DE102022103532A1 - Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, die über wenigstens einen einen Brennraum aufweisenden Zylinder und eine Zündkerze (3) verfügt, wobei eine Zündstelle der Zündkerze (3) außerhalb des Brennraums (2) in einer mit dem Brennraum (2) strömungstechnisch verbundenen Vorkammer (4) angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest zeitweise ein Spülgemisch aus Kraftstoff und Frischgas mittels einer Gemischbildungseinrichtung (5) außerhalb des Brennraums (2) und der Vorkammer (4) erzeugt und zum Spülen der Vorkammer (4) unmittelbar in die Vorkammer (4) eingebracht wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1) for a motor vehicle, which has at least one cylinder with a combustion chamber and a spark plug (3), with an ignition point of the spark plug (3) outside the combustion chamber (2) in a Combustion chamber (2) fluidically connected antechamber (4) is arranged. It is provided that at least temporarily a scavenging mixture of fuel and fresh gas is generated by means of a mixture formation device (5) outside the combustion chamber (2) and the antechamber (4) and is introduced directly into the antechamber (4) for scavenging the antechamber (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, die über wenigstens einen einen Brennraum aufweisenden Zylinder und eine Zündkerze verfügt, wobei eine Zündstelle der Zündkerze außerhalb des Brennraums in einer mit dem Brennraum strömungstechnisch verbundenen Vorkammer angeordnet ist.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle, which has at least one cylinder having a combustion chamber and a spark plug, with an ignition point of the spark plug being arranged outside the combustion chamber in a prechamber fluidically connected to the combustion chamber.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2020 133 434 A1 bekannt. Diese beschreibt Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Zylinders eines Motors, der ein Vorkammerzündsystem beinhaltet. In einem Beispiel kann ein Verfahren ein Bestimmen von Mengen an Vorkammergasen in dem Zylinder vor der Verbrennung und ein Einstellen einer in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge auf Grundlage der Mengen an Vorkammergasen in dem Zylinder beinhalten. Auf diese Weise kann die Zylinderkraftstoffzufuhr zusätzliche Luft und/oder Kraftstoff aus den Vorkammergasen kompensieren, was eine Genauigkeit der Zylinderkraftstoffzufuhr und den Wirkungsgrad des Zylinders erhöhen kann.From the prior art, for example, the publication DE 10 2020 133 434 A1 known. This describes methods and systems for operating a cylinder of an engine that includes a pre-chamber ignition system. In one example, a method may include determining amounts of pre-chamber gases in the cylinder prior to combustion and adjusting an amount of fuel injected into the cylinder based on the amounts of pre-chamber gases in the cylinder. In this way, cylinder fueling may compensate for additional air and/or fuel from the pre-chamber gases, which may increase cylinder fueling accuracy and cylinder efficiency.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere in Verbindung mit einer Vorkammerzündung eine stabile Verbrennung ermöglicht.It is the object of the invention to propose a method for operating an internal combustion engine which has advantages over known methods, in particular in connection with prechamber ignition which enables stable combustion.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest zeitweise ein Spülgemisch aus Kraftstoff und Frischgas mittels einer Gemischbildungseinrichtung außerhalb des Brennraums und der Vorkammer erzeugt und zum Spülen der Vorkammer unmittelbar in die Vorkammer eingebracht wird.According to the invention, this is achieved with a method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle with the features of claim 1 . It is provided that at least temporarily a scavenging mixture of fuel and fresh gas is generated by means of a mixture formation device outside the combustion chamber and the antechamber and is introduced directly into the antechamber for scavenging the antechamber.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben des Kraftfahrzeugs und insoweit dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Sie ist vorzugsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen. Die Brennkraftmaschine weist den Zylinder auf, in dem ein Kolben verlagerbar angeordnet ist. Der Kolben schließt mit einer Zylinderwand des Zylinders und einem Zylinderdach beziehungsweise Zylinderkopf den Brennraum ein. Die Zylinderwand ist vorzugsweise Bestandteil eines Zylinderkurbelgehäuses beziehungsweise ist von dem Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet.The internal combustion engine is used, for example, to drive the motor vehicle and to that extent to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle. It is preferably part of the motor vehicle, but can of course also be present separately from it. The internal combustion engine has the cylinder in which a piston is displaceably arranged. The piston encloses the combustion chamber with a cylinder wall of the cylinder and a cylinder roof or cylinder head. The cylinder wall is preferably part of a cylinder crankcase or is formed by the cylinder crankcase.

Die Brennkraftmaschine weist einen Frischgastrakt auf, über den der Brennkraftmaschine zumindest zeitweise Frischgas zugeführt wird. Das Frischgas enthält bevorzugt Frischluft, welche einer Außenumgebung der Brennkraftmaschine entnommen wird. An den Brennraum ist wenigstens ein Gaswechselventil strömungstechnisch angeschlossen. Das Gaswechselventil liegt strömungstechnisch zwischen dem Frischgastrakt und dem Brennraum vor, wobei eine Strömungsverbindung zwischen dem Frischgastrakt und der Brennkraftmaschine bei zumindest teilweise geöffnetem Gaswechselventil hergestellt und bei geschlossenem Gaswechselventil unterbrochen ist. Das Gaswechselventil ist vorzugsweise an beziehungsweise in dem Zylinderkopf angeordnet und/oder ausgebildet.The internal combustion engine has a fresh gas tract via which fresh gas is supplied to the internal combustion engine at least at times. The fresh gas preferably contains fresh air which is taken from an area outside the internal combustion engine. At least one gas exchange valve is fluidically connected to the combustion chamber. In terms of flow, the gas exchange valve is located between the fresh gas tract and the combustion chamber, with a flow connection being established between the fresh gas tract and the internal combustion engine when the gas exchange valve is at least partially open and interrupted when the gas exchange valve is closed. The gas exchange valve is preferably arranged and/or formed on or in the cylinder head.

Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine wird zumindest zeitweise ein in dem Brennraum vorliegendes Gemisch aus Kraftstoff und Frischgas verbrannt. Aufgrund seines Vorliegens in dem Brennraum wird das Gemisch auch als Brennraumgemisch bezeichnet. Zum Verbrennen des Brennraumgemischs wird es mittels der Zündkerze gezündet. Die Zündstelle der Zündkerze ist allerdings nicht innerhalb des Brennraums angeordnet, sondern vielmehr außerhalb des Brennraums in der Vorkammer. Die Vorkammer ist über wenigstens eine Durchtrittsöffnung, vorzugsweise ausschließlich über die wenigstens eine Durchtrittsöffnung, mit dem Brennraum strömungstechnisch verbunden.During operation of the internal combustion engine, a mixture of fuel and fresh gas present in the combustion chamber is burned at least temporarily. Due to its presence in the combustion chamber, the mixture is also referred to as the combustion chamber mixture. To burn the combustion chamber mixture, it is ignited by the spark plug. However, the ignition point of the spark plug is not arranged inside the combustion chamber, but rather outside of the combustion chamber in the antechamber. The antechamber is fluidically connected to the combustion chamber via at least one through-opening, preferably exclusively via the at least one through-opening.

Bevorzugt liegen mehrere Durchtrittsöffnungen vor, über welche jeweils die Vorkammer strömungstechnisch an den Brennraum angebunden ist. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von der Durchtrittsöffnung oder der wenigstens einen Durchtrittsöffnung gesprochen wird, so sind die Ausführungen bevorzugt auf jede der mehreren Durchtrittsöffnungen anwendbar, sofern diese vorliegen. Beispielsweise handelt es sich bei der Zündkerze um eine Vorkammerzündkerze, sodass die Vorkammer Bestandteil der Zündkerze ist. Die Vorkammer kann jedoch auch separat von der Zündkerze ausgebildet sein, insbesondere an dem Zylinderkopf, wobei die Zündkerze, beispielsweise eine Hakenzündkerze, auf übliche Weise in die Vorkammer hineinragt.There are preferably a plurality of passage openings, via which the antechamber is fluidly connected to the combustion chamber. If the through-opening or the at least one through-opening is mentioned within the scope of this description, then the explanations are preferably applicable to each of the several through-openings, if these are present. For example, the spark plug is a prechamber spark plug, so that the prechamber is part of the spark plug. However, the antechamber can also be formed separately from the spark plug, in particular on the cylinder head, with the spark plug, for example a hook spark plug, protruding into the antechamber in the usual way.

