DE102013016938A1

DE102013016938A1 - Otto-Gasmotor

Info

Publication number: DE102013016938A1
Application number: DE201310016938
Authority: DE
Inventors: Ingo Wilke; Johannes Ruschkowski; Christian Hummel
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: DE102013016938B4; JP6411161B2; CN104675596A; FI20145867A; KR102140847B1; JP2015075119A; CN112267966A; FI127732B; KR20150042718A

Abstract

Otto-Gasmotor, mit mehreren Zylindern (2) zur Verbrennung eines gasförmigen Kraftstoffs, insbesondere zur Verbrennung von Erdgas, wobei jedem Zylinder (2) eine Zündkerze (3) zugeordnet ist, die in einem Zündkerzenschacht (1) des jeweiligen Zylinders (2) angeordnet ist und die einen Zündfunken ausbildet, um den gasförmigen Kraftstoff zu entzünden, wobei jeder Zündkerze (3) eine Zündspule (7) zugeordnet ist, welche die an der jeweiligen Zündkerze (3) zur Ausbildung des Zündfunkens benötigte Spannung der jeweiligen Zündkerze (3) bereitstellt, wobei die jeweilige Zündspule (7) unmittelbar bzw. verkabelungslos mit der jeweiligen Zündkerze (3) verbunden ist, und wobei die jeweilige Zündspule (7) zusammen mit der jeweiligen Zündkerze (3) im Zündkerzenschacht (1) des jeweiligen Zylinders (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Otto-Gasmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die hier vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen als Otto-Gasmotor ausgebildeten Großmotor, wie er in stationären Anlagen oder auch auf Schiffen zum Einsatz kommen kann. In einem solchen Otto-Gasmotor wird als Kraftstoff Erdgas verbrannt, nämlich in Zylindern des Otto-Gasmotors. Jedem Zylinder eines solchen Otto-Gasmotors ist eine Zündkerze zugeordnet, die in einem Zündkerzenschacht des jeweiligen Zylinders angeordnet ist und die einen Zündfunken ausbildet, um den gasförmigen Kraftstoff zu entzünden. Der Kraftstoff kann mit Hilfe der Zündkerze entweder in einer sogenannten Vorkammer des Zylinders oder direkt im Brennraum des jeweiligen Zylinders entzündet werden. Der Zündkerze des jeweiligen Zylinders ist eine Zündspule zugeordnet, über welche die an der jeweiligen Zündkerze zur Ausbildung des Zündfunkens benötigte Spannung der jeweiligen Zündkerze bereitgestellt werden kann. Bei aus der Praxis bekannten Otto-Gasmotoren ist die jeweilige Zündspule außerhalb des Zündkerzenschachts des jeweiligen Zylinders positioniert und mit der jeweiligen Zündkerze über ein Hochspannungskabel verbunden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Otto-Gasmotor zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Otto-Gasmotor nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die jeweilige Zündspule Zündspule unmittelbar und damit verkabelungslos mit der jeweiligen Zündkerze verbunden, wobei die jeweilige Zündspule zusammen mit der jeweiligen Zündkerze im Zündkerzenschacht des jeweiligen Zylinders angeordnet ist.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Zündspule unmittelbar bzw. verkabelungslos mit der jeweiligen Zündkerze zu verbinden und weiterhin die Zündspule zusammen mit der jeweiligen Zündkerze im Zündkerzenschacht des jeweiligen Zylinders anzuordnen. Hierdurch kann auf ein Hochspannungskabel, welches nach dem Stand der Technik zwischen der jeweiligen Zündspule und der jeweiligen Zündkerze verläuft, verzichtet werden. Die Anzahl von Hochspannungskontakten wird reduziert. Hierdurch können einerseits Leistungsverluste minimiert werden, andererseits können Kosten reduziert werden. Durch das verkabelungslose, unmittelbare Verbinden der jeweiligen Zündspule mit der jeweiligen Zündkerze im Bereich des Zündkerzenschachts ist es ferner möglich, die Sicherheit an dem Otto-Gasmotor zu erhöhen und den Verschleiß an der Zündkerze zu reduzieren.
