DE102020108743A1

DE102020108743A1 - Pre-chamber spark plug for a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102020108743A1
Application number: DE102020108743.8A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Bertsch
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (24) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Brennraum (12), und mit einer dem Brennraum (12) zugeordneten Vorkammerzündkerze (10), welche eine über mehrere Öffnungen (18) fluidisch mit dem Brennraum (12) verbundene und ein Volumen aufweisende Vorkammer aufweist, wobei ein Verhältnis aus dem Volumen der Vorkammer (20) zu dem Kompressionsvolumen des Brennraums (12) in einem Bereich von einschließlich 0,2% bis einschließlich 2% liegt.The invention relates to an internal combustion engine (24) for a motor vehicle, with at least one combustion chamber (12) and with a prechamber spark plug (10) assigned to the combustion chamber (12), which is fluidically connected to the combustion chamber (12) via several openings (18) and a pre-chamber having a volume, a ratio of the volume of the pre-chamber (20) to the compression volume of the combustion chamber (12) being in a range from 0.2% up to and including 2%.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle, with such an internal combustion engine.

Die DE 10 2010 010 109 B4 offenbart eine Vorkammerzündkerze für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Die Vorkammerzündkerze weist ein Gehäuse auf, das an seinem vorderen Ende eine Vorkammer mit mehreren Öffnungen aufweist, einem in dem Gehäuse angeordneten Isolator, einer von dem Isolator umgebenen Mittelelektrode, die eine in der Vorkammer angeordnete Zündelektrode trägt, die mehrere Elektrodenarme aufweist, wobei die Elektrodenarme jeweils einen hinteren Abschnitt, der sich quer zur Längsrichtung der Mittelelektrode erstreckt, und einen entlang einer Vorkammerwand verlaufenden vorderen Abschnitt, der zwischen sich und der Vorkammerwand eine Funkenstrecke bildet, aufweisen, wobei die Elektrodenarme in die Mittelelektrode eingebettet sind und aus einer Seitenfläche der Mittelelektrode herausragen.the DE 10 2010 010 109 B4 discloses a prechamber spark plug for a combustion chamber of an internal combustion engine. The prechamber spark plug has a housing which at its front end has a prechamber with several openings, an insulator arranged in the housing, a center electrode surrounded by the insulator, which carries an ignition electrode arranged in the prechamber and having several electrode arms, the electrode arms each have a rear section which extends transversely to the longitudinal direction of the center electrode, and a front section which runs along an antechamber wall and which forms a spark gap between itself and the antechamber wall, the electrode arms being embedded in the center electrode and protruding from a side surface of the center electrode .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu schaffen, dass sich auf besonders einfache Weise ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.The object of the present invention is to create an internal combustion engine, a motor vehicle and a method that can be used in a particularly simple manner to implement particularly efficient operation of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine with the features of claim 1, by an internal combustion engine with the features of claim 3, by a motor vehicle with the features of claim 9 and by a method with the features of claim 10. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum auf, welcher beispielsweise teilweise durch einen Zylinder, durch einen translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommenen Kolben und durch ein Brennraumdach begrenzt sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst eine dem Brennraum zugeordnete Vorkammerzündkerze, welche eine über mehrere Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene und ein Volumen aufweisende Vorkammer aufweist.A first aspect of the invention relates to an internal combustion engine designed, for example, as a reciprocating piston engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle. The internal combustion engine has at least one combustion chamber which, for example, can be delimited partially by a cylinder, by a piston accommodated in the cylinder such that it can move in translation, and by a combustion chamber roof. The internal combustion engine comprises a prechamber spark plug which is assigned to the combustion chamber and which has a prechamber which is fluidically connected to the combustion chamber via a plurality of openings and has a volume.

Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Verhältnis aus dem Volumen der Vorkammer zu dem Kompressionsvolumen des Brennraums in einem Bereich von einschließlich 0,2% bis einschließlich 2% liegt. Mit anderen Worten weist das Volumen der Vorkammer einen ersten Wert und das Kompressionsvolumen einen zweiten Wert auf, wobei der Quotient aus erstem Wert und zweitem Wert in dem genannten Bereich liegt. Der Zähler des Quotienten ist dabei der erste Wert, wobei der Nenner des Quotienten der zweite Wert ist.In order to be able to realize a particularly efficient operation of the internal combustion engine, it is provided according to the invention that a ratio of the volume of the prechamber to the compression volume of the combustion chamber is in a range from 0.2% up to and including 2%. In other words, the volume of the antechamber has a first value and the compression volume has a second value, the quotient of the first value and the second value being in the stated range. The numerator of the quotient is the first value, the denominator of the quotient being the second value.

Das Volumen der Vorkammer wird auch als Innenvolumen oder Kammervolumen bezeichnet, wobei das Verhältnis auch als Volumenverhältnis bezeichnet wird. Der zuvor genannte Zylinder ist beispielsweise durch ein insbesondere als Kurbelgehäuse, vorzugsweise als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine gebildet. Das Brennraumdach ist beispielsweise durch einen Zylinderkopf gebildet, welcher separat von dem Gehäuse ausgebildet und mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Kolben ist translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen. Der Kolben ist, insbesondere über ein Pleuel, gelenkig mit einer beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden, insbesondere derart, dass relativ zu dem Gehäuse erfolgende, translatorische Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder in eine insbesondere relativ zu dem Gehäuse erfolgende, rotatorische Bewegung beziehungsweise Drehung der Abtriebswelle umwandelbar sind. Dabei ist die Abtriebswelle drehbar an dem Gehäuse gelagert.The volume of the antechamber is also referred to as the internal volume or chamber volume, the ratio also being referred to as the volume ratio. The aforementioned cylinder is formed, for example, by a housing of the internal combustion engine that is designed in particular as a crankcase, preferably as a cylinder crankcase. The combustion chamber roof is formed, for example, by a cylinder head which is formed separately from the housing and is connected to the housing. The piston is received in the cylinder such that it can move translationally. The piston is connected in an articulated manner, in particular via a connecting rod, to an output shaft of the internal combustion engine which is designed, for example, as a crankshaft, in particular in such a way that translational movements of the piston in the cylinder relative to the housing are transformed into a rotational movement, in particular relative to the housing Rotation of the output shaft are convertible. The output shaft is rotatably mounted on the housing.

