DE102020115359B4 - Brennkraftmaschine mit einer Vorkammerzündung mit Spülkanal - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einer Vorkammerzündung mit Spülkanal Download PDF

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Abstract

Brennkraftmaschine mit einer Zündeinrichtung (11), einer Brennkammer (3) und einer Vorkammer (8) zur Zündung von Brennstoffluftgemisch in der Brennkammer (3) mittels der Zündeinrichtung (11), und mit einem Einlasskanal (2), welcher zum Zuführen von Frischgas in die Brennkammer (3) eingerichtet ist, wobei im Einlasskanal (2) ein Einlassventil vorgesehen ist, mit welchem dieser gegenüber der Brennkammer (3) selektiv absperrbar ist und wobei die Vorkammer (8) als mittels einer Zündbarriere (12) gegenüber der Brennkammer (3) abgeschirmter Raum ausgebildet ist,wobei die Zündbarriere (12) wenigstens eine Zündöffnung (13) aufweist, durch welche die Vorkammer (8) mit der Brennkammer (3) in fluidleitender Verbindung steht,dadurch gekennzeichnet, dassein Spülkanal (6) vorgesehen ist, welcher sich zwischen einem Einlasskanaleinlass (5) und einem Vorkammerauslass (10) erstreckt und damit den Einlasskanal (2) mit der Vorkammer (8) dauerhaft fluidleitend verbindet.

Description

  • Die Erfindung befasst sich mit einer Brennkraftmaschine mit einer Vorkammerzündung mit Spülkanal. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine nach dem Ottoverfahren betreibbare Brennkraftmaschine mit einer sogenannten passiven Vorkammer zur Zündung des Brennstoffluftgemischs in wenigstens einer Brennkammer der Brennkraftmaschine auszustatten, die DE 10 2018 125 080 A1 zeigt eine solche Brennkraftmaschine.
  • Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 10 2018 114 035 A1 verwiesen, diese befasst sich mit einem Vorkammerzündsystem sowie auf die DE 675 154 A , welche sich mit einer Brennkraftmaschine mit eiem mit dem Arbeitszylinderin Verbindung stehenden Nebenraum befasst sowie auf die DE 11 40 016 A , welche sich mit einer Vorkammer-Brennkraftmaschine befasst sowie auf die DE 900 157 B und die AT 516 717 A4 , welche sich jeweils allgemein mit einer Brennkraftmaschine befassen.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Mehrzylinder Otto-Brennkraftmaschine in Hubkolbenbauweise beschrieben, dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung auf eine derartige Ausführungsform zu verstehen. Eine Vorkammerzündung als solches ist bekannt, dabei verbessert diese das Brennverhalten des Brennstoffluftgemisches in der Brennkammer, jedoch ist die Funktonalität nicht im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine gegeben. Insbesondere kann es bei einer sogenannten passiven Vorkammer, zu einer Funktionsverschlechterung im Niedriglast Bereich der Brennkraftmaschine, also insbesondere bei niedriger Drehzahl und/oder niedriger Last (Drehmoment) kommen. Die Grundidee der Vorkammerzündung ist, dass am Ort der Zündkerze im Zylinderkopf ein kleiner Raum von der restlichen Brennkammer abgetrennt wird, dabei macht dieser abgetrennte Raum in etwa 1 bis 5 Prozent des Kompressionsvolumens der Brennkammer aus. Die Abtrennung erfolgt nicht hermetisch, sondern mittels einer gelochten Kappe, welche die Zündelektrode der Zündkerze überdeckt. Bei einer sogenannten passiven Vorkammerzündung gelangt das Gemisch während des Kompressionshubs durch diese Öffnungen in die Vorkammer und wird von der darin befindlichen Zündkerze entzündet. Bei einer aktiven Vorkammerzündung, welche nicht Gegenstand der Erfindung ist, befindet sich eine zusätzliche Kraftstoffzumesseinrichtung in der Vorkammer, welche zu einem zündfähigen Gemisch an der Zündkerze führt.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorkammerzündung für eine Brennkraftmaschine mit verbesserter Funktionalität anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass für eine Brennkraftmaschine mit sogenannter Vorkammerzündung eine funktionale Verbesserung durch eine fluidleitende Verbindung zwischen einem Einlasskanal in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine und einer Vorkammer zur Zündung eines Brennstoffluftgemischs in der Brennkammer erreichbar ist. Eine solche fluidleitende Verbindung zwischen dem Einlasskanal und der Vorkammer ist mittels eines sogenannten Spülkanals darstellbar, mit welchem ein sogenanntes „Spülen“ der Vorkammer mit Frischgas aus dem Einlasskanal ermöglicht ist.
