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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, umfassend einen Zylinderkopf, zumindest einen Zylinder mit einem Brennraum, wobei im Zylinderkopf pro Zylinder eine in den Brennraum mündende Vorkammer mit zumindest einer Zündeinrichtung und ein Einlasskanal angeordnet sind.
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Brennkraftmaschinen mit einer Vorkammer sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Brennverfahren mit Vorkammer kommen unter anderem in mager betriebenen fremdgezündeten Brennkraftmaschinen zur Anwendung. Der Vorteil einer Verbrennungseinleitung in der Vorkammer, anstatt im Hauptbrennraum besteht darin, dass auch bei hohen Luftverhältnissen eine geringe Zündenergie ausreicht, um eine effiziente und dennoch schadstoffarme Verbrennung der gesamten Zylinderladung sicherzustellen. Die Vorkammer ist mit dem Hauptbrennraum über eine oder mehrere durch Bohrungen gebildete Übertrittskanäle strömungsverbunden. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch strömt über eine oder mehrere Einlassventile in den Hauptbrennraum und wird in weiterer Folge während des Verdichtungsvorganges in die Vorkammer geschoben, so dass in dieser ein brennbares Gemisch zur Verfügung steht.
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Zur Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches werden elektrische Funkenzündsysteme und auch Zündstrahlverfahren angewandt. Im Falle einer elektrischen Funkenzündung wird vielfach noch zusätzlich Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer eingebracht, um am Ort der Verbrennungseinleitung ein im Vergleich zum Hauptbrennraum, deutlich fetteres und damit auch zündwilligeres Gemisch zur Verfügung zu haben. Hierfür ist in der Vorkammer stets ein Injektor angeordnet.
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Nachteilig bei bekannten Lösungen ist es, dass hierbei viel Bauraum notwendig ist und ein Fertigungsaufwand entsprechend hoch ist.
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Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündfähigkeit in der Vorkammer zu verbessern und insbesondere gleichzeitig Bauraum einzusparen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art ein Verbindungskanal mit einer im Verbindungskanal angeordneten Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei der Verbindungskanal den Einlasskanal und die Vorkammer strömungsverbindet.
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Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Brennkraftmaschine Restgas aus der Vorkammer entfernbar ist, wodurch ein zündfähiges Gemisch darin bereitgestellt und eine Zündfähigkeit desselben verbessert werden kann. Ein Teil der Luft, welche vom Einlasskanal in den Brennraum gefördert wird, wird durch den Verbindungskanal in die Vorkammer geführt, wodurch diese mit Luft gespült und von darin vorhandenem Restgas gereinigt wird. Durch die Steuereinrichtung ist ein Öffnen und Schließen des Verbindungskanal regel- und/oder steuerbar, um eine Strömungsmenge vom Einlasskanal in die Vorkammer zu steuern und/oder auch gänzlich zu unterbinden. Erfindungsgemäß ist durch den Verbindungskanal eine insbesondere medienführende Verbindung zwischen dem Einlasskanal und der Vorkammer vorgesehen. Es ist folglich eine gespülte Vorkammer gebildet. Der Verbindungskanal ist dabei insbesondere derart ausgebildet und angeordnet, dass eine Druckdifferenz zwischen
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Die erfindungsgemäße fremdgezündete Brennkraftmaschine ist insbesondere als Saugmotor oder Auflademotor ausgebildet.
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Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Vorkammer durch eine Vorkammerhülle gebildet ist, wobei vorteilhaft eine Hülse vorgesehen sein kann, welche die Zündeinrichtung umfasst. die Vorkammerhülle und die Hülse sind insbesondere jeweils einteilig ausgebildet und/oder miteinander verbunden. Dadurch kann bei Problemen mit der Zündung einfach das Vorkammerbauteil aus dem Zylinderkopf entnommen werden, was Reparaturen und Austausch einfacher und kostengünstiger macht. Wenn Vorkammerhülle und Hülse miteinander verbunden sind, so kann dies beispielsweise durch eine Verschraubung mit einer Dichtung realisiert sein. Es kann also vorgesehen sein, dass die Hülse einteilig und die Vorkammerhülle einteilig ausgebildet und dann miteinander verbunden sind. Allerdings kann es auch sein, dass die Hülse und die Vorkammerhülle zusammen einteilig ausgebildet sind.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorkammer frei von einer Einspritzvorrichtung ist. Es ist also in der Vorkammer selbst keine Einspritzvorrichtung wie insbesondere ein Injektor vorgesehen. Dadurch können Kosten und Platz eingespart werden, wodurch in weiterer Folge aufgrund des geringen Platzbedarfs die Kühlung insbesondere des Zylinderkopfes verbessert ist. In aus dem Stand der Technik bekannten Brennkraftmaschinen mit einer Vorkammer ist in dieser stets ein Injektor vorgesehen, welcher besonders gekühlt werden muss, oder diese ist als passive Vorkammer ausgebildet.
