DE3828764A1 - Method and device for adjusting the ignition phase in the operation of a spark ignition engine - Google Patents
Method and device for adjusting the ignition phase in the operation of a spark ignition engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Veränderung der Entflammungsphase im Betrieb eines Ottomotors, insbesondere bei hohen Luftverhältnissen.The invention relates to a method and an apparatus for Change in the ignition phase in the operation of a gasoline engine, especially in high air conditions.
Der Ottomotor weist Streuungen im Verbrennungsablauf aufeinan derfolgender Zyklen auf. Diese Streuungen steigen mit steigendem Luftverhältnis und Restgasgehalt und zunehmender Drosselung, d.h. sinkender Gemischdichte zum Zündzeitpunkt. Die Aufteilung des Verbrennungsablaufes in die Entflammungsphase vom Zündzeitpunkt bis 1% umgesetzter Enegie und in die Umsetzungsphase von 1 bis 95% umgesetzter Energie zeigt, daß hauptsächlich die Entflam mungsphase in ihrer Dauer und Streuung beeinflußt wird, wogegen die Umsetzungsphase fast unberührt bleibt. Für die Verkürzung der Entflammungsphase und die damit verbundene Verringerung ihrer Streuung, mit der die gesamte nachfolgende Verbrennung beginnt, sind die folgenden Methoden bekannt:The gasoline engine shows scatter in the combustion process the following cycles. These scatters increase with increasing Air ratio and residual gas content and increasing throttling, i.e. decreasing mixture density at the time of ignition. The division of the Combustion process in the ignition phase from the ignition point up to 1% implemented energy and in the implementation phase from 1 to 95% converted energy shows that mainly the inflammation duration and spread is influenced, whereas the implementation phase remains almost unaffected. For shortening the Ignition phase and the associated reduction in their Scatter with which all subsequent combustion begins the following methods are known:
- - Steigerung der elektrischen Zündenergie,- increase in electrical ignition energy,
- - Verbesserung der Gemischaufbereitung,- improvement of mixture preparation,
- - Ladungsschichtung (unterschiedliche Luftverhältnisse),- charge stratification (different air conditions),
- - Wirbelkammerzündkerze, - swirl chamber spark plug,
- - Plasmastrahlzündung,- plasma jet ignition,
- - Zündölstrahl,- pilot oil jet,
- - anorganische Kraftstoffadditive,- inorganic fuel additives,
- - Ladungsbewegung.- cargo movement.
Keine dieser Methoden ermöglicht den Ottomotorbetrieb mit einem so hohen Luftverhältnis (Lambda < 1.6), daß damit ein deutlich stickoxidsenkendes Magerkonzept realisiert werden kann.Neither of these methods enables gasoline engine operation with one air ratio so high (lambda <1.6) that a clear nitrogen oxide-lowering lean concept can be realized.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines Ottomotors zu verbessern und zugleich seine schädlichen Abgasbe standteile zu reduzieren.The invention has for its object the efficiency of a Improve gasoline engine and at the same time its harmful exhaust gas reduce components.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß kurz vor dem Funkenüberschlag in den Zündbereich eine geringe Menge eines gasförmigen Additivs eingeblasen wird mit einem Druck, der über dem Brennraumdruck zum Zündzeitpunkt liegt, wobei das Addi tiv bzw. die Additiv-Luft-Mischung eine hohe Diffusionsgeschwin digkeit, weite Zündgrenzen und eine hohe Flammengeschwindigkeit aufweisen.This object is achieved according to the invention in that briefly a small amount before sparking into the ignition area of a gaseous additive is blown in at a pressure that is above the combustion chamber pressure at the time of ignition, the Addi tiv or the additive-air mixture a high diffusion rate strength, wide ignition limits and a high flame speed exhibit.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn als Additiv Wasserstoff verwendet wird. Es ist aber auch möglich, wenn als Additiv Knallgas als stöchiometrisches Gemisch verwendet wird.It is expedient if hydrogen is used as the additive becomes. But it is also possible if as an additive detonating gas stoichiometric mixture is used.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Additiv beim Einblasvorgang die Schallgeschwindigkeit erreicht, damit keine Durchflußschwan kungen durch unterschiedliche Brennraumdrücke bzw. Versorgungs drücke entstehen.It is also advantageous if the additive during the blowing process reached the speed of sound so that no flow swan different combustion chamber pressures or supply pressures arise.
