DE102021104628A1

DE102021104628A1 - Verbrennungskraftmaschine mit Zündkerze und Vorkammerzündkerze

Info

Publication number: DE102021104628A1
Application number: DE102021104628.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Hettinger; Alexander Eichhorn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-09-01
Also published as: US20240133337A1; CN116940751A; WO2022179849A1; EP4298326A1; BR112023016974A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (1), umfassend zumindest einen Zylinder (10), zwei Ladungswechselöffnungen (4) pro Zylinder (10), wobei eine erste Ladungswechselöffnung (4) eine Einlassöffnung (41) ist, und wobei eine zweite Ladungswechselöffnung (4) eine Auslassöffnung (42) ist, und jeweils eine Zündkerze (2) und eine Vorkammerzündkerze (3) pro Zylinder (10).

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit Zündkerze und Vorkammerzündkerze und ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine.
Verbrennungskraftmaschinen mit Vorkammerzündkerzen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vorkammerzündkerzen umfassen, wie für herkömmliche Zündkerzen bekannt, eine in einem Gehäuse angeordnete Mittelelektrode und eine Masseelektrode, die zwischen sich einen Zündspalt definieren, in dem ein Luft-Brennstoffgemisch entzündet wird. Dieses entzündete Luft-Brennstoffgemisch wird nachfolgend durch Öffnungen in einer am brennraumseitigen Ende der Vorkammer-Zündkerze befindlichen Kerzenkappe in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine geleitet, in der die eigentliche Verbrennung eines Luft-Brennstoffgemischs für den Kolbenhub erfolgt. Beispielsweise zeigt DE 10 2019 205 478 A1 eine solche Vorkammerzündkerze.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich durch eine verbesserte Betriebsweise aus, welche eine besonders hohe Effizienz bei niedriger Klopfneigung und einen zuverlässigen Betrieb in beliebigen Betriebszuständen erlaubt. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Verbrennungskraftmaschine, welche zumindest einen Zylinder umfasst und welche pro Zylinder eine Zündkerze und eine Vorkammerzündkerze umfasst. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine zwei Ladungswechselöffnungen pro Zylinder. Eine erste Ladungswechselöffnung ist dabei eine Einlassöffnung, und eine zweite Ladungswechselöffnung ist eine Auslassöffnung.
Als „Zündkerze“ wird dabei eine gewöhnliche Zündkerze, insbesondere mit freiliegenden Elektroden angesehen, welche eingerichtet ist, ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels eines elektrischen Zündfunkens zwischen zumindest zwei Elektroden zu entzünden. Besonders bevorzugt weist die Zündkerze eine gerade Mittelelektrode und zumindest eine hakenförmige Stirn- oder Dachelektrode auf. Insbesondere kann eine solche Zündkerze alternativ auch als „Funkenzündkerze“ bezeichnet werden. Alternativ könnte als „Zündkerze“ auch eine Laservorrichtung verwendet werden, welche eingerichtet ist, das Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels Laserstrahlung zu entzünden.
Als „Vorkammerzündkerze“ wird eine Konstruktion angesehen mit einer innerhalb einer Kerzenkappe ausgebildeten Vorkammer, welche über Durchgangsöffnungen in der Kerzenkappe mit einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine in Fluidverbindung steht. Dadurch wird ein Durchtritt von Gasen aus der Vorkammer durch die Kerzenkappe in den Brennraum und umgekehrt ermöglicht. Vorzugsweise ist die Kerzenkappe an einem, in axialer Richtung der Vorkammerzündkerze betrachteten, brennraumseitigen Ende eines Gehäuses der Vorkammerzündkerze angeordnet. Kerzenkappe, Gehäuse und Vorkammer bilden dabei integrale Bestandteile der Vorkammerzündkerze. Insbesondere befindet sich die Vorkammer somit innerhalb der Vorkammerzündkerze. Innerhalb der Vorkammer erfolgt dabei mittels Elektroden eine Entzündung eines darin befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemischs, wobei hierdurch Fackelstrahlen durch die Durchtrittsöffnungen der Kerzenkappe hindurchgehen und das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum zünden. Das heißt, die eigentliche Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum erfolgt mittels der Fackelstrahlen, welche von der Vorkammerzündkerze erzeugt werden. Vorzugsweise ist dabei die Vorkammerzündkerze als integrales Bauteil anzusehen, welches in einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine befestigbar ist. Bevorzugt erfolgt die Befestigung dabei derart, dass in einer Endposition die Durchgangsöffnungen in der Kerzenkappe vordefiniert ausgerichtet sind, um insbesondere gezielt ausgerichtete Fackelstrahlen beim Betrieb zu erzeugen. Beispielsweise kann die Vorkammerzündkerze so ausgebildet sein, dass diese in ein Standard-Gewinde des Zylinderkopfes, welches eine gewöhnliche Zündkerze aufnehmen kann, einschraubbar ist.
