DE102021126450A1

DE102021126450A1 - Verbrennungsvorkammer für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021126450A1
Application number: DE102021126450.2A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2022-05-05
Also published as: CN114382586A; US20220120209A1; US11306648B1

Abstract

Ein Verbrennungsmotor weist einen Zylinderkopf mit einem Zylinderdach auf, das erste und zweite Einlassöffnungen definiert. Der Zylinderkopf trägt eine Zündkerze, die zwischen einer Mittelachse des Zylinderdachs und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet ist. Eine Verbrennungsvorkammer ist mit dem Dach verbunden und erstreckt sich von diesem nach außen. Die Vorkammer kapselt die Zündkerze ein und ist von der Mittelachse versetzt und zwischen der Mittelachse und den ersten und zweiten Einlassöffnungen angeordnet. Die Vorkammer definiert eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, die entlang einer Sprühstrahllinie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet sind, und definiert erste und zweite Seitenöffnungen. Jede Seitenöffnung ist benachbart zu einer der ersten und zweiten Einlassöffnungen angeordnet. Ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit einer Vorkammer wird ebenfalls vorgesehen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor mit einer Verbrennungsvorkammer.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Verbrennungsmotoren können mit einer Verbrennungsvorkammer, die innerhalb des Zylinders positioniert ist, mit einem zweistufigen Verbrennungsvorgang von der Vorkammer und in die Hauptbrennkammer des Zylinders, ausgestattet sein.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf bereitgestellt, der ein Zylinderdach aufweist, das einen ersten und einen zweiten Ansaugkanal definiert. Der Zylinderkopf lagert eine Zündkerze, die zwischen einer Mittelachse des Zylinderdachs und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung positioniert ist. Der Zylinderkopf weist eine Verbrennungsvorkammer auf, die mit dem Dach des Zylinders verbunden ist und sich von diesem nach außen erstreckt. Die Vorkammer kapselt die Zündkerze ein und ist von der Mittelachse versetzt und zwischen der Mittelachse und dem ersten und zweiten Ansaugkanal positioniert. Die Vorkammer definiert eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, die entlang einer Sprühstrahllinie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung positioniert sind, und definiert eine erste und eine zweite Seitenöffnung. Jede Seitenöffnung ist benachbart zu einem jeweiligen des ersten und zweiten Ansaugkanals positioniert.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motors bereitgestellt. Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch wird innerhalb einer Verbrennungsvorkammer über eine Zündkerze gezündet, die innerhalb eines durch die Verbrennungsvorkammer definierten Hohlraums positioniert ist. Die Verbrennungsvorkammer wird durch einen Zylinderkopf des Motors gelagert und erstreckt sich von diesem nach außen und in eine Hauptbrennkammer eines Zylinders. Die Verbrennungsvorkammer und Zündkerze sind von einer Mittelachse des Zylinders versetzt. Abgase werden aus der Verbrennungsvorkammer über eine Einlassöffnung, eine Auslassöffnung, eine erste Seitenöffnung und eine zweite Seitenöffnung, die durch die Vorkammer definiert sind, in die Hauptbrennkammer abgelassen, wodurch ein weiteres Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Hauptbrennkammer gezündet wird. Abgase werden während eines Ansaugtakts aus der Verbrennungsvorkammer über die Auslassöffnung in die Hauptbrennkammer gespült, indem ein Ansaugluftstrom von einem ersten und einem zweiten Einlassventil über die erste und zweite Seitenöffnung in die Vorkammer strömt.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein Schema eines Verbrennungsmotors, der die offenbarten Ausführungsformen umsetzen kann;
2 veranschaulicht eine schematische Ansicht einer Verbrennungsvorkammer und eines Dachs eines Zylinderkopfs gemäß einer Ausführungsform;
3 veranschaulicht eine schematische Seitenansicht der Verbrennungsvorkammer aus 2;
4 veranschaulicht eine schematische Ansicht der Verbrennungsvorkammer und des Dachs aus 2 entlang der A-A-Schnittlinie während eines Einspritzvorgangs;
5 veranschaulicht eine schematische Ansicht der Verbrennungsvorkammer und des Dachs aus 2 entlang der B-B-Schnittlinie während eines Einspritzvorgangs der 4; und
6 veranschaulicht eine schematische Ansicht der Verbrennungsvorkammer und des Dachs aus 2 entlang der B-B-Schnittlinie während eines Ansaugtakts und mit geöffneten Einlassventilen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin wie gefordert bereitgestellt; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgebildet sein können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Offenbarung und Erfindung zu lehren.
1 veranschaulicht ein Schema eines Verbrennungsmotors 20. Der Motor 20 weist eine Vielzahl von Zylindern 22 auf, und es ist ein Zylinderkopf dargestellt. Der Zylinder 22 ist durch Zylinderwände 32 und einen Kolben 34 gebildet. Der Kolben 34 ist mit einer Kurbelwelle 36 verbunden. Der Zylinder 22 steht in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer 38 und dem Abgaskrümmer 40. Ein oder mehrere Einlassventile 42 steuert/steuern den Strom von dem Ansaugkrümmer 38 in die Brennkammer. Ein oder mehrere Auslassventile 44 steuert/steuern den Strom von der Brennkammer zu dem Abgaskrümmer 40. Das Einlass- und das Auslassventil 42, 44 können auf verschiedene fachbekannte Weisen betrieben werden, um den Motorbetrieb zu steuern. Der Betrieb des Einlassventils 42 und des Auslassventils 44 wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 gibt Kraftstoff aus einem Kraftstoffsystem direkt in den Zylinder 22 ab, sodass der Motor ein Motor mit Direkteinspritzung ist. Ein Niederdruck- oder Hochdruckkraftstoffeinspritzsystem kann mit dem Motor 20 verwendet werden. Ein Zündsystem beinhaltet eine Zündkerze 48, die derart gesteuert wird, dass sie Energie in Form eines Funkens bereitstellt, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer zu zünden. Die Zündkerze 48 kann sich in verschiedenen Positionen innerhalb des Zylinders 22 befinden.
