DE10061672A1 - Spark ignition circuit for motor vehicle internal combustion engine involves limiting power to spark electrode dependent on cylinder conditions - Google Patents
Spark ignition circuit for motor vehicle internal combustion engine involves limiting power to spark electrode dependent on cylinder conditionsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieeinkopplung in einen mit einem bestimmten Medium gefüllten Raum nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ins besondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrich tung zur Energieeinkopplung in einen mit einem Luft- Kraftstoff-Gemisch gefüllten Brennraum eines Verbrennungs motors, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch mittels eines Plas maentladungsvorgangs zu entzünden.The present invention relates to a device for Energy coupling into a with a certain medium filled space according to the preamble of claim 1. Ins In particular, the present invention relates to a device device for coupling energy into an air Fuel mixture filled combustion chamber of a combustion motors to the air-fuel mixture by means of a plas to ignite the discharge process.
Zur Entzündung von Luft-Kraftstoff-Gemischen in Verbren nungsmotoren werden beispielsweise in Ottomotoren fast ausschließlich Zündanlagen mit konventionellen Zündkerzen verwendet. Bei derartigen Zündanlagen erzeugt die von der Zündkerze bereitgestellte Zündenergie, welche im Brennraum des entsprechenden Verbrennungsmotors freigesetzt wird, eine Funkenentladung zwischen eng benachbarten Elektroden von Zündkerzen, wobei als Nachteil relativ hohe Wärmever luste an den Zündkerzenelektroden auftreten. Die Übertra gung der Zündenergie auf das Luft-Kraftstoff-Gemisch er folgt durch direkten Kontakt des Zündfunkens mit dem Luft- Kraftstoff-Gemisch, wodurch eine Ausbildung von Flammen kernen nur in direkter Umgebung der Elektrode der Zündker zen stattfindet. Zudem kann durch den Kontakt mit den re lativ kalten Zündkerzenelektroden eine partielle Aus löschung des Flammenkerns erfolgen. Derartige als Quenchverluste bezeichnete Verluste lassen sich bei kon ventionellen Zündanlagen nicht vermeiden.For the ignition of air-fuel mixtures in combustion Power engines are almost used in gasoline engines, for example only ignition systems with conventional spark plugs used. In such ignition systems, the generated by the Spark plug provided ignition energy, which in the combustion chamber of the corresponding internal combustion engine is released, a spark discharge between closely adjacent electrodes of spark plugs, the disadvantage of which is relatively high heat Losses occur on the spark plug electrodes. The transfer ignition energy to the air-fuel mixture follows through direct contact of the ignition spark with the air Fuel mixture, causing formation of flames only in the immediate vicinity of the spark plug electrode Zen takes place. In addition, contact with the re relatively cold spark plug electrodes a partial out extinguish the flame core. Such as Quench losses Designated losses can be do not avoid conventional ignition systems.
Es wurde in der DE 196 36 712 A1 eine Möglichkeit zur Ver besserung des Zündverhaltens vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Zündelektroden gleichzeitig in dem entspre chenden Brennraum anzuordnen und mit der Zündspannung zu beaufschlagen sind. Auf diese Weise werden gleichzeitig mehrere Flammenkerne ausgebildet, so dass eine Zündzone größerer Ausdehnung erzeugt werden kann, welche eine si chere Zündung auch problematischer Luft-Kraftstoff- Gemische erlauben soll. Ein mit diesem Zündsystem verbun denes Problem ist jedoch der hohe konstruktive Aufwand zur Bereitstellung geeigneter Zündkerzen sowie der benötigte Bauraum am Verbrennungsmotor selbst.In DE 196 36 712 A1 a possibility for ver Improvement of the ignition behavior proposed, one A plurality of ignition electrodes simultaneously in the corresponding Arrange appropriate combustion chamber and with the ignition voltage are acted upon. This way, at the same time multiple flame cores formed, making an ignition zone larger expansion can be generated, which a si ignition of problematic air-fuel Allow mixtures. A connected with this ignition system However, the problem is the high level of design complexity Provision of suitable spark plugs as well as the required Installation space on the internal combustion engine itself.
