DE1931190C3 - Abreißzündkerze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abrei3zündker/e für Kolbenbrennkraftmaschinen mit einer stationären Elektrode und einer damit zusammenarbeitenden, in einer <juer zur Zündkerzenlängsachse liegenden Ebene drehbaren Elektrode und einem diese Drehbewegung bewirkenden durch eine Magnetspule betätigten Anker, der ebenfalls in einer Ebene quer zur Zündkerzcnlängs- »chse drehbar ist.

Bei den bekannten Abreißzündkerzen dieser Art verlaufen die Berührungsflächen zwischen dem die Drehung dtr Elektrode bewirkenden Anker und einem Polstück der Magnetspule senkrecht zur Bewegungsrichtung dieser beiden Organe. Dies bedeutet, daß der für den magnetischen Kraftfluß maßgebliche Luftspalt »ich genau in Übereinstimmung mit dem Abbrand der beiden Organe ändert. Vergrößert sich dieser Luftspalt mit zunehmendem Abbrand der Elektroden, dann vergrößert sich auch die Abreiß- bzw. Funkenstrecke um das gleiche Ausmaß und die ursprünglich eingestellten Verhältnisse werden hierdurch erheblich beeinflußt lind verändert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abreißzündkerz.e zu schaffen, bei der die durch den Abbrand der Elektroden bedingten Luftspaltveränderungen weitgehend ausgeglichen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine Abreißzündkerze der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen Berührungsflächen des Ankers und des zugeordneten stationären Polstückes der Magnetspule gegenüber einer zur Zündkerzenlängsachse parallelen Achse geneigt sind.

Durch die Schrägstellung der Berührungsflächen wird der kürzeste und damit für den Magnetkraftfluß v/irksame Abstand zwischen den Berührungsflächen (nicht im gleichen Maße vergrößert, wie der tatsächliche in der Drehebene des Ankers sich ergebende Abstand. Die Magnetkraft wird daher bei Vergrößerung des effektiven Drehabstandes zwischen den Organen nicht im gleichen Verhältnis geschwächt, weshalb die Elektroden verhältnismäßig stark abbrennen können, ohne daß die Wirksamkeit der Zündkerze bzw. deren Funkenbildung wesentlich beeinträchtigt wird.

Weitere Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das aus der Zeichnung ersichtlich ist. zu entnehmen.

Es zeigt

Fig. I einen Vertikalschnitl durch eine Abreilj/ünd-

kei/e.

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Zündanlage mit diesen Abreißzündkerzen.

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Anker und die Polstücke der Magnetspule in schcmatischer Darstellung,

Fig.4 einen Detailschnitt durch einen vom Anker ίο und einem Polstück der Magnetspule bestimmten Luftspalt,

Fig.5 und b schematische Darstellungen von Elektrodenausbildungen.

Die in F i g. 1 dargestellte Zündkerze weist ein Gehäuse I auf. das aus einem elektrisch leitenden, nicht magnetischen Metall hergestellt ist und im wesentlichen die äußere Form eines abgestuften Zylinders hat. Das Gehäuse 1 umschließt einen durchgehenden Hohlraum, der sich im oberen Teil zu einer Kammer 2 erweitert.

to Der untere Gehäuseteil besitzt ein Außengewinde 3, mit welchem das Gehäuse unter Verwendung eines Dichtringes 4 wie eine übliche Zündkerze in eine in einem Zylinderkopf angeordnete Gewindebohrung eingeschraubt werden kann. Unten ist das Gehäuse durch ..inen zentralen Durchgang 5 offen.

Im Gehäuse 1 ist eine zylindrische Isolierhülse 6 untergebracht, oberhalb der sich eine Isolierscheibe 7, z. B. aus Glimmer, befindet. Oberhalb dieser Isolierscheibe 7 ist ein Anker 8 angeordnet, der gegenüber dem Gehäuse 1 durch die Isolierscheibe 7 elektrisch isoliert ist.

