DE102018210808A1

DE102018210808A1 - Vorkammer-Anordnung für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einer solchen Vorkammer-Anordnung, und Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102018210808A1
Application number: DE102018210808.0A
Authority: DE
Inventors: Marcel FOUQUET; Wolfgang FIMML; Frederic DUMSER
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2038-06-30
Also published as: DE102018210808B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorkammer-Anordnung (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit einer Vorkammer (9), die einen Verbindungspfad (11) zur strömungstechnischen Verbindung der Vorkammer (9) zu einem Hauptbrennraum (7) einer Brennkraftmaschine (1) aufweist, wobei die Vorkammer-Anordnung (3) eine Entflammungseinrichtung (13) zum Entflammen eines in der Vorkammer (9) angeordneten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs zu einem Entflammungszeitpunkt aufweist, und mit einer Schließeinrichtung (15), die eingerichtet ist, um den Verbindungspfad (11) in einer ersten Funktionsstellung freizugeben und in einer zweiten Funktionsstellung zu sperren. Dabei ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung (15) so eingerichtet ist, dass der Verbindungspfad (11) zu dem Entflammungszeitpunkt freigegeben ist, und dass die Schließeinrichtung (15) eingerichtet ist, um den Verbindungspfad nach einer dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer (9) zu schließen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorkammer-Anordnung für eine Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Vorkammer-Anordnung, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
Eine hier angesprochene Vorkammer-Anordnung für eine Brennkraftmaschine weist eine Vorkammer auf, die einen Verbindungspfad zur strömungstechnischen Verbindung der Vorkammer mit einem Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine aufweist. Die Vorkammer-Anordnung weist weiterhin eine Entflammungseinrichtung zum Entflammen eines in der Vorkammer angeordneten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs zu einem Entflammungszeitpunkt auf, und außerdem eine Schließeinrichtung, die eingerichtet ist, um den Verbindungspfad in einer ersten Funktionsstellung freizugeben und in einer zweiten Funktionsstellung zu sperren.
Eine derartige Vorkammer-Anordnung ist beispielsweise aus der EP 0 597 713 B1 bekannt, wobei die Schließeinrichtung in diesem Fall dazu verwendet wird, flüchtige Brennstoffe mit hoher Effizienz bei hohen Kompressionsverhältnissen verbrennen zu können, wobei der Verbindungspfad mittels der Schließeinrichtung typischerweise in einem Kurbelwellenwinkelbereich von der 30 °KW bis 0 °KW vor einem oberen Zündtotpunkt freigegeben und in einem Kurbelwellenwinkelbereich von 30 °KW vor bis 20 °KW nach einem unteren Totpunkt im Expansions- oder Arbeitstakt gesperrt wird. Somit ist der Verbindungspfad insbesondere während einer Verbrennungsreaktion in dem Hauptbrennraum freigegeben.
Aus dem US-Patent US 5,067,458 A geht eine entsprechende Vorkammer-Anordnung hervor, mit welcher die Entflammungseinrichtung geschont werden soll. Statt einer Funkenzündkerze ist bevorzugt eine Glühkerze vorgesehen. Die Schließeinrichtung dient dazu, zu verhindern, dass die Entflammung eines im Hauptbrennraum angeordneten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs zu früh erfolgt und trennt daher die Entflammungseinrichtung - oder die zur Entflammung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs hinreichend erwärmte Vorkammer - von dem Hauptbrennraum, bis zu dem Entflammungszeitpunkt, an dem der Verbindungspfad freigegeben und ein Teil des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs in die Vorkammer eingelassen wird, wo es entweder an heißen Wandungen der Vorkammer oder an der Glühkerze entzündet wird. Der Verbindungspfad wird durch die Schließeinrichtung frühestens zum Ende des Arbeitstakts und spätestens zum Beginn eines nächsten Kompressionstakts geschlossen. Ein zu frühes Schließen des Verbindungspfads soll vermieden werden, um keinen zu hohen Druck in der Vorkammer zu halten, was ansonsten das Zuströmen von Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch aus dem Hauptbrennraum in die Vorkammer beim nächsten Öffnen der Schließeinrichtung verzögern und damit den Entflammungszeitpunkt in unerwünschter Weise nach spät verschieben würde. Daher soll das Schließen des Verbindungspfads frühestens in einer letzten Phase des Arbeitstakts erfolgen, mithin zum Abschluss einer Verbrennung in dem Hauptbrennraum.
Generell ergibt sich bei der Verwendung von Vorkammern und insbesondere bei der Verwendung sogenannter gespülter Vorkammern mit eigener Brennstoff-Zufuhr das Problem, dass gerade die Vorkammerverbrennung in erheblichem Maße zu einer Stickoxidbildung beiträgt. Tatsächlich werden deutlich über 50 % der Gesamt-Stickoxid-Emissionen einer solchen Brennkraftmaschine in der Vorkammer gebildet. In dieser liegt nämlich zum Entflammungszeitpunkt ein unterstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis vor, um gute Zündbedingungen sicherzustellen. Gerade mit Blick auf die Stickoxid-Emissionen ergeben sich eine erhöhte Sensibilität in der öffentlichen Wahrnehmung sowie immer stärker reduzierte Grenzwerte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorkammer-Anordnung für eine Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Vorkammer-Anordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Vorkammer-Anordnung der zuvor angesprochenen Art derart weitergebildet wird, dass die Schließeinrichtung so eingerichtet ist, dass der Verbindungspfad zu dem Entflammungszeitpunkt freigegeben ist, und dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um den Verbindungspfad nach einer dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer - insbesondere nach einem Abschluss der Verbrennung in der Vorkammer - zu schließen. Auf diese Weise kann der Anteil der in der Vorkammer erzeugten Stickoxide deutlich reduziert werden, wobei auch die Gesamt-Stickoxid-Emissionen der Brennkraftmaschine drastisch verringert werden.
Insoweit ist nämlich erfindungsmäßig erkannt worden, dass zwei Phasen der Stickoxid-Entstehung in der Vorkammer existieren: Eine erste Phase liegt dabei unmittelbar nach dem Entflammungszeitpunkt, wenn die Verbrennung in der Vorkammer stattfindet, die sich unmittelbar zeitlich an diesen anschließt, wobei eine zweite Phase zeitlich dann auftritt, wenn die Flammenfront der Hauptbrennraum-Verbrennung in die Vorkammer vom Hauptbrennraum her eintritt und das teilverbrannte Gemisch in der Vorkammer, das sich mit der Hauptbrennraumladung vermengt hat, erneut zündet. Dabei entsteht in dieser zweiten Verbrennungsphase eine besonders hohe Menge an Stickoxiden, da hier das Verbrennungsluft-Brennstoff-Verhältnis typischerweise bei einem Wert liegt, bei dem die Stickoxid-Entstehung maximal oder nahezu maximal ist.
Die Stickoxidbildung kann also besonders drastisch reduziert werden, wenn diese zweite Verbrennungsphase in der Vorkammer erfindungsgemäß verhindert wird, indem der Verbindungspfad durch die Schließeinrichtung nach der ersten Verbrennungsphase in der Vorkammer - insbesondere nach deren Abschluss - geschlossen wird. Die Flammenfront der Hauptbrennraum-Verbrennung kann dann nicht mehr von dem Hauptbrennraum aus über den Verbindungspfad in die Vorkammer eintreten und das dort angeordnete Restgemisch nicht erneut zünden.
Unter einem Entflammungszeitpunkt wird hier insbesondere derjenige Zeitpunkt verstanden, zu dem das Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in der Vorkammer entflammt, insbesondere gezündet wird. Dies kann insbesondere durch Fremdzündung, insbesondere durch elektrische Funkenzündung, durch Laserzündung, durch Coronazündung, mittels Zündstrahlzündung, durch einen Glühstift oder dergleichen geschehen. Insbesondere kann der Entflammungszeitpunkt ein Zündzeitpunkt sein.
