DE1182473B - Verteiler- und unterbrecherlose Zuendanlage fuer Mehrzylinderbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F02f

Deutsche Kl.: 46c3-16

Nummer: 1182473

Aktenzeichen: E12648 VIII c/46 c3

Anmeldetag: 7. Juli 1956

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung betrifft eine verteiler- und unterbrecherlose Zündanlage für Mehrzylinderbrennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren mit je einer Zündkerze, die in je einer Vor- bzw. Zündkammer liegt, welche mit jedem Verbrennungszylinder in Verbindung steht, wobei an jeder Zündkerze ein Dauerfunken brennt, der durch eine Hochspannungsquelle oder Zündspule gespeist wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage dieser Art so auszubilden, daß eine genaue Festlegung des Zündzeitpunktes ohne zusätzliche Schaltelemente mit bewegten Teilen möglich ist. Bei mehrzylindrischen Maschinen soll diese genaue Festlegungsmöglichkeit für den Zündzeitpunkt ebenfalls ohne Schaltelemente wie Verteiler od. dgl. möglieh sein.

Nun sind zwar Hilfszündanlagen der eingangs genannten Art für Dieselmotoren bekannt. Bei Dieselmotoren wird aber der Zündzeitpunkt durch den Einspritzzeitpunkt bestimmt, so daß hier eine Festlegung des Zeitpunktes der Zündung mittels des Dauerfunkens nicht erforderlich ist. Die oben skizzierte, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe stellt sich also bei Dieselmotoren dieser Art nicht.

Ferner sind Einzylindermaschinen bekannt, bei welchen ebenfalls ein Dauerfunken durch eine Hochspannungsquelle erzeugt wird. Eine Einzylindermaschine kann aber in ihren Abmessungen so ausgelegt werden, daß eine ausreichend genaue Festlegung des Zündzeitpunktes möglich ist. Außerdem bedarf eine Einzylindermaschine nicht eines Verteilers. Die genannte Aufgabe wird mit dieser bekannten Anordnung nicht gelöst.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vielmehr vorgesehen, daß jeder Zündkerze ein Strombegrenzer als Widerstand oder Kapazität vorgeschaltet ist, der so bemessen ist, daß eine Zündung des Brennstoffgemisches im Zylinder erst gegen Ende des Verdichtungshubes erfolgt.

Nun ist zwar eine Zündanlage für mehrzylindrische Brennkraftmaschinen mit Verteiler bekannt, in deren Hochspannungskreis ein nichtlinearer Widerstand eingeschaltet ist. Dieser nichtlineare Widerstand dient aber dem Ausgleich der negativen Widerstandscharakteristik des Zündfunkens und bildet keinen Strombegrenzer im Sinne der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Wirkung einer derartigen Strombegrenzung läßt sich so erklären, daß normalerweise zwischen den Zündkerzenelektroden ein konstanter Funken-Übergang mit einer solch geringen Intensität erfolgt, daß das Gasgemisch die Zündtemperatur nicht erVerteiler- und unterbrecherlose Zündanlage für Mehrzylinderbrennkraftmaschinen

Anmelder:

The Economy Engine Company,

Youngstown, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin 33,

und Dipl.-Ing. H. Agular,

München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

Frank Joseph Kaehni, Cleveland, Ohio

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Februar 1956
(567 777)

reicht. Erst durch die Kompressionsdruckerhöhung beim Verdichtungshub erhöht sich der Widerstand der Funkenstrecke und damit die Spannung an der Zündkerze. Bei einer bestimmten Kompression ist schließlich die Spannung so weit angestiegen, daß der Funke die für die Übertragung der Zündtemperatur erforderliche Intensität aufweist. Die Auslegung des Strombegrenzers schafft also die Möglichkeit, den Zündzeitpunkt festzulegen. Die störanfälligen Schaltelemente bekannter Anordnungen wie Unterbrecher und Verteiler können entfallen. Die erfindungsgemäße Anordnung hat weiter den Vorteil, daß infolge des im Verhältnis zum Kolbenhub progressiven Anstieges des Kompressionsdruckes ein relativ großer Toleranzbereich des auf Grund eines bestimmten Druckwertes festgelegten Zündzeitpunktes immer noch relativ klein gegenüber dem mit mechanischen Mitteln erreichbaren Toleranzbereich für den Zündzeitpunkt ist.

