DE102019122529A1

DE102019122529A1 - Vorkammerzündsystem für eine fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102019122529A1
Application number: DE102019122529.9A
Authority: DE
Inventors: Manfred Fraenk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2021-02-25

Abstract

Vorkammerzündsystem für eine fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Hohlraum in einem Zylinderkopf der Hubkolben-Brennkraftmaschine, in dem eine Zündvorrichtung mit einer Mittelelektrode angeordnet ist, wobei der Hohlraum mit einem Deckel gegenüber einem Brennraum der Hubkolben-Brennkraftmaschine abgedeckt ist, wobei der Deckel zumindest einen Durchbruch aufweist, der den Hohlraum und den Brennraum Gas führend miteinander verbindet, wobei der Hohlraum von einer Stirnseite der Zündvorrichtung, dem Zylinderkopf selbst und dem Deckel begrenzt ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Vorkammerzündsystems ist dieses kostengünstig zu fertigen und einfach in den Zylinderkopf zu integrieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorkammerzündsystem für eine fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2014 111 897 A1 hingewiesen. Aus dieser ist eine Zündeinrichtung zum Zünden von Brennstoff-Luft-Gemischen in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors mittels einer Corona-Entladung bekannt, mit einer Zündelektrode, einen die Zündelektrode umgebenden Außenleiter, welcher ein vorderes und ein hinteres Ende hat und mit einem zwischen der Zündelektrode und dem Außenleiter angeordneten elektrischen Isolator, aus welchem wenigstens eine Spitze der Zündelektrode herausragt. Die wenigstens eine Spitze der Zündelektrode liegt in einem Raum, der durch eine dem Isolator zugeordnete Kappe abgeschirmt ist, die eine dem Isolator zugewandte Innenseite und eine dem Isolator abgewandte Außenseite sowie eines oder mehrere Löcher hat, durch welche der abgeschirmte Raum mit einem auf der Außenseite der Kappe liegenden Raum, der Brennkammer, in Verbindung steht.
Weiter ist aus der internationalen Patentanmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 2008/031482 A2 eine Zündkerze zum Zünden eines brennbaren Gasgemisches beim Verbrennungsmotor bekannt, umfassend:

eine Zündelektrode,
eine elektrische Versorgungsleitung, an welche die Zündelektrode angeschlossen ist,
einen Isolatorkörper, durch den die Versorgungsleitung hindurchgeführt ist,
ein Gehäusekopf, der dichtend auf dem Isolatorkörper sitzt und ein Außengewinde zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor,
ein Rohrgehäuse, das an dem Gehäusekopf befestigt ist, den Isolatorkörper umgibt und einen Sechskant trägt,

