DE102022109745B3 - Device for igniting a fuel-air mixture - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum (3) eines Zylinders (2) einer Brennkraftmaschine (100), umfassend- eine erste Vorkammer (12), die zumindest abschnittsweise außerhalb des Brennraums (3) angeordnet ist und eine Zündeinrichtung (13) aufweist, mittels derer ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb der Vorkammer (12) zündbar ist, sowie- zumindest eine zweite Vorkammer (15), die sich um einen Teil der ersten Vorkammer (12) herum erstreckt und mit der ersten Vorkammer (12) in Strömungsverbindung steht,wobei die zweite Vorkammer (15) vollständig innerhalb des Brennraums (3) angeordnet ist, insbesondere kegelstumpfartig ausgebildet ist und ein größeres Volumen als die erste Vorkammer (12) aufweist.The invention relates to a device (1) for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber (3) of a cylinder (2) of an internal combustion engine (100), comprising - a first prechamber (12) which is located at least in sections outside the combustion chamber (3rd ) is arranged and has an ignition device (13), by means of which an ignitable fuel-air mixture can be ignited within the antechamber (12), and at least one second antechamber (15), which is located around part of the first antechamber (12) around and is in flow communication with the first pre-chamber (12), the second pre-chamber (15) being arranged entirely within the combustion chamber (3), in particular being truncated-conically shaped and having a larger volume than the first pre-chamber (12).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Vorrichtung.The present invention relates to a device for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. The present invention also relates to an internal combustion engine with such a device.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen, die für eine Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind, in ganz unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Derartige Vorrichtungen weisen eine Vorkammer auf, in der ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels einer darin untergebrachten Zündvorrichtung gezündet werden kann, wobei der Kraftstoff aufgrund des relativ kleinen Volumens nicht direkt in die Vorkammer eingespritzt wird (passive Vorkammer).Devices that are provided for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine are known from the prior art in very different embodiments. Such devices have an antechamber in which an ignitable fuel-air mixture can be ignited by means of an ignition device housed therein, the fuel not being injected directly into the antechamber due to the relatively small volume (passive antechamber).

Bei diesen so genannten Vorkammer-Strahlzündungen wird ein Teil des Kraftstoff-Luft-Gemischs während des Verdichtungstakts der Brennkraftmaschine in die Vorkammer gezwungen, in der turbulente Strahlzündungen dafür sorgen, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb der Vorkammer entflammt wird. Diese Entflammung breitet sich nachfolgend weiter in die Brennkammer der Brennkraftmaschine aus. Daraus resultieren eine schnellere Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs innerhalb des Brennraums sowie eine geringere Klopfneigung.In this so-called pre-chamber jet ignition, part of the fuel-air mixture is forced into the pre-chamber during the compression stroke of the internal combustion engine, in which turbulent jet ignition ensures that the fuel-air mixture inside the pre-chamber is ignited. This ignition subsequently propagates further into the combustion chamber of the internal combustion engine. This results in faster combustion of the fuel-air mixture within the combustion chamber and a lower tendency to knock.

Üblicherweise weist eine passive Vorkammer ein relativ geringes Volumen, das etwa 2-5% des Volumens der Brennkammer im oberen Totpunkt des Kolbens, der sich innerhalb der Brennkammer bewegt, entspricht. Aufgrund dieses geringen Volumens der Vorkammer ist der aus der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs innerhalb der Vorkammer resultierende Beschleunigungseffekt auf die allererste Phase des Verbrennungsprozesses (etwa 0-10% der gesamten Verbrennungsdauer) beschränkt.Typically, a passive prechamber has a relatively small volume, equal to about 2-5% of the volume of the combustion chamber at top dead center of the piston moving within the combustion chamber. Due to this small volume of the pre-chamber, the accelerating effect resulting from the ignition of the fuel-air mixture within the pre-chamber is limited to the very first phase of the combustion process (about 0-10% of the total combustion time).

