DE102010000349B3 - Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end - Google Patents

Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end Download PDF

Info

Publication number
DE102010000349B3
DE102010000349B3 DE201010000349 DE102010000349A DE102010000349B3 DE 102010000349 B3 DE102010000349 B3 DE 102010000349B3 DE 201010000349 DE201010000349 DE 201010000349 DE 102010000349 A DE102010000349 A DE 102010000349A DE 102010000349 B3 DE102010000349 B3 DE 102010000349B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
ignition
spark plug
electrode
coils
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE201010000349
Other languages
German (de)
Inventor
Patentinhaber gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE201010000349 priority Critical patent/DE102010000349B3/en
Priority to PCT/DE2011/000098 priority patent/WO2011098066A1/en
Priority to EP11717926A priority patent/EP2561589A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010000349B3 publication Critical patent/DE102010000349B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/50—Sparking plugs having means for ionisation of gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/52—Sparking plugs characterised by a discharge along a surface

Abstract

The spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode (2), a ground electrode, and a coil (3), which is connected to ground with its one end and consists of an electrically conducting material, where the other end of the coil forming an ignition contact as the ground electrode lies at a distance from the central electrode enabling an ignition spark to jump across. The coil is arranged in the area of an ignition chamber, so that a magnetic field is produced in the area of the chamber. The spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode (2), a ground electrode, and a coil (3), which is connected to ground with its one end and consists of an electrically conducting material, where the other end of the coil forming an ignition contact as the ground electrode lies at a distance from the central electrode enabling an ignition spark to jump across. The coil is arranged in the area of an ignition chamber, so that a magnetic field is produced in the area of the ignition chamber during each ignition process to cause a volume expansion of ignition-spark plasma. The coil, whose end forming the ignition contact is formed as an annular pole end, lies with its axis in the extension of the spark plug axis. The central electrode lies with its end forming the ignition contact within the coil. The radially outwardly directed two coils are arranged to the central electrode with their axis, where the outer lying ends (6) of the coils are connected to ground and the inner lying ends of the coils are connected to a common ignition contact oppositely lying to the central electrode with a distance. The inner lying ends of the coils are connected to a common pole ring forming the ignition contact. The central electrode contains two radially outwardly directed electrode twigs and the radially outwardly directed coils corresponding to the number of the electrode twigs with their axis., where the outer ends of the coils have the shape of annular pole ends forming the ignition contact. The diameter of the annular pole ends is smaller than the coil diameter. The electrode twigs end within the coils. The central electrode is partially surrounded by insulating material. Each coil is wound on a cylinder body made of insulating material. Each coil is partially cast in a body made of highly-insulating, temperature-resistant material. The coils made of wire are wound with a diameter of 0.3-1.2 mm. The outer diameter of each coil has a value of 3-10 mm and the inner diameter of each coil has a value of 2.4-7.6 mm. Each coil runs in a conical manner and/or wound in a multi-layered insulating manner. The central electrode consists of stranded twisted material structure, which is spring-fed at the end corresponding to the arrangement of the pulse-plasma coils in a geometrical manner. An independent claim is included for a method for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze und ein Verfahren zur Plasmazündung brennstoffhaltiger Gemische, insbesondere in Verbrennungsmotoren und -turbinen.The invention relates to a spark plug and a method for plasma ignition of fuel-containing mixtures, in particular in internal combustion engines and turbines.

In der eine solche Zündkerze und ein solches Verfahren beschreibenden DE 100 37 536 C2 ist zum Ausdruck gebracht, dass für eine effektive Zündung insbesondere von mageren Gemischen ein hoher Anteil angeregter Moleküle, Atome oder Radikale erforderlich ist, welcher von einem konventionellen Zündfunken zur Verfügung gestellt wird. Ein konventioneller Zündfunken ist ein Bogendurchschlag zwischen Elektroden, die zu einem überwiegend thermischen Plasma führen.In describing such a spark plug and such a method DE 100 37 536 C2 It is stated that effective ignition, particularly of lean mixtures, requires a high proportion of excited molecules, atoms or radicals, which is provided by a conventional ignition spark. A conventional spark is a sheet break between electrodes that results in a predominantly thermal plasma.

