EP4374053A1 - Vorkammerelement, zündvorrichtung und verfahren zur montage einer zündvorrichtung - Google Patents

Vorkammerelement, zündvorrichtung und verfahren zur montage einer zündvorrichtung

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Publication number
EP4374053A1
EP4374053A1 EP23757512.1A EP23757512A EP4374053A1 EP 4374053 A1 EP4374053 A1 EP 4374053A1 EP 23757512 A EP23757512 A EP 23757512A EP 4374053 A1 EP4374053 A1 EP 4374053A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antechamber
cylinder head
ignition device
base body
cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23757512.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nicolas Wippermann
Steffen Kuhnert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DKT Verwaltungs GmbH
Original Assignee
DKT Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DKT Verwaltungs GmbH filed Critical DKT Verwaltungs GmbH
Publication of EP4374053A1 publication Critical patent/EP4374053A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • F02B19/18—Transfer passages between chamber and cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/85—Mounting of fuel injection apparatus
    • F02M2200/855—Mounting of fuel injection apparatus using clamp elements or fastening means, e.g. bolts or screws
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a prechamber element for an ignition device, with a base body and a prechamber cover, the base body and the prechamber cover forming an antechamber, the base body having an opening for receiving a spark plug and a fastening section for arrangement in a mounting channel of a cylinder head or a cylinder head sleeve, and wherein at least one overflow passage is formed on the base body and/or on the antechamber cover.
  • the present invention further relates to an ignition device with an antechamber element.
  • the present invention also relates to a method for assembling an ignition device.
  • Prechamber ignition is known from practice and ensures improved combustion of lean fuel-air mixtures in gasoline engines, for example.
  • EP 3 453 856 A1 describes an ignition device with a cylinder head, a spark plug and a prechamber element (“support element”).
  • the prechamber element is mounted in a mounting channel (“seat”) in the cylinder head and protrudes into the main combustion chamber.
  • the prechamber element On the side of the main combustion chamber, the prechamber element has several radially oriented overflow passages.
  • the spark plug is inserted into an opening in the prechamber element on the side facing away from the main combustion chamber and thus closes the prechamber within the prechamber element.
  • the EP 2 977 586 A1 and the US 2012/0103302 A1 each describe an ignition device with an antechamber element and a spark plug holder, which are connected to one another.
  • the prechamber element is arranged in a mounting channel of a cylinder head.
  • the spark plug holder is designed such that a fuel injector can be used in addition to a spark plug.
  • Prechamber elements of a known design are usually mounted in the middle of the combustion chamber on the side of the cylinder head facing away from the main combustion chamber. This means they can be replaced without having to dismantle the cylinder head. In the conventional form, the prechamber element cannot fall into the combustion chamber.
  • the problem with the known antechamber elements is that the formation of the overflow passages and the resulting path of the ignition flares do not achieve sufficiently good ignition and combustion of the fuel-air mixture.
  • the dimensions of the pre-chamber element and thus the design freedom for arranging the overflow passages are also limited by the smallest cross section of the assembly channel, since the pre-chamber element must fit through this channel during assembly.
  • the present invention is therefore based on the object of designing and developing an antechamber element of the type mentioned in such a way that improved ignition and combustion of the fuel-air mixture is achieved. Furthermore, an ignition device and a method for assembling such an ignition device are to be specified.
  • an antechamber element in question for an ignition device has a base body and an antechamber cover, the base body and the antechamber cover forming an antechamber, the base body having an opening for receiving a spark plug and a fastening section for arrangement in a mounting channel of a cylinder head or a cylinder head sleeve , and wherein at least one overflow passage is formed on the base body and / or on the antechamber cover, characterized in that at least one outlet opening of the at least one overflow passage lies at least partially outside a volume body which is formed by the geometric extrusion of a smallest cross section of the assembly channel along a longitudinal axis of the Mounting channel is described.
  • the ignition and combustion properties are largely determined by the spatial position of the ignition flares.
  • the ignition flares enter the main combustion chamber via the transfer passages and initiate combustion there.
  • the outlet openings of the overflow passages are therefore the starting points of the combustion (ignition locations) in the main combustion chamber and have a decisive influence on the flame spread and the burning speed of the combustion. They therefore also influence the efficiency of the process and the formation of pollutants during combustion.
