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Die Erfindung betrifft ein Vorkammerelement für eine Zündvorrichtung, mit einem Grundkörper und einem Vorkammerdeckel, wobei der Grundkörper und der Vorkammerdeckel eine Vorkammer bilden, wobei der Grundkörper eine Öffnung zur Aufnahme einer Zündkerze und einen Befestigungsabschnitt zur Anordnung in einem Montagekanal eines Zylinderkopfes oder einer Zylinderkopfhülse aufweist, und wobei an dem Grundkörper und/oder an dem Vorkammerdeckel mindestens ein Überströmdurchgang ausgebildet ist, wobei mindestens eine Austrittsöffnung des mindestens einen Überströmdurchgangs zumindest teilweise außerhalb eines Volumenkörpers liegt, der durch eine geometrische Extrusion eines kleinsten Querschnitts des Montagekanals entlang einer Längsachse des Montagekanals beschrieben ist.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündvorrichtung mit einem Vorkammerelement. Zudem hat die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Zündvorrichtung zum Gegenstand.
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Die Vorkammerzündung ist aus der Praxis bekannt und sorgt bei bspw. Ottomotoren für eine verbesserte Verbrennung magerer Kraftstoff-Luft-Gemische. Lediglich beispielswiese wird hierzu auf die
EP 3 453 856 A1 verwiesen. Darin ist eine Zündvorrichtung mit einem Zylinderkopf, einer Zündkerze und einem Vorkammerelement („support element“) beschrieben. Das Vorkammerelement wird in einen Montagekanal („seat“) im Zylinderkopf montiert und ragt in den Hauptbrennraum. Auf der Seite des Hauptbrennraums weist das Vorkammerelement mehrere radial orientierte Überströmdurchgänge auf. Die Zündkerze wird in eine Öffnung des Vorkammerelements auf der dem Hauptbrennraum abgewandten Seite eingesetzt und schließt somit die Vorkammer innerhalb des Vorkammerelements ab.
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Die
DE 10 2017 210 398 A1 , die
EP 2 977 583 A1 und die
US 2012 / 0 103 302 A1 beschreiben jeweils eine Zündvorrichtung mit einem Vorkammerelement und einem Zündkerzenhalter, die mit einander verbunden sind. Das Vorkammerelement ist in einem Montagekanal eines Zylinderkopfes angeordnet. Der Zündkerzenhalter ist derart ausgebildet, dass zusätzlich zu einer Zündkerze ein Kraftstoffinjektor eingesetzt werden kann.
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Des Weiteren ist aus der
DE 10 2022 109 745 B3 eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Brennraum bekannt geworden, die ein in einer Aufnahme eines Zylinderkopfes angeordnetes erstes Vorkammerelement aufweist. Das erste Vorkammerelement erstreckt sich abschnittsweise in den Brennraum hinein und bildet eine erste Vorkammer. In dem ersten Vorkammerelement ist eine Zündkerze angeordnet. Im Brennraum ist ein zweites Vorkammerelement angeordnet, welches eine zweite Vorkammer bildet. Eine weitere Zündvorrichtung mit zwei Vorkammern ist in der
US 2018 / 0 038 270 A1 beschrieben.
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Vorkammerelemente bekannter Bauart werden üblicherweise von der dem Hauptbrennraum abgewandten Seite des Zylinderkopfes in der Mitte des Brennraums montiert. Dadurch können sie getauscht werden, ohne dass der Zylinderkopf demontiert werden muss. In der konventionellen Form kann das Vorkammerelement nicht in den Brennraum fallen.
