DE102019122530A1

DE102019122530A1 - Vorkammerzündsystem für eine fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102019122530A1
Application number: DE102019122530.2A
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, wobei der Hohlraum im Bereich des Deckels einen radial umlaufenden Hinterschnitt aufweist, in den der Deckel formschlüssig eingreift.Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Vorkammerzündsystems ist dieses kostengünstig zu fertigen und 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,
wobei das Rohrgehäuse eine Isolatorkörper-Halterung umgibt, die über eine Schweißnaht mit dem Gehäusekopf verschweißt ist und den Isolatorkörper mit einer Vorspannung gegen den Gehäusekopf presst.

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 wird der Hohlraum von einer Stirnseite der Zündvorrichtung, dem Zylinderkopf selbst (Zylinderkopfmaterial) und dem Deckel begrenzt, wobei der Hohlraum im Bereich des Deckels einen radial umlaufenden Hinterschnitt aufweist, in den der Deckel formschlüssig eingreift. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann der Deckel lagefixiert in den Zylinderkopf eingebracht und anschließend formschlüssig befestigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Deckel gemäß Patentanspruch 2 zusätzlich in den Hohlraum eingepresst. Somit ist eine präzise Lagefixierung des Deckels in dem Zylinderkopf möglich.
Besonders bevorzugt wird der Deckel gemäß Anspruch 3 durch Rollieren oder Innenhochdruckumformen (IHU) in den Hinterschnitt eingebracht. Dies sind einfache und kostengünstige Fertigungsverfahren, die eine sichere Lagefixierung des Deckels im Zylinderkopf gewährleisten.
In einer ersten Ausführungsform, gemäß Anspruch 4, weist der Hohlraum brennraumseitig einen Anschlag für den Deckel auf wodurch eine präzise Lagepositionierung gewährleistet ist.
In einer zweiten Ausführungsform gemäß Patentanspruch 5 weist der Hohlraum in Richtung der Zündvorrichtung einen Anschlag für den Deckel auf. Auch in dieser Ausgestaltung ist eine präzise Lagepositionierung des Deckels gewährleistet.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in zwei Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerzündsystem vor einer Endmontage.
2 zeigt einen Schnitt durch den Zylinderkopf mit dem erfindungsgemäßen Vorkammerzündsystem nach einer Endmontage.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf 3 mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerzündsystem 1 vor einer Endmontage. Das Vorkammerzündsystem 1 ist für eine fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Vorkammerzündsystem 1 weist eine Zündvorrichtung 4 auf, die in eine nicht bezifferte Bohrung in den Zylinderkopf 3 eingeschraubt ist. Ein Gewinde ist nicht beziffert, da es dem Fachmann allgemein bekannt ist. Die Zündvorrichtung 4 weist eine Mittelelektrode 5 sowie eine Masseelektrode 10 auf. Die Bohrung, in die die Zündvorrichtung 4 eingeschraubt ist, setzt sich bis in einen Brennraum 7 der Hubkolben-Brennkraftmaschine fort. Ein Hohlraum 2 des Vorkammerzündsystems 1, wird einerseits begrenzt von einer Stirnseite (elektrodenseitig) der Zündvorrichtung 4, dem Zylinderkopf 3 selbst und einem Deckel 6, der den Hohlraum 2 gegenüber dem Brennraum 7 abgrenzt. Der Deckel 6 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Durchbrüche 8 auf, von denen nur ein Durchbruch 8 beziffert ist. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch von der Zündvorrichtung 4 im Hohlraum 2 gezündet, wobei anschließend Feuerfackeln durch die Durchbrüche 8 in den Brennraum 7 schießen und ein in dem Brennraum 7 befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch zünden. Damit der Deckel 6 lagerichtig in der Bohrung befestigt werden kann, ist brennraumseitig ein Anschlag 9 vorgesehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Anschlag 9 auch auf der Seite der Zündvorrichtung 4 sein.
Erfindungsgemäß weist der Hohlraum 2 im Bereich des Deckels 6 einen radial umlaufenden Hinterschnitt 13 auf, in den der Deckel 6 nach einer Montage formschlüssig eingreift. Dies ist in 2 dargestellt. Vor der endgültigen Montage weist der Deckel 6, wie in 1 erkennbar ist, eine zylindrische Form auf. Der Deckel 6 kann beispielsweise durch Rollieren oder durch Innenhochdruckumformen (IHU) in den Hinterschnitt 13 eingebracht werden. Als zusätzliche Lagefixierungsmaßnahme kann der Deckel 6 zusätzlich in den Hohlraum 2 eingepresst sein.
Benachbart zu dem erfindungsgemäßen Vorkammerzündsystem ist weiter ein Injektorschacht 11 vorgesehen, in dem ein nicht dargestellter Kraftstoffinjektor einbringbar ist, zu einer Kraftstoffeinbringung in den Brennraum 7. Weiter ist ein Kühlmittelmantel 12 vorgesehen, zur Kühlung des Kraftstoffinjektors und des Vorkammerzündsystems, welcher sich weitgehend um das Vorkammerzündsystem 1 und dem Injektorschacht 11 erstreckt.
2 zeigt den Schnitt durch den Zylinderkopf 3 mit dem erfindungsgemäßen Vorkammerzündsystem 1 nach einer Endmontage. Deutlich erkennbar ist nun, wie der Deckel 6 nach der Bearbeitung radial umlaufend in den Hinterschnitt 13 durch Rollieren oder Innenhochdruckumformen (IHU) gebracht ist.
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
13.: Hinterschnitt

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, wobei der Hohlraum (2) im Bereich des Deckels (6) einen radial umlaufenden Hinterschnitt (13) aufweist, in den der Deckel (6) formschlüssig eingreift.
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 Deckel (6) durch Rollieren oder Innenhochdruckumformen (IHU) in den Hinterschnitt (13) eingebracht ist.
Vorkammerzündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) brennraumseitig einen Anschlag (9) für den Deckel (6) aufweist.
Vorkammerzündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) in Richtung der Zündvorrichtung (4) einen Anschlag (9) für den Deckel (6) aufweist.