Vorzugsweise ist die jeweilige Zündkerze über ein an derselben ausgebildetes Gewinde im Zündkerzenschacht des jeweiligen Zylinders verschraubt, wobei die jeweilige Zündspule auf die jeweilige Zündkerze aufgesteckt ist. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach.
Nach einer ersten Variante der Erfindung ist die jeweilige Zündspule derart auf die jeweilige Zündkerze aufgesteckt, dass die Zündkerze einerseits mit der Zündspule über einen Verrastungsabschnitt verbunden ist und andererseits mit einem Sechskantabschnitt in eine entsprechend konturierte Öffnung in der Zündspule hineinragt, sodass eine vormontierte Einheit aus Zündspule und Zündkerze über das an der Zündkerze ausgebildete Gewinde in den Zündkerzenschacht gemeinsam einschraubbar ist. Nach einer zweiten Variante der Erfindung ist die jeweilige Zündspule derart auf die jeweilige Zündkerze aufgesteckt, dass die Zündspule mit der vorab in den Zündkerzenschacht über das an derselben ausgebildete Gewinde eingeschraubten Zündkerze über einen Verrastungsabschnitt verbunden ist, wobei ein Sechskantabschnitt der Zündkerze gegenüber der Zündspule vorsteht. Beide obigen Varianten erlauben ein einfaches Anordnen der jeweiligen Zündspule zusammen mit der jeweiligen Zündkerze im jeweiligen Zündkerzenschacht des jeweiligen Zylinders.
Vorzugsweise ist die jeweilige Zündspule über ein Niederspannungskabel an eine Spannungsquelle angeschlossen, wobei das Niederspannungskabel in einem Schutzrohr geführt ist, und wobei vorzugsweise das Schutzrohr an einem von der Zündspule abgewandten Ende eine Zugentlastungseinrichtung aufweist. Durch das Schutzrohr kann das zur jeweiligen Zündspule führende Niederspannungskabel vor einer Beanspruchung durch Vibrationen und Scheuern geschützt werden. Die Zugentlastung im Bereich des Schutzrohrs bewirkt einen weiteren Schutz für das Niederspannungskabel.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: einen Ausschnitt aus einem Zylinder eines Otto-Gasmotors im Bereich eines Zündkerzenschachts;
2: ein Detail der 1; nämlich eine vormontierte Einheit aus Zündkerze und Zündspule im Querschnitt;
3: ein Detail der 2; nämlich die Zündspule;
4: einen alternativen Ausschnitt aus einem Zylinder eines Otto-Gasmotors im Bereich eines Zündkerzenschachts;
5: ein Detail der 4; nämlich eine vormontierte Einheit aus Zündkerze und Zündspule im Querschnitt;
6: das Detail der 5 in Seitenansicht; und
7: ein Detail des Otto-Gasmotors der 1 oder 4 im Bereich eines zur Zündspule führenden Schutzrohrs an einem von der Zündspule abgewandten Ende des Schutzrohrs.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Otto-Gasmotor für stationäre Anlagen oder zur Verwendung als Schiffsmotor. Bei einem solchen Otto-Gasmotor handelt es sich um einen Großmotor, in welchem ein gasförmiger Kraftstoff, insbesondere Erdgas, verbrannt wird. Ein solcher Otto-Gasmotor verfügt über mehrere Zylinder, wobei jedem Zylinder eines solchen Otto-Gasmotors eine Zündkerze zugeordnet ist, die in einem Zündkerzenschacht des jeweiligen Zylinders angeordnet ist.