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Bei den bekannten Vorkammerelementen ist problematisch, dass durch die Ausbildung der Überströmdurchgänge sowie dem dadurch erzielten Verlauf der Zündfackeln keine hinreichend gute Zündung und Verbrennung des Brennstoff-LuftGemisches erzielt werden. Die Abmessungen des Vorkammerelements und damit der Gestaltungsspielraum zur Anordnung der Überströmdurchgänge sind zudem durch den kleinsten Querschnitt des Montagekanals begrenzt, da das Vorkammerelement bei der Montage durch diesen Kanal passen muss.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vorkammerelement der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine verbesserte Zündung und Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches erreicht wird. Des Weiteren sollen eine Zündvorrichtung und ein Verfahren zur Montage einer solchen Zündvorrichtung angegeben werden.
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Erfindungsgemäß ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach betrifft die Erfindung ein Vorkammerelement für eine Zündvorrichtung mit einem Grundkörper und einem Vorkammerdeckel, wobei der Grundkörper und der Vorkammerdeckel eine Vorkammer bilden, wobei der Grundkörper eine Öffnung zur Aufnahme einer Zündkerze und einen Befestigungsabschnitt zur Anordnung in einem Montagekanal eines Zylinderkopfes oder einer Zylinderkopfhülse aufweist, und wobei an dem Grundkörper und/oder an dem Vorkammerdeckel mindestens ein Überströmdurchgang ausgebildet ist, wobei mindestens eine Austrittsöffnung des mindestens einen Überströmdurchgangs zumindest teilweise außerhalb eines Volumenkörpers liegt, der durch die geometrische Extrusion eines kleinsten Querschnitts des Montagekanals entlang einer Längsachse des Montagekanals beschrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und der Vorkammerdeckel einteilig ausgebildet sind oder dass der Grundkörper und der Vorkammerdeckel miteinander form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden sind.
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In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass die Zünd- und Verbrennungseigenschaften maßgeblich durch die räumliche Position der Zündfackeln bestimmt werden. Die Zündfackeln treten über die Überströmdurchgänge in den Hauptbrennraum ein und leiten dort die Verbrennung ein. Die Austrittsöffnungen der Überströmdurchgänge sind somit die Ausgangspunkte der Verbrennung (Zündorte) im Hauptbrennraum und haben entscheidenden Einfluss auf die Flammenausbreitung und die Brenngeschwindigkeit der Verbrennung. Damit haben sie auch Einfluss auf den Wirkungsgrad des Prozesses und auf die Schadstoffentstehung während der Verbrennung.
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In erfindungsgemäßer Weise ist weiter erkannt worden, dass die Verbrennung im Hauptbrennraum auf einfache Weise verbessert und beschleunigt wird, indem die Austrittsöffnungen weiter voneinander beabstandet, insbesondere außerhalb des kleinsten Querschnitts des Montagekanals, angeordnet werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Grundriss des Vorkammerdeckels größer als der kleinste Querschnitt des Montagekanals ausgebildet ist. Die Montage des Vorkammerelements erfolgt dann von der dem Hauptbrennraum zugewandten Seite des Zylinderkopfes. Die Anordnung der Austrittsöffnungen der Überströmdurchgänge ist somit unabhängig vom kleinsten Querschnitt des Montagekanals. Dadurch können eine oder mehrere Austrittsöffnungen, verglichen mit den bisherigen Lösungen, deutlich weiter voneinander beabstandet und zumindest teilweise außerhalb eines Volumenkörpers angeordnet werden, der durch die fiktive, geometrische Extrusion des kleinsten Querschnitts des Montagekanals entlang der Längsachse des Montagekanals beschrieben ist. Den Fall, bei dem ein Mittelpunkt mindestens einer Austrittsöffnung außerhalb dieses Volumenkörpers liegt, schließt dies ein.
