DE4029624A1

DE4029624A1 - DEVICE FOR SUPPLYING AIR IN A COMBUSTION ENGINE AFTER COMBUSTION AND SPARK PLUG FOR USE IN THIS DEVICE

Info

Publication number: DE4029624A1
Application number: DE4029624A
Authority: DE
Inventors: Cacemiro Castilho Rosa; Rosa Jose Casimiro De Oliveira
Original assignee: NTM NOVA TEC MOTOR Ltda
Current assignee: NTM NOVA TEC MOTOR Ltda
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1991-04-11
Also published as: GB9020979D0; IT1241699B; IT9067735A1; IT9067735A0; JPH03206319A; FR2652614A1; GB2236360A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Ver brennungsmotoren und insbesondere eine Vorrichtung zum Zuführen von Luft in die Verbrennungskammer eines Zy linders eines Verbrennungsmotors nach der Verbrennung, die insbesondere dafür vorgesehen ist, den Arbeitshub des Kolbens voll und richtig zu nutzen, und eine Zünd kerze, die insbesondere für die erfindungsgemäße Vor richtung geeignet ist.The present invention relates generally to Ver internal combustion engines and in particular a device for Supplying air to the combustion chamber of a Zy linder of an internal combustion engine after combustion, which is intended in particular for the working stroke to use the piston fully and correctly, and an ignition candle, especially for the inventive invention direction is suitable.

Eine Anzahl verschiedener bekannter Motoren wird in mehreren Gebieten nach dem Stand der Technik zur Um setzung der aus der Verbrennung eines gasförmigen Kraftstoff-/Luftgemischs entstehenden thermischen Energie in mechanische Energie verwendet. A number of different known motors are used in several areas according to the prior art settlement of the combustion of a gaseous Fuel / air mixture resulting thermal Energy used in mechanical energy.

Ein Verbrennungsmotor arbeitet in verkürzter Darstel lung wie folgt: Ein gasförmiges Kraftstoff-/Luftge misch wurde gezündet und dehnt sich bei der Verbrennung in der Verbrennungskammer eines Zylinders aus (Volu menvergrößerung) und treibt den im Zylinder enthalte nen Kolben abwärts. Eine Verbindungsstange, welche mit dem Kolben und einer Kurbelwelle verbunden ist, wan delt die Auf- und Abbewegung des Kolbens in eine Dreh bewegung der Kurbelwelle um.An internal combustion engine works in a shortened format as follows: A gaseous fuel / air mixture Mix was ignited and expands when burned in the combustion chamber of a cylinder (vol enlargement) and drives the contained in the cylinder a piston down. A connecting rod, which with the piston and a crankshaft is connected, wan moves the piston up and down in one turn movement of the crankshaft.

Ein Kraftstoffzufuhrsystem ist mit jedem Zylinder ver bunden, wobei wenigstens ein Einlaßventil vorgesehen ist, das den Einlaß des Kraftstoff-/Luftgemischs in die Verbrennungskammer jedes Zylinders zum richtigen Zeitpunkt steuert.A fuel delivery system is included with each cylinder bound, with at least one inlet valve provided is that the inlet of the fuel / air mixture in the combustion chamber of each cylinder to the right one Time controls.

In ähnlicher Weise ist jeder Zylinder mit einem Aus laßsystem zum Auslaß der durch die Verbrennung des gasförmigen Kraftstoff-/Luftgemischs entstehenden ver brannten Gase verbunden, wobei ein oder mehrere Aus laßventile vorgesehen sind, die den Auslaß der ver brannten Gase aus dem jeweiligen Zylinder zum rich tigen Zeitpunkt steuern.Similarly, each cylinder is off lasssystem for the exhaust of the by the combustion of the gaseous fuel / air mixture resulting ver burned gases associated with one or more off Let valves are provided which ver the outlet of the burned gases from the respective cylinder to the rich control the current point in time.

Die meisten gegenwärtig in Kraftfahrzeugen verwendeten Verbrennungsmotoren arbeiten im Viertaktzyklus, der im folgenden kurz beschrieben wird, obwohl auch Motoren verwendet werden, die im Zweitaktzyklus arbeiten. Die vorliegende Erfindung ist auf beide Arten von Verbren nungsmotoren anwendbar.Most currently used in automobiles Internal combustion engines work in the four-stroke cycle, which in The following is briefly described, although also engines can be used that work in the two-stroke cycle. The The present invention is applicable to both types of burns voltage motors applicable.

Während des ersten Taktes, dem Einlaßtakt, sind das oder die Einlaßventile offen und das bzw. die Auslaß ventile werden geschlossen gehalten, so daß durch die Abwärtsbewegung des Kolbens ein Vakuum in der Verbren nungskammer des Zylinders erzeugt wird, welches das gasförmige Kraftstoff-/Luftgemisch aus dem Kraftstoff zufuhrsystem ansaugt.During the first measure, the intake measure, these are or the inlet valves open and the outlet (s) valves are kept closed so that through the Downward movement of the piston creates a vacuum in the burn Chamber of the cylinder is generated, which the gaseous fuel / air mixture from the fuel feed system sucks.

Am Ende des ersten Taktes wird das Einlaßventil ge schlossen und der Kolben beginnt, bei ebenfalls ge schlossenem Auslaßventil, sich durch die Kurbelwelle aufwärts zu bewegen. Diese Aufwärtsbewegung des Kol bens komprimiert das gasförmige Kraftstoff-/Luftge misch in der Verbrennungskammer des Zylinders, um die ses durch die Hitze, welche bei der Kompression ent steht, zu verdampfen. Dieser zweite Takt ist der Ver dichtungstakt.At the end of the first cycle, the inlet valve is ge closed and the piston begins, also at ge exhaust valve closed, through the crankshaft to move upwards. This upward movement of the col bens compresses the gaseous fuel / air mix in the combustion chamber of the cylinder to the due to the heat generated during compression stands to evaporate. This second bar is the ver seal cycle.