Aus der WO 2022/ 011 400 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Vorkammern bekannt, welche jeweils mit einem Hauptbrennraum verbunden sind. Die Vorkammern sind mittels Vorkammergasventilen zur Aufnahme eines Gemischs aus Brenngas und Luft eingerichtet. Jede Vorkammer umfasst zudem bis zu drei Teilkammern, welche mithilfe von Strömungsöffnungen miteinander verbunden sind und der Volumengröße nach aufsteigend angeordnet sind. Eine erste Teilkammer umfasst ein Vorkammergasventil und eine Zündvorrichtung zum Zünden des Gemischs aus Brenngas und Luft.From the WO 2022/011 400 A1 is an internal combustion engine with a plurality of antechambers, which are each connected to a main combustion chamber. The antechambers are set up by means of antechamber gas valves for receiving a mixture of fuel gas and air. Each antechamber also includes up to three sub-chambers, which are connected to one another by means of flow openings and are arranged in ascending order of volume. A first sub-chamber includes a pre-chamber gas valve and an ignition device for igniting the mixture of fuel gas and air.

Die JP 2006- 329 092 A offenbart eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, umfassend eine erste Vorkammer mittels derer ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb der ersten Vorkammer zündbar ist, sowie zumindest eine zweite Vorkammer, die sich um einen Teil der ersten Vorkammer herum erstreckt und mit der ersten Vorkammer in Strömungsverbindung steht.The JP 2006- 329 092 A discloses a device for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine, comprising a first pre-chamber by means of which an ignitable fuel-air mixture can be ignited within the first pre-chamber, and at least one second pre-chamber, which is around a part extending around the first antechamber and in fluid communication with the first antechamber.

Die US 2018 / 0 038 270 A1 zeigt eine Zündkammeranordnung, umfassend eine erste Vorkammer und eine zweite Vorkammer, welche in Strömungsverbindung stehen.The U.S. 2018/0 038 270 A1 shows an ignition chamber assembly comprising a first antechamber and a second antechamber which are in fluid communication.

Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die eine weitere Verbesserung des Zünd- und Verbrennungsprozesses des Kraftstoff-Luft-Gemischs ermöglicht.The object of the present invention is to provide a device for igniting a fuel-air mixture of the type mentioned at the outset, which makes it possible to further improve the ignition and combustion process of the fuel-air mixture.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The solution to this problem provides a generic device for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine with the features of the characterizing part of claim 1. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Vorkammer vollständig innerhalb des Brennraums angeordnet ist, insbesondere kegelstumpfartig ausgebildet ist und ein größeres Volumen als die erste Vorkammer aufweist.A device according to the invention for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine is characterized in that the second antechamber is arranged completely inside the combustion chamber, is in particular designed in the shape of a truncated cone and has a larger volume than the first antechamber.

Es hat sich gezeigt, dass der Beschleunigungseffekt der Vorkammerzündung durch das Vorsehen der zweiten, insbesondere kegelstumpfartig ausgebildeten Vorkammer, die sich innerhalb des Brennraums um einen Teil der ersten Vorkammer herum erstreckt und ein größeres Volumen als die erste Vorkammer aufweist, noch erheblich gesteigert werden kann. Die Energie der aus der zweiten Vorkammer austretenden und in den Brennraum einströmenden Flammen kann so in vorteilhafter Weise erhöht werden. Derselbe Effekt kann nicht durch die bloße Vergrößerung des Volumens der ersten Vorkammer erzielt werden, da ein bestimmtes Verhältnis zwischen Lochfläche von Strömungsöffnungen und dem Vorkammervolumen eingehalten werden muss.It has been shown that the acceleration effect of the prechamber ignition can be significantly increased by the provision of the second prechamber, in particular designed in the shape of a truncated cone, which extends inside the combustion chamber around part of the first prechamber and has a larger volume than the first prechamber. The energy of the flames emerging from the second antechamber and flowing into the combustion chamber can thus be advantageously increased. The same effect cannot be achieved simply by increasing the volume of the first antechamber, since a specific ratio between the hole area of flow openings and the antechamber volume must be maintained.