Insbesondere während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine werden Luft und ein, insbesondere flüssiger, Kraftstoff in den Brennraum eingebracht, sodass in dem Brennraum ein die Luft und den Kraftstoff umfassendes Gemisch gebildet wird, oder das Gemisch wird in den Brennraum eingebracht. Zumindest ein Teil des Gemisches aus dem Brennraum strömt durch die Öffnungen hindurch und dadurch in die Vorkammer, in welcher das Gemisch, insbesondere mittels wenigstens eines Zündfunkens, gezündet wird. Daraus resultieren brennende Fackeln, die auch als Lanzen oder Flammenlanzen bezeichnet werden. Die Fackeln aus der Vorkammer können die Öffnungen durchströmen und dadurch in den auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum strömen. Dadurch wird das übrige, im Brennraum verbliebene Gemisch gezündet.In particular, during a fired operation of the internal combustion engine, air and a, in particular liquid, fuel are introduced into the combustion chamber, so that a mixture comprising the air and the fuel is formed in the combustion chamber, or the mixture is introduced into the combustion chamber. At least part of the mixture from the combustion chamber flows through the openings and thereby into the prechamber, in which the mixture is ignited, in particular by means of at least one ignition spark. This results in burning torches, which are also known as lances or flame lances. The torches from the antechamber can flow through the openings and thereby flow into the combustion chamber, which is also referred to as the main combustion chamber. This ignites the remaining mixture in the combustion chamber.

Das Volumenverhältnis ermöglicht es nun, das Gemisch in der Vorkammer besonders vorteilhaft zünden zu können, und dass die in den Brennraum eindringenden Flammenlanzen sich in einer besonders vorteilhaften Form, insbesondere im Hinblick auf ihre Länge und Ausdehnung, ausbreiten können. Mit anderen Worten können durch das genannte Volumenverhältnis im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen Entflammbedingungen verbessert werden. Dies ist besonders vorteilhaft beispielsweise bei Betriebsarten mit geringer Füllung und/oder geringem Druck im Brennraum, was beispielsweise aus niedriger Last durch Androsselung und/oder kleinen Nockenhub resultiert. Das Volumenverhältnis beziehungsweise die verbesserten Entflammbedingungen sind ferner besonders vorteilhaft bei Betriebsarten mit geringer Ladungsbewegung, beispielsweise bei niedriger Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, kleinem Nockenhub etc. Außerdem ist das Volumenverhältnis beziehungsweise sind die Entflammbedingungen besonders vorteilhaft bei Betriebsarten mit hoher Abgasrückführrate (AGR-Rate) und/oder bei hoher Ladungsverdünnung und/oder Ladungsschichtung, insbesondere mit einem Verbrennungsluftverhältnis (λ), welches in einem Bereich von einschließlich 1,0 bis einschließlich 2,2 liegt.The volume ratio now makes it possible to be able to ignite the mixture in the antechamber in a particularly advantageous manner, and that the flame lances penetrating into the combustion chamber are in a particularly advantageous form, in particular in the In terms of their length and extent. In other words, the abovementioned volume ratio can improve ignition conditions compared to conventional solutions. This is particularly advantageous, for example, in operating modes with low filling and / or low pressure in the combustion chamber, which results, for example, from low load due to throttling and / or small cam lift. The volume ratio or the improved ignition conditions are also particularly advantageous in operating modes with low charge movement, for example at a low speed of the internal combustion engine, small cam lift, etc. in the case of high charge dilution and / or charge stratification, in particular with a combustion air ratio (λ) which is in a range from 1.0 to 2.2 inclusive.

Beispielsweise weist die Verbrennungskraftmaschine einen dem Brennraum zugeordneten und auch als Einspritzdüse bezeichneten Injektor auf, mittels welchem der Kraftstoff direkt in den Brennraum einspritzbar ist beziehungsweise eingespritzt wird. Insbesondere ist der Injektor vorzugsweise als Piezo-Injektor ausgebildet und/oder ein nach außen öffnender Injektor, dessen Düsennadel also nach außen und nicht nach innen öffnet. Ferner ist es denkbar, dass der Injektor als Mehrlochdüse, insbesondere mit variabler oder variierender Lochgeometrie und/oder variablen oder variierendem Druck, ausgebildet, wobei beispielsweise der Kraftstoff mit dem genannten Druck in den Brennraum eingespritzt wird. Insbesondere kann durch die Erfindung eine sehr hohe Robustheit gegen Vorentflammungen realisiert werden, sodass ein Keramikbruch durch Druckwellen vermieden werden kann.
Der genannte Zylinder weist ein Gesamtinnenvolumen auf, welches in ein Hubvolumen und in ein Kompressionsvolumen unterteilbar ist. Das Hubvolumen entspricht dem Raum, den der Kolben bei seinem, insbesondere vollständigen, Kolbenhub vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt des Kolbens durchläuft. Das Kompressionsvolumen setzt sich zusammen aus einem Brennraumvolumen des Zylinderkopfes, etwaig vorgesehenen Ventiltaschen im Kolben, einer Kolbenmulde des Kolbens sowie dem Feuerstegvolumen bis zum oberen Verdichtungsring.For example, the internal combustion engine has an injector which is assigned to the combustion chamber and is also referred to as an injection nozzle, by means of which the fuel can be or is injected directly into the combustion chamber. In particular, the injector is preferably designed as a piezo injector and / or an outwardly opening injector, the nozzle needle of which therefore opens outward and not inward. Furthermore, it is conceivable that the injector is designed as a multi-hole nozzle, in particular with a variable or varying hole geometry and / or variable or varying pressure, wherein, for example, the fuel is injected into the combustion chamber at the pressure mentioned. In particular, the invention makes it possible to achieve a very high level of robustness against pre-ignition, so that ceramic breakage due to pressure waves can be avoided.
Said cylinder has a total internal volume which can be subdivided into a stroke volume and a compression volume. The stroke volume corresponds to the space that the piston traverses during its, in particular complete, piston stroke from bottom dead center to top dead center of the piston. The compression volume is made up of a combustion chamber volume of the cylinder head, any valve pockets provided in the piston, a piston recess of the piston and the top land volume up to the upper compression ring.

