DE102021127035A1

DE102021127035A1 - Vorkammereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorkammereinrichtung

Info

Publication number: DE102021127035A1
Application number: DE102021127035.9A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Hageneder
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorkammereinrichtung (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer Vorkammer (3), und mit mehreren Überströmöffnungen (4), über welche die Vorkammer (3) mit einem Brennraum (2) der Verbrennungskraftmaschine fluidisch verbindbar und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum (2) in die Vorkammer (3) einleitbar ist, wobei die jeweilige Überströmöffnung (4) an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante (6) und/oder vorkammerseitigen Endkante (5) gezielt verrundet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorkammereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorkammereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Der WO 2020/126667 A1 ist eine Vorkammerzündkerze als bekannt zu entnehmen, mit einem Gehäuse, welches eine Längsachse hat, die sich von einem brennraumseitigen Ende bis zu einem brennraumabgewandten Ende des Gehäuses erstreckt. Die WO 2020/126663 A1 offenbart ebenfalls eine Vorkammerzündkerze mit einem Gehäuse. Außerdem ist aus der DE 10 2018 222 475 A1 eine Zündkerze mit einem verrundeten Gehäuse-Abschnitt bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorkammereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorkammereinrichtung zu schaffen, sodass eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorkammereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorkammereinrichtung für eine vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Vorkammereinrichtung weist eine Vorkammer und als Durchgangsöffnungen ausgebildete Überströmöffnungen auf, über welche die Vorkammer mit einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine fluidisch verbindbar und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum in die Vorkammer einleitbar ist. Dies bedeutet, dass die Verbrennungskraftmaschine in ihrem vollständig hergestellten Zustand den Brennraum und die dem Brennraum zugeordnete Vorkammereinrichtung aufweist, deren Vorkammer über die Überströmöffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbunden ist. Die Überströmöffnungen münden einerseits, insbesondere einenends, in die Vorkammer. Andererseits, insbesondere andernends, münden die Überströmöffnungen in eine Umgebung der Vorkammereinrichtung. In vollständig hergestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine münden die Überströmöffnungen andererseits, insbesondere andernends, in den auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum, wodurch in vollständig hergestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine die Vorkammer über die Überströmöffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbunden ist. Wie im Folgenden noch genauer beschrieben wird, werden die Vorkammer und somit die Vorkammereinrichtung verwendet, um, insbesondere in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und ganz insbesondere innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine, eine Vorkammerzündung durchzuführen.
Das einfach auch als Gemisch bezeichnete Kraftstoff-Luft-Gemisch weist Luft sowie einen vorzugsweise flüssigen Kraftstoff auf, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb betreibbar ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Vorkammer mit Ausnahme von jeweiligen, durch die jeweiligen Überströmöffnungen gebildeten, fluidischen Verbindungen zwischen der Vorkammer und dem Brennraum von dem Brennraum vollständig fluidisch getrennt ist. in vollständig hergestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine ist der Brennraum beispielsweise teilweise durch einen Kolben sowie beispielsweise teilweise durch einen Zylinder begrenzt, in welchem der Kolben bewegbar, insbesondere translatorisch bewegbar, aufgenommen werden kann. Beispielsweise wird, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine, in dem Brennraum das genannte Gemisch gebildet, wobei zumindest ein erster Teil des Gemisches insbesondere dann, wenn sich der Kolben in Richtung eines oberen Totpunkts oder in seinen oberen Totpunkt bewegt, aus dem Brennraum (Hauptbrennraum) durch die Überströmöffnungen hindurchströmt und somit über die Überströmöffnungen in die Vorkammer hineinströmt, mithin in die Vorkammer eingeleitet wird. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass der Kolben insbesondere auf seinem Weg in Richtung eines oberen Totpunkts oder in seinen oberen Totpunkt zumindest den ersten Teil des Gemisches aus dem Hauptbrennraum durch die Überströmöffnung hindurchfördert und dadurch in die Vorkammer hinein fördert, wodurch zumindest der erste Teil des Gemisches in die Vorkammer eingeleitet wird. Dabei ist es denkbar, dass ein zweiter Teil des Gemisches in dem Hauptbrennraum verbleibt. Beispielsweise wird, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels, das in die Vorkammer eingeströmte beziehungsweise eingeleitete Gemisch, das heißt der zuvor genannte erste Teil gezündet, insbesondere dadurch, dass, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels, in der Vorkammer wenigstens ein Zündfunke, insbesondere mittels wenigstens einer Elektrode, erzeugt wird. Mittels des Zündfunkens wird das in die Vorkammer eingeströmt und somit in der Vorkammer aufgenommene Gemisch gezündet und dadurch verbrannt. In der Folge strömt das brennende Gemisch aus der Vorkammer durch die Überströmöffnungen hindurch und über die Überströmöffnungen zurück in den Hauptbrennraum, entweder in Form von brennenden Fackeln oder Strahlen, die die Überströmöffnungen durchströmen. Dadurch, dass das brennende Gemisch aus der Vorkammer die Überströmöffnungen durchströmt und somit über die Überströmöffnungen aus der Vorkammer in den Hauptbrennraum strömt, wird das verbliebende, übrige Gemisch in dem Hauptbrennraum gezündet und in der Folge verbrannt, wodurch beispielsweise der Kolben angetrieben wird. Beispielsweise wird der Zündfunke in der Vorkammer mittels einer Zündkerze erzeugt, sodass die Elektrode ein Bestandteil der Zündkerze sein kann. Dabei ist es denkbar, dass die Zündkerze separat von der Vorkammereinrichtung ausgebildet und mit der Vorkammereinrichtung verbunden, insbesondere verschraubt, ist. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass die Vorkammereinrichtung und die Zündkerze separat, das heißt unabhängig voneinander ausgebildete Einrichtungen sind, sodass die Vorkammer beispielsweise unabhängig von der Zündkerze gebildet ist. Hierdurch kann ein besonders großes, auch als Vorkammervolumen bezeichnetes Volumen der Vorkammer realisiert werden, sodass eine besonders hohe Leistung der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
Die Überströmöffnungen sind einzelne Öffnungen und somit voneinander beabstandet, sodass zwischen den Überströmöffnungen beziehungsweise zwischen den jeweils zwei der Überströmöffnungen ein als Festkörper ausgebildeter Wandungsbereich der Vorkammereinrichtung angeordnet ist, wobei der Wandungsbereich auch als Steg oder Zwischensteg bezeichnet wird.
Um nun eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweilige Überströmöffnung an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante gezielt verrundet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweilige Überströmöffnung an ihrer jeweiligen, vorkammerseitigen Endkante gezielt verrundet ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweilige, brennraumseitige Endkante und/oder die jeweilige, vorkammerseitige Endkante der jeweiligen Überströmöffnung gezielt verrundet ist. Die jeweilige Überströmöffnung erstreckt sich von ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante bis zu ihrer jeweiligen, vorkammerseitigen Endkante, wobei die brennraumseitige Endkante auch als erste Endkante und die vorkammerseitigen Endkante auch als zweite Endkante bezeichnet wird. Mit anderen Worten ist die jeweilige, brennraumseitige Endkante an einem jeweiligen, ersten Ende der jeweiligen Überströmöffnung angeordnet, und die jeweilige, vorkammerseitige Endkante ist an dem jeweiligen, zweiten Ende der jeweiligen Überströmöffnung angeordnet, wobei sich die Überströmöffnung von ihrem ersten Ende bis zu ihrem zweiten Ende oder umgekehrt erstreckt, mithin am jeweiligen Ende endet. Somit mündet die jeweilige Überströmöffnung in vollständig hergestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine an dem jeweiligen ersten Ende in dem Brennraum und an dem jeweiligen zweiten Ende in die Vorkammer. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass sich die jeweilige Überströmöffnung von ihrem ersten Ende bis zu ihrem zweiten Ende beziehungsweise umgekehrt, insbesondere vollständig, gerade erstreckt. Die jeweilige Überströmöffnung ist somit ein jeweiliger, von dem Gemisch beziehungsweise von der jeweiligen, brennenden Fackel durchströmbarer Kanal, der sich von einem der Enden bis zum anderen Ende erstreckt und dabei an dem jeweiligen Ende endet.
