IT9067735A1

IT9067735A1 - APPLIANCE FOR SUPPLYING AIR TO AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AFTER COMBUSTION AND SPARK PLUG FOR USE WITH SUCH APPLIANCE

Info

Publication number: IT9067735A1
Application number: IT067735A
Authority: IT
Inventors: Rosa Cacemiro Castilho; Oliveira Rosa Jose Casimiro De
Original assignee: Ntm Nova Tec Motor Ltda
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-03-28
Also published as: FR2652614A1; IT9067735A0; GB2236360A; IT1241699B; JPH03206319A; DE4029624A1; GB9020979D0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: DESCRIPTION of the industrial invention entitled:

"Apparecchio per alimentare aria ad un motore a combustione interna dopo la combustione e candela per l'uso con tale apparecchio" "Apparatus for supplying air to an internal combustion engine after combustion and spark plug for use with such an apparatus"

SFONDO DELL'INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce in generale ai motori a combustione,.interna e in modo più specifico, ad un apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna, dopo la combustione, destinato a fornire un uso completo e corretto della corsa di potenza dello stantuffo, e ad una candela destinata in particolare ad essere utilizzata con tale apparecchio. The present invention relates in general to internal combustion engines, and more specifically, to an apparatus for supplying air to the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion, intended to provide complete use. and corrected for the power stroke of the plunger, and to a spark plug intended in particular to be used with such apparatus.

Descrizione della tecnica anteriore Description of the prior art

Un certo numero di motori a combustione interna differenti sono attualmente ben noti ed utilizzati in diversi campi della tecnica per convertire l'energia termica risultante dalla combustione di una miscela gassosa aria/combustibile in energia meccanica. A number of different internal combustion engines are currently well known and used in various fields of the art to convert the thermal energy resulting from the combustion of a gaseous air / fuel mixture into mechanical energy.

In breve, un motore a combustione interna funziona nel modo seguente: quando una miscela gassosa aria/combustibile è accesa e brucia entro la camera di combustione di un cilindro, essa si espande volumetricamente e spinge uno stantuffo contenuto nella camera verso il basso. Una biella ‘collegata allo stantuffo e ad un albero a gomiti converte il movimento alternativo dello stantuffo in un movimento di rotazione dell 'albero a gomiti. In short, an internal combustion engine works as follows: when a gaseous air / fuel mixture is ignited and burns within the combustion chamber of a cylinder, it volumetrically expands and pushes a plunger contained in the chamber downward. A connecting rod connected to the piston and to a crankshaft converts the reciprocating movement of the piston into a rotational movement of the crankshaft.

Un sistema di alimentazione di combustibile per alimentare la miscela gassosa suddetta aria/combustibile è collegato ad ogni cilindro del motore, con almeno una valvola di ammissione prevista per controllare l'ammissione della .miscela .gassosa,suddetta aria combustibile nella -camera di combustione di ogni cilindro nell'istante corretto. A fuel supply system for supplying the aforementioned air / fuel gaseous mixture is connected to each cylinder of the engine, with at least one inlet valve provided to control the admission of the gaseous mixture, said combustible air into the combustion chamber of each cylinder at the correct time.

Analogamente un sistema di scarico per scaricare i gas combusti risultanti dalla combustione della miscela gassosa suddetta aria/combustibile è collegato ad ogni cilindro, con una o più valvole di scarico previste per controllare lo scarico dei gas combusti da ogni cilindro nell'istante corretto. Similarly, an exhaust system for discharging the burned gases resulting from the combustion of the aforementioned air / fuel gaseous mixture is connected to each cylinder, with one or more discharge valves provided to control the discharge of the burned gases from each cylinder at the correct instant.

La maggior parte dei motori a combustione interna attualmente utilizzati in veicoli hanno un ciclo a quattro tempi che sarà brevemente descritto nel seguito, benché siano anche noti motori aventi un ciclo a due tempi, e la presente invenzione può essere utilizzato con entrambi i tipi. Most internal combustion engines currently used in vehicles have a four-stroke cycle which will be briefly described below, although engines having a two-stroke cycle are also known, and the present invention can be used with both types.

Durante il primo tempo o prima corsa, o corsa di ammissione, la valvola o le valvole di ammissione sono aperte e la valvola o le valvole di scarico sono mantenute chiuse, in modo che , quando lo stantuffo è tirato verso il basso dall 'albero a gomiti, esso crei una depressione all'interno della camera di combustione .del cilindro, la quale depressione aspira' la miscela gassosa aria/combustibile dal sistema suddetto di alimentazione di combustibile. During the first half or first stroke, or inlet stroke, the inlet valve (s) are open and the exhaust valve (s) are held closed, so that when the plunger is pulled down from the shaft to elbows, it creates a vacuum within the combustion chamber of the cylinder which vacuum draws the gaseous air / fuel mixture from the aforementioned fuel supply system.

Al termine della prima corsa, la valvola o le valvole di ammissione sono chiuse e, con la valvola o le valvole di scarico anch'esse chiuse, lo stantuffo inizia a muoversi verso l'alto spinto dall'albero a gomiti. Questo movimento verso l'alto dello stantuffo comprime la miscela gassosa aria/combustibile contenuta nella camera di combustione del -cilindro-per vaporizzarla con il calore che risulta dalla compressione. Questa è la seconda corsa, denominata anche corsa di compressione . At the end of the first stroke, the inlet valve (s) are closed and, with the exhaust valve (s) also closed, the plunger begins to move upward pushed by the crankshaft. This upward movement of the plunger compresses the gaseous air / fuel mixture contained in the combustion chamber of the cylinder to vaporize it with the heat resulting from the compression. This is the second stroke, also called the compression stroke.