Beim dritten Takt, dem Arbeitstakt, sind die betref fenden Ein- und Auslaßventile ebenfalls geschlossen. Ein von einer Zündkerze erzeugter Funke zündet das verdampfte Kraftstoff-/Luftgemisch in der Verbren nungskammer des Zylinders, wodurch es sich ausdehnt und den Kolben abwärts treibt.At the third bar, the work bar, they are concerned Inlet and outlet valves are also closed. A spark generated by a spark plug ignites this evaporated fuel / air mixture in the combustion chamber of the cylinder, causing it to expand and drives the piston down.

Am Ende dieses Taktes wird das Auslaßventil geöffnet und der vierte und letzte Takt beginnt. Während dieses Taktes, dem Auslaßtakt, verdrängt der von der Kurbel welle aufwärts bewegte Zylinder die durch die Verbren nung des verdampften Kraftstoff-/Luftgemischs entstan denen verbrannten Gase durch das Auslaßsystem aus dem Zylinder.At the end of this cycle, the exhaust valve is opened and the fourth and last bar begins. During this Stroke, the exhaust stroke, displaces the crank wave upward moving cylinders through the cremation evaporation of the evaporated fuel / air mixture which burned gases through the exhaust system from the Cylinder.

Aus der vorhergehenden Beschreibung der vier Takte eines Viertakt-Verbrennungsmotors ist deutlich er sichtlich, daß der Kolben nur während eines dieser Takte thermische Energie in mechanische Energie umsetzt, die über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen wird. Während der übrigen Takte wird der Kolben von der Kurbelwelle auf und ab getrieben und verrichtet keine Arbeit.From the previous description of the four bars a four-stroke internal combustion engine is clearly he visible that the piston only during one of these Clock thermal energy into mechanical energy which converts to the crankshaft via the connecting rod is transmitted. During the remaining bars, the Pistons driven up and down by the crankshaft does no work.

Daher ist es von großer Wichtigkeit, den Arbeitstakt des Kolbens richtig auszunutzen, um eine erhöhte Lei stung des Motors zu erzielen.Therefore, it is very important to keep the work cycle of the piston properly to increase lei engine performance.

Bei dieser Art von Verbrennungsmotor hängt die Lei stung, welche der Motor erzeugen kann, direkt von zwei Hauptparametern ab (i): dem Volumen des in die Ver brennungskammer jedes Zylinders eingelassenen gasför migen Kraftstoff-/Luftgemischs und (ii) dem Verdich tungsverhältnis, d. h., das Verhältnis zwischen dem Volumen des gasförmigen Gemischs vor und nach dessen Verdichtung.With this type of internal combustion engine, the lei hangs power that the engine can produce, directly from two Main parameters from (i): the volume of the ver combustion chamber of each cylinder let in gas air / fuel mixture and (ii) the compression ratio, d. that is, the relationship between the Volume of the gaseous mixture before and after it Compression.

Wie hieraus ersichtlich, gibt es eine unbegrenzte Zahl von möglichen Kombinationen dieser beiden Parameter, d. h., des Volumens der Verbrennungskammer des Zylin ders und des Hubs des Kolbens, die zur Entwicklung von Motoren mit verschiedenen Charakteristiken verwendet werden können.As can be seen from this, there is an unlimited number of possible combinations of these two parameters, d. i.e., the volume of the combustion chamber of the cylin ders and the stroke of the piston, which are used to develop Motors with different characteristics are used can be.

In der vorliegenden Erfindung soll unter dem "Hub des Kolbens" die Strecke verstanden werden, die ein Punkt auf der oberen Fläche des Kolbens zurücklegt, wenn dieser sich von dem höchsten Punkt des Hubs (oberer Totpunkt) zum untersten Punkt des Hubs (unterer Tot punkt) bewegt.In the present invention, the "stroke of the Pistons "are understood to be the route that is a point on the top surface of the piston when this is from the highest point of the stroke (upper Dead center) to the lowest point of the stroke (lower dead point) moves.

Ein weiterer Faktor, der bei der Auslegung eines Mo tors eine wichtige Rolle spielt, obwohl er nicht direkt mit der Leistung des Motors in Verbindung steht, ist die Zeitspanne zwischen dem Öffnen und dem Schlie ßen der Einlaß- und der Auslaßventile.Another factor that should be considered when interpreting a Mo tors plays an important role, although not directly related to the performance of the engine, is the time between opening and closing the inlet and outlet valves.

Bei einem Viertakt-Verbrennungsmotor nach der oben genannten Beschreibung, ist es theoretisch zu erwar ten, daß die Einlaß- und die Auslaßventile nur dann öffnen und schließen, wenn die Kolben sich an oberen bzw. unteren Totpunkt befinden. In der praktischen Anwendung ist dies jedoch nicht so.With a four-stroke internal combustion engine according to the above description mentioned, it is theoretically to be expected ten that the inlet and outlet valves only then open and close when the pistons are on top or bottom dead center. In practical However, this is not the case in application.

Aufgrund der Tatsache, daß die Ventile nicht unmit telbar geöffnet oder geschlossen werden können, öffnen und schließen die Ventile geringfügig zeitversetzt. Anders ausgedrückt öffnet jedes Ventil kurz vor dem "richtigen" Zeitpunkt (oder verfrüht) und schließt kurz nach dem "richtigen" Zeitpunkt (oder verzögert).Due to the fact that the valves are not immit can be opened or closed, open and close the valves with a slight delay. In other words, each valve opens just before "right" time (or premature) and closes shortly after the "right" time (or delayed).

Jedoch verursacht dieses geringfügig zeitversetzte Öffnen und Schließen der Ventile erhebliche Einschrän kungen in der Auslegung des Kolbenhubs, der nicht ver größert werden kann, um das Verdichtungsverhältnis des Motors zu erhöhen und um die Leistung des Motors ent sprechend zu steigern.However, this causes a slight time lag Opening and closing the valves has considerable restrictions in the design of the piston stroke, which does not ver can be increased to the compression ratio of the Increase engine and ent to the performance of the engine to increase speaking.