Durch die Einbringung sehr geringer Mengen eines Additivs gemäß vorstehender Definition in den Atmungsraum der Zündkerze kurz vor dem Funkenüberschlag wird in unmittelbarer Umgebung der Kerzen elektroden ein sehr zündwilliges Gemisch erzeugt, das dann vom Funken gezündet wird und die Entflammungsphase des Hauptgemisches drastisch verkürzt. Dieses Hauptgemisch kann ein sehr hohes Luft verhältnis aufweisen, wodurch die Stickoxidbildung vermindert wird und der Wirkungsgrad ansteigt. Das Zündgemisch wird durch die hohe Diffusionsgeschwindigkeit z.B. des Wasserstoffes sehr schnell mit der Luft des vorher angesaugten und verdichteten Frischgases gebildet. Der Wasserstoff wirkt als Additiv, weil seine Energie nur für den Beginn der Entflammungsphase benötigt wird ( < 1% der gesamten umgesetzten Energie).By introducing very small amounts of an additive above definition in the breathing space of the spark plug just before the sparkover is in the immediate vicinity of the candles electrodes produces a very ignitable mixture, which is then from the Spark is ignited and the ignition phase of the main mixture drastically shortened. This main mixture can be very high air ratio, which reduces nitrogen oxide formation and the efficiency increases. The ignition mixture is through the high diffusion rate e.g. of hydrogen very much quickly with the air of the previously sucked and compressed Fresh gas formed. The hydrogen acts as an additive because its energy is only needed for the beginning of the ignition phase (<1% of the total energy converted).
Die Verwendung von reinem Wasserstoff im Ottomotor ist an sich bekannt. Dabei wird die äußere Gemischbildung in der Gasphase oder die innere Gemischbildung mit der Einspritzung von kyrogenem Wasserstoff angewendet. Da der Gemisch-Heizwert einer Wasser stoff-Luft-Mischung niedriger liegt als der einer Benzin-Luft- Mischung, wird zur Erhöhung der hubraumbezogenen Arbeit mit Was serstoff-Benzin-Luft-Gemisch gefahren. In allen diesen Fällen wird der Wasserstoff als Hauptenergielieferant genutzt im Gegen satz zu dem vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren, in dem der Wasserstoff nur als Additiv eingesetzt wird, das zünd kerzennah zugeführt wird und weniger als 1% der insgesamt zuge führten Gesamtenergie ausmacht.The use of pure hydrogen in the gasoline engine is in itself known. The outer mixture formation in the gas phase or the inner mixture formation with the injection of kyrogenic Hydrogen applied. Because the mixture calorific value of a water air-fuel mixture is lower than that of a gasoline-air Blend, is used to increase displacement-related work with what Hydrogen-gasoline-air mixture driven. In all of these cases the hydrogen is used as the main energy supplier in return sentence for the method according to the invention explained above, in which the hydrogen is only used as an additive that ignites candle is supplied and less than 1% of the total supplied led total energy accounts.
Das gasförmige Additiv muß unter einem höheren Druck als dem Brennraumdruck zum Zündzeitpunkt stehen, damit das Gas selbst tätig gefördert wird. Zudem muß eine genügend große Druckdiffe renz an der Drossel bereitgestellt werden, damit das überkriti sche Druckverhältnis erzeugt wird.The gaseous additive must be under a higher pressure than that Combustion chamber pressure at the time of ignition so that the gas itself is actively promoted. In addition, a sufficiently large pressure difference be provided at the throttle so that the overcritical pressure ratio is generated.
