DE102022118982A1

DE102022118982A1 - INJECTOR SPARK PLUG

Info

Publication number: DE102022118982A1
Application number: DE102022118982.1A
Authority: DE
Inventors: Oleksiy Antoshkiv; Heinz Peter Berg; Stefan Hertrampf
Original assignee: Brandenburgische Technische Univ Cottbus Senftenberg Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus Senftenberg Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Current assignee: Brandenburgische Technische Univ Cottbus Senftenberg Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus Senftenberg Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2024-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hülse, wobei die Hülse eine Innenfläche umfasst und dazu konfiguriert ist, eine Mittelelektrode mit einem Isolator aufzunehmen. Die Hülse weist einen Einlass zur Verbindung mit einem Injektor sowie Auslasskanäle auf, sodass der Einlass und die Auslasskanäle miteinander fließverbunden sind. Die Auslasskanäle sind so angeordnet, dass ein Kraftstoff mit einem Winkel α gegenüber der Längsachse der Hülse und mit einem Winkel β gegenüber der Querachse der Hülse ausleitbar ist.Weiterhin ist die Erfindung auf ein System umfassend eine erfindungsgemäße Hülse, einen Injektor, eine Mittelelektrode mit einem Isolator und eine Steuereinheit sowie auf ein Verfahren zur Zündung eines Kraftstoffs in einem Brennraum eines Motors gerichtet.The invention relates to a sleeve, wherein the sleeve includes an interior surface and is configured to receive a center electrode with an insulator. The sleeve has an inlet for connection to an injector and outlet channels so that the inlet and outlet channels are fluidly connected to one another. The outlet channels are arranged in such a way that a fuel can be discharged at an angle α relative to the longitudinal axis of the sleeve and at an angle β relative to the transverse axis of the sleeve. Furthermore, the invention is based on a system comprising a sleeve according to the invention, an injector, a center electrode with a Insulator and a control unit as well as a method for igniting a fuel in a combustion chamber of an engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hülse, wobei die Hülse eine Innenfläche umfasst und dazu konfiguriert ist, eine Mittelelektrode mit einem Isolator aufzunehmen. Die Hülse weist einen Einlass zur Verbindung mit einem Injektor sowie Auslasskanäle auf, sodass der Einlass und die Auslasskanäle miteinander fließverbunden sind. Die Auslasskanäle sind so angeordnet, dass ein Kraftstoff mit einem Winkel α gegenüber der Längsachse der Hülse und mit einem Winkel β gegenüber der Querachse der Hülse ausleitbar ist.The invention relates to a sleeve, wherein the sleeve includes an interior surface and is configured to receive a center electrode with an insulator. The sleeve has an inlet for connection to an injector and outlet channels so that the inlet and outlet channels are fluidly connected to one another. The outlet channels are arranged so that fuel can be discharged at an angle α relative to the longitudinal axis of the sleeve and at an angle β relative to the transverse axis of the sleeve.

Weiterhin ist die Erfindung auf ein System umfassend eine erfindungsgemäße Hülse, einen Injektor, eine Mittelelektrode mit einem Isolator und eine Steuereinheit sowie auf ein Verfahren zur Zündung eines Kraftstoffs in einem Brennraum eines Motors gerichtet.Furthermore, the invention is directed to a system comprising a sleeve according to the invention, an injector, a center electrode with an insulator and a control unit as well as a method for igniting a fuel in a combustion chamber of an engine.

Hintergrund und Stand der TechnikBackground and state of the art

Im letzten Jahrhundert haben sich Automobile zu den wichtigsten Fortbewegungsmitteln für die individuelle Mobilität entwickelt. Diese wurden und werden noch bis in die weite Zukunft überwiegend von Verbrennungsmotoren angetrieben. Grundsätzlich wird bei allen Verbrennungsmotoren Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt und verbrannt. Unter hohem Druck entzündet sich dort ein Kraftstoff-Luft-Gemisch und setzt seine Energie in mechanische Arbeit um. Der Kolben wird durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches in Bewegung gesetzt und gibt diese Bewegung bis zum Antriebsstrang des Fahrzeuges weiter.In the last century, automobiles have developed into the most important means of transport for individual mobility. These were and will continue to be predominantly powered by combustion engines well into the future. Basically, in all internal combustion engines, fuel is injected into a combustion chamber and burned. Under high pressure, a fuel-air mixture ignites and converts its energy into mechanical work. The piston is set in motion by the expansion of the ignited fuel-air mixture and passes this movement on to the vehicle's drive train.

Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Bau- und Funktionsweisen des Verbrennungsmotors bekannt, die individuelle Vor- und Nachteile haben. Ein bekanntes Konstruktionsprinzip des Verbrennungsmotors ist das der Kraftstoffeinspritzung. Die Kraftstoffeinspritzung meint bevorzugt ein Gemischbildungssystem, um das Gemisch umfassend Kraftstoff und Luft durch die Einspritzung des Kraftstoffs zu bilden. Das Prinzip der Kraftstoffeinspritzung kann in zwei grobe Klassen eingeteilt werden, nämlich der direkten und der indirekten Kraftstoffeinspritzung. Bei der direkten Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff unmittelbar in den Brennraum gespritzt. Folglich findet die Gemischbildung bei einer direkten Kraftstoffeinspritzung im Brennraum statt. Bei der indirekten Einspritzung erfolgt eine äußere Gemischbildung und der Kraftstoff wird in das Ansaugrohr eines Motors eingespritzt und vom Kolben durch das geöffnete Einlassventil angesaugt. Anschließend erfolgt die Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und folglich die Zündung kurz vor dem oberen Totpunkt.A large number of constructions and functions of the internal combustion engine are known in the prior art, which have individual advantages and disadvantages. A well-known design principle of the internal combustion engine is that of fuel injection. The fuel injection preferably means a mixture formation system for forming the mixture including fuel and air by injecting the fuel. The principle of fuel injection can be divided into two broad classes, namely direct and indirect fuel injection. With direct fuel injection, the fuel is injected directly into the combustion chamber. Consequently, mixture formation takes place in the combustion chamber during direct fuel injection. In indirect injection, an external mixture is formed and the fuel is injected into the intake pipe of an engine and sucked in by the piston through the open inlet valve. The fuel-air mixture is then compressed and consequently ignited shortly before top dead center.

Typischerweise wird der Kraftstoff durch einen sogenannten Injektor (auch Einspritzdüse genannt) eingeführt, beispielsweise in den Brennraum im Falle einer direkten Kraftstoffeinspritzung. Injektoren haben die Aufgabe, bei jedem Betriebszustand des Motors die von einem Steuergerät berechnete Kraftstoffmenge exakt einzuspritzen. Um eine gute Kraftstoffzerstäubung bei geringen Kondensationsverlusten zu gewährleisten, müssen motorspezifisch mehrere Parameter eingehalten werden, wie z. B. der Einspritzwinkel und der Einspritzdruck.Typically, the fuel is introduced through a so-called injector (also called an injection nozzle), for example into the combustion chamber in the case of direct fuel injection. Injectors have the task of injecting the exact amount of fuel calculated by a control unit in every operating state of the engine. In order to ensure good fuel atomization with low condensation losses, several engine-specific parameters must be maintained, such as: B. the injection angle and the injection pressure.

Damit das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet werden kann, wird ein Zündfunke benötigt. Für diesen Zündfunken (oder auch nur Funken) sorgt die Zündkerze. Zündkerzen besitzen ein Gehäuse, das über ein Gewinde in den Motorblock geschraubt wird und damit die Bereitstellung von Funken im Brennraum ermöglicht.In order for the fuel-air mixture to be ignited, an ignition spark is required. The spark plug provides this spark (or just spark). Spark plugs have a housing that is screwed into the engine block via a thread and thus enables sparks to be provided in the combustion chamber.

Im Stand der Technik liegt das Bestreben vor, die Einspritzung von Kraftstoff und die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu optimieren. Vor dem Hintergrund der Ressourcenverknappung, dem damit verbundenen Anstieg der Kraftstoffpreise und den Schadstoffemissionen liegt der Wunsch vor, verbrauchsarme, insbesondere klimafreundliche, Möglichkeiten des Fahrzeugantriebes zu bieten. Ein wichtiger Forschungsgegenstand hierfür ist der Wasserstoffmotor, also ein Motor, der Wasserstoff als Kraftstoff einsetzt. Allerdings weist auch dieser Nachteile auf, wie z. B. der niedrige Wirkungsgrad, wodurch ein hoher Energieaufwand notwendig ist.The prior art strives to optimize the injection of fuel and the ignition of the air-fuel mixture. Against the background of the scarcity of resources, the associated increase in fuel prices and pollutant emissions, there is a desire to offer low-consumption, especially climate-friendly, vehicle drive options. An important research subject for this is the hydrogen engine, i.e. an engine that uses hydrogen as fuel. However, this also has disadvantages, such as: B. the low efficiency, which requires a lot of energy.

Der zuletzt beschriebene Nachteil gilt in erster Linie für Wasserstoffmotoren mit einer äußeren Gemischbildung, weil der Liefergrad um den eingebrachten Wasserstoff vermindert wird. Im Stand der Technik sind diesbezüglich bereits einige Lösungen bekannt. Unter Verwendung eines Wasserstoff-Brennverfahrens mit direkter Mehrfacheinspritzung in den Brennraum lässt sich der Wirkungsgradnachteil wegmachen. Auch die Verkleinerung der Flammenfrontgeschwindigkeit durch etwa additionaler Einspritzung von Wasser oder eines Inertgases wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad aus, da sich die Fläche des Arbeitsintegrals im p-v-Diagramm somit vergrößert.The disadvantage described last applies primarily to hydrogen engines with external mixture formation because the delivery rate is reduced by the hydrogen introduced. Some solutions in this regard are already known in the prior art. The efficiency disadvantage can be eliminated by using a hydrogen combustion process with direct multiple injection into the combustion chamber. Reducing the flame front speed through additional injection of water or an inert gas also has a positive effect on efficiency, as the area of the work integral in the p-v diagram increases.

Dennoch liegt im Stand der Technik weiterhin das Bestreben vor, die Einbringung des Kraftstoffs, die Zündung sowie die Anpassung von bekannten Motorkonstruktionen auf Kraftstoffe vorzunehmen, die für die Umwelt, das Klima und die Gesundheit des Menschen unschädlich sind und eine effiziente Betriebstauglichkeit gewährleisten.Nevertheless, the state of the art still strives to introduce the fuel, ignite it and adapt known engine designs to fuels that are harmless to the environment, the climate and human health and ensure efficient operability.

Aufgabe der ErfindungTask of the invention

Aufgabe der Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere war es eine Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeiten der Kraftstoffzufuhr in den Brennraum zu optimieren. Weiterhin sollte die Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches effizienter ausgestaltet werden. Darüber hinaus sollte eine Nutzbarkeit von Kraftstoffen ermöglicht werden, denen großes Zukunftspotential beigemessen wird, wie beispielsweise Wasserstoff oder Ammoniak.The object of the invention was to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, it was an object of the invention to optimize the options for supplying fuel to the combustion chamber. Furthermore, the ignition of the fuel-air mixture should be made more efficient. In addition, it should be possible to use fuels that are considered to have great future potential, such as hydrogen or ammonia.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.The object of the invention is solved by the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung bevorzugt eine Hülse für eine Mittelelektrode mit einem Isolator, wobei die Hülse eine Innenfläche umfasst und die Hülse dazu konfiguriert ist, die Mittelelektrode mit dem Isolator aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse einen Einlass zur Verbindung mit einem Injektor und Auslasskanäle aufweist, wobei der Einlass und die Auslasskanäle miteinander fließverbunden und die Auslasskanäle so angeordnet sind, dass ein Kraftstoff mit einem Winkel α gegenüber einer Längsachse und einem Winkel β gegenüber einer Querachse der Hülse aus der Hülse ausleitbar ist.In a first aspect, the invention preferably relates to a sleeve for a center electrode with an insulator, the sleeve comprising an inner surface and the sleeve being configured to receive the center electrode with the insulator, characterized in that the sleeve has an inlet for connection to an injector and outlet channels, wherein the inlet and the outlet channels are fluidly connected to one another and the outlet channels are arranged such that a fuel can be discharged from the sleeve at an angle α relative to a longitudinal axis and an angle β relative to a transverse axis of the sleeve.

