskanäle, wie in 3 dargestellt, auf. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß 1 ist bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2 statt einer Glühkerze eine Zündkerze 30 vorgesehen.At the in 2 shown, second preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention functionally identical parts are identified by the same reference numerals, as in the first embodiment according to 1 so that their explanation to the above description of 1 is referenced. Also the ignition chamber 22 according to 2 has shot channels, as in 3 shown on. Unlike the first embodiment according to 1 is according to the second embodiment 2 a spark plug instead of a glow plug 30 intended.

Die Glühkerze 16 bzw. die Zündkerze 30 dienen als Zündhilfe in der Zündkammer 22. In der Zündkammer ergibt sich eine Ladungsschichten mit Luft und Kraftstoffgemisch. Die Zündkerze erlaubt eine gezielte Einleitung der Verbrennung in Form einer Vorverbrennung in der Zündkammer 22. Die Vorverbrennung in der Zündkammer 22 schiebt den Kraftstoff über in den Brennraum 18 im Arbeitszylinder 10. Im Brennraum 18 des Arbeitszylinders 10 erfolgt anschließend die Hauptenergieumsetzung.The glow plug 16 or the spark plug 30 serve as a starting aid in the ignition chamber 22 , In the ignition chamber results in a charge layers with air and fuel mixture. The spark plug allows targeted initiation of combustion in the form of pre-combustion in the ignition chamber 22 , The pre-combustion in the ignition chamber 22 pushes the fuel over into the combustion chamber 18 in the working cylinder 10 , In the combustion chamber 18 of the working cylinder 10 followed by the main energy conversion.

Diese Stufenverbrennung mit Vorverbrennung in der Zündkammer 22 erzielt ein Niedrigemissionsverhalten mit entsprechende Emissionsreduzierung mit einer 2-stufigen fettmager Verbrennung und geringen NOx-Emissionen auch bei hoher Last. Motorbezogen ergeben sich die Vorteile einer geringen Triebwerksbelastung durch eine weiche Verbrennung und einer Spitzendruckabsenkung, wobei ein mittlerer Einspritzdruckbedarf von kleiner 160 MPa vorliegt, da die Kammer die Zündverzüge verschiedener Kraftstoffe angleicht und reduziert.This stage combustion with pre-combustion in the ignition chamber 22 Achieves a low emission performance with corresponding emission reduction with a 2-stage lean burn and low NO x emissions even at high load. Engine related, there are the benefits of low engine load by a soft combustion and a peak pressure reduction, with a mean injection pressure requirement of less than 160 MPa, since the chamber equalizes and reduces the Zündverzüge different fuels.

Bei der in 4 dargestellten, dritten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform gemäß 1 und 2, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 und 2 verwiesen wird. Auch die Zündkammer 22 gemäß 2 weist Schusskanäle 28, analog wie in 3 dargestellt, auf, wobei jedoch anstatt vier Schusskanälen sechs Schusskanäle vorgesehen sind. Weiterhin ist eine Düsenkühlung 34 vorgesehen. Die zentrale Zündkammer 22 ist mittels eines Luftspaltes 36 thermisch vom Zylinderkopf 20 isoliert und eingeschraubt.At the in 4 illustrated, third preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention functionally identical parts are identified by the same reference numerals, as in the first and second embodiments according to 1 and 2 so that their explanation to the above description of 1 and 2 is referenced. Also the ignition chamber 22 according to 2 has shot channels 28 , analogous to in 3 shown, on, but instead of four shot channels six shot channels are provided. Furthermore, a nozzle cooling 34 intended. The central ignition chamber 22 is by means of an air gap 36 thermally from the cylinder head 20 isolated and screwed in.

Als Werkstoff für die Zündkammer 22 ist bei allen Ausführungsformen beispielsweise eine Ni-Basislegierung vorgesehen. Dies erzielt eine Oxidationsbeständigkeit sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit.As material for the ignition chamber 22 In all embodiments, for example, a Ni-base alloy is provided. This achieves oxidation resistance and low thermal conductivity.

Die Einspritzdüse 14, die Zündkammer 22 und die Kolbenmulde 38 liegen auf der gleichen Achse (koaxial) und bevorzugt zylindermittig. Die Form der Zündkammer 22 ist idealer Weise eine Kugel, um ein möglichst großes Volumen zu Oberflächenverhältnis zu erreichen. Das Zündkammervolumen beträgt ca. 25 bis 50% des gesamten Kompressionsvolumens des dieser Zündkammer zugeordneten Arbeitszylinders.The injector 14 , the ignition chamber 22 and the piston recess 38 lie on the same axis (coaxial) and preferably cylinder-centered. The shape of the ignition chamber 22 is ideally a sphere to achieve the largest possible volume to surface ratio. The ignition chamber volume is about 25 to 50% of the total compression volume of the working cylinder associated with this ignition chamber.

Für eine Kugel reicht häufig der Platz im Zylinderkopf 20 nicht aus. Deshalb kann die Zündkammer 22 leicht zu einer Fass- oder Kegelstumpfform gestreckt werden, so dass der primäre Einspritzstrahl 26 einen möglichst langen freien Weg ohne Wandkontakt innerhalb der Zündkammer 22 zurücklegen kann. Die Dichtfläche zwischen Zündkammer 22 und dem Brennraum 18 sollte möglichst nahe dem Brennraumdach erfolgen, da sich der sonst bildende Spalt mit Russ zusetzen würde und eine zusätzliche Quelle von Emissionen entsteht. Jede andere Art der Abdichtung ist möglich.For a ball often enough space in the cylinder head 20 not from. Therefore, the ignition chamber 22 be easily stretched to a barrel or truncated cone shape, so that the primary injection jet 26 the longest possible free path without wall contact within the ignition chamber 22 can go back. The sealing surface between ignition chamber 22 and the combustion chamber 18 should be as close as possible to the combustion chamber roof, as the otherwise forming gap would become clogged with soot and an additional source of emissions will result. Any other type of sealing is possible.

Die Zündkammer 22 weist eine Reihe von Öffnungen auf, die in Form der Schusskanäle 28 den Brennraum 18 oberhalb des Kolbens mit dem Innenraum der Zündkammer 22 verbinden. Die Öffnungen bzw. Schusskanäle 28 sind näherungsweise tangential zur inneren Kammerwand (3) angeordnet, um im Kompressionshub des Arbeitskolbens 12 der Gasströmung in den Innenraum der Zündkammer 22 hinein eine gerichtete schraubenförmige Strömung (Drall) aufzuprägen. Der Zündkammerboden kann strömungsgünstig ausgeführt werden.The ignition chamber 22 has a series of openings in the form of the shot channels 28 the combustion chamber 18 above the piston with the interior of the ignition chamber 22 connect. The openings or shot channels 28 are approximately tangential to the inner chamber wall ( 3 ) arranged in the compression stroke of the working piston 12 the gas flow into the interior of the ignition chamber 22 to impart a directed helical flow (twist). The Zündkammerboden can be performed streamlined.

Die Öffnungen bzw. Schusskanäle 28 sind bevorzugt zusätzlich leicht zum Kolben 12 hin geneigt, um das Volumen 18 über dem Kolben 12 optimal zu erfassen, ähnlich den Spritzlöchern einer Einspritzdüse. Die Öffnungen bzw. Schusskanäle 28 sind optional durch eine Einlaufkantenverrundung und/oder Konizität derart gestaltet, dass möglichst geringe Strömungsverluste entstehen. Dabei weist die Strömung von der Zündkammer 22 in den Zylinder 10 bzw. den Brennraum 18 geringere Strömungsverluste als umgekehrt auf. Dies ist sinnvoll, da durch die Energieumsetzung in der Zündkammer 22 beim Ausströmen höhere Druckverluste und folglich größere Geschwindigkeiten auftreten.The openings or shot channels 28 are preferably additionally easy to the piston 12 inclined down to the volume 18 above the piston 12 Optimal to capture, similar to the spray holes of an injection nozzle. The openings or shot channels 28 are optionally designed by an inlet edge rounding and / or conicity such that the lowest possible flow losses. In this case, the flow from the ignition chamber 22 in the cylinder 10 or the combustion chamber 18 lower flow losses than vice versa. This makes sense because of the energy conversion in the ignition chamber 22 when flowing out higher pressure losses and consequently higher speeds occur.