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Günstig ist es, wenn die Steuereinrichtung als Ventil, insbesondere als Rückschlagventil oder Drosselventil ausgebildet ist. Vorteilhaft kann die Steuereinrichtung auch als gesteuertes Mengenregelventil ausgebildet sein. Durch das Ventil ist eine Strömungsrichtung und/oder Strömungsmenge zwischen dem Einlasskanal und der Vorkammer regelbar. Besonders bevorzugt ist durch die Steuereinrichtung ein Übertritt von der Vorkammer zurück in den Einlasskanal unterbunden. Die Steuereinrichtung kann bevorzugt über die gesamte Länge des Verbindungskanals reichen oder nur in einem Teil desselben angeordnet sein. Im Einlasskanal kann bevorzugt ein Injektor vorgesehen sein, durch welchen über die Steuereinrichtung Kraftstoff mit einer definierten Menge zusammen mit Luft in die Vorkammer eingebracht werden kann.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung als Rückschlagventil mit einem Gehäuse mit zwei Durchflussöffnungen ausgebildet ist, wobei das Rückschlagventil von einem Medium von einer ersten Durchflussöffnung in Richtung einer zweiten Durchflussöffnung durchströmbar ist, umfassend ein Federelement und eine Schließeinrichtung mit einem Tellerelement, wobei die Schließeinrichtung an einem ersten Ende mit dem Federelement verbunden und das Tellerelement an einem zweiten Ende der Schließeinrichtung angeordnet ist, wobei das Tellerelement die zweite Durchflussöffnung ab einem definierten Druck freigibt, wobei ein Verbindungskanal mit einer im Verbindungskanal angeordneten Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei der Verbindungskanal den Einlasskanal und die Vorkammer strömungsverbindet.
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Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die Stauscheibe ein Minimaldruck, bei welcher das Tellerelement einen Durchfluss für das Medium durch das Rückschlagventil freigibt, herabgesetzt ist. Ein Rückfluss in die entgegengesetzte ist dabei weiterhin vermieden.
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Das Rückschlagventil lässt grundsätzlich eine Strömung des Mediums nur in eine Richtung zu, wobei das Medium über die erste Durchflussöffnung in das Rückschlagventil eintritt und bei einer offenen Stellung des Tellerelementes über die zweite Durchflussöffnung aus dem Rückschlagventil austritt. Das Tellerelement ist insbesondere Teil der Schließeinrichtung bzw. einteilig mit derselben ausgebildet oder ortsfest mit dieser verbunden. Auch die Stauscheibe ist insbesondere an der Schließeinrichtung fixiert, wobei die Schließeinrichtung stromabwärts der Stauscheibe eine Verdickung aufweist. Die Schließeinrichtung ist stromaufwärts des Tellerelementes länglich und außer im Bereich der Verdickung mit einem konstanten Durchmesser ausgebildet. Im Bereich der Verdickung weist das Schließelement einen größeren Durchmesser auf, sodass die Stauscheibe auf dieser Verdickung aufliegt. Ist der Druck auf die Stauscheibe genügend groß bewegt sich diese, wodurch sich der Druck der Stauscheibe auf das Tellerelement überträgt. Das heißt, das Tellerelement wird insbesondere mit der Stauscheibe mitgeöffnet, wenn der Druck des Mediums auf die Stauscheibe ausreichend groß ist. Der notwendige Druck des Mediums, um die Stauscheibe und somit die gesamte Schließeinrichtung in Richtung einer Strömungsrichtung des Mediums zu bewegen, ist vorab definiert.
