DE2256177A1 - IGNITION DEVICE, IN PARTICULAR FOR COMBUSTION MACHINERY - Google Patents
IGNITION DEVICE, IN PARTICULAR FOR COMBUSTION MACHINERYInfo
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- F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
- F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
- F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition
Description
DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKENDR. HUGO WILCKEN DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN
14.11.1972 Cz./Al.November 14, 1972 Cz./Al.
Anmelder: Associated Engineering .Limited, 60, Kenilworth Road, Leamington Spa, Warwickshire, England,Applicant: Associated Engineering, Limited, 60, Kenilworth Road, Leamington Spa, Warwickshire, England,
Zündeinrichtung, insbesondere für BrennkraftmaschinenIgnition device, in particular for internal combustion engines
Die Erfindung betrifft Zündeinrichtungen, insbesondere für Brennkraftmaschinen.The invention relates to ignition devices, in particular for internal combustion engines.
Nach der Erfindung schließt die Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine ein eine Kammer mit einer Wandung, mit einem Loch in der Wandung, durch das die Kammer in kommunizierender Verbindung mit einem zu zündenden Medium steht, und,mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Plasmaflamme, die sich zum Zünden des Mediums durch das loch"xerstreckt, wobei die letztgenannte Einrichtung eine erste und eine.zweite Elektrode einschließt, die zwischen sich einen ersten, quer zu dem Loch verlaufenden Spalt bilden, wobei die Elektroden angepaßt sind, über sich ein erstes Pontential zu empfangen, das selbst nicht ausreichend ist, um einen elektrischen Überschlag über den Spalt zu bewirken, und wobei die letztgenannte Einrichtung eine dritte Elektrode.einschließt, die zwischen sich und einer der erstgenannten Elektroden einen zweiten Spalt bildet, wobei der aweite Spalt angepaßt ist, über sich ein zweites, höheres Potential zu empfangen, wodurch der Über«According to the invention, the ignition device for an internal combustion engine includes a chamber with a wall, with a hole in the wall through which the chamber is in communicating connection with a medium to be ignited, and with a device for generating a plasma flame which is used for Igniting the medium through the hole, the latter device including a first and a second electrode which between them form a first gap extending transversely to the hole, the electrodes being adapted to receive a first potential across them, which in itself is not sufficient to cause an electrical flashover across the gap, and wherein the latter device includes a third electrode which forms a second gap between itself and one of the first-mentioned electrodes, the wider gap being adapted over it to receive a second, higher potential, whereby the super «
— 2 —- 2 -
3098 20/08303098 20/0830
« LOb.dt (04 51) 15$ 89 ■ Banki Comm«ribanfc lötiodt (BLZ 230 400 22) Konto-Nr. 390187 · Postscheck Hamburg 13Bl 19 «LOb.dt (04 51) 1 5 $ 89 ■ Banki Comm« ribanfc lötiodt (BLZ 230 400 22) Account no. 390187 Postal check Hamburg 13 sheet 19
schlag über den ersten Spalt bewirkt wird, wodurch wiederum ein erstes, zur ersten oder aweiten Elektrode geleitetes Potential veranlaßt wird, sich über den ersten Spalt zu entladen.impact is effected through the first gap, which in turn causes a first potential, which is conducted to the first or outer electrode, to discharge through the first gap.
Die erste und zweite !elektrode können in Fluchtlinie ausgerichtet sein, so daß sich der erste Spalt zwischen ihren Enden 'befindet, oder sie können in versetzter Beziehung zueinander angeordnet sein, so daR sich der erste Spalt zwischen ihren Enden, jedoch im rechten Winkel zur Längsachse der Elektroden befindet.The first and second electrodes can be aligned so that the first gap is between their ends, or they can be in staggered relation to one another be arranged so that the first gap is between their Ends, but located at right angles to the longitudinal axis of the electrodes.
