Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündeinheit für eine Brennkraftmaschine. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Elektrodenanordnung zur Anordnung innerhalb eines Brennraums einer Brennkraftmaschine.

Zündeinheiten für fremdgezündete Brennkraftmaschinen sind im Stand der Technik bekannt. Elektrische Energie, häufig mittels einer Induktivität zwischengespeichert, durchschlägt das Brennraumvolumen zwischen zwei Elektroden, wodurch das zündfähige Gemisch im Brennraum entzündet wird. Üblicherweise sind die beiden Elektroden dabei feststehend zueinander angeordnet. Hierdurch ist eine ebenfalls feststehende Funkenstrecke zwischen den Elektroden vordefiniert. Um das Gemisch erfolgreich entzünden zu können, muss zumindest teilweise zündfähiges Gemisch im Bereich der Zündfunkenstrecke vorliegen, welche lediglich eine stochastisch verteilte Ortsvarianz aufweist. Die Tendenz, insbesondere im Teillastbereich der Brennkraftmaschine magere Gemische zu verwenden, stellt dabei erhöhte Anforderungen an die Gemischschichtung im Bereich der Zündfunkenstrecke.

DE 26 35 150 zeigt das Prinzip eines Abreißfunkens in einem induktiven Kreis einer Zündeinheit für eine Brennkraftmaschine. Dabei wird eine Kontakttrennung durch eine Kolbenbewegung mechanisch gesteuert.

US 4,757,788 offenbart eine Kontakttrennung anstatt durch die Kolbenbewegung mittels eines separaten Relais.

US 647,946 offenbart den Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zudem ist der Ansatz bekannt, mehrere Zündfunkenstrecken innerhalb eines Brennraums und oder eine wiederholte Zündung ein und derselben Funkenstrecke vorzusehen, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Zündung zu erhöhen. Dies erhöht jedoch den Bedarf an Material und elektrischer Energie für den Zündvorgang.

Eine Ausführung der Erfindung wird durch eine Zündeinheit für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 offenbart.

Die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik werden erfindungsgemäß durch eine Zündeinheit für eine Brennkraftmaschine gelöst. Entsprechend weist die Zündeinheit eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, wobei die Zündeinheit eingerichtet ist, einen ersten Zündfunken zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode bereitzustellen. Hierfür sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode eingerichtet, innerhalb einer Brennkammer bzw. eines Brennraums einer Brennkraftmaschine angeordnet zu werden. Die Zündeinheit kann optional weitere Elemente zur Erzeugung eines ersten Zündfunkens umfassen, wie sie aus dem Stand der Technik (z.B. in Form einer Induktivität und/oder eines Transformators) bekannt sind. Die zweite Elektrode ist relativ zur ersten Elektrode beweglich angeordnet. Mit anderen Worten kann die zweite Elektrode relativ zur Zündeinheit bzw. zur ersten Elektrode verschoben, rotiert oder geschwenkt werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Aktuators (oder "Motors") erfolgen, welcher optionaler Bestandteil der Zündeinheit ist und die zweite Elektrode nach dem elektromagnetischen Prinzip (wie z.B. von elektrodynamischen Lautsprechern bekannt) und/oder über eine Piezokeramik bewegt. Erfindungsgemäß ist die Zündeinheit dabei eingerichtet, im Zuge einer Bewegung der zweiten Elektrode mit dem ersten Zündfunken eine vordefinierte Fläche des Brennraums zu durchstreichen. Mit anderen Worten sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode eingerichtet, den Zündfunken hinsichtlich seiner Längserstreckungsrichtung mit einer Querkomponente zu bewegen. Weiter umfasst die Zündeinheit eine dritte Elektrode, wobei die dritte Elektrode und die zweite Elektrode eingerichtet sind, einen zweiten Zündfunken auszubilden. Mit anderen Worten kann auch zwischen der dritten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Zündfunken erzeugt werden, der zusätzlich und insbesondere zeitgleich zum ersten Zündfunken bestehen kann. Dabei kann für die dritte Elektrode das zuvor in Verbindung mit der ersten Elektrode Gesagte entsprechend gelten. Auf diese Weise vergrößert sich die potentiell von den Zündfunken durchstrichene Fläche, ohne dass die zur Erzeugung des Zündfunkens erforderliche Zündspannung übermäßig erhöht werden müsste. Erfindungsgemäß kann die zweite Elektrode derart relativ zur ersten und/oder dritten Elektrode geführt werden, dass die Funkenstrecke durch eine vordefinierte Fläche bewegt oder geschwenkt wird. Mit anderen Worten beschreibt die Summe der Zündfunkenstrecken eine durch die Bewegung der Elektrode bzw. der Elektroden vordefinierte Fläche innerhalb des Brennraums. Erfindungsgemäß ist die zweite Elektrode eingerichtet, die erste Elektrode und/oder die dritte Elektrode zu Beginn einer Bewegung zu kontaktieren. Mit anderen Worten wird eine elektrisch leitende Verbindung innerhalb des Brennraums zwischen der zweiten Elektrode und der ersten Elektrode bzw. der dritten Elektrode hergestellt, was eine Erzeugung eines Zündfunkens als Abreißfunken ermöglicht, indem die zweite Elektrode von der ersten Elektrode und/oder der dritten Elektrode entfernt wird. Auf diese Weise verringert sich die für die Erzeugung des Zündfunkens erforderliche Zündspannung und Energieaufwand sowie Isolationsmaßnahmen können weniger aufwändig ausfallen. Zudem ist ein elektromagnetischer und/oder ein elektromechanischer Aktuator vorgesehen und eingerichtet, die zweite Elektrode zu bewegen. Mit anderen Worten kann der Aktuator zur Bewegung der zweiten Elektrode ein elektromechanisches und/oder elektromagnetisches Wirkprinzip verwenden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Piezokeramik verwendet werden. Eine Steuereinheit kann vorgesehen sein, um den Aktuator entsprechend einer an den Zündzeitpunkt angepassten Zeitfolge mit elektrischer Energie zu versorgen. Diese Steuerung kann beispielsweise von einem Motorsteuergerät übernommen werden, welches die Brennkraftmaschine steuert.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Weiter bevorzugt sind die drei Elektroden derart angeordnet, dass die bewegliche zweite Elektrode vor ihrer Bewegung die erste Elektrode und zusätzlich die dritte Elektrode jeweils an einer Kontaktstelle kontaktiert. Mit anderen Worten steht die zweite Elektrode vor Ihrer Bewegung mit der ersten und der dritten Elektrode jeweils in Kontakt. Dies bietet den Vorteil, dass die erste und die dritte Elektrode zeitgleich jeweilige Zündfunken ausbilden, so dass bei Erreichung einer maximal von beiden Zündfunken durchstrichenen Fläche die Zündspannung bestmöglich minimiert werden kann.