Um den Wirkungsgrad bei der Plasmazündung brennstoffhaltiger Gemische bei Beibehaltung einer guten Laufkultur zu erhöhen und um weiterhin zu erreichen, dass die relevanten motorischen Rohemissionen (NOx, HC, CO, Partikel) möglichst geringe Werte aufweisen, bestand gemäß DE 100 37 536 C2 die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine hohe volumenmäßige Ausdehnung eines mit einem Plasma erzeugten Funkens zur Zündung brennstoffhaltiger Gemische in Verbrennungsmotoren erreicht werden kann. Diese Aufgabe sollte bei dem bekannten System mittels einer gepulsten Hochfrequenzentladung in einer Plasma-Feldentladung erreicht werden, wobei die Entladung zwischen mit einem Dielektrikum beschichteten Elektroden erfolgt, um ein Nichtgleichgewichts-Plasma zu erzeugen. Dies hat den Nachteil eines hohen konstruktiven Aufwandes, einer zusätzlich komplizierten Handhabung der Hochfrequenztechnik und Zündspannungsisolierung bei einem zu geringen Wirkungsgrad und hat sich deshalb in der Praxis nicht durchgesetzt.In order to increase the efficiency of the plasma ignition fuel-containing mixtures while maintaining a good running culture and to further ensure that the relevant engine raw emissions (NOx, HC, CO, particles) have the lowest possible values, was DE 100 37 536 C2 the object to provide a method by which a high volume expansion of a spark generated by a plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines can be achieved. This object should be achieved in the known system by means of a pulsed high-frequency discharge in a plasma field discharge, wherein the discharge takes place between dielectrically coated electrodes in order to produce a nonequilibrium plasma. This has the disadvantage of a high design effort, an additional complicated handling of high-frequency technology and ignition voltage isolation at too low efficiency and has therefore not prevailed in practice.

Die EP 0 172 954 B1 beschreibt eine Plasmastrahl-Zündvorrichtung mit einem Zündraum, einer Vorrichtung zum Entladen von elektrischer Energie, um Plasma-Radikale in dem Zündraum zu erzeugen, und einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes in dem Zündraum, wobei das Magnetfeld dazu dient, auf die erzeugten Plasma-Radikale eine Treibkraft auszuüben, welche die Plasma-Radikale aus dem Zündraum in den das Brennstoffgemisch enthaltenden Brennraum hinaustreibt. Der Zündraum ist über einen Verbindungskanal an einen Speicher für gasförmiges Plasmamaterial angeschlossen. Die Vorrichtung zum Entladen von elektrischer Energie enthält eine auf einer Achse des Zündraumes angeordnete stabförmige Mittelelektrode und eine diese Mittelelektrode umgebende ringförmige Masseelektrode. Die Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes enthält eine in eine Keramikkappe eingebettete Magnetfeldspule, die den Zündraum umgibt.The EP 0 172 954 B1 describes a plasma jet ignition device having an ignition space, an apparatus for discharging electrical energy to generate plasma radicals in the ignition space, and a device for generating a magnetic field in the ignition space, the magnetic field serving the generated plasma radicals to exert a driving force which drives the plasma radicals from the ignition space into the combustion chamber containing the fuel mixture. The ignition space is connected via a connecting channel to a storage for gaseous plasma material. The device for discharging electrical energy comprises a rod-shaped center electrode arranged on an axis of the ignition space and an annular earth electrode surrounding this center electrode. The device for generating the magnetic field contains a magnetic field coil embedded in a ceramic cap, which surrounds the ignition space.