Die Kombination der Erfindungsmerkmale führt zu einem überraschenden Synergieeffekt, der zu den vorteilhaften Eigenschaften und Effekten und dem damit einhergehenden Gesamterfolg der Erfindung führt, wobei die einzelnen Merkmale in Wechselwirkung zueinanderstehen.The combination of the features of the invention leads to a surprising synergy effect, which leads to the advantageous properties and effects and the associated overall success of the invention, with the individual features interacting with one another.

Die bevorzugte Hülse hat sich in vielerlei Hinsicht als besonders vorteilhaft erwiesen. Von besonderem Vorteil ist der Effekt, dass die bevorzugte Hülse die Aufnahme einer Mittelelektrode mit einem Isolator und eines Injektors erlaubt. So ist vorteilhaft die Mittelelektrode mit einem Isolator in einem Innenbereich der Hülse einführbar, während der Injektor in einem Einlass der Hülse einbringbar ist. Mithin können mithilfe der bevorzugten Hülse die Funktionen einer Mittelektrode mit einem Isolator und eines Injektors kombiniert werden. Damit erzielt die bevorzugte Hülse einen besonderen Konstruktionsvorteil, da die Einbringung des Kraftstoffs in den Brennraum ermöglicht wird, ohne dass ein zusätzlicher Zugang zum Brennraum eingebracht werden muss. Stattdessen kann vorteilhaft der entsprechende Einlass der Hülse genutzt werden, wobei die Hülse bevorzugt in eine Zündkerzenbohrung einführbar ist. Die Zündkerzenbohrung bezeichnet bevorzugt eine Öffnung, die in den Brennraum des Motors führt. Vorzugsweise ist die bevorzugte Hülse in die Zündkerzenbohrung einbringbar, sodass die Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum über die bereits vorhandene Zündkerzenbohrung ermöglicht wird. Mithin kann die Erfindung mit dem Begriff „Injektorzündkerze“ (abgekürzt mit IZK) charakterisiert bzw. veranschaulicht werden.The preferred sleeve has proven to be particularly advantageous in many respects. The effect that the preferred sleeve allows the accommodation of a center electrode with an insulator and an injector is particularly advantageous. The center electrode with an insulator can thus advantageously be inserted into an interior region of the sleeve, while the injector can be inserted into an inlet of the sleeve. The functions of a center electrode can therefore be combined with an insulator and an injector using the preferred sleeve. The preferred sleeve thus achieves a particular design advantage, since the fuel can be introduced into the combustion chamber without additional access to the combustion chamber having to be provided. Instead, the corresponding inlet of the sleeve can advantageously be used, with the sleeve preferably being insertable into a spark plug bore. The spark plug hole preferably refers to an opening that leads into the combustion chamber of the engine. Preferably, the preferred sleeve can be inserted into the spark plug bore, so that fuel injection into the combustion chamber is made possible via the already existing spark plug bore. The invention can therefore be characterized or illustrated with the term “injector spark plug” (abbreviated to IZK).

Durch den bevorzugten Einsatz einer IZK können bereits bestehende Motoren mit äußerer Gemischbildung auf Direkteinspritzung umgebaut werden. Somit arbeitet der Motor dann nach dem Prinzip der inneren Gemischbildung. Hierdurch ergibt sich ein wesentlicher Vorteil im Wirkungsgrad des Motors. Der Motor saugt nun nicht mehr das Kraftstoff-Luft-Gemisch an, sondern ausschließlich Luft. Der Brennstoff wird erst nach Schließen des Einlassventils, also nach dem Erreichen des unteren Totpunkts im anschließenden Verdichtungstakt, eingespritzt. Das angesaugte Luftvolumen vergrößert sich dadurch um den Betrag des Brennstoffanteils, der bei einer äußeren Gemischbildung im Ansaugvolumen enthalten ist. Der sogenannte Liefergrad des Motors verbessert sich dadurch deutlich, folglich vergrößert sich der thermodynamische Wirkungsgrad.By preferentially using an IZK, existing engines with external mixture formation can be converted to direct injection. The engine then works according to the principle of internal mixture formation. This results in a significant advantage in the efficiency of the engine. The engine no longer sucks in the fuel-air mixture, but only air. The fuel is only injected after the inlet valve has closed, i.e. after bottom dead center has been reached in the subsequent compression stroke. The volume of air sucked in increases by the amount of fuel that is contained in the intake volume when an external mixture is formed. This significantly improves the so-called delivery efficiency of the engine and consequently increases the thermodynamic efficiency.

Vorteilhaft gelingt es mit der bevorzugten Hülse, einen Freiheitsgrad mehr zu erzielen. Mit der Erzielung eines weiteren Freiheitsgrades ist bevorzugt gemeint, dass sich mithilfe der bevorzugten Hülse flüssiger oder gasförmiger Kraftstoff direkt in den Brennraum eines Motors einspritzen lässt. Dabei ist es vorteilhafterweise nicht mehr notwendig, einen zusätzlichen Zugang zum Brennraum zu integrieren, z. B. durch eine Bohrung in das Brennraumdach (bezeichnet eine Überdeckung über den Brennraum). Demzufolge ergibt sich ein erhöhter Freiheitsgrad durch den Einbau der bevorzugten Hülse in bzw. an einem Verbrennungsmotor, denn es wird die Möglichkeit geschaffen, Kraftstoff, wie z. B. Brenngase und/oder Wasser, direkt in den Brennraum zu spritzen. Bekannte Einspritzsysteme des Standes der Technik benötigten hierzu einen entsprechenden Zugang in den Brennraum.It is advantageous to achieve one more degree of freedom with the preferred sleeve. By achieving a further degree of freedom it is preferably meant that liquid or gaseous fuel can be injected directly into the combustion chamber of an engine using the preferred sleeve. It is advantageously no longer necessary to integrate additional access to the combustion chamber, e.g. B. through a hole in the combustion chamber roof (denotes an overlap over the combustion chamber). As a result, there is an increased degree of freedom through the installation of the preferred sleeve in or on an internal combustion engine, because it creates the possibility of fuel, such as. B. fuel gases and / or water, directly into the combustion chamber. Known injection systems from the prior art required appropriate access to the combustion chamber for this purpose.

Zur näheren Erläuterung der Erhöhung eines Freiheitsgrades sei folgendes Beispiel aufgeführt: Bei der Abstimmung von Wasserstoffmotoren ist die Flammenfrontgeschwindigkeit die auschlaggebende Größe für den Zylinderspitzendruck und den Druckverlauf im Brennraum. Durch eine additionale Einspritzung von Wasser oder einem Inertgas lässt sich die Flammenfrontgeschwindigkeit verringern. Im Betrieb eines Wasserstoffmotors kann über die bevorzugte Hülse auch eine Wasser- oder Inertgas-Einspritzung realisiert werden. Für diesen Fall ist die entsprechende Brennstoffeinspritzung bevorzugt klassisch zu realisieren. Doch durch die Einspritzung eines reaktionshemmenden Fluides oder Gases lässt sich somit aktiv die Flammenfrontgeschwindigkeit reduzieren. Durch die Steuerung der Flammenfrontgeschwindigkeit über die bevorzugte Hülse lässt sich vorteilhafterweise unkompliziert ein Flammenfront-Regime realisieren und so ein reales Brennverfahren entwickeln.To explain the increase in a degree of freedom in more detail, the following example is given: When tuning hydrogen engines, the flame front speed is the decisive factor for the cylinder peak pressure and the pressure curve in the combustion chamber. The flame front speed can be reduced by additional injection of water or an inert gas. When operating a hydrogen engine, water or inert gas injection can also be implemented via the preferred sleeve. In this case, the corresponding fuel injection is preferably to be implemented classically. But by injecting a reaction-inhibiting fluid or gas The flame front speed can therefore be actively reduced. By controlling the flame front speed via the preferred sleeve, a flame front regime can advantageously be easily implemented and a real combustion process can thus be developed.

Des Weiteren ist es von Vorteil, dass die bevorzugte Hülse in bereits bekannten Motoren des Standes der Technik einfach eingebaut werden kann. Dementsprechend ist es nicht notwendig, eine neue Motorkonstruktion bereitzustellen, um die Funktionen der bevorzugten Hülse zu nutzen. Vorteilhaft ergibt sich hierdurch eine enorme Anwendungseffizienz der bevorzugten Hülse, da keine aufwendigen Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Hülse in einen Verbrennungsmotor zu verbauen.Furthermore, it is advantageous that the preferred sleeve can be easily installed in engines that are already known from the prior art. Accordingly, it is not necessary to provide a new motor design to utilize the features of the preferred sleeve. This advantageously results in enormous application efficiency of the preferred sleeve, since no complex measures have to be taken to install the sleeve in an internal combustion engine.

Die bevorzugte Hülse ist vorteilhaft kompakt ausgestaltet. Mit den an bzw. in der Hülse bevorzugt vorhandenen Einbringungsoptionen einer Mittelektrode mit einem Isolator sowie eines Injektors wird vorteilhaft eine Kompaktheit eines Einspritzsystems erzielt. Ein erhöhter Raumbereich zur Einbringung der bevorzugten Hülse und damit der Mittelelektrode und des Isolators sowie eines Injektors ist vorteilhaft nicht notwendig. Mithin kann vorteilhaft der Stauraum verringert werden, also der Raum, der für die Einbringung benötigt wird. Vorteilhaft ist folglich, dass die bevorzugte Hülse und damit das zu nutzende Einspritzsystem nicht auf räumliche Bereiche beschränkt ist.The preferred sleeve is advantageously designed to be compact. With the insertion options of a center electrode with an insulator and an injector preferably present on or in the sleeve, compactness of an injection system is advantageously achieved. An increased spatial area for introducing the preferred sleeve and thus the center electrode and the insulator as well as an injector is advantageously not necessary. The storage space can therefore advantageously be reduced, i.e. the space that is required for insertion. It is therefore advantageous that the preferred sleeve and thus the injection system to be used is not limited to spatial areas.

In einer Ausführungsform weist die Hülse eine Höhe zwischen ca. 1 mm - 500 mm auf, bevorzugt zwischen 10 mm - 50 mm, besonders bevorzugt zwischen 25 - 50 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 40 mm - 50 mm. Mit einer bevorzugt montierten Verschraubung kann die Gesamthöhe der Hülse vergrößert werden. Mit einer bevorzugt verbauten Mittelelektrode und einem Isolator kann eine finale Höhe zwischen ca. 1 mm - 800 mm vorliegen, bevorzugt zwischen 10 mm - 500 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm - 100 mm.In one embodiment, the sleeve has a height between approximately 1 mm - 500 mm, preferably between 10 mm - 50 mm, particularly preferably between 25 - 50 mm, very particularly preferably between 40 mm - 50 mm. With a preferably mounted screw connection, the overall height of the sleeve can be increased. With a preferably installed center electrode and an insulator, a final height between approximately 1 mm - 800 mm can be present, preferably between 10 mm - 500 mm, particularly preferably between 10 mm - 100 mm.

Darüber hinaus können vorteilhaft sowohl gasförmige als auch flüssige Kraftstoffe unter Einsatz der bevorzugten Hülse in den Brennraum eingespritzt werden. Vorteilhaft liegt also keine Beschränkung in Bezug auf den Aggregatzustand des eingesetzten Kraftstoffs vor. So können beispielsweise Kraftstoffe wie z. B. Motorbenzin, Dieselkraftstoff, Erdgas, Methan, Liquified Natural Gas (abgekürzt mit LNG, meint verflüssigtes Erdgas und umfasst ca. 90 % Methan und Anteile von Ethan, Propan, Butan usw.), Wasserstoff, Wasser etc. eingesetzt werden.In addition, both gaseous and liquid fuels can advantageously be injected into the combustion chamber using the preferred sleeve. Advantageously, there is no restriction with regard to the physical state of the fuel used. For example, fuels such as: B. motor gasoline, diesel fuel, natural gas, methane, liquefied natural gas (abbreviated to LNG, means liquefied natural gas and includes approx. 90% methane and portions of ethane, propane, butane, etc.), hydrogen, water, etc. can be used.

