DE19625070C2

DE19625070C2 - Zündungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19625070C2
Application number: DE19625070A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-22
Filing date: 1996-06-22
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2016-06-23
Also published as: DE19625070A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündungseinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Entflammen oder Entzünden des Brennstoffgemisches bei Ottomotoren werden nach dem Stand der Technik Zündkerzen verwendet, die mit der Sekundärwicklung eines Zündübertragers oder Zündspule verbunden sind über einen Hochspannungsverteiler. Die Primärwicklung des Zündübertragers oder Zündspule wird in Abhängigkeit von der Lage der Kurbelwelle, der Anzahl der Takte und der Anzahl der Zylinder periodisch geladen und durch Unterbrechen des Ladevorgangs, was der Initiierung der Zündung entspricht, entladen.

Aus der DE 34 07 951 A1 ist eine Hochspannungs-Zündvorrichtung bekannt, bei der sich die Funkenstrecke zwischen den Elektrodenspitzen am Kolbenboden und den Flächen im Zylinderkopf ausbildet. Die Flächen im Zylinderkopf müssen dabei als Gegenelektrode zu den Elektrodenspitzen wirken, so daß es dabei zwangsläufig zu einer Funkenerosion an den Elektrodenspitzen oder bzw. an den Flächen im Zylinderkopf kommen muß, womit ein Verstellen des Zündzeitpunktes einhergeht. Das elektrische Feld zwischen den wirksamen Elektroden ist nicht konstant und ändert sich mit jeder Bewegung der Elektroden zueinander.

Aus der WO 89/05 916 ist ein Zündsystem bekannt, bei dem mehrere Zündkerzen zusammengeschaltet sind, u. a. durch kapazitive Ankopplung und bei dem die Einleitung des Zündvorgangs über eine konventionelle Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung und entsprechender Ansteuerung dieser Zündspule erfolgt. Die Zündung erfolgt nicht selbsttätig durch Annähern des Kolbenbodens an Elektroden.

Aus der JP 58-93 964 (A) ist eine Zündungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der zwei Zündkerzen mit je zwei Elektroden über eine konventionelle Zündspule mit Unterbrecherkontakt zur Einleitung des Zündvorgangs vorgesehen sind, d. h. wenn der Unterbrecherkontakt geöffnet wird, erfolgt über die Wechselwirkung des Magnetfeldes in der Zündspule ein Zündfunke an jeder Zündkerze, wobei die Zündung nicht selbsttätig zustandekommt. Dabei handelt es sich um vier Elektroden, nämlich je zwei pro Zündkerze.

Aus der FR 24 79 911 ist eine Zündungseinrichtung bekannt für Verbrennungsmotoren bei der in den Brennraum eine Elektrode ragt und die andere Elektrode mit Masse verbunden ist und durch Annähern des mit Masse verbundenen Kolbens der Zündvorgang eingeleitet wird. Dabei ist das elektrische Feld nicht konstant, so daß sich daraus unterschiedliche Zündzeitpunkte ergeben können.

Aus der FR 24 22 045 ist eine Zündungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem zwei Elektroden auf dem Kolbenboden angeordnet sind, wobei an jede Elektrode Zuleitungen führen, die bei jedem Hub des Kolbens mitbewegt werden müssen, was die Betriebssicherheit beeinträchtigt.

Aus der US 4 774 914 ist eine Zündungseinrichtung bekannt die mit einer feststehenden Elektrode im Verbrennungsraum arbeitet, wobei die Gegenelektrode der Kolben selbst darstellt und das elektrische Feld durch die jeweilige Position des Kolbens sich verändert und Funkenerosionseffekte auftreten können bei Funkenüberschlag von feststehender Elektrode auf den Kolbenboden, was zum Effekt des "Wegwanderns" des Zündzeitpunkts führt.

Diese, dem Stand der Technik zugehörigen Zündungseinrichtungen haben den Nachteil, daß zum Laden bei einer Zündspule Aufladezeit benötigt wird. Dieser Aufladevorgang der Zündspule verläuft nach einer Exponentialfunktion und benötigt einige ms mit der Folge, daß bei einem Viertakter Achtzylinder bspw. die Zündspule nicht mehr vollständig geladen werden kann, oder daß dann bspw. zwei unterschiedlich angesteuerte Zündspulen notwendig werden. Bei den anderen, zum Stand der Technik gehörenden Zündeinrichtungen kann es zum "Wegwandern" des Zündzeitpunktes durch Funkenerosion kommen.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündungseinrichtung anzugeben, die ohne Zündspulen auskommt und bei der der Zündvorgang im Brennraum der Brennkraftmaschine ohne konventionelle Zündkerzen initiiert werden kann und wobei kein Unterbrecherkontakt benötigt wird. Außerdem soll sich der Zündzeitpunkt nicht selbsttätig verstellen können.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Die erfindungsgemäße Zündungseinrichtung hat den Vorteil, daß die benötigte Zündspannung ohne Verzugszeit an den Elektroden anliegt, daß keine Zündübertrager oder Zündspulen benötigt werden mit einer komplizierten Ansteuerschaltung, bestehend aus Hard- und Software-Komponenten und daß die Bohrung wie bei konventionellen Zündkerzen in den Zylinderboden nicht schräg unter einem bestimmten Winkel erfolgen muß, sondern senkrecht erfolgen kann, was die Fertigungskosten beträchtlich reduziert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1: die erfindungsgemäße Zündungseinrichtung im Schnitt,

