DE2543125A1

DE2543125A1 - Otto engine fuel mixt. ignition - uses HF discharge triggered by auxiliary discharge

Info

Publication number: DE2543125A1
Application number: DE19752543125
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Krueger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1977-04-07

Abstract

Compressed fuel/air mixture is ignited by a high frequency discharge. The latter is triggered by an auxiliary discharge, such as an electric spark. Alternately a high frequency discharge between two closely adjacent electrodes may be used as the auxiliary discharge. The system contains a high frequency generator and high frequency discharge paths inside the combustion chambers of the Otto engine. The generator is connected to the ignition distributor by matching elements, just as the distributor to the discharge paths. The generator power can be supplied to the secondary ofan ignition coil via an ignition pulse.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Zünden vonMethod and device for igniting

Kraftstoff/Luft-Gemischen in Ottomotoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zünden des verdichteten Kraftstoff/Luft-Gemisches in einem Ottomotor und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.Fuel / air mixtures in gasoline engines The invention relates to a Method for igniting the compressed fuel / air mixture in a gasoline engine and an apparatus for performing this method.

tblicherweise wird in Ottomotoren das verdichtete Kraftstoff/ Luft-Gemisch durch einen an einer Zündkerze erzeugten elektrischen Zündfunken gezündet. Mit zunehmender Abmagerung des Gemisches nimmt hierbei die Zündwilligkeit jedoch bekanntlich stark ab. Denn die in dem sehr dünnen Funkenkanal enthaltene Energie wird nur in dem unmittelbar ihn umgebenden Volumen in thermische bzw. chemische Energie umgesetzt und die Wahrscheinlichkeit, daß die hier eingeleitete Reaktion zur Zündung des Gemisches ausreicht, sinkt mit steigendem LuftUberschuß. Im Sinne einer Verminderung der Umweltbelastung ist aber gerade der Betrieb von Ottomotoren mit abgemagerten Gemischen, insbesondere Gemischen mit Luftüberschuß, erstrebenswert. Der Schadstoffgehalt des Abgases, insbesondere der Gehalt an Kohlenmonoxid, Stickoxiden und unverbrannten Kohlenwasserstoffen, sinkt nämlich gegenüber dem Betrieb mit fetteren Gemischen erheblich ab, wenn der Ottomotor mit abgemagerten Gemischen mit größerem Luftüberschuß, insbesondere mit einer Luftzahl X von etwa 1,2, betrieben wird.The compressed fuel / air mixture is usually used in gasoline engines ignited by an electrical spark generated on a spark plug. With increasing As is well known, however, when the mixture becomes lean, its ignitability increases significantly away. Because the energy contained in the very thin spark channel is only immediate in that the volume surrounding it is converted into thermal or chemical energy and the probability that the reaction initiated here is sufficient to ignite the mixture decreases with it increasing excess air. In terms of a reduction in environmental pollution, however especially the operation of gasoline engines with lean mixtures, especially mixtures with excess air, desirable. The pollutant content of the exhaust gas, in particular the content of carbon monoxide, nitrogen oxides and unburned hydrocarbons, This is because it drops considerably compared to operation with richer mixtures if the Otto engine with lean mixtures with a larger excess of air, especially with an air ratio X of about 1.2 is operated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch abgemagerte Kraftstoff/Luft-Gemische mit größerem Luftüberschuß in Ottomotoren zuverlässig zu zünden.The invention is based on the object of also leaned fuel / air mixtures to ignite reliably with a larger excess of air in gasoline engines.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Gemisch durch eine Hochfrequenzentladung gezündet wird.This is achieved according to the invention in that the mixture through a high frequency discharge is ignited.

Die Hochfrequenzentladung kann dabei in Form eines HF-Lichtbogens mit Fußpunkten auf zwei Elektroden oder als fackelähnliche Entladung zwischen einer Elektrode und dem umgebenden Raum brennen. Da bei allen diesen Entladungsarten die gezündete Entladung fackelartig in den Brennraum des Ottomotors hineinbrennt, kann durch die Entladung ein um wenigstens zwei Zehnerpotenzen größerer Teil des Gemischvolumens erfaßt werden, als durch einen elektrischen Zündfunken. Hierdurch wird die Einleitung der Verpuffung auch von sehr mager eingestellten Kraftstoff/ Luft-Gemischen möglich.The high-frequency discharge can take the form of an HF arc with base points on two electrodes or as a torch-like discharge between one The electrode and the surrounding area are on fire. Since with all these types of discharge the ignited discharge burns like a torch into the combustion chamber of the gasoline engine due to the discharge, a part of the mixture volume greater by at least two powers of ten be detected than by an electrical ignition spark. This is the introduction deflagration is also possible with very lean fuel / air mixtures.