Die Schließeinrichtung ist insbesondere eingerichtet, um den Verbindungspfad in der zweiten Funktionsstellung vollständig zu sperren, sodass kein Gasaustausch zwischen der Vorkammer und dem Hauptbrennraum stattfinden kann. Alternativ ist es möglich, dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um den Verbindungspfad zu der zweiten Funktionsstellung jedenfalls so weit zu sperren, dass ein Übertritt der Flammenfront der Hauptbrennraum-Verbrennung in die Vorkammer ausreichend verhindert wird, um eine erneute Zündung eines in der Vorkammer noch vorhandenen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs zu verhindern.
Die Schließeinrichtung ist bevorzugt eingerichtet, um den Verbindungspfad unmittelbar nach dem Abschluss der ersten Verbrennungsphase, das heißt der dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer, zu schließen.
Dass diese Verbrennung der ersten Verbrennungsphase unmittelbar zeitlich auf den Entflammungszeitpunkt folgt, bedeutet insbesondere, dass die Verbrennung in direkter Weise kausal auf die Entflammung in dem Entflammungszeitpunkt zurückzuführen ist, und - bis auf gegebenenfalls einen Zündverzug - ohne zeitliche Verzögerung an den Entflammungszeitpunkt anschließt. Ein solcher Zündverzug kann insbesondere abhängig von dem verwendeten Brennstoff und/oder abhängig von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine auftreten und hat typischerweise eine Erstreckung von 5 °KW bis 15 °KW.
Der Verbindungspfad wird durch die Schließeinrichtung nach der ersten Verbrennungsphase insbesondere vor einer zweiten Verbrennung in der Vorkammer im selben Arbeitstakt, mithin vor der zweiten Verbrennungsphase, geschlossen.
Der Verbindungspfad wird durch die Schließeinrichtung insbesondere geschlossen, bevor im Hauptbrennraum ein Druckmaximum im selben, dem Entflammungszeitpunkt zugeordneten Arbeitstakt erreicht wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorkammer-Anordnung eine Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung zur Zuführung von einem Brennstoff in die Vorkammer aufweist. Es handelt sich also bevorzugt bei der Vorkammer um eine sogenannte gespülte Vorkammer, der eine von einer Brennstoffversorgung für den Hauptbrennraum separate Brennstoff-Versorgung zugeordnet ist. Der Vorkammer kann über die Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung insbesondere ein reiner Brennstoff, oder aber ein Brennstoff-Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt werden. Die Vorkammer kann demnach auch als gemischgespülte Vorkammer ausgebildet sein.
Unter einem Brennstoff wird hier ein brennbarer Stoff oder ein brennbares Stoffgemisch verstanden, wobei es sich in bevorzugter Ausgestaltung bei dem Stoff oder Stoffgemisch um ein brennbares Gas oder ein brennbares Gasgemisch, mithin ein Brenngas, handelt. Unter einem Brenngas wird dabei ein brennbarer Stoff oder ein brennbares Stoffgemisch verstanden, der/das unter Normalbedingungen, das heißt bei 25 °C und 1013 mbar, gasförmig ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Brennstoff um ein methanhaltiges Brenngas, beispielsweise um Erdgas, verflüssigtes Erdgas (Liquified Natural Gas - LNG), komprimiertes Erdgas (Compressed Natural Gas - CNG), Schwachgas, ein Prozessgas der chemischen Industrie, Kokereigas, Deponiegas, Biogas, Klärgas, Sondergas, Wasserstoff, ein anderes geeignetes Gas oder ein Gemisch von wenigstens zwei der genannten Gase. Die erfindungsgemäßen Vorteile ergeben sich in besonderer Weise in Zusammenhang mit einer gespülten Vorkammer.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um den Verbindungspfad zu einer bestimmten Zeit nach dem Entflammungszeitpunkt zu sperren. Durch geeignete Wahl dieser bestimmten Zeit kann gewährleistet werden, dass der Verbindungspfad nicht zu früh gesperrt und somit ein effizienter Durchtritt von Zündstrahlfackeln aus der Vorkammer in den Brennraum gewährleistet wird, wobei die Vorkammer andererseits aber auch nicht zu spät gesperrt wird, sodass die zweite Verbrennungsphase in der Vorkammer wirksam eliminiert wird.
Alternativ ist es möglich, dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um den Verbindungspfad in einem bestimmten Kurbelwellenwinkel-Abstand von dem Entflammungszeitpunkt zu sperren. Der beschriebene Vorteil kann auch auf diese Weise - besonders einfach - erreicht werden. Besonders bevorzugt ist die Schließeinrichtung eingerichtet, um den Verbindungspfad in einem Intervall von mindestens 0 °KW bis höchstens 60 °KW, vorzugsweise von mindestens 15 °KW bis höchstens 50 °KW, vorzugsweise von mindestens 17 °KW bis höchstens 40 °KW, vorzugsweise von mindestens 20 °KW bis höchstens 30 °KW, bevorzugt bei 25 °KW, jeweils nach dem Entflammungszeitpunkt zu schließen (°KW - Grad Kurbelwellenwinkel). Die hier explizit angegebenen Kurbelwellenwinkel-Abstände zu dem Entflammungszeitpunkt haben sich als besonders günstig erwiesen, um die zuvor beschriebenen Vorteile zu erreichen.
Alternativ oder zusätzlich ist die Schließeinrichtung bevorzugt eingerichtet, um einen Schließzeitpunkt für den Verbindungspfad in Abhängigkeit von einem Druckverlauf eines Brennraumdrucks in dem Hauptbrennraum zu bestimmen. Dabei stellt der Druckverlauf in dem Hauptbrennraum ein geeignetes Mittel dar, um den Verbrennungsfortschritt einerseits in der Vorkammer und andererseits im Hauptbrennraum festzustellen und somit gewährleisten zu können, dass der Verbindungspfad nicht zu früh und dennoch rechtzeitig gesperrt wird. Dabei wird bei modernen Brennkraftmaschinen typischerweise ohnehin ein Druckverlauf in dem Hauptbrennraum erfasst, sodass dieser zur Auswertung zur Verfügung steht, wobei es lediglich einer softwareseitigen Ergänzung bedarf, um den Schließzeitpunkt entsprechend in Abhängigkeit von dem Druckverlauf vorgeben zu können.
Besonders bevorzugt werden eine zweite Ableitung eines aus dem Brennraumdruck ermittelten Heizverlaufs nach der Zeit und/oder eine zweite Ableitung des Heizverlaufs nach dem Kurbelwellenwinkel ausgewertet, wobei der Schließzeitpunkt abhängig von dieser zweiten Ableitung bestimmt wird. Der Heizverlauf zeigt am Ende der Vorkammerverbrennung einen Wendepunkt und damit zeigt die zweite Ableitung eine Nullstelle, es ist genaugenommen der zweite Nulldurchgang nach Entflammungsbeginn. Danach sollte die Vorkammer verschlossen werden. Der Schließzeitpunkt wird also bevorzugt nach, insbesondere unmittelbar nach dem zweiten Nulldurchgang der zweiten Ableitung des Heizverlaufs nach dem Entflammungsbeginn gewählt.
Ist die Schließeinrichtung eingerichtet, um den Verbindungspfad zu einer bestimmten Zeit oder in einem bestimmten Kurbelwellenwinkel-Abstand nach/von dem Entflammungszeitpunkt zu sperren, und zugleich, um den Schließzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Druckverlauf im Hautbrennraum zu bestimmen, wird vorzugsweise der Verbindungspfad gesperrt, wenn eine früheste der genannten Bedingungen erfüllt ist, also zu einem frühesten Zeitpunkt, zu dem wenigstens eine der aufgestellten Bedingungen erfüllt ist. Insbesondere dies gewährleistet, dass der Verbindungspfad rechtzeitig gesperrt wird, um die zweite Verbrennungsphase zu eliminieren.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um den Verbindungspfad nach einem Abschluss einer Hauptbrennraum-Verbrennung in dem Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine freizugeben. Nach Abschluss der Hauptbrennraum-Verbrennung in dem Hauptbrennraum besteht keine Gefahr einer erneuten Zündung des Gemischs in der Vorkammer mehr, sodass der Verbindungspfad wieder freigegeben werden kann.