Vorteilhafterweise weisen die erste Elektrode und die dritte Elektrode eine gemeinsame Engstelle auf, an welcher der kleinste Abstand beider Elektroden voneinander angeordnet ist. Eine solche Engstelle bietet dabei eine vordefinierte Position zur Ausbildung eines gemeinsamen Zündfunkens. Dabei können Materialparameter an der Engstelle derart gewählt werden, dass eine besonders hohe Funkenerosionsresistenz besteht. Zudem wird es möglich, einen an einer anderen Funkenstrecke angeordneten Funken automatisch in Richtung der gemeinsamen Engstelle wandern zu lassen, was beispielsweise bei einer linearen Abstandsverringerung entlang der Elektroden möglich ist. Auf diese Weise kann ein Zündfunken zwischen der ersten und der dritten Elektrode, dem Energieminimumprinzip genügend, den Brennraum durchwandern, ohne dass hierzu eine weitere Bewegung einer der Elektroden erforderlich ist. Auf diese Weise verringert sich die Funkenerosion und eine Zündung wird an unterschiedlichen Punkten innerhalb des Brennraums ermöglicht.

Bevorzugt ist die zweite Elektrode derart ausgestaltet, dass sie in Richtung der Kontaktstellen mit der ersten Elektrode bzw. der dritten Elektrode eine konvexe Oberfläche aufweist. Mit anderen Worten steht ein der ersten Elektrode bzw. der dritten Elektrode nächstgelegener Punkt gegenüber benachbarten Punkten auf der Oberfläche der zweiten Elektrode hervor. Eine solche Oberflächengeometrie ermöglicht ein gezieltes Wandern eines auf der zweiten Elektrode angeordneten Zündfunkenfußpunktes selbst bei linearer Bewegung der zweiten Elektrode. Auf diese Weise kann ein linearer Aktuator verwendet werden, dessen Mechanik robust ausgestaltet werden kann.