Feste, aber pulverförmige Kraftstoffe, wie beispielsweise Magnesium, kommen in der motorischen Anwendung eher selten zum Einsatz, können jedoch ebenfalls im erfindungsgemäßen Kontext genutzt werden. Die Einbringung von beispielsweise Magnesiumpulver oder Kohlenstaub ist durch eine bevorzugte seitliche Bypass-Zufuhr unterhalb eines Injektors in die Hülse möglich. Der Injektor führt dazu nur komprimierte Luft. Die Feststoffpartikel werden folglich mit Druckluft in den Brennraum geschossen.Solid but powdery fuels, such as magnesium, are rarely used in motor applications, but can also be used in the context of the invention. The introduction of, for example, magnesium powder or coal dust is possible through a preferred lateral bypass feed below an injector into the sleeve. The injector only supplies compressed air. The solid particles are therefore shot into the combustion chamber using compressed air.

Ein weiterer großer Vorteil der bevorzugten Hülse ist die schnelle und kostengünstige Produktionsmöglichkeit. Die bevorzugte Hülse lässt sich vorteilhafterweise mit Verfahren der additiven Fertigung herstellen. Somit liegt hinsichtlich der Herstellung der bevorzugten Hülse eine Prozesseffizienz vor, da kostengünstig eine hohe Stückzahl an Hülsen produziert werden kann. Damit ist vorteilhaft auch eine massentaugliche Herstellbarkeit der bevorzugten Hülse gegeben.Another big advantage of the preferred sleeve is the fast and cost-effective production option. The preferred sleeve can advantageously be produced using additive manufacturing processes. There is therefore process efficiency with regard to the production of the preferred sleeve, since a large number of sleeves can be produced cost-effectively. This also advantageously ensures that the preferred sleeve can be produced on a mass scale.

Bevorzugt ist die Hülse dazu konfiguriert, eine Mittelelektrode mit einem Isolator aufnehmen. Mit dem Ausdruck „dazu konfiguriert“ ist hierbei bevorzugt gemeint, dass die bevorzugte Hülse derart ausgestaltet ist, dass eine Mittelelektrode mit einem Isolator von der Hülse mindestens teilweise, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, umschlossen werden kann. Dazu ist es bevorzugt, dass die Hülse eine Ummantelung aufweist. Die Ummantelung kann vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig sein. Durch die Ummantelung, die als Mantelfläche aufgefasst werden kann, wird ein Raum bereitgestellt, in dem die Mittelelektrode mit dem Isolator einführbar ist. Die bevorzugte Ummantelung umfasst bevorzugt eine Innenfläche und Außenfläche. Wenn beschrieben wird, dass die Ummantelung eine Innenfläche und eine Außenfläche umfasst, ist für den durchschnittlichen Fachmann klar, dass auch von der Innenfläche und der Außenfläche gesprochen werden kann.Preferably, the sleeve is configured to accommodate a center electrode with an insulator. The term “configured for this purpose” preferably means that the preferred sleeve is designed in such a way that a center electrode with an insulator can be at least partially, preferably substantially completely, enclosed by the sleeve. For this purpose, it is preferred that the sleeve has a casing. The casing can preferably be essentially cylindrical. The casing, which can be understood as a lateral surface, provides a space into which the center electrode with the insulator can be inserted. The preferred casing preferably includes an inner surface and an outer surface. When the casing is described as comprising an inner surface and an outer surface, it will be clear to one of ordinary skill in the art that the inner surface and the outer surface can also be referred to.

Die Innenfläche bezeichnet bevorzugt den Abschnitt der Hülse bzw. der Ummantelung, der der Mittelelektrode mit dem Isolator zugewandt ist, die in die Hülse eingeführt werden kann. Insbesondere ist die Innenfläche der Hülse dem Isolator zugewandt. Die Außenfläche bezeichnet bevorzugt den Abschnitt der Hülse, der der Mittelelektrode mit dem Isolator abgewandt ist, insbesondere dem Isolator.The inner surface preferably designates the section of the sleeve or the casing that faces the center electrode with the insulator, which can be inserted into the sleeve. In particular, the inner surface of the sleeve faces the insulator. The outer surface preferably designates the section of the sleeve that faces away from the center electrode with the insulator, in particular the insulator.

Die Komponenten umfassend Mittelelektrode und Isolator sind bevorzugt für die Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches verantwortlich ist. Dabei ist es bevorzugt, dass der Isolator die Mittelelektrode umhüllt. Der Isolator hat bevorzugt eine isolierende Wirkung, um insbesondere unerwünschte Ladungsübertragungen und/oder Ladungsausgleiche zwischen Mittelelektrode und Hülse zu vermeiden. Die Komponenten umfassend Mittelelektrode und Isolator können im erfindungsgemäßen Kontext synonym auch mit der Formulierung „Mittelektrode mit Isolator“, „Mittelektrode mit einem Isolator“ oder „Mittelelektrode mit dem Isolator“ beschrieben werden. Bevorzugt ist Hülse derart ausgestaltet, dass sie sich zur Aufnahme der Mittelelektrode mit dem Isolator eignet.The components comprising the center electrode and insulator are preferably responsible for the ignition of a fuel-air mixture. It is preferred that the insulator covers the center electrode. The insulator preferably has an insulating effect, in particular to avoid undesirable charge transfers and/or charge equalizations between the center electrode and the sleeve. The components comprehensive In the context of the invention, center electrode and insulator can also be described synonymously with the phrase “center electrode with insulator,” “center electrode with an insulator,” or “center electrode with the insulator.” The sleeve is preferably designed in such a way that it is suitable for receiving the center electrode with the insulator.

Vorzugsweise befinden sich an einem unteren Ende der Hülse eine oder mehrere Elektroden, sodass durch die Zusammenwirkung der einen oder mehreren Elektroden am unteren Ende der Hülse sowie der Mittelelektrode ein Funken erzeugbar ist, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb eines Brennraums zu zünden. Das „untere Ende der Hülse“ bezeichnet bevorzugt denjenigen Abschnitt, der zunächst in den Brennraum oder Zylinder eines Motors einbringbar ist. Das untere Ende der Hülse ist bevorzugt als Kreisringfläche ausgestaltet. Weiterhin bezeichnet bevorzugt das untere Ende der Hülse den Abschnitt, der eine oder mehrere Auslasskanäle aufweist. Die Elektroden am unteren Ende der Hülse können im erfindungsgemäßen Kontext auch als Masseelektroden bezeichnet werden. Das untere Ende der Hülse kann analog auch als Fuß der Hülse bezeichnet werden. Bevorzugt befinden sich Auslasskanäle sowie Masseelektroden am Fuß der Hülse. Bevorzugt können 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr Masseelektroden vorliegen. Besonders bevorzugt umfasst die Hülse 3 Masseelektroden, die entlang des Umfangs des Fußes der Hülse (bzw. der Kreisringfläche) in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind. Es war überraschend, dass durch die Zusammenwirkung der Anordnung dreier Elektroden am Fuß der Hülse und der Mittelelektrode besonders schnell und ein hinreichend starker Funken resultierte, der zu einer optimalen Funkenentstehung führte.Preferably there are one or more electrodes at a lower end of the sleeve, so that a spark can be generated by the interaction of the one or more electrodes at the lower end of the sleeve and the center electrode in order to ignite the air-fuel mixture within a combustion chamber. The “lower end of the sleeve” preferably refers to the section that can initially be inserted into the combustion chamber or cylinder of an engine. The lower end of the sleeve is preferably designed as an annular surface. Furthermore, the lower end of the sleeve preferably designates the section that has one or more outlet channels. The electrodes at the lower end of the sleeve can also be referred to as ground electrodes in the context of the invention. The lower end of the sleeve can also be referred to as the foot of the sleeve. Outlet channels and ground electrodes are preferably located at the foot of the sleeve. Preferably there can be 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more ground electrodes. Particularly preferably, the sleeve 3 comprises ground electrodes which are arranged at a regular distance from one another along the circumference of the base of the sleeve (or the annular surface). It was surprising that the interaction of the arrangement of three electrodes at the base of the sleeve and the center electrode resulted in a particularly quick and sufficiently strong spark, which led to optimal spark generation.

Vorzugsweise kann die Mittelelektrode mit dem Isolator im Brennraumbereich eines Motors eingeschraubt werden. Der eingeschraubte Abschnitt kann auch als Isolatorfuß bezeichnet werden. Bevorzugt befindet sich ein Spalt zwischen dem Isolatorfuß und der Hülse. Der Spalt dient insbesondere der Funkenausbildung zwischen der Mittelelektrode und der Massenelektrode. Durch den genannten Spalt erfolgt allerdings keine Kraftstoffzufuhr.Preferably, the center electrode with the insulator can be screwed into the combustion chamber area of an engine. The screwed-in section can also be referred to as the insulator base. There is preferably a gap between the insulator base and the sleeve. The gap serves in particular to form sparks between the center electrode and the ground electrode. However, no fuel is supplied through the gap mentioned.

Weiterhin weist die bevorzugte Hülse vorzugsweise einen Einlass zur Verbindung mit einem Injektor und Auslasskanäle auf. Der Einlass bezeichnet bevorzugt eine Öffnung an der Hülse (bzw. an der Ummantelung der Hülse), in die ein Injektor einbringbar ist und/oder über die der Injektor mit der Hülse verbunden werden kann. Der Injektor bezeichnet bevorzugt diejenige Komponente, mit der Kraftstoff in die Hülse einbringbar ist. Synonym zum Ausdruck „Injektor“ kann der Begriff „Einspritzdüse“ verwendet werden. Es können bekannte Injektoren des Standes der Technik eingesetzt werden, um den Kraftstoff im erfindungsgemäßen Kontext bereitzustellen. Insbesondere dient der Einlass zur Einführung des Injektors, um eine zuverlässige Kraftstoffversorgung zu gewährleisten.Furthermore, the preferred sleeve preferably has an inlet for connection to an injector and outlet channels. The inlet preferably designates an opening on the sleeve (or on the casing of the sleeve) into which an injector can be inserted and/or via which the injector can be connected to the sleeve. The injector preferably refers to the component with which fuel can be introduced into the sleeve. The term “injector” can be used as a synonym for the term “injector”. Known prior art injectors can be used to provide the fuel in the context of the invention. In particular, the inlet is used to introduce the injector to ensure a reliable fuel supply.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Hülse mehrere Einlässe, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6 oder mehr Einlässe. Vorteilhafterweise ermöglichen mehrere Einlässe die Einbringung mehrerer Injektoren. Vorteilhaft kann somit die Menge des eingespritzten Kraftstoffs erhöht und/oder optimiert werden. Von Vorteil ist es auch, dass mehrere unterschiedliche Kraftstoffe eingespritzt werden können. Mithin eignet sich die bevorzugte Hülse auch bei der Einbringung von Vielstoffmotoren. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen können auch mehrere bevorzugte Hülsen an einem Motor eingebracht werden, um beispielsweise mehrere, bevorzugt unterschiedliche, Kraftstoffe in den Brennraum einzuspritzen. Vorteilhafterweise ist es somit auch möglich, durch den Einsatz mehrerer bevorzugter Hülsen einen Vielstoffmotor zu realisieren.In preferred embodiments, the sleeve includes multiple inlets, for example 2, 3, 4, 5, 6 or more inlets. Advantageously, multiple inlets enable the introduction of multiple injectors. The amount of fuel injected can therefore advantageously be increased and/or optimized. It is also an advantage that several different fuels can be injected. The preferred sleeve is therefore also suitable for installing multi-fuel engines. In further preferred embodiments, several preferred sleeves can also be installed on an engine in order, for example, to inject several, preferably different, fuels into the combustion chamber. Advantageously, it is therefore also possible to realize a multi-fuel engine by using several preferred sleeves.

Bevorzugt weist die Hülse Auslasskanäle auf. Die Auslasskanäle bezeichnen bevorzugt Öffnungen, über die der Kraftstoff in den Brennraum des Verbrennungsmotors gelangt. Vorzugsweise sind der Einlass und die Auslasskanäle miteinander in Fließverbindung. Mit dem Ausdruck „Fließverbindung“ ist bevorzugt gemeint, dass ein Fluid, in diesem Falle der Kraftstoff, durch die Bereiche fließen kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, liegt zwischen dem Einlass und den Auslasskanälen eine fluidische Verbindung vor. So kann der Kraftstoff ausgehend von dem Injektor zunächst durch den Einlass eingeführt werden, in Richtung der Auslasskanäle fließen und über die Auslasskanäle in den Brennraum eines Verbrennungsmotors gelangen. Vorzugsweise wird also durch die Fließverbindung ein Kraftstoffpfad für den eingeführten Kraftstoff bereitgestellt.The sleeve preferably has outlet channels. The outlet channels preferably designate openings through which the fuel enters the combustion chamber of the internal combustion engine. Preferably, the inlet and outlet channels are in fluid communication with each other. The term “flow connection” preferably means that a fluid, in this case the fuel, can flow through the areas. In other words, there is a fluidic connection between the inlet and the outlet channels. Starting from the injector, the fuel can first be introduced through the inlet, flow in the direction of the outlet channels and reach the combustion chamber of an internal combustion engine via the outlet channels. Preferably, a fuel path for the introduced fuel is provided by the flow connection.