Alternativ ist es möglich, dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um den Verbindungspfad vor dem Öffnen, nach dem Öffnen, oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum zugeordneten Einlassventils freizugeben. Insbesondere kann die Schließeinrichtung eingerichtet sein, um den Verbindungspfad von mindestens 10 °KW bis höchstens 0 °KW vor dem Öffnen des Einlassventils, oder von mindestens 0 °KW bis höchstens 10 °KW nach dem Öffnen des Einlassventils freizugeben. Ein Öffnen oder Freigeben des Verbindungspfads erst in zeitlichem Zusammenhang mit dem Öffnen des Einlassventils hat den Vorteil, dass Verbrennungsprodukte aus der letzten Vorkammerverbrennung, das heißt Abgas, in der Vorkammer gespeichert werden, um quasi eine interne Abgasrückführung durchzuführen.
Es ist alternativ aber auch möglich, dass die Schließeinrichtung eingerichtet ist, um den Verbindungspfad vor dem Öffnen, nach dem Öffnen oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum zugeordneten Auslassventils freizugeben. Insbesondere kann auch hier das Freigeben des Verbindungspfads von mindestens 10 °KW bis höchstens 0 °KW vor dem Öffnen des Auslassventils, oder von mindestens 0 °KW bis höchstens 10 °KW nach dem Öffnen des Auslassventils erfolgen. Zu diesen Zeitpunkten ist gewährleistet, dass jedenfalls die Hauptbrennraum-Verbrennung abgeschlossen ist, sodass die zweite Verbrennungsphase in der Vorkammer nicht stattfinden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entflammungseinrichtung ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einer elektrischen Funkenzündkerze, einer Corona-Zündkerze, einer Laser-Zündkerze, einem Glühstift, und einem Zündstrahl-Injektor. Ein Zündstrahl-Injektor ist vorzugsweise ausgebildet als sogenannter Micro-pilot-Injektor, oder zur Durchführung einer sogenannten Micro-pilot-Injektion. Eine solche Mikro-Einspritzung besteht im Einbringen von höchstens 1 % oder ungefähr 1 % der insgesamt dem Brennraum - einschließlich der Vorkammer - zugeführten Energie. Es handelt sich also um eine Kleinstmenge an Brennstoff, die nicht wesentlich zur Leistung der Brennkraftmaschine beiträgt und nur zu dem Zweck eingebracht wird, das Verbrennungs-Brennstoff-Gemisch in der Vorkammer zu entflammen.
Ist die Entflammungseinrichtung als Zündstrahl-Injektor ausgebildet, erfolgt bevorzugt keine separate Brennstoffzuführung in die Vorkammer über die Injektion des Zündstrahls hinaus. Die Vorkammer weist also in diesem Fall vorzugsweise keine Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung auf, mit Ausnahme des Zündstrahl-Injektors. Die Entflammungseinrichtung dient in diesem Fall bevorzugt zugleich als Brennstoff-Zuführeinrichtung. Es ist aber alternativ auch möglich, dass eine Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung zusätzlich zu einem Zündstrahl-Injektor vorgesehen ist.
Über den Zündstrahl-Injektor wird vorzugsweise ein Zündöl in die Vorkammer eingebracht, insbesondere Diesel, Dimethylether oder ein anderes geeignetes Zündöl. Unter einem Zündöl wird dabei insbesondere ein Brennstoff verstanden, der geeignet ist zur Selbstzündung, insbesondere also zur Verwendung in einem Kompressions-Zündverfahren oder Diesel-Zündverfahren.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung einen Aktor aufweist, der eingerichtet ist, um den Verbindungspfad zu vorbestimmten Zeiten oder unter vorbestimmten Bedingungen freizugeben oder zu sperren. Der Aktor ist vorzugsweise ein gesteuerter Aktor. Ein solcher gesteuerter Aktor kann beispielsweise mittels eines Phasenstellers verwirklicht werden. Mit dem Aktor ist die Schließeinrichtung als aktive Schließeinrichtung ausgestaltet, wodurch große Freiheiten bezüglich der konkreten Schließ- und Öffnungszeiten des Verbindungspfads existieren.
Alternativ ist es möglich, dass die Schließeinrichtung ein Differenzdruckschließelement aufweist, das durch eine Druckdifferenz zwischen einem in der Vorkammer vorliegenden Vorkammerdruck und einem in dem Hauptbrennraum vorliegenden Hauptbrennraumdruck in die zweite Funktionsstellung drängbar ist, wenn die Druckdifferenz eine vorbestimmte Schließdruckdifferenz übersteigt. Die über dem Differenzdruckschließelement abfallende Druckdifferenz führt insofern zu einer in Schließrichtung wirkenden resultierenden Kraft an dem Differenzdruckschließelement, welches dieses in seine zweite Funktionsstellung drängt, sodass der Verbindungspfad durch das Differenzdruckschließelement geschlossen wird. In diesem Fall ist die Schließeinrichtung als passive Schließeinrichtung ausgebildet und weist bevorzugt keine aktiven Elemente, wie beispielsweise Aktoren oder dergleichen, auf. Sie kann daher sehr einfach und kostengünstig ausgebildet sein.
Die vorbestimmte Schließdruckdifferenz ist bevorzugt durch die Geometrie des Differenzdruckschließelements und/oder durch ein auf das Differenzdruckschließelement wirkendes Vorspannelement, insbesondere ein Federelement, bestimmt. Ein Vorspann- oder Federelement kann zusätzlich oder alternativ auch vorgesehen sein, um das zeitliche Schließ- und/oder Öffnungsverhalten der Schließeinrichtung zu beeinflussen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung einen Aktor aufweist, der eingerichtet ist, um den Verbindungspfad zu vorbestimmten Zeiten oder unter vorbestimmten Bedingungen freizugeben und zu sperren, wobei dieser Aktor eingerichtet ist, um eine lineare Relativverlagerung zwischen einer Vorkammerwandung der Vorkammer und einem Sperrwandabschnitt zu bewirken, wobei durch den Sperrwandabschnitt wenigstens eine den Verbindungspfad bildende Überströmöffnung in der Vorkammerwandung sperrbar ist, wenn die Schließeinrichtung in der zweiten Funktionsstellung angeordnet ist. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit der Verwirklichung eines Aktors und damit einer aktiven Schließeinrichtung dar. Bevorzugt ist die Vorkammerwandung der Vorkammer, besonders bevorzugt die Vorkammer im Ganzen, durch den Aktor linear verlagerbar, während der Sperrwandabschnitt relativ zu einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ruhend ausgebildet ist. Die Vorkammerwandung wird dann durch den Aktor relativ zu dem Sperrwandabschnitt verlagert. Alternativ ist es auch möglich, dass der Sperrwandabschnitt durch den Aktor relativ zu der ruhenden Vorkammerwandung verlagert wird. Auch ist es möglich, dass sowohl die Vorkammerwandung als auch der Sperrwandabschnitt relativ zueinander durch wenigstens einen Aktor, gegebenenfalls durch jeweils einen Aktor, verlagert werden.
In der ersten Funktionsstellung der Sperreinrichtung ist die wenigstens eine Überströmöffnung bevorzugt freigegeben.
Der Sperrwandabschnitt ist vorzugsweise in oder an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ausgebildet. Insbesondere kann der Sperrwandabschnitt Teil einer Zylinderkopfwandung der Brennkraftmaschine sein. Der Sperrwandabschnitt kann aber auch Teil eines Kurbelgehäuses, insbesondere Teil einer Kurbelgehäusewandung der Brennkraftmaschine, oder ein separater Wandungsabschnitt im Bereich des Übergangs zwischen der Vorkammer und dem Hauptbrennraum sein.