Die Erfindung ist nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using several exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. It show:
Figur 1 einen schematisehen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Zündeinrichtung mit dem zugehörigen elektrischen Schaltkreis,Figure 1 is a schematic cross section through a first embodiment of an ignition device with the associated electrical circuit,
Figur 2 einen Schnitt nach der linie A-A der Figur 1,Figure 2 shows a section along the line A-A of Figure 1,
Figur y den gleichen Schnitt wie bei Figur 2 mit einer alternativen Elektrodenanordnung,Figure y the same section as in Figure 2 with an alternative electrode arrangement,
Figur 4a einen Schnitt durch eine v/eitere Ausführungsform der Zündeinrichtung, FIG. 4a shows a section through a further embodiment of the ignition device,
Figur 4b eine Vorderansicht der Zündeinrichtung nacli Figur 4a,FIG. 4b shows a front view of the ignition device nacli Figure 4a,
Figur b ein Schaltdiagramm für die für eine Vier-Figure b shows a circuit diagram for the four-
zylinderinaschine bestimmte Zündeinrichtung.cylinder in-machine specific ignition device.
Wach den Figuren 1 und 2 umfaßt die Zündeinrichtung einen Körper 16 aus keramischem oder anderem Isoliermaterial nut einer an ηοίη eines Ende angrenzenden Kammer 17. Zwei Elektroden 17-, 1-1 vonAccording to Figures 1 and 2, the ignition device comprises a body 16 made of ceramic or other insulating material, one at ηοίη one end adjacent chamber 17. Two electrodes 17-, 1-1 of
309820/0· 830309820/0 · 830
rechteckigem Querschnitt, die gegeneinander elektrisch isoliert
sind, sind in dem keramischen oder dem anderen geeigneten Isoliermaterial
16 eingebettet. Die freien Enden der Elektroden besitzenrectangular cross-section, which are electrically insulated from each other
are embedded in the ceramic or other suitable insulating material 16. Own the free ends of the electrodes
', ■ j ', ■ j
voneinander einen Abstand, um in der Kammer 17 einen Spalt zu j : . !a distance from each other in order to create a gap in the chamber 17 j :. !
;bilden, wobei die Hammer in dem Isoliermaterial ausgebildet Ist. i Die Kammer ist geschlossen; ausgenommen hiervon ist eine einge- ! ; wherein the hammer is formed in the insulating material. i The chamber is closed; an exception to this is included !
schränkte Auslaßmündung 12 in der Kammervorderwandung nahe dem
jCpalt zwischen den Elektroden. Eine stabförmige Elektrode 15
j ist vorgesehen, um in die Kammer 17 koaxial "zur Auslaßmündung 12restricted outlet port 12 in the chamber front wall near the
jCap between the electrodes. A rod-shaped electrode 15
j is provided to enter the chamber 17 coaxially ″ with the outlet port 12
hineinzuragen und dient als eine Triggerelektrode, die einenprotrude into it and serves as a trigger electrode, the one
zweiten Spalt zwischen sich und der Elektrode 14 bildet.second gap between itself and the electrode 14 forms.
'Ein U.ondensator 19 ist über den Elektroden 13 und 14 geschaltet,
und eine Gleichstromspannung Y, die selbst nicht^ausreichend
ist', um über den Spalt zwischen den Elektroden 13 und 14 überzuschlagen, wird auf den Kondensator 19 über einen Widerstand 20A U. capacitor 19 is connected across electrodes 13 and 14,
and a direct current voltage Y, which itself is insufficient
is' to flash over the gap between the electrodes 13 and 14, is applied to the capacitor 19 via a resistor 20
jangewendet. Die Spannung kann z.B. 100 bis 500 Volt betragen.applied. The voltage can be 100 to 500 volts, for example.
'Der Wert des Widerstandes 20 kann 1000 0hm betragen. Die Trigger-The value of the resistor 20 can be 1000 ohms. The trigger
elektrode 15 ist, im Fall einer Zündeinrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine,
über einen Folgespalt 18 mit einer
konventionellen Zündspule 22 und einem Verteiler (nicht gezeigt)
•ausammengeschaltet, um einen gesteuerten extra großen Spannungsimpuls
mit einem Potential von ungefähr 10 kV über den zweiten .