La terza corsa, o corsa di potenza", avviene anche con entrambe le valvole di ammissione e di scarico chiuse. Una scintilla generata da una candela accende la miscela vaporizzata aria/combustibile contenuta nella camera di combustione del cilindro, in modo che essa si espanda e spinga vèrso il basso lo stantuffo. The third stroke, or power stroke ", also occurs with both the inlet and exhaust valves closed. A spark generated by a spark plug ignites the vaporized air / fuel mixture contained in the combustion chamber of the cylinder, so that it expands. and push the plunger down.

Al termina di questa corsa, la valvola o le valvole di scarico sono aperte ed inizia la quarta ed ultima corsa. At the end of this stroke, the exhaust valve (s) are open and the fourth and last stroke begins.

Durante questa corsa, denominata anche corsa di scarico, il movimento verso l'alto dello stantuffo, spinto dall'albero a gomiti, espelle i gas combusti risultanti dalla combustione della miscela vaporizzata aria/combustibile dal cilindro attraverso il sistema di scarico suddetto. During this stroke, also called the exhaust stroke, the upward movement of the plunger, pushed by the crankshaft, expels the combustion gases resulting from the combustion of the vaporized air / fuel mixture from the cylinder through the aforementioned exhaust system.

' E' importante notare, dalla descrizione precedente-delle quattro corse di un motore a combustione interna avente un ciclo a quattro tempi, che soltanto in una di queste corse lo stantuffo converte effettivamente energia termica in energia meccanica, che è trasferita all'albero a gomiti attraverso la biella. Durante le corse restanti lo stantuffo è tirato o spinto dall'albero a gomiti senza produrre lavoro. It is important to note, from the foregoing description - of the four strokes of an internal combustion engine having a four stroke cycle, that in only one of these strokes the plunger actually converts thermal energy into mechanical energy, which is transferred to the shaft at elbows through the connecting rod. During the remaining strokes the plunger is pulled or pushed by the crankshaft without producing work.

Perciò è estremamente importante che la corsa di potenza dello stantuffo sia correttamente utilizzata allo scopo di permettere che il motore generi più potenza. Therefore it is extremely important that the power stroke of the plunger is used correctly in order to allow the engine to generate more power.

In questo tipo di motore a combustione interna, la potenza che esso può generare dipende direttamente da due parametri principali: (i) il volume di miscela gassosa aria/combustibile aspirata nella camera di combustione di ogni cilindro; e (ii) il suo rapporto di compressione, ossia il rapporto tra i volumi della miscela gassosa suddetta aria/combustibile prima e dopo la sua compressione. In this type of internal combustion engine, the power that it can generate depends directly on two main parameters: (i) the volume of gaseous air / fuel mixture drawn into the combustion chamber of each cylinder; and (ii) its compression ratio, ie the ratio between the volumes of the aforementioned gaseous air / fuel mixture before and after its compression.

Dalla descrizione precedente è ovvio, anche per quelli che non sono tecnici del ramo, che vi è un numero infinito di possibili combinazioni tra questi due parametri, ossia il volume della camera di combustione del cilindro e la corsa dello stantuffo, che possono essere utilizzate per progettare motori con caratteristiche differenti. From the above description it is obvious, even for those who are not skilled in the art, that there are an infinite number of possible combinations between these two parameters, i.e. the volume of the cylinder combustion chamber and the piston stroke, which can be used to designing motors with different characteristics.

Per gli scopi della presente invenzione, l'espressione "corsa dello stantuffo" sarà definita come la distanza percorsa da un punto sulla superficie superiore di uno stantuffo -quando esso si muove dal punto più alto della sua corsa (punto morto superiore) al punto più basso della sua corsa (punto morto inferiore). For the purposes of the present invention, the term "piston stroke" will be defined as the distance traveled from a point on the top surface of a piston - when it moves from the highest point of its stroke (top dead center) to the lowest point. low of its stroke (bottom dead center).

Un altro fattore che ha una funzione importante per quanto riguarda il progetto di un motore, benché non direttamente correlato con la sua potenza di uscita, è il ritardo di tempo nell'apertura e nella chiusura delle valvole di ammissione e di.scarico. In un motore a combustione interna aven-_ te un ciclo a quattro tempi come precedentemente descritto, si può supporre che le valvole di ammissione e di scarico suddette si aprano e si chiudano soltanto quando gli stantuffi si trovano rispettivamente in corrispondenza dei loro punti morti superiori ed inferiori. Tuttavia ciò non è quanto avviene in pratica. Another factor which plays an important role in the design of an engine, although not directly related to its output power, is the time delay in opening and closing the inlet and exhaust valves. In an internal combustion engine having a four-stroke cycle as described above, the aforementioned inlet and exhaust valves may be assumed to open and close only when the pistons are respectively at their top dead centers. and below. However, this is not the case in practice.

In effetti, considerando che le valvole suddette non possono essere aperte e chiuse istantaneamente, esse si aprono e si chiudono leggermente fuori tempo. In altre parole ogni valvola si apre leggermente prima dell'istante corretto (o in anticipo) e si chiude leggermente dopo l'istante corretto (provocando un ritardo). In fact, considering that the above valves cannot be opened and closed instantly, they open and close slightly out of time. In other words, each valve opens slightly before the correct time (or early) and closes slightly after the correct time (causing a delay).

Questa apertura e chiusura delle valvole leggermente fuori tempo, tuttavia, impone gravi limitazioni per quanto riguarda il progetto della corsa dello stantuffo, che non può essere aumentata allo scopo di aumentare il rapporto di compressione del motore, e di conseguenza aumentarne la potenza di uscita. This slightly timed opening and closing of the valves, however, places severe limitations on the design of the piston stroke, which cannot be increased in order to increase the compression ratio of the engine, and consequently increase its power output.

Inoltre, nei motori a combustione interna attualmente noti nella tecnica, la corsa di potenza dello stantuffo non è in realtà utilizzata in modo completo. Furthermore, in internal combustion engines currently known in the art, the piston power stroke is actually not fully utilized.