Der Aufbau dieser bekannten Vorrichtung ist aufwendig, insbesondere im Hinblick

  • – auf die Zuordnung eines eigenen Speichers für gasförmiges Plasmamaterial
  • – auf die Einbettung der Magnetfeldspule in eine Keramikkappe
  • – auf den von der Magnetfeldspule umgebenen zusätzlichen Zündraum, der dem das Brennstoffgemisch enthaltenden Brennraum vorgeschaltet ist.
The structure of this known device is complicated, in particular with regard to
  • - On the assignment of a separate memory for gaseous plasma material
  • - On the embedding of the magnetic field coil in a ceramic cap
  • - On the surrounded by the magnetic field coil additional ignition space, which is connected upstream of the combustion chamber containing the fuel mixture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den bekannten Plasmastrahl-Zündvorrichtungen vereinfachte Zündkerze zur Plasmazündung brennstoffhaltiger Gemische zu schaffen.The invention has for its object to provide a comparison with the known plasma jet ignition devices simplified spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße, eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode aufweisende Zündkerze zur Plasmazündung brennstoffhaltiger Gemische gekennzeichnet durch mindestens eine mit ihrem einen Ende an Masse angeschlossene, aus elektrisch leitendem Material bestehende Spule, deren anderes Ende in einem ein Überspringen des Zündfunkens ermöglichenden Abstand die Masseelektrode bildet, und dass diese Spule derart im Bereich des Zündraums angeordnet ist, dass mindestens ein Magnetfeld erzeugt wird, um eine volumenmäßige Ausdehnung eines Zündfunkenplasmas zu bewirken.To solve this problem, the present invention, a center electrode and a ground electrode having spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures is characterized by at least one connected to one end to ground, made of electrically conductive material existing coil, the other end in a skipping the spark enabling distance the Ground electrode forms, and that this coil is arranged in the region of the Zündraums that at least one magnetic field is generated to cause a volumetric expansion of a spark plasma.

Während bei der bekannten Plasmastrahl-Zündvorrichtung gemäß EP 0 172 954 B1 die den Zündraum umgebende, in eine Keramikkappe eingebettete Magnetfeldspule auf die erzeugten Plasma-Radikale ausschließlich eine Treibkraft ausüben soll und keinen Anteil an dem eigentlichen Zündvorgang hat, bewirkt die erfindungsgemäß angeordnete und gestaltete Spule eine volumenmäßige Ausdehnung des Zündfunkenplasmas in dem das brennstoffhaltige Gemisch aufnehmenden Brennraum, wobei diese Spule mit ihrem die Masseelektrode bildenden Zündkontakt unmittelbar an dem Zündvorgang beteiligt ist.While in the known plasma jet ignition device according to EP 0 172 954 B1 the magnetic field coil surrounding the ignition chamber, which is intended to exert only a driving force on the generated plasma radicals and has no part in the actual ignition process, causes the coil arranged and designed according to the invention to expand the spark plasma in the combustion chamber receiving the fuel-containing mixture by a volume, wherein this coil is involved with its the ground electrode forming ignition contact directly to the ignition process.

Aus den durch die mittels der Spule, die auch als Streu-Plasmaspule bezeichnet werden kann, erreichten Nicht-Gleichgewichts-Plasmen resultiert eine erhöhte Konzentration an aktivierten Molekülen, Atomen und ionisierten Radikalen. Damit verbunden ist ebenfalls eine hohe Konzentration von Sekundär-Radikalen, die eine erhöhte volumenmäßig ausgedehnte Anwesenheit von Radikalen in dem Brennstoffgemisch gewährleisten und auch eine zuverlässige Zündung magerer Brennstoffgemische erreichen.From the non-equilibrium plasmas achieved by means of the coil, which may also be referred to as a stray plasma coil, results in an increased concentration of activated molecules, atoms and ionized radicals. Also associated with this is a high concentration of secondary radicals which provide increased volumetric increased presence of radicals in the fuel mixture and also achieve reliable ignition of lean fuel mixtures.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zündkerze sind in den Unteransprüchen 2–14 behandelt.Advantageous embodiments of the spark plug according to the invention are dealt with in subclaims 2-14.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Plasmazündung brennstoffhaltiger Gemische, insbesondere in Verbrennungsmotoren und -turbinen, unter Verwendung einer eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode aufweisenden Zündkerze, ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens einer mit ihrem einen Ende an Masse angeschlossenen, aus elektrisch leitendem Material bestehenden Spule, deren anderes Ende die Masseelektrode bildet, während jedes Zündvorgangs mittels des Zündstroms im Bereich des Zündraumes mindestens ein Magnetfeld erzeugt wird, um eine volumenmäßige Ausdehnung des Zündfunkenplasmas zu bewirken. The inventive method for plasma ignition of fuel-containing mixtures, in particular in internal combustion engines and turbines, using a center electrode and a ground electrode having spark plug is characterized in that by means of at least one connected to its one end to ground, consisting of electrically conductive material coil whose the other end forms the ground electrode, during which at least one magnetic field is generated by means of the ignition current in the area of the ignition space, in order to cause a volumetric expansion of the spark plasma.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The invention will be described below with reference to the drawings.