Bevorzugt ist der Aktor eingerichtet, um die lineare Relativverlagerung gegen eine Vorspannkraft zu bewirken. Die Vorspannkraft ist dabei bevorzugt so eingerichtet, dass sie die Vorkammerwandung und den Sperrwandabschnitt relativ zueinander in die zweite Funktionsstellung drängt. Alternativ ist es auch möglich, dass die Vorspannkraft eingerichtet ist, um die Vorkammerwandung und den Sperrwandabschnitt relativ zueinander in die erste Funktionsstellung zu drängen. Es ist möglich, dass ein Vorspannelement, insbesondere ein Federelement, besonders bevorzugt eine Blattfeder oder eine Mehrzahl von Blattfedern, vorgesehen ist, die zwischen dem Sperrwandabschnitt einerseits und der Vorkammerwandung oder der Vorkammer andererseits angeordnet sind, um die Vorspannkraft aufzubringen.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vorkammer, insbesondere in Form einer Vorkammer-Zündkerze, in dem Zylinderkopf in Richtung ihrer Längsachse hubbeweglich gelagert ist, wobei der Aktor eingerichtet ist, um eine Hubbewegung der Vorkammer, insbesondere der Vorkammer-Zündkerze, entlang von deren Längsachse zu bewirken.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der Aktor als drehbeweglicher Nocken, als fluidtechnischer Linearaktor, insbesondere als hydraulischer oder pneumatischer Aktor, oder als elektrischer oder mechanischer Linearaktor ausgebildet ist. Ein solcher Aktor kann insbesondere direkt auf die Vorkammer, ganz besonders direkt auf eine Vorkammer-Zündkerze, wirken, um diese linear - insbesondere in Richtung ihrer Längsachse - zu verlagern.
Ein mechanischer Linearaktor ist bevorzugt als Reibaktor, insbesondere mit einem Reibrad oder einem Reibstift, das/der auf eine Reibfläche oder eine Reibstange wirkt, oder als Zahnritzel ausgebildet, das mit einer Zahnstange zusammenwirkt. Ein solcher Aktor gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele ist insbesondere bevorzugt eingerichtet, um die zuvor beschriebene lineare Relativverlagerung zwischen der Vorkammerwandung einerseits und dem Sperrwandabschnitt andererseits zu bewirken.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Aktor eingerichtet ist, um eine rotatorische Relativverlagerung zwischen der Vorkammerwandung und dem Sperrwandabschnitt zu bewirken, wobei durch den Sperrwandabschnitt die wenigstens eine Überströmöffnung in der Vorkammerwandung in der zweiten Funktionsstellung sperrbar ist. Vorzugsweise ist die Überströmöffnung in der ersten Funktionsstellung durch den Sperrwandabschnitt freigebbar. Ein solcher, eine roatatorische Relativverlagerung ermöglichender Aktor ermöglicht eine besonders bauraumsparende Ausgestaltung der Schließeinrichtung, insbesondere da auf eine axiale Hubbewegung verzichtet werden kann. Die rotatorische Relativverlagerung kann bauraumneutral erfolgen.
In der ersten Funktionsstellung fluchtet in diesem Fall besonders bevorzugt wenigstens eine in dem Sperrwandabschnitt ausgebildete Bohrung mit der wenigstens einen Überströmöffnung, sodass der Verbindungspfad freigegeben ist. In der zweiten Funktionsstellung überlappen dagegen die wenigsten eine Bohrung in dem Sperrwandabschnitt und die wenigstens eine Überströmöffnung nicht, sodass der Verbindungspfad gesperrt ist.
Der Sperrwandabschnitt ist in diesem Fall bevorzugt als Drehhülse ausgebildet, die vorzugsweise in dem Zylinderkopf relativ zu der Vorkammer drehbar gelagert ist. Alternativ ist es allerdings auch möglich, dass die Vorkammer, insbesondere die Vorkammer-Zündkerze, relativ zu einer den Sperrwandabschnitt aufweisenden Hülse drehbar gelagert ist. Es ist auch möglich, dass sowohl die den Sperrwandabschnitt aufweisende Hülse als auch die Vorkammer, insbesondere die Vorkammer-Zündkerze, zueinander drehbar gelagert sind.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Aktor ein drehangetriebenes Ritzel aufweist, das mit einer Verzahnung an dem Sperrwandabschnitt oder an der Vorkammer kämmt. Besonders bevorzugt ist das drehangetriebene Ritzel elektrisch, insbesondere mittels eines Elektromotors, drehangetrieben. Auf diese Weise kann eine lineare oder eine rotatorische Relativverlagerung der Vorkammerwandung zu dem Sperrwandabschnitt bewirkt werden. Besonders bevorzugt kämmt das drehangetriebene Ritzel mit einer Verzahnung, die an der Drehhülse ausgebildet ist, welche den Sperrwandabschnitt bildet oder aufweist. Auf diese Weise kann die Drehhülse durch das drehangetriebene Ritzel des Aktors relativ zu der Vorkammerwandung gedreht werden, insbesondere, um die wenigstens eine Bohrung in dem Sperrwandabschnitt mit der wenigstens einen Überströmöffnung in der ersten Funktionsstellung in Überlappung und in der zweiten Funktionsstellung aus der Überlappung heraus zu bringen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließeinrichtung ein Differenzdruckschließelement aufweist, das durch den Differenzdruck zwischen dem Vorkammerdruck und dem Hauptbrennraumdruck in die zweite Funktionsstellung drängbar ist, wenn der Differenzdruck die vorbestimmte Schließdruckdifferenz übersteigt, wobei das Differenzdruckschließelement als hubbeweglicher Stempel ausgebildet ist. Dies stellt eine Ausgestaltung des Differenzdruckschließelements dar, welche in besonderer Weise verschiedene geometrische Ausgestaltungen zur Vorgabe der Schließdruckdifferenz sowie verschiedener Vorspannungen ermöglicht.
Bevorzugt ist der hubbewegliche Stempel durch ein Vorspannelement, insbesondere ein Federelement, besonders bevorzugt eine Schraubenfeder, mit einer Vorspannung beaufschlagt. Dieses Vorspannelement kann dabei die Schließdruckdifferenz zumindest mitbestimmen, und/oder das zeitliche Verhalten der Schließeinrichtung beeinflussen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der hubbewegliche Stempel vollständig innerhalb der Vorkammer angeordnet und eingerichtet ist, um den Verbindungspfad an einer Stelle zwischen einem Entflammungsort in der Vorkammer und der Überströmöffnung in der Vorkammerwandung in der zweiten Funktionsstellung zu sperren und in der ersten Funktionsstellung freizugeben. Auf diese Weise ist der hubbewegliche Stempel selbst von Einflüssen außerhalb der Vorkammer abgeschirmt. Unter einem Entflammungsort in der Vorkammer wird dabei ein Bereich verstanden, in dem eine initiale Entflammung des Verbrennungs-Brennstoff-Gemischs in der Vorkammer stattfindet, beispielsweise eine unmittelbare Umgebung eines Zündorts einer Funkenzündkerze, wo ein Funkenüberschlag beim Erzeugen des Zündfunkens stattfindet.
Alternativ weist der hubbewegliche Stempel an einem dem Hauptbrennraum zugewandten, distalen Ende eine Schließplatte auf, die in der zweiten Funktionsstellung an einer - insbesondere distalen - Schließfläche der Vorkammerwandung anliegt, sodass der Verbindungspfad gesperrt ist. In der ersten Funktionsstellung ist die Schließplatte dagegen von der Schließfläche beabstandet, sodass der Verbindungspfad zwischen der Schließplatte und der Schließfläche freigegeben ist. Auf diese Weise kann der hubbewegliche Stempel selbst die wenigstens eine Überströmöffnung begrenzen, wenn er von der Schließfläche beabstandet ist, oder schließen, wenn er an der Schließfläche anliegt, was eine besonders robuste und sichere Ausgestaltung des hubbeweglichen Stempels und damit auch der Schließeinrichtung bedingt.
