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Die Erfindung betrifft eine Vorkammerzündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einer solchen Vorkammerzündkerze.
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Der
DE 10 2018 007 093 A1 ist eine Vorkammerzündkerze für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Die Vorkammerzündkerze weist eine Vorkammer mit mehreren Öffnungen auf, über welche die Vorkammer mit dem Brennraum fluidisch verbindbar ist. Dadurch kann über die Öffnungen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum in die Vorkammer eingeleitet werden. Des Weiteren ist es dabei vorgesehen, dass die Öffnungen dazu ausgebildet sind, eine tumbleförmige Strömung des über die Öffnungen in die Vorkammer einströmenden Kraftstoff-Luft-Gemisches zu bewirken. Die
DE 10 2004 039 818 A1 offenbart ein Verfahren zur Zündung eines Verbrennungsmotors mit einer Vorkammerzündung. Aus der
DE 39 13 665 A1 ist eine Vorkammer-Zündeinrichtung bekannt. Außerdem offenbart die
DD 2 07 953 A1 einen Brennkammereinsatz für eine Verbrennungskraftmaschine.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorkammerzündkerze sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Vorkammerzündkerze zu schaffen, sodass besonders stabile Verbrennungen in der Vorkammerzündkerze realisiert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorkammerzündkerze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorkammerzündkerze für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet insbesondere, dass das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist eine Abtriebswelle auf, welche beispielsweise als eine Kurbelwelle ausgebildet sein kann. Somit kann die Verbrennungskraftmaschine als ein Hubkolbenmotor beziehungsweise als eine Hubkolbenmaschine ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Verbrennungskraftmaschine ein insbesondere als Zylindergehäuse, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes Motorgehäuse auf, welches auch als Motorblock bezeichnet wird und beispielsweise wenigstens einen Brennraum aufweist, bildet oder begrenzt. Dabei ist beispielsweise in dem Zylinder ein Kolben der Verbrennungskraftmaschine translatorisch bewegbar aufgenommen, sodass der Kolben und der Zylinder jeweils teilweise den Brennraum begrenzen. Der Kolben ist beispielsweise über ein Pleuel gelenkig mit der Abtriebswelle, insbesondere der Kurbelwelle, gekoppelt, sodass die translatorischen Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle umgewandelt werden können. Somit ist die Abtriebswelle um eine Drehachse relativ zu dem Motorgehäuse drehbar. Über die Abtriebswelle kann die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Insbesondere während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine werden ein insbesondere flüssiger Kraftstoff und Luft in den Brennraum eingebracht. Die Luft, welche auch als Frischluft bezeichnet wird, und der Kraftstoff bilden ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch oder sind Bestandteile des Gemisches, welches zumindest vorübergehend in dem Brennraum aufgenommen ist.
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Die Vorkammerzündkerze weist dabei eine Vorkammer auf, welche beispielsweise durch ein Gehäuse der Vorkammerzündkerze zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch das Gehäuse, insbesondere direkt, begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Gehäuse ein separat von dem Motorgehäuse ausgebildetes und zusätzlich dazu vorgesehenes Gehäuse ist, welches zumindest mittelbar an dem Motorgehäuse gehalten sein kann. Die Vorkammerzündkerze weist mehrere Verbindungskanäle auf, über welche die Vorkammer mit dem Brennraum fluidisch verbindbar oder verbunden ist. Beispielsweise ist der jeweilige Verbindungskanal in dem Gehäuse der Vorkammerzündkerze ausgebildet, das heißt beispielsweise, insbesondere vollständig, durch das Gehäuse der Vorkammerzündkerze, insbesondere direkt, begrenzt. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Vorkammer bis auf eine jeweilige, über den jeweiligen Verbindungskanal realisierte fluidische Verbindung zwischen der Vorkammer und dem Brennraum, insbesondere vollständig, fluidisch von dem Brennraum getrennt ist. Über die Verbindungskanäle kann das Gemisch aus dem Brennraum in die Vorkammer eingeleitet werden. Bewegt sich beispielsweise der genannte Kolben aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt, so wird beispielsweise dadurch das zunächst in dem Brennraum aufgenommene Gemisch, das heißt zumindest ein Teil des Gemisches, aus dem Brennraum über die Verbindungskanäle, das heißt durch die Verbindungskanäle hindurch, in die Vorkammer eingebracht, insbesondere hinein gedrückt. In der Vorkammer kann die Vorkammerzündkerze wenigstens einen Zündfunken bereitstellen beziehungsweise erzeugen. Mittels des Zündfunkens wird das in die Vorkammer eingeströmte und somit zumindest vorübergehend in der Vorkammer aufgenommene Gemisch gezündet und dadurch verbrannt. Daraus resultieren sogenannte brennende Fackeln, die die Verbindungskanäle durchströmen und somit über die Verbindungskanäle in den Brennraum eindringen und dort das im Brennraum verbliebene Gemisch zünden, welches in der Folge verbrannt wird.