1 zeigt in vergrößerter Darstellung ausschnittsweise das obere Ende einer Zündkerze mit einer der Mittelelektrode zugeordneten Spule. 1 shows in enlarged scale a fragmentary view of the upper end of a spark plug with a central electrode associated coil.

2 entspricht der Darstellung von 1 mit zusätzlich eingezeichnetem Magnetfeld. 2 corresponds to the representation of 1 with additionally marked magnetic field.

3 zeigt eine Draufsicht auf das in den 1 und 2 dargestellte Zündkerzensystem. 3 shows a plan view of the in the 1 and 2 illustrated spark plug system.

4 zeigt eine Seitenansicht einer Standard-Zündkerze, der erfindungsgemäß im Bereich des oberen Endes der Mittelelektrode zwei Spulen zugeordnet sind. 4 shows a side view of a standard spark plug according to the invention in the region of the upper end of the center electrode associated with two coils.

Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündkerze sind in vereinfachter Darstellung das Einschraubgewinde 4 sowie die Mittelelektrode 2 dargestellt. Die Mittelelektrode 2 ragt in das Innere einer aus elektrisch leitendem Material bestehenden Spule 3, die auf einen Isolierzylinder 7 aufgewickelt ist. Die Mittelelektrode 2 liegt mit ihrem den Zündkontakt bildenden Ende innerhalb der Spule 3. Der Zündkontakt der Mittelelektrode 2 liegt in einem ein Überspringen eines Zündfunkens ermöglichenden Abstand von dem oberen Spulenende, das zu einem den zweiten Zündkontakt bildenden Ring-Polende 3.1 gewickelt ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Wicklungsdurchmesser der Spule 3. Das andere Spulenende ist mittels eines Leiters 3.2 ist an Masse angeschlossen.In the in the 1 to 3 illustrated embodiment of a spark plug according to the invention are in a simplified representation of the screw thread 4 and the center electrode 2 shown. The center electrode 2 protrudes into the interior of a coil made of electrically conductive material 3 pointing to an insulating cylinder 7 is wound up. The center electrode 2 lies with its end forming the ignition within the coil 3 , The ignition contact of the center electrode 2 lies in a spark-skipping distance from the upper coil end to a second ignition contact forming ring pole end 3.1 is wound whose diameter is smaller than the winding diameter of the coil 3 , The other end of the coil is by means of a conductor 3.2 is connected to ground.

Die Achse der Spule 3 liegt in der Verlängerung der Zündkerzen- und der Mittelelektrodenachse.The axis of the coil 3 lies in the extension of the spark plug and the central electrode axis.

Der in 4 dargestellten Standard-Zündkerze 1 sind erfindungsgemäß im Zündbereich der Mittelelektrode 2 zwei an Masse angeschlossenen Spulen zugeordnet.The in 4 illustrated standard spark plug 1 are in the ignition range of the center electrode according to the invention 2 two coils connected to ground assigned.

Das Spulensystem kann auch drei Spulen enthalten, deren Achsen in einem Winkelabstand von 120° liegen, oder sechs Spulen, deren Achsen in einem Winkelabstand von 60° liegen.The coil system may also include three coils whose axes are at an angular distance of 120 °, or six coils whose axes are at an angular distance of 60 °.

Bei den drei oder sechs Spulen enthaltenden Spulensystemen sind die außen liegenden Spulenenden an Masse angeschlossen, während die innen liegenden Spulenenden an einen gemeinsamen Polring angeschlossen sind, der den der Mittelelektrode axial mit Abstand gegenüberliegenden Zündkontakt bildet.In the coil systems comprising three or six coils, the outer coil ends are connected to ground, while the inner coil ends are connected to a common pole ring which forms the ignition contact axially spaced apart from the center electrode.

Die Spulen bestehen vorzugsweise aus einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Nickel-Mangan-Silicium-Legierungen, Chrom-Stahl, Nickel-Barrium- und Nickel-Pollodium-Legierungen, Platin oder vorzugsweise Wolfram.The coils are preferably made of a material selected from the group of nickel-manganese-silicon alloys, chromium-steel, nickel-barrium and nickel-pollodium alloys, platinum or, preferably, tungsten.