Der Motor 20 beinhaltet eine Steuerung und verschiedene Sensoren, die dazu ausgelegt sind, der Steuerung Signale zur Verwendung beim Steuern der Luft- und Kraftstoffabgabe an den Motor, des Zündzeitpunkts, der Ventilzeitsteuerung, der Leistungs- und Drehmomentausgabe von dem Motor und dergleichen bereitzustellen. Zu Motorsensoren können unter anderem Folgende zählen: eine Lambdasonde in dem Abgaskrümmer 40, ein Motorkühlmitteltemperatursensor, ein Gaspedalpositionssensor, ein Motorkrümmerdrucksensor (manifold pressure sensor - MAP-Sensor), ein Motorpositionssensor für die Kurbelwellenposition, ein Luftmassensensor in dem Ansaugkrümmer 38, ein Drosselpositionssensor und dergleichen.
In einigen Ausführungsformen wird der Motor 20 als einzige Antriebsmaschine in einem Fahrzeug verwendet, zum Beispiel einem herkömmlichen Fahrzeug oder einem Stopp-Start-Fahrzeug. In anderen Ausführungsformen kann der Motor in einem Hybridfahrzeug verwendet werden, in dem eine zusätzliche Antriebsmaschine wie etwa eine elektrische Maschine verfügbar ist, um zusätzliche Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen.
Jeder Zylinder 22 kann in einem Viertaktzyklus betrieben werden, der einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt beinhaltet. In anderen Ausführungsformen kann der Motor in einem Zweitaktzyklus betrieben werden. Die Position des Kolbens 34 an der Oberseite des Zylinders 22 ist im Allgemeinen als oberer Totpunkt (OT) bekannt. Die Position des Kolbens 34 unten in dem Zylinder ist im Allgemeinen als unterer Totpunkt (UT) bekannt.
Während des Ansaugtakts öffnet/öffnen sich das/die Einlassventil(e) 42 und schließt/schließen sich das/die Auslassventil(e) 44, während sich der Kolben 34 von der Oberseite des Zylinders 22 zu der Unterseite des Zylinders 22 bewegt, um Ansauggase, z. B. Luft, aus dem Ansaugkrümmer in die Brennkammer einzubringen. Kraftstoff kann in den Zylinder 22 eingeleitet werden, während sich der Kolben 34 während des Ansaugtakts nach unten bewegt.
Während des Verdichtungstakts sind das Einlass- und das Auslassventil 42, 44 geschlossen. Der Kolben 34 bewegt sich von der Unterseite zu der Oberseite des Zylinders 22, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders 22 zu verdichten.
Das verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird dann innerhalb des Zylinders 22 gezündet. In dem gezeigten Motor 20 wird der Kraftstoff in den Zylinder 22 eingespritzt und anschließend unter Verwendung einer Zündkerze 48 gezündet. Die Kraftstoffeinspritzung und Zündung gemäß der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Während des Arbeitstakts, auch als Ausdehnungstakt bekannt, dehnt sich das gezündete Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Zylinder 22 aus, wodurch bewirkt wird, dass sich der Kolben 34 von der Oberseite des Zylinders 22 zu der Unterseite des Zylinders 22 bewegt. Die Bewegung des Kolbens 34 bewirkt eine entsprechende Bewegung in der Kurbelwelle 36 und stellt eine mechanische Drehmomentausgabe von dem Motor 20 bereit.
Während des Arbeitstakts bleibt/bleiben das/die Einlassventil(e) 42 geschlossen und öffnet/öffnen sich das/die Auslassventil(e) 44. Der Kolben 34 bewegt sich von der Unterseite des Zylinders zu der Oberseite des Zylinders 22, um die Abgase und Verbrennungsprodukte aus dem Zylinder 22 durch das Reduzieren des Volumens der Kammer 22 zu entfernen. Die Abgase strömen von dem Zylinder 22 zu dem Abgaskrümmer 40 und zu einem Nachbehandlungssystem, wie etwa einem Katalysator.
Die Position und Zeitsteuerung der Einlass- und Auslassventile 42, 44 sowie der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt können für die verschiedenen Motortakte variiert werden.
Der Motor 20 weist einen Motorzylinderblock 50 und einen Zylinderkopf 52 auf. Eine Kopfdichtung 54 ist zwischen dem Zylinderblock 50 und dem Zylinderkopf 52 angeordnet, um die Zylinder 22 abzudichten.
Der Zylinderkopf definiert ein Dach 60. Das Dach 60 wirkt mit dem Block 50 zusammen, um den Zylinder 22 zu definieren.
Das Dach 60 des Zylinderkopfs 52 definiert mindestens einen Ansaugluftkanal 62, der ein zugehöriges Einlassventil 42 aufnimmt. Der Ansaugluftkanal 62 stellt einen Durchlass für den Strom von Ansaugluft oder Ansauggasen aus dem Ansaugkrümmer 38 in einen jeweiligen Zylinder 22 bereit. Die Ansaugluft kann Außen- oder Umgebungsluft beinhalten, kann darin vermischten Kraftstoff beinhalten und kann auch mit Abgasen aus einem Abgasrückführungssystem gemischt sein usw.
Das Dach des Zylinderkopfs 52 definiert mindestens einen Abgaskanal 64, der ein zugehöriges Auslassventil 44 aufnimmt. Der Abgaskanal 64 stellt einen Durchlass für den Abgasstrom aus jedem Zylinder 22 zu dem Abgaskrümmer 40 bereit.