Unter dem Merkmal, dass die Überströmöffnung an ihrer brennraumseitigen Endkante und/oder an ihrer vorkammerseitigen Endkante gezielt verrundet ist, ist zu verstehen, dass, insbesondere bei einer Herstellung der Vorkammereinrichtung, wenigstens ein Arbeitsschritt und somit wenigstens ein Verfahren gezielt, das heißt gewünscht durchgeführt wird oder wurde, wobei die brennraumseitige Endkante und/oder die vorkammerseitige Endkante durch den Arbeitsschritt beziehungsweise durch das Verfahren gezielt verrundet wird beziehungsweise wurde. Mit anderen Worten erfolgt durch den Arbeitsschritt beziehungsweise durch das Verfahren ein gezieltes Bearbeiten der brennraumseitigen Endkante und/oder der vorkammerseitigen Endkante, wodurch die brennraumseitige und/oder vorkammerseitige Endkante verrundet wird. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:

Im Rahmen der Konzeptentwicklung wurde in ersten Versuchen mit Vorkammereinrichtungen festgestellt, dass es an oder in dem Steg beziehungsweise im Bereich des Stegs zwischen zwei auch als Spritzlöchern bezeichneten Überströmöffnungen der Vorkammereinrichtung zu Rissen aufgrund einer hohen Druck- und Temperaturbelastung kommen kann, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Diesem Phänomen soll entgegengewirkt werden, indem Spannungen in dem Steg durch Verrundungen reduziert werden im Vergleich zu Vorkammereinrichtungen ohne Verrundung. Das Verrunden der brennraumseitigen und/oder vorkammerseitigen Endkante der jeweiligen Überströmöffnung ist nun eine Gegenmaßnahme, durch die übermäßige Spannungen in dem Steg vermieden werden können, wodurch eine übermäßige Rissbildung und/oder eine übermäßige, anderweitige Beschädigung des Stegs vermieden werden kann. Dadurch kann eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung dargestellt werden.

Um auf besonders einfache Weise eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung zu schaffen, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die jeweilige Überströmöffnung an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante und/oder vorkammerseitigen Endkante gezielt durch eine hydroerosive Bearbeitung verrundet wird. Dies bedeutet, dass der zuvor genannte Arbeitsschritt beziehungsweise das zuvor genannte Verfahren die genannte, hydroerosive Bearbeitung ist, welche auch als HE-Bearbeitung, HE-Verrundung oder HE-Schleifen (hydroerosives Schleifen) bezeichnet wird. Dieser Ausführungsform liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund einer etwaigen, komplexen Geometrie der Vorkammereinrichtung, insbesondere im Bereich der Überströmöffnungen und des dazwischen angeordneten Stegs, eine zum Verrunden der brennraumseitigen und/oder vorkammerseitigen Endkante vorgesehene, mechanische Bearbeiten, mithin eine mechanische Verrundung, nicht oder nur sehr aufwändig möglich ist. Demgegenüber kann durch die hydroerosive Bearbeitung eine Verrundung der brennraumseitigen und/oder vorkammerseitigen Endkante einfach und kostengünstig durchgeführt werden, wobei sich eine besonders vorteilhafte Verrundung der brennraumseitigen und/oder vorkammerseitigen Endkante realisieren lässt. Insbesondere eignet sich die hydroerosive Bearbeitung zum Verrunden der jeweiligen, vorkammerseitigen Endkante, da diese für eine mechanische oder elektrochemische Verrundung nicht oder nur sehr aufwändig zugänglich ist. Insbesondere könnte die jeweilige, brennraumseitige Endkante mechanisch, das heißt durch mechanische Bearbeitung oder elektrochemisch, das heißt durch elektrochemische Bearbeitung verrundet sein.
Um unerwünschte Schäden der Vorkammereinrichtung vorteilhaft zu vermeiden und so eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Vorkammer teilweise durch ein Gehäuseelement der Vorkammereinrichtung und teilweise durch eine Kappe der Vorkammereinrichtung, insbesondere jeweils direkt, begrenzt ist, wobei die Kappe separat von dem Gehäuseelement ausgebildeten und mit dem Gehäuseelement verbunden ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Überströmöffnungen jeweils vollständig in der Kappe ausgebildet sind. Hierdurch können die Kappe und die Überströmöffnungen, welche auch als Spritzlöcher bezeichnet werden, bedarfsgerecht hergestellt werden, sodass übermäßige Belastungen der Vorkammereinrichtung, insbesondere des Stegs, vermieden werden können.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Gehäuseelement aus einem ersten Werkstoff und die Kappe aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff gebildet ist. Dadurch können das Gehäuse und die Kappe bedarfsgerecht und insbesondere in Abhängigkeit von jeweiligen, während eines Betriebs der Vorkammereinrichtung auftretenden Belastungen ausgelegt und hergestellt werden, wodurch eine besonders hohe Robustheit darstellbar ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Werkstoff eine Kupferlegierung ist. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Werkstoff um CuCr1Zr, wobei mit Cu Kupfer, mit Cr Chrom und mit Zr Zirkonium bezeichnet ist. Hierdurch kann eine besonders gute Wärmeabfuhr und somit Temperaturentlastung der Vorkammereinrichtung dargestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Werkstoff eine Nickelbasislegierung, mithin eine Ni-Legierung ist, wobei mit Ni Nickel bezeichnet ist. Insbesondere kann es sich bei dem zweiten Werkstoff um Inconel® handeln. Hierdurch kann eine besonders hohe Robustheit der Kappe und somit der Vorkammereinrichtung insgesamt realisiert werden, sodass unerwünschte Beschädigungen wie beispielsweise Risse der Kappe, insbesondere des Stegs, vermieden werden können.