  • Im Sinn der Erfindung ist unter der Brennkraftmaschine eine thermische Kraftmaschine mit innerer Verbrennung in Hubkolbenbauweise zu verstehen, welche insbesondere nach dem Ottoprinzip betreibbar ist. Insbesondere ist die Brennkraftmaschine als sogenannter Ottomotor ausgebildet. Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine als eine fremdgezündete Brennkraftmaschine ausgebildet. Weiter weist diese Brennkraftmaschine wenigstens eine Zündeinrichtung zum Zünden eines in dieser Brennkammer enthaltenen zündfähigen Brennstoffluftgemisches auf. Vorzugsweise weist die Zündeinrichtung eine sogenannte Zündkerze auf, oder ist bevorzugt als solche ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist die Vorkammer unmittelbar an der Zündeinrichtung ausgebildet, beziehungsweise ragt die Brennkraftmaschine in einen Raum, welcher die Vorkammer bildet. Weiter vorzugweise weist die vorgeschlagene Brennkraftmaschine eine Kraftstoffeinspritzung direkt in die Brennkammer auf und vorzugsweise zusätzlich oder alternativ weist die Brennkraftmaschine eine sogenannte Saugrohr Kraftstoffeinspritzung auf. Weiter vorzugsweise weist die Kraftmaschine eine variable Ventilsteuerung auf, mit welcher insbesondere ein frühes Einlassventil schließen ansteuerbar ist, sogenannter Miller-Cycle. Insbesondere ist die physikalisch treibende Kraft hinter der Strömung aus dem Einlasskanal in die Vorkammer ein Druckgefälle zwischen der Brennkammer, mit welcher die Vorkammer dauerhaft fluidleitend verbunden ist, und dem Einlasskanal. Weiter vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine eine Aufladeeinrichtung, vorzugsweise einen Turbolader oder dergleichen auf, mit welchem der Druck im Einlasskanal beeinflussbar ist. Weiter vorzugsweise ist die Erfindung besonders vorteilhaft bei einer Brennkraftmaschine der vorbeschriebenen Bauart, da durch eine variable Ventilsteuerung, vorzugsweise für wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil, der Druck in der Brennkammer beeinflussbar ist und über die Aufladeeinrichtung der Druck im Einlasskanal.
  • Weiter weist die Brennkraftmaschine wenigstens eine Brennkammer zum Verbrennen des Brennstoffluftgemisches und zum Umwandeln der chemisch gebundenen Energie des Kraftstoffs in mechanische Leistung auf. Vorzugsweise ist eine derartige Brennkammer als sogenannter Zylinder eines Hubkolbenmotors zu verstehen, in welchem ein sogenannter Kolben verschieblich aufgenommen ist, wobei der Kolben durch bei der Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches entstehenden Gaskräften bewegbar ist.
  • Weiter weist die Brennkraftmaschine eine Vorkammer zur Zündung von Brennstoffluftgemisch in der Brennkammer mittels der Zündeinrichtung auf, wobei die Zündeinrichtung wenigstens teilweise in der Vorkammer angeordnet ist. Die Vorkammer ist als ein gegenüber der Brennkammer mittels einer Zündbarriere abgetrennter Raum zu verstehen. Insbesondere ist die Zündbarriere als ein separates Bauteil gegenüber der Brennkammer ausgebildet und weiter vorzugsweise ist die Zündbarriere als eine Kappe oder Scheibe ausgebildet, welche eine Trennwand zwischen der Vorkammer und der Brennkammer darstellt. Wobei sich versteht, dass die Vorkammer mittels, der Zündbarriere nicht hermetisch von der Brennkammer abgetrennt ist, vielmehr weist die Zündbarriere wenigstens eine und vorzugsweise eine Vielzahl von Zündöffnungen auf, durch welche eine Flamme aus der Vorkammer in die Brennkammer treten kann. Anders gewendet ist die Vorkammer mit der Brennkammer durch die Zündöffnung fluidleitend verbunden. Das grundsätzliche Funktionsprinzip und die grundsätzliche Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine mit Vorkammer zur Zündung sind aus dem Stand der Technik als solches bekannt.
