Zündkerze für eine Brennkraftmaschine

Abstract

 Es wird eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die durch bauliche Vereinigung von einer in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Zündfunkenstrecke (13), von einem über die Zündfunkenstrecke (13) entladbaren Kondensator (14), von einer die Kondensatorspannung überwachenden Vorfunkenstrecke (12), von einem elektrischen Isolator (18) und von einem die Einzelteile zusammenhaltenden Metallgehäuse (19) gebildet wird. Hierbei ist erfindungsgemäß die Vorfunkenstrecke (12) bei geringem Elektrodenabstand in einem unter hohem Gasdruck stehenden Hohlraum untergebracht, wodurch an dieser Funkenstrecke (12) der Energieverlust vermindert wird.

Beschreibung

[0001] Stand de Technik

[0002] Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze nach dem Oberbegriff des Eauptanspruches. Es ist (z.B. nach der DE-OS 2 363 804 bzv. nach der DE-OS 2 810 159) bereits eine in dieser Richtung liegende Zündkerze bekannt, die sich bei ihrer Anwendung besonders dadurch auszeichnet, daß auch magere Kraftstoff-Luft-Gemische mit hinreichender Sicher heit entflammt werden und sich dabei eine gute Energieausbeute des Kraftstoffes ergibt, daß ferner eine vollstan dige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches eintritt und man somit günstige Abgaswerte erhält und daß schließlich durch herkömmliche Zündanlagen erzeugte Zündspannungsimpulse Verwendung finden können. Das kommt daher, daß in der Durchbruchsphase der Anfangsphase des Zündfunkens besonders viel Energie umgesetzt wird. Es hat sich jedoch nun gezeigt, daß durch die Vorfunkenstrecke ein nicht unbeachtlicher Energieverlust entsteht, um den der Energiebetrag für die Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erheblich vermindert wird.

Vorteile der Erfindung

[0003] Bei der erfindungsgemäßen Zündkerze ist durch Anwendung der kennzeichnenden Maßnahme des Hauptanspruches die vorerwähnte Unzulänglichkeit in befriedigendem Maß beseitigt.

[0004] In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die Realisierung der Erfindung angegeben.

Zeichnung

[0005] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1-die schaltungsmäßige Darstellung einer Zündanlage mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Zündkerze und Figur 2 den konstruktiven Aufbau einer solchen Zündkerze in geschnittener Ansicht.

[0006] Beschreibung des Ausführungsbeispieles

[0007] Die in Figur 1 dargestellte Zündanlage soll für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein. Diese Zündanlage wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Minuspol eine zur Masse führende Leitung 2 und von dem Pluspol eine über einen Betriebsschalter (Zündschalter) 3 führende Versorgungsleitung 4 aus. Die Versorgungsleitung 4 ist Ausgangspunkt für einen Schaltungszweig, der zunächst über die Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 und danach über einen Unterbrecherschalter 7 zur Masseleitung 2 führt. Der Unterbrecherschalter 7, der einen Funkenlöschkondensator 8 in seinem Nebenschluß hat, läßt sich im Zündzeitpunkt durch einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Nocken 9 öffnen, d.h., in seinen Sperrzustand bringen. Die zu der Zündspu_le 6 gehörende Sekundärwicklung 10 ist mit dem einen Wicklungsende an die zwischen Primärwicklung 5 und Unterbrecherschalter 7 vorhandene Verbindung und mit dem anderen Wicklungsende an einen zu einer Zündkerze gehörenden Hochspannungsanschluß 11 angeschlossen.

[0008] Selbstverständlich kann statt der bis hierher beschriebenen Zündanlage auch eine Transistor-Zündanlage Verwendung finden.