Der eine oder die mehreren Ansaugkanäle 62 und der eine oder die mehreren Auslasskanäle 64 können von der Mittelachse 66 versetzt sein. Gleichermaßen kann die Zündkerzenbaugruppe 48 von der Mittelachse 66 versetzt sein und in einem Beispiel benachbart zu dem einen oder den mehreren Ansaugkanälen 62 sein, wie nachstehend näher beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 kann ebenfalls von der Mittelachse 66 versetzt sein.
Der Motor 20 kann mit einer Verbrennungsvorkammer 80 ausgestattet sein. Die Verbrennungsvorkammer 80 kann verwendet werden, um die Verbrennungsstabilität in dem Motor 20 zu erhöhen, wenn sie zum Beispiel bei einem Motor 20 verwendet wird, der Abgasrückführung (AGR) aufweist. AGR kann verwendet werden, um den thermischen Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen; jedoch kann die AGR die Verbrennungsstabilität in dem Motor 20 reduzieren sowie zu erhöhten Pegeln von Geräusch, Vibration und Rauheit (noise vibration harshness - NVH) führen. Herkömmlicherweise ist eine Verbrennungsvorkammer in der Mitte des Zylinders bereitgestellt, sodass es Herausforderungen beim Spülen von Restgasen nach einem Verbrennungsereignis innerhalb der Vorkammer geben kann, z.. Spülen von Abgasen oder Verbrennungsnebenprodukten aus der Verbrennungsvorkammer. Wenn Restgase, Verbrennungsnebenprodukte oder Abgase aus einer Verbrennungsvorkammer nicht ausreichend gespült werden, kann es zu Herausforderungen beim nächsten Zündzyklus oder beim Starten des nächsten Verbrennungsereignisses innerhalb der Vorkammer kommen, z. B. einem möglichen Fehlzündungsereignis. Diese Herausforderungen können zunehmen, wenn AGR verwendet wird, der Motor in einem mageren Zustand betrieben wird oder dergleichen.
Die 2-6 veranschaulichen eine Verbrennungsvorkammer 80 gemäß der vorliegenden Offenbarung. In einem Beispiel kann die Verbrennungsvorkammer mit dem Motor 20 verwendet werden, wie vorstehend beschrieben. Die Verbrennungsvorkammer 80 stellt ein verstärktes Spülen der Restgase oder Abgase innerhalb der Vorkammer bereit. Komponenten für Elemente, die zu den vorangehend in Bezug auf 1 beschriebenen identisch oder diesen ähnlich sind, erhalten der Einfachheit halber dasselbe Bezugszeichen.
Die Vorkammer 80 kann als ein Hohlkörper gebildet sein, der einen Hohlraum definiert. Die Vorkammer 80 ist mit einer durchgehenden Seitenwand, die sich von dem Dach 60 des Zylinderkopfes nach außen erstreckt, und einer unteren Wand, die von dem Dach beabstandet ist, gebildet. In einem Beispiel und wie gezeigt, kann die Vorkammer 80 so gebildet sein, dass sich die Seitenwand und die untere Wand in einer kontinuierlichen Kurve miteinander vereinen. In einem weiteren Beispiel kann die Vorkammer 80 mit einer durchgehenden gekrümmten Wand gebildet sein. Die durchgehende gekrümmte Wand kann einen konstanten Krümmungsradius aufweisen, sodass die Vorkammer 80 als Bereich oder Abschnitt einer Kugel ausgebildet ist. Zum Beispiel kann die Vorkammer 80 als kugelförmige Kuppel aus einem Hauptbereich einer Kugel gebildet sein, wie schematisch in 3 gezeigt. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel ist die Vorkammer 80 als eine kugelförmige Kuppel zwischen 60-85% einer Kugel oder zwischen 60-75% einer Kugel ausgebildet. In einem weiteren Beispiel weist die durchgehende gekrümmte Wand einen variierenden Krümmungsradius auf.
Die Vorkammer 80 definiert einen Hohlraum 82 darin, sodass das Volumen des Zylinders 22 in die Vorkammer 80 und eine Hauptbrennkammer 84 unterteilt ist. Die Hauptbrennkammer ist der Bereich des Zylinders 22, der sich außerhalb der Vorkammer 80 befindet.
Die Zündkerzenbaugruppe 48 ist von der Mittelachse 66 des Zylinders versetzt und in einem Bereich des Zylinderdachs 60 positioniert, der sich zwischen der Mittelachse 66 und dem ersten und zweiten Ansaugkanal 62 befindet. Die Zündkerzenbaugruppe 48 ist zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 und der Mittelachse 66 positioniert. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 ist daher ebenfalls von der Mittelachse 66 versetzt und kann innerhalb des Zylinders 22 derart positioniert sein, dass sie benachbart zu den Ansaugkanälen 62 und von den Auslasskanälen 64 beabstandet ist.
Die Vorkammer 80 ist mit dem Dach 60 des Zylinderkopfs verbunden, sodass die Zündkerzenbaugruppe 48 innerhalb des durch die Vorkammer 80 definierten Hohlraums 82 aufgenommen ist. Die Vorkammer 80 kann die Zündkerzenbaugruppe 48 einkapseln. Die Vorkammer 80 ist daher von der Mittelachse 66 versetzt und ist zwischen dem ersten und zweiten Ansaugkanal 62 positioniert und ist zwischen der Mittelachse 66 und dem ersten und der zweiten Ansaugkanal 62 positioniert, wie in 2 gezeigt.
Gemäß einem Beispiel und wie in 2 gezeigt, ist die Verbrennungsvorkammer 80 zwischen der Mittelachse 66 des Zylinders und einer ersten Linie 90, die sich durch die Mittelachsen beider Einlassventile 42 oder Mittelpunkte der Ansaugkanäle 60 erstreckt, positioniert.