Zum Zünden des Brennraumgemischs wird zunächst mittels der Zündkerze ein in der Vorkammer vorliegendes Gemisch aus Kraftstoff und Frischgas gezündet. Dieses Gemisch wird auch als Vorkammergemisch bezeichnet. Das Zünden des Vorkammergemischs verursacht einen Flammenstrahl, der durch die wenigstens eine Durchtrittsöffnung in den Brennraum eintritt und sich dort ausbreitet. Der Flammenstrahl bewirkt ein Zünden des in dem Brennraum vorliegenden Brennraumgemischs. Das Zünden des Brennraumgemischs erfolgt somit nicht unmittelbar mittels der Zündkerze, sondern lediglich mittelbar über eine Zündung des Vorkammergemischs.To ignite the combustion chamber mixture, a mixture of fuel and fresh gas in the prechamber is first ignited by means of the spark plug. This mixture is also referred to as the pre-chamber mixture. The ignition of the pre-chamber mixture causes a jet of flame that enters the combustion chamber through the at least one through-opening and spreads out there tet. The jet of flame causes the combustion chamber mixture present in the combustion chamber to ignite. The combustion chamber mixture is therefore not ignited directly by means of the spark plug, but only indirectly by igniting the prechamber mixture.

Das zur Zündung verwendete Vorkammergemisch wird durch Einbringen von Kraftstoff und Frischgas in die Vorkammer gebildet. Das Vorkammergemisch wird beispielsweise aus dem Brennraumgemisch gebildet, insbesondere durch eine Hubbewegung des Kolbens über die wenigstens eine Durchtrittsöffnung in die Vorkammer eingebracht. Zusätzlich oder alternativ werden Kraftstoff und Frischgas unmittelbar in die Vorkammer eingebracht. Das Vorkammergemisch kann insbesondere bei einer solchen Vorgehensweise eine Zusammensetzung aufweisen, die von einer Zusammensetzung des Brennraumgemischs verschieden ist. Besonders bevorzugt weist das Vorkammergemisch einen größeren Anteil von Kraftstoff auf als das Brennraumgemisch, sodass das Vorkammergemisch eine im Vergleich zu dem Brennraumgemisch fettere Zusammensetzung aufweist.The pre-chamber mixture used for ignition is formed by introducing fuel and fresh gas into the pre-chamber. The pre-chamber mixture is formed, for example, from the combustion chamber mixture, in particular introduced into the pre-chamber via the at least one through-opening by a stroke movement of the piston. Additionally or alternatively, fuel and fresh gas are introduced directly into the antechamber. In such a procedure, in particular, the prechamber mixture can have a composition that differs from a composition of the combustion chamber mixture. The pre-chamber mixture particularly preferably has a larger proportion of fuel than the combustion chamber mixture, so that the pre-chamber mixture has a richer composition than the combustion chamber mixture.

Die Zusammensetzung des Vorkammergemischs wird durch Verbrennungsgase beeinflusst, die beispielsweise aus einer Verbrennung während eines vorherigen Arbeitsspiels des Zylinders in dem Brennraum und/oder der Vorkammer verblieben sind. Das Vorkammergemisch kann somit zusätzlich zu dem Kraftstoff und dem Frischgas die Verbrennungsgase enthalten, die eine Zündung des Vorkammergemisches zumindest verschlechtern oder gar vollständig unterdrücken. Dies kann insbesondere während eines Betriebs der Brennkraftmaschine bei Teillast der Fall sein, sodass eine zuverlässige Zündung des Brennraumgemischs mittels der Zündung des Vorkammergemisch zumindest zeitweise nicht sichergestellt ist.The composition of the pre-chamber mixture is influenced by combustion gases that have remained in the combustion chamber and/or the pre-chamber, for example from combustion during a previous working cycle of the cylinder. In addition to the fuel and the fresh gas, the pre-chamber mixture can therefore contain the combustion gases which at least impair or even completely suppress ignition of the pre-chamber mixture. This can be the case, in particular, during operation of the internal combustion engine at part load, so that reliable ignition of the combustion chamber mixture by means of ignition of the prechamber mixture is at least temporarily not ensured.

Um ein zuverlässiges Zünden und ein stabile Verbrennung des Brennraumgemischs zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, zusätzlich zu der Zündkerze eine weitere Zündkerze vorzusehen, deren Zündstelle in dem Brennraum angeordnet ist. Mittels der weiteren Zündkerze kann, wenn eine mittelbare Zündung des Brennraumgemischs mittels der Zündkerze nicht zuverlässig möglich ist, eine unmittelbare Zündung des Brennraumgemischs in dem Brennraum erfolgen. Dies ist allerdings mit entsprechenden Bauraumanforderungen und zusätzlichen Kosten für die weitere Zündkerze verbunden.In order to enable reliable ignition and stable combustion of the combustion chamber mixture, provision can be made to provide a further spark plug in addition to the spark plug, the ignition point of which is arranged in the combustion chamber. If direct ignition of the combustion chamber mixture by means of the spark plug is not reliably possible, the additional spark plug can be used to ignite the combustion chamber mixture directly in the combustion chamber. However, this is associated with corresponding installation space requirements and additional costs for the additional spark plug.

Die Erfindung sieht daher vor, die Vorkammer zumindest zeitweise zu spülen, indem das Spülgemisch in die Vorkammer eingebracht wird. Das Spülgemisch aus Kraftstoff und Frischgas wird außerhalb des Brennraums und der Vorkammer erzeugt und unmittelbar in die Vorkammer eingebracht. Hierunter ist zu verstehen, dass das Spülgemisch nicht etwa über die Durchtrittsöffnung aus dem Brennraum in die Vorkammer eingebracht wird, vielmehr wird das Spülgemisch unter strömungstechnischer Umgehung des Brennraums unmittelbar in die Vorkammer eingebracht. Das in die Vorkammer eingebrachte Spülgemisch bildet dort das Vorkammergemisch oder stellt zumindest einen Teil von diesem dar.The invention therefore provides for the antechamber to be flushed at least temporarily by introducing the flushing mixture into the antechamber. The scavenging mixture of fuel and fresh gas is generated outside the combustion chamber and the pre-chamber and introduced directly into the pre-chamber. This means that the scavenging mixture is not introduced from the combustion chamber into the antechamber via the passage opening, rather the scavenging mixture is introduced directly into the antechamber, bypassing the combustion chamber in terms of flow. The flushing mixture introduced into the antechamber forms the antechamber mixture there or represents at least part of it.

Das Spülgemisch wird mittels der Gemischbildungseinrichtung erzeugt. Das Spülgemisch wird somit nicht erst in der Vorkammer gebildet, vielmehr wird es bereits in der Gemischbildungseinrichtung aus dem Kraftstoff und dem Frischgas gebildet und zum Spülen der Vorkammer bereitgestellt. Hierzu werden der Gemischbildungseinrichtung Kraftstoff und Frischgas zugeführt. Beispielsweise ist die Zusammensetzung des mittels der Gemischbildungseinrichtung erzeugten Spülgemischs über der Zeit konstant, insbesondere ist es unveränderbar. Vorzugsweise ist jedoch die Zusammensetzung des Spülgemischs einstellbar. Insbesondere ist ein Kraftstoffanteil des Spülgemischs einstellbar, wobei dieser auch null sein kann, sodass die Vorkammer lediglich mit Frischgas gespült wird. Das mittels der Gemischbildungseinrichtung erzeugte Spülgemisch wird bevorzugt in unveränderter Form, insbesondere in chemisch unveränderter Form, in die Vorkammer eingebracht.The flushing mixture is generated by means of the mixture formation device. The scavenging mixture is thus not first formed in the antechamber, rather it is already formed in the mixture-forming device from the fuel and the fresh gas and is made available for scavenging the antechamber. For this purpose, fuel and fresh gas are supplied to the mixture formation device. For example, the composition of the flushing mixture generated by means of the mixture-forming device is constant over time, in particular it cannot be changed. However, the composition of the flushing mixture can preferably be adjusted. In particular, the proportion of fuel in the scavenging mixture can be adjusted, and this can also be zero, so that the antechamber is only scavenged with fresh gas. The flushing mixture generated by means of the mixture-forming device is preferably introduced into the antechamber in an unchanged form, in particular in a chemically unchanged form.