Beispielsweise kann, insbesondere mittels wenigstens einer Elektrode der Vorkammerzündkerze, in der Vorkammer der wenigstens eine Zündfunke erzeugt werden, um dadurch beispielsweise das auch als Kraftstoff-Luft-Gemisch bezeichnete Gemisch in der Vorkammer und in der Folge in dem Brennraum zu zünden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vorkammer bis auf jeweilige, über die jeweiligen Öffnungen realisierte fluidische Verbindungen zwischen der Vorkammer und dem Brennraum von dem Brennraum getrennt ist, insbesondere mittels eines die Vorkammer begrenzenden Vorkammerelements der Vorkammerzündkerze, wobei die beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Öffnungen in dem Vorkammerelement angeordnet sind beziehungsweise das Vorkammerelement durchdringen. Das Vorkammerelement ist beispielsweise Bestandteil eines Gehäuseelements der Vorkammerzündkerze. Insbesondere ist das Vorkammerelement eine Kappe, welche beispielsweise separat von wenigstens einem weiteren Gehäuseteil des Gehäuseelements der Vorkammerzündkerze ausgebildet und mit dem weiteren Gehäuseteil verbunden ist. Insbesondere weist beispielsweise die Vorkammerzündkerze an ihrem vorderen Ende die Vorkammer auf, welche beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Brennraum hineinreicht beziehungsweise in dem Brennraum aufgenommen ist.For example, in particular by means of at least one electrode of the prechamber spark plug, the at least one ignition spark can be generated in the prechamber in order to ignite, for example, the mixture, also known as the fuel-air mixture, in the prechamber and subsequently in the combustion chamber. In particular, it can be provided that the antechamber is separated from the combustion chamber apart from the respective fluidic connections between the antechamber and the combustion chamber, which are realized via the respective openings, in particular by means of an antechamber element of the antechamber spark plug that delimits the antechamber, the openings formed, for example, as through openings in the Prechamber element are arranged or penetrate the prechamber element. The prechamber element is, for example, part of a housing element of the prechamber spark plug. In particular, the prechamber element is a cap which, for example, is formed separately from at least one further housing part of the housing element of the prechamber spark plug and is connected to the further housing part. In particular, the prechamber spark plug, for example, has the prechamber at its front end, which for example extends at least partially, in particular at least predominantly or completely, into the combustion chamber or is received in the combustion chamber.

