DE102019122559A1 - Externally ignited reciprocating internal combustion engine with a prechamber ignition system - Google Patents

Externally ignited reciprocating internal combustion engine with a prechamber ignition system Download PDF

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Gerhard Weber
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Abstract

Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem in einem Zylinderkopf der Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei das Vorkammerzündsystem einen Hohlraum aufweist, in dem eine Zündvorrichtung mit einer Zündelektrode angeordnet ist, wobei der Hohlraum mit einem Deckel gegenüber einem Brennraum der Hubkolben-Brennkraftmaschine abgedeckt ist, wobei der Deckel zumindest einen Durchbruch aufweist, der den Hohlraum und den Brennraum Gas führend miteinander verbindet, wobei der Deckel zumindest einen zweiten Durchbruch aufweist dessen Querschnitt kleiner ist als ein Querschnitt des ersten Durchbruchs.Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Vorkammerzündsystems ist das Spülen des Vorkammerzündsystems bei einem Ladungswechsel deutlich verbessert, was die Zündeigenschaften bei niedrigen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine wesentlich verbessert.Externally ignited reciprocating internal combustion engine with a prechamber ignition system in a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine, the prechamber ignition system having a cavity in which an ignition device with an ignition electrode is arranged, the cavity being covered with a cover opposite a combustion chamber of the reciprocating internal combustion engine, wherein the cover has at least one opening that connects the cavity and the combustion chamber with each other in a gas-conducting manner, the cover having at least one second opening, the cross section of which is smaller than a cross section of the first opening Gas exchange significantly improved, which significantly improves the ignition properties at low loads and speeds of the internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an externally ignited reciprocating internal combustion engine with a prechamber ignition system with the features from the preamble of claim 1.

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2014 111 897 A1 hingewiesen. Aus dieser ist eine Zündeinrichtung zum Zünden von Brennstoff-Luft-Gemischen in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors mittels einer Corona-Entladung bekannt, mit einer Zündelektrode, einen die Zündelektrode umgebenden Außenleiter, welcher ein vorderes und ein hinteres Ende hat und mit einem zwischen der Zündelektrode und dem Außenleiter angeordneten elektrischen Isolator, aus welchem wenigstens eine Spitze der Zündelektrode herausragt. Die wenigstens eine Spitze der Zündelektrode liegt in einem Raum, der durch eine dem Isolator zugeordnete Kappe abgeschirmt ist, die eine dem Isolator zugewandte Innenseite und eine dem Isolator abgewandte Außenseite sowie eines oder mehrere Löcher hat, durch welche der abgeschirmte Raum mit einem auf der Außenseite der Kappe liegenden Raum, der Brennkammer, in Verbindung steht.For the technical environment, for example, the German Offenlegungsschrift DE 10 2014 111 897 A1 pointed out. From this an ignition device for igniting fuel-air mixtures in a combustion chamber of an internal combustion engine by means of a corona discharge is known, with an ignition electrode, an outer conductor surrounding the ignition electrode, which has a front and a rear end and one between the ignition electrode and the outer conductor arranged electrical insulator, from which at least one tip of the ignition electrode protrudes. The at least one tip of the ignition electrode is in a space which is shielded by a cap assigned to the insulator, which has an inside facing the insulator and an outside facing away from the insulator, as well as one or more holes through which the shielded space and one on the outside the space lying on the cap, the combustion chamber.

Weiter ist aus der internationalen Patentanmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 2008/031482 A2 eine Zündkerze zum Zünden eines brennbaren Gasgemisches beim Verbrennungsmotor bekannt, umfassend:

  • eine Zündelektrode,
  • eine elektrische Versorgungsleitung, an welche die Zündelektrode angeschlossen ist,
  • einen Isolatorkörper, durch den die Versorgungsleitung hindurchgeführt ist,
  • ein Gehäusekopf, der dichtend auf dem Isolatorkörper sitzt und ein Außengewinde zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor,
  • ein Rohrgehäuse, das an dem Gehäusekopf befestigt ist, den Isolatorkörper umgibt und einen Sechskant trägt,
  • wobei das Rohrgehäuse eine Isolatorkörper-Halterung umgibt, die über eine Schweißnaht mit dem Gehäusekopf verschweißt ist und den Isolatorkörper mit einer Vorspannung gegen den Gehäusekopf presst.
Next is from the international patent application with the international publication number WO 2008/031482 A2 a spark plug for igniting a combustible gas mixture in an internal combustion engine is known, comprising:
  • an ignition electrode,
  • an electrical supply line to which the ignition electrode is connected,
  • an insulator body through which the supply line is passed,
  • a housing head that sits sealingly on the insulator body and an external thread for screwing into an internal combustion engine,
  • a tubular housing which is attached to the housing head, surrounds the insulator body and carries a hexagon,
  • wherein the tubular housing surrounds an insulator body holder which is welded to the housing head via a weld seam and presses the insulator body against the housing head with a prestress.

Zum weiteren technischen Umfeld wird ferner auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 120 984 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Vorkammerzündkerze für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt.For further technical information, please refer to the German Offenlegungsschrift DE 10 2016 120 984 A1 pointed out. A prechamber spark plug for a gas-operated internal combustion engine and a method for its production are known from this laid-open specification.

Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2016 206 992 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, eine Zündkerze bekannt. Bei der Zündkerze handelt es sich insbesondere um eine Vorkammerzündkerze, mit einem Gehäuse, einer Zündelektrode und einer Masseelektrode, wobei die Zündelektrode über eine Versorgungsleitung mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist und wobei die Versorgungsleitung zumindest teilweise innerhalb eines Isolators verläuft, wobei zumindest ein Ableitungsbereich des Gehäuses aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 150 W/mK hergestellt ist.Further is from the German Offenlegungsschrift DE 10 2016 206 992 A1 , from which the present invention is based, a spark plug is known. The spark plug is in particular a prechamber spark plug with a housing, an ignition electrode and a ground electrode, the ignition electrode being able to be subjected to an electrical voltage via a supply line and the supply line running at least partially within an insulator, with at least one discharge area of the housing is made of a material with a thermal conductivity of over 150 W / mK.

Nachteilig an diesen bekannten Vorkammerzündsystemen ist, dass im niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich einer Brennkraftmaschine kein oder kaum ein ausreichender Gasaustausch innerhalb des Vorkammerzündsystems stattfindet, sodass in diesen Last-und/oder Drehzahlbereichen eine sichere Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht immer gewährleistet ist.The disadvantage of these known prechamber ignition systems is that in the low load and / or speed range of an internal combustion engine there is little or no gas exchange within the prechamber ignition system, so that reliable ignition of the fuel-air mixture is not always guaranteed in these load and / or speed ranges is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der die Zündfähigkeit eines Vorkammerzündsystems in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich einer Brennkraftmaschine sichergestellt werden kann.The object of the present invention is to provide a measure with which the ignitability of a prechamber ignition system can be ensured in a low load and / or speed range of an internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments of the invention are described in the subclaims.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Vorkammerzündsystems wird bei einem Ladungswechsel beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein Frischluft/Kraftstoff-Gemisch durch alle Durchbrüche direkt in den Bereich von der Zündelektrode der Zündvorrichtung gefördert und Restgas verdrängt. Somit liegt insbesondere bei niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine immer ein zündfähiges Frischluft/Kraftstoff-Gemisch im Zündbereich der Zündvorrichtung vor. Ein sicheres Zünden ist somit immer gewährleistet. Die zweiten Durchbrüche sind jedoch so klein, dass keine Zündstrahlen durch diese in den Brennraum dringen können.Due to the design of the prechamber ignition system according to the invention, a fresh air / fuel mixture is conveyed through all openings directly into the area of the ignition electrode of the ignition device and residual gas is displaced during a charge change during operation of the internal combustion engine. Thus, especially at low load and / or speed ranges of the internal combustion engine, there is always an ignitable fresh air / fuel mixture in the ignition range of the ignition device. Safe ignition is therefore always guaranteed. The second openings are so small, however, that no ignition jets can penetrate through them into the combustion chamber.

