DE1084977B - Electric ignition device for ignition of the fuel-air mixture in combustion chambers of recoil engines - Google Patents
Electric ignition device for ignition of the fuel-air mixture in combustion chambers of recoil enginesInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
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6. JUNI 1956June 6, 1956
7. JULI 1960JULY 7, 1960
Zum Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches in Brennkammern von Rückstoß triebwerken, insbesondere in denjenigen von Turbo-Strahltriebwerken, werden bisher hauptsächlich elektrische Funken erzeugende Zündkerzen verwendet, welche durch Einrichtungen gespeist werden, die einen hohen Zündstrcm liefern. Im Gegensatz dazu stehen bekannte, eine hohe Zündspannung liefernde Einrichtungen, welche keinen genügend heißen Funken zu erzielen gestatten, um das Gasgemisch in großen Flughöhen zu entzünden. Aber selbst bei Verwendung solcher Einrichtungen für hohen Zündstrom muß eine ständig größer werdende Kraft erzeugt werden, was die Entwicklung von Geräten nach sich zieht, die in ihrem Raumbedarf, ihrem Gewicht und ihren Kosten mehr und mehr zunehmen. Überdies erhöht die Kompliziertheit der Organe der Einrichtungen für hohen Zündstrom die Möglichkeit des Versagens, was insbesondere bei Strahltriebwerken dazu zwingt, solche Einrichtungen in doppelter Ausführung vorzusehen.For igniting the fuel-air mixture in combustion chambers of recoil engines, in particular in those of turbo-jet engines, electrical sparks have heretofore been mainly used Spark plugs are used, which are fed by devices that have a high ignition current deliver. In contrast, there are known devices that deliver a high ignition voltage, which do not allow a sufficiently hot spark to be achieved to avoid the gas mixture at high altitudes to ignite. But even when using such devices for high ignition current one must constantly increasing force are generated, which entails the development of devices that are in their Space requirements, their weight and their costs are increasing more and more. It also increases the complexity the organs of the devices for high ignition current the possibility of failure, what in particular in jet engines forces to provide such facilities in duplicate.
Zweck der Erfindung ist, eine einfache und zuverlässig arbeitende Zündvorrichtung zu schaffen, die mit elektrischen Heizwiderständen arbeitet.The purpose of the invention is to create a simple and reliably working ignition device which works with electrical heating resistors.
Es ist eine Schaltanordnung für Glühkerzen von Dieselmaschinen bekannt, bei welcher die Glühkerzen, von denen jede einen einzigen Glühdraht hat, stark schwankenden Spannungen dadurch angepaßt werden können, daß ihnen mehrere räumlich getrennte Widerstände als Spannungsminderer vorgeschaltet sind, die nacheinander kurzgeschlossen werden.A switching arrangement for glow plugs of diesel engines is known in which the glow plugs, each of which has a single filament, can be adapted to strongly fluctuating voltages can that they are connected upstream of several spatially separate resistors as voltage reducers be short-circuited one after the other.
Die Erfindung geht von derartigen elektrisch geheizten Widerständen aus, welche von einer elektrischen Stromquelle gespeist werden, deren Spannung zwischen weiten Grenzen schwankt, für die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches in den Brennkammern von Rückstoßtriebwerken vor. The invention is based on such electrically heated resistors, which are fed by an electrical power source, the voltage of which fluctuates between wide limits, for the ignition of the fuel-air mixture in the combustion chambers of recoil engines .
Gemäß der Erfindung sind bei einer solchen elektrischen Zündvorrichtung mindestens zwei getrennte, an sich bekannte Widerstandsstäbe mit voneinander abweichendem elektrischem Widerstand vorgesehen, die an die Stromquelle gleichzeitig oder wahlweise einzeln anschließbar sind.According to the invention are in such an electrical Ignition device with at least two separate, per se known resistance rods with one another different electrical resistance provided, which is connected to the power source at the same time or alternatively can be connected individually.