Weiter bevorzugt sind die Elektroden derart ausgestaltet, dass die Zündfunken an ihren beiden Enden jeweils einen Funkenfußpunkt aufweisen, die sich im Zuge der Bewegung der zweiten Elektrode auf der Oberfläche der zugehörigen Elektrode zu einer Engstelle hin bewegen. Dabei kann beispielsweise zu einem ersten Zeitpunkt ein Zündfunke zwischen zwei Elektroden ausgebildet sein, dessen Länge im Zuge der Bewegung der zweiten Elektrode abnimmt, indem die Funkenfußpunkte die Oberflächen der Elektroden entlangwandern. Dabei kann die Bewegung der zweiten Elektrode entweder dafür sorgen, dass überhaupt ein Zündfunke an einer Position zwischen zwei Elektroden entsteht, an welcher die beiden Elektroden nicht einen geringsten Abstand zueinander aufweisen. Andererseits kann aufgrund der Bewegung der zweiten Elektrode der Zündfunke zu einem jeweiligen Zeitpunkt an einer Engstelle angeordnet sein, welche jedoch selbst gemeinsam mit dem Funken über die Oberfläche der Elektroden wandert. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht eine Verringerung der Funkenerosion an ein und derselben Stelle des Brennraums zum Zünden des Gemisches an unterschiedlichen Raumpunkten.

Weiter bevorzugt sind die drei Elektroden derart ausgestaltet und durch die Bewegung der zweiten Elektrode eingerichtet, den ersten Zündfunken und den zweiten Zündfunken im Zuge der Bewegung der zweiten Elektrode nahe der Engstelle fusionieren zu lassen. Mit anderen Worten werden die erste, die zweite und die dritte Elektrode vorteilhaft derart zueinander angeordnet und die zweite Elektrode zusätzlich derart verschoben, dass sich beispielsweise zwei Funkenfußpunkte zweier unterschiedlicher Zündfunken auf der Oberfläche einer der Elektroden (beispielsweise der zweiten Elektrode) annähern und anschließend miteinander verschmelzen. Eine solche Situation führt dazu, dass der neu entstandene Zündfunke nicht mehr dem Energieminimumprinzip genügt, da er keine direkte Verbindung zwischen dem Anfangspunkt des ersten Zündfunkens und dem Endpunkt des zweiten Zündfunkens (in Stromrichtung betrachtet) aufweist. Daher löst sich der gemeinsame (verschmolzene) Zündfunkenfußpunkt und durchstreicht den Brennraum in Richtung einer linearen Verbindung zwischen dem ersten Funkenfußpunkt und dem zweiten Funkenfußpunkt des nun entstandenen gemeinsamen Zündfunkens. Auch dieses Szenario vergrößert die Anzahl der Orte bzw. das Volumen, in welchem eine Zündung möglich ist.

Beispielsweise können die erste Elektrode mit einem Minuspol und die dritte Elektrode mit einer Masse einer Spannungsquelle elektrisch verbunden sein.

Dabei kann die zweite (bewegliche) Elektrode ein zwischen dem Minuspol und der elektrischen Masse befindliches elektrisches Potential aufweisen, welches die Spannung zwischen dem Minuspol und der elektrischen Masse in etwa halbiert. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Verschmelzen zweier Zündfunken, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Insbesondere kann zwischen dem Minuspol und der ersten Elektrode eine Induktivität vorgesehen sein, welche zur Ausbildung eines Magnetfelds eingerichtet ist, mittels welchem die erforderliche Funkenenergie zwischengespeichert werden kann. Die vorstehend beschriebene Anordnung der elektrischen Potentiale kann selbstverständlich ohne Funktionseinschränkungen umgedreht werden, so dass die erste Elektrode mit einem Pluspol einer Spannungsquelle und die dritte Elektrode mit der elektrischen Masse (oder einem anderen korrespondierenden elektrischen Potential) elektrisch verbunden sind.

Bevorzugt ist die zweite Elektrode zylinderförmig oder stempelförmig ausgebildet. Als stempelförmig wird beispielsweise eine Querschnittsfläche verstanden, bei welcher ein vergleichsweise schmaler Schaft in einen breiteren, überwiegend konvexen Endbereich übergeht. Eine solche Stempelform bietet eine Vielzahl möglicher Funkenstrecken mit benachbarten Elektroden, welche in Verbindung mit dem konvexen Endbereich Engstellen aufweisen können.

Zusätzlich kann die zweite Elektrode eine plane, spitze, kegelförmige oder gewölbte Stirnfläche aufweisen, die den beiden anderen Elektroden zugewandt ist. Alternativ oder zusätzlich können die erste Elektrode und die dritte Elektrode zylinderförmig, quaderförmig, L-förmig oder bogenförmig ausgebildet sein. Je nach relativer Bewegungsrichtung stellen die vorgenannten Ausgestaltungen der Elektrodenoberflächen geeignete Möglichkeiten dar, Funkenstrecken im Zuge einer Bewegung der zweiten Elektrode durch den Brennraum wandern zu lassen und eine sichere Zündung sowie ein Vermeiden von Funkenerosion zu erzielen.