Um eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung realisieren zu können, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuseelement mit der Kappe durch Schweißen, insbesondere durch Reibscheißen, verbunden ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorkammereinrichtung, insbesondere eine Vorkammereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren werden eine Vorkammer der Vorkammereinrichtung und mehrere Überströmöffnungen der Vorkammereinrichtung hergestellt, deren Vorkammer über die Überströmöffnung mit einem der Verbrennungskraftmaschine fluidisch verbindbar und mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum versorgbar ist.
Um nun eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung realisieren zu können, ist es bei dem Verfahren erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweilige Überströmöffnung an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante und/oder an ihrer jeweiligen, vorkammerseitigen Endkante gezielt verrundet wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Um eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung vorgesehen, dass die jeweilige Überströmöffnung an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante und/oder an ihrer jeweiligen, vorkammerseitigen Endkante gezielt durch eine hydroerisive Bearbeitung verrundet wird.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn zum gezielten Verrunden der brennraumseitigen und/oder vorkammerseitigen Endkante bei der hydroerosiven Bearbeitung eine Schleifpaste durch die jeweilige Überströmöffnung hindurchgeleitet wird. Um beispielsweise die jeweilige, vorkammerseitige Endkante durch die hydroerosive Bearbeitung zu verrunden, wird beispielsweise die Schleifpaste von der Vorkammer beziehungsweise von der vorkammerseitigen Endkante aus hin zu der brennraumseitigen Endkante hindurchgeleitet. Um beispielsweise die brennraumseitige Endkante zu verrunden, wird beispielsweise die Schleifpaste von der brennraumseitigen Endkante aus hin zu der vorkammerseitigen Endkante durch die jeweilige Überströmöffnung hindurchgeleitet. Durch Verwendung der Schleifpaste kann die jeweilige Endkante besonders gut verrundet werden, wodurch eine besonders hohe Robustheit darstellbar ist.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Spannungen in dem Steg besonders gering gehalten werden können und somit eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung realisiert werden kann, wenn die Schleifpaste durch die jeweilige Überströmöffnung mit einem Druck hindurchgeleitet wird, welcher in einem Bereich von einschließlich 60 bar bis einschließlich 100 bar, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 70 bar bis einschließlich 90 bar, liegt.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Druck 80 bar beträgt. Hierdurch kann die jeweilige Endkante besonders gut verrundet werden.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Schleifpaste für 25 Sekunden bis 65 Sekunden, insbesondere für 35 Sekunden bis 55 Sekunden, insbesondere durchgängig und somit unterbrechungsfrei, durch die jeweilige Überströmöffnung hindurchgeleitet, um dadurch bei der hydroerosiven Bearbeitung die brennraumseitige und/oder vorkammerseitige Endkante zu verrunden. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Schleifpaste während, insbesondere genau, einer Zeitspanne unterbrechungsfrei und somit durchgängig durch die jeweilige Durchgangsöffnung hindurchgeleitet wird, wobei die Zeitspanne in einem Bereich von einschließlich 25 Sekunden bis einschließlich 65 Sekunden, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 35 Sekunden bis einschließlich 55 Sekunden, liegt. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Verrundung der jeweiligen Endkante dargestellt werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Schleifpaste für, insbesondere genau, 45 Sekunden durch die jeweilige Überströmöffnung hindurchgeleitet wird. Mit anderen Worten hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Zeitspanne 45 Sekunden beträgt. Dadurch können übermäßige Spannungen in dem Steg, insbesondere während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, vorteilhaft vermieden werden, sodass eine besonders hohe Robustheit darstellbar ist.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn als die Schleifpaste eine Schleifpaste verwendet wird, welche zumindest Korund als Schleifmittel aufweist. Die hydroerosive Bearbeitung ist ein Abtragen des Fertigungsverfahrens, bei dem die Schleifpaste durch die jeweilige Überströmöffnung hindurchgeleitet wird. Insbesondere ist die Schleifpaste eine mit Schleifpartikeln versetzte, abrasive Flüssigkeit. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Schleifpartikel aus Korund gebildet sind beziehungsweise Korund sind. Hierdurch kann die jeweilige Endkante besonders gut verrundet werden, wodurch übermäßige Spannungen in dem Steg vermieden werden können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Vorkammereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs; und
2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Kappe der Vorkammereinrichtung.