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Durch das Federelement, welches insbesondere ortsfest an der Schließeinrichtung angeordnet ist, ist die Schließeinrichtung wieder in eine geschlossene Stellung bringbar, wenn kein Medium durch das Rückschlagventil strömt oder ein Druck des Mediums zu gering ist, um die Schließeinrichtung zu öffnen.
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Die Schließeinrichtung öffnet ab einem vorbestimmten Druck mit welchem das Medium auf die Element (Tellerelement oder Stauscheibe) derselben trifft. Die Schließeinrichtung kann die Durchflussöffnung auch ab einer definierten Druckdifferenz freigeben, wobei unter einer Druckdifferenz im Rahmen der Erfindung eine vorbestimmte Erhöhung des Druckes des Mediums auf die Schließeinrichtung zu verstehen ist. Dieser kann sich beispielsweise auch von 0 auf einen bestimmten Wert ändern, wenn zuerst kein Medium fließt oder strömt und dann ein Medium durch die erste Durchflussöffnung in das Rückschlagventil eintritt.
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Das Tellerelement ist insbesondere stromabwärts der zweiten Durchflussöffnung angeordnet und wird zur Öffnung durch den Druck des Mediums in Strömungsrichtung von der zweiten Durchflussöffnung weg bewegt.
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Die Stauscheibe ist insbesondere scheibenförmig ausgebildet, das heißt dieses weist im Wesentlichen eine Zylinderform auf, wobei ein Durchmesser insbesondere um ein Vielfaches größer ist als eine Höhe der Stauscheibe. Das Tellerelement ist tellerförmig ausgebildet, wobei auch hier ein Durchmesser des Tellerelementes insbesondere größer ist als die größte Höhe desselben. Die Höhe des Tellerelementes ist aufgrund dessen geometrischer Form nicht konstant, wobei das Tellerelement am Anschlusspunkt an die restliche Schließeinrichtung die größte Höhe aufweist.
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Innerhalb des Gehäuses ist dasselbe mit einer Öffnung zum Durchfluss des Mediums ausgebildet, wobei im Bereich der zweiten Durchflussöffnung insbesondere eine Verengung ausgebildet ist, auf welcher das Tellerelement aufliegt, wenn kein Druck auf dieses wirkt. Die Verengung ist insbesondere durch mehr Gehäusematerial an dieser Stelle ausgebildet und bildet einen Sitz für die Stauscheibe.
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Das Rückschlagventil ist zum Durchfluss eines gasförmigen oder flüssigen Mediums oder eines Gemischs daraus ausgebildet. Beispielsweise kann das Medium ein Gemisch aus flüssigem Kraftstoff und Luft sein.
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Günstig ist es, wenn die Stauscheibe in einer geschlossenen Stellung einen Durchfluss des Mediums durch das Rückschlagventil sperrt und den Durchfluss des Mediums ab einer definierten Druckdifferenz freigibt, wobei die Druckdifferenz zur Öffnung der Stauscheibe kleiner als die Druckdifferenz zur Öffnung des Tellerelementes ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Schließeinrichtung auch bei geringen Druckänderungen öffnet und somit das Rückschlagventil zum Durchfluss in die gewünschte und einzige Richtung frei gibt.
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Es ist von Vorteil, wenn ein Durchmesser der Stauscheibe größer als ein Durchmesser des Tellerelementes ist. Das heißt, die Stauscheibe erstreckt sich im Rückschlagventil weiter radial nach außen als das Tellerelement. Dadurch ist sichergestellt, dass die Stauscheibe auch bei geringem Druck in Strömungsrichtung bewegt wird.
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Weiter ist vorteilhaft, wenn das Tellerelement in einer geschlossenen Stellung auf einem Sitz des Gehäuses zumindest annähernd aufliegt. Dadurch ist das gesamte Rückschlagventil geschlossen und es kann kein Medium durch dieses strömen. Der Sitz stellt auch sicher, dass das Rückschlagventil in die andere Richtung stets geschlossen ist. Beim Aufliegen am Sitz kann es insbesondere sein, dass das Tellerelement nicht vollständig oder exakt aufliegt. Das Tellerelement liegt also bevorzugt so am Sitz auf, dass dieses insbesondere nie steckt, jedoch die zweite Durchflussöffnung verschließt. Alternativ kann das Tellerelement auch mit geringen Spiel eintauchen. Grundsätzlich kann das Tellerelement jedoch auch vollständig am Sitz aufliegen.