Darüber hinaus wird der Arbeitshub des Kolbens bei bekannten Verbrennungsmotoren nicht vollständig ausge nutzt.In addition, the working stroke of the piston known internal combustion engines not fully out uses.

Wie zuvor beschrieben, treibt die Ausdehnung des gas förmigen Kraftstoff-/Luftgemischs bei der Verbrennung in der Verbrennungskammer den Kolben in einer plötzli chen Schubbewegung abwärts. As previously described, the expansion of the gas is driving shaped fuel / air mixture during combustion in the combustion chamber the piston in a sudden chen downward thrust.

In der Praxis überträgt der Kolben nur in der Anfangs phase seiner Abwärtsbewegung während des Arbeitshubs effektiv eine Kraft auf die Kurbelwelle. Wie bereits dargelegt, wird die anfängliche, durch die Verbrennung und die Ausdehnung des gasförmigen Kraftstoff-/Luftge mischs erzeugte Antriebskraft während der Abwärtsbewe gung des Kolbens schwächer, bis die Wirkung der An triebskraft in der Endphase der Abwärtsbewegung voll ständig aufhört.In practice, the piston only transmits in the beginning phase of its downward movement during the working stroke effectively a force on the crankshaft. As before spelled out the initial, through combustion and the expansion of the gaseous fuel / air ge mixed generated driving force during the downward movement Piston weaker until the effect of the piston driving force in the final phase of the downward movement constantly ceases.

Diese graduelle Abnahme der Stärke der Antriebskraft, in Verbindung mit der Tatsache, daß Einlaß- und Aus laßventil noch geschlossen sind, führt schließlich dazu, daß in der Endphase der Abwärtsbewegung des Kol bens während des Arbeitshubs, der eigentlich ein Kraft erzeugender Hub sein soll, der Kolben durch die Kur belwelle und die Pleuelstange gezogen wird, so daß der Kolben in der Endphase der Abwärtsbewegung tatsächlich eine Gegenkraft auf die Kurbelwelle ausübt.This gradual decrease in the strength of the driving force, in connection with the fact that inlet and out let valve are still closed, eventually leads to the fact that in the final phase of the downward movement of the Kol bens during the working stroke, which is actually a force generating stroke should be the piston through the cure belwelle and the connecting rod is pulled so that the Pistons actually in the final phase of the downward movement exerts a counterforce on the crankshaft.

Die brasilianische Patentanmeldung PI 88 07 016 offen bart eine Lösung dieses Problems durch das Vorsehen eines zusätzlichen, unabhängigen Luftzufuhrventils, das die Verbrennungskammer jedes Zylinders direkt mit der Umgebungsluft verbindet.Brazilian patent application PI 88 07 016 open bears a solution to this problem by providing an additional, independent air supply valve, that the combustion chamber of each cylinder directly with connects the ambient air.

Nach der obengenannten Patentanmeldung wird, wenn die anfängliche, durch die Verbrennung und die Ausdehnung des gasförmigen Kraftstoff-/Luftgemischs erzeugte und auf den Kolben wirkende Antriebskraft in der Endphase des Arbeitstaktes schwächer wird, im Zylinder ein Va kuum erzeugt, welches das mit dem Zylinder verbundene zusätzliche, unabhängige Luftzufuhrventil öffnet und eine den Zylinder vollständig ausfüllende und das da rin bestehende Vakuum verdrängende Luftmenge einläßt, so daß die vom Kolben auf die Kurbelwelle ausgeübte Gegenkraft unmittelbar beendet ist.According to the above patent application, when the initial, through the combustion and expansion of the gaseous fuel / air mixture and Driving force acting on the piston in the final phase of the work cycle becomes weaker, a Va in the cylinder generates vacuum, which is connected to the cylinder additional, independent air supply valve opens and a completely filling the cylinder and that there rins existing vacuum displacing amount of air, so that the one exerted by the piston on the crankshaft Opposing force is immediately ended.

Zusätzlich zu der Eliminierung der zuvor dargelegten Einschränkungen der Auslegung des Kolbenhubs durch die Aufhebung der vom Kolben auf die Kurbelwelle ausgeüb ten Gegenkraft, wobei der Kolben weiterhin von der Kurbelwelle gezogen wird, wird die nach der Verbren nung in die Verbrennungskammer des Zylinders eingelas sene Luft auch dazu verwendet, die verbrannten Gase zu waschen, um den Ausstoß an Kohlenmonoxid in die Umge bungsluft erheblich zu verringern oder vollständig zu eliminieren. Dies geschieht durch die Reaktion des Kohlenmonoxids mit der frischen Luft zu Kohlendioxid.In addition to the elimination of those set out above Restrictions on the interpretation of the piston stroke by the Cancellation of the piston exerted on the crankshaft th counterforce, the piston continues from the Crankshaft is pulled, which is after burning into the combustion chamber of the cylinder This air is also used to burn the gases wash to reduce carbon monoxide emissions exercise air significantly reduce or completely eliminate. This happens through the reaction of the Carbon monoxide in the fresh air to carbon dioxide.

Aus diesem Grund wird durch die in der genannten Pa tentanmeldung offenbarte Erfindung die von einem Motor erzeugte Leistung erhöht, indem die durch das Ziehen der Kolben auf die Kurbelwelle einwirkende Gegenkraft eliminiert wird, ohne daß der Kolbenhub oder das Ver dichtungsverhältnis des Motors verändert wird, während gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Kühlung und Schmierung des Motors verbessert wird.For this reason, the Pa Invention disclosed by a motor power generated by the dragging the piston counterforce acting on the crankshaft is eliminated without the piston stroke or Ver seal ratio of the engine is changed while reduced fuel consumption and the Cooling and lubrication of the engine is improved.

