DE3913665A1 - Vorkammer-zuendeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorkammer-Zündeinrichtung zum Ein­ setzen in eine Wandung eines Hauptbrennraums, insbesondere eines Gasmotors, mit einer Zündkerze und einem Vorkammerge­ häuse.

Derartige Zündeinrichtungen bringen beträchtliche Verbesserun­ gen der NO _x -Emissionen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Gasmotoren, mit sich.

Eine bekannte Einrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 37 09 976) hat jedoch konstruktive und fertigungstechnische Nach­ teile. Die gesamte Baugruppe ist als Sonderanfertigung ausge­ bildet und muß komplett ausgetauscht werden, wenn es an der Zeit ist, die Zündkerze auszuwechseln.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Einrichtung konstruktiv und fertigungstechnisch zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorkammer- Zündeinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze als Standard-Zündkerze ausgebildet und in das mit der Wandung des Hauptbrennraums verbindbare Vorkammergehäuse eingeschraubt ist.

Bei dieser Konstruktion muß lediglich das Vorkammergehäuse als Sonderteil gefertigt werden. Sein Austausch ist nur ca. alle 10 000 Betriebsstunden erforderlich. Die Zündkerze hingegen muß ca. alle 2000 Betriebsstunden ausgewechselt werden, was bei einer Standard-Zündkerze keine Schwierigkeiten bereitet. Her­ vorzuheben ist ferner, daß die Erfindung eine preiswerte und schnelle Nachrüstung vorhandener Brennkraftmaschinen ermög­ licht.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Zündeinrichtung modulartig aufgebaut ist. Das Volumenverhält­ nis von Vorkammer und Hauptbrennraum kann ohne weiteres verän­ dert werden. Dadurch lassen sich Entflammung und Druckverlauf maßgeblich beeinflussen, was wiederum positive Auswirkungen auf den Verbrennungsablauf und die NO _x -Emissionen hat.

Vorzugsweise ist das Vorkammergehäuse zündkerzenseitig mit einem Flansch versehen. Dieser Flansch dient dazu, einerseits das Vorkammergehäuse gegen die Wandung des Hauptbrennraums und andererseits die Zündkerze gegen das Vorkammergehäuse zu ver­ spannen. Ferner kann er Schlüsselflächen tragen, sofern das Vorkammergehäuse in die Wandung des Hauptbrennraumes ein­ schraubbar ist.

Dabei ist die erfindungsgemäße Einrichtung vorteilhafterweise gekennzeichnet durch eine die Zündkerze umgebende, auf den Flansch des Vorkammergehäuses aufgesetzte Hülse für Kühlluft. Damit läßt sich das Vorkammergehäuse, bei dem es sich um ein thermisch hochbelastetes Bauteil handelt, problemlos kühlen.

Alternativ oder zusätzlich dazu ist erfindungsgemäß auch eine Flüssigkeitskühlung möglich, und zwar dadurch, daß das Vorkam­ mergehäuse einen Ringkanal für Kühlflüssigkeit aufweist. Die­ ser ist vorzugsweise in dem Flansch des Vorkammergehäuses ausgebildet.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Vorkammer-Zündeinrich­ tung dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkammergehäuse einen durch den Flansch nach außen geführten Kanal für Pilotbrenn­ stoff bzw. -gemisch aufweist. Mit dem Pilotbrennstoff kann das Gemisch in der Vorkammer angereichert werden, um den Zündvor­ gang zu verbessern und zu beschleunigen. Der Kanal kann vor einem der Austrittskanäle der Vorkammer enden. Der Pilotbrenn­ stoff bzw. das Pilotbrennstoffgemisch wird dann beim Kompres­ sionshub in die Vorkammer hineingedrückt. Gleiches geschieht, wenn der Kanal innerhalb eines der Austrittskanäle mündet. Er kann alternativ auch direkt in die Vorkammer hineinführen. Da er durch den Flansch nach außen geführt wird, bereitet sein Anschluß an eine Quelle für Pilotbrennstoff bzw. -gemisch keinerlei Schwierigkeiten.

Die Erfindung wird im weiteren anhand bevorzugter Ausführungs­ beispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorkammer- Zündsystems;

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in montiertem Zustand;

Fig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung einer dritten Ausführungsform.

Nach Fig. 1 umfaßt die Vorkammer-Zündeinrichtung eine Stan­ dard-Zündkerze 1 sowie ein Vorkammergehäuse 2. Letzteres weist ein Innengewinde 3 auf, in welches die Standard-Zündkerze 1 einschraubbar ist. Ferner bildet das Vorkammergehäuse eine Vorkammer 4, die radiale und axiale Auslaßkanäle 5 aufweist.

Das zündfähige Gemisch wird durch die Auslaßkanäle 5 in die Vorkammer 4 hineingedrückt und dort von der Zündkerze 1 gezün­ det. Sodann treten heiße Gas- oder Flammenstrahlen aus den Auslaßkanälen 5 aus.

Das Vorkammergehäuse 2 ist mit einem Flansch 6 versehen, der dazu dient, eine Hülse 7 für Kühlluft aufzunehmen.