Zum weiteren technischen Umfeld wird ferner auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 120 984 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Vorkammerzündkerze für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt.
Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2016 206 992 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, eine Zündkerze bekannt. Bei der Zündkerze handelt es sich insbesondere um eine Vorkammerzündkerze, mit einem Gehäuse, einer Zündelektrode und einer Masseelektrode, wobei die Zündelektrode über eine Versorgungsleitung mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist und wobei die Versorgungsleitung zumindest teilweise innerhalb eines Isolators verläuft, wobei zumindest ein Ableitungsbereich des Gehäuses aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 150 W/mK hergestellt ist.
Nachteilig an diesen bekannten Vorkammerzündsystemen ist, dass diese in der Herstellung kostenintensiv und nicht immer einfach in den Zylinderkopf integrierbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, wie ein Vorkammerzündsystem kostengünstig herstellbar und einfach in den Zylinderkopf integrierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist das Vorkammerzündsystem direkt Bestandteil des Zylinderkopfs mit einem eingefügten Deckel. Zur Sicherung gegen Herausfallen befindet sich zwischen dem Zylinderkopf und dem Deckel ein Sicherungsring. Bei der Montage wird der Sicherungsring zusammengedrückt und rastet in Endposition sowohl in dem Hinterschnitt als auch in der Nut ein. Somit ist der Deckel gegen ein Herausfallen absolut gesichert.
Als weitere Maßnahme gegen ein Herausfallen des Deckels ist der Deckel in den Hohlraum gemäß Patentanspruch 2 zusätzlich eingepresst wodurch eine Verdrehung des Deckels, der lagerichtig verbaut werden muss, in vorteilhafter Weise verhindert ist.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 gewährleistet, dass der Deckel beim Betrieb der Brennkraftmaschine nicht in den Brennraum gelangen kann, was in nachteiliger Weise zu einer Zerstörung der Hubkolben-Brennkraftmaschine führen würde.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 gewährleistet, dass bei hohen Innendrücken im Brennraum der Deckel nicht weiter in den Hohlraum gedrückt wird, wodurch dessen geometrische Größe verändert werden würde, was zu einem Funktionsverlust des Vorkammerzündsystems führen könnte.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerzündsystem.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf 3 mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerzündsystem 1. Das Vorkammerzündsystem ist für eine nicht dargestellte, fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Vorkammerzündsystem 1 besteht im Wesentlichen aus einer in den Zylinderkopf 3 mit einem nicht bezifferten Gewinde eingeschraubten Zündvorrichtung 4, mit einer Mittelelektrode 5 und einer von dieser elektrisch isolierten Masseelektrode 10. Eine nicht bezifferte Bohrung, in die die Zündvorrichtung 4 eingeschraubt ist, setzt sich bis zu einem Brennraum 7 der Brennkraftmaschine fort. Brennraumseitig weist die Bohrung einen Anschlag 9 auf, gegen den ein Deckel 6 für das Vorkammerzündsystem 1 eingeschoben ist. Das Einschieben des Deckels 6 erfolgt von der, dem Brennraum abgewandten Seite vor dem Verbau der Zündvorrichtung 4. Der Deckel 6 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Durchbrüche 8 auf, von denen nur ein einziger beziffert ist. Beim Betrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Vorkammerzündsystem 1 entzündet, wobei anschließend Feuerstrahlen durch die Durchbrüche 8 in den Brennraum 7 gelangen, die dort ein Kraftstoff-Luft-Hauptgemisch zu zünden.
Erfindungsgemäß ist der Hohlraum 2 von einer Stirnseite der Zündvorrichtung 4, dem Zylinderkopf 3 selbst und dem Deckel 6 begrenzt, wobei der Hohlraum 2 im Bereich des Deckels 6 einen radial umlaufenden Hinterschnitt 13 und der Deckel 6 eine korrespondierende Nut 14 aufweist, wobei in den Hinterschnitt 13 und der Nut 14 ein Sicherungsring 15 bei der Montage des Deckels 6 einbringbar ist. Dargestellt in 1 ist der Sicherungsring 15 in einem Montagezustand. In einer Endstellung spreizt sich der Sicherungsring 15 und blockiert somit eine Lageveränderung des Deckels 6 beim Betrieb der Brennkraftmaschine sicher.
Für eine weitere, noch bessere Lagefixierung des Deckels 6 kann der Deckel 6 zusätzlich in den Hohlraum 2 eingepresst werden. Eine Verdrehung des Deckels 6, der lagerichtig verbaut werden muss, ist somit sicher vermieden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Hohlraum 2 brennraumseitig den Anschlag 9 auf, damit dieser bei der Montage lagegenau positioniert werden kann. In einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Hohlraum 2 auch in Richtung der Zündvorrichtung 4 einen Anschlag 9 für den Deckel 6 aufweisen.
Benachbart zu dem Vorkammerzündsystem 1 ist ferner in dem Zylinderkopf 3 ein Injektorschacht 11 vorgesehen, in den ein Kraftstoffinjektor zum Eindüsen von Kraftstoff in den Brennraum 7 verbaubar ist. Zur Kühlung des Vorkammerzündsystems 1 sowie des Kraftstoffinjektors 11 ist ferner ein Kühlmittelmantel 12 vorgesehen, der sich weitgehend um das Vorkammerzündsystem 1 und den Injektorschacht 11 herum erstreckt.
Abschließend sei noch gesagt, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Vorkammerzündsystems 1 sowohl für passive Vorkammerzündsysteme, wie hier dargestellt, als auch für aktive Vorkammerzündsysteme, mit eigener Einbringung von Kraftstoff in den Hohlraum 2, eingesetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1.: Vorkammerzündsystem
2.: Hohlraum
3.: Zylinderkopf
4.: Zündvorrichtung
5.: Mittelelektrode
6.: Deckel
7.: Brennraum
8.: Durchbruch
9.: Anschlag
10.: Masseelektrode
11.: Injektorschacht
12.: Kühlmittelmantel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014111897 A1 [0002]
WO 2008/031482 A2 [0003]
DE 102016120984 A1 [0004]
DE 102016206992 A1 [0005]

Claims

Vorkammerzündsystem (1) für eine fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Hohlraum (2) in einem Zylinderkopf (3) der Hubkolben-Brennkraftmaschine, in dem eine Zündvorrichtung (4) mit einer Mittelelektrode (5) angeordnet ist, wobei der Hohlraum (2) mit einem Deckel (6) gegenüber einem Brennraum (7) der Hubkolben-Brennkraftmaschine abgedeckt ist, wobei der Deckel (6) zumindest einen Durchbruch (8) aufweist, der den Hohlraum (2) und den Brennraum (7) Gas führend miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) von einer Stirnseite der Zündvorrichtung (4), dem Zylinderkopf (3) selbst und dem Deckel (6) begrenzt ist.
Vorkammerzündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) in den Hohlraum (2) eingepresst ist.
Vorkammerzündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) brennraumseitig einen Anschlag (9) für den Deckel (6) aufweist.
Vorkammerzündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) in Richtung der Zündvorrichtung (4) einen Anschlag (9) für den Deckel (6) aufweist.