DD154232A5

DD154232A5 - Einrichtung zur erzeugung von fremdzuendung eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DD154232A5
Application number: DD80225060A
Authority: DD
Inventors: Basil E Wainwright
Original assignee: Ultimate Holdings Sa
Priority date: 1979-11-07
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1982-03-03
Also published as: PT72024B; AU6387080A; DK467080A; FI803441L; PL227702A1; JPS56124672A; IL61398A0; ZA806767B; CA1161101A; PT72024A; EP0028899A1; BR8007189A; NO803241L; GR72122B

Abstract

Einrichtung zur Erzeugung von Fremdzuendung in einem Verbrennungsmotor, in der Funken an den Zuendkerzen durch einen Hochspannungsimpuls von im allgemeinen 20 kV gebildet und anschliessend durch eine Gleichspannung von im, allgemeinen 3 kV aufrechterhalten werden. Bei einer Ausfuehrungsform wird die Gleichspannung von einer 12-Volt-Quelle durch einen Gleichstrom-Gleichstromumformer erzeugt, wobei der Umformer eine im wesentlichen konstante Spannung ungeachtet der Stromentnahme durch den erzeugten Funken innerhalb bestimmter Grenzen erzeugen kann. Der Umformer kann auch seinen Betrieb im Falle eines Ausgangskurzschlusses einstellen. Der Umformer wird so beschrieben, dass er mit einem PROCO-Motor mit Magergemischverbrennung verbunden ist mit dem Ergebnis, dass nur eine Zuendkerze je Zylinder erforderlich ist. In einer anderen Ausfuehrungsform wird die Gleichstromdauerspannung direkt von einem durch den Motor getriebenen herkoemmlichen Wechselstromgenerator abgenommen.

Description

Einrichtung zur Erzeugung von Fremdentzündung eines Verbrennungsmotors

Anvrendungsgebiet der Br.findungs

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer und hinsichtlich einer Einrichtung zur Erzeugung von Fremdzündung eines Verbrennungsmotors_s und betrifft vor allem, jedoch nicht ausschließlich, Motoren für Kraftfahrzeug©*

Charakteristik ,der' bekannten technischen Lösungen ι

Bekanntlich werden die zu den Zündkerzen eines Verbrennungsmotors geführten elektrischen Funken gewöhnlich mit Hilfe einer Zündspule erzeugt, deren Hochspannungs-Sekundärwicklung durch einen Verteiler mit der Zündkerze des Motors verbunden ist, v/ob ei die' Primärwicklung der Spule mit einer- Hiederspannungsquelle verbunden ist, und zwar einer 12-Volt-Bafcterie oder einem vom-Motor getriebenen Wechselstromgeneratorsystem,, Ein vom Motor betriebenes ßchaltgerät, und zwar ein mechanischer Unterbrecher, erzeugt Unterbrechungen'in dem zur Primärwicklung "äer Spule fließenden Strom, und infolgedessen werden in der Sekundärwicklung Hochspannungsiapulse erzeugt, die zu den Zündkerzen gelangen_e

Beträchtliche Forschungsarbeiten wurden zur Verbesserung der BrennstoffÖkonomie' und zur Verringerung der Abgaseaissionen von Verbrennungsmotoren durchgeführt. Es wurden Anstrengungen zur Entwicklung eines Motors unternommen_? der zufriedenstellend, mit einem .magereren Verhältnis von Brennstoff - und Luft, das den. Zylindern des Motors züge-•führt-wird, läuft. Durch ein solches magereres Brennstoff-

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Luft-Verhältnis wird der Kraftstoffverbrauch verringert, aber es hat den Nachteil, daß sich das Kraftstoff/Luft-Gemisch mit einem herkömmlichen Fremdzündungssystem schwerer entzünden läßt. Das höhere Verhältnis von Luft zu Kraftstoff erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, daß stickstoffhaltige Kraftstoffbestandteile durch die Verr brennung in Stickstoffoxide, die anschließend als NO bezeichnet werden, umgewandelt v/erden. Solche NO -Produk-

•TW

te lassen sich nur schwer aus dem Abgas des Motors entfernen, wie es erforderlich wäre, wenn der Motor den Bestimmungen für schädliche Emissionen genügen soll.

Zur Verringerung von NO -Äbgasemissionen waren jüngste Forschungsarbeiten auf eine Eezirkulation von Motorabgasen in di© Motorzylinder gerichtet, um das Verhältnis von Kraftstoff und Luft in dem vom Motor verbrauchten Gemisch zu reduzieren und doch einen mageren Kraftstoffgehalt in dem Gemisch beizubehalten. Eine solche Abgasrezirkulation, im folgenden als SGR bezeichnet, verringert die NO -Emissionen, verringert aber auch die Verbrennungstemperatur •und führt dazu, daß das brennbare Gemisch in den Motorzylindern noch schwerer zu entzünden ist.

Es sind die verschiedensten Vorschläge gemächt worden, um die beim Entzünden eines mageren Kraftstoff/Luft~Gemischs auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen« Sine Lösung sieht eine solche Neukonstruktion des Motors vor,, daß eine sogenannte geschichtete Ladung in den Zylindern erzeugt wird· In einem Motor mit geschichteter Ladung hat ein Kraftstoff/Luft-Gemisch eine uneinheitliche räumliche Kraftstoffverteilung innerhalb des Zylinders, so daß eine höhere Kraftstoffkonzentration in der Nähe der

..Zündkerze als im übrigen Teil des Zylinders herrschte Wenn Fremdentzündung erfolgt, findet die-Verbrennung leichter in der verhältnismäßig hohen Kraftstoffkonzentration nahe der Zündkerze statt, und die entstehende Verbrennungswärme führt dazu, daß sich die Verbrennung zu dem magereren Geniisch.in den anderen Teilen des Zylinder hin ausbreitet«, Ein Beispiel für einen Motor mit geschichteter Ladung wird in "A New Concej;t of Stratified Charge Combustion - The Fora Combustion Process (FCP)" (Eine neue Konzeption von geschichteter Ladung^verbrennung - Der Ford-Verbrennungsprozeß), SAE ~ Artikel Nr₀ 680041 j Januar 1968> beschrieben. Dieser Motor wurde zu dem PROCO-Motor entwickelt, der.in "The Ford PEOCO Engine U pdate"-SAB-Artikel· Wr. 780699, August 19?8, beschrieben wird. Man. wird feststellen, daß der PROCO-Motor im Gegensatzzum FCP-Motor mit einem EGR-System zur Verminderung der HO -Abgasemissionen ausgestattet ist» Darüberhinaus ist festzustellen, daß zur Erzielung einer zufriedenstellenden Verbrennung zwei Zündkerzen je Zylinder bei dem durch EGR unterstützten PIiOCO-Motor erforderlich sind, wodurch die weiteren Schwierigkeiten sichtbar werden, die sich bei der Auslösung der Entzündung eines mageren Verbrennungsgemisch^ ergeben, wenn EGR angewandt wird. Man wird einsehen_s daß bei Einsatz von zwei Zündkerzen je Zylinder ein komplizierter Verteiler notwendig wird und die Gesamtkosten für das Zündungssystem ganz, erheblich höher sind. Ein anderes Problem, das sich aus dem Einsatz von zwei Zündkerzen je Zylinder ergibt, ist, daß die Konzeption des PROCO-Motors nur bei großen Motorhubräumen von praktisch 5 Litern oder mehr angewandt werden kann.» Bei kleineren Motorhubräumen ist nicht genügend Platz im. Zylinderkopf für die Aufnahme der Zündkerzen und die für diesen Mo.tortyp erforderlichen Ventile und Einspritzdüsen vorhanden<,

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Ein anderer Vorschlag für die Entzündung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs wird in der US-ES Nr. 4-0033.316 von Birchenough· gemacht, und zwar betrifft er eine Anordnung, bei der eine Hochspannungs-Gleichstromquelle mit der Sekundärwicklung einer Zündspule in einer solchen Weise in Reihe geschaltet ist, daß der durch die herkömmliche Arbeitsweise der Spule erzeugte Funken aufrechterhalten bleibt. Somit wird die Fremdzündung im Zylinder durch einen typischen 20 kV~Jmpuls ausgelöst, der in herkömmlicher Weise durch Unterbrechen des Stromflusses in der Primärwicklung der Spule erzeugt wird, und der Funken wix'd anschließend durch eine Hochspannung von etwa 2 bis 4 kV von der-Hochspannungs-Gleichstromquelle, die mit der Sekundärwicklung der-Spule in Reihe geschaltet ist, in einer Weise aufrechterhalten, die weitgehend der Art und Weise- analog ist, in der ein Schweißlichtbogen durch einen Hochspannungsimpuls erzeugt und durch einen Gleichstrom geringerer Spannung unterhalten wird. Es ist allgemein bekannt, daß ein einmal gezündeter Lichtbogen durch eine Spannung aufrechterhalten werden kann, die geringer ist als die zum Zünden des Lichtbogens gebrauchte*

Birchenough stellt fest, daß die zur Aufrechterhaltung des Funkens erforderliche Spannung im allgemeinen konstant is.t, und daß die Spannungs-Strom-Kennlinie des Gleichstromgenerators so sein sollte, daß dem Funken ein konstanter Strom zugeführt wird.

Der in Fig. 2 der Birchenough US-IB gezeigte Stromkreis erhält diesen Zustand dadurch, daß-der Gleichstromgenerator so eingerichtet wurde, daß er eine Ausgangsspannungs-

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Strom-Kennlinie,, hat j -die durch eine Kurve definiert ist, für die eine verringerte Ausgangsspannung zu einem höheren Strom führt, wobei der Eöchststrooi bei Niederspannung durch die Ausgangsimpedanz des Gleichstromgenerators· begrenzt wird»

In der Praxis wurde festgestellt', daß die für die Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Spannung zwar im allgemeinen einen konstanten Mittelwert aufweist, aber auch vorübergehenden Schwankungen unterworfen ist, wobei diese Schwankungen während der Vex^lbremiungsbedingungen bei hoher EGE, hoher Verdichtung, hohen Gaswirbelgeschwindigkeiten innerhalb des Zylinders und bei der Verbrennung von extrem mageren Kraftstoffgemischen auftreten. Während einer derartigen vorübergehenden Schwankung können sowohl eine relative·'hohe'Spannung als auch ein relativ hoher Strom zur Aufrechterhaltuiig des Funkens erforderlich sein. Jedoch liefert der Gleichstromgenerator von Birchenough eine relativ geringe Spannung bei 'hohen Stromwerten und wird daher den Funken während solcher Übergangsbedingungen_ nur aufrechterhalten, wenn der Gleichstromgenerator stärker ausgelegt wird und er daher für den vorwiegenden Teil seines Einsatzes unrationell ist«