In den Figuren sind gleich oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine Vorkammereinrichtung 1 für eine insbesondere als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine und somit die Vorkammereinrichtung 1 aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen in 1 besonders schematisch dargestellten Brennraum 2 auf, in welchem während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird, insbesondere eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine, ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet und verbrannt, wobei das Gemisch zumindest Luft und einen insbesondere flüssigen Kraftstoff aufweist. Der Brennraum 2 ist beispielsweise teilweise durch einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine und teilweise durch einen Kolben der Verbrennungskraftmaschine begrenzt, wobei der Kolben, insbesondere translatorisch, bewegbar in dem Zylinder angeordnet sein kann. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird in dem Brennraum 2 das Gemisch gebildet.
Die Vorkammereinrichtung 1 ist dabei dem Brennraum 2 zugeordnet und dazu ausgebildet, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, das Gemisch in dem Brennraum 2 zu zünden. Hierzu weist die Vorkammereinrichtung 1 eine Vorkammer 3 und mehrere Überströmöffnungen 4 auf, über welche die Vorkammer 3 mit dem Brennraum 2 fluidisch verbindbar oder verbunden ist. Beispielsweise sind je Vorkammer 3 zwei Multiplikationszeichen n Überströmöffnungen 4 vorgesehen, wobei mit n eine positive ganze Zahl bezeichnet ist. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorkammereinrichtung 1 beispielsweise genau zwei Überströmöffnungen 4 auf. Die Überströmöffnungen 4 sind zumindest von einem ersten Teil des Gemisches aus dem Brennraum 2 durchströmbar, sodass über die Überströmöffnungen 4 zumindest der erste Teil des Gemisches aus dem Brennraum 2 in die Vorkammer 3 eingeleitet werden kann. Beispielsweise auf seinem Weg in Richtung seines oberen Totpunkts oder in seinen oberen Totpunkt fördert, insbesondere drückt, der Kolben zumindest den ersten Teil des Gemisches durch die Überströmöffnungen 4 hindurch und in die Vorkammer 3 hinein, wodurch zumindest der erste Teil des Gemisches über die Überströmöffnungen 4 in die Vorkammer 3 aus dem Brennraum 2 eingeleitet wird. Beispielsweise verbleibt zumindest ein zweiter Teil des Gemisches in dem auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum 2 zurück.
Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird beispielsweise in der Vorkammer 3 wenigsten ein in 1 besonders schematisch dargestellter Zündfunke 12 erzeugt, wodurch das in die Vorkammer 3 eingeleitete und somit in der Vorkammer 3 aufgenommene Gemisch gezündet und hierdurch verbrannt wird. Das brennende Gemisch strömt über die Überströmöffnungen 4 aus der Vorkammer 3 zurück in den Brennraum 2 (Hauptbrennraum), in welchem das in dem Hauptbrennraum verbliebene Gemisch gezündet und in der Folge verbrannt wird. Beispielsweise wir der Zündfunke 12 mittels einer in den Figuren nicht näher dargestellten Zündkerze erzeugt, wobei vorzugsweise die Zündkerze und die Vorkammereinrichtung als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene, insbesondere miteinander verschraubte, Einrichtungen ausgebildet sind. Dabei ist beispielsweise die Zündkerze zumindest teilweise in der Vorkammer 3 angeordnet, insbesondere derart, dass die Zündkerze den Zündfunken 12 in der Vorkammer 3 erzeugen kann.