[0009] Von dem Hochspannungsanschluß 11 geht eine Verbindung aus, die zunächst über eine Vorfunkenstrecke 12 und danach über eine Zündfunkenstrecke 13 zur Masse führt. Der aus der Vorfunkenstrecke 12 und der Zündfunkenstrecke 13 bestehenden Serienschaltung ist ein Kondensator 14 parallel geschaltet. Die Zündfunkenstrecke 13 kann einen Nebenschlußzweig 15 aufweisen, der eine induktive Komponente haben soll. Mit 17 ist ein ohmscher Widerstand bezeichnet. der durch den Drahtwiderstand der induktiven Komponente 17 und/oder durch ein zusätzlich in den Nebenschlußkreis eingefügtes Schaltungselement gebildet sein kann.

[0010] Der Hochspannungsanschluß 11, die Vorfunkenstrecke 12, die Zündfunkenstrecke 13, der Kondensator 14 und der Nebenschlußzweig 15 gehören zu einer Baueinheit, die als Beispiel in Figur 2 dargestellt ist und sich nach herkömmlicher Art als Zündkerze in das Zylindergehäuse der Brennkraftmaschine einschrauben läßt. Als weitere wesentliche Teile gehören noch ein Isolator 18 und ein die Einzelteile zusammenhaltendes Metallgehäuse 19 zu dieser Baueinheit. Der im wesentlichen stabförmige Isolator 18 kreisrunden Querschnitts ist aus einem Fußteil 20 und einem Kopfteil 21 zusammmengesetzt. Dabei überlappen sich diese beiden Teile 20, 21 mit hülsenförmigen Abschnitten 22, 23 in koaxialer Lage über eine Länge derart, daß ein Zwischenraum ringförmigen Querschnitts für die Aufnahme des Kondensators 14 bleibt. Es findet in vorteilhafter Weise ein Folienkondensator Verwendung, der einen gewickelten Hohlzylinder darstellt und an seinen Stirnseiten zur Herstellung seiner elektrischen Verbindung kontaktiert ist.

[0011] Der Hochspannungsanschluß 11 wird durch einen fest in dem Kopfteil 21 sitzenden Bolzen 24 gebildet, der mit einem Gewindeabschnitt 24' aus dem Kopfteil 21 herausragt. Innerhalb des Kopfteiles 21 schließt sich an den Hochspannungsanschluß 11 der erste Abschnitt 25 einer Mittelelektrode 26 an. Dabei hat der erste Abschnitt 25 der Mittelelektrode 26 an seiner einen Stirnseite mit dem Hochspannungsanschluß 11 und an seiner anderen Stirnseite mit der einen Elektrode 27 der Vorfunkenstrecke 12 Verbindung. Die andere Elektrode 28 der Vorfunkenstrecke 12 hat mit der Stirnseite eines zweiten Abschnittes 29 der Mittelelektrode 26 Verbindung, wobei die andere Stirnseite dieses Abschnittes 29 an der dem Hochspannungsanschluß 11 abgewandten Stirnseite des Fußteiles 20 hervorsteht. Dieses herausragende Ende bildet mit einer hornförmig gebogenen Gegenelektrode 30 die Zündfunkenstrecke 13. Die hornförmige Gegenelektrode 30 steht von der dem Hochspannungsanschluß 11 abgewandten Stirnseite des hülsenförmigen Metallgehäuses 19 ab, das den Fußteil 20 und den Fuß des Kopfteiles 21 so umschließt, daß die Einzelteile der Zündkerze fest zusammengehalten werden.

[0012] Der Kondensator 14 hat an seiner einen Stirnseite mit der Elektrode 27 der Vorfunkenstrecke 12 und an seiner anderen Stirnseite durch eine mit starkem Linienzug angedeutete Kontaktierung 31 mit dem Metallgehäuse 19 elektrische Verbindung.

[0013] Der Nebenschlußzweig 15 wird als Beispiel durch eine aus elektrisch leitendem Material bestehende Spirale 32 gebildet, die zwischen dem Metallgehäuse 19 und dem aus dem Fußteil 20 vorstehenden Ende des zweiten Abschnittes 29 der Mittelelektrode 26 verläuft. Dabei ist die Anordnung so gewählt, daß sich eine induktive Komponente 16 und eine ohmsche Komponente 17 ergibt.