Es wurden daher Zündverfahren für die Zündung von Luft- Kraftstoff-Gemischen bei Verbrennungsmotoren vorgeschla gen, wobei mit Hilfe von Plasmaentladungen thermische Energie in den Brennraum des jeweiligen Verbrennungsmotors eingebracht bzw. eingekoppelt wird, um das Luft- Kraftstoff-Gemisch zu entzünden. Bei derartigen Plasmazün dungen wird durch eine in den Brennraum hineinragende Elektrode das in dem Brennraum befindliche Luft- Kraftstoff-Gemisch dadurch entzündet, dass das Luft- Kraftstoff-Gemisch durch ein Hochfrequenzfeld ausreichen der Energie auf eine reaktionsfähige Temperatur gebracht wird, indem das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch das von der Elektrode in den Brennraum eingekoppelte Hochfrequenzfeld in den elektrischen leitfähigen Plasmazustand gebracht wird.Ignition methods for the ignition of air Proposed fuel mixtures for internal combustion engines gene, with the help of plasma discharges thermal Energy in the combustion chamber of the respective internal combustion engine is introduced or coupled in to the air Ignite fuel mixture. With such plasma guns is protruding into the combustion chamber Electrode the air in the combustion chamber Fuel mixture ignited by the fact that the air Sufficient fuel mixture through a radio frequency field brought the energy to a reactive temperature is by the air-fuel mixture through the of the High frequency field coupled into the combustion chamber brought into the electrically conductive plasma state becomes.
Eine derartige gattungsgemäße und auf Plasmaentladung bzw. Plasmazündung basierende Vorrichtung ist beispielsweise aus EP 0 211 133 B1 bekannt. Dabei ist eine als Zündkerze dienende Elektrode, welche in den Brennraum eines Verbren nungsmotors hineinragt, direkt mit einem über einen Lei stungsschalter getakteten Hochfrequenzgenerator verbunden. Die von dem Hochfrequenzgenerator erzeugte Hochfrequenz leistung/Hochfrequenzenergie wird in ein von der Elektrode in den Brennraum des jeweiligen Verbrennungsmotors abge strahltes Hochfrequenzfeld zur Plasmazündung des darin be findlichen Luft-Kraftstoff-Gemisches abgestrahlt.Such a generic type and based on plasma discharge or For example, plasma ignition based device known from EP 0 211 133 B1. One is as a spark plug serving electrode, which in the combustion chamber of a cremation protruding motor, directly with one over a Lei Switched clocked high-frequency generator connected. The radio frequency generated by the radio frequency generator power / high frequency energy is in one of the electrode abge in the combustion chamber of the respective internal combustion engine radiated radio frequency field for plasma ignition of the be air-fuel mixture emitted.
Darüber hinaus wurde in der DE 197 47 701 A1 der Anmelde rin vorgeschlagen, das von der Elektrode abgestrahlte Hochfrequenzfeld derart auf eine hohe Spannung zu regeln, dass sich an der Elektrode in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch gleichzeitig eine Mehrzahl hochohmiger Plasmafäden kurzer Dauer ausbilden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren zur Zündung mittels Plasmen, bei denen im Wesentlichen länger brennende, stationäre Plasmen auftreten, wird durch diese Vorgehensweise eine Anzahl sich kurzzeitig und in tensiv ausbildender Plasmafäden erzeugt, welche zu kurz zeitigen, intensiven Entladungen des Plasmas führen und viele Flammenkerne in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch hervor rufen, wodurch sich ein besonders, gutes Zündverhalten des Luft-Kraftstoff-Gemisches erreichen lässt. Hierzu kann insbesondere auch die Geometrie der Elektrode derart ge wählt werden, dass Feldstärkeüberhöhungen des von der Elektrode abgestrahlten Hochfrequenzfeldes hervorgerufen werden, welche zur Bildung der kurzzeitigen Plasmafäden in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch führen.In addition, DE 197 47 701 A1 of the application rin suggested that the radiated from the electrode To regulate the high-frequency field to a high voltage that is on the electrode in the air-fuel mixture at the same time a plurality of high-resistance plasma filaments are shorter Train duration. In contrast to conventional processes for ignition by means of plasmas, in which essentially longer burning, stationary plasmas are caused by this procedure a number of times and in generates intensely forming plasma threads, which are too short lead to early, intense discharges of the plasma and many cores of flame appear in the air-fuel mixture call, resulting in a particularly good ignition behavior of the Air-fuel mixture can be reached. This can especially the geometry of the electrode be chosen that the field strength increases from that of the Electrode emitted high-frequency field which are used to form the short-term plasma threads in the air-fuel mixture.