  • Die Brennkraftmaschine weist zur Versorgung der Brennkammer mit Frischgas einen Einlasskanal auf. Dabei kann unter Frischgas ein Gas verstanden werden, welches als wenigstens einen Anteil Frischluft aufweist und bevorzugt kann darunter ein Brennstoffluftgemisch verstanden werden. Vorzugsweise ist der Einlasskanal gegenüber der Brennkammer mittels wenigstens einem Gaswechselsteuerorgan, welches vorzugsweise als einem Einlassventil ausgebildet ist, selektiv absperrbar.
  • Für die Funktionsweise der Vorkammer ist es bedeutsam, dass in dieser zündfähiges Brennstoffluftgemisch zum Zeitpunkt der geplanten Zündung enthalten ist, welches mittels der Zündeinrichtung gezündet werden kann, so dass sich Flammen aus der Vorkammer durch die Zündöffnung in die Brennkammer ausbreiten und vorzugsweise dort enthaltenes Brennstoffluftgemisch entzünden. Nach einer erfolgten Zündung mittels der Vorkammer ist es vorteilhaft, wenn sich diese wieder mit zündfähigem Brennstoffluftgemisch füllt. Vorzugsweise wird ein stöchiometrisches Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft in der Vorkammer angestrebt.
  • Insbesondere um die Funktionsweise der Vorkammer zu verbessern, vorzugsweise also um deren Füllung mit Brennstoffluftgemisch zu verbessern und weiter vorzugsweise um das nach der vorhergehenden Zündung in der Vorkammer enthaltene Restgas aus dieser zu entfernen, also um die Vorkammer nach erfolgter Zündung zu spülen, ist es vorgeschlagen einen Spülkanal vorzusehen. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Spülkanal eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Einlasskanal und der Vorkammer zu verstehen, wobei der Spülkanal an einem Einlasskanaleinlass aus dem Einlasskanal abzweigt und an einem Vorkammerauslass in die Vorkammer mündet, damit erstreckt sich der Spülkanal zwischen dem Einlasskanaleinlass und dem Vorkammerauslass. Insbesondere dadurch, dass mittels des Spülkanals eine dauerhaft fluidleitende Verbindung zwischen dem Einlasskanal und der Vorkammer geschaffen ist, ist eine verbesserte Füllung und damit eine verbesserte Funktion der Vorkammer erreichbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, zweigt der Spülkanal vom Einlasskanal am Einlasskanaleinlass ab und mündet am Vorkammerauslass in die Vorkammer, wobei der Einlasskanaleinlass, bezogen auf eine planmäßige Durchströmungsrichtung des Einlasskanals in Richtung durch den Einlasskanal zur Brennkammer, stromaufwärts zum Gaswechselsteuerorgan, insbesondere dem Einlassventil, angeordnet ist. Weiter vorzugsweise ist unter dem dauerhaft fluidleitend Verbinden des Einlasskanals mit der Vorkammer zu verstehen, dass der Spülkanal frei von Absperreinrichtung, wie einem Ventil, insbesondere einem Rückschlagventil ist. Weiter vorzugsweise weist der Spülkanal, wenigstens abschnittsweise eine Querschnittsfläche auf, welche 25 % oder weniger einer Querschnittsfläche des Einlasskanals, vorzugsweise bezogen auf den Ort an welchem der Einlasskanaleinlass im Einlasskanal angeordnet ist, aufweist. Der Spülkanal ist durch die Verbrennung des Kraftstoffluftgemischs mit großen Temperaturen und Druckschwankungen beaufschlagt, so dass eine Einrichtung zur Steuerung der Durchströmung des Spülkanals einer gewissen Ausfallwahrscheinlichkeit unterworfen wäre und die vorgeschlagene Ausgestaltung des Spülkanals, mit dauerhafter fluidleitender Verbindung von Einlasskanal und Vorkammer, demgegenüber eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Spülkanal einen nicht geradlinigen Verlauf auf. Vorzugsweise bezieht sich Verlauf auf eine Symmetrielinie des