1 bis 3 zeigen Details eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Otto-Gasmotors, wobei in 1 ein Querschnitt durch einen Zündkerzenschacht 1 eines Zylinders 2 eines Otto-Gasmotors gezeigt ist, wobei in dem Zündkerzenschacht 1 des jeweiligen Zylinders 2 eine Zündkerze 3 angeordnet ist. Die Zündkerze 3 dient der Ausbildung eines Zündfunkens, um den im jeweiligen Zylinder 2 zu verbrennenden, gasförmigen Kraftstoff zu entzünden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der zu verbrennende, gasförmige Kraftstoff mit Hilfe der Zündkerze 3 in einer Vorkammer 4 des jeweiligen Zylinders 2 entzündet, wobei der in der Vorkammer 4 entzündete Kraftstoff dann der Entzündung des im eigentlichen Brennraum befindlichen, gasförmigen Kraftstoffs dient. Der in der Vorkammer 4 mit Hilfe der Zündkerze 3 zu entzündende gasförmige Kraftstoff kann in die Vorkammer 4 über ein Gasventil 5 eingebracht werden, welches ebenso wie die Zündkerze 3 im Zündkerzenschacht 1 des jeweiligen Zylinders 2 angeordnet ist und zusammen mit der Zündkerze 3 in einer gemeinsamen Aufnahme 6 positioniert ist.
Die zur Ausbildung des Zündfunkens im Bereich der jeweiligen Zündkerze 3 benötigte Spannung wird der Zündkerze 3 über eine der jeweiligen Zündkerze 3 zugeordnete Zündspule 7 zur Verfügung gestellt, wobei die jeweilige Zündspule 7 unmittelbar bzw. verkabelungslos mit der jeweiligen Zündkerze 3 verbunden ist und weiterhin die jeweilige Zündspule 7 zusammen mit der jeweiligen Zündkerze 3 im Zündkerzenschacht 1 des jeweiligen Zylinders 2 angeordnet ist.
Die jeweilige Zündkerze 3 ist über ein an derselben ausgebildetes Gewinde 8 im Zündkerzenschacht 1 des jeweiligen Zylinders 2 verschraubt, wobei das Gewinde 8 der Zündkerze 3 mit einem entsprechenden Gegengewinde 9 der Aufnahme 6 zusammenwirkt. Die jeweilige Zündspule 7 ist auf die jeweilige Zündkerze 3 aufgesteckt.
Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist die jeweilige Zündspule 7 derart auf die jeweilige Zündkerze 3 aufgesteckt, dass die Zündkerze 3 einerseits mit der Zündspule 7 über einen Verrastungsabschnitt 10 verbunden ist und andererseits die Zündkerze 3 mit einem Sechskantabschnitt 11 in eine entsprechend konturierte Öffnung 12 der Zündspule 7 hineinragt.
Auf diese Art und Weise kann eine vormontierte Einheit aus Zündkerze 3 und Zündspule 7 gemeinsam im Zündkerzenschacht 1 positioniert werden, nämlich dadurch, dass die Einheit aus Zündkerze 3 und Zündspule 7 über das an der Zündkerze 3 ausgebildete Gewinde 8 in den Zündkerzenschacht 1 eingeschraubt wird, nämlich in die Aufnahme 6.
An der Zündspule 7 ist an einem von der Zündkerze 3 abgewandten Ende 13 ein Sechskantabschnitt 14 ausgebildet, an welchem ein Schraubwerkzeug angesetzt werden kann, um die Einheit aus Zündkerze 3 und Zündspule 7 über das Gewinde 8 der Zündkerze 3 in das Gegengewinde 9 der Aufnahme 6 und damit in den Zündkerzenschacht 1 einzuschrauben.
Spannung, die von der Zündspule 7 benötigt wird, wird der Zündspule 7 über ein Niederspannungskabel 15 bereitgestellt, welches in einem Schutzrohr 16 geführt ist. Auf diese Art und Weise kann das zur jeweiligen Zündspule 7 führende Niederspannungskabel 15 vor Beschädigungen geschützt werden, so zum Beispiel vor Vibrationen sowie vor Scheuern.