Äußerst bevorzugt sind die erste und dritte Elektrode auf einer Mantelfläche eines virtuellen Hohlkegels angeordnet, wobei die zweite Elektrode zumindest abschnittsweise innerhalb des virtuellen Hohlkegels angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Vermeidung direkter und unerwünschter Zündfunkenstrecken zwischen der ersten und der dritten Elektrode, bevor die zweite Elektrode eine vordefinierte Position zwischen der ersten und der dritten Elektrode verlassen hat.

Bevorzugt ist die Zündeinheit eingerichtet, einen Funkenfußpunkt an der ersten und/oder der zweiten Elektrode im Zuge einer Bewegung der zweiten Elektrode eine vordefinierte Strecke entlang einer Oberfläche der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode wandern zu lassen. Mit anderen Worten führt die Bewegung der zweiten Elektrode überdies dazu, dass mindestens ein Funkenfußpunkt während des Bestehens des Zündfunkens einen vordefinierten Weg auf der Oberfläche der ersten und/oder der zweiten Elektrode zurücklegt. Entsprechendes kann für die zweite Elektrode und die dritte Elektrode gelten. Auf diese Weise verringert sich die Erosion der Elektrodenoberfläche bzw. verteilt sich über einen größeren Flächenbereich, wodurch für die Lebensdauer der Zündeinheit relevante Beschädigungen vermieden oder aufgeschoben werden können.

Weiter bevorzugt können die Oberflächen der ersten und der zweiten Elektrode zueinander derart ausgestaltet sein, dass im Zuge einer Bewegung der zweiten Elektrode unterschiedliche Oberfächenpunktpaare eine kürzeste Entfernung voneinander aufweisen. Mit anderen Worten ist die Position zweier zueinander gehöriger Oberflächenpunkte, welche eine kürzeste Entfernung zwischen den Elektroden zumindest hinsichtlich eines vordefinierten Abschnitts definieren, abhängig von der aktuellen Position der zweiten Elektrode. Dies kann durch eine geeignete Wahl der Elektrodengeometrie und/oder durch die von der zweiten Elektrode vollzogene Trajektorie realisiert werden. Entsprechendes kann für die zweite Elektrode und die dritte Elektrode gelten. Da ein Zündfunke dazu tendiert, eine möglichst kurze Funkenstrecke passieren zu müssen, kann -wie vorstehend beschrieben- ein Durchstreichen des Brennraums durch den ersten Zündfunken und andererseits ein Wandern des Funkenfußpunktes an den Oberflächen der Elektroden erzwungen werden. Es erhöht sich die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Zündung und der Erosion kann entgegengewirkt werden.

Bevorzugt ist der zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode befindliche Raum großflächig zum Brennraum hin offen. Mit anderen Worten weist ein zwischen den Elektroden angeordneter Raum ein vergleichsweise kleines Volumen im Verhältnis zu seiner Ankopplungsfläche in Richtung des Brennraums hin auf. Dies kann beispielsweise durch kompakte (z.B. zylindrische) Bauformen der einzelnen Elektroden erzielt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Elektroden einerseits von möglichst viel Gasgemisch umspült werden, andererseits wird die mechanische Beanspruchung der Elektroden durch Expansionen des zwischen ihnen gebildeten Raumes im Zuge des Zündvorgangs weitgehend verhindert. Je nach Ausführung des Aktuators kann die Verbrennungswärme zu Beschädigungen bzw. Funktionsbeeinträchtigungen führen. Deshalb ist es vorteilhaft, ein den Aktuator umgebendes Gehäuse thermisch isolierend auszugestalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum und zumindest einer Zündeinrichtung, wie sie oben im Detail beschrieben worden ist, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß weisen die drei Elektroden dabei Abschnitte innerhalb des Brennraums auf, während der Aktuator der Zündeinrichtung außerhalb des Brennraums angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Aktuator vor der thermischen, chemischen und mechanischen Beanspruchung innerhalb des Brennraums geschützt werden.

Wenn im Rahmen der vorstehenden Beschreibung nur auf eine Elektrode (die zweite Elektrode) als bewegbar eingegangen worden ist, so ist für den Fachmann ersichtlich, dass selbstverständlich zwei oder sogar drei Elektroden bewegbar ausgeführt werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dabei sind viele verschiedene Ausgestaltungen, Oberflächengeometrien und Bewegungstrajektorien für die Elektroden möglich, welche den beanspruchten Gegentand verwirklichen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:

Figur 1

ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung der Erzeugung eines Abreißfunkens mittels einer bewegten Elektroden bei sich berührenden Elektroden;

Figur 2

ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung der Erzeugung eines Abreißfunkens mittels einer bewegten Elektroden bei voneinander getrennten Elektroden;

Figur 3

eine Prinzipskizze einer räumlichen Anordnung einer festen und einer beweglichen Elektrode in einem kontaktierten Zustand;

Figur 4

eine Prinzipskizze einer räumlichen Anordnung einer festen und einer beweglichen Elektrode in einem voneinander getrennten Zustand;

Figur 5a bis 5e

eine Abfolge von Prinzipskizzen, visualisierend die Fusion zweier Zündfunken zwischen drei Elektroden durch Bewegung einer Elektrode;

Figur 6

eine Prinzipskizze einer alternativen Elektrodengeometrie mit linear konvergierendem Spalt;

Figur 7

eine Prinzipskizze einer alternativen Elektrodengeometrie mit entlang einer konischen Mantelfläche konvergierendem Spalt; und

Figur 8

eine Prinzipskizze einer alternativen Elektrodengeometrie mit entlang einer Hohlkugelfläche konvergierendem Spalt.

Figur 1 zeigt eine elektrische Energiequelle U1, welche eingerichtet ist, einen Strom i1 durch eine Induktivität L1 zu treiben. Hierzu ist ein Schalter S1 hinter der Induktivität L1 mittels eines Aktuators A1 gegen Masse geschlossen. Der Schalter S1 umfasst dabei eine erste Elektrode E1 und eine zweite Elektrode E2. In Figur 1 stehen beide Elektroden E1, E2 in elektrischem Kontakt zueinander. Die Induktivität L1 wird durch den Stromfluss i1 mit magnetischer Energie aufgeladen.

Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte Anordnung nach Öffnen des Schalters S1 mittels des Aktuators A1. Aufgrund des nun offenen Schalters S1 hat sich zwischen den nun räumlich voneinander getrennten Elektroden E1 und E2 ein Zündfunke F ausgebildet. Dessen Energie wird durch das magnetische Feld der Induktivität L1 bereitgestellt. Befindet sich der Schalter S1 bzw. die Anordnung der Elektroden E1, E2 innerhalb eines Brennraums II und befindet sich im Bereich des Zündfunkens F zündfähiges Gemisch, kann der Zündfunke zur Entzündung des Gemisches verwendet werden.

Figur 3 zeigt eine Prinzipskizze einer möglichen räumlichen Ausgestaltung zweier Elektroden E1, E2. Die erste Elektrode E1 ist zumindest abschnittsweise (innerhalb des Brennraumes II) bogenförmig ausgeführt und wird an einem distalen Ende durch eine bewegliche zweite Elektrode E2 an einer Kontaktstelle 11 kontaktiert. Die zweite Elektrode E2 ist in Richtung eines Pfeils P beweglich gelagert, so dass ein Abstand zwischen der ersten Elektrode E1 und der zweiten Elektrode E2 hergestellt werden kann. Die in Figur 3 dargestellte Anordnung kann beispielsweise durch einen mittels einer in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnung mit Strom versorgt werden. Die zweite Elektrode E2 ist mittels magnetischen Kerns M und einer den magnetischen Kern M umgebenden Spule S₁ als Aktuator eingerichtet, über ein Spannungssignal u(t) einer Spannungsquelle 12 in vordefinierter Weise bewegt zu werden. Der Aktuator ist außerhalb des Brennraums angeordnet, so dass er vor thermischen, chemischen und mechanischen Einflüssen geschützt ist.

Figur 4 zeigt die in Figur 3 dargestellte Anordnung, nachdem die zweite Elektrode E2 in Richtung des Pfeils P verschoben wurde. An der in Fig. 3 gezeigten Kontaktstelle 11 ist nun eine Engstelle 10 entstanden, an welcher die Elektroden E1, E2 einen geringsten Abstand zueinander aufweisen. Der Stromfluss führt hierbei zu einem Zündfunken F, dessen Länge mit zunehmender Verschiebung der zweiten Elektrode E2 zunimmt. Die Fußpunkte FF1, FF2 des Zündfunkens F wandern dabei nicht entlang der Oberflächen der Elektroden E1, E2. Auf diese Weise kann zwar die erforderliche Zündspannung herabgesetzt werden, jedoch führt das feststehende Zündfunkenfußpunktpaar FF1, FF2 zu einer ortsfesten Funkenerosion. Zudem ist die Funkenstrecke (abgesehen von ihrer Länge) im Wesentlichen statisch bzw. nicht in vordefinierter Weise beweglich. Zur erfolgreichen Zündung ist es daher erforderlich, an den sehr begrenzten Raumbereich des Zündfunkens F zündfähiges Gemisch zu bringen.