Die Kombination aus gewöhnlicher Zündkerze und Vorkammerzündkerze bietet dabei den Vorteil einer besonders flexiblen, effizienten und zuverlässigen Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine. Dadurch kann in jedem Betriebszustand, wie beispielsweise Kaltstart, Katalysator-Heizphase, Teillast, Volllast, und dergleichen, stets eine optimale und zuverlässige Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum erfolgen. Vorzugsweise kann ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine so ausgelegt sein, dass die Vorkammerzündkerze im größtmöglichen Betriebsbereich als alleinige Zündmöglichkeit verwendet wird, um insbesondere bei hoher Last eine effektive Klopfreduktion und einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erzielen. Die Zündkerze kann dabei in Betriebsbereichen, in welchen ein Betrieb der Vorkammerzündkerze nachteilig oder unmöglich ist, beispielsweise bei einem Kaltstart, zusätzlich oder alleinig betrieben werden, um auch in diesen Bereichen eine zuverlässige Zündung zu erzielen. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Vorkammerzündkerze speziell auf einen möglichst effizienten Betrieb, beispielsweise für bestimmte Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine hin optimiert werden kann, wobei eine sinkende Effizienz in anderen Betriebspunkten vernachlässigt bzw. in Kauf genommen werden kann, da in diesen Betriebspunkten beispielsweise alleine oder zusätzlich die Zündkerze zur Zündung verwendet werden kann. Zudem können durch die stets optimal anpassbare Zündung für verschiedenste Betriebsbereiche Beschädigungen, beispielsweise aufgrund von Klopfen, Fehlzündungen oder schlechter Verbrennung, an der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden und somit eine besonders hohe Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugt ist die Zündkerze und/oder die Vorkammerzündkerze an einem Brennraumdach eines Brennraums des Zylinders angeordnet. Insbesondere bildet das Brennraumdach ein, entlang einer Hubrichtung eines Kolbens, oberes Ende des Brennraums. Vorzugsweise ist das Brennraumdach Teil eines Zylinderkopfes der Verbrennungskraftmaschine. Bevorzugt ragen die Vorkammerzündkerze und die Zündkerze in den Brennraum. Vorzugsweise ragen hierbei eine Kerzenkappe der Vorkammerzündkerze und Elektroden der Zündkerze in den Brennraum. Alternativ können brennraumseitige Enden der Vorkammerzündkerze und der Zündkerze auch innerhalb einer jeweiligen Kerzenbohrung, in welcher die entsprechende Vorkammerzündkerze bzw. Zündkerze angeordnet ist, angeordnet sein.
Besonders bevorzugt sind die Ladung Wechselöffnungen im Brennraumdachs angeordnet. Das Brennraumdachs ist dabei durch eine erste Schnittebene in zwei Dachbereiche unterteilt, wobei die Schnittebene auf Mittelpunkten der beiden Ladungswechselöffnungen angeordnet ist, und insbesondere parallel zu einer Kolbenrichtung eines Kolbens ist. Dabei sind die Zündkerze und die Vorkammerzündkerze innerhalb desselben Dachbereichs angeordnet. Dadurch kann eine Gemischbildung im Brennraum besonders gezielt lokal an denjenigen Dachbereich angepasst werden, in welchem die Zündkerze und die Vorkammerzündkerze liegen, um eine optimale Zündung zu erhalten. Alternativ sind die Zündkerze und die Vorkammerzündkerze innerhalb unterschiedlicher Dachbereiche angeordnet. Dadurch kann der freie Platz am Dachbereich besonders vorteilhaft ausgenutzt werden, und beispielsweise für weitere Bauteile, wie Injektoren, genutzt werden.
Vorzugsweise ist das Brennraumdach durch eine zur ersten Schnittebene senkrechten zweiten Schnittebene unterteilt, wobei die zweite Schnittebene so angeordnet ist, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung auf unterschiedlichen Seiten der zweiten Schnittebene liegen. Besonders bevorzugt ist die zweite Schnittebene senkrecht zu einer Verbindungslinie der Mittelpunkte der beiden Ladungswechselöffnungen, und vorzugsweise zwischen einem jeweiligen äußeren Rand der Ladungswechselöffnungen. Die Zündkerze und/oder die Vorkammerzündkerze sind dabei, insbesondere im Wesentlichen, auf der zweiten Schnittebene angeordnet. Durch eine derartige Lage kann erreicht werden, dass die Zündkerze und/oder die Vorkammerzündkerze besonders nahe an einem Mittelpunkt des Brennraumdachs angeordnet werden kann, was sich vorteilhaft auf eine optimale Zündung und einer gleichmäßigen Entflammung im Brennraum auswirkt.
Besonders bevorzugt ist die Vorkammerzündkerze näher an der Einlassöffnung als die Zündkerze angeordnet, um eine besonders gute und direkte Versorgung, insbesondere der Vorkammer der Vorkammerzündkerze, mit Frischluft zu ermöglichen. Alternativ ist die Vorkammerzündkerze näher an der Auslassöffnung als die Zündkerze angeordnet, sodass, mit anderen Worten, die Zündkerze näher an der Einlassöffnung als die Vorkammerzündkerze angeordnet ist. In diesem Fall kann eine besonders effektive Frischluftversorgung der Zündkerze erreicht werden, um bei deren Betrieb eine optimale Zündung zu erhalten.
Bevorzugt ist die Vorkammerzündkerze näher an einer Seitenwand des Zylinders als die Zündkerze angeordnet. Insbesondere ist die Vorkammerzündkerze hierbei seitlich am Brennraumdach angeordnet. Dadurch kann für die Zündkerze und beispielsweise weitere Bauteile mehr Platz im Bereich der Brennraummitte bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die Vorkammerzündkerze in diesem Fall so ausgebildet, dass mittels der Vorkammerzündkerze bei der Zündung erzeugte Fackelstrahlen in Richtung einer Brennraummitte ausgerichtet sind. Alternativ ist die Zündkerze näher an der Seitenwand des Zylinders als die Vorkammerzündkerze angeordnet. In diesem Fall steht im Bereich der Brennraumdachmitte mehr Platz für die Vorkammerzündkerze zur Verfügung, um eine hohe Effizienz des Betriebs der Vorkammerzündkerze zu ermöglichen. Als Seitenwand wird dabei eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche des Zylinders angesehen, welche auch als Lauffläche des Kolbens bezeichnet werden kann.
Weiter bevorzugt ist die Vorkammerzündkerze näher an einem Mittelpunkt des Brennraumdachs angeordnet als die Zündkerze. Dadurch kann auf einfache Weise eine besonders gleichmäßige Durchdringung des Brennraums mittels der erzeugten Fackelstrahlen zur gleichmäßigen Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs erreicht werden. Alternativ bevorzugt ist die Zündkerze näher am Mittelpunkt des Brennraumdachs angeordnet als die Vorkammerzündkerze, um eine besonders effektive und gleichmäßige Entflammung beim Betrieb der Zündkerze zu erzielen.
Vorzugsweise ist die Zündkerze und/oder die Vorkammerzündkerze innerhalb eines Mittelpunktbereichs des Brennraumdachs angeordnet. Der Mittelpunktbereich ist dabei als kreisförmiger Bereich mit einem vordefinierten Radius um einen Mittelpunkt des Brennraumdachs definiert. Vorzugsweise beträgt der vordefinierte Radius maximal 50 % eines Zylinderradius. Besonders bevorzugt ist die Zündkerze und/oder die Vorkammerzündkerze in Abhängigkeit einer Lage der Ladungswechselöffnungen möglichst nahe am Mittelpunkt des Brennraumdachs angeordnet, wodurch eine möglichst homogene, von einem mittigen Bereich des Brennraums ausgehende Entflammung erzielt werden kann.