Um den vorstehend beschriebenen Effekt noch weiter zu verstärken, wird in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zumindest eine dritte Vorkammer aufweist, die insbesondere kegelstumpfartig ausgebildet ist und sich um die zweite Vorkammer herum erstreckt. Dadurch wird erreicht, dass die Energie der Flammen, die aus der dritten Vorkammer austreten, weiter erhöht werden kann. Vorzugsweise ist die dritte Vorkammer so ausgebildet, dass sie ein größeres Volumen als die zweite Vorkammer aufweist.In order to increase the effect described above even further, it is proposed in an advantageous embodiment that the device device has at least one third antechamber, which is in particular designed in the manner of a truncated cone and extends around the second antechamber. As a result, the energy of the flames emerging from the third antechamber can be further increased. The third antechamber is preferably designed in such a way that it has a larger volume than the second antechamber.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung eine Anzahl k ≥ 1 weiterer Vorkammern aufweist, die insbesondere kegelstumpfartig geformt sind und sich jeweils um die vorhergehende Vorkammer herum erstrecken. Beispielsweise kann ein Vorkammersystem mit vier oder fünf Vorkammern vorgesehen sein.In a further advantageous embodiment, it is possible for the device to have a number k≧1 of further antechambers, which are in particular shaped like a truncated cone and each extend around the preceding antechamber. For example, an antechamber system with four or five antechambers can be provided.

Vorzugsweise ist die k-te Vorkammer so ausgebildet, dass sie ein größeres Volumen als die (k-1 )-te Vorkammer aufweist. Die Volumina der Vorkammern, die innerhalb des Brennraums der Brennkraftmaschine angeordnet sind, vergrößern sich also vorzugsweise von innen nach außen.The k-th antechamber is preferably designed in such a way that it has a larger volume than the (k-1)-th antechamber. The volumes of the antechambers, which are arranged within the combustion chamber of the internal combustion engine, therefore preferably increase from the inside to the outside.

In einer herkömmlichen Brennkraftmaschine sind die Abmessungen der ersten Vorkammer zu klein, um das Verbrennungsluftverhältnis in der ersten Vorkammer zu regeln (so genannte Lambda-Regelung). In einer vorteilhaften Weiterbildung wird daher vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein Kraftstoffeinspritzmittel, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzdüse, aufweist, die so angeordnet ist, dass sie sich in eine derjenigen Vorkammern hinein erstreckt, die ein größeres Volumen als die erste Vorkammer aufweist. Durch den Einsatz eines mehrstufigen Vorkammersystems ist es möglich, das Kraftstoffeinspritzmittel, insbesondere die Kraftstoffeinspritzdüse, der Vorrichtung in einer größeren Vorkammer zu positionieren, wodurch in vorteilhafter Weise eine effektivere Regelung des lokalen Verbrennungsluftverhältnisses erreicht werden kann.In a conventional internal combustion engine, the dimensions of the first antechamber are too small to regulate the combustion air ratio in the first antechamber (so-called lambda regulation). In an advantageous development, it is therefore proposed that the device has a fuel injection means, in particular a fuel injection nozzle, which is arranged in such a way that it extends into one of those antechambers which has a larger volume than the first antechamber. By using a multi-stage antechamber system, it is possible to position the fuel injection means, in particular the fuel injection nozzle, of the device in a larger antechamber, as a result of which more effective regulation of the local combustion air ratio can be achieved in an advantageous manner.

Verschiedene Kombinationen von Kraftstoffeinspritzmitteln, insbesondere Kraftstoffeinspritzdüsen, und unterschiedlichen Anzahlen von Vorkammern sind grundsätzlich denkbar.Various combinations of fuel injection means, in particular fuel injection nozzles, and different numbers of antechambers are fundamentally conceivable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die erste Vorkammer zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist und so geformt ist, dass sie sich zumindest abschnittsweise von innen nach außen - also in Richtung des Brennraums - verjüngt.In a further advantageous embodiment, it can be provided that the first antechamber is at least partially conical and is shaped so that it tapers at least partially from the inside to the outside—that is, in the direction of the combustion chamber.

Vorzugsweise können sich die zweite Vorkammer und die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Vorkammern innerhalb des Brennraums weiter aufweitet.Preferably, the second antechamber and the additional antechambers that may be present can expand further within the combustion chamber.