Beispielsweise ist die Zusammensetzung des Spülgemischs während eines Betriebs der Brennkraftmaschine konstant, sodass die Gemischbildungseinrichtung ein Spülgemischs mit einer während des Betriebs konstanten Zusammensetzung bereitstellt. Besonders bevorzugt weicht die Zusammensetzung des Spülgemischs von einem stöchiometrischen Mischungsverhältnis von Kraftstoff und Frischgas ab. Bevorzugt weist das Spülgemisch einen Luftüberschuss auf, sodass ein mageres Verbrennungsluftverhältnis eingestellt ist und in der Vorkammer nach dem Spülen ein mageres Vorkammergemisch vorliegt.For example, the composition of the scavenging mixture is constant during operation of the internal combustion engine, so that the mixture-forming device provides a scavenging mixture with a composition that is constant during operation. The composition of the scavenging mixture particularly preferably deviates from a stoichiometric mixing ratio of fuel and fresh gas. The scavenging mixture preferably has excess air, so that a lean combustion air ratio is set and a lean prechamber mixture is present in the prechamber after scavenging.

Zum Einbringen des Spülgemischs in die Vorkammer ist die Gemischbildungseinrichtung zumindest zeitweise mit der Vorkammer strömungstechnisch verbunden, vorzugsweise über wenigstens eine Ventileinrichtung. In anderen Worten ist die Gemischbildungseinrichtung über die Ventileinrichtung strömungstechnisch an die Vorkammer angeschlossen, wiederum unter Umgehung des Brennraums. In einer ersten Einstellung der Ventileinrichtung ist die Strömungsverbindung zwischen Gemischbildungseinrichtung und Vorkammer unterbrochen. In einer zweiten Einstellung ist sie hingegen hergestellt, sodass das Spülgemisch von der Gemischbildungseinrichtung in Richtung der Vorkammer strömt, insbesondere in diese einströmt. Da das Spülgemisch unter Umgehung des Brennraums unmittelbar in die Vorkammer eingebracht wird, werden in der Vorkammer vorliegende Verbrennungsgase von dem Spülgemisch durch die wenigstens eine Durchtrittsöffnung aus der Vorkammer heraus und in den Brennraum hinein gedrängt und die Vorkammer somit gespült.In order to introduce the flushing mixture into the antechamber, the mixture-forming device is fluidically connected to the antechamber at least at times, preferably via at least one valve device. In other words, the mixture formation device is fluidically connected to the antechamber via the valve device, again bypassing the combustion chamber. In a first setting of the valve device, the flow connection between the mixture formation device and the antechamber is interrupted. In a second setting, however, it is made so that the flushing mixture from the mixture formation device in the direction of the front chamber flows, in particular flows into this. Since the scavenging mixture is introduced directly into the antechamber, bypassing the combustion chamber, combustion gases present in the antechamber are forced by the scavenging mixture through the at least one passage opening out of the antechamber and into the combustion chamber, thus scavenging the antechamber.

Nach dem Spülen der Vorkammer liegt in dieser das Spülgemisch vor, insofern entspricht das von der Gemischbildungseinrichtung erzeugten Spülgemisch nach dem Spülen dem Vorkammergemisch beziehungsweise bildet dieses zumindest teilweise oder sogar vollständig.After rinsing the antechamber, the rinsing mixture is present in it, in this respect the rinsing mixture generated by the mixture-forming device after rinsing corresponds to the antechamber mixture or forms this at least partially or even completely.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass während eines Arbeitsspiels des Zylinders das Vorkammergemisch zunächst aus dem von der Gemischbildungseinrichtung bereitgestellten Spülgemisch gebildet wird. Das für die Zündung verwendete Vorkammergemisch kann insoweit dem Spülgemisch entsprechen. Bevorzugt wird jedoch das für die Zündung verwendete Vorkammergemisch erst in der Vorkammer gebildet, nämlich aus dem Spülgemisch. Beispielsweise wird hierzu ein Teil des Brennraumgemischs aus dem Brennraum in die Vorkammer eingebracht und bildet dort zusammen mit dem Spülgemisch das Vorkammergemisch. Zusätzlich oder alternativ werden Kraftstoff und/oder Frischgas unmittelbar in die Vorkammer eingebracht, sodass sich das Vorkammergemisch aus dem Spülgemisch und dem zusätzlich eingebrachten Kraftstoff beziehungsweise Frischgas sowie - optional - dem Brennraumgemisch zusammensetzt. Durch diese Vorgehensweise wird ein zuverlässiges Zünden des Vorkammergemisches sowie eine stabile Verbrennung des Brennkammergemischs erreicht. Hierdurch kann insbesondere auf die weitere Zündkerze verzichtet werden. Weiterhin ist ein zuverlässiges Einstellen des für die Zündung verwendeten Vorkammergemischs möglich, da durch das Spülen in der Vorkammer verbliebene Verbrennungsgase aus dieser entfernt werden.For example, it can be provided that during a working cycle of the cylinder, the pre-chamber mixture is initially formed from the scavenging mixture provided by the mixture-forming device. The pre-chamber mixture used for the ignition can correspond to the scavenging mixture in this respect. However, the pre-chamber mixture used for the ignition is preferably only formed in the pre-chamber, namely from the scavenging mixture. For example, part of the combustion chamber mixture is introduced from the combustion chamber into the prechamber and forms the prechamber mixture there together with the scavenging mixture. Additionally or alternatively, fuel and/or fresh gas are introduced directly into the prechamber, so that the prechamber mixture is composed of the scavenging mixture and the additionally introduced fuel or fresh gas and—optionally—the combustion chamber mixture. This procedure achieves reliable ignition of the prechamber mixture and stable combustion of the combustion chamber mixture. In this way, in particular, the additional spark plug can be dispensed with. Furthermore, a reliable setting of the pre-chamber mixture used for the ignition is possible since combustion gases remaining in the pre-chamber are removed from it by the scavenging.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Spülgemisch durch Verwirbeln von Kraftstoff in Frischgas in einer Mischkammer der Gemischbildungseinrichtung erzeugt wird. Für eine Zufuhr des Frischgases ist die Gemischbildungseinrichtung vorzugsweise mit dem Frischgastrakt der Brennkraftmaschine strömungstechnisch verbunden. Das Frischgas wird in der Mischkammer mit Kraftstoff verwirbelt, insbesondere wird der Kraftstoff in dem Frischgas zerstäubt. Beispielsweise wird in der Mischkammer ein Aerosol aus flüssigen Kraftstoff und Frischgas gebildet. Es kann vorgehen sein, dieses Aerosol als Spülgemisch zu verwenden und in die Vorkammer einzubringen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den in dem Aerosol enthaltenen Kraftstoff zunächst im Rahmen des Erzeugens des Spülgemischs zu verdampfen, insbesondere lediglich teilweise, zumindest teilweise oder vollständig, und es erst nachfolgend in die Vorkammer einzubringen.A development of the invention provides that the scavenging mixture is generated by swirling fuel in fresh gas in a mixing chamber of the mixture formation device. For supplying the fresh gas, the mixture formation device is preferably fluidically connected to the fresh gas tract of the internal combustion engine. The fresh gas is swirled with fuel in the mixing chamber, in particular the fuel is atomized in the fresh gas. For example, an aerosol of liquid fuel and fresh gas is formed in the mixing chamber. The procedure can be to use this aerosol as a flushing mixture and to introduce it into the antechamber. However, it can also be provided that the fuel contained in the aerosol is initially evaporated as part of the generation of the scavenging mixture, in particular only partially, at least partially or completely, and only subsequently introduced into the antechamber.

Die Mischkammer ist über die wenigstens eine Ventileinrichtung mit der Vorkammer des Zylinders strömungstechnisch verbunden. Das Spülgemisch liegt in der Mischkammer unter einem Mischkammerdruck vor, der größer ist als ein während des Spülens in der Vorkammer vorliegender Druck. Zum Spülen der Vorkammer liegt die Ventileinrichtung zumindest zeitweise in der zweiten Einstellung vor, sodass eine Strömungsverbindung zwischen der Mischkammer und der Vorkammer freigegeben ist. Das mit dem Mischkammerdruck beaufschlagte Spülgemisch wird bei somit geöffneter Ventileinrichtung in die Vorkammer gedrängt. Abseits des Spülens, also vor und nach dem Spülen, liegt die Ventileinrichtung in der ersten Einstellung vor, sodass insofern die Strömungsverbindung zwischen der Mischkammer und der Vorkammer unterbrochen ist. Als Ventileinrichtung kann insbesondere ein herkömmlicher Kraftstoffinjektor verwendet werden. Hierdurch ist eine konstruktiv besonderes einfache und kostengünstige Realisierung des Verfahrens möglich.The mixing chamber is fluidically connected to the antechamber of the cylinder via the at least one valve device. The scavenging mixture is present in the mixing chamber under a mixing chamber pressure that is greater than a pressure present in the antechamber during scavenging. For flushing the antechamber, the valve device is at least temporarily in the second setting, so that a flow connection between the mixing chamber and the antechamber is released. The scavenging mixture subjected to the mixing chamber pressure is forced into the antechamber when the valve device is thus open. Away from the flushing, ie before and after the flushing, the valve device is in the first setting, so that in this respect the flow connection between the mixing chamber and the antechamber is interrupted. In particular, a conventional fuel injector can be used as the valve device. As a result, a structurally particularly simple and cost-effective implementation of the method is possible.