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Um nun in der Vorkammer besonders stabile Verbrennungen realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens oder genau einer der Verbindungskanäle an seinem der Vorkammer gegenüberliegenden, brennraumseitigen Ende, über welches das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den wenigstens einen Verbindungskanal einleitbar ist beziehungsweise einströmt, eine insbesondere gezielt hergestellte Fase aufweist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Fase beziehungsweise eine von der Vorkammer abgewandte, brennrauseitige Kante der Fase, an deren Kante beispielsweise der wenigstens eine Verbindungskanal, insbesondere zu dem Brennraum hin, endet beziehungsweise umgekehrt von dem Brennraum hin zu der Vorkammer betrachtet beginnt, eine Eintrittsöffnung des wenigstens einen Verbindungskanals in Umfangsrichtung des wenigstens einen Verbindungskanals insbesondere vollständig umlaufend begrenzt. Über seine Eintrittsöffnung mündet der wenigstens eine Verbindungskanal in den Brennraum, sodass das Gemisch über die Eintrittsöffnung in den wenigstens einen Verbindungskanal einströmt, ausgehend von der Eintrittsöffnung den wenigstens einen Verbindungskanal durchströmt, aus dem wenigstens einen Verbindungskanal ausströmt und in die Vorkammer einströmt und somit über den wenigstens einen Verbindungskanal in die Vorkammer strömt beziehungsweise geleitet wird. Durch die Fase des wenigstens einen Verbindungskanals ist beispielsweise ein Längenbereich des wenigstens einen Verbindungskanals insbesondere in Umfangsrichtung des wenigstens einen Verbindungskanals, insbesondere vollständig, umlaufend, insbesondere direkt, begrenzt, wobei sich der Längenbereich hin zu der Vorkammer, das heißt in Strömungsrichtung des den wenigstens einen Verbindungskanal durchströmenden und hinter der Vorkammer strömenden Gemisches verjüngt. Somit ist der Längenbereich beispielsweise kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet. Es wurde überraschend gefunden, dass im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen die Verbrennung in der Vorkammer durch die gezielte und selektive Anbringung der Fase an dem Ende des wenigstens einen Verbindungskanals, das heißt an der Eintrittsöffnung des wenigstens einen Verbindungskanals, stabilisiert und verbessert werden kann. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde:
- Vorkammerzündkerzen weisen üblicherweise einen eingeschränkten Arbeitsbereich auf. Entweder haben sie eine reduzierte Niedriglastlaufgrenze (verstärktes Auftreten von Verbrennungsaussetzern bei niedrigen Lasten) oder eine erhöhte Neigung zu Vorentflammungen. Beide Probleme sind auf eine Ansammlung von heißem Restgas in einem sogenannten Atmungsraum zurückzuführen. Beispielsweise ist der Atmungsraum ein Teilbereich der Vorkammer und insbesondere ein den Öffnungen gegenüberliegender Endbereich der Vorkammer. Durch herkömmlicherweise hohe Strömungsgeschwindigkeiten an den Verbindungskanälen, insbesondere an deren Eintrittsöffnungen, können sich Ablösungen ergeben. Diese Ablösungen beeinflussen einen jeweiligen, durchströmten Strömungsquerschnitt des jeweiligen Verbindungskanals. Dadurch ist der effektiv durchströmte Strömungsquerschnitt kleiner als der eigentliche, geometrische Querschnitt des jeweiligen Verbindungskanals. Durch die gezielte Anbringung der Fase an der Eintrittsöffnung kann der effektive Strömungsquerschnitt näher an den tatsächlichen, geometrischen Querschnitt des wenigstens einen Verbindungskanals angenähert werden. Dadurch wird der Strömungsimpuls durch den wenigstens einen Verbindungskanal in die Vorkammer vergrößert.