In der vorangemeldeten, bisher noch nicht veröffent lichten brasilianischen Patentanmeldung 89 04 649 (An meldetag 15. 9. 1989) ist eine zweite Lösung für das obengenannte Problem offenbart, die insbesondere für Verbrennungsmotoren mit hohen Verdichtungsverhältnis sen, wie Dieselmotoren, oder für Motoren mit Kraft stoffeinspritzanlagen geeignet ist.In the previously announced, not yet published light Brazilian patent application 89 04 649 (An registration date September 15, 1989) is a second solution for the Disclosed above problem which is particularly for Internal combustion engines with a high compression ratio sen, such as diesel engines, or for engines with power fuel injection systems is suitable.

Die genannte Patentanmeldung sieht vor, daß sobald ein Kolben in einem Verbrennungsmotor mit hohem Verdich tungsverhältnis, wie zum Beispiel ein Dieselmotor oder ein Ottomotor mit Kraftstoffeinspritzanlage, während des Arbeitstaktes die Endphase seiner Abwärtsbewegung erreicht und die anfängliche, durch die Verbrennung des gasförmigen Kraftstoff-/Luftgemischs, das aus in den Zylinder angesaugter Frischluft und über eine Ein spritzdüse in den Zylinder eingespritzem Kraftstoff gebildet wird, erzeugte Antriebskraft schwächer wird, eine Luftmenge zwangsweise in den Zylinder eingeleitet wird, um zu verhindern, daß der Kolben eine Gegenkraft auf die Kurbelwelle ausübt. Diese Luftmenge kann aus einem anderen Zylinder des Motors abgeleitet werden, dessen Kolben sich während des Verdichtungstaktes auf wärts bewegt, oder sie wird aus einer Druckluftquelle bezogen, die von den Zylindern oder durch einen vom Motor getriebenen Kompressor gespeist wird. Jeder Zy linder ist mit einem zusätzlichen, unabhängigen Luft zufuhrventil versehen, das mit den Ventilen der ande ren Zylinder oder mit der Druckluftquelle in Verbin dung steht. Die zusätzlichen, unabhängigen Luftzufuhr ventile werden durch den Druck einer zwangsweise durch sie geleiteten Luftmenge geöffnet, um eine Luftmenge einzulassen, während die Ventile beim Verdichtungs takt, wenn die Ventile miteinander in Verbindung ste hen, zum Auslaß von Luft über geeignete Einrichtungen geöffnet werden. Wird eine Druckluftquelle verwendet, werden beide Öffnungsvorgänge über geeignete Einrich tungen gesteuert.The patent application mentioned provides that as soon as a Piston in an internal combustion engine with high compression ratio, such as a diesel engine or a gasoline engine with fuel injection system while of the work cycle the final phase of its downward movement reached and the initial, through the combustion of the gaseous fuel / air mixture, which from in the cylinder of fresh air drawn in and via an on fuel injected into the cylinder is formed, generated driving force becomes weaker, an amount of air is forced into the cylinder to prevent the piston from counteracting exerts on the crankshaft. This amount of air can another cylinder of the engine whose pistons open during the compression stroke moved or it comes from a compressed air source related by the cylinders or by one of the Motor driven compressor is fed. Every cy linder comes with an additional, independent air supply valve, which with the valves of the other cylinder or with the compressed air source in connection manure stands. The additional, independent air supply valves are forced through by the pressure of a they passed the amount of air opened to an amount of air let in while compressing the valves clocks when the valves are connected hen, for the discharge of air through suitable facilities be opened. If a compressed air source is used, both opening operations are carried out using suitable equipment controlled.

Die in der genannten brasilianischen Patentanmeldung PI 89 04 649, sowie in der brasilianischen Patentanmel dung PI 88 07 016 offenbarten Erfindungen bewirken eine bessere Leistung und einen effektiven Zuwachs in der von einem Dieselmotor oder einem Ottomotor mit Kraft stoffeinspritzanlage erzeugten Kraft, indem die durch das Ziehen der Kolben verursachten Verluste eliminiert werden, ohne daß das Volumen der Verbrennungskammer oder der Hub des Kolbens verändert werden, während gleichzeitig die Lebensdauer verlängert und die Küh lung des Motors verbessert wird.The Brazilian patent application mentioned in the PI 89 04 649, as well as in the Brazilian patent application PI 88 07 016 disclosed inventions bring about a better performance and effective growth in the from a diesel engine or a petrol engine with power fuel injection system generated force by the pulling the pistons eliminates losses without the volume of the combustion chamber or the stroke of the piston can be changed while at the same time extends the lifespan and cool tion of the engine is improved.

Obwohl der genannte Stand der Technik zwei verschie dene, in der Praxis bereits getestete und bewährte Lösungen zur Eliminierung des Problems der von den Kolben genau während des einzigen Taktes, in dem Ar beit erzeugt werden soll, erzeugten Gegenkraft vor sieht, weisen diese Lösungen jedoch noch einige Nach teile auf, die überwunden werden müssen, um ihre An wendung einfacher und verläßlicher zu machen.Although the prior art cited two different dene, tried and tested in practice Solutions to eliminate the problem of those Piston exactly during the single bar in which Ar to be generated, generated counterforce However, these solutions still show some evidence parts that must be overcome in order to to make application easier and more reliable.