Besonders bevorzugt weist die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder und entsprechend mehrere Vorkammern auf, wobei die Mischkammer beziehungsweise die Gemischbildungseinrichtung in Form eines Common-Rails ausgestaltet ist, über das das Spülgemisch für mehrere, insbesondere alle, Zylinder der Brennkraftmaschine und entsprechend alle Vorkammern gemeinsam bereitgestellt wird. Beispielsweise ist jede Vorkammer über jeweils wenigstens eine Ventileinrichtung strömungstechnisch an die Mischkammer angeschlossen. Insofern dient die Mischkammer als eine gemeinsame Mischkammer für mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine. Hierdurch wird sichergestellt, dass für alle Zylinder das Spülgemisch mit einer identischen Zusammensetzung zur Verfügung steht.The internal combustion engine particularly preferably has multiple cylinders and correspondingly multiple antechambers, with the mixing chamber or the mixture-forming device being designed in the form of a common rail, via which the scavenging mixture is provided jointly for multiple, in particular all, cylinders of the internal combustion engine and correspondingly all the antechambers. For example, each antechamber is fluidically connected to the mixing chamber via at least one valve device. In this respect, the mixing chamber serves as a common mixing chamber for multiple cylinders of the internal combustion engine. This ensures that the scavenging mixture with an identical composition is available for all cylinders.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kraftstoff mittels eines durch eine Treibdüse in die Mischkammer einströmenden Treibmediums gefördert wird. Die Gemischbildungseinrichtung weist einen Treibmediumeinlass zum Zuführen des Treibmediums und einen Kraftstoffeinlass zum Zuführen des zu fördernden Kraftstoffs auf. Das Treibmedium wird über den Treibmediumeinlass der Treibdüse zugeführt und strömt durch diese in die Mischkammer ein. Über den Kraftstoffeinlass ist die Gemischbildungseinrichtung beispielsweise an einen Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Bevorzugt wird der dem Brennraum zugeführte Kraftstoff ebenfalls dem Kraftstofftank entnommen. Entsprechend ist der Kraftstofftank strömungstechnisch an den Brennraum und über die Gemischbildungseinrichtung an die Vorkammer angeschlossen. Als Treibmedium wird vorzugweise ein gasförmiges Fluid, beispielsweise unter Druck stehendes Frischgas, verwendet. Alternativ kann als Treibmedium Kraftstoff verwendet werden.A further development of the invention provides that the fuel is conveyed by means of a propellant medium flowing through a propellant nozzle into the mixing chamber. The mixture formation device has a propellant medium inlet for supplying the propellant medium and a fuel inlet for supplying the fuel to be delivered. The motive medium is fed to the motive nozzle via the motive medium inlet and flows through it into the mixing chamber. The mixture formation device is connected, for example, to a fuel tank of the motor vehicle via the fuel inlet. The fuel supplied to the combustion chamber is preferably also taken from the fuel tank. Accordingly, the fuel tank is fluidically connected to the combustion chamber and via the mixture formation device to the antechamber. A gaseous fluid, for example pressurized fresh gas, is preferably used as the propellant medium. Alternatively, fuel can be used as the driving medium.

Die Treibdüse weist einen Treibdüsenkanal auf, durch den das Treibmedium bis hin zu einem Treibmediumauslass strömt. An dem Treibmediumauslass ist die Treibdüse mit der Mischkammer verbunden, sodass das Treibmedium durch den Treibmediumauslass in die Mischkammer strömt. Eine Durchströmungsquerschnittsfläche des Treibdüsenkanals verkleinert sich in Richtung der Mischkammer. Die Treibdüse ist beispielsweise als eine Venturi-Düse ausgebildet, deren Durchströmungsquerschnittsfläche sich in Strömungsrichtung bis auf eine kleinste Durchströmungsquerschnittsfläche verkleinert und anschließend vergrößert. Der Treibdüsenkanal ist insofern konvergent-divergent ausgestaltet.The motive nozzle has a motive nozzle channel through which the motive medium flows up to a motive medium outlet. The driving nozzle is connected to the mixing chamber at the driving medium outlet, so that the driving medium flows through the driving medium outlet into the mixing chamber. A flow cross-sectional area of the driving nozzle channel decreases in the direction of the mixing chamber. The propulsion nozzle is designed, for example, as a Venturi nozzle, the flow cross-sectional area of which decreases in the direction of flow down to a smallest flow cross-sectional area and then increases. In this respect, the propulsion nozzle channel is designed to be convergent-divergent.

Der Kraftstoffeinlass mündet in den Treibdüsenkanal ein, vorzugsweise an oder in einem Bereich der kleinsten Durchströmungsquerschnittsfläche. Durch die Verjüngung des Treibdüsenkanals entsteht eine Sogwirkung, die den Kraftstoff über den Kraftstoffeinlass ansaugt. Der Kraftstoff wird somit von dem Treibmedium in die Mischkammer gefördert. In der Mischkammer wird der Kraftstoff mit in der Mischkammer vorliegendem Frischgas verwirbelt und das Spülgemisch erzeugt. Das Spülgemisch liegt insofern als ein Gemisch aus Kraftstoff, Frischgas und Treibmedium vor. Durch das Fördern des Kraftstoffs mittels des Treibmediums kann auf eine elektrische und/oder mechanische Kraftstoffpumpe verzichtet werden.The fuel inlet opens into the propulsion nozzle channel, preferably at or in an area of the smallest flow cross-sectional area. The narrowing of the motive nozzle channel creates a suction effect that draws in the fuel through the fuel inlet. The fuel is thus conveyed into the mixing chamber by the propellant medium. In the mixing chamber, the fuel is swirled with the fresh gas present in the mixing chamber and the scavenging mixture is produced. The scavenging mixture is present as a mixture of fuel, fresh gas and propellant. By conveying the fuel by means of the propellant medium, an electric and/or mechanical fuel pump can be dispensed with.

Alternativ ist die Treibdüse als eine Strahldüse ausgebildet, wobei das Treibmedium beim Einströmen in die Mischkammer einen Freistrahl bildet. In diesem Fall ist die Treibdüse konvergent ausgestaltet, sodass die kleinste Durchströmungsquerschnittsfläche an dem Treibmediumauslass vorliegt. In diesem Fall ist der Kraftstoffeinlass vorzugsweise stromabwärts der Treibdüse an die Mischkammer angeschlossen, sodass aus dem Treibmediumauslass lediglich das Treibmedium in die Mischkammer strömt. In der Mischkammer entsteht, insbesondere durch einen Impulsaustausch und/oder den Venturi-Effekt, eine Sogwirkung, die den Kraftstoff über den Kraftstoffeinlass in die Mischkammer ansaugt. Durch den Impulsaustausch zwischen dem Treibmedium und dem in der Mischkammer vorliegenden Frischgas wird ein Durchmischen des Spülgemischs effektiv durchgeführt.Alternatively, the propellant nozzle is designed as a jet nozzle, with the propellant medium forming a free jet when it flows into the mixing chamber. In this case, the propellant nozzle is designed to be convergent, so that the smallest flow cross-sectional area is present at the propellant medium outlet. In this case, the fuel inlet is preferably connected to the mixing chamber downstream of the driving nozzle, so that only the driving medium flows from the driving medium outlet into the mixing chamber. A suction effect arises in the mixing chamber, in particular as a result of an exchange of momentum and/or the Venturi effect, which sucks the fuel into the mixing chamber via the fuel inlet. The scavenging mixture is effectively mixed through the momentum exchange between the propellant medium and the fresh gas present in the mixing chamber.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Frischgas als Treibmedium verwendet wird. Wie vorstehend erläutert, wird der Kraftstoff mittels des durch die Treibdüse in die Mischkammer einströmenden Treibmedium gefördert. In der Mischkammer liegt somit zusätzlich zu dem Frischgas und dem geförderten Kraftstoff das Treibmedium vor. Das in der Mischkammer erzeugte Spülgemisch wird somit zumindest teilweise das Treibmedium beinhalten.A development of the invention provides that the fresh gas is used as the propellant medium. As explained above, the fuel is conveyed by means of the motive medium flowing through the motive nozzle into the mixing chamber. In addition to the fresh gas and the delivered fuel, the propellant medium is therefore present in the mixing chamber. The flushing mixture generated in the mixing chamber will thus at least partially contain the propellant.