Bevorzugt umfasst die Verbrennungskraftmaschine ferner einen Brennraum-Kraftstoffinjektor, welcher eingerichtet ist, insbesondere flüssigen oder gasförmigen, Kraftstoff direkt in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen.
Vorzugsweise ist der Brennraum-Kraftstoffinjektor am Brennraumdach des Brennraums des Zylinders angeordnet. Insbesondere befindet sich der Brennraum-Kraftstoffinjektor damit in der Nähe der Vorkammerzündkerze und/oder der Zündkerze, um ein gleichmäßiges optimal an die Lage der Vorkammerzündkerze und/oder Zündkerze angepasstes Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen für eine gleichmäßige Entflammung.
Bevorzugt sind die Ladungswechselöffnungen im Brennraumdach angeordnet, wobei das Brennraumdach durch eine erste Schnittebene derart in zwei Dachbereiche unterteilt ist, dass die erste Schnittebene auf jeweiligen Mittelpunkten der beiden Ladungswechselöffnungen liegt, und wobei der Brennraum-Kraftstoffinjektor und die Zündkerze innerhalb desselben Dachbereichs angeordnet sind. Dadurch kann eine räumliche Nähe zwischen Brennraum-Kraftstoffinjektor und Zündkerze ermöglicht werden, um eine hohe Effizienz beim Betrieb der Zündkerze bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich sind der Brennraum-Kraftstoffinjektor und die Vorkammerzündkerze innerhalb desselben Dachbereichs angeordnet. In diesem Fall können die Vorkammerzündkerze und der Brennraum-Kraftstoffinjektor besonders nahe beieinander am Brennraumdach angeordnet werden, um während des Betriebs der Vorkammerzündkerze eine besonders hohe Effizienz zu erzielen.
Besonders bevorzugt ist das Brennraumdach durch eine zur ersten Schnittebene senkrechten zweiten Schnittebene unterteilt, derart, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung auf jeweils einer Seite der zweiten Schnittebene liegen. Vorzugsweise ist die zweite Schnittebene hierbei tangential bezüglich jeder der beiden Ladungswechselöffnungen angeordnet. Der Brennraum-Kraftstoffinjektor ist dabei auf der zweiten Schnittebene angeordnet. Dadurch kann der Brennraum-Kraftstoffinjektor besonders nahe am Mittelpunkt des Brennraumdachs angeordnet werden, um eine möglichst gleichmäßige Kraftstoff-Verteilung im Brennraum und damit eine gleichmäßige und effiziente Verbrennung zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist der Brennraum-Kraftstoffinjektor innerhalb eines Mittelpunktbereichs mit einem vordefinierten maximalen Radius um einen Mittelpunkt des Brennraumdachs angeordnet. Besonders bevorzugt beträgt der maximale Radius des Mittelpunktbereichs 50 % des Zylinderradius. Durch die möglichst zentrale Anordnung des Brennraum-Kraftstoff Injektors kann eine gleichmäßige Kraftstoff-Verteilung im Brennraum und eine gleichmäßige und effiziente Verbrennung erzielt werden.
Bevorzugt beträgt ein Abstand zwischen den Brennraum-Kraftstoffinjektor und der Seitenwand des Zylinders maximal 30 %, besonders bevorzugt maximal 15 %, des Zylinderradius. Mit anderen Worten befindet sich der Brennraum-Kraftstoffinjektor nahe an der Seitenwand, ist also nicht zentral, sondern seitlich am Brennraumdach angeordnet. Vorzugsweise ist der Brennraum-Kraftstoffinjektor in diesem Fall schräg ausgerichtet, sodass eine Einspritzrichtung des einzuspritzenden Kraftstoffs in Richtung der Brennraummitte ausgerichtet ist. Durch die seitliche Anordnung des Brennraum-Kraftstoff Injektors kann eine besonders platzsparende Anordnung am Brennraumdach ermöglicht werden, wodurch insbesondere im zentralen Bereich des Brennraumdaches mehr Platz für die Anordnung der Zündkerze und/oder der Vorkammerzündkerze zur Verfügung steht.
Besonders bevorzugt ist die Vorkammerzündkerze näher am Brennraum-Kraftstoffinjektor als die Zündkerze angeordnet. Eine derartige Anordnung von Brennraum-Kraftstoffinjektor und Vorkammerzündkerze nahe beieinander wirkt sich besonders vorteilhaft auf einen effizienten und zuverlässigen Betrieb der Vorkammerzündkerze aus. Die Nähe zwischen Brennraum-Kraftstoffinjektor und Vorkammerzündkerze bewirken eine verbesserte Spülung und Gemischversorgung der Vorkammer der Vorkammerzündkerze.
Alternativ bevorzugt ist die Zündkerze näher am Brennraum-Kraftstoffinjektor als die Vorkammerzündkerze angeordnet. In diesem Fall kann eine besonders gute Gemischversorgung im Bereich der Zündkerze bereitgestellt werden. Eine derartige Anordnung von Brennraum-Kraftstoffinjektor und Zündkerze nahe beieinander erlaubt beispielsweise einen besonders robusten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine während eines Katalysator-Heizens.
Vorzugsweise sind der Brennraum-Kraftstoffinjektor und die Vorkammerzündkerze in einem Abstand von maximal 50 %, insbesondere maximal 30 %, vorzugsweise maximal 10 %, eines Zylinderradius des Zylinders angeordnet.
Weiter bevorzugt sind der Brennraum-Kraftstoffinjektor und die Zündkerze in einem Abstand von maximal 50 %, insbesondere maximal 30 %, vorzugsweise maximal 10 %, des Zylinderradius des Zylinders angeordnet.
