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Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2012 022 872 A1 hingewiesen. In dieser ist eine Zündeinrichtung für einen Verbrennungsmotor beschrieben, mit einer gegenüber einem Brennraum eines der Zündeinrichtung zugeordneten Zylinders eines Verbrennungsmotors durch eine Kammerwandung abgeteilten, eine Mittelachse aufweisenden Zündkammer. Es ist eine Zündanordnung zur Zündung eines in der Zündkammer vorliegenden Brennstoffs / Luftgemisches vorgesehen, wobei die Kammerwandung eine einen ersten Durchmesser aufweisende, zylindrische Mittelbohrung, deren Symmetrieachse mit der Mittelachse zusammenfällt, sowie wenigstens eine, einen zweiten Durchmesser aufweisende, zylindrische Bohrung aufweist, die seitlich von der Mittelbohrung angeordnet ist, wobei die Mittelbohrung und die wenigstens eine seitliche Bohrung eine Fluidverbindung zwischen der Zündkammer und dem Brennraum bereit stellen. Erfindungsgemäß ist der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser.
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Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 006 597 A1 ein indirekt einspritzender Verbrennungsmotor und eine Zündkerzen der Behelfskammerart bekannt, die in einem indirekt einspritzenden Verbrennungsmotor montiert ist. In der Zündkerze sind eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode innerhalb einer Zündkammer derart enthalten, dass sie einander gegenüber stehen. Eine Zündkerzenabdeckung weist eine Vielzahl an Kommunikationslöchern auf, die eine Kommunikation zwischen der Zündkammer und der Verbrennungskammer bewerkstelligen. Wenn der Abstand mit einem von einem kleinen Durchmesser versehenen Endstückabschnitt der Mittelelektrode zu einem Schnittpunkt der Kommunikationslöcher die Größe z hat und ein Durchmesser eines virtuellen Kreises, der die Mitten der Kommunikationslöcher verbindet, die Größe I hat, wird eine Beziehung 0,3 < z/I < 0,7 verwirklicht.
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Weiter ist aus der internationalen Patentanmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer
WO 2012/088551 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, eine Brennkraftmaschine bekannt mit:
- - einem einen Zylinderkopfboden aufweisenden Zylinderkopf, einer Zylinderwandung und einem entlang einer Zylinderachse bewegbaren Kolben, der einen Kolbenboden aufweist, wobei zwischen Kolbenboden, Zylinderwandung und Kolbenboden ein Hauptbrennraum ausgebildet ist,
- - einer Vorkammer, die in einer Bohrung des Zylinderkopfes eingesetzt und relativ zur Bohrung in Umfangsrichtung der Bohrung fixiert ist, wobei die Achse der Bohrung zumindest im Wesentlichen parallel zu der Zylinderachse ist und wobei in der Vorkammer ein Vorkammerbrennraum ausgebildet ist,
- - wenigstens einem Kranz aus Übertrittsöffnungen, welche den Vorkammerbrennraum mit dem Hauptbrennraum verbinden.
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Nachteilig an den bekannten Zündkammern ist die Tatsache, dass sich die Übertrittsöffnungen entweder gar nicht oder, wie im letztgenannten Stand der Technik, nur mit großem Aufwand lagepositionieren lassen.
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Die bekannten Vorkammern, die mit der Zündkerze verbunden sind, können wie im Stand der Technik dargestellt, nicht exakt gerichtet verbaut werden, da die Position vom Gewindeanfang im Zylinderkopf und der Zündkerze abhängig ist. Auch bei einem aufwändig gefertigten Gewinde, bei dem der Startpunkt eindeutig definiert wird (zum Beispiel zirkular gefräst), ergibt sich ein mögliches Toleranzfeld der Bohrungen von +/- 30°. Damit ist die Ausrichtung der Übertrittsöffnungen, bzw. der Durchbrüche nicht genau genug um den Anforderungen einer im gesamten Kennfeld optimal funktionierender Zündkammer zu genügen.
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Die Ausrichtung der Übertrittsöffnungen der Vorkammern in Otto-Brennkraftmaschinen ist jedoch maßgeblich für die Funktion und damit für die Zündung des Hauptbrennraums im gesamten Kennfeld einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine von großer Bedeutung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Maßnahme aufzuzeigen, wie die Übertrittsöffnungen, bzw. die Durchbrüche für die Gemischzündung im Hauptbrennraum exakt lagepositionierbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird die Zündkammer lagerichtig im Zylinderkopf positioniert und mit einer Überwurfmutter / einem Niederhalter lagefixiert. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Technik ist die Position der Übertrittsöffnungen, bzw. der Durchbrüche der Zündkammer unabhängig vom Gewinde der verschraubten Teile. Die Dichtung zwischen der Zündkammer und dem Zylinderkopf kann konventionell, beispielsweise über einen Kegel- oder Flachsitz erfolgen. Zusätzlich kann ein weiteres Element zum lagerichtigen Verbau eingesetzt werden, zum Beispiel ein Pin oder eine einseitige Abflachung, was jedoch in nachteiliger Weise den Fertigungsaufwand wieder erhöht.
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Die Ausgestaltungen gemäß der Patentansprüche 2 und 3 sind besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt eine brennraumseitige Aufsicht auf einen Zylinderkopf.
- 2 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf.
- 3 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf einen geschnittenen, erfindungsgemäßen Zylinderkopf.