Der Anker 8 ist starr mit einem aus nicht magnetisierbarem, aber elektrisch leitendem Material hergestellten Rundstab 9 verbunden, der in einer zentralen Innenbohrung der Isolierhülse 6 drehbar gelagert ist und außerhalb des Durchganges 5 an seinem unteren Ende eine drehbewegliche Elektrode 10 trägt. Mit der drehbeweglichen Elektrode 10 arbeitet eine stationäre Gegenelektrode 11 zusammen, die mit dem unteren Teil des Gehäuses 1 einstückig oder fest verbunden ist. Oberhalb des Ankers 8 ist eine Magnetspule 12 in einem Spulenträger 13 angeordnet, der drrch eine Schutzhülse 14 nach außen abgeschlossen ist. Die Schutzhülse 14 und das Gehäuse 1 sind durch eine Hülse 15 aus elektrisch isolierendem Material miteinander verbunden. Der Spulenträger 13 besteht aus einem elektrisch leitenden und magnetisierbaren Metall. Die Spulenwicklung ist einerseits bei 16 elektrisch leitend mit dem Spulenträger 13! verbunden sowie andererseits über einen Verbindungsstift 17 und eine mit diesem vernietete Platte 18 mit einem Anschlußstift 19. Die Platte 18 ist gegenüber dem Spulenträger 13 durch eine Isolierscheibe 70 elektrisch isoliert. Der Spulenträger 13 ist mit einer zentralen Innenbohrung 21 versehen, in der eine Torsionsrückstellfeder 22 angeordnet ist, durch welche der Anker 8 nach jeder Zündung wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt wird. Die Feder 22 ist deshalb einerseits mit dem Spulenträger 13 und andererseits mit dem Anker 8 fest verbunden.

Es muß dafür Sorge getragen werden, daß einerseits eine gute elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Spulenträger 13 und dem Anker 8 gewährleistet ist, damit ein elektrischer Strom von der Spulenwicklung zur Elektrode fließen kann. Andererseits muß jedoch der Anker 8 gegenüber dem unteren Teil, dem Polstück (in Fig. 1 nicht sichtbar) des Spulenträgers 13 gut beweglich sein, damit keine zu hohen Reibungskräfte

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durch die Magnetkraft überwunden werden müssen. Die hierfür im Ein/elfall erforderlichen konstruknven Maßnahmen sind dem Fachmann geläufig, so daß in dem •\usfuhrungsbeispiel gemäß F ι g. 1 nur eine prinzipielle Losung angedeutet ist. bei der der Strom über eine zylindrische Hülse 23 des Ankers 8 fließt. Es können auch /usat/liehe federnde Schleifringkontakte vorgesehen sein. Ferner können t^liebige konstruktive Maßnahmen, die /ur Erfüllung der vorgenannten Forderung geeignet sind, in Anwendung kommen. Insbesondere kanr, der Strom von der Spuleuwicklurig in beliebiger Weise der Elektrode zugeführt werden.

Die lorsionsrücksteilfeder muß eine ausreichende Starke haben, damit gewährleistet ist. daß selbst bei hohen Zündfrequenzen der Anker in der zur Verfügung ,₅ stehenden kurzen Zeit wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt wird. Es ist deshalb von Vorteil, daß die zentrale Innenbohrung 21 relativ groß ist. so daß ohne konstruktive Schwierigkeiten eine große starke Rückholfeder vorgesehen werden kann.

In F i g. 2 ist eine vollständige Zünc'anlage dargestellt, bei der die Spannung einer üblichen Autobatterie 24 über einen Transformator 25 auf einen Wen von über 30 Volt gebracht w ird. Eine der Zylinderzahl des Motors entsprechende Anzahl von Thyristoren 26 ist einerseits mit dem Transformator 25 und andererseits mit den Anschlußstiften 19 der zugeordneten Zündkerzen verbunden. Die Thyristoren 26 werden von einem Zündverteiler 27 gesteuert, welcher in bekannter Weise bei Viertaktmotoren bei jeder zweiten Motorumdrehung jedem Thyristor 26 einen Rechteckimpuls liefert. Im Normalfall wird der Rechtecksteuerimpuls eine Breite von '/3000 Sekunde haben. Die Auslösung der Impulse erfolgt in bekannter Weise, /_ B. durch einen umlaufenden Magneten. Mechanisch bewegte Koniakte sind im allgemeinen rwh: υί-AÜnscht, können jedoch bei bestehenden Anlagen gegebenenfalls übernommen werden. Beim Eintreffen des Rechteckimpulses öffnet der jeweilige Thyristor 26, wobei ein Strom von etwa 0,5 bis 2 Ampere über den Anschlußstift 19 durch die Magnetspule 12, den Anker 8 und den Rundstab 9 zur Elektrode fließt. Der Strom fließt zu dem Kerzenkörper auf Masse ab. Das sich aufbauende Magnetfeld erzeugt eine Magnetkraft, die der Kraft der Torsionsrückstellfeder und etwaigen vom Kompressionsdruck herrührenden und auf die drehbewegliche Elektrode 10 wirkenden Kräfte entgegengesetzt ist. Wenn die genannten Gegenkräfte durch die Magnetkraft überwunden sind, wird der Anker 8 durch das Polstück ( F i g. 2 oder 3) angezogen und dabei wird die bewegliche Elektrode 10 von der feststehenden Elektrode 11 durch diese Drehbewegung weggeschleudert ( Fi g. 5 und 6), wobei im allgemeinen eine Serie von Zündfunken zwischen den einander gegenüberliegenden Zündflächen der beiden Elektroden entsteht. Mit der Trennung der beiden Elektroden wird der Stromkreis und damit die Magnetkraft unterbrochen, so daß die Torsionsrückholfeder den Anker 8 wieder in seir.e Ausgangsstellung zurückbewegen kann, in der dann die bewegliche Elektrode 10 wieder gegen die stationäre Gegenelektrode It anschlagt, worauf sich dieser Zundvorg.tng wiederholt.