Es ist nun vorgesehen, das Frischgas als Treibmedium zu verwenden. Hierzu wird dem Treibmediumeinlass das Frischgas zugeführt, sodass dieses durch die Treibdüse in die Mischkammer einströmt und den Kraftstoff fördert. Der Kraftstoff wird somit mittels des zum Erzeugen des Spülgemischs verwendeten Frischgases gefördert. Zum Erzeugen des Spülgemischs wird der Mischkammer lediglich der Kraftstoff und das Frischgas zugeführt, wobei der Kraftstoff mittels des Frischgases gefördert wird. Hierdurch wird eine konstruktiv besonders einfach gestaltete Gemischbildungseinrichtung geschaffen.It is now planned to use the fresh gas as a propellant. For this purpose, the fresh gas is supplied to the motive medium inlet so that it flows through the motive nozzle into the mixing chamber and delivers the fuel. The fuel is thus conveyed by means of the fresh gas used to generate the scavenging mixture. To generate the scavenging mixture, only the fuel and the fresh gas are supplied to the mixing chamber, with the fuel being conveyed by means of the fresh gas. This creates a mixture formation device that is structurally particularly simple in design.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Frischgas mittels eines Verdichters, insbesondere eines Verdichters eines Abgasturboladers oder eines Kompressors der Brennkraftmaschine, in Richtung der Mischkammer gefördert wird. Der Verdichter dient beispielsweise einer Leistungssteigerung und/oder einer Wirkungsgradsteigerung der Brennkraftmaschine. Im Falle des Abgasturboladers wird der Verdichter mittels einer von einem Abgas der Brennkraftmaschine durchströmten Turbine angetrieben. Zusätzlich oder alternativ ist der Verdichter Bestandteil des Kompressors, wobei er in diesem Fall von der Brennkraftmaschine und/oder von einer elektrischen Maschine angetrieben wird.A development of the invention provides that the fresh gas is conveyed in the direction of the mixing chamber by means of a compressor, in particular a compressor of an exhaust gas turbocharger or a compressor of the internal combustion engine. The compressor serves, for example, to increase performance and/or to increase the efficiency of the internal combustion engine. In the case of the exhaust gas turbocharger, the compressor is driven by means of a turbine through which an exhaust gas from the internal combustion engine flows. Additionally or alternatively, the compressor is part of the compressor, in which case it is driven by the internal combustion engine and/or by an electric machine.

Das mittels des Verdichters geförderte Frischgas wird vorzugsweise zumindest zeitweise und/oder zumindest teilweise über einen Einlasskanal in den Brennraum eingebracht. Das Frischgas wird somit zum Bilden des Brennraumgemischs verwendet und wird von dem Verdichter mit einem Ladedruck beaufschlagt. Es ist nun vorgesehen, einen Teil des mittels des Verdichters geförderten Frischgases über den Einlasskanal in den Brennraum einzubringen, während ein anderer Teil des Frischgases zum Erzeugen des Spülgemisches verwendet wird.The fresh gas conveyed by means of the compressor is preferably introduced into the combustion chamber at least temporarily and/or at least partially via an inlet channel. The fresh gas is thus used to form the combustion chamber mixture and is acted upon by the compressor with a boost pressure. Provision is now made to introduce part of the fresh gas delivered by means of the compressor into the combustion chamber via the inlet channel, while another part of the fresh gas is used to generate the scavenging mixture.

Besonders bevorzugt wird das Frischgas dem Treibmediumeinlass der Gemischbildungseinrichtung mit dem Ladedruck des Verdichters zugeführt. Das mit dem Ladedruck beaufschlagte Frischgas strömt somit über den Treibdüsenkanals in die Mischkammer ein. Der Mischkammerdruck entspricht somit dem Ladedruck des Verdichters. Durch das Fördern des Frischgases mittels des Verdichters kann auf eine separate Fördereinrichtung zum Bereitstellen des Frischgas verzichtet werden. Zudem wird der Mischkammerdruck durch den Ladedruck des Verdichters aufrechterhalten.The fresh gas is particularly preferably fed to the propellant medium inlet of the mixture formation device with the charging pressure of the compressor. The fresh gas charged with the boost pressure thus flows into the mixing chamber via the motive nozzle channel. The mixing chamber pressure thus corresponds to the charging pressure of the compressor. By conveying the fresh gas using the Ver more densely, a separate conveying device for providing the fresh gas can be dispensed with. In addition, the mixing chamber pressure is maintained by the charging pressure of the compressor.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein in der Mischkammer vorliegender Mischkammerdruck mittels eines Drucksensors gemessen und das Spülgemisch über eine in Abhängigkeit von dem gemessenen Mischkammerdruck gewählte Einbringzeitspanne in die Vorkammer eingebracht wird. Wie vorstehend bereits erläutert, liegt das Spülgemisch in der Mischkammer mit dem Mischkammerdruck vor, wobei die Mischkammer über die Ventileinrichtung mit der Vorkammer strömungstechnisch verbunden ist. Die Einbringzeitspanne beschreibt diejenige Zeitspanne, während der das Einbringen des Spülgemischs in die Vorkammer erfolgt. Die Einbringzeitspanne bestimmt somit die Menge des in die Vorkammer eingebrachten Spülgemischs.A development of the invention provides that a mixing chamber pressure present in the mixing chamber is measured by means of a pressure sensor and the flushing mixture is introduced into the antechamber over a period of time selected as a function of the measured mixing chamber pressure. As already explained above, the flushing mixture is present in the mixing chamber at the mixing chamber pressure, the mixing chamber being fluidically connected to the antechamber via the valve device. The introduction period describes the period of time during which the flushing mixture is introduced into the antechamber. The introduction period thus determines the quantity of the flushing mixture introduced into the antechamber.

Beispielsweise wird die Ventileinrichtung über eine Dauer der Einbringzeitspanne wenigstens teilweise geöffnet. Vorzugsweise liegt die Ventileinrichtung über die gesamte Einbringzeitspanne in einer Offenstellung, korrespondierend mit der zweiten Einstellung, vor. Außerhalb der Einbringzeitspanne liegt die Ventileinrichtung in einer Geschlossenstellung, korrespondierend mit der ersten Einstellung, vor. In der Offenstellung wird das mit dem Mischkammerdruck beaufschlagte Spülgemisch in die Vorkammer gedrängt. Die Menge des in die Vorkammer eingebrachten Spülgemischs ist somit von dem Mischkammerdruck und einer Dauer der Einbringzeitspanne abhängig.For example, the valve device is at least partially opened over the duration of the introduction period. The valve device is preferably in an open position over the entire introduction period, corresponding to the second setting. Outside the introduction period, the valve device is in a closed position, corresponding to the first setting. In the open position, the flushing mixture subjected to the mixing chamber pressure is pushed into the antechamber. The amount of flushing mixture introduced into the antechamber is therefore dependent on the mixing chamber pressure and the duration of the introduction period.