Zweckmäßig ist die Verwendung einer Zündkerze mit hohem Wärme wert, da sonst das Additiv schon während des Einströmens an der heißen Kerzenoberfläche unkontrolliert entzündet würde. Auf dem kalten Kerzenstein können sich keine schädlichen Ablagerungen niederschlagen, weil diese Region während der Zündung und Ver brennung hauptsächlich von Wasserstoff oder Wasserdampf umspült wird.It is advisable to use a spark plug with high heat worth it, otherwise the additive will already hot candle surface would ignite uncontrollably. On the cold candle stone can not build up harmful deposits knock down because this region during the ignition and ver burned mainly by hydrogen or water vapor becomes.
Da nur sehr kleine Additivvolumenströme benötigt werden, sind die Leitungsquerschnitte und die bewegten Ventilmassen sehr gering, so daß schnelle Schaltvorgänge und hohe Schaltfrequenzen für hohe Motordrehzahlen leicht realisiert werden können.Since only very small additive volume flows are required, these are Line cross sections and the moving valve masses very small, so that fast switching operations and high switching frequencies for high Engine speeds can be easily realized.
Der Wasserstoff- bzw. Knallgasvorrat kann sehr klein sein, wenn er während des Motorbetriebes laufend durch Elektrolyse erzeugt wird, insbesondere durch SPE-Festpolymer-Elektrolyt-Elektrolyse. Es handelt sich hier um die direkte Elektrolyse reinen Wassers, bei der zwei Elektroden auf den beiden Seiten einer Membran an geordnet werden und der Wasserstoff bzw. Sauerstoff selbsttätig mit einem für diese Erfindung genügend hohen Druck mit hohem Wir kungsgrad produziert wird. Das dafür benötigte Wasser kann durch Kondensation des Verbrennungsabgases erzeugt werden. Grundsätz lich ist es aber auch möglich, das Additiv in Druckflaschen oder in Hydridspeichern zu speichern.The hydrogen or oxyhydrogen gas supply can be very small if it is continuously generated by electrolysis during engine operation is, in particular by SPE solid polymer electrolyte electrolysis. It is the direct electrolysis of pure water, with two electrodes on both sides of a membrane be ordered and the hydrogen or oxygen automatically with a high enough pressure for this invention with high We degree of efficiency is produced. The water required for this can pass through Condensation of the combustion exhaust gas are generated. Principle Lich it is also possible to add the additive in pressure bottles or store in hydride storage.
Die Ansteuerung des Einblasvorganges und der Zündung kann kurbel winkelgesteuert erfolgen. Jedoch können der Auslösimpuls und die Zeitglieder auch durch einen Rechner in Abhängigkeit vom Be triebspunkt des Motors gesteuert werden unter Berücksichtigung von Motordrehzahl, Gemischdichte zum Zündzeitpunkt, Luftverhält nis, Laufruhe und Abgasqualität. Die Gemischdichte zum Zündzeit punkt wird angegeben durch Saugrohrdruck, Drosselklappenwinkel, Stauklappensignal oder Hitzdrahtsignal.The control of the blowing process and the ignition can be cranked angle controlled. However, the trigger pulse and the Timers also by a computer depending on the loading driving point of the motor can be controlled taking into account of engine speed, mixture density at the time of ignition, air ratio nis, smooth running and exhaust gas quality. The mixture density at ignition time point is indicated by intake manifold pressure, throttle valve angle, Damper signal or hot wire signal.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungs gemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet:A device for performing the method is Invention characterized by the following features:
- a) Ein Vorratsbehälter für ein unter Druck stehendes gasförmi ges Additiv; a) A reservoir for a pressurized gaseous additive;
- b) zumindest eine diesen Vorratsbehälter mit dem Atmungsraum einer Zündkerze verbindende Gaszuführleitung;b) at least one of these reservoirs with the breathing space a gas supply line connecting a spark plug;
- c) ein in diese Gaszuführleitung geschaltetes Einblasventil;c) an injection valve connected into this gas supply line;
- d) eine Steuerung zur Öffnung sowie zum Offenhalten des Ein blasventils.d) a control for opening and for keeping the on blow valve.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn dem Einblasventil eine Drossel nachgeschaltet ist, deren Bohrung bzw. Bohrungen die für die Flammenfortpflanzung nötige Grenzspaltweite unterschreitet. Da durch wird die Entflammung der Additivversorgung wirkungsvoll verhindert.It is useful if the injection valve has a throttle is connected downstream, the hole or holes for the Flame propagation falls below the required gap width. There the inflammation of the additive supply becomes effective prevented.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die hierfür vorgesehene Vorrichtung werden im wesentlichen folgende Vorteile erzielt:Through the method according to the invention and the one provided for this The device essentially achieves the following advantages:
- - Sehr hohe Luftverhältnisse können sicher entflammt werden, wodurch Magerkonzepte ermöglicht werden.- Very high air conditions can be ignited safely, which enables lean concepts.