Grundsätzlich ist jedes Einspritzsystem geeignet, welches eine hinreichend große Gemischbildungsenergie bereitstellt. Ein bevorzugter Systemaufbau umfasst ein Speichereinspritzsytem (CR-System – Common Rail), welches die größtmögliche Flexibilität hinsichtlich Aufbau und Applikation bietet. Da diese Systeme die beste Verfügbarkeit haben, stellen sie die erste Wahl dar. Die Einspritzdüse ist entweder als Mehrlochdüse vorzugsweise mit einem kleinen PV-Winkel (Öffnungswinkel des durch die Spritzlöcher aufgespannten Kegels), der Werte bis 0° aufweist, ausgeführt. Der Winkel ist bevorzugt derart gewählt, dass die freie Strahllänge bzw. Weglänge des primären Einspritzstrahles 26 in der Zündkammer 22 maximiert und eine Benetzung der Seitenwand der Zündkammer 22 vermieden ist. Optional ist als Einspritzdüse 14 eine Einlochdüse vorgesehen, die mit einem Spritzloch koaxial zur Düsenlängsachse 40 ausgebildet ist. Alternativ ist eine nicht drosselnde Zapfendüse als Einspritzdüse 14 vorgesehen. Verschiedene Einspritzsystemkonfigurationen sind in 1 und 2 dargestellt.In principle, any injection system is suitable which provides a sufficiently large mixture formation energy. A preferred system structure comprises a storage injection system (CR system - common rail), which offers the greatest possible flexibility in terms of design and application. Since these systems have the best availability, they represent the first choice. The injection nozzle is designed either as a multi-hole nozzle preferably with a small PV angle (opening angle of the cone spanned by the spray holes), which has values up to 0 °. The angle is preferably selected such that the free jet length or path length of the primary injection jet 26 in the ignition chamber 22 maximizes and wetting the side wall of the ignition chamber 22 is avoided. Optional is as injector 14 a Einlochdüse provided with a spray hole coaxial with the nozzle longitudinal axis 40 is trained. Alternatively, a non-throttling spigot nozzle as an injection nozzle 14 intended. Various injection system configurations are in 1 and 2 shown.

Der Brennraum 18 im Arbeitszylinder 10 umfasst die Kolbenmulde 38. Die Kolbenmulde 38 weist einen möglichst großen Durchmesser auf. Mögliche Konfigurationen sind in 1 und 2 dargestellt. Die Verbrennung im Arbeitszylinder 10 erfolgt durch die erfindungsgemäße Anordnung weitgehend ohne Wandkontakt. Dies hat folgende Vorteile: Eine Geringe thermische Kolbenbelastung mit einem daraus resultierenden geringeren Kühlaufwand; keine Verbrennung in engen Spalten oder mit Wandkontakt, was zu geringerer Emissionsentstehung (HC + Partikel) führt; besserer Wirkungsgrad durch eine geringere Abkühlung der Verbrennungszone (isolierendes Luftpolster); die aus der Zündkammer 22 durch die Öffnungen bzw. Schusskanäle 28 strömende, teilverbrannte Ladung kann die Luft im Arbeitszylinder 10 schnell erfassen, was die Verbrennungsdauer verkürzt und einen Wirkungsgradgewinn erzielt; möglichst kleine Ventiltaschen, um Russbildung zu vermeiden; die Kolbenmulde 38 im Bereich unterhalb der Zündkammer 22 ist derart ausgebildet, dass das Schadvolumen zwischen Zündkammer 22 und Kolbenboden möglichst gering ist.The combustion chamber 18 in the working cylinder 10 includes the piston recess 38 , The piston recess 38 has the largest possible diameter. Possible configurations are in 1 and 2 shown. The combustion in the working cylinder 10 takes place by the inventive arrangement largely without wall contact. This has the following advantages: A low thermal piston load with a resulting lower cooling effort; no combustion in narrow gaps or with wall contact, resulting in lower emission (HC + particle) emissions; better efficiency due to less cooling of the combustion zone (insulating air cushion); from the ignition chamber 22 through the openings or shot channels 28 flowing, partially burned charge can cause air in the working cylinder 10 quickly detect what will shorten the combustion time and achieve an efficiency gain; smallest possible valve pockets to avoid soot formation; the piston recess 38 in the area below the ignition chamber 22 is designed such that the harmful volume between the ignition chamber 22 and piston crown is as low as possible.

Da das Kolbenmuldenvolumen im Vergleich zu einem Motor mit direkter Einspritzung kleiner ausfällt (ca. 25–50% des Kompressionsvolumens des Arbeitszylinders 10 sind in der Kammer), fällt die Muldentiefe geringer aus. Dies erlaubt eine Verringerung der Kompressionshöhe. Die folgenden Vorteile gegenüber einem Kolben 12 mit hoher Muldentiefe können einzeln bzw. anteilig genutzt werden: Verlängerung des Pleuels, so dass sich ein kleineres Schubstangenverhältnis ergibt; geringere Kolbenseitenkräfte mit entsprechend weniger Reibung; geringere Kräfte 2. Ordnung und dadurch bessere Laufruhe; Kürzung der (Motor-)Blockhöhe mit entsprechender Gewichts- und Ressourcenersparnis; kürzerer Kolben mit entsprechender Gewichtsreduktion und dadurch möglichen höheren Drehzahlen bzw. geringere Pleuel und Kurbelwellenbelastung.Since the piston bowl volume is smaller compared to a direct injection engine (about 25-50% of the working cylinder's compression volume 10 are in the chamber), the bowl depth is smaller. This allows a reduction in the compression height. The following advantages over a piston 12 with high bowl depth can be used individually or proportionally: extension of the connecting rod, so that results in a smaller push rod ratio; lower piston side forces with correspondingly less friction; lower personnel 2 , Order and thus better smoothness; Reduction of the (engine) block height with corresponding weight and resource savings; shorter piston with corresponding weight reduction and thus possible higher speeds or lower connecting rods and crankshaft load.

Die Ansaugkanäle können, im Vergleich zum Dieselmotor mit direkter Einspritzung, deutlich stärker als Füllungskanäle ausgelegt werden. Daraus ergibt sich eine bessere Füllung, vor allem bei hohen Drehzahlen. Diese erlaubt bei einem Saugmotor eine größere spezifische Leistung, bei einem aufgeladenen Motor wahlweise eine größere Leistung oder einen abgesenkten Ladedruckbedarf. Die verringerten Strömungswiderstände senken die Ladungswechselarbeit, was den Verbrauch absenkt.The Intake ducts can, compared to the diesel engine with direct injection, much stronger than filling channels be interpreted. This results in a better filling, especially at high speeds. This allows for a naturally aspirated engine a greater specific power, in a charged Motor either a larger power or a lowered boost pressure requirement. The reduced flow resistance reduce the charge exchange work, which lowers consumption.

Gegebenenfalls wird der Drall durch eine Kanalabschaltung (Drallklappe) im Bedarfsfalle angehoben. Der nicht gesperrte Kanal wirkt dann als Tangentialkanal und erzeugt einen Drall im Zylinder.Possibly the twist is due to a channel shutdown (swirl flap) in case of need raised. The unlocked channel then acts as a tangential channel and creates a twist in the cylinder.

Hinsichtlich der Ventilanordnung ist eine symmetrische Anordnung der Elemente im Zylinderkopf bevorzugt. Vorteilhaft ist eine 3- bzw. 4-Ventilanordnung mit mittig eingebauter Zündkammer 22. Da nur ein geringes Drallniveau benötigt wird, müssen die Ventile nicht Flach sondern können auch leicht geneigt bzw. leicht radial eingebaut werden und die Ladungskanäle können auf maximale Füllung ausgelegt werden. Das ermöglicht größere Ventilquerschnitte und mehr Bauraum für die Zündkammer 22. Werden die Ventile flach eingebaut, so ist der Zylinderkopf 20 flach und es bildet sich ein Brennraum 18 begrenzt durch die Kolbenmulde, einen Quetschspalt und das Brennraumdach. Werden die Ventile geneigt eingebaut, so ist ein kegel- bzw. kugelstumpfförmiger Brennraum 18 bevorzugt. Die Ventile können normal zum Brennraum (senkrecht) oder verdreht (parallel zueinander stehende Einlass- und Auslassventile) mit möglichst kleinen Ventiltaschen zum Brennraum ausgerichtet sein.With regard to the valve arrangement, a symmetrical arrangement of the elements in the cylinder head is preferred. Advantageously, a 3- or 4-valve arrangement with centrally installed ignition chamber 22 , Since only a small swirl level is required, the valves do not have to be flat but can also be slightly inclined or slightly radially installed and the charge channels can be designed for maximum filling. This allows larger valve cross-sections and more space for the ignition chamber 22 , If the valves are installed flat, so is the cylinder head 20 flat and it forms a combustion chamber 18 limited by the piston recess, a nip and the combustion chamber roof. If the valves installed inclined, so is a conical or spherical-shaped combustion chamber 18 prefers. The valves can be aligned normal to the combustion chamber (vertical) or twisted (parallel inlet and outlet valves) with the smallest possible valve pockets to the combustion chamber.

Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung eines Motorarbeitsspieles:Below is a description a motor work game:

Ansaugen:aspiration:

Ansaugen der Ladung durch Füllungskanäle; geringe Drall- oder Tumblebewegung der Zylinderladung; Ventilsteuerzeiten entsprechen denen eines üblichen Dieselmotors oder sind auf maximale Füllung optimiertsuck in the charge through filling channels; low swirl or tumble motion of the cylinder charge; Correspond to valve timing those of a standard diesel engine or are at maximum Filling optimized

Verdichten:Sealing:

Bei Verdichtung wird Zylinderladung vom dem Brennraum 18 in Zündkammer 22 über die Schusskanäle 28 übergeschoben; durch die tangential zur Zündkammer 22 angeordneten Schusskanäle 28 wird eine gezielte Ladungsbewegung in der Zündkammer 22 beispielsweise mit einer schraubenförmig aufsteigenden Drehbewegung erzeugt. Die Ladungsbewegung in Zündkammer 22 wird nahe Einspritzbeginn bzw. Brennbeginn erzeugt, was eine geringe Dissipation erzielt.Upon compression, cylinder charge is discharged from the combustion chamber 18 in ignition chamber 22 over the shot channels 28 pushed over; through the tangential to the ignition chamber 22 arranged shot channels 28 becomes a targeted charge movement in the ignition chamber 22 for example, generated with a helical ascending rotational movement. The charge movement in ignition chamber 22 is generated near the start of injection or start of combustion, which results in low dissipation.

Expandieren:Expand:

Zündkammer: Nahe vor oder nach OT Einspritzung (Vor- und Nacheinspritzungen möglich). Vor- und Nacheinspritzmengen sind an das Zündkammervolumen angepasst. Entflammung an Zündhilfe 16, 30 (Glühstift, Zündkerze, Zündhut, Zündkammerwand) oder nach Zündverzug in Luft. Verbrennung unter Sauerstoffmangel (fette Verbrennung). Druckanstieg in der Zündkammer 22 mit dementsprechendem Ausschieben der Ladung in den Arbeitszylinder 10.Ignition chamber: Near before or after TDC injection (pre and post injections possible). Pre and post injection quantities are adapted to the ignition chamber volume. Ignition on ignition aid 16 . 30 (Glow plug, spark plug, ignition cap, ignition chamber wall) or after ignition delay in air. Combustion under oxygen deficiency (fat burning). Pressure increase in the ignition chamber 22 with corresponding pushing out of the load in the working cylinder 10 ,

Zylinder: Öffnungen 28 zwischen Zündkammer 22 und Arbeitszylinder 10 wirken als Schusskanäle und Erzeugung ein hohen Turbulenzniveaus (sekundäre Einspritzdüsen). Die Ladung wird durch das Überströmen im Arbeitszylinder 10 bzw. dem Brennraum 18 verteilt. Die Schusskanäle 28 sind derart ausgerichtet, dass die Ladung möglichst fern von der Wand des Arbeitszylinders 10 bzw. des Brennraums 18 verbrennt. Geringer Druckanstieg im Zylinder, wodurch sich ein weich laufender Motor mit dementsprechender Spitzendruckabsenkung ergibt.Cylinder: openings 28 between ignition chamber 22 and working cylinder 10 act as shot channels and generate a high level of turbulence (secondary injectors). The charge is due to the overflow in the working cylinder 10 or the combustion chamber 18 distributed. The shot channels 28 are aligned so that the charge as far away from the wall of the working cylinder 10 or the combustion chamber 18 burns. Low pressure increase in the cylinder, resulting in a smooth running engine with corresponding peak pressure reduction.

Emissionsvorteile: Fette Verbrennung in der Zündkammer 22 führt zu geringer NOx-Entstehung. Hohe Turbulenz bei der Verbrennung im Arbeitszylinder 10 führt zu geringer Rußbildung und ein Rußabbrand wird gefördert, wodurch sich eine hohe AGR-Verträglichkeit des Brennverfahrens ergibt. Geringe Wandwärmeverluste, geringe HC- und Partikelentstehung durch Verbrennung in flacher Mulde 38 und nicht an Zylinder oder Kolbenwand. Überströmendes Kraftstoff-Luftgemisch ist wegen der Vorverbrennung in der Zündkammer 22 bereits teiloxidiert, was zu einer mageren Verbrennung im Arbeitszylinder 10 mit dementsprechend geringen Verbrennungstemperaturen und hoher Inertgasmasse mit hoher Wärmekapazität (AGR-Anteil) führt. Dies erzielt eine geringe NOx- und Rußbildung.Emission advantages: Fat combustion in the ignition chamber 22 leads to low NO x production. High turbulence during combustion in the working cylinder 10 leads to low soot formation and Rußabbrand is promoted, resulting in a high EGR compatibility of the combustion process. Low wall heat losses, low HC and particle formation due to combustion in a shallow depression 38 and not on cylinder or piston wall. Overflowing air-fuel mixture is due to the pre-combustion in the ignition chamber 22 already partially oxidized, resulting in a lean burn in the working cylinder 10 with correspondingly low combustion temperatures and high inert gas mass with high heat capacity (EGR content) leads. This achieves low NO x - and soot formation.

Die räumliche Anordnung der Zündkammer 22 in der Zylindermitte kombiniert mit der erfindungsgemäßen Ausrichtung der Schusskanäle führt dazu, dass möglichst geringe Wandwärmeverluste entstehen. Kurze Schusskanäle 28 erzielen ebenfalls geringe Wandwärmeverluste. Die Zündkammer 22 weist bevorzugt eine kugel-, kegelstumpf-, oder fass- oder zylinderstumpfähnliche Form (kompakt) auf, um ein hohes Volumen- zu Oberflächenverhältnis zu erreichen. Gleichzeitig ist die Zündkammer 22 derart dimensioniert, dass der primäre Einspritzstrahl 26 eine möglichst lange freie Weglänge hat. Der Luftansaugkanal ist auf Füllung optimiert und es ist ein flacher Kolben mit großer Kolbenmulde oder ein Flachkolben vorgesehen.The spatial arrangement of the ignition chamber 22 in the cylinder center combined with the inventive orientation of the shot channels results in the lowest possible wall heat losses. Short shot channels 28 also achieve low wall heat losses. The ignition chamber 22 preferably has a spherical, truncated cone, or barrel or cylinder stump-like shape (compact) in order to achieve a high volume to surface ratio. At the same time is the ignition chamber 22 so di dimensioned that the primary injection jet 26 has as long as possible free path. The air intake duct is optimized for filling and a flat piston with a large piston recess or a flat piston is provided.

Die 5 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Zündkammer 22, welche jeweils zwischen einem Einlasskanal 42 und einem Auslasskanal 44 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist an einem dem Brennraum 18 zugewandten Boden 46 der Zündkammer 22, eine Zündhilfe 48 derart angeordnet, dass diese Zündhilfe 48 in den Innenraum der Zündkammer 22 hinein ragt.The 5 to 9 show various embodiments of the ignition chamber 22 , which in each case between an inlet channel 42 and an exhaust duct 44 is arranged. According to the invention is at a combustion chamber 18 facing ground 46 the ignition chamber 22 , a starting aid 48 arranged such that this ignition aid 48 into the interior of the ignition chamber 22 protrudes into it.