Die Größenordnungen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 sind besonders bevorzugte Größenordnungen für runde Durchbrüche. Der Überlappungsbereich kommt zustande, da die Durchbrüche abhängig von den herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen in ihrer Größe an die jeweilige Brennkraftmaschine angepasst werden müssen.The orders of magnitude according to claims 2 and 3 are particularly preferred orders of magnitude for round openings. The overlap area comes about because the size of the openings must be adapted to the respective internal combustion engine, depending on the prevailing pressure and temperature conditions.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 verbessert das Austreten der Zündstrahlen aus dem ersten Durchbruch im Deckel des Vorkammerzündsystems.The configuration according to claim 4 improves the escape of the ignition beams from the first breakthrough in the lid of the prechamber ignition system.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 verhindert das Austreten der Zündstrahlen aus dem zweiten Durchbruch im Deckel des Vorkammerzündsystems.The configuration according to claim 5 prevents the ignition jets from escaping from the second opening in the cover of the prechamber ignition system.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 wird ein Verkoken des ersten und des zweiten Durchbruchs im Deckel des Vorkammerzündsystems vermieden.The embodiment according to claim 6 avoids coking of the first and second openings in the cover of the prechamber ignition system.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Vorkam merzü ndsystem.
  • 2 zeigt in einem Diagramm den Einfluss der Durchbruchsgröße.
The invention is explained in more detail below with reference to two figures.
  • 1 shows schematically a section through an antechamber according to the invention.
  • 2 shows in a diagram the influence of the opening size.

1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Vorkammerzündsystem 1. Das Vorkammerzündsystem 1 ist in einem Zylinderkopf einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine angeordnet. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, wie z. B. einem PKW oder einem Einspurfahrzeug vorgesehen. In dem Vorkammerzündsystem 1 ist ein Hohlraum 3, in dem eine Zündvorrichtung 4 mit einer Zündelektrode 5 angeordnet ist. Weiter ist der Hohlraum 3 von einem Deckel 6 gegenüber einem Brennraum 7 der Brennkraftmaschine abgedeckt. Der Deckel 6 weist zumindest einen ersten Durchbruch 8 und einen zweiten Durchbruch 9 auf, die den Hohlraum 3 und den Brennraum 7 Gas führend miteinander verbinden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei erste Durchbrüche 8 und vier zweite Durchbrüche 9 dargestellt. Die Anzahl der ersten und zweiten Durchbrüche 8, 9 kann in anderen Ausführungsbeispielen deutlich abweichen. 1 shows schematically a section through an antechamber ignition system according to the invention 1 . The pre-chamber ignition system 1 is arranged in a cylinder head of an externally ignited internal combustion engine. The internal combustion engine is preferably for a motor vehicle such. B. provided a car or a single-track vehicle. In the prechamber ignition system 1 is a cavity 3 , in which an igniter 4th with an ignition electrode 5 is arranged. Next is the cavity 3 from a lid 6th opposite a combustion chamber 7th the internal combustion engine covered. The lid 6th has at least a first breakthrough 8th and a second breakthrough 9 on that the cavity 3 and the combustion chamber 7th Connect gas leading together. In the present exemplary embodiment there are two first openings 8th and four second breakthroughs 9 shown. The number of first and second breakthroughs 8th , 9 may differ significantly in other exemplary embodiments.

Erfindungsgemäß ist ein Querschnitt Q1 des ersten Durchbruchs 8 größer als ein Querschnitt Q2 des zweiten Durchbruchs 9, dies gilt für alle möglichen Querschnittsformen. Vorzugsweise sind die Durchbrüche 8, 9 jedoch rund.According to the invention is a cross section Q1 of the first breakthrough 8th larger than a cross section Q2 of the second breakthrough 9 , this applies to all possible cross-sectional shapes. Preferably the openings are 8th , 9 however round.

Bevorzugt weist der erste Querschnitt Q1 einen Durchmesser zwischen 0,5 mm und 2,5 mm und der zweite Querschnitt Q2 einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 1,0 mm auf. Wie sich die Durchmesser ergeben, wird zu 2 näher erläutert.The first cross section preferably has Q1 a diameter between 0.5 mm and 2.5 mm and the second cross section Q2 a diameter between 0.1 mm and 1.0 mm. How the diameters result becomes 2 explained in more detail.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der erste Durchbruch 8 eine Düsenform auf, durch die die Zündstrahlen mit geringeren Verlusten hindurchtreten können.In a particularly preferred embodiment, the first breakthrough 8th a nozzle shape through which the pilot jets can pass with lower losses.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Durchbruch 9 scharfkantig ausgebildet, so dass die Zündstrahlen an einem Durchtritt gehindert werden.In a further preferred embodiment, the second breakthrough is 9 Sharp-edged so that the ignition jets are prevented from passing through.

Besonders bevorzugt weist der Deckel 6 eine katalytische Beschichtung, wie z. B. Platin auf. Durch diese Maßnahme ist ein Verkoken des Deckels 6 durch Verbrennungsrückstände vermieden.The cover particularly preferably has 6th a catalytic coating, such as. B. platinum. This measure causes the lid to coke 6th avoided by combustion residues.

2 zeigt in einem Diagramm den Einfluss der Durchbruchsgröße. Über eine Y-Achse ist eine Ausflusszahl µ im Bereich von 0 und 1 dargestellt. 2 shows in a diagram the influence of the opening size. There is a discharge figure over a Y-axis µ in the range of 0 and 1.

Die Ausflusszahl µ ist ein strömungsmechanischer Korrekturfaktor, der das Verhältnis der beim Ausfluss aus Öffnungen tatsächlich austretenden Gas- oder Flüssigkeitsmenge zur derjenigen, die bei Reibungsfreiheit und fehlender Strahlkontraktion (Tritt Flüssigkeit durch ein scharfkantiges Loch ins Freie, misst der Querschnitt des Freistrahls nur etwa 60% des Lochquerschnitts) aus der Öffnung fließen würde. Die mit Hilfe der Bernoulli'schen Gleichung ermittelte Strömungsgeschwindigkeit muss mit der Ausflusszahl multipliziert werden, um den beiden genannten Korrekturen Rechnung zu tragen. Für Flüssigkeitsströmungen liegt die Ausflusszahl µ zwischen 0 und 1.The discharge number µ is a fluid mechanical correction factor that determines the ratio of the amount of gas or liquid that actually escapes when flowing out of openings to that which is released when there is no friction and there is no jet contraction (if liquid passes through a sharp-edged hole, the cross-section of the free jet measures only about 60% of the hole cross-section) would flow out of the opening. The flow velocity determined with the help of Bernoulli's equation must be multiplied by the outflow number in order to take into account the two corrections mentioned. For liquid flows, the outflow number is µ between 0 and 1.

Über eine X-Achse ist eine Reynolds-Zahl Re ab 0 dargestellt.About an X axis is a Reynolds number re shown from 0.

Die Reynolds-Zahl ist eine nach dem Physiker Reynolds benannte dimensionslose Kennzahl. Sie wird in der Strömungslehre verwendet und kann als das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften verstanden werden. Das Turbulenzverhalten geometrisch ähnlicher Körper ist bei gleicher Reynolds-Zahl identisch. Diese Eigenschaft erlaubt z. B. realitätsnahe Modellversuche im Wasser- oder Windkanal.The Reynolds number is a dimensionless number named after the physicist Reynolds. It is used in fluid dynamics and can be understood as the ratio of inertia to viscosity forces. The turbulence behavior of geometrically similar bodies is identical with the same Reynolds number. This property allows z. B. realistic model tests in water or wind tunnels.

Ziel der Erfindung ist ein Vorkammerzündsystem 1, das eine strömungstechnische „Einbahnstraße“ bildet, die beim Ladungswechsel der Brennkraftmaschine kühleres und langsames Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Hohlraum 3 eintreten lässt, aber heißerem und schnellerem Verbrennungsgas einen Widerstand bietet, so dass der Großteil der Verbrennungsgase durch die größeren, ersten Durchbrüche 8 des Deckels 6 in den Brennraum 7 geleitet wird.The aim of the invention is a prechamber ignition system 1 , which forms a fluidic "one-way street", which during the gas exchange of the internal combustion engine cooler and slower fuel / air mixture into the cavity 3 but offers resistance to hotter and faster combustion gas so that most of the combustion gases pass through the larger, first breakthroughs 8th of the lid 6th into the combustion chamber 7th is directed.

Der Massenstrom durch die Durchbrüche 8, 9 folgt der Düsenströmung, die in diesem Kontext zusammengefasst werden kann auf: m ˙ = A μ f ( p Hohlraum , p Zylinder )

Figure DE102019122559A1_0001
Hierbei ist A der Strömungsquerschnitt des Durchbruchs 8, 9 und µ die Ausflusszahl, die zusammen den effektiven Düsenquerschnitt bilden.
Bei ausreichend hohem Druckverhältnis (kritisches Druckverhältnis) wird in den Durchbrüchen 8, 9 Schallgeschwindigkeit erreicht.
Die Ausflusszahl µ hängt von der Geometrie der Durchbrüche 8, 9 sowie der Reynolds-Zahl der Strömung ab. Hierbei gilt qualitativ der in 2 dargestellte Verlauf des unbezifferten, einzigen Graphen.The mass flow through the breakthroughs 8th , 9 follows the nozzle flow, which in this context can be summarized as: m ˙ = A. μ f ( p cavity , p cylinder )
Figure DE102019122559A1_0001
Here A is the flow cross section of the opening 8th , 9 and µ the number of outflows, which together form the effective nozzle cross-section.
If the pressure ratio is high enough (critical pressure ratio), the openings 8th , 9 Speed of sound reached.
The discharge number µ depends on the geometry of the breakthroughs 8th , 9 and the Reynolds number of the flow. The in 2 Represented course of the unquantified, single graph.

Vorteilhaft ist ein Design des Vorkammerzündsystems 1, bei dem die ersten Durchbrüche 8 für die Zündstrahlen aus dem Hohlraum 3 in den Zylinder (Brennraum 7) eine sehr große Ausflusszahl µ, d.h. nahe dem idealen Wert 1, besitzen, optimaler Weise sogar eine Düse, insbesondere eine Laval-Düse bilden. Diese Ausflusszahl µ ist im Bereich B des Diagrammes, über die X-Achse aufgetragen.A design of the prechamber ignition system is advantageous 1 where the first breakthroughs 8th for the pilot jets from the cavity 3 in the cylinder (combustion chamber 7th ) a very large discharge number µ , ie close to the ideal value 1 , have, optimally even form a nozzle, in particular a Laval nozzle. This discharge number µ is plotted in area B of the diagram over the X axis.

Andererseits sollten die zusätzlichen zweiten Durchbrüche 9, die Spülöffnungen, eine möglichst geringe Ausflusszahl µ besitzen, die stark abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit ist und somit im Bereich A des Diagramms über der X-Achse zu finden ist. Dies wird dadurch möglich, da die Reynolds-Zahl direkt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit und dem Querschnitt Q2 ist. Durch eine ausreichend hohe Anzahl an zusätzlichen Spülöffnungen, den zweiten Durchbrüchen 9, ließe sich der Nachteil der geringen Durchmesser kompensieren um dennoch einen ausreichenden durchströmten Querschnitt Q2 für einen Gasaustausch im Hohlraum 3 zu erzeugen.On the other hand, the additional second breakthroughs should 9 , the flushing openings, the lowest possible number of outflows µ which is strongly dependent on the flow velocity and can therefore be found in area A of the diagram above the X axis. This is possible because the Reynolds number is directly proportional to the flow velocity and the cross section Q2 is. With a sufficiently high number of additional flushing openings, the second breakthroughs 9 , the disadvantage of the small diameter could be compensated for by a sufficient flow cross-section Q2 for gas exchange in the cavity 3 to create.

Möglich wären daher Designs mit:

  • Ersten Durchbrüchen 8, den Zündstrahlbohrungen, mit typisch 0,5 - 2,5 mm Durchmesser, optional und optimal in Form einer Laval-Düse.
  • • Sowie mit zweiten Durchbrüchen 9, den Spülöffnungen
  • • Mit typischen Durchmesser zwischen 0,1 und 1 mm, optimal kleiner oder deutlich kleiner 0,1 mm, geometrisch strömungsungünstig, z. B. scharfkantig ausgebildet.
oder
  • Ausformung des Deckels 6 porös und gasdurchlässig mit Porengrößen bis maximal der oben genannten Größenordnung.
Designs with:
  • • First breakthroughs 8th , the pilot bores, typically 0.5 - 2.5 mm in diameter, optionally and optimally in the form of a Laval nozzle.
  • • As well as with second breakthroughs 9 , the irrigation openings
  • • With a typical diameter between 0.1 and 1 mm, optimally smaller or significantly smaller 0.1 mm, geometrically unfavorable for flow, e.g. B. sharp-edged.
or
  • • Shape of the lid 6th porous and gas-permeable with pore sizes up to a maximum of the size mentioned above.

Ein gasdurchlässiger Deckel 6 wäre dann ein Sinterfilter oder aus einem Material ähnlich einem Sinterfilter aufgebaut. Bei Sinterfiltern oder Sinterfilter ähnlichen Materialien können die (hydraulischen) Durchmesser der zweiten Durchbrüche 9 im Material auch kleiner als 0,1 mm sein. 0,1 mm = 100 µm sind die gröbsten Sinterfilter, die Durchmesser der zweiten Durchbrüche 9 können bei Sinterfiltern auch eine Größenordnung von kleiner 10 µm aufweisen. Hier würde sich anbieten ein Material wie Kupfer oder Stahl als Basis zu verwenden, dessen Wärmeleitung zu dem Design des Vorkammerzündsystems 1 passt und diesen über eine dünne Oberflächenschicht (z.B. galvanisch aufgebracht) für den Einsatz im Brennraum zu optimieren, dabei aber die Gasdurchlässigkeit weiterhin zu gewährleisten.A gas-permeable lid 6th would then be a sintered filter or made of a material similar to a sintered filter. In the case of sintered filters or materials similar to sintered filters, the (hydraulic) diameter of the second openings 9 also be smaller than 0.1 mm in the material. 0.1 mm = 100 µm are the coarsest sintered filters, the diameter of the second openings 9 can also have a size of less than 10 µm in the case of sintered filters. Here a material such as copper or steel would be useful as a base, its heat conduction to the design of the prechamber ignition system 1 fits and to optimize this over a thin surface layer (e.g. galvanically applied) for use in the combustion chamber, while still guaranteeing gas permeability.

In einer weiteren Ausführungsform bei Nicht-Sinterfilter-Materialien können die zweiten Durchbrüche 9 auch derart ausgeführt sein, dass sich deren zweite Querschnittsflächen Q2 bei höheren Temperaturen verringern und somit für kaltes Gas leichter zu durchströmen sind als mit heißem Gas. Dies kann beispielsweise durch einen Bi-Metall-Effekt erzielt werden.In a further embodiment, in the case of non-sintered filter materials, the second openings 9 also be designed such that their second cross-sectional areas Q2 reduce at higher temperatures and are therefore easier to flow through for cold gas than with hot gas. This can be achieved, for example, by a bi-metal effect.

Weiter bietet es sich an, mit einer katalytisch aktiven Schicht (z. B. Platin) auf dem Deckel 6 dafür zu sorgen, dass Ablagerungen von Verbrennungsrückständen nicht entstehen bzw. sich diese schnell wieder von selbst reinigen.It is also advisable to have a catalytically active layer (e.g. platinum) on the lid 6th to ensure that deposits of combustion residues do not arise or that they clean themselves again quickly.

Abschließend sei noch gesagt, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Vorkammerzündsystems 1 sowohl für passive Vorkammerzündsysteme, wie hier dargestellt, als auch für aktive Vorkammerzündsysteme, mit eigener Einbringung von Kraftstoff in den Hohlraum 3, eingesetzt werden kann.Finally, it should be said that the embodiment of the prechamber ignition system according to the invention 1 both for passive prechamber ignition systems, as shown here, and for active prechamber ignition systems with their own introduction of fuel into the cavity 3 , can be used.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1.1.
VorkammerzündsystemPre-chamber ignition system
2.2.
ZylinderkopfCylinder head
3.3.
Hohlraumcavity
4.4th
ZündvorrichtungIgnition device
5.5.
ZündelektrodeIgnition electrode
6.6th
Deckelcover
7.7th
BrennraumCombustion chamber
8.8th.
Erster DurchbruchFirst breakthrough
9.9.
Zweiter Durchbruch Second breakthrough
Q1Q1
Querschnitt erster DurchbruchCross-section of the first breakthrough
Q2Q2
Querschnitt zweiter DurchbruchCross-section of the second breakthrough
µµ
AusflusszahlDischarge number
Rere
ReynoldszahlReynolds number

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014111897 A1 [0002]DE 102014111897 A1 [0002]
  • WO 2008/031482 A2 [0003]WO 2008/031482 A2 [0003]
  • DE 102016120984 A1 [0004]DE 102016120984 A1 [0004]
  • DE 102016206992 A1 [0005]DE 102016206992 A1 [0005]

Claims (7)

Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem (1) in einem Zylinderkopf (2) der Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei das Vorkammerzündsystem (1) einen Hohlraum (3) aufweist, in dem eine Zündvorrichtung (4) mit einer Zündelektrode (5) angeordnet ist, wobei der Hohlraum (3) mit einem Deckel (6) gegenüber einem Brennraum (7) der Hubkolben-Brennkraftmaschine abgedeckt ist, wobei der Deckel (6) zumindest einen Durchbruch (8) aufweist, der den Hohlraum (3) und den Brennraum (7) Gas führend miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) zumindest einen zweiten Durchbruch (9) aufweist dessen Querschnitt (Q2) kleiner ist als ein Querschnitt (Q1) des ersten Durchbruchs (8).Externally ignited reciprocating internal combustion engine with a prechamber ignition system (1) in a cylinder head (2) of the reciprocating internal combustion engine, the prechamber ignition system (1) having a cavity (3) in which an ignition device (4) with an ignition electrode (5) is arranged , wherein the cavity (3) is covered with a cover (6) opposite a combustion chamber (7) of the reciprocating piston internal combustion engine, the cover (6) having at least one opening (8), which the cavity (3) and the combustion chamber ( 7) connects to one another in a gas-carrying manner, characterized in that the cover (6) has at least one second opening (9) whose cross-section (Q2) is smaller than a cross-section (Q1) of the first opening (8). Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querschnitt (Q1) einen Durchmesser zwischen 0,5 mm und 2,5 mm aufweist.Externally ignited reciprocating internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the first cross section (Q1) has a diameter between 0.5 mm and 2.5 mm. Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Querschnitt (Q2) einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 1,0 mm aufweist.Externally ignited reciprocating internal combustion engine after Claim 1 or 2 , characterized in that the second cross section (Q2) has a diameter between 0.1 mm and 1.0 mm. Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchbruch (8) eine Düsenform aufweist.Externally ignited reciprocating internal combustion engine according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the first opening (8) has a nozzle shape. Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchbruch (9) scharfkantig ist.Externally ignited reciprocating internal combustion engine according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the second opening (9) is sharp-edged. Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) eine katalytische Beschichtung aufweist.Externally ignited reciprocating internal combustion engine according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the cover (6) has a catalytic coating. Fremd gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) ein Sinterfilter oder aus einem Sinterfilterähnlichem Material ist.Externally ignited reciprocating internal combustion engine according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the cover (6) is a sintered filter or made of a sintered filter-like material.
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