Die Verbrennungskraftmaschine ist vorzugsweise als Vier-Takt-Motor ausgebildet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass genau ein jeweiliges Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit genau 720 Grad Kurbelwinkel umfasst. Dabei umfasst das jeweilige Arbeitsspiel vorzugsweise genau vier Takte des Kolbens und somit des Zylinders beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels bewegt sich der Kolben genau zwei Mal in seinen oberen Totpunkt und genau zwei Mal in seinen unteren Totpunkt. Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass bei oder während genau einer vollständigen Umdrehung der Abtriebswelle sich der Kolben wenigstens einmal in seinen oberen Totpunkt befindet beziehungsweise sich wenigstens einmal in seinen oberen Totpunkt bewegt beziehungsweise einmal seinen oberen Totpunkt erreicht. Ein erster der Takte des jeweiligen Arbeitsspiels ist beispielsweise ein auch als Verdichtungstakt bezeichneter Kompressionstakt, während welchem sich der Kolben aus einem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt und mittels des Kolbens zumindest im Brennraum aufgenommene Luft verdichtet, das heißt komprimiert wird. Ein sich insbesondere direkt beziehungsweise unmittelbar an den ersten Takt anschließender zweiter der Takte ist beispielsweise ein sogenannter Arbeitstakt, während welchem sich der Kolben aus einem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt. Ein sich beispielsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an den zweiten Takt anschließender dritter der Takte ist beispielsweise ein sogenannter Ausschiebe- oder Abgastakt, während welchem sich der Kolben aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt und mittels des Kolbens ein Gas, insbesondere Abgas, aus dem Brennraum ausgeschoben wird. Der sich insbesondere unmittelbar beziehungsweise direkt an den dritten Takt anschließende vierte Takt ist ein sogenannter Ansaug- oder Einlasstakt, während welchem sich der Kolben aus einem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt und mittels des Kolbens beispielsweise ein zumindest Luft oder Frischluft umfassendes Gas in den Brennraum eingesaugt beziehungsweise das Gas in den Brennraum eingebracht wird. Mit Ende des Ansaugtakts ist beispielsweise das Arbeitsspiel beendet, und ein neues Arbeitsspiel und somit der Verdichtungstakt beginnen.The internal combustion engine is preferably designed as a four-stroke engine. Furthermore, it is preferably provided that exactly one respective work cycle of the internal combustion engine comprises exactly two complete revolutions of the crankshaft and thus exactly 720 degrees of crank angle. The respective work cycle preferably includes exactly four cycles of the piston and thus of the cylinder or the internal combustion engine. Within the respective work cycle, the piston moves exactly twice to its top dead center and exactly twice to its bottom dead center. It is thus provided, for example, that during or during exactly one complete revolution of the output shaft the piston is at least once in its top dead center or at least once in its top dead center or reaches its top dead center once. A first of the cycles of the respective work cycle is, for example, a compression cycle, also known as a compression cycle, during which the piston moves from bottom dead center to top dead center and compresses air at least in the combustion chamber by means of the piston. A second of the cycles, in particular directly or immediately following the first cycle, is, for example, a so-called work cycle, during which the piston moves from a top dead center to its bottom dead center. A third of the cycles, for example immediately or directly following the second cycle, is, for example, a so-called push-out or exhaust cycle, during which the piston moves from its bottom dead center to its top dead center and a gas, in particular exhaust gas, from the combustion chamber by means of the piston is pushed out. Which in particular, directly or directly after the third stroke, the fourth stroke is a so-called intake or intake stroke, during which the piston moves from top dead center to bottom dead center and, by means of the piston, for example, sucks or draws a gas comprising at least air or fresh air into the combustion chamber the gas is introduced into the combustion chamber. At the end of the intake stroke, for example, the work cycle ends and a new work cycle and thus the compression cycle begin.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Mit Hilfe der Vorkammerzündkerze kann bei einer Anwendung in einer beziehungsweise der beispielsweise als Benzin- oder Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine eine Stabilisierung und eine Verbesserung der Entflammung erreicht werden, die vorteilhaft zur Verbrauchssenkung und Leistungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine insbesondere gegenüber herkömmlichen Lösungen genutzt werden kann. Dabei kann mittels der Vorkammerzündkerze durch eine Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Vorkammer ein Überdruck im Verhältnis zum Hauptbrennraum erzeugt werden, wodurch bewirkt wird, dass die als reaktive Verbrennungsgase ausgebildeten Flammenlanzen durch die kleinen, beispielsweise als Bohrungen ausgebildeten und auch als Überstrombohrungen bezeichneten Öffnungen in dem Vorkammerelement, welches insbesondere zwischen der Vorkammer und dem auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum angeordnet ist, in den Hauptbrennraum strömen, um das dort befindliche Gemisch großflächig zu entzünden. Die Eindringtiefe der reaktiven Verbrennungsgase beziehungsweise Flammenlanzen in den Hauptbrennraum ist vom Druckverhältnis und dieses wiederum vom Volumenverhältnis zwischen dem Vorkammervolumen und dem Kompressionsvolumen im Hauptbrennraum abhängig. Das Volumenverhältnis zwischen dem Vorkammervolumen und dem Kompressionsvolumen kann jedoch herkömmlicherweise unter Umständen dazu führen, dass bei einem ungünstig gewählten Volumenverhältnis zwischen dem Vorkammervolumen und dem Kompressionsvolumen, das in der Vorkammerzündkerze vorliegende brennbare Gemisch nicht optimal gezündet und eine optimale Ausbreitung der in den Brennraum eindringenden Verbrennungsgase nicht gewährleistest werden kann. Dadurch wird die Entflammung erschwert, was nun jedoch durch die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine vermieden werden kann. Es wurde gefunden, dass es von Vorteil ist, wenn das Volumenverhältnis zwischen dem Vorkammervolumen und dem Kompressionsvolumen in einem Bereich von einschließlich 0,2% bis einschließlich 2% liegt. Hierdurch kann insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit niedriger Drehzahl und/oder niedriger Last betrieben wird, gewährleistet werden, dass ein zuverlässig brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer eingebracht wird, welches zu einer idealen Ausbreitung der in den Brennraum eindringenden Flammenlanzen führt.The invention is based in particular on the following findings: With the help of the prechamber spark plug, when used in an internal combustion engine designed, for example, as a gasoline or Otto engine, a stabilization and improvement of the ignition can be achieved, which is advantageous for reducing consumption and increasing the performance of the internal combustion engine, especially compared to conventional ones Solutions can be used. By means of the prechamber spark plug, an overpressure in relation to the main combustion chamber can be generated by ignition and combustion of the fuel-air mixture in the prechamber, which causes the flame lances designed as reactive combustion gases to pass through the small, for example designed as bores and also as Overflow bores designated openings in the prechamber element, which is arranged in particular between the prechamber and the combustion chamber also referred to as the main combustion chamber, flow into the main combustion chamber in order to ignite the mixture located there over a large area. The depth of penetration of the reactive combustion gases or flame lances into the main combustion chamber is dependent on the pressure ratio and this in turn depends on the volume ratio between the prechamber volume and the compression volume in the main combustion chamber. The volume ratio between the prechamber volume and the compression volume can, however, conventionally under certain circumstances lead to an unfavorably chosen volume ratio between the prechamber volume and the compression volume, the combustible mixture present in the prechamber spark plug not being optimally ignited and the optimal propagation of the combustion gases entering the combustion chamber not being possible can be guaranteed. This makes ignition more difficult, but this can now be avoided by the internal combustion engine according to the invention. It has been found that it is advantageous if the volume ratio between the antechamber volume and the compression volume is in a range from 0.2% up to and including 2%. In this way, especially when the internal combustion engine is operated at low speed and / or low load, it can be ensured that a reliably combustible fuel-air mixture is introduced into the antechamber, which leads to ideal spreading of the flame lances entering the combustion chamber.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verhältnis aus dem Volumen der Vorkammer zu dem Kompressionsvolumen des Brennraums in einem Bereich von einschließlich 0,5% bis einschließlich 1,5% liegt. Hierdurch können besonders vorteilhafte Entflammbedingungen realisiert werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the ratio of the volume of the prechamber to the compression volume of the combustion chamber is in a range from 0.5% up to and including 1.5%. In this way, particularly advantageous ignition conditions can be achieved.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Brennraum, und mit einer dem Brennraum zugeordneten Vorkammerzündkerze, welche eine über mehrere Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene und ein Volumen aufweisende Vorkammer aufweist.A second aspect of the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, with at least one combustion chamber and with a prechamber spark plug assigned to the combustion chamber, which has a prechamber which is fluidically connected to the combustion chamber via a plurality of openings and has a volume.

Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Verhältnis aus dem Volumen der Vorkammer und einem Zündvolumen des Brennraums, welcher das Zündvolumen zu dem dem Brennraum zugeordneten Zündzeitpunkt aufweist, in einem Bereich von einschließlich 0,05% bis einschließlich 2% liegt. Mit anderen Worten weist das Volumen der Vorkammer einen ersten Wert und das Zündvolumen des Brennraums, welcher das Zündvolumen zu dem dem Brennraum zugeordneten Zündzeitpunkt aufweist, einen zweiten Wert auf, wobei der erste Wert geringer als der zweite Wert ist, derart, dass der Quotient aus erstem Wert und zweitem Wert in dem genannten Bereich liegt. Der Zähler des Quotienten ist dabei der erste Wert, wobei der Nenner des Quotienten der zweite Wert ist. Auch bei dem zweiten Aspekt können, insbesondere für die zuvor genannten Betriebsarten, besonders vorteilhafte Entflammungsbedingungen realisiert werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweitens Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.In order to be able to realize particularly efficient operation of the internal combustion engine, it is provided according to the invention that a ratio of the volume of the prechamber and an ignition volume of the combustion chamber, which has the ignition volume at the ignition time assigned to the combustion chamber, is in a range from 0.05% up to and including 2%. In other words, the volume of the prechamber has a first value and the ignition volume of the combustion chamber, which has the ignition volume at the ignition time assigned to the combustion chamber, has a second value, the first value being less than the second value, such that the quotient is from the first value and the second value is in the stated range. The numerator of the quotient is the first value, the denominator of the quotient being the second value. In the second aspect, too, particularly advantageous ignition conditions can be implemented, in particular for the aforementioned operating modes. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Vorkammerzündkerze, welche eine über mehrere Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene und ein Volumen aufweisende Vorkammer aufweist, eingesetzt wird, wobei ein Verhältnis aus dem Volumen der Vorkammer und einem Zündvolumen des Brennraums, welcher das Zündvolumen zu dem dem Brennraum zugeordneten Zündzeitpunkt aufweist, in einem Bereich von einschließlich 0,1% bis einschließlich 1,5% liegt. Mit anderen Worten liegt das Verhältnis aus dem Volumen der Vorkammer und einem Zündvolumen des Brennraums, welcher das Zündvolumen zu dem dem Brennraum zugeordneten Zündzeitpunkt aufweist, in einem Bereich von einschließlich 0,1% bis einschließlich 1,5%. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt weist das Volumen der Vorkammer einen ersten Wert und das Zündvolumen des Brennraums, welcher das Zündvolumen zu dem dem Brennraum zugeordneten Zündzeitpunkt aufweist, einen zweiten Wert auf, wobei der erste Wert geringer als der zweite Wert ist.Another embodiment is characterized in that a prechamber spark plug, which has a prechamber fluidically connected to the combustion chamber via several openings and having a volume, is used, with a ratio of the volume of the prechamber and an ignition volume of the combustion chamber, which corresponds to the ignition volume the ignition point assigned to the combustion chamber, is in a range from 0.1% to 1.5% inclusive. In other words, the ratio of the volume of the prechamber and an ignition volume of the combustion chamber, which has the ignition volume at the ignition time assigned to the combustion chamber, is in a range from 0.1% up to and including 1.5%. In other words, the volume of the prechamber has a first value and the ignition volume of the combustion chamber, which has the ignition volume at the ignition time assigned to the combustion chamber, has a second value, the first value being less than the second value.

Um einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Verdichtungsverhältnis des Brennraums in einem Bereich von einschließlich 8,0 bis einschließlich 16,0, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 8,5 bis einschließlich 15,0 und ganz insbesondere in einem Bereich von einschließlich 9,0 bis einschließlich 13,5, liegt. Dies bedeutet, dass das Verdichtungsverhältnis, welches das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung (Gesamtvolumen) zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung (Kompressionsvolumen) angibt, in einem der oben genannten Bereiche zusammen mit den erfindungsgemäßen Volumenverhältnissen der Vorkammerzündkerze und dem Kompressionsvolumen beziehungsweise dem Zündvolumen, die Realisierung eines hohen thermodynamischen Wirkungsgrads zulässt. Die Klopfneigung, welche eine frühzeitige unkontrollierte Verbrennung im Brennraum des Zylinders auslöst, begrenzt, insbesondere bei Ottomotoren, das Verdichtungsverhältnis und somit den thermodynamischen Wirkungsgrad. Üblicherweise ist das Verdichtungsverhältnis somit stets ein Kompromiss, um Klopfen zu vermeiden, und jedoch einen hohen thermodynamischen Wirkungsgrad zu realisieren.In order to realize particularly efficient operation of the internal combustion engine, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the compression ratio of the combustion chamber is in a range from 8.0 to 16.0 inclusive, in particular in a range from 8.5 to 15 inclusive , 0 and very particularly in a range from 9.0 to 13.5 inclusive. This means that the compression ratio, which indicates the ratio of the entire cylinder space before compression (total volume) to the remaining space after compression (compression volume), in one of the above-mentioned ranges together with the volume ratios according to the invention of the prechamber spark plug and the compression volume or the ignition volume, allows the realization of a high thermodynamic efficiency. The tendency to knock, which triggers uncontrolled combustion in the cylinder combustion chamber at an early stage, limits the compression ratio and thus the thermodynamic efficiency, especially in gasoline engines. Usually, the compression ratio is therefore always a compromise in order to avoid knocking and, however, to achieve a high thermodynamic efficiency.

Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine als eine fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine, insbesondere als ein Ottomotor, ausgebildet ist.Furthermore, it has been shown to be advantageous if the internal combustion engine is designed as an externally ignited internal combustion engine, in particular as an Otto engine.