Die Zündkammer kann einen Durchmesser etwa zwischen 9,5 und 50 mm aufweisen. Um die Funkenstrecke möglichst weitgehend aus der durch die Kolbenbewegung nicht völlig vermeidbare Luftströmung zu verlegen und damit die Ionisierung der Funkenstrecke möglichst weitgehend aufrechtzuerhalten, kann wenigstens eine der Elektroden der Zündkrezen im Bereich des oberen Endes der Zündkammer in

409 729/182

wesentlichem Abstand von der Mündung der Zündkammer in den Verbrennungsraum angeordnet sein.

Die Elektroden aller Zündkerzen können mit einer Hochspannungsquelle an einem gemeinsamen Versorgungsstromkreis liegen. Dabei können die Zündkerzen und ihre zugeordneten Strombegrenzer parallel zur Hochspannungsquelle geschaltet sein. Als Hochspannungsquelle kann ein Aufwärtstransformator vorgesehen sein, wobei zwischen jedem Ende seiner Sekundärwicklung und' der Masse eine Zündkerze angeordnet ist. Die Sekundärwicklung des Transformators kann dabei so ausgebildet sein, daß sie als Strombegrenzer dient.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 bis 3 sind Querschnitte durch Zylinder von Brennkraftmaschinen mit verteiler- und unterbrecherloser Zündanlage und zeigen verschiedene Ausbildungen der Zündkerzen und der Zylinderköpfe; zo

F i g. 4 bis 6 zeigen verschiedene Schaltpläne der Zündanlage.

In F i g. 1 ist eine Zjindkerze 12 mit zentraler Elektrode 15 dargestellt, die über ein Gewinde 11 bis zur Anlage eines Flansches 13 in den mit Kühlwasserkanälen 9 und 10 versehenen Zylinderkopf 5 eines Zylinders 2 eingeschraubt ist. Der mit Kühlwasserkanälen 8 versehene Zylindermantel 4 nimmt in seiner Bohrung 3 einen Kolben 6 auf, zwischen dessen Boden und der Innenseite des Zylinderkopfes 5 eine Verbrennungskammer 7 gebildet wird. Das eingeschraubte Ende der Zündkerze 12 ist mit einer zylindrischen Aussparung versehen, die eine Vor- bzw. Zündkammer 14 bildet. Die Innenwandung 16 dieser Zündkammer bildet die Gegenelektrode zur Elektrode 15. Beide Elektroden sind über Leitungen 18 und 19 mit einer den Zündfunken liefernden Zündanlage 17 verbunden.

Das Ende der Elektrode 15 befindet sich in einem wesentlichen Abstand zum Ende der Zündkammer 14 bzw. zur Verbrennungskammer 7, wobei dieser Abstand zweckmäßigerweise zwischen 13 und 50 mm liegt.

Eine zweckmäßige Anordnung der Zündkerze 12 bei Anwendung eines mit seinem Schaft in Richtung zur Kurbelwelle weisenden Einlaßventiles 22 ist in F i g. 2 dargestellt. Dabei liegt die Zündkerze 12 vorteilhaft auf der Achse der Bohrung im Zylindermantel 4. Die Verbrennungskammer 7 läuft in einen Kanal 21 aus, der über das Einlaßventil 22 mit einem Einlaßkanal 20 in Verbindung steht.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform einer Zündkerze 30 ist diese mit zwei voneinander isolierten Elektroden 31 und 32 versehen, die über Leitungen 33 und 34 mit einer Zündanlage 35 in Verbindung stehen. Der Dauerfunken brennt also zwisehen diesen beiden Elektroden und liegt innerhalb der Zündkammer 14 im Abstand zur Verbrennungskammer 7.