In einem weiteren Beispiel und wie gezeigt ist die Verbrennungsvorkammer 80 derart positioniert, dass ein spitzer Winkel α zwischen der ersten Linie 90 und einer zweiten Linie 92, die sich durch die Mittelachse des ersten Einlassventils 42 oder des Ansaugkanals 60 und die Mittelachse 66 der Verbrennungsvorkammer erstreckt, gebildet wird. Die Verbrennungsvorkammer 80 ist außerdem derart positioniert, dass ein spitzer Winkel β zwischen der ersten Linie 90 und einer dritten Linie 94, die sich durch die Mittelachse des zweiten Einlassventils 42 oder des Ansaugkanals 62 und die Mittelachse 66 der Verbrennungsvorkammer erstreckt, gebildet wird. Jeder der spitzen Winkel α, β kann im Bereich von 15-20 Grad liegen, obwohl auch andere spitze Winkelbereiche in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus und in einigen Beispielen können die zwei spitzen Winkel α, β die gleichen sein.
Die Vorkammer 80 definiert eine Einlassöffnung 100 und eine Auslassöffnung 102. Die Einlassöffnung 100 und die Auslassöffnung 102 können sich an der Vorkammer 80 gegenüberliegen. Die Einlassöffnung 100 und die Auslassöffnung 102 können entlang einer Sprühstrahllinie 104 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 positioniert sein, wobei die Einlassöffnung 100 zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 und der Auslassöffnung 102 positioniert ist. Die Auslassöffnung 102 kann so positioniert sein, dass sie der Mittelachse 66 zugewandt ist, oder kann so positioniert sein, dass sie im Allgemeinen dem ersten und zweiten Auslasskanal 64 oder dem Bereich des Dachs zugewandt ist, der den ersten und zweiten Auslasskanal 64 definiert. Es ist zu beachten, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 mehrere Sprühstrahllinien aufweisen kann, wobei nur die Sprühstrahllinie 104 gezeigt ist, die auf die Vorkammer 80 gerichtet ist. Die verbleibenden Sprühstrahllinien können während eines Einspritzereignisses Kraftstoff in die Hauptbrennkammer 84 leiten.
Die Vorkammer 80 definiert zudem eine erste Seitenöffnung 106 und eine zweite Seitenöffnung 108. In dem gezeigten Beispiel weist die Vorkammer 80 nur eine erste Seitenöffnung 106 und nur eine zweite Seitenöffnung 108 auf, sodass die Vorkammer 80 insgesamt nur vier Öffnungen 100, 102, 106, 108 aufweist, wenn sie in dem Motor 20 montiert ist. In anderen Beispielen kann die Vorkammer 80 zwei oder mehr erste Seitenöffnungen 106 und zwei oder mehr zweite Seitenöffnungen 108 aufweisen.
Die erste Seitenöffnung 106 ist benachbart zu dem ersten Ansaugkanal 62 positioniert und die zweite Seitenöffnung 108 ist benachbart zu dem zweiten Ansaugkanal 62 positioniert. Die Sprühstrahllinie 104 von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung erstreckt sich daher durch die Vorkammer 80 und zwischen der ersten und zweiten Seitenöffnung 106, 108.
Gemäß einem Beispiel kann die Querschnittsfläche der Auslassöffnung 102 größer als eine Querschnittsfläche der Einlassöffnung 100 sein. Darüber hinaus kann die Querschnittsfläche der Auslassöffnung 102 größer als eine Querschnittsfläche der ersten Seitenöffnung 106 und größer als eine Querschnittsfläche der zweiten Seitenöffnung 108 sein. Die Querschnittsfläche der Einlassöffnung 100 kann kleiner als eine Querschnittsfläche der ersten Seitenöffnung 106 und auch kleiner als eine Querschnittsfläche der zweiten Seitenöffnung 108 sein. Die erste und die zweite Seitenöffnung 106, 108 können jeweils die gleiche Querschnittsfläche aufweisen. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel weist die Einlassöffnung 100 eine Querschnittsfläche von 1,2 mm² auf, weisen die erste und zweite Seitenöffnung 106, 108 jeweils eine Querschnittsfläche von 1,8 mm² auf und weist die Auslassöffnung 102 eine Querschnittsfläche von 3 mm² auf.
Eine Mittellinie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 kann in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Mittelachse 66 des Zylinders ausgerichtet sein, wie in den 3 und 4 gezeigt. Im Einsatz ist ein Kraftstoffsprühstrahl 104 aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 auf die Vorkammer 80 gerichtet, und dieser Kraftstoffsprühstrahl 104 tritt über die Einlassöffnung 100 in die Vorkammer ein. Der Rest des durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 eingespritzten Kraftstoffs wird in die Hauptbrennkammer 84 geleitet. Die Einlassöffnung 100 ist daher mit der Sprühstrahllinie 104 von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgerichtet oder im Allgemeinen ausgerichtet.
Die Einlassöffnung 100 nimmt daher während eines Kraftstoffeinspritzvorgangs einen Kraftstoffsprühstrahl 104 mit einem ersten Teil von Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 auf.
Ein zweiter Teil des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffsprühstrahl 104 tritt während des Kraftstoffeinspritzvorgangs über die Auslassöffnung 102 aus der Vorkammer 80 aus, wobei der zweite Teil kleiner als der erste Teil ist. Der Kraftstoffsprühstrahl 104 weist daher etwas Kraftstoff auf, der durch die Vorkammer 80 und zurück in die Hauptkammer 84 strömt. Ein Rest des Kraftstoffs verbleibt in dem Hohlraum 82 der Vorkammer 80, und diese Menge kann äquivalent zu dem ersten Kraftstoffteil minus dem zweiten Kraftstoffteil in dem Sprühstrahl 104 sein. In einem Beispiel verbleiben nach dem Einspritzvorgang und vor einem Zündereignis nur 3-5 Vol.-% des in die Vorkammer 80 eingespritzten Gesamtkraftstoffs in der Vorkammer 80.