Vorzugsweise sind die Auslasskanäle derart angeordnet, dass ein Kraftstoff mit einem Winkel α gegenüber einer Längsachse und einem Winkel β gegenüber der Querachse der Hülse aus der Hülse ausleitbar ist, bevorzugt in den Brennraum eines Verbrennungsmotors. Mit der Längsachse der Hülse ist bevorzugt die Achse der Hülse gemeint, die die größte Länge aufweist. Die Querachse der Hülse verläuft bevorzugt quer zur Längsachse. Vorzugsweise verläuft die Querachse der Hülse im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse.Preferably, the outlet channels are arranged such that a fuel can be discharged from the sleeve at an angle α relative to a longitudinal axis and an angle β relative to the transverse axis of the sleeve, preferably into the combustion chamber of an internal combustion engine. The longitudinal axis of the sleeve preferably means the axis of the sleeve that has the greatest length. The transverse axis of the sleeve preferably runs transversely to the longitudinal axis. Preferably, the transverse axis of the sleeve runs essentially at right angles to the longitudinal axis.

Begriffe wie im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. beschreiben bevorzugt einen Toleranzbereich von weniger als ± 20%, bevorzugt weniger als ± 10%, noch stärker bevorzugt weniger als ± 5% und insbesondere weniger als ± 1%. Angaben von im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. offenbaren und umfassen stets auch den exakten genannten Wert.Terms such as essentially, approximately, approximately, approximately etc. preferably describe a tolerance range of less than ± 20%, preferably less than ± 10%, even more preferably less than ± 5% and in particular less than ± 1%. Information from im Essentially, approximately, approximately, etc. always reveal and include the exact stated value.

Die Anordnung der Auslasskanäle kann bevorzugt die Positionierung der Auslasskanäle an der Hülse betreffen. Ebenfalls kann sich die Anordnung der Auslasskanäle bevorzugt auf die Ausgestaltung der Auslasskanäle beziehen, beispielsweise hinsichtlich Form, Konturen und/oder Größen. Besonders bevorzugt betrifft die Anordnung der Auslasskanäle sowohl die Positionierung an der Hülse als auch die Ausgestaltung der Auslasskanäle.The arrangement of the outlet channels can preferably relate to the positioning of the outlet channels on the sleeve. The arrangement of the outlet channels can also preferably relate to the design of the outlet channels, for example in terms of shape, contours and/or sizes. The arrangement of the outlet channels particularly preferably affects both the positioning on the sleeve and the design of the outlet channels.

Die Winkel α und β bezeichnen bevorzugt Winkel, mit dem der Austritt des Kraftstoffs aus der Hülse beschrieben werden kann. Mithin kann hinsichtlich der Winkel α und β von Austrittswinkel des Kraftstoffs gesprochen werden, bevorzugt in den Brennraum eines Motors. Der Winkel α bezieht sich bevorzugt auf den Winkel, der gegenüber der Längsachse der Hülse vorliegt. Der Winkel β bezieht sich bevorzugt auf den Winkel, der gegenüber der Querachse der Hülse vorliegt.The angles α and β preferably designate angles with which the exit of the fuel from the sleeve can be described. Therefore, with regard to the angles α and β, one can speak of the exit angle of the fuel, preferably into the combustion chamber of an engine. The angle α preferably refers to the angle that exists with respect to the longitudinal axis of the sleeve. The angle β preferably refers to the angle that exists with respect to the transverse axis of the sleeve.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α einen Wert aufweist zwischen ca. 115° - 155°, bevorzugt einen Wert von ca. 120°.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that the angle α has a value between approximately 115° - 155°, preferably a value of approximately 120°.

Auch Zwischenbereiche aus den vorgenannten Bereichen können bevorzugt sein, wie beispielsweise Winkel für α zwischen ca. 115° - 120°, ca. 120° - 125°, ca. 125° - 130°, ca. 130° - 135°, ca. 135°-140°, ca. 140°-145°, ca. 145° - 150°, ca. 150° - 155°. Ein Fachmann erkennt, dass die vorgenannten Bereichsgrenzen auch kombiniert werden können, um weitere bevorzugte Bereiche zu erhalten, wie beispielsweise 120° - 140°, 115°-125° oder auch 130° - 150°.Intermediate areas from the aforementioned areas can also be preferred, such as angles for α between approx. 115° - 120°, approx. 120° - 125°, approx. 125° - 130°, approx. 130° - 135°, approx. 135°-140°, approx. 140°-145°, approx. 145° - 150°, approx. 150° - 155°. A person skilled in the art will recognize that the aforementioned range limits can also be combined to obtain further preferred ranges, such as 120° - 140°, 115° - 125° or even 130° - 150°.

Es war überraschend, dass die genannten Winkelbereiche für den Winkel α eine besonders gute Vermengung des Kraftstoffes in den Brennraum eines Motors ermöglichte, insbesondere in Bezug auf den Winkelanteil, der gegenüber der Längsachse der Hülse vorliegt.It was surprising that the mentioned angular ranges for the angle α enabled a particularly good mixing of the fuel in the combustion chamber of an engine, especially with regard to the angular proportion that exists relative to the longitudinal axis of the sleeve.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β einen Wert aufweist zwischen ca. 32° - 62°, bevorzugt einen Wert von ca. 37°.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that the angle β has a value between approximately 32° - 62°, preferably a value of approximately 37°.

Auch Zwischenbereiche aus den vorgenannten Bereichen können bevorzugt sein, wie beispielsweise Winkel für β zwischen ca. 32° - 37°, 37° - 52°, 52° - 57°, 57° - 62°. Ein Fachmann erkennt, dass die vorgenannten Bereichsgrenzen auch kombiniert werden können, um weitere bevorzugte Bereiche zu erhalten, wie beispielsweise 32° - 52°, 35° - 55° oder auch 45° - 60°.Intermediate areas from the aforementioned areas can also be preferred, such as angles for β between approximately 32° - 37°, 37° - 52°, 52° - 57°, 57° - 62°. A person skilled in the art will recognize that the aforementioned range limits can also be combined to obtain further preferred ranges, such as 32° - 52°, 35° - 55° or even 45° - 60°.

Es war überraschend, dass die genannten Winkelbereiche für den Winkel β eine besonders gute Vermengung des Kraftstoffes in den Brennraum eines Motors ermöglichte, insbesondere in Bezug auf den Winkelanteil, der gegenüber der Querachse der Hülse vorliegt. Insbesondere die Kombination der Winkelbereiche für α und β führte überraschenderweise zu besonders vorteilhaften Ergebnissen.It was surprising that the mentioned angular ranges for the angle β enabled particularly good mixing of the fuel in the combustion chamber of an engine, especially with regard to the angular proportion that exists relative to the transverse axis of the sleeve. In particular, the combination of the angular ranges for α and β surprisingly led to particularly advantageous results.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasskanäle um einen Umfang einer Kreisringfläche der Hülse angeordnet sind, wobei bevorzugt die Auslasskanäle zueinander einen im Wesentlichen gleichen Abstand aufweisen.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that the outlet channels are arranged around a circumference of an annular surface of the sleeve, with the outlet channels preferably being at a substantially equal distance from one another.

Die bevorzugte Anbringung der Auslasskanäle auf der am Hülsenende befindlichen Kreisringfläche der Hülse führt zu einer vorteilhaft verbesserten Verteilung des Kraftstoffes innerhalb des Brennraumes. Die Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum wird durch den Homogenisierungsgrad des Kraftstoff-Luft-Gemisches beschrieben. Ein verbesserter Homogenisierungsgrad führt zu einer vollständigeren Verbrennung, folglich zu einer Zunahme des Zylinderspitzendrucks sowie zu weniger Rußpartikel im Abgas. Der vergrößerte Druck auf den Kolbenboden führt zu einem Drehmomentzuwachs des Motors. Dadurch verringert sich der spezifische Kraftstoffverbrauch, wodurch die Effizienz verbessert wird.The preferred attachment of the outlet channels on the annular surface of the sleeve located at the end of the sleeve leads to an advantageously improved distribution of the fuel within the combustion chamber. The distribution of fuel in the combustion chamber is described by the degree of homogenization of the fuel-air mixture. An improved degree of homogenization leads to more complete combustion, consequently to an increase in cylinder peak pressure and fewer soot particles in the exhaust gas. The increased pressure on the piston crown leads to an increase in engine torque. This reduces specific fuel consumption, improving efficiency.

Die bevorzugte Anbringung der Auslasskanäle mit einen zueinander im Wesentlichen gleichen Abstand führt vorteilhaft zu einer symmetrischen Verteilung des Kraftstoffes innerhalb des Brennraumes, sodass unerwünschte Konzentrationsgefälle des Kraftstoffes innerhalb des Brennraumes vorteilhaft vermieden werden.The preferred placement of the outlet channels at a substantially equal distance from one another advantageously leads to a symmetrical distribution of the fuel within the combustion chamber, so that undesirable concentration gradients of the fuel within the combustion chamber are advantageously avoided.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen können 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Auslasskanäle für den Medienzugang bzw. Kraftstoffzugang durch die Hülse angebracht sein, sodass vorteilhaft die Menge an eingeführtem Kraftstoff je nach Auswahl der Anzahl der Auslasskanäle angepasst werden kann. Je mehr Auslasskanäle angebracht werden, desto mehr Kraftstoff kann in den Brennraum eines Motors befördert werden.In further preferred embodiments, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more outlet channels can be provided for media access or fuel access through the sleeve, so that the amount of fuel introduced can advantageously be adjusted depending on the selection of the number of outlet channels. The more exhaust ports are installed, the more fuel can be delivered into an engine's combustion chamber.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Ende der Hülse, insbesondere die Kreisringfläche der Hülse, im Wesentlichen in einer gleichen Ebene befindet wie ein Ende der Mittelelektrode mit dem Isolator. Die Kreisringfläche bezeichnet bevorzugt das Ende der Hülse, an dem die Auslasskanäle vorliegen.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that one end of the sleeve, in particular the annular surface of the sleeve, is located essentially in the same plane as an end of the center electrode with the insulator. The annular area denotes before pulls the end of the sleeve where the outlet channels are present.

Vorzugsweise kann die Mittelelektrode mit dem Isolator einen Abstand zwischen ca. 0,1 mm - 2 cm, bevorzugt zwischen ca. 1 mm - 1 cm, besonders bevorzugt zwischen ca. 2 mm - 7 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen ca. 3 mm - 6 mm zum Ende der Hülse aufweisen. Auch Zwischenbereiche aus den vorgenannten Bereichen können bevorzugt sein, wie beispielsweise Abstände zwischen dem Ende der Hülse und dem Ende der Mittelelektrode mit dem Isolator zwischen ca. 0,2 mm - 1,8 cm, ca. 0,3 mm - 1,7 cm, ca. 0,1 mm - 1 mm, ca. 5 mm - 2 cm. Ein Fachmann erkennt, dass die vorgenannten Bereichsgrenzen auch kombiniert werden können, um weitere bevorzugte Bereiche zu erhalten, wie beispielsweise ca. 0,2 mm - 1,7 cm, ca. 0,1 mm - 5 mm oder auch ca. 5 mm - 1,7 cm.Preferably, the center electrode with the insulator can have a distance between approximately 0.1 mm - 2 cm, preferably between approximately 1 mm - 1 cm, particularly preferably between approximately 2 mm - 7 mm, very particularly preferably between approximately 3 mm - 6 mm to the end of the sleeve. Intermediate areas from the aforementioned areas can also be preferred, such as distances between the end of the sleeve and the end of the center electrode with the insulator between approximately 0.2 mm - 1.8 cm, approximately 0.3 mm - 1.7 cm , about 0.1 mm - 1 mm, about 5 mm - 2 cm. A person skilled in the art will recognize that the aforementioned range limits can also be combined to obtain further preferred ranges, such as approximately 0.2 mm - 1.7 cm, approximately 0.1 mm - 5 mm or even approximately 5 mm - 1.7cm.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse einen Sitz aufweist, wobei bevorzugt der Einlass als ein Kanal durch den Sitz vorliegt.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that the sleeve has a seat, with the inlet preferably being present as a channel through the seat.