Des Weiteren ist es bei der Erfindung vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungsluftverhältnis betreibbar ist, welches in einem Bereich von einschließlich 1,0 bis einschließlich 2,2 liegt. Das Verbrennungsluftverhältnis, auch als Lambda bezeichnet, bezeichnet das Massenverhältnis von Luft zu Brennstoff relativ zum jeweils stöchiometrischen idealen Verhältnis für einen theoretisch vollständigen Verbrennungsprozess. Verbrennungsluftverhältnisse mit einem Zahlenwert größer als 1,0 bedeuten, dass ein Luftüberschuss während der Verbrennung herrscht und somit mehr Luft an der Verbrennung teilnimmt, als zur stöchiometrischen Reaktion notwendig wäre. Dieser Luftüberschuss wird bei einer Ladungsschichtung im Brennraum realisiert, wodurch Kraftstoffverbrauchseinsparungen erzielt werden.Furthermore, it is provided in the invention that the internal combustion engine can be operated with a combustion air ratio which is in a range from 1.0 to 2.2 inclusive. The combustion air ratio, also known as lambda, describes the mass ratio of air to fuel relative to the respective stoichiometric ideal ratio for a theoretically complete combustion process. Combustion air ratios with a numerical value greater than 1.0 mean that there is an excess of air during the combustion and thus more air takes part in the combustion than would be necessary for the stoichiometric reaction. This excess air is realized when the charge is stratified in the combustion chamber, which results in fuel consumption savings.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Einbringen des Kraftstoffs durch eine auch als Kraftstoff-Direkteinspritzung bezeichnete Direkteinspritzung durchgeführt wird, bei welcher oder durch welche der Kraftstoff direkt in den Brennraum, insbesondere mittels eines Injektors, eingespritzt wird.It has been shown to be particularly advantageous if the fuel is injected directly into the combustion chamber. Thus, it is preferably provided that the introduction of the fuel is carried out by a direct injection, also referred to as direct fuel injection, in which or by which the fuel is injected directly into the combustion chamber, in particular by means of an injector.

Zur Erfindung gehört auch ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine aufweist.The invention also includes a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle, which has an internal combustion engine according to the invention.

Des Weiteren gehört zur Erfindung auch ein Verfahren, welches zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine anzusehen und umgekehrt.The invention also includes a method which is designed for operating an internal combustion engine according to the invention according to the first aspect of the invention and / or for operating an internal combustion engine according to the invention according to the second aspect of the invention. Advantages and advantageous configurations of the first aspect and the second aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the invention of the internal combustion engine according to the invention, and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and on the basis of the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without the scope of the Invention to leave.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen in:

1 eine schematische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zum Zeitpunkt des Zündtotpunktes, und
2 eine schematische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu einem Zeitpunkt, welcher vor oder nach dem Zündtotpunkt liegt.

The attached drawings show in:

1 a schematic sectional view of an internal combustion engine of a motor vehicle at the time of ignition dead center, and
2 a schematic sectional view of an internal combustion engine of a motor vehicle at a point in time which is before or after ignition dead center.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

Im Folgenden wird anhand der Figuren eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine mit einer im Brennraum integrierten Vorkammerzündkerze erläutert.In the following, a reciprocating piston engine is illustrated with the aid of the figures Internal combustion engine with a prechamber spark plug integrated in the combustion chamber explained.

Die 1 zeigt ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine 24 eines Kraftfahrzeugs, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und mittels der Verbrennungskraftmaschine 24 antreibbar ist, zum Zeitpunkt des Zündtotpunktes.the 1 shows a detail of a schematic sectional view of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine 24 of a motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle, and by means of the internal combustion engine 24 is drivable at the time of ignition dead center.

Die Verbrennungskraftmaschine 24 weist ein in der 1 nicht dargestelltes und beispielsweise als Kurbelgehäuse 22, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes erstes Gehäuseelement auf, durch welches wenigstens ein Zylinder 4 gebildet oder begrenzt ist. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine 24 wenigstens einen Kolben 6 auf, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder 4 aufgenommen und demzufolge zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegbar ist.The internal combustion engine 24 instructs one in the 1 not shown and for example as a crankcase 22nd , in particular as a cylinder crankcase, formed first housing element through which at least one cylinder 4th is formed or limited. Furthermore, the internal combustion engine 24 at least one piston 6th on, which is translationally movable in the cylinder 4th recorded and is therefore movable between a bottom dead center and an upper dead center.

Die Verbrennungskraftmaschine 24 weist außerdem ein zweites Gehäuseelement auf, welches beispielsweise separat von dem ersten Gehäuseelement ausgebildet und mit dem ersten Gehäuseelement verbunden ist. Das zweite Gehäuseelement ist beispielsweise ein Zylinderkopf 2, durch welchen ein Brennraum 12 gebildet ist. Der Zylinder 4, der Kolben 6 und der Zylinderkopf 2 mit seinem Brennraumdach bilden oder begrenzen jeweils teilweise einen Brennraum 12 der als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine 24. Dabei entspricht das Volumen des Brennraums 12 zum Zeitpunkt des Zündtotpunktes dem Kompressionsvolumen des Brennraums 12.The internal combustion engine 24 also has a second housing element which, for example, is formed separately from the first housing element and is connected to the first housing element. The second housing element is, for example, a cylinder head 2 through which a combustion chamber 12th is formed. The cylinder 4th , The piston 6th and the cylinder head 2 with its combustion chamber roof each form or partially delimit a combustion chamber 12th the internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine 24 . The volume corresponds to the combustion chamber 12th the compression volume of the combustion chamber at the point of ignition dead center 12th .

Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine 24 einen dem Brennraum 12 zugeordneten und auch als Einspritzdüse bezeichneten Injektor 14 auf, mittels welchem unter Ausbildung jeweiliger, beispielsweise als Kegeln oder Keulen ausgebildeten Kraftstoffstrahlen 16 ein, insbesondere flüssiger Kraftstoff, in den Brennraum 12 direkt einspritzbar ist. Das direkte Einspritzen des Kraftstoffs in dem Brennraum 12 wird auch als Direkteinspritzung oder Kraftstoffdirekteinspritzung bezeichnet.Furthermore, the internal combustion engine 24 one to the combustion chamber 12th assigned and also referred to as an injection nozzle injector 14th on, by means of which with the formation of respective fuel jets formed, for example, as cones or lobes 16 a fuel, especially liquid fuel, into the combustion chamber 12th can be injected directly. The direct injection of the fuel into the combustion chamber 12th is also known as direct injection or direct fuel injection.

Der Injektor 14, der vorzugsweise als Piezo-Injektor ausgebildet oder auch als Mehrlochinjektor, insbesondere mit variabler oder variierender Lochgeometrie und/oder variablen oder variierendem Druck, ausgeführt sein kann, kann beispielsweise den insbesondere flüssigen Kraftstoff unter Ausbildung wenigstens einer oder mehrerer, auch als Spray oder Spraykeulen bezeichneter Kraftstoffstrahlen 16 in den Brennraum 12 einbringen, insbesondere direkt einspritzen. Ferner ist es denkbar, dass der Injektor 14 als ein nach außen öffnender Injektor, dessen Düsennadel nach außen und nicht nach innen öffnet, ausgeführt sein kann.The injector 14th , which can preferably be designed as a piezo injector or also as a multi-hole injector, in particular with variable or varying hole geometry and / or variable or varying pressure, can, for example, use the particularly liquid fuel with the formation of at least one or more, also known as spray or spray lobes Fuel jets 16 into the combustion chamber 12th bring in, especially inject directly. It is also conceivable that the injector 14th can be designed as an outwardly opening injector, the nozzle needle of which opens outward and not inward.

Die Verbrennungskraftmaschine 24 weist außerdem eine dem Brennraum 12 zugeordnete Vorkammerzündkerze 10 auf, die eine über mehrere Öffnungen 18 fluidisch mit dem Brennraum 12 verbundene und ansonsten von dem Brennraum 12 getrennte Vorkammer 20 aufweist. In der Vorkammer 20 ist, insbesondere mittels wenigstens einer Elektrode der Vorkammerzündkerze 10, ein Zündfunken erzeugbar. Beispielsweise kann zumindest ein Teil des Gemisches, welches in dem Brennraum 12 gebildet wird, über wenigstens eine der Öffnungen 18 aus dem Brennraum 12 in die Vorkammer 20 einströmen. Wird dann in der Vorkammer 20 der Zündfunke erzeugt, so wird dadurch das in der Vorkammer 20 aufgenommene Gemisch beziehungsweise der in der Vorkammer 20 aufgenommene Teil des Gemisches gezündet. Hieraus resultieren sogenannte Flammenlanzen, die über die Öffnungen 18 aus der Vorkammer 20 austreten und in den Brennraum 12 eindringen und in der Folge in dem Brennraum 12 das dort noch aufgenommene Gemisch zünden. In der Folge wird das Gemisch in dem Brennraum 12 verbrannt und der Kolben 6 wird angetrieben.The internal combustion engine 24 also has a combustion chamber 12th assigned prechamber spark plug 10 on which one has several openings 18th fluidically with the combustion chamber 12th connected and otherwise from the combustion chamber 12th separate antechamber 20th having. In the antechamber 20th is, in particular by means of at least one electrode of the prechamber spark plug 10 , an ignition spark can be generated. For example, at least part of the mixture that is in the combustion chamber 12th is formed over at least one of the openings 18th from the combustion chamber 12th into the antechamber 20th pour in. Is then in the antechamber 20th If the ignition spark is generated, this is what happens in the antechamber 20th recorded mixture or that in the antechamber 20th captured part of the mixture ignited. This results in so-called flame lances that pass through the openings 18th from the antechamber 20th exit and into the combustion chamber 12th penetrate and as a result in the combustion chamber 12th ignite the mixture still taken up there. As a result, the mixture is in the combustion chamber 12th burned and the piston 6th is driven.

Zumindest während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 24 werden innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine 24 der zuvor genannte Kraftstoff und Luft in den Brennraum 12 eingebracht, wodurch in dem Brennraum 12 ein auch als Ladung oder Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird. Zumindest ein Teil des Kraftstoff-Luft-Gemisches kann aus dem Brennraum 12 über die Öffnungen 18 in die Vorkammer 20 einströmen. Wird dann beispielsweise in der Vorkammer 20 der Zündfunken insbesondere zu einem Zündzeitpunkt erzeugt, so werden dadurch der in der Vorkammer 20 aufgenommene Teil des Kraftstoff-Luft-Gemisches und das übrige Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum 12 gezündet und in der Folge verbrannt, wodurch ein Überdruck in der Vorkammer 20, im Vergleich zu dem Brennraum 12 entsteht. Die daraus resultierenden brennenden Fackeln, die auch als Lanzen oder Flammenlanzen bezeichnet werden, können aus der Vorkammer 20 die Öffnungen 18 durchströmen und dadurch in den auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum 12 strömen. Dadurch wird das übrige, im Brennraum 12 verbliebene Gemisch gezündet.At least during fired operation of the internal combustion engine 24 are within a respective work cycle of the internal combustion engine 24 the aforementioned fuel and air into the combustion chamber 12th introduced, whereby in the combustion chamber 12th a fuel-air mixture, also referred to as charge or mixture, is formed. At least part of the fuel-air mixture can escape from the combustion chamber 12th over the openings 18th into the antechamber 20th pour in. Is then, for example, in the antechamber 20th If the ignition spark is generated, in particular, at an ignition time, the spark in the prechamber is thereby created 20th absorbed part of the fuel-air mixture and the remaining fuel-air mixture in the combustion chamber 12th ignited and subsequently burned, creating an overpressure in the antechamber 20th , compared to the combustion chamber 12th arises. The resulting burning torches, also known as lances or flame lances, can be extracted from the antechamber 20th the openings 18th flow through and thereby into the combustion chamber, also known as the main combustion chamber 12th stream. This will put the rest of it in the combustion chamber 12th remaining mixture ignited.