Anstelle der kegelstumpfartigen Form können die Vorkammern auch andere Formgestaltungen aufweisen.Instead of the truncated cone shape, the antechambers can also have other shapes.

Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich gemäß Anspruch 8 dadurch aus, dass sie eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.An internal combustion engine according to the invention is characterized according to claim 8 in that it comprises a device according to one of claims 1 to 7.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende 1, die einen Längsschnitt durch einen Teil eines Brennzylinders 2 einer Brennkraftmaschine 100 zeigt. In 1 ist nur ein einziger Brennzylinder 2 der Brennkraftmaschine 100 dargestellt, die in der Regel jedoch über eine Mehrzahl derartiger Brennzylinder 2 verfügt.Further features and advantages of the present invention will become clear from the following description of a preferred exemplary embodiment with reference to the attached 1 , which shows a longitudinal section through part of a combustion cylinder 2 of an internal combustion engine 100. In 1 only a single combustion cylinder 2 of internal combustion engine 100 is shown, which, however, generally has a plurality of such combustion cylinders 2 .

Der Brennzylinder 2 definiert einen Brennraum 3, innerhalb dessen ein Kolben 4 von einer ersten (unteren) Totpunkt-Position in eine zweite (obere) Totpunkt-Position, wie sie in 1 gezeigt ist, und umgekehrt in axialer Richtung bewegbar ist. Der Brennzylinder 2 steht mit einem Lufteinlasstrakt 5, innerhalb dessen ein Lufteinlassventil 7 angeordnet ist, und mit einem Abgastrakt 6, innerhalb dessen ein Auslassventil 8 angeordnet ist, in Fluidverbindung.The combustion cylinder 2 defines a combustion chamber 3, within which a piston 4 moves from a first (bottom) dead center position to a second (top) dead center position, as shown in FIG 1 shown, and conversely movable in the axial direction. The combustion cylinder 2 is in fluid communication with an air intake tract 5, within which an air intake valve 7 is arranged, and with an exhaust tract 6, within which an exhaust valve 8 is arranged.

Der Brennzylinder 2 weist einen Zylinderkopf 9 auf, innerhalb dessen eine erste Aufnahme 90 und eine zweite Aufnahme 91 ausgebildet sind. In die erste Aufnahme 90 ist ein erstes Kraftstoffeinspritzmittel 10, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzdüse, eingesetzt, mittels derer während des Betriebs der Brennkraftmaschine 100 ein Kraftstoff in den Brennraum 3 eingespritzt werden kann. Bei geöffnetem Lufteinlassventil 7 entsteht innerhalb des Brennraums 3 ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch.The combustion cylinder 2 has a cylinder head 9 within which a first receptacle 90 and a second receptacle 91 are formed. A first fuel injection means 10, in particular a fuel injection nozzle, is inserted into the first receptacle 90, by means of which fuel can be injected into the combustion chamber 3 during the operation of the internal combustion engine 100. When the air intake valve 7 is open, an ignitable fuel-air mixture is created inside the combustion chamber 3 .

Die Brennkraftmaschine 100 weist weiterhin eine Vorrichtung 1 zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs innerhalb des Brennraums 3 des Brennzylinders 2 auf, mittels derer das zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet werden kann. Die bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehenden Verbrennungsabgase strömen bei geöffnetem Auslassventil 8 in den Abgastrakt 6 ein.The internal combustion engine 100 also has a device 1 for igniting a fuel-air mixture within the combustion chamber 3 of the combustion cylinder 2, by means of which the ignitable fuel-air mixture can be ignited. The combustion exhaust gases produced during the combustion of the fuel-air mixture flow into the exhaust tract 6 when the exhaust valve 8 is open.