Spülkanals, beziehungsweise auf eine neutrale Faser. Vorzugseise ist unter nicht geradlinig zu verstehen, dass der Spülkanal einen unstetigen Verlauf und vorzugsweise einen Verlauf mit wenigstens einer Krümmung aufweist. Vorzugsweise geht ein geradliniger Verlauf des Spülkanals tangential in einen gekrümmten Verlauf über, so dass der Spülkanal einen stetigen Verlauf aufweist und weiter vorzugsweise weist der Spülkanal wenigstens einen Spülkanalknick auf. Weiter vorzugsweise ist in diesem Sinn unter dem nicht geradlinigen Verlauf zu verstehen, dass der Einlasskanaleinlass und der Vorkammerauslass durch den Spülkanal hindurch nicht entlang einer gedachten Geraden miteinander verbindbar sind. Insbesondere durch einen solchen Verlauf des Spülkanals ist eine Flammausbreitung von entzündetem Brennstoffluftgemisch in den Spülkanal und insbesondere bis hin zum Einlasskanal wenigstens behinderbar und vorzugsweise verhinderbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt sich in der Vorkammer eine gedachte Zündrichtung ein, welche in der Vorkammer von der Zündeinrichtung ausgehend hin zur Brennkammer verläuft, vorzugsweise ausgehend von der Zündeinrichtung ausgehend hin zu der wenigstens einen Zündöffnung. Vorzugsweise schließt eine gedachte Strömungsrichtung durch den Spülkanal, welche durch eine laminare Strömung durch den Spülkanal vom Einlasskanaleinlass hin zum Vorkammerauslass definiert ist, einen Winkel von 90° oder weniger mit der Zündrichtung ein. Vorzugsweise kann die Strömungsrichtung im Spülkanal als Richtungsvektor der Laminaren Strömung im Spülkanal vom Einlasskanaleinlass hin zum Vorkammerauslass verstanden werden. Vorzugsweise ist die genannte Winkelbeziehung für wenigstens einen Abschnitt des Spülkanals erfüllt, vorzugsweise für mehr als die Hälfte der Länge des Spülkanals und bevorzugt für den gesamten Spülkanal. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung des Spülkanals ist eine Ausbreitung von Flammen aus der Vorkammer im Spülkanal behinderbar und vorzugsweise verhinderbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Spülkanal derart ausgestaltet, dass eine Laminare Strömung beim Durchströmen des Spülkanals vom Einlasskanaleinlass zum Vorkammerauslass wenigstens zweimal umgelenkt wird. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung des Spülkanals ist die Flammausbreitung im Spülkanal ausgehend von der Vorkammer weiter behinderbar oder vorzugsweise verhinderbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Spülkanal an wenigstens einer Stelle einen Spülkanalknick und damit einen unsteten Verlauf auf. Weiter vorzugsweise knickt der Spülkanal am Spülkanalknick um 15° oder mehr ab, vorzugsweise um 30° oder mehr und besonders bevorzugt um 45° oder mehr. Dabei bezieht sich der Winkel des Abknickens auf einen geradlinigen Verlauf. Vorzugsweise erstreckt sich ein Spülkanal mit einem unsteten Verlauf am Einlasskanaleinlass mit einem Winkel, bezogen auf eine planmäßige laminare Strömung im Einlasskanal zum Brennraum, wenigstens im Wesentlichen orthogonal zu dieser Strömung aus dem Einlasskanal beziehungsweise vom Einlasskanal weg. Insbesondere mit einer solchen Gestaltung ist ein „gutes“ Spülen der Vorkammer, insbesondere in dem Sinn, dass dadurch Restgas aus der Vorkammer entfernt wird, erreichbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spülkanal, bezogen auf die planmäßige Durchströmung vom Einlasskanaleinlass zum Vorkammerauslass, stromaufwärts und stromabwärts zum Spülkanalknick einen geradlinigen Verlauf auf. Weiter vorzugsweise verläuft der Spülkanal vom Einlasskanaleinlass bis zum Spülkanal geradlinig und weiter vorzugsweise verläuft der Spülkanal vom Spülkanalknick zum Vorkammerauslass geradlinig. Insbesondere durch einen geradlinigen Verlauf des Spülkanals ist ein geringer Strömungswiderstand erreichbar und damit eine gute Spülung der Vorkammer.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spülkanal einen geradlinigen Verlauf, insbesondere einen geradlinigen Verlauf vom Einlasskanaleinlass bis zum Vorkammerauslass. Weiter vorzugsweise weist der geradlinige Spülkanal einen ersten Abschnitt mit einer ersten Querschnittsfläche mit einem ersten Flächeninhalt auf und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Querschnittsfläche mit einem zweiten Flächeninhalt. Weiter vorzugsweise ist geometrisch zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Übergangsabschnitt angeordnet. Vorzugsweise ist der erste Abschnitt in einer planmäßigen Durchströmung des Spülkanals vom Einlasskanal zur Vorkammer stromaufwärts zum zweiten Abschnitt angeordnet und dass der zweite Abschnitt, bezogen auf die Länge des Spülkanals vom Einlasskanaleinlass zum Vorkammerauslass, höchstens ein Drittel der Länge des Spülkanals einnimmt. Weiter vorzugsweise ist der erste Flächeninhalt höchstens zwei Drittel oder weniger des zweiten Flächeninhalts. Bildlich gesprochen ist der erste Abschnitt des Spülkanal gegenüber dem zweiten Abschnitt ein Abschnitt mit verengtem Querschnitt. Insbesondere eine derartige Ausgestaltung weist einen besonders einfachen Aufbau auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine der beiden Querschnittsflächen des Spülkanals als eine Kreisfläche ausgestaltet und weiter vorzugsweise ist sowohl die erste als auch die zweite Querschnittsfläche als Kreisfläche ausgestaltet. Weiter vorzugsweise ergibt sich der Übergangsbereich als Konus und vorzugsweise als kreisringförmiger Konus zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Spülkanals.
  • Insbesondere mit einer solchen Ausgestaltung ist eine besonders gute Spülung der Vorkammer erreichbar.
  • Nachfolgend sind einzelne Merkmale und eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Figur näher erläutert, wobei einzelne Merkmale der Erfindung auch in anderer als der dargestellten Form miteinander kombinierbar sind, dabei zeigen:
    • 1: eine Teilschnittdarstellung einer Brennkraftmaschine mit Einlasskanal, Vorkammer, Brennkammer, Zündeinrichtung und Ventilsitz für Einlassventil mit einer ersten Ausführungsform des Spülkanals,
    • 2: eine Teilschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Spülkanals mit unstetem Verlauf,
    • 3: eine Teilschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des Spülkanals mit geradlinigem Verlauf und gestuftem Durchmesser.
  • In 1 ist ein Teilschnitt durch einen Zylinderkopf 1, welcher Bestandteil einer Brennkraftmaschine ist, dargestellt. Der Zylinderkopf 1 weist einen Einlasskanal 2 auf, welcher zum Zuführen von Frischgas in die Brennkammer 3 eingerichtet ist, dabei strömt Frischgas in der planmäßigen Durchströmungsrichtung 4, aus der Umwelt in die Brennkammer.
  • Aus dem Einlasskanal 2, zweigt am Einlasskanaleinlass 5 der Spülkanal 6 ab. Der Spülkanal 6 zweigt stromaufwärts zum Ventilsitz 7 des Einlassventils und damit stromaufwärts zum Einlassventil (nicht dargestellt) ab. Im Spülkanal 6, bildet sich beim Einströmen von Frischgas in die Vorkammer 8 die Strömungsrichtung 9 im Spülkanal 6 aus. Der Spülkanal 6 erstreckt sich vom Einlasskanaleinlass 5 zum Vorkammerauslass 10 und lenkt eine laminare Strömung, repräsentiert durch die Strömungsrichtung 9 durch den Spülkanal 6 mehrfach um.