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Von Vorteil ist es, wenn die Stauscheibe in einer geschlossenen Stellung an einem weiteren Sitz des Gehäuses zumindest annähernd aufliegt. Dieser weitere Sitz hat die entsprechend gleichen Vorteile wie der Sitz des Tellerelementes und verhindert mit diesem zusammen, dass das Schließelement gegen die Strömungsrichtung verschoben werden kann. Beim Aufliegen am weiteren Sitz ist es wichtig, dass die Stauscheibe nicht vollständig oder exakt aufliegt, damit keine Doppelpassung vorgesehen ist. Die Stauscheibe liegt also bevorzugt annährend am Sitz auf, sodass diese insbesondere nie steckt, jedoch die zweite Durchflussöffnung verschließt. Alternativ kann die Stauscheibe auch mit geringen Spiel eintauchen.
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Zweckmäßig ist es, wenn zwischen dem Tellerelement und der Stauscheibe eine Kammer ausgebildet ist. Bei einer offenen Stellung des Schließelementes strömt bzw. fließt das Medium durch diese Kammer durch in Richtung der Zweiten Durchflussöffnungen. Der längliche Teil der Schließeinrichtung verläuft etwa mittig durch die Kammer.
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Das Rückschlagventil ist insbesondere zumindest größtenteils aus verschleißfesten Stahl hergestellt. Dieses kann bevorzugt auch über ein 3-D-Druck-Verfahren hergestellt werden.
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Besonders bevorzugt ist ein Rückschlagventil mit einem Gehäuse mit zwei Durchflussöffnungen vorgesehen, wobei das Rückschlagventil von einem Medium von einer ersten Durchflussöffnung in Richtung einer zweiten Durchflussöffnung durchströmbar ist, umfassend ein Federelement und eine Schließeinrichtung mit einem Tellerelement, wobei die Schließeinrichtung an einem ersten Ende mit dem Federelement verbunden und das Tellerelement an einem zweiten Ende der Schließeinrichtung angeordnet ist, wobei das Tellerelement die zweite Durchflussöffnung ab einem definierten Druck freigibt, wobei ein Verbindungskanal mit einer im Verbindungskanal angeordneten Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei der Verbindungskanal den Einlasskanal und die Vorkammer strömungsverbindet. Dieses ist bevorzugt wie oben beschrieben ausgebildet.
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Eine Verwendung des Rückschlagventils erfolgt mit Vorteil in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Verbindungskanal, in welchem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch strömt.
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Von Vorteil ist es, wenn der Einlasskanal zwei Teileinlasskanäle mit einer Kanaltrennwand zwischen den Teileinlasskanälen aufweist, wobei der Verbindungskanal in der Kanaltrennwand in die Vorkammer mündet. Der Verbindungskanal zweigt dabei bevorzugt stromaufwärts der Teilung in die Teileinlasskanäle zur Vorkammer ab. Die Teileinlasskanäle münden in den Brennraum und bringen Luft in diesen ein. Bevorzugt teilt sich der Einlasskanal in Strömungsrichtung in zwei Teileinlasskanäle auf, welche in den Brennraum münden, um Luft und/oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum zu leiten. Eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Zylinderkopf ist in einfacher Weise herstellbar. Insbesondere wird ein solcher Zylinderkopf über ein Gussverfahren hergestellt.
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Grundsätzlich kann es auch günstig sein, wenn sich der Einlasskanal in zwei Teileinlasskanäle aufteilt, welche dann in den Brennraum münden, und der Verbindungskanal von einem der Teileinlasskanäle zur Vorkammer führt. Es kann auch vorgesehen sein, dass von beiden Teileinlasskanälen ein Verbindungskanal wegführt, welcher sich stromaufwärts der Vorkammer zu einem Verbindungskanal vereint und in die Vorkammer mündet. Zweckmäßig kann es weiter sein, wenn von beiden Teileinlasskanälen ein Verbindungskanal zur Vorkammer führt, wodurch zwei Verbindungskanäle zwischen Einlasskanal und Vorkammer vorgesehen sind.