Die zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiele der ge nannten Lösungen nach dem Stand der Technik erfordern eine aufwendige und teure Bearbeitung des Kopfes eines Zylinders oder des Motorblocks zur Aufnahme der zu sätzlichen, unabhängigen Luftzufuhrventile, oder gar das Gießen vollständig neu entworfener Zylinderköpfe.The currently preferred embodiments of the ge called solutions according to the prior art a complex and expensive machining of the head of a Cylinder or engine block to accommodate the additional, independent air supply valves, or even the casting of completely redesigned cylinder heads.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Zuführen von Luft, nach der Verbren nung, in die Verbrennungskammer eines Zylinders eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die in der Herstellung kostengünstig ist.The object of the present invention is a Air supply device after burning voltage, into the combustion chamber of a cylinder To create an internal combustion engine that is in the making is inexpensive.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrich tung zum Zuführen von Luft, nach der Verbrennung, in die Verbrennungskammer eines Zylinders eines Verbren nungsmotors gelöst, wobei die Luft über eine in dem Zylinder enthaltene Zündkerze zugeführt wird, und die Vorrichtung aufweist: ein zusätzliches, unabhängiges Luftzufuhrventil für jeden Zylinder des Motors; ein längliches Teil, z. B. eine Leitung, das bzw. die jedes zusätzliche, unabhängige Luftzufuhrventil mit seinem jeweiligen Zylinder verbindet, wobei das längliche Teil an einem Ende mit seinem jeweiligen Ventil ver bunden ist; einen in dem länglichen Teil vorgesehenen Luftdurchlaß, der sich von dem einen Ende zu einem am gegenüberliegenden Ende des länglichen Teiles ange formten Hülsenteil erstreckt, wobei das Hülsenteil wenigstens einen Teil der Zündkerze umschließt; eine an der Innenwand des Hülsenteiles ausgebildete Um fangsausnehmung; und wenigstens eine in der Zündkerze ausgebildete Bohrung, welche die Umfangsausnehmung mit einer (Gas-)Kammer der Zündkerze und somit auch mit der Verbrennungskammer des Motors verbindet.The object is achieved by a Vorrich device for supplying air, after combustion, in the combustion chamber of a cylinder of a cremation tion motor solved, the air over a in the Cylinder spark plug is supplied, and the Device has: an additional, independent Air supply valve for each cylinder of the engine; a elongated part, e.g. B. a line that each additional, independent air supply valve with its connects each cylinder, the elongated Ver part at one end with its respective valve is bound; one provided in the elongated part Air passage that goes from one end to one opposite end of the elongated part molded sleeve part extends, the sleeve part encloses at least a portion of the spark plug; a To trained on the inner wall of the sleeve part catch recess; and at least one in the spark plug trained bore which the circumferential recess with a (gas) chamber of the spark plug and thus also with connects the combustion chamber of the engine.

Mit der Erfindung wird eine kostengünstige Vorrichtung geschaffen, die eine Bearbeitung des Zylinderkopfes oder des Motorblocks vollständig vermeidet und keine Veränderung des Aufbaus eines Motors erfordert.With the invention, an inexpensive device created a machining of the cylinder head or the engine block completely and none Changing the structure of an engine requires.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Zündkerze zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, die insbeson dere zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrich tung zum Zuführen von Luft, nach der Verbrennung, in die Verbrennungskammer eines Zylinders eines Verbren nungsmotors geeignet ist. Hierbei wird die Luft über ein zusätzliches, unabhängiges Luftzufuhrventil, das erfindungsgemäß mit dem jeweiligen Zylinder in Ver bindung steht, zugeführt. Die Zündkerze weist eine an ihrem Außenumfang vorgesehene Ausnehmung und wenig stens eine Bohrung auf, welche die Ausnehmung mit der in der Zündkerze ausgebildeten Kammer der Zündkerze verbindet.The invention further relates to a spark plug Use in an internal combustion engine, in particular dere for use in the Vorrich invention device for supplying air, after combustion, in the combustion chamber of a cylinder of a cremation voltage motor is suitable. Here the air is over an additional, independent air supply valve that according to the invention with the respective cylinder in Ver bond stands, fed. The spark plug instructs one recess provided in its outer circumference and little least a hole on which the recess with the Chamber of the spark plug formed in the spark plug connects.

Zusätzlich zu der Zufuhr von Luft, nach der Verbren nung, in die Verbrennungskammer jedes Zylinders, be wirkt der zuvor beschriebene Aufbau eine hervorragende Kühlung des Isolierteils der Zündkerze, unabhängig davon, ob die Kerze vom Kerzentyp mit niederem Wärme wert oder vom Kerzentyp mit hohem Wärmewert ist, ohne jedoch ein Absinken der Temperatur des Isolierteils unter dessen Selbstreinigungstemperatur zu bewirken, so daß die Rußablagerungen nicht zunehmen.In addition to the supply of air, after burning voltage, into the combustion chamber of each cylinder, be the structure described above is excellent Cooling of the insulating part of the spark plug, independently of whether the candle of the candle type with low heat worth or of the candle type with a high calorific value, without however, a decrease in the temperature of the insulating member below its self-cleaning temperature, so that the soot deposits do not increase.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen im einzelnen beschrieben.The following are exemplary embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings in described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zuführen von Luft; und Figure 1 is a partially sectioned side view of the device for supplying air according to the invention. and

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht ei ner insbesondere zur Verwendung in der erfin dungsgemäßen Vorrichtung geeigneten Zündkerze. Fig. 2 is a partially sectioned side view egg ner particularly suitable for use in the inventive device according to the spark plug.

Die Vorrichtung zum Zuführen von Luft über eine Zünd kerze in eine Verbrennungskammer eines Zylinders eines Verbrennungsmotors nach der Verbrennung des gasförmi gen Kraftstoff-/Luftgemischs, weist auf: ein zusätzli ches, unabhängiges Luftzufuhrventil 1, ein längliches Teil 2 mit einem sich durch dieses erstreckenden Luft durchlaß 3, das an einem Ende mit dem Ventil 1 ver bunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit ei nem Hülsenteil 4 versehen ist, das eine Zündkerze 5 teilweise umgibt, eine in der Innenwand 7 des Hülsen teiles ausgebildete Umfangsausnehmung 6 und wenigstens eine Bohrung 8, welche im Bereich des Gewindeabschnitts 24 bzw. des zylindrischen Abschnittes 25 der Zündkerze ausgebildet ist und die Umfangsausnehmung 6 mit einer zum Verbrennungsraum geöffneten Kammer 9 in der Zünd kerze verbindet.The device for supplying air via a spark plug into a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine after the combustion of the gaseous fuel / air mixture has: an additional, independent air supply valve 1 , an elongated part 2 with an air extending through it passage 3 , which is connected at one end to the valve 1 and the opposite end of which is provided with egg nem sleeve part 4 which partially surrounds a spark plug 5 , a peripheral recess 6 formed in the inner wall 7 of the sleeve part and at least one bore 8 , which is formed in the area of the threaded portion 24 or the cylindrical portion 25 of the spark plug and connects the peripheral recess 6 with a chamber 9 open to the combustion chamber in the spark plug.