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird zur Plas maentladung bzw. Plasmazündung herkömmlicherweise an die in den Brennraum des Verbrennungsmotors hineinragende Elektrode eine relativ hohe Spannung angelegt, um gleich zeitig eine Mehrzahl von Plasmafäden kurzer Dauer auszu bilden und somit eine großvolumige Ausbreitung von Flam menkernen hervorzurufen, durch die das Luft-Kraftstoff- Gemisch ebenfalls großvolumig gezündet wird. Diese Vorge hensweise hat jedoch einen relativ hohen Energieverbrauch der Zündvorrichtung bzw. des Zündgeräts sowie eine relativ starke Abnutzung der Elektroden (Elektrodenabbrand) zur Folge.As can be seen from the above description, Plas Ma discharge or plasma ignition conventionally to the protruding into the combustion chamber of the internal combustion engine Electrode applied a relatively high voltage to equal to execute a plurality of short-term plasma threads in good time form and thus a large volume spread of flam core, through which the air-fuel Mixture is also ignited on a large volume. This Vorge However, it has a relatively high energy consumption the ignition device or the igniter and a relative excessive wear of the electrodes (electrode erosion) Episode.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun de, eine Vorrichtung zur Energieeinkopplung in einen mit einem bestimmten Medium gefüllten Raum, insbesondere in einen mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch gefüllten Brenn raum eines Verbrennungsmotors, bereitzustellen, womit die zuvor beschriebenen Probleme beseitigt bzw. abgeschwächt werden können und insbesondere ein geringerer Energiever brauch zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches benötigt wird.The present invention is therefore based on the object de, a device for coupling energy into a a space filled with a particular medium, especially in a burner filled with an air-fuel mixture space of an internal combustion engine to provide, with which the Problems previously described eliminated or mitigated can be and in particular a lower energy consumption needed to ignite the air-fuel mixture becomes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteran sprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.This object is achieved by a device solved with the features of claim 1. The Unteran sayings define preferred and advantageous Embodiments of the present invention.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Elektrode, um ein Hochfrequenzfeld, welches einer der Elektrode zuge führten Hochfrequenzenergie entspricht, in einen Raum ab zustrahlen, in welchen die Elektrode hineinragt, so dass durch das in den Raum abgestrahlte Hochfrequenzfeld ein Entladungsvorgang hervorgerufen wird. Dabei eignet sich die vorliegende Erfindung bevorzugt zur Energieeinkopplung in den Brennraum eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Ottomotors mit direkter Einspritzung, um ein in dem Brennraum befindliches Luft-Kraftstoff-Gemisch mittels Plasmaentladung zu entzünden. Selbstverständlich ist je doch die vorliegende Erfindung grundsätzlich auch auf an dere Anwendungsgebiete anwendbar, wobei im Folgenden die Erfindung jedoch anhand des zuvor erwähnten bevorzugten Anwendungsfalls beschrieben wird. The device according to the invention comprises an electrode, around a high-frequency field, which one of the electrodes dissipated radio frequency energy corresponds to a room radiate into which the electrode protrudes, so that through the radiofrequency field radiated into the room Discharge process is caused. It is suitable the present invention preferably for energy coupling in the combustion chamber of an internal combustion engine, for example of a gasoline engine with direct injection to one in the Air-fuel mixture located in the combustion chamber Ignite plasma discharge. Of course it is However, the present invention is also based on whose fields of application are applicable, the following being the However, the invention based on the aforementioned preferred Use case is described.