Nach Fig. 2 ist das Vorkammergehäuse 2 in eine Wandung 8 eines Hauptbrennraums 9 eines Gasmotors eingeschraubt. Dabei wird der Flansch 6 gegen die Wandung 8 verspannt. Der Flansch 6 dient ferner als Auflage für die in das Innengewinde 3 ein­ geschraubte Zündkerze 1. Schließlich ist auf den Flansch 6 die Hülse 7 für Kühlluft aufgeschraubt.

Die Zündkerze 1 kann ausgewechselt werden, ohne daß gleichzei­ tig das Vorkammergehäuse 2 ausgewechselt werden müßte. Die aus den Austrittskanälen 5 der Vorkammer 4 austretenden heißen Gas- oder Flammenstrahlen führen zu einer optimalen Zündung und zu einer extrem schadstoffarmen Verbrennung innerhalb des Hauptbrennraumes 9. Da die Zündeinrichtung modulartig aufge­ baut ist, kann das Volumen der Vorkammer 4 sehr exakt an das Volumen des Hauptbrennraumes 9 angepaßt werden, was zu extrem günstigen Verhältnissen bezüglich der Entflammung und des Druckverlaufes, also des Verbrennungsablaufes im Hauptbrenn­ raum führt.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß keine Luftkühlung, son­ dern vielmehr eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen ist. Dement­ sprechend weist der Flansch 6 des Vorkammergehäuses 2 einen Ringkanal 10 für Kühlflüssigkeit auf. Letzerer wird von einer Ringscheibe 11 abgedeckt, die Öffnungen 12 zum Anschluß an ein geeignetes Kühlsystem aufweist.

Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird mit Kühlflüs­ sigkeit gearbeitet. Zusätzlich dazu weist das Vorkammergehäuse 2 einen Kanal 13 für Pilotbrennstoff bzw. -gemisch auf. Der Pilotbrennstoff wird in die Vorkammer 4 eingeführt und er­ leichtert dort den Zündvorgang, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn im Hauptbrennraum mit einem sehr mageren Gemisch gearbeitet wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Kananl 13 durch den Flansch 6 des Vorkammergehäuse 2 nach außen geführt und dient dort als Anschluß an eine Quelle für Pilotbrennstoff oder -gemisch.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen der dargestellten Ausführungsformen möglich. So kann der Kanal 13 gemäß Fig. 4 vor einem oder mehreren der Auslaßkanäle 5 des Vorkammergehäuses 2 münden, wobei dann der Pilotbrennstoff beim Kompressionstakt in die Vorkammer 4 hineingedrückt wird. Auch kann die Mündung des Kanals 13 innerhalb eines der Aus­ laßkanäle 5 liegen. Ferner besteht die Möglichkeit, den Kanal 13 radial aus dem Flansch 6 herauszuführen.

Der Flansch 6 kann mit Schlüsselflächen versehen sein, um ein Einschrauben des Vorkammergehäuses 2 in die Wandung 8 der Brennkraftmaschine zu erleichtern. Im übrigen muß die Hülse 7 nicht unbedingt auf den Flansch 6 aufgeschraubt sein. Andere Verbindungsmittel sind gleichermaßen möglich.

Auch kann gleichzeitig mit Luft- und Flüssigkeitskühlung gear­ beitet werden. Dies bedeutet, daß beispeilsweise auf die Aus­ führungsformen nach den Fig. 3 und 4 eine Hülse 7 aufge­ setzt wird. Der Ringkanal 10 muß nicht unbedingt im Flansch 6 verlaufen. Er kann sich auch durch den zentralen Körper des Vorkammergehäuses 2 erstrecken.

Die Erfindung ist anwendbar nicht nur auf Gasmotoren, sondern auch auf beliebig andere Brennkraftmaschinen. Sie eignet sich insbesondere dazu, existente Anlage umzurüsten.

Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kombina­ tionen der beanspruchten Merkmale, die von der beiliegenden Anspruchsfassung abweichen.

Claims (6)

1. Vorkammer-Zündeinrichtung zum Einsetzen in eine Wandung (8) eines Hauptbrennraums (9), insbesondere eines Gasmotors, mit einer Zündkerze und einem Vorkammergehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze als Standard-Zündkerze (1) ausgebildet und in das mit der Wandung (8) des Hauptbrennraums (9) verbindbare Vorkammergehäuse (2) eingeschraubt ist.

2. Vorkammer-Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Vorkammergehäuse (2) zündkerzenseitig mit einem Flansch (6) versehen ist.

3. Vorkammer-Zündeinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine die Zündkerze (1) umgebende, auf den Flansch (6) des Vorkammergehäuses (2) aufgesetzte Hülse (7) für Kühlluft.

4. Vorkammer-Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkammergehäuse (2) einen Ringkanal (10) für Kühlflüssigkeit aufweist.

5. Vorkammer-Zündeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ringkanal (10) für Kühlfüssigkeit im Flansch (6) des Vorkammergehäuses (2) ausgebildet ist.

6. Vorkammer-Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkammergehäuse (2) einen durch den Flansch (6) nach außen geführten Kanal (13) für Pilotbrennstoff bzw. -gemisch aufweist.