- - Die Streuung der Entflammungsphase und damit auch der Um setzungsphase werden verringert und erreichen erst bei sehr hohen Luftverhältnissen die Streuung wie beim konventionel len Ottomotor mit stöchiometrischem Gemisch.- The spread of the ignition phase and thus also the order Settlement phase are reduced and only reach at very high air conditions, the scatter as with the conventional len gasoline engine with stoichiometric mixture.
- - Die Qualitätsregelung des Ottomotors mit dem daraus resul tierenden Wirkungsgradgewinn wird ermöglicht.- The quality control of the gasoline engine with the resultant Efficiency gain is made possible.
- - Die Erfindung kann an jedem Ottomotor durch eine modifizier te Zündkerze eingesetzt werden.- The invention can be modified on any gasoline engine te spark plug.
- - Es werden keine Brennraumeinbauten (Nebenkammer) oder Saug rohreinbauten (Drallkanal, Schirmventil) benötigt, die die Füllung und die Klopffestigkeit des Motors verschlechtern. - There are no built-in combustion chambers (secondary chamber) or suction pipe installations (swirl duct, umbrella valve) required, the Filling and the knock resistance of the engine deteriorate.
- - Das Additiv Wasserstoff oder Knallgas ist toxikologisch un bedenklich.- The additive hydrogen or oxyhydrogen is toxicologically un questionable.
- - Durch den Wirkungsgradgewinn wird Energie eingespart und al le schädlichen Abgasbestandteile des Ottomotors, auch Koh lendioxid, verringert.- The efficiency gain saves energy and al le harmful exhaust gas components of the gasoline engine, also Koh dioxide, reduced.
- - Gemischverteilungsprobleme wirken sich weniger aus und single point Gemischbildung kann eingesetzt werden.- Mix distribution problems have less impact and single point mixture formation can be used.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung an hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further features of the invention are the subject of the dependent claims and are in connection with further advantages of the invention hand explained in more detail by exemplary embodiments.
In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungs formen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, some are exemplary embodiments Shown forms of the invention. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Verfah rens gemäß der Erfindung; Fig. 1 is a block diagram showing a procedural proceedings according to the invention;
Fig. 2 einen Ablaufplan für das Verfahren gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a flow chart for the method according to FIG. 1;
Fig. 3 ein Einblasventil; Fig. 3 is an injection valve;
Fig. 4 eine erfindungsgemäß modifizierte Zündkerze; Fig. 4 is a modified spark plug according to the invention;
Fig. 5 die Darstellung gemäß Fig. 4 in Unteransicht; FIG. 5 shows the view according to Figure 4 in bottom view.