Nachfolgend sollen weitere Einzelheiten der Vorrichtung 1 zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs näher erläutert werden. Die Vorrichtung 1 weist ein Vorkammergehäuse 11 auf, innerhalb dessen eine erste Vorkammer 12 ausgebildet ist. Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Zündeinrichtung 13, insbesondere eine Zündkerze, auf, die in das Vorkammergehäuse 11 eingesetzt ist und in die erste Vorkammer 12 mündet. Die erste Vorkammer 12 ist abschnittsweise konisch ausgebildet und so geformt, dass sie sich abschnittsweise von innen nach außen - also in Richtung des Brennraums 3 - verjüngt. Ein zylindrischer Anschlussabschnitt 14 des Vorkammergehäuses 11 ist in die zweite Aufnahme 91 des Zylinderkopfs 9 eingesetzt ist und erstreckt sich abschnittsweise in den Brennraum 3 hinein. Das von dem zylindrischen Anschlussabschnitt 14 des Vorkammergehäuses 11 eingeschlossene Volumen bildet dabei einen Teil des Gesamtvolumens der Vorkammer 12.Further details of the device 1 for igniting the fuel-air mixture will be explained in more detail below. The device 1 has an antechamber housing 11, within which a first antechamber 12 is formed. Furthermore, the device 1 has an ignition device 13 , in particular a spark plug, which is inserted into the antechamber housing 11 and opens into the first antechamber 12 . The first antechamber 12 is conical in sections and shaped in such a way that they sections from the inside to the outside - so in the direction of the combustion chamber 3 - tapers. A cylindrical connection section 14 of the prechamber housing 11 is inserted into the second receptacle 91 of the cylinder head 9 and extends into the combustion chamber 3 in sections. The volume enclosed by the cylindrical connection section 14 of the antechamber housing 11 forms part of the total volume of the antechamber 12.

Die Vorrichtung 1 weist ferner eine zweite Vorkammer 15 auf, die sich innerhalb des Brennraums 3 um den zylindrischen Anschlussabschnitt 14 des Vorkammergehäuses 11 und damit auch um die erste Vorkammer 12 herum erstreckt. Die zweite Vorkammer 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel kegelstumpfartig ausgebildet und so geformt, dass sie sich ausgehend vom Zylinderkopf 9 innerhalb des Brennraums 3 aufweitet. Vorzugsweise weist die zweite Vorkammer 15 ein größeres Volumen als die erste Vorkammer 12 auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 überdies eine dritte Vorkammer 16 auf, die sich um die zweite Vorkammer 15 herum erstreckt. Die dritte Vorkammer 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls kegelstumpfartig ausgebildet und so geformt, dass sie sich ausgehend von der zweiten Vorkammer 15 innerhalb des Brennraums 3 weiter aufweitet.The device 1 also has a second antechamber 15 which extends inside the combustion chamber 3 around the cylindrical connection section 14 of the antechamber housing 11 and thus also around the first antechamber 12 . In this exemplary embodiment, the second antechamber 15 has the shape of a truncated cone and is shaped in such a way that it widens inside the combustion chamber 3 starting from the cylinder head 9 . The second antechamber 15 preferably has a larger volume than the first antechamber 12 . In this exemplary embodiment, the device 1 also has a third antechamber 16 which extends around the second antechamber 15 . In this exemplary embodiment, the third antechamber 16 is also designed in the manner of a truncated cone and is shaped in such a way that, starting from the second antechamber 15 , it widens further within the combustion chamber 3 .

In einem unteren Bereich des zylindrischen Anschlussabschnitts 14 ist eine Anzahl von Strömungskanälen 140 ausgebildet, die eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Vorkammer 12 und der zweiten Vorkammer 15 innerhalb der Brennkammer 3 zur Verfügung stellen. Die zweite Vorkammer 15 weist in einem unteren Bereich eine Anzahl von Strömungsöffnungen 150 auf, die eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten Vorkammer 15 und der dritten Vorkammer 16 zur Verfügung stellen. Ferner weist die dritte Vorkammer 16 in einem unteren Bereich eine Mehrzahl von Strömungsöffnungen 160 auf, die eine Strömungsverbindung zwischen der dritten Vorkammer 16 und dem Brennraum 3 zur Verfügung stellen.A number of flow channels 140 are formed in a lower area of the cylindrical connecting section 14 and provide a flow connection between the first prechamber 12 and the second prechamber 15 within the combustion chamber 3 . The second antechamber 15 has a number of flow openings 150 in a lower area, which provide a flow connection between the second antechamber 15 and the third antechamber 16 . Furthermore, the third antechamber 16 has a plurality of flow openings 160 in a lower region, which provide a flow connection between the third antechamber 16 and the combustion chamber 3 .