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Be grenzungsmittel zur Begrenzung der Entladungsenergie bzw. der zur Durchführung des Entladungsvorgangs erforderlichen und der Elektrode zugeführten Energie oder des der Elek trode zugeführten Stroms bzw. zur Begrenzung des durch das von der Elektrode abgestrahlten Hochfrequenzfelds verur sachten Entladungsvorgangs auf. Dabei liegt der vorliegen den Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass zur großvolu migen Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches mittels hoch frequenter Streamer- bzw. Gleitentladungen eine der Elek trode zugeführte Hochfrequenzenergie ausreicht, welche le diglich zu einer Vorentladung, nicht jedoch zu einem Durchschlag führt. Der der Elektrode zugeführte hochfre quente Strom wird daher vorzugsweise derart begrenzt, dass niederohmige Durchschläge vermieden werden.In addition, the device Be according to the invention limiting means for limiting the discharge energy or the one required to carry out the discharge process and the energy supplied to the electrode or that of the elec trode current supplied or to limit the through the high-frequency field emitted by the electrode gentle discharge process. This is the case the invention based on the knowledge that large volu Ignition of the air-fuel mixture using high Frequent streamer or sliding discharges one of the elec trode supplied high-frequency energy is sufficient, which le only for a pre-discharge, but not for one Punch leads. The high frequency supplied to the electrode quente current is therefore preferably limited such that low-resistance breakdowns can be avoided.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist hierzu eine Steuerung derart vorgesehen, welche unmittelbar die der Elektrode zugeführte hochfre quente Energie begrenzt. Dabei kann die Steuerung insbe sondere in Form einer Regelung ausgestattet sein, welche den augenblicklichen Wert der der Elektrode zugeführten Energie auswertet, mit einem Grenzwert vergleicht und die Verstärkung der der Elektroden zugeführten Energie derart einstellt, dass der vorgegebene Grenzwert keinesfalls überschritten wird. Auf diese Weise wird eine großvolumige Zündung durch strombegrenzte Entladungen mittels Reduktion der Verstärkung der der Elektrode zugeführten Hochfre quenzenergie erzielt.According to a first embodiment of the present According to the invention, a control is provided for this purpose, which directly leads to the high frequency supplied to the electrode limited energy. The control can in particular be specially equipped in the form of a regulation, which the current value of the electrode Evaluates energy, compares it with a limit value and the Amplification of the energy supplied to the electrodes in this way sets that the specified limit is not is exceeded. This way it becomes a large volume Ignition by current-limited discharges by means of reduction the amplification of the high frequency supplied to the electrode energy achieved.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, in dem Brennraum bzw. Zylinder des Verbrennungsmotors gegenüberliegend zu der Elektrode derart eine Isolierschicht, beispielsweise aus Keramik, anzubringen, dass der Entladungsvorgang zwischen der Elek trode und der Isolierschicht abläuft, so dass ein direkter Überschlag im Brennraum vermieden und ebenfalls strombe grenzte Gleitentladungen realisiert werden. Dabei kann diese Isolierschicht insbesondere auf der Oberfläche eines in dem Brennraum beweglich gelagerten Kolbens, welcher zur Verdichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches dient, vorgese hen sein.According to a second embodiment of the present Invention is provided in the combustion chamber or cylinder of the internal combustion engine opposite the electrode such an insulating layer, for example made of ceramic, attach that the discharge process between the Elek trode and the insulating layer expires, so that a direct Rollover in the combustion chamber avoided and also energized limited sliding discharges can be realized. It can this insulating layer in particular on the surface of a in the combustion chamber movably mounted piston which for Compression of the air-fuel mixture is used hen.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann der Energiever brauch der Zündvorrichtung deutlich reduziert werden, wo bei zudem die Erzeugung hochvolumiger und hochfrequenter Streamer- bzw. Gleitentladungen gewährleistet ist, um eine direkte Entzündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu ge währleisten. Durch die Erzeugung hochfrequenter Entla dungszonen wird zudem Elektrodenabbrand vermieden. Darüber hinaus ist eine gute elektromagnetische Verträglichkeit sichergestellt.With the help of the present invention, the energy ver need the ignition device to be significantly reduced where with the generation of high-volume and high-frequency Streamer or sliding discharges is guaranteed to a direct ignition of the air / fuel mixture währleisten. By generating high-frequency discharge electrode zones is also avoided. About that is also good electromagnetic compatibility ensured.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.The present invention is explained in more detail below preferred embodiments with reference to the attached drawing explained.