Die Spulen sind vorzugsweise aus einem Draht mit einem Durchmesser D4 zwischen 0,3 mm und 1,2 mm gewickelt. Der Außendurchmesser D1 jeder Spule hat vorzugsweise einen Wert zwischen 3 mm und 10 mm, während der Spuleninnendurchmesser D2 einen Wert zwischen 2,4 mm und 7,6 mm hat. Der Außendurchmesser D3 der Ring-Polenden wird bestimmt durch den Innendurchmesser D2 der jeweiligen Spulen.The coils are preferably wound from a wire having a diameter D4 between 0.3 mm and 1.2 mm. The outer diameter D1 of each coil preferably has a value between 3 mm and 10 mm, while the inner coil diameter D2 has a value between 2.4 mm and 7.6 mm. The outer diameter D3 of the ring pole ends is determined by the inner diameter D2 of the respective coils.

Die Spulen können vorzugsweise zumindest teilweise in einen Körper aus hochisolierendem, temperaturfestem Material eingegossen sein.The coils may preferably be cast at least partially into a body of highly insulating, temperature-resistant material.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann jede Spule vorzugsweise konisch verlaufend oder mehrlagig isoliert gewickelt sein.According to a further embodiment, each coil may preferably be wound in a conical or multi-layer insulated manner.

Das erfindungsgemäße Zündsystem nutzt den Zündstrom, der während einer HV-Zündentladung zwischen den modifizierten Zündkontakten blitzartig fließt, um in einer oder mehreren Spulen, die am Zündkerzenkopf montiert wurden, ein pulsartiges Magnetfeld aufzubauen, dass

  • a) die im Entladungsplasma vorhandenen Ladungsträger zusätzlich beschleunigt,
  • b) die Reaktionskinetik unter den Ladungsträgern im Plasma erhöht,
  • c) der bei einem Magnetfeld erzeugte Pinch-Effekt bei bestimmten Ladungsträgern eine gezielte Richtungslenkung des Zündplasmas ermöglicht und
  • d) damit eine bessere Verteilung des Zündplasmas im Brennraum bewirkt.
The ignition system according to the invention uses the ignition current, which flashes during an HV ignition discharge between the modified ignition contacts, in order to build up a pulsed magnetic field in one or more coils which have been mounted on the spark plug head
  • a) additionally accelerates the charge carriers present in the discharge plasma,
  • b) increases the reaction kinetics among the charge carriers in the plasma,
  • c) the pinch effect generated in a magnetic field with specific charge carriers allows targeted directional control of Zündplasmas and
  • d) causes a better distribution of Zündplasmas in the combustion chamber.

Die dabei frei werdenden Ladungsträger energetisieren das Brennstoffgemisch und man erreicht eine bessere Nutzung der Energieausbeute des Brennstoffgemisches.The released charge carriers energize the fuel mixture and one achieves a better utilization of the energy yield of the fuel mixture.

Durchgeführte Versuche und Testmessungen haben eine Brennstoff-Verbrauchsminderung um 30% und eine Reduzierung von Abgaswerten um mehr als 80% gezeigt.Tests carried out and test measurements have shown a fuel consumption reduction of 30% and an emission reduction of more than 80%.

Die Werte D1 für den Außendurchmesser der Puls-Plasmaspule liegen vorzugsweise zwischen 3 mm und 10 mm. Bei bevorzugten Spulenmatierialdurchmessern D4 zwischen 0,3 mm und 1,2 mm errechnet sich ein Spulen-Innendurchmesser D2 zwischen 2,4 mm und 7,6 mm.The values D1 for the outer diameter of the pulse plasma coil are preferably between 3 mm and 10 mm. In preferred coil matierial diameters D4 between 0.3 mm and 1.2 mm, a coil inner diameter D2 between 2.4 mm and 7.6 mm is calculated.

Die Anordnung, die Anzahl der Spulenwindungen, die Form und die Länge H einer Puls-Plasmaspule ist variabel und richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall.The arrangement, the number of coil turns, the shape and the length H of a pulse plasma coil is variable and depends on the particular application.