Besonders bevorzugt ist eine Einspritzrichtung, also eine Richtung, entlang welcher im Wesentlichen der Kraftstoff eingespritzt wird, des Brennraum-Kraftstoffinjektors in Richtung der Vorkammerzündkerze ausgerichtet, insbesondere auf eine Kerzenkappe der Vorkammerzündkerze, ausgerichtet. Dadurch kann eine besonders gute Spülung und Gemischversorgung der Vorkammer der Vorkammerzündkerze erreicht werden. Alternativ bevorzugt ist die Einspritzrichtung im Wesentlichen in Richtung der Zündkerze ausgerichtet.
Vorzugsweise umfasst die Verbrennungskraftmaschine ferner einen Saugrohr-Kraftstoffinjektor, welcher eingerichtet ist zur Einspritzung von Kraftstoff in ein Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere mündet das Saugrohr mittels der Einlassöffnung in den Brennraum. Der Saugrohr-Kraftstoffinjektor ist Vorteilhafterweise alternativ zu einem am Brennraum angeordneten direkten einspritzenden Brennraum-Kraftstoffinjektor vorgesehen. Dadurch steht am Brennraumdach, und insbesondere im Zylinderkopf, besonders viel Platz für die Zündkerze und die Vorkammerzündkerze zur Verfügung für eine jeweilige optimale Anordnung und Ausrichtung.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, welche zumindest einen Zylinder und pro Zylinder zwei Ladungswechselöffnungen, eine Zündkerze und eine Vorkammerzündkerze aufweist. Die Zündkerze und/oder die Vorkammerzündkerze wird dabei betrieben, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb des Brennraum des Zylinders zu entzünden. Das heißt, es kann während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine sowohl ein gleichzeitiger Betrieb von der Vorkammerzündkerze und der Zündkerze, als auch alternativ ein Betrieb der Zündkerze oder der Vorkammerzündkerze alleine erfolgen, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum zu entzünden. Dadurch kann ein besonders flexibler und effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht werden.
Bevorzugt wird die Vorkammerzündkerze während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine unter hoher Last alleine betrieben, insbesondere während die Zündkerze inaktiv ist. Vorzugsweise wird als hohe Last ein Betrieb bei einem Moment von mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 80 %, eines Nenndrehmoments der Verbrennungskraftmaschine angesehen. Vorzugsweise kann diese Drehmomentschwelle abhängig sein von einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, oder weiteren Kennzahlen, wie einer Lambdazahl, Steuerzeiten von Ventilen, einer Motortemperatur, oder dergleichen. Durch den alleinigen Betrieb der Vorkammerzündkerze bei hoher Last kann ein besonders effizienter Betrieb sowie eine effektive Verringerung der Klopfneigung der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden.
Weiter bevorzugt wird die Zündkerze während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine unter niedriger Last alleine betrieben, insbesondere während die Vorkammerzündkerze inaktiv ist. Vorzugsweise wird als niedrige Last ein Betrieb bei einem Drehmoment von weniger als 80 %, bevorzugt weniger als 50 %, besonders bevorzugt weniger als 20 %, eines Nenndrehmoments der Verbrennungskraftmaschine angesehen. Dadurch kann auch bei niedriger Last eine zuverlässige Zündung mittels der Zündkerze ermöglicht werden.
Besonders bevorzugt wird die Zündkerze während einer Katalysator-Heizphase, insbesondere nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine betrieben. Vorzugsweise erfolgt während der Katalysator-Heizphase ein alleiniger Betrieb der Zündkerze, insbesondere während die Vorkammerzündkerze inaktiv ist. Dadurch kann nach dem Kaltstart, wo beispielsweise noch keine optimalen Bedingungen für den Betrieb der Vorkammerzündkerze vorliegen, zuverlässig eine optimale Zündung des Kraftstoff-Luft Gemischs mittels der Zündkerze sichergestellt werden.
Bevorzugt erfolgt ein alleiniger Betrieb der Zündkerze bei niedrigen Motortemperaturen der Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise bei Motortemperaturen von maximal 323 K, insbesondere maximal 303 K, besonders bevorzugt maximal 293 K. Als Motortemperatur kann beispielsweise eine Temperatur eines Kühlmittels der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden, um eine besonders einfache Bestimmung zu erhalten. Alternativ kann auch bei derartigen niedrigen Temperaturen ein kombinierter Betrieb von Zündkerze und Vorkammerzündkerze gleichzeitig erfolgen.
Vorzugsweise werden die Zündkerze und die Vorkammerzündkerze mit unterschiedlichen, vorzugsweise voneinander unabhängigen, Zündzeitpunkten, insbesondere innerhalb eines einzelnen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine, betrieben. Beispielsweise kann die Zündkerze, vorzugsweise bei hoher Last, ausschließlich während eines Ausstoßtakts betrieben werden, wobei vorzugsweise nur die Vorkammerzündkerze zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs verwendet wird. Dadurch kann je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine jeweils eine optimale, vollständige und effiziente Verbrennung ermöglicht werden.
