Claims (1)
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Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschine, insbesondere Benzinmotor, welche eine Spannungserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung einer periodischen elektrischen Spannung mit einer der Zündfrequenz entsprechenden Frequenz und einen zur Verteilung der Spannung auf die Zündkerzen der Zylinder ausgebildeten Verteiler aufweist, mit über eine der Zylinderzahl entsprechenden Anzahl von Elektroden.
The invention relates to an ignition device for an internal combustion engine, in particular a gasoline engine, which has a voltage generating device for generating a periodic electrical voltage with a frequency corresponding to the ignition frequency and a distributor designed to distribute the voltage to the spark plugs of the cylinders, with a number of electrodes corresponding to the number of cylinders .
Bei der traditionellen Zündeinrichtung für Benzinmotoren besitzt die Spannungserzeugungsvorrichtung eine Zündspule mit einer Primärwicklung, die mit der Batterie verbunden ist, und einer Sekundärwicklung, die über den Verteiler mit den Zündkerzen der verschiedenen Zylinder nacheinander verbunden wird. Die Primärwicklung enthält einen Unterbrecher mit Kondensator und Unterbrecherkontakten. Die Unterbrecherkontakte werden durch eine Nockenwelle mit einer der Zündfrequenz entsprechenden Frequenz geöffnet, und damit wird der Primärstromkreis periodisch unterbrochen. Im Moment dieser Unterbrechung wird in der Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die über den Verteilerläufer an die entsprechende Zündkerze gelegt wird. Der Kondensator verhindert dabei eine Funkenbildung am Unterbrecherkontakt.
In the traditional ignition device for gasoline engines, the voltage generating device has an ignition coil with a primary winding which is connected to the battery and a secondary winding which is successively connected to the spark plugs of the various cylinders via the distributor. The primary winding contains a breaker with capacitor and breaker contacts. The breaker contacts are opened by a camshaft at a frequency corresponding to the ignition frequency, and the primary circuit is thus periodically interrupted. At the moment of this interruption, a voltage is induced in the secondary winding, which is applied to the corresponding spark plug via the distributor rotor. The capacitor prevents sparks from forming at the breaker contact.
Der Zündfunke wird also folgendermassen erzeugt:
Solange der Unterbrecherkontakt zu ist, fliesst im Primärkreis ein Strom, wodurch sich in der Zündspule ein Magnetfeld aufbaut. In dem Augenblick, in welchem der Unterbrecher den Primärstromkreis unterbricht, bricht in der Zündspule das Magnetfeld zusammen, wodurch in der Sekundärwicklung eine hohe Spannung erzeugt wird, die durch den Verteiler an eine der Zündkerzen gelegt wird und dort den Zündfunken hervorruft.
The spark is generated as follows:
As long as the breaker contact is closed, a current flows in the primary circuit, as a result of which a magnetic field builds up in the ignition coil. The moment the breaker interrupts the primary circuit, the magnetic field in the ignition coil collapses, creating a high voltage in the secondary winding, which is applied to one of the spark plugs by the distributor and causes the ignition spark there.
Diese Zündeinrichtung, die heutzutage in etwa 9 > 95 % der Fahrzeuge angewandt wird, weist trotz ihrer Wirtschaftlichkeit eine Reihe von Nachteilen auf. Der erreichbare Wirkungsgrad ist niedrig, es ist eine periodische Eichung erforderlich, und die Unterbrecherkontakte müssen periodisch ersetzt werden. Ausserdem ist die Anzahl der erforderlichen Bestandteile gross, was in den Herstellungskosten zum Ausdruck kommt.
This ignition device, which is used in about 9> 95% of vehicles today, has a number of disadvantages despite its economic efficiency. The achievable efficiency is low, periodic calibration is required and the breaker contacts must be replaced periodically. In addition, the number of components required is large, which is reflected in the manufacturing costs.
Andere bekannte Einrichtungen, so z. B. die elektronischinduktive oder die elektronisch-kapazitive Zündeinrichtung, besitzen gewisse Vorteile gegenüber der traditionellen Zündeinrichtung und eignen sich für besondere Zwecke gut, jedoch sind sie für den grössten Teil der Anwendungsfälle zu kostspielig.
Other known facilities, such. B. the electronically inductive or the electronically capacitive ignition device, have certain advantages over the traditional ignition device and are well suited for special purposes, but they are too expensive for the majority of applications.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Konstruktion einfacher und die Anzahl der Bestandteile niedriger ist und ohne Einbusse in der Funktionstüchtigkeit beträchtliche Kostenersparnisse erreicht werden können.
The object of the invention is to create an ignition device of the type mentioned at the outset, in which the construction is simpler and the number of components is lower, and considerable cost savings can be achieved without loss of functionality.
Eine Einrichtung zur Lösung der genannten Aufgabe zeich- net sich dadurch aus, dass die Spannungserzeugungsvorrichtung ein zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer vorgerückten Stellung in radialer Richtung verschiebbares piezoelektrisches Zündelement aufweist, das Zündelement periodisch in seine zurückgezogene Stellung drängende Drängeteile sowie eine Beschleunigungsvorrichtung, welche das Zündelement von seiner zurückgezogenen Stellung in radialer Richtung nach aussen beschleunigt und mit einer Elektrode in Berührung drängt, so dass die im Zündelement auftretende piezoelektrische Spannung über die genannte Elektrode zur entsprechenden Zündkerze gelangt, um in dieser einen Zündfunken hervorzurufen,
A device for solving the stated object is characterized in that the voltage generating device has a piezoelectric ignition element that can be displaced in the radial direction between a retracted position and an advanced position, urging parts that periodically push the ignition element into its retracted position, and an acceleration device that controls the ignition element accelerated outward from its retracted position in the radial direction and presses into contact with an electrode, so that the piezoelectric voltage occurring in the ignition element reaches the corresponding spark plug via said electrode in order to cause an ignition spark in it,
und dass der Verteiler das Zündelement den Elektroden nacheinander geb enüb erstellt, um die Zündkerzen aufeinanderfolgend unter Spannung zu setzen.
and that the distributor creates the ignition element sequentially to the electrodes to sequentially energize the spark plugs.
Die erfindungsgemässe Zündeinrichtung hat den Vorteil, dass die Spannungserzeugungsvorrichtung wesentlich einfacher als bei der traditionellen Zündeinrichtung ist. Es wird eine piezoelektrische Spannung durch Beschleunigung eines Zündelementes aus piezoelektrischem Material, d. h. durch Aus übung eines axialen Druckes auf das Zündelement, erzeugt.
The ignition device according to the invention has the advantage that the voltage generating device is much simpler than with the traditional ignition device. A piezoelectric voltage is generated by accelerating an ignition element made of piezoelectric material, i. H. generated by exerting axial pressure on the ignition element.
Die Zündspule und der Unterbrecher sind nun überflüssig und die ganze Zündeinrichtung beschränkt sich im wesentlichen auf einen Verteiler. Die Zündung ist von der Batterie unabhängig und es ist weder eine Eichung noch eine Ersetzung von Unterbrecherkontakten erforderlich. Die Gesamtkosten der Einrichtung sind wesentlich niedriger als diejenigen der traditionellen Zündeinrichtung.
The ignition coil and the interrupter are now superfluous and the entire ignition device is essentially limited to a distributor. The ignition is independent of the battery and neither calibration nor replacement of break contacts is required. The overall cost of the device is much lower than that of the traditional ignition device.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt eine Zündeinrichtung für einen 4-Zylinder-Benzinmotor.
An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. This shows an ignition device for a 4-cylinder gasoline engine.
Der Verteiler weist eine durch die Verteilerwelle 1 angetriebene, durch einen Exzenter gebildete Halterung 2 auf, und in einer Bohrung 2' der letzteren ist das piezoelektrische Zündelement 3 zwischen einer zurückgezogenen und einer vorgerückten Stellung in radialer Richtung verschiebbar angeordnet.
The distributor has a holder 2 which is driven by the distributor shaft 1 and is formed by an eccentric, and the piezoelectric ignition element 3 is arranged in a radial direction between a retracted and an advanced position in a bore 2 'of the latter.
In der Zeichnung befindet sich das Zündelement 3 in seiner vorgerückten Stellung und ist mit einer der mit den Zündkerzen (nicht gezeigt) elektrisch verbundenen Elektroden 4 in Berührung. Während einer Winkelverschiebung des Zündelementes 3 von einer Elektrode 4 zur nächsten wird dieses durch einen Drängeteil resp. Exzenter 5 entgegen der Druckkraft der Feder 6 in radialer Richtung nach innen in seine zurückgezogene Stellung gedrängt.
In the drawing, the ignition element 3 is in its advanced position and is in contact with one of the electrodes 4 electrically connected to the spark plugs (not shown). During an angular displacement of the ignition element 3 from one electrode 4 to the next, this is through a drainage part, respectively. Eccentric 5 urged against the compressive force of spring 6 in the radial direction inward into its retracted position.
Zu diesem Zweck weist der Drängeteil 5 eine konkave Nockenfläche 7 auf, welche während der genannten Winkelverschiebung mit dem äusseren Ende des Zündelementes 3 im Eingriff ist und mit einer solchen Krümmung ausgebildet ist, dass sie sich in Drehrichtung des Zündelementes, die durch einen Pfeil angedeutet ist, der Drehachse der Verteilerwelle 1 nähert, so dass das Zündelement 3 in seine zurückgezogene Stellung gedrängt und die Feder 6 zusammengedrückt wird.
For this purpose, the urging part 5 has a concave cam surface 7 which is in engagement with the outer end of the ignition element 3 during the said angular displacement and is designed with such a curvature that it moves in the direction of rotation of the ignition element, which is indicated by an arrow , approaches the axis of rotation of the distributor shaft 1, so that the ignition element 3 is pushed into its retracted position and the spring 6 is compressed.
In dieser Stellung befindet sich das äussere Ende des Zündelementes 3 am Ende der Nockenfläche 7 und steht der nächsten Elektrode 4 annähernd gegenüber. Beim Erreichen der Entlastungsfläche 8 wird dem Zündelement 3 der Weg zur genannten Elektrode freigegeben und dieses wird durch die Feder 6 mit aufgespeicherter Energie plötzlich in radialer Richtung nach aussen geschleudert und mit der Elektrode in Eingriff gebracht. Die auf das Zündelement einwirkenden Beschleunigungskräfte üben auf dieses einen allmählich anwachsenden Druck aus und rufen im Zündelement eine entsprechende piezoelektrische Spannung hervor. Diese wird durch den Eingriff mit der Elektrode auf die entsprechende Zündkerze gelegt. Während einer vollen Drehung des Zündelementes 3 kommt dieses mit allen vier Elektroden 4 nacheinander in Eingriff, so dass in jedem Zylinder ein Zündfunken entsteht.
In this position, the outer end of the ignition element 3 is at the end of the cam surface 7 and is approximately opposite the next electrode 4. When the relief surface 8 is reached, the path to the named electrode is released for the ignition element 3 and this is suddenly thrown outward in the radial direction by the spring 6 with stored energy and brought into engagement with the electrode. The acceleration forces acting on the ignition element exert a gradually increasing pressure on it and produce a corresponding piezoelectric voltage in the ignition element. This is placed on the corresponding spark plug by engaging the electrode. During a full rotation of the ignition element 3, it comes into engagement with all four electrodes 4 one after the other, so that an ignition spark is produced in each cylinder.
Die beschriebene Zündeinrichtung ist für einen Motor mit vier Zylindern ausgebildet. Für einen Motor mit einer anderen Anzahl von Zylindern muss die Anzahl der Elektroden und diejenige der Nockenflächen der Anzahl der Zylinder entsprechen. Die Nockenfiächen können gegebenenfalls auf einem einzigen Drängeteil ausgebildet sein.
The ignition device described is designed for an engine with four cylinders. For an engine with a different number of cylinders, the number of electrodes and that of the cam surfaces must correspond to the number of cylinders. The cam surfaces can optionally be formed on a single urging part.
PATENTANSPRUCH
PATENT CLAIM
Zündeinrichtung für Brennkraftmaschine, insbesondere Benzinmotor, welche eine Spannungserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung einer periodischen elektrischen Spannung mit einer der Zündfrequenz entsprechenden Frequenz und einen zur Verteilung der Spannung auf die Zündkerzen der Zylinder ausgebildeten Verteiler aufweist, mit über eine der Zylinderzahl entsprechenden Anzahl von Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserzeugungsvorrichtung ein zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer vorgerückten Stellung in radialer Richtung verschiebbares piezoelektrisches Zündelement (3) aufweist, das Zündelement periodisch in seine zurückgezogene Stellung drängende Drängeteile (5),
Ignition device for internal combustion engine, in particular gasoline engine, which has a voltage generating device for generating a periodic electrical voltage with a frequency corresponding to the ignition frequency and a distributor designed to distribute the voltage to the spark plugs of the cylinders, with a number of electrodes corresponding to the number of cylinders, characterized in that, that the voltage generating device has a piezoelectric ignition element (3) displaceable in the radial direction between a retracted position and an advanced position, urging parts (5) periodically urging the ignition element into its retracted position,
sowie eine Beschleunigungsvorrichtung, welche das Zündelement (3) von seiner zurückgezogenen Stellung in radialer Richtung nach aussen beschleunigt und mit einer Elektrode (4) in Berührung drängt,
as well as an acceleration device, which accelerates the ignition element (3) from its retracted position in the radial direction outwards and urges it into contact with an electrode (4),
so dass die im Zündelement (3) auftretende piezoelektrische Spannung über die genannte Elektrode (4) zur entsprechenden Zündkerze gelangt, um in dieser einen Zündfunken hervorzurufen, und dass der Verteiler das Zündelement (3) den Elektroden (4) nacheinander gegenüberstellt, um die Zündkerzen aufeinanderfolgend unter Spannung zu setzen.
so that the piezoelectric voltage occurring in the ignition element (3) reaches the corresponding spark plug via said electrode (4) in order to cause an ignition spark in it, and that the distributor positions the ignition element (3) one after the other in order to create the spark plugs sequentially energized.
UNTERANSPRÜCHE
1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Drängeteil (5) eine Nockenfläche (7) aufweist, welche periodisch mit dem Zündelement (3) in Eingriff ist und dieses während seiner fortschreitenden Drehbewegung allmählich in seine zurückgezogene Stellung drängt, sowie eine Entlastungsfläche (8), welche dem Zündelement (3) den Weg zur angrenzenden Elektrode (4) freigibt.
SUBCLAIMS
1. Device according to claim, characterized in that each urging part (5) has a cam surface (7) which is periodically in engagement with the ignition element (3) and gradually pushes it into its retracted position as it rotates, and a relief surface ( 8), which enables the ignition element (3) to reach the adjacent electrode (4).
2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsvorrichtung ein Federelement (6) aufweist, welches das Zündelement (3) während seiner in Richtung seiner zurückgezogenen Stellung gerichteten Verschiebung abstützt und es aus dieser Stellung in Richtung seiner vorgerückten Stellung beschleunigt.
2. Device according to claim, characterized in that the acceleration device has a spring element (6) which supports the ignition element (3) during its displacement directed in the direction of its retracted position and accelerates it from this position in the direction of its advanced position.
3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler eine durch die Verteilerwelle (1) angetriebene Halterung mit einer in dieser ausgebildeten Bohrung (2') aufweist, in welcher das Zündelement (3) in radialer Richtung verschiebbar ist.
3. Device according to claim, characterized in that the distributor has a holder driven by the distributor shaft (1) with a bore (2 ') formed in this, in which the ignition element (3) is displaceable in the radial direction.