Ein anderes Problem tritt bei dem Gleichstromgenerator von Birchenough in dem Fall auf, daß ein Kurzschluß an der Zündkerze oder am Ausgang des Generators stattfindet« Ein derartiger Kurzsehlußzustand kann eintreten, wenn ein Techniker die Arbeitsweise des Zündstromkreises überprüft. Es ist allgemein, üblich, die Zuleitung der Zündkerze mit dem Motor in Berührung zu bringen, um zu sehen, ob ein Funke vom 'Ende der Zuleitung überspringt. Während

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einer solchen Überprüfung kann ohne weiteres ein Kurzschluß am Ausgang des. Gleichstromgenerators auftreten. Nun weist der Gleichstromgenerator von Birchenough einen frei laufenden Oszillator auf, der einen Aufwärtstransformator treibt, dessen Ausgang an eine Dioden- und Kondensatorschaltung angelegt wird, die als Gleichrichter und Spannungsvervielfacher wirkt, um einen Hochspannungs-Gleichstromausgang am Ausgangskondensator zu erzeugen. Falls ein Kurzschluß am Ausgang stattfindet, arbeitet der Gleichstromgenerator so, daß er einen hohen Strom in den Kurzschluß pumpt. Folglich wird sich der Oszillator überhitzen und möglicherweise ausfallen. Der Stromkreis von Birchenough ist somit für'Wartungstechniker gefährlich« Wenn ein Techniker versehentlich die Hochspannungszuleitung der Zündkerze berührt, um einen Kurzschluß herbeizuführen, wird der Gleichstromgenerator einen starken Strom in den Kurzschluß pumpen mit für'den Techniker gefährlichen Folgen*

Ein anderes Problem bei dem von Birchenough vorgeschlagenen Stromkreis liegt darin, daß durch die Arbeitsweise der Hochspannungs-Gleichstromquelle wesentliche Erosionsraten der Elektroden der Zündkerzen und der Elektroden des Verteilers und seines zugehörigen Rotorarmes erzeugt werden. Dieses Problem ist besonders schwerwiegend, wenn die vom. Gleichstromgenerator gelieferte Energie so hoch gewählt wurde, daß der Funken während der Verbrennung bei hohen BGR-Geschwin&igkeite'n und starker Wirbelung des Verbrennungsgases für ein mageres Kraftstoff-Verbrennungsgemisch aufrechterhalten werden soll.

Ein weiteres aus dem Birchenough-Stromkrei's entstehendes Problem ist, daß der Ausgangskondensator des Gleichstrom-

-.regs noch eine ziemliche lange Zeit nach dem Abschalten des Stromkreises geladen bleibt» So kann ein Techniker, wenn er den Ausgang des Zündstromkreises selbst nach Abschalten des Stromkreises berührt, noch einen elektrischen Schlag bekommen.

Ziel der_M Mindung %

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde₅ ein verhessei·- tes Zündsystem für einen Verbrennungsmotor für Magergemisch zur Verfügung zu stellen«

Eine andere Aufgabe der Erfindung betrifft ein Zündsystem, das zu einer zufriedenstellenden Verbrennung in einem mit einem EGE-System ausgestatteten-Verbrennungsmotor führte

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe ist die Bereitstel- lung eines Zündsystems_v in dem die durch die Zündkerzen .erzeugten Funken durch die übliche Arbeitsweise einer Zündspule ausgelöst und anschließend durch den Einsatz eines Gleichstromgenerators aufrechterhalten werden, wobei der Gleichstromgenerator so beschaffen ist, daß er die Funken auch während der oben genannten -vorübergehenden Llchtbogendauerspannung und der Stromschwankungen aufrechterhalten kann«.

Eine andere erfindungsgemäße Aufgabe' besteht darin, einen solchen Gleichstromgenerator zur' Verfügung zu stellen, der keinen Starkstrom.in. den Ausgangskurzschluß pumpt und bei dem es viel weniger wahrscheinlich ist, daß er zu ge-

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fährlichen Elektroschocks bei Instandhaltungstechnikern führt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit geschichteter Ladung mit einem EGR-Systeta, wobei ein Zündsystem nur eine Zündkerze je Motorzylinder enthält»

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung betrifft die Schaffung eines EROGO-Motors mit einem Zündsystem, das nur eine Zündkerze je Zylinder enthält.

Und noch eine Aufgäbe.der Erfindung betrifft ein Zündsystem, das den Bau kleinerer PKOOO-Motoren ermöglicht,

Darlegung des Wesens der Erfindung s

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung die Schaffung einer Einrichtung zur Erzeugung von Fremdzündung eines Verbrennungsmotors, bei der an den Zündkerzen Funken durch einen elektrischen Impuls erzeugt werden und anschließend durch den Einsatz eines Gleichstromgenerators aufrechterhalten werden, der eine Dauerspannung an die . Kerzen anlegt, wobei der Generator dadurch gekennzeichnet .ist, daß' er für die Erzeugung ein'er im wesentlichen kon- · stanten Spannung über einen bestimmten Bereich von Stromwerten, die durch ihn zur Aufrechterhaltung des Funkens geliefert werden, und zur Beendigung des zur Aufrechterhaltung des Funkens erfolgenden Vorganges in dem Falle_s daß der dadurch zu der Zündkerze geleitete Strom einen

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bestimmten Höchstwert überschreitet, ausgelegt ist. Der Gleichstromgenerator bietet den Vorteil, daß, weil seine Spannung im· wesentlichen konstant bleibt, der Generator die Funken selbst unter Bedingungen von hoher BGR, Gaswirb e !belastung und extrem sparsamer Verbrennung aufrechterhalten' wird» Wenn der Funken einen vorübergehend hohen Strom verlangt, kann die" Spannung des Generators den Strom liefern, ohne daß die Spannung unter die Lichtbogendauerspannung abfällt_e

Da. der Generator außerdem zu arbeiten aufhören wird, wenn der Strom einen bestimmten Höchstwert überschreitet, wird der Generator keinen Starkstrom in einen Kurzschluß pumpen, und somit sind die Gefahren für den Instandhaltungstechniker, der versehentlich die Zündkerzenzuleitungen berührt j erheblich verringerte Auch im Falle'eines Ausgangskurzschlusses wird der Generator nicht überhitzt oder ausfallen«,

In Übereinstimmung mit einem bevorzugten 'Merkmal der Er» findung entwickelt der Gleichstromgenerator seine Ausgangsspannung über einen Kondensator, der durch Widerstandselemente parallelgeschlossen· ist» damit sich der Kondensator entladen kann, wenn der Generator außer Betrieb ist β Auf diese Weise wird der Kondensator die Ladung ableiten, die sonst zu einem elektrischen Schlag bei dem Wartungstechniker führen könnte.

Gemäß einem anderen As£>ekt wird durch die Erfindung eine Einrichtung zur Erzeugung einer Fremdzündung bei einem Verbrennungsmotor zur Verfügung .gestellt, bei der die von dem Gleichstromgenerator erzeugte Funkendauerspamiung

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einen selektiv variablen Wert hat, wobei der Wert in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors veränderlich ist und der Vorteil darin besteht, daß .relativ hohe Punkenenergien nur für extreme Verbrennungsbedingungen gebraucht werden und geringere Funkenenergien zu anderen Zeiten angewandt werden können, so daß die Erosion an der Elektrode der Zündkerze verringert wird« ·

Nach einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein verbessertes Zündsystem für einen Verbrennungsmotor mit geschichteter Ladung für Magergemisch zur Verfügung gestellt, vor'allem., jedoch nicht ausschließlich, für einen HlOCO-Motor, bei dem die Funken an den Zündkerzen in den Verbrennungsräumen des Motors durch elektrische Impulse ausgelöst werden und anschließend durch die Anwendung eines · Gleichstromgenerators erhalten werden, der eine Funkendauerspannung an die Kerzen liefert» Nach diesem erfindungsgemäßen Aspekt ist nur eine Zündkerze je' Verbrennungsraum vorgesehen, da erfindungsgemäß eine zufrieden-' .stellende Entzündung mit nur einer Zündkerze erzielt werden kann, ohne daß die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringert würde und wobei eine Verbesserung hinsichtlich einer geringeren Abgasverschmutzung erzielt wird. Außerdem kann durch die Erfindung der Motor mit geschichteter Ladung, mit höheren EGR-Geschwindigkeiten betrieben werden, ohne daß ein ziemlich hartes Laufen auftritt«,

Ausführungsbeisp^iele;

Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, die

erläuterndes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dient.

In den Zeichnungen stellen dar;

Fig. 1 ein scheGiatiscb.es Diagramm einer Einrichtung zur Erzeugung Von Freadzündung gemäß 'der Erfindung?

Fig. 2 eine detailliertere Ansicht des Schaltbildes eines Gleichstromgenerators von Pig« 1;

Figo 3 für die 'Arbeitsweise des Gleichstromgenerators typische Wellenfortien, wobei Fig. 3a den Strom in der Primärwicklung des Transformators T1 von Fig. 2 zeigt? 3?ig_e 33 eine Ansicht der in der Sekundärwicklung des Transformators ΤΛ induzierten Spannung ist; Fig, 3G den für den Generator 7 charakteristischen Spannung»Strom-Ausgang darstellte

Fig., 4- eine Modifikation der Einrichtung von Fig« 1 und 2, in der die vom Generator 7 erzeugte Spannung in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors zur Verringerung von Zündkerzenerosion gesteuert wirdj

Fig₆ 5 bis 7 alternative Anordnungen des Schaltkreises von Figo 4i

Fig. 8 ein schematisch.es Schaltbild einer Anordnung, die es ermöglicht_} daß eine getrennte Induktivität in Reihe

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mit den Zündkerzen geschaltet wir&i

Fig. 9 eine schematische Anordnung, die die Verwendung des Gleichstromgenerators als Zusatzaggregat für ein herkömmliches Zündsystem gestattet?-

3?ig_e 10 eine Schnittansicht eines Zylinders eines PROGO-Motorsj

Figi 11 eine schematische Draufsicht des Zylinderkopfes des PROOO-Motorsj

Fig. 12 eine schematische Schnittansicht eines PRGCO-Motors, der für ein erfindungsgemäßes Zündsystem eingerichtet ist und der nur eine Zündkerze je Zylinder hatj

e 13 ein schematisches Diagramm eines anderen erfindungsgemäßen Beispiels, bei dem ein herkömmlicher Wechselstromgenerator verwendet wird·

In Fig. 1 wird eine Funkenimpulserzeugungseinrichtung gezeigt, die eine Zündspule 1 mit der Primärwicklung 1a und der-Sekundärwicklung 1b, eine Stromregeleinrichtung 2, die einen in der Primärwicklung fließenden Niederspannungsstrom steuert, und eine vom Motor getriebene Funken-Zeitgeber~Steuereinrichtung 3 aufweist, die die Stromregeleinrichtung 2 treibt. Die Stromregeleinrichtung 2 ist so beschaffen, daß sie eine rasche Änderungsgeschwindigkeit des