Der Mischkammerdruck wird mittels des Drucksensors gemessen. Aus dem gemessenen Mischkammerdruck wird die zum Einbringen der bestimmten Menge des Spülgemischs erforderliche Einbringzeitspanne eingestellt. Beispielsweise wird unmittelbar vor dem Spülen der Vorkammer ein momentan vorliegender Mischkammerdruck gemessen und aus diesem die zum Einbringen der bestimmten Menge erforderliche Einbringzeitspanne berechnet. Anschließend wird die Ventileinrichtung geöffnet und nach Ablauf der Einbringzeitspanne geschlossen. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Spülen der Vorkammer stets mit der bestimmten Menge des Spülgemischs erfolgt.The mixing chamber pressure is measured using the pressure sensor. The introduction time period required for introducing the specific quantity of the flushing mixture is set from the measured mixing chamber pressure. For example, immediately before the antechamber is flushed, a momentarily present mixing chamber pressure is measured and the introduction time period required for introducing the specific quantity is calculated from this. The valve device is then opened and closed after the introduction period has elapsed. This ensures that the antechamber is always flushed with the specified quantity of the flushing mixture.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass während eines Arbeitsspiels des Zylinders zusätzlich zu dem Spülgemisch ein Fluid unmittelbar in die Vorkammer eingebracht wird. Das Spülgemisch wird zum Spülen der Vorkammer unmittelbar in diese eingebracht. Es ist nun vorgesehen, zusätzlich das Fluid in die Vorkammer einzubringen, vorzugsweise unmittelbar nach dem Spülen der Vorkammer. Besonders bevorzugt erfolgt das Spülen der Vorkammer während eines Ansaugtakts des Arbeitsspiels, während das Fluid während eines auf den Ansaugtakt folgenden Verdichtungstakts desselben Arbeitsspiels in die Vorkammer eingebracht wird.A development of the invention provides that during a working cycle of the cylinder, a fluid is introduced directly into the antechamber in addition to the scavenging mixture. The flushing mixture is introduced directly into the antechamber to flush it. Provision is now made to additionally introduce the fluid into the antechamber, preferably immediately after the antechamber has been flushed. Particularly preferably, the antechamber is flushed during an intake stroke of the working cycle, while the fluid is introduced into the antechamber during a compression stroke of the same working cycle that follows the intake stroke.

Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um das Brennraumgemisch, das durch die Hubbewegung des Kolbens zumindest teilweise über die Durchtrittsöffnungen in die Vorkammer gedrängt wird. Alternativ handelt es sich bei dem Fluid um zusätzlich eingebrachtes Frischgas und/oder zusätzlich eingebrachten Kraftstoff. Nach dem Einbringen des Fluids liegt in der Vorkammer das Vorkammergemisch vor, welches insofern zumindest teilweise aus dem Spülgemisch und dem Fluid besteht. Durch das zusätzliche Einbringen des Fluids kann eine Zusammensetzung des Vorkammergemischs beeinflusst und eine optimale Zündung und Verbrennung sowohl des Vorkammergemischs als auch des Brennraumgemischs erreicht werden.The fluid is, for example, the combustion chamber mixture, which is at least partially forced through the passage openings into the antechamber by the stroke movement of the piston. Alternatively, the fluid is additionally introduced fresh gas and/or additionally introduced fuel. After the fluid has been introduced, the pre-chamber mixture is present in the pre-chamber and in this respect consists at least partially of the flushing mixture and the fluid. The additional introduction of the fluid can influence a composition of the pre-chamber mixture and optimal ignition and combustion of both the pre-chamber mixture and the combustion chamber mixture can be achieved.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Fluid Frischgas oder ein weiteres Spülgemisch verwendet wird, wobei das weitere Spülgemisch die gleiche Zusammensetzung wie das Spülgemisch oder eine von der Zusammensetzung des Spülgemischs verschiedene Zusammensetzung aufweist. Wie vorstehend erläutert, besteht das Vorkammergemisch zumindest teilweise aus dem Spülgemisch und dem Fluid. Durch das Einbringen des Fluids wird die Zusammensetzung des Vorkammergemischs beeinflusst.A development of the invention provides that fresh gas or a further flushing mixture is used as the fluid, the further flushing mixture having the same composition as the flushing mixture or a composition different from the composition of the flushing mixture. As explained above, the pre-chamber mixture consists at least in part of the purge mixture and the fluid. The composition of the antechamber mixture is influenced by the introduction of the fluid.

Wird als Fluid Frischgas verwendet, wird ein Frischgasanteil an der Zusammensetzung des Vorkammergemischs vergrößert. Das Vorkammergemisch weist somit eine im Vergleich zu der Zusammensetzung des Spülgemischs magerere Zusammensetzung auf. Dies ermöglicht eine effiziente Verbrennung des Vorkammergemischs, insbesondere bei Verwendung eines fetten Brennraumgem ischs.If fresh gas is used as the fluid, the proportion of fresh gas in the composition of the prechamber mixture is increased. The prechamber mixture thus has a leaner composition than the composition of the scavenging mixture. This enables efficient combustion of the pre-chamber mixture, especially when using a rich combustion chamber mixture.

Alternativ kann vorgesehen sein, als Fluid das weitere Spülgemisch zu verwenden. Das weitere Spülgemisch kann die gleiche Zusammensetzung aufweisen wie das zum Spülen verwendete Spülgemisch. Beispielsweise entspricht die Zusammensetzung des Spülgemischs und des weiteren Spülgemischs einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Vorkammergemisch eine für eine stöchiometrische Verbrennung erforderliche Zusammensetzung aufweist.Alternatively, it can be provided that the further flushing mixture is used as the fluid. The further rinsing mixture can have the same composition as the rinsing mixture used for rinsing. For example, the composition of the scavenging mixture and the further scavenging mixture corresponds to a stoichiometric combustion air ratio. This ensures that the pre-chamber mixture has a composition required for stoichiometric combustion.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung des weiteren Spülgemischs von der Zusammensetzung des Spülgemischs verschieden ist. Beispielsweise weist das zum Spülen verwendete Spülgemisch eine Zusammensetzung auf, die einem mageren Verbrennungsluftverhältnis entspricht, während die Zusammensetzung des weiteren Spülgemischs dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis entspricht. Hierdurch wird ein Kraftstoffverbrauch während des Spülens reduziert.However, it can also be provided that the composition of the further rinsing mixture differs from the composition of the rinsing mixture. For example, that points to rinsing used scavenging mixture has a composition that corresponds to a lean combustion air ratio, while the composition of the other scavenging mixture corresponds to the stoichiometric combustion air ratio. This reduces fuel consumption during flushing.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das in die Vorkammer einzubringende Fluid mittels der Gemischbildungseinrichtung oder einer zusätzlich zu der Gemischbildungseinrichtung vorliegenden weiteren Gemischbildungseinrichtung bereitgestellt wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird das Spülgemisch in der Mischkammer der Gemischbildungseinrichtung erzeugt. Insofern stellt die Gemischbildungseinrichtung das Spülgemisch zum Spülen der Vorkammer bereit. Es kann nun vorgesehen sein, das von der Gemischbildungseinrichtung bereitgestellte Spülgemisch als das in die Vorkammer einzubringende Fluid zu verwenden. In diesem Fall erfolgt nach dem Einbringen des Spülgemischs zum Spülen der Vorkammer ein erneutes Einbringen des Spülgemischs als das Fluid.A development of the invention provides that the fluid to be introduced into the antechamber is provided by means of the mixture-forming device or a further mixture-forming device present in addition to the mixture-forming device. As already explained above, the flushing mixture is generated in the mixing chamber of the mixture-forming device. In this respect, the mixture formation device provides the scavenging mixture for scavenging the antechamber. Provision can now be made to use the flushing mixture provided by the mixture-forming device as the fluid to be introduced into the antechamber. In this case, after the introduction of the rinsing mixture for rinsing the antechamber, the rinsing mixture is introduced again as the fluid.