Im Sinne der Erfindung bezeichnet der Sitz bevorzugt einen Abschnitt der Hülse, der einen höheren Durchmesser aufweist als andere Bereiche der Hülse. Vorzugsweise weist der Sitz den größten Durchmesser auf. Der Sitz bezeichnet bevorzugt einen scheibenförmigen Abschnitt. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Scheibe um ein Vielfaches höher ist als dessen Dicke, beispielsweise um einen Faktor von ca. 1,5, 2, 2,5, 3 oder mehr.For the purposes of the invention, the seat preferably designates a section of the sleeve that has a larger diameter than other areas of the sleeve. Preferably the seat has the largest diameter. The seat preferably designates a disc-shaped section. Preferably, the diameter of the disk is many times higher than its thickness, for example by a factor of approximately 1.5, 2, 2.5, 3 or more.

Es war überraschend, dass durch das Aufweisen eines Sitzes, insbesondere durch die Kombination des Sitzes mit den zuvor benannten strukturellen Merkmale der Hülse, mehrere vorteilhafte Effekte resultierten. So erweist sich der Sitz dahingehend vorteilhaft, dass darin sowohl die Einbringung des Kanals als auch ein optimaler Teilabschnitt des Kraftstoffpfades integrierbar ist. Der Kanal kann beispielsweise im Rahmen eines additiven Fertigungsverfahrens innerhalb des Sitzes ausgestaltet werden, insbesondere durch eine vorgenommene Einstellung an einer entsprechenden additiven Fertigungsanlage zur Ausführung des additiven Fertigungsverfahrens. Mithin ist vorteilhaft eine besonders prozesseffiziente Bereitstellung des Kanals durch das Aufweisen eines Kanals möglich. Die vorteilhaft optimierte Anbringung eines Teilabschnittes des Kraftstoffpfades zeigt sich insbesondere dadurch, dass sich der Kraftstoff nach der Einspritzung ideal ausbreiten kann. So kann der Kanal innerhalb des Sitzes hinsichtlich seiner Form und seinen Abmessungen optimal ausgestaltet werden, sodass der Übergang des Kraftstoffes zwischen Einlass und Auslasskanälen optimiert wird. Die vorteilhafte Ausgestaltung des Kanals innerhalb eines Sitzes geht insbesondere mit der Dimensionierung des Sitzes einher.It was surprising that having a seat, in particular by combining the seat with the aforementioned structural features of the sleeve, resulted in several advantageous effects. The seat proves to be advantageous in that both the introduction of the channel and an optimal section of the fuel path can be integrated into it. The channel can, for example, be designed within the seat as part of an additive manufacturing process, in particular by making a setting on a corresponding additive manufacturing system for carrying out the additive manufacturing process. A particularly process-efficient provision of the channel is therefore advantageously possible by having a channel. The advantageously optimized attachment of a portion of the fuel path is particularly evident in the fact that the fuel can spread ideally after injection. In this way, the channel within the seat can be optimally designed in terms of its shape and dimensions, so that the transition of the fuel between the inlet and outlet channels is optimized. The advantageous design of the channel within a seat is particularly associated with the dimensioning of the seat.

Darüber hinaus ist der Sitz dahingehend von Vorteil, dass sowohl eine langzeitstabile Verbindung mit dem Zylinderkopf bzw. Brennraumdach als auch mit dem Injektor ermöglicht wird. Bevorzugt befindet sich der Sitz oberhalb des Gewindes, sodass bei einer Anbringung der Hülse in einen Zylinderkopf von außen das Gewinde nicht mehr zu sehen ist und sich am Zylinderkopf der Sitz befindet. Demzufolge liegt vorteilhaft eine zuverlässige mechanische Verbindung der Hülse mit dem Motor vor, insbesondere mit dem Zylinderkopf (oberer Abschluss des Brennraumes) des Motors. Gleichzeitig erlaubt der Sitz eine im Wesentlichen feste Verbindung mit der Einspritzdüse, insbesondere bedingt durch die Dimensionierung des Sitzes. Die Effekte, die sich durch das Aufweisen eines Sitzes ergaben, waren in der Summe höher, als es zuvor, d. h. vor der Anbringung eines Sitzes, zu erwarten war. Daher resultiert durch das Aufweisen eines Sitzes ein synergetischer Effekt.In addition, the seat is advantageous in that it enables a long-term stable connection to the cylinder head or combustion chamber roof as well as to the injector. The seat is preferably located above the thread, so that when the sleeve is attached to a cylinder head, the thread can no longer be seen from the outside and the seat is located on the cylinder head. As a result, there is advantageously a reliable mechanical connection of the sleeve to the engine, in particular to the cylinder head (upper end of the combustion chamber) of the engine. At the same time, the seat allows a substantially firm connection to the injection nozzle, particularly due to the dimensions of the seat. The effects that resulted from having a seat were overall higher than before, i.e. H. before attaching a seat, was to be expected. Therefore, having a seat results in a synergistic effect.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass einen Winkel γ zwischen ca. 15° - 50°, bevorzugt zwischen 25° - 45°, gegenüber der Längsachse der Hülse aufweist.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that the inlet has an angle γ between approximately 15° - 50°, preferably between 25° - 45°, with respect to the longitudinal axis of the sleeve.

Auch Zwischenbereiche aus den vorgenannten Bereichen können bevorzugt sein, wie beispielsweise Winkel für γ zwischen ca. 15° - 20°, ca. 20° - 25°, ca. 25° - 30°, ca. 30° - 35°, ca. 35°- 40°, ca. 40° - 45° oder auch ca. 45° - 50°. Ein Fachmann erkennt, dass die vorgenannten Bereichsgrenzen auch kombiniert werden können, um weitere bevorzugte Bereiche zu erhalten, wie beispielsweise ca. 15° - 25°, ca. 20° - 35° oder auch ca. 30° - 50°.Intermediate areas from the aforementioned areas can also be preferred, such as angles for γ between approx. 15° - 20°, approx. 20° - 25°, approx. 25° - 30°, approx. 30° - 35°, approx. 35° - 40°, approx. 40° - 45° or approx. 45° - 50°. A person skilled in the art will recognize that the aforementioned range limits can also be combined to obtain further preferred ranges, such as approximately 15° - 25°, approximately 20° - 35° or even approximately 30° - 50°.

Es war überraschend, dass die vorgenannten Winkelbereiche für den Winkel γ vorteilhaft zu einer besonders festen Verbindung zwischen Injektor und Hülse führte. Gleichzeitig konnte auch vorteilhaft der Injektor in den genannten Winkelbereichen ideal betrieben werden. Damit konnte der Kraftstoff ausgehend vom Injektor mit einem optimalen Druck sowie einem optimalen Einspritzwinkel die Überführung des Kraftstoffes in die Hülse und damit in den Brennraum ermöglichen.It was surprising that the aforementioned angle ranges for the angle γ advantageously led to a particularly strong connection between the injector and the sleeve. At the same time, the injector could also advantageously be operated ideally in the angular ranges mentioned. This meant that the fuel could be transferred from the injector with an optimal pressure and an optimal injection angle to enable the fuel to be transferred into the sleeve and thus into the combustion chamber.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenfläche der Hülse ein Gewinde aufweist, wobei bevorzugt das Gewinde zum Einbau in einen Zylinderkopf eines Motors ausgebildet ist.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that an outer surface of the sleeve has a thread, the thread preferably being designed for installation in a cylinder head of an engine.

Das Gewinde der Hülse führt vorteilhafterweise zu einer besonders festen. d. h. insbesondere einer vibrationsarmen Verbindung zwischen der Hülse und dem Zylinderkopf des Motors. Gleichzeitig wirkt sich das Gewinde vorteilhaft auf die Einbringung der Hülse in den Zylinderkopf aus, da diese besonders einfach integriert werden kann, beispielsweise per Hand. Des Weiteren ist das Gewinde besonders einfach mit Rahmen eines additives Fertigungsverfahrens, beispielsweise des SLM-Verfahrens, bereitzustellen, sodass das Gewinde sich auch vorteilhaft auf die Herstellungseffizienz der Hülse auswirkt.The thread of the sleeve advantageously leads to a particularly strong one. ie in particular a low-vibration connection between the sleeve and the cylinder head of the engine. At the same time, the thread has an advantageous effect on the insertion of the sleeve into the cylinder head, as it can be integrated particularly easily, for example by hand. Furthermore, the thread is particularly easy to provide using an additive manufacturing process, for example the SLM process, so that the thread also has an advantageous effect on the manufacturing efficiency of the sleeve.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse durch ein additives Fertigungsverfahren, bevorzugt durch ein SLM-Verfahren (Abkürzung für selektives Laserschmelzen) herstellbar ist, wobei bevorzugt ein Ausgangsmaterial für das additive Fertigungsverfahren ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Eisen, Aluminium und/oder Zink, bevorzugt Stahl.In a further preferred embodiment, the sleeve is characterized in that the sleeve can be produced by an additive manufacturing process, preferably by an SLM process (abbreviation for selective laser melting), with a starting material for the additive manufacturing process preferably being selected from a group comprising iron, Aluminum and/or zinc, preferably steel.

Vorteilhaft führt ein additives Fertigungsverfahren zu einer besonders schnellen und kostengünstigen Herstellung der bevorzugten Hülse. Damit resultiert eine hohe Prozesseffizienz durch den Einsatz eines additiven Fertigungsverfahrens, um die Hülse herzustellen. Demzufolge eignet sich ein additives Fertigungsverfahren besonders gut, um die bevorzugte Hülse im Rahmen einer Massenproduktion herzustellen.An additive manufacturing process advantageously leads to a particularly quick and cost-effective production of the preferred sleeve. This results in high process efficiency through the use of an additive manufacturing process to produce the sleeve. As a result, an additive manufacturing process is particularly suitable for producing the preferred sleeve in mass production.

Das Ausgangsmaterial für das additive Fertigungsverfahren ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Eisen, Aluminium und/oder Zink, vorzugsweise Stahl.The starting material for the additive manufacturing process is preferably selected from a group comprising iron, aluminum and/or zinc, preferably steel.

Die genannten Ausgangsmaterialien sind vorteilhaft kostengünstig zu erwerben, was sich effektiv auf die Produktionstauglichkeit der Hülse auswirkt und eine Massenproduktion vorteilhafterweise begünstigt. Des Weiteren haben sich die genannten Materialien als besonders zuverlässig erwiesen, um in einem additiven Fertigungsverfahren eingesetzt zu werden. Insbesondere sind die aufgezählten Ausgangsmaterialien besonders einfach in einem additiven Fertigungsverfahren zu bearbeiten, insbesondere hinsichtlich der Verformbarkeit für die Herstellung der Hülse, sodass feine strukturelle Merkmale der Hülse, wie der Sitz, der Einlass, die Auslasskanäle etc., einfach erlangt werden können. Darüber hinaus resultiert durch die aufgezählten Materialien eine besonders kompakte und robuste Hülse. Die bevorzugte Hülse zeichnet sich vorteilhaft durch eine hohe Langzeitfunktionalität aus, da sie korrosionsbeständig ist und sich für den Einsatz im Kontext eines Motors ideale mechanische Eigenschaften ergeben.The starting materials mentioned can advantageously be purchased inexpensively, which has an effective effect on the production suitability of the sleeve and advantageously promotes mass production. Furthermore, the materials mentioned have proven to be particularly reliable for use in an additive manufacturing process. In particular, the listed starting materials are particularly easy to process in an additive manufacturing process, especially with regard to the deformability for the production of the sleeve, so that fine structural features of the sleeve, such as the seat, the inlet, the outlet channels, etc., can be easily obtained. In addition, the materials listed result in a particularly compact and robust sleeve. The preferred sleeve is advantageously characterized by a high level of long-term functionality because it is corrosion-resistant and has ideal mechanical properties for use in the context of an engine.