Um während des Betriebes der Brennkraftmaschine mit Zündkammer 22 einen definierten Entflammungsort in der Zündkammer 22 zu erzielen, ist die Zündhilfe 48 vorgesehen. Diese Zündhilfe 48 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass diese eine Zündung in der Zündkammer 22 möglichst weit oberhalb der Schusskanäle 28 initiiert, um ein Maximum an unverbranntem Kraftstoff aus der Zündkammer 22 durch die Schusskanäle 28 in den Brennraum 28 über zu schieben. Um nach einer Kaltstartphase möglichst kraftstoffsparend den Entflammungsort zu definieren, ist die Zündhilfe 48 beispielsweise als Zündhut, wie in 5 bis 9 dargestellt, oder ähnlich ausgebildet.To during the operation of the internal combustion engine with ignition chamber 22 a defined location of ignition in the ignition chamber 22 to achieve is the ignition aid 48 intended. This ignition aid 48 is designed and arranged such that it has an ignition in the ignition chamber 22 as far as possible above the firing channels 28 initiated to maximize unburned fuel from the ignition chamber 22 through the shot channels 28 in the combustion chamber 28 to push over. In order to define the location of the fire after a cold-start phase as fuel-efficient as possible, the ignition aid is provided 48 for example, as a firing hat, as in 5 to 9 represented, or similarly formed.

Der Zündhut 48 bildet eine Auftrefffläche 50 für den primären Einspritzstrahl aus. Diese Fläche 50 ist beispielsweise durch eine Luftspaltisolierung, doppelwandiger Bauweise mit abgeschlossenem Gasvolumen, von der Kammer 22 isoliert. Hierdurch wird die thermische Masse der Zündhilfe 48 reduziert und es ist ein schnelles Aufheizen sichergestellt. Die Auftrefffläche 50 ist optional etwas dicker ausgeführt (hinreichend große thermisch träge Masse), um sicherzustellen, dass während der Kompressionsphase kein unerwünschter Temperaturabfall an der Wand der Zündhilfe 48 auftritt (8 und 9).The ignition 48 forms an impact surface 50 for the primary injection jet. This area 50 is for example by an air gap insulation, double-walled construction with closed gas volume, from the chamber 22 isolated. As a result, the thermal mass of the ignition aid 48 reduced and it is ensured a quick heating. The impact area 50 is optionally a little thicker (sufficiently large thermally inert mass) to ensure that during the compression phase no unwanted temperature drop on the wall of the ignition aid 48 occurs ( 8th and 9 ).

Durch eine aufgesetzte Spitze ”Pickel”, wie bei den Ausführungsformen gemäß der 5 bis 7 dargestellt, kann der Zündort, je nach Brennverfahrenserfordernis, näher an die Einspritzdüse 14 positioniert werden. Der ”Pickel” erlaubt einen in der Zündkammer 22 weiter oben bzw. entfernt von den Schusskanälen 28 liegenden Zündort. Am Boden 46 der Zündkammer 22 ist die Zündhilfe 48 mit einer strömungsgünstigen Kante 52 ausgebildet. Dies erzielt geringere Strömungsverluste und einen definierteren Drall in der Kammer.By a patch tip "pimple", as in the embodiments according to the 5 to 7 As shown, the ignition location may be closer to the injector, depending on the combustion process requirement 14 be positioned. The "pimple" allows one in the ignition chamber 22 further up or away from the shot channels 28 lying ignition location. On the ground 46 the ignition chamber 22 is the ignition aid 48 with a streamlined edge 52 educated. This achieves lower flow losses and a more defined spin in the chamber.

Die Form der Zündhilfe 48 ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass beim Ein- und Ausströmen die Strömung beeinflusst wird und beispielsweise geringere Verwirbelungen entstehen. Dies erlaubt größere Schusskanalöffnungen 28 mit geringeren Überschiebeverlusten. Daraus resultieren geringere Strömungsverluste in der Zündkammer 22 und es steht mehr Energie für die Gemischbildung im Arbeitszylinder 10 zur Verfügung.The shape of the ignition aid 48 is preferably designed such that during the inflow and outflow, the flow is influenced and, for example, lower turbulence arise. This allows larger firing channel openings 28 with lower overshoot losses. This results in lower flow losses in the ignition chamber 22 and there is more energy for the mixture formation in the working cylinder 10 to disposal.

In den 5 ist die Zündhilfe 48 als Zündstift, in den 6 und 7 ist die Zündhilfe 48 als als Pickelhaube, in 8 ist die Zündhilfe 48 als ”Melone” und in 9 ist die Zündhilfe 48 als Zylinder ausgebildet. Die Zündhilfe 48 ist bevorzugt mittig in der Zündkammer 22 angeordnet.In the 5 is the ignition aid 48 as firing pin, in the 6 and 7 is the ignition aid 48 as a spiked helmet, in 8th is the ignition aid 48 as a "melon" and in 9 is the ignition aid 48 designed as a cylinder. The ignition aid 48 is preferably centered in the ignition chamber 22 arranged.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einer Zündkammer bzw. Vor- oder Wirbelkammer 22 sind Teile des Motors isoliert, ohne dabei eine Einbuße der Zylinderfüllung, wie an einem vollständig adiabaten Motor, hinzunehmen. Dabei ist wichtig, dass der Brennraum 18, die Füllungskanäle 28 und der Kolben 12 gekühlt werden, um einen hohen Liefergrad zu gewährleisten. Die Zündkammerwände können eine hohe Temperatur aufweisen, da es dadurch keine Verluste in der Zylinderladungsmenge gibt.In the internal combustion engine according to the invention with an ignition chamber or vortex or vortex chamber 22 Parts of the engine are isolated, without sacrificing a loss of cylinder filling, as on a fully adiabatic engine. It is important that the combustion chamber 18 , the filling channels 28 and the piston 12 be cooled to ensure a high degree of delivery. The Zündkammerwände can have a high temperature, since there are no losses in the cylinder charge amount.

Erfindungsgemäß ist die Zündkammer 22 gegen Wärmeverluste isoliert. Hierzu ist die Zündkammer 22 beispielsweise aus Keramik, wie Siliziumnitrid oder Zirkonoxid, oder einem schlecht wärmeleitenden Metall oder Material (austentisches Gefüge z. B. Nimonic, Inconel) hergestellt. Alternativ oder zusätzlich ist die Kammer mit einer Isoliermasse, wie beispielsweise Kieselgur umkleidet. Weiterhin alternativ oder zusätzlich ist eine Luftspaltisolierung 36, wie aus 4 ersichtlich, vorgesehen. Der Luftspalt 36 ist beispielseise ein geschlossener Luftspalt 36, d. h. ein abgeschlossenes Volumen, oder ein zum Brennraum offener Luftspalt 36. Alle vorgenannten Maßnahmen zur thermischen Isolierung können auch miteinander kombiniert werden.According to the invention, the ignition chamber 22 isolated against heat loss. For this purpose, the ignition chamber 22 For example, made of ceramic, such as silicon nitride or zirconium oxide, or a poorly heat-conducting metal or material (austenitic structure, for example, Nimonic, Inconel). Alternatively or additionally, the chamber is lined with an insulating compound, such as diatomaceous earth. Further alternatively or additionally, an air gap insulation 36 , like out 4 seen, provided. The air gap 36 is an example of a closed air gap 36 , ie a closed volume, or an air gap open to the combustion chamber 36 , All the above measures for thermal insulation can also be combined.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zündkammer 22 wird so dünnwandig wie möglich ausgeführt, damit sie schnell eine vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Die eingesetzten Werkstoffe sind zweckmäßigerweise hochwarmfest.In a preferred embodiment, the ignition chamber 22 is made as thin-walled as possible so that it quickly reaches a predetermined operating temperature. The materials used are expediently heat-resistant.

Die Wandungen der Zündkammer 22 werden durch die Isolierung so heiß gehalten, dass die Leidenfrosttemperatur des Kraftstoffes überschritten wird. Dadurch können keine flüssigen Tropfen auf der Wand haften. Dies verhindert einen Koksaufbau in der Zündkammer 22 und fördert die Gemischbildung.The walls of the ignition chamber 22 are kept so hot by the insulation that the Leidenfrost temperature of the fuel is exceeded. As a result, no liquid drops can adhere to the wall. This prevents coke build-up in the ignition chamber 22 and promotes mixture formation.