Fig. 6 einen abgewickelten Federstahlstreifen eines Membranflatterventils und Fig. 6 is a developed spring steel strip of a diaphragm valve and
Fig. 7 den Federstahlstreifen gemäß Fig. 6 in aufge rolltem Zustand. Fig. 7, the spring steel strip according to FIG. 6 in the rolled-up state.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Ottomotor mit einem Zylinder 1, einem Kolben 2, einer Kurbelwelle 3 und einer Zündkerze 4. Nicht dargestellt sind der Einlaßkanal mit der Kraftstoffversorgung für das Hauptgemisch und der Auslaßkanal. An der Kurbelwelle 3 ist ein Geber 5 angedeutet, der bei einem bestimmten Kurbelwinkel über einen ortsfesten Aufnehmer 6 einen Impuls auslöst. Fig. 1 shows schematically an Otto engine comprising a cylinder 1, a piston 2, a crankshaft 3 and a spark plug 4. The inlet channel with the fuel supply for the main mixture and the outlet channel are not shown. On the crankshaft 3 , an encoder 5 is indicated, which triggers a pulse at a certain crank angle via a fixed sensor 6 .
Das Blockschaltbild zeigt schematisch den Weg des Wasserstoffes und den Signalweg für die Ansteuerung eines Einblasventils 7 und der Zündung. Das Ausströmen des Wasserstoffes aus dem angedeute ten Vorratsbehälter wird durch das als federbelastetes Rück schlagventil ausgebildete Einblasventil 7 verhindert. Zum Ein blasen von Wasserstoff wird dieses Ventil 7 elektromagnetisch ge öffnet. Der Wasserstoff strömt dann durch ein zweites federbe lastetes Rückschlagventil 8, durch eine Drossel 9, eine Gaszu führleitung 10 und durch den Atmungsraum 11 der Zündkerze 4 in den Brennraum des Zylinders 1. Die Druckdifferenz an der Dros sel 9 ist durch den im Vorratsbehälter höheren Druck als im Brennraum zum Einblaszeitpunkt immer größer als das kritische Druckverhältnis, so daß immer Schallgeschwindigkeit in der Dros sel 9 herrscht. Damit ist der Wasserstoffvolumenstrom nur vom Drosselquerschnitt und der Öffnungsdauer des Einblasventils 7 ab hängig. In der unmittelbaren Umgebung der Kerzenelektroden wird nun das sehr zündfähige Wasserstoff-Luft-Gemisch gebildet, vom Funken gezündet und so die Verbrennung eingeleitet. Das Rück schlagventil 8 zwischen der Drossel 9 und dem Einblasventil 7 verhindert das Rückströmen von Frischgas während der Verdichtung und von Abgas während der Verbrennung in das Wasserstoffversor gungssystem. Damit ist gewährleistet, daß beim Einblasbeginn so fort unvermischter Wasserstoff in den Brennraum gelangt. Die Drosselbohrung bzw. -bohrungen unterschreiten die für die Flam menfortpflanzung nötige Grenzspaltweite, so daß die Entflammung der Wasserstoffversorgung wirkungsvoll verhindert wird. Bei der Verwendung von Wasserstoff ist dieses eine zusätzliche Sicher heitsmaßnahme, da unvermischter Wasserstoff nicht brennen kann. Bei der Verwendung von Knallgas ist diese Einrichtung jedoch un bedingt notwendig.The block diagram shows schematically the path of the hydrogen and the signal path for the control of an injection valve 7 and the ignition. The outflow of hydrogen from the hinted reservoir is prevented by the blow valve designed as a spring-loaded return valve 7 . To blow hydrogen, this valve 7 is opened electromagnetically. The hydrogen then flows through a second spring-loaded check valve 8 , through a throttle 9 , a gas supply line 10 and through the breathing space 11 of the spark plug 4 in the combustion chamber of the cylinder 1st The pressure difference at the Dros sel 9 is always greater than the critical pressure ratio due to the higher pressure in the reservoir than in the combustion chamber at the time of blowing in, so that the speed of sound in the Dros sel 9 always prevails. So that the hydrogen volume flow is dependent only on the throttle cross section and the opening duration of the injection valve 7 . The very ignitable mixture of hydrogen and air is now formed in the immediate vicinity of the candle electrodes, ignited by the spark, and combustion is initiated. The return check valve 8 between the throttle 9 and the injection valve 7 prevents the backflow of fresh gas during the compression and of exhaust gas during the combustion into the hydrogen supply system. This ensures that unmixed hydrogen immediately enters the combustion chamber at the start of the injection. The throttle bore or bores fall below the required gap width for flame propagation, so that the ignition of the hydrogen supply is effectively prevented. When using hydrogen, this is an additional safety measure, since unmixed hydrogen cannot burn. When using oxyhydrogen gas, this device is absolutely necessary.