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Umfasst die Brennkraftmaschine mehr als einen Zylinder und folglich auch mehr als eine Vorkammer, ist zu jeder Vorkammer ein eigener Verbindungskanal vorgesehen. Dieser kann entweder jeweils selbst von einem entsprechenden Einlasskanal abzweigen oder es kann zunächst ein gemeinsamer Verbindungskanal vorgesehen sein, welcher sich in Richtung der jeweiligen Vorkammern in einzelne Verbindungskanäle teil.
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Zweckmäßig ist es, wenn im Einlasskanal zumindest eine erste Einspritzvorrichtung pro Zylinder angeordnet ist, wobei die erste Einspritzvorrichtung insbesondere als Multi Point Injektor ausgebildet ist. Es ist also kein Injektor in der Vorkammer selbst vorgesehen, sondern für eine Kraftstoffeinspritzung wird der insbesondere bereits in einem Saugrohr vorgesehene Multi Point Injektor (MPI-Injektor) verwendet. Durch die dadurch ausgebildete gespülte Vorkammer, in welche Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch einbringbar ist, ergibt sich eine bessere Zündfähigkeit des Gemisches insbesondere in Bereichen, in denen eine Vorkammer üblicherweise nicht so gut funktioniert wie beispielsweise beim Katheizen, beim Betreiben der Brennkraftmaschine mit Teillast und/oder bei einem Startbetrieb der Brennkraftmaschine. Im Unterschied zu einer passiven Vorkammer ist bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine Kraftstoff mittelbar über die im Verbindungskanal angeordnete in die Vorkammer eingebracht. Über den Verbindungskanal ist entweder Luft oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer einbringbar, abhängig von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine. Eine derart ausgebildete Vorkammer wird folglich mit Luft oder mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch gespült.
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Besonders bevorzugt ist die erste Einspritzvorrichtung derart angeordnet, dass ein Kraftstoffstrahl derselben in Richtung einer Mündung des Verbindungskanals in die Vorkammer angeordnet ist. Dadurch ist eine Zündfähigkeit des Gemisches weiter verbessert, da stets genügend Kraftstoff und/oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch und dieses insbesondere auch ausreichend schnell zur Zündeinrichtung in der Vorkammer gelangt. Eine Strömungsrichtung des Kraftstoffstrahls zielt also durch die Anordnung der den Kraftstoffstrahl erzeugenden Einspritzvorrichtung in Richtung der Vorkammer, insbesondere in Richtung der Mündung des Verbindungskanals in die Vorkammer. Der Kraftstoffstrahl gelangt so mit möglichst wenig Strömungswiderstand zur Zündeinrichtung.
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Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist dadurch, dass die Vorkammer selbst frei von einer Einspritzvorrichtung ist ein Bauraum optimiert und Platz eingespart und durch das gleichzeitige Einbringen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches über den Verbindungskanal eine optimale Zündung sichergestellt.
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Es ist günstig, wenn eine zweite Einspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen in den Brennraum vorgesehen ist, welcher insbesondere als DI-Injektor ausgebildet ist. Es kann vorteilhaft ausschließlich die zweite Einspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen in den Brennraum vorgesehen sein. Das heißt, es ist dann kein Injektor in der Vorkammer und kein Injektor im Einlasskanal vorgesehen. Günstig ist es, wenn für jeden Zylinder eine eigene zweite Einspritzvorrichtung angeordnet ist. Günstig kann es allerdings auch sein, wenn sowohl ein MPI-Injektor pro Zylinder als auch ein DI-Injektor pro Zylinder vorgesehen ist, um sowohl bei einem Kaltstart als auch bei einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine eine optimale Zündfähigkeit sicherzustellen.