Cpalt hinweg vorzugehen. Dieser den Elektroden 14 und 15 züge- !Electrode 15 is, in the case of an ignition device for a reciprocating internal combustion engine, via a subsequent gap 18 with a
conventional ignition coil 22 and a distributor (not shown)
• switched off to a controlled extra large voltage pulse with a potential of approximately 10 kV across the second. Cpalt move away. This pulls the electrodes 14 and 15!
leitete Tinouls erzeugt einen Funken über den zwischen diesen !Tinouls directed a spark across the between these!
i Elektroden befindlichen Spalt, der wiederum eine Ionisierung des 'i electrodes located gap, which in turn an ionization of the '
kaltes :·:ναεeben den Elektroden 13 und 14 bewirkt, so daß sichcold: ·: ναεeben the electrodes 13 and 14 causes so that
_ /i _ ■ ' ■_ / i _ ■ '■
3098/0/08303098/0/0830
!der Kondensator 19 über den letzteren Spalt entlädt. Die Gestal- jthe capacitor 19 discharges through the latter gap. The shape j
itung der Kammer 17, der Auslaßmündung 12 und des Spaltes zwischen!iteration of the chamber 17, the outlet opening 12 and the gap between!
den Elektroden 13 und 14 ist derart, daß das Entstehen eines ■the electrodes 13 and 14 is such that the emergence of a ■
i Plasmabogens bewirkt wird, wobei sich das Gas in der Kammer 17 > schnell erhitzt und ausdehnt, wodurch die Plasmabogenflamme | eranlaßt wird, aus der Auslaßmündung 12 hervorzuragen. Die intladung fährt fort, bis entweder die Spannung über den Elektroden 13 und 14 unter den Wert abgefallen ist, der zur Erhaltung der Entladung erforderlich ist, oder bis die schnelle Ausdehnung des Gases in der Kammer 17 die Entladung "ausbläst". Der Zweck des Folgespaltes 18, der größer ist als der Spalt zwischen den Elektroden 14 und 15, besteht darin, ein Überschlagen zu gestatte: wenn die extra hohe Spannung auf den Spalt angewendet wird, woiurch ein sehr schnelles Ansteigen der Spannung über den Spalt zwischen den Elektroden 14 und 15 bewirkt wird.i plasma arc is effected, whereby the gas in the chamber 17> rapidly heats and expands, creating the plasma arc flame | is made to protrude from the outlet port 12. the intcharging continues until either the voltage across electrodes 13 and 14 has dropped below the value required for maintenance the discharge is required, or until the rapid expansion of the gas in chamber 17 "blows out" the discharge. The purpose of the subsequent gap 18, which is larger than the gap between the electrodes 14 and 15, consists in allowing overturning: when the extra high tension is applied to the gap, thereby a very rapid increase in voltage across the gap between electrodes 14 and 15 is caused.
(lienn die Zündeinrichtung z.B. zum Starten einer Gasturbine verwendet wird, kann anstelle der Spule 22 und des Verteilers ein ündspulenunterbrecher verwendet werden.(The ignition device is used e.g. to start a gas turbine a low coil interrupter can be used in place of the coil 22 and the distributor.
flach Figur 3 sind die Elektroden 13A und HA in versetzter Beziehung zueinander angeordnet, anstatt daß sie in Fluchtlinie ausgerichtet sind wie in Figur 2, so daß sich der Spalt zwischen ihren freien Enden, jedoch im rechten Winkel zu den Längsachsen der Elektroden befindet. Der Spalt befindet sich weiter nahe <9er Auslaßmündung 12, wie beim vorgehenden Ausführungsbeispiel, und die Triggerelektrode 15 ist ebenfalls koaxial zur Kammer 17Fig. 3 shows electrodes 13A and HA in a staggered relationship arranged to each other, instead of being aligned as in Figure 2, so that the gap between their free ends, but located at right angles to the longitudinal axes of the electrodes. The gap is still close <9 outlet port 12, as in the previous embodiment, and the trigger electrode 15 is also coaxial with the chamber 17
[Z[Z
— J — - J -
30982 0/083030982 0/0830
2256Ί772256-77
angeordnet gezeigt.shown arranged.