Fig. 1 zeigt eine Zündvorrichtung zum Zünden eines in ei nem Brennraum eines Verbrennungsmotors befindlichen Luft- Kraftstoff-Gemisches gemäß einem ersten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 shows an ignition device for igniting an egg in nem combustion chamber of an internal combustion engine located air-fuel mixture according to a first Ausführungsbei game of the present invention,
Fig. 2 zeigt eine Zündvorrichtung zum Zünden eines in dem Brennraum eines Verbrennungsmotors befindlichen Luft- Kraftstoff-Gemisches gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 shows an ignition device for igniting an air-fuel mixture located in the combustion chamber of an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention, and
Fig. 3 zeigt eine Variante des in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels bei Anwendung für einen Otto motor mit Direkteinspritzung. Fig. 3 shows a variant of the second embodiment shown in Fig. 2 when used for a gasoline engine with direct injection.
In Fig. 1 ist der Brennraum 7 bzw. Zylinder eines Ver brennungsmotors dargestellt, wobei innerhalb des Brenn raums 7 ein Kolben 8 vertikal verschiebbar gelagert ist, um ein in dem Brennraum 7 enthaltenes Luft-Kraftstoff- Gemisch zur Erleichterung der Zündung zu komprimieren. Im oberen Bereich des Brennraums 7 ist eine Zündkerze 4 ange ordnet, welche eine in den Brennraum 7 hineinragende Elek trode 5 aufweist. Der Elektrode 5 der Zündkerze 4 wird hochfrequente Energie zugeführt, so dass von der Elektrode 5 ein der zugeführten Hochfrequenzenergie entsprechendes Hochfrequenzfeld in den Brennraum 7 abgestrahlt wird, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch mittels sogenannter Streamer- oder Gleitentladungen zu entzünden.In Fig. 1, the combustion chamber 7 and a cylinder is illustrated Ver brennungsmotors, wherein within the combustion chamber 7, a piston 8 is mounted vertically displaceably to compress a contained in the combustion chamber 7 air-fuel mixture to facilitate the ignition. In the upper region of the combustion chamber 7 , a spark plug 4 is arranged, which has an electrode 5 protruding into the combustion chamber 7 . The electrode 5 of the spark plug 4 is supplied to radio frequency energy so that the supplied high-frequency power corresponding high-frequency field is radiated into the combustion chamber 7 from the electrode 5 to make the air-fuel mixture ignited by means of so-called streamer or sliding discharges to.
Zu diesem Zweck ist ein Hochfrequenzgenerator 1 vorgesehen, welcher ein hochfrequentes Ausgangssignal mit einer Fre quenz von vorzugsweise mehreren kHz erzeugt. Das von dem Hochfrequenzgenerator 1 erzeugte Ausgangssignal wird von einem Hochfrequenzverstärker 2 verstärkt und über einen Übertrager 3 der Elektrode 5 der Zündkerze 4 zugeführt. Die Primärwicklung des Übertragers 3 ist mit dem Hochfre quenzverstärker 2 verbunden. Die Sekundärwicklung des Übertragers 3 ist einerseits mit der Elektrode 5 der Zünd kerze 4 und andererseits mit einem das Brennraumgehäuse 7 kontaktierenden Masseelektrodenanschluss 6 der Zündkerze 4 verbunden und auf Massepotential gelegt.For this purpose, a high-frequency generator 1 is provided, which generates a high-frequency output signal with a frequency of preferably several kHz. The output signal generated by the high-frequency generator 1 is amplified by a high-frequency amplifier 2 and fed to the electrode 5 of the spark plug 4 via a transformer 3 . The primary winding of the transformer 3 is connected to the Hochfre frequency amplifier 2 . The secondary winding of the transformer 3 is the one hand candle with the electrode 5 of the ignition 4 on the other hand, connected to a the combustion chamber housing 7 contacting ground electrode terminal 6 of the spark plug 4 and and placed at ground potential.