F i g. 4 zeigt einen Schaltplan einer verteiler- und unterbrecherlosen Zündanlage einer achtzylindrigen Brennkraftmaschine. Die hierfür erforderliche Spannung wird von einem Wechselstromgenerator 40 geliefert, der durch einen Elektromotor 41 oder auch durch die Brennkraftmaschine direkt angetrieben sein kann. Jeder Zündkerze 45, deren eine Elektroden an Masse G liegen, ist ein Aufwärtstransformator 43 zugeordnet, wobei die Primärspulen 42 aller Transformatoren 43 in Reihe liegen und über einen Schalter 46 mit dem Generator 40 in Verbindung stehen. Die Sekundärspulen 44 sind einerseits an die andere Elektrode der Zündkerzen 45 und andererseits an Masse G' angeschlossen. Der Generator 40 liefert niedriggespannten Wechselstrom, welcher über die Transformatoren 43 als Hochspannungsstrom an die Zündkerzen 45 gelangt.

In der Ausführungsform nach F i g. 5 sind die Primärspulen 51 bis 54 von Transformatoren 55 bis 58 ebenfalls in Reihe über einen Regelschalter 71 an einen Generator 50 angeschlossen. Je zwei Zündkerzen 60, 61; 64, 63; 66, 67 und 69, 70 sind mit ihren einen Elektroden an die Ausgänge der Sekundärspulen 59, 62, 65, 68 der Transformatoren 55 bis 58 angeschlossen, während ihre anderen Elektroden an Masse G liegen.

In der Schaltung nach F i g. 6 ist ein Wechselstromgenerator 72 vorgesehen, der hochgespannten Wechselstrom liefert. Die Elektroden der Zündkerzen 73 bis 80 sind an die Ausgänge dieses Generators angeschlossen, wobei jeder Zündkerze Widerstände oder Kapazitäten 81 bis 88 vorgeschaltet sind. Die anderen Elektroden liegen an Masse G.

Es ist für Fachleute selbstverständlich, daß die Erfindung verschiedene andere Ausführungsformen annehmen kann. So kann ein einzelner Aufwärtstransformator verwendet werden. Auch kann ein kontinuierlicher Funkenstrom während des ganzen Arbeitsspieles oder während eines wesentlichen Teiles des kombinierten Verdichtungs- und Krafthubes vorgesehen werden. Auch in Benzin- oder Halbdieselmaschinen, wo eine Brennstoffeinspritzanlage an Stelle des herkömmlichen Systems mit einem Vergaser angewendet wird, kann die erfindungsgemäße Zündanlage verwendet werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verteiler- und unterbrecherlose Zündanlage für Mehrzylinderbrennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren mit je einer Zündkerze, die in je einer Vor- bzw. Zündkammer liegt, welche mit jedem Verbrennungszylinder in Verbindung steht, wobei an jeder Zündkerze ein Dauerfunken brennt, der durch eine Hochspannungsquelle oder Zündspule gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zündkerze (73 bis 80) ein Strombegrenzer (81 bis 88) als Widerstand oder Kapazität vorgeschaltet ist, der so bemessen ist, daß eine Zündung des Brennstoffgemisches im Zylinder erst gegen Ende des Verdichtungshubes erfolgt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer (14) einen Durchmesser zwischen etwa 9,5 und 50 mm aufweist.

3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden (15, 31) der Zündkerze im wesentlichen Abstand von der Einmündung der Zündkammer (14) in den Verbrennungsraum (7) liegt.

4. Zündanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aller Zündkerzen (60, 61, 63, 64, 66, 67, 69, 70; 73 bis 80; 50, 72) über einem gemeinsamen Versorgungsstromkreis an einer Hochspannungsquelle liegen.

5. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Zündkerzen

(73 bis 80) parallel zur Hochspannungsquelle (72) geschaltet sind.

6. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochspannungsquelle ein Aufwärtstransformator (z. B. 51, 55, 59) vorgesehen ist und an jedem Ende der Sekundärwicklung (59) ein Elektrodenpaar einer Zündkerze (60, 61) gegen Masse (C) geschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 653 525, 873 460, 484;

französische Patentschriften Nr. 586 737, 532 806, 450, 976 711;

britische Patentschrift Nr. 651 629; schweizerische Patentschrift Nr. 75 188.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 729/182 11.54 © Bundesdruckerei Berlin