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Das Vorkammerelement wird durch den Grundkörper und den Vorkammerdeckel gebildet. Diese Konstruktion ist zweiteilig oder einteilig ausgestaltet. Bei einer zweiteiligen Ausgestaltung ist der Vorkammerdeckel form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden. Besonders gut eignet sich eine Schweißverbindung. Ein Vorteil der zweiteiligen Ausgestaltung besteht in der hohen Gestaltungsfreiheit der Konstruktion. Ein weiterer Vorteil der zweiteiligen Ausgestaltung besteht darin, dass unterschiedliche Werkstoffe für den Grundkörper und den Vorkammerdeckel verwendet werden können. Der Grundkörper kann beispielsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere mindestens 50 W/mK, vorzugsweise mindestens 100 W/mK, (z.B. eine Kupferlegierung) hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Vorkammerdeckel beispielsweise aus einem Material mit hoher thermischer und chemischer Beständigkeit (z.B. eine Nickellegierung) hergestellt sein. Durch eine einteilige Ausgestaltung des Vorkammerelements ist eine besonders einfache und somit kostengünstige Herstellung möglich, da auf ein aufwändiges Zusammenfügen der einzelnen Teile verzichtet werden kann. Das Vorkammerelement kann insbesondere durch einen Umformprozess hergestellt werden, wobei es sich vorzugsweise um Fließpressen oder Tiefziehen handelt.
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Der Begriff Extrusion ist im Rahmen dieser Offenbarung entsprechend der Bedeutung in der Geometrie zu verstehen und beschreibt eine Dimensionserhöhung eines Elements, z.B. einer ebenen Fläche. Dabei wird durch eine Parallelverschiebung einer Fläche entlang einer Linie in theoretisch beliebiger Länge ein Volumenkörper gebildet. Die Fläche ist hier der kleinste Querschnitt und die Linie ist hier die Längsachse des Montagekanals. Die Extrusion erfolgt hier fiktiv in beide Achsenrichtungen und mit unbegrenzter Länge.
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Nachfolgend wird ein Montagekanal mit einem kreisrunden Querschnitt und einer Zentrumsachse betrachtet. Gegenstand des Anspruch 1 ist daher auch ein Vorkammerelement gemäß dem Oberbegriff, bei dem der größte Abstand der Austrittsöffnung mindestens eines Überströmdurchgangs zu der Zentrumsachse des Montagekanals größer als der kleinste Radius des Montagekanals ist.
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In vorteilhafter Weise kann der Befestigungsabschnitt des Grundkörpers des Vorkammerelements einen Bereich mit einer zylindrischen Mantelfläche und/oder einen Bereich mit einer kegelartigen Mantelfläche aufweisen. Die zylindrische Mantelfläche kann eine Mantelfläche oder ein Teil einer Mantelfläche eines allgemeinen Zylinders mit beliebiger Grundfläche sein. Zudem kann der Zylinder gerade oder schief sein. Bei einem schiefen Zylinder steht die Verbindungslinie der Mittelpunkte der Grundflächen nicht senkrecht zu den Grundflächen. Die kegelartige Mantelfläche kann eine Mantelfläche oder ein Teil einer Mantelfläche eines Kegels mit beliebiger Grundfläche sein. Analog zum Zylinder kann der Kegel gerade oder schief sein. Bei einem schiefen Zylinder steht die Verbindungslinie der Kegelspitze und des Mittelpunkts der Grundfläche nicht senkrecht zu der Grundfläche. Vorzugsweise weisen die Grundflächen die Form eines Kreises oder einer Ellipse auf. Durch eine derartige Form des Befestigungsabschnitts lassen sich verschiedene Befestigungsmöglichkeiten und gleichzeitig ein Übergangsbereich zur Verbreiterung des Vorkammerelements zum Vorkammerdeckel hin realisieren.
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In weiter vorteilhafter Weise kann der Vorkammerdeckel eine von einer Kreisform abweichende Geometrie aufweisen. Durch eine ovale Deckelform lässt sich entlang einer ersten, langen Halbachse ein gewünschter Abstand der Austrittsöffnungen realisieren. Gleichzeitig kann durch eine zweite, kürzere Halbachse ein Vorkammerelement mit einer platzsparenden Konstruktion realisiert werden.