Als additives Fertigungsverfahren - auch bekannt als 3D-Druck - wird eine Fertigungstechnologie bezeichnet, bei der Bauteile Schicht für Schicht aufgebaut werden. Insbesondere bilden sich Strukturen nicht wie bei herkömmlichen Verfahren durch Abtrag von Material (zum Beispiel durch fräsende Bearbeitung). Dadurch ergibt sich eine enorme Flexibilität und Designfreiheit bei der Herstellung.Additive manufacturing - also known as 3D printing - is a manufacturing technology in which components are built up layer by layer. In particular, structures are not formed through the removal of material (for example through milling) as is the case with conventional processes. This results in enormous flexibility and design freedom during production.

Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei das SLM-Verfahren erwiesen, um die bevorzugte Hülse herzustellen. Das SLM-Verfahren eignet sich besonders gut, um die benannten bevorzugten Ausgangsmaterialien für die Hülse zu bearbeiten. Damit resultiert eine geringe Produktionszeit und damit eine enorme Verbesserung hinsichtlich des Herstellungsprozesses der bevorzugten Hülse.The SLM process has proven to be particularly advantageous for producing the preferred sleeve. The SLM process is particularly suitable for processing the aforementioned preferred starting materials for the sleeve. This results in a short production time and thus an enormous improvement in terms of the manufacturing process of the preferred sleeve.

Beim SLM-Verfahren wird vorzugsweise die bevorzugte Hülse Schicht für Schicht von einem entsprechenden 3D-Drucker aufgebaut. Dazu wird ein bevorzugtes Ausgangsmaterial als Pulver auf ein Druckbett aufgetragen und durch eine Wärmequelle, bevorzugt einen Laser, erhitzt. Dabei wird das Pulver bevorzugt im Wesentlichen komplett durchgeschmolzen. Seitlich neben dem Druckbett befindet sich bevorzugt eine Kammer, die den Druckstoff enthält, also das Pulver. Diese ist bevorzugt zusätzlich mit einem Gas gefüllt, sodass eine Schutzatmosphäre entsteht, die das Konterminieren des Pulvers mit Sauerstoff verhindert. Dadurch bleiben vorteilhafterweise alle Eigenschaften des Druckmaterials nach dem Druck zu ca. 100% erhalten.In the SLM process, the preferred sleeve is preferably built up layer by layer by a corresponding 3D printer. For this purpose, a preferred starting material is applied as a powder to a printing bed and heated by a heat source, preferably a laser. The powder is preferably melted essentially completely. To the side of the printing bed there is preferably a chamber that contains the printing material, i.e. the powder. This is preferably additionally filled with a gas, so that a protective atmosphere is created that prevents the powder from contaminating with oxygen. As a result, all properties of the printing material are advantageously retained to around 100% after printing.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind eine oder mehrere Masseelektroden am Fuß der Hülse während der additiven Fertigung anbringbar. Vorteilhaft wird hierdurch eine besonders effiziente Herstellung der Hülse und der Masseelektroden ermöglicht, da letztere in einem Prozessablauf aufgebracht werden können. Dazu kann es bevorzugt sein, ein multimaterielles additives Fertigungsverfahren auszuführen. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind eine oder mehrere Masseelektroden nach der additiven Fertigung anbringbar.In a further preferred embodiment, one or more ground electrodes can be attached to the base of the sleeve during additive manufacturing. This advantageously enables particularly efficient production of the sleeve and the ground electrodes, since the latter can be applied in one process sequence. For this purpose, it may be preferred to carry out a multi-material additive manufacturing process. In further preferred embodiments, one or more ground electrodes can be attached after additive manufacturing.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System umfassend eine bevorzugte Hülse, eine Mittelelektrode mit dem Isolator, ein Injektor, bevorzugt auch eine Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode mit dem Isolator innerhalb der Hülse angebracht ist, der Injektor mit einem Einlass der Hülse verbunden ist und die bevorzugte Steuereinheit dazu konfiguriert ist, einen Betrieb der Mittelelektrode zu steuern, wobei bevorzugt die Mittelelektrode den Kraftstoff während eines Motorzyklus bzw. Arbeitsspiel in einem Motor mehrmals zündet. Bevorzugt erfolgt die Zündung durch die Zusammenwirkung der Mittelektrode und der einen oder mehreren Masseelektroden am Fuß der Hülse.In a further aspect, the invention relates to a system comprising a preferred sleeve, a center electrode with the insulator, an injector, preferably also a control unit, characterized in that the center electrode with the insulator is mounted inside the sleeve, the injector with an inlet of the sleeve is connected and the preferred control unit is configured to control operation of the center electrode, wherein preferably the center electrode ignites the fuel several times during an engine cycle or operating cycle in an engine. Ignition preferably occurs through the interaction of the center electrode and the one or more ground electrodes at the base of the sleeve.

Das bevorzugte System hat sich als überaus vorteilhaft erwiesen, um in bekannten Motoraufbauten integriert zu werden und eine effiziente Funktionstauglichkeit des Motors zu gewährleisten. So konnten vorteilhaft höhere Zylinderdruckwerte (durch Aufnahmen des Zylinderdruckverlaufes) nachgewiesen werden. Der Zylinderdruckverlauf bezeichnet bevorzug eine Kurve zur Darstellung des Zylinderdrucks und liefert Erkenntnisse über die thermodynamischen Vorgänge während der Verbrennung des Kraftstoffs im Zylinder. Mithin weist das bevorzugte System vorteilhaft einen höheren Wirkungsgrad, eine erhöhte Leistung auf, weil durch die innere Gemischbildung der Liefergrad zunimmt, der spezifische Kraftstoffverbrauch sinkt und sich deshalb die Effizienz verbessert.The preferred system has proven to be extremely advantageous in order to be integrated into known engine structures and to ensure efficient functionality of the engine. In this way, higher cylinder pressure values could be advantageously demonstrated (by recording the cylinder pressure curve). The cylinder pressure curve preferably refers to a curve that represents the cylinder pressure and provides information about the thermodynamic processes during the combustion of the fuel in the cylinder. The preferred system therefore advantageously has a higher efficiency and increased performance because the internal mixture formation increases the degree of delivery, reduces the specific fuel consumption and therefore improves efficiency.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, die Mittelelektrode mit dem Isolator mehrmals während eines Arbeitsspiels zu aktivieren bzw. zu zünden. Mit der Aktivierung der Zündkerze ist bevorzugt der Entstehungsprozess des Funkens gemeint, die durch die Mittelelektrode mit dem Isolator resultiert, sodass der Kraftstoff verbrannt werden kann. Bevorzugt resultiert der Funken durch die Zusammenwirkung aus Masseelektrode und Mittelelektrode.Preferably, the control unit is configured to activate or ignite the center electrode with the insulator several times during a working cycle. Activation of the spark plug preferably means the spark generation process, which results from the center electrode with the insulator so that the fuel can be burned. The spark preferably results from the interaction of the ground electrode and center electrode.

Ein Arbeitsspiel beinhaltet alle Takte eines Motors. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt hauptsächlich im Ansaugtakt und im Verdichtungstakt.A work cycle includes all cycles of an engine. Fuel injection occurs primarily in the intake stroke and compression stroke.

Der Motorzyklus bezeichnet bevorzugt alle Schritte zur Funktionstauglichkeit eines Motors. Der Motorzyklus ist insbesondere abhängig von der Art des Motors. So ist der Motorzyklus ein Viertaktzyklus bei einem Viertaktmotor und ein Zweitaktzyklus bei einem Zweitaktmotor. Damit ist dem durchschnittlichen Fachmann klar, was mit dem Begriff „Motorzyklus“ gemeint ist.The engine cycle preferably refers to all the steps required to ensure the functionality of an engine. The engine cycle depends in particular on the type of engine. So the engine cycle is a four-stroke cycle in a four-stroke engine and a two-stroke cycle in a two-stroke engine. This makes it clear to the average expert what is meant by the term “engine cycle”.

Mit der Formulierung, dass die Steuereinheit zu etwas konfiguriert ist, ist bevorzugt gemeint, dass eine Software bzw. ein Computerprogramm auf der Steuereinheit installiert vorliegt, die Befehle umfasst, um eine entsprechende Steuerung der Mittelelektrode vorzunehmen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, die Mittelelektrode mehrmals innerhalb eines Arbeitsspiels zu zünden bzw. zu aktivieren.By saying that the control unit is configured to do something, it is preferably meant that software or a computer program is installed on the control unit, which includes commands in order to carry out a corresponding control of the center electrode. In particular, the control unit is configured to ignite or activate the center electrode several times within a working cycle.

Im Sinne der Erfindung bezeichnet die Steuereinheit eine Einheit, welche Komponenten des Systems, insbesondere die Mittelelektrode mit dem Isolator, hinsichtlich ihrer Funktionalität steuert.In the sense of the invention, the control unit refers to a unit which controls components of the system, in particular the center electrode with the insulator, with regard to their functionality.

Vorzugsweise ist die Steuerungseinheit eine programmierbare Steuerung. In bevorzugten Ausführungsformen ist die programmierbare Steuerung eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS, englisch programmable logic controller, PLC). Eine SPS ist bevorzugt ein Gerät, das zur Steuerung oder Regelung eingesetzt und auf digitaler Basis programmiert wird. Vorzugsweise bezeichnet eine SPS ein digitales elektronisches System mit einem programmierbaren Speicher.Preferably the control unit is a programmable controller. In preferred embodiments, the programmable controller is a programmable logic controller (PLC). A PLC is preferably a device that is used for control or regulation and is programmed on a digital basis. Preferably, a PLC refers to a digital electronic system with a programmable memory.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit eine Recheneinheit. Eine Recheneinheit bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt eine Datenverarbeitungseinheit, welches vorzugsweise eine integrierte Schaltung (IC), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare logische Schaltung (PLD), ein Field Programmable Gate Array (FPGA), einen Mikroprozessor, einen Mikrocomputer und/oder eine sonstige elektronische, bevorzugt programmierbare, Schaltung umfasst. Die Recheneinheit kann insbesondere selbst ein Prozessor oder eine Prozessoreinheit sein oder von mehreren Prozessoren gebildet werden.In further preferred embodiments, the control unit is a computing unit. For the purposes of the invention, a computing unit preferably refers to a data processing unit, which preferably has an integrated circuit (IC), an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic circuit (PLD), a field programmable gate array (FPGA), a microprocessor, a microcomputer and/or another electronic, preferably programmable, circuit. The computing unit can in particular itself be a processor or a processor unit or can be formed by several processors.

Die Recheneinheit kann bevorzugt zudem eine Speichereinheit und/oder Kommunikationseinheit umfassen. Eine Speichereinheit erlaubt die Sicherung und/oder Zwischenspeicherung von Daten. Nicht beschränkende Beispiele von Speichern, vorzugsweise Halbleiterspeicher sind flüchtige Speicher, (RAM)-Speicher oder nicht-flüchtige Speicher, wie ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher oder Flash-Speicher und/oder andere Speichertechnologien.The computing unit can preferably also include a storage unit and/or communication unit. A storage unit allows data to be backed up and/or temporarily stored. Non-limiting examples of memories, preferably semiconductor memories, are volatile memories, (RAM) memories or non-volatile memories, such as ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory or flash memory and/or other memory technologies.

Eine Kommunikationseinheit bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt eine Einrichtung zum Übertragen, insbesondere zum Senden und/oder Empfangen von Daten. Die Übertragung erfolgt bevorzugt durch gerichtete oder ungerichtete elektromagnetische Wellen, wobei der Bereich des genutzten Frequenzbands je nach Anwendung und verwendeter Technik von wenigen Hertz (Niederfrequenz) bis hin zu mehreren hundert Terahertz variieren kann, wobei beispielsweise folgende Datenübertragungsverfahren genutzt werden können: Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree, WiMAX und/oder zelluläre Mobilfunknetze wie GSM und UMTS im Radiofrequenzbereich sowie IrDA und optischer Richtfunk (FSO) im infraroten bzw. optischen Frequenzbereich.For the purposes of the invention, a communication unit preferably refers to a device for transmitting, in particular for sending and/or receiving, data. The transmission is preferably carried out using directed or non-directional electromagnetic waves, whereby the range of the frequency band used can vary from a few Hertz (low frequency) to several hundred terahertz depending on the application and technology used, whereby the following data transmission methods can be used, for example: Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree, WiMAX and/or cellular mobile networks such as GSM and UMTS in the radio frequency range as well as IrDA and optical radio links (FSO) in the infrared or optical frequency range.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das System dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor ein Gasinjektor ist zur Injektion eines gasförmigen Kraftstoffs, wobei bevorzugt der gasförmige Kraftstoff mindestens ein leicht entzündliches Gas und mindestens ein Inertgas und/oder Wasser aufweist.In a further preferred embodiment, the system is characterized in that the injector is a gas injector for injecting a gaseous fuel, the gaseous fuel preferably having at least one highly flammable gas and at least one inert gas and/or water.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das System dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor ein Flüssigkeitsinjektor ist zur Injektion eines flüssigen Kraftstoffs.In a further preferred embodiment, the system is characterized in that the injector is a liquid injector for injecting a liquid fuel.