Wie aus 4 und 10 ersichtlich, ist im Bereich direkt um die Einspritzdüse 14 eine Kühlung 34 vorgesehen, die beispielsweise mit Kühlwasser die Einspritzdüse 14 kühlt. Anderenfalls droht eine Überhitzung der Einspritzdüse 14, die zum Ausfall durch Düsenverkokung führen kann. Wie aus 10 ersichtlich, ist die Wärmbelastung als auch die Wärmestrahlung durch Abschirmung der Düse 14 durch ein Hitzeschild 52 an der Düse 14 abgesenkt. Außerdem reduziert das Hitzeschild 52 den Wandwärmeverlust der Zündkammer 22, bedingt durch die Düsenkühlung 34. Das Hitzeschild 52 weist einen Abschnitt 56 auf, welcher sich in die Zündkammer 22 hinein erstreckt und eine Teil einer Düsenkuppe 58 der Einspritzdüse 14 von dem Innenraum der Zündkammer 22 thermisch abschirmt.How out 4 and 10 It can be seen in the area directly around the injection nozzle 14 a cooling 34 provided, for example, with cooling water, the injection nozzle 14 cools. Otherwise, the injector overheats 14 which can lead to failure by Düsenverkokung. How out 10 can be seen, the heat load as well as the heat Irradiation by shielding the nozzle 14 through a heat shield 52 at the nozzle 14 lowered. It also reduces the heat shield 52 the wall heat loss of the ignition chamber 22 , due to the nozzle cooling 34 , The heat shield 52 has a section 56 on, which is in the ignition chamber 22 extends into it and part of a nozzle tip 58 the injector 14 from the interior of the ignition chamber 22 thermally shielded.

Alternativ oder zusätzlich zu der Düsenkühlung 34 ist eine Abdichtung im Bereich zwischen dem Abschnitt 56 und der Düsenkuppe 58 vorgesehen. Dies verringert zusätzlich einen Wärmeeintrag in die Einspritzdüse 14, verhindert ein Verkoken des Spaltes zwischen dem Abschnitt 56 und der Düsenkuppe 58 und schafft eine thermische Entlastung der Einspritzdüse 14, so dass ggf. die Düsenkühlung 34 entfallen kann.Alternatively or in addition to the nozzle cooling 34 is a seal in the area between the section 56 and the nozzle tip 58 intended. This additionally reduces a heat input into the injection nozzle 14 , prevents coking of the gap between the section 56 and the nozzle tip 58 and creates a thermal discharge of the injector 14 , so that if necessary, the nozzle cooling 34 can be omitted.

Durch die erfindungsgemäß ausgebildete adiabate Zündkammer sind folgende Vorteile zu erwarten: Wirkungsgradvorteile, da geringere Wandwärmeverluste. Bessere Verdampfung des Kraftstoffes bei Einspritzung durch höhere Temperaturen in der Zündkammer 22. Keine Verkokung der Zündkammerwände, da die Temperaturen oberhalb der Leidenfrosttemperatur des Kraftstoffes liegen. Geringe thermische Belastung des Zylinderkopfes 20. Größere Laufruhe durch kurze Zündverzüge. Geringer Anteil an einer vorgemischten Verbrennung und dadurch geringe NOx-Emissionen.The inventively formed adiabatic ignition chamber the following advantages are expected: efficiency advantages, since lower wall heat losses. Better vaporization of the fuel when injected by higher temperatures in the ignition chamber 22 , No coking of the combustion chamber walls, as the temperatures are above the Leidenfrost temperature of the fuel. Low thermal load on the cylinder head 20 , Greater smoothness due to short ignition delays. Low proportion of premixed combustion and thus low NO x emissions.

Erfindungsgemäß ist beim Kaltstart folgendes Vorgehen vorgesehen: Um den Zündverzug zu minimieren und einen sicheren (Kalt-)Start zu gewährleisten, ist in der Zündkammer 22 eine elektrisch oder mit Laser betriebene Zündhilfe vorgesehen. Diese ist bevorzugt als Glühkerze 16 (1) oder Zündkerze 30 (2) ausgebildet. Der Vorglühvorgang des Motors beginnt beispielsweise mit dem Betätigen eines Türkontaktes, um die Zündkammer 22 vorab zu konditionieren. Eine weitere Möglichkeit für die Vorkonditionierung der Zündkammer 22 besteht darin, die Motorkonditionierung zu starten, wenn der Fahrer eines mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs auf dem Fahrersitz platz nimmt. Dadurch wird aus Sicht des Fahrers ein schnellerer Motorstart ermöglicht.According to the following procedure is provided during cold start: In order to minimize the ignition delay and to ensure a safe (cold) start, is in the ignition chamber 22 provided an electrically or laser-operated ignition aid. This is preferred as a glow plug 16 ( 1 ) or spark plug 30 ( 2 ) educated. The Vorglühvorgang of the engine, for example, begins with the actuation of a door contact to the ignition chamber 22 to be conditioned in advance. Another possibility for the preconditioning of the ignition chamber 22 is to start the engine conditioning when the driver of a motor vehicle equipped with the internal combustion engine according to the invention takes place on the driver's seat. This allows a faster engine start from the driver's point of view.

Mit dem Motorstart wird ein Raildruck in einer Kraftstoffversorgung für die Einspritzdüse 14 bis mindestens zum Mindesteinspritzdruck aufgebaut. Während des Kompressionshubes wird eingespritzt. Zur Konditionierung der Zündkammer 22 ist eine bzw. sind mehrere Voreinspritzmengen, die an das Zündkammervolumen angepasst sind und unterschiedliche Mengen beinhalten, vorgesehen. Die Voreinspritzmengen können beliebig gezündet werden. Dadurch erfolgt die Haupteinspritzung in eine gut vorkonditionierte Zündkammer 22 mit heißem Restgas, was den Zündverzug verringert. Die Gemischaufbereitung und Verdampfung wird über den hohen Einspritzdruck, die Mehrfacheinspritzung als auch über die schraubenförmige Luftströmung in der Zündkammer 22 begünstigt. Außerdem sorgt die turbulente Luftströmung für ein schnelles Verdampfen des Kraftstoffes von der Wand und stellt ein zündfähiges Gemisch an der elektrischen Zündhilfe 16, 30 bereit. Die Zündung des Gemisches erfolgt nach der Gemischaufbereitung durch Selbstzündung oder z. B. einen Zündfunken der Zündkerze 30. Diese Prozedur wiederholt sich mit zunehmender Motordrehzahl (Hochlaufphase), bis die Leerlaufdrehzahl erreicht ist. Um den Strom- und damit den Kraftstoffverbrauch im Motorbetrieb zu reduzieren, kann nach dem Kaltstartvorgang, die Zündung mittelst einer passiven Zündhilfe (z. B. Zündhut) eingeleitet und die aktive Zündhilfe kann abgeschaltet werden.When the engine starts, it becomes a rail pressure in a fuel supply to the injector 14 built up to at least the minimum injection pressure. During the compression stroke is injected. For conditioning the ignition chamber 22 is one or more pilot injection quantities, which are adapted to the Zündkammervolumen and include different amounts, provided. The pilot injection quantities can be ignited as desired. As a result, the main injection takes place in a well preconditioned ignition chamber 22 with hot residual gas, which reduces the ignition delay. Mixture preparation and vaporization will be via the high injection pressure, the multiple injection as well as the helical air flow in the ignition chamber 22 favored. In addition, the turbulent air flow provides for quick evaporation of the fuel from the wall and provides an ignitable mixture of the electric ignition aid 16 . 30 ready. The ignition of the mixture takes place after the mixture preparation by auto-ignition or z. B. a spark of the spark plug 30 , This procedure repeats with increasing engine speed (startup phase) until idle speed is reached. In order to reduce the power consumption and therefore the fuel consumption during engine operation, the ignition can be initiated by means of a passive ignition aid (eg ignition cap) after the cold start procedure, and the active ignition aid can be switched off.

