DE102014214174B4 - Zündanordnung für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Zündanordnung (11) für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung (13), die ein Zündelement (15) mit einer Zündelektrode (19) aufweist vorgeschlagen. Die Zündanordnung (11) zeichnet sich dadurch aus, dass die Zündelektrode (19) in einer Vorkammer (7) der Zündanordnung (11) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zündanordnung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5 und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8.
  • Es ist möglich, ein Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch in Brennräumen von fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren und ganz besonders Gasmotoren, mittels einer elektrischen Funkenzündung zu zünden. Durch eine aufgrund höherer Anforderungen an den Wirkungsgrad und die Emissionen von Brennkraftmaschinen ständig steigende Abmagerung des zu entflammenden Gemischs ergibt sich eine kontinuierliche Erhöhung der erforderlichen Zündenergie. Dabei werden technische Grenzen der Funkenzündung insbesondere bei Großmotoren mit Brennraumvolumina von mehr als 1,5 L erreicht.
  • Es ist auch möglich, die Zündung des Gemischs mittels einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung zu bewirken. Dabei ergibt sich grundsätzlich der Vorteil, dass die Zündung in einem größeren Volumenbereich des Brennraums stattfindet als bei einer Funkenzündung, sodass eine schnellere Zündung und ein rascherer Durchbrand des Gemischs erzielt werden können. Dies hat insbesondere Vorteile bei einer hohen Abmagerung und/oder Ladungsverdünnung des Gemischs. Diese Vorteile konnten bisher allerdings nur bei kleineren Ottomotoren insbesondere aus dem PKW-Bereich nachgewiesen werden, die vergleichsweise kleine Brennräume, vergleichsweise geringe Mitteldrücke und ein vergleichsweise geringes Verdichtungsverhältnis aufweisen. Hinzu kommt, dass die Vorteile bisher nur bei Benzinmotoren verwirklicht werden konnten, wobei Benzin eine hohe Zündwilligkeit aufweist.
  • Bei Großmotoren, insbesondere mit Brennraumvolumina von mehr als 1,5 L und Verdichtungsverhältnissen von mehr als 12 sowie hohen Mitteldrücken von mehr als 20 bar ergeben sich dagegen eine Vielzahl von Problemen, weshalb hier der Einsatz einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung nicht praktikabel erscheint: So ist die räumliche Ausprägung des von einer Zündelektrode eines Zündelements der Zündeinrichtung ausgehenden elektrischen Feldes stark von einem Brennrauminnendruck abhängig, sodass bei einem großen Brennraum und einem hohen Mitteldruck mit diesem Verfahren nicht der gesamte Brennraumbereich erfasst werden kann. Im Gegenteil wird nur ein räumlich begrenztes und um die Zündelektrode lokalisiertes Brennraumvolumen tatsächlich erfasst. Somit ergibt sich wiederum eine lokale Zündung des Gemischs mit allen hiermit verbundenen Problemen. Hinzu kommt eine erhöhte Ladungsbewegung in großvolumigen Brennräumen, welche dem Zündverhalten ebenfalls abträglich ist. Bei Gasmotoren, die mit methanhaltigem Brenngas betrieben werden, erschwert zusätzlich die Ionisierung der chemisch stabilen Methanmoleküle eine räumliche Ausprägung der sich ausgehend von der Zündelektrode erstreckenden, sichtbaren Strahlen der Hochfrequenz-Zündeinrichtung, sodass diese den Brennraum nicht wirksam durchdringen können. Zugleich sind einer Erhöhung der Feldstärke des elektrischen Feldes technologische Grenzen durch die Komponenten der Hochfrequenz-Zündeinrichtung gesetzt. Dabei sind zum einen der vergleichsweise geringe elektrische Wirkungsgrad und zum anderen der nur begrenzt zur Verfügung stehende Bauraum zu berücksichtigen.
  • Es ist daher zu erwarten, dass sich die bei kleinvolumigen Brennräumen ergebenden Vorteile einer Hochfrequenz-Zündung bei Großmotoren und besonders bei hochaufgeladenen, mit hoher Abmagerung und/oder Ladungsverdünnung betriebenen Gasmotoren, nicht realisieren lassen.
  • Aus der US 2009/0 107 439 A1 geht eine Zündanordnung mit einem Grundkörper, einer Vorkammer, die integral mit dem Grundkörper ausgebildet ist und wenigstens eine Öffnung aufweist, und wenigstens einer Elektrode hervor, wobei die wenigstens eine Elektrode mit der Vorkammer assoziiert und eingerichtet ist, um Radiofrequenz-Energie zur Erniedrigung einer Zündspannung für eine Luft/Brennstoff-Mischung in die Vorkammer einzubringen, wobei die Radiofrequenz-Energie für sich genommen nicht ausreicht, um eine Verbrennung des Luft/Brennstoff-Gemischs zu zünden und aufrechtzuerhalten, wobei die wenigstens eine Elektrode weiter eingerichtet ist, um eine Bogenentladung zu generieren, die sich zu einer inneren Wandung der Vorkammer erstreckt, und welche die Luft/Brennstoff-Mischung entflammt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündanordnung zu schaffen, welche die genannten Nachteile überwindet. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, welche ebenfalls die genannten Nachteile überwindet.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Zündanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Diese weist eine Hochfrequenz-Zündeinrichtung auf, welche ihrerseits ein Zündelement mit einer Zündelektrode aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Zündelektrode in einer Vorkammer der Zündanordnung angeordnet ist. Aufgrund der Anordnung der Zündelektrode in der Vorkammer wirkt diese auf ein vergleichsweise kleines Volumen ein, selbst wenn ein Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine ein vergleichsweise großes Volumen, insbesondere von mehr als 1,5 L, aufweist. Dadurch ist es möglich, eine effiziente Zündung eines relativ homogenen Gemischs mit reduzierter Ladungsbewegung zu bewirken, wobei das von der Zündelektrode ausgehende elektrische Feld beziehungsweise die sichtbaren Strahlen den Einflüssen der Ladungsbewegung aus dem Hauptbrennraum nicht direkt ausgesetzt sind. Weiterhin ist es möglich, durch vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung der Vorkammer verbesserte Bedingungen – insbesondere in Hinblick auf die Ladungsbewegung – für eine Ionisierung des Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs in der Vorkammer zu schaffen. Selbst hohe Mitteldrücke und ein großes Verdichtungsverhältnis wirken sich nicht negativ auf das Zündverhalten aus, da das Volumen, in welches sich die sichtbaren Strahlen erstrecken, auf die Vorkammer begrenzt und damit relativ klein ist. Insoweit spielt auch die Abschirmung durch ionisierte Methanmoleküle bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit methanhaltigem Brenngas nur eine untergeordnete Rolle, weil das elektrische Feld nur ein vergleichsweise kleines Volumen durchsetzen muss.