Besonders bevorzugt wird die Verbrennungskraftmaschine zumindest innerhalb eines Teil-Betriebsbereichs mit einer Lambdazahl von mindestens 1 betrieben. Besonders bevorzugt wird innerhalb dieses Teil-Betriebsbereichs die Vorkammerzündkerze betrieben. Vorzugsweise kann die Zündkerze innerhalb dieses Teil-Betriebsbereichs inaktiv sein. Alternativ kann jedoch auch ein kombinierter Betrieb von Zündkerze und Vorkammerzündkerze erfolgen. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann innerhalb dieses Teil-Betriebsbereichs ein alleiniger Betrieb der Zündkerze erfolgen, das heißt, während die Vorkammerzündkerze inaktiv ist. Besonders bevorzugt beträgt die Lambdazahl innerhalb zumindest eines Teil-Betriebsbereichs der Verbrennungskraftmaschine mindestens 1,05. Das heißt, in diesem Fall wird die Verbrennungskraftmaschine innerhalb des Teil-Betriebsbereichs mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch, betrieben. Vorzugsweise wird während des mageren Betriebs die Vorkammerzündkerze und/oder Zündkerze betrieben. Dadurch kann ein besonders kraftstoffsparender Betrieb ermöglicht werden, wobei insbesondere durch die Vorkammerzündkerze eine zuverlässige Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs unter geringer Klopfneigung ermöglicht wird.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 vereinfachte schematische Detailansichten verschiedener bevorzugter Konfigurationen der Verbrennungskraftmaschine der 1,
3 vereinfachte schematische Detailansichten weiterer bevorzugter Konfigurationen der Verbrennungskraftmaschine der 1,
4 eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
5 vereinfachte schematische Detailansichten verschiedener bevorzugter Konfigurationen der Verbrennungskraftmaschine der 4.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst mehrere Zylinder 10, wobei in der 1 nur einer der Zylinder 10 dargestellt ist. Der Zylinder 10 weist einen Brennraum 5 auf, welcher an dessen oberen Ende durch ein Brennraumdach 50 begrenzt ist. Das Brennraumdach 50 wird durch einen Zylinderkopf 15 der Verbrennungskraftmaschine 1 gebildet. Das Brennraumdach 50 ist bevorzugt konisch, oder sich nach oben hin verjüngend ausgebildet, wobei eine Dachspitze insbesondere im Mittelpunkt 54 (vgl. 2) des Brennraumdachs 50 bildet. Der Mittelpunkt 54 liegt dabei mittig, insbesondere auf einer zentralen Achse 13, des, vorzugsweise kreisrunden, Zylinders 10.
Pro Zylinder 10 umfasst die Verbrennungskraftmaschine 1 zwei Ladungswechselöffnungen 4. Eine erste Ladungswechselöffnung 4 ist dabei eine Einlassöffnung 41, über welche Frischluft aus einem Saugrohr 70 (vgl. 4) in den Brennraum 5 einströmen kann, und eine zweite Ladungswechselöffnung 4 ist eine Auslassöffnung 42, über welche Abgase nach der Verbrennung aus dem Brennraum 5 in ein Abgasrohr 18 (vgl. 4) ausströmen können.
Weiterhin umfasst die Verbrennungskraftmaschine 1 pro Zylinder 10 einen Brennraum-Kraftstoffinjektor 6, welcher eingerichtet ist, um flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff direkt in den Brennraum 5 einzuspritzen. Der Brennraum-Kraftstoffinjektor ragt dabei geringfügig in den Brennraum 5 hinein. Alternativ kann der Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 auch innerhalb eine Injektorbohrung 60, in welcher dieser angeordnet ist, zurückgezogen angeordnet sein.
Zudem umfasst, die Verbrennungskraftmaschine pro Zylinder 10 eine Zündkerze 2 und eine Vorkammerzündkerze 3.
Die Zündkerze 2 ist eine gewöhnliche Zündkerze, welche eingerichtet ist, ein im Brennraum 5 befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels eines elektrischen Funkens zu zünden. Hierfür kann die Zündkerze 2 eine Mittelelektrode 21, und eine seitliche, hakenförmige Stirnelektrode 22, welche insbesondere die Masseelektrode bildet, aufweisen. Der Zündfunke kann zwischen den beiden Elektroden 21, 22 erzeugt werden. Die Zündkerze 2 kann wie in der 1 dargestellt in einer Bohrung 20 innerhalb des Zylinderkopfes 15 angeordnet sein, wobei die Bohrung 20 in den Brennraum 5 mündet. Alternativ kann die Zündkerze 2 auch in den Brennraum 5 ragen.
Die Vorkammerzündkerze 3 weist eine Kerzenkappe 32 auf, die an einem axialen Ende eines Gehäuses 32b der Vorkammerzündkerze 3 angeordnet ist. Die Kerzenkappe 32 bildet dabei eine Vorkammer 32a innerhalb der Vorkammerzündkerze 3, wobei die Vorkammer 32a über (nicht dargestellte) Durchgangsöffnungen, welche die Kerzenkappe 32 durchdringen, mit dem Brennraum 5 in Verbindung steht. Mittels Elektroden 31 kann ein Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb der Vorkammer 32a gezündet werden, sodass durch die Durchgangsöffnungen mehrere, vorzugsweise vier, Fackelstrahlen (vgl. 2, 3 oder 5; schematisch dargestellt als keulenförmige von der Vorkammerzündkerze 3 ausgehende Strahlen), insbesondere Form von Flammen, sich in den Brennraum 5 ausbreiten, um das dortige Kraftstoff-Luft-Gemisch zu entzünden. Die Vorkammerzündkerze 3 ist in eine Bohrung 33 im Zylinderkopf 15 eingeschraubt. Die Vorkammerzündkerze 3 ist dabei so eingeschraubt, dass die Kerzenkappe 32 in den Brennraum 5 hineinragt.
Die Vorkammerzündkerze 3 ist dabei optimiert für einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 unter hoher Last und während die Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem stöchiometrischen oder mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch betrieben wird. Durch die spezielle Zündweise der Vorkammerzündkerze 3 kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch dabei zuverlässig und bei geringer Klopfneigung der Verbrennungskraftmaschine 1 entzündet werden. Dadurch kann ein besonders kraftstoffsparender Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 ohne Gefahr der Beschädigung durch Klopfen ermöglicht werden kann.
Die Zündkerze 2 wird insbesondere nach einem Kaltstart, während eines Katalysator-Heizbetriebs und bei niedrigen Lasten betrieben, um auch in diesen Betriebsbereichen eine zuverlässige Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs Brennraum 5 zu ermöglichen.
In den 2 und 3 sind mehrere bevorzugte Varianten für Anordnungen von Brennraum-Kraftstoffinjektor 6, Zündkerze 2 und Vorkammerzündkerze 3 am Brennraumdach 50 vereinfacht schematisch dargestellt, welche nachfolgend beschrieben werden. Dargestellt ist dabei jeweils eine Draufsicht auf das Brennraumdach 50 entlang einer Kolbenrichtung, entlang welcher sich ein (nicht dargestellter) Kolben der Verbrennungskraftmaschine 1 bewegen kann. Die Kolbenrichtung ist parallel zur zentralen Achse 12 des Zylinders 10.