Gemäß 2 verlaufen die Feldlinien der mittels jeder Spule aufgebauten Magnetfelder jeweils in Pfeilrichtung, wodurch auch die erfindungsgemäße Lage des Nordpols N und des Südpols S festgelegt ist.According to 2 The field lines of the magnetic fields constructed by means of each coil extend in the direction of the arrow, whereby the position of the north pole N and the south pole S according to the invention are also determined.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mittelelektrode aus einer mehradrig gedrillten Materialstruktur besteht, die am Ende entsprechend der Anordnung der Puls-Plasmaspulen geometrisch aufgespleist wird.According to a preferred embodiment, it is provided that the center electrode consists of a multicore twisted material structure, which is geometrically aufgespleist at the end according to the arrangement of the pulse plasma coils.

Claims (15)

Zündkerze zur Plasmazündung brennstoffhaltiger Gemische, insbesondere in Verbrennungsmotoren und -turbinen, enthaltend eine Mittelelektrode (2) und eine Masseelektrode, gekennzeichnet durch mindestens eine mit ihrem einen Ende an Masse angeschlossene, aus elektrisch leitendem Material bestehende Spule (3), deren anderes Ende in einem ein Überspringen des Zündfunkens ermöglichenden Abstand die Masseelektrode bildet, und dass diese Spule derart im Bereich des Zündraums angeordnet ist, dass mindestens ein Magnetfeld erzeugt wird, um eine volumenmäßige Ausdehnung eines Zündfunkenplasmas zu bewirken.Spark plug for the plasma ignition of fuel-containing mixtures, in particular in internal combustion engines and turbines, comprising a center electrode ( 2 ) and a ground electrode, characterized by at least one with its one end connected to ground, consisting of electrically conductive material coil ( 3 ) whose other end forms the ground electrode in a spark-skipping distance, and that said coil is disposed in the vicinity of the ignition space such that at least one magnetic field is generated to cause volumetric expansion of a spark plasma. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit ihrer Achse in der Verlängerung der Zündkerzenachse liegende Spule (3) enthält, deren den Zündkontakt bildendes Ende als Ring-Polende (3.1) ausgebildet ist.Spark plug according to Claim 1, characterized in that it has a coil (with its axis in the extension of the spark plug axis) ( 3 ) whose end forming the ignition contact is in the form of a ring pole end ( 3.1 ) is trained. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (2) mit ihrem den Zündkontakt bildenden Ende innerhalb der Spule (3) liegt.Spark plug according to claim 2, characterized in that the center electrode ( 2 ) with its end forming the ignition contact inside the coil ( 3 ) lies. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelelektrode (2) mindestens zwei mit ihren Achsen radial nach außen gerichtete Spulen zugeordnet sind, deren außen liegenden Enden an Masse angeschlossen sind, und deren innere Enden an einen gemeinsamen, der Mittelelektrode (2) mit Abstand gegenüberliegenden Zündkontakt angeschlossen sind.Spark plug according to claim 1, characterized in that the center electrode ( 2 ) are assigned at least two with their axes radially outwardly directed coils whose outer ends are connected to ground, and whose inner ends to a common, the center electrode ( 2 ) are connected at a distance opposite ignition contact. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Enden der Spulen an einen gemeinsamen, den Zündkontakt bildenden Polring angeschlossen sind.Spark plug according to claim 4, characterized in that the inner ends of the coils are connected to a common, the ignition contact forming pole ring. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode mindestens zwei Elektrodenzweige und entsprechend der Anzahl dieser Elektrodenzweige mindestens zwei Spulen enthält, deren innere Enden an Masse angeschlossen sind, und deren äußere Enden die Form von Zündkontakte bildenden Ring-Polenden haben, deren Durchmesser kleiner ist als der Spulendurchmesser und dass die Elektrodenzweige innerhalb der Spulen enden.Spark plug according to claim 1, characterized in that the center electrode comprises at least two electrode branches and according to the number of these electrode branches at least two coils whose inner ends are connected to ground, and whose outer ends have the form of ignition contacts forming ring pole ends whose diameter is smaller is the coil diameter and that the electrode branches terminate inside the coils. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Nickel-Mangan-Silicium-Legierungen, Chromstahl, Nickel-Barium-, Nickel-Pollodium- und Nb-Legierungen, Platin oder vorzugsweise Wolfram.Spark plug according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coils are made of a material which is selected from the group of nickel-manganese-silicon alloys, chromium steel, nickel-barium, nickel-pollodium and Nb alloys , Platinum or preferably tungsten. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode zumindest teilweise von einem Isoliermaterial umgeben ist.Spark plug according to one of claims 1 to 7, characterized in that the center electrode is at least partially surrounded by an insulating material. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule auf einen Zylinderkörper aus Isoliermaterial aufgewickelt ist.Spark plug according to one of claims 1 to 8, characterized in that each coil is wound on a cylinder body made of insulating material. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule zumindest teilweise in einen Körper aus hochisolierendem, temperaturfestem Material eingegossen ist.Spark plug according to one of claims 1 to 9, characterized in that each coil is at least partially encapsulated in a body of highly insulating, temperature-resistant material. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen aus einem Draht mit einem Durchmesser zwischen 0,3 mm und 1,2 mm gewickelt sind.Spark plug according to one of claims 1 to 10, characterized in that the coils are wound from a wire having a diameter between 0.3 mm and 1.2 mm. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser jeder Spule einen Wert zwischen 3 mm und 10 mm und dass der Spuleninnendurchmesser einen Wert zwischen 2,4 mm und 7,6 mm hat.Spark plug according to one of claims 1 to 11, characterized in that the outer diameter of each coil has a value between 3 mm and 10 mm and that the inner diameter of the coil has a value between 2.4 mm and 7.6 mm. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule konisch verlaufend und/oder mehrlagig isoliert gewickelt ist.Spark plug according to one of claims 1 to 12, characterized in that each coil is wound conically extending and / or multi-layer insulated. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode aus einer mehradrig gedrillten Materialstruktur besteht, die am Ende entsprechend der Anordnung der Spulen geometrisch aufgespleist wird.Spark plug according to one of claims 1 to 13, characterized in that the center electrode of a multicore twisted material structure exists, which is geometrically aufgespleist at the end according to the arrangement of the coils. Verfahren zur Plasmazündung brennstoffhaltiger Gemische, insbesondere in Verbrennungsmotoren und -turbinen unter Verwendung einer eine Mittelelektrode (2) und eine Masseelektrode aufweisenden Zündkerze, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens einer mit ihrem einen Ende an Masse angeschlossenen, aus elektrisch leitendem Material bestehenden Spule (3), deren anderes Ende die Masseelektrode bildet, während jedes Zündvorgangs mittels des Zündstroms im Bereich des Zündraumes mindestens ein Magnetfeld erzeugt wird, um eine volumenmäßige Ausdehnung des Zündfunkenplasmas zu bewirken.Process for the plasma ignition of fuel-containing mixtures, in particular in internal combustion engines and turbines, using a central electrode ( 2 ) and a ground electrode having spark plug, characterized in that by means of at least one with its one end connected to ground, made of electrically conductive material coil ( 3 ) whose other end forms the ground electrode, at least one magnetic field is generated during each ignition operation by means of the ignition current in the region of the ignition space in order to effect a volumetric expansion of the spark plasma.
DE201010000349 2010-02-10 2010-02-10 Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end Expired - Fee Related DE102010000349B3 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010000349 DE102010000349B3 (en) 2010-02-10 2010-02-10 Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end
PCT/DE2011/000098 WO2011098066A1 (en) 2010-02-10 2011-02-03 Spark plug and method for plasma ignition of mixtures containing fuel, in particular in internal combustion engines and internal combustion turbines
EP11717926A EP2561589A1 (en) 2010-02-10 2011-02-03 Spark plug and method for plasma ignition of mixtures containing fuel, in particular in internal combustion engines and internal combustion turbines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010000349 DE102010000349B3 (en) 2010-02-10 2010-02-10 Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010000349B3 true DE102010000349B3 (en) 2011-11-24