  • the combustion in the main combustion chamber is improved and accelerated in a simple manner by arranging the outlet openings further apart from one another, in particular outside the smallest cross section of the assembly channel. This is achieved by making the floor plan of the antechamber cover larger than the smallest cross section of the assembly channel.
  • the prechamber element is then installed from the side of the cylinder head facing the main combustion chamber. The arrangement of the outlet openings of the overflow passages is therefore independent of the smallest cross section of the assembly channel.
  • one or more outlet openings can be spaced significantly further apart and at least partially arranged outside a solid body, which is described by the fictitious, geometric extrusion of the smallest cross section of the mounting channel along the longitudinal axis of the mounting channel. This includes the case in which a center point of at least one outlet opening lies outside this solid body.
  • extrusion is to be understood in accordance with its meaning in geometry and describes an increase in the dimensions of an element, for example a flat surface.
  • a solid body is formed by a parallel displacement of a surface along a line of theoretically any length. The area here is the smallest cross section and the line here is the longitudinal axis of the assembly channel.
  • the extrusion here takes place fictitiously in both axial directions and with an unlimited length.
  • a mounting channel with a circular cross section and a center axis is considered.
  • the subject of claim 1 is therefore also an antechamber element according to the preamble, in which the largest distance of the outlet opening of at least one overflow passage to the center axis of the assembly channel is greater than the smallest radius of the assembly channel.
  • the fastening section of the base body of the antechamber element can have a region with a cylindrical lateral surface and/or a region with a conical lateral surface.
  • the cylindrical lateral surface can be a lateral surface or part of a lateral surface of a general cylinder with any base area.
  • the cylinder can be straight or crooked.
  • the line connecting the centers of the base surfaces is not perpendicular to the base surfaces.
  • the cone-like lateral surface can be a lateral surface or part of a lateral surface of a cone with any base area. Like the cylinder, the cone can be straight or crooked.
  • the line connecting the tip of the cone and the center of the base is not perpendicular to the base.
  • the base surfaces preferably have the shape of a circle or an ellipse. With such a shape of the fastening section, various fastening options and at the same time a transition area for widening the antechamber element towards the antechamber cover can be implemented.
  • the antechamber cover can have a geometry that deviates from a circular shape.
  • An oval lid shape allows a desired distance between the outlet openings to be achieved along a first, long semi-axis.
  • a second, shorter semi-axis can be used to create an antechamber element with a space-saving design.
  • a fuel injector which may protrude into the antechamber.
  • an additional opening can be arranged on the base body to accommodate a fuel injector.
  • the antechamber element is formed by the base body and the antechamber cover.
  • This construction can advantageously be designed in two parts or in one part.
  • the antechamber cover can be connected to the base body in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-locking manner. A welded connection is particularly suitable.
  • An advantage of the two-part design is the high degree of design freedom of the construction.
  • Another advantage of the two-part design is that different materials can be used for the base body and the antechamber cover.
  • the base body can, for example, be made from a material with high thermal conductivity, in particular at least 50 W/mK, preferably at least 100 W/mK (e.g. a copper alloy).
  • the antechamber cover can be made, for example, from a material with high thermal and chemical resistance (e.g. a nickel alloy).
  • a material with high thermal and chemical resistance e.g. a nickel alloy.
  • a one-piece design of the antechamber element makes a particularly simple and therefore cost-effective production possible, since there is no need for complicated assembly of the individual parts.
  • the antechamber element can in particular be produced by a forming process, which is preferably extrusion or deep drawing.
  • the assembly channel or the base body which is at least partially arranged in the assembly channel, to be arranged eccentrically to the antechamber cover.
  • the base body then has, for example, an area with the lateral surface of an oblique truncated cone.
  • the antechamber cover can, for example, also be arranged eccentrically to a base body which only has areas with straight cylindrical and/or conical lateral surfaces.
  • the centers of at least two outlet openings can lie on a common circle or a common ellipse. Such an arrangement of the outlet openings achieves advantageous, uniform combustion in the main combustion chamber.