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Durch das Anbringen der Fase wird somit im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen das Arbeitsgebiet der Vorkammerzündkerze vergrößert, sodass sich eine stabilere Entflammung bei Leerlauf und ein geringeres Vorentflammungsrisiko bei einem Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lassen. Des Weiteren ergibt sich durch die bessere Verbrennung ein größerer Druckanstieg in der Vorkammer und folglich eine tiefere Eindringtiefe der Fackeln in den Brennraum. Dadurch kann auch die Verbrennung in dem auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum verbessert werden.
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Zumindest ein weiterer der Verbindungskanäle ist an seinem der Vorkammer gegenüberliegenden, brennraumseitigen, weiteren Ende, über welches das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den zumindest einen weiteren Verbindungskanal einleitbar ist, frei von einer Fase, mithin scharfkantig ausgebildet. Mit anderen Worten, wird die Anzahl der beziehungsweise aller Verbindungskanäle der Vorkammerzündkerze mit n bezeichnet, so ist es vorzugsweise vorgesehen, dass wenigstens einer der Verbindungskanäle und höchstens n-1 der Verbindungskanäle an ihrem jeweiligen, der Vorkammer gegenüberliegenden, brennraumseitigen Ende, über welches das Gemisch in den jeweiligen Verbindungskanal einleitbar ist, eine insbesondere gezielt hergestellte Fase aufweist, wobei vorzugsweise die restlichen beziehungsweise übrigen Verbindungskanäle an ihrem jeweiligen, der Vorkammer gegenüberliegenden, brennraumseitigen, weiteren Ende, über welches das Gemisch in den jeweiligen Verbindungskanal einleitbar ist, frei von einer Fase und somit scharfkantig ausgebildet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Umlenkung einer Strömung des Gemisches in der Vorkammer realisiert werden, wodurch ein vorteilhaftes Durchspülen des zuvor genannten Atmungsraums darstellbar ist. Insbesondere kann mittels der Verbindungskanäle eine auch als Tumbleströmung bezeichnete, tumbleförmige Strömung des Gemisches in der Vorkammer realisiert werden. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Betrieb der Vorkammerzündkerze und somit der Verbrennungskraftmaschine insgesamt dargestellt werden. Im Gegensatz zu einer drallförmigen Strömung, die sich beispielsweise schraubenartig um eine Hauptachse beziehungsweise um eine Längsachse der Vorkammer erstreckt, ist die tumbleförmige Strömung eine auch als Walzenströmung bezeichnete, walzenförmige Strömung, die sich beispielsweise zumindest teilweise in einer Ebene erstreckt beziehungsweise in einer Ebene verläuft, in der die Hauptachse liegt. Beispielsweise ist die Vorkammer bezüglich der Hauptachse rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis ist, dass eine übermäßige Ansammlung von heißem Restgas, insbesondere in dem Atmungsraum, durch eine insbesondere gezielte Gestaltung der Strömung des Gemisches in der Vorkammer vermieden werden kann. Dies kann über eine entsprechende Gestaltung der Verbindungskanäle erreicht werden. Im Speziellen kann dies durch eine gezielte Gestaltung des jeweiligen, brennraumseitigen Endes, das heißt der Eintrittsöffnungen, realisiert werden. Diesbezüglich ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine Verbindungskanal an seinem brennraumseitigen Ende die genannte Fase aufweist, während vorzugsweise der weitere Verbindungskanal an seinem brennraumseitigen Ende frei von einer Fase ist.