Wie in den 2 und 3 zu erkennen, weist die Einlassöffnung 41 einen größeren Querschnitt als die Auslassöffnung 42 auf. Alternativ könnten die Einlassöffnung 41 und die Auslassöffnung 42 auch einen identischen Querschnitt aufweisen, oder weiter alternativ könnte die Auslassöffnung 42 einen größeren Querschnitt als die Einlassöffnung 41 aufweisen. Die Einlassöffnung 41 und die Auslassöffnung 42 sind jeweils kreisrund ausgebildet, und so in das Brennraumdach 50 einbeschrieben, dass ein maximaler Gesamtquerschnitt für den Ladungswechsel zur Verfügung steht. Alternativ könnten die Ladungswechselöffnungen 4 auch kleiner sein.
Zur vereinfachten Beschreibung der Lage der Elemente am Brennraumdach 50 sind zwei zueinander senkrechte und zur Kolbenrichtung parallele Schnittebenen 51, 52 eingezeichnet. Eine erste Schnittebene 51 ist dabei so angeordnet, dass diese das Brennraumdach 50 in zwei Dachbereiche 55, 56 unterteilt, wobei die erste Schnittebene 51 auf jeweiligen Mittelpunkten 45 der Ladungswechselöffnungen 4 liegt. Insbesondere kann die erste Schnittebene 51 auch als Symmetrieebene des Brennraumdachs 50 angesehen werden. Eine zweite Schnittebene 52 ist so angeordnet, dass jeweils eine der beiden Ladungswechselöffnungen 4 auf einer Seite der zweiten Schnittebene 52 liegt. Insbesondere ist die zweite Schnittebene 52 dabei tangential an den beiden Ladungswechselöffnungen 4 und zwischen diesen angeordnet.
2 zeigt Varianten von Anordnungen der Bauteile im Brennraumdach 50 mit einer zentralen Lage des Brennraum-Kraftstoffinjektors 6. Als zentrale Lage wird dabei eine Anordnung innerhalb eines Mittelpunktbereichs 53, welcher kreisförmig um den Mittelpunkt 54 des Brennraumdachs 50 mit einem Radius 53a von 50 % eines Zylinderradius 12 ausgebildet ist, angesehen. Durch die zentrale Lage des Brennraum-Kraftstoffinjektors 6 kann eine besonders gleichmäßige Verteilung des eingespritzten Kraftstoff-Sprays im Brennraum 50 erreicht werden.
In allen in 2 gezeigten Varianten befindet sich der Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 in einem ersten Dachbereich 55.
2(a) zeigt eine Anordnung mit der Zündkerze 2 im ersten Dachbereich 55 und mit der Vorkammerzündkerze 3 im zweiten Dachbereich 56. Dadurch ist ein Abstand 26 zwischen Zündkerze 2 und Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 minimal gehalten. Ein Abstand 66 zwischen Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 und Mittelpunkt 54 des Brennraumdachs 50 ist dabei größer als ein Abstand 25 zwischen Zündkerze 2 und Mittelpunkt 54. Dadurch kann eine möglichst mittige Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels der Zündkerze 2 erzielt werden, wodurch eine besonders gleichmäßige Entflammung im Brennraum 5 erzielt werden kann. Die Vorkammerzündkerze 3 befindet sich dabei in einem Abstand 35 zum Mittelpunkt 54, welcher größer als der Abstand 25 der Zündkerze 2 zum Mittelpunkt 54 ist. Zudem ist die Vorkammerzündkerze 3 nahe an einer Seitenwand 11 des Zylinders 10 angeordnet, wobei ein minimaler Abstand 37 zwischen Seitenwand 11 und Vorkammerzündkerze 3 kleiner ist als der Abstand 35 zum Mittelpunkt 54. Die Vorkammerzündkerze 3 ist dabei so ausgebildet und angeordnet, dass bei dessen Betrieb erzeugte Fackelstrahlen 30 im Wesentlichen in Richtung des ersten Dachbereichs 55 ausgerichtet sind. Die Anordnung der 2(a) bietet durch die Nähe von Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 und Zündkerze 2 eine besonders effiziente Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine 1 beim Betrieb der Zündkerze 2, da das erzeugte Spray besonders gezielt und zuverlässig durch die Zündkerze 2 gezündet werden kann.
2(b) zeigt eine Anordnung, bei welcher zusätzlich zur Vorkammerzündkerze 3 auch die Zündkerze 2 im zweiten Dachbereich 56 angeordnet ist. Dabei ist ein Abstand 34 zwischen der Zündkerze 2 und der Einlassöffnung 41 größer als ein Abstand 24 zwischen der Vorkammerzündkerze 3 und der Einlassöffnung 41. Bei dieser Konfiguration steht im ersten Dachbereich 55 besonders viel Raum für eine optimale Anordnung des Brennraum-Kraftstoffinjektors 6 zur Verfügung.
2(c) zeigt eine Anordnung analog 2(a), wobei Zündkerze 2 und Vorkammerzündkerze 3 vertauscht angeordnet sind, das heißt, die Vorkammerzündkerze 3 ist in einem minimalen Abstand 36 zum Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 angeordnet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine bessere Spülung und Gemischversorgung der Vorkammerzündkerze 3 durch die unmittelbare Nähe zum Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 ermöglicht werden kann. Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall, wenn die Einspritzrichtung des Brennraum-Kraftstoffinjektors unmittelbar auf die Vorkammerzündkerze 3 ausgerichtet ist. Zudem ist die Vorkammerzündkerze 3 hierbei möglichst zentral mit einem minimalen Abstand 35 zum Mittelpunkt 54 des Brennraumdachs 50 angeordnet wodurch eine möglichst gleichmäßige Durchdringung des Brennraum 5 mittels der Fackelstrahlen 30 und damit eine besonders gleichmäßige Entflammung ermöglicht werden kann.
3 zeigt Varianten, in welchen sich der Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 im zweiten Dachbereich 56 befindet. Dabei ist der Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 seitlich, in geringem Abstand 61 zur Seitenwand 11 angeordnet. Durch die seitliche Anordnung des Brennraum-Kraftstoffinjektors 6 steht dabei im zentralen Bereich des Brennraumdachs 50 nahe des Mittelpunkts 54 mehr Platz für die Zündkerze 2 und die Vorkammerzündkerze 3 zur Verfügung, sodass diese beide möglichst zentral für eine verbesserte gleichmäßige Entflammung angeordnet werden können.