  • This ignition device has a prechamber element according to one of claims 1 to 8 and a cylinder head sleeve and / or a cylinder head, wherein a mounting channel is formed in the cylinder head sleeve or the cylinder head, wherein the fastening section of the prechamber element is arranged in the mounting channel.
  • the claimed antechamber element can be arranged and fastened as a single component in a mounting channel of a cylinder head.
  • the prechamber element is then installed from the side of the main combustion chamber.
  • the antechamber element can remain in the cylinder head and does not have to be dismantled.
  • the antechamber element can be arranged and fastened in a cylinder head sleeve, which in turn is arranged in the cylinder head. This enables assembly and disassembly of the prechamber element from the side of the cylinder head facing away from the main combustion chamber.
  • the cylinder head does not have to be removed.
  • a cylinder head sleeve enables a cylinder head to be easily converted to use the antechamber element in question.
  • the mounting channel has a smallest cross section for receiving the fastening section.
  • a part of the mounting channel in which the fastening section is arranged can be cylindrical, for example through a bore.
  • the assembly channel in this part has the smallest cross section.
  • the antechamber element can be fastened in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-locking manner in the mounting channel via the fastening section.
  • a screw or shrink connection is advantageous, for example, if the fastening section has an area with a cylindrical lateral surface. In the case of a screw connection, an external thread can be arranged in this area and an internal thread can be arranged on the corresponding inner surface of the mounting channel. If the fastening section has an area with a cone-like lateral surface, the realization of a cone connection can be advantageous, for example.
  • the antechamber element can be fastened in the mounting channel, for example using a clamp connection.
  • a spark plug and/or a fuel injector can also be arranged.
  • the spark plug or the fuel injector protrudes at least partially through the opening provided on the base body into the antechamber element.
  • the spark plug enables the fuel-air mixture to be ignited in the antechamber.
  • the spark plug can, for example, be a spark plug without an antechamber of the usual design. These are generally cheaper than prechamber spark plugs and can therefore reduce maintenance costs.
  • the prechamber element serves as a ground electrode of a suitable spark plug.
  • An additional fuel injector can further improve ignition.
  • the spark plug and/or the fuel injector can be fastened in the antechamber element in a form-fitting and/or non-positive and/or material-locking manner.
  • Screw connections are particularly suitable for this.
  • a screw connection offers the advantage that the connection is detachable, thus allowing the spark plug or fuel injector to be easily replaced.
  • a clamp or cone connection enables particularly quick assembly. Furthermore, a shrink connection is conceivable.
  • the prechamber element according to the invention or the ignition device according to the invention is suitable, for example, for use with a stationary gas engine. Furthermore, it can be used in a non-stationary gasoline engine conceivable, namely due to the ignition properties achieved by the arrangement of the overflow passages. However, the use is not limited to the types of engines mentioned above, but is also conceivable with other suitable engines.
  • the underlying object is further achieved by a method for producing or assembling the ignition device with the features of independent claim 14.
  • the method for assembling an ignition device in particular an ignition device according to one of claims 9 to 13, comprises the following method steps:
  • the pre-chamber element is first inserted into the assembly channel of the cylinder head as part of the assembly of the ignition device.
  • the pre-chamber element can be inserted into the assembly channel of the cylinder head sleeve before or after the cylinder head sleeve is/was inserted into the cylinder head.
  • the cylinder head sleeve can be inserted into the cylinder head from the side of the cylinder head facing or away from the main combustion chamber. If the ignition device additionally has a spark plug and/or a fuel injector, these can then be inserted into the prechamber element from the side of the cylinder head facing away from the main combustion chamber.
  • FIG. 1 shows a schematic, sectional representation of a first exemplary embodiment of an ignition device according to the invention with an antechamber element according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic, sectional representation of a further exemplary embodiment of an ignition device according to the invention with an antechamber element according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic, sectional representation of a further exemplary embodiment of an ignition device according to the invention with an antechamber element according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic, sectional representation of a further exemplary embodiment of an ignition device according to the invention with an antechamber element according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic, sectional representation of a further exemplary embodiment of an ignition device according to the invention with an antechamber element according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic, sectional representation of a further exemplary embodiment of an ignition device according to the invention with an antechamber element according to the invention.