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Zur Verbesserung des Zündverhaltens kann es zweckmäßig sein, einen Kraftstoffinjektor anzuordnen, der ggf. in die Vorkammer ragt. Dazu kann eine zusätzliche Öffnung an dem Grundkörper zur Aufnahme eines Kraftstoffinjektors angeordnet sein.
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Je nach der konstruktiven Ausbildung des Motors kann es vorteilhaft sein, dass der Montagekanal bzw. der Grundkörper, der zumindest teilweise im Montagekanal angeordnet ist, exzentrisch zum Vorkammerdeckel angeordnet ist. Der Grundkörper weist dann beispielsweise einen Bereich mit der Mantelfläche eines schiefen Kegelstumpfes auf. Alternativ kann der Vorkammerdeckel beispielsweise auch exzentrisch zu einem Grundkörper angeordnet sein, der nur Bereiche mit geraden zylindrischen und/oder kegelartigen Mantelflächen aufweist.
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Des Weiteren können zur Verbesserung des Zünd- und Verbrennungsverhaltens die Mittelpunkte von mindestens zwei Austrittsöffnungen auf einem gemeinsamen Kreis oder einer gemeinsamen Ellipse liegen. Durch eine solche Anordnung der Austrittsöffnungen wird eine vorteilhafte, gleichmäßige Verbrennung im Hauptbrennraum erreicht.
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Die zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Zündvorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 gelöst. Diese Zündvorrichtung weist ein Vorkammerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine Zylinderkopfhülse und/oder einen Zylinderkopf auf, wobei in der Zylinderkopfhülse oder dem Zylinderkopf ein Montagekanal ausgebildet ist, wobei der Befestigungsabschnitt des Vorkammerelements in dem Montagekanal angeordnet ist.
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In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass das beanspruchte Vorkammerelement als ein einzelnes Bauteil in einem Montagekanal eines Zylinderkopfes angeordnet und befestigt sein kann. Die Montage des Vorkammerelements erfolgt dann von der Seite des Hauptbrennraums aus. Während Instandhaltungsarbeiten, beispielsweise eines Wechsels der Zündkerzen, kann das Vorkammerelement im Zylinderkopf verbleiben und muss nicht demontiert werden. In vorteilhafter Weise kann das Vorkammerelement in einer Zylinderkopfhülse angeordnet und befestigt sein, die wiederum in dem Zylinderkopf angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Montage sowie Demontage des Vorkammerelements von der dem Hauptbrennraum abgewandten Seite des Zylinderkopfes. Dabei muss der Zylinderkopf nicht abgenommen werden. Zudem ermöglicht eine Zylinderkopfhülse einen einfachen Umbau eines Zylinderkopfes für die Nutzung des in Rede stehenden Vorkammerelements.
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In vorteilhafter Weise weist der Montagekanal einen kleinsten Querschnitt zur Aufnahme des Befestigungsabschnitts auf. Ein Teil des Montagekanals, in dem der Befestigungsabschnitt angeordnet ist, kann zylindrisch ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Bohrung. Dabei weist der Montagekanal in diesem Teil den kleinsten Querschnitt auf.
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In weiter vorteilhafter Weise kann das Vorkammerelement über den Befestigungsabschnitt form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig in dem Montagekanal befestigt sein. Eine Schraub- oder Schrumpfverbindung ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn der Befestigungsabschnitt einen Bereich mit einer zylindrischen Mantelfläche aufweist. Im Fall einer Schraubverbindung kann in diesem Bereich ein Außengewinde und an der korrespondierenden Innenfläche des Montagekanals ein Innengewinde angeordnet sein. Weist der Befestigungsabschnitt einen Bereich mit einer kegelartigen Mantelfläche auf, so kann beispielsweise die Realisierung einer Konusverbindung vorteilhaft sein. Des Weiteren kann das Vorkammerelement beispielsweise mithilfe einer Klemmverbindung in dem Montagekanal befestigt sein.