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Vorteilhaft ist eine Vorwärmeinrichtung vorgesehen, welche insbesondere als bevorzugt elektrischer Glühstift ausgebildet ist. Die Vorwärmeinrichtung ist insbesondere im Verbindungskanal stromaufwärts der Steuereinrichtung angeordnet und wird bevorzugt bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine genutzt, um den Kraftstoff und/oder die Luft und/oder das Kraftstoff-Luft-Gemisch aufzuheizen. Im Regelbetrieb der Brennkraftmaschine wird die Vorwärmeinrichtung in der Regel nicht genutzt. Die als Glühstift ausgebildete Vorwärmeinrichtung ist insbesondere in einer Bohrung im Zylinderkopf angeordnet und reicht in den Verbindungskanal hinein. Gegebenenfalls kann eine Aussparung zur Anordnung der Vorwärmeeinrichtung auch beim Gießen des Zylinderkopfes mithergestellt werden. Durch die Anordnung der Vorwärmeinrichtung ist ein ausreichend hohes Temperaturniveau in der Vorkammer erzielbar, sodass eine stabile Verbrennung in der Vorkammer möglich ist.
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Günstig ist es weiter, wenn im Brennraum eine zusätzliche Zündeinrichtung vorgesehen ist. Das heißt, dass neben der Zündeinrichtung in der Vorkammer auch im Brennraum eine Zündvorrichtung und somit zumindest zwei Zündeinrichtungen vorgesehen sind. Die zusätzliche Zündeinrichtung mündet insbesondere in den Brennraum ein und verbessert die Kaltstarteigenschaften der Brennkraftmaschine.
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Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist es günstig, wenn die Vorkammer und der Verbindungskanal integral mit dem Zylinderkopf ausgebildet sind. Das heißt es sind bevorzugt keine zusätzlichen Bauteile notwendig, wodurch Kosten reduziert sind. Der Verbindungskanal wird bevorzugt beim Gießen des Zylinderkopfes einfach mitgegossen, wobei dieser auch im Nachhinein in diesen gebohrt werden kann.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel. In den Figuren, auf die dabei Bezug genommen wird, zeigt:
- 1 Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
- 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
- 3 einen Schnitt durch eine als Rückschlagventil ausgebildete Steuereinrichtung.
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In 1 ist ein Ausschnitt durch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 in einem Längsschnitt gezeigt. 1 zeigt eine Einzylinder-Brennkraftmaschine oder einen Zylinder 3 mit einem oberhalb davon angeordneten Zylinderkopf 2. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 kann bevorzugt allerdings auch mehr als einen Zylinder 3, beispielsweise 3 oder 4 oder mehr Zylinder 3 aufweisen. So ist 2 beispielhaft eine Brennkraftmaschine 1 mit 4 Zylindern gezeigt. Der in 1 gezeigt Ausschnitt würde sich dann entsprechend der Zylinderanzahl vervielfachen. Die Brennkraftmaschine weist einen Zylinderkopf 2 und einen Zylinderblock 13 auf, wobei die Zylinder 4 im Zylinderblock 13 angeordnet sind. Andere Details sind aus Vereinfachungsgründen in 2 nicht dargestellt bzw. ersichtlich.
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Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Zylinderkopf 2 und einen Zylinder 3, wobei im Zylinder 3 ein Brennraum 4 angeordnet ist. Es ist weiter eine Vorkammer 5 vorgesehen, welche etwa senkrecht an den Brennraum 4 anschließt und in diesen mündet. Die Vorkammer 5 umfasst eine Zündeinrichtung 6 zum Zünden eines brennbaren Gemisches, insbesondere aus Kraftstoff und Luft.
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Im Zylinderkopf 2 ist weiter ein Einlasskanal 7 zum Einbringen von Luft und ein Wassermantel 13 zum Kühlen den Zylinderkopfes 2 vorgesehen.
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Der Einlasskanal 7 ist über einen Verbindungskanal 8 mit der Vorkammer 5 strömungsverbunden, sodass Luft vom Einlasskanal 7 in die Vorkammer 5 strömen kann. Zur Steuerung der Strömung zwischen dem Einlasskanal 7 und der Vorkammer ist im Verbindungskanal 8 eine als Ventil ausgebildete Steuereinrichtung 9 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 9 ist bevorzugt als Rückschlagventil ausgebildet, um eine Rückströmung aus der Vorkammer 5 in Richtung des Einlasskanals 7 zu vermeiden.