Elektrisch geheizte Widerstandsstäbe, ζ. Β. aus Kohle oder Siliziumkarbid, zum Zünden des Brennstoffes in Brennkraftkolbenmaschinen, Gasturbinen und Flüssigkeitsbrennern sind bekannt. Diese Widerstandsstäbe sind jedoch nicht in der erfindungsgemäßen Art angeordnet und geschaltet.Electrically heated resistance bars, ζ. Β. made of coal or silicon carbide to ignite the fuel in internal combustion piston engines, gas turbines and liquid burners are known. These resistance bars however, they are not arranged and switched in the manner according to the invention.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß einerseits das Brennstoff-Luft-Gemisch unabhängig von den Bedingungen der Flughöhe, der Fluggeschwindigkeit, der Außentemperatur usw. sicherer gezündet werden kann als mit nur einem einzigen Glühdraht oder Widerstandsstab und daß andererseits die Wider-Elektrische Zündvorrichtung zum Zünden des Brennstoff-Luft-GemischesThe invention achieves that, on the one hand, the fuel-air mixture is independent of the conditions the altitude, the airspeed, the outside temperature, etc. can be ignited more safely can as with only a single filament or resistance rod and that on the other hand the cons-electric Ignition device for igniting the fuel-air mixture
in Brennkammern von Rückstoßtriebwerkenin combustion chambers of recoil engines
Anmelder:Applicant:
Societe Nationale d'EtudeSociete Nationale d'Etude
et de Construction de Moteurset de Construction de Moteurs
d'Aviation,d'Aviation,
ParisParis
Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,Representative: Dr. E. Wiegand, Munich 15,
und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26,and Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26,
PatentanwältePatent attorneys
Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 8. Juni 1955Claimed priority: France of June 8, 1955
Franck Guillaume^. Cachan, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt wordenFranck Guillaume ^. Cachan, Seine (France), has been named as the inventor
Standsstäbe zugleich Glühkörper und Spannungsminderer sind, so daß räumlich getrennte Vorwiderstände in Fortfall kommen und so die Zündvorrichtung einen erheblich geringeren Raumbedarf hat.Standing rods at the same time incandescent body and voltage reducer are, so that spatially separate series resistors are omitted and so the ignition device has considerably less space requirements.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gewährleistet eine einwandfreie und sichere Zündung bzw. Wiederzündung, wobei die Vorgänge des Zündens und Wiederzündens von den nachstehenden Faktoren weitestgehend unabhängig sind:The device according to the invention ensures proper and safe ignition or re-ignition, the processes of ignition and re-ignition being largely dependent on the following factors are independent:
1. der Strömungsgeschwindigkeit der verdichteten Verbrennungsluft,1. the flow rate of the compressed combustion air,
2. der Temperatur dieser Luft (die von der Bodentemperatur verschieden sein und einen Wert von z. B. bis —56° C annehmen kann),2. the temperature of this air (which may be different from the ground temperature and have a value of z. B. can reach -56 ° C),
3. der Menge des Brennstoffes, die durch die Einspritzdüsen auf die Widerstandsstäbe gespritzt wird,3. the amount of fuel injected onto the resistance rods through the injectors will,
4. der Temperatur des Brennstoffes und4. the temperature of the fuel and
5. der Potentialdifferenz an den Klemmen der Vorrichtung (diese Potentialdifferenz kann beispielsweise zwischen 18 und 30V schwanken).5. the potential difference at the terminals of the device (this potential difference can be, for example fluctuate between 18 and 30V).
Schließlich ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Lage, die Zündung in einigen Sekunden.Finally, the device according to the invention is capable of ignition in a few seconds.
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zu bewirken, gleichgültig·, welches die jeweiligen Werte der vorgenannten veränderlichen Faktoren sind.to effect, no matter what the respective values of the aforementioned variable factors are.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Widerstandsstäbe in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Spannung getrennt voneinander anschließbar.In a particular embodiment of the invention, the resistance bars are known per se Depending on the voltage, they can be connected separately from each other.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind am Anschlußende jedes Widerstandsstabes Brennstoffdüsen angeordnet, durch die Brennstoff in an sich bekannter Weise schräg gegen die Oberfläche der Stäbe in der Nähe ihrer Anschlußenden spritzbar ist.According to a further feature of the invention, fuel nozzles are provided at the connection end of each resistance rod arranged by the fuel in a known manner obliquely against the surface of the Rods in the vicinity of their connecting ends can be sprayed.