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In weiter vorteilhafter Weise können zusätzlich eine Zündkerze und/oder ein Kraftstoffinjektor angeordnet sein. Die Zündkerze bzw. der Kraftstoffinjektor ragt dabei zumindest teilweise durch die am Grundkörper vorgesehene Öffnung in das Vorkammerelement. Die Zündkerze ermöglicht die Zündung des Brennstoff-LuftGemisches in der Vorkammer. Die Zündkerze kann beispielsweise eine Zündkerze ohne Vorkammer üblicher Bauart sein. Diese sind in der Regel günstiger als Vorkammerzündkerzen und können somit die Instandhaltungskosten verringern. Des Weiteren ist beispielsweise denkbar, dass das Vorkammerelement als Masseelektrode einer geeigneten Zündkerze dient. Ein zusätzlicher Kraftstoffinjektor kann die Zündung weiter verbessern.
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Die Zündkerze und/oder der Kraftstoffinjektor kann form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig in dem Vorkammerelement befestigt sein. Dazu sind insbesondere Schraubverbindungen geeignet. Eine Schraubverbindung bietet den Vorteil, dass die Verbindung lösbar ist, und ermöglicht somit einen einfachen Austausch der Zündkerze oder des Kraftstoffinjektors. Eine Klemm- oder Konusverbindung ermöglicht eine besonders schnelle Montage. Des Weiteren ist eine Schrumpfverbindung denkbar.
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Das erfindungsgemäße Vorkammerelement oder die erfindungsgemäße Zündvorrichtung eignet sich beispielsweise zur Verwendung mit einem stationären Gasmotor. Des Weiteren ist die Verwendung in einem nicht-stationären Ottomotor denkbar, nämlich aufgrund der durch die Anordnung der Überströmdurchgänge erzielten Zündeigenschaften. Die Verwendung ist jedoch nicht auf die oben genannten Motorenarten beschränkt, sondern ist auch mit anderen geeigneten Motoren denkbar.
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Die zugrundeliegende Aufgabe ist des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung bzw. Montage der Zündvorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 14 gelöst. Das Verfahren zur Montage einer Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- - Einsetzen eines Vorkammerelements in einen Montagekanal eines Zylinderkopfes von einer einem Hauptbrennraum zugewandten Seite des Zylinderkopfes her oder in einen Montagekanal einer Zylinderkopfhülse vor oder nach dem Einbringen der Zylinderkopfhülse in den Zylinderkopf,
- - ggf. Einsetzen einer Zündkerze und/oder eines Kraftstoffinjektors in das Vorkammerelement.
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Hinsichtlich der Montage der Zündvorrichtung ist in erfindungsgemäßer Weise erkannt worden, dass die zuvor beschriebene Ausbildung des Vorkammerelements bzw. des Montagekanals lediglich das Einsetzen des Vorkammerelements von der dem Hauptbrennraum zugewandten Seite des Zylinderkopfes in den Montagekanal des Zylinderkopfes ermöglicht. Daher wird das Vorkammerelement im Rahmen der Montage der Zündvorrichtung zunächst in den Montagekanal des Zylinderkopfes eingesetzt. In dem Fall der Verwendung einer Zylinderkopfhülse kann das Vorkammerelement in den Montagekanal der Zylinderkopfhülse eingesetzt werden, bevor oder nachdem die Zylinderkopfhülse in den Zylinderkopf eingesetzt wird/wurde. Das Einsetzen der Zylinderkopfhülse in den Zylinderkopf kann von der dem Hauptbrennraum zu- oder abgewandten Seite des Zylinderkopfes erfolgen. Falls die Zündvorrichtung zusätzlich eine Zündkerze und/oder einen Kraftstoffinjektor aufweist, können diese anschließend von der dem Hauptbrennraum abgewandten Seite des Zylinderkopfes in das Vorkammerelement eingesetzt werden.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den nebengeordneten Ansprüchen nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
- 2 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
- 3 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
- 4 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
- 5 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement und
- 6 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung 1 dargestellt. Die Zündvorrichtung 1 ist in einem Motor mit einem Zylinder 19, einem Kolben 18 und Ladungsventilen 20 angeordnet. Die Zündvorrichtung 1 umfasst ein erfindungsgemäßes Vorkammerelement 2, in das eine Zündkerze 15 eingesetzt ist, sowie einen Zylinderkopf 11. Die Zündkerze 15 ist dabei als herkömmliche Zündkerze mit einer Drahtmasseelektrode ausgebildet. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch andere Ausbildungsformen der Zündkerze 15 möglich sind. Das Vorkammerelement 2 ist in einem Montagekanal 10 im Zylinderkopf 11 befestigt und ragt teilweise in den Hauptbrennraum 17. Das Einsetzen des Vorkammerelements 2 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel der Zündvorrichtung 1 von der dem Hauptbrennraum 17 zugewandten Seite des Zylinderkopfes 11.