Die Figuren 4a und 4b zeigen einen Aufbau einer Zündeinrichtung, die in das für eine Zündkerze bestimmte Gewindeloch einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann. Die Zündeinrichtung umfaßt einen im allgemeinen zylindrischen Körper 26 aus Isoliermaterial,] z.B. aus Keramik, versehen mit einer axialen Triggerelektrode 25,j die mit einem Ende in der Kammer 27 endet und koaxial zur Auslaßmündung 22 angeordnet ist. Ein äußeres Metallglied 24 umgibt einen Teil des keramischen Körpers 26 und ist bei 21 außen mit einem Gewinde versehen, um in das Gewindeloch einer Zündkerze eingreifen zu können. Das Glied 24 enthält eine Elektrode 24A, dije sich in Richtung zur Auslaßmündung 22 erstreckt und die die geerdete Elektrode ist, wenn die Zündeinrichtung in eine 'Maschine eingesetzt ist. Die gegenüberliegende Elektrode 23A ist aus dem einen Ende eines leitenden Stabes 23 gebildet, der in den keramischen Körper 26 eingebettet ist und dessen anderes Ende in einer Klemme oder einem Öhr 23B endet, woran eine äußere Verbindung von der nichtgeerdeten Seite der Spannungsquelle V (Figur 1) angeklemmt werden kann. Die Verbindung zur Triggerelektrode 25 ist über eine Klemme 29 hergestellt, und der Folgespalt ist bei 28 gezeigt. Das Metallglied 24 ist mit einer durch Eindrücken hergestellten Schulter 24B versehen, um den keramischen Körper 26 festzuhalten. Eine Dichtungsfüllung 30 kann zwischen der Schulter 24B und dem Körper 26 vorgesehen sein. Die Zünd-,einrichtung nach Figur 4 kann nach bekannten Verfahren herge- i j stellt werden, die bei der Herstellung von Zündkerzen wohlbekannt isind.FIGS. 4a and 4b show a structure of an ignition device which can be inserted into the threaded hole of an internal combustion engine intended for a spark plug. The ignition device comprises a generally cylindrical body 26 made of insulating material, for example ceramic, provided with an axial trigger electrode 25 which ends at one end in the chamber 27 and is arranged coaxially with the outlet port 22. An outer metal member 24 surrounds a portion of the ceramic body 26 and is externally threaded at 21 to engage the threaded hole of a spark plug. Member 24 includes an electrode 24A which extends toward outlet port 22 and which is the grounded electrode when the igniter is installed in an engine. The opposite electrode 23A is formed from one end of a conductive rod 23 which is embedded in the ceramic body 26 and the other end of which ends in a clamp or an eye 23B, whereupon an external connection from the ungrounded side of the voltage source V (Figure 1 ) can be clamped. The connection to the trigger electrode 25 is established via a terminal 29, and the subsequent gap is shown at 28. The metal member 24 is provided with an indented shoulder 24B to hold the ceramic body 26 in place. A seal filling 30 26 may be provided between the S c Hulter 24B and the body. The ignition device according to FIG. 4 can be manufactured according to known methods which are well known in the manufacture of spark plugs.
3038 2 0/08303038 2 0/0830
5 zeigt ein Schaltdiagramm zum Erzeugen einer gesteuerten ! Zündung in einer Yierzylinder-Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei j der vier Zündeinrichtungen, wie sie in Figur 4 gezeigt sind, verwendet werden. Die Elektroden 24A sind je für sich geerdet j und die Elektroden 23k sind je dauernd über eine Drossel 4? mit der hochpotentialen Seite des Kondensators 19 zusammengeschaltet, über den die Gleichstromspannung V über den Widerstand 20 geschaltet ist. Die Triggerelektrode 25 jeder Zündeinrichtung! ist über einen Verteiler 40, wie er in konventioneller V/eise in Zündsystemen verwendet wird, mit einer Spule 41 zum Erzeugen der sehr hohen Speisespannung susammengeschaltet.5 shows a circuit diagram for generating a controlled! Ignition in a Yier-cylinder reciprocating internal combustion engine in which four ignition devices, as shown in FIG. 4, are used. The electrodes 24A are each grounded for themselves and the electrodes 23k are each permanently connected via a choke 4? connected together with the high-potential side of the capacitor 19, via which the direct current voltage V is connected via the resistor 20. The trigger electrode 25 of every ignition device! is connected via a distributor 40, as it is conventionally used in ignition systems, to a coil 41 for generating the very high supply voltage.
309820/0830309820/0830
Claims (1)
ist, der den Körper aus Isoliermaterial umgibt, wobei das Metallglied einen Teil aufweist, der eine der ersten oder zv/eiten
Elektrode bildet.8.Zündeinrichtung according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the threaded portion is provided from a metal member
surrounding the body of insulating material, the metal member having a portion joining one of the first or second
Electrode forms.
mit der dritten Elektrode liegt.9. Ignition device according to claims 1 to 8, characterized in that it has a further gap in series
with the third electrode.
zweite Spalt.10. Ignition device according to claim 9, characterized in that the row lying gap (subsequent gap) eats wider than the
second gap.
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| FR2161682A5 (en) | 1973-07-06 |
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