DE102017009235A1

DE102017009235A1 - Method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102017009235A1
Application number: DE102017009235.4A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Bertsch
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2019-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einen Zylinder (16) zum Aufnehmen eines Kolbens (14) und wenigstens eine einen Brennraum (12) des Zylinders (16) zugeordnete Vorkammerzündkerze (20), welche eine über mehrere Öffnungen (36, 38) fluidisch mit dem Brennraum (12) verbundene Vorkammer (34) aufweist, bei welchem mittels der Vorkammerzündkerze (20) zu einem Zündzeitpunkt zumindest ein Zündfunke in der Vorkammer (34) erzeugt wird, wobei während eines Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine (10) mittels eines dem Brennraum (12) zugeordneten Injektors (22) Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) kennfeldbasiert direkt in den Brennraum (12) eingespritzt wird, sodass bereits während des Ansaugtakts infolge eines aus dem Einspritzen resultierenden Impulses und infolge einer Strömung (28) im Brennraum (12) ein zumindest zum Zündzeitpunkt zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum (12) über die Öffnungen (36, 38) in die Vorkammer (34) gespült wird.

The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (10) for a motor vehicle with at least one cylinder (16) for receiving a piston (14) and at least one prechamber spark plug (20) associated with a combustion chamber (12) of the cylinder (16) via a plurality of openings (36, 38) fluidly connected to the combustion chamber (12) prechamber (34), wherein by means of the Vorkammerzündkerze (20) at an ignition time at least one spark in the prechamber (34) is generated, wherein during an intake stroke of the Internal combustion engine (10) by means of the combustion chamber (12) associated injector (22) fuel for operating the internal combustion engine (10) map-based injected directly into the combustion chamber (12), so even during the intake stroke as a result of a pulse resulting from the injection and as a result Flow (28) in the combustion chamber (12) an ignitable at least at the time of ignition fuel-air mixture a us the combustion chamber (12) via the openings (36, 38) is flushed into the prechamber (34).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der DE 10 2010 010 109 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen Zylinder zum Aufnehmen eines Kolbens und wenigstens eine einem Brennraum im Zylinder zugeordnete Vorkammerzündkerze auf, welche eine über mehrere, insbesondere als Durchgangsöffnungen, ausgebildete Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene Vorkammer umfasst. Bei dem Verfahren wird mittels der Vorkammerzündkerze zu einem Zündzeitpunkt zumindest ein Zündfunke in der Vorkammer erzeugt. Durch den Zündfunken soll ein im Brennraum aufgenommenes Gemisch, welches zumindest Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine und Luft umfasst, gezündet werden.Such a method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle, for example, is already the DE 10 2010 010 109 A1 to be known as known. The internal combustion engine has at least one cylinder for accommodating a piston and at least one prechamber spark plug associated with a combustion chamber in the cylinder, which comprises a prechamber fluidically connected to the combustion chamber via a plurality of openings, in particular as passage openings. In the method, at least one ignition spark is generated in the prechamber by means of the prechamber spark plug at an ignition time. The ignition spark is intended to ignite a mixture which is received in the combustion chamber and which comprises at least fuel for operating the internal combustion engine and air.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be realized.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der vorzugsweise als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass während eines Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine mittels eines einem Brennraum zugeordneten Injektors Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine kennfeldbasiert direkt in den Brennraum eingespritzt wird, sodass bereits während des auch als Ansaugphase bezeichneten Ansaugtakts infolge eines aus dem Einspritzen resultierenden und auch als Einspritz- oder Kraftstoffimpuls bezeichneten Impulses und infolge einer Strömung, insbesondere von Luft, im Brennraum ein zumindest zum Zündzeitpunkt zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum über Öffnungen in eine Vorkammer einer Vorkammerzündkerze gespült wird. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch umfasst zumindest Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine und Luft. Da bereits während des Ansaugtakts das Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer gespült wird, können besonders vorteilhafte und im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren verbesserte Entflammungsbedingungen, insbesondere in der Vorkammer, gewährleistet werden, sodass zu dem Zündzeitpunkt das in der Vorkammer aufgenommene Kraftstoff-Luft-Gemisch sicher entzündet werden kann. In der Folge kann ein zumindest Kraftstoff und Luft umfassendes Gemisch im Brennraum insgesamt sicher gezündet werden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in zumindest nahezu allen Kennfeldbereichen und/oder bei zumindest nahezu allen Betriebsarten, gewährleistet werden kann.In order to further develop a method specified in the preamble of claim 1 such that a particularly advantageous operation of the internal combustion engine preferably designed as a gasoline engine can be realized, it is inventively provided that during an intake stroke of the internal combustion engine by means of an injector associated with a combustion chamber fuel, especially liquid Fuel is injected to drive the internal combustion engine map-based directly into the combustion chamber, so even during the intake stroke also referred to as intake due to a resulting from the injection and also referred to as injection or fuel pulse and due to a flow, in particular of air, in the combustion chamber at least ignition-ignitable fuel-air mixture is flushed from the combustion chamber via openings in a pre-chamber of a pre-chamber spark plug. The fuel-air mixture comprises at least fuel for operating the internal combustion engine and air. Since the fuel-air mixture is flushed into the pre-chamber during the intake stroke, particularly advantageous and compared to conventional methods improved ignition conditions, especially in the prechamber, can be ensured, so that at the ignition the recorded in the pre-chamber fuel-air Mixture can be safely ignited. As a result, a mixture comprising at least fuel and air in the combustion chamber as a whole can be safely ignited, so that a particularly advantageous operation of the internal combustion engine, in particular in at least almost all map areas and / or at least almost all operating modes, can be ensured.

Durch das Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches zum Zündzeitpunkt in der Vorkammer entstehen beispielsweise brennende Fackeln, welche über die Öffnungen aus der Vorkammer aus- und in den Brennraum im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine einströmen. Durch die brennenden Fackeln wird das Gemisch im Brennraum insgesamt gezündet und in der Folge verbrannt, sodass ein vorteilhaftes Durchbrennen des Gemisches im Brennraum gewährleistet werden kann.By igniting the fuel-air mixture at the ignition in the antechamber, for example, burning torches, which emanate through the openings from the antechamber and flow into the combustion chamber in the cylinder of the internal combustion engine. By the burning torches, the mixture is ignited in the entire combustion chamber and burned in the sequence, so that an advantageous burnout of the mixture in the combustion chamber can be ensured.