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Das Vorkammerelement 2 weist einen Grundkörper 3 mit einer Öffnung 6 zur Aufnahme der Zündkerze 15 sowie einen Vorkammerdeckel 4 auf. Diese bilden eine Vorkammer 5. Der Vorkammerdeckel 4 ist mit dem Grundkörper 3 durch eine Schweißnaht 21 verbunden. Im Vorkammerdeckel 4 sind radial verlaufende Überströmdurchgänge 7 mit Austrittsöffnungen 8 zum Hauptbrennraum 17 hin angeordnet.
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Der Befestigungsabschnitt 9 weist einen Bereich mit einer zylindrischen Mantelfläche und kreisrundem Querschnitt sowie einen Bereich mit einer kegelartigen Mantelfläche auf. Dieser kegelartige Bereich bildet den Übergang vom zylindrischen Teil des Grundkörpers 3 zum Vorkammerdeckel 4. Die Befestigung des Vorkammerelements 2 im Montagekanal 10 über den Befestigungsabschnitt 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Schrumpfverbindung realisiert.
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Der Montagekanal 10 weist im Ausführungsbeispiel im Bereich des zylindrischen Teils des Grundkörpers 3 einen kleinsten Querschnitt 13 auf. Durch eine geometrische Extrusion dieses kleinsten Querschnitts 13 entlang einer Längsachse 14 des Montagekanals 10 lässt sich ein fiktiver Volumenkörper 23 in Form eines Zylinders beschreiben. In diesem Ausführungsbeispiel liegen alle Austrittsöffnungen 8 der Überströmdurchgänge 7 außerhalb dieses Volumenkörpers 23.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung 1 mit einem Vorkammerelement 2, einer Zündkerze 15 und einem Zylinderkopf 11. Das Vorkammerelement 2 ist dabei einteilig ausgebildet. Zudem weisen der Montagekanal 10, angrenzend an den zylindrischen Bereich des Befestigungsabschnitts 9, und der Vorkammerdeckel 4 eine kreisrunde Form auf. In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Mittelpunkt der Austrittsöffnung 8 mindestens eines Überströmdurchgangs 7 außerhalb eines Volumenkörpers 23, der durch die Extrusion des kleinsten Querschnitts 13 entlang der Längsachse 14 des Montagekanals 10 beschrieben wird. Der Volumenkörper 23 hat dabei die Form eines Zylinders mit dem Radius a.
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Anders ausgedrückt ist in diesem Fall der Abstand b zwischen dem Mittelpunkt der Austrittsöffnung 8 mindestens eines Überströmdurchgangs 7 und der Zentrumsachse des Montagekanals 10 größer als der kleinste Radius a des Montagekanals 10.