Das Schutzrohr 16 greift mit einem ersten Ende 17 am Ende 13 der Zündspule 7 an. An einem gegenüberliegenden Ende 18 (siehe 7) weist das Schutzrohr 16 eine Zugentlastungseinrichtung 19 auf, mit Hilfe derer das Schutzrohr 16 an einer Baugruppe des Zylinders 2 abgefangen werden kann. Auch hierdurch ist es möglich, auf das Niederspannungskabel 15 einwirkende, mechanische Belastungen weiter zu reduzieren.
4 bis 6 zeigen eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Otto-Gasmotors, wobei sich die Ausführungsform der 4 bis 6 von der Ausführungsform der 1 bis 3 lediglich durch das Aufstecken der Zündspule 7 auf die Zündkerze 3 unterscheidet. Daher werden zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen im Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet wie im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, und es wird nachfolgend nur auf solche Details eingegangen, durch die sich das Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 vom Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 unterscheidet.
Im Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 ist die jeweilige Zündspule 7 derart auf die jeweilige Zündkerze 3 aufgesteckt, dass die Zündkerze 3 wiederum über einen Verankerungsabschnitt 10 mit der jeweiligen Zündspule 7 verbunden ist. Der Sechskantabschnitt 11 der Zündkerze 3 ragt jedoch gegenüber der Zündspule 7 vor. Zur Anordnung von Zündspule 7 und Zündkerze 3 im Zündkerzenschacht 1 wird demnach zunächst die Zündkerze 3 alleine ohne die Zündspule 7 über ihr Gewinde 8 im Zündkerzenschacht 1 verschraubt, nämlich mit dem Gegengewinde 9 der Aufnahme 6, wozu an dem Sechskantabschnitt 11 der Zündkerze 3 ein Schraubwerkzeug angesetzt wird. Im Anschluss hieran wird dann die Zündspule 7 auf die Zündkerze 3 aufgesteckt und über die Verrasteinrichtung 10 mit der Zündkerze 3 verrastet. Während demnach im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 die Einheit aus Zündkerze 3 und Zündspule 7 gemeinsam in dem Zündkerzenschacht 1 geschraubt wird, erfolgt die Montage von Zündkerze 3 und Zündspule 7 im Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 separat, nämlich derart, dass zunächst die Zündkerze 3 im Zündkerzenschacht 1 montiert wird, und anschließend die Zündspule 7 auf die Zündkerze 3 aufgesteckt wird.
Beiden Ausführungsbeispielen ist demnach gemeinsam, dass im Bereich der Zylinder 2 eines Otto-Gasmotors eine Zündkerze 3 sowie die der Zündkerze 3 zugeordnete Zündspule 7 gemeinsam in einem Zündkerzenschacht 1 angeordnet sind. Dabei ist die jeweilige Zündspule 7 unmittelbar bzw. verkabelungslos mit der jeweiligen Zündkerze 3 verbunden. Durch den Entfall einer Hochspannungsverkabelung zwischen der Zündspule 7 und der Zündkerze 3 kann einerseits auf die Hochspannungsverkabelung verzichtet werden, andererseits wird die Anzahl von Hochspannungskontakten reduziert. Ferner sind die Hochspannungskontakte ausschließlich innerhalb des Zündkerzenschachts 1 positioniert.
Ein Niederspannungskabel 15, welches der Spannungsversorgung der jeweiligen Zündspule 7 dient, ist in einem Schutzrohr 16 vor mechanischer Beschädigung geschützt. Das Schutzrohr 16 ist dabei über eine Zugentlastungseinrichtung desselben am Zylinder 2 abgefangen, um die mechanische Belastung des Niederspannungskabels 15 weiter zu reduzieren.