Die Schließplatte ist bevorzugt auf ihrer der Schließfläche zugewandten Seite konisch ausgebildet. Die Schließfläche ist bevorzugt an ihrer der Schließplatte zugewandten Seite konisch ausgebildet, und zwar bevorzugt komplementär zu der konischen Ausgestaltung der Schließplatte. Auf diese Weise können die Schließplatte und die Schließfläche besonders dicht aneinander anliegen, wobei zugleich der Stempel mit der Schließplatte relativ zu der Vorkammerwandung im Bereich der Schließfläche geführt und radial in eine besonders günstige Schließposition gebracht, nämlich an der Schließfläche zentriert werden kann. Somit kann der Verbindungspfad besonders sicher und effizient geschlossen werden.
Besonders bevorzugt geben die Schließplatte einerseits und die Schließfläche andererseits einen zylindrischen oder besonders bevorzugt konischen Überströmquerschnitt frei, wenn sie in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Alternativ ist es möglich, dass das Differenzdruckschließelement als innerhalb der Vorkammer frei beweglicher Schließkörper ausgebildet ist, der in der zweiten Funktionsstellung gegen einen Schließkörpersitz gedrängt wird, wobei der Schließkörperersitz zwischen dem Entflammungsort einerseits und der wenigstens einen Überströmöffnung andererseits angeordnet ist. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Differenzdruckschließelements dar.
Dass der Schließkörper in der Vorkammer frei beweglich ist, bedeutet insbesondere, dass der Schließkörper in der Vorkammer nicht geführt ist.
Der Schließkörper ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Schließkugel ausgebildet, wobei diese Schließkugel frei und ungeführt in der Vorkammer verlagerbar ist.
Es ist allerdings bevorzugt ein Halteelement in der Vorkammer angeordnet, welches den Schließkörper in einem dem Entflammungsort zu- und der Überströmöffnung abgewandten Bereich hält, das heißt insbesondere eine Verlagerung des Schließkörpers in den Bereich der Überströmöffnung hinein verhindert. Das Halteelement verhindert somit insbesondere, dass die Überströmöffnung in unerwünschter Weise durch den Schließkörper versperrt wird. Das Halteelement kann in besonders einfacher, kostengünstiger und bevorzugter Weise als Stift ausgebildet sein, der in der Vorkammer angeordnet ist und deren Querschnitt derart verkleinert, dass der Schließkörper nicht in den Bereich der Überströmöffnung verlagert werden kann. Der Schließkörpersitz ist dabei von dem Halteelement aus gesehen in Richtung des Entflammungsorts angeordnet. In der ersten Funktionsstellung liegt somit der Schließkörper vorzugsweise an dem Halteelement in einem Abstand zu dem Schließkörpersitz an und wird von diesem gehalten, wobei er in der zweiten Funktionsstellung gegen den Schließkörpersitz gedrängt wird und so den Verbindungspfad zwischen dem Entflammungsort und der Überströmöffnung sperrt.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum sowie wenigstens eine, dem Brennraum zugeordnete Vorkammeranordnung gemäß der Erfindung oder gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Der Brennraum weist dabei einen Hauptbrennraum sowie die Vorkammer der Vorkammeranordnung auf, wobei der Hauptbrennraum mit der Vorkammer über den Verbindungspfad strömungstechnisch in der ersten Funktionsstellung der Schließeinrichtung verbunden ist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Vorkammer-Anordnung erläutert wurden.
Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise eine Mehrzahl von - insbesondere identisch ausgebildeten - Brennräumen auf, beispielsweise vier, fünf, sechs, acht, zehn, zwölf, vierzehn, sechzehn, achtzehn, zwanzig oder vierundzwanzig Brennräume. Auch eine kleinere, größere oder andere Anzahl von Brennräumen ist möglich. Dabei ist bevorzugt jedem Brennraum eine Vorkammer-Anordnung der zuvor beschriebenen Art zugeordnet.
Dem wenigstens einen Brennraum ist vorzugsweise ein Brennraumdrucksensor zur Erfassung eines Brennraumdrucks in dem Brennraum zugeordnet.
Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung, insbesondere ein Steuergerät, auf. Das Steuergerät ist vorzugsweise gemäß einer Ausgestaltung mit dem Brennraumdrucksensor wirkverbunden, um einen Druckverlauf des Brennraumdrucks in dem Hauptbrennraum zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät bevorzugt mit der Schließeinrichtung wirkverbunden, insbesondere wenn diese als aktive Schließeinrichtung mit einem vorzugsweise gesteuerten Aktor ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung insbesondere eingerichtet ist, um die Schließeinrichtung anzusteuern, besonders bevorzugt in Abhängigkeit von der Zeit, von einem Kurbelwellenwinkel, oder von dem Druckverlauf in dem Hauptbrennraum.
Die Brennkraftmaschine wird bevorzugt als Viertaktmotor oder als Zweitaktmotor betrieben.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Brennkraftmaschine als Rotationskolbenmotor, insbesondere als Wankelmotor, ausgebildet ist. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. 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, als Benzinmotor, 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 zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine oder einer Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele geschaffen wird, wobei der Verbindungspfad - vorzugsweise unmittelbar - nach einer dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer - insbesondere nach deren Abschluss - geschlossen wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Vorkammeranordnung und der Brennkraftmaschine beschrieben wurden.
Das Verfahren umfasst insbesondere folgende Schritte: Einbringen eines Brennstoffs in die Vorkammer; Entflammen des Brennstoffs in der Vorkammer zu einem Entflammungszeitpunkt, wobei der Verbindungspfad zu dem Entflammungszeitpunkt freigegeben ist, und Schließen des Verbindungspfads - insbesondere unmittelbar - nach der dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer, insbesondere nach deren Abschluss.
Insbesondere wird der Verbindungspfad bevorzugt zu einer bestimmten Zeit nach dem Entflammungszeitpunkt, oder in einem bestimmen Kurbelwellenwinkel-Abstand von dem Entflammungszeitpunkt gesperrt, insbesondere in einem Intervall von mindestens 0 °KW bis höchstens 60 °KW, vorzugsweise von mindestens 15 °KW bis höchstens 50 °KW, vorzugsweise von mindestens 17 °KW bis höchstens 40 °KW, vorzugsweise von mindestens 20 °KW bis höchstens 30 °KW, bevorzugt bei 25 °KW nach dem Entflammungszeitpunkt.
Alternativ oder zusätzlich wird der Schließzeitpunkt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Druckverlauf des Brennraumdrucks in dem Hauptbrennraum bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von einer zweiten Ableitung eines aus dem Druckverlauf des Brennraumdrucks bestimmten Heizverlaufs nach der Zeit und/oder in Abhängigkeit von einer zweiten Ableitung des Heizverlaufs nach dem Kurbelwellenwinkel, wobei der Schließzeitpunkt vorzugsweise nach, insbesondere unmittelbar nach einem zweiten Nulldurchgang der zweiten Ableitung des Heizverlaufs nach dem Entflammungsbeginn gewählt wird.
Vorzugsweise wird der Verbindungspfad nach einem Abschluss einer Hauptbrennraum-Verbrennung in dem Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine; oder vor, nach oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum zugeordneten Einlassventils; oder vor, nach oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum zugeordneten Auslassventils freigegeben.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits sowie der Vorkammer-Anordnung und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Verfahrens schritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Vorkammer-Anordnung und/oder der Brennkraftmaschine beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Merkmale der Vorkammer-Anordnung oder der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorkammer-Anordnung oder der Brennkraftmaschine. Die Vorkammer-Anordnung und/oder die Brennkraftmaschine zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorkammer-Anordnung oder der Vorkammer bedingt ist. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorkammer-Anordnung;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorkammer-Anordnung;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorkammer-Anordnung;
4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Vorkammer-Anordnung;
5 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer Vorkammer-Anordnung, und
6 eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Vorkammer-Anordnung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Vorkammer-Anordnung 3. Die Brennkraftmaschine 1 weist wenigstens einen Brennraum 5 auf, wobei die Vorkammer-Anordnung 3 dem Brennraum 5 zugeordnet ist. Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine 1 eine Mehrzahl solcher Brennräume 5 auf, wobei jedem Brennraum 5 der Mehrzahl von Brennräumen 5 jeweils eine solche Vorkammer-Anordnung 3 zugeordnet ist. Der Brennraum 5 ist unterteilt in einen Hauptbrennraum 7 einerseits und eine Vorkammer 9 der Vorkammer-Anordnung 3 andererseits. Dabei ist der Hauptbrennraum 7 mit der Vorkammer 9 über einen Verbindungspfad 11 strömungstechnisch verbindbar.
