DE2235117A1 - Zuendanlage, insbesondere spulenzuendanlage, zum betrieb von brennkraftmaschinen, mit in ihre hochspannungsleitungen eingeschalteten vorfunkenstrecken - Google Patents

Description

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12.7.197-2 Zr/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7 Stuttgart 1

Zündanlage j insbesondere Spulenzündanlage,zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, mit in ihre Hochspannungsleitungen eingeschalteten Vor funkenstrecken ■ ·

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündanlage, insbesondere eine Spulenzündanlage, zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, mit in ihre Hochspannungsleitungen eingeschalteten Vorfunkenstrecken, die auf einen vorgegebenen, zwischen 2 kV und kV, insbesondere zwischen 4 kV und 12 kV liegenden Zündspannungsmittelwert ansprechen, und von denen jede zwischen ihren zerstäubungsarmen Elektroden-Enden einen Abstand von 0.5 bis 5 mm, vorzugsweise 0.8 bis 2,5 mm hat, und die sich jeweils in einem geschlossenen Entladungsraum befinden, der mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist.

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Stuttgart 2235117

Bei den in der Regel verwendeten Zündanlagen steigt die Spannung an den Zündkerzen nur relativ langsam an bis die Zündspannung an den Zündkerzen-Elektroden erreicht ist. Falls dann der Keramikkörper zwischen den Elektroden der Zündkerze mit einer Schicht aus Ruß- und/oder Bleirückständen überzogen oder falls er naß oder verölt ist, so fließt während des Spannungsanstiegs zwischen den Zündkerzen-Elektroden so viel Energie ab, daß die benötigte Zündspannung nicht mehr erreicht wird. Durch den Einbau von Vorfunkenstrecken in die Hochspannungsleitungen von Zündanlagen für Brennkraftmaschinen kann die Nebenschlußempfindlichkeit von Zündanlagen bekannterweise erheblich verringert werden; die Vorfunkenstrecken können dabei unmittelbar vor die Zündkerzen oder in die Zündkerze selbst eingebaut sein. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, für den. Einbau in Zündanlagen geeignete Vorfunkenstrecken herzustellen, die als getrennte Bauelemente in Kerzensteckern auf die Zündkerzen aufgesteckt oder in die Bohrung der Kerzen-Isolatoren eingebaut werden können, für gängige Zündanlagen von Brennkraftmaschinen geeignet sind und eine sichere Entflammung auch magerer Kraftstoff-Luft-Gemische gewährleisten. Bekannte Vorfunkenstrecken sind jedoch sehr teuer, weil die Herstellung von zerstäubungsarmen Elektroden sehr aufwendig war und hohe Anforderungen an die Reinheit der Gase im Entladungsraum gestellt wurden; außerdem befriedigte bei den bekannten Vorfunkenstrecken auch nicht die Streuung der Zündspannung und die Abhängigkeit von der Frequenz.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage, insbesondere eine Spulenzündanlage, zu schaffen, in deren Hochspannungsleitungen Vorfunkenstrecken eingeschaltet sind, die als Massenartikel besonders preiswert herzustellen sind, als getrennte Bauelemente in Kerzensteckern auf die Zündkerzen aufgesteckt oder in die Bohrung der Kerzen-Isolatoren eingebaut werden können, mit bis 150 Hertz wenig

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frequenzabhängige Zündspannungen aufweisen und während der Zündkerzen- bzw. Kerzeristecker-Lebensdauer einen relativ stabilen Zündspannungsmittelwert, bewahren; dabei soll die Glimmspannung der Vorfunkenstrecke vorzugsweise unter 1 kV liegen und somit eine auf den Funkendurchschlag folgende Nachentladung, ermöglichen, die eine vorteilhafte weitere Aufheizung des Funkenkanals mit sich bringt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorfunkenstrecke der Zündanlage durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist:

a) Die Elektroden der Vorfunkenstrecke bzw. ihre Überzüge bestehen im Bereich des Funkenüberschlags aus Aluminium und/ oder mindestens einem der Übergangsmetalle der IV.,V.und VI.Gruppe des periodischen Systems.

b) Das Gas im Ent^ ladungs raum besteht aus mindestens einem Edelgas und weniger als 10 Gew.-% Wasserstoff und weniger als 0.1 Gew.-# Sauerstoff und/oder Wasser.

c) Das Gas im Entladungsraum steht unter einem Druck von 0.8 bis 10 bar, vorzugsweise von 2 bis 7 bar; als Edelgas im Entladungsraum der Vorfunkenstrecke ist besonders Argon geeignet.

Die Elektroden einer besonders wirtschaftlich herstellbaren Vorfunkenstrecke bzw. ihre Überzüge im Bereich des Funkenüberschlages bestehen im wesentlichen aus Zirkon oder Hafnium.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben und näher erläutert; die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine vergrößert dargestellte, erfindungsgemäße Vorfunkenstrecke.

Das in eine Längsbohrung eines Zündkerzen-Isolators oder in einen Zündkerzenstecker einbaubare Glasröhrchen 10 der Vorfunkenstrecke hat einen Außendurchmesser von .^.5 mm und ist 25 mm lang; der Innendurchmesser des Glasröhrchens 10 beträgt 3.2 mm. In jeden Endabschnitt dieses Glasröhrchens 10 ist ein

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Elektroden-Grundkörper 11 eingeschmolzen, dessen außerhalb des Glasröhrchens 10 befindlicher Abschnitt als elektrischer Anschluß dient und dessen im Entladungsraum 12 des Glasröhrchens 10 befindlicher freier Endabschnitt im Dereich des Funkenüberschlags mit einem überzug 13 aus Zirkon versehen ist; die überzüge 13 sind Becher aus Zirkon, die auf den Elektroden-Grundkörpern 11 festgepreßt worden sind. Der Abstand zwischen den beiden über- " zügen 13, die die eigentlichen Elektroden bilden, beträgt 0.9 mm. Der Entladungsraum 12 ist mit Argon gefüllt, das unter einem Druck von 3 bar steht.