Brennstoff gegen die Oberfläche von Glühlampen zu spritzen, ist bei Dieselmaschinen bekannt. Bei einer bekannten Zündeinrichtung sind die Längsachsen der Brennstoffeinspritzdüsen parallel zu den Hauptoberflächen von Glühkörpern aus metallischen oder nichtmetallischen hitzebeständigen Stoffen, z. B. von Körpern aus durchlöcherten oder nicht durchlöcherten Riffelblechen in Form von Gittern oder Wendeln aus Chromnickel- oder Molybdänstahl. Bei einer anderen bekannten Ausführung wird Brennstoff durch Fenster in einer Kappe auf einen glühenden Siliziumkarbidstab gespritzt.Splashing fuel against the surface of incandescent lamps is known in diesel engines. At a known ignition device, the longitudinal axes of the fuel injectors are parallel to the main surfaces of incandescent bodies made of metallic or non-metallic heat-resistant materials, e.g. B. of bodies made of perforated or non-perforated corrugated sheets in the form of grids or spirals Chrome-nickel or molybdenum steel. In another known embodiment, fuel is drawn through windows sprayed in a cap onto a glowing silicon carbide rod.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained using the drawing, for example.
Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Zündvorrichtung gemäß der Erfindung;1 is a schematic longitudinal section through an ignition device according to the invention;
Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie IT-II vonFIG. 2 is a cross-section along line IT-II of FIG
Figr-i;Figr-i;
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung;Fig. 3 shows a modified embodiment of the invention;
Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform ; Figure 4 illustrates another embodiment;
Fig. 5 und 6 sind Querschnitte nach den Linien V-V und VI-VI von Fig. 4.FIGS. 5 and 6 are cross-sections along the lines V-V and VI-VI of FIG.
Gemäß der Erfindung besteht jeder elektrische Widerstandsstab aus Sinterwerkstoff, beispielsweise aus einem solchen auf der Grundlage von Siliziumkarbid oder einem anderen Sinterwerkstoff. Die Strom-Zuleitungen sind an die Enden jedes Widerstandsstabes angelegt.According to the invention, each electrical resistance rod is made of sintered material, for example from one based on silicon carbide or another sintered material. The electricity supply lines are attached to the ends of each resistance rod.
Bei der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind zwei Widerstandsstäbe 11 und 12 mit verschiedenem elektrischem Widerstand nebeneinander angeordnet.In the embodiment shown in FIGS are two resistance bars 11 and 12 with different electrical resistance next to each other arranged.
Die Anschlußenden 11 α bzw. 12 a der Widerstandsstäbe stecken gegen den Druck von Federn 13 bzw. 14 in Bohrungen 15 bzw. 16 eines metallischen Halters 19, an welchen mit einer Kopfschraube 17 eine elektrische Stromzuleitung 18 angeschlossen ist. Den Halter 19 umgibt eine Kappe 20 unter Zwischenschaltung eines Isolierrings 21.The connection ends 11 α and 12 a of the resistance rods stick against the pressure of springs 13 and 14 in bores 15 and 16 of a metallic holder 19, to which an electrical power supply line 18 is connected with a head screw 17. The holder 19 is surrounded by a cap 20 with an insulating ring 21 interposed.
Die Widerstandsstäbe 11 und 12 sind innerhalb eines Metallzylinders 22 angeordnet, an dessen brennkammerseitigem Ende zwei sich gegenüberliegende Fenster 23 vorgesehen sind, weiche eine bestimmte Länge der Widerstandsstäbe 11 und 12 frei lassen. Der Zylinder 22 endet in einem Boden 24., mit dessen Innenfläche die brennkammerseitigen Enden der Widerstandsstäbe 11 und 12 in Berührung stehen. Die Stäbe 11 und 12 werden durch die Federn 13 und 14 auch im Fall einer Ausdehnung gegen den Boden 24 gedrückt.The resistance rods 11 and 12 are arranged within a metal cylinder 22, on the combustion chamber side Two opposing windows 23 are provided at the end, soft a certain Leave the length of the resistance rods 11 and 12 free. The cylinder 22 ends in a bottom 24, with the Inner surface, the combustion chamber-side ends of the resistance rods 11 and 12 are in contact. the Rods 11 and 12 are supported by springs 13 and 14 even in the event of expansion against floor 24 pressed.