  • Die Vorkammer weist eine elektrisch isolierende Innenwandung auf. Dabei ist die Innenwandung der Vorkammer der Zündelektrode zugewandt. Bei dem Einsatz einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung in Verbindung mit einer Vorkammer können aufgrund des vergleichsweise kleinen Volumens und der damit verbundenen kleinen Abstände von der Zündelektrode zu der Innenwandung Kurzschlüsse oder Durchschläge von der Zündelektrode zu der Innenwandung auftreten. Dies kann nicht nur zu Fehlzündungen führen, sondern belastet auch die Elektronik der Hochfrequenz-Zündeinrichtung stark. Eine Lösung hierfür könnte darin gesehen werden, die Zündspannung herabzusetzen, wodurch jedoch auch die in die Vorkammer eingekoppelte Energie sinkt. Dabei kann das Problem auftreten, dass methanhaltiges Brenngas aufgrund der hohen chemischen Stabilität der Methanmoleküle nicht mehr sicher entflammt wird, sodass eine solche Lösung jedenfalls für einen Gasmotor kaum einsetzbar ist.
  • Wird dagegen eine elektrisch isolierende Innenwandung für die Vorkammer vorgesehen, können Durchbrüche und Überschläge sicher vermieden werden, sodass keine Restriktionen bezüglich der Zündspannung und/oder der in die Vorkammer eingekoppelten Zündenergie hingenommen werden müssen. Es ist daher ohne weiteres möglich, in dem relativ kleinen Vorkammervolumen gerade auch methanhaltiges Brenngas sicher zu entflammen.
  • Die grundsätzliche Funktionsweise einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung ist folgende: In einem Brennraum – hier in der Vorkammer – wird durch Anlagen einer hochfrequenten Wechselspannung, typischerweise mit einer Frequenz von 1 bis 5 MHz, ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, welches in dem Brennraum ein nicht-thermisches, räumliches Plasma ausbildet. Ein solches nicht-thermisches Plasma, das auch als kaltes Plasma bezeichnet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen aufgrund ihrer geringen trägen Masse dem elektrischen Wechselfeld folgen können, wobei jedoch Atom- oder Molekülionen aufgrund ihrer hohen trägen Masse der hohen Frequenz des elektrischen Wechselfeldes nicht folgen, sondern höchstens lokale Zitterbewegungen ausführen. Hierdurch ergibt sich eine ausgeprägte Separation der Energieskalen für die kinetische Energie der Elektronen einerseits und der Ionen andererseits, sodass die Elektronen eine sehr viel höhere Temperatur aufweisen als die Ionen. Aus diesem Grund lässt sich für das Plasma keine einheitliche Temperatur angeben, sondern nur eine Elektronentemperatur einerseits und eine Ionentemperatur andererseits. Daher wird auch von einem nicht-thermischem Plasma gesprochen. Aufgrund der relativ geringen kinetischen Energie der Ionen wird das Plasma auch als kaltes Plasma bezeichnet. Für die Ionen erscheint das elektrische Wechselfeld aufgrund seiner hohen Frequenz quasi als statisches Feld. Über das räumliche Plasma, welches sich in Form sichtbarer Strahlen ausgehend von der Zündelektrode in den Brennraum hinein erstreckt, kann elektrische Energie mit einem hohen Wirkungsgrad eingekoppelt werden. Dabei kann eine sehr viel – insbesondere etwa um eine Größenordnung – schnellere Entflammung hervorgerufen werden als bei einer Funkenzündung, wodurch ein höherer Wirkungsgrad für die Brennkraftmaschine erzielt werden kann und/oder eine erhöhte Abmagerung und/oder eine größere Ladungsverdünnung möglich wird.