Die Ansteuerung des Einblasventils 7 und der Zündung erfolgt kur belwinkelgesteuert. Dieser Auslösimpuls öffnet das Einblasven til 7 unmittelbar und wird für die Einblasdauer durch eine Zeit schaltung offen gehalten. Das Einblasventil 7 wird für die schnelle Öffnung mit einem hohen Strom geöffnet, der nach einer Zeitfunktion auf den Haltestrom reduziert wird, damit die Magnet wicklung nicht thermisch zerstört wird. Mit dem Auslösimpuls wird gleichzeitig ein Totzeitglied gestartet, das nach dem Ablauf der Totzeit die Zündendstufe ansteuert, die eine Hochspannungs kondensator-Zündanlage sein kann. The injection valve 7 and the ignition are controlled by a controlled angle. This trigger pulse opens the Einblasven valve 7 immediately and is kept open for a period of time by the blowing. The injection valve 7 is opened for fast opening with a high current, which is reduced to the holding current after a time function, so that the magnet winding is not thermally destroyed. With the trigger pulse, a dead time element is started which, after the dead time has elapsed, controls the ignition output stage, which can be a high-voltage capacitor ignition system.
In Fig. 2 sind über dem Kurbelwinkel die Öffnungsintervalle des Einlaß- und Auslaßventils, des Einblasventils für den Wasser stoff, die Zündauslöung (Übergang von L auf H) und der Verlauf des Brennraumdruckes angegeben.In Fig. 2, the opening intervals of the intake and exhaust valve, the injection valve for the hydrogen material, the ignition (transition from L to H) and the course of the combustion chamber pressure are given above the crank angle.
Fig. 3 zeigt ein Einblasventil 7, das aus baulichen Gründen außerhalb des Zylinderkopfes angeordnet sein kann. Die Verbindung zwischen diesem Einblasventil 7 und einem Adapter 12 der Zündker ze 4 erfolgt über die Gaszuführleitung 10, die einen geringen In nendurchmesser aufweist. Das Einblasventil 7 ist ein elektromag netisch betätigtes Einspritzventil (z.B. Bosch L-Jetronic). Die Anschlüsse sind entsprechend den höheren Gasdrücken modifiziert. Die Gaszuführleitung 10 ist mit einem Anschluß an das Einblasven til 7 angeschraubt und über einen Kunststoffring 13 abgedichtet. Für die Gaszuführung kann ein Hochdruckschlauch mit einer Schlauchschelle auf dem Rohrstutzen des Einblasventils 7 befe stigt werden. Fig. 3 shows an injection valve 7 , which can be arranged outside the cylinder head for structural reasons. The connection between this injection valve 7 and an adapter 12 of the spark plug ze 4 takes place via the gas supply line 10 , which has a small inner diameter. The injection valve 7 is an electromagnetically actuated injection valve (eg Bosch L-Jetronic). The connections are modified according to the higher gas pressures. The gas supply line 10 is screwed with a connection to the Einblasven valve 7 and sealed by a plastic ring 13 . For the gas supply, a high-pressure hose with a hose clamp on the pipe socket of the injection valve 7 can be attached.
Das Einblasventil 7 besteht aus einer Nadel mit Ventilkegel, der im geschlossenen Zustand durch eine Druckfeder und den Gasversor gungsdruck auf seinen Dichtsitz gedrückt wird und so abdichtet. Die Nadel ist gleichzeitig als Magnetanker ausgebildet und kann durch eine Magnetspule gegen die Kraft der Feder und des Ver sorgungsdruckes vom Dichtsitz abgehoben werden.The injection valve 7 consists of a needle with a valve cone, which in the closed state is pressed by a compression spring and the gas supply pressure on its sealing seat and thus seals. The needle is also designed as a magnet armature and can be lifted from the sealing seat by a magnetic coil against the force of the spring and the supply pressure.