  • Soweit mittels der als Zündkerze ausgebildeten Zündeinrichtung 11 Brennstoffluftgemisch in der Vorkammer 8 gezündet wird, breitet sich eine Flamme explosionsartig, insbesondere in der Zündrichtung 14, aus und Flammen schlagen aus der Vorkammer 8 durch die, in der als Kappe ausgebildeten Zündbarriere 12, angeordneten Zündöffnungen 13, in die Brennkammer 3 und entzünden dort enthaltenes Brennstoffluftgemisch.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt ist es aus dem Stand der Technik zwar bekannt, insbesondere aus der DE 10 2017 222 084 A1 einen Spülkanal zwischen dem Einlasskanal und der Vorkammer vorzusehen, dabei ist aber vorgesehen, ein Rückschlagventil im Spülkanal vorzusehen, so dass die Vorkammer und der Einlasskanal nur zeitweise und nicht dauerhaft miteinander verbunden sind.
  • Eine Grundidee der Erfindung ist es nun, eine dauerhafte Verbindung des Einlasskanals mit der Vorkammer zu schaffen und somit eine Vereinfachung zu erreichen und vorzugsweise ist ein gekrümmter Spülkanal vorgeschlagen, welcher insbesondere dazu führt, das seine Flamme in der Vorkammer im Spülkanal erlischt, bevor diese den Einlasskanal erreicht. Ein Rückschlagventil im Spülkanal oder eine andere Art von Ventil wird mit Hitze und Druck beaufschlagt und weist eine Ausfallwahrscheinlichkeit auf, zu dem wäre die Schaltfrequenz eines solchen Ventils, welche der halben Motordrehzahl entsprechen müsste sehr hoch, so dass ein solches Bauteil eine hohe Dauerfestigkeit aufweisen müsste. Im Gegensatz dazu schlägt die Erfindung für eine bevorzugte Ausführungsform vor, einen insbesondere im Zylinderkopf eingegossene Spülkanal derart zu gestalten, dass die Strömung aus der Vorkammer in den Einlasskanal behindert ist und in der Gegenrichtung begünstigt wird, insbesondere um diese Ziel zu erreichen sind unterschiedliche Ausführungsformen des Spülkanals vorgeschlagen.
  • Nachfolgend ist in 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in der gleichen Darstellungsform wie in 1 die erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Nachfolgend ist daher im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform eingegangen.
  • Der in 2 dargestellte Spülkanal 6 weist einen Spülkanalknick 15 auf. Der Spülkanal 6 zweigt am Einlasskanaleinlass 5 im Wesentlichen orthogonal aus dem Einlasskanal 2 ab. Vom Einlasskanaleinlass 5 zum Spülkanalknick 15 und vom Spülkanalknick 15 zum Vorkammerauslass 10 verläuft der Spülkanal 6 jeweils geradlinig.
  • Nachfolgend ist in 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in der gleichen Darstellungsform wie in 1 die erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Nachfolgend ist daher im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform eingegangen.