11 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Abdichtung zwischen Einspritzdüse 14 und Zylinderkopf 20 durch eine Kante 60 im Zylinderkopf 20 realisiert ist, wobei eine Stirnseite der Einspritzdüse 14 an dieser Kante 60 anliegt. Ein Dichtring 62 dichtet den Zündhut 22 gegen den Zylinderkopf 20 ab. Unterhalb des Dichtringes 62 ist zwischen dem Zündhut 22 und dem Zylinderkopf 20 ein Spalt 70 ausgebildet. Dieser Dichtring 62 dient als Stütze sowie Dichtung und stellt eine geringe Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung, so dass eine zusätzliche thermische Entlastung erzielt wird. Bei 64 befinden sich von Kühlmedium durchströmte Kanäle und Bezugszeichen 66 bezeichnet Zylinderkopfschrauben. 11 illustrates an embodiment of the invention, in which the seal between injector 14 and cylinder head 20 through an edge 60 in the cylinder head 20 is realized, wherein an end face of the injection nozzle 14 on this edge 60 is applied. A sealing ring 62 seals the firing hat 22 against the cylinder head 20 from. Below the sealing ring 62 is between the firing hat 22 and the cylinder head 20 A gap 70 educated. This sealing ring 62 serves as a support and seal and provides a low thermal conductivity available, so that an additional thermal relief is achieved. at 64 are flowed through by cooling medium channels and reference numerals 66 designates cylinder head bolts.

Bei der in 12 dargestellten Ausführungsform sind an dem dem Brennraum 18 zugewandten Ende der Zündkammer 22 ein Zündhut 68 und zwei Reihen von übereinander angeordneten Schusskanälen 28 ausgebildet. Die Schusskanäle 28 der unteren und oberen Reihe sind in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet. Hierbei sind die Schusskanäle 28 der oberen bzw. der dem Brennraum 18 abgewandten Reihe in Richtung Brennraum 18 verkippt, so dass die aus den Schusskanälen 28 austretenden Strahlen zwischen einander durchgreifen. Dies erzielt eine verbesserte Gemischbildung.At the in 12 illustrated embodiment are at the combustion chamber 18 facing the end of the ignition chamber 22 a firing hat 68 and two rows of stacked shot channels 28 educated. The shot channels 28 the lower and upper rows are offset in the circumferential direction against each other. Here are the shot channels 28 the upper or the combustion chamber 18 turned away row towards the combustion chamber 18 tilted, leaving the shot channels 28 passing through emerging rays between each other. This achieves improved mixture formation.

1010
Arbeitszylinderworking cylinder
1212
Arbeitskolbenworking piston
1414
Einspritzdüseinjection
1616
Glühkerzeglow plug
1818
Brennraumcombustion chamber
2020
Zylinderkopfcylinder head
2222
Zündkammerignition chamber
2424
KammersitzringesChamber seat ring
2626
primärer Einspritzstrahlprimary Injection jet
2828
Schusskanälepicking channels
3030
Zündkerzespark plug
3232
sekundärer Einspritzstrahlsecondary Injection jet
3434
Düsenkühlungnozzle cooling
3636
Luftspaltair gap
3838
Kolbenmuldepiston bowl
4040
Düsenlängsachsenozzle axis
4242
Einlasskanalinlet channel
4444
Auslasskanalexhaust port
4646
Boden der Zündkammer 22 Bottom of the ignition chamber 22
4848
Zündhilfeignition aid
5050
Auftreffflächeincident
5252
Hitzeschildheat shield
5454
Mittellängsachsecentral longitudinal axis
5656
Abschnitt des Hitzeschildes 52, welcher sich in die Zündkammer 22 hinein erstrecktSection of the heat shield 52 which is in the ignition chamber 22 extends into it
5858
Düsenkuppeinjector cap
6060
Kanteedge
6262
Dichtringseal
6464
von Kühlmedium durchströmte Kanälefrom Cooling medium flows through channels
6666
ZylinderkopfschraubenHead Bolt
6868
Zündhutignition cap
7070
Spaltgap

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 2003/0183192 A1 [0006] US 2003/0183192 A1 [0006]
  • - EP 0514643 B1 [0007] - EP 0514643 B1 [0007]
  • - DE 3538633 A1 [0008] - DE 3538633 A1 [0008]
  • - DE 69009116 T2 [0009] - DE 69009116 T2 [0009]
  • - DE 19519713 A1 [0010] DE 19519713 A1 [0010]
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  • - DE 4121520 C2 [0012] - DE 4121520 C2 [0012]

Claims (44)

Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Arbeitszylinder (10), in dem jeweils ein Brennraum (18) von einem in dem Arbeitszylinder (10) bewegbaren Arbeitskolben begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf (20), welcher die Arbeitszylinder (10) und deren Brennräume (18) begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf (20) für jeden Arbeitszylinder (10) eine Zündkammer (22) ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Fluidströmungskanal (28) vorgesehen ist, welcher die Zündkammer (22) mit dem jeweiligen Brennraum (18) des dieser Zündkammer (22) zugeordneten Arbeitszylinders (10) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Seitenwand der Zündkammer (22) an einem dem Brennraum (18) des Arbeitszylinders (10) zugewandten Ende der Zündkammer (22) wenigstens ein Fluidströmungskanal (28) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass eine Mittellängsachse dieses Fluidströmungskanals näherungsweise eine Sekante bzgl. der Innenwand des Arbeitszylinders (10) ausbildet, wobei die Sekante von einer Mittellängsachse (54) des Arbeitszylinders (10) beabstandet ist.Internal combustion engine with at least one working cylinder ( 10 ), in each of which a combustion chamber ( 18 ) of one in the working cylinder ( 10 ) movable working piston is limited, and with a cylinder head ( 20 ), which the working cylinder ( 10 ) and their combustion chambers ( 18 ), wherein in the cylinder head ( 20 ) for each cylinder ( 10 ) an ignition chamber ( 22 ), wherein at least one fluid flow channel ( 28 ) is provided, which the ignition chamber ( 22 ) with the respective combustion chamber ( 18 ) of this ignition chamber ( 22 ) associated working cylinder ( 10 ), characterized in that in a side wall of the ignition chamber ( 22 ) at a combustion chamber ( 18 ) of the working cylinder ( 10 ) facing the end of the ignition chamber ( 22 ) at least one fluid flow channel ( 28 ) is arranged and formed such that a central longitudinal axis of this fluid flow channel approximately a secant with respect. The inner wall of the working cylinder ( 10 ), the secant from a central longitudinal axis ( 54 ) of the working cylinder ( 10 ) is spaced. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens ein Fluidströmungskanal (28) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Mittellängsachse des Fluidströmungskanals (28) senkrecht oder derart verkippt zu der Mittellängsachse (54) des Arbeitszylinders (10) ausgerichtet ist, dass eine brennraumseitige Öffnung des Fluidströmungskanals (28) in Richtung Arbeitskolben (12) ausgerichtet ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the at least one fluid flow channel ( 28 ) is arranged and formed such that the central longitudinal axis of the fluid flow channel ( 28 ) perpendicular or tilted to the central longitudinal axis ( 54 ) of the working cylinder ( 10 ) is oriented such that a combustion chamber-side opening of the fluid flow channel ( 28 ) in the direction of working piston ( 12 ) is aligned. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen ist, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese Kraftstoff in die Zündkammer (22) einspritzt.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that a fuel injection device is provided, which is arranged and designed such that this fuel into the ignition chamber ( 22 ) injects. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Einspritzdüse (14) umfasst, die als Mehrlochdüse oder Einlochdüse ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the fuel injection device is an injection nozzle ( 14 ), which is formed as a multi-hole nozzle or Einlochdüse. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse (14) derart ausgebildet ist, dass diese einen kegelförmigen Einspritzstrahl (26) mit einem Öffnungswinkel 0° bis 15°, insbesondere 0° bis 10°, erzeugt.Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the injection nozzle ( 14 ) is designed such that it has a conical injection jet ( 26 ) with an opening angle 0 ° to 15 °, in particular 0 ° to 10 °, generated. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (12) eine Kolbenmulde (38) aufweist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the working piston ( 12 ) a piston recess ( 38 ) having. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenmulde (38) derart ausgebildet ist, dass diese 25% bis 50%, insbesondere 25% bis 95% des Brennraumes (18) beinhaltet.Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the piston recess ( 38 ) is designed such that these 25% to 50%, in particular 25% to 95% of the combustion chamber ( 18 ) includes. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Zündkammer (22), Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) und Kolbenmulde (38) koaxial zueinander angeordnet sind.Internal combustion engine according to one of claims 3 to 5 and claim 4 or 5, characterized in that ignition chamber ( 22 ), Fuel injection device ( 14 ) and piston recess ( 38 ) are arranged coaxially with each other. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen der Zündkammer (22) 20% bis 50% eines Kompressionsvolumens des zugeordneten Arbeitszylinders (10) beträgt.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that a volume of the ignition chamber ( 22 ) 20% to 50% of a compression volume of the associated working cylinder ( 10 ) is. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidströmungskanal (28) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass de Mittellängsachse des Fluidströmungskanals in einer Ebene senkrecht zu der Mittellängsachse (54) des Arbeitszylinders (10) oder verkippt zu einer Ebene senkrecht zu der Mittellängsachse (54) des Arbeitszylinders (10) angeordnet ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one fluid flow channel ( 28 ) is arranged and formed such that the central longitudinal axis of the fluid flow channel in a plane perpendicular to the central longitudinal axis ( 54 ) of the working cylinder ( 10 ) or tilted to a plane perpendicular to the central longitudinal axis ( 54 ) of the working cylinder ( 10 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier oder sechs Fluidströmungskanäle (28) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung in etwa gleichmäßig voneinander beabstandet sind.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that four or six fluid flow channels ( 28 ) are formed, which are spaced approximately uniformly in the circumferential direction. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidströmungskanal (28) mit einer Einlaufkantenverrundung ausgebildet ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one fluid flow channel ( 28 ) is formed with an inlet edge rounding. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidströmungskanal (28) konisch ausgebildet ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one fluid flow channel ( 28 ) is conical. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zündkammer (22) vorgesehen ist, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem ein Speichereinspritzsystem, insbesondere ein CR-System (Common Rail), ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that a fuel injection system for injecting fuel into the ignition chamber ( 22 ), wherein the fuel injection system is a storage injection system, in particular a CR system (common rail). Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Mittellängsachse (54) zwei Reihen von Fluidströmungskanälen (28) übereinander angeordnet sind.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the direction of the central longitudinal axis ( 54 ) two rows of fluid flow channels ( 28 ) are arranged one above the other. Brennkraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidströmungskanäle (28) der einen Reihe stärker in Richtung der Mittellängsachse (54) geneigt sind, als die Fluidströmungskanäle (28) der anderen Reihe.Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that the fluid flow channels ( 28 ) of a number more in the direction of Mit angular axis ( 54 ) are inclined as the fluid flow channels ( 28 ) of the other row. Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Arbeitszylinder (10), in dem jeweils ein Brennraum (18) von einem in dem Arbeitszylinder (10) bewegbaren Arbeitskolben (12) begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf (20), welcher die Arbeitszylinder (10) und deren Brennräume (18) begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf (20) für jeden Arbeitszylinder (10) eine Zündkammer (22) ausgebildet ist, insbesondere nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Boden (46) der Zündkammer (22), welcher dem Brennraum (18) zugewandt ist, eine Zündhilfe (48) derart angeordnet ist, dass diese Zündhilfe (48) in die Zündkammer (22) hinein ragt.Internal combustion engine with at least one working cylinder ( 10 ), in each of which a combustion chamber ( 18 ) of one in the working cylinder ( 10 ) movable working piston ( 12 ) is limited and with a cylinder head ( 20 ), which the working cylinder ( 10 ) and their combustion chambers ( 18 ), wherein in the cylinder head ( 20 ) for each cylinder ( 10 ) an ignition chamber ( 22 ), in particular according to at least one of the preceding claims, characterized in that on a floor ( 46 ) of the ignition chamber ( 22 ), which the combustion chamber ( 18 ), an ignition aid ( 48 ) is arranged such that this ignition aid ( 48 ) into the ignition chamber ( 22 ) protrudes into it. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48) als passive Zündhilfe ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 17, characterized in that the ignition aid ( 48 ) is designed as a passive ignition aid. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass diese eine Auftrefffläche (50) für einen in die Zündkammer (22) eingespritzten Kraftstoff ausbildet.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 or 18, characterized in that the ignition aid ( 48 ) is designed and arranged such that it has an impact surface ( 50 ) for one in the ignition chamber ( 22 ) forms injected fuel. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48), die Zündkammer (22), eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14), welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese Kraftstoff in die Zündkammer (22) einspritzt, und eine Kolbenmulde (38) in dem Arbeitskolben (12) koaxial zueinander angeordnet sind.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 to 19, characterized in that the ignition aid ( 48 ), the ignition chamber ( 22 ), a fuel injection device ( 14 ), which is arranged and designed such that this fuel into the ignition chamber ( 22 ) and a piston recess ( 38 ) in the working piston ( 12 ) are arranged coaxially with each other. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48) mit einem von dem Innenraum der Zündkammer (22) abgetrennten Volumen, insbesondere in Form eines Hohlraumes oder eines mit einem thermisch isolierenden Werkstoff gefüllten Hohlraums, und/oder als Rohr aus einem thermisch isolierenden Werkstoff ausgebildet ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 to 20, characterized in that the ignition aid ( 48 ) with one of the interior of the ignition chamber ( 22 ) Separated volume, in particular in the form of a cavity or a filled with a thermally insulating material cavity, and / or is formed as a tube made of a thermally insulating material. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48) mit einer derartigen Masse ausgebildet ist, dass während einer Kompressionsphase des Arbeitskolbens (12) ein Temperaturabfall der Zündhilfe (48) vermieden ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 to 21, characterized in that the ignition aid ( 48 ) is formed with such a mass that during a compression phase of the working piston ( 12 ) a temperature drop of the ignition aid ( 48 ) is avoided. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48) als Zündhut, insbesondere in Form einer Glocke oder eines Quaders, ausgebildet ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 to 22, characterized in that the ignition aid ( 48 ) is formed as a firing hat, in particular in the form of a bell or a cuboid. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48) mit einem Zündstift ausgebildet ist, welcher sich von dem Boden (46) der Zündkammer (22) oder der Zündhilfe (48) weg in die Zündkammer (22) hinein erhebt.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 to 23, characterized in that the ignition aid ( 48 ) is formed with a firing pin extending from the ground ( 46 ) of the ignition chamber ( 22 ) or the ignition aid ( 48 ) away into the ignition chamber ( 22 ) rises into it. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe (48) am Boden (46) der Zündkammer (22) derart strömungsleitend ausgebildet ist, dass die Zündhilfe (48) eine in Richtung des Bodens (46) der Zündkammer (22) gerichtete Strömung in Richtung einer Wandung der Zündkammer (22) umlenkt.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 to 24, characterized in that the ignition aid ( 48 ) on the ground ( 46 ) of the ignition chamber ( 22 ) is designed flow-conducting such that the ignition aid ( 48 ) one in the direction of the ground ( 46 ) of the ignition chamber ( 22 ) directed flow in the direction of a wall of the ignition chamber ( 22 ) redirects. Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Arbeitszylinder (10), in dem jeweils ein Brennraum (18) von einem in dem Arbeitszylinder (10) bewegbaren Arbeitskolben (12) begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf (20), welcher die Arbeitszylinder (10) und deren Brennräume (18) begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf (20) für jeden Arbeitszylinder (10) eine Zündkammer (22) ausgebildet ist, insbesondere nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung der Zündkammer (22) wenigstens in einem vorbestimmten Bereich bzgl. des Zylinderkopfes (20) thermisch isoliert ausgebildet ist.Internal combustion engine with at least one working cylinder ( 10 ), in each of which a combustion chamber ( 18 ) of one in the working cylinder ( 10 ) movable working piston ( 12 ) is limited and with a cylinder head ( 20 ), which the working cylinder ( 10 ) and their combustion chambers ( 18 ), wherein in the cylinder head ( 20 ) for each cylinder ( 10 ) an ignition chamber ( 22 ), in particular according to at least one of the preceding claims, characterized in that a wall of the ignition chamber ( 22 ) at least in a predetermined area with respect to the cylinder head ( 20 ) is formed thermally insulated. Brennkraftmaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung derart ausgebildet ist, dass die Wandung der Zündkammer (22) aus einem thermisch isolierenden Werkstoff, insbesondere aus Keramik, Siliziumnitrid, Zirkonoxid, einem Werkstoff mit austenitischem Gefüge, Nimonic, Inconel, oder einem Werkstoff auf Ni- oder Co-Basis-Legierung ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 26, characterized in that the thermal insulation is formed such that the wall of the ignition chamber ( 22 ) is formed of a thermally insulating material, in particular of ceramic, silicon nitride, zirconium oxide, a material with austenitic structure, Nimonic, Inconel, or a material based on Ni or Co-based alloy. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung derart ausgebildet ist, dass zwischen der Wandung der Zündkammer (22) und dem Zylinderkopf (20) eine Isoliermasse, insbesondere Kieselgur, oder ein Kermikwerkstoff angeordnet ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 26 or 27, characterized in that the thermal insulation is designed such that between the wall of the ignition chamber ( 22 ) and the cylinder head ( 20 ) an insulating material, in particular diatomaceous earth, or a Kermikwerkstoff is arranged. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung derart ausgebildet ist, dass zwischen der Wandung der Zündkammer (22) und dem Zylinderkopf (20) ein Spalt (36) ausgebildet ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 26 to 28, characterized in that the thermal insulation is formed such that between the wall of the ignition chamber ( 22 ) and the cylinder head ( 20 ) A gap ( 36 ) is trained. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (36) als geschlossener Raum ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 29, characterized in that the gap ( 36 ) is designed as a closed space. Brennkraftmaschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (36) evakuiert oder mit einem wärmeisolierenden Fluid, insbesondere einem wärmeisolierenden Gas, insbesondere Luft, gefüllt ist.Internal combustion engine according to claim 30, characterized in that the gap ( 36 ) evacuated or with a heat-insulating fluid, in particular a heat-insulating gas, in particular air, is filled. Brennkraftmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (36) als offener Luftspalt ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 29, characterized in that the gap ( 36 ) is designed as an open air gap. Brennkraftmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (36) in Richtung Brennraum (18) offen ist.Internal combustion engine according to claim 32, characterized in that the air gap ( 36 ) in the direction of the combustion chamber ( 18 ) is open. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzdüse (14) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Einspritzdüse (14) Kraftstoff in die Zündkammer (22) einspritzt, wobei im Zylinderkopf (20) benachbart zur Einspritzdüse (14) ein Kühlwasserkanal (34) derart angeordnet ist, dass dieser Kühlwasserkanal (34) einen vorbestimmten Abschnitt an einem von der Zündkammer (22) abgewandten Ende der Einspritzdüse (14) kühlt.Internal combustion engine according to at least one of claims 26 to 33, characterized in that an injection nozzle ( 14 ) is arranged and designed such that the injection nozzle ( 14 ) Fuel into the ignition chamber ( 22 ), wherein in the cylinder head ( 20 ) adjacent to the injection nozzle ( 14 ) a cooling water channel ( 34 ) is arranged such that this cooling water channel ( 34 ) a predetermined portion at one of the ignition chamber ( 22 ) facing away from the end of the injection nozzle ( 14 ) cools. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 26 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinderkopf (20) benachbart zur Einspritzdüse (14) ein Hitzeschild (52) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass dieses Hitzeschild (52) einen vorbestimmten Abschnitt an einem der Zündkammer (22) zugewandten Ende der Einspritzdüse (14) von einer von der Zündkammer (22) ausgehenden Wärmestrahlung abschirmt.Internal combustion engine according to at least one of claims 26 to 34, characterized in that in the cylinder head ( 20 ) adjacent to the injection nozzle ( 14 ) a heat shield ( 52 ) is arranged and designed such that this heat shield ( 52 ) a predetermined section on one of the ignition chamber ( 22 ) facing the end of the injection nozzle ( 14 ) from one of the ignition chamber ( 22 ) shields outgoing heat radiation. Brennkraftmaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschild (52) einen Abschnitt (56) aufweist, welcher sich in die Zündkammer (22) hinein erstreckt und einen Teil einer Düsenkuppe (58) der Einspritzdüse (14) von dem Innenraum der Zündkammer (22) thermisch abschirmt.Internal combustion engine according to claim 35, characterized in that the heat shield ( 52 ) a section ( 56 ), which extends into the ignition chamber ( 22 ) and a part of a nozzle ( 58 ) of the injection nozzle ( 14 ) from the interior of the ignition chamber ( 22 ) shielded thermally. Brennkraftmaschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen dem Abschnitt (56) und der Düsenkuppe (58) eine Abdichtung vorgesehen ist.Internal combustion engine according to claim 36, characterized in that in the area between the section ( 56 ) and the nozzle tip ( 58 ) A seal is provided. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass Zylinderkopf (20) und Kurbelgehäuse einstückig miteinander zu einem Monoblock ausgebildet sind.Internal combustion engine according to at least one of claims 17 to 34, characterized in that the cylinder head ( 20 ) and crankcase are integrally formed with each other to a monoblock. Verfahren zum Kaltstarten einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welche insbesondere nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, mit wenigstens einem Arbeitszylinder, in dem jeweils ein Brennraum von einem in dem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben begrenzt ausgebildet ist, und mit einem Zylinderkopf, welcher die Arbeitszylinder und deren Brennräume begrenzt, wobei in dem Zylinderkopf für jeden Arbeitszylinder eine Zündkammer ausgebildet ist, wobei in der Zündkammer eine aktive Zündhilfe angeordnet ist, wobei Kraftstoff in die Zündkammer eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kaltstart die aktive Zündhilfe vorgeheizt wird und während das Kaltstartens der Brennkraftmaschine mit zunehmender Drehzahl bis zum Erreichen einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl während eines Kompressionshubes des Kolbens wenigstens eine Voreinspritzung von Kraftstoff in die Zündkammer erfolgt und dieser voreingespritzte Kraftstoff in der Zündkammer mittels der aktiven Zündhilfe gezündet wird, wobei nach Abschluss der wenigstens einen Voreinspritzung eine Haupteinspritzung erfolgt.Method for cold starting an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, which in particular after at least one of the preceding claims is formed, with at least one working cylinder, in each of which a combustion chamber of formed limited in a movable cylinder in the working piston is, and with a cylinder head, which the working cylinder and its Limited combustion chambers, wherein in the cylinder head for every working cylinder has an ignition chamber, wherein in the ignition chamber an active ignition aid is arranged, with fuel injected into the ignition chamber is characterized in that before the cold start the active Starting aid is preheated and while cold starting the internal combustion engine with increasing speed until reaching a predetermined idling speed during a compression stroke the piston at least one pre-injection of fuel in the Ignition occurs and this pre-injected fuel in the ignition chamber by means of the active ignition aid ignited, wherein after completion of at least one Pre-injection is a main injection. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Voreinspritzungen mit gleicher oder unterschiedlicher Kraftstoffmenge erfolgen.Method according to claim 39, characterized that two or more pilot injections with the same or different Fuel amount done. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl die aktive Zündhilfe deaktiviert wird.Method according to claim 39 or 40, characterized that after reaching the idle speed, the active ignition aid is deactivated. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorheizen der aktiven Zündhilfe bei Betätigen eines Türkontaktes eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs aktiviert wird.Method according to at least one of the claims 39 to 41, characterized in that the preheating of the active Ignition aid when a door contact is actuated a motor vehicle equipped with the internal combustion engine is activated. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorheizen der aktiven Zündhilfe bei Erfassen einer Person auf einem Fahrersitz eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs aktiviert wird.Method according to at least one of the claims 39 to 42, characterized in that the preheating of the active Ignition aid when detecting a person on a driver's seat a motor vehicle equipped with the internal combustion engine is activated. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe, insbesondere zylinderselektiv, deaktiviert wird, wenn ein Wert für die Motortemperatur, die Laufruhe, die Drehungleichförmigkeit, den Zündverzug, eine Wassertemperatur, eine Öltemperatur und/oder einen Brennbeginn einen vorbestimmten Schwellwert über- oder unterschreitet.Method according to at least one of the claims 39 to 43, characterized in that the starting aid, especially cylinder selective, is deactivated when a value for engine temperature, smoothness, rotational nonuniformity, the ignition delay, a water temperature, an oil temperature and / or start of combustion exceeds a predetermined threshold value. or below.
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