Die hohe Geschwindigkeit des Sprühstrahls 104 über die Vorkammer 80, z. B. von der Einlassöffnung 100 zu der Auslassöffnung 102, erzeugt ein Vakuum des Niederdruckbereichs innerhalb der Vorkammer 80 im Vergleich zur Hauptkammer 84. Der lokale Druck innerhalb der Vorkammer 80 ist daher geringer als der lokale Druck in der Hauptbrennkammer 84. Somit kann der Kraftstoffsprühstrahl 104 Restgase über die Auslassöffnung 102 aus der Vorkammer 80 drücken. Darüber hinaus bewirkt der niedrige Druck, der in der Vorkammer 80 durch den Kraftstoffsprühstrahl 104 durch diese hindurch erzeugt wird, dass Ansaugluft oder Gase innerhalb der Hauptbrennkammer 84 über die erste und zweite Seitenöffnung 106, 108 in die Vorkammer 80 strömen. Der Einspritzvorgang und der Kraftstoffsprühstrahl 104 über und durch die Vorkammer 80 fungieren daher als ein erster Spülvorgang für die Vorkammer 80, um Restgase aus der Vorkammer zu entfernen. 4 veranschaulicht den Einspritzvorgang mit einem Kraftstoffsprühstrahl 104 durch die Vorkammer 80 und 5 veranschaulicht Ansaugluft oder -gas in der Hauptkammer 84, die bzw. das über die Seitenöffnungen 106, 108 in die Vorkammer 80 gesaugt werden.
Die Zündkerzenbaugruppe 48 kann dann aktiviert oder gezündet werden, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vorkammer 80 zu zünden. Da sich das Ende der Zündkerzenbaugruppe 48 innerhalb der Vorkammer 80 befindet, zündet das Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb der Vorkammer 80 vor einem Verbrennungsereignis in der Hauptbrennkammer 84.
Die Kraftstoff-Luft-Ladung in der Vorkammer 80 wird durch die Zündkerzenbaugruppe 48 gezündet und die Flamme breitet sich über den Hohlraum 82 der Vorkammer 80 und innerhalb davon aus. Mit dem Verbrennungsereignis in der Vorkammer 80 entweichen heiße Austrittsgase oder Verbrennungsnebenproduktgase in der Vorkammer 80 aus der Vorkammer 80 und über die Einlassöffnung 100, die Auslassöffnung 102 und die Seitenöffnungen 106, 108 in die Hauptbrennkammer 84, um die Kraftstoff-Luft-Ladung in der Hauptbrennkammer 84 zu zünden. Die Positionierung der Öffnungen 100, 102, 106, 108 leitet die heißen Abgase in verschiedene Bereiche der Hauptbrennkammer 84 in dem Zylinder, um mehrere Zündpunkte der Kraftstoff-Luft-Ladung in der Hauptbrennkammer 84 bereitzustellen.
Die Vorkammer 80 stellt daher einen zweistufigen Verbrennungsvorgang innerhalb des Zylinders 22 bereit. Die erste Stufe wird durch die Zündung der Zündkerze 48 und ein Verbrennungsereignis in der Vorkammer 80 bereitgestellt. Die zweite Stufe wird durch eine Zündung in der Hauptkammer 84 bereitgestellt, die dadurch verursacht wird, dass die Abgase aus der Vorkammer 80 in das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Hauptkammer 84 strömen und dieses zünden.
Die Auslassöffnung 102 kann eine größere Querschnittsfläche als die Einlassöffnung 100 aufweisen, um sowohl den Austritt eines Teils des Kraftstoffsprühstrahls 104 aus der Vorkammer zu ermöglichen und zu steuern als auch einen größeren Anteil an heißen Abgasen aus der Vorkammer 80 in Richtung der Seite des Auslasskanals 64 des Zylinders 22 auf Grundlage der versetzten Stelle der Vorkammer 80 in dem Zylinder zu leiten. Die größere Querschnittsfläche der Auslassöffnung 102 stellt daher eine Steuerung des Stroms von heißen Abgasen aus der Vorkammer 80 in die Hauptbrennkammer 84 und eine verbesserte Zündung der Kraftstoff-Luft-Ladung in der Hauptbrennkammer 84 in dem Bereich des Auslasskanals 64 der Hauptbrennkammer 84 und des Zylinders bereit.
Die Querschnittsflächen der Einlassöffnung 100, der Auslassöffnung 102 und der Seitenöffnungen 106, 108 können daher bemessen sein, um der Strom von heißen Abgasen aus der Vorkammer 80 in die Hauptbrennkammer 84 zu steuern. Je kleiner die Querschnittsfläche ist, desto geringer ist der Eindringabstand für den Strom von Abgasen aus der Vorkammer 80 in die Hauptbrennkammer 84. Die Querschnittsflächen der Vorkammeröffnungen 100, 102, 106, 108 können daher von dem Abstand zur Wand des Zylinders 22, dem die jeweilige Öffnung zugewandt ist, abhängig sein, wobei die Größe der Querschnittsfläche mit zunehmendem Abstand von der Seitenwand des Zylinders 22 zunimmt.