Zusätzlich oder alternativ kann die weitere Gemischbildungseinrichtung vorgesehen sein, die zusätzlich zu der Gemischbildungseinrichtung vorliegt. Die weitere Gemischbildungseinrichtung ist vorzugsweise analog zu der Gemischbildungseinrichtung aufgebaut, sodass insofern auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen wird. Die weitere Gemischbildungseinrichtung unterscheidet sich von der Gemischbildungseinrichtung insbesondere im Hinblick auf die Treibdüse. Insbesondere wenn das Frischgas als Treibmedium zum Fördern des Kraftstoffs verwendet wird, wird die Zusammensetzung des in der Mischkammer erzeugten Spülgemischs von einer Ausgestaltung der Treibdüse beeinflusst. Beispielsweise ist die weitere Gemischbildungseinrichtung derart ausgestaltet, dass diese das weitere Spülgemisch als das Fluid bereitstellt, wobei dessen Zusammensetzung von der Zusammensetzung des Spülgemischs verschieden ist. Hierdurch wird ein besonders flexibler Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.Additionally or alternatively, the further mixture-forming device can be provided, which is present in addition to the mixture-forming device. The additional mixture-forming device is preferably constructed analogously to the mixture-forming device, so that reference is made to the above explanations. The additional mixture-forming device differs from the mixture-forming device in particular with regard to the propellant nozzle. The composition of the scavenging mixture generated in the mixing chamber is influenced by the configuration of the propellant nozzle, in particular when the fresh gas is used as the propellant medium for conveying the fuel. For example, the additional mixture-forming device is designed in such a way that it provides the additional flushing mixture as the fluid, the composition of which differs from the composition of the flushing mixture. This enables particularly flexible operation of the internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Brennkraftmaschine über wenigstens einen einen Brennraum aufweisenden Zylinder und eine Zündkerze verfügt, wobei eine Zündstelle der Zündkerze außerhalb des Brennraums in einer mit dem Brennraum strömungstechnisch verbundenen Vorkammer angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine dazu vorgesehen und ausgebildet ist, zumindest zeitweise ein Spülgemisch aus Kraftstoff und Frischgas mittels einer Gemischbildungseinrichtung außerhalb des Brennraums und der Vorkammer zu erzeugen und zum Spülen der Vorkammer unmittelbar in diese einzubringen.The invention also relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the statements made within the scope of this description, the internal combustion engine having at least one cylinder having a combustion chamber and a spark plug, with an ignition point of the spark plug outside the combustion chamber in one with the Combustion chamber fluidically connected antechamber is arranged. It is provided that the internal combustion engine is provided and designed to at least temporarily produce a scavenging mixture of fuel and fresh gas by means of a mixture formation device outside of the combustion chamber and the antechamber and to introduce it directly into the antechamber for scavenging.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung sowie einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a configuration of the drive device and such a procedure have already been pointed out. Both the drive device and the method for operating it can be further developed according to the explanations within the scope of this description, so that reference is made to them in this respect.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigen die

  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Gemischbildungseinrichtung und die
  • 2 eine schematische Darstellung der Gemischbildungseinrichtung.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing, without restricting the invention. The show
  • 1 a schematic representation of an internal combustion engine with a mixture formation device and the
  • 2 a schematic representation of the mixture formation device.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug, die über wenigstens einen Zylinder mit einem Brennraum 2 und eine Zündkerze 3 verfügt. Eine Zündstelle der Zündkerze 3 ist außerhalb des Brennraums 2 in einer mit dem Brennraum strömungstechnisch verbundenen Vorkammer 4 angeordnet. Insofern handelt es sich bei der Zündkerze 3 um eine Vorkammerzündkerze. Die Zündkerze 3 dient einem Zünden eines in dem Brennraum 2 vorliegenden Brennraumgemischs aus Frischgas und Kraftstoff. Das Zünden des Brennraumgemischs erfolgt indirekt, indem mittels der Zündkerze 3 zunächst ein in der Vorkammer 4 vorliegendes Vorkammergemisch gezündet wird. Eine Verbrennung des Vorkammergemischs breitet sich über wenigstens eine Durchtrittsöffnung, über die die Vorkammer 4 mit dem Brennraum 2 strömungstechnisch verbunden ist, in den Brennraum 2 aus und zündet hierbei das Brennraumgemisch.The 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 for a motor vehicle, not shown in detail, which has at least one cylinder with a combustion chamber 2 and a spark plug 3 . An ignition point of the spark plug 3 is arranged outside the combustion chamber 2 in an antechamber 4 which is fluidically connected to the combustion chamber. In this respect, the spark plug 3 is a prechamber spark plug. The spark plug 3 serves to ignite a combustion chamber mixture of fresh gas and fuel present in the combustion chamber 2 . The combustion chamber mixture is ignited indirectly in that a prechamber mixture present in the prechamber 4 is first ignited by means of the spark plug 3 . Combustion of the pre-chamber mixture propagates into the combustion chamber 2 via at least one passage opening, via which the pre-chamber 4 is fluidically connected to the combustion chamber 2, and in the process ignites the combustion chamber mixture.

Nach der Verbrennung des Vorkammergemischs können Verbrennungsgase in der Vorkammer 4 vorliegen, die eine Zusammensetzung eines nachfolgend gebildeten Vorkammergemischs verändern und eine stabile Verbrennung verhindern oder gar vollständig unterdrücken. Daher ist vorgesehen, die Vorkammer 4 zumindest zeitweise zu Spülen. Hierzu weist die Brennkraftmaschine 1 eine Gemischbildungseinrichtung 5 auf, mittels der ein Spülgemisch außerhalb des Brennraums 2 und der Vorkammer 4 erzeugt wird. After the combustion of the pre-chamber mixture, combustion gases can be present in the pre-chamber 4, which change a composition of a subsequently formed pre-chamber mixture and prevent or even completely suppress stable combustion. It is therefore provided that the antechamber 4 is flushed at least temporarily. For this purpose, the internal combustion engine 1 has a mixture formation device 5 by means of which a scavenging mixture is generated outside of the combustion chamber 2 and the antechamber 4 .

Das Spülgemisch wird zumindest zeitweise zum Spülen der Vorkammer 4 mittels einer Ventileinrichtung 6 über einen Spülkanal unmittelbar in die Vorkammer 4 eingebracht. Durch das in die Vorkammer 4 eingebrachte Spülgemisch werden in der Vorkammer 4 vorliegende Verbrennungsgase über die wenigstens eine Durchtrittsöffnung in die Brennkammer 2 gedrängt.The scavenging mixture is introduced at least temporarily into the antechamber 4 via a scavenging channel directly into the antechamber 4 by means of a valve device 6 . Through that into the Vorkam mer 4 introduced scavenging mixture are present in the antechamber 4 forced combustion gases via the at least one passage opening into the combustion chamber 2.

Nachdem Spülen der Vorkammer 2 kann mittels der Gemischbildungseinrichtung 5 ein weiteres Spülgemisch in die Vorkammer 2 eingebracht werden, wodurch das für die Zündung vorgesehene Vorkammergemisch gebildet wird. Zusätzlich oder alternativ weist die Brennkraftmaschine 1 einen Kraftstoffinjektor 7 zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum 2 auf. Durch ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum 2 mittels des Kraftstoffinjektors 7 wird das Brennraumgemisch erzeugt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Vorkammergemisch zumindest teilweise aus dem Brennraumgemisch gebildet wird, beispielsweise indem dieses durch eine Hubbewegung eines Kolbens des Zylinders in die Vorkammer 4 gedrängt wird.After the pre-chamber 2 has been flushed, a further flushing mixture can be introduced into the pre-chamber 2 by means of the mixture-forming device 5, as a result of which the pre-chamber mixture provided for the ignition is formed. Additionally or alternatively, internal combustion engine 1 has a fuel injector 7 for introducing fuel into combustion chamber 2 . The combustion chamber mixture is generated by introducing fuel into the combustion chamber 2 by means of the fuel injector 7 . It can be provided here that the pre-chamber mixture is formed at least partially from the combustion chamber mixture, for example by this being forced into the pre-chamber 4 by a stroke movement of a piston of the cylinder.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung der Gemischbildungseinrichtung 5. Die Gemischbildungseinrichtung 5 weist eine Mischkammer 8 auf, in der das Spülgemisch durch Verwirbeln von Kraftstoff in Frischgas erzeugt wird. Der Kraftstoff wird mittels Frischgas gefördert, das durch eine Treibdüse 9 in die Mischkammer 5 einströmt und als ein Treibmedium dient. Das Frischgas wird beispielsweise mittels eines Verdichters eines nicht näher dargestellten Abgasturboladers oder eines Kompressors der Brennkraftmaschine 1 in Richtung der Mischkammer 8 gefördert.The 2 shows a schematic representation of the mixture-forming device 5. The mixture-forming device 5 has a mixing chamber 8 in which the scavenging mixture is generated by swirling fuel in fresh gas. The fuel is conveyed by means of fresh gas, which flows through a driving nozzle 9 into the mixing chamber 5 and serves as a driving medium. The fresh gas is conveyed in the direction of the mixing chamber 8, for example by means of a compressor of an exhaust gas turbocharger (not shown in detail) or a compressor of the internal combustion engine 1.