Am Ausgang des Hochfrequenzverstärkers 2 ist, ein Strom wandler 10 vorgesehen, welcher den augenblicklichen Wert des von dem Hochfrequenzverstärker 2 erzeugten Aus gangsstroms ermittelt und einer elektronischen Schaltung 9 zuführt. Die elektronische Schaltung 9 ist derart ausge staltet, dass sie den ihr zugeführten Istwert des Aus gangsstroms des Hochfrequenzverstärkers 2 mit einem vorge gebenen Grenzwert vergleicht und abhängig von dem Ver gleichsergebnis die Verstärkung des Hochfrequenzverstär kers 2 einstellt. Der Grenzwert ist dabei insbesondere derart gewählt, dass ein dem Grenzwert entsprechender Aus gangsstrom des Hochfrequenzverstärkers 2 in dem Brennraum 7 für eine Vorentladung, nicht jedoch für einen Durch schlag ausreicht. Sobald die elektronische Schaltung 9 er kennt, dass der Ausgangsstrom des Hochfrequenzverstärkers 2 den erlaubten Grenzwert übersteigt, wird durch entspre chende Ansteuerung die Verstärkung des Hochfrequenzver stärkers reduziert.At the output of the high-frequency amplifier 2 , a current converter 10 is provided, which determines the instantaneous value of the output current generated by the high-frequency amplifier 2 and feeds it to an electronic circuit 9 . The electronic circuit 9 is such staltet out that it compares the actual value supplied thereto from the output current is the high frequency amplifier 2 with a pre-given threshold value and setting depending on the result Ver equal the gain of the Hochfrequenzverstär kers. 2 The limit value is in particular selected such that an output current corresponding to the limit value of the high-frequency amplifier 2 in the combustion chamber 7 is sufficient for a pre-discharge, but not for a breakdown. As soon as the electronic circuit 9 knows that the output current of the high-frequency amplifier 2 exceeds the permitted limit, the gain of the high-frequency amplifier is reduced by appropriate control.
Alternativ kann die elektronische Schaltung 9 auch in Form eines Reglers ausgestaltet sein, welcher kontinuierlich in Abhängigkeit von dem augenblicklichen Werte des Aus gangsstroms des Hochfrequenzverstärkers 2 die Verstärkung des Hochfrequenzverstärkers 2 nachregelt.Alternatively, the electronic circuit 9 can also be designed in the form of a controller, which continuously readjusts in dependence on the instantaneous values of the output current is out of the high frequency amplifier 2, the gain of the RF amplifier. 2
Durch die zuvor beschriebene Maßnahme wird die für die ge wünschten Entladungsvorgänge aufzuwendende Energie redu ziert, wobei ungeachtet der strombegrenzten Entladungsvor gänge eine großvolumige Zündung des in dem Brennraum 7 be findlichen Luft-Kraftstoff-Gemisches möglich ist.The measure described above reduces the energy required for the desired discharge processes, and despite the current-limited discharge processes a large-volume ignition of the air-fuel mixture which is sensitive to the combustion chamber 7 is possible.