  • Der in 3 dargestellte Spülkanal 6 weist einen geradlinigen Verlauf zwischen dem Einlasskanaleinlass 5 und dem Vorkammerauslass 10 auf. Der Spülkanal 6 weist einen bezüglich der Strömungsrichtung 9 im Spülkanal, stromaufwärts zum zweiten Abschnitt 17 gelegenen ersten Abschnitt 16 auf. Sowohl der erste 16, als auch der zweite Abschnitt 17 weisen einen kreisrunden Querschnitt auf, wobei der zweite Abschnitt 17 relativ kurz, im Vergleich zum ersten Abschnitt 16, ausgestaltet ist, hingegen ist der Flächeninhalt der Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 16 relativ klein im Vergleich zum Flächeninhalt der Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts 17. Der erste Abschnitt 16 ist mit einem konischen Übergangsabschnitt 18 mit dem zweiten Abschnitt 17 verbunden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Zylinderkopf
    2
    Einlasskanal
    3
    Brennkammer
    4
    Planmäßige Durchströmungsrichtung des Einlasskanals
    5
    Einlasskanaleinlass
    6
    Spülkanal
    7
    Ventilsitz für Einlassventil
    8
    Vorkammer
    9
    Strömungsrichtung im Spülkanal
    10
    Vorkammerauslass
    11
    Zündeinrichtung
    12
    Zündbarriere
    13
    Zündöffnungen
    14
    Zündrichtung
    15
    Spülkanalknick
    16
    Erster Abschnitt
    17
    Zweiter Abschnitt
    18
    Übergangsabschnitt

Claims (9)

  1. Brennkraftmaschine mit einer Zündeinrichtung (11), einer Brennkammer (3) und einer Vorkammer (8) zur Zündung von Brennstoffluftgemisch in der Brennkammer (3) mittels der Zündeinrichtung (11), und mit einem Einlasskanal (2), welcher zum Zuführen von Frischgas in die Brennkammer (3) eingerichtet ist, wobei im Einlasskanal (2) ein Einlassventil vorgesehen ist, mit welchem dieser gegenüber der Brennkammer (3) selektiv absperrbar ist und wobei die Vorkammer (8) als mittels einer Zündbarriere (12) gegenüber der Brennkammer (3) abgeschirmter Raum ausgebildet ist, wobei die Zündbarriere (12) wenigstens eine Zündöffnung (13) aufweist, durch welche die Vorkammer (8) mit der Brennkammer (3) in fluidleitender Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spülkanal (6) vorgesehen ist, welcher sich zwischen einem Einlasskanaleinlass (5) und einem Vorkammerauslass (10) erstreckt und damit den Einlasskanal (2) mit der Vorkammer (8) dauerhaft fluidleitend verbindet.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanal (6) vom Einlasskanal am Einlasskanaleinlass (5) abzweigt und sich unterbrechungsfrei zum Vorkammerauslass (10) bis zur Vorkammer (8) erstreckt und dort in diese mündet, dass der Einlasskanaleinlass (5) dauerhaft fluidleitend mit dem Vorkammerauslass (10) verbunden ist.
  3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Vorkammer (8) eine Zündrichtung (14) einstellt, welche von der Zündeinrichtung (11) ausgehend zur Brennkammer (3) weist und dass eine gedachten Strömungsrichtung durch den Spülkanal (6) vom Einlasskanaleinlass (5) zum Vorkammerauslass (10) gegeben ist und dass diese beiden Richtungen wenigstens abschnittsweise für den Spülkanal (6) oder für den gesamten Spülkanal einen Winkel von 90° oder weniger miteinander einschließen.
  4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanal (6) einen geradlinigen Verlauf aufweist und einen ersten Abschnitt (16) mit einer ersten Querschnittsfläche mit einem ersten Flächeninhalt und einen zweiten Abschnitt (17) mit einer zweiten Querschnittsfläche mit einem zweiten Flächeninhalt aufweist und dass der erste Abschnitt (16), bezogen auf eine planmäßigen Durchströmung des Spülkanals vom Einlasskanal zur Vorkammer, stromaufwärts zum zweiten Abschnitt (17) liegt und dass der zweite Abschnitt (17) höchstens ein Drittel der Länge des Spülkanals (6) einnimmt und dass der erste Flächeninhalt höchstens zwei Drittel oder weniger des zweiten Flächeninhalts entspricht.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Abschnitte (16, 17) als Querschnittsfläche eine Kreisfläche aufweist.
  6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanal (6) einen nicht geradlinigen Verlauf aufweist, so dass der Einlasskanaleinlass (5) und der Vorkammerauslass (10) durch den Spülkanal (6) nicht entlang einer gedachten Geraden miteinander verbindbar sind.
  7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanal derart gestaltet ist, dass eine laminare Strömung beim Durchströmen des Spülkanals (6) vom Einlasskanaleinlass (5) zum Vorkammerauslass (10) wenigstens zweimal umgelenkt wird.
  8. Brennkraftmaschine nach einem Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanal (6) an wenigstens einer Stelle einen Spülkanalknick (15) und damit einen unsteten Verlauf aufweist.
  9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkanal (6), bezogen auf die planmäßige Durchströmung vom Einlasskanaleinlass (5) zum Vorkammerauslass (10), stromaufwärts und stromabwärts zum Spülkanalknick (15) einen geradlinigen Verlauf aufweist.
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