Figur 5a zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Zündanordnung einer Zündeinheit, umfassend eine erste feststehende Elektrode E1, eine zweite bewegliche Elektrode E2 und eine dritte feststehende Elektrode E3. Die erste Elektrode E1 und die dritte Elektrode E3 weisen dabei zwei im Wesentlichen parallele Abschnitte 13, 14 auf, an deren äußerem/distalen Ende sie sich durch eine im Wesentlichen giebelförmige Struktur 15, 16 einander annähern. Die zweite Elektrode E2 befindet sich in elektrischem Kontakt mit dem Endabschnitt (15) der ersten Elektrode E1 und dem Endabschnitt (16) der dritten Elektrode E3. Die zweite Elektrode E2 weist dabei eine den Endabschnitten 15, 16 zugewandte konvexe Oberfläche auf, die an die Oberseite einer Linse erinnert. Ein (nicht dargestellter) Strom der Zündeinheit durchfließt die elektrische Verbindung zwischen der ersten Elektrode E1 und der zweiten Elektrode E2 sowie der zweiten Elektrode E2 und der dritten Elektrode E3. Der Strom durch die erste Elektrode E1 und die zweite Elektrode E3 wird durch eine Spannungsquelle U1 veranlasst, wobei in Reihe zur Spannungsquelle U1 eine Induktivität L vorgesehen ist, welche als Energiespeicher verwendet wird. Ist die bewegliche Elektrode E2 in der dargestellten Konstellation in Kontakt mit der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3, durchfließt ein Strom die Induktivität L, welcher beim Entfernen der zweiten Elektrode E2 von der ersten und zweiten Elektrode E1, E3 je einen Abreißfunken erzeugt, wie er in Verbindung mit den nachfolgenden Figuren diskutiert wird. Die Bewegung der zweiten Elektrode E2 wird durch zwei Spulen S₁ und S₂ ermöglicht. Beide sind um ein Gehäuse 18 außerhalb des Brennraums II angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 18 befindet sich ein magnetischer Kern M, der mechanisch, bevorzugt steif, mit der zweiten Elektrode E2 gekoppelt ist. Ein Stromfluss durch die erste Spule S₁ bewirkt nach dem elektrodynamischen Prinzip eine Bewegung des magnetischen Kerns M innerhalb des die Spule S₁ durchsetzenden Magnetfeldes in eine erste Richtung. Diese kann z.B. in Richtung der Rückstellfeder 17 weisen, welche im Zuge einer solchen Bewegung komprimiert wird und eine Rückstellkraft erzeugt. Entsprechendes gilt für einen Stromfluss durch die zweite Spule S₂. Diese ist eingerichtet, in Abhängigkeit der Richtung eines Stromflusses ebenso wie die Rückstellfeder 17 eine Kraftwirkung zu entfalten, aufgrund welcher die zweite Elektrode E2 in Richtung der Engstelle 10 strebt. Eine alternative Verwendung bzw. Ansteuerung der zweiten Spule S₂ ermöglicht dabei eine Addition der elektromagnetischen Kräfte der ersten Spule S₁ und der zweiten Spule S₂ und somit einen großen Hub bei weitgehend linearer Kraftentfaltung und zusätzlich eine Verwendung zweier voneinander unabhängig erzeugter Ströme. Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer zweiten Spule S₂ (zusätzlich zu oder anstelle der Rückstellfeder 17) besteht in ihrer zentrierenden Wirkung auf einen magnetischen Kern M. Im dargestellten Beispiel werden die Ströme i1, i2 von (nicht dargestellten) Steuereinheiten bereitgestellt. Beispielsweise könnte ein Motorsteuergerät oder eine für die Zündung vorgesehene Steuereinheit auch zur Erzeugung der beiden Spulenströme i1, i2 eingerichtet werden. Figur 5b zeigt die in Figur 5a dargestellte Anordnung, nachdem die zweite Elektrode E2 sich in Richtung des Pfeils P von der giebelförmigen Struktur der Endabschnitte der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 entfernt hat. Durch die Entfernung der zweiten Elektrode E2 von der ersten Elektrode E1 hat sich zwischen beiden ein erster Zündfunke F1 in einem Bereich mit geringstem Abstand in Form einer Engstelle 10 mit einem ersten Zündfunkenfußpunkt FF11 an der erste Elektrode E1 und mit einem zweiten Zündfunkenfußpunkt FF12 an der zweiten Elektrode E2 ausgebildet. Dieser ist in einem Bereich der Engstelle 10 zwischen der ersten Elektrode E1 und der zweiten Elektrode E2 angeordnet. Entsprechend hat sich aufgrund der Entfernung der zweiten Elektrode E2 von der dritten Elektrode E3 ein zweiter Zündfunke F2 zwischen der zweiten Elektrode E2 und der dritten Elektrode E3 in einem Bereich der Engstelle 10 mit einem dritten Zündfunkenfußpunkt FF22 an der zweiten Elektrode E2 und mit einem vierten Zündfunkenfußpunkt FF21 an der dritten Elektrode E3 ausgebildet. Die Anordnung ist erkennbar symmetrisch ausgestaltet.