Die vorstehend beschriebene Zündvorrichtung arbeitet wie folgt:The ignition device described above works as follows:
Wenn das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer, in welcher die Vorrichtung angeordnet ist, gezündet oder wiedergezündet werden soll, dann wird die Zuleitung 18 an Spannung gelegt, wobei der Rückstrom über den an Masse liegenden Zylinder 22 erfolgt. Die Stabe 11 und 12 sind parallel geschaltet und werden daher gleichzeitig von Strom durchflossen. Der Strom bringt gewöhnlich den Stab 11 von geringerem Widerstand auf helle Rotglut und läßt den Stab 12 von größerem Widerstand dunkel bleiben bzw. macht ihn nur schwach rotglühend.When the fuel-air mixture in the combustion chamber in which the device is arranged, is to be ignited or re-ignited, then the lead 18 is connected to voltage, with the reverse current takes place via the cylinder 22 connected to ground. The rods 11 and 12 are connected in parallel and are therefore traversed by electricity at the same time. The current usually brings the rod 11 of the lesser Resistance to bright red heat and allows the rod 12 to remain dark or resist greater resistance. makes it only faintly red-hot.
Der Brennstoff oder das Gemisch aus Luft und Brennstoff, welcher beim Durchtritt durch die Fenster 23 mit den Widerstandsstäben in Berührung kommt, wird von dem heißen, aber nicht hell glühenden Stab 12 verdampft und dann durch den hellrot glühenden Stab 11 entflammt. Auf Grund dieser Anordnung wird die Zündung in einer sehr wirksamen Weise unabhängig von den jeweiligen äußeren Bedingungen gewährleistet.The fuel, or the mixture of air and fuel, which passes through the window 23 comes into contact with the resistance rods, becomes hot, but not glowing brightly Rod 12 evaporates and then ignited by the bright red glowing rod 11. Because of this arrangement will ignite in a very effective way regardless of the prevailing external conditions guaranteed.
Überdies wird im Fall des Versagens eines der Widerstandsstäbe, beispielsweise des Stabes 11, die Zündung durch den Stab 12 bewirkt, welcher nach wenigen Sekunden auf helle Rotglut kommt.Moreover, in the event of failure of one of the resistance bars, for example the bar 11, the Ignition caused by the rod 12, which comes to bright red heat after a few seconds.
Es können auch mehr als zwei parallel geschaltete Widerstandsstäbe oder zwei oder mehrere Widerstandsstäbe verwendet werden, die unabhängig voneinander gespeist werden.There can also be more than two resistance bars connected in parallel or two or more resistance bars can be used, which are fed independently of each other.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der letztgenannten Art, bei der zwei Widerstandsstäbe 11 und 12 vorgesehen sind, die von einem Isolierkörper 19' gehalten werden und an die getrennte Stromzuleitungen 25 bzw. 26 angeschlossen sind, wobei die Rückleitung wie im vorhergehenden Beispiel über den mit Masse verbundenen Zylinder 22 erfolgt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 kann man die beiden Widerstandsstäbe entweder gleichzeitig, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, oder wahlweise einzeln für die verschiedenen Bereiche der Speisespannung arbeiten lassen, wobei dann der Stab 11 eingeschaltet wird, wenn die Spannung beispielsweise in dem Bereich von etwa 18 bis 22 V liegt, während der Stab 12 für eine Spannung von etwa 22 bis 30 V verwendet wird.3 shows an embodiment of the last-mentioned type, in which two resistance bars 11 and 12 are provided, which are held by an insulating body 19 'and to the separate power supply lines 25 or 26 are connected, the return line being connected to ground as in the previous example connected cylinder 22 takes place. In the embodiment according to FIG. 3, the two resistance bars can be used either simultaneously, as in the embodiment according to FIG. 1, or optionally individually let work for the different ranges of the supply voltage, the rod 11 then switched on when the voltage is in the range of about 18-22 volts, for example, while the rod 12 is used for a voltage of about 22 to 30 V.