Die Vorkammer ist ein zumindest nahezu geschlossener Raum, welcher beispielsweise durch Wandungsbereiche der Vorkammerzündkerze gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Die Wandungsbereiche begrenzen dabei die als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Öffnungen beziehungsweise die Öffnungen sind in den Wandungsbereichen ausgebildet. Die Wandungsbereiche weisen beispielsweise in Summe eine erste Gesamtfläche auf, wobei beispielsweise die Öffnungen in Summe eine zweite Gesamtfläche aufweisen. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Gesamtfläche größer als die zweite Gesamtfläche ist, wodurch beispielsweise wenigstens eine in der Vorkammer aufgenommene und beispielsweise zumindest zum Teil aus Keramik gebildeten Isolator einer Elektrode der Vorkammerzündkerze vor Keramikbrüchen infolge von Druckwellen im Brennraum zu schützen. Derartige Druckwellen können üblicherweise durch Vorentflammungen im Brennraum bewirkt werden und bei Standard-Zündkerzen ohne Vorkammer den Isolator der Standard-Zündkerze zumindest nahezu ungebremst erreichen und in der Folge brechen. Dies kann bei der Vorkammer-Zündkerze vermieden werden.The pre-chamber is an at least almost closed space, which is formed or limited, for example, by wall regions of the pre-chamber spark plug. The wall regions delimit the openings formed as passage openings or the openings are formed in the wall regions. The wall areas have, for example, a total of a first total area, wherein, for example, the openings in total have a second total area. It is preferably provided that the first total area is greater than the second total area, thereby protecting, for example, at least one in the antechamber and formed, for example, at least partially made of ceramic insulator an electrode of Vorkammerzündkerze against ceramic fractures due to pressure waves in the combustion chamber. Such pressure waves can usually be caused by pre-ignition in the combustion chamber and reach the insulator of the standard spark plug at least almost unbraked in standard spark plugs without pre-chamber and break as a result. This can be avoided in the pre-chamber spark plug.

Für die Anwendung einer solchen Vorkammer-Zündkerze in einer beispielsweise als Ottomotor beziehungsweise Benzinmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine hat sich jedoch eine spezielle Auslegung der Vorkammerzündkerze, insbesondere hinsichtlich ihrer Lochgeometrie, als vorteilhaft erwiesen, um eine gewünschte Funktion der Vorkammerzündkerze im gesamten Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine zu gewährleisten. Dabei ist es einerseits vorteilhaft, dass durch die auch als Löcher bezeichneten Öffnungen der Vorkammer während der Ansaugphase bereits in der Vorkammer befindliches Abgas zumindest teilweise ausgespült wird und andererseits weiterhin vorteilhaft, dass durch die auch als Löcher bezeichneten Öffnungen der Vorkammer für die Darstellung eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches, insbesondere in einem Funkenbereich, vor allem bei niedrigen Motorlasten Kraftstoff gespült wird, insbesondere in einer hinreichenden Menge, sodass zum Zündzeitpunkt ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vorkammer aufgenommen ist. Hierzu ist es vorteilhaft, den Injektor, insbesondere dessen Auslegung, sowie eine Strategie zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum entsprechend kennfeldbasiert, insbesondere kennfeldgesteuert, durchzuführen.However, a special design of the prechamber spark plug, in particular with regard to its hole geometry, has proven to be advantageous for the application of such a prechamber spark plug in an internal combustion engine designed, for example, as a gasoline engine or gasoline engine, in order to ensure a desired function of the prechamber spark plug throughout the entire map of the internal combustion engine. That's it On the one hand, it is advantageous that exhaust gas already located in the prechamber is at least partly flushed out through the openings of the prechamber, also referred to as holes, and, on the other hand, furthermore advantageous that through the openings, also referred to as holes, the prechamber for the representation of an ignitable fuel air Mixture, especially in a spark area, especially at low engine loads fuel is flushed, in particular in a sufficient amount, so that at the time of ignition an ignitable fuel-air mixture is received in the antechamber. For this purpose, it is advantageous to perform the injector, in particular its design, as well as a strategy for directly injecting the fuel into the combustion chamber according to the map, in particular map-controlled.

Die Idee der Erfindung ist es, insbesondere bei niedrigen Lasten und/oder bei Abmagerung und/oder bei hohen Restgasgehalten mithilfe der genannten, auch als Einspritzstrategie bezeichneten, Strategie und mithilfe einer entsprechenden Auslegung des Injektors, insbesondere seiner Lochgeometrie, Kraftstoff bereits während des auch als Ansaugphase bezeichneten Ansaugtakts derart in den Brennraum einzubringen, dass infolge des Einspritzimpulses und der im Brennraum befindlichen Strömung der in den Brennraum direkt eingespritzte beziehungsweise eingebrachte Kraftstoff beziehungsweise das aus dem direkten Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum resultierendes Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum in die Vorkammer zu spülen, um in der Vorkammerzündkerze, insbesondere in der Vorkammer, ein zündfähiges und somit brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen. Um dies zu realisieren, wird beispielsweise ein fettes Gemisch in der Vorkammer erzeugt, um eine verbesserte beziehungsweise stabile Entflammung zu gewährleisten.The idea of the invention is, in particular at low loads and / or lean and / or at high residual gas contents using said strategy, also referred to as injection strategy, and with the aid of a corresponding design of the injector, in particular its hole geometry, already during the fuel Suction phase referred to introduce intake stroke into the combustion chamber, that due to the injection pulse and located in the combustion chamber flow directly injected into the combustion chamber or introduced fuel or from the direct injection of fuel into the combustion chamber resulting fuel-air mixture from the combustion chamber into the Flush pre-chamber to produce an ignitable and thus combustible fuel-air mixture in the pre-chamber spark plug, in particular in the prechamber. To realize this, for example, a rich mixture is generated in the prechamber to ensure improved or stable ignition.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise bei Betriebsarten mit geringer Füllung beziehungsweise geringem Druck im Brennraum vorteilhafte Entflammungsbedingungen gewährleistet werden, insbesondere bei niedriger Last durch Androsselung und/oder oder durch einen kleinen Nockenhub. Auch bei Betriebsart mit geringer Ladungsbewegung, insbesondere bei geringer Drehzahl beziehungsweise geringem Nockenhub, können ebenso Entflammungsbedingungen vorteilhaft gestaltet werden, wie bei Betriebsarten mit hoher Abgasrückführrate und/oder bei hoher Ladungsverdünnung und Ladungsschichtung, beispielsweise bei einem Verbrennungsluftverhältnis in einem Bereich von 1,0 bis 2,2. Besonders vorteilhafte Entflammungsbedingungen lassen sich realisieren, indem der Injektor beispielsweise als Piezo-A-Düse oder Mehrlochdüse mit variabler Lochgeometrie und/oder variablem Druck ausgebildet ist. Außerdem lassen sich bei Betriebsarten wie einem Katheizbetrieb oder Kaltstart beziehungsweise Warmlauf der Verbrennungskraftmaschine vorteilhafte Entflammungsbedingungen gewährleisten.In comparison with conventional methods, by means of the method according to the invention, for example in modes of low charge or low pressure in the combustion chamber, advantageous ignition conditions can be ensured, in particular at low load by throttling and / or by a small cam lift. Also in the mode of operation with a low charge movement, in particular at low speed or low cam lift, ignition conditions can also be advantageously designed, as in modes with high exhaust gas recirculation rate and / or high charge dilution and charge stratification, for example at a combustion air ratio in a range of 1.0 to 2 ; 2. Particularly advantageous flaming conditions can be realized by the injector is formed for example as a piezo-A nozzle or multi-hole nozzle with variable hole geometry and / or variable pressure. In addition, in operating modes such as a Katheizbetrieb or cold start or warm-up of the internal combustion engine can ensure advantageous conditions of ignition.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Verbrennungskraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform; und
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform.