Außerdem ist in der 1 ein dem Brennraum 12 zugeordnetes und beispielsweise als Einlassventil ausgebildetes Gaswechselventil 8 der Verbrennungskraftmaschine 24 erkennbar. Beispielsweise kann die zuvor genannte Luft insbesondere unter Ausbildung einer in der 1 durch eine tumbleförmige Strömung 28 über das Einlassventil in den Brennraum 12 einströmen, woraus beispielsweise eine tumbleförmige Ladungsbewegung in dem Brennraum 12 resultiert.In addition, the 1 in the combustion chamber 12th associated gas exchange valve designed, for example, as an inlet valve 8th the internal combustion engine 24 recognizable. For example, the aforementioned air can in particular with the formation of a 1 by a tumbling current 28 via the inlet valve into the combustion chamber 12th flow in from what, for example a tumbling charge movement in the combustion chamber 12th results.

Die Verbrennungskraftmaschine 24 weist außerdem eine in der 1 nicht dargestellte Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle, welche drehbar an dem Kurbelgehäuse 22 gelagert ist, auf, und über welche die Verbrennungskraftmaschine 24 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann.The internal combustion engine 24 also has one in the 1 Not shown output shaft in the form of a crankshaft, which is rotatable on the crankcase 22nd is stored on, and over which the internal combustion engine 24 Can provide torques for driving the motor vehicle.

Die Verbrennungskraftmaschine 24 ist beispielsweise ein Benzin- beziehungsweise Ottomotor mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung, so dass beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 24 in ihrem befeuerten Betrieb durch ein Otto-Direkteinspritzungs-Brennverfahren betrieben wird.The internal combustion engine 24 is for example a gasoline or gasoline engine with direct fuel injection, so that, for example, the internal combustion engine 24 is operated in its fired operation by a Otto direct injection combustion process.

Die 2 zeigt ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine 24 eines Kraftfahrzeugs, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und mittels der Verbrennungskraftmaschine 24 antreibbar ist, zu einem Zeitpunkt, welcher vor oder nach dem Zündtotpunkt liegt. Dabei zeigt der in 2 abgebildete Brennraum 12 das Zündvolumen des Brennraums 12, welches zu einem Zündzeitpunkt, welcher vor oder nach dem Zündtotpunkt liegt, vorliegt.the 2 shows a detail of a schematic sectional view of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine 24 of a motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle, and by means of the internal combustion engine 24 is drivable at a point in time which is before or after ignition dead center. The in 2 pictured combustion chamber 12th the ignition volume of the combustion chamber 12th which is present at an ignition point which is before or after ignition dead center.

Des Weiteren zeigt 2 die Verbrennungskraftmaschine 24, welche ein beispielsweise als Kurbelgehäuse 22 ausgebildetes, erstes Gehäuseelement aufweist, durch welches wenigstens ein Zylinder 4 der Verbrennungskraftmaschine 24 begrenzt beziehungsweise gebildet ist und womit das zweite Gehäuseelement, welches beispielsweise als Zylinderkopf 2 ausgebildet ist, verbunden ist.Furthermore shows 2 the internal combustion engine 24 which one, for example, as a crankcase 22nd formed, first housing element, through which at least one cylinder 4th the internal combustion engine 24 is limited or formed and with which the second housing element, which for example as a cylinder head 2 is formed, is connected.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22: ZylinderkopfCylinder head
44th: Zylindercylinder
66th: KolbenPistons
88th: GaswechselventilGas exchange valve
1010: VorkammerzündkerzePre-chamber spark plug
1212th: BrennraumCombustion chamber
1414th: InjektorInjector
1616: Strahlbeam
1818th: Öffnungopening
2020th: VorkammervolumenAntechamber volume
2222nd: KurbelgehäuseCrankcase
2424: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
2626th: DoppelpfeilDouble arrow
2828: Strömungflow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102010010109 B4 [0002]

Claims

Internal combustion engine (24) for a motor vehicle, with at least one combustion chamber (12) and with a prechamber spark plug (10) assigned to the combustion chamber (12), which has a volume and is fluidically connected to the combustion chamber (12) via several openings (18) The prechamber (20), characterized in that a ratio of the volume of the prechamber (20) to the compression volume of the combustion chamber is in a range from 0.2% up to and including 2%.

Internal combustion engine (24) after Claim 1 , characterized in that the ratio is in a range from 0.5% up to and including 1.5%.

Internal combustion engine (24) for a motor vehicle, with at least one combustion chamber (12) and with a prechamber spark plug (10) assigned to the combustion chamber (12), which has a volume and is fluidically connected to the combustion chamber (12) via several openings (18) The prechamber (20), characterized in that a ratio of the volume of the prechamber (20) and an ignition volume of the combustion chamber (12), which has the ignition volume for the ignition time assigned to the combustion chamber (12), is in a range from 0 inclusive, 05% up to and including 2%.

Internal combustion engine (24) after Claim 3 , characterized in that the ratio is in a range from 0.1% inclusive to 1.5% inclusive.

Internal combustion engine (24) according to one of the preceding claims, characterized in that the compression ratio of the combustion chamber (12) is in a range from 8.0 to 16.0 inclusive, in particular in a range from 8.5 to 15.0 inclusive and completely in particular in a range from 9.0 to 13.5 inclusive.

Internal combustion engine (24) according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (24) is designed as an Otto engine.

Internal combustion engine (24) according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (24) can be operated with a combustion air ratio which is in a range from 1.0 to 2.2 inclusive.

Internal combustion engine (24) according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (24) has direct fuel injection, by means of which fuel can be injected directly into the combustion chamber (12).

Motor vehicle with at least one internal combustion engine (24) according to one of the preceding claims.

Method for operating an internal combustion engine (24) according to one of the Claims 1 until 8th .