NO852577L

NO852577L - Ignition device for reciprocating internal combustion engine

Info

Publication number: NO852577L
Application number: NO852577A
Authority: NO
Inventors: Albert Bakker
Original assignee: Albert Bakker
Priority date: 1983-11-01
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1985-06-26
Also published as: IT1180839B; DK288285A; JPS61500288A; AU3559984A; EP0162066A1; BR8407146A; IT8412630A0; FI852450L; FI852450A0; DK288285D0; NL8303762A; WO1985002066A1; AU577808B2

Description

Tenningsanordning for resiprokerende forbrenningsmotor. Ignition device for reciprocating combustion engine.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en resiprokerende forbrenningsmotor, omfattende i det minste ett forbrenningskammer og en tenningsanordning, inklusive en tennplugg montert i et gjenget hull i en vegg av forbrenningskammeret slik at tennpluggens elektroder står i forbindelse med det indre av forbrenningskammeret. The present invention relates to a reciprocating combustion engine, comprising at least one combustion chamber and an ignition device, including a spark plug mounted in a threaded hole in a wall of the combustion chamber so that the electrodes of the spark plug are in contact with the interior of the combustion chamber.

I en slik motor komprimeres en brennbar gassblanding, ogIn such an engine, a flammable gas mixture is compressed, and

etter komprimeringen antennes den av en gnist ved tennpluggens elektroder, hvilken gnist dannes ved hjelp av en høy-spent tenningsspole i tenningsanordningen. Antennelsen bevirker forbrenning av gassblandingen, og de høye trykk som dannes omdannes til mekanisk kraft på i og for seg kjent måte. after compression, it is ignited by a spark at the spark plug's electrodes, which spark is created by means of a high-voltage ignition coil in the ignition device. The ignition causes combustion of the gas mixture, and the high pressures that are created are converted into mechanical power in a manner known per se.

For å oppnå god tenning med tilstrekkelig intensitet i det riktige øyeblikk av motorens arbeidssyklus, stilles det store krav til tenningsanordningen. Dersom denne anordning ikke arbeider optimalt, vil forbrenningen ikke være fullstendig, noe som resulterer i redusert virkningsgrad og øket utslipp av skadelige avfallsprodukter. In order to achieve good ignition with sufficient intensity at the right moment of the engine's work cycle, great demands are placed on the ignition device. If this device does not work optimally, the combustion will not be complete, resulting in reduced efficiency and increased emission of harmful waste products.

Oppfinnelsen har til formål å tilveiebringe en motor av den ovennevnte type, hvor det ved sterkt varierende forhold for tenningsanordningen oppnås en optimal total ytelse av motoren. Med en forbrenningsmotor ifølge oppfinnelsen oppnås The purpose of the invention is to provide an engine of the above-mentioned type, where an optimal overall performance of the engine is achieved in the event of greatly varying conditions for the ignition device. With an internal combustion engine according to the invention is achieved

dette ved at det i det gjengede hull monteres et forkammerelement, hvilket element omslutter et for-forbrenningskammer og omfatter et veggparti som er forsynt med i det minste én åpning som har mindre tverrsnitt enn forkammeret og som danner en forbindelsesåpning mellom forbrenningskammeret og forkammeret, idet tennpluggen er forbundet med forkammerelementet slik at elektrodene eksponeres i forkammeret. I for-forbrenningskammeret skjer det en fortenning som danner en flammestråle ut av åpningen og inn i forbrenningskammeret, hvilken flammestråle starter hovedforbrenningen i forbrenningskammeret. Selv om tenningsanordningen ikke arbeider opti- this by mounting a pre-chamber element in the threaded hole, which element encloses a pre-combustion chamber and comprises a wall section which is provided with at least one opening that has a smaller cross-section than the pre-chamber and which forms a connecting opening between the combustion chamber and the pre-chamber, as the spark plug is connected to the anterior chamber element so that the electrodes are exposed in the anterior chamber. In the pre-combustion chamber, pre-ignition occurs which forms a jet of flame out of the opening and into the combustion chamber, which jet of flame starts the main combustion in the combustion chamber. Even if the ignition device does not work optimally

malt, noe som resulterer i en ikke helt optimal forbrenning i forkammeret, vil det likevel skje en optimal hovedforbren-ning på grunn av flammestrålen, som er meget sterk i forhold til en tenningsgnist, selv ved en ikke helt optimal for-forbrenning. painted, which results in a not quite optimal combustion in the pre-chamber, an optimal main combustion will still occur due to the flame jet, which is very strong compared to an ignition spark, even with a not quite optimal pre-combustion.

Man har funnet at motoren ifølge oppfinnelsen klart avgir færre skadelige avfallsprodukter. Man har også funnet at brennstoff med relativt lav flyktighet, såsom parafin eller dieselolje, også kan benyttes med fordel i en motor ifølge oppfinnelsen. It has been found that the engine according to the invention clearly emits fewer harmful waste products. It has also been found that fuel with relatively low volatility, such as kerosene or diesel oil, can also be used with advantage in an engine according to the invention.

Videre har man funnet at motoren ifølge oppfinnelsen er mindre følsom for detonasjon, sannsynligvis fordi de glødende tenn-pluggelektroder ikke er direkte eksponert i forbrenningskammeret, slik at brennstoffer med lavere oktantall kan benyttes . Furthermore, it has been found that the engine according to the invention is less sensitive to detonation, probably because the glowing spark plug electrodes are not directly exposed in the combustion chamber, so that fuels with a lower octane number can be used.

En eksisterende forbrenningsmotor kan lett konverteres til en motor ifølge oppfinnelsen når forkammerelementet er et hovedsakelig rørformet element, som ved en ende omfatter veggpartiet med i det minste én åpning og ved den motsatte ende har et gjenget hull hvor tennpluggen er montert, hvilket element utvendig ved den ene ende er forsynt med gjenger skrudd inn i det gjengede hull i forbrenningskammerveggen. Tennpluggen innskrudd i forkammerelementet kan være av en mindre type enn den som opprinnelig benyttes i den respektive motor. An existing internal combustion engine can be easily converted into an engine according to the invention when the pre-chamber element is a mainly tubular element, which at one end comprises the wall part with at least one opening and at the opposite end has a threaded hole where the spark plug is mounted, which element externally at the one end is provided with threads screwed into the threaded hole in the combustion chamber wall. The spark plug screwed into the pre-chamber element can be of a smaller type than that originally used in the respective engine.

Oppfinnelsen vedrører og tilveiebringer videre et forkammerelement for bruk i en forbrenningsmotor ifølge oppfinnelsen. The invention further relates to and provides a pre-chamber element for use in an internal combustion engine according to the invention.

Ifølge en videreutvikling av oppfinnelsen er veggpartiet utformet med et ringformet element som er omsluttet i en hoveddel av forkammerelementet og er dimensjonert på en slik måte at ved hovedsakelig like temperaturer i det ringformede element og hoveddelen, vil førstnevnte ha en glidepasning i sistnevnte . According to a further development of the invention, the wall part is designed with an annular element which is enclosed in a main part of the antechamber element and is dimensioned in such a way that at substantially equal temperatures in the annular element and the main part, the former will have a sliding fit in the latter.

Ved lave operasjonstemperaturer, dvs. kort etter start av motoren forsynt med et forkammerelement av denne type, når det ringformede element raskt en høyere temperatur fordi varme-overføringen til hoveddelen av forkammerelementet er lav. Derfor etableres det i forkammerelementet raskt gunstige funksjonsbetingelser. Overheting av det ringformede element for-hindres fordi ved stigende temperatur blir kontakten mellom det ringformede element og hoveddelen sterkere, med økende varmeoverføring som resultat. At low operating temperatures, i.e. shortly after starting the engine provided with a pre-chamber element of this type, the annular element quickly reaches a higher temperature because the heat transfer to the main part of the pre-chamber element is low. Therefore, favorable functional conditions are quickly established in the antechamber element. Overheating of the annular element is prevented because as the temperature rises, the contact between the annular element and the main part becomes stronger, with increasing heat transfer as a result.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er forkammerelementet utformet i ett med tennpluggen. Eksisterende tenn-plugger for en motor kan derfor lett skiftes ut med en tennplugg som har et forkammerelement ifølge oppfinnelsen. According to a preferred embodiment of the invention, the pre-chamber element is designed in one with the spark plug. Existing spark plugs for an engine can therefore be easily replaced with a spark plug that has a pre-chamber element according to the invention.

Ifølge en videreutvikling omfatter veggpartiet flere åpninger, hvis akser divergerer inn i forbrenningskammeret. På denne måte dannes det flere flammestråler av for-forbrenningen. According to a further development, the wall section includes several openings, the axes of which diverge into the combustion chamber. In this way, several jets of flame are formed from the pre-combustion.

Oppfinnelsen skal illustreres ytterligere i den følgende be-skrivelse av utførelseseksempler i forbindelse med vedføyede tegninger. Fig. 1 viser et partielt snitt av en forbrenningsmotor ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et snitt som viser en andre utførelse av et forkammerelement . The invention shall be further illustrated in the following description of design examples in connection with the attached drawings. Fig. 1 shows a partial section of an internal combustion engine according to the invention. Fig. 2 is a section showing a second embodiment of a pre-chamber element.

Fig. 3 viser en tredje utførelse.Fig. 3 shows a third embodiment.

Fig. 4 viser en fjerde utførelse.Fig. 4 shows a fourth embodiment.

Fig. 5 viser et snitt ifølge V-V på fig. 4.Fig. 5 shows a section according to V-V in fig. 4.

På fig. 1 betegner henvisningstall 1 en resiprokerende forbrenningsmotor. Denne motor 1 omfatter en sylinder 2 hvor et stempel 3 resiprokerer på kjent måte ved hjelp av en veivmeka-nisme. I den øvre del av sylinderen 2 dannes det et forbren ningskammer 4. I veggen 5 av dette forbrenningskammer 4 er det anordnet et gjenget hull 6. Dette gjengede hull kan være det hull hvor en tennplugg vanligvis er innskrudd. In fig. 1, reference number 1 denotes a reciprocating internal combustion engine. This engine 1 comprises a cylinder 2 where a piston 3 reciprocates in a known manner by means of a crank mechanism. A combustion chamber 4 is formed in the upper part of the cylinder 2. A threaded hole 6 is arranged in the wall 5 of this combustion chamber 4. This threaded hole can be the hole where a spark plug is usually screwed.

Ifølge oppfinnelsen er det i det gjengede hull 6 montert et forkammerelement 8. Dette element 8 omslutter et for-for-brenningskaminer 10 og et veggparti 12 hvori det er anordnet en åpning 11 med mindre tverrsnitt enn tverrsnittet av forkammeret 10. According to the invention, an antechamber element 8 is mounted in the threaded hole 6. This element 8 encloses a pre-combustion stove 10 and a wall section 12 in which an opening 11 with a smaller cross-section than the cross-section of the antechamber 10 is arranged.

Som det klart fremgår av figuren, er forkammerelementet 8 hovedsakelig rørformet og har ved enden motsatt åpningen 11 et gjenget hull 13 hvori en tennplugg 7 er innskrudd. Denne tennplugg 7 kan være av en mindre type enn den som vanligvis benyttes for en motor av foreliggende type, slik at forkammerelementet 8 sammen med tennpluggen 7 kan erstatte en eksisterende tennplugg av større type. As is clear from the figure, the pre-chamber element 8 is mainly tubular and has at the end opposite the opening 11 a threaded hole 13 into which a spark plug 7 is screwed. This spark plug 7 can be of a smaller type than that which is usually used for an engine of the present type, so that the pre-chamber element 8 together with the spark plug 7 can replace an existing spark plug of a larger type.

Tennpluggen 7 er montert på en slik måte i forkammerelementetThe spark plug 7 is mounted in such a way in the pre-chamber element

8 at dens elektroder 9 er eksponert i for-forbrenningskammeret 10. 8 that its electrodes 9 are exposed in the pre-combustion chamber 10.

På fig. 1 er stempelet 3 vist ved enden av kompresjonsslaget, hvor en brennbar gassblanding er komprimert i forbrenningskammeret 4. Ved denne kompresjon strømmer også noe av gassblandingen gjennom åpningen 11 inn i forkammeret 10. På rik-tig tidspunkt dannes en gnist ved elektrodene 9, hvilken gnist antenner gassblandingen i forkammeret 10 og forårsaker forbrenning av denne. På grunn av denne forbrenning stiger trykket i forkammeret 10 raskt og bevirker at en del av de brennende gasser støtes ut gjennom åpningen 11 inn i forbrenningskammeret 4. Denne flammestråle, som er mye sterkere enn en vanlig gnist fra en tennplugg, antenner raskt og pålitelig de komprimerte gasser i forbrenningskammeret 4. Som et resultat av dette skjer forbrenningen av disse gasser også In fig. 1, the piston 3 is shown at the end of the compression stroke, where a combustible gas mixture is compressed in the combustion chamber 4. During this compression, some of the gas mixture also flows through the opening 11 into the pre-chamber 10. At the right time, a spark is formed at the electrodes 9, which spark ignites the gas mixture in the antechamber 10 and causes its combustion. Due to this combustion, the pressure in the pre-chamber 10 rises rapidly and causes a part of the burning gases to be ejected through the opening 11 into the combustion chamber 4. This flame jet, which is much stronger than a normal spark from a spark plug, quickly and reliably ignites the compressed gases in the combustion chamber 4. As a result of this, the combustion of these gases also occurs

meget fullstendig.very complete.

Fig. 2 viser en andre utførelse av et forkammerelement 15. Dette forkammerelement 15 omfatter også et forkammer 16. Vegg partiet av forkammerelementet 15 utgjøres av et ringformet element 17, som er omsluttet i hoveddelen av elementet 15. Ved hovedsakelig like temperaturer i hoveddelen og det ringformede element har det ringformede element en glidepasning i hoveddelen. Etter oppstarting av motoren vil for-forbrenningen som bevirkes av tennpluggen 19 i for-forbrenningskammeret 16 og flammestrålen gjennom åpningen 18 meget raskt varme opp det ringformede element 17,. fordi varmeoverføring-en fra det ringformede element 17 til den omgivende hoveddel av forkammerelementet 15 er dårlig på grunn av glidepasningen. Derfor oppstår det raskt meget gunstige funksjonsbetingelser Fig. 2 shows a second embodiment of a pre-chamber element 15. This pre-chamber element 15 also comprises a pre-chamber 16. The wall part of the pre-chamber element 15 consists of an annular element 17, which is enclosed in the main part of the element 15. At essentially equal temperatures in the main part and the annular element the annular element has a sliding fit in the main part. After starting the engine, the pre-combustion caused by the spark plug 19 in the pre-combustion chamber 16 and the flame jet through the opening 18 will very quickly heat up the annular element 17. because the heat transfer from the annular element 17 to the surrounding main part of the antechamber element 15 is poor due to the sliding fit. Therefore, very favorable operating conditions quickly arise

i forkammeret 16.in the antechamber 16.

I utførelsen 20 av oppfinnelsen vist på fig. 3 er tennpluggen og forkammerelementet utformet i ett. Forkammeret 26 er utformet i en nedre del av tennpluggen 20. Den sentrale elek-trode som er omgitt av isolasjonsmateriale 25 på kjent måte, strekker seg ikke ut av tennpluggen, men ender inne i pluggen. I denne utførelse er jordingselektrodene utformet av side-elektroder 22. Veggpartiet 23 er utformet som et ringformet element, som er montert i hoveddelen av tennpluggen 20 ved hjelp av en låsering 24. In the embodiment 20 of the invention shown in fig. 3, the spark plug and the pre-chamber element are designed in one. The pre-chamber 26 is formed in a lower part of the spark plug 20. The central electrode, which is surrounded by insulating material 25 in a known manner, does not extend out of the spark plug, but ends inside the plug. In this embodiment, the grounding electrodes are formed by side electrodes 22. The wall part 23 is formed as an annular element, which is mounted in the main part of the spark plug 20 by means of a locking ring 24.

Forkammerelementet 30 på fig. 4 tilsvarer hovedsakelig forkammerelementet 8 på fig. 1. Elementet 30 omfatter imidler-tid et veggparti 31 som har ni åpninger 32, som har akser som divergerer utad. Med denne utførelse dannes det flere flammestråler. The antechamber element 30 in fig. 4 mainly corresponds to the antechamber element 8 in fig. 1. The element 30, however, comprises a wall section 31 which has nine openings 32, which have axes which diverge outwards. With this design, several jets of flame are formed.

Claims

1. Reciprocating combustion engine, comprising at least a combustion chamber and an ignition device, including a spark plug mounted in a threaded hole in a wall of the combustion chamber so that the electrodes of the spark plug are in contact with the interior of the combustion chamber, characterized in that a pre-chamber element is mounted in the threaded hole, which element encloses a pre-combustion chamber and comprises a wall portion which is provided with at least one opening with a smaller cross-section than the pre-chamber and which forms a connecting opening between the combustion chamber and the pre-chamber, which spark plug is connected to the pre-chamber element so that the electrodes are exposed in the anterior chamber.

2. Combustion engine according to claim 1, characterized in that the pre-chamber element is a mainly tubular element, which at one end comprises the wall part with at least one opening and at the opposite end has a threaded hole in which the spark plug is mounted, which element is externally at one end is provided with threads in engagement with the threaded hole in the wall of the combustion chamber.

3. Pre-chamber element for use in an internal combustion engine according to claim 1 or 2.

4. Ante-chamber element according to claim 3, characterized in that the wall portion consists of an annular element which is enclosed by a main part of the ante-chamber element and is dimensioned in such a way that at substantially equal temperatures in the annular element and the main part, the former has a sliding fit in the latter.

5. Pre-chamber element according to one of claims 3 and 4, characterized in that it is formed in one with the spark plug.

6. Pre-chamber element according to one of claims 3 to 5, characterized in that the wall part comprises several openings whose axes diverge into the combustion chamber.