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1 zeigt eine brennraumseitige Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf 1 für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine. Ein Brennraumdach des Zylinderkopfes 1 ist stellvertretend für einen Brennraum mit 2 beziffert. Zwei Einlasskanäle sind mit 11 beziffert, zwei Auslasskanäle mit 12. Im fertig montierten Zustand des Zylinderkopfes 1, sind die zwei Einlasskanäle 11 und die zwei Auslasskanäle 12 von nicht dargestellten Gaswechseleinlassventilen und Gaswechselauslassventilen für einen Gas-Ladungswechsel verschließ- und offenbar. Zwischen den Auslasskanälen 12 ist ein Injektorschacht 9 angeordnet, in den ein nicht dargestellter Kraftstoffinjektor einbringbar ist. Zwischen den Einlasskanälen 11 und den Auslasskanälen 12, benachbart zum Injektorschacht 9, ist eine Zündkammer 4 angeordnet. Die Zündkammer 4 weist sieben Durchbrüche 7 auf, von denen nur einer mit einem Pfeil beziffert ist. In der Zündkammer 4 ist wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, ein Zündmittel 6, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zündkerze, angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Zündmittel 6 auch eine Plasma- oder Laserzündquelle sein. Wie mit einem Bogenmaß A dargestellt, sind die Durchbrüche 7 erfindungsgemäß exakt lagepositionierbar.
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In den 2 und 3 gelten für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern wie in 1.
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2 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Zylinderkopf 1 und der Zündkammer 4. Benachbart zum Injektorschacht 9 ist eine Stufenbohrung 3 angeordnet, zur Aufnahme der Zündkammer 4. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das Zündmittel 6 in einem Innenvolumen 5 der Zündkammer 4 mit einem nicht bezifferten Gewinde einbringbar. Die Durchbrüche 7, welche in 2 nicht dargestellt sind, verbinden den Brennraum 2 mit dem Innenvolumen 5 Gas führend, damit nach einer Zündung eines Kraftstoff-/Luftgemisches in der Zündkammer 4 „Zündstrahlen“ in den Brennraum 2 übertreten können, um das Kraftstoff-/Luftgemisch im Brennraum 2 zu zünden.
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Die Stufenbohrung 3 verjüngt sich in Richtung des Brennraumes 2, wobei die Zündkammer 4 auf der sich verjüngenden Stufenbohrung 3 abstützbar ist. Erfindungsgemäß weist ein dem Brennraum 2 abgewandter, größerer Innendurchmesser der Stufenbohrung 3 ein Innengewinde auf, in das eine Mutter 8 mit einem Außengewinde einschraubbar ist, wobei die Zündkammer 4 mit der Mutter 8 gegen die sich verjüngende Stufenbohrung 3 anpressbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Abdichtung zwischen der Zündkammer 4 und dem Zylinderkopf 1 über eine Kegeldichtung. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Abdichtung auch über einen Flachsitz, das heißt eine Stufe erfolgen. Weiter weist im vorlegenden Ausführungsbeispiel die Mutter 8 ein Innengewinde auf, in das das Zündmittel 6 mit einem Außengewinde einschraubbar ist.
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3 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf den geschnitten dargestellten, erfindungsgemäßen Zylinderkopf 1. In dieser Explosionszeichnung ist das Zündmittel wieder mit 6 beziffert, bevor es in die Mutter 8 eingeschraubt wird. Die Zündkammer 4 mit dem Innenvolumen 5 ist noch nicht montiert dargestellt. Bei einer Montage des Zylinderkopfes 1 wird zuerst die Zündkammer 4 in die Stufenbohrung 3 eingeführt und exakt lagepositioniert. In einem folgenden Verfahrensschritt wird mittels der Mutter 8, welche auf der dem Brennraum 2 abgewandten Seite vier nicht bezifferte Montageschlitze aufweist, die Zündkammer 4 im Zylinderkopf 1 festgeschraubt. Im nächsten Schritt wird das Zündmittel 6 in die Mutter 8 eingeschraubt, bis zu einem nicht bezifferten Anschlag.
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Die Zündkammer 4 wird somit lagerichtig im Zylinderkopf 1 montiert und mit der Mutter 8 fixiert. Somit ist die Position der Durchbrüche 7 der Zündkammer 4 in vorteilhafter Weise unabhängig von den Gewinden von verschraubten Teilen. Die Dichtung zwischen Zündkammer 4 und Zylinderkopf 1 kann, wie bereits beschrieben, konventionell über Kegel oder Flachsitz erfolgen. Zusätzlich kann ein Element zum lagerichtigen Verbau eingesetzt werden, zum Beispiel ein Pin oder eine einseitige Abflachung, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch nicht dargestellt sind.
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Somit ist die Ausrichtung der Durchbrüche 7 der Zündkammer 4 in Otto-Brennkraftmaschinen lagerichtig und die Funktion und damit die sichere Zündung des Hauptbrennraums ist im gesamten Kennfeld der Brennkraftmaschine sicher gestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Zylinderkopf
- 2.
- Brennraum
- 3.
- Stufenbohrung
- 4.
- Zündkammer
- 5.
- Innenvolumen
- 6.
- Zündmittel
- 7.
- Durchbruch
- 8.
- Mutter
- 9.
- Injektorschacht
- 10.
- Kühlmittelmantel
- 11.
- Einlasskanal
- 12.
- Auslasskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012022872 A1 [0002]
- DE 102011006597 A1 [0003]
- WO 2012/088551 A1 [0004]