Ein Öffnen der Ventileinrichtung 6 gibt eine Strömungsverbindung zwischen der Mischkammer 8 und der Vorkammer 2 frei. Das in Richtung der Mischkammer 8 geförderte Frischgas strömt über einen Treibmediumeinlass 10 in einen Treibdüsenkanal 11 der Treibdüse 9 ein. Der Kraftstoff wird über einen Kraftstoffeinlass 12 durch eine Sogwirkung des durch den Treibdüsenkanal 11 strömenden Frischgases in den Treibdüsenkanal 11 eingebracht. Durch einen Treibmediumauslass 13 strömen der Kraftstoff und das Frischgas in die Mischkammer 8 ein und bilden das Spülgemisch durch Verwirbeln.Opening the valve device 6 releases a flow connection between the mixing chamber 8 and the antechamber 2 . The fresh gas conveyed in the direction of the mixing chamber 8 flows via a motive medium inlet 10 into a motive nozzle channel 11 of the motive nozzle 9 . The fuel is introduced into the driving nozzle channel 11 via a fuel inlet 12 by a suction effect of the fresh gas flowing through the driving nozzle channel 11 . The fuel and the fresh gas flow through a propellant medium outlet 13 into the mixing chamber 8 and form the scavenging mixture by swirling.

Ein in der Mischkammer 8 vorliegender Mischkammerdruck wird mittels eines Drucksensors 14 gemessen. Das Spülgemisch wird zumindest zeitweise über eine in Abhängigkeit von dem gemessenen Mischkammerdruck gewählten Einbringzeitspanne in die Vorkammer 4 eingebracht. Hierzu wird die Ventileinrichtung 6 über die Dauer der Einbringzeitspanne geöffnet, sodass die Strömungsverbindung zwischen der Mischkammer 8 und der Vorkammer 4 freigegeben ist. Nach Ablauf der Einbringzeitspanne wird die Ventileinrichtung 6 geschlossen, sodass die Strömungsverbindung zwischen der Mischkammer 8 und der Vorkammer 4 unterbrochen ist.A mixing chamber pressure present in the mixing chamber 8 is measured by a pressure sensor 14 . The rinsing mixture is introduced into the antechamber 4 at least temporarily over an introduction time period selected as a function of the measured mixing chamber pressure. For this purpose, the valve device 6 is opened for the duration of the introduction period, so that the flow connection between the mixing chamber 8 and the antechamber 4 is released. After the introduction period has elapsed, the valve device 6 is closed, so that the flow connection between the mixing chamber 8 and the antechamber 4 is interrupted.

Die Gemischbildungseinrichtung 5 ist vorzugsweise als ein Rail ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass zusätzlich zu der Ventileinrichtung 6 wenigstens eine weitere nicht näher dargestellte Ventileinrichtung vorliegt, über die die Mischkammer 8 mit einer weiteren Vorkammer eines weiteren Zylinders der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Somit kann die Gemischbildungseinrichtung 5 das Spülgemisch für mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine 1 bereitstellen.The mixture formation device 5 is preferably designed as a rail. This means that, in addition to the valve device 6 , there is at least one further valve device, not shown in detail, via which the mixing chamber 8 is connected to a further antechamber of a further cylinder of the internal combustion engine 1 . The mixture formation device 5 can thus provide the scavenging mixture for a plurality of cylinders of the internal combustion engine 1 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Brennkraftmaschineinternal combustion engine
22
Brennraumcombustion chamber
33
Zündkerzespark plug
44
Vorkammerantechamber
55
Gemischbildungseinrichtungmixture formation device
66
Ventileinrichtungvalve device
77
Kraftstoffinjektorfuel injector
88th
Mischkammermixing chamber
99
Treibdüsedriving nozzle
1010
Treibmediumeinlassmotive medium inlet
1111
Treibdüsenkanalmotive nozzle channel
1212
Kraftstoffeinlassfuel inlet
1313
Treibmediumauslassmotive medium outlet
1414
Drucksensorpressure sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, die über wenigstens einen einen Brennraum (2) aufweisenden Zylinder und eine Zündkerze (3) verfügt, wobei eine Zündstelle der Zündkerze (3) außerhalb des Brennraums (2) in einer mit dem Brennraum (2) strömungstechnisch verbundenen Vorkammer (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise ein Spülgemisch aus Kraftstoff und Frischgas mittels einer Gemischbildungseinrichtung (5) außerhalb des Brennraums (2) und der Vorkammer (4) erzeugt und zum Spülen der Vorkammer (2) unmittelbar in die Vorkammer (2) eingebracht wird.Method for operating an internal combustion engine (1) for a motor vehicle, which has at least one cylinder having a combustion chamber (2) and a spark plug (3), with an ignition point of the spark plug (3) outside the combustion chamber (2) in one with the combustion chamber (2) is arranged in a fluidically connected antechamber (4), characterized in that at least temporarily a scavenging mixture of fuel and fresh gas is produced by means of a mixture-forming device (5) outside the combustion chamber (2) and the antechamber (4) and is used for scavenging the antechamber (2nd ) is introduced directly into the antechamber (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgemisch durch Verwirbeln von Kraftstoff in Frischgas in einer Mischkammer (8) der Gemischbildungseinrichtung (5) erzeugt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the scavenging mixture is generated by swirling fuel in fresh gas in a mixing chamber (8) of the mixture-forming device (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff mittels eines durch eine Treibdüse (9) in die Mischkammer (8) einströmenden Treibmediums gefördert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel is conveyed by means of a propellant medium flowing through a propellant nozzle (9) into the mixing chamber (8). Fahrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Frischgas als Treibmedium wendet wird.Driver according to one of the preceding claims, characterized in that the fresh gas is used as the propellant medium. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Frischgas mittels eines Verdichters, insbesondere eines Verdichters eines Abgasturboladers oder eines Kompressors der Brennkraftmaschine (1), in Richtung der Mischkammer (8) gefördert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fresh gas is conveyed in the direction of the mixing chamber (8) by means of a compressor, in particular a compressor of an exhaust gas turbocharger or a compressor of the internal combustion engine (1). Verfahren nach einem der Folgenansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Mischkammer (8) vorliegender Mischkammerdruck mittels eines Drucksensors (14) gemessen und das Spülgemisch über eine in Abhängigkeit von dem gemessenen Mischkammerdruck gewählte Einbringzeitspanne in die Vorkammer (4) eingebracht wird.Method according to one of the subsequent claims, characterized in that a mixing chamber pressure present in the mixing chamber (8) is measured by means of a pressure sensor (14) and the flushing mixture is introduced into the antechamber (4) over a period of time selected as a function of the measured mixing chamber pressure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Arbeitsspiels des Zylinders zusätzlich zu dem Spülgemisch ein Fluid unmittelbar in die Vorkammer (4) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during one working cycle of the cylinder, a fluid is introduced directly into the antechamber (4) in addition to the scavenging mixture. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Frischgas oder ein weiteres Spülgemisch verwendet wird, wobei das weitere Spülgemisch die gleiche Zusammensetzung wie das Spülgemisch oder eine von der Zusammensetzung des Spülgemischs verschiedene Zusammensetzung aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that fresh gas or a further flushing mixture is used as the fluid, the further flushing mixture having the same composition as the flushing mixture or a different composition from the composition of the flushing mixture. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Vorkammer (4) einzubringende Fluid mittels der Gemischbildungseinrichtung (5) oder einer zusätzlich zu der Gemischbildungseinrichtung (5) vorliegenden weiteren Gemischbildungseinrichtung bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid to be introduced into the antechamber (4) is provided by means of the mixture-forming device (5) or a further mixture-forming device present in addition to the mixture-forming device (5). Brennkraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (1) über wenigstens einen einen Brennraum (2) aufweisenden Zylinder und eine Zündkerze (3) verfügt, wobei eine Zündstelle der Zündkerze (3) außerhalb des Brennraums (2) in einer mit dem Brennraum (2) strömungstechnisch verbundenen Vorkammer (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine dazu vorgesehen und ausgebildet ist, zumindest zeitweise ein Spülgemisch aus Kraftstoff und Frischgas mittels einer Gemischbildungseinrichtung (5) außerhalb des Brennraums (2) und der Vorkammer (4) zu erzeugen und zum Spülen der Vorkammer (4) unmittelbar in die Vorkammer (4) einzubringen.Internal combustion engine (1) for a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, the internal combustion engine (1) having at least one cylinder having a combustion chamber (2) and a spark plug (3), an ignition point of the spark plug (3) is arranged outside of the combustion chamber (2) in an antechamber (4) which is fluidically connected to the combustion chamber (2), characterized in that the internal combustion engine is provided and designed for this purpose, at least at times a scavenging mixture of fuel and fresh gas by means of a mixture formation device ( 5) outside of the combustion chamber (2) and the antechamber (4) and to introduce it directly into the antechamber (4) for flushing the antechamber (4).
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