Family

ID=44900656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010000349 Expired - Fee Related DE102010000349B3 (en) 2010-02-10 2010-02-10 Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010000349B3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3636916A1 (en) * 2018-10-10 2020-04-15 Volkswagen AG Ignition system comprising an ignition spark of a spark plug with a prechamber enlarged by an rf plasma, and corresponding method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471732A (en) * 1983-07-20 1984-09-18 Luigi Tozzi Plasma jet ignition apparatus
DE3713368C2 (en) * 1986-12-23 1995-08-24 Cummins Engine Co Inc Plasma jet ignition device for an internal combustion engine
DE4405769A1 (en) * 1994-02-23 1995-09-28 Till Keesmann Method for operating an internal combustion engine
DE19701752A1 (en) * 1996-01-30 1997-07-31 Cummins Engine Co Inc Spark plug with a magnetic field device for generating an arc of variable length
DE10037536C2 (en) * 2000-08-01 2002-11-21 Daimler Chrysler Ag Method and device for plasma ignition in internal combustion engines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471732A (en) * 1983-07-20 1984-09-18 Luigi Tozzi Plasma jet ignition apparatus
DE3713368C2 (en) * 1986-12-23 1995-08-24 Cummins Engine Co Inc Plasma jet ignition device for an internal combustion engine
DE4405769A1 (en) * 1994-02-23 1995-09-28 Till Keesmann Method for operating an internal combustion engine
DE19701752A1 (en) * 1996-01-30 1997-07-31 Cummins Engine Co Inc Spark plug with a magnetic field device for generating an arc of variable length
DE10037536C2 (en) * 2000-08-01 2002-11-21 Daimler Chrysler Ag Method and device for plasma ignition in internal combustion engines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3636916A1 (en) * 2018-10-10 2020-04-15 Volkswagen AG Ignition system comprising an ignition spark of a spark plug with a prechamber enlarged by an rf plasma, and corresponding method
US10830201B2 (en) 2018-10-10 2020-11-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Ignition system having a high-frequency plasma-enhanced ignition spark of a spark plug, including an antechamber, and a method associated therewith

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010055570B3 (en) Fuel ignition device for internal combustion engine, has coil tapered to insulator body and wrapped on coil body, where coil body comprises tapered portion, which is wrapped to insulator body by turning coil
DE102010045175B4 (en) Igniter for igniting a fuel-air mixture by means of an RF corona discharge and engine with such detonators
DE102014111897A1 (en) Ignition device for igniting fuel-air mixtures in a combustion chamber of an internal combustion engine by a corona discharge
EP3378136B1 (en) Pre-chamber spark plug and method for producing a pre-chamber spark plug
EP3465849B1 (en) Spark plug for a high-frequency ignition system
WO2008034734A1 (en) Device for storing energy and transforming energy
EP1644637A1 (en) Plasma-jet spark plug
DE19747700A1 (en) Spark plug for plasma jet ignition device
DE19636712A1 (en) Spark ignition system of an internal combustion engine
EP2847456B1 (en) High-frequency plasma ignition device
DE102010000349B3 (en) Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end
DE102010045174A1 (en) Circuit arrangement for an HF ignition of internal combustion engines
DE2758734A1 (en) METHOD FOR REDUCING THE GENERATION OF POLLUTANTS BY AN INDUSTRIAL ENGINE AND ITS IMPLEMENTATION
EP2065907A1 (en) Coil assembly
EP1251264B1 (en) Device for treating fuels
EP0888655A1 (en) Sparking plug connector for an internal combustion engine
WO2011098066A1 (en) Spark plug and method for plasma ignition of mixtures containing fuel, in particular in internal combustion engines and internal combustion turbines
DE102010016744A1 (en) Spark plug for plasma ignition of fuel-containing mixtures in internal combustion engines and internal combustion turbines, comprises a central electrode, a ground electrode, and a coil which is connected to ground with its one end
DE102012210391B4 (en) detonator
DE102009046092A1 (en) Spark plug for use in internal combustion engines with direct injection and suction line injection, has central electrode as ground electrode of cover electrode and two side electrodes
DE202010005359U1 (en) Device for plasma ignition of fuel-containing mixtures, in particular in internal combustion engines and turbines
DE102007055873A1 (en) Plasma ignition device, has spin producing unit arranged at surface of inner wall of insulator device, where spin producing unit is discharged with reversed gas from discharge chamber
DE102016003793A1 (en) Ignition device for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber
DE10251841A1 (en) Electrical connector for rod-shaped ignition coil, has contact spring which is displaced across contact region, and makes contact with secondary coil when in end position
DE10143194B4 (en) High-frequency ignition for internal combustion engines

Legal Events

Date Code Title Description
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120225

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120901