Mit der Erfindung ist ein kompakter Aufbau des Otto-Gasmotors möglich. Durch Entfall einer Hochspannungsverkabelung zwischen Zündspule 7 und Zündkerze 3 können Kosten und Leistungsverluste reduziert werden. Die Sicherheit kann erhöht werden.
Bezugszeichenliste

1: Zündkerzenschacht
2: Zylinder
3: Zündkerze
4: Vorkammer
5: Gasventil
6: Aufnahme
7: Zündspule
8: Gewinde
9: Gewinde
10: Verrastungsabschnitt
11: Sechskantabschnitt
12: Ausnehmung
13: Ende
14: Sechskantabschnitt
15: Niederspannungskabel
16: Schutzrohr
17: Ende
18: Ende
19: Zugentlastungseinrichtung

Claims

Otto-Gasmotor, mit mehreren Zylindern (2) zur Verbrennung eines gasförmigen Kraftstoffs, insbesondere zur Verbrennung von Erdgas, wobei jedem Zylinder (2) eine Zündkerze (3) zugeordnet ist, die in einem Zündkerzenschacht (1) des jeweiligen Zylinders (2) angeordnet ist und die einen Zündfunken ausbildet, um den gasförmigen Kraftstoff zu entzünden, wobei jeder Zündkerze (3) eine Zündspule (7) zugeordnet ist, welche die an der jeweiligen Zündkerze (3) zur Ausbildung des Zündfunkens benötigte Spannung der jeweiligen Zündkerze (3) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zündspule (7) unmittelbar mit der jeweiligen Zündkerze (3) verbunden ist, und dass die jeweilige Zündspule (7) zusammen mit der jeweiligen Zündkerze (3) im Zündkerzenschacht (1) des jeweiligen Zylinders (2) angeordnet ist.
Otto-Gasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zündkerze (3) über ein an derselben ausgebildetes Gewinde (8) im Zündkerzenschacht (1) des jeweiligen Zylinders verschraubt ist, und dass die jeweilige Zündspule (7) auf die jeweilige Zündkerze (3) aufgesteckt ist.
Otto-Gasmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zündspule (7) derart auf die jeweilige Zündkerze (3) aufgesteckt ist, dass die Zündkerze (3) einerseits mit der Zündspule (7) über einen Verrastungsabschnitt (10) verbunden ist und andererseits mit einem Sechskantabschnitt (11) in eine entsprechend konturierte Öffnung (12) in der Zündspule (7) hineinragt, sodass eine vormontierte Einheit aus Zündspule (7) und Zündkerze (3) über das an der Zündkerze (3) ausgebildete Gewinde (8) gemeinsam in den Zündkerzenschacht (1) einschraubbar ist.
Otto-Gasmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweiligen Zündspule (7) an einem von der Zündkerze (3) abgewandten Ende (13) ein Sechskantabschnitt (14) für ein Schraubwerkzeug ausgebildet ist.
Otto-Gasmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zündspule (7) derart auf die jeweilige Zündkerze (3) aufgesteckt ist, dass die Zündspule (7) mit der vorab in den Zündkerzenschacht (1) über das an derselben ausgebildete Gewinde (8) eingeschraubten Zündkerze (3) über einen Verrastungsabschnitt (10) verbunden ist, wobei ein Sechskantabschnitt (10) der Zündkerze (3) gegenüber der Zündspule (7) vorsteht.
Otto-Gasmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (3) über ihr Gewinde (8) mit einer im Zündkerzenschacht (1) positionierten, ein Gegengewinde (9) aufweisenden Aufnahme (6) verbunden ist.
Otto-Gasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zündspule (7) über ein Niederspannungskabel (15) an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, wobei das Niederspannungskabel (15) in einem Schutzrohr (16) geführt ist.
Otto-Gasmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schutzrohr (16) an einem von der Zündspule (7) abgewandten Ende (18) eine Zugentlastungseinrichtung (19) aufweist.