[0014] Der Entladekreis, bestehend aus den Elementen 12, 13, 14, ist nach Höchstfrequenzgesichtspunkten ausgelegt, d.h., daß er eine geringe Induktivität und auch einen geringen ohmschen Widerstand hat.

[0015] Der den Hochspannungsanschluß 11 bildende Schraubbolzen 24, der erste Abschnitt 25 der Mittelelektrode 26, die zylinderförmigen und an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten abgerundeten Elektroden 27, 28 der Vorfunkenstrecke 12 und der zweite Abschnitt 29 der Mittelelektrode 26 sind so in dem Isolator 18 angeordnet, daß ihre Längsmittelachsen mit der Längsmittelachse des Isolators 18 zusammenfallen. Durch eine Hülse 33 ist der Abstand der zu der Vorfunkenstrecke 12 gehörenden Elektrode 27, 28 festgelegt.

[0016] Die zu der Vorfunkenstrecke gehörenden Elektroden 27, 28 ragen in einen Hohlraum 34, der sich innerhalb des Isolators 18 befindet und unter Gasdruck steht. Als Gas soll im bevorzugten Fall Stickstoff Verwendung finden. Der Gasdruck soll 2 bis 100 bar, vorzugsweise 5 bis 30 bar betragen. Die beispielsweie aus Kupfer besteheden Elektroden 27, 28 der Vorfunkenstrecke 12 sollen einen Abstand von 0,05 bis 2 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 1 mm, voneinander haben.

[0017] Die soeben beschriebene Zündanlage hat unter Verwendung einer Zündkerze nach der Erfindung folgende Wirkungsweise:

Wird der Betriebsschalter 3 geschlossen, so ist die Zündanlage funktionsbereit. Durch Öffnen des Unterbrecherschalters 7 (oder im Falle einer Transistorzündung durch Betätigung der Auslösung) wird der über die Primärwicklung 5 geführte Strom unterbrochen und in der Sekundärwicklung 10 ein Hochspannungsimpuls induziert, der an den Hochspannungsanschluß 11 gelangt. Dadurch wird der Kondensator 14 aufgeladen, und zwar bis zum elektrischen Durchbruch der Vorfunkenstrecke 12. Durch diesen Durchbruch wird innerhalb weniger Nanosekunden ein leistungsstarker Zündfunke an der Zündfunkenstrecke 13 erzeugt. Hieraus ergibt sich eine sicher Entflammung auch eines mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches, eine gute Energieausbeute des Kraftstoffes, eine vollständige Verbrenung des Gemisches und somit auch einen vertretbaren Ausstoß an Abgaswerten.

[0018] Mit dem Nebenschlußzweig 15 wird dem Auftreten von Lichtbogen- und Glimmentladungen entgegengewirkt, wodurch der Abbrand an der Zündfunkenstrecke 13 herabgesetzt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorfunkenstrecke 12 erreicht man, daß an dieser Funkenstrecke ein relativ geringer Energieverlust auftritt, wodurch hier jederzeit ein ausreichender Energiebetrag für die Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bereitgestellt werden kann.

Ansprüche

1. Zu einer Brennkraftmaschine gehörende Zündkerze, die durch bauliche Vereinigung von einer in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragenden Zündfunkenstrecke, von einem über die Zündfunkenstrecke entladbaren Kondensator, von einer die Kondensatorspannung überwachenden Vorfunkenstrecke, von einem elektrischen Isolator und von einem die Einzelteile zusammenhaltenden Metallgehäuse gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorfunkenstrecke (12) in einem unter Gasdruck stehenden Hohlraum (34) befindet.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck 2 bis 100 bar, vorzugsweise 5 bis 30 bar, beträgt.

3. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Stickstoff Verwendung findet.

4. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Vorfunkenstrecke (12) aufnehmende Hohlraum (34) sich innerhalb des Isolators (18) befindet.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (27, 28) der Vorfunkenstrecke (12) einen Abstand von 0,05 bis 2 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 1 mm, voneinander haben.

Zeichnung