Das zusätzliche, unabhängige Ventil 1 gleicht dem in den zuvor genannten brasilianischen Patentanmeldungen offenbarten Ventil, auf die hier Bezug genommen wird, so daß eine detaillierte Beschreibung des Ventils und seiner Funktionsweise entfallen kann. Der Offenba rungsgehalt der brasilianischen Patentanmeldungen PI 88 07 016 und PI 89 04 649, insbesondere der Offenbarungs gehalt der brasilianischen Patentanmeldung PI 89 04 649 (entspricht der deutschen Patentanmeldung P 40 29 033.6, angemeldet am 13. 09. 1990) ist somit auch Gegenstand dieser Patentanmeldung.The additional, independent valve 1 is similar to the valve disclosed in the aforementioned Brazilian patent applications, to which reference is made here, so that a detailed description of the valve and its mode of operation can be omitted. The disclosure content of the Brazilian patent applications PI 88 07 016 and PI 89 04 649, in particular the disclosure content of the Brazilian patent application PI 89 04 649 (corresponds to the German patent application P 40 29 033.6, filed on September 13, 1990) is therefore also the subject of these Patent application.

Das längliche Teil 2, durch das sich ein Luftdurchlaß 3 erstreckt, ist mit dem zusätzlichen, unabhängigen Luftzufuhrventil 1 über ein an einem Ende ausgebilde tes Gewinde verbunden, wobei eine Dichtung 10, zum Beispiel ein O-Ring, zwischen dem Ventil und dem läng lichen Teil 2 vorgesehen ist, um die Luftdichtigkeit der Verbindung zu gewährleisten.The elongated part 2 , through which an air passage 3 extends, is connected to the additional, independent air supply valve 1 via a thread formed at one end, with a seal 10 , for example an O-ring, between the valve and the elongated union Part 2 is provided to ensure the airtightness of the connection.

Das gegenüberliegende Ende des länglichen Teiles 2 ist zur Bildung einer rohrförmigen Hülse 4 geformt, welche einen zylindrischen Abschnitt am unteren Ende 11 der Zündkerze 5 umgibt. An der Innenwand des Hülsenteils 4 ist eine Umfangsausnehmung 6 ausgebildet, welche ein freies Strömen der von dem Ventil 1 kommenden Luft um die Zündkerze ermöglicht.The opposite end of the elongated member 2 is shaped to form a tubular sleeve 4 which surrounds a cylindrical portion at the lower end 11 of the spark plug 5 . On the inner wall of the sleeve part 4 , a peripheral recess 6 is formed, which allows the air coming from the valve 1 to flow freely around the spark plug.

Als Zündkerze 5 wird eine herkömmliche Zündkerze ver wendet, die an ihrem oberen Ende einen Anschluß 12 zur Aufnahme einer von einem Verteiler oder einer (nicht dargestellten) elektronischen Zündung kommenden Hoch spannungsleitung aufweist, während das untere Ende 13 des Anschlusses fest in ein Isolierteil 14 eingebettet ist, das aus keramischem Material mit hohem Aluminium gehalt besteht, um die bestmögliche elektrische Iso lierung zur schaffen, sowie die Wärmeabstrahlungsef fizienz und die Widerstandsfähigkeit der Zündkerze gegen mechanische Stöße und elektrische Entladungen zu verbessern.As a spark plug 5 , a conventional spark plug is used ver, which has at its upper end a connection 12 for receiving a high voltage line coming from a distributor or an electronic ignition (not shown), while the lower end 13 of the connection is firmly embedded in an insulating part 14 is made of ceramic material with a high aluminum content in order to create the best possible electrical insulation and to improve the heat radiation efficiency and the resistance of the spark plug to mechanical shocks and electrical discharges.

Ein aus Kupfer bestehender Kern 15 wirkt als Mittel elektrode, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem unteren Ende 13 des Anschlusses 12 und einer am gegen überliegenden Ende der Elektrode ausgebildeten Zünd spitze 16 herzustellen. Als das geeignetste Material für die Elektrode wird Kupfer aufgrund seiner Leit fähigkeit und seiner hervorragenden thermischen Eigen schaften gewählt, die eine schnelle Wärmeabstrahlung ermöglichen und das auf der Überhitzung der Zündkerze beruhende Problem der Vorzündung eliminieren.A copper core 15 acts as a central electrode to make electrical contact between the lower end 13 of the terminal 12 and an ignition tip 16 formed at the opposite end of the electrode. Copper is chosen as the most suitable material for the electrode due to its conductivity and its excellent thermal properties, which enable rapid heat radiation and eliminate the problem of pre-ignition due to the overheating of the spark plug.

Die Zündspitze 16 besteht ihrerseits aus einer spe ziellen Nickellegierung, der unter anderem Chrom, Man gan und Silizium oder andere Mineralien beigefügt sind, wodurch die Lebensdauer verlängert und die Beständig keit gegen Korrosion, Oxidation und Abnutzungen, so wohl elektrischer (durch die Funken), als auch ther mischer Art (durch die Verbrennungsgase) zu verbes sern.The ignition tip 16 in turn consists of a special nickel alloy to which, among other things, chrome, manganese and silicon or other minerals are added, which extends the service life and resistance to corrosion, oxidation and wear, as well as being electrical (due to the sparks), as well as thermal type (through the combustion gases) to improve.