Mithin eignet sich das bevorzugte System vorteilhaft sowohl für die Injektion von flüssigen als auch von gasförmigen Kraftstoffen. Besonders bevorzugte gasförmige Kraftstoffe sind ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Wasserstoff und/oder Methan. Besonders bevorzugte flüssige Kraftstoffe sind ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Oktan und/oder Wasser.The preferred system is therefore advantageously suitable for the injection of both liquid and gaseous fuels. Particularly preferred gaseous fuels are selected from a group comprising hydrogen and/or methane. Particularly preferred liquid fuels are selected from a group comprising octane and/or water.

Vorteilhafterweise eignet sich das bevorzugte System auch dazu, mehrere Kraftstoffe, insbesondere mehrere Kraftstoffe in verschiedenen Aggregatzuständen in den Brennraum eines Motors einzuspritzen. Insbesondere lässt sich vorteilhaft bei z. B. einem Wasserstoffmotor durch die Einspritzung von Wasser oder einem Inertgas die Flammenfrontgeschwindigkeit verringern, was sich als besonders vorteilhaft für die Bewegung des Kolbens durch die Verbrennung im Zylinder erwiesen hat.Advantageously, the preferred system is also suitable for injecting multiple fuels, in particular multiple fuels in different aggregate states, into the combustion chamber of an engine. In particular, it can be advantageous for e.g. B. reduce the flame front speed in a hydrogen engine by injecting water or an inert gas, which has proven to be particularly advantageous for the movement of the piston due to combustion in the cylinder.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zündung eines Kraftstoffs in einem Brennraum eines Motors umfassend folgende Schritte:

a) Einspritzung des Kraftstoffs, bevorzugt eines gasförmigen Kraftstoffs, über einen Einlass einer bevorzugten Hülse,
b) wiederholte Aktivierung einer Mittelelektrode mit dem Isolator, wobei die Mittelelektrode mit dem Isolator innerhalb der Hülse gehalten wird,

sodass der Kraftstoff während einer Einspritzung in einem Arbeitsspiel mehrmals gezündet wird.In a further aspect, the invention relates to a method for igniting a fuel in a combustion chamber of an engine, comprising the following steps:

a) injecting the fuel, preferably a gaseous fuel, via an inlet of a preferred sleeve,
b) repeated activation of a center electrode with the insulator, the center electrode with the insulator being held within the sleeve,

so that the fuel is ignited several times during an injection in one working cycle.

Vorteilhaft kann das bevorzugte Verfahren in bereits bekannten Motorkonstruktionen eingesetzt werden. Insbesondere ist es vorteilhafterweise nicht notwendig, bereits bewährte Motoraufbauten zu verändern, was kostenintensiv wäre. Das bevorzugte Verfahren erlaubt vorteilhafterweise eine Funktionskombinatorik der Injektion von Kraftstoff sowie der Zündung des Kraftstoffs bzw. des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Des Weiteren lässt sich das bevorzugte Verfahren einfach in einem Motor implementieren, vorzugsweise durch den Einbau der bevorzugten Hülse oder des bevorzugten Systems.The preferred method can advantageously be used in already known engine designs. In particular, it is advantageously not necessary to change already proven engine structures, which would be costly. The preferred method advantageously allows a functional combinatorial system for the injection of fuel and the ignition of the fuel or the fuel-air mixture. Furthermore, the preferred method is easily implemented in an engine, preferably by incorporating the preferred sleeve or system.

Der durchschnittliche Fachmann erkennt, dass technische Merkmale, Definitionen und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen, welche für die bevorzugte Hülse gelten, gleichermaßen für das bevorzugte System und das bevorzugte Verfahren zur Zündung eines Kraftstoffs gelten, und umgekehrt.One of ordinary skill in the art will recognize that technical features, definitions, and advantages of preferred embodiments that apply to the preferred sleeve apply equally to the preferred system and method of igniting fuel, and vice versa.

Die erfindungsgemäßen Aspekte sollen im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert werden, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein.The aspects according to the invention will be explained in more detail below using examples, without being limited to these examples.

FIGURENCHARACTERS

Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters

1 Representation of a preferred embodiment of the sleeve in several views
2 Representation of a cross section of a preferred embodiment of the sleeve
3 Representation of the angles α and β on a preferred embodiment of the sleeve
4 Representation of a preferred system
5 Arrangement of the sleeve with different thread sizes and an injector seat

Detaillierte Beschreibung der FigurenDetailed description of the characters

Die 1 A-C zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Hülse 1 in mehreren Ansichten, sodass strukturelle Merkmale der Hülse 1 aus mehreren Perspektiven erkennbar werden.The 1AC shows a preferred embodiment of a sleeve 1 in several views, so that structural features of the sleeve 1 can be seen from several perspectives.

Die Hülse 1 umfasst eine Innenfläche und ist dazu konfiguriert ist, also in der Lage, eine Mittelelektrode mit einem Isolator aufzunehmen. Die Mittelelektrode mit dem Isolator kann beispielsweise direkt in die Hülse eingebracht werden. Des Weiteren weist die Hülse 1 einen Einlass 3 zur Verbindung mit einem Injektor und Auslasskanäle 5 auf, wobei der Einlass 3 und die Auslasskanäle 5 miteinander fließverbunden sind. Die Auslasskanäle 5 sind derart angeordnet, dass ein Kraftstoff mit einem Winkel α gegenüber einer Längsachse und einem Winkel β gegenüber einer Querachse der Hülse 1 aus der Hülse 1 ausleitbar ist.The sleeve 1 includes an inner surface and is configured to accommodate a center electrode with an insulator. The center electrode with the insulator can, for example, be inserted directly into the sleeve. Furthermore, the sleeve 1 has an inlet 3 for connection to an injector and outlet channels 5, the inlet 3 and the outlet channels 5 being fluidly connected to one another. The outlet channels 5 are arranged in such a way that a fuel can be discharged from the sleeve 1 at an angle α relative to a longitudinal axis and an angle β relative to a transverse axis of the sleeve 1.

Die Hülse 1 liefert mehrere vorteilhafte technische Effekte. Die Hülse 1 ist einfach in bereits im Stand der Technik bewährte Motorkonstruktionen einbaubar, sodass keine neue Motorkonstruktionen entwickelt werden muss, um die Hülse 1 nutzen zu können. Weiterhin weist die Hülse 1 einen kompakten Aufbau auf und benötigt damit nur einen geringen Bauraum.The sleeve 1 provides several advantageous technical effects. The sleeve 1 can be easily installed in engine designs that have already been proven in the prior art, so that no new engine designs need to be developed in order to be able to use the sleeve 1. Furthermore, the sleeve 1 has a compact structure and therefore requires only a small amount of installation space.

Weiterhin ermöglicht vorteilhaft die Hülse 1 eine Funktionskombinatorik der Mittelelektrode mit dem Isolator und des Injektors. So ist vorteilhaft die Mittelelektrode mit dem Isolator in einem Innenbereich der Hülse, d. h. in die Hülse 1 selbst, einführbar, während der Injektor in den Einlass 3 der Hülse einbringbar ist. Damit gelingt es der Hülse 1, einen besonderen Konstruktionsvorteil zu erzielen, da die Einbringung des Kraftstoffs in den Brennraum eines Motors ermöglicht wird, ohne dass ein zusätzlicher Zugang zum Brennraum eingebracht werden muss. Stattdessen kann vorteilhaft der entsprechende Einlass 3 der Hülse 1 genutzt werden. Die Hülse 1 ist vorteilhafterweise in eine Zündkerzenbohrung einführbar ist, sodass die Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum über die bereits vorhandene Zündkerzenbohrung ermöglicht wird.Furthermore, the sleeve 1 advantageously enables a functional combination of the center electrode with the insulator and the injector. Thus, the center electrode with the insulator can advantageously be inserted into an interior region of the sleeve, ie into the sleeve 1 itself, while the injector can be inserted into the inlet 3 of the sleeve. This allows the sleeve 1 to achieve a special design advantage, since the fuel can be introduced into the combustion chamber of an engine without the need for an additional Access to the combustion chamber must be provided. Instead, the corresponding inlet 3 of the sleeve 1 can advantageously be used. The sleeve 1 can advantageously be inserted into a spark plug bore, so that fuel injection into the combustion chamber is made possible via the already existing spark plug bore.

Vorteilhafterweise wird es mithilfe der Hülse 1 ermöglicht, einen Freiheitsgrad mehr zu erzielen, wobei hiermit insbesondere gemeint ist, dass flüssige und/oder gasförmige Kraftstoffe direkt in den Brennraum eines Motors eingespritzt werden können. Dabei ist es vorteilhafterweise nicht mehr notwendig, einen zusätzlichen Zugang zum Brennraum vorzusehen, z. B. durch eine Bohrung in den Brennraumdach. Bekannte Einspritzsysteme des Standes der Technik benötigten hierzu einen entsprechenden Zugang in den Brennraum, was nunmehr durch den Einsatz der Hülse 1 nicht mehr notwendig ist. Damit wird es vorteilhaft ermöglicht, durch den Einsatz der Hülse 1 Brenngas, Kraftstoff und/oder Wasser in den Brennraum einzuspritzen.Advantageously, the sleeve 1 makes it possible to achieve a greater degree of freedom, which means in particular that liquid and/or gaseous fuels can be injected directly into the combustion chamber of an engine. It is advantageously no longer necessary to provide additional access to the combustion chamber, e.g. B. through a hole in the combustion chamber roof. Known injection systems from the prior art required appropriate access to the combustion chamber, which is now no longer necessary due to the use of the sleeve 1. This advantageously makes it possible to inject fuel gas, fuel and/or water into the combustion chamber by using the sleeve 1.

Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erhöhung des Freiheitsgrades auf Wasserstoffmotoren aus. Es ist bekannt, dass beim Wasserstoffmotor die Flammenfrontgeschwindigkeit die relevante Größe für den Zylinderspitzendruck und den Druckverlauf im Brennraum ist. Mithilfe einer zusätzlichen Einspritzung von Wasser oder einem Inertgas lässt sich die Flammenfrontgeschwindigkeit verringern, sodass auf unkomplizierte Weise ein Flammenfront-Regime appliziert werden kann und sich damit ein reales Brennverfahren entwickeln lässt.Increasing the degree of freedom has a particularly advantageous effect on hydrogen engines. It is known that in hydrogen engines the flame front speed is the relevant variable for the cylinder peak pressure and the pressure curve in the combustion chamber. With the help of an additional injection of water or an inert gas, the flame front speed can be reduced so that a flame front regime can be applied in an uncomplicated manner and a real combustion process can thus be developed.

Weiterhin lässt sich vorteilhafterweise die Hülse 1 auf besonders prozesseffiziente Weise herstellen, insbesondere durch ein additives Fertigungsverfahren, bevorzugt durch ein SLM-Verfahren. Damit ist die Hülse 1 auf Massenproduktion ausgelegte Verfahren herstellbar, sodass neben der vorteilhaften Prozesseffizienz auch eine enorme Wirtschaftseffizienz erlangt werden kann. Bevorzugte Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Hülse 1, wie z. B. Eisen, Aluminium und/oder Zink, bevorzugt Stahl, sind vorteilhaft kostengünstig erwerbbar.Furthermore, the sleeve 1 can advantageously be produced in a particularly process-efficient manner, in particular by an additive manufacturing process, preferably by an SLM process. This means that the sleeve 1 can be produced using a process designed for mass production, so that in addition to the advantageous process efficiency, enormous economic efficiency can also be achieved. Preferred starting materials for producing the sleeve 1, such as. B. iron, aluminum and / or zinc, preferably steel, can advantageously be purchased inexpensively.