Die Fig. 4 bis 6 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die auch mit den Ausführungsformen kombiniert werden kann, die in Verbindung mit den Fig. 1 und 3 beschrieben wurden.FIGS. 4 to 6 illustrate a further embodiment of the invention, which also works with the embodiments which have been described in connection with FIGS. 1 and 3 can be combined.
Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 ist ein Widerstandsstab 27 an seinem Anschlußende in einem metallischen Halter 28 angeordnet, welcher den Kontakt mit dem Stab herstellt. Der Halter ist mit einer Bohrung 29 für die Zufuhr von Brennstoff zu Düsen 30 versehen, die schräg gegen die Oberfläche des Widerstandsstabes 27 gerichtet sind. Die Düsen 30 verlaufen im wesentlichen tangential zum Umfang des Stabes 27, so daß an der Oberfläche des Stabes ein Kranz von. Brennstoffstrahlen und infolgedessen eine gute Zerstäubung des Brennstoffes erzeugt wird.In the embodiment according to FIGS. 4 to 6, a resistance rod 27 is at its connection end arranged in a metallic holder 28 which makes contact with the rod. The holder is provided with a bore 29 for the supply of fuel to nozzles 30 which are inclined against the surface of the resistance rod 27 are directed. The nozzles 30 are essentially tangential to the circumference of the rod 27, so that on the surface of the rod a wreath of. Fuel jets and, as a result, one good atomization of the fuel is produced.
Das brennkammerseitige Ende des Widerstandsstabes 27 ist in einen geschlitzten Ring 31 eingeklemmt, der in dem Boden 24 des Zylinders 22 angeordnet ist. Die Klemmwirkung wird durch zwei Schrauben 33 erzeugt und die Festlegung des Klemmringes 31 durch eine Schraube 34 gewährleistet.The end of the resistance rod 27 on the combustion chamber side is clamped in a slotted ring 31, which is arranged in the bottom 24 of the cylinder 22. The clamping effect is achieved by two Screws 33 are generated and the clamping ring 31 is secured by a screw 34.
Eine geringe Menge Brennstoff aus den Düsen 30 fließt an der Oberfläche des Widerstandsstabes entlang und wird in dem Boden 24, der die Form einer Schale hat, gesammelt. Ein Teil der Brennstofftröpfchen wird jedoch durch ihre Berührung mit dem heißen Widerstandsstab verdampft, bevor diese die Sammelschale erreichen. Die Verdampfung des in. der Schale gesammelten Brennstoffes gewährleistet eine Kühlung des Klemmringes 31 und des Bodens 24.A small amount of fuel from the nozzles 30 flows along the surface of the resistance rod and is collected in the bottom 24, which is in the form of a bowl. Part of the fuel droplets will however, due to their contact with the hot resistance rod, it evaporates before it reaches the collecting bowl reach. The evaporation of the fuel collected in the bowl ensures cooling the clamping ring 31 and the bottom 24.
Das gemäß der Erfindung als Sinterwerkstoff für die Widerstandsstäbe verwendbare Siliziumkarbid hat besonders wertvolle Eigenschaften, insbesondere einen hohen elektrischen Widerstandswert bei geringer Länge und ein sehr zufriedenstellendes Verhalten gegenüber hohen Temperaturen in der Größenordnung von 2000'° C.The silicon carbide which can be used according to the invention as a sintered material for the resistance bars has particularly valuable properties, in particular a high electrical resistance value with a low one Length and a very satisfactory behavior towards high temperatures in the order of magnitude from 2000 ° C.
Der elektrische Widerstand der Stäbe ändert sich stark mit der Temperatur; aber diese Änderung erfolgt nicht linear wie bei metallischen Widerständen. Diese Besonderheit kann dazu ausgenutzt werden, Zündzeiten zu erreichen, die kürzer als bei metallischen Widerständen sind.The electrical resistance of the rods changes greatly with temperature; but this change takes place not linear as with metallic resistors. This special feature can be used to To achieve ignition times that are shorter than with metallic resistors.
Claims (3)
Deutsche Patentschriften Nr. 898 125, 329 561,
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German patent specifications No. 898 125, 329 561,
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USA.-Patentschriften Nr. 1 903 364, 1 359 514.French Patent Nos. 114134, 697 587; British Patent Nos. 162,012, 434,349;
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