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in der' Primärwicklung 1a vorhandenen Stromflusses in Abhängigkeit von der Arbeitsweise der Zeitgebersteuereinrichtung 3 hervorrufen kann, damit in der Sekundärwicklung 1b ein Hochspannungsimpuls von etwa 20 bis 40 kV induziert wird« Dieser Hochspannungsimpuls kann die Fremdzündung in einem Verbrennungsmotor herbeiführen, und der Impuls wird über einen. Verteiler 4, der einer der bekannten Typen sein kann, an die in den Zylindern des Motors . (nicht gezeigt) angebrachten Zündkerzen 5 angelegte

Die Stromregeleinrichtung 2 und die Zeitsteuereinrichtung 3 können aus einem herkömmlichen Unterbrecher bestehen, der von einer Hocke im Verteiler 4 betätigt, wird, der einen 12-Volt-lTennstrom von der üblichen Batterie/Wechselstromgenerator-Anordnung (nicht gezeigt) des Motors auf Leitung 6 schaltet, um den Stromfluß zu unterbrechen und eine rasche Veränderungsrate des Stroms in der Primärwicklung 1a zu erzeugen* Alternativ kann die Stromregeleinrichtung ein Halbleiterschalter sein, der so arbeitet, daß er einen Kondensator durch die Primärwicklung 1a entlädt« Auch die Funken-Zeitgebersteuereinrichtung 3 kann aus einem bekannten photoelektrischen, Infrarot- oder ähnlichen Detektor bestehen, der auf die Winkeldrehstellung des Mo-tors anspricht«

So werden bei Betrieb der lunkenerzeugung-seinrichtung Hochspannungsimpulse in der Sekundärwicklung 1b der Spule als Reaktion auf die aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgänge der Funken-Zeitgebersteuereinrichtung 3 erzeugt, wobei diese Impulse durch den Verteiler 4 entsprechend nacheinander an eine der Zündkerzen 5 angelegt werden, um Funken nacheinander in einera der Zylinder zu erzeugen und da-

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durch das in den Zylindern befindliche Luft-Kraftstoff-Gemisch zu entzünden.

Außerdem ist ein Gleichstromgenerator 7 vorhanden, der in Reihe mit der Sekundärwicklung 1b geschaltet ist. Der Generator 7 legt an die Zündkerzen 5 eine Gleichspannung an, durch die ein Funken an den Zündkerzen aufrechterhalten werden kann,.nachdem der durch die Tätigkeit des Stromkreises 2 erzeugte HochspannuDgs-Funkenauslöseimpuls auf einen Viert abgesunken' ist, durch den der Funken nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Der Gleichstromgenerator 7 enthält einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer, der einen Hochspannungsausgang von nominell 3 kV von. der Niederspannungsquelle in Leitung 6 "erzeugen kann. Der Generator 7 erzeugt einen gleichgerichteten Gleichstromausgang in Leitung 8, der durch die Sekundärwicklung 1b der Spule zu dem Verteiler 4- und folglich zu den Zündkerzen 5 geleitet wird. Die Stärke der Ausgangsspannung des Generators 7 ist so gewählt, daß ein Funken an einer der Zündkerzen 5 unterhalten aber nicht gezündet wird, und der Generator ist an sich in "der Lage, eine Dauerspannung von einer solchen Stärke zu erzeugen. Sobald der Funken durch einen, durch die Arbeit'der Stromregeleinrichtung 2 erzeugten Hochspannungsitnpuls gezündet wurde, kann der Funken durch eine etwas niedrigere Spannung aufrechterhalten werden, und der Gleichstromgenerator 7 ist in der Lage, eine derartige Dauerspannung zur Verfügung zu stellen. Die Tat-' sache, daß der Funkendauerstrom von einem gesonderten Generator 7 geliefert wird, bietet den Vorteil, daß viel stärkere Funkenströme über längere Zeiträume.gebildet werden können, wodurch sich eine bessere. Kraftstoffverbrennung, und eine bessere Kraftstoffwirtscnaftlichkeit und/ oder eine Verringerung der Abgasemission ergeben«

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In den hier beschriebenen Formen der Erfindung entwickelt der Generator 7 eine Dauerausgangsspannung, und jeder Funken wird entweder-durch die Arbeit des Verteilers, der die angelegte Dauerspannung unterbricht und sie an eine nachfolgende Zündkerze anlegt, oder durch den erhöhten Gasdruck, der in.'dem Zylinder durch die von dem Funken ausgelöste Verbrennung erzeugt wird, gelöscht. Der erhöh-'te Gasdruck stellt eine erhöhte elektrische Impedanz für den zwischen den Zündkerzenelektroden erzeugten Lichtbogen dar, und der von dem Generator 7 erzeugte Spannungspegel kann entsprechend so gewählt werden, daß der erhöhte Gasdruck zum automatischen Verlöschen des Funkens führt, wenn der Gasdruck auf eine bestimmte Höhe steigt, die anzeigt," daß eine zufriedenstellende Verbrennung in dem Zylinder stattgefunden hat. Wenn also eine bestimmte Druckhöhe in' dem Zylinder erreicht wurde, reicht die vom· Generator- 7 erzeugte Spannung nicht mehr aus, um den Funken zu unterhalten, so daß der Funken automatisch verlöscht»

In einer anderen Anordnung wird der Gleichstromgenerator 7 abgeschaltet und wieder eingeschaltet, um den Funken zu löschen»

Da der Generator 7 an sich in der Lage ist, einen kontinuierlichen Hochspannungsausgang zu erzeugen, kann die Periode, in der der Generator 7 so geschaltet werden kann, daß er die Funkendauerspannung an die Funken lie-, fert, unabhängig von den Kenndaten des Stromkreises des Generators 7 gewählt werden, und somit kann die Dauer der Ausgarigsspaanung zum Beispiel so gewählt werden,_ daß sie einige Millisekunden, bis zu einer praktisch unbe-

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grenzten Zeit beträgt. Durch diese Anordnung kann die Funkendauer unabhängig von den Kenndaten des Stromkreises gesteuert werden, und es kann der durch den an der Zündkerze geschaffenen Lichtbogen gehende Strom im wesentlichen während der gesamten Periode, in der der Punken durch die Spannung von Generator 7 unterhalten wird, konstant g§- . halten werden. Daher ist es durch das erfindungsgemäße System möglich, die Punkendauer auszudehnen und die Energie zu erhöhen, wodurch die Motorverbrennung verbessert wird ο

Die Gleichstroni-Gleichstrom-Umfortaerschaltung des Generators 7 wird anschließend ausführlicher unter Bezugnahme auf 3?ig. 2 beschrieben,, Der Stromkreis des Generators 7 ist innerhalb einer gestrichelten Umrißlinie gezeigt und seine Verbindungen mit dem übrigen Zündstromkreis sind Bchematisch gezeigt» Der Stromkreis weist eine Oszillatorstufe 9 auf, die einen Aufwärtstransformator T1 treibt, dessen Ausgang zu einer Spannungsvervielfachungs- und 'Gleichrichterstufe 10 geleitet wird.

Die Oszillatorstufe 9 wird von der 12-Volt-Niederspannungs» leitung 6 durch eine Interferenzfilterschaltung, die die Kondensatoren 01 bis C3 und eine Induktionsspule L1 aufweist, getrieben. Die Filterschaltung verhindert, daß störende Einschwingvorgänge in Leitung 6 die Oszillatorbedingung der Oszillatorstufe 9 stören. Der Transformator T1 hat eine Primärwicklung mit den Wicklungsabschnitten 11a, 11b und einer Mittelanzapfung CT, eine Gegenkopplungswicklung 12,.eine Sekundärwicklung 13 und einen sättigungsfähigen. Kern 14·» Die Transistoren TR1 und TR2 können den von der Schiene 6 in die Prioiärwicklungsabschnitte 11a bzw_e'11b fließenden Strom steuern, wobei die

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Basis der Transistoren eine von der Gegenkopplungswicklung 12 stammende Verschaltspannung durch einen Vorspannungswiderstand RI und die Dioden D1 und D2 erhält»

Die -Arbeitsweise des Oszillators wird anschließend unter Bezugnahme auf die Wellenform-Diagramme von Fig. 3A und. 33 beschrieben, Voraussetzung ist, daß der Transistor TR1 leitend ist_B Ein Strom fließt von Leitung 6 durch den Wicklungsabschnitt 11a von der Mittelanzapfung CT, wobei sich der Strom im wesentlichen linear mit.einer Geschwin,-' digkeit aufbaut, die im wesentlichen durch die Induktanz des Wicklungsabschnittes 11a bestimmt -wird;» Der resultierende Stromanstieg im Widklungsabschnitt 11a ist bei 15 in Fig. 3-A- gezeigt. Der Zweck dieser im wesentlichen konstanten Veränderungsgeschwindigkeit des Stromes in der Wicklung besteht darin, in der Rückkopplungswioklung eine im allgemeinen konstante Spannung zu induzieren, die eine solche Polarität hat, daß sie die Basis von Transistor' TR1 entsprechend vorspannt, damit der Transistor in einem leitenden Zustand gehalten wird. In dem Maße, wie sich der in dem Wicklungsabschnitt 11a fließende Strom aufbaut, wird der Kern 1-4 mit Hagnetfluß gesättigt, und der Strom kann nicht weiter ansteigen«, Infolgedessen bricht die •Spannung an der Gegenkopplungswicklung schnell zusammen und die zum Transistor TR1 gehende Vorspannung nimmt ab_s so daß der Strcnnfluß in dem Wicklungsabschnitt 11a abnimmt, wodurch in der Gegenkopplungswicklung 12 eine Vorspannung mit entgegengesetzter Polarität induziert wird. Durch diese Vorspannung mit entgegengesetzter Polarität wird der Transistor TR2 rasch ein und" der Transistor.TR1 rasch ausgeschaltet» Der Strom baut sich dann in einem entgegengesetzten Sinne in dem Wicklungsabschnitt 11b auf 5 bis sich der Kern 14 in der in U¹Ig, 3A bei 16 gezeig-«

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ten Art und Weise sättigt,, wobei zu diesem. Zeitpunkt der Transistor TR1 wieder, einschaltet und der Transistor TP.2 ausschaltet. Der Stromkreis wird in dieser Weise schwingen. Die Stromanstiege wie bei 15 und 16 induzieren in der Sekundärwicklung des Transformators positive bzw» negative Spannungen, wie 17. und 18 in Fig. 3B, wobei die Spannungen im Verhältnis zu der an die Primärwicklungsabschnitte 11 in Abhängigkeit von dem Windungsverhältnis des Primärwicklungsabschnittes 11 und des Sekundärwick"-iungsabschnittes 12 angelegten Spannung hinauftransformiert werden. Liegt kein Belastungszustand an dem. Generator. 7 treten Schaltübergangszustände im Oszillator'auf, die zu Spannungspitzen 19 (Fig. 3B) führen, die an der - Spannungswellenform der Sekundärwicklung 12 auftreten»