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Des Weiteren zeigt 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung 1 mit einem Vorkammerelement 2, einer Zündkerze 15 und einem Zylinderkopf 11. Der Montagekanal 10 sowie der Vorkammerdeckel 4 weisen analog zu 2 eine kreisrunde Form auf. Die Befestigung des Vorkammerelements 2 im Montagekanal 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Schraubverbindung realisiert. Der Befestigungsabschnitt 9 weist in dem Bereich mit zylindrischer Mantelfläche ein Außengewinde 22 auf. In diesem Bereich ist im Montagekanal 10 ein korrespondierendes Innengewinde angeordnet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel liegen die Austrittsöffnungen 8 außerhalb des fiktiven Volumenkörpers 23.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt 4. Die dargestellte erfindungsgemäße Zündvorrichtung 1 weist ein Vorkammerelement 2, eine Zündkerze 15 und einen Zylinderkopf 11 auf, wobei der Vorkammerdeckel 4 und der Grundkörper 3 exzentrisch zueinander angeordnet sind. Der Grundkörper 3 weist hier Bereiche mit der Mantelfläche eines schiefen Kegelstumpfes sowie eines geraden Zylinders, jeweils mit kreisrunden Grundflächen, auf. Der Vorkammerdeckel 4 weist eine kreisrunde Form auf. Die Zentrumsachsen des zylindrischen Abschnitts des Grundkörpers 3 und des Vorkammerdeckels 4 sind somit versetzt zueinander angeordnet. Der Bereich des Grundkörpers 3 mit der kegelartigen Mantelfläche fungiert als Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Grundkörpers 3 und dem Vorkammerdeckel 4. Die Austrittsöffnungen 8 liegen zumindest teilweise (rechte Austrittsöffnung 8 in der geschnittenen Darstellung) oder vollständig (linke Austrittsöffnung 8 in der geschnittenen Darstellung) außerhalb des fiktiven Volumenkörpers 23.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung 1 mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement 2 nach 2, einer Zylinderkopfhülse 12, einer Zündkerze 15 und einem Zylinderkopf 11 dargestellt. Die Zylinderkopfhülse 12 weist den Montagekanal 10 zur Anordnung des Vorkammerelements 2 auf und ist im Zylinderkopf 11 angeordnet. Es ist ersichtlich, dass die Zylinderkopfhülse 12 von der dem Hauptbrennraum 17 ab- oder zugewandten Seite des Zylinderkopfes 11 eingesetzt werden kann. Die Bildung des fiktiven Volumenkörpers 23 erfolgt durch Extrusion des kleinsten Querschnitts 13 des Montagekanals 10, wobei dieser hier in der Zylinderkopfhülse 12 angeordnet ist. Die Austrittsöffnungen 8 liegen somit außerhalb des fiktiven Volumenkörpers 23.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung 1 zeigt 6. Neben einer Zündkerze 15 ist zusätzlich ein Kraftstoffinjektor 16 in dem Vorkammerelement 2 angeordnet, der in die Vorkammer 5 ragt. Der Montagekanal 10 sowie der Vorkammerdeckel 4 weisen analog zu 2 eine kreisrunde Form auf. Der Grundkörper 3 des Vorkammerelements 2 weist jeweils eine Öffnung 6 zur Aufnahme der Zündkerze 15 und des Kraftstoffinjektors 16 auf. Die Austrittsöffnungen 8 liegen in diesem Ausführungsbeispiel zumindest teilweise außerhalb des fiktiven Volumenkörpers 23.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zündvorrichtung
- 2
- Vorkammerelement
- 3
- Grundkörper
- 4
- Vorkammerdeckel
- 5
- Vorkammer
- 6
- Öffnung
- 7
- Überströmdurchgang
- 8
- Austrittsöffnung
- 9
- Befestigungsabschnitt
- 10
- Montagekanal
- 11
- Zylinderkopf
- 12
- Zylinderkopfhülse
- 13
- Kleinster Querschnitt
- 14
- Längsachse
- 15
- Zündkerze
- 16
- Kraftstoffinjektor
- 17
- Hauptbrennraum
- 18
- Kolben
- 19
- Zylinder
- 20
- Ladungsventil
- 21
- Schweißnaht
- 22
- Außengewinde
- 23
- Fiktiver Volumenkörper