  • a first exemplary embodiment of an ignition device 1 according to the invention is shown in FIG.
  • the ignition device 1 is arranged in an engine with a cylinder 19, a piston 18 and charge valves 20.
  • the ignition device 1 comprises an antechamber element 2 according to the invention, into which a spark plug 15 is inserted, and a cylinder head 11.
  • the spark plug 15 is designed as a conventional spark plug with a wire ground electrode. However, it is expressly pointed out that other forms of design of the spark plug 15 are also possible.
  • the prechamber element 2 is fastened in a mounting channel 10 in the cylinder head 11 and partially projects into the main combustion chamber 17. In this exemplary embodiment of the ignition device 1, the prechamber element 2 is inserted from the side of the cylinder head 11 facing the main combustion chamber 17.
  • the prechamber element 2 has a base body 3 with an opening 6 for receiving the spark plug 15 and a prechamber cover 4. These form an antechamber 5.
  • the antechamber cover 4 is connected to the base body 3 by a weld seam 21.
  • Radial overflow passages 7 with outlet openings 8 towards the main combustion chamber 17 are arranged in the antechamber cover 4.
  • the fastening section 9 has an area with a cylindrical lateral surface and a circular cross section and an area with a cone-like lateral surface. This cone-like area forms the transition from the cylindrical part of the base body 3 to the antechamber cover 4.
  • the attachment of the antechamber element 2 in the assembly channel 10 via the attachment section 9 is realized in this exemplary embodiment by a shrink connection.
  • the mounting channel 10 has a smallest cross section 13 in the area of the cylindrical part of the base body 3.
  • a fictitious solid body 23 can be described in the form of a cylinder.
  • all of them are located Outlet openings 8 of the overflow passages 7 outside this volume body 23.
  • Fig. 2 shows a further exemplary embodiment of an ignition device 1 according to the invention with a prechamber element 2, a spark plug 15 and a cylinder head 11.
  • the prechamber element 2 is designed in one piece.
  • the assembly channel 10, adjacent to the cylindrical region of the fastening section 9, and the antechamber cover 4 have a circular shape.
  • the center of the outlet opening 8 of at least one overflow passage 7 lies outside a volume body 23, which is described by the extrusion of the smallest cross section 13 along the longitudinal axis 14 of the assembly channel 10.
  • the solid body 23 has the shape of a cylinder with the radius a.
  • the distance b between the center of the outlet opening 8 of at least one overflow passage 7 and the center axis of the assembly channel 10 is greater than the smallest radius a of the assembly channel 10.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of an ignition device 1 according to the invention with a prechamber element 2, a spark plug 15 and a cylinder head 11.
  • the assembly channel 10 and the prechamber cover 4 have a circular shape analogous to FIG. 2.
  • the attachment of the antechamber element 2 in the assembly channel 10 is realized in this exemplary embodiment by a screw connection.
  • the fastening section 9 has an external thread 22 in the area with a cylindrical lateral surface. In this area, a corresponding internal thread is arranged in the assembly channel 10.
  • the outlet openings 8 lie outside the fictitious solid body 23.
  • the illustrated ignition device 1 has a prechamber element 2, a spark plug 15 and a cylinder head 11, with the prechamber cover 4 and the base body 3 being arranged eccentrically to one another.
  • the base body 3 has areas here with the lateral surface of an oblique truncated cone and a straight cylinder, each with circular bases.
  • the antechamber cover 4 has a circular shape. The center axes of the cylindrical section of the base body 3 and the antechamber cover 4 are thus arranged offset from one another.
  • the area of the base body 3 with the cone-like lateral surface acts as a transition area between the cylindrical section of the base body 3 and the antechamber cover 4.
  • the outlet openings 8 are located at least partially (right outlet opening 8 in the sectional view) or completely (left outlet opening 8 in the sectional view) outside the fictitious solid body 23.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of an ignition device 1 according to the invention with an antechamber element 2 according to the invention according to FIG. 2, a cylinder head sleeve 12, a spark plug 15 and a cylinder head 11.
  • the cylinder head sleeve 12 has the mounting channel 10 for arranging the antechamber element 2 and is arranged in the cylinder head 11. It can be seen that the cylinder head sleeve 12 can be inserted from the side of the cylinder head 11 facing away from or facing the main combustion chamber 17.