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Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Verbindungskanal und der zumindest eine weitere Verbindungskanal in insbesondere um die Hauptachse verlaufender Umfangsrichtung der Vorkammer um wenigstens 90 Grad, insbesondere um wenigstens 120 Grad, voneinander beabstandet sind. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Strömungsumlenkung realisiert werden, sodass besonders vorteilhafte, stabile Verbrennungen darstellbar sind.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine weitere Verbindungskanal über seine gesamte, von dem brennraumseitigen Ende bis zu seinem der Vorkammer zugewandten und dem brennraumseitigen Ende gegenüberliegenden, zweiten Ende verlaufende Erstreckung einen konstanten, von dem Gemisch durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Führung und Umlenkung des Gemisches beziehungsweise der Strömung des Gemisches in der Vorkammer realisiert werden, sodass Vorentflammungen und Zündaussetzer vermieden werden können. Somit kann eine besonders stabile Verbrennung in der Vorkammer gewährleistet werden.
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Um die Strömung des Gemisches in der Vorkammer besonders vorteilhaft umlenken und in der Folge einen besonders vorteilhaften Betrieb der Vorkammerzündkerze und der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der wenigstens eine Verbindungskanal über seine gesamte, übrige, von der Fase bis zu der Vorkammer verlaufende Erstreckung einen konstanten, von dem Gemisch durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweist.
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In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fase durch mechanisches Bearbeiten, insbesondere gezielt, gebildet beziehungsweise hergestellt ist. Dadurch kann die Fase besonders bedarfsgerecht hergestellt werden, sodass eine besonders vorteilhafte Strömungsumlenkung darstellbar ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist - wie üblich - unter der Fase eine abgeschrägte Fläche an dem brennraumseitigen Ende des wenigstens einen Verbindungskanals und dabei insbesondere an dessen Kante oder Rand zu verstehen, wobei die Kante beziehungsweise der Rand beispielsweise durch das zuvor genannte Gehäuse der Vorkammerzündkerze gebildet ist.
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Um eine besonders vorteilhafte und bedarfsgerechte Führung des Gemisches mittels der Verbindungskanäle realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige Verbindungskanal als eine Bohrung ausgebildet, mithin durch Bohren hergestellt ist.
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Schließlich hat es sich zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Strömung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Anzahl der beziehungsweise aller Verbindungskanäle, über welche die Vorkammer fluidisch mit dem Brennraum verbindbar oder verbunden ist, höchstens 15 ist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, wobei die Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine Vorkammerzündkerze gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Vorkammerzündkerze 10 für einen Brennraum einer vorzugsweise als Hubkolbenmaschine oder Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine einen beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildeten Motorblock auf, welcher wenigstens einen Zylinder aufweist, das heißt insbesondere direkt begrenzt oder bildet. In dem Zylinder ist ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Die Verbrennungskraftmaschine weist eine insbesondere als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche der Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Der Kolben ist über ein Pleuel gelenkig mit der Abtriebswelle verbunden, sodass die translatorischen Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle umgewandelt werden können. Dabei ist der zuvor genannte Brennraum jeweils teilweise durch den Zylinder und durch den Kolben begrenzt.