Der Spannungsvervielfacher-- und Gleichrichter 10 weist sich schnell erholende Dioden D3» D4 auf, die jeweils Ladung in in Reihe geschaltete Kondensatoren 04, 05 während entgegengesetzter Polaritäten der Spannung an Wicklung 13 pumpen» Wenn also die Ausgangsspannung an Wicklung 13 positiv ist, leitet Diode D4 und lädt den Kondensator 05, und wenn die Ausgangsspannung negativ ist, wird der Kondensator 04 durch Diode D3 geladen. Da die Kondensatoren in-Reihe geschaltet sind, stellt der Ausgang an beiden eine Verdoppelung der positiven Spannungsschwankung an der Wicklung 13 dar,.Bin Endausgangskondensator 06 ist mit. den Kondensatoren 04, 05 für Glättungszwecke parallel geschaltete Parallel geschaltet mit dem Endausgangskondensator ist eine Yiiderstandskette R2, R3, die zur Glättung des Ausganges beiträgt und auch einen Entladungsweg für den Endausgangskondensator 06 schafft» Ein Funktionsanzeiger 20, im allgemeinen eine Neonröhre_? ist mit dem Widerstand R3 parallel geschaltet, um anzuzeigen, daß der Generator 7 in Tätigkeit ist„

Die Spannungsstrom-Kennlinie des Ausgangs von Generator 7, der zu Leitung 8 geführt wird,, ist in Fig. 30 als Kurve 21 gezeigt» Man wird feststellen, daß der Generator 7 eine im wesentlichen konstante Spannung über einen festgelegten Bereich des Stromes liefert* Wenn also ein Funken an einer Zündkerze 5 gezündet wurde, wird der Generator 7 eine konstante Spannung ungeachtet des durch die Impedanz des Lichtbogens definierten Strombedarfs' bis zu einem Höchststromwert 22 aufrechterhalten (Fig. 3O)₉ Der Stromwert ist durch den Punkt definiert, an dem die Basen von TR1 und TE2 nicht mehr, sättigen, wobei das durch Einstellen des Viertes von-Widerstand RI einstellbar ist* Über dem Wert 22 liegende Ströme zeigen einen Kurzschluß oder eine andere Störbedingung an der Zündkerze an, und der Generator ist so eingerichtet j daß er automatisch den Betrieb abschaltet, wenn eine solche Bedingung auftritt. Das Auftreten eines derartigen Kurzschlusses wird so auf die Ausgangswicklung 13 des Transformators T1 (Fig_c 2) zu~ rückwirkeη, daß die Induktanz des Transformators verändert wird und der Oszillator 9 außer Betrieb gesetzt ' wird. Ein weiteres nützliches Merkmal des Generators 7 " geht aus Fig* 30 hervor. Bevor ein Funken an einer der . Zündkerzen gezündet wurde, wird im wesentlichen kein •Strom auf Leitung 8 vom Generator 7 abgenommen. Unter .einer solchen Bedingung wird der Kondensator 06 (Figo 2) bis auf eine Spannung geladen, die im wesentlichen den doppelten Wert „der Spannungspitzen 19 hat. Diese relativ hohe Spannung von dem Generator 7 unterstützt das Zünden der Funken an den Zündkerzen 5> ö.a sich diese hohe Span™ · nung zu den in der Sekundärwicklung 1b der Spule induzierten Hochspannung s impulse η addiert.. Wach dem Zünden des Funkens,'wird Strom vom Generator 7 abgenommen, und die Spannungsspitzen 19 v/erden durch die Kondensatoren 04 bis CS mit dem Ergebnis integriert,· daß die Ausgangs™

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spannung in Leitung 8 auf ein im wesentlichen konstantes in Pig· 30 gezeigtes Plateau abfällt, das im wesentlichen gleich dem. doppelten Spannungspegel der Wellenform 17 ist (Fig.

Die Spannung-Strotn-Kennlinie des Generators 7 hat den Vorteil, daß der Generator den Funken unter Bedingungen einer extrem schwachen Verbrennung in Verbindung mit wesentlichen Geschwindigkeiten der EGR und Gaswirbelung innerhalb der Zylinder des Motors aufrechterhalten kann. Unter solchen Bedingungen kann die Impedanz des Lichtbogens erheblichen vorübergehenden Schwankungen unterliegen, so daß eine verstärkte Stromentnahme vom Generator 7 erfolgt«, Ss wurde gefunden, daß dor Generator zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens unter diesen extremen Bedingungen in der Lage sein muß, einen entsprechenden Strom an den Lichtbogen zu liefern, ohne daß die an den Lichtbogen angelegte Spannung abfallen darf. Wenn die Spannung unter einen bestimmten Pegel abfällt, auch nur momentan, wird der Lichtbogen verlöschen und erst wieder aufleuchten, wenn ein neuer 20 kV-Impuls von der Zündspule angelegt wird. In Fig. 3 ist in gestrichelter Umrißlinie die Spannung-Strom-Kennlinie 'der Generatoren des Typs, wie er in der US-PS Nr. 4.033.316 von Birchenough beschrieben wird, dargestellt« Man kann feststellen, daß, wenn der Lichtbogen plötzlich*einen relativ starken Strom braucht, die von dem Generator angelegte Spannung abfallen wird. Es würde also entweder der Lichtbogen erlöschen oder, wenn der Generator von Birchenough so ausgelegt wäre, daß er unter diesen Bedingungen zufriedenstellend arbeitet, würde er viel mehr Energie verbrauchen und -würde normalerweise unnötig hohe Spannungen an die Zündkerzen liefern«,

- .21 - 2 2 5

Es ist außerdem, zu beachten, daß der Generator 7 aus einer geringen Anzahl von Einzelteilen besteht und daher billig herzustellen ist und zuverlässiger ist·

Ein weiterer Vorteil des Generators 7 liegt darin_} daß in dem Falle, daß ein Techniker die Zündkerzenzuleitung zur Erzeugung eines Kurzschlusses berührt, der Oszillator 9-des Generators gedämpft wird und mit der Arbeit aufhört* Auf diese Weise wird'ein Zustand vermieden, bei dem der-Generator einen Starkstrom in den Kurzschluß pumpt« Selbstverständlich wäre eine solche Bedingung gefährlich für den Techniker und könnte auch möglicherweise zum Überhitzen und Ausfall des Generators führen»

Ein weiteres Sicherheitsinerkmal des Generators 7 ist, daß der Ausgangskondensator C6 (Fig. 2) durch die· Widerstände K2, R3 parallelgeschaltet ist, so daß sich seine Ladung zerstreuen kann, wenn der- Motor abgestellt ist«,

Ohne diese Parallelschaltung würde-der Kondensator C6 seine Ladung eine lange Zeit behalten, so daß ein Techniker, wenn er am Motor arbeiten muß, einen elektrischen Schlag von dem Kondensator C6 durch die Zündzuleitungen erhalten könnte, .Bei dem'-vorgestellten Generator 7 wird die Neonröhre 20 ihm nicht nur sofort anzeigen, ob das System: arbeitet, sondern auch, ob eine Ladung in dem Kondensator Go bleibte

Ein Merkmal des eben beschriebenen Zündüngssystems ist, daß erheblich erhöhte -durchschnittliche Funkenenergien im Yergleich zu einer herkömmlichen-.Unterbrecherzündung mit Hilfe der in die Funken durch den Generator 7 injizierten

- 22 -' 2 2 50 S ©

Ströme erzielt werden. Wenn beträchtliche SGR oder extreme Schwachverbrennungen in einem. Motor genutzt werden, müssen die Funkenenergien erheblich sein, wenn eine zuverlässige Zündung geschaffen werden soll. Bin möglicher Nachteil ist, daß die erhöhten Funkenenergien zu unannehmbaren Srosionsgeschwindigkeiten an den Zündkerzenelektroden und den Elektroden des Verteilers 4- führen können. Nach einem erfindungsgemäßen Aspekfc kann der Bnergiepegel der Funken in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Motors so gewählt v/erden, daß Funken höherer Energie nur erzeugt werden, wenn extreme Bedingungen auftreten. Auf diese Weise kann die durchschnittliche Energie der Funken verringert werden, ohne daß die aus der Erfindung resultierenden besseren Laufmerkmale des Motors verloren gingen. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung ist in"Fig. 4- gezeigt. Aus dieser Figur geht hervor,, daß der Generator 7 in Reihe mit der Zündspule im wesentlichen wie" in Fig. 2 verbunden ist, daß aber zusätzlich ein Relais 23 vorhanden ist', das zum Schalten der an den Oszillator 9 angelegten Spannung dient. Das Relais 23 hat eine Spule 24- und Kontakte 25, die durch einen Spannungsabfallwiderstand R4 paralle!geschaltet sind. Normalerweise sind die Kontakte 25 wie in der Zeichnung gezeigt offen, so daß ein Teil der zu dem Oszillator 9 geführten 12-Y-Spannung an dem Widerstand RM-abfällt j wodurch die in der Primärwicklung 11 entwickelte Spannung auf einen Wert von unter 12 Volt reduziert wird. Infolgedessen wird-der in Leitung 8 entwickelte Hochspannungs-Gleichstromausgang unter seinen Höchstwert verringerte Wenn jedoch die Kontakte 25 des Relais schließen, wird der Widerstand R4- kurzgeschlossen und die an den Oszillator 9 angelegte Spannung steigt mit dem Ergebnis an, daß die Gleichstrom~Ausgangsspannung in Leitung 8 ihren Höchstwert erreicht.

9 C

Das Relais wird von einer Logikschaltung· 26 gesteuert, die praktisch einen Schaltweg zu Erde für den durch die Relaisspule 24· fließenden Strom, schafft _o Die Logikschal·- tung spricht auf wahrgenommene Betriebsparameter des Motors an, schematisch bei 27 gezeigt. Die Logikschaltung 26 bestimmt, wann Betriebsparameter des Motors anzeigen, daß extreme Verbrennungsbedingungen herrschen, und entsprechend schaltet der Stromkreis 26 das Relais 23· Wie in Fig. 4- gezeigt wird, ist'der Motor mit einem EGR-System. ausgestattet, in dem die Gasströtnungsgeschwindigkeit selektiv durch eine Steuerung 28 gesteuert wird. Wie der Fachmann erkennen wird, wird die EGR-Geschwindigkeit praktisch in Abhängigkeit vom Vakuumpegel im Einlaßkrümmer gesteuert. Die Logikschaltung 26 spricht auf die EGR-Geschwindigkeit an«

Die Logikschaltung 26 spricht auch auf einen Kraftstoff regler 29 an, der die Stärke des Kraftstoffgemischs be~ stimmt» In einem Motor mit Ansaugung durch einen her-· kömmlichen Vergaser wird die Logikschaltung auf die Einstellung der herkömmlichen Drosselklappe reagieren, während in einem Motor mit geschichteter Ladung mit Kraftstoffeinspritzdüsen die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes zu den Einspritzdüsen überwacht sein wird«

Die Logikschaltung 26 spricht außerdem auf die Motortem.-peratur an, wie sie durch einen Temperaturfühler 30 festgestelltwird. Wenn diese Parameter nun gemeinsam oder einzeln einen Zustand anzeigen, von dem bekannt ist, daß er extreme Verbrennungsbedingungen darstellt_$ Wird das Relais 23 geschaltet, damit eine maximale Ausgangsspannung in Leitung 8 zur Verfügung steht j aber andererseits

2 2 5060

wird die Ausgangsspannung auf einen niedrigeren Pegel geschaltet, mit einer daraus resultierenden Minimisierung der Erosion der Zündkerzenelektroden.