Figur 5c zeigt die in Figur 5b dargestellte Anordnung, nachdem die zweite Elektrode E2 weiter in Richtung des Pfeils P von den Endabschnitten der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 entfernt worden ist. Der erste Zündfunke F1 und der zweite Zündfunke F2 sind dabei in Richtung des geringsten Abstandes zwischen der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3, also in Richtung der Pfeile P1 bzw. P2 gewandert. Die Oberflächengeometrie der Elektroden E1, E2 und E3 ist dabei so ausgestaltet, dass die Zündfunkenfußpunkte FF11-FF22 im Zuge der Bewegung der zweiten Elektrode E2 in Richtung des Pfeils P gewandert sind. Wandern die an der zweiten Elektrode E2 angeordneten Zündfunkenfußpunkte FF12, FF22 weiter in Richtung der Pfeile P1, P2 treffen sich die Fußpunkte der Zündfunken F1, F2 an der Oberfläche der zweiten Elektrode E2, wodurch die Funken F1, F2 fusionieren.

Figur 5d zeigt die Folge der Bewegung der zweiten Elektrode E2 in Richtung des Pfeils P. Die an der zweiten Elektrode E2 angeordneten Zündfunkenfußpunkte FF12, FF22 haben sich getroffen, im Ansprechen worauf der erste Zündfunke F1 und der zweite Zündfunke F2 zu einem einzigen Zündfunken F fusioniert sind. Da der nun V-förmig verlaufende Zündfunke F das Bestreben hat, sich dem Energieminimumprinzip entsprechend zu verkürzen, stellt sich die in Figur 5e gezeigte Situation ein.

In Fig. 5e ist der Zündfunke ist mit seinen Fußpunkten an diejenigen Punkte der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 gewandert, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen. Erst diese Funkenstrecke erfüllt das Energieminimumprinzip für den Zündfunken F. In der Zusammenschau der Figuren 5a bis 5e wird ersichtlich, welchen Flächenbereich die Zündfunken F1, F2 bzw. der Zündfunke F aufgrund der Bewegung der zweiten Elektrode E2 durchstrichen haben. Gegenüber einer ortsfesten Funkenstrecke, wie sie der Stand der Technik lehrt, wird die Wahrscheinlichkeit für den bzw. die Zündfunken, zündfähiges Gemisch zu entzünden, deutlich erhöht.

Figur 6 zeigt eine zur in Figur 5 dargestellten Elektrodenanordnung alternative Elektrodengeometrie. Die im Brennraum II befindlichen Elektrodenabschnitte der Elektroden E1, E3 sind beispielsweise zylinderförmig oder stabförmig ausgeführt, wobei deren Querschnitt kreisförmig, ellipsenförmig oder rechteckförmig sein kann. Beide nähern sich an eine durch den Aktuator bzw. die Bewegungsrichtung der zweiten Elektrode E2 gedachten Achse in Richtung des Brennraums linear zueinander an. Die Funktionsweise der Anordnung ist identisch mit der in Verbindung mit Figur 5 diskutierten.

Figur 7 zeigt eine alternative Anordnung und Ausgestaltung dreier Elektroden E1, E2, E3. Eine erste Elektrode E1 und eine dritte Elektrode E3 sind wendelförmig entlang einer konischen (oder "kegelförmigen") Hüllfläche angeordnet. Unterhalb beider Elektroden E1, E3, ist eine zweite Elektrode E2 angeordnet, welche beide Elektroden E1, E3 in der dargestellten Konstellation zunächst kontaktiert. Obwohl sie sich hinsichtlich der Achse des Konus diametral einander gegenüberstehen, verjüngt sich der Abstand zwischen der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 in Richtung der Spitze S des Konus. Zu einem ersten Zeitpunkt t = t₀ werden (wie in Verbindung mit den Figuren 5a)-e) erläutert) zwei Abreißfunken jeweils zwischen der ersten Elektrode E1 und der zweiten Elektrode E2 sowie zwischen der zweiten Elektrode E2 und der dritten Elektrode E3 erzeugt und fusionieren anschließend durch Entfernen der zweiten Elektrode E2 von der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 am Boden des Konus. Dieser Vorgang ist in Verbindung mit den Figuren 5a)-5e) bereits beschrieben worden. Nachdem der fusionierte Zündfunke F_t1 zwischen der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 hergestellt worden ist, ist er bestrebt, die zu überbrückende Funkenstrecke zu verringern, um dem Energieminimumprinzip zu genügen. Entsprechend wandert der Zündfunke F_t1 im Konus aufwärts in Richtung der Spitze S, wobei er eine Rotation um die Rotationssymmetrieachse des Konus' vollzieht, wie es durch den Pfeil P3 angedeutet ist. Zu einem Zeitpunkt t = t₂ hat sich der Zündfunke F_t1 die Elektrodenwendel weiter aufwärts "geschraubt", so dass er als Zündfunke F_t2 nunmehr eine geringere Länge als zuvor aufweist. Um dem Energieminimumprinzip zu genügen, wandern die Zündfunkenfußpunkte FF1, FF2 die Elektroden E1, E3 weiter aufwärts, bis sie zu einem späteren Zeitpunkt t= t₃ einen Zündfunken F_t3 ausbilden, der zwischen zwei Punkten minimalen Abstandes an einer Engstelle 10 zwischen den Elektroden E1, E3 angekommen ist.