  • the fictitious solid body 23 is formed by extruding the smallest cross section 13 of the assembly channel 10, which is arranged here in the cylinder head sleeve 12.
  • the outlet openings 8 are therefore outside the fictitious solid body 23.
  • FIG. 6 A further exemplary embodiment of an ignition device 1 according to the invention is shown in FIG. 6.
  • a fuel injector 16 is also arranged in the prechamber element 2, which projects into the prechamber 5.
  • the assembly channel 10 and the antechamber cover 4 have a circular shape analogous to FIG. 2.
  • the base body 3 of the prechamber element 2 each has an opening 6 for receiving the spark plug 15 and the fuel injector 16.
  • the outlet openings 8 are at least partially outside the fictitious solid body 23.

Landscapes

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Abstract

Ein Vorkammerelement (2) für eine Zündvorrichtung (1) mit einem Grundkörper (3) und einem Vorkammerdeckel (4), wobei der Grundkörper (3) und der Vorkammerdeckel (4) eine Vorkammer (5) bilden, wobei der Grundkörper (3) eine Öffnung (6) zur Aufnahme einer Zündkerze (15) und einen Befestigungsabschnitt (9) zur Anordnung in einem Montagekanal (10) eines Zylinderkopfes (11) oder einer Zylinderkopfhülse (12) aufweist, und wobei an dem Grundkörper (3) und/oder an dem Vorkammerdeckel (4) mindestens ein Überströmdurchgang (7) ausgebildet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Austrittsöffnung (8) des mindestens einen Überströmdurchgangs (7) zumindest teilweise außerhalb eines Volumenkörpers (23) liegt, der durch eine geometrische Extrusion eines kleinsten Querschnitts (13) des Montagekanals (10) entlang einer Längsachse (14) des Montagekanals (10) beschrieben ist. Des Weiteren ist eine Zündvorrichtung (1) mit einem Vorkammerelement (2) und einer Zylinderkopfhülse (12) und/oder einem Zylinderkopf (11) sowie ein Verfahren zur Montage dieser Zündvorrichtung (1) angegeben.

Description

VORKAMMERELEMENT, ZÜNDVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR MONTAGE EINER ZÜNDVORRICHTUNG
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.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündvorrichtung mit einem Vorkammerelement. Zudem hat die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Zündvorrichtung zum Gegenstand.
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.
Die EP 2 977 586 A1 und die US 2012/0103302 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. 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.
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- Luft-Gemisches 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.
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.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist ein in Rede stehendes 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, dadurch gekennzeichnet, dass 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. 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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
Das Vorkammerelement wird durch den Grundkörper und den Vorkammerdeckel gebildet. Diese Konstruktion kann in vorteilhafter Weise zweiteilig oder einteilig ausgestaltet sein. Bei einer zweiteiligen Ausgestaltung kann der Vorkammerdeckel form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sein. 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.
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. 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.
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.
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.
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. 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.
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-Luft- Gemisches 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.
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.
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.
Die zugrundeliegende Aufgabe wird 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, insbesondere 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.
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. 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
Fig. 1 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
Fig. 2 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
Fig. 3 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
Fig. 4 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement,
Fig. 5 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement und
Fig. 6 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement. In Fig. 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.
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.
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.
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.
Fig. 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.
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.
Des Weiteren zeigt Fig. 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 Fig. 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.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 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.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung 1 mit einem erfindungsgemäßen Vorkammerelement 2 nach Fig. 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.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung 1 zeigt Fig. 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 Fig. 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. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen. 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.
Be zugszeichenliste
1 Zündvorrichtung
2 Vorkammerelement
3 Grundkörper
4 Vorkammerdeckel
5 Vorkammer
6 Öffnung
7 Überströmdurchgang
8 Austrittsöffnung
9 Befestigungsabschnitt 0 Montagekanal 1 Zylinderkopf 2 Zylinderkopfhülse 3 Kleinster Querschnitt 4 Längsachse 5 Zündkerze 6 Kraftstoffinjektor 7 Hauptbrennraum 8 Kolben 9 Zylinder 0 Ladungsventil 1 Schweißnaht 2 Außengewinde 3 Fiktiver Volumenkörper

Claims

A n s p r ü c h e
1. Vorkammerelement (2) für eine Zündvorrichtung (1) mit einem Grundkörper (3) und einem Vorkammerdeckel (4), wobei der Grundkörper (3) und der Vorkammerdeckel (4) eine Vorkammer (5) bilden, wobei der Grundkörper (3) eine Öffnung (6) zur Aufnahme einer Zündkerze (15) und einen Befestigungsabschnitt (9) zur Anordnung in einem Montagekanal (10) eines Zylinderkopfes (11) oder einer Zylinderkopfhülse (12) aufweist, und wobei an dem Grundkörper (3) und/oder an dem Vorkammerdeckel (4) mindestens ein Überströmdurchgang (7) ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Austrittsöffnung (8) des mindestens einen Überströmdurchgangs (7) zumindest teilweise außerhalb eines Volumenkörpers (23) liegt, der durch eine geometrische Extrusion eines kleinsten Querschnitts (13) des Montagekanals (10) entlang einer Längsachse (14) des Montagekanals (10) beschrieben ist.
2. Vorkammerelement (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelpunkt mindestens einer Austrittsöffnung (8) außerhalb des Volumenkörpers (23) liegt.
3. Vorkammerelement (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (9) einen Bereich mit einer zylindrischen Mantelfläche und/oder einen Bereich mit einer kegelartigen Mantelfläche aufweist.
4. Vorkammerelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkammerdeckel (4) eine von einer Kreisform abweichende Geometrie, vorzugsweise eine ovale Form, aufweist.
5. Vorkammerelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (3) eine Öffnung (6) zur Aufnahme eines Kraftstoffinjektors (16) ausgebildet ist.
6. Vorkammerelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) und der Vorkammerdeckel (4) einteilig ausgebildet sind oder dass der Grundkörper (3) und der Vorkammerdeckel (4) miteinander form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden sind, beispielsweise verschweißt.
7. Vorkammerelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) und der Vorkammerdeckel (4) exzentrisch zueinander angeordnet sind.
8. Vorkammerelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte mindestens zweier Austrittsöffnungen (8) auf einem gemeinsamen Kreis oder einer gemeinsamen Ellipse liegen.
9. Zündvorrichtung (1) mit einem Vorkammerelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einer Zylinderkopfhülse (12) und/oder einem Zylinderkopf (11), wobei in der Zylinderkopfhülse (12) oder dem Zylinderkopf (11) ein Montagekanal (10) ausgebildet ist, wobei der Befestigungsabschnitt (9) des Vorkammerelements (2) in dem Montagekanal (10) angeordnet ist.
10. Zündvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagekanal (10) einen kleinsten Querschnitt (13) zur Aufnahme des Befestigungsabschnitts (9) aufweist.
11. Zündvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkammerelement (2) über den Befestigungsabschnitt (9) form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig, vorzugsweise durch eine Schraubverbindung, eine Schrumpfverbindung, eine Klemmverbindung oder eine Konusverbindung, in dem Montagekanal (10) befestigt ist.
12. Zündvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündkerze (15) und/oder ein Kraftstoffinjektor (16) angeordnet sind/ist.
13. Zündvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (15) und/oder der Kraftstoffinjektor (16) in dem Vorkammerelement (2) form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig, vorzugsweise durch eine Schraubverbindung, eine Schrumpfverbindung, eine Klemmverbindung oder eine Konusverbindung, befestigt sind/ist.
14. Verfahren zur Montage einer Zündvorrichtung (1), insbesondere einer Zündvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, mit folgenden Verfahrensschritten: - Einsetzen eines Vorkammerelements (2) in einen Montagekanal (10) eines Zylinderkopfes (11) von einer einem Hauptbrennraum (17) zugewandten Seite des Zylinderkopfes (11) her oder in einen Montagekanal (10) einer Zylinderkopfhülse (12) vor oder nach dem Einbringen der Zylinderkopfhülse (12) in den Zylinderkopf (11), - ggf. Einsetzen einer Zündkerze (15) und/oder eines Kraftstoffinjektors (16) in das Vorkammerelement (2).
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