Come precedentemente descritto, l'espansione della miscela gassosa suddetta aria/combustibile al momento della sua combustione all'interno della camera di combustione di un cilindro, spinge_ lo stantuffo in essa contenuto verso il basso, e questa è la migliore definizione del fenomeno fisico che avviene entro il cilindro, poiché la spinta è una brusca forza. As previously described, the expansion of the aforementioned air / fuel gaseous mixture at the moment of its combustion inside the combustion chamber of a cylinder pushes the piston contained in it downwards, and this is the best definition of the physical phenomenon that occurs within the cylinder, as the thrust is a sudden force.

In pratica soltanto durante una parte--iniziale del suo movimento verso il basso durante la corsa di potenza lo stantuffo trasferisce in realtà potenza all'albero a gomiti, avendo notato che la forza di spinta iniziale generata dalla combustione e dall'espansione della miscela gassosa suddetta aria/combustibile perde la sua potenza mentre lo stantuffo si muove verso il basso, fino al punto in cui, durante la parte finale del movimento verso il basso, la forza di spinta iniziale è completamente cessata. In practice only during an initial part of its downward movement during the power stroke does the plunger actually transfer power to the crankshaft, having noticed that the initial thrust force generated by the combustion and expansion of the gaseous mixture said air / fuel loses its power as the plunger moves downward, to the point where, during the final part of the downward movement, the initial thrust force has completely ceased.

Questa diminuzione graduale della potenza della forza di spinta iniziale, oltre al fatto che le valvole di ammissione e di scarico sono ancora chiuse, finisce per trasformare la parte finale del movimento verso il basso degli stantuffi durante la corsa di potenza, che dovrebbe essere una corsa di generazione di potenza, in un movimento resistente degli stantuffi, tirati dall'albero a gomiti e dalla biella, per cui si può dire che gli stantuffi applicano in realtà una forza di contrasto sull'albero a gomiti suddetto nella parte finale delle loro corse verso il basso. This gradual decrease in the power of the initial thrust force, in addition to the fact that the inlet and exhaust valves are still closed, ends up transforming the final part of the downward movement of the plungers during the power stroke, which should be one stroke. of power generation, in a resistant movement of the plungers, pulled by the crankshaft and the connecting rod, so it can be said that the plungers actually apply a contrast force on the aforementioned crankshaft in the final part of their strokes towards the bass.

La domanda di brevetto brasiliano n. PI 8807016, depositata il 28 dicembre 1988 dagli stessi inventori della presente invenzione., descrive una soluzione a questo, problema,prevedendo una valvola indipendente supplementare di alimentazione di aria che collega la camera di combustione di ogni cilindro direttamente con l'atmosfera. The Brazilian patent application n. PI 8807016, filed on December 28, 1988 by the same inventors of the present invention, describes a solution to this problem, providing an additional independent air supply valve which connects the combustion chamber of each cylinder directly with the atmosphere.

Secondo la descrizione della domanda di brevetto brasiliano n. PI 8807016, quando la forza di spinta iniziale generata dalla combustione della miscela gassosa aria/combustibile perde la sua potenza mentre ogni stantuffo si avvicina 'alla parte finale del suo movimento verso il basso durante la corsa di potenza, si forma una depressione entro la camera di combustione del cilindro, la quale depressione provoca l'apertura della valvola indipendente supplementare di alimen— tazione di aria collegata al cilindro e l'ingresso di un volume di aria che riempie completamente il cilindro ed elimina la depressione in quest'ultimo, per cui lo stantuffo finisce immediatamente di applicare una forza di contrasto sull'albero a gomiti suddetto. According to the description of the Brazilian patent application n. PI 8807016, when the initial thrust force generated by the combustion of the gaseous air / fuel mixture loses its power as each plunger approaches the final part of its downward movement during the power stroke, a vacuum is formed within the chamber combustion of the cylinder, which depression causes the opening of the supplementary independent air supply valve connected to the cylinder and the entry of a volume of air which completely fills the cylinder and eliminates the depression in the latter, whereby the plunger immediately finishes applying a counter force on the crankshaft mentioned above.

Oltre ad eliminare le restrizioni precedentemente discusse imposte al progetto della corsa dello stantuffo, poiché esso non applica più una forza di contrasto sull'albero a gomiti suddetto malgrado il fatto che sia ancora trascinato da esso, il volume di aria fresca aspirata nella camera di combustione del cilindro, dopo la combustione, contribuisce anche a lavare i gas combusti, riducendo in misura significativa, o eliminando completamente, lo scarico di monossido di carbonio nell'atmosfera. .In effetti.il monossido di.carbonio reagisce con l'aria fresca e diventa biossido di carbonio. In addition to removing the previously discussed restrictions imposed on the piston stroke design, since it no longer applies a counter force to the aforementioned crankshaft despite the fact that it is still carried by it, the volume of fresh air drawn into the combustion chamber of the cylinder, after combustion, also contributes to washing the burnt gases, significantly reducing, or completely eliminating, the discharge of carbon monoxide into the atmosphere. In fact, carbon monoxide reacts with fresh air and becomes carbon dioxide.

Perciò l'invenzione descritta nella domanda di brevetto brasiliano precedentemente discussa migliora le prestazioni di un motore eliminando le forze di contrasto applicate sull'albero a gomiti a causa della resistenza degli stantuffi, senza nessuna modifica del rapporto di compressione del motore o della corsa degli stantuffi. Inoltre l'invenzione descritta nella domanda di brevetto brasiliano precedentemente discussa riduce in misura significativa il consumo di combustibile migliorando simultaneamente la refrigerazione e la lubrificazione del motore. Therefore, the invention described in the Brazilian patent application previously discussed improves the performance of an engine by eliminating the contrast forces applied on the crankshaft due to the resistance of the pistons, without any modification of the compression ratio of the engine or of the stroke of the pistons. . Furthermore, the invention described in the previously discussed Brazilian patent application significantly reduces fuel consumption by simultaneously improving the cooling and lubrication of the engine.

La domanda di brevetto brasiliano n. PI 8904649, depositata il 15 settembre 1989 degli stessi inventori della presente invenzione, descrive una seconda soluzione al problema precedentemente discusso, destinata in particolare ad essere utilizzata in motori a combustione interna aventi alti rapporti di .compressione, come un motore Diesel, o motori aventi un sistema di iniezione di combustibile. The Brazilian patent application n. PI 8904649, filed on September 15, 1989 by the same inventors of the present invention, describes a second solution to the problem discussed above, intended in particular to be used in internal combustion engines having high compression ratios, such as a Diesel engine, or engines having a fuel injection system.

Secondo la descrizione della domanda di brevetto brasiliana n. PI 8904649, quando ogni stantuffo in un motore ad alto rapporto di compressione, come un motore Diesel, o in un motore Otto avente un sistema di iniezione di combustibile, si avvicina alla parte finale del suo movimento verso il basso durante la corsa di potenza e la forza di spinta iniziale generata„dalla combustione .·della miscela. gassosa aria/combustibile formata entro ogni cilindro dall'aria fresca aspirata attraverso la valvola di ammissione e dal combustibile iniettato attraverso un ugello di iniezione, perde la sua potenza, un volume di aria è 'alimentato in modo forzato nel cilindro suddetto allo scopo di evitare che lo stantuffo suddetto applichi una forza di contrasto sull'albero a gomiti. According to the description of the Brazilian patent application n. PI 8904649, when each piston in a high compression ratio engine, such as a Diesel engine, or in an Otto engine having a fuel injection system, approaches the final part of its downward movement during the power stroke and the initial thrust force generated by the combustion. · of the mixture. gaseous air / fuel formed within each cylinder by the fresh air sucked in through the inlet valve and by the fuel injected through an injection nozzle, loses its power, a volume of air is forcedly fed into the aforementioned cylinder in order to avoid that the aforementioned plunger applies a counter force on the crankshaft.

Questo volume di aria può essere prelevato da un altro cilindro nel motore suddetto il cui stantuffo si muove verso l'alto durante la corsa di compressione o da una sorgente di aria compressa alimentata dai cilindri o da un compressore azionato dal motore. This volume of air can be drawn from another cylinder in the aforementioned engine whose plunger moves upward during the compression stroke either from a source of compressed air fed by the cylinders or from a compressor driven by the engine.

Ogni cilindro è provvisto di una valvola indipendente supplementare di alimentazione di aria comunicante con le valvole degli altri cilindri o con la sorgente suddetta di aria compressa. Each cylinder is provided with an independent supplementary air supply valve communicating with the valves of the other cylinders or with the aforementioned source of compressed air.

Le valvole indipendenti supplementari suddette di alimentazione di aria sono aperte allo scopo'di permettere 1 'ingresso del volume suddetto di aria dalla pressione dell'aria compressa alimentata in modo forzato attraverso tali valvole mentre si utilizzano opportuni mezzi per controllarne l'apertura allo scopo di permettere lo scarico di un volume di aria durante la corsa di compressione quando le valvole suddette comunicano l'una con l'altra. Quando si utilizza una sorgente di aria compressa, allora entrambi i movimenti di apertura sono controllati mediante opportuni .mezzi. The aforementioned supplementary independent air supply valves are open in order to allow the aforementioned volume of air to enter by the pressure of the compressed air fed in a forced manner through these valves while suitable means are used to control their opening in order to allowing the discharge of a volume of air during the compression stroke when the aforesaid valves communicate with each other. When a compressed air source is used, then both opening movements are controlled by suitable means.

L’invenzione descritta nella domanda di brevetto brasiliano precedentemente discussa n. PI 8904649, come anche l'invenzione descritta nella domanda di brevetto brasiliano n. PI 8807016, forniscono migliori prestazioni ed un aumento reale della potenza di uscita generata a un motore Diesel o da un motore Otto avente un sistema di iniezione di combustibile, semplicemente eliminando le perdite dovute alla resistenza degli stantuffi in tale motore, senza nessuna modifica del volume della camera di combustione o della corsa dello stantuffo, fornendo simultaneamente un consumo minore e migliorando la refrigerazione del motore. The invention described in the previously discussed Brazilian patent application no. PI 8904649, as well as the invention described in Brazilian patent application n. PI 8807016, provide better performance and a real increase in the output power generated by a Diesel engine or an Otto engine having a fuel injection system, simply by eliminating the losses due to the resistance of the pistons in that engine, without any modification of the volume. combustion chamber or piston stroke, simultaneously providing lower consumption and improving engine cooling.

Malgrado il fatto che la tecnica anteriore precedentemente discussa descriva due soluzioni differenti, già provate ed approvate in pratica, per eliminare il problema delle forze di contrasto applicate dallo stantuffo esattamente durante l'unica corsa del ciclo in cui dovrebbe generare potenza, queste soluzioni presentano ancora alcuni svantaggi che devono essere risolti per renderne l'uso più semplice ed affidabile. Despite the fact that the previously discussed prior art describes two different solutions, already tried and approved in practice, to eliminate the problem of the contrast forces applied by the plunger exactly during the only stroke of the cycle in which it should generate power, these solutions still present some disadvantages that must be solved to make their use easier and more reliable.

In realtà le forme di attuazione attualmente preferite delle soluzioni precedentemente descritte della tecnica anteriore implicano una lavorazione complessa e costosa della parte di testata o del blocco motore allo scopo di preparare queste parti per ricevere le valvole indipendenti supplementari suddette di alimentazione di aria, oppure perfino la colata-di-una .parte -di testata completamente ridisegnata. In reality, the currently preferred embodiments of the previously described prior art solutions involve complex and costly machining of the cylinder head part or engine block in order to prepare these parts for receiving the aforementioned additional independent air supply valves, or even the casting-of-a .part-of head completely redesigned.

Perciò è necessario che le soluzioni precedentemente proposte secondo la descrizione delle domande di brevetto brasiliano precedentemente discusse possano essere facilmente attuate. Therefore it is necessary that the solutions previously proposed according to the description of the Brazilian patent applications previously discussed can be easily implemented.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

Uno scopo della presente invenzione consiste nel risolvere questo problema realizzando un apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna, dopo la combustione, il quale apparecchio sia semplice e facile da utilizzare. An object of the present invention is to solve this problem by providing an apparatus for feeding air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion, which apparatus is simple and easy to use.

Un altro scopo della presente invenzione consiste nel realizzare un apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna, dopo la combustione, che elimini completamente qualsiasi lavorazione meccanica della parte di testata o del blocco motore . Another object of the present invention is to provide an apparatus for feeding air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion, which completely eliminates any mechanical processing of the head part or of the engine block.

Un ulteriore scopo .dellà presente invenzione consiste nel realizzare un apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna, dopo la combustione, che non modifichi le caratteristiche costruttive del motore. A further object of the present invention consists in realizing an apparatus for feeding air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion, which does not modify the constructive characteristics of the engine.

Uno scopo addizionale della presente invenzione consiste nel realizzare un apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna, dopo la combustione, che- sia relativamente poco costoso, in particolare confrontato con la tecnica anteriore. An additional object of the present invention is to provide an apparatus for supplying air to the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion, which is relatively inexpensive, particularly compared to the prior art.

Un altro scopo della presente invenzione consiste nel realizzare una candela utilizzabile in un motore a combustione interna, 'progettata in modo specifico per essere utilizzata con l'apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna secondo la presente invenzione. Another object of the present invention is to provide a spark plug usable in an internal combustion engine, specifically designed to be used with the apparatus for supplying air to the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine according to the present invention. invention.

Secondo la presente invenzione, questi scopi sono raggiunti mediante la realizzazione di un apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna, dopo la combustione, attraverso una candela in questa camera, comprendente una valvola indipendente supplementare di alimentazione di aria per ogni cilindro nel motore suddetto, un organo allungato che collega ogni valvola ìndipendente supplementare al rispettivo cilindro, in cui l'organo allungato suddetto è collegato alla valvola corrispondente ad una estremità, un passaggio di aria nell'organo allungato suddetto che si estende dalla prima estremità suddetta ad una parte a manicotto formata ad una estremità opposta dell'organo allungato suddetto, in cui la parte a manicotto suddetta circonda almeno parte della candela suddetta, una rientranza periferica sulla parete interna della parte a manicotto suddetta e almeno un foro nella candela suddetta che mette in comunicazione la rientranza periferica suddetta con la camera di gas.della candela e, di conseguenza, con la camera di combustione del motore suddetto. According to the present invention, these purposes are achieved by making an apparatus for feeding air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion, through a spark plug in this chamber, comprising an additional independent supply valve. of air for each cylinder in the aforementioned engine, an elongated member connecting each additional independent valve to the respective cylinder, in which the aforesaid elongated member is connected to the valve corresponding to one end, an air passage in the aforesaid elongated member extending from said first end to a sleeve part formed at an opposite end of said elongate member, wherein said sleeve part surrounds at least part of said spark plug, a peripheral recess on the inner wall of said sleeve part and at least one hole in the aforementioned candle that communicates the recess the aforementioned peripheral with the gas chamber of the spark plug and, consequently, with the combustion chamber of the aforementioned engine.

Secondo la presente invenzione, si realizza anche una candela progettata in modo particolare per essere utilizzata con' l'apparecchio'per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna attraverso una valvola indipendente supplementare di alimentazione di aria comunicante con il cilindro suddetto secondo la presente invenzione, in cui la candela suddetta comprende una rientranza periferica formata sulla sua superficie esterna ed almeno un foro che mette in comunicazione la rientranza suddetta con la sua camera di gas. According to the present invention, there is also provided a spark plug specially designed to be used with the 'apparatus' to feed air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine through an additional independent air supply valve communicating with the aforesaid cylinder according to the present invention, in which the aforesaid spark plug comprises a peripheral recess formed on its external surface and at least one hole which puts the aforesaid recess in communication with its gas chamber.

La costruzione precedentemente descritta, oltre ad alimentare aria nella camera di combustione di ogni cilindro, dopo la combustione, fornisce anche una eccellente refrigerazione dell'organo isolante della candela, indipendentemente dal fatto che la candela suddetta sia una candela fredda o una candela calda, senza permettere che la temperatura dell'organo isolante suddetto diminuisca sotto il suo punto di auto-pulitura, in modo da non permettere l'accrescimento dei depositi di carbonio. The construction described above, in addition to supplying air into the combustion chamber of each cylinder, after combustion, also provides excellent cooling of the insulating member of the plug, regardless of whether the aforementioned plug is a cold plug or a hot plug, without allowing the temperature of the aforesaid insulating member to decrease below its self-cleaning point, so as not to allow the carbon deposits to grow.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La presente invenzione sarà descritta nel seguito più in dettaglio, sotto forma di un esempio non limitativo, con riferimento alle sue forme di attuazione attualmente preferite illustrate nei disegni annessi,nei quali:. The present invention will be described in more detail below, in the form of a non-limiting example, with reference to its currently preferred embodiments illustrated in the attached drawings, in which :.

la figura 1 rappresenta una vista in elevazione frontale, parzialmente in sezione, dell'apparecchio per alimentare aria secondo la presente invenzione; e Figure 1 is a partially sectioned front elevation view of the air supply apparatus according to the present invention; And

la figura 2 rappresenta una vista in elevazione frontale, parzialmente in sezione, di una candela progettata in modo particolare per essere utilizzata con l'apparecchio secondo la presente invenzione. Figure 2 is a partially sectioned front elevation view of a spark plug specially designed to be used with the apparatus according to the present invention.

DESCRIZIONE DELLA FORMA DI ATTUAZIONE PREFERITA DESCRIPTION OF THE PREFERRED IMPLEMENTATION FORM

Con riferimento ora più in particolare ai disegni, un apparecchio per alimentare aria nella camera di combustione di un cilindro in un motore a combustione interna, dopo la combustione della miscela gassosa aria/combustibile, attraverso le candele di tale motore, secondo la presente invenzione, è rappresentato come comprendente una valvola indipendente supplementare di alimentazione di aria 1, un organo allungato 2 avente un passaggio di aria 3 che si estende attraverso tale organo, collegato alla valvola suddetta ad una .delle sue estremità ed avente una parte a manicotto 4 alla sua estremità opposta, in cui la parte a manicotto 4 circonda parte di una candela 5, una rientranza periferica 6 formata sulla parete interna 7 della parte a manicotto suddetta ed almeno un foro 8 nella candela suddetta che mette in comunicazione la rientranza periferica suddetta 6 con una camera di gas 9 nella candela suddetta. With reference now more particularly to the drawings, an apparatus for feeding air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after the combustion of the gaseous air / fuel mixture, through the spark plugs of this engine, according to the present invention, is shown as comprising an additional independent air supply valve 1, an elongated member 2 having an air passage 3 extending through that member, connected to said valve at one of its ends and having a sleeve portion 4 at its end. opposite end, in which the sleeve part 4 surrounds part of a spark plug 5, a peripheral recess 6 formed on the inner wall 7 of the aforementioned sleeve part and at least one hole 8 in the aforementioned spark plug which puts the aforementioned peripheral recess 6 in communication with a gas chamber 9 in the aforementioned spark plug.

La valvola indipendente supplementare 1 di alimentazione di aria è simile alla valvola descritta nelle domande di brevetto brasiliano precedentemente discusse, le quali descrizioni sono citate nella presente per riferimento, per cui non è necessaria una descrizione dettagliata della valvola suddetta e del suo funzionamento. The additional independent air supply valve 1 is similar to the valve described in the Brazilian patent applications previously discussed, which descriptions are cited herein by reference, so that a detailed description of the aforementioned valve and its operation is not necessary.

L'organo allungato 2 avente un passaggio di aria 3 che 10 attraversa, è collegato alla valvola indipendente supplementare suddetta 1 di alimentazione di aria attraverso filettature formate ad una delle sue estremità, con una guarnizione 10, quale un 0-ring, disposta tra la valvola suddetta e l'organo allungato suddetto per assicurare la tenuta stagna della connessione. The elongated member 2 having an air passage 3 which 10 passes through, is connected to the aforementioned additional independent air supply valve 1 through threads formed at one of its ends, with a gasket 10, such as an O-ring, disposed between the aforesaid valve and the aforesaid elongated member to ensure the watertight seal of the connection.

L'estremità opposta dell'organo allungato suddetto 2 è sagomata in modo da formare un manicotto tubolare 4 che circonda una parte cilindrica all'estremità inferiore 11 della candela suddetta 5. Una rientranza periferica 6 è formata sulla parete interna della parte a manicotto suddetta 4 per permettere che l'aria ricevuta dalla valvola 1 circoli liberamente intorno alla candela suddetta. The opposite end of the aforementioned elongated member 2 is shaped so as to form a tubular sleeve 4 which surrounds a cylindrical part at the lower end 11 of the aforementioned spark plug 5. A peripheral recess 6 is formed on the inner wall of the aforementioned sleeve part 4 to allow the air received by the valve 1 to circulate freely around the aforesaid spark plug.

La candela 5 è una candela tradizionale e comprende sostanzialmente un terminale 12 alla sua estremità superiore per ricevere una linea ad alta tensione da un distributore o da un'accensione elettronica (non rappresentata), la cui estremità inferiore 13 è saldamente annegata in un organo isolante 14 realizzato,in un materiale ceramico avente .un elevato contenuto di allumina allo scopo di fornire l'isolamento elettrico migliore possibile, migliorare l'efficienza di dissipazione termica e migliorare la resistenza della candela agli impatti meccanici e alle scariche elettriche. The spark plug 5 is a traditional spark plug and substantially comprises a terminal 12 at its upper end for receiving a high voltage line from a distributor or an electronic ignition (not shown), the lower end of which 13 is firmly embedded in an insulating member 14 made of a ceramic material having a high alumina content in order to provide the best possible electrical insulation, improve heat dissipation efficiency and improve the resistance of the spark plug to mechanical impacts and electrical discharges.

Un'anima 15 realizzata in rame funge da elettrodo centrale per stabile un contatto elettrico tra l’estremità inferiore 13 del terminale 12 ed una punta di accensione 16 formata all'estremità opposta dell'elettrodo suddetto. Il rame è stato scelto quale materiale più adatto per l'elettrodo suddetto a causa della sua conducibilità e delle sue eccelienti proprietà termiche che permettono una rapida dissipazione del calore ed eliminano il problema di pre-accensione che risulta dal surriscaldamento della candela. A core 15 made of copper acts as a central electrode to establish an electrical contact between the lower end 13 of the terminal 12 and an ignition tip 16 formed at the opposite end of the aforementioned electrode. Copper was chosen as the most suitable material for the aforementioned electrode because of its conductivity and its excellent thermal properties which allow rapid heat dissipation and eliminate the pre-ignition problem resulting from overheating of the spark plug.

La punta di accensione 16, a sua volta, è realizzata in una lega di nichel particolare a cui sono aggiunti cromo, manganese, silicio ed altri minerali per ottenere una vita utile più lunga e migliorare la resistenza alla corrosione, all'ossidazione e all'erosione sia di natura elettrica (a causa delle scintille) sia di natura termica (provocata dai gas risultanti dalla combustione). The ignition tip 16, in turn, is made of a particular nickel alloy to which chromium, manganese, silicon and other minerals are added to obtain a longer useful life and improve resistance to corrosion, oxidation and erosion both of an electrical nature (due to sparks) and of a thermal nature (caused by the gases resulting from combustion).

Guarnizioni 17, 18 realizzate in polvere di talco compattata sono disposte intorno all'elettrodo centrale suddetto 15, tra l'elettrodo suddetto e l'organo isolante suddetto 14 ed intorno all'organo isolante suddetto 14, tra l'organo isolante suddetto*e.il -corpo -metallico 19 della,candela,allo scopo di migliorare la resistenza meccanica della candela ed evitare fughe di gas ad alta pressione ed alta temperatura. Seals 17, 18 made of compacted talcum powder are arranged around said central electrode 15, between said electrode and said insulating member 14 and around said insulating member 14, between said insulating member * and. the metal body 19 of the spark plug, in order to improve the mechanical resistance of the spark plug and avoid high pressure and high temperature gas leaks.

Il corpo 19 della candela suddetta ha una parte a dado esagonale 20 vicino alla sua estremità superiore per formare' una parte di presa per un utensile per il montaggio e lo smontaggio della candela suddetta, una parte cilindrica intermedia 21 il cui bordo inferiore forma una sede 22 per una rondella di pressione 23, ed una parte filettata 24 alla sua estremità inferiore che è destinata ad adattarsi alle specifiche di ogni motore. The body 19 of the aforementioned spark plug has a hex nut part 20 near its upper end to form a gripping part for a tool for mounting and disassembling the aforementioned spark plug, an intermediate cylindrical part 21 whose lower edge forms a seat 22 for a pressure washer 23, and a threaded portion 24 at its lower end which is designed to adapt to the specifications of each engine.

Eventualmente la candela suddetta 5 può essere provvista di una parte cilindrica 25 avente un diametro uguale al diametro della parte filettata suddetta 24, disposta tra la parte filettata suddetta e la parte cilindrica intermedia suddetta 21. Optionally, the aforementioned spark plug 5 can be provided with a cylindrical part 25 having a diameter equal to the diameter of the aforesaid threaded part 24, arranged between the aforesaid threaded part and the aforesaid intermediate cylindrical part 21.

Un elettrodo laterale 26 è formato con il corpo metallico suddetto “19, il quale elettrodo 26 è anche realizzato..in una lega di nichel destinata in modo specifico a resistere all'usura e alla corrosione. A side electrode 26 is formed with the aforementioned metal body 19, which electrode 26 is also made of a nickel alloy specifically designed to resist wear and corrosion.

Il corpo metallico suddetto 19 circonda l'organo isolante suddetto 14, con un bordo superiore 27 del corpo suddetto curvato intorno all'organo isolante suddetto 14. Una guarnizione interna di tenuta 28, come un 0-ring, è disposta tra il corpo suddetto 19 e l'organo isolante suddetto 14 per cooperare con-le-guarnizioni suddette 17, 18 .realizzate in.talco compattato evitando fughe di gas attraverso la candela. The aforesaid metal body 19 surrounds the aforesaid insulating member 14, with an upper edge 27 of the aforesaid body curved around the aforesaid insulating member 14. An internal sealing gasket 28, such as an O-ring, is arranged between the aforesaid body 19 and the aforesaid insulating member 14 for cooperating with the aforesaid gaskets 17, 18 made of compacted talc avoiding gas leaks through the spark plug.

Una camera di gas 9 è formata tra l'estremità inferiore filettata metallica 24 del corpo suddetto 19 ed una punta inferiore 30 dell'organo isolante suddetto 14 allo scopo di evitare la formazione di depositi, e eliminare di conseguenza difetti nella generazione delle scintille. A gas chamber 9 is formed between the lower metal threaded end 24 of the aforesaid body 19 and a lower tip 30 of the aforesaid insulating member 14 in order to avoid the formation of deposits, and consequently eliminate defects in the generation of sparks.

Il volume della camera di gas suddetta 9 è tale da fornire un controllo sulla temperatura della candela, ossia maggiore è il volume maggiore è il gradiente di temperatura e migliori le caratteristiche anticarbonizzazione della candela mentre, d'altra parte, minore è il volume minore è il gradiente di temperatura, eliminando il problema di preaccensione. Perciò un fattoreimportante affinché una candela presenti buone prestazioni è la combinazione di questi parametri in modo che il volume della camera di gas suddetta 9 sia sufficiente per permettere che la temperatura della punta di accensione suddetta 16 bruci completamente eventuali particelle di olio e fuliggine che potrebbero non essere bruciate, come in una candela del tipo caldo, evitando nello stesso tempo eventuali preaccensioni dovute ad un surriscaldamento della punta di accensione 16, come in una candela fredda. The volume of the aforementioned gas chamber 9 is such as to provide control over the temperature of the spark plug, i.e. the greater the volume the greater the temperature gradient and the better the anticarbonisation characteristics of the spark plug while, on the other hand, the smaller the volume, the smaller it is. the temperature gradient, eliminating the pre-ignition problem. Therefore an important factor for a spark plug to have good performance is the combination of these parameters so that the volume of the aforementioned gas chamber 9 is sufficient to allow the temperature of the aforementioned ignition tip 16 to completely burn any oil and soot particles that may not be burnt, as in a hot type spark plug, while avoiding any pre-ignition due to overheating of the ignition tip 16, as in a cold spark plug.

Nella forma di attuazione illustrata nei disegni, la candela suddetta 5 è rappresentata montata sulla parte di testata 31 di un motore a combustione interna, con un primo anello di” tenuta 3 disposto tra'la parte a manicotto'suddetta 4 e la parte di testata suddetta 31 ed un secondo anello di tenuta 33 disposto tra la parte a manicotto suddetta 4 ed il corpo metallico suddetto 19 della candela 5. Gli anelli di tenuta 32, 33 sono utilizzati per assicurare la tenuta ermetica della connessione tra la candela suddetta e la parte di testata suddetta per evitare fughe di gas dal motore. In the embodiment illustrated in the drawings, the aforementioned spark plug 5 is shown mounted on the head part 31 of an internal combustion engine, with a first sealing ring 3 arranged between the aforementioned sleeve part 4 and the head part 31 and a second sealing ring 33 arranged between the aforementioned sleeve part 4 and the aforementioned metal body 19 of the spark plug 5. The sealing rings 32, 33 are used to ensure the hermetic seal of the connection between the aforementioned spark plug and the of the aforementioned cylinder head to prevent gas leaks from the engine.

Una rientranza periferica 31 è ricavata sulla parete esterna della parte inferiore filettata suddetta 24 del corpo metallico 19 o sulla parte cilindrica non filettata suddetta 25 con almeno un foro 8, preferibilmente tre fori, che mettono in comunicazione la rientranza suddetta con la camera di gas La rientranza periferica suddetta 34 nella candela 5 è destinata a cooperare con la rientranza periferica suddetta 6 sulla parete interna della parte a manicotto suddetta 4 che circonda la candela e comunicante con la valvola indipendente supplementare suddetta 1 di alimentazione di aria -in modo che l'aria alimentata attraverso la valvola suddetta sia diretta verso la camera di combustione del cilindro attraverso la camera di gas della candela. A peripheral recess 31 is formed on the external wall of the aforementioned lower threaded part 24 of the metal body 19 or on the aforementioned non-threaded cylindrical part 25 with at least one hole 8, preferably three holes, which put the aforementioned recess in communication with the gas chamber La aforementioned peripheral recess 34 in the spark plug 5 is intended to cooperate with the aforementioned peripheral recess 6 on the inner wall of the aforementioned sleeve part 4 which surrounds the spark plug and communicates with the aforementioned additional independent air supply valve 1 - so that the air fed through the above valve is directed towards the combustion chamber of the cylinder through the gas chamber of the spark plug.

Secondo la descrizione precedente della presente invenzione, quando la valvola indipendente supplementare suddetta di alimentazione di aria è aperta (dalla depressione o mediante un comando), l'aria alimentata attraverso tale valvola passa attraverso il passaggio di aria suddetto.3 raggiungendo_ le rientranze periferiche 6, 34 e la camera di gas 9 attraverso il foro 8 in modo da penetrare nella camera di combustione del motore ed evitare che lo stantuffo contenuto in questa camera applichi una forza di contrasto sull'albero a gomiti. According to the foregoing description of the present invention, when the aforementioned supplementary independent air supply valve is open (by vacuum or by means of a command), the air supplied through this valve passes through the aforementioned air passage. 3 reaching the peripheral recesses 6 , 34 and the gas chamber 9 through the hole 8 so as to penetrate the combustion chamber of the engine and prevent the piston contained in this chamber from applying a contrast force on the crankshaft.

L'alimentazione di aria attraverso la camera di gas della candela, dopo la combustione, durante la corsa di potenza dello stantuffo, permette che la candela suddetta sia progettata allo scopo di mantenere il gradiente di temperatura della punta di accensione sufficientemente alto per bruciare completamente eventuali depositi di olio e fuliggine risultanti dalla combustione, e perciò eliminando il problema della carbonizzazione della punta di accensione, poiché il problema di preaccensione dovuta a surriscaldamento della punta di accensione è già stato risolto raffreddando la punta di accensione quando l'aria fresca entra nel cilindro attraverso la camera di gas. The supply of air through the gas chamber of the spark plug, after combustion, during the power stroke of the plunger, allows the aforementioned spark plug to be designed in order to keep the temperature gradient of the ignition tip high enough to completely burn any deposits of oil and soot resulting from combustion, and therefore eliminating the problem of carbonization of the ignition tip, since the problem of pre-ignition due to overheating of the ignition tip has already been solved by cooling the ignition tip when fresh air enters the cylinder through the gas chamber.

.Avendo descritto l'invenzione, si deve comprendere che essa può presentare diverse modifiche e varianti nelle sue forme di attuazione purché queste modifiche e varianti non si allontanino dallo spirito e dall'ambito effettivi della invenzione come definita nelle rivendicazioni annesse. Having described the invention, it is to be understood that it may have various modifications and variations in its embodiments provided that these modifications and variations do not depart from the actual spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims

CLAIMS 1. Apparatus for supplying air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion., · Through a spark plug, in. such a cylinder, comprising an additional independent air supply valve for each cylinder of the aforementioned engine, an elongated member connecting each additional independent valve to the respective cylinder, in which the aforesaid elongated member is connected to its valve corresponding to a first end , an air passage in said elongated member extending from said first end to a sleeve part formed at an opposite end of said elongated member, wherein said sleeve part surrounds at least part of said spark plug, a peripheral recess on the inner wall of the aforesaid sleeve part and at least one hole in the aforesaid spark plug which puts the aforesaid peripheral recess in communication with the gas chamber of the spark plug and, consequently, with the combustion chamber of the aforesaid engine.

2. Apparatus for supplying air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine, after combustion, through a spark plug of this cylinder, as defined in claim 1, wherein said peripheral recess cooperates with a peripheral recess in the spark plug aforementioned.

3. Spark plug specially designed to be used with an apparatus for supplying air into the combustion chamber of a cylinder in an internal combustion engine through an independent, supplementary air supply valve communicating with said cylinder, according to the present invention, wherein said spark plug comprises a peripheral recess formed on its outer surface and at least one hole which puts said recess in communication with its gas chamber.

4. Spark plug according to claim 4, wherein three holes put the aforementioned recess in communication with the gas chamber of the spark plug.