Die Vorkammer 80 wird während des Ansaugtakts und bei geöffneten Einlassventilen 42 weiter gespült, wie in 6 gezeigt. Während des Ansaugtakts bewegt sich der Kolben nach unten und von dem Zylinderkopf weg, was ein Vakuum oder einen niedrigen Druck innerhalb des Zylinders 22 erzeugt und Ansaugluft über die Ansaugkanäle 62 und die geöffneten Einlassventile 42 in den Zylinder ansaugt. Es ist zu beachten, dass Ansaugluft Abgase, die aus dem Motorabgas zurückgeführt werden (AGR), sowie Außenluft beinhalten kann. Während des Ansaugtakts und auf Grundlage des niedrigen Drucks in der Hauptbrennkammer 84 aufgrund der Bewegung des Kolbens werden Restgase oder Verbrennungsnebenprodukte über die Auslassöffnung 102 aus der Vorkammer 80 gesaugt und wird Ansaugluft von den Einlassöffnungen 62 über die erste und zweite Seitenöffnung 106, 108 in die Vorkammer 80 angesaugt, wie in 6 gezeigt.
Die erste und zweite Seitenöffnung 106, 108 sind benachbart zu dem ersten und zweiten Ansaugkanal 62 positioniert, um den Strom von Ansaugluft in die Vorkammer 80 zu unterstützen. In weiteren Beispielen können die erste und zweite Seitenöffnung 106, 108 zwischen dem Dach 60 des Zylinders und der Unterseite oder Fläche des zugehörigen Einlassventils 42 positioniert sein, wobei sich das Einlassventil 42 in einer vollständig offenen Position befindet, wie in 6 gezeigt. Diese Zwischenposition für die Seitenöffnungen 106, 108 kann den Strom von Ansaugluft von den Ansaugkanälen 62 in die Vorkammer 80 unterstützen sowie Verbrennungsnebenprodukte während des Ansaugtakts aus dem vorherigen Verbrennungszyklus aus der Vorkammer 80 spülen.
Die Vorkammer 80 gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt daher eine Steuerung einer Kraftstoffmenge in der Vorkammer 80 bei einem Zündereignis bereit und ermöglicht zudem einen mehrstufigen Spülvorgang der Vorkammer 80, um verbrannte Restgase aus der Vorkammer 80 zu entfernen, und stellt eine Ladung von Ansaugluft in die Vorkammer 80 vor einem nachfolgenden Zündereignis bereit. Dies kann zu einem robusteren und stabileren Verbrennungsereignis für den Motor 20 führen und kann bei Motoren verwendet werden, die bei einer hohen Verdünnung oder einer mageren Kraftstoffbedingung oder mit AGR betrieben werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motors bereitgestellt. Der Motor kann der Motor 20 sein, wie vorstehend beschrieben. Elemente, die zu den vorangehend beschriebenen identisch oder diesen ähnlich sind, erhalten der Einfachheit halber dasselbe Bezugszeichen.
Ein Motor 20 wird bereitgestellt und weist einen Zylinderkopf 52 mit einer Vorkammer 80 auf. In einem Beispiel werden der Zylinderkopf 52 und die Vorkammer 80 zusammen als einstückige Komponente während eines Gießvorgangs gebildet. In einem weiteren Beispiel können der Zylinderkopf 52 und die Vorkammer 80 als getrennte Komponenten gebildet sein, wobei die Vorkammer auf die gewünschte Größe und Form maschinell bearbeitet und dann mittels eines Schweißvorgangs, über Befestigungselemente oder dergleichen an dem Dach 60 des Zylinders befestigt wird.
Die Vorkammer 80 kann mit Öffnungen 100, 102, 106, 108 gebildet sein oder diese aufweisen, die durch diese maschinell bearbeitet sind. Die Vorkammer 80 kann mit einer Einlassöffnung 100, einer Auslassöffnung 102 und einer ersten und zweiten Seitenöffnung 106, 108 gebildet sein. Die erste und die zweite Seitenöffnung 106, 108 können zwischen einem Dach 60 des Zylinders und einer Fläche des ersten Einlassventils 42 positioniert sein, wenn sich das erste Einlassventil in einer vollständig offenen Position befindet.
Kraftstoff wird unter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 46 in den Zylinder 22 eingespritzt. Ein Kraftstoffsprühstrahl 104 aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird über die Einlassöffnung 100 durch die Vorkammer 80 aufgenommen.
Abgase oder Restgase werden in einer ersten Spülstufe aus der Vorkammer 80 gespült, während Kraftstoff in den Zylinder 22 eingespritzt wird. Während eines Verdichtungstakts und/oder während des Einspritzvorgangs strömt ein Teil des Kraftstoffsprühstrahls 104 über die Auslassöffnung 102 aus der Vorkammer 80 und drückt dadurch Restgase über die Auslassöffnung 102 aus der Vorkammer 80, während Luft aus der Hauptbrennkammer 84 über die erste und zweite Seitenöffnung 106, 108 in die Vorkammer 80 gesaugt wird.
Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch wird innerhalb der Verbrennungsvorkammer 80 über eine Zündkerze 48 gezündet, die innerhalb eines durch die Verbrennungsvorkammer 80 definierten Hohlraums 82 positioniert ist. Die Verbrennungsvorkammer 80 wird durch einen Zylinderkopf 52 des Motors gelagert und erstreckt sich von diesem nach außen und in eine Hauptbrennkammer 84 eines Zylinders. Die Verbrennungsvorkammer 80 und Zündkerze 48 sind von einer Mittelachse 66 des Zylinders versetzt.
Abgase werden aus der Verbrennungsvorkammer 80 über die Einlassöffnung 100, die Auslassöffnung 102 und die erste Seitenöffnung und zweite Seitenöffnung 106, 108 in die Hauptbrennkammer 84 abgelassen, wodurch ein weiteres Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Hauptbrennkammer 84 für eine zweite Verbrennungsstufe gezündet wird.