Je nach Einsatz- und Verwendungszweck können sich in analoger Weise an die dritte Vorkammer 16 eine vierte Vorkammer und gegebenenfalls auch noch weitere Vorkammern anschließen, die vorzugsweise ebenfalls kegelstumpfartig ausgebildet sind und jeweils ein größeres Volumen als die vorhergehende Vorkammer aufweisen.Depending on the application and intended use, a fourth prechamber and optionally also further prechambers can be connected analogously to the third prechamber 16, which are preferably also designed in the shape of a truncated cone and each have a larger volume than the preceding prechamber.

Das Vorkammersystem der Vorrichtung 1 mit den drei vorstehend beschriebenen Vorkammern 12, 15, 16 arbeitet passiv. Das bedeutet, dass keine direkte Kraftstoffeinspritzung in eine der drei Vorkammern 12, 15, 16 erfolgt.The antechamber system of the device 1 with the three antechambers 12, 15, 16 described above works passively. This means that there is no direct fuel injection into one of the three antechambers 12, 15, 16.

In einer hier nicht explizit dargestellten Weiterbildung besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung 1 selbst ebenfalls ein Kraftstoffeinspritzmittel, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzdüse, aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie in eine derjenigen Vorkammern 15, 16 mündet, die ein größeres Volumen als die erste Vorkammer 12 aufweist. Insbesondere kann das Kraftstoffeinspritzmittel, insbesondere die Kraftstoffeinspritzdüse, so angeordnet sein, dass es in die zweite Vorkammer 15 mündet.In a further development not explicitly shown here, there is the possibility that the device 1 itself also has a fuel injection means, in particular a fuel injection nozzle, which is arranged in such a way that it opens into one of those prechambers 15, 16 which has a larger volume than the first prechamber 12 has. In particular, the fuel injection means, in particular the fuel injection nozzle, can be arranged in such a way that it opens into the second antechamber 15 .

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 100 kann dieses Kraftstoffeinspritzmittel, insbesondere die Kraftstoffeinspritzdüse, Kraftstoff in die betreffende Vorkammer 15, 16 einspritzen. In dieser Variante arbeitet die Vorrichtung 1 also in einer der Vorkammern 15, 16, die ein größeres Volumen als die erste Vorkammer 12 aufweist, mit einer aktiven Kraftstoffeinspritzung. Dadurch wird es in vorteilhafter Weise ermöglicht, in der betreffenden Vorkammer 15, 16 ein reicheres Gemisch im Vergleich zum Brennraum 3 zu erhalten.During the operation of internal combustion engine 100, this fuel injection means, in particular the fuel injection nozzle, can inject fuel into prechamber 15, 16 in question. In this variant, the device 1 thus works in one of the antechambers 15, 16, which has a larger volume than the first antechamber 12, with active fuel injection. This advantageously makes it possible to obtain a richer mixture in the respective antechamber 15, 16 compared to the combustion chamber 3.

Bei einer herkömmlichen Brennkraftmaschine sind die Abmessungen der ersten Vorkammer 12 zu klein, um das Verbrennungsluftverhältnis in der ersten Vorkammer 12 zu regeln (so genannte Lambda-Regelung). Mit einem mehrstufigen Vorkammersystem, welches eine Mehrzahl hintereinandergeschalteter Vorkammern 12, 15, 16, vorzugsweise mit größer werdendem Volumen, aufweist, ist es möglich, das Kraftstoffeinspritzmittel, insbesondere die Kraftstoffeinspritzdüse, welches der Vorrichtung 1 zugeordnet ist, in einer größeren Vorkammer 15, 16 zu positionieren und so eine effektivere Regelung des lokalen Lambda-Wertes zu erreichen.In a conventional internal combustion engine, the dimensions of the first antechamber 12 are too small to regulate the combustion air ratio in the first antechamber 12 (so-called lambda regulation). With a multi-stage pre-chamber system, which has a plurality of pre-chambers 12, 15, 16 connected in series, preferably with increasing volume, it is possible to place the fuel injection means, in particular the fuel injection nozzle, which is assigned to device 1, in a larger pre-chamber 15, 16 position and thus achieve more effective control of the local lambda value.