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Die Vorkammerzündkerze 10 weist wenigstens oder genau eine Vorkammer 12 auf, welche zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch ein Gehäuse 14 der Vorkammerzündkerze 10, insbesondere direkt, begrenzt ist. Insbesondere ist die Vorkammer 12, insbesondere direkt, durch eine innenumfangsseitige Mantelfläche 16 des Gehäuses 14, insbesondere direkt, begrenzt. Die Vorkammerzündkerze 10 weist mehrere, das heißt wenigstens oder genau zwei auch als Düsen bezeichnete und beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildete Verbindungskanäle 18a, b auf, über welche die Vorkammer 12 mit dem in der Fig. mit 20 bezeichneten und auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum fluidisch verbindbar oder verbunden ist. Dadurch kann ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch, dessen Strömung in der Fig. durch Pfeile 22 veranschaulicht ist, aus dem Brennraum 20 über die Verbindungskanäle 18a, b in die Vorkammer 12 einströmen. Dies bedeutet, dass das Gemisch aus dem Brennraum 20 zumindest teilweise durch die Verbindungskanäle 18a, b hindurchströmen und dadurch in die Vorkammer 12 einströmen kann, sodass zumindest ein Teil des Gemisches aus dem Brennraum 20 die Verbindungskanäle 18a, b durchströmen und somit in die Vorkammer 12 einströmen kann.
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Die Vorkammerzündkerze 10 weist Elektroden 24 und 26 auf, die in einem Elektrodenbereich 28 angeordnet sind. Mittels der Elektroden 24 und 26 kann die Vorkammerzündkerze 10 wenigstens einen Zündfunke, insbesondere zwischen den Elektroden 24 und 26, erzeugen und somit bereitstellen, wobei die Vorkammerzündkerze 10 den Zündfunken in dem Elektrodenbereich 28 erzeugen beziehungsweise bereitstellen kann. Mittels des Zündfunkens wird das Gemisch in der Vorkammer 12, das heißt der in die Vorkammer 12 eingeströmte Teil des Gemisches, gezündet und dadurch verbrannt. Daraus resultieren Fackeln, die die Verbindungskanäle 18a, b durchströmen und somit über die Verbindungskanäle 18a, b aus der Vorkammer 12 zurück in den Brennraum 20 strömen. Dadurch wird beispielsweise das in dem Brennraum 20 verbliebene Gemisch, das heißt ein weiterer, in dem Brennraum verbliebener Teil des Kraftstoff-Luft-Gemisches gezündet und in der Folge verbrannt.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass der jeweilige Verbindungskanal 18a, b ein jeweiliges, der Vorkammer 12 abgewandtes beziehungsweise gegenüberliegendes, brennraumseitiges Ende E1 und ein jeweiliges, der Vorkammer 12 zugewandtes und dem jeweiligen ersten Ende E1 gegenüberliegendes beziehungsweise abgewandtes, vorkammerseitiges, zweites Ende E2 aufweist, welches auch als weiteres Ende bezeichnet wird. Der jeweilige Verbindungskanal 18a, b erstreckt sich durchgängig und somit unterbrechungsfrei von dem jeweiligen Ende E1 bis zu dem jeweiligen Ende E2 und endet an dem jeweiligen Ende E1 beziehungsweise E2 und erstreckt sich somit nicht über das jeweilige Ende E1 beziehungsweise E2 hinaus. In 1 ist durch eine jeweilige, gestrichelte Linie 30a, b eine Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Verbindungskanals 18a, b veranschaulicht, dessen jeweilige Durchgangsrichtung mit der jeweiligen Längserstreckungsrichtung zusammenfällt. Dabei ist der jeweilige Verbindungskanal 18a, b entlang seiner jeweiligen Durchgangsrichtung von dem Gemisch, das heißt von dessen Strömung, durchströmbar. Es ist erkennbar, dass die jeweilige Durchgangsrichtung und somit die jeweilige Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Verbindungskanals 18a, b schräg zu einer auch als Mittelachse oder Längsmittelachse bezeichneten oder ausgebildeten Hauptachse 32 der Vorkammer 12 verläuft, welche beispielsweise bezüglich der Hauptachse 32 rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
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Des Weiteren ist in der Fig. ein sogenannter Atmungsraum mit AR bezeichnet. Bei herkömmlichen Vorkammerzündkerzen kann sich in dem Atmungsraum AR eine übermäßige Menge an heißem Restgas sammeln, was zu einer nur unzureichend stabilen Verbrennung in der Vorkammer 12 führen kann.