The drawing shows in:

1 a detail of a schematic sectional view of an internal combustion engine according to the invention according to a first embodiment of a motor vehicle;
2 a detail of another schematic sectional view of the internal combustion engine according to the first embodiment; and
3 a fragmentary sectional view of the internal combustion engine according to a second embodiment.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnete und vorzugsweise als Ottomotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist als Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen Brennraum 12 in einem Zylinder 16 auf. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine 10 einen dem Zylinder 16 zugeordneten Kolben 14 auf, welcher translatorisch bewegbar im Zylinder 16 aufgenommen ist. Der Brennraum 12 wird im Zylinder 16 vom Kolben 14 und einen den Zylinder verschließenden Zylinderkopf 11 eingeschlossen. Der Zylinder 16 ist zumindest teilweise durch ein beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes nicht näher dargestelltes Motorgehäuse der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet. Der Kolben 14 kann sich im Zylinder 12 relativ zu dem Motorgehäuse zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist als 4-Takt-Motor ausgebildet, sodass genau ein Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine 10 genau vier Takte umfasst. Genau ein Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine 10 erstreckt sich dabei über 720 Grad Kurbelwinkel einer als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle, welche über ein in den Fig. nicht dargestelltes Pleuel gelenkig mit dem Kolben 14 verbunden ist. Durch diese gelenkige Kopplung können die translatorischen Bewegungen des Kolbens 14 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden. Dabei umfasst das Arbeitsspiel genau zwei vollständige Umdrehungen und somit 720 Grad Kurbelwinkel der Kurbelwelle. 1 shows a detail in a schematic sectional view of a generally designated 10 and preferably designed as gasoline engine internal combustion engine according to a first embodiment of a motor vehicle, in particular for a motor vehicle such as a passenger car. The internal combustion engine 10 is designed as a reciprocating engine and has at least one combustion chamber 12 in a cylinder 16 on. In addition, the internal combustion engine 10 one to the cylinder 16 associated piston 14 on which translationally movable in the cylinder 16 is included. The combustion chamber 12 is in the cylinder 16 from the piston 14 and a cylinder head closing the cylinder 11 locked in. The cylinder 16 is at least partially by an example, as a cylinder housing, in particular as a cylinder crankcase, not shown in detail engine housing of the internal combustion engine 10 educated. The piston 14 can be in the cylinder 12 relative to the motor housing move between a top dead center and a bottom dead center. The internal combustion engine 10 is designed as a 4-stroke engine, so exactly one working cycle of the internal combustion engine 10 exactly four bars included. Exactly a working cycle of the internal combustion engine 10 extends over 720 degrees crank angle formed as a crankshaft output shaft, which articulated about a in the Fig. Unless connecting rod with the piston 14 connected is. Through this articulated coupling, the translational movements of the piston 14 be converted into a rotational movement of the crankshaft. The working cycle includes exactly two complete revolutions and thus 720 degrees crank angle of the crankshaft.

Ein erster der Takte ist beispielsweise ein auch als Ansaugphase bezeichneter Ansaugstakt, in dessen Rahmen sich der Kolben 14 aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt und dabei beispielsweise zumindest Luft über wenigstens einen dem Zylinder 16 zugeordneten Einlasskanal 18 im Zylinderkopf 11 in den Brennraum 12 einsaugt. Ein zweiter der Takte ist ein sich an den Ansaugtakt anschließender und auch als Kompressionsphase bezeichneter Verdichtungstakt, in dessen Rahmen sich der Kolben 14 aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt und dabei die zuvor in den Brennraum 12 eingesaugte Luft verdichtet beziehungsweise komprimiert.A first of the cycles is, for example, a suction stroke, also referred to as the intake phase, in the framework of which the piston 14 moved from its top dead center into its bottom dead center and while, for example, at least air over at least one cylinder 16 associated inlet channel 18 in the cylinder head 11 in the combustion chamber 12 sucks. A second of the cycles is a compression stroke which adjoins the intake stroke and is also referred to as the compression phase, in the context of which the piston 14 moved from its bottom dead center to its top dead center while keeping the previously in the combustion chamber 12 sucked air compressed or compressed.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ferner eine dem Zylinder 16 zugeordnete Vorkammerzündkerze 20 auf, mittels welcher zu einem Zündzeitpunkt wenigstens ein Zündfunke erzeugbar ist beziehungsweise erzeugt wird. Mittels des Zündfunkens wird ein im Zylinder 16 aufgenommenes Gemisch, welches die angesaugte Luft und einen insbesondere flüssigen Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst, gezündet und in der Folge verbrannt. Der Kraftstoff wird beispielsweise mittels eines dem Zylinder 16 zugeordneten Injektors 22 der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere direkt, in den Brennraum 12 des Zylinders 16 eingespritzt, insbesondere unter Ausbildung eines sogenannten Sprays 24. Dies bedeutet, dass das auch als Kraftstoffspray bezeichnete Spray 24 durch den Kraftstoff gebildet ist, welcher mittels des Injektors 22 direkt in den Brennraum 12 eingespritzt wird.The internal combustion engine 10 also has a cylinder 16 assigned prechamber spark plug 20 on, by means of which at least one ignition spark can be generated or generated at an ignition time. By means of the spark is a in the cylinder 16 recorded mixture containing the intake air and a particular liquid fuel for operating the internal combustion engine 10 includes, ignited and burned in the episode. The fuel is, for example, by means of a cylinder 16 associated injector 22 the internal combustion engine 10 , especially directly, into the combustion chamber 12 of the cylinder 16 injected, in particular with formation of a so-called spray 24 , This means that the spray, also referred to as fuel spray 24 is formed by the fuel, which by means of the injector 22 directly into the combustion chamber 12 is injected.

Durch die Zündung und die daraus resultierende Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum 12 dehnt sich das Gemisch aus, wodurch der Kolben 14 im Rahmen eines dritten der Takte aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt und dabei angetrieben wird. In der Folge wird die Kurbelwelle angetrieben. Der dritte Takt wird auch als Arbeitszeittakt bezeichnet. Der sich an den Arbeitstakt anschließende vierte Takt wird auch als Ausstoßtakt bezeichnet, in dessen Rahmen Abgas, welches aus der Verbrennung des Gemisches resultiert, mittels des Kolbens 14 über einen Auslasskanal 26 aus dem Brennraum 12 ausgeschoben wird.By the ignition and the resulting combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber 12 the mixture expands, causing the piston 14 is moved from its top dead center to its bottom dead center during a third of the clocks and thereby driven. As a result, the crankshaft is driven. The third clock is also referred to as a working time clock. The subsequent to the power stroke fourth cycle is also referred to as exhaust stroke, in the context of which exhaust gas, which results from the combustion of the mixture, by means of the piston 14 via an outlet channel 26 from the combustion chamber 12 is ejected.