Durch die Verwendung des Übertragers 3 ist eine kontaktlo se und daher auch verschmutzungssichere galvanisch entkop pelte Energieeinkopplung von dem Hochfrequenzgenerator 1 in den Brennraum 7 möglich.Through the use of the transmitter 3 a contactless se and therefore also contamination-proof galvanically decoupled energy coupling from the high-frequency generator 1 into the combustion chamber 7 is possible.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel, bei dem die den bereits in Fig. 1 gezeigten Komponenten entsprechen den Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Aus führungsbeispiel dadurch, dass die strombegrenzten Entla dungen nicht mit Hilfe einer elektronischen Schaltung rea lisiert werden, sondern mit Hilfe einer in dem Brennraum 7 des Verbrennungsmotors angeordneten Isolierschicht bzw. Isolierbeschichtung, welche insbesondere in dem Brennraum 7 derart anzuordnen ist, dass die durch das von der Elek trode 5 der Zündkerze 4 abgestrahlte Hochfrequenzfeld her vorgerufenen Entladungsvorgänge zwischen der Elektrode 5 und der jeweiligen Isolierschicht auftreten. The embodiment shown in Fig. 2, in which the components already shown in Fig. 1 correspond to the components with the same reference numerals, differs from the exemplary embodiment shown in Fig. 1 in that the current-limited discharges not with the help of Electronic circuit be realized, but with the help of an arranged in the combustion chamber 7 of the engine insulating layer or insulating coating, which is to be arranged in particular in the combustion chamber 7 such that the high-frequency field emitted by the radiated from the electrode 5 of the spark plug 4 discharge processes between the electrode 5 and the respective insulating layer occur.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise eine Isolierschicht 11 aus einem kerami schen Material auf der Oberfläche des in dem Brennraum 7 des Verbrennungsmotors befindlichen Kolbens 8 angeordnet.In the embodiment shown in FIG. 2, for example, an insulating layer 11 made of a ceramic material is arranged on the surface of the piston 8 located in the combustion chamber 7 of the internal combustion engine.
In Fig. 2 ist auch in vergrößerter Darstellung und in Draufsicht der Entladungsbereich der Isolierschicht 11 dargestellt. Wie aus dieser vergrößerten Darstellung er sichtlich ist, werden auf der Isolierschicht 11 durch das von der Elektrode 5 hervorgerufene Hochfrequenzfeld Gleit entladungsfiguren erzeugt, welche eine großvolumige Zün dung des in dem Brennraum 7 des Verbrennungsmotors befind lichen Luft-Kraftstoff-Gemisches ermöglichen, wobei zudem durch die Verwendung der Isolierschicht 11 das Auftreten eines niederohmigen Durchschlags vermieden wird. Auf diese Weise werden somit strombegrenzte Entladungen realisiert, wobei lediglich Vorentladungen, jedoch keine Durchschläge auftreten.In FIG. 2, the discharge region of the insulating layer 11 is also shown in an enlarged view and in plan view. As can be seen from this enlarged view, sliding discharge figures are generated on the insulating layer 11 by the high-frequency field caused by the electrode 5 , which allow a large-volume ignition of the air-fuel mixture located in the combustion chamber 7 of the internal combustion engine, and also by the use of the insulating layer 11 prevents the occurrence of a low-resistance breakdown. In this way, current-limited discharges are realized, with only pre-discharges, but no breakdowns.
In Fig. 3 ist die Anwendung des zuvor anhand Fig. 2 er läuterten Prinzips bei einem Ottomotor mit Direkteinsprit zung (Anwendung eines strahlgeführten Verfahrens) darge stellt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Zündkerze 4 im Gegensatz zu Fig. 2 schräg geneigt zur Längsachse des Brennraums 7 angeordnet. Die Oberfläche des Kolbens 8 bzw. der Kolbenboden ist mit einem relativ geringen Radius zu der Elektrode 5 hin leicht gebogen. Auf die Oberfläche des Kolbens 8 ist zumindest an dem der Zündkerze 4 bzw. deren Elektrode 5 zugewandten Oberflächenabschnitt eine Isolierschicht 11 der zuvor beschriebenen Art aufgebracht. Des Weiteren ist in dem Brennraum 7 seitlich eine Düse 12 zum Einspritzen des Luft-Kraftstoff-Gemisches derart vor gesehen, dass der Einspritzstrahl in den zwischen der Elektrode 5 und der mit der Isolierschicht 11 beschichte ten Oberfläche des Kolbens 8 befindlichen Freiraum gerich tet ist. Ansonsten wird bezüglich der in Fig. 3 darge stellten Variante auf die Ausführungen zu Fig. 2 verwie sen.In Fig. 3 the application of the previously explained with reference to Fig. 2 he principle in a gasoline engine with direct injection (application of a jet-guided method) Darge represents. As can be seen from FIG. 3, in contrast to FIG. 2, the spark plug 4 is arranged obliquely inclined to the longitudinal axis of the combustion chamber 7 . The surface of the piston 8 or the piston head is slightly curved towards the electrode 5 with a relatively small radius. An insulating layer 11 of the type described above is applied to the surface of the piston 8 at least on the surface section facing the spark plug 4 or its electrode 5 . Furthermore, a nozzle 12 for injecting the air-fuel mixture is seen in the combustion chamber 7 laterally in such a way that the injection jet is directed into the clearance between the electrode 5 and the surface of the piston 8 coated with the insulating layer 11 . Otherwise, with respect to the variant shown in FIG. 3, reference is made to the statements relating to FIG. 2.