Aus 1 ist erkennbar, dass die jeweilige Überströmöffnung 4 an ihrem ersten Ende E1 eine vorkammerseitige, erste Endkante 5 aufweist, und die jeweilige Überströmöffnung 4 weist an ihrem dem ersten Ende E1 gegenüberliegenden, jeweiligen zweite Ende E2 eine brennraumseitige, zweite Endkante 6 auf. Die jeweilige Überströmöffnung 4 endet dabei an ihren jeweiligen Enden E1 und E2 und somit an ihren jeweiligen Endkanten 5 und 6. Mit anderen Worten erstreckt sich die jeweilige Überströmöffnung 4 von ihrer jeweiligen Endkante 5 bis zur ihrer jeweiligen Endkante 6 beziehungsweise umgekehrt. An dem Ende E1 und somit an der und über die Endkante 5 mündet die jeweilige Überströmöffnung 4 in die Vorkammer 3. An ihrem jeweiligen Ende E2 und somit an und über ihre jeweilige Endkante 6 mündet die jeweilige Überströmöffnung 4 an oder in eine Umgebung 7 der Vorkammereinrichtung 1 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, sodass in vollständig hergestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine die jeweilige Überströmöffnung 4 an ihrem jeweiligen, zweiten Ende E2 und somit an und über ihre jeweilige Endkante 6 in den Brennraum 2 mündet. Auf seinem Weg aus dem Brennraum 2 durch die jeweilige Überströmöffnung 4 hindurch und die Vorkammer 3 hinein strömt somit das Gemisch von der Endkante 6 hin zu der Endkante 5. Auf seinem Weg aus der Vorkammer 3 durch die jeweilige Überströmöffnung 4 hindurch und in den Brennraum 2 hinein strömt das brennende Gemisch über die Endkante 5 in die Überströmöffnung 4 hinein und von der Endkante 5 zu der Endkante 6 und über die Endkante 6 aus der Überströmöffnung 4 heraus. Die Endkante 5 wird daher auch als Einlauf bezeichnet oder ist an einem jeweiligen Einlauf der jeweiligen Überströmöffnung 4 angeordnet. Die jeweilige Überströmöffnung 4 wird auch als Spritzloch bezeichnet, sodass die jeweilige Endkante 5 auch als Spritzlocheinlauf bezeichnet wird.
Aus 1 ist erkennbar, dass die Überströmöffnungen 4 einzelne Durchgangsöffnungen sind, welche voneinander beabstandet sind, sodass zwischen den Überströmöffnungen 4 ein als Festkörper ausgebildeter Steg 8 der Vorkammereinrichtung 1 angeordnet ist. Der Steg 8 ist eine Wandung oder ein Wandungsbereich der Vorkammereinrichtung 1.
Um nun Risse sowie anderweitige Beschädigungen des Stegs 8 zu vermeiden und somit eine besonders hohe Robustheit der Vorkammereinrichtung 1 realisieren zu können, ist es bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die jeweilige Überströmöffnung 4 an ihrer jeweiligen, vorkammerseitigen Endkante 5 gezielt verrundet ist, und zwar vorzugsweise durch eine hydroerosive Bearbeitung. Hierzu wird bei einem Verfahren zum Herstellen der Vorkammereinrichtung 1 eine beispielsweise aus Korund gebildete schleifpartikelumfassende Schleifpaste durch die jeweilige Überströmöffnung 4 hindurchgeleitet und dabei über die Endkante 5 in die Überströmöffnung 4 eingeleitet, sodass die Schleifpaste bei dem Verfahren von der Endkante 5 hin zu der Endkante 6 strömt und dabei durch die Überströmöffnung 4 hindurchströmt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die jeweilige Überströmöffnung 4 bezogen auf ihre Endkanten 5 und 6 ausschließlich an der Endkante 5 gezielt verrundet ist.
2 zeigt stark vergrößerte, schematische Darstellungen der Vorkammereinrichtung 1. In Fig. besonders gut erkennbar ist die gezielt verrundete Endkante 5 der Überströmöffnung 4.