Die Vorkammer-Anordnung 3 weist eine Entflammungseinrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um ein in der Vorkammer 9 angeordnetes Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zu einem Entflammungszeitpunkt zu entflammen. Außerdem weist die Vorkammer-Anordnung 3 eine Schließeinrichtung 15 auf, die eingerichtet ist, um den Verbindungspfad 11 in einer ersten Funktionsstellung freizugeben und in einer zweiten Funktionsstellung - vorzugsweise vollständig - zu sperren. Die Schließeinrichtung 15 ist dabei eingerichtet, um den Verbindungspfad 11 zu dem Entflammungszeitpunkt freizugeben, und um den Verbindungspfad 11 - insbesondere unmittelbar - nach einem Abschluss einer dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer 9 zu schließen. Auf diese Weise können Stickoxidemissionen der Brennkraftmaschine 1 drastisch reduziert werden, insbesondere da eine zweite Verbrennungsphase in der Vorkammer 9 unterbunden wird, in der ansonsten durch ein Rücklaufen der Flammfront aus dem Hauptbrennraum 7 während der Hauptbrennraum-Verbrennung in die Vorkammer 9 ein dort noch angeordnetes Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch erneut gezündet würde, welches dann unter vermehrter Stickoxidbildung verbrannt würde.
Die Vorkammer-Anordnung 3 weist eine Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung 17 auf, die eingerichtet ist, um der Vorkammer 9 einen Brennstoff, gegebenenfalls in Form eines reinen Brennstoffs oder in Form eines Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs, zuzuführen.
Die Schließeinrichtung 15 ist bevorzugt eingerichtet, um den Verbindungspfad zu einer bestimmten Zeit nachdem Entflammungszeitpunkt oder in einem bestimmten Kurbelwellenwinkel-Abstand von dem Entflammungszeit zu sperren, insbesondere in einem Intervall von 0 °KW bis 60 °KW, vorzugsweise von 15 °KW bis 50 °KW, vorzugsweise von 17 °KW bis 40 °KW, vorzugsweise von 20 °KW bis 30 °KW, bevorzugt bei 25 °KW nach dem Entflammungszeitpunkt. Alternativ oder zusätzlich ist die Schließeinrichtung 15 eingerichtet, um einen Schließzeitpunkt für den Verbindungspfad 11 in Abhängigkeit von einem Druckverlauf eines Brennraumdrucks in dem Hauptbrennraum 7 zu bestimmen, wobei insbesondere eine zweite Ableitung eines aus dem Druckverlauf des Brennraumdrucks bestimmten Heizverlaufs nach der Zeit und/oder eine zweite Ableitung des Heizverlaufs nach dem Kurbelwellenwinkel ausgewertet wird, wobei der Verbindungspfad 11 vorzugsweise nach, insbesondere unmittelbar nach einem zweiten Nulldurchgang der zweiten Ableitung des Heizverlaufs nach dem Entflammungsbeginn geschlossen wird.
Die Schließeinrichtung 15 ist außerdem bevorzugt eingerichtet, um den Verbindungspfad 11 nach einem Abschluss einer Hauptbrennraum-Verbrennung in dem Hauptbrennraum 7 der Brennkraftmaschine 1, oder vor, nach oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum 7 zugeordneten Einlassventils 19, oder vor, nach oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum 7 zugeordneten Auslassventils 21 freizugeben.
Die Entflammungseinrichtung 13 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorkammer-Anordnung 3 als elektrische Funkenzündkerze ausgebildet. Sie kann alternativ auch als Corona-Zündkerze, als Laser-Zündkerze, als Zündstrahl-Injektor, insbesondere eingerichtet zur Micro-pilot-Injektion, als Glühstift, oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein. Ist die Entflammungseinrichtung 13 als Zündstrahl-Injektor ausgebildet, ist bevorzugt keine zusätzliche Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung 17 vorgesehen, sondern Brennstoff wird vielmehr der Vorkammer 9 dann ausschließlich über den Zündstrahl-Injektor zugeführt. Es ist aber auch möglich, dass zusätzlich zu einer als Zündstrahl-Injektor ausgebildeten Entflammungseinrichtung 13 eine Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung 17 vorgesehen ist.
Die Schließeinrichtung 15 weist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen gesteuerten Aktor 23 auf, der eingerichtet ist, um den Verbindungspfad 11 zu vorbestimmten Zeiten oder unter vorbestimmten Bedingungen freizugeben oder zu sperren. Dabei ist der Aktor 23 hier eingerichtet, um eine lineare Relativverlagerung zwischen einer Vorkammer-Wandung 25 der Vorkammer 9 und einem Sperrwandabschnitt 27, insbesondere einem Sperrwandabschnitt 27 eines Zylinderkopfs 29 der Brennkraftmaschine 1, zu bewirken, wobei durch den Sperrwandabschnitt 27 wenigstens eine den Verbindungspfad 11 bildende Überströmöffnung 31, die in der Vorkammer-Wandung 25 ausgebildet ist, in der zweiten Funktionsstellung sperrbar und in der ersten Funktionsstellung freigebbar ist.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aktor 23 eingerichtet, um die Vorkammer-Wandung 25 und hier insbesondere die gesamte Vorkammer 9 gegen eine Vorspannkraft relativ zu dem Sperrwandabschnitt 27 linear entlang ihrer Längsachse hubbeweglich zu verlagern, wobei die Vorkammer 9 insbesondere in dem Zylinderkopf 29 hubbeweglich gelagert ist. Die Vorspannkraft wird hier durch ein Vorspannelement 33 aufgebracht, das bevorzugt als Federelement, hier spezifisch als eine Mehrzahl von Blattfedern, ausgebildet ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vorkammer 9 durch das Vorspannelement 33 in die zweite Funktionsstellung vorgespannt, und kann durch den Aktor 23 gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements 33 in die erste Funktionsstellung verlagert werden, nämlich in 1 nach unten, sodass die Überströmöffnungen 31 aus dem Sperrwandabschnitt 27 nach unten in den Hauptbrennraum 7 heraustreten und dadurch freigegeben werden.