Die Fig. 5 Ms 7 zeigen alternative Möglichkeiten für die Verbindung von Relais 25 mit dem Gleichstromgenerator 7. In Fig. 5 ist der Abfallwiderstand R'4 in die 12-Volt-Leitungsschiene 6 und nicht in die Erdrückleitung geschaltet. In Fig. 6 ist der Abfallwiderstand in die Ausgangs-Hochspannungsleitung -8 des Generators 7 geschaltet. In Fig. 7 ist der Abfallwiderstand in die Erdbezugsleitung der Gleichrichterausgangsstufe 10 des Generators geschalfcet. ·

In den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist der Gleichstromgenerator 7 in Reihe mit der Sekundärwicklung 1b der Zündspule geschaltet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Induktanz der Sekundärwicklung 1b zur Erhöhung der Dauerspannung 'über den vom Generator 7 bestimmten Pegel als Reaktion auf die erhöhte Lichtbogenimpedanz, die beispielweise bei starker Gaswirbelung auftritt, beiträgt. In bestimmten Fällen ist die Induktanz der Sekundärwicklung 1b möglicherweise für diesen Zweck nicht ausreichend und es kann angebracht sein, eine gesonderte Induktionsspule zur Schaffung des Ballastes einzusetzen.

Figo 8 zeigt eine Anordnung, in der eine gesonderte Induktionsspule L2 in Leitung 8 geschaltet ist und die Spulenwicklung 1b nicht als Ballastinduktanz verwendet wird* Eine Spannungsisoliervorrichtung 3Λ ist in Reihe

2 2 506

mit der Sekundärwicklung 1b der Spule vorhanden, um zu verhindern, daß der Gleichstrom vom Generator 7 eher durch die Wicklung zu Erde fließt statt durch den Verteiler 4 zu den Zündkerzen zu gehen«

Die Spannungsisoliervorrichtung 31 ist auch so beschaffen, daß sie die Betätigung der Zündspule 1 in der Form ermöglicht, daß ein Hochspannungsimpuls, der in der Sekundärwicklung in bezug auf Erde induziert ist, zu den ' Zündkerzen gelangen kann» Die Spannungsisoliervorrichtung 31 weist 'in einer Ausführungsform einen Kondensator auf, der den Gleichstro'mfluß vodi Generator 7 zu Erde durch die Wicklung 1b blockiert. Die Spannungsisoliervorrichtung kann auch eine Funkenstrecke, über die in der Sekundärwicklung 1b induzierte Impulse springen können, oder eine Hochspannungsdiode aufweisen.

.Bei den oben· beschriebenen Ausführungsformen ist die Zündspule 1 mit vier Klemmen, zwei für jede Wicklung, gezeigt.' Eine derartige Spule kann mit geringen Kosten hergestellt werden, indem die Herstellung einer herkömmlichen Zündspule etwas verändert wird. Eine herkömmliche Zündspule hat drei Klemmen, so daß' ein Ende von jeder .Primär- und Sekundärwicklung mit. einer entsprechenden Klemme versehen ist und ihre anderen Enden mit einer gemeinsamen Klemme zum Anschluß an Erde verbunden, sind. Wenn vorgesehen ist, den Gleichstromgenerator 7 als ein Zusatzgerät für ein bestehendes herkömmliches Zündsystem zu verwenden, kann die' in Fig. 9 gezeigte Schaltanordnung verwendet werden. ...

- 26 -..225060

In Fig, 9 wird eine herkömmliche Drei-Klemmen-Spule 32 mit I⁵Timär- und Sekundärwicklungen 32a, b je mit ihren eigenen Klemmen 33j 34· und einer gemeinsamen geerdeten Klemme 35 gezeigt. Der Gleichstromgenerator 7 ist mit der herkömmlichen Spule und dem Verteiler 4 mit Hilfe der Bailastindukt.idnsspule L2 gekoppelt, und die oben genannte Spannungsisoliervorricht'ung 31 ist zwischen dem Generator 7 und <3.er Sekundärwicklung 1b der Spule in Reihe geschaltet. Die Spannungsisoliervorrichtung 31 hatdie Aufgabe, den Strom von Generator 7 zu dem Verteiler 4 zu lenken und dadurch zu den Zündkerzen und nicht zuzulassen, daß er durch die Sekundärwicklung 32b zur Erde fließt. Dagegen gestattet die Spannungsisoliervorrichtung 31> &aß die in der Wicklung 32b induzierten Hochspannungsimpulse zu dem Verteiler 4 gelangen können. Wie bereits gesagt wurde, kann die Isoliervorrichtung beispielsweise einen Kondensator, eine Funkenstrecke oder eine Diode aufweisen.

Man wird einsehen, daß verschiedene Kombinationen der eben beschriebenen Schaltungsmerkmale angewandt werden können. Zum Beispiel könnte jede der in den Fig. 4· bis 7 gezeigten Spannungspegel-Schaltanordnungen mit den Schaltkreisen der Fig. 8 oder 9 eingesetzt werden.

Der Generator 7 könnte somit mit Motoren" mit herkömmlicher Ansauguhg zur Erzielung von Verbesserungen in der KraftstoffWirtschaftlichkeit und zur Senkung der Abgasemissionen verwendet werden, wie durch ein folgendes Beispiel erläutert -wird, und auch für ähnliche Verbesserungen bei mit EGR ausgestatteten Motoren, die mit herkömmlicher Ansaugung mit einem Vergaser arbeiten oder nicht.

Wie oben erwähnt, betrifft ein Aspekt der. Erfindung Motoren mit geschichteter Ladung, und ein -Beispiel der Erfindung wird anschließend in Verbindung mit dem PROCO-Motor von Ford beschrieben, um die dadurch möglichen Vorteile zu erläutern»

Die Entwicklung des EROCO-Motors von Ford kann man aus' dem SAE-Artikel Nr. 720052 "Exhaust Emission Control by the Ford Programmed Combustion Process - PROCO" (Abgasemissionssteuerung durch den programmierten Ford-Verbrennungsprozeß - PROCO) vom Januar 1972? und aus dem oben erwähnten SAE Artikel Nr. 780699 - "The Ford PROCO Engine Update" erfahren*

Eine schematische Darstellung des PROCO-IvIotors ist in den Fig. 10 und 11 enthalten. Der Motor hat ein hohes Verdichtungsverhältnis von praktisch 11 si und arbeitet mit 'einem mageren Verhältnis'von Kraftstoff und Luft von 15:1» In Fig. 10, die eine Schnittansicht eines Zylinders des Motors zeigt, ist ein Motorblock 36 mit einer Bohrung für einen Zylinder 37.versehen, in dem ein Kolben 38 mit einem schalenförmigen Verbrennungsraum 39 sitzt» Auf dem Block 36 ist ein Zylinderkopf 40 eingeschraubt* In dem Kopf 40. sitzen zwei Zündkerzen 41 und 42 und außerdem eine Kraftstoff-Einspritzdüse 43, die Kraftstoff direkt so in den Zylinder einspritzt, daß darin eine .geschichtete Ladung'entsteht ο Der Motor weist ein (nicht gezeigtes) EGR-System auf, damit die ITO -Emissionen reduziert werden. Der Aufbau des Zylinderkopfes ist in Draufsicht schematisch in Fig, 10 gezeigt, aus der man entnehmen kann, daß der Kopf Einlaß- und Auslaßventile 44, 45 für Luft und .EGR umfaßt sowie einen 'Einlaßkrümmer 46, Der

-28 - 225060

Einlaßkrümmer 46 und das Einlaßventil sind so angeordnet, daß innerhalb des Zylinders eine wirbelnde Gasbewegung geschaffen wird, wobei die Gasbewegung schematisch durch die Pfeile 4-7, 48 gezeigt wird«,

Bei einem PROCO-Motor hat es sich, als .notwendig erwiesen, zwei Zündkerzen je Zylinder einzusetzen, da sich sonst . bei hohen Belastungsbedingungen und hoher EGR eine unzureichende Verbrennung ergibt. Infolgedessen ist ein komplizierter Verteiler erforderlich und die Gesatntkosten des Zündsystems werden unangemessen erhöht. Wie aus Pig. 11 hervorgeht, wird außerdem der Zylinderkopf 40 ziemlich mit Einzelteilen vollgestopft, wodurch es schwierig wird, einen Motor dieses Typs mit einem Hübraum unter 5 Litern zu entwickeln, da die Größe des' Kopfes dann für die Aufnahme aller erforderlichen Einzelteile zu klein ist*

Es wurde gefunden, daß ei-n PROCO-Motor durchaus zufriedenstellend mit nur einer Zündkerze je Zylinder laufen kann, wenn ein Zündsystem in der in Fig. 1 gezeigten Form dafür verwendet wird. Eine solche erfindungsgemäße Anordnung ist in Pig. 12 gezeigt, aus der man entnehmen kann, daß · der Motor dahingehend verändert wurde, daß er nur eine Zündkerze 42 hat, die einen Funkenauslöseimpuls von einer Punkenerzeugungsvorrichtung und anschließend eine Funkendauerspannung von einem Gleichstromgenerator, wie er unter Bezugnahme auf Pig. 1 und folgende beschrieben wurde_s erhält. Die erzielte Verbesserung ist aus den anschließend aufgeführten Ergebnissen eines Tests zu erkennen, bei dem ein einziger Zylinder eines PROCO-Motors mit a) zwei Zündkerzen, b) einer Zündkerze und-c)· einer Zündkerze mit· dem erfindungsgemäßen Zündsystem·} wobei die andere Kerzen-

2*5 GJ A β f% d. D U b υ

öffnung abgedichtet -war, betrieben wurde. In den Ergebnissen von Test c) wird das erfindungsgemäße System als das BWU-Zündsystem bezeichnet. Die Tests wurden ohne den Versuch, die Einstellungen des Motors für das BWU-System zu' optimieren, durchgeführt, es wurde lediglich eine Zündzeitpunktverzögerung von 4 im Verhältnis zur optimalen .Einstellung des 2-Iverzen~Hl0C0~Motors angewandt. Man ist der Meinung, daß -weitere Verbesserungen hinsichtlich der HO (Kohlenwasserstoff) und CO (Kohlendioxid) Abgasemissionen erzielt werden können, wenn eine weitere Optimierung der Betriebsparariieter des MOtOX¹S erreicht werden kann.

Tabelle 1 Testergebnis - 5-Liter-PROCO-Motor

4000 Ib

12 P.A.Ü. 2,75 Hinter-

	Emissionen	O	j	gal/Meile	Ökonomie	achse
Test-	HO		CO	NO_x	Meilen/gal
Typ						Bemerkungen
Kalt- '	0,24	O	»6	0,68	16,9	PROOO-*' Doppel
Start						kerzen, Basis
(O/H)
Warm-	0,11		,2	0,52	17,7	X-5-Kerzen,
Start					0,20^!t Abstand,
(H/S)					Mittel von 2
				(Tests

_ 30 - 2 2 506

4000 Ib I. W.

Test- Emissionen, gal/Meile Typ HC CO NO P.A.U. · 2,75 Hinterachse

Ökonomie

Meilen/gal Bemerkungen

C/H 0,20. 0,3 0,69

H/S 0,12 0,1 0,57

C/H 0,20 0,2 0,59

H/S 0,12 0,1 0,50

H/S 0,06 0,1 . 0,74

H/S 0,11 0,2 0,53

Warmvorüber gehende 0,33 0,4 0,82 Überspannung

Warm- '

vorüber-^ _{or A} ,, Ά cc

gehende °»²⁶ °»⁴ . °>⁶⁵ Überspannung

16,4 BWU-System, X-7 O.B.-Kerze

16,9

16,5

17,2

16,0

17,7

17,6

18,3

Blindstopfen

I,B.-Kerze 0,035"'

Abstand, 1 Test

BWU-Sys tem, wi e oben

Konfiguration, aber Zündzeitverzögerung 4 Mittel von 2 Tests

HlOCO eine O.B. X~7, 0,035" rauher Gang des Motors, schwacher Antrieb, normale Zündpunkteinstellung

BWU-System, 4 Verzögerung

PROCO, eine O.B* Zündung, 4° Verzögerung

BWU-System, 4 Verzögerung

22 50 6

Beurteilung der Antriebseigenschaften

	•	PROCO-Doppel-	PROCO, eine	BWU-System,
		Kerzen, (0,020"	Kerze (0,035"	eine Kerze
		Abstand)	Abstand)	(O,O35ⁿ
			Abstand)
Normaler .	stetig	etwas	stetig
Lauf		rauher
Mittlere	leichte	merklich	stetig bis
Belastung	Rauhigkeit	rauh.	leichte
(10" Servo'			Rauhigkeit
Vakuum)
Schwere ·	stetig	merklich	stetig, hart
Belastung	leichte	rauh/	bei normaler
(5ⁿ Servo '	Härte	schwach	Zündpunkt
Vakuum.)			einstellung ,
		nur leichte
		Härte bei 4°
		Verzögerung

Schlußfolgerungen aus dem ^ffest

1, Das BWU-System ist mit dem normalen 2~Kerzen-PK0C0-System hinsichtlich der Emissionen vergleichbar und hat einen ähnlichen Kraftstoff-Verbrauch.

2« Das BWU-System ist besser als ein ESOCO-System. mit einer Kerze sowohl in bezug auf die -Emissionen und den Kraftstoffverbrauch. . · .

-32 -'22506Q

3· Das BW-System ist; hinsichtlich der Antriebseigenschaften mindestens so gut wie das PR0G0-2~Kerzensystem und stellt eine wesentliche Verbesserung im Vergleich mit dem PROCO-1~Kerzensystem dar.

Das BWU-System ermöglicht eine größere EGR-Toleranz. Bei 'dem. Versuch lief der normale PROCO-2-Kerzenraotor bis au einer festgesetzten Mindest-]?ehlzündungsgrenze bei einer BGR-Strömungsgeschwindigkeit von 66 % im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit von frischem Einlaßgas. Mit einer Kerze und dem BWU-System lief der PROGO-Motor dagegen bis 103 % BGR, bevor die Fehlzündungsgrenze erreicht war«, ' .

Wie bereits dargelegt-wurde, bietet das erfindungsgemäße Zündsystem wesentliche Kraftstoffeinsparungen bei Motoren mit herkömmlicher Ansaugung, mit oder ohne EGR. In der folgenden Tabelle 2 sind die Ergebnisse von Tests enthalten, die mit herkömmlichen Motoren mit unterschiedlichem Hubraum durchgeführt wurden.

- 33 - . 2 2 5 0 8

Tabelle

Versuch 1: 2,3-I'iter-Mofcor

Emissionen, gal/Meile Kraftstoff- Kraftstoff-

	HC	172	CO	K	12	verbrauch	verbrauch
		160			16	(Meilen/	auf Auto
		301			82	gal)	bahnen
Basis	0,	3,48	1*	18,40	24,75
BWÜ-Zün- · dung	0,	3,17	1,	19,81 (.+ 8%)	25,91 (+· 5%)
BWU-Zün- dung T,0.0.	0,	2,29	1,	21,09 (+ 15%)	28,30 (.+ 14,43%)

Versuch 2.: 3,3-Liter-Motor

Emissionen, gal/Meile Kraftstoff- Kraftstoff-

I-IC -

CO

- NO.

•x

verbrauch verbrauch (Meilen/

au.f

bahnen

Basis

BWU-Zün-

clung'

S.H.Üo

BWU-Zün-

aung

0,289 1,71 1,28 0,52 2,28 1,11

0,25 1,46 1,73

18,30

23,14

19,06	23,57
(+ 4%)	(+ 2%)
19,97	25,03
(+ 9%)	(+ 8%)

2 250 60

Versuch 3: 5,0-Liter-Motor

. Emissionen, gal/Meile Kraftstoff» Kraftstoff.

HO

OO

NO.

verbrauch	verbrauch
(Meilen/	auf Auto
ßal)	bahnen

Basis

BWU-Zün-

dung S.H.U. ·

BWU-Zünaung

0,383 2,15 0,99 0,3^1 2,32 0,70

0,3^7' 2,48 0,73

16,97

17,06 (+ 5 %)

19,11 (+12,6%:

21,97 · 23,35

(+ 6,28%)

24,92 (+ 10,15%)

SeH*U_o i nur direkte Schaltung (keine anderen· Veränderungen)

* C

Τ,Ο,Οο s nur Optimierung der Zündpunkteinstellung

Die Versuche"wurden über 4200 Meilen durchgeführt. Die Angaben in Klammern zeigen durch das.BW-System erzielte Gesamtverbesserungen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs in % in.'bezug auf eine Basis, die durch einen vergleichbaren Lauf des Motors mit seinem herkömmlichen Zündsystem festgelegt wurde«,

Ein Vorteil des mit Bezugnahme auf die Fig. 2 und folgende beschriebenen Gleichstromgenerators 7 liegt in seiner außerordentlich guten' Eignung für die Massenproduktion» Er besitzt einen hohen Umwandlungswirkungsgrad von über

2 2 5 0 6

90- %, der mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen erzielt wird.· ·

Eine andere' praktische Form des Gleichstromgenerators 7 wird in Pig. 13 gezeigt,'Diese Form des Generators leitet die ζar·Erhaltung der Funken angelegte Hochspannung direkt von dem üblichen am Motor zur.Erregung der gewöhnlichen Motorhilfsstromkreise angebrachten Wechselstromgenerator ab» In Fig. 13 wird ein Motor 50 gezeigt, der einen elektrischen Wechselstromgenerator 51 mit Hilfe eines Riemens 52 in herkömmlicher Weise treibt. Die Wechselspannung von dem Wechselstromgenerator 51 wird dem üblichen bei 53 gezeigten Gleichrichter und Spannungsregler zugeführt, der einen normalen 12-Volt-Gleichstrom an die Hilfsstromkreise 5²I- abgibt, z.B. die liiedersx^annungskreise, die mit der Primärwicklung 1a der Spule 1 verbunden sind. Außerdem, und in Übereinstimmung mit der Erfindung, wird der Ausgang des Wechselstromgenerator 5^ einem Isolier- und Aufwärtstransformator 55 und somit zu einem Gleichrichter- und Glättungss.t romkreis mit einer Diode D5j einem Kondensator C7 und einem Widerstand K 5 zugeleitete Die Gleiclirichteranordnung schafft eine Aus-, gangsspannung von nominell 3 kV für die Anlegung an Leitung 8 durch die Sekundärwicklung der Spule 1b, um die Funken in der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Weise zu erhalten.

Wahlweise kann der Stromkreis eine Spannungspegel-Schalteinrichtung enthalten, etwa in der unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschriebenen Art. In Fig. .13 ist eine Logikschaltung 26 gezeigt, die Strom .zur Betätigung der Relaisspule 24 und der Kontakte 25 in der unter Bezugnahme

₃₆ ,_ . 2 2 5060

auf Fig. 7 beschriebenen Weise liefert» So verringert der Spannungsabfallwiderstand R4 normalerweise die Ausgangsspannung in Leitung 8, aber wenn das Relais zum Schließen der Kontakte 25 arbeitet, wird der Widerstand E4 parallelgeschlossen und die Ausgangsspannung in Leitung 8 erhöht,.

Selbstverständlich kann die in Fig. 13 gezeigte Anord-. nung für einen Motor mit herkömmlicher Ansaugung mit oder ohne EGR verwendet werden und kann außerdem für einen Motor mit geschichteter Ladung wie den EROOO eingesetzt werden* . ·

Claims

-37- 22506

Erfindungsanspruch:

Τ· Einrichtung zur Erzeugung von Fremdzündung eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbrennung mit Hilfe einer in einem Zylinder eines Motors befindlichen Zündkerze herbeigeführt wird, wobei die Einrichtung aus folgendem besteht;

Funkenimpuls-Erzeugungseinrichtung für die Anlegung eines elektrischen Impulses an die Zündkerze, mit dessen Hilfe ein Funken' an der Zündkerze ausgelöst werden,kann; und- ·

einem Gleichstrom-Gleichstrotnuoiforoier, der eine !continu- ' ierliche Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze zur Aufrechterhalt ung von durch die Funkenißipuls-Erzeugungse-inrichtung geschaffenen Funken erzeugt, wobei der Umformer eine im wesentlichen konstante Spannung über einen festgelegten Bereich von Stromwerten, die vom Umformer zur Aufrechterhaltung des Funkens geliefert werden j erzeugen kann, der Umformer so eingerichtet ist, daß der'Betrieb im wesentlichen aufhört, falls der von dem Umformer gelieferte Strom einen bestimmten Höchstwert überschreitet.

2_e -Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, deJ3 der Gleichstrom-G-leichstromumformer aufweist?

a) einen Aufwärtstransformator mit einer Primär™, einer Sekundär- und einer Gegenkopplungswicklung und einem sättigungsfähigen Kern;

225060

b) mit der Primärwicklung und der Gegenkopplungswicklung gekoppelte Halbleiter-Schalteinrichtung zur Bildung eines Oszillators zur Erzeugung eines schwingenden Btromflusses in der Primärwicklung, der den Kern mit Magnetfluß sättigt, wodurch eine schwingende hinauftransformierte Spannung in der Sekundärwicklung des Transformators induziert wird;.

c) mit der Sekundärwicklung des Transformators gekuppelte Gleichrichtereinrichtung zur Erzeugung einer gleich-. gerichteten Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze\ und '

d) wobei der Umformer so eingerichtet ist, daß der Oszillator in dem Fall, daß die Ausgangsspannung zu Erde kurzgeschlossen wird, gedämpft wird und iia wesentlichen zu arbeiten aufhört«.

3» Verbrennungsmotor mit einem IPremdzündungssystetn, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbrennung mit Hilfe einer Zündkerze in einem Verbrennungsraum des Motors er- folgt, bestehend aus;

a) einer Zündspule.mit Primär- und Sekundärwicklung, wobei der Ausgang der Sekundärwicklung.so eingerichtet ist, daß er Hochspannungsimpulse an die Zündkerze abgibt;

b)· einer Stromquelle mit verhältnismäßig niedriger Spannung ι ' .

-39- 22506

c) auf die Niederspannungsquelle ansprechende Einrichtung, die für die Erzeugung einer Änderungsgeschwindigkeit des Stromes in der Primärwicklung eingerich-. tet sind, damit Hochspannungsimpulse, die für die Auslösung eines Funkens an der Zündkerze geeignet sind, in der Sekundärwicklung induziert werden;

d) einem Gleichstrom-Gleichstromumformer, der eine kontinuierliche Ausgangsspannung für das An3.egen an die Zündkerze erzeugen kann, damit ein Funken, der durch einen 'der Spannungsimpulse erzeugt wurde, aufrechterhalten wird, wenn der Impuls den Funken nicht mehr erhalten kann, wobei der Umformer umfaßt ί

einen Aufwärtstransformator mit einer Primär-, Sekundär- und Gegenkopplungswicklung und einem sättigungsfähigen Kern; Halbleiter-Schalteinrichtungen, die mit der Primärwicklung und der Gegenkopplungswicklung verbunden sind, um einen Oszillator zur Erzeugung eines schwingenden Stromflusses in der Primärwicklung zu bilden, der den Kern mit Magnetfluß sättigt, wodurch eine schwingende, hinauftransformierte Spannung in der Sekundärwicklung des Transformators induziert wird;

mit der Sekundärwicklung des Transformators gekoppelte Gleichrichtereinrichtung für die Erzeugung einer • gleichgerichteten Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze; und

wobei der Umformer so eingerichtet ist, daß der Oszillator in dem Fall, daß die Ausgangsspannung zu Erde kurzgeschlossen ist, gedämpft wird und zu arbeiten aufhört»

22506

4. Anordnung nach Punkt 3> gekennzeichnet.dadurch, daß eine Spannungsvervielfacherstufe mit der Ausgangswicklung des Transformators verbunden ist, damit ein gleichgerichtetes Vielfaches der in der Ausgangswicklung entwickelten Schwingungsspannung erzeugt wird, ein Ausgangskondensator so angeordnet ist, daß in Abhängigkeit von der gleichgerichteten, von der Spannungsvervielfacherstufe erzeugten Mehrfachspahnung geladen wird, und Viiderstandselemente tait dem Ausgangskondensator parallel geschaltet sind, um für diesen einen Entladungsweg zu schaffen, wenn der. Umformer nicht arbeitet.
5. Anordnung nach Punkt 4-, gekennzeichnet durch einen ^r^?unktionsanzeiger, der anzeigt, daß der Umformer arbeitet.
6. Anordnung nach Punkt 5_} gekennzeichnet dadurch, daß der Funktionsanzeiger eine parallel mit dem Ausgangskondensator geschaltete Neonröhre aufweist*

7· Anordnung nach Punkt 3? gekennzeichnet durch Meßfühlerelemente, die einen für einen Motorbetriebsparameter typischen Ausgang liefern, und auf den Ausgang der Meßfühle relemente ansprechende Einrichtungen, die. die Größe des Ausganges des Gleichstrotn-Gleichstromumformers so steuern, daß die Funkenerosion der Zündkerze minimiert wird«

8» Anordnung nach Punkt 3_f gekennzeichnet dadurch, daß eine gesonderte Induktionsspule in Reihe mit und zwischen den Ausgang des Gleichstrom-Gleichs.tromumformers und die Sekundärwicklung der Zündspule geschaltet ist, ein Zünd-

- 41 "- 2 2 506

kerzenausgang für die Zuleitung zu den Zündkerzen an der Reihenschaltung der gesonderten. Spule und der Sekundärwicklung der Zündspule abgenommen wird, und eine Spannungsisoliervorrichtung vorgesehen ist, die es ermöglicht, daß die in der Sekundärwicklung induzierten Hochspannungsimpulse zum. Zündkerzenausgang gelangen können, wobei die Spannungsisoliervorrichtung außerdem veranlassen kann, daß Strom von dem Gleichstrom-Gleichstromumformer zum Zündkerzenausgang fließt und nicht durch die Sekundärwicklung der Zündspule geht»

9o Anordnung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch,, daß die Zündspule mit vier Klemmen versehen ist, von denen jede mit- einem entsprechenden Ende der Primär- und Sekundärwicklung verbunden' ist, und daß eine Klemme der Sekundärwicklung durch die Spannungsisoliervorrichtung mit Erde verbunden ist.
10. Anordnung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Zündspule drei Klemmen hat, wovon eine erste und eine zweite mit den jeweiligen 'Enden der Primär- und Sekundärspule nwicklung verbunden sind, die dritte Klemme gemeinsam mit den anderen beiden Enden der Wicklung verbunden ist j wobei die dritte Klemme geerdet ist, und die Spannungsisoliervorrichtung mit der zweiten Klemme und dem Zündkerzenausgang verbunden ist«,

11_β Anordnung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß. die Spannungsisoliervorrichtung eine Funkenstrecke begrenzende Elektroden aufweist»

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12» Anordnung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannungsisoliereinrichtung eine Diode enthält«,
13. Anordnung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannungsisoliervorrichtung einen Kondensator enthält,

Verbrennungsmotor, gekennzeichnet dadurch, daß er umfaßt i

a) einen 'Verbrennungsraum5

b) eine Zündkerze zur Erzeugung von Fremdzündung in dem Raum;

c) Zündimpulse erzeugende Einrichtung für die Anlegung elektrischer Impulse an die Zündkerze in einem von der Arbeit des Motors abhängigen zeitgesteuerten Verhältnis, wobei die Impulse Funken an der Zündkerze auslösen können;

d) Generatorvorrichtung, die eine kontinuierliche Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze erzeugen kann, damit der durch die Zündimpuls-Erzeugwägevorrichtung gebildete Funken aufrechterhalten wird, nachdem der dadurch erzeugte Impuls den Funken nicht mehr aufrechterhalten kann;

e) Meßfühlerelemente für die Schaffung eines Ausganges, der einen .Betriebsparameter des'Motors anzeigt;

f) Vorrichtungen, die auf den Ausgang des Meßfühlerele-

. mentes ansprechen und die Stärke der Ausgangsspannung

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des Generators in einer solchen Art und Weise steuern können, daß die Funkenerosion der Zündkerze minimiert werden kann.
15. Motor nach Punkt 14 mit einem SGR-System, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßfühlerelement auf die EGE-Geschwindigkeit des Motors ansprechende Einrichtungen aufweist.
16. Motor nach Punkt 14 oder 15» gekennzeichnet dadurch, daß der Meßfühler auf die. Stärke des deoi Motor zugeführten Kraftstoffgemischs anspricht_o

17· Motor nach Punkt 14, 15 oder 16,· gekennzeichnet dadurch} daß das Meßfühlerelement auf die Motortemperatur· anspricht.'

.18. Motor nach Punkt 14 mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannungsquelle, gekennzeichnet dadurch, daß die Generatorvorrichtung einen Gleichstrom-Gleichstrotnumformer aufweist mit einem Aufwärtstransformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, Halbleiterschalteinrichtungen, die mit der Primärwicklung des Transformators so gekoppelt sind, daß Strom, von der Mederspannungsquelle geschaltet und ein Schwingungsstromfluß in der Primärwicklung des Transformators erzeugt wird, um . dadurch eine schwingende Hochspannung in der Sekundärwicklung des Transformators zu induzieren, und mit der Sekundärwicklung des Transformators gekoppelten Gleichrichtereinrichtungen, die eine relativ hohe gleichge- .,-,

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richtete Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze erzeugen können,

und eine Spannungsabfall-Impedanzeinrichtung so angeordnet ist, daß die durch den Gleichstrom-Gleichstroniunifortner erzeugte Spannung reduziert wird, .

und Schalteinrichtungen vorhanden sind, die auf das Meßfühle re lerne nt zur Unterbrechung der Tätigkeit der Spannungsabfallimpedanzeinrichtung ansprechen»
19. Motor nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß die Schalteinrichtung rait einem Relais mit einer Spule und Schaltkontakten versehen ist, wobei die Relaisspule von der Niederspannungsquelle in Abhängigkeit· von der Arbeitsweise des Meßfühlerelementes erregt wird, und die Hochspannungsabfallvorrichtung durch die Schaltk.onta.kte parallelgeschaltet wird»

20_e Motor nach Punkt 19» gekennzeichnet dadurch, daß die ßpannungsabfallimpedanzvorrichtung einen Widerstand aufweist, der so geschaltet ist,, daß die vom Umformer .aufgenommene Nieder'spannungsenergie reduziert wird«

2-1. Motor nach Punkt 19, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannungsabfallimpedanzvorrichtung einen Widerstand aufweist, der so geschaltet ist, daß die durch den •Gleichstrom-Gleichstromumformer· erzeugte hohe Ausgangsspannung reduziert wird*

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22. Einrichtung zur Erzeugung von Fremdzündung eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbrennung mit Hilfe einer Zündkerze in einem. Verbrennungsraum des Motors ausgelöst wird, bestehend aus:

Funkenimpulserzeugungsvorrichtung für die wiederholte Anlegung eines elektrischen Impulses.an die Zündkerze, der einen Funken an der Zündkerze auslösen kann;

einem Gleichstrom-Gleichstromumfornier, der eine kontinuierliche Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze erzeugen kann, um einen durch die Funkenimpulserze ugungsvorr ic htung ausgelösten Funken zu unterhalten, nachdem jeder Funkenauslöseimpuls- den Funken nicht mehr unterhalten kann, wobei der Umformer aufweist:

a) einen Aufwärtstransformator mit Primär-, Sekundär- und Gegenkopplungswicklung und einem sättigungsfähigen Kern,

b) Halb3_eiterschaltelemente, die mit der Primärwicklung_ und der Gegenkopplungswicklung in einer solchen Weise gekoppelt sind, daß ein Oszillator gebildet wird zur Erzeugung eines schwingenden Stromflusses in der Primärwicklung, der ein Magnetfeld aufbaut, das den Kern sättigt, wodurch eine schwingende aufwärtstransformierte Spannung in der Sekundärwicklung induziert wird;

c) mit der Sekundärwicklung gekoppelte Gleichrichtereinrichtung, die--eine gleichgerichtete-Ausgangsspan-

nung für die Anlegung an die Zündkerzen erzeugen kannj ·

d) wobei der Umformer so beschaffen ist, daß im Falle eines Kurzschlusses der Ausgangsspannung zu "Erde der Oszillator gedämpft wird und zu arbeiten aufhört»

23* Einrichtimg zur Erzeugung von'Fremdzündung eines Verbrennungsmotors5 gekennzeichnet dadurch, daß die Verbrennung fait Hilfe einer Zündkerze in einem Verbrennungs raum des Motors ausgelöst wird, bestehend aus:

FunkenimpulserZeugungsvorrichtung für die wiederholte Anlegung eines elektrischen Impulses an die Zündkerze, durch den ein Funken an der Zündkerze ausgelöst v/erden

und einem Gleichstrom-Gleichstromumformer« der aus einer relativ niedrigen Spann.ungsq.ueHe eine relativ" hohe Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze erzeugen kann, um einen durch die F'unkenimpulserzeugungsvorrichtung ausgelösten Funken zu erhalten, nachdem der Funkenauslöseimpuls den Funken nicht mehr unterhalten kann, wobei der Umformer aufweist? ·

a) einen Aufwärtstransformator mit Primär- und Sekundärwicklung ·, '

b) mit der Primärwicklung gekoppelte Haiblei te.rsch.alt~ eleraente zur Erzeugung eines schwingenden Stromflusses darin, wodurch .eine Schwingungsspannung in der Sekundärwicklung induziert wird|

c) mit der Sekundärwicklung gekoppelte Spannungsvervielfacher- und Gleictirichtereinrichtung mit einem Aus»

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gangskondensator, an dem ein gleichgerichtetes Vielfaches der Spannung der Sekundärwicklung bei seiner Tätigkeit entwickelt wird, und

d) Schaltelemente, die einen Widerstandsweg parallel zu dem Kondensator bilden, damit sich dieser entladen kann, wenn der Stromkreis außer· Tätigkeit ist.
24. Verbrennungsmotorj gekennzeichnet dadurch,' daß

a) Elemente einen Verbrennungsraum bilden,

b) eine einzige Zündkerze für die Erzeugung von Fremdzündung in dem Verbrennungsraum vorgesehen ist,

c) Kraftstoffeinspritzvorrichtungen vorhanden sind für das Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsraum in einer solchen Art und V/eise, daß eine geschichtete Ladung von-Kraftstoff in der Kammer mit einer Kraftstoffkonzentration gescliaffen wird, die in.einem an der Zündkerze befindlichen Bereich höher als in den. davon entfernteren Bereichen ist,

d)- Funkenimpulserzeugungsvoriachtung für., die Anlegung eines elektrischen Impulses a,n die Zündkerze, der einen Funken an der Zündkerze auslösen kann,

e) Generatoreinrichtung für die Erzeugung einer Spannung zur Anlegung an die Zündkerze, um den von der Impulserze übungsvorrichtung geschaffenen Funken aufrechtzuerhalten, nachdem die Impulserzeugungseinrichtung den Funken nicht mehr unterhalten kann.

25ο VerbrenD.ungsm.otbi? nach Punkt 24$ gekennzeichnet dadurch., daß ein Kolben- und Zylinderbauteil und ein Zylinderkopf vorhanden sind_} v/ob ei der Zylinderkopf mit einer Öffnung für die Aufnahme der Zündkerze versehen ist sowie mit einer öffnung_s in der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung sitzt,.und der Kolben einen Kopf auf_T Vv^reist_} in dem sich ein schalenförmiges Mittelteil als Verbrennungsraum befindet»

26* Verbrennungsmotor nach Punkt 25, gekennzeichnet dadurch, daß Einlaß- und Auslaßventile an dem Zylinderkopf untergebracht sind und ein Einlaßkrümmer mit dem Einlaßventil verbunden und so beschaffen ist, daß in dem Zylinder eine viirbelnde Gasbewegung im allgemeinen koaxial zu der ZyIinderbohrung erzeugt wird«

27* Verbrennungsmotor nach Punkt 26_? gekennzeichnet dadurch, daß ein Abgasrezirkulationssystem mit dem Einlaß- und Auslaßventil verbunden ist«

28» Verbrennungsmotor nach Punkt 27? gekennzeichnet dadurch, daß der Generator einen Gleichstrota-Gleichstromutnformer für die Schaffung der Dauerspannung von einer ]>iiederspannung.sq.uelle aufweist.

29* Verbrennungsmotor nach Punkt 28, gekennzeichnet dadurch, daß der Umformer umfaßt:

a) einen Aufwärtstransformator mit einer Primär-, einer Sekundär- und einer ,Gegenkopplungsvrioklung sowie

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einem sättigungsfähigen Kern; ·

b) "Halbleiterschalteleniente, die so mit der Primärwicklung und der Gegenkopplungswicklung verbunden sind, daß ein Oszillator entsteht für die Schaffung eines schwingenden Stromflusses in der Primärwicklung, der den Kern mit Magnetfluß sättigt, wodurch eine schwingende aufwärtstransforinierfce Spannung in der Sekun-. därwicklung des Transformators induziert wird;

c) Gleichrichtervorrichtung, die mit der Sekundärwicklung des Transformators gekoppelt und so beschaffen ist, daß sie eine gleichgerichtete Äusgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze erzeugt, und

d) eier Umformer so eingerichtet ist, daß der Oszillator im Falle eines Kurzschlusses der Ausgangsspannung zu Erde gedämpft wird und aufhört zu arbeiten,,

30» Verbrennungsmotor nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, 'daß eine vom Motor getriebene Maschine mit Elektromagnet zum Antreiben der Funkenimpulserzeugungseinrichtung vorhanden ist und der Generator Elemente zur Ableitung eines Ausgangs von der Maschine mit Elektromagnet für die Anlegung an die Zündkerze aufweist, um die dadurch hervorgerufenen Funken wie oben beschrieben zu unterhalten.

3"U Verbrennungsmotor'nach Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß der Generator einen mit der Maschine mit Elektromagnet gekoppelten Aufwärtstransformator und einen mit dem Transformator verbundenen Gleichrichter umfaßt.

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.32« Verbrennungsmotor nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß er Meßfühlerelemente für die Erfassung mindestens eines Betriebsparaineters des Motors sowie Einrichtungen unifaßt s die den durch den Generator durch Ansprechen auf das. Meßfiihlerelenient erzeugten Spannungspegels steuern können»

33» Verbrennungsmotor nach Punkt ~}Λ _} gekennzeichnet dadurch.j daß die Maschine mit Elektromagnet einen Wechselstromgenerator aufweist_e

34„ Verbrennungsmotor, gekennzeichnet dadurch, daß er umfaßt?

a) ein Kolben- und Zylinderbauteil, das einen Verbrennungsraum bildet»

b) eine einzige Zündkerze- zur Erzeugung von Fremdzündung in dem Verbrennungsraumι

c) Verbrennungsraumeinlaß-- und «auslaßvorrichtungen, damit Einlaß- und Abgase jeweils in den Raum gelangen oder ihn verlassen können^

d) Abgasrezirkulationseinrichtung zur Eezirkulation von Abgas von der Auslaßvorrichtung zur Binlaßvorrichtungi

e) JPunkenimpulserzeuguiagsvorrichtung zur wiederholten

Anlegung eines elektrischen Impulses'an die'Zündkerze, wobei durch den Impuls ein elektrischer Funken an der Zündkerze erzeugt werden kann^

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f) Generatoreinrichtung zur Erzeugung einer kontinuier~ lichen Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze, um den durch die Funkenimpulserzeugungsvorrichtung erzeugten Funken aufrechtzuerhalten, nachdem der.von ihr erzeugte Impuls den Funken nicht mehr aufrechterhalten kann. .

35* Verbrennungsmotor nach Punkt 34-, gekennzeichnet dadurch, daß die Generatoreinrichtung einen Gleichstrom-Gleichstromumformer aufweist, bestehend aus:

a) einem Aufwärtstransformator mit einer Primär-, 'einer Sekundär-*· und einer Gegenkopplungswicklung sowie einem sättigungsfähigen Kern;

b) Halbleaterschaltelementen, die mit der Primär- und der Gegenkopplungswicklung so gekoppelt sind, daß ein Oszillator zur Erzeugung eines schwingenden ßtromflusses in der Primärwicklung geschaffen wird, um den Kern mit Magnetfluß zu sättigen, damit eine schwingende aufwärtstransformierte Spannung in der Sekundärwicklung des Transformators induziert wird·,

c) mit der Sekundärwicklung des Transformators gekoppel- - te Gleichrichtereinrichtung, die eine gleichgerichtete Ausgangsspannung für die Anlegung an die Zündkerze erzeugt; und

d) wobei der Umformer so eingerichtet ist, daß der Oszillator im Falle des Kurzschlusses der Ausgangsspannung mit Erde gedämpft wird und zu arbeiten aufhört.

.36« Verbrennungsmotor, gekennzeichnet dadurch, daß er umfaßt %

a) einen Verbrennungsraum!

b) eine Zündkerze zur Erzeugung von Fremdzündung in dem. Verbrennungsraum ·

c) FunkenirüpulserzeugLingseinrichtung für das wiederholte Anlegen eines elektrischen Impulses an die Zündkerze j der einen elektrischen Funken an der Zündkerze

. aus löse'η kann ι

d) einen von dem Motor getriebenen Wechselstromgenerator , der die Funkenitapulserzeugungseinrichtung antreibt °*

e) Einrichtungen für die Ableitung einer Ausgangsspan- nung von dem Wechselstromgenerator für die Anlegung

. an die Zündkerze₅ damife der von der Funlcenimpulserzeugungseinrichtung gebildete Funken aufrechterhalten bleibt; nachdem die Funkeirimpulserzeugungseinrichtung den Funken nicht mehr aufrechterhalten kann»

37o Verbrennungsmotor nach Punkt .365 gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung e) einen mit dem Wechselstromgenerator gekoppelten Transformator und einen mit dem Transformator -gekoppelten Gleichrichter aufweist.

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