Die Vorkammer 3 ist teilweise durch eine als Festkörper ausgebildete Kappe 9 und teilweise durch ein als Festkörper ausgebildetes Gehäuseelement 10 der Vorkammereinrichtung 1, insbesondere jeweils direkt, begrenzt. Die Kappe 9 und das Gehäuseelement 10 sind separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauelemente. Die Kappe 9 und das Gehäuseelement 10 sind in einer Fügeebene 11 miteinander verbunden, insbesondere derart, dass die Kappe 9 und das Gehäuseelement 10 in der Fügeebene 11 durch Schweißen, insbesondere durch Reibschweißen, miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist die Kappe 9 aus einer Nickelbasislegierung gebildet wobei das Gehäuseelement 10 vorzugsweise aus einer Kupferlegierung, insbesondere aus CuCr1Zr, gebildet ist. Es ist erkennbar, dass der Steg 8 ein Bestandteil und somit eine Wandung der Kappe 9 ist, wobei die Überströmöffnungen 4 vollständig in der Kappe 9 ausgebildet sind. Ganz vorzugsweise ist die Kappe 9 einstückig, das heißt als integrales Bauteil ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Kappe 9 nicht etwa aus separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Bauteilen zusammengesetzt ist, sondern die Kappe 9 ist sozusagen ein Monoblock, mithin ein integral hergestelltes Bauteil. Insbesondere ist es denkbar, dass die Zündkerze in die Vorkammereinrichtung 1 eingeschraubt ist, beispielsweise derart, dass die Zündkerze in das Gehäuseelement 10 eingeschraubt und somit mit dem Gehäuseelement 10 verschraubt ist.
Bezugszeichenliste

1: Vorkammereinrichtung
2: Brennraum
3: Vorkammer
4: Überströmöffnung
5: vorkammerseitige Endkante
6: brennraumseitige Endkante
7: Umgebung
8: Steg
9: Kappe
10: Gehäuseelement
11: Fügeebene
12: Zündfunke
E1: erstes Ende
E2: zweites Ende

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2020/126667 A1 [0002]
WO 2020/126663 A1 [0002]
DE 102018222475 A1 [0002]

Claims

Vorkammereinrichtung (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer Vorkammer (3), und mit mehreren Überströmöffnungen (4), über welche die Vorkammer (3) mit einem Brennraum (2) der Verbrennungskraftmaschine fluidisch verbindbar und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum (2) in die Vorkammer (3) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Überströmöffnung (4) an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante (6) und/oder vorkammerseitigen Endkante (5) gezielt verrundet ist.
Vorkammereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Überströmöffnung (4) an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante (6) und/oder vorkammerseitigen Endkante (5) gezielt durch eine hydroerosive Bearbeitung verrundet ist.
Vorkammereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (3) teilweise durch ein Gehäuseelement (10) der Vorkammereinrichtung (1) und teilweise durch eine separat von dem Gehäuseelement (10) ausgebildeten und mit dem Gehäuseelement (10) verbundenen Kappe (9) der Vorkammereinrichtung (1) begrenzt ist.
Vorkammereinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Überströmöffnung (4) vollständig in der Kappe (9) ausgebildet ist.
Vorkammereinrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (10) aus einem ersten Werkstoff und die Kappe (9) aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff gebildet ist.
Vorkammereinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff eine Kupferlegierung und/oder der zweite Werkstoff eine Nickelbasislegierung ist.
Verfahren zum Herstellen einer Vorkammereinrichtung (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, bei welchem eine Vorkammer (3) und mehrere Überströmöffnungen (4) der Vorkammereinrichtung (1) hergestellt werden, deren Vorkammer (3) über die Überströmöffnungen (4) mit einem Brennraum (2) der Verbrennungskraftmaschine fluidisch verbindbar und mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum (2) versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Überströmöffnung (4) an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante (6) und/oder vorkammerseitigen Endkante (5) gezielt verrundet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Überströmöffnung (4) an ihrer jeweiligen, brennraumseitigen Endkante (6) und/oder vorkammerseitigen Endkante (5) gezielt durch eine hydroerosive Bearbeitung verrundet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum gezielten Verrunden bei der hydroersovien Bearbeitung eine Schleifpaste durch die jeweilige Überströmöffnung (4) hindurchgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifpaste durch die jeweilige Überströmöffnung (4) mit einem Druck hindurchgeleitet wird, welcher in einem Bereich von einschließlich 60 bar bis einschließlich 100 bar, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 70 bar bis einschließlich 90 bar, liegt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 80 bar beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifpaste für 25 Sekunden bis 65 Sekunden, insbesondere für 35 Sekunden bis 55 Sekunden, durch die jeweilige Überströmöffnung (4) hindurchgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifpaste für 45 Sekunden durch die jeweilige Überströmöffnung hindurchgeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als die Schleifpaste eine Schleifpaste verwendet wird, welche zumindest Korund als Schleifmittel aufweist.