Der Aktor 23 ist hier insbesondere als drehbeweglicher Nocken 35 ausgebildet.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorkammer-Anordnung 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Schließeinrichtung 15 einen gesteuerten Aktor 23 auf, der eingerichtet ist, um den Verbindungspfad 11 zu vorbestimmten Zeiten oder unter vorbestimmten Bedingungen freizugeben und zu sperren. Der Aktor 23 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eingerichtet, um eine rotatorische Relativverlagerung zwischen der Vorkammerwandung 25 und dem Sperrwandabschnitt 27 zu bewirken. Dabei ist hier der Sperrwandabschnitt 27 an einer Drehhülse 37 ausgebildet, die hier in dem Zylinderkopf 29 relativ zu der Vorkammer 9 drehbar gelagert ist. Insbesondere weist der Aktor 23 hier ein drehangetriebenes Ritzel 39 auf, das mit einer Verzahnung 41 an dem Sperrwandabschnitt 27, das heißt hier an der Drehhülse 37, kämmt. Die Drehhülse 37 ist somit durch das Ritzel 39 drehantreibbar. Zum Drehantrieb des Ritzels 39 ist vorzugsweise ein hier nicht dargestellter Elektromotor vorgesehen. In der ersten Funktionsstellung fluchten in dem Sperrwandabschnitt 27 ausgebildete Bohrungen 43 mit Überströmöffnungen 31, die in der Vorkammerwandung 25 ausgebildet sind. In der zweiten Funktionsstellung sind dagegen die Bohrungen 43 mit den Überströmöffnungen 31 nicht in Überlappung, sodass der Verbindungspfad 11 gesperrt ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorkammer-Anordnung 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das hier dargestellte, dritte Ausführungsbeispiel weist einen zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 analogen Mechanismus zum Sperren und Freigeben des Fluidpfads 11 auf, wobei hier nämlich ebenfalls eine Linearverlagerung der Vorkammer-Wandung 25 relativ zu dem Sperrwandabschnitt 27 bewirkt wird. Der Aktor 23 ist dabei allerdings als fluidtechnischer Linearaktor 45, insbesondere als hydraulischer Aktor, ausgebildet, der vorzugsweise über wenigstens ein Steuerventil 47 mit einem Arbeitsfluid, insbesondere einem Hydrauliköl, beaufschlagt oder von dem Arbeitsfluid entlastet werden kann. Vorzugsweise ist ein hier nicht dargestelltes Vorspannelement vorgesehen, gegen dessen Vorspannkraft der fluidtechnische Linearaktor 45 arbeitet, wenn er mit dem Arbeitsfluid beaufschlagt wird, wobei das Vorspannelement die Vorkammerwandung 25 bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in die erste Funktionsstellung drängt, wenn der fluidtechnische Linearaktor 45 von dem Arbeitsfluid entlastet ist. Durch Beaufschlagen des fluidtechnischen Linearaktors 45 mit dem Arbeitsfluid und Entlasten desselben von dem Arbeitsfluid kann somit eine lineare Hubbewegung der Vorkammerwandung 25 relativ zu dem Sperrwandabschnitt 27 erzeugt werden, wie dies bereits in Zusammenhang mit 1 erläutert wurde. Dabei zeigt 3a) die Schließeinrichtung 15 in der zweiten Funktionsstellung, wobei 3b) die Schließeinrichtung 15 in der ersten Funktionsstellung zeigt.
Es sind auch Ausführungsbeispiele möglich, bei denen der Aktor 23 als elektrischer oder mechanischer Linearaktor ausgebildet ist.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Vorkammer-Anordnung 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei weist hier die Schließeinrichtung 15 ein Differenzdruckschließelement 49 auf, das durch eine Druckdifferenz zwischen einem Vorkammerdruck in der Vorkammer 9 und einem Hauptbrennraumdruck in dem Hauptbrennraum 7 in die zweite Funktionsstellung drängbar ist, wenn die Druckdifferenz eine vorbestimmte Schließdruckdifferenz übersteigt. Das Differenzdruck-Schließelement ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Vorkammer-Anordnung 3 als hubbeweglicher Stempel 51 ausgebildet, der vollständig innerhalb der Vorkammer 9 angeordnet und eingerichtet ist, um den Verbindungspfad 11 zwischen einem Entflammungsort 53 in der Vorkammer 9 und der Überströmöffnung 31 wahlweise zu sperren oder freizugeben. Dabei ist der Stempel 51 hier in einer Sitzhülse 55 gelagert, die ihrerseits innerhalb der Vorkammer 9 angeordnet, insbesondere in diese eingepasst, vorzugsweise eingepresst ist. Der Stempel 51 ist innerhalb der Sitzhülse 55 gegen eine Vorspannkraft eines Vorspannelements 33a verlagerbar, wobei hier das Vorspannelement 33a den Stempel 51 in die erste Funktionsstellung drängt. Alternativ ist es möglich, dass das zweite Vorspannelement 33a den Stempel 51 in die erste Funktionsstellung drängt. Das Vorspannelement 33a ist insbesondere vorgesehen, um das zeitliche Öffen- und/oder Schließverhalten der Schließeinrichtung 15 zu beeinflussen beziehungsweise abzustimmen. Es ist aber auch möglich, das hier dargestellte Ausführungsbeispiel ohne ein solches Vorspannelement 33a zu verwirklichen.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Vorkammer-Anordnung 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das Differenzdruckschließelement 49 ist auch hier als hubbeweglicher Stempel 51 ausgebildet, der allerdings an seinem distalen Ende 57, das dem Hauptbrennraum 7 zugewandt ist, eine Schließplatte 59 aufweist, die in der zweiten Funktionsstellung an einer distalen Schließfläche 61 der Vorkammer 9 anliegt, sodass der Verbindungspfad 11 gesperrt ist. In der ersten Funktionsstellung ist die Schließplatte 59 von der Schließfläche 61 - in Axialrichtung - beabstandet, sodass der Verbindungspfad 11 zwischen der Schließplatte 59 und der Schließfläche 61 freigegeben ist. Die Schließplatte 59 weist vorzugsweise eine der Schließfläche 61 zugewandte, konische erste Dichtfläche 63 auf, wobei die Schließfläche 61 hier als komplementär zu der ersten Dichtfläche 63 ausgebildete, konische zweite Dichtfläche 65 ausgebildet ist. Es wird so in der ersten Funktionsstellung ein konischer, ringförmiger Überströmquerschnitt zwischen der ersten Dichtfläche 63 und der zweiten Dichtfläche 65 freigegeben.
Der Stempel 51 ist auch bei dem hier dargestellten, fünften Ausführungsbeispiel durch ein Vorspannelement 33a beaufschlagt, wobei dieses ihn - wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 4 - hier in die erste Funktionsstellung drängt. Das Vorspannelement 33a ist bei beiden Ausführungsbeispielen gemäß den 4 und 5 bevorzugt als Schraubenfeder ausgebildet, kann aber auch anderweitig ausgebildet sein Auch kann generell auf ein solches Vorspannelement 33a verzichtet werden. Weiterhin ist es möglich, dass das Vorspannelement 33a den Stempel 51 in die zweite Funktionsstellung drängt. Ebenfalls kann das zeitliche Öffen- und/oder Schließverhalten der Schließeinrichtung 15 durch spezifische Wahl und/oder Einstellung des Vorspannelements 33a abgestimmt werden. In der in 5 dargestellten ersten Funktionsstellung ist der Stempel 51 an einer Anschlagschulter 67 innerhalb der Vorkammer gehalten, sodass er in seinem Verlagerungsweg beschränkt ist und nicht aus der Vorkammer 9 herausfallen kann. Weiter wird so der maximal freigebbare Überströmquerschnitt beschränkt.
In entsprechender Weise ist der Stempel 51 bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 4 an einer Schulter der Sitzhülse 55 in der ersten Funktionsstellung gehalten.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Vorkammer-Anordnung 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Differenzdruckschließelement 49 als Schließkörper 69 ausgebildet, der frei innerhalb der Vorkammer 9 beweglich angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der Schließkörper 69 innerhalb der Vorkammer 9 nicht geführt ist. In der hier nicht dargestellten, zweiten Funktionsstellung wird der Schließkörper 69 durch den Differenzdruck zwischen der Vorkammer 9 und dem Hauptbrennraum 7 gegen einen Schließkörpersitz 71 gedrängt, sodass der Verbindungspfad 11 zwischen dem Entflammungsort 53 und den Überströmöffnungen 31 gesperrt ist. In 6 ist der Schließkörper 69 in der ersten Funktionsstellung dargestellt, in welcher der Verbindungspfad 11 freigegeben ist.
Dabei ist hier ein Halteelement 73 in der Vorkammer 9 so angeordnet, dass eine Verlagerung des Schließkörpers 69 in den Bereich der Überströmöffnungen 31 verhindert wird, sodass diese nicht ungewollt durch den Schließkörper 69 versperrt werden.
Steigt der Druck in dem Hauptbrennraum 7 gegenüber dem Druck in der Vorkammer 9 stark an, ergibt sich eine Strömung aus dem Hauptbrennraum 7 in Richtung der Vorkammer 9, die den Schließkörper 69 von dem Stift 73 weg mitreißt und in Richtung des Schließkörpersitzes 71 fördert, wodurch der Verbindungspfad 11 letztlich zwischen dem Entflammungsort 53 und den Überströmöffnungen 31 verschlossen wird, und wobei dann der Schließkörper 69 durch die an ihm aufgrund des Differenzdrucks zwischen dem Hauptbrennraum 7 und der Vorkammer 9 angreifende Kraft dicht gegen den Schließkörpersitz 71 gedrängt wird.
Gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorkammer-Anordnung 3 ist vorgesehen, dass der Vorkammer 9 ein Brennstoff zugeführt wird, wobei ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in der Vorkammer 9 zu dem Entflammungszeitpunkt entflammt wird. Mittels der Schließeinrichtung 15 wird der Verbindungspfad 11 zu dem Entflammungszeitpunkt freigegeben, wobei er nach einem Abschluss der dem Entflammungszeitpunkt zeitlich unmittelbar folgenden Verbrennung in der Vorkammer 9 durch die Schließeinrichtung 15 geschlossen wird.
Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschine 1 mit der hier vorgeschlagenen Vorkammer-Anordnung 3 sowie dem Verfahren mit deutlich reduzierten Stickoxid-Emissionen betreiben werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0597713 B1 [0003]
US 5067458 A [0004]

Claims

Vorkammer-Anordnung (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit - einer Vorkammer (9), die einen Verbindungspfad (11) zur strömungstechnischen Verbindung der Vorkammer (9) zu einem Hauptbrennraum (7) einer Brennkraftmaschine (1) aufweist, wobei - die Vorkammer-Anordnung (3) eine Entflammungseinrichtung (13) zum Entflammen eines in der Vorkammer (9) angeordneten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs zu einem Entflammungszeitpunkt aufweist, und mit - einer Schließeinrichtung (15), die eingerichtet ist, um den Verbindungspfad (11) in einer ersten Funktionsstellung freizugeben und in einer zweiten Funktionsstellung zu sperren, dadurch gekennzeichnet, dass - die Schließeinrichtung (15) so eingerichtet ist, dass der Verbindungspfad (11) zu dem Entflammungszeitpunkt freigegeben ist, und dass - die Schließeinrichtung (15) eingerichtet ist, um den Verbindungspfad (11) nach einer dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer (9) zu schließen.
Vorkammer-Anordnung (3) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorkammer-Brennstoff-Zuführeinrichtung (17) zur Zuführung von einem Brennstoff in die Vorkammer (9).
Vorkammer-Anordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (15) eingerichtet ist, um a) den Verbindungspfad (11) zu einer bestimmten Zeit nach dem Entflammungszeitpunkt oder in einem bestimmten Kurbelwellenwinkel-Abstand von dem Entflammungszeitpunkt zu sperren, insbesondere in einem Intervall von mindestens 0 °KW bis höchstens 60 °KW, vorzugsweise von mindestens 15 °KW bis höchstens 50 °KW, vorzugsweise von mindestens 17 °KW bis höchstens 40 °KW, vorzugsweise von mindestens 20 °KW bis höchstens 30 °KW, bevorzugt bei 25 °KW nach dem Entflammungszeitpunkt; und/oder b) einen Schließzeitpunkt in Abhängigkeit von einem Druckverlauf eines Brennraumdrucks in dem Hauptbrennraum (7) zu bestimmen, wobei insbesondere eine zweite Ableitung eines aus dem Druckverlauf bestimmten Heizverlaufs nach der Zeit und/oder nach dem Kurbelwellenwinkel ausgewertet wird, wobei der Verbindungspfad (11) vorzugsweise nach Durchlaufen eines zweiten Nulldurchgangs der zweiten Ableitung des Heizverlaufs geschlossen wird.
Vorkammer-Anordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (15) eingerichtet ist, um den Verbindungspfad (11) a) nach einem Abschluss einer Hauptbrennraum-Verbrennung in dem Hauptbrennraum (7) der Brennkraftmaschine (1), oder b) vor, nach, oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum (7) zugeordneten Einlassventils (19), oder c) vor, nach, oder beim Öffnen eines dem Hauptbrennraum (7) zugeordneten Auslassventils (21) freizugeben.
Vorkammer-Anordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entflammungseinrichtung (13) ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer elektrischen Funkenzündkerze, einer Corona-Zündkerze, einer Laser-Zündkerze, einem Zündstrahl-Injektor, und einem Glühstift.
Vorkammer-Anordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (15) a) einen Aktor (23) aufweist, der eingerichtet ist, um den Verbindungspfad (11) zu vorbestimmten Zeiten oder unter vorbestimmten Bedingungen freizugeben und zu sperren, oder b) ein Differenzdruckschließelement (49) aufweist, das durch eine Druckdifferenz zwischen einem Vorkammerdruck in der Vorkammer (9) und einem Hauptbrennraumdruck in dem Hauptbrennraum (7), die eine vorbestimmte Schließdruckdifferenz übersteigt, in die zweite Funktionsstellung drängbar ist.
Vorkammer-Anordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Aktor (23) eingerichtet ist, um eine lineare Relativverlagerung zwischen einer Vorkammerwandung (25) der Vorkammer (9) und einem Sperrwandabschnitt (27) zu bewirken, wobei durch den Sperrwandabschnitt (27) wenigstens eine den Verbindungspfad (11) bildende, in der Vorkammerwandung (25) ausgebildete Überströmöffnung (31) in der zweiten Funktionsstellung sperrbar ist, und/oder b) der Aktor (23) als drehbeweglicher Nocken (35), als fluidtechnischer Linearaktor (45), oder als elektrischer oder mechanischer Linearaktor ausgebildet ist, und/oder c) der Aktor (23) eingerichtet ist, um eine rotatorische Relativverlagerung zwischen der Vorkammerwandung (25) und dem Sperrwandabschnitt (27) zu bewirken, wobei durch den Sperrwandabschnitt (27) die wenigstens eine Überströmöffnung (31) in der zweiten Funktionsstellung sperrbar ist, und/oder d) der Aktor (23) ein drehangetriebenes Ritzel (39) aufweist, das mit einer Verzahnung (41) an dem Sperrwandabschnitt (27) oder an der Vorkammer (9) kämmt.
Vorkammer-Anordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruckschließelement (49) als a) hubbeweglicher Stempel (51) ausgebildet ist, der vollständig innerhalb der Vorkammer (9) angeordnet und eingerichtet ist, um den Verbindungspfad (11) zwischen einem Entflammungsort (53) in der Vorkammer (9) und einer Überströmöffnung (31) in der Vorkammerwandung (25) der Vorkammer (9) zu sperren und freizugeben, oder als b) hubbeweglicher Stempel (51) ausgebildet ist, der an einem einem Hauptbrennraum (7) zugewandten Ende (57) eine Schließplatte (59) aufweist, die in der zweiten Funktionsstellung an einer Schließfläche (61) anliegt, sodass der Verbindungspfad (11) gesperrt ist, wobei die Schließplatte (59) in der ersten Funktionsstellung von der Schließfläche (61) beabstandet ist, sodass der Verbindungspfad (11) zwischen der Schließplatte (59) und der Schließfläche (61) freigegeben ist, oder als c) innerhalb der Vorkammer (9) frei beweglicher Schließkörper (69) ausgebildet ist, der in der zweiten Funktionsstellung gegen einen Schließkörpersitz (71) zwischen dem Entflammungsort (53) und der Überströmöffnung (31) drängbar ist.
Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem Brennraum (5), und mit wenigstens einer dem Brennraum (5) zugeordneten Vorkammer-Anordnung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Brennraum (5) einen Hauptbrennraum (7) und die Vorkammer (9) der Vorkammer-Anordnung (3) umfasst, wobei der Hauptbrennraum (7) mit der Vorkammer (9) über den Verbindungspfad (11) strömungstechnisch in der ersten Funktionsstellung der Schließeinrichtung (15) verbindbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9, wobei der Verbindungspfad (11) nach einer dem Entflammungszeitpunkt unmittelbar zeitlich folgenden Verbrennung in der Vorkammer (9) geschlossen wird.