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Der Einlasskanal 7 trennt sich stromabwärts des Verbindungskanals 8 in zwei Teileinlasskanäle auf, welche in den Brennraum 4 münden. Der Verbindungskanal 8 zweigt somit stromaufwärts dieser Teilung in Teileinlasskanäle vom Einlasskanal 7 ab. Um eine optimale Packaging-Anordnung zu schaffen, mündet der Verbindungskanal 8 in einer Kanaltrennwand der beiden Teileinlasskanäle in die Vorkammer.
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Im Einlasskanal ist weiter eine als Multi Point Injektor ausgebildete Einspritzvorrichtung 10 angeordnet, durch welche Kraftstoff in den Einlasskanal 7 und von dort als Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum 4 gelangt, wobei im Brennraum eine weitere Zündeinrichtung angeordnet ist.
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Über den Verbindungskanal 8 gelangt dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch auch in die Vorkammer 5, in welcher dieses durch die Zündeinrichtung 6 gezündet wird. Für die Bereitstellung eines zündfähigen Gemisches in der Vorkammer 5 wird also die ohnehin im Einlasskanal 7 vorhandene Einspritzvorrichtung 10 verwendet.
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Um die Medien im Verbindungskanal 8 auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen ist eine Vorwärmeinrichtung 12 vorgesehen, welche bevorzugt als elektrisch betriebener Glühstift ausgebildet ist.
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In 3 ist ein Schnitt durch eine als Rückschlagventil ausgebildete Steuereinrichtung 9 gezeigt. Dieses umfasst ein Gehäuse 21, an dessen Ende jeweils eine Durchflussöffnung 31, 41 vorgesehen ist. Über die Durchflussöffnungen 31, 41 ist das Rückschlagventil von einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium von einer ersten Durchflussöffnung 31 in Richtung einer zweiten Durchflussöffnung 41 durchströmbar ist. Weiter umfasst das Rückschlagventil ein Federelement 51 und eine Schließeinrichtung 61 mit einem Tellerelement 71. Die Schließeinrichtung 61 ist derart an einem ersten Ende mit dem Federelement 51 verbunden, dass das an einem zweiten Ende der Schließeinrichtung 61 angeordnete Tellerelement 71 in eine geschlossene Position bringbar ist. Weiter umfasst die Schließeinrichtung 61 stromaufwärts des Tellerelementes 71 und stromabwärts des Federelementes 51 eine Stauscheibe 81.
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Das Rückschlagventil ist so ausgebildet, dass dieses einen Durchfluss des Mediums nur in eine Richtung erlaubt. Hierfür ist im Bereich der zweiten Durchlassöffnung 41 ein Sitz 91 vorgesehen, wobei das Tellerelement 71 stromabwärts des Sitzes 91 in einer das Ruckschlagventil verschließenden Position auf dem Sitz aufliegt. Auch die Stauscheibe 81 liegt in einer geschlossenen Stellung auf einem weiteren Sitz 110 auf. Diese Ausbildung des Rückschlagventils verhindert, dass eine Strömung des Mediums in eine entgegengesetzte Richtung möglich ist. Beide Sitze 91, 110 sind durch eine Materialanhäufung des Gehäuses 21 ausgebildet.
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Das Tellerelement 71 ist Teil der Schließeinrichtung 61, welche im Wesentlichen länglich ausgebildet ist, wobei am zweiten Ende das Tellerelement 71 angeordnet ist. Etwa mittig ist die Stauscheibe 81 an der Schließeinrichtung 61 angeordnet. Zwischen dem Tellerelement 71 und der Stauscheibe 81 ist eine Kammer 111 ausgebildet, durch welche das Medium fließt, wenn die Schließeinrichtung 61 einen Durchfluss freigibt.
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Trifft ein Medium mit genügend Druck auf die Stauscheibe 81 wird diese in Strömungsrichtung gedrückt und öffnet auch das Tellerelement 71 und somit die gesamte Schließeinrichtung 61: Das Medium kann nun durch das Rückschlagventil strömen. Nimmt der Druck wieder ab bzw. fällt dieser unter einen vorbestimmten Wert, wird die Schließeinrichtung 61 durch das Federelement 51 wieder in eine geschlossene Position gebracht.