Die aus kompaktiertem Talkumpulver bestehenden Packungs ringe 17, 18 sind um die Mittelelektrode 15 herum zwi schen der Elektrode und dem Isolierteil 14, und um das Isolierteil 14 herum zwischen dem Isolierteil und dem Metallkörper 19 der Kerze vorgesehen, um die mechani sche Widerstandsfähigkeit der Zündkerze zu verbessern und um zu verhindern, daß unter hohem Druck stehendes, stark erwärmtes Gas austritt.The packing rings consisting of compacted talcum powder 17 , 18 are provided around the central electrode 15 between the electrode and the insulating part 14 , and around the insulating part 14 between the insulating part and the metal body 19 of the candle in order to increase the mechanical resistance of the spark plug improve and to prevent high-pressure, highly heated gas from escaping.

Der Körper 19 der Zündkerze hat an seinem oberen Ende eine hexagonale Schraubenmutter 20, um einen Angriffs bereich für ein Werkzeug zum Einsetzen oder Lösen der Zündkerze zu bilden, sowie einen mittleren, zylindri schen Abschnitt 21, dessen Unterkante einen Sitz 22 für eine Druck-Unterlegscheibe 23 bildet, und, am un teren Ende des Körpers, einen Gewindeabschnitt 24, der jeweils auf die Spezifikationen des jeweiligen Motors abgestimmt ist.The body 19 of the spark plug has at its upper end a hexagonal nut 20 to form an engagement area for a tool for inserting or detaching the spark plug, and a central, cylindrical portion 21 , the lower edge of which has a seat 22 for a pressure washer 23 forms, and, at the lower end of the body, a threaded portion 24 which is matched to the specifications of the respective motor.

Wahlweise kann die Zündkerze 5 mit einem zylindrischen Abschnitt 25 versehen sein, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des Gewindeabschnittes 24 ist und der zwischen diesem Gewindeabschnitt und dem mittleren zylindrischen Abschnitt 21 angeordnet ist.Optionally, the spark plug 5 can be provided with a cylindrical section 25 , the diameter of which is equal to the diameter of the threaded section 24 and which is arranged between this threaded section and the central cylindrical section 21 .

An dem Metallkörper 19 ist eine seitliche Elektrode 26 ausgeformt, die ebenfalls aus einer speziell gegen Abnutzung und Korrosion beständigen Nickellegierung besteht.A lateral electrode 26 is formed on the metal body 19 and also consists of a nickel alloy that is particularly resistant to wear and corrosion.

Der Metallkörper 19 umgibt das Isolierteil 14, wobei eine obere Kante 27 des Körpers gekrümmt ist. Ein in nerer Dichtungsring 28, wie zum Beispiel ein O-Ring, ist zwischen dem Körper 19 und dem Isolierteil 14 der art vorgesehen, daß er mit den Packungsringen 17, 18 aus kompaktiertem Talkum zusammenwirkt, um ein Austre ten von Gas aus der Zündkerze zu verhindern.The metal body 19 surrounds the insulating part 14 , an upper edge 27 of the body being curved. One in Neren sealing ring 28 , such as an O-ring, is provided between the body 19 and the insulating member 14 of the kind that it cooperates with the packing rings 17 , 18 of compacted talc to leak gas from the spark plug prevent.

Zwischen dem metallischen unteren Gewindeende 24 des Körpers 19 und einer unteren Spitze 30 des Isolier teiles 14 ist eine Kammer 9 vorgesehen, um die Bildung von Ablagerungen und daraus entstehende Zündaussetzer zu vermeiden. Die Kammer 9 ist in dem Gewindeabschnitt 24 ausgebildet und umgibt die untere Spitze 30.Between the metallic lower thread end 24 of the body 19 and a lower tip 30 of the insulating part 14 , a chamber 9 is provided in order to avoid the formation of deposits and misfiring resulting therefrom. The chamber 9 is formed in the threaded portion 24 and surrounds the lower tip 30 .

Das Volumen der Kammer 9 ist derart gewählt, daß es eine Regelung der Temperatur der Zündkerze ermöglicht, das heißt, je größer das Volumen der Kammer ist, desto größer ist der Temperaturgradient und desto besser sind die Anti-Karbonisationseigenschaften der Zünd kerze, während andererseits bei kleinerem Volumen der Gradient entsprechend kleiner ist, wodurch das Problem der Vorzündung entfällt.The volume of the chamber 9 is chosen so that it allows control of the temperature of the spark plug, that is, the larger the volume of the chamber, the greater the temperature gradient and the better the anti-carbonization properties of the spark plug, while on the other hand at smaller volume the gradient is correspondingly smaller, which eliminates the problem of pre-ignition.

Ein wesentlicher Faktor für die Leistung einer Zünd kerze ist daher die Kombination dieser Parameter in einer Weise, daß das Volumen der Kammer 9 groß genug ist, um ein vollständiges Verbrennen jeglicher nicht zuvor verbrannter Ruß- und Ölpartikel durch die Tem peratur an der Zündspitze zu gewährleisten, wie dies bei einer Zündkerze vom "heißen Typ" geschieht, wäh rend es gleichzeitig darauf ankommt, durch Überhitzung der Zündspitze 16 verursachte Vorzündungen zu verhin dern, wie es bei Zündkerzen vom "kalten Typ" der Fall ist. An essential factor for the performance of a spark plug is therefore the combination of these parameters in such a way that the volume of the chamber 9 is large enough to ensure a complete combustion of any soot and oil particles that have not previously been burnt by the temperature at the ignition tip , as is the case with a "hot type" spark plug, while at the same time it is important to prevent pre-ignition caused by overheating of the ignition tip 16 , as is the case with "cold type" spark plugs.