  • Bei einer Verwendung von konventionellen Funkenzündkerzen ist das Volumen der Vorkammer durch technische Randbedingungen begrenzt. Dabei hängt dieses insbesondere maßgeblich von dem Funkenvolumen ab, welches mittels einer Funkenzündkerze darstellbar ist. Dabei zeigt sich auch, dass bei einem bestimmten Grenzvolumen ein Übergang von der Verwendung einer ungespülten Vorkammer, welche Gemisch aus dem Hauptbrennraum erhält, zu einer gespülten Vorkammer, welche eine eigene Brenngasversorgung aufweist, erfolgen muss, wenn noch eine effiziente Zündung gewährleistet sein soll. Durch die Verwendung einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung in Kombination mit einer Vorkammer ergibt sich, dass das Volumen der Vorkammer vergrößert werden kann, da die sich bei ausreichend hoher Elektronendichte bildenden Strahlen ionisierten Gases – mithin die sichtbaren Strahlen des kalten Plasmas – selbst bei hohen Mitteldrücken von über 20 bar ein deutlich größeres Funkenvolumen bilden, als dies bei einer konventionellen Funkenzündkerze der Fall ist. Dabei ergibt sich insbesondere, dass eine ungespülte Vorkammer ein deutlich größeres Volumen aufweisen kann, wenn eine Hochfrequenz-Zündeinrichtung verwendet wird, als dies bei einer konventionellen Funkenzündung der Fall ist. Somit kann das Vorkammervolumen nicht nur insgesamt vergrößert werden, sondern es verschiebt sich auch eine Grenze zwischen dem Bereich der Verwendung einer ungespülten Vorkammer einerseits und dem Einsatz einer gespülten Vorkammer andererseits.
  • Dadurch, dass die sichtbaren Strahlen des ionisierten Gases – und somit das Funkenvolumen – die Vorkammer gleichzeitig an mehreren Stellen durchsetzen können, kann ein schneller Verbrennungsfortschritt und ein schneller Durchbrand in der Vorkammer erfolgen. Besonders bevorzugt kann nahezu das gesamte Vorkammervolumen gleichzeitig entflammt werden. Dadurch ergibt sich schließlich auch ein schnellerer Durchbrand beziehungsweise eine effizientere Zündung in dem Hauptbrennraum, sodass insgesamt der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert wird.
  • Es zeigt sich weiterhin, dass aufgrund der hocheffizienten Einkopplung von Energie mittels der Hochfrequenz-Zündeinrichtung und der räumlichen Entflammung des Gemischs eine hohe Abmagerung und/oder Ladungsverdünnung in der Vorkammer möglich ist. Dabei zeigt sich weiterhin, dass die Zündung in der Vorkammer deutlich weniger empfindlich gegenüber einer Gemisch- und Restgasverteilung ist, als dies bei einer Funkenzündung der Fall ist. Eine Ausrichtung von Schusskanälen, über welche die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine verbunden ist, stellt bei ungespülten Vorkammern typischerweise einen Kompromiss zwischen einer möglichst günstigen Entflammung in der Vorkammer, also insbesondere einer günstigen Gemisch- und Restgasverteilung, einerseits und einer Eindringtiefe von Zündfackeln in den Hauptbrennraum andererseits dar. Dieser Kompromiss kann nun durch die Verwendung der Hochfrequenz-Zündeinrichtung deutlich zugunsten der Eindringtiefe der Fackeln in den Hauptbrennraum verschoben werden, da das Zündverfahren eine hohe Toleranz gegenüber einem erhöhten Restgasanteil sowie einer erhöhten Abmagerung des Gemischs aufweist. Somit können – quasi als Sekundäreffekt – die Schusskanäle auf eine möglichst effiziente Entflammung des Gemischs in dem Hauptbrennraum optimiert werden, wodurch sich dort eine besonders effiziente und schnelle Entflammung und damit insgesamt ein verbesserter Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine ergibt.
  • Die Hochfrequenz-Zündeinrichtung weist bevorzugt eine Steuereinrichtung auf, die mit dem Zündelement – gegebenenfalls über eine bevorzugt mit dem Zündelement integral ausgebildete Transformatoreinrichtung – wirkverbunden ist. Dabei dient die Steuereinrichtung bevorzugt insbesondere zur Erzeugung einer hochfrequenten Wechselspannung, insbesondere mit einer Frequenz von 1 bis 5 MHz. Weiterhin weist die Steuereinrichtung vorzugsweise eine Schnittstelle zu einem Steuergerät der Brennkraftmaschine auf, sodass von dem Steuergerät der Brennkraftmaschine an die Steuereinrichtung der Hochfrequenz-Zündeinrichtung ein Zündimpuls insbesondere zur Definition eines Zündzeitpunkts gesendet werden kann.
  • Das Zündelement ist vorzugsweise als Korona-Zündkerze ausgebildet. Dabei weist die Zündelektrode bevorzugt wenigstens eine Spitze auf, an der sich eine starke Erhöhung des elektrischen Feldes beim Anlegen der hochfrequenten Wechselspannung ergibt, sodass sich die sichtbaren Strahlen des ionisierten Gases von der Spitze aus in den Brennraum hinein erstrecken. Bevorzugt weist die Zündelektrode eine Mehrzahl solcher Spitzen auf, wobei sie besonders bevorzugt sternförmig ausgebildet ist. Dabei kann mit einer Mehrzahl von Spitzen eine besonders gute räumliche Verteilung der sichtbaren Strahlen in der Vorkammer erzielt werden, sodass sich eine möglichst räumliche Entflammung des Gemischs ergibt.
  • Es wird ein Ausführungsbeispiel der Zündanordnung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die elektrisch isolierende Innenwandung eine Keramik, insbesondere eine technische Keramik, ein Glas oder eine Glasschmelze aufweist. Dabei ist es möglich, dass die Innenwandung mit wenigstens einem der genannten Materialien beschichtet oder ausgekleidet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die elektrisch isolierte Innenwandung zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig aus einem der genannten Materialien besteht. Insbesondere ist es möglich, dass die gesamte Vorkammer aus einer technischen Keramik oder einer Glasschmelze besteht. Bei diesen Materialien handelt es sich um besonders geeignete Ausgestaltungen einer Isolierung für die Innenwandung der Vorkammer, sodass sich die hierzu genannten Vorteile in besonderem Umfang verwirklichen.
  • Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Zündanordnung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Zündelement einen elektrisch isolierten Dichtring aufweist. Dieser ist vorzugsweise im Bereich eines Übergangs von einem Isolatorfuß des Zündelements zu einer Wandung der Vorkammer vorgesehen. Dabei ist der elektrisch isolierte Dichtring so ausgebildet, dass er wirksam einen Überschlag an dieser Stelle und insbesondere auch Kriechströme zu der Vorkammerwandung verhindert oder zumindest stark reduziert. Der Dichtring ist bevorzugt als Teflonring ausgebildet. Es ist auch möglich, dass das Zündelement einen zur Verhinderung oder Reduzierung von Überschlägen und/oder Kriechströmen geeignet ausgestalteten Isolatorfuß aufweist, an dem die Zündelektrode vorgesehen ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Zündelement einen Haltebund zur Befestigung an einer Brennraumwandung oder einem Zylinderkopf aufweist. In diesem Fall ist es möglich, das Zündelement an der Brennraumwandung oder dem Zylinderkopf mit einem Halteelement, insbesondere einer Haltepratze, zu fixieren. Auf diese Weise kann ein Einschrauben des Zündelements vermieden werden, was vorteilhaft in Hinblick auf die Gefahr eines elektrischen Überschlags ist. Somit können letztlich Kompromisse in Hinblick auf die Zündenergie oder Zündspannung vermieden werden.
  • Alternativ ist es allerdings auch möglich, dass das Zündelement ein Außengewinde aufweist, mit dem es in ein Innengewinde einer Brennraumwandung oder eines Zylinderkopfes einschraubbar ist.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Zündanordnung ist vorgesehen, dass das Zündelement und die Vorkammer integral miteinander ausgebildet sind. Insbesondere bilden dabei die Vorkammer und das Zündelement eine bauliche Einheit, wobei die Zündelektrode in der Vorkammer angeordnet ist. Das Zündelement ist somit als Vorkammer-Zündkerze, insbesondere als Vorkammer-Korona-Zündkerze, ausgebildet. Eine integrale Ausgestaltung der Vorkammer und des Zündelement hat den Vorteil, dass die Vorkammer-Zündkerze besonders einfach handhabbar und kompakt ausgestaltet sein kann.
  • Alternativ ist es möglich, dass das Zündelement und die Vorkammer baulich getrennt voneinander vorgesehen sind. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die Vorkammer in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine integriert ist, wobei das Zündelement an dem Zylinderkopf montiert ist und mit der Zündelektrode in die Vorkammer hinein ragt. Eine separate Ausgestaltung von Vorkammer und Zündelement hat den Vorteil, dass bestehende Brennkraftmaschinen mit in dem Zylinderkopf ausgebildeten Vorkammern mit einem entsprechenden Zündelement nachgerüstet werden können. Zudem kann die Vorkammer in dem Zylinderkopf gegebenenfalls größer ausgebildet sein, als dies bei einer integralen Ausgestaltung des Zündelements mit der Vorkammer möglich ist.
  • Wie bereits angedeutet, ist die Hochfrequenz-Zündeinrichtung bevorzugt zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei sie einerseits das Zündelement mit der Zündelektrode und andererseits die Steuereinrichtung aufweist. Das Zündelement und eine Transformatoreinrichtung mit einer Leistungselektronik bilden bevorzugt eine bauliche Einheit, sie sind also integral miteinander ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Transformatoreinrichtung und das Zündelement baulich getrennt ausgebildet und miteinander beispielsweise durch Kabel wirkverbunden sind. Insbesondere je nach zur Verfügung stehendem Bauraum beziehungsweise geometrischer Ausgestaltung des zur Verfügung stehenden Bauraums an einer Brennkraftmaschine kann entweder eine separate Ausgestaltung von Zündelement und Transformatoreinrichtung oder eine bauliche Einheit gewählt werden. Dabei weist die separate Ausgestaltung den Vorteil auf, dass sie sehr flexibel auch bei kleinen, engen und verschachtelten Bauräumen untergebracht werden kann, wobei die Ausgestaltung als bauliche Einheit den Vorteil aufweist, dass hier in besonders günstiger Weise eine Optimierung des elektrischen Pfads von der Transformatoreinrichtung zu der Zündelektrode, insbesondere eine Optimierung der Impedanz, möglich ist, wobei zum anderen elektrische Verluste sehr gering halten werden können und Gefahren von Überschlägen und/oder Durchbrüchen nach außen minimiert werden können. Hinzu kommt, dass Steckverbindungen im Bereich der Leistungselektronik vermieden werden können.
  • Durch eine gezielte Reglung einer Resonanz und der Primärkreisspannung für die Hochfrequenz-Zündeinrichtung kann die Korona Entladung ausgehend von der Zündelektrode auf eine maximale Größe in der Vorkammer ausgedehnt werden, ohne dass es zum vollständigen Funkendurchbruch kommt. Dies ist in besonders vorteilhafter Weise möglich, wenn die Vorkammer eine elektrisch isolierte Innenwandung aufweist.
  • Als weiterer Vorteil einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung kommt hinzu, dass diese aufgrund des fehlenden Funkendurchbruchs einen im Vergleich zu konventionellen Funkenzündkerzen deutlich herabgesetzten Verschleiß und damit eine lange Lebensdauer aufweist.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 5 geschaffen wird. Die Brennkraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum auf, der in einen Hauptbrennraum und eine Vorkammer unterteilt ist. Weiterhin weist die Brennkraftmaschine eine Hochfrequenz-Zündeinrichtung auf, welche ein Zündelement mit einer Zündelektrode aufweist, wobei die Zündelektrode in der Vorkammer angeordnet ist. Somit verwirklichen sich für die Brennkraftmaschine die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Zündanordnung erläutert wurden.
  • Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine eine Zündanordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auf. Dabei ist es möglich, dass die Vorkammer integral mit dem Zündelement ausgebildet ist; es ist aber auch möglich, dass die Vorkammer und das Zündelement baulich getrennt vorliegen, wobei die Vorkammer insbesondere in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ausgebildet sein kann.
  • Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Brennräumen auf, wobei jedem Brennraum eine Hochfrequenz-Zündeinrichtung zugeordnet ist.
  • Es wird ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Vorkammer als ungespülte Vorkammer ausgebildet ist. Dabei zeigt sich, dass die Verwendung einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung in Kombination mit einer ungespülten Vorkammer insbesondere den Vorteil hat, dass auch ein deutlich abgemagertes Gemisch mit hohem Restgasanteil sicher entflammt werden kann, wobei insbesondere die Schusskanäle, welche die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum verbinden, bezüglich ihrer geometrischen Ausgestaltung auf eine Eindringtiefe von Zündfackeln in den Hauptbrennraum hin optimiert werden können. Somit bedarf es keines Kompromisses mehr zwischen Entflammungsbedingungen in der Vorkammer einerseits und der Eindringtiefe der Zündfackeln andererseits, sondern die Schusskanäle können möglichst vollständig auf eine optimale Entflammung in dem Hauptbrennraum hin optimiert sein. Zugleich zeigst sich, dass der Volumenbereich, indem eine umgespülte Vorkammer verwendet werden kann, mittels des Einsatzes einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung deutlich über die bekannten Grenzen hinaus ausgedehnt werden kann, wobei sich insbesondere eine Grenze zu einer Verwendung einer gespülten Vorkammer zu größeren Volumina hin verschiebt. Dies liegt daran, dass die Hochfrequenz-Zündeinrichtung ein vergleichbar großes Funkenvolumen bereitstellt, welches auch ein abgemagertes und stark verdünntes Ladungsgemisch in einer großvolumigen, ungespülten Vorkammer sicher entflammen kann.
  • Alternativ wird aber auch ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine bevorzugt, bei dem die Vorkammer als gespülte Vorkammer ausgestaltet ist. In diesem Fall weist sie eine eigene Brenngasversorgung auf. Dies ermöglicht eine nochmalige Vergrößerung des Volumens der Vorkammer, wobei in Volumenbereiche vorgedrungen werden kann, die bisher mit konventioneller Zündtechnologie nicht erreichbar sind.
  • Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt als Gasmotor ausgebildet, wobei sie insbesondere eingerichtet ist für einen Betrieb mit einem insbesondere methanhaltigen Brenngas. Dabei ist es durch die Kombination der Hochfrequenz-Zündeinrichtung mit der Vorkammer ohne weiteres möglich, in das im Vergleich zu dem Hauptbrennraum relativ kleine Vorkammervolumen hinreichend viel Energie einzubringen, um auch die zündunwilligen und chemisch sehr stabilen Methanmoleküle des Brenngases sicher zu entflammen; dies sogar selbst bei hoher Abmagerung und/oder Ladungsverdünnung des Gemischs. Somit verwirklichen sich die mit der Kombination der Hochfrequenz-Zündeinrichtung und der Vorkammer verbundenen Vorteile in besonderer Weise bei einem Gasmotor, insbesondere bei einem Gasmotor, der mit einem methanhaltigen Brenngas betrieben wird.
  • Es wird ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Brennraum ein Volumen von mindestens 1,5 L, vorzugsweise von mehr als 1,5 L aufweist. Besonders bevorzugt weist der Hauptbrennraum für sich genommen ein Volumen von mindestens 1,5 L, vorzugsweise von mehr als 1,5 L auf. Dabei ermöglicht die hier beschriebene Vorgehensweise überhaupt erst die Verwendung einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung bei derart großen Brennräumen unter Verwirklichung der typischerweise durch die Hochfrequenz-Zündung verwirklichten Vorteile. Die Brennkraftmaschine ist besonders bevorzugt für hohe Mitteldrücke von mindestens 20 bar, vorzugsweise von mehr als 20 bar, besonders bevorzugt von mindestens 25 bar, vorzugsweise von mehr als 25 bar, vorzzugsweise von mehr als 30 bar ausgelegt. Zusätzlich oder alternativ ist die Brennkraftmaschine vorzugsweise ausgelegt zur Verwirklichung eines Verdichtungsverhältnisses von mindestens 12, vorzugsweise von mehr als 12.
  • Es zeigt sich insgesamt, dass die Brennkraftmaschine bevorzugt als Großmotor, insbesondere als stationärer Großmotor, beispielsweise zur Energieerzeugung, als Bahnmotor, Schiffsmotor, Industriemotor, Motor für den Antrieb von Sonderfahrzeugen, insbesondere Baufahrzeugen, oder in anderer, ähnlicher Weise ausgestaltet ist. Dabei verwirklichen sich insbesondere in Zusammenhang mit einem derartigen Motor die zuvor erläuterten Vorteile.
  • Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor oder als Benzinmotor, besonders bevorzugt allerdings als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
  • Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 geschaffen wird. Das Verfahren dient dem Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, wobei es folgende Schritte aufweist: Es wird ein Gemisch aus Brennstoff, vorzugsweise einem bevorzugt methanhaltigen Brenngas, und Verbrennungsluft in einem Brennraum der Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei das Gemisch bevorzugt einen Lambda-Wert von größer 1 aufweist. Es kann sich also insbesondere um ein mageres Gemisch von methanhaltigem Brenngas mit Verbrennungsluft unter Verwirklichung eines Luftüberschusses handeln. Das Gemisch wird in einer Vorkammer des Brennraums mittels einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung entflammt. Dabei verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Zündanordnung und der Brennkraftmaschine beschrieben wurden. Im Rahmen des Verfahrens wird bevorzugt eine Zündanordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet. Im Rahmen des Verfahrens wird bevorzugt eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele betrieben.
  • Es ist möglich, dass das Gemisch vorgemischt in den Brennraum eingebracht oder in dem Brennraum – insbesondere mittels Direkteinspritzung des Brennstoffs – erzeugt wird. Es kann dann teilweise aus dem Hauptbrennraum über Schusskanäle in die Vorkammer überführt werden. Alternativ ist es möglich, dass ein entsprechendes Gemisch in dem Hauptbrennraum bereitgestellt wird, wobei die Vorkammer eine separate Brenngasversorgung aufweist, sodass sie als gespülte Vorkammer ausgebildet ist. In diesem Fall ist es möglich, in der Vorkammer einen Lambda-Wert zu verwirklichen, welcher von dem in dem Hauptbrennraum verwirklichten Lambda-Wert verschieden ist. Insbesondere ist es möglich, das Gemisch in der Vorkammer anzufetten, dort also einen kleineren Lambda-Wert zu verwirklichen, wodurch eine besonders sichere Entflammung in der Vorkammer und damit letztlich auch in dem Hauptbrennraum gewährleistet werden kann.
  • Das Gemisch, welches in den Brennraum eingebracht wird, weist vorzugsweise einen Lambda-Wert von mindestens 1,5, vorzugsweise von mehr als 1,5, vorzugsweise von mehr als 2, vorzugsweise bis höchstens 2,8, besonders bevorzugt bis höchstens 2,5 auf. Im Rahmen des Verfahrens ist es also möglich, ein äußerst mageres Gemisch sicher zu entflammen.
  • Schließlich wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass in den Brennraum Abgas eingebracht wird, wobei bevorzugt eine Abgasrückführ-Rate von mindestens 20%, vorzugsweise von mehr als 20%, besonders bevorzugt von mindestens 35% verwirklicht wird. Es zeigt sich, dass mithilfe des hier vorgeschlagenen Verfahrens beziehungsweise der Zündanordnung eine sichere, effiziente und schnelle Entflammung auch eines derart verdünnten Gemischs und ganz besonders eines stark abgemagerten und hoch ladungsverdünnten Gemischs verwirklicht werden kann. Hierdurch resultieren nicht nur Vorteile in Hinblick auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine, sondern insbesondere auch in Hinblick auf deren Emissionen, wobei insbesondere Stickoxid-Rohemissionen einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit direkt Einspritzung gesenkt werden können.
  • Die Beschreibung der Zündanordnung und der Brennkraftmaschine einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere sind Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Zündanordnung oder der Brennkraftmaschine beschrieben wurden, bevorzugt einzeln oder in miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Merkmale der Zündanordnung oder der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiel der Zündanordnung oder der Brennkraftmaschine. Das Verfahren zeichnet sich vorzugsweise durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal der Zündanordnung oder der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Zündanordnung und/oder die Brennkraftmaschine zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Verfahrensschritt einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einer Zündanordnung.
  • Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, die einen Brennraum 3 aufweist, der in einen Hauptbrennraum 5 und eine Vorkammer 7 unterteilt ist. Die Brennkraftmaschine 1 ist bevorzugt als Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist einen in dem Brennraum 3 verlagerbar angeordneten Kolben 9 auf.
  • Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine 1 eine Mehrzahl solcher insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennräume 3 auf. Dabei sind an dem Brennraum 3 vorzugsweise wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil vorgesehen, wobei es möglich ist, dass zusätzlich ein Injektor zur Einbringung eines Brennstoffs, insbesondere eines Brenngases, in den Brennraum 3 mündet. Diese Elemente sind in der Figur der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
  • Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine Zündanordnung 11 auf, welche eine Hochfrequenz-Zündeinrichtung 13 und die Vorkammer 7 aufweist. Die Hochfrequenz-Zündeinrichtung 13 weist ein Zündelement 15, hier eine Korona-Zündkerze, eine Transformatoreinrichtung 16 mit einer Leistungselektronik und eine Steuereinrichtung 17 auf. Die Steuereinrichtung 17 dient insbesondere der Erzeugung einer Hochfrequenz mit einer ersten, niedrigen Spannung, welche von der Transformatoreinrichtung 16 auf eine zweite, höhere Spannung transformiert wird, mit der das Zündelement 15 beaufschlagt wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Zündelement 15 und die Transformatoreinrichtung 16 als bauliche Einheit integral miteinander ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass die Transformatoreinrichtung 16 separat von dem Zündelement 15 vorgesehen und mit diesem beispielsweise über wenigstens ein Kabel wirkverbunden ist.
  • Das Zündelement 15 weist eine Zündelektrode 19 auf, welche hier eine Mehrzahl von Spitzen 21 zur Erzeugung einer Korona-Entladung aufweist. Dabei ist der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine der Spitzen 21 mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet. Die Zündelektrode 19 ist insbesondere sternförmig ausgebildet, wobei sie bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier Spitzen 21 aufweist, von denen drei in der Figur dargestellt sind. Eine vierte Spitze 21 erstreckt sich bevorzugt entgegen der Blickrichtung des Betrachters in einen Raum hinter der Bildebene der Figur hinein. Selbstverständlich ist eine abweichende Anzahl von Spitzen 21, insbesondere eine geringere oder auch eine höhere Anzahl von Spitzen 21, möglich.