Figur 8 zeigt eine alternative Anordnung dreier Brennraumelektroden E1, E2, E3. Die erste Elektrode E1 und die dritte Elektrode E3 sind im Wesentlichen symmetrisch zur Symmetrieachse y sowie symmetrisch zur Bewegungsachse der zweiten Elektrode E2 angeordnet. Dabei weisen die erste Elektrode E1 und die dritte Elektrode E3 zwei lokale Engstellen 10a, 10b auf, zwischen welchen beide Elektroden E1, E3 konkave Abschnitte besitzen. Mit anderen Worten vergrößert sich der Abstand zwischen den Elektroden in einem Bereich zwischen den lokalen Engstellen 10a, 10b höhlenförmig. Innerhalb der so gebildeten Höhle ist eine bewegliche zweite Elektrode E2 in drei möglichen Position a), b), c) dargestellt. Die zweite Elektrode E2 weist dabei einen im Wesentlichen kugelförmigen Endabschnitt auf, der einen kleineren Radius hat, als die zwischen der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 gebildete Höhle. Auf diese Weise ist es möglich, dass die zweite Elektrode E2 in der Position a) eine jeweilige Kontaktstelle 11, 12 mit der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 an ihrem äußersten Ende aufweist, während sie (nach einer Bewegung in Richtung des Pfeils P) eine jeweilige Kontaktstelle 11, 12 in Richtung ihrer Aufhängung aufweist. In einer dargestellten Position b) befindet sich die zweite Elektrode E2 zwischen den Positionen a) und b), in welcher sie unter anderem mit denjenigen Stellen der konkaven Elektrodenoberflächen eine Engstelle aufweist, welche einen maximalen Abstand von der Symmetrieachse y aufweisen. In der Position a) kann ein jeweiliger Abreißfunke zwischen der ersten Elektrode E1 und der zweiten Elektrode E2 bzw. zwischen der dritten Elektrode E3 und der zweiten Elektrode E2 erzeugt werden. Wird nun die zweite Elektrode E2 aus der Position a) in die Position b) bewegt, wandern die jeweiligen Engstellen zwischen der zweiten Elektrode E2 und den feststehenden Elektroden E1, E3 entlang der kugelförmigen Oberfläche der zweiten Elektrode E2, sowie entsprechenden Punkten auf den hohlkugelförmigen Oberflächen der ersten Elektrode E1 bzw. der dritten Elektrode E3. Schließlich gelangt die zweite Elektrode E2 in ihre Endposition c), in welcher sie erneut Kontakt mit den feststehenden Elektroden E1, E3 hat. In dieser Position kann also ein weiterer Abreißfunke erzeugt werden, indem die Bewegungsrichtung der zweiten Elektrode E2 umgekehrt wird, bis sie schließlich in der Position a) erneut in Kontakt mit der ersten Elektrode E1 und der dritten Elektrode E3 gelangt. Auf diese Weise kann sowohl eine Hinbewegung als auch eine Rückbewegung der zweiten Elektrode (z.B. in zwei aufeinander folgenden Zündzyklen) erfindungsgemäß ausgestaltet werden.

Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, einen Zündfunken einer Zündeinheit für eine Brennkraftmaschine durch eine bewegliche Anordnung zumindest einer Elektrode in vordefinierter Weise ortsvariabel zu erzeugen. Dabei ist die Funkenstrecke zu einem ersten Zeitpunkt gegenüber einem zweiten Zeitpunkt in vordefinierter Weise verschoben, gedreht, geschwenkt oder anderweitig modifiziert, um zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Brennraumvolumina zu durchbrechen. Die Wahrscheinlichkeit, zündfähiges Gemisch erfolgreich zu zünden, wird hierdurch erhöht, so dass magere Gemische bzw. weniger homogene Gemische verwendet werden können. Zusätzlich kann Elektrodenerosion vermieden werden, indem der Zündfunkenfußpunkt auf einer jeweiligen Elektrode mit der Zeit auf der Oberfläche der Elektrode wandert.

Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.