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs beispiel ist die Zündkerze 5 als an dem Kopf 31 eines Zylinders eines Verbrennungsmotors befestigt darge stellt, wobei ein erster Dichtungsring 32 zwischen dem Hülsenteil 4 und dem Kopf 31 angeordnet ist und ein zweiter Dichtungsring 33 zwischen dem Hülsenteil 4 und dem Metallkörper 19 der Zündkerze vorgesehen ist. Die Dichtungsringe 32, 33 gewährleisten die Luftdichtig keit der Verbindung zwischen der Zündkerze und dem Kopf, um ein Austreten von Gasen aus dem Motor zu ver hindern.In the embodiment shown in the drawings, for example, the spark plug 5 is attached to the head 31 of a cylinder of an internal combustion engine, a first sealing ring 32 being arranged between the sleeve part 4 and the head 31 and a second sealing ring 33 between the sleeve part 4 and the metal body 19 of the spark plug is provided. The sealing rings 32 , 33 ensure the airtightness of the connection between the spark plug and the head in order to prevent gases from escaping from the engine.

In der Außenwand des unteren Gewindeabschnittes 24 des Metallkörpers 19 oder des gewindelosen zylindrischen Abschnittes 25 ist eine sich über den Umfang erstrec kende Umfangsausnehmung 34 ausgebildet, wobei eine Bohrung 8, vorzugsweise drei Bohrungen, die Ausnehmung mit der Kammer 9 verbindet.In the outer wall of the lower threaded portion 24 of the metal body 19 or the unthreaded cylindrical portion 25 , a circumferential recess 34 is formed over the circumference, with a bore 8 , preferably three bores, connecting the recess with the chamber 9 .

Die Umfangsausnehmung 34 in der Zündkerze 5 wirkt mit der Umfangsausnehmung 6 in der Innenwand des Hülsen teiles 4 zusammen. Die Umfangsausnehmung 6 umgibt die Zündkerze und ist über den Luftdurchlaß 3 mit dem zu sätzlichen, unabhängigen Luftzufuhrventil 1 verbunden, wodurch die durch das Ventil zugeführte Luft über die Kammer der Zündkerze zur Verbrennungskammer des Zylin ders geleitet wird.The peripheral recess 34 in the spark plug 5 interacts with the peripheral recess 6 in the inner wall of the sleeve part 4 . The circumferential recess 6 surrounds the spark plug and is connected via the air passage 3 to the additional, independent air supply valve 1 , whereby the air supplied through the valve is passed through the chamber of the spark plug to the combustion chamber of the cylinder.

Gemäß der vorhergehenden Beschreibung der Erfindung strömt, wenn das zusätzliche, unabhängige Luftzufuhr ventil geöffnet wird (entweder durch Unter- oder Über druck oder durch eine Steuerung), die durch das Ventil geführte Luft durch den Luftdurchlaß 3 in die Um fangsausnehmungen 6, 34 und über die Bohrung 8 in die Kammer 9 und weiter in die Verbrennungskammer des Mo tors, um zu verhindern, daß der Kolben eine Gegenkraft auf die Kurbelwelle ausübt.According to the preceding description of the invention, when the additional, independent air supply valve is opened (either by negative or positive pressure or by a controller), the air passed through the valve through the air passage 3 into the order recesses 6 , 34 and over the bore 8 in the chamber 9 and further into the combustion chamber of the engine to prevent the piston from exerting a counterforce on the crankshaft.

Das Zuführen von Luft über die Kammer der Zündkerze nach der Verbrennung und während des Arbeitstaktes ermöglicht es, den Temperaturgradienten der Zündker zenspitze 16 hoch genug zu halten, um eine vollstän dige Verbrennung von aus der Verbrennung des Kraft stoff-/Luftgemischs resultierenden Öl- und Rußparti keln zu gewährleisten und somit das Problem der Kar bonisation der Zündspitze zu eliminieren, da durch die in die Kammer eintretende Frischluft eine Kühlung der Zündspitze erfolgt und eine Überhitzung derselben und daraus resultierende Vorzündungen verhindert werden.The supply of air via the chamber of the spark plug after the combustion and during the work cycle makes it possible to keep the temperature gradient of the spark plug tip 16 high enough to ensure complete combustion of oil and soot particles resulting from the combustion of the fuel / air mixture to ensure keln and thus eliminate the problem of carbonization of the ignition tip, since the fresh air entering the chamber cools the ignition tip and prevents it from overheating and the resulting pre-ignition.

Claims

1. Device for supplying air after combustion in the combustion chamber of a combustion engine, characterized by

- an additional, independent air supply valve ( 1 ) for each cylinder of the engine;
- an elongated member (2) connecting each additional, un-dependent air supply valve (1) with its respective cylinder, said elongated part (2) is connected at one end to the associated valve (1);
- In the elongated part ( 2 ) provided air passage ( 3 ) extending from one end to an at the opposite end of the elongated part ( 2 ) formed sleeve part ( 4 ), the sleeve senteil ( 4 ) at least one part encloses the spark plug ( 5 );
- A on the inner wall ( 7 ) of the sleeve part ( 4 ) formed from the circumferential recess ( 6 );
- And at least one in the spark plug ( 5 ) trained te hole ( 8 ) which connects the peripheral recess ( 6 ) with the chamber ( 9 ) of the spark plug ( 5 ) and with the combustion chamber of the engine.

2. Device according to claim 1, characterized in that the circumferential recess ( 6 ) cooperates with a circumferential recess ( 34 ) in the spark plug ( 5 ).

3. Spark plug for use in a device for supplying air into the combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine via an additional, independent air supply valve ( 1 ) which is connected to the cylinder, the spark plug ( 5 ) having a circumferential recess provided on its outer surface ( 34 ) and at least one bore ( 8 ) which connects the recess ( 34 ) with a chamber ( 9 ) formed in the spark plug ( 5 ).

4. Spark plug according to claim 4, characterized in that the recess ( 34 ) via three bores ( 8 ) with the chamber ( 9 ) is connected.