Claims (14)
dass ein Hochfrequenzgenerator (1) zur Erzeugung der Hochfrequenzenergie vorgesehen ist, wobei die von dem Hochfrequenzgenerator (1) erzeugte Hochfre quenzenergie über einen Verstärker (2) der Elektrode (5) zugeführt ist, und
dass die Begrenzungsmittel (9) derart ausgestaltet sind, dass sie zur Begrenzung der Entladungsenergie die Verstär kung des Verstärkers (2) beeinflussen.3. Device according to claim 2, characterized in that
that a high-frequency generator ( 1 ) is provided for generating the high-frequency energy, the high-frequency generator generated by the high-frequency generator ( 1 ) being supplied to the electrode ( 5 ) via an amplifier ( 2 ), and
that the limiting means ( 9 ) are designed such that they influence the amplification of the amplifier ( 2 ) in order to limit the discharge energy.
dass die Begrenzungsmittel Messmittel (10) zum Messen der der Elektrode (5) von dem Verstärker (2) augenblicklich zugeführten Hochfrequenzenergie umfas sen, und
dass die Begrenzungsmittel Steuermittel (9) umfassen, um die von den Messmitteln (10) gemessene und der Elektrode (5) augenblicklich zugeführten Hochfrequenzenergie mit ei nem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen und bei Über schreiten des Grenzwerts die Verstärkung des Verstärkers (2) entsprechend zu reduzieren.4. The device according to claim 3, characterized in that
that the limiting means comprise measuring means ( 10 ) for measuring the high-frequency energy currently supplied to the electrode ( 5 ) by the amplifier ( 2 ), and
that the limiting means comprise control means ( 9 ) in order to compare the high-frequency energy measured by the measuring means ( 10 ) and the electrode ( 5 ) instantly supplied with a predetermined limit value and to reduce the gain of the amplifier ( 2 ) accordingly if the limit value is exceeded ,
dass der durch das von der Elektrode (5) abgestrahlte Hochfrequenzfeld verursachte Entladungsvorgang in dem Raum (7) zwischen der Elektrode (5) und einer in dem Raum (7) angeordneten Flä che (8) auftritt, und
dass die Begrenzungsmittel eine zwischen der Fläche (8) und der Elektrode (5) in dem Raum (7) angeordnete Isolier schicht (11) umfassen.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that
that the discharge process caused by the radio frequency field emitted by the electrode ( 5 ) occurs in the space ( 7 ) between the electrode ( 5 ) and a surface ( 8 ) arranged in the space ( 7 ), and
that the limiting means comprise an insulating layer ( 11 ) arranged between the surface ( 8 ) and the electrode ( 5 ) in the space ( 7 ).
dass der Raum (7) ein Brennraum eines Verbrennungsmotors ist, und
dass das Medium ein durch den durch das von der Elektrode (5) abgestrahlte Hochfrequenzfeld verursachten Entladungs vorgang zu entzündendes Luft-Kraftstoff-Gemisch ist.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that
that the space ( 7 ) is a combustion chamber of an internal combustion engine, and
that the medium is an air-fuel mixture to be ignited by the discharge process caused by the high-frequency field emitted by the electrode ( 5 ).
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