In 1 veranschaulicht ein Pfeil 28 eine Ladungsbewegung und somit beispielsweise eine Strömung der in den Brennraum 12 einströmenden Luft. Dem Einlasskanal 18 ist ein Einlassventil 30 zugeordnet, welches zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, relativ zum Zylinderkopf 11 bewegbar ist. Ferner ist dem Auslasskanal 26 ein Auslassventil 32 zugeordnet, welches ebenfalls zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zum Zylinderkopf 11 translatorisch bewegbar ist. Dabei zeigt 1 den Ansaugtakt, in dessen Rahmen sich der Kolben 14 nach unten bewegt. Insbesondere veranschaulicht dabei der Pfeil 28 die globale Ladungsbewegung im Brennraum 12, wobei eine tumbleförmige Ladungsbewegung vorgesehen ist. Dabei ist das Einlassventil 30 geöffnet und gibt den Einlasskanal 18 frei, während das Auslassventil 32 geschlossen ist und den Auslasskanal 26 versperrt.In 1 illustrates an arrow 28 a charge movement and thus, for example, a flow into the combustion chamber 12 incoming air. The inlet channel 18 is an inlet valve 30 associated, which between at least one closed position and at least one open position, in particular translationally, relative to the cylinder head 11 is movable. Furthermore, the outlet channel 26 an outlet valve 32 associated, which also between at least one closed position and at least one open position relative to the cylinder head 11 is translationally movable. It shows 1 the intake stroke, in the context of which the piston 14 moved down. In particular, the arrow illustrates 28 the global charge movement in the combustion chamber 12 , wherein a tumble-shaped charge movement is provided. Here is the inlet valve 30 opened and gives the inlet channel 18 free while the exhaust valve 32 is closed and the exhaust duct 26 blocked.

Besonders gut in Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass die Vorkammerzündkerze 20 eine Vorkammer 34 aufweist, welche über Öffnungen 36 und 38 fluidisch mit dem Brennraum 12 verbunden ist. Die Vorkammer 34 ist dabei durch jeweilige Wandungsbereiche 40 der Vorkammerzündkerze 20 begrenzt beziehungsweise gebildet, wobei die als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Öffnungen 36 und 38 in den Wandungsbereichen 40 ausgebildet sind. In der Vorkammer 34 ist beispielsweise wenigstens eine in den Fig. nicht erkennbare und beispielsweise zumindest teilweise in einem Isolator eingebettete Elektrode angeordnet, wobei der Isolator aus Keramik bestehen kann und Bestandteil der Vorkammerzündkerze 20 ist. Mittels der Elektrode wird zu dem Zündzeitpunkt der wenigstens ein Zündfunke erzeugt.Especially good in conjunction with 2 it can be seen that the prechamber spark plug 20 an antechamber 34 which has openings 36 and 38 fluidic with the combustion chamber 12 connected is. The antechamber 34 is thereby by respective wall areas 40 the prechamber spark plug 20 limited or formed, wherein the openings formed as passage openings 36 and 38 in the wall areas 40 are formed. In the antechamber 34 For example, at least one electrode not visible in the figures and for example at least partially embedded in an insulator is arranged, wherein the insulator may consist of ceramic and is part of the prechamber spark plug 20 is. By means of the electrode, at least one ignition spark is generated at the ignition time.

Um nun das Gemisch im Brennraum 12 besonders sicher im gesamten Kennfeld sowie bei allen Betriebsarten der Verbrennungskraftmaschine zünden und somit einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, erfolgt bereits beim Ansaugtakt des Zylinders 12 beziehungsweise des Kolbens 14 eine Spülung der Vorkammer 34 mit zumindest den Kraftstoff und die Luft umfassendem Frischgas, sodass zum Zündzeitpunkt ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vorkammer 34 aufgenommen ist.Order now the mixture in the combustion chamber 12 ignite particularly safe in the entire map and in all modes of the internal combustion engine and thus to be able to realize a particularly advantageous operation of the internal combustion engine, already takes place during the intake stroke of the cylinder 12 or the piston 14 a rinse of the antechamber 34 with fresh gas comprising at least the fuel and the air, so that at the time of ignition an ignitable fuel-air mixture in the prechamber 34 is included.

Aus 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass die Öffnung 38 als Zentralöffnung ausgebildet ist, während die Öffnungen 36 als Nebenöffnungen ausgebildet sind. Die Nebenöffnungen werden auch als Radialöffnungen oder Radialbohrungen bezeichnet, wobei die Öffnung 38 auch als Zentralbohrung bezeichnet wird. Beispielsweise werden die Öffnungen 36 und 38 auch als Bohrungen bezeichnet. Zumindest die Nebenöffnungen sind bezüglich einer insbesondere als Längsmittelachse der Vorkammerzündkerze 20 ausgebildeten Längsachse 42 der Vorkammerzündkerze 20 symmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch, angeordnet beziehungsweise ausgestaltet, wobei die einzelnen Bohrungen tangential sowohl in Umfangsrichtung als auch in Richtung der Längsachse geneigt sind, wobei sich die Nebenöffnungen in Umfangsrichtung der Vorkammerzündkerze 20 um die Zentralöffnung herum verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnet sind.Out 1 and 2 is particularly well recognizable that the opening 38 is designed as a central opening, while the openings 36 are formed as side openings. The side openings are also referred to as radial openings or radial bores, wherein the opening 38 Also referred to as the central bore. For example, the openings 36 and 38 also referred to as holes. At least the side openings are with respect to a particular as a longitudinal center axis of the pre-chamber spark plug 20 trained longitudinal axis 42 the prechamber spark plug 20 symmetrically, in particular rotationally symmetrical, arranged or configured, wherein the individual bores are inclined tangentially both in the circumferential direction and in the direction of the longitudinal axis, wherein the secondary openings in the circumferential direction of the pre-chamber spark plug 20 distributed around the central opening around, in particular evenly distributed, are arranged.

Aus 2 ist anhand einer der Nebenöffnungen erkennbar, dass die jeweilige Öffnung 36 beziehungsweise 38 eine in 2 durch einen Doppelpfeil 44 veranschaulichte Durchgangsrichtung aufweist, entlang welcher beispielsweise das Frischgas aus dem Brennraum 12 durch die jeweilige Öffnung 36 beziehungsweise 38 hindurch in die Vorkammer 34 strömen kann. Dabei verlaufen die Durchgangsrichtungen der Nebenöffnungen schräg zur Längsachse 42 und schräg zur Durchgangsrichtung der Öffnung 38, wobei die Durchgangsrichtung der Öffnung 38 schräg zur Längsachse 42 verläuft. Die Öffnung 38 ist somit als schräge zentrale Bohrung ausgebildet, welche vorzugsweise in Richtung des Injektors 22 beziehungsweise des Sprays 24 ausgerichtet und somit drehlagenorientiert ist. Mit anderen Worten ist die Zentralöffnung brennraumseitig in Richtung des Sprays 24 beziehungsweise in Richtung des Injektors 22 geneigt, sodass die Zentralöffnung auf Seiten des Brennraums 12 näher an dem Injektor 22 beziehungsweise an dem Spray 24 angeordnet ist als auf Seiten der Vorkammer 34. Insbesondere ist es denkbar, dass die jeweilige Öffnung 36 und die Zentralöffnung gleiche Durchmesser, insbesondere Innendurchmesser, aufweisen.Out 2 is evident from one of the side openings that the respective opening 36 respectively 38 one in 2 by a double arrow 44 illustrated passage direction along which, for example, the fresh gas from the combustion chamber 12 through the respective opening 36 respectively 38 through into the antechamber 34 can flow. The passage directions of the secondary openings extend obliquely to the longitudinal axis 42 and obliquely to the passage direction of the opening 38 , wherein the passage direction of the opening 38 obliquely to the longitudinal axis 42 runs. The opening 38 is thus formed as an oblique central bore, which preferably in the direction of the injector 22 or the spray 24 aligned and thus rotational position-oriented. In other words, the central opening is the combustion chamber side in the direction of the spray 24 or in the direction of the injector 22 inclined so that the central opening on the side of the combustion chamber 12 closer to the injector 22 or on the spray 24 is arranged as on the side of the antechamber 34 , In particular, it is conceivable that the respective opening 36 and the central opening have the same diameter, in particular inner diameter.

Die Vorkammerzündkerze 20 ist, insbesondere hinsichtlich ihrer Lochgeometrie, vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine hinreichende Anzahl an Nebenöffnungen vorgesehen ist, um eine Drehlagenunabhängigkeit im Brennraum 12 zu erreichen. Dies ist vorteilhaft für eine Serienanwendung aufgrund von Einbautoleranzen. Die Zentralöffnung dient einem vorteilhaften Gasaustausch zwischen dem Zylinder 12 und der Vorkammer 34. Jeweilige Größen, Durchmesser beziehungsweise von dem Frischgas durchströmbare Strömungsquerschnitte der Öffnungen 36 und 38 werden beispielsweise so gewählt, dass einerseits eine hinreichende Abschirmung der Vorkammer 34 und damit eines Isolators der Elektrode der Vorkammerzündkerze 20 vor Druckwellen aus dem Brennraum 12 gewährleistet und andererseits eine hinreichende Spülung der Vorkammer 34 mit dem Frischgas sichergestellt ist. Sind die Öffnungen 36 und 38 zu groß, ist eine Flammenausbreitung aus der Vorkammer 34 in den Brennraum 12 verschlechtert, und Druckwellen könnten eher in die Vorkammer 34 eindringen. Sind die Öffnungen 36 und 38 zu klein, nimmt die Spülung der Vorkammer 34 und damit die Laufgrenze in Richtung kleiner Lasten und die Magerlaufgrenze ab. Oberhalb der Vorkammer 34 ist die Vorkammerzündkerze 20 beispielsweise wie eine Standard-Zündkerze ohne Vorkammer ausgestaltet.The prechamber spark plug 20 is, in particular with regard to their hole geometry, preferably designed such that a sufficient number of secondary openings is provided to a rotational position independence in the combustion chamber 12 to reach. This is advantageous for a series application due to installation tolerances. The central opening serves for an advantageous gas exchange between the cylinder 12 and the antechamber 34 , Respective sizes, diameters or flow cross sections of the openings through which the fresh gas can flow 36 and 38 For example, be chosen so that on the one hand a sufficient shielding of the antechamber 34 and thus an insulator of the electrode of the prechamber spark plug 20 before pressure waves from the combustion chamber 12 ensures and on the other hand a sufficient flushing of the antechamber 34 ensured with the fresh gas. Are the openings 36 and 38 too big, is a flame spread from the antechamber 34 in the combustion chamber 12 worsened, and pressure waves might be more likely in the antechamber 34 penetration. Are the openings 36 and 38 too small, takes the flush of the antechamber 34 and thus the running limit in the direction of small loads and the lean running limit. Above the antechamber 34 is the prechamber spark plug 20 for example, designed as a standard spark plug without prechamber.

Vorzugsweise ist die Vorkammerzündkerze 20 so weit wie möglich am Rand 46 des Brennraums 12 angeordnet, um die Strömung im Brennraum 12 zumindest nahezu nicht zu stören und möglichst wenig Angriffsfläche für Spray beziehungsweise Ladungsbewegung zu bieten. Dabei ist insbesondere eine Überhitzung der Vorkammer 34 im Brennraum 12 bei hoher Last zu vermeiden, um Glühzündungen vermeiden zu können. Vor diesem Hintergrund soll das zunächst im Brennraum 12 befindliche Gemisch bereits in der Ansaugphase durch die Öffnungen 36 und 38 in die Vorkammer 34 strömen, um die Vorkammer 34, welche beispielsweise aufgrund des Ausschiebetakts beziehungsweise Ausstoßtakts mit Abgas gefüllt ist, bereits in der Ansaugphase mit Frischgas zu spülen und ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer 34 einzubringen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Vorkammer 34 hinreichend weit in den Brennraum 12 hineinragt.Preferably, the pre-chamber spark plug 20 as far as possible on the edge 46 of the combustion chamber 12 arranged the flow in the combustion chamber 12 at least almost undisturbed and to offer as little attack surface for spray or charge movement. In particular, an overheating of the pre-chamber is 34 in the combustion chamber 12 to avoid at high load, in order to avoid pre-ignition. Against this background, this should initially in the combustion chamber 12 mixture already in the suction through the openings 36 and 38 in the antechamber 34 stream to the antechamber 34 , which is filled with exhaust gas, for example, due to the Ausschiebetaktts or exhaust stroke to flush already in the intake phase with fresh gas and a combustible fuel-air mixture in the antechamber 34 contribute. For this purpose, it is advantageous if the antechamber 34 sufficiently far into the combustion chamber 12 protrudes.

Ferner ist durch den Pfeil 28 beispielsweise eine Einlassströmung veranschaulicht, von welcher beispielsweise das in den Brennraum 12 eingebrachte Spray 24 derart mitgenommen wird, dass bereits in der Ansaugphase Frischgas beziehungsweise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer 34 strömt, insbesondere aus dem Brennraum 12 über die Öffnungen 36 und 38. Hierzu ist eine entsprechende Positionierung der Vorkammer 34 vorteilhaft.Further, by the arrow 28 For example, illustrates an inlet flow, of which, for example, that in the combustion chamber 12 introduced spray 24 taken so that already in the intake fresh gas or a fuel-air mixture in the antechamber 34 flows, especially from the combustion chamber 12 over the openings 36 and 38 , For this purpose, a corresponding positioning of the antechamber 34 advantageous.

Ferner ist es hierzu vorteilhaft, wenn die Radialöffnungen bzw. Nebenöffnungen hinreichend groß ausgestaltet sind und dabei beispielsweise einen Durchmesser, insbesondere einen Innendurchmesser, aufweisen, welcher in einem Bereich von einschließlich 0,7 Millimeter bis einschließlich 1,4 Millimeter liegt. Ferner ist eine hinreichend große Anzahl der Radiallöcher vorteilhaft, wobei die Anzahl an Radiallöchern vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich vier bis einschließlich 12 liegt. Mit anderen Worten sind vorzugsweise mindestens vier und insbesondere höchstens 12 Nebenöffnungen vorgesehen. Auch ein hinreichend großer Durchmesser, insbesondere Inndurchmesser, der Zentralöffnung ist vorteilhaft. Der Durchmesser der Zentralöffnung ist beispielsweise gleich groß oder größer als der Durchmesser der jeweiligen Nebenöffnung, wobei vorzugsweise der Durchmesser, insbesondere der Innendurchmesser, der Zentralöffnung in einem Bereich von einschließlich 0,8 Millimeter bis einschließlich 1,6 Millimeter liegt. Durch Strömungseffekte um die Vorkammer 34 und in der Vorkammer 34 selbst kann es zu einem Gasaustausch in der Ansaugphase des Arbeitsspiels kommen.Furthermore, it is advantageous for this purpose if the radial openings or secondary openings are designed to be sufficiently large and, for example, have a diameter, in particular an inner diameter, which lies in a range of 0.7 mm to 1.4 mm inclusive. Further, a sufficiently large number of the radial holes is advantageous, and the number of radial holes is preferably in a range of four to inclusive 12 lies. In other words, preferably at least four and in particular at most 12 secondary openings are provided. Also, a sufficiently large diameter, in particular Inndurchmesser, the central opening is advantageous. The diameter of the central opening is, for example, equal to or greater than the diameter of the respective secondary opening, wherein preferably the diameter, in particular the inner diameter, of the central opening in a range of 0.8 mm inclusive including 1.6 mm. By flow effects around the antechamber 34 and in the antechamber 34 even it can to come to a gas exchange in the intake phase of the work cycle.

Vorzugsweise sind die Radialöffnungen so angestellt, dass durch eine tangentiale Strömung des Frischgases in die Vorkammer 34, insbesondere in deren Inneres, entsteht, insbesondere dass im Inneren der Vorkammer 34 eine Rotationsströmung, insbesondere des in die Vorkammer einströmenden Frischgases, entsteht. Die Zentralöffnung ist dabei vorzugsweise so ausgeführt, dass sie brennraumseitig zum Injektor 22 und somit zum Spray 24 zeigt, um während eines Einspritzvorgangs, in dessen Rahmen der Kraftstoff mittels des Injektors 22 unter Ausbildung des Sprays 24 direkt in den Brennraum 12 eingespritzt wird, eine möglichst hohe Menge des Kraftstoff-Luft-Gemisches beziehungsweise des Frischgases durch einen durch die Strömungsrichtung entstehenden Staudruck in die Vorkammer 34 zu leiten. Hierzu ist die Vorkammerzündkerze 20 vorzugsweise drehlagenorientiert eingebaut, insbesondere eingeschraubt, um eine vorteilhafte Ausrichtung der Zentralöffnung zum Injektor 22 zu gewährleisten.Preferably, the radial openings are adjusted so that by a tangential flow of the fresh gas into the prechamber 34 , especially in their interior, arises, in particular that inside the antechamber 34 a rotational flow, in particular of the fresh gas flowing into the pre-chamber, arises. The central opening is preferably designed so that it is the combustion chamber side to the injector 22 and thus to the spray 24 shows during an injection process, in the context of which the fuel by means of the injector 22 under training of the spray 24 directly into the combustion chamber 12 is injected, the highest possible amount of the fuel-air mixture or the fresh gas by a resulting from the flow direction back pressure in the antechamber 34 to lead. This is the Vorkammerzündkerze 20 Preferably mounted rotational position oriented, in particular screwed to an advantageous orientation of the central opening to the injector 22 to ensure.

Vorzugsweise wird dabei die Sprayauslegung des beispielsweise als Mehrloch-Injektor ausgebildeten Injektors 22 sowie das Einspritztiming, das heißt ein Einspritzzeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff in den Brennraum 12 direkt eingespritzt wird, so gewählt, dass während eines möglichst großen zeitlichen Anteils der Ansaugphase Frischgas, das heißt Kraftstoff-Luft-Gemisch, insbesondere aus dem Brennraum 12 über die Öffnungen 36 und 38, in die Vorkammer 34 einströmen kann.The spray design of the injector, which is designed, for example, as a multi-hole injector, is preferred 22 and the injection timing, that is, an injection timing at which the fuel enters the combustion chamber 12 is injected directly, so chosen that during a maximum temporal proportion of the intake phase fresh gas, that is, fuel-air mixture, in particular from the combustion chamber 12 over the openings 36 and 38 , in the antechamber 34 can flow in.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 anhand der Fig. beschrieben. Der schräge Verlauf der Zentralöffnung beziehungsweise deren Durchgangsrichtung wird beispielsweise dadurch realisiert, dass die Zentralöffnung schräg gebohrt wird. Für die Zentralöffnung kann beispielsweise eine drehlagerorientierte Einbaulage der Vorkammerzündkerze 20 im Brennraum vorgesehen sein. Erforderliche Toleranzen in der Drehlagengenauigkeit können dabei serienmäßig dargestellt werden.The following is a method of operating the internal combustion engine 10 described with reference to FIG .. The oblique course of the central opening or its passage direction is realized, for example, in that the central opening is drilled obliquely. For the central opening, for example, a rotational bearing oriented mounting position of the pre-chamber spark plug 20 be provided in the combustion chamber. Required tolerances in the rotational position accuracy can be represented as standard.

Wie bereits zuvor angedeutet, wird bei dem Verfahren mittels der Vorkammerzündkerze 20 zu dem Zündzeitpunkt zumindest ein Zündfunke in der Vorkammer 34 erzeugt, um dadurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vorkammer 34 und in der Folge das Gemisch im Brennraum 12 zu zünden.As already indicated above, in the method by means of the prechamber spark plug 20 at least one ignition spark in the prechamber at the time of ignition 34 generated to thereby the fuel-air mixture in the prechamber 34 and subsequently the mixture in the combustion chamber 12 to ignite.

Im Rahmen des Verfahrens ist es zur Realisierung eines vorteilhaften Betriebs vorgesehen, dass während des Ansaugtakts mittels des dem Zylinder 16 zugeordneten Injektors 22 der Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 kennfeldbasiert beziehungsweise kennfeldgesteuert direkt in den Brennraum 12 eingespritzt wird, sodass bereits während des Ansaugtakts infolge eines aus dem Einspritzen resultierenden Impulses und infolge einer insbesondere durch den Pfeil 28 veranschaulichten Strömung im Brennraum ein zumindest zu dem Zündzeitpunkt zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum 12 über die Öffnungen 36 und 38 in die Vorkammer 34 gespült wird.In the context of the method it is provided for the realization of an advantageous operation that during the intake stroke by means of the cylinder 16 associated injector 22 the fuel for operating the internal combustion engine 10 Map-based or map-controlled directly into the combustion chamber 12 is injected, so even during the intake stroke as a result of a pulse resulting from the injection and due in particular by the arrow 28 illustrated flow in the combustion chamber at least at the ignition time ignitable fuel-air mixture from the combustion chamber 12 over the openings 36 and 38 in the antechamber 34 is rinsed.

Dabei ist beispielsweise die Lage des Injektors 22 relativ zur Vorkammerzündkerze 20 und dem Zylinder 16 bei Verwendung eines Piezo-A-Injektors als der Injektor 22 beziehungsweise zusätzlich die Auslegung der Lochgeometrie bei Mehrlochinjektoren und in vorteilhafter Weise eine Strategie zum Einspritzen des Kraftstoffes so gewählt, dass zum Beispiel bei Lastzuständen mit niedriger Last während der Ansaugphase Kraftstoff beziehungsweise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum 12 in die Vorkammer 34 gespült wird. Die Strategie, gemäß welcher der Kraftstoff mittels des Injektors 22 direkt in den Brennraum 12 eingespritzt wird, wird auch als Einspritzstrategie bezeichnet. Dabei hängt es beispielsweise bei gewählter Geometrie insbesondere hinsichtlich der Lochgeometrie des Injektors 22 und der Geometrie der Vorkammer 34, hinsichtlich der Lage des Injektors 22 in Relation zur Vorkammerzündkerze 20, hinsichtlich der Brennraumgeometrie und hinsichtlich der Einlasskanalgeometrie, vom Einspritzzeitpunkt ab, wie viel Kraftstoff während der Ansaugphase in Richtung der Vorkammer 34 strömt, durch die Öffnungen 36 und 38 tritt und zu einer Spülung der Vorkammer 34 beziehungsweise zu einer Anreicherung am Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vorkammer 34 insbesondere in einen Funkenbereich, führt. Der Einspritzzeitpunkt ist ein Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff mittels des Injektors 22 in den Brennraum 12 des Zylinders 16 direkt eingespritzt wird. Dabei kommt es beispielsweise während der Ansaugphase grundsätzlich sowohl zu Ein- als auch zu Ausströmvorgängen in der Vorkammer 34. Daher ist es vorzugsweise vorgesehen, die Einspritzstrategie derart zu wählen, dass es zu einem Maximum in der Befüllung der Vorkammer 34 mit Kraftstoff-Luft-Gemisch kommt, das heißt dass das Einströmen an Kraftstoff-Luft-Gemisch überwiegt gegenüber dem Ausströmen, bis sich nach dem unteren Totpunkt des Kolbens 14 dieser nach oben bewegt und infolge der daraus resultierenden Kompression bis zum Zündzeitpunkt immer noch das umgebende Gas in die Vorkammer 34 der Vorkammerzündkerze 20 gedrückt wird. Überwiegt das Ausströmen aus der Vorkammer 34, indem beispielsweise zu früh eingespritzt wird, verschlechtert sich der Lambda-Wert im Funkenbereich zum Zündzeitpunkt hin zu mageren Werten und die Zündfähigkeit nimmt ab.For example, the position of the injector 22 relative to the prechamber spark plug 20 and the cylinder 16 when using a Piezo A injector as the injector 22 or in addition the design of the hole geometry in Mehrlochinjektoren and advantageously a strategy for injecting the fuel chosen so that, for example, during load conditions with low load during the intake phase fuel or a fuel-air mixture from the combustion chamber 12 in the antechamber 34 is rinsed. The strategy according to which the fuel by means of the injector 22 directly into the combustion chamber 12 is injected, is also referred to as injection strategy. In this case, for example, it depends on the selected geometry, in particular with regard to the hole geometry of the injector 22 and the geometry of the antechamber 34 , regarding the position of the injector 22 in relation to the prechamber spark plug 20 with regard to the combustion chamber geometry and with regard to the inlet channel geometry, from the time of injection, how much fuel during the intake phase in the direction of the prechamber 34 flows through the openings 36 and 38 enters and flushes the antechamber 34 or to an enrichment of the fuel-air mixture in the antechamber 34 especially in a spark area leads. The injection timing is a point in time at which the fuel by means of the injector 22 in the combustion chamber 12 of the cylinder 16 injected directly. In principle, during the intake phase, for example, both infeed and outflow processes occur in the prechamber 34 , Therefore, it is preferably provided to choose the injection strategy such that it reaches a maximum in the filling of the prechamber 34 Comes with fuel-air mixture, that is, that the inflow of fuel-air mixture outweighs the outflow, until after the bottom dead center of the piston 14 this moves up and due to the resulting compression until the ignition still the surrounding gas in the antechamber 34 the prechamber spark plug 20 is pressed. Outweighs the outflow from the antechamber 34 For example, by injecting too early, the lambda value in the spark region at the ignition timing deteriorates to lean and the ignitability decreases.

Vorzugsweise wird die Einspritzstrategie kennfeldbasiert beziehungsweise kennfeldgesteuert so gewählt, dass bei Lastzuständen mit niedrigem Brennraumdruck und somit beispielsweise mit niedriger Last, hoher Ladungsverdünnung mit Luft oder Restgas oder niedriger Ladungsbewegung besonders in der Ansaugphase eine maximierte Anreicherung beziehungsweise Entflammbarkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Vorkammer 34 erzeugt wird. Dabei kann kennfeldgesteuert beziehungsweise kennfeldbasiert bei besonderen Betriebsarten wie zum Beispiel Katheizen oder Kaltstart beziehungsweise Warmlauf über zusätzliche Einspritzungen und/oder Wahl des Einspritzzeitpunkts ein besonders zünd-/brennfähiges Gemisch in der Vorkammer 34 zum Zündzeitpunkt erzeugt werden. Bei Lastzuständen mit hohem Brennraumdruck, also beispielsweise bei mittlerer und hoher Last, ist infolge der ausreichenden Einströmung von Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer 34 in der Kompressionsphase und ausreichend brennbarem Gemisch an der Funkenstrecke der Vorkammerzündkerze 20 keine spezielle Einspritzstrategie notwendig und kann auch in anderen Prämissen, insbesondere hinsichtlich Emissionen und/oder Verbrauch, appliziert werden. Dabei kann in diesen Fällen kennfeldgesteuert auf eine Einspritzbedatung, die auf die Optimierung des Gemisches in der Vorkammer 34 ausgelegt ist, verzichtet werden. Somit wird beispielsweise das beschriebene Verfahren lediglich in Teilbereichen beziehungsweise in wenigstens einem Teilbereich des Kennfelds der Verbrennungskraftmaschine 10 durchgeführt.Preferably, the injection strategy map-based or map-controlled is selected so that at load conditions with low Combustion chamber pressure and thus, for example, with low load, high charge dilution with air or residual gas or low charge motion, especially in the intake phase a maximized enrichment or flammability of the fuel-air mixture in the prechamber 34 is produced. In this case, map-controlled or map-based in particular operating modes such as Katheizen or cold start or warm-up over additional injections and / or choice of injection timing, a particularly ignitable / combustible mixture in the prechamber 34 are generated at the time of ignition. In load conditions with high combustion chamber pressure, so for example at medium and high load, is due to the sufficient inflow of fuel-air mixture in the antechamber 34 in the compression phase and sufficiently combustible mixture at the spark gap of the prechamber spark plug 20 No special injection strategy is necessary and can also be applied in other premises, in particular with regard to emissions and / or consumption. Here, in these cases, map-controlled to a Einspritzbedatung on the optimization of the mixture in the prechamber 34 is designed to be dispensed with. Thus, for example, the described method only in partial areas or in at least a portion of the map of the internal combustion engine 10 carried out.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten Ausführungsform, insbesondere zu den Öffnungen 36 und 38 gemäß der ersten Ausführungsform, sind auch auf die zweite Ausführungsform übertragbar und umgekehrt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass die Öffnung 38 beziehungsweise ihre Durchgangsrichtung in der Längsachse 42 liegen und somit drehlagenunabhängig ausgeführt sein kann. Die Durchgangsrichtung der Öffnung 38a ist dann parallel zur Längsachse 42 oder liegt genau auf der Längsachse 42. Damit ist es möglich, dass die radialen Nebenöffnungen und die zentrale Öffnung 38 in Richtung der Längsachse 42 eine Kombination aus Zu- und Abströmbohrungen bilden, die besonders vorteilhaft für den Gasaustausch in der Vorkammer und die Einströmung von Kraftstoff in die Vorkammer ist. Mit anderen Worten kann die auch als zentrale Bohrung bezeichnete Öffnung 38 als axiale Bohrung, wie in 3 dargestellt, ausgeführt werden. Dadurch wird während des Ansaug- und Einspritzvorgangs eine Durchströmung der Vorkammer 34 mit Luft-Kraftstoff-Gemisch durch eine Rotationsströmung, ausgebildet durch Einströmung mehrheitlich durch die radialen Bohrungen (Öffnungen 36), und eine Ausströmung mehrheitlich durch die zentrale Bohrung (Öffnung 38), erreicht. 3 shows a second embodiment of the internal combustion engine 10 , The previous and following comments on the first embodiment, in particular to the openings 36 and 38 according to the first embodiment, are also applicable to the second embodiment and vice versa. The second embodiment differs in particular from the first embodiment that the opening 38 or their passage direction in the longitudinal axis 42 lie and thus can be executed rotational position independent. The passage direction of the opening 38a is then parallel to the longitudinal axis 42 or lies exactly on the longitudinal axis 42 , Thus it is possible that the radial side openings and the central opening 38 in the direction of the longitudinal axis 42 form a combination of inlet and outlet bores, which is particularly advantageous for the gas exchange in the prechamber and the inflow of fuel into the prechamber. In other words, the opening, also referred to as the central bore 38 as an axial bore, as in 3 shown, executed. As a result, during the intake and injection process, a flow through the prechamber 34 with air-fuel mixture by a rotational flow, formed by inflow mainly through the radial bores (openings 36 ), and a outflow in the majority through the central bore (opening 38 ), reached.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1111: Zylinderkopfcylinder head
1212: Brennraumcombustion chamber
1414: Kolbenpiston
1616: Zylindercylinder
1818: Einlasskanalinlet channel
2020: Vorkammerzündkerzeprechamber
2222: Injektorinjector
2424: Sprayspray
2626: Auslasskanalexhaust port
2828: Pfeilarrow
3030: Einlassventilintake valve
3232: Auslassventiloutlet valve
3434: Vorkammerantechamber
3636: Öffnungenopenings
3838: Öffnungopening
4040: Wandungsbereichwall region
4242: Längsachselongitudinal axis
4444: Doppelpfeildouble arrow
4646: Randedge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010010109 A1 [0002]

Claims

Method for operating an internal combustion engine (10) for a motor vehicle, having at least one cylinder (16) for receiving a piston (14) and at least one prechamber spark plug (20) associated with a combustion chamber (12) of the cylinder (16), which has one or more openings ( 36, 38) fluidly connected to the combustion chamber (12) connected prechamber (34), wherein by means of the Vorkammerzündkerze (20) at an ignition time at least one spark in the prechamber (34) is generated, characterized in that during an intake stroke of the internal combustion engine (10) by means of an injector (22) assigned to the combustion chamber (12), fuel for operating the internal combustion engine (10) is injected directly into the combustion chamber (12) based on a map, so that already during the intake stroke as a result of a pulse resulting from the injection and as a result of a flow (28) in the combustion chamber (12) at least at the ignition time ignitable fuel-air mixture the combustion chamber (12) via the openings (36, 38) is flushed into the prechamber (34).

Internal combustion engine (10) after Claim 1 , characterized in that one of the openings (36, 38) as the central opening and the other openings (36) are formed as secondary openings, which are distributed in the circumferential direction of the prechamber spark plug (34) around the central opening (38) around.

Internal combustion engine (10) after Claim 2 , characterized in that the openings (36, 38) have respective passage directions (44).

Internal combustion engine (10) after Claim 3 , characterized in that the passage direction of the central opening (38) extends obliquely to the respective passage direction (44) of the respective secondary opening (36).

Internal combustion engine (10) after Claim 3 , characterized in that the passage direction of the central opening (38) extends axially to the longitudinal direction (42) of the Vorkammerzündkerze (20).

Internal combustion engine (10) after Claim 3 , characterized in that the passage direction of the central opening (38) extends obliquely to the longitudinal direction (42) of the prechamber spark plug (20).

Internal combustion engine (10) after Claim 4 , characterized in that the central opening (38) is inclined on the combustion chamber side in the direction of a fuel spray (24) formed by means of an injector (22) injected directly into the combustion chamber (12).

Internal combustion engine (10) according to one of Claims 2 to 5 , characterized in that the respective secondary opening (36) and the central opening (38) have different diameters from each other.

Internal combustion engine (10) after Claim 6 , characterized in that the diameter of the central opening (38) is greater than the respective diameter of the respective secondary opening (36).

Internal combustion engine (10) according to one of Claims 2 to 6 , characterized in that the subsidiary openings (36) each have a diameter which is in a range of from 0.7 millimeters to 1.4 millimeters inclusive.