In 3(a) ist dabei eine Variante gezeigt, in welcher die Vorkammerzündkerze 3 in einem besonders geringen Abstand 36 zum Brennraum-Kraftstoffinjektor 6 angeordnet ist. Die Zündkerze 2 ist dabei im gegenüberliegenden ersten Dachbereich 55 angeordnet und in einem Abstand 27 zum Brennraum-Kraftstoffinjektor 6, welcher deutlich größer ist als der Abstand 36.
3(b) zeigt eine Variante wobei auch die Zündkerze 2 im zweiten Dachbereich angeordnet ist. Dadurch können die Zündkerze 2 und auch die Vorkammerzündkerze 3 besonders injektornah angeordnet werden, wodurch eine zuverlässige, robuste Zündung sowohl beim Betrieb der Zündkerze 2 als auch der Vorkammerzündkerze 3 ermöglicht wird. Gezeigt ist dabei eine Anordnung mit einem Abstand 26 der Zündkerze 2, welcher kleiner ist als der Abstand 36 der Vorkammerzündkerze 3, jeweils zum Brennraum-Kraftstoffinjektor 6. Alternativ können die Zündkerze 2 und die Vorkammerzündkerze 3 vorzugsweise auch vertauscht angeordnet sein.
3(c) zeigt eine Variante analog 3(a), wobei die Zündkerze 2 und die Vorkammerzündkerze 3 vertauscht angeordnet sind. Das heißt, die Zündkerze 2 ist injektornah und die Vorkammerzündkerze 3 ist injektorfern. Ein Abstand 35 der Vorkammerzündkerze 3 zum Mittelpunkt 54 des Brennraumdachs 50 ist dabei kleiner als ein Abstand 25 der Zündkerze 2 zum Mittelpunkt 54.
3(d) zeigt eine Variante, wobei die Zündkerze 2 und die Vorkammerzündkerze 3 im ersten Dachbereich 55 und damit injektorfern angeordnet sind. Die Vorkammerzündkerze 3 ist dabei in einem Abstand 35 zum Mittelpunkt 54 des Brennraumdachs 50 angeordnet, welcher kleiner ist als der Abstand der Zündkerze 2 zum Mittelpunkt 54.
In 4 ist eine Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, mit dem Unterschied, dass anstatt eines im Brennraumdach 50 angeordneten und direkt einspritzenden Brennraum-Kraftstoffinjektors 6 ein Saugrohr-Kraftstoffinjektor 7 vorgesehen ist. Der Saugrohr-Kraftstoffinjektor 7 ist im Zylinderkopf 15 und an einem Saugrohr 70 angeordnet und eingerichtet, um flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff in das Saugrohr 70 einzuspritzen. Das Saugrohr 7 mündet dabei an der Einlassöffnung 41 in den Brennraum 5 und leitet somit das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum 5.
5 zeigt Varianten der Anordnungen von Zündkerze 2 und Vorkammerzündkerze 3 am Brennraumdach 50 der Verbrennungskraftmaschine 1 des zweiten Ausführungsbeispiels der 4. Da im zweiten Ausführungsbeispiel kein Kraftstoff-Injektor am Brennraumdachs 50 angeordnet ist, steht vorteilhafterweise mehr Platz für die Zündkerze 2 und die Vorkammerzündkerze 3 zur Verfügung, sodass diese beide vergleichsweise mittig (wie insbesondere in den Varianten der 5(a) und (b)) und besonders flexibel angeordnet werden können für eine optimale gleichmäßige Entflammung.
5(a) zeigt dabei eine Variante, bei welcher die Zündkerze 2 im ersten Dachbereich 55 und die Vorkammerzündkerze 3 im zweiten Dachbereich 56 angeordnet ist. Der Abstand 25 der Zündkerze 2 ist dabei kleiner als der Abstand 35 der Vorkammerzündkerze 3, jeweils zum Mittelpunkt 54 des Brennraumdachs 50. Sowohl Zündkerze 2 als auch Vorkammerzündkerze 3 können dabei besonders nahe an der Einlassöffnung 41 angeordnet werden, wodurch jeweils eine optimale Zündung des dort Brennraum 5 einströmenden Kraftstoff-Luft-Gemischs ermöglicht werden kann.
Die Variante der 5(b) zeigt eine umgekehrte Anordnung von Zündkerze 2 und Vorkammerzündkerze 3, also so, dass die Vorkammerzündkerze 3 näher am Mittelpunkt 54 des Brennraumdachs 50 angeordnet ist.
5(c) zeigt eine Variante in welcher Zündkerze 2 und Vorkammerzündkerze 3 im zweiten Dachbereich 56 angeordnet sind. Der Abstand 35 zwischen Vorkammerzündkerze 3 und Mittelpunkt 54 ist dabei kleiner als der Abstand 25 zwischen Zündkerze 2 und Mittelpunkt 54.
5(d) zeigt eine Variante mit Zündkerze 2 und Vorkammerzündkerze 3 im ersten Dachbereich, wobei die Abstände 25, 35 jeweils vom Mittelpunkt 54 verhältnismäßig wie in der 5(c) ausgebildet sind.
Es sei angemerkt, dass sämtliche Abstände, auf welche Bezug genommen wird jeweils als minimale Abstände anzusehen sind. Das heißt, beispielsweise ein „Abstand zwischen Zündkerze und Mittelpunkt des Brennraumdachs“ wird als minimale Distanz eines Außenumfangs der Zündkerze, insbesondere im Wesentlichen in einer Ebene des Brennraumdachs, zum Mittelpunkt des Brennraumdachs angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019205478 A1 [0002]

Claims

Verbrennungskraftmaschine, umfassend: - zumindest einen Zylinder (10), - zwei Ladungswechselöffnungen (4) pro Zylinder (10), wobei eine erste Ladungswechselöffnung (4) eine Einlassöffnung (41) ist, und wobei eine zweite Ladungswechselöffnung (4) eine Auslassöffnung (42) ist, und - jeweils eine Zündkerze (2) und eine Vorkammerzündkerze (3) pro Zylinder (10).