In F i g. 3 ist schematisch eine Anordnung des Ankers und der zugeordneten Polstücke der Magnetspule, u eiche von dem unteren Tl-il des Spulenträger gebikk-i werden, dargestellt. Diese Anordnungen sind derart gewählt, daß auch bei r-jrt.-.chreiiendem Abbrand der Elektrode sich die GröQe der verfügbaren Magnetkralt nur wenig ändert. Bei dem in Fig 3 in der Draufsicht dargestellten zweipoligen Anker sind, wie in Fig.-l schematisch angedeutet, die einander gegenüberliegen den Berührungsflächen des Ankers und der stationären Polstücke gegenüber einer zur Zündkerzenlängsachse parallelen Achse geneigt. Dies ergibt den Vorteil, daß sich bei fortschreitendem Abbrand der Elektrode de; wirksame Luftspalt zwischen Anker und Polstück nur wenig ändert, da der magnetische Kraftfluß immer den kürzesten Weg geht. Dies ist jedoch die Senkrechte zwischen den beiden geneigten Berührungsflächen, die sich, wie ohne weiteres ersichtlich, bei fortschreitendem Abbrand der Elekirode wesentlich weniger vergrößert, als dies bei nicht geneigten Flächen der Fall wäre.

In Fig. 5 und 6 sind Ausführungsformen der Elektroden dargestellt. Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 ist nur eine Zündfläche zwischen der beweglichen und stationären Elektrode vorgesehen, während bei der Anordnung gemäß F ig. 6 zwei Zündflächen vorgesehen sind, wozu beide Elektroden flügelartig ausgebildet sind Wie ersichtlich, können auch mehr als zwei Zündflächen vorhanden sein, wenn die beiden Elektroden sternförmig ausgebildet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Elektrode ist bei starker Funkenbildung ein Abbrand tragbar. Bei einem Versuch ergab sich bei einer Fahrleistung von 15 000 km ein Abbrand von jeweils 2,5 mm an der stationären und der beweglichen Elektrode. Die Laufeigenschaften des Motors werden dadurch nicht erkennbar beeinflußt. Der Wärmewert spielt nach Angabe des Erfinders bei der erfindungsgemäßen Zündkerze keine oder nur eine sehr geringe Rolle. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß die Zündfläche der Elektroden im Vergleich zu bisher bekannten Abreißzündkerzen groß ausgebildet werden kann. Der kräftige Stromfluß vor der Abreißbewegung, das Abschleudern der Elektrode und der relativ kräftige Rückprall beseitigen etwaige Vf-rbrennungsrückstände. Der Wärmeabfluß von der beweglichen auf die stationäre Elektrode bewirkt eine rasche Wärmeabfuhr.

Die Elektrode soll aus einem Werkstoff bestehen, der ein sehr hohes Molekulargewicht und einen Schmelzpunkt von über 3000° C besitzt. Bevorzug werden dabei Molybdän oder eine Molybdänlegierung mit einem Schmelzpunkt von etwa 3410° C verwendet.

Besondere Vorteile ergeben sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zündkerze für Boots- und Schiffsmotoren sowie für andere langsam laufende Motoren, wobei nach Angabe des Erfinders in diesem Zusammenhang die Kaltstarteigenschaften günstig sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   jv-breiß/ündker/e für Kolbenbrennkraftmaschinen mit einer stationären Elektrode und einer damit zusammenarbeitenden in einer quer zur Zündkerzenlängsachse liegenden Ebene drehbaren Elektrode und einem diese Drehbewegung bewirkenden durch eine Magnetspule betätigten Anker, der ebenfalls in einer Ebene quer /ur Zündker/cnlängsachse drehbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen Berührungsflächen des Ankers (8) und der zugeordneter, stationären Polsiücke der Magnetspule (12) gegenüber einer zur Zündkerzenlängsachse parallelen Achse geneigt sind.