Abgase oder Restgase werden während eines Ansaugtakts ferner aus der Verbrennungsvorkammer 80 und über die Auslassöffnung 102 in die Hauptbrennkammer 84 gespült. Während des Ansaugtakts und bei geöffneten Einlassventilen 42 werden Restgase über die Auslassöffnung 102 aus der Vorkammer 80 gesaugt und Ansaugluft strömt von dem ersten und zweiten Ansaugkanal 62 durch die erste und zweite Seitenöffnung 106, 108 und in die Vorkammer 80.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Offenbarung oder Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass diverse Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Des Weiteren können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verbrennungsmotor bereitgestellt, der Folgendes aufweist: einen Zylinderkopf, der ein Zylinderdach aufweist, das einen ersten und einen zweiten Ansaugkanal definiert, und eine Zündkerze lagert, die zwischen einer Mittelachse des Zylinderdachs und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung positioniert ist, wobei der Zylinderkopf eine Verbrennungsvorkammer aufweist, die sich von dem Dach nach außen erstreckt, wobei die Vorkammer die Zündkerze einkapselt, wobei die Vorkammer von der Mittelachse versetzt und zwischen der Mittelachse und dem ersten und zweiten Ansaugkanal positioniert ist, wobei die Vorkammer eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung definiert, die entlang einer Sprühstrahllinie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung positioniert sind, und eine erste und eine zweite Seitenöffnung definiert, wobei jede Seitenöffnung benachbart zu einem jeweiligen des ersten und zweiten Ansaugkanals positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Sprühstrahllinie zwischen der ersten und zweiten Seitenöffnung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auslassöffnung so positioniert, dass sie einem von einem ersten und zweiten Auslasskanal zugewandt ist, die durch das Zylinderdach definiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche der Auslassöffnung größer als eine Querschnittsfläche der Einlassöffnung.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche der Auslassöffnung größer als eine Querschnittsfläche der ersten Seitenöffnung und größer als eine Querschnittsfläche der zweiten Seitenöffnung.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche der Auslassöffnung größer als eine Querschnittsfläche der ersten Seitenöffnung und wobei die Querschnittsfläche der ersten Seitenöffnung größer als eine Querschnittsfläche der Einlassöffnung ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem spitzen Winkel relativ zu der Mittelachse ausgerichtet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Verbrennungsvorkammer als kugelförmige Kuppel aus einem Hauptbereich einer Kugel gebildet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Einlassöffnung positioniert, um einen ersten Teil des Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung während einer Kraftstoffeinspritzung in die Vorkammer aufzunehmen, und wobei ein zweiter Teil des Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung während der Kraftstoffeinspritzung über die Auslassöffnung aus der Vorkammer austritt, wobei der zweite Teil kleiner als der erste Teil ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Verbrennungsvorkammer zwischen der Mittelachse und einer ersten Linie positioniert, die sich durch eine erste und zweite Mitte des ersten bzw. zweiten Ansaugkanals erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Verbrennungsvorkammer derart positioniert, dass ein spitzer Winkel zwischen der ersten Linie und einer zweiten Linie gebildet wird, die sich durch die erste Mitte des ersten Ansaugkanals und eine Mitte der Verbrennungsvorkammer erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der spitze Winkel zwischen sechzig und fünfundsiebzig Grad.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Zylinderblock, der einen Zylinder definiert, der zur Aufnahme eines Kolbens bemessen ist, wobei der Zylinderblock mit dem Zylinderkopf zusammenwirkt, sodass der Zylinder und das Zylinderdach zusammenwirken, um eine Hauptbrennkammer zu definieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Motors Folgendes: Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einer Verbrennungsvorkammer über eine Zündkerze, die innerhalb eines durch die Verbrennungsvorkammer definierten Hohlraums positioniert ist, wobei die Verbrennungsvorkammer durch einen Zylinderkopf des Motors gelagert wird und sich von diesem nach außen und in eine Hauptbrennkammer eines Zylinders erstreckt, wobei die Verbrennungsvorkammer und Zündkerze von einer Mittelachse des Zylinders versetzt sind; Ablassen von Abgasen aus der Verbrennungsvorkammer in die Hauptbrennkammer über eine Einlassöffnung, eine Auslassöffnung, eine erste Seitenöffnung und eine zweite Seitenöffnung, die durch die Vorkammer definiert sind, wodurch ein weiteres Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb der Hauptbrennkammer gezündet wird; und Spülen von Abgasen aus der Verbrennungsvorkammer über die Auslassöffnung in die Hauptbrennkammer während eines Ansaugtakts durch Strömen des Ansaugluftstroms von dem ersten und zweiten Einlassventil über die erste und zweite Seitenöffnung in die Vorkammer.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Einspritzen von Kraftstoff unter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei ein Sprühstrahl von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung über die Einlassöffnung durch die Vorkammer aufgenommen wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Spülen von Abgasen aus der Vorkammer, während Kraftstoff eingespritzt wird, wobei ein Teil des Kraftstoffsprühstrahls über die Auslassöffnung aus der Vorkammer strömt, wodurch Luft aus der Hauptbrennkammer über die erste und zweite Seitenöffnung während eines Verdichtungstakts in die Vorkammer angesaugt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Bereitstellen des Motors mit der Vorkammer und Bilden der Vorkammer, sodass die Vorkammer zwischen der Mittelachse, dem ersten Einlassventil und dem zweiten Einlassventil positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch Bilden der ersten und zweiten Seitenöffnung in der Vorkammer, sodass die erste und zweite Seitenöffnung zwischen einem Dach des Zylinders und einer Fläche des ersten Einlassventils positioniert sind, wenn sich das erste Einlassventil in einer vollständig offenen Position befindet.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Verbrennungsvorkammer durch einen maschinellen Bearbeitungsvorgang gebildet, und wobei die maschinell bearbeitete Verbrennungsvorkammer mittels Schweißen mit dem Zylinderkopf verbunden wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Verbrennungsvorkammer während eines Gießvorgangs einstückig mit dem Zylinderkopf gebildet.