  • Die Zündelektrode 19 ist in der Vorkammer 7 angeordnet. Somit ist sie von dem Hauptbrennraum 5 her nicht direkt zugänglich und von diesem abgetrennt. Daher können sich Einflüsse einer Ladungsbewegung in dem Hauptbrennraum 5 nicht direkt auf das Zündverhalten in der Vorkammer 7 auswirken. Mithilfe der Hochfrequenz-Zündeinrichtung 13 und der in der Vorkammer 7 angeordneten Zündelektrode 19 ist es möglich, eine sehr schnelle, räumlich verteilte und effiziente Entflammung auch eines stark abgemagerten und/oder verdünnten Ladungsgemischs in der Vorkammer 7 zu bewirken. Aufgrund des im Vergleich zu dem Hauptbrennraum 5 kleinen Volumens der Vorkammer 7 wirkt sich dabei auch ein hoher Mitteldruck von typischerweise mehr als 20 bar nicht negativ auf die räumliche Verteilung der Entflammung aus.
  • Da auch die sichere Entflammung eines sehr mageren und/oder verdünnten Gemischs in der Vorkammer 7 möglich ist, können die Positionen und/oder geometrischen Ausgestaltungen von Schusskanälen 23, welche das Volumen der Vorkammer 7 mit dem Volumen des Hauptbrennraums 5 verbinden, auf eine maximale Eindringtiefe von Zündfackeln aus der Vorkammer 7 in den Hauptbrennraum 5 hin optimiert werden, wobei es keines Kompromisses mehr zwischen der Spülung sowie der Entflammungseigenschaften in der Vorkammer 7 einerseits und der Eindringtiefe der Zündfackeln andererseits bedarf.
  • Die Steuereinrichtung 17 ist vorzugsweise mit einem Steuergerät 25 der Brennkraftmaschine 1 wirkverbunden, wobei durch das Steuergerät 25 ein Zündzeitpunkt für die Hochfrequenz-Zündeinrichtung 13 vorgebbar ist. Dabei zeigt sich, dass aufgrund der im Vergleich zu einer konventionellen Funkenzündung sehr viel schnelleren Entflammung des Gemischs insbesondere spätere Zündzeitpunkte realisiert werden können, als dies bei einer Funkenzündung der Fall ist. Hierdurch kann das Verbrennungsverhalten der Brennkraftmaschine 1 und auch deren Wirkungsgrad verbessert werden.
  • Eine Innenwandung 27 der Vorkammer 7 ist bevorzugt elektrisch isoliert, wobei es möglich ist, das die Innenwandung 27 eine Keramik, insbesondere eine technische Keramik, Glas oder eine Glasschmelze aufweist, wobei sie vorzugsweise aus einer Keramik, insbesondere einer technischen Keramik, einem Glas oder einer Glasschmelze besteht. Insbesondere bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem das Zündelement 15 und die Vorkammer 7 als bauliche Einheit integral miteinander ausgebildet sind, ist es möglich, eine Vorkammerinnenwandung 27 zu verwenden, die vollständig aus Keramik oder einer Glasschmelze besteht. Dabei kann die gesamte Vorkammer 7 aus Keramik oder einer Glasschmelze bestehen.
  • Durch die elektrische Isolierung der Innenwandung 27 wird ein Durchbruch oder Funkenüberschlag von der Zündelektrode 19 zu der Innenwandung 27 verhindert. Hierdurch bestehen keinerlei Restriktionen in Hinblick auf die einzubringende Zündenergie beziehungsweise die Hochspannung, mit welcher das Zündelement 15 betrieben wird. Gerade aufgrund dieser Maßnahme ist es daher möglich, eine hinreichende Energiemenge in das Gemisch der Vorkammer 7 einzukoppeln, um auch reaktionsträge Methanmoleküle eines methanhaltigen Brenngasgemischs sicher zu entflammen. Weiterhin kann sichergestellt werden, dass das von der Zündelektrode 19 ausgehende elektrische Feld weiträumig nahezu das gesamte Volumen der Vorkammer 7 erfasst und dabei bis zumindest dicht vor die Innenwandung 27 reicht, ohne dass sich ein Funkendurchbruch oder ein Überschlag ausbildet.
  • Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel des Zündelements 15 weist einen Haltebund 29 zur Befestigung an einem Zylinderkopf 31 des Brennraums 3 auf, wobei die Befestigung mittels eines den Haltebund 29 gegen den Zylinderkopf 31 drängenden Haltelements 33 bewirkt wird. Somit ist es möglich, das Zündelement 15 an den Zylinderkopf 31 zu klemmen, anstelle es mittels eines Gewindes in diesen einzuschrauben. Hierdurch kann die elektrische Sicherheit der Hochfrequenz-Zündeinrichtung 13 weiter erhöht werden, sodass keine Überschläge oder Funkendurchbrüche zu befürchten sind.
  • Zu diesem Zweck ist außerdem bevorzugt ein elektrisch isolierender Dichtring 35 zwischen einem elektrisch isolierenden Isolatorfuß 37 und einer Vorkammerwandung 39 vorgesehen, der bevorzugt als Teflonring ausgebildet ist. Außerdem ist der elektrisch isolierende Isolatorfuß 37 vorzugsweise zur Verhinderung von Durchschlägen, Funkendurchbrüchen und/oder Kriechströmen geeignet ausgestaltet.