Das als zerstäubungsarmer überzug 13 verwendete Zirkon ist wesentlich billiger und einfacher auf den Elektroden-Grundkörper aufzubringen als für den gleichen Zweck verwendete bekannte Nitridschichten. Durch geeignete Kombination von Gasdruck und Elektrodenabstand ist sowohl die Zündspannung als auch die Glimmspannung einstellbar. Der Druck des Gases im Entladungsraum 12 beläuft sich bei den erfindungsgemäßen Vorfunkenstrecken auf einen fest eingestellten Wert zwischen 0.8 und 10 bar, vorzugsweise zwischen 2 bis 7 bar, und der Abstand zwischen dem Punkenbereich der Elektroden bzw. der Elektroden-Überzüge 13 hat einen V/ert zwischen 0.5 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0.8 und 2.5 mm. Der Durchmesser des Entladungsraumes 12 ist dabei mindestens zweimal so groß wie der Abstand zwischen den Elektroden bzw. den Elektroden-Überzügen 13, vorzugsweise drei- bis sechsmal so groß.

Die Elektroden-Grundkörper 11 bestehen aus einem elektrischen Leiter (vorzugsweise aus einer Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung oder einer Eisen-Kobalt-Chrom-Legierung), dessen Wärmeausdehnungskoeffizient dem des Glasröhrchens 10 entspricht. Die im Bereich des.Punkenüberschlages auf die Elektroden-Grundkörper 11 aufgebrachten überzüge 13 können dabei aus Aluminium und/oder mindestens einem der Übergangsmetalle der IV.,V. und VI. Gruppe des periodischen

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Systems sein; am geeignetsten aus dieser Gruppe sind Zirkon .und Hafnium. D.ie überzüge I3 können nach bekannten Verfahren auf die Elektroden-Grundkörper 11 aufgebracht werden, das sind u.a. das Plasmaspritzen, das Schmelzschweißen, das Punktschweißen, die Gasphasenabscheidung, die galvanische Abscheidung, das Kaltfließpressen, das·Aufklemmen; besonders zu erwähnen ist, daß Tantal auch direkt in das Glasröhrchen 10 eingeschmolzen und ein gesonderter Elektroden-Grundkörper 11 entfallen kann, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient von Tantal ' in etwa dem des Glasröhrchens entspricht. Die überzüge 13 können auf ihren Elektroden-Grundkörpem 11 im wesentlichen stift- oder nagelkopfförmig ausgebildet sein, bei Entladungsräumen 12 mit größerem Innendurchmesser jedoch auch die Form .einer Platte oder eines Topfes haben.

Anstelle des im Beispiel genannten Argons als Edelgas im Entladungsraum 12 können auch andere Edelgase dafür Verwendung finden, die zumeist jedoch teurer sind als Argon; Zugaben von weniger als 10 Gew.-% Wasserstoff und weniger als 0.1 Gew.-% Sauerstoff und/oder Wasser sind dabei unschädlich.. An die Gasfüllung der erfindungsgemäßen Vorfunkenstrecke werden keine Anforderungen gestellt, die über die der handelsüblichen Gase hinausgehenden, weil die Getterwirkung der Elektroden die reaktiven Gase während der ersten Betriebszeit bindet,

Zündanlagen, insbesondere Spulenzündanlagen mit in ihre Hochspannungsleitungen eingeschalteten Vorfunkenstrecken nach der Erfindung erfüllen kosten- und funktionsmäßig die an sie gestellten Forderungen.

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Claims (3)

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   Ansprüche

   l.J Zündanlage, insbesondere Spulenzündanlage, zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, mit in ihre Hochspannungsleitungen eingeschalteten Vorfunkenstrecken, die auf einen vorgegebenen, zwischen 2 kV und 16 kV, insbesondere zwischen 4 kV und 12 kV liegenden ,Zündspannungsraittelwert ansprechen, und von denen jede zwischen ihren zerstäubungsarmen Elektroden-Enden einen Abstand von X).5 bis 5 mm, vorzugsweise 0.8 bis 2.5 mm hat, und die sieh jeweils in einem geschlossenen Entladungsraum befinden, der mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) Die Elektroden der Vorfunkenstrecke bzw. ihre überzüge

   (13) bestehen im Bereich des Punkenüberschlags aus Aluminium und/oder mindestens einem der Übergangsmetalle der IV.,V. und VI. Gruppe des periodischen Systems.

   b) Das Gas im Entladungsraum besteht aus mindestens einem Edelgas und weniger als 10 Gevr.-% Wasserstoff und weniger als 0.1 Gew.-? Sauerstoff und/oder Wasser.

   c) Das Gas im Entladungsraum steht unter einem Druck von 0.8 bis 10 bar, vorzugsweise von 2 bis 7 bar.
2. 2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelgas im Entladungsraum (12) Argon ist.

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3. 3. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Elektroden der Vorfunkenstrecke bzw. ihre überzüge (13) im Bereich des Funkenüberschlags, im wesentlichen aus Zirkon oder Hafnium bestehen. .-

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