Fig. 4 zeigt die Zündkerze 4 mit dem Adapter 12, in den das an dere Ende der Gaszuführleitung 10 eingeschraubt und mit einem Dichtring 14 abgedichtet ist. Die Leitung 10 ist vorzugsweise dünn und elastisch, so daß beim Aufstecken des Kerzensteckers keine Behinderung erfolgt. Der Wasserstoff strömt dann durch eine lange Düse 15 mit sehr geringem Innendurchmesser, der unter der Grenzspaltweite von Wasserstoff- bzw. Knallgas-Mischungen liegt, damit ein Rückschlagen der Flamme in die Versorgungsleitung ver hindert wird. Fig. 4 shows the spark plug 4 with the adapter 12 , into which the other end of the gas supply line 10 is screwed and sealed with a sealing ring 14 . The line 10 is preferably thin and elastic, so that there is no obstruction when the plug connector is plugged in. The hydrogen then flows through a long nozzle 15 with a very small inner diameter, which is below the limit gap width of hydrogen or oxyhydrogen mixtures, so that the flame does not strike back into the supply line.
Das Rückschlagventil 8 ist als Membranflatterventil ausgebildet. Es besteht aus einem aufgerollten Federstahlstreifen 16, der die Federfunktion übernimmt und der gleichzeitig am beweglichen Ende als Dichtfläche ausgelegt ist. Die Dichtungskontur am Kerzen grundkörper ergibt sich als Ellipse durch die schräg schneidende Düsenbohrung. Die Ventilfläche ist dadurch wesentlich größer als die Querschnittsfläche der Düsenbohrung, so daß die Düsenfunktion ausschließlich durch die Bohrung dargestellt wird.The check valve 8 is designed as a diaphragm flap valve. It consists of a rolled-up spring steel strip 16 , which takes over the spring function and which at the same time is designed as a sealing surface at the movable end. The contour of the seal on the base body of the candle is an ellipse due to the sloping nozzle bore. The valve area is thereby significantly larger than the cross-sectional area of the nozzle bore, so that the nozzle function is represented exclusively by the bore.
Der Federstahlstreifen 16 ist am festen Ende durch eine Nase 17, die in eine Deckscheibe 18 eingreift, gegen Verdrehen gesichert. Die schmalen Seiten des Federstahlstreifens 16 werden formschlüs sig vom Bohrungsgrund und von der Deckscheibe 18 auf einem Ab schnitt des Bohrungsdurchmessers gehalten. Die Aufheizung des Federstahlstreifens 16 wird durch die Anlage der Streifenfläche an dem kühlen Kerzengrundkörper 19 verhindert; Glühzündungen tre ten daher nicht auf. Die Deckscheibe 18 wird in den Kerzengrund körper 19 eingepreßt und verstemmt oder durch Schweißen ge sichert. Die Masseelektrode 20 wird beim Stanzen der Deckschei be 18 mit hergestellt, dabei sind unterschiedliche Elektroden formen denkbar. Die Mittelelektrode 21 wird zweckmäßig aus Pla tin hergestellt, damit sie wenig abnutzt und klein ausgelegt werden kann. Durch die geringe Oberfläche heizt sie sich nur wenig auf; Glühzündungen werden so verhindert.The spring steel strip 16 is secured against rotation at the fixed end by a nose 17 which engages in a cover plate 18 . The narrow sides of the spring steel strip 16 are held positively from the bottom of the bore and from the cover plate 18 on a section of the bore diameter. The heating of the spring steel strip 16 is prevented by the contact of the strip surface on the cool candle base body 19 ; Glow ignitions therefore do not occur. The cover plate 18 is pressed into the base 19 of the candle body and caulked or secured by welding. The ground electrode 20 is produced when stamping the cover plate 18 , different electrode shapes are conceivable. The center electrode 21 is expediently made of platinum so that it wears little and can be designed small. Due to the small surface, it heats up only slightly; Glow ignitions are prevented.