Weiterhin weist die Hülse 1 einen Sitz 7 auf, der auf einfache Weise durch die Herstellung der Hülse 1 bereitgestellt werden kann. Der Sitz 7 bezeichnet einen scheibenförmigen Abschnitt der Hülse 1, wobei bevorzugt dessen Durchmesser um ein Vielfaches größer ist als dessen Dicke. Der Sitz 7 ist unter anderem dahingehend von Vorteil, dass eine langzeitstabile Verbindung mit dem Zylinderkopf bzw. Brennraumdach ermöglicht wird. Der Sitz 7 befindet sich oberhalb eines Gewindes der Hülse 1, sodass bei einer Anbringung der Hülse 1 in einen Zylinderkopf von außen das Gewinde nicht mehr zu sehen ist und sich am Zylinderkopf der Sitz befindet. Somit liegt vorteilhaft eine zuverlässige mechanische Verbindung der Hülse 1 mit dem Zylinderkopf des Motors vor.Furthermore, the sleeve 1 has a seat 7, which can be provided in a simple manner by producing the sleeve 1. The seat 7 designates a disk-shaped section of the sleeve 1, the diameter of which is preferably many times larger than its thickness. The seat 7 is advantageous, among other things, in that it enables a long-term stable connection to the cylinder head or combustion chamber roof. The seat 7 is located above a thread of the sleeve 1, so that when the sleeve 1 is attached to a cylinder head, the thread can no longer be seen from the outside and the seat is located on the cylinder head. This advantageously results in a reliable mechanical connection of the sleeve 1 to the cylinder head of the engine.

2 stellt einen Querschnitt der Hülse 1 dar. Hierbei ist auch der Einlass 3 sowie der Sitz 7 deutlich zu erkennen, wobei am Einlass 3 ein Injektor eingebracht werden kann, um ihn mit der Hülse zu verbinden und damit die Funktionskombination eines Injektors sowie einer Mittelelektrode mit dem Isolator zu ermöglichen. 2 represents a cross section of the sleeve 1. The inlet 3 and the seat 7 can also be clearly seen, whereby an injector can be inserted at the inlet 3 in order to connect it to the sleeve and thus the functional combination of an injector and a center electrode with the to enable insulator.

3 dient der Veranschaulichung der Winkel α und β. Die 3A stellt den Winkel β dar, während die 3B der Darstellung des Winkels α gewidmet ist. 3 serves to illustrate the angles α and β. The 3A represents the angle β, while the 3B is dedicated to the representation of the angle α.

Die Winkel α und β bezeichnen bevorzugt Winkel, mit dem der Austritt des Kraftstoffs aus der Hülse 1 beschrieben werden kann. Mithin können bei den Winkeln α und β von Austrittswinkeln oder auch von Winkelanteilen beim Austritt des Kraftstoffs gesprochen werden. Der Winkel α bezeichnet den Winkel, der gegenüber der Längsachse der Hülse 1 vorliegt. Der Winkel β bezeichnet den Winkel, der gegenüber der Querachse der Hülse 1 vorliegt.The angles α and β preferably designate angles with which the exit of the fuel from the sleeve 1 can be described. The angles α and β can therefore be referred to as exit angles or also as angular components when the fuel exits. The angle α denotes the angle that exists with respect to the longitudinal axis of the sleeve 1. The angle β denotes the angle that exists with respect to the transverse axis of the sleeve 1.

Als besonders vorteilhaft haben sich Werte für β zwischen 32° - 62° und für α zwischen 115° - 155° erwiesen, wie diese auch in den 3A und 3B eingezeichnet sind. Mit den genannten Werten für die Winkel α und β, insbesondere durch die Kombination der Werte für α und β, konnte auf überraschend vorteilhafte Weise eine Vermengung des Kraftstoffes in den Brennraum eines Motors ermöglicht werden. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine optimale Bewegung des Kolbens und damit eine zuverlässige Betriebstauglichkeit eines Motors gewährleistet. In 3A sind weiterhin 3 Masseelektroden 15 dargestellt, die an einem Fuß bzw. unterem Ende 13 der Hülse 1 bzw. der Kreisringfläche aufgebracht sind. Durch die Zusammenwirkung der Masseelektroden 15 und der Mittelelektrode kann ein Funken entstehen, der für die Zündung des Kraftstoffes verantwortlich ist.Values for β between 32° - 62° and for α between 115° - 155° have proven to be particularly advantageous, as these are also shown in 3A and 3B are marked. With the stated values for the angles α and β, in particular by combining the values for α and β, it was possible to mix the fuel into the combustion chamber of an engine in a surprisingly advantageous manner. This advantageously ensures optimal movement of the piston and thus reliable operability of an engine. In 3A 3 ground electrodes 15 are also shown, which are applied to a foot or lower end 13 of the sleeve 1 or the annular surface. The interaction of the ground electrodes 15 and the center electrode can create a spark that is responsible for igniting the fuel.

4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Systems. In 4A sind die Komponenten miteinander verbunden, während in 4B die Komponenten des Systems voneinander getrennt dargestellt werden. 4 shows a preferred embodiment of a system. In 4A the components are connected to each other, while in 4B the components of the system are shown separately from each other.

Das in der 4 dargestellte System umfasst die Hülse 1, eine Mittelelektrode 9 sowie ein Isolator 11. Weiterhin liegt ein Injektor 17 vor, welcher mit dem Einlass 3 der Hülse 1 über einen Injektorsitz 21 verbunden ist. Darüber hinaus weist das System eine Mutter 19 (Mutter mit Verschraubung) auf, durch die die Verbindung zwischen der Hülse 1 und der Mittelektrode 9 mit dem Isolator 11 erfolgen kann. Durch den Injektorsitz 21 wird vorteilhaft eine hinreichend stabile Verbindung zwischen der Hülse 1 und dem Injektor 17 ermöglicht. Der Injektor dient der Einführung von Kraftstoff in die Hülse 1 und darüber in den Brennraum eines Motors. Der Funken zur Zündung des Kraftstoffs kann insbesondere durch die Zusammenwirkung zwischen Mittelektrode 9 und Masseelektroden erfolgen. Der Isolator 11 dient dem elektrischen Schutz zwischen Mittelektrode 9 und Hülse 1, um unerwünschte Ladungsübertragungen zu vermeiden.That in the 4 The system shown includes the sleeve 1, a center electrode 9 and an insulator 11. There is also an injector 17, which is connected to the inlet 3 of the sleeve 1 via an injector seat 21. In addition, the system has a nut 19 (nut with screw connection) through which the connection between the sleeve 1 and the center electrode 9 with the insulator 11 can be done. The injector seat 21 advantageously enables a sufficiently stable connection between the sleeve 1 and the injector 17. The injector is used to introduce fuel into the sleeve 1 and then into the combustion chamber of an engine. The spark for igniting the fuel can occur in particular through the interaction between the center electrode 9 and the ground electrodes. The insulator 11 serves to provide electrical protection between the center electrode 9 and the sleeve 1 in order to avoid unwanted charge transfers.

In 5 wird eine Anordnung umfassend Hülse 1, Mutter 19 und Injektorsitz 21 abgebildet. Die 5A und 5B unterscheiden sich hinsichtlich der Ausmaße ihrer Gewinde.In 5 an arrangement comprising sleeve 1, nut 19 and injector seat 21 is shown. The 5A and 5B differ in terms of the dimensions of their threads.

Die Hülse 1 wird über ein Gewinde (M14 x 1,25) in das Brennraumdach geschraubt. Vorteilhaft entfällt jegliche Nacharbeit an diesem Brennraumzugang, da es sich dabei um ein Standardgewinde für Zündkerzen handelt. Prinzipiell sind auch kleinere Gewinde (beispielsweise M10 x 1,0) möglich. Hauptsächlich werden diese kleineren Zündkerzengewinde in Motorsägen und anderen Kleingeräten verwendet. Der an der Hülse 1 befindliche Sechskant weist eine Schlüsselweite (SW) von 16 mm auf. Die darüber befindliche Mutter 19 verfügt ebenfalls über eine SW 16. Dadurch lässt sich die Mittelelektrode mit umgebendem Isolator in die Hülse verschrauben. Anschließend wird die so montierte Injektorzündkerze (bzw. das System) in das Brennraumdach geschraubt. Die Hülse 1 hat eine Gesamthöhe von 42,8 mm. Mit montierter Verschraubung ergibt sich eine Gesamthöhe von 54 mm. Mit verbauter Mittelelektrode und Isolator ergibt sich eine finale Höhe von 74 mm. Nach der Montage in das Brennraumdach, wird der Injektor in den Injektorsitz 21 geschoben. Die Verschraubung des Injektors erfolgt anschließend mit einem passendem Halter. Dessen Bauform ist abhängig vom verwendeten Injektor.The sleeve 1 is screwed into the combustion chamber roof via a thread (M14 x 1.25). Advantageously, there is no need for any rework on this combustion chamber access as it is a standard thread for spark plugs. In principle, smaller threads (e.g. M10 x 1.0) are also possible. These smaller spark plug threads are mainly used in chainsaws and other small devices. The hexagon located on the sleeve 1 has a wrench size (SW) of 16 mm. The nut 19 above also has an SW 16. This means that the center electrode with the surrounding insulator can be screwed into the sleeve. The injector spark plug (or system) assembled in this way is then screwed into the combustion chamber roof. The sleeve 1 has a total height of 42.8 mm. With the screw connection installed, the total height is 54 mm. With the center electrode and insulator installed, the final height is 74 mm. After installation in the combustion chamber roof, the injector is pushed into the injector seat 21. The injector is then screwed together using a suitable holder. Its design depends on the injector used.

BEZUGZSZEICHENLISTEREFERENCE MARK LIST

11: Hülsesleeve
33: Einlassinlet
55: AuslasskanalExhaust channel
77: SitzSeat
99: MittelelektrodeCenter electrode
1111: Isolatorinsulator
1313: Fuß der Hülse bzw. unteres Ende der HülseFoot of the sleeve or lower end of the sleeve
1515: Masseelektrodeground electrode
1717: Injektorinjector
1919: Mutter mit VerschraubungNut with screw connection
2121: InjektorsitzInjector seat

Claims

Sleeve (1) for a center electrode (9) with an insulator (11), the sleeve (1) comprising an inner surface and the sleeve (1) being configured to receive the center electrode (9) with the insulator (11), thereby characterized in that the sleeve (1) has an inlet (3) for connection to an injector (17) and outlet channels (5), the inlet (3) and the outlet channels (5) being fluidly connected to one another and the outlet channels (5) being so are arranged so that a fuel can be discharged from the sleeve (1) at an angle α relative to a longitudinal axis and an angle β relative to a transverse axis of the sleeve (1).

Sleeve (1) according to the previous claim, characterized in that the angle α has a value between 115° - 155°, preferably 120°.

Sleeve (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the angle β has a value between 32° - 62°, particularly preferably 37°.

Sleeve (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet channels (5) are arranged around a circumference of an annular surface of the sleeve (1), the outlet channels (5) preferably being at a substantially equal distance from one another.

Sleeve (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sleeve has a seat (7), the inlet (3) preferably being present as a channel through the seat (7).

Sleeve (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the inlet (3) has an angle γ between 15° - 50°, preferably between 25° - 45°, with respect to the longitudinal axis of the sleeve (1).

Sleeve (1) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sleeve (1) can be produced by an additive manufacturing process, a starting material for additive manufacturing being selected from a group comprising iron, aluminum and / or zinc, preferably steel .

System comprising a sleeve (1) according to one or more of the preceding claims, a center electrode (9) with an insulator (11), an injector (17) and a control unit, characterized in that the center electrode (9) with the insulator (11) is mounted within the sleeve (1), the injector (17) is connected to an inlet (3) of the sleeve (1) and the control unit is configured to operate the center electrode (11) with the insulator (11). to control, the center electrode (11) preferably igniting the fuel several times during a working cycle in an engine.

System according to the previous claim, characterized in that the injector (17) is a gas injector for injecting a gaseous fuel, the gaseous fuel preferably having at least one highly flammable gas and at least one inert gas and/or water.

Method for igniting a fuel in a combustion chamber of an engine, comprising the following steps: a) injecting the fuel, preferably a gaseous fuel, via an inlet (3) of a sleeve (1) according to one or more of the Claims 1 - 7 , b) repeated activation of a center electrode (9), the center electrode (9) being held within the sleeve (1) with an insulator (11), so that the fuel is ignited several times during an injection in a working cycle.