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Um nun jedoch besonders stabile Verbrennungen in der Vorkammer 12 realisieren zu können, weist der Verbindungskanal 18a an seinem der Vorkammer 12 gegenüberliegenden, brennraumseitigen Ende E1, über welches das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum 20 in den Verbindungskanal 18 einleitbar ist, eine gezielt hergestellte Fase F auf, die beziehungsweise deren Kante, an welcher der Verbindungskanal 18a zu dem Brennraum 20 hin endet beziehungsweise von dem Brennraum 20 hin zu der Vorkammer 12 betrachtet beginnt, eine an dem brennraumseitigen Ende E1 angeordnete Eintrittsöffnung 34 des Verbindungskanals 18a, insbesondere in um die Längserstreckungsrichtung des Verbindungskanals 18a verlaufender Umfangsrichtung des Verbindungskanals 18a, ganz insbesondere vollständig umlaufend, begrenzt. Dies bedeutet, dass das Gemisch aus dem Brennraum 20 über die Eintrittsöffnung 34 und somit über das brennraumseitige Ende E1 in den Verbindungskanal 18a einströmen kann, welcher an seinem brennraumseitigen Ende E1 und insbesondere an der Eintrittsöffnung 34 zu dem Brennraum 20 hin endet. Die Fase F an der Eintrittsöffnung 34 bewirkt eine geringe Ablösung der Strömung des Gemisches, wodurch ein tatsächlicher, geometrischer Strömungsquerschnitt des Verbindungskanals 18a besonders gut ausgenutzt werden kann, um von dem Gemisch auf dessen Weg von dem Brennraum 20 zu der und in die Vorkammer 12 durchströmt zu werden.
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Der Verbindungskanal 18b ist an seinem der Vorkammer 12 gegenüberliegenden, brennraumseitigen Ende E1, über welches das Gemisch aus dem Brennraum 20 in den Verbindungskanal 18b einleitbar ist, frei von einer Fase, sodass der Verbindungskanal 18b an seinem Ende E1 scharfkantig ausgebildet ist und somit eine Kante K aufweist, an der der Verbindungskanal 18b zu dem Brennraum 20 hin endet beziehungsweise von dem Brennraum 20 hin zu der Vorkammer 12 betrachtet beginnt. Die Kante K begrenzt dabei insbesondere um die Längserstreckungsrichtung beziehungsweise Durchgangsrichtung des Verbindungskanals 18b verlaufender Umfangsrichtung des Verbindungskanals 18b, insbesondere vollständig umlaufend, eine Eintrittsöffnung 36 des Verbindungskanals 18b, dessen Eintrittsöffnung 36 an dem Ende E1 angeordnet ist. Somit endet der Verbindungskanal 18b zu dem Brennraum 20 hin an der brennraumseitigen Eintrittsöffnung 36, über welche das Gemisch aus dem Brennraum 20 in den Verbindungskanal 18b einleitbar ist. Die scharfkantige beziehungsweise im Vergleich zur Eintrittsöffnung 34 scharfkantigere Eintrittsöffnung 36 bewirkt eine starke Ablösung beziehungsweise im Vergleich zu der Eintrittsöffnung 34 eine stärkere Ablösung der Strömung des Gemisches, wodurch im Vergleich zu dem tatsächlichen, geometrischen Strömungsquerschnitt des Verbindungskanals 18a ein tatsächlicher, geometrischer Strömungsquerschnitt des Verbindungskanals 18b geringer ausgenutzt wird, um von dem Gemisch beziehungsweise dessen Strömung aus dem Brennraum 20 durchströmt zu werden. Hierdurch ergibt sich - wie anhand der Pfeile 22 erkennbar ist - eine vorteilhafte Umlenkung des Gemisches beziehungsweise dessen Strömung in der Vorkammer 12. Insbesondere