Für die Praxis ist eine Zündkerze 4 vorteilhaft, die hinsicht lich ihres Kerzengewindes, des Kerzensteckers und des Kerzen schlüssels die Maße einer Serienkerze aufweist, um so an jedem Motor ohne Motoränderung angewendet werden zu können.In practice, a spark plug 4 is advantageous which has the dimensions of a series candle with regard to its candle thread, the plug connector and the candle key, so that it can be used on any engine without changing the engine.
Es ist auch möglich, das Membranflatterventil durch ein aus Kugel und Druckfeder bestehendes Rückschlagventil zu ersetzen. Dieses Ventil kann außerhalb der Zündkerze in die Versorgungsleitung 10 eingesetzt werden. It is also possible to replace the diaphragm flap valve with a check valve consisting of a ball and a compression spring. This valve can be used outside the spark plug in the supply line 10 .
Für die Anwendung der Erfindung an Motoren mit viel unverbautem Raum an der Zündkerzenbohrung können die Baugruppen Zündkerze 4, Rückschlagventil 8, Drossel 9 und Einblasventil 7 in einem ge meinsamen Bauteil vereinigt werden. Dadurch entfällt die Gaszu führleitung 10 mit ihren beiden Verbindungsstellen zwischen Zünd kerze 4 und Einblasventil 7. Bei dieser Anordnung mit geringem Volumen der Wasserstoff führenden Hohlräume ist es möglich, daß das Einblasventil 7 die Funktion des Rückschlagventils 8 mit übernimmt, in dem die Federkraft des Einblasventils 7 so ver größert wird, daß der Brennraumhöchstdruck dieses Rückschlag ventil nicht öffnen kann. Der Brennraumdruck wirkt nur auf eine sehr kleine Ventilfläche und erzeugt dadurch eine geringe Kraft, die zum Öffnen leicht von einem Elektromagneten überwunden wird.For the application of the invention to engines with a lot of unobstructed space at the spark plug bore, the assemblies spark plug 4 , check valve 8 , throttle 9 and injection valve 7 can be combined in a common component. This eliminates the gas supply line 10 with its two connection points between the spark plug 4 and the injection valve 7 . In this arrangement with a small volume of the hydrogen-carrying cavities, it is possible that the injection valve 7 takes over the function of the check valve 8 in which the spring force of the injection valve 7 is increased so that the maximum combustion chamber pressure of this check valve cannot open. The combustion chamber pressure only acts on a very small valve area and thus generates a small force that is easily overcome by an electromagnet to open it.
Ohne Additiv oder beim Motorstart, bevor das Additiv durch Elek trolyse gebildet wird, ist ein Notlauf mit der Beeinflussung, auch rechnergesteuert, des Luftverhältnisses des Hauptgemisches und/oder des Zündzeitpunktes für einen stabilden Motorbetrieb möglich.Without additive or when starting the engine before the additive is replaced by elec trolysis is formed, is an emergency run with the interference, also computer-controlled, the air ratio of the main mixture and / or the ignition timing for stable engine operation possible.
Claims (27)
- a) Ein Vorratsbehälter für ein unter Druck stehendes gas förmiges Additiv;
- b) zumindest eine diesen Vorratsbehälter mit dem Atmungs raum (11) einer Zündkerze (4) verbindende Gaszuführlei tung (10);
- c) ein in diese Gaszuführleitung (10) geschaltetes Ein blasventil (7);
- d) eine Steuerung zur Öffnung sowie zum Offenhalten des Einblasventils (7).
- a) A reservoir for a pressurized gaseous additive;
- b) at least one this supply container with the breathing space ( 11 ) of a spark plug ( 4 ) connecting Gaszuführlei device ( 10 );
- c) in this gas supply line ( 10 ) connected a blow valve ( 7 );
- d) a control for opening and for keeping the injection valve ( 7 ) open.
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| DE3828764A DE3828764A1 (en) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | Method and device for adjusting the ignition phase in the operation of a spark ignition engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |