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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen des Zustandes eines in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors eingebauten Zünders, welcher ein in der Brennkammer vorhandenes zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch durch Erzeugen einer Korona-Entladung zündet, wobei der Zünder eine Zündelektrode, einen die Zündelektrode umgebenden Außenleiter und einen zwischen der Zündelektrode und dem Außenleiter angeordneten elektrischen Isolator hat, über welchen die Zündelektrode und der Außenleiter miteinander verbunden sind und die Zündelektrode und der Außenleiter Bestandteile eines elektrischen Hochfrequenz-Schwingkreises sind, der von einem elektrischen Hochspannungsgenerator gespeist wird.
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Die
WO 2004/063560 A1 offenbart, wie ein Brennstoff-Luft-Gemisch in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors durch eine in der Brennkammer erzeugte Korona-Entladung gezündet werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Zündelektrode elektrisch isoliert durch eine der auf Massepotential liegenden Wände der Brennkammer hindurchgeführt und ragt in die Brennkammer hinein, vorzugsweise einem in der Brennkammer vorgesehenen Hubkolben gegenüberliegend. Die Zündelektrode bildet zusammen mit den auf Massepotential liegenden Wänden der Brennkammer und zusammen mit einem den Isolator umgebenden Außenleiter als Gegenelektrode eine Kapazität. Als Dielektrikum wirken der Isolator und der Brennraum mit seinem Inhalt. In ihm befindet sich je nach dem Takt, in welchem sich der Kolben befindet, Luft oder ein Brennstoff-Luft-Gemisch oder ein Abgas. Der Außenleiter kann als Gehäuse des Zünders ausgebildet sein und ein Außengewinde aufweisen, mit welchem der Zünder in eine Gewindebohrung des Motors geschraubt werden kann.
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Die Kapazität ist Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises, welcher durch einen elektrischen Hochspannungsgenerator mit einer hochfrequenten Spannung erregt wird. Im Beispiel der
WO 2004/063560 A1 weist der Hochspannungsgenerator einen Transformator mit einem Mittenabgriff auf. Der Transformator arbeitet mit einem Schaltgerät zusammen, welches eine vorgebbare Gleichspannung abwechselnd an die beiden durch den Mittenabgriff getrennten Primärwicklungen des Transformators legt. Die vorgebbare Gleichspannung kann in einem Kraftfahrzeug durch eine Batterie geliefert werden, welche bei laufendem Motor durch eine Lichtmaschine aufgeladen werden kann. Die Sekundärwicklung des Transformators speist einen Reihenschwingkreis, in welchem die aus der Zündelektrode, dem Außenleiter und den Wänden der Brennkammer sowie aus dem Dielektrikum gebildete Kapazität liegt. Die Frequenz der den Schwingkreis erregenden, vom Transformator gelieferten Wechselspannung wird so geregelt, dass sie möglichst nahe bei der Resonanzfrequenz des Schwingkreises liegt. Es kommt dadurch zu einer Spannungsüberhöhung zwischen der Zündelektrode und den Wänden der Brennkammer, in welcher die Zündelektrode angeordnet ist. Die Resonanzfrequenz liegt typisch zwischen 30 Kilohertz und 3 Megahertz und die Wechselspannung erreicht an der Zündelektrode Werte von z. B. 50 kV bis 500 kV.
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Damit kann in der Brennkammer eine Korona-Entladung erzeugt werden. Die Korona-Entladung soll nicht in eine Bogenentladung oder Funkenentladung übergehen. Deshalb wird dafür gesorgt, dass die Spannung zwischen der Zündelektrode und der auf Massepotential liegenden Brennkammerwand unterhalb der Spannung für einen vollständigen Durchbruch bleibt. Zu diesem Zweck ist es aus der
WO 2004/063560 A1 bekannt, bei laufendem Motor am Eingang des Transformators die Spannung und die Stromstärke zu messen und daraus die Impedanz als Quotient aus der Spannung und der Stromstärke zu berechnen. Die berechnete Impedanz wird mit einem festen Sollwert für die Impedanz verglichen, welcher so gewählt ist, dass die Korona-Entladung aufrechterhalten werden kann, ohne dass es zu einem vollständigen Spannungsdurchbruch kommt.
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Aus der
WO 2010/011838 A1 ist es bekannt, bei laufendem Motor den Transformator auf seiner Primärseite auf einen Sollwert der Impedanz zu regeln. Der Sollwert der Impedanz wird bei dem aus der
WO 2010/011838 A1 bekannten Verfahren so festgelegt, dass die Stromstärke und die Spannung am Eingang des Transformators auf einen Betrag begrenzt werden, bei welchem die Korona eine maximale Größe erreicht, ohne in eine Funkenentladung überzugehen.
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Die Korona-Ausbildung ist besonders gut, wenn die Spitzen der Elektroden sehr scharf ausgebildet sind. Die Spitze der Elektroden kann durch thermischen und/oder chemischen Verschleiß beschädigt oder abgenutzt werden, z. B. abbrennen. Derartige Schäden und Verschleiß sieht man jedoch leider erst dann, wenn man die Zünder bei Wartungsarbeiten ausbaut. Schleichend auftretender Verschleiß bleibt unbemerkt, führt aber zu einer schlechteren Verbrennung mit der Folge von Leistungsverlust, höherem Brennstoffverbrauch und höheren Abgasemissionen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an Zündern der eingangs genannten Art auftretende Schäden und auftretenden Verschleiß frühzeitig und mit möglichst wenig Aufwand zu erkennen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Zustand eines in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors eingebauten Zünders, welcher ein in der Brennkammer vorhandenes zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch durch Erzeugen einer Korona-Entladung zünden kann und zu diesem Zweck eine Zündelektrode, einen die Zündelektrode umgebenden Außenleiter und einen zwischen der Zündelektrode und dem Außenleiter angeordneten elektrischen Isolator hat, über welchen die Zündelektrode und der Außenleiter miteinander verbunden sind und bei dem die Zündelektrode und der Außenleiter Bestandteile eines elektrischen Hochfrequenz-Schwingkreises sind, der von einem elektrischen Hochspannungsgenerator gespeist wird,
wird erfindungsgemäß überprüft, indem unter vorgegebenen Motorbetriebsbedingungen, vorzugsweise bei stehendem Motor, an einer ausgewählten Stelle des Hochspannungsgenerators, welcher den Hochfrequenz-Schwingkreis speist, bei vorgegebener Spannung die Stärke des an der ausgewählten Stelle des Hochspannungsgenerators fließenden Stromes gemessen wird und der Zustand des Zünders als unbefriedigend angesehen wird, wenn ein Vergleich der gemessenen Stromstärke mit einem vorgegebenen Grenzwert ergibt, dass die gemessene Stromstärke den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
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Die Erfindung hat wesentliche Vorteile:
- • Die Erfindung ermöglicht eine Überwachung der Zünder auf Schäden und Verschleiß an der für die Zündung wichtigen Spitze der Zündelektroden durch eine elektrische Messung, und zwar ohne Ausbau der Zünder.
- • Der Grenzwert, bei dessen Unterschreiten der Zustand eines Zünders als unbefriedigend angesehen wird, kann als Erfahrungswert gewonnen werden.
- • Die Überprüfung kann z. B. jedes Mal dann erfolgen, bevor der Motor gestartet wird. Der Betätigung des Anlassers des Motors kann automatisch eine Prüfung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorangestellt werden, z. B. durch eine entsprechende Programmierung eines in heutigen Kraftfahrzeugen üblicherweise vorhandenen Motorsteuergerätes oder unmittelbar dadurch, dass der Zündschlüssel in seine erste Stufe der Stromversorgung aus der Starterbatterie überführt bevor der Anlasser über die Klemmen 30 und 50 Strom erhält.
- • Die für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche Zeitspanne ist so kurz, dass sie der Fahrer eines Fahrzeuges, z. B. beim Starten des Motors, überhaupt nicht wahrnimmt.
- • Ein Ausbauen des Zünders aus dem Motor ist nur dann erforderlich, wenn nach dem Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Austausch des Zünders angezeigt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann erstmals nach dem Einbau von Zündern in einen Motor durchgeführt werden, um zu überprüfen, ob die empfindlichen Elektrodenspitzen beim Einbau beschädigt wurden. Danach können die Zünder unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen überprüft werden, z. B. nach Vorgaben eines Motorsteuergerätes, oder nach einer vorgegebenen Motorlaufleistung bzw. nach einer vorgegeben Anzahl von Umdrehungen einer Welle des Motors oder nach einer vorgegebenen Fahrstrecke. Besonders bevorzugt ist es, bei jedem Start des Motors dem Anlassvorgang eine Überprüfung des Zustandes der Zünder voranzustellen oder folgen zu lassen.
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Die Stromstärke soll unter vorgegebenen Motorbetriebsbedingungen gemessen werden, um gut vergleichbare Messwerte zu erhalten. Die vorgegebenen Motorbetriebsbedingungen können durch unterschiedliche Parameter charakterisiert werden, insbesondere durch
- • die Motordrehzahl,
- • die Last, mit welcher der Motor beaufschlagt wird,
- • den Ladungszustand der jeweiligen Brennkammer, welcher seinerseits durch Parameter wie Druck und Temperatur in der Brennkammer, Art des Kraftstoffs, Füllung der Brennkammer mit Luft, Kraftstoff-Luft-Gemisch oder Abgas charakterisiert ist,
- • durch die Stellung des Kolbens in der jeweiligen Brennkammer, wobei die Kolbenstellung durch die Winkelstellung einer Kurbelwelle des Motors ausgedrückt werden kann.
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Diese Parameter können einzeln, teilweise oder insgesamt zur Festlegung der vorgegebenen Betriebsbedingungen herangezogen werden. Je mehr Parameter herangezogen werden, desto aussagekräftiger wird der Vergleich der Messwerte der Stromstärke mit dem vorgegebenen Grenzwert.
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Eine gute Möglichkeit, den Zustand eines Zünders zu prüfen, ist, die Stromstärke bei stehendem Motor zu messen, und zwar entweder bei kaltem Motor oder bei betriebswarmem Motor. Eine andere gute Möglichkeit besteht darin, die Stromstärke bei der Leerlaufdrehzahl des Motors unter konstanter Last zu messen, insbesondere bei betriebswarmem Motor. Die Messung der Stromstärke im Leerlauf hat den Vorteil, dass in allen Brennkammern des Motors bei übereinstimmender Kolbenstellung und bei übereinstimmendem Ladezustand gemessen werden kann.
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Strom und Spannung können an unterschiedlichen Stellen des Hochspannungsgenerators gemessen werden. Vorzugsweise wird die Stelle des Hochspannungsgenerators, an welcher bei der vorgegebenen Spannung die Stärke des dort fließenden Stroms gemessen wird, so ausgewählt, dass sie auf der Eingangsseite des Hochspannungsgenerators liegt, dort, wo die elektrische Spannung noch verhältnismäßig niedrig ist. Es ist aber auch möglich, Strom und Spannung auf der Ausgangsseite des Hochspannungsgenerators zu messen, also bei einer vorgegebenen hohen Spannung. In beiden Fällen, sowohl bei Messung von Strom und Spannung auf der Eingangsseite als auch bei Messung von Strom und Spannung auf der Ausgangsseite des Hochspannungsgenerators wird der Zustand des Zünders dann als unbefriedigend angesehen, wenn die bei einer vorgegebenen Spannung gemessene Stromstärke einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
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Bei Personenkraftwagen beträgt die Nennspannung der Starterbatterie üblicherweise 12 Volt, so dass die vorgegebene Spannung auf der Eingangsseite des Hochspannungsgenerators bei 12 Volt oder darunter liegen kann, insbesondere bei 5 bis 10 Volt. Je nach dem Aufbau des Hochspannungsgenerators kann es zwischen dessen Eingangsseite und dessen Ausgangsseite aber auch noch Zwischenstufen geben, auf welchen erfindungsgemäß durch Messung von Strom und Spannung der Zustand des Zünders überprüft werden kann, so dass die vorgegebene Spannung, bei der die Messung stattfindet, auch mehr als 12 Volt betragen kann.
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Der Hochspannungsgenerator kann, wie in der
WO 2004/063560 A1 offenbart, einen Transformator mit wenigstens einer Primärwicklung aufweisen, an welche die vorgegebene Spannung angelegt und die Stärke des in der Primärwicklung gemessenen Stromes gemessen wird. Vorzugsweise liegt an der wenigstens einen Primärwicklung des Transformators eine Spannung von 60 V bis 70 V an. Die gewünschte und für die Korona-Entladung erforderliche Hochspannung muss aber nicht mittels eines Transformators erzeugt werden, sondern kann auch mittels eines DC/AC-Wandlers erzeugt werden, der auf seiner Eingangsseite mit einer Gleichspannung aus der Starterbatterie gespeist wird und daraus auf direktem Weg mit bekannten Halbleiterschaltungen, die z. B. ein Verfahren der Pulsbreitenmodulation nutzen, eine hohe und hochfrequente Wechselspannung erzeugt, die auf der Ausgangsseite des DC/AC-Wandlers abgegriffen werden kann.
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Bei Unterschreiten des vorgegeben Grenzwertes der Stromstärke, die bei der vorgegebenen Spannung gemessen wird, wird zweckmäßigerweise eine Fehlermeldung ausgegeben, die unmittelbar dem Fahrer des Fahrzeuges zur Kenntnis gebracht werden kann, sei es durch eine Warnlampe oder sei es durch eine digitale oder symbolische Anzeige auf einem Display eines Bordcomputers.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, bei Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwertes der Stromstärke eine Fehlermeldung in einem dafür vorgesehenen Speicher abzuspeichern, der in einem Motorsteuergerät oder in einem Bordcomputer vorgesehen sein kann. Aus diesem Speicher können die Fehlermeldungen oder die gespeicherten Messwerte beim Durchführen einer Wartung in einer Werkstatt mit Hilfe eines Diagnosecomputers ausgelesen, analysiert und bewertet werden.
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Am besten ist es, eine Fehlermeldung sowohl dem Fahrer anzuzeigen als auch abzuspeichern, damit der Fahrer erforderlichenfalls frühzeitig eine Werkstatt aufsuchen kann. Es empfiehlt sich jedoch, den Grenzwert der Stromstärke, bei dessen Unterschreiten eine Fehlermeldung ausgegeben wird, so niedrig anzusetzen, dass der Fahrer nur dann aufgefordert wird, eine Werkstatt aufzusuchen, wenn dieses wirklich nötig ist. Abweichungen der gemessenen Stromstärke von ihrem Sollwert, die nicht kritisch sind, sollten dem Fahrer nicht angezeigt werden, können jedoch mit Vorteil gespeichert werden, damit in einer Werkstatt der Speicherinhalt darauf überprüft werden kann, ob sich in den Messwerten ein deutlicher Trend zu einer Verschlechterung des Zünders zeigt, bei dessen Extrapolation man abschätzen kann, wie groß die Restlebensdauer des Zünders wahrscheinlich sein wird.
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Einzelne Unterschreitungen des vorgegebenen Grenzwertes der Stromstärke könnten auf einer Fehlmessung beruhen. Deshalb wird eine Fehlermeldung vorzugsweise erst dann ausgegeben, wenn ein Fehler, der darin besteht, dass die gemessene Stromstärke den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, wiederholt aufgetreten ist. Durch wiederholtes Messen eines vermeintlichen Fehlers steigt die Wahrscheinlichkeit, dass tatsächlich ein Fehler aufgetreten ist und es erfolgen keine unnötigen Fehlermeldungen. Wenn das erfindungsgemäße Prüfverfahren, z. B. vor dem Anlassen eines Motors, immer nur einmal durchgeführt wird, dann würde ein Fehler nur dann gemeldet, wenn vor mehreren Anlassvorgängen des Motors die Prüfung des Zünders einen Fehler ergibt. Eine derartige Vorgehensweise ist möglich, bevorzugt wird jedoch, dass dann, wenn eine fehlerhafte Stromstärke gemessen wird, die Messung wenigstens einmal wiederholt und vorzugsweise mehrere Male wiederholt wird und eine Fehlermeldung nur dann ausgegeben wird, wenn der Fehler wiederholt aufgetreten ist, insbesondere wenn er gehäuft auftritt. Da die Zeitspanne, die für das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt wird, sehr kurz ist und im Millisekundenbereich liegen kann, ist es kein Problem, vor jedem Anlassen des Motors die Messung der Stromstärke wenigstens dann zu wiederholen, wenn bei der ersten Messung ein Fehler auftritt. Da aber auch mit der Möglichkeit gerechnet werden muss, dass eine Messung keinen Fehler anzeigt, obwohl der Zustand des Zünders unbefriedigend ist, wird es bevorzugt, generell vor einem jeden Anlassen des Motors mehrere aufeinanderfolgende Messungen der Stromstärke bei der vorgegebenen Spannung durchzuführen.
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Die Aussagekraft einer Messung kann davon abhängen, wie die Spannung vorgegeben wird, bei welcher die Stromstärke gemessen wird. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird es deshalb bevorzugt, die Stromstärke nicht nur bei einer einzigen vorgegebenen Spannung zu messen, sondern bei mehreren unterschiedlichen vorgegebenen Spannungen, wobei für jede der vorgegebenen Spannungen ein gesonderter Grenzwert vorgegeben wird, mit welchem die gemessenen Stromstärken verglichen werden. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit des Prüfverfahrens gesteigert werden.
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Wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein unbefriedigender Zustand eines Zünders festgestellt, kann er aus dem Motor ausgebaut und auf sichtbare Schäden und/oder auf sichtbaren Verschleiß untersucht werden. Sind keine Schäden sichtbar und ist auch kein nennenswerter Verschleiß sichtbar, dann kann eine Fehlermeldung, die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens herausgegeben wurde, ein Anlass sein, nach einer anderen Fehlerquelle zu suchen.
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Es hat sich gezeigt, dass es beim Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Verbrennungsmotor mittels einer Korona-Entladung auf dem Isolator des Zünders, der in den Brennraum des Verbrennungsmotors hineinragt und die Zündelektrode vom Außenleiter und von der Brennraumwand isoliert, zu Ablagerungen von Verbrennungsrückständen kommen kann, insbesondere zur Ablagerung von Ruß und Verkokungen. Diese Ablagerungen können zu Überschlägen von einer Spitze der Zündelektrode auf den Isolator bzw. zu Gleitentladungen von der Spitze der Zündelektrode entlang der Oberfläche des Isolators zur Brennraumwand führen und damit die Ausbildung einer Korona verschlechtern oder verhindern. Auch derartige Ablagerungen können die Ursache dafür sein, dass beim Durchführen des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens die gemessene Stromstärke den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Verbrennungsrückstände, welche sich auf der in der Brennkammer liegenden Oberfläche des Isolators abgelagert haben, können durch Verbrennen und/oder durch Elektroerosion entfernt werden, z. B. dadurch, dass man die Spannung am Zünder vorübergehend so weit erhöht, dass die Korona-Entladung in eine Funkenentladung oder Bogenentladung übergeht. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht deshalb darin, dass ein Zünder, dessen Zustand als unbefriedigend festgestellt wurde, zunächst bei laufendem Motor einer Reinigungsprozedur unterworfen wird, durch welche die Verbrennungsrückstände, welche sich auf der in der Brennkammer liegenden Oberfläche des Isolators abgelagert haben, entfernt werden. Wenn danach bei stehendem Motor die bei der vorgegebenen Spannung gemessene Stromstärke immer noch den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, dann kann man davon ausgehen, dass das Unterschreiten des Grenzwertes nicht von Verbrennungsrückständen auf dem Isolator herrührt. In diesem Fall kann eine Fehlermeldung oder – wenn schon eine Fehlermeldung ausgegeben war – eine andere Fehlermeldung oder eine Wartungsaufforderung ausgegeben werden. Danach kann der Zünder z. B. in einer Werkstatt ausgebaut und auf Schäden untersucht und ggfs. ersetzt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein zweiter Grenzwert der Stromstärke vorgegeben, welcher höher liegt als der erste vorgegebene Grenzwert, bei dessen Unterschreiten der Zustand des Zünders als unbefriedigend angesehen wird. Das Überschreiten des zweiten Grenzwertes wird dem Fahrer signalisiert und im Fahrzeug vorzugsweise auch gespeichert, z. B. in einem Motorsteuergerät oder in einem Bordcomputer des Fahrzeugs. Das gespeicherte Signal kann in einer Werkstatt ausgelesen und bewertet werden. Es kann – je nach der Höhe der gemessenen Stromstärke – Hinweise auf unterschiedliche Probleme mit dem Zünder geben, z. B. Hinweise auf unerwünschte Funkenüberschläge, Gleitentladungen, Durchschläge durch den Isolator des Zünders oder auf das Auftreten von elektrischen Kurzschlüssen oder Nebenschlüssen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen weiter erläutert. In den verschiedenen Ausführungsbeispielen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.
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1 zeigt einen Zünder in einer Seitenansicht.
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2 zeigt als Detail den vorderen Abschnitt des Zünders aus 1 in einer vergrößerten und teilweise geschnittenen Seitenansicht,
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3 zeigt den vorderen Abschnitt eines Zünders in einer Seitenansicht wie in 2 mit anders ausgebildeten Elektrodenzweigen und
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4 zeigt als Blockschaltbild eine Schaltung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt einen Zünder, welcher in koaxialer Anordnung hintereinander ein im wesentlichen zylindrisches, metallisches Gehäuse 1, einen daran anschließenden metallischen Außenleiter 2 und einen Isolator 3 aufweist, welcher vorzugsweise aus einer Keramik, insbesondere aus Aluminiumoxid, besteht. Der Isolator 3 umgibt eine Zündelektrode 4, von welcher ein Kopfteil 6 aus dem Isolator 3 vorsteht. Das Kopfteil 6 und eine stabförmige Mittelelektrode 4a bilden zusammen die Zündelektrode 4. Die Mittelelektrode 4a ist in den Isolator 3 eingebettet und erstreckt sich durch den Außenleiter 2 hindurch bis in das Gehäuse 1. Der Isolator 3 ist in dem Außenleiter 2 angeordnet und umgibt die Mittelelektrode 4a in koaxialer Anordnung. Auf dem Außenleiter 2 ist ein metrisches Außengewinde 2a vorgesehen, mit welchem der Zünder in eine dazu passende Gewindebohrung eines Verbrennungsmotors geschraubt werden kann.
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In dem Gehäuse 1 befinden sich üblicherweise Elemente eines Hochfrequenz-Schwingkreises, welcher die Zündelektrode 4 speist. Am hinteren Ende des Gehäuses 1 befindet sich ein elektrisches Anschlussteil 10 für die Stromversorgung des Zünders.
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Ein Kopfteil 6 der Zündelektrode 4 verzweigt sich in mehrere Elektrodenzweige 5, welche sternförmig von der Längsachse 11 des Zünders schräg nach außen gerichtet sind, und zwar in Richtung vom Isolator 3 weg und in Richtung vom Außenleiter 2 weg.
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2 zeigt in vergrößertem Maßstab das vordere Ende des Zünders aus 1 in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt. Man sieht, dass die Mittelelektrode 4a stumpf an einem balligen Kopfteil 6 endet, welches mit dem vorderen Ende der Mittelelektrode 4a verschweißt ist. Das Kopfteil 6 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie die Mittelelektrode 4a, z. B. aus einem rostfreien Stahl. Vom Kopfteil 6 gehen drei Elektrodenzweige 5 aus, welche alle gleich lang sind, drehsymmetrisch bezüglich der Längsachse 11 um diese herum angeordnet sind und alle um den gleichen Winkel α gegen die Längsachse 11 geneigt sind. Der Winkel α, um welchen die Elektrodenzweige 5 gegen die Längsachse 11 geneigt sind, beträgt in 2 beispielsweise 60°. Die Elektrodenzweige 5 enden in einem Abstand B von der Längsachse 11, welcher etwas kleiner ist als der halbe Kerndurchmesser D des Außengewindes 2a.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass das Kopfteil 6 durch einen Stanz- und Biegevorgang aus einem Blech geformt ist, welches mit dem vorderen Ende der Mittelelektrode 4a verschweißt oder vernietet ist. Das Kopfteil 6 hat fünf Elektrodenzweige 5, welche geradlinig ausgebildet sind, sich in gleichen Winkelabständen symmetrisch um die Längsachse 11 herum erstrecken und um einen Winkel von 45° gegen die Längsachse 11 geneigt sind. Die Elektrodenzweige 5 enden in einem Abstand B von der Längsachse 11, welcher etwas kleiner ist als der halbe Kerndurchmesser D des Außengewindes 2a.
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4 zeigt als Blockschaltbild eine Schaltung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Zünder 12 mit einer Zündelektrode 4 ist Bestandteil eines Reihenschwingkreises, zu welchem noch ein Kondensator 13, eine Wicklung 14 und ein Ohmscher Widerstand 15 gehören. Selbstverständlich kann der Reihenschwingkreis weitere Induktivitäten und/oder Kapazitäten und sonstige Bauelemente aufweisen, die dem Fachmann als mögliche Bestandteile von Reihenschaltkreisen bekannt sind.
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Zur Erregung des Schwingkreises in dem Zünder 12 ist eine Gleichspannungsquelle 16 vorgesehen, welche eine einstellbare Gleichspannung U liefert. Die Gleichspannungsquelle 16 speist einen Transformator 17, der auf seiner Primärseite einen Mittenabgriff 18 hat, wodurch am Mittenabgriff 18 zwei Primärwicklungen 19 und 20 zusammentreffen. Mittels eines Hochfrequenzumschalters 21 werden die dem Mittenabgriff 18 benachbarten Enden der Primärwicklungen 19 und 20 abwechselnd mit dem Massepol der Gleichspannungsquelle 16 verbunden. Die Schaltfrequenz des Hochfrequenzumschalters 21 bestimmt die Frequenz, mit welcher der Reihenschwingkreis im Zünder 12 erregt wird und ist veränderbar. Die Sekundärwicklung 22 des Transformators 17 speist den Reihenschwingkreis im Zünder 12. Der Hochfrequenzumschalter 21 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Regelkreises so gesteuert, dass der Reihenschwingkreis mit seiner Resonanzfrequenz erregt wird. Dann ist die Spannung zwischen der Spitze der Zündelektrode 4 und den auf Massepotential liegenden Wänden einer Brennkammer, in welche der Zünder 12 eingebaut ist, am größten.
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Der aus der Gleichspannungsquelle 16 entnommene Strom fließt durch die jeweilige Primärwicklung 19 bzw. 20 des Transformators 17, durch den Hochfrequenzumschalter 21 und durch einen Messwiderstand 23 zurück zum Massepol der Gleichspannungsquelle 16. Der durch den Messwiderstand 23 fließende Strom wird von einem Stromsensor 24 gemessen, und zwar dadurch, dass der Stromsensor 24 die an dem Messwiderstand abfallende Spannung misst, welche dem durch den Messwiderstand 23 fließenden Strom proportional ist. Die dem Strom proportionale Spannung, die der Stromsensor 24 als Ausgangssignal liefert, wird einem Komparator 25 zugeführt, in welchem die dem Strom proportionale Spannung mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird. Unterschreitet die dem Strom proportionale Spannung den vorgegebenen Grenzwert, dann wird der Messwert in einem Fehlerspeicher 27 gespeichert und vorzugsweise erfolgt eine Fehlermeldung an eine Anzeigevorrichtung 28, bei welcher es sich um eine Signallampe oder ein Display oder dergleichen handeln kann. Am Fehlerspeicher 27 ist ferner eine Schnittstelle 29 vorgesehen, über welche die Einträge im Fehlerspeicher 27 mittels eines Diagnosecomputers ausgelesen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Außenleiter
- 2a
- Außengewinde
- 3
- Isolator
- 4
- Zündelektrode
- 4a
- Mittelelektrode
- 4b
- zentrale Elektrodenspitze
- 5
- Elektrodenzweige
- 5a
- Enden von 5
- 5b
- Enden von 5
- 6
- Kopfteil
- 7
- Mittelteil von 6
- 10
- elektrisches Anschlussteil
- 11
- Längsachse
- 12
- Zünder
- 13
- Kondensator
- 14
- Wicklung
- 15
- Widerstand
- 16
- Gleichspannungsquelle
- 17
- Transformator, Hochspannungsgenerator
- 18
- Mittenabgriff
- 19
- Primärwicklung
- 20
- Primärwicklung
- 21
- Hochfrequenzumschalter
- 22
- Sekundärwicklung
- 23
- Messwiderstand
- 24
- Stromsensor
- 25
- Komparator
- 27
- Fehlerspeicher
- 28
- Anzeigevorrichtung
- 29
- Schnittstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2004/063560 A1 [0002, 0003, 0004, 0017]
- WO 2010/011838 A1 [0005, 0005]