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Zündkerze (2) und/oder die Vorkammerzündkerze (3) an einem Brennraumdach (50) eines Brennraums (5) des Zylinders (10) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, - wobei die Ladungswechselöffnungen (4) im Brennraumdach (50) angeordnet sind, - wobei das Brennraumdach (50) durch eine erste Schnittebene (51) in zwei Dachbereiche (55, 56) unterteilt ist, derart, dass die Schnittebene (51) auf Mittelpunkten (45) der beiden Ladungswechselöffnungen (4) liegt, - wobei die Zündkerze (2) und die Vorkammerzündkerze (3) innerhalb desselben Dachbereiches (55, 56) angeordnet sind, oder - wobei die Zündkerze (2) und die Vorkammerzündkerze (3) innerhalb unterschiedlicher Dachbereiche (55, 56) angeordnet sind.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, wobei das Brennraumdach (50) durch eine zur ersten Schnittebene (51) senkrechten zweiten Schnittebene (52) unterteilt ist, derart, dass die Einlassöffnung (41) und die Auslassöffnung (42) auf unterschiedlichen Seiten der zweiten Schnittebene (52) liegen, und wobei die Zündkerze (2) und/oder die Vorkammerzündkerze (3) auf der zweiten Schnittebene (52) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorkammerzündkerze (3) näher an der Einlassöffnung (41) oder näher an der Auslassöffnung (42) als die Zündkerze (2) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorkammerzündkerze (3) näher an einer Seitenwand (11) des Zylinders (10) als die Zündkerze (2) angeordnet ist, oder wobei die Zündkerze (2) näher an der Seitenwand (11) des Zylinders (10) als die Vorkammerzündkerze (3) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Vorkammerzündkerze (3) näher an einem Mittelpunkt (54) des Brennraumdachs (50) angeordnet ist als die Zündkerze (2), oder wobei die Zündkerze (2) näher am Mittelpunkt (54) des Brennraumdachs (50) angeordnet ist als die Vorkammerzündkerze (3).
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Zündkerze (2) und/oder die Vorkammerzündkerze (3) innerhalb eines Mittelpunktbereichs (53) des Brennraumdachs (50) mit einem vordefinierten Radius (53a), insbesondere von maximal 60 % eines Zylinderradius (12) des Zylinders (10), um einen Mittelpunkt (54) des Brennraumdachs (50) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Brennraum-Kraftstoffinjektor (6), welcher eingerichtet ist zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum (5).
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9, wobei der Brennraum-Kraftstoffinjektor (6) am Brennraumdach (50) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10, - wobei die Ladungswechselöffnungen (4) im Brennraumdach (50) angeordnet sind, - wobei das Brennraumdach (50) durch eine erste Schnittebene (51) in zwei Dachbereiche (55, 56) unterteilt ist, derart, dass die Schnittebene (51) auf Mittelpunkten (45) der beiden Ladungswechselöffnungen (4) liegt, und - wobei der Brennraum-Kraftstoffinjektor (6) und die Zündkerze (2) und/oder der Brennraum-Kraftstoffinjektor (6) und die Vorkammerzündkerze (3) innerhalb desselben Dachbereiches (55, 56) angeordnet sind.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 11, wobei das Brennraumdach (50) durch eine zur ersten Schnittebene (51) senkrechten zweiten Schnittebene (52) unterteilt ist, derart, dass die Einlassöffnung (41) und die Auslassöffnung (42) auf unterschiedlichen Seiten der zweiten Schnittebene (52) liegen, und wobei der Brennraum-Kraftstoffinjektor (6) auf der zweiten Schnittebene (52) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Brennraum-Kraftstoffinjektor (6) innerhalb eines Mittelpunktbereichs (53) mit einem vordefinierten maximalen Radius (52), insbesondere von 50 % des Zylinderradius (12), um einen Mittelpunkt (54) des Brennraumdachs (50) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Vorkammerzündkerze (3) näher am Brennraum-Kraftstoffinjektor (6) als die Zündkerze (2) angeordnet ist, oder wobei die Zündkerze (2) näher am Brennraum-Kraftstoffinjektor (6) als die Vorkammerzündkerze (3) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei eine Einspritzrichtung (65) des Brennraum-Kraftstoffinjektors (6) in Richtung der Zündkerze (2) oder der Vorkammerzündkerze (3) ausgerichtet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Saugrohr-Kraftstoffinjektor (7), welcher eingerichtet ist zur Einspritzung von Kraftstoff in ein Saugrohr (70) der Verbrennungskraftmaschine (1).
Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit zumindest einem Zylinder (10), wobei die Verbrennungskraftmaschine (1) pro Zylinder (10) zwei Ladungswechselöffnungen (4) und eine Zündkerze (2) und eine Vorkammerzündkerze (3) aufweist, und wobei die Zündkerze (2) und/oder die Vorkammerzündkerze (3) betrieben wird, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb eines Brennraums (5) des Zylinders (10) zu entzünden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine (1) unter hoher Last, insbesondere bei einem Drehmoment von mindestens 20 %, vorzugsweise 50 %, besonders bevorzugt 80 %, eines Nenndrehmoments der Verbrennungskraftmaschine (1), die Vorkammerzündkerze (3) alleine betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine (1) unter niedriger Last, insbesondere bei einem Drehmoment von weniger als 80 %, vorzugsweise weniger als 50 %, besonders bevorzugt weniger als 20 %, eines Nenndrehmoments der Verbrennungskraftmaschine (1), die Zündkerze (2) alleine betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Zündkerze (2) während einer Katalysator-Heizphase, insbesondere nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine (1), und/oder bei niedrigen Motortemperaturen betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Zündkerze (2) und die Vorkammerzündkerze (3) mit unterschiedlichen, insbesondere voneinander unabhängigen, Zündzeitpunkten betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Verbrennungskraftmaschine (1) zumindest innerhalb eines Teil-Betriebsbereichs mit einer Lambdazahl von mindestens 1 betrieben wird, insbesondere während eines Betriebs der Zündkerze (2) und/oder Vorkammerzündkerze (3).