Claims

Verbrennungsmotor, der Folgendes umfasst: einen Zylinderkopf, der ein Zylinderdach aufweist, das einen ersten und einen zweiten Ansaugkanal definiert, und eine Zündkerze lagert, die zwischen einer Mittelachse des Zylinderdachs und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung positioniert ist, wobei der Zylinderkopf eine Verbrennungsvorkammer aufweist, die sich von dem Dach nach außen erstreckt, wobei die Vorkammer die Zündkerze einkapselt, wobei die Vorkammer von der Mittelachse versetzt und zwischen der Mittelachse und dem ersten und zweiten Ansaugkanal positioniert ist, wobei die Vorkammer eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung definiert, die entlang einer Sprühstrahllinie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung positioniert sind, und eine erste und eine zweite Seitenöffnung definiert, wobei jede Seitenöffnung benachbart zu einem jeweiligen des ersten und zweiten Ansaugkanals positioniert ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei sich die Sprühstrahllinie zwischen der ersten und zweiten Seitenöffnung erstreckt.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Auslassöffnung so positioniert ist, dass sie einem von einem ersten und zweiten Auslasskanal zugewandt ist, die durch das Zylinderdach definiert sind.
Motor nach Anspruch 1, wobei eine Querschnittsfläche der Auslassöffnung größer als eine Querschnittsfläche der Einlassöffnung ist; wobei eine Querschnittsfläche der Auslassöffnung größer als eine Querschnittsfläche der ersten Seitenöffnung und größer als eine Querschnittsfläche der zweiten Seitenöffnung ist; und wobei die Querschnittsfläche der ersten Seitenöffnung größer als die Querschnittsfläche der Einlassöffnung ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem spitzen Winkel relativ zu der Mittelachse ausgerichtet ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungsvorkammer als kugelförmige Kuppel aus einem Hauptbereich einer Kugel gebildet ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Einlassöffnung positioniert ist, um einen ersten Teil des Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung während einer Kraftstoffeinspritzung in die Vorkammer aufzunehmen, und wobei ein zweiter Teil des Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung während der Kraftstoffeinspritzung über die Auslassöffnung aus der Vorkammer austritt, wobei der zweite Teil kleiner als der erste Teil ist.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungsvorkammer zwischen der Mittelachse und einer ersten Linie positioniert ist, die sich durch eine erste und eine zweite Mitte des ersten bzw. des zweiten Ansaugkanals erstreckt.
Motor nach Anspruch 8, wobei die Verbrennungsvorkammer derart positioniert ist, dass ein spitzer Winkel zwischen der ersten Linie und einer zweiten Linie gebildet wird, die sich durch die erste Mitte des ersten Ansaugkanals und eine Mitte der Verbrennungsvorkammer erstreckt, wobei der spitze Winkel zwischen sechzig und fünfundsiebzig Grad beträgt.
Motor nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Zylinderblock, der einen Zylinder definiert, der zur Aufnahme eines Kolbens bemessen ist, wobei der Zylinderblock mit dem Zylinderkopf zusammenwirkt, sodass der Zylinder und das Zylinderdach zusammenwirken, um eine Hauptbrennkammer zu definieren.
Verfahren zum Betreiben eines Motors, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemischs innerhalb einer Verbrennungsvorkammer über eine Zündkerze, die innerhalb eines durch die Verbrennungsvorkammer definierten Hohlraums positioniert ist, wobei die Verbrennungsvorkammer durch einen Zylinderkopf des Motors gelagert ist und sich von diesem nach außen und in eine Hauptbrennkammer eines Zylinders erstreckt, wobei die Verbrennungsvorkammer und die Zündkerze von einer Mittelachse des Zylinders versetzt sind; Ablassen von Abgasen aus der Verbrennungsvorkammer über eine Einlassöffnung, eine Auslassöffnung, eine erste Seitenöffnung und eine zweite Seitenöffnung, die durch die Vorkammer definiert sind, in die Hauptbrennkammer, wodurch ein weiteres Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Hauptbrennkammer gezündet wird; und Spülen von Abgasen aus der Verbrennungsvorkammer über die Auslassöffnung in die Hauptbrennkammer während eines Ansaugtakts, indem ein Ansaugluftstrom von einem ersten und zweiten Einlassventil über die erste und zweite Seitenöffnung in die Vorkammer strömt.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Einspritzen von Kraftstoff unter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei ein Sprühstrahl von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch die Vorkammer über die Einlassöffnung aufgenommen wird, und Spülen von Abgasen aus der Vorkammer, während Kraftstoff eingespritzt wird, wobei ein Teil des Kraftstoffsprühstrahls über die Auslassöffnung aus der Vorkammer strömt, wodurch Luft aus der Hauptbrennkammer über die erste und zweite Seitenöffnung während eines Verdichtungstakts in die Vorkammer angesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Bereitstellen des Motors mit der Vorkammer und Bilden der Vorkammer, sodass die Vorkammer zwischen der Mittelachse, dem ersten Einlassventil und dem zweiten Einlassventil positioniert ist; und Bilden der ersten und zweiten Seitenöffnung in der Vorkammer, sodass die erste und zweite Seitenöffnung zwischen einem Dach des Zylinders und einer Fläche des ersten Einlassventils positioniert sind, wenn sich das erste Einlassventil in einer vollständig offenen Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verbrennungsvorkammer durch einen maschinellen Bearbeitungsvorgang gebildet wird und wobei die maschinell bearbeitete Verbrennungsvorkammer mittels Schweißen mit dem Zylinderkopf verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verbrennungsvorkammer während eines Gießvorgangs einstückig mit dem Zylinderkopf gebildet wird.