Fig. 2: eine Modifikation zu Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellt erfindungsgemäße Zündungseinrichtung zeigt mit den Bezugszeichen 1 das zu entflammende oder zu entzündende Brennstoffgemisch, das sich in dem Brennraum 2 befindet, in dem der Kolben 3 vermittels der Kurbelwelle 4 und dem Pleuel 5 das Brennstoffgemisch 1 in dem Zylinder 6 verdichtet. Das Brennstoffgemisch 1 wird durch Anliegen einer relativ hohen Spannung an die in den Brennraum 2 ragende Elektroden 7, 8, von denen die eine Elektrode 7 mit der einen Polarität und die Elektrode 8 mit der anderen Polarität der Hochspannungseinheit 9 verbunden sind, dann gezündet oder entflammt, wenn der Kolben 3 in den Bereich des oberen Totpunkts gelangt ab einer bestimmten Kurbelwellenlage. Es bildet sich dann selbsttätig eine Funkenstrecke 15, indem der Kolben 3, insbesondere der Kolbenboden 12 in das Potentialfeld der beiden Elektroden 7, 8 taucht und somit ab einem bestimmten kritischen Abstand im Bereich des oberen Totpunkts die Funkenstrecke 15 bildet.

Gemäß Fig. 2 ist in dem Kolbenboden 12 die Isolierscheibe 16 eingelassen, in der sternförmig angeordnete, aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Funktenteiler 17 angeordnet sind, durch die Funkenstrecke 15 zwischen den beiden Elektroden 7, 8 in mehrere Teile aufgeteilt wird.

Erfindungsgemäß kann die Hochspannungseinheit 9 die Elektroden 7, 8, die durch die Isolatoren 10, 11 vom Gehäuse der Brennkraftmaschine isoliert sind, mit Gleich- oder Wechselspannung versorgen. In einer bevorzugten Ausführungsform liefert die Hochspannungseinheit 9 eine drehzahlabhängige Spannung. Außerdem kann der Betrag der Spannung der Hochspannungseinheit 9 an den Elektroden 7, 8 gesteuert oder geregelt werden zur Bestimmung eines Zündzeitpunktes. Ferner kann die Spannung der Hochspannungs einheit 9 erst ab einer bestimmten Stellung der Kurbelwelle im Bereich des oberen Totpunkts an die Elektroden 7, 8 geschaltet werden. Die Spannung der Hochspannungseinheit 9 an den Elektroden 7, 8 kann zwischen 5000 V und 250000 V betragen. Die Zündungseinrichtung ist gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei Zwei-Takter oder Vier-Takter Ottomotoren. Die Hochspannungseinheit 9 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hochspannungskaskade enthält.

Bezugszeichenliste

1

Brennstoffgemisch

2

Brennraum

3

Kolben

4

Kurbelwelle

5

Pleuel

6

Zylinder

7

Elektrode

8

Elektrode

9

Hochspannungseinheit

10

Isolator

11

Isolator

12

Kolbenboden

15

Funkenstrecke

16

Isolierscheibe

17

Funkenteiler

Claims

1. Zündungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei der ein zu entflammendes Brennstoffgemisch (1) im Brennraum (2) eines Zylinders (6)der Brennkraftmaschine, in dem ein Kolben (3) vermittels einer Kurbelwelle (4) und einem Pleuel (5) das Brennstoffgemisch verdichtet, durch Anlegen einer hohen Spannung an mindestens eine vom Zylinderkopf des Zylinders aus in den Brennraum (2) ragende Elektrode entflammt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (7, 8) vom Zylinderkopf aus in den Brennraum (2) ragen, von denen die eine Elektrode (7) mit der einen Polarität und die andere Elektrode (8) mit der anderen Polarität einer als Hochspannungsquelle dienenden Hochspannungseinheit (9) verbunden ist, und daß das Brennstoffgemisch (1) durch Annäherung des Kolbens (3) im Bereich des oberen Totpunkts an die Elektroden (7, 8) durch sich dadurch zwischen den Elektroden (7, 8) und dem Boden (12) des Kolbens (3) bildende Funkenstrecken (15) selbsttätig entflammt wird.

2. Zündungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolbenboden (12) in einer Isolierscheibe (16) sternförmig angeordnete, aus elektrisch leitfähigem Material bestehende Funkenteiler (17) angeordnet sind, durch die die Funkenstrecke (15) zwischen den beiden Elektroden (7, 8) in mehrere Teile aufgeteilt wird.

3. Zündungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungseinheit die Elektroden (7, 8) mit Gleich- oder Wechselspannung versorgt.

4. Zündungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungseinheit (9) eine drehzahlabhängige Spannung liefert.

5. Zündungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Betrag der Spannung der Hochspannungseinheit (9) an den Elektroden (7, 8) der Zündzeitpunkt gesteuert bzw. geregelt werden kann.

6. Zündungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Hochspannungseinheit (9) erst ab einer bestimmten Stellung der Kurbelwelle im Bereich des oberen Totpunkts an die Elektroden (7, 8) geschaltet wird.

7. Zündungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Hochspannungseinheit (9) an den Elektroden (7, 8) zwischen 5000 V und 250000 V beträgt.

8. Zündungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung bei Zwei-Takter oder Vier-Takter Ottomotoren.

9. Zündungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungseinheit (9) eine Hochspannungskaskade enthält.