bewirken die Verbindungskanäle 18a, b insbesondere aufgrund ihrer unterschiedlichen Eintrittsöffnungen 34 und 36 unterschiedliche Impulse der Strömung des Gemisches, woraus die vorteilhafte Umlenkung der Strömung des Gemisches, das heißt eine besonders vorteilhafte und insbesondere tumbleförmige Strömung des Gemisches in der Vorkammer 12, resultiert. Vorzugsweise sind die Verbindungskanäle 18a, b als Bohrungen ausgebildet und somit durch Bohren hergestellt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass nach dem Bohren des Verbindungskanals 18a der Verbindungskanal 18a an seinem brennraumseitigen Ende E1 zusätzlich mechanisch bearbeitet wird, um dadurch die Fase F herzustellen. Im Gegensatz dazu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass nach dem Bohren des Verbindungskanals 18b eine weitere, gezielte mechanische Bearbeitung des Verbindungskanals 18b an dessen Ende E1 unterbleibt, wobei jedoch zumindest eine Herstellung einer Fase an dem brennraumseitigen Ende E1 des Verbindungskanals 18b unterbleibt. Hierdurch können die unterschiedlichen Impulse der Strömung vorteilhaft realisiert werden, sodass die Strömung besonders vorteilhaft umgelenkt werden kann. Somit kann eine besonders vorteilhafte, zumindest im Wesentlichen tumbleförmige Strömung des Gemisches in der Vorkammer 12 realisiert werden. Dadurch kann der Atmungsraum AR vorteilhaft gespült werden, sodass vermieden werden kann, dass sich eine übermäßige Menge an heißem Restgas in dem Atmungsraum AR ansammelt.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass der Verbindungskanal 18b über seine gesamte, von dem brennraumseitigen Ende E1 bis zu dem der Vorkammer 12 zugewandten und dem Ende E1 gegenüberliegenden, vorkammerseitigen Ende E2 verlaufende Erstreckung durchgängig beziehungsweise unterbrechungsfrei einen zumindest im Wesentlichen konstanten, von dem Gemisch durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweist. Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Verbindungskanäle 18a, b in um die Hauptachse 32 verlaufender Umfangsrichtung der Vorkammer 12 um wenigstens 90 Grad, insbesondere um wenigstens 120 Grad, voneinander beabstandet sind. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der geringste, in Umfangsrichtung der Vorkammer 12 verlaufende Abstand zwischen den Verbindungskanälen 18a, b mindestens 90 Grad, insbesondere mindestens 120 Grad, beträgt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verbindungskanäle 18a, b in Umfangsrichtung der Vorkammer 12 um 180 Grad voneinander beabstandet sind.
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Ferner ist es denkbar, dass der Verbindungskanal 18a über seine gesamte übrige, von der Fase F, das heißt von deren Ende bis zu der Vorkammer 12 und somit bis zu dem Ende E2 verlaufende Erstreckung einen konstanten, von dem Gemisch durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorkammerzündkerze
- 12
- Vorkammer
- 14
- Gehäuse
- 16
- innenumfangsseitige Mantelfläche
- 18a, b
- Verbindungskanal
- 20
- Brennraum
- 22
- Pfeil
- 24
- Elektrode
- 26
- Elektrode
- 28
- Elektrodenbereich
- 30a, b
- gestrichelte Linie
- 32
- Hauptachse
- 34
- Eintrittsöffnung
- 36
- Eintrittsöffnung
- AR
- Atmungsraum
- E1
- Ende
- E2
- Ende
- F
- Fase
- K
- Kante