Es soll abschließend angemerkt werden, dass - abhängig von der konkreten Anwendung - ganz unterschiedliche Kombinationen von Kraftstoffeinspritzmitteln und Anzahlen der Vorkammern 12, 15, 16 möglich sind.Finally, it should be noted that--depending on the specific application--very different combinations of fuel injection means and numbers of antechambers 12, 15, 16 are possible.

Claims (8)

Vorrichtung (1) zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum (3) eines Zylinders (2) einer Brennkraftmaschine (100), umfassend - eine erste Vorkammer (12), die zumindest abschnittsweise außerhalb des Brennraums (3) angeordnet ist und eine Zündeinrichtung (13) aufweist, mittels derer ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb der ersten Vorkammer (12) zündbar ist, sowie - zumindest eine zweite Vorkammer (15), die sich um einen Teil der ersten Vorkammer (12) herum erstreckt und mit der ersten Vorkammer (12) in Strömungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorkammer (15) vollständig innerhalb des Brennraums (3) angeordnet ist, insbesondere kegelstumpfartig ausgebildet ist und ein größeres Volumen als die erste Vorkammer (12) aufweist.Device (1) for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber (3) of a cylinder (2) of an internal combustion engine (100), comprising - a first prechamber (12) which is arranged at least in sections outside the combustion chamber (3) and has an ignition device (13) by means of which an ignitable fuel-air mixture can be ignited within the first pre-chamber (12), and - at least one second pre-chamber (15) which extends around part of the first pre-chamber (12) and is in flow connection with the first pre-chamber (12), characterized in that the second pre-chamber (15) is arranged completely within the combustion chamber (3), in particular which is designed like a truncated cone and has a larger volume than the first antechamber (12). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zumindest eine dritte Vorkammer (16) aufweist, die insbesondere kegelstumpfartig ausgebildet ist und sich um die zweite Vorkammer (15) herum erstreckt.Device (1) after claim 1 , characterized in that the device (1) has at least a third antechamber (16), which is in particular designed in the manner of a truncated cone and extends around the second antechamber (15). Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Vorkammer (16) so ausgebildet ist, dass sie ein größeres Volumen als die zweite Vorkammer (15) aufweist.Device (1) after claim 2 , characterized in that the third antechamber (16) is formed so that it has a larger volume than the second antechamber (15). Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Anzahl k ≥ 1 weiterer Vorkammern aufweist, die insbesondere kegelstumpfartig geformt sind und sich jeweils um die vorhergehende Vorkammer herum erstrecken.Device (1) after claim 3 , characterized in that the device (1) has a number k ≥ 1 further antechambers, which are in particular shaped like a truncated cone and each extend around the preceding antechamber. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die k-te Vorkammer so ausgebildet ist, dass sie ein größeres Volumen als die (k-1)-te Vorkammer aufweist.Device (1) after claim 4 , characterized in that the k-th antechamber is formed such that it has a larger volume than the (k-1)-th antechamber. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Kraftstoffeinspritzmittel, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzdüse, aufweist, die so angeordnet ist, dass sie sich in eine der Vorkammern (15, 16) hinein erstreckt, die ein größeres Volumen als die erste Vorkammer (12) aufweist.Device (1) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the device (1) comprises fuel injection means, in particular a fuel injection nozzle, arranged to extend into one of the pre-chambers (15, 16) having a larger volume than the first pre-chamber (12) having. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorkammer (12) zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist und so geformt ist, dass sie sich zumindest abschnittsweise von innen nach außen in Richtung des Brennraums (3) verjüngt.Device (1) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the first antechamber (12) is at least partially conical and is shaped so that it tapers at least partially from the inside to the outside in the direction of the combustion chamber (3). Brennkraftmaschine (100) mit einer Vorrichtung (1) zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum (3) eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.Internal combustion engine (100) with a device (1) for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber (3) of a cylinder (2) of the internal combustion engine (100), characterized in that the device (1) according to one of Claims 1 until 7 is executed.
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