  • Der Hauptbrennraum 5 weist vorzugsweise ein Volumen von mindestens 1,5 L, besonders bevorzugt von mehr als 1,5 L auf. Dabei ist er bevorzugt ausgelegt zur Realisierung eines Verdichtungsverhältnisses von mindestens 12, vorzugsweise von mehr als 12. Außerdem ist der Brennraum 3 vorzugsweise ausgelegt zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit einem Mitteldruck, der mindestens 20 bar beträgt, vorzugsweise größer als 20 bar ist, wobei er bevorzugt mindestens 25 bar betragen, größer als 25 bar oder sogar größer als 30 bar sein kann.
  • Im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 wird vorzugsweise ein Gemisch aus einem methanhaltigen Brenngas und Verbrennungsluft mit einem Lambda-Wert von mehr als 1, vorzugsweise von mehr als 1,5, vorzugsweise von mehr als 2, vorzugsweise bis höchstens 2,8, besonders bevorzugt bis höchstens 2,5, in dem Hauptbrennraum 5 bereitgestellt. Ist die Vorkammer 7 als ungespülte Vorkammer ausgebildet, wird dieses Gemisch bei einer Hubbewegung des Kolbens 9 in Richtung auf seinen oberen Totpunkt über die Schusskanäle 23 in die Vorkammer 7 eingebracht. Ist die Vorkammer 7 als gespülte Vorkammer ausgebildet, weist sie zusätzlich eine separate Brennstoffversorgung auf, sodass es möglich ist, das Gemisch in der Vorkammer 7 anzufetten, also einen geringeren Lambda-Wert zu verwirklichen.
  • Das Gemisch in der Vorkammer wird mittels der Hochfrequenz-Zündeinrichtung 13, insbesondere mittels des Zündelements 15, entflammt, wobei sich ein räumlich verteilter, sehr schneller Durchbrand ergibt. Zündfackeln des brennenden Gemischs schießen aus den Schusskanälen 23 in den Hauptbrennraum 5 und entflammen das dort vorliegende Gemisch.
  • Dabei ist es mithilfe der hier vorgeschlagenen Zündanordnung 11 möglich, auch ein äußerst abgemagertes und/oder durch Restgas oder Abgas verdünntes Gemisch sicher zu entflammen.
  • Es ist möglich, dass dem Hauptbrennraum 5 bereits ein vorgemischtes Ladungsgemisch zugeführt wird. Alternativ ist es möglich, dass dem Hauptbrennraum 5 über ein Einlassventil Ladeluft zugeführt wird, wobei Brennstoff, insbesondere ein methanhaltiges Brenngas, über einen in der Figur nicht dargestellten Injektor eingespritzt wird.
  • Vorzugsweise wird dem Brennraum 3 Abgas zugeführt, insbesondere Abgas der Brennkraftmaschine 1 selbst, sodass eine Abgasrückführung verwirklicht wird. Es wird bevorzugt eine Abgasrückführ-Rate von mehr als 20%, besonders bevorzugt von mindestens 35% realisiert. Dabei ist selbst bei einer so hohen Abgasrückführ-Rate eine sichere Entflammung des Gemischs mithilfe der Hochfrequenz-Zündeinrichtung 13 möglich.
  • Hieraus ergeben sich Vorteile einerseits in Hinblick auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 und zum anderen in Hinblick auf deren Emissionen, insbesondere in Hinblick auf deren Stickoxidemissionen.
  • Somit zeigt sich insgesamt, dass es mithilfe der Zündanordnung 11, der Brennkraftmaschine 1 und des Verfahrens möglich ist, eine Hochfrequenz-Zündung gerade auch bei Großmotoren zu verwirklichen, wobei sich die spezifischen Vorteile der Hochfrequenz-Zündung, die bisher nur im Kraftfahrzeugbereich – insbesondere im Bereich von Personenkraftwagen – gezeigt wurden, auch bei solchen Anwendungen verwirklichen.

Claims (9)

  1. Zündanordnung (11) für eine Brennkraftmaschine (1), mit einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung (13), die ein Zündelement (15) mit einer Zündelektrode (19) aufweist, wobei die Zündelektrode (19) in einer Vorkammer (7) der Zündanordnung (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (7) eine elektrisch isolierende Innenwandung (27) aufweist.
  2. Zündanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Innenwandung (27) eine Keramik, Glas oder eine Glasschmelze aufweist, oder dass die elektrisch isolierende Innenwandung (27) aus einer Keramik, Glas oder einer Glasschmelze besteht.
  3. Zündanordnung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündelement (15) einen elektrisch isolierenden Dichtring (35) und/oder einen Haltebund (29) zur Befestigung an einer Brennraumwandung aufweist.
  4. Zündanordnung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündelement (15) und die Vorkammer (7) integral miteinander ausgebildet sind.
  5. Brennkraftmaschine (1) mit wenigstens einem Brennraum (3), der in einen Haupt-Brennraum (5) und eine Vorkammer (7) unterteilt ist, und mit einer Hochfrequenz-Zündeinrichtung (13), wobei in der Vorkammer (7) eine Zündelektrode (19) eines Zündelements (15) der Hochfrequenz-Zündeinrichtung (13) angeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine (1) eine Zündanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
  6. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (7) als ungespülte Vorkammer (7), oder als gespülte Vorkammer (7) ausgebildet ist.
  7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (5) ein Volumen von mindestens 1,5 L aufweist.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei eine Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 betrieben wird, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Gemischs aus einem Brennstoff und Verbrennungsluft in einem Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (1), und Entflammen des Gemischs in einer Vorkammer (7) des Brennraums (3) mittels der Hochfrequenz-Zündeinrichtung (13).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Brennraum (3) Abgas mit einer Abgasrückführ-Rate von mindestens 20% eingebracht wird.
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