Weiterhin ist von Vorteil, daß der elektrische Widerstand eines Entladungskanals einer HF-Entladung in der Regel größer ist als der elektrische Widerstand des Funkenkanals eines Zündfunkens.Another advantage is that the electrical resistance of a discharge channel an HF discharge is usually greater than the electrical resistance of the spark channel an ignition spark.

In der HF-Entladung kann daher ohne Schwierigkeiten mehr elektrische Energie in Wärme bzw. in chemische Energie (Bildung freier Radikale) umgesetzt werden als in einem Zündfunken. Ferner ist bei HF-Entladungen auch der Elektrodenabbrand sehr geringes so daß die Elektroden nur wenig verschleißen. Außerdem erfordert der Einsatz des erfindungsgemäßen Zündverfahrens auch praktisch keine Änderung der bisher üblichen Motor- und Vergaserkonstruktionen.In the HF discharge can therefore be more electrical without difficulty Energy can be converted into heat or chemical energy (formation of free radicals) than in a spark. Furthermore, in the case of HF discharges, the electrodes are also consumed very little so that the electrodes wear out only a little. In addition, the Use of the ignition method according to the invention also has practically no change to the previous one common engine and carburetor designs.

Während man bei einer Hochfrequenzentladung mit zwei definierten Fußpunkten, d.h. mit je einem Fußpunkt auf Jeweils einer Elektrode, die Zündspannung durch entsprechende Wahl des Elektrodenabstandes verhältnismäßig niedrig halten kann, ist bei Hochfrequenz entladungen mit nur einem definierten Fußpunkt in der Regel eine wesentlich höhere Zündspannung erforderlich. Obwohl sich auch diese höheren Zündspannungen durch entsprechende Schaltungsmaßnahmen aufbringen lassen, kann es doch vorteilhaft sein, Maßnahmen zur Erniedrigung der Zündspannung zu ergreifen.While a high-frequency discharge with two defined base points, i.e. with one base point each on one electrode, the ignition voltage by corresponding Choice of electrode spacing can keep relatively low is at high frequency discharges with only one defined base point are generally much higher Ignition voltage required. Although these higher ignition voltages also result from corresponding Let circuit measures apply, it can be advantageous to take measures to take to lower the ignition voltage.

Eine Erniedrigung der Zündspannung läßt sich vorzugsweise dadurch erreichen, daß die Hochfrequenzentladung durch eine Hilfsentladung mit niedrigerer Zündspannung ausgelöst wird. Diese Hilfsentladung kann vorzugsweise ein elektrischer Zündfunke oder eine Hochfrequenzentladung zwischen zwei eng benachbarten Elektroden sein.A lowering of the ignition voltage can preferably be achieved in this way achieve that the high frequency discharge through an auxiliary discharge with lower Ignition voltage is triggered. This auxiliary discharge can preferably an electrical spark or high frequency discharge between two closely spaced ones Be electrodes.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich vorzugsweise eine Vorrichtung, die im wesentlichen aus einem Hochfrequenzgenerator und aus Hochfrequenzentladungsstrecken besteht, die innerhalb der Brennräume des Ottomotors angeordnet sind. Der Hochfrequenzgenerator wird dabei mit dem Zündverteiler und dieser mit den Hochfrequenzentladungsstrecken über Anpaßglieder verbunden. Die Anpaßglieder selbst können aus geeigneten Schaltungselementen aufgebaut sein oder auch aus Anpaßleitungen bestehen.Is preferably suitable for carrying out the method according to the invention a device consisting essentially of a high-frequency generator and high-frequency discharge paths exists, which are arranged within the combustion chambers of the gasoline engine. The high frequency generator is done with the ignition distributor and this with the high-frequency discharge paths connected via adapters. The adapter elements themselves can consist of suitable circuit elements be constructed or consist of adapter lines.

Die vom Hochfrequenzgenerator erzeugte, den Entladungsstrecken zuzuführende Hochfrequenzleistung kann durch einen ZUndunterbrecher oder - im Falle eines Zündfunkens als Hilfsentladung -durch den Hochspannungszündimpuls auf der Sekundärseite der Zündspule gesteuert werden.The one generated by the high-frequency generator and fed to the discharge paths High frequency power can be provided by an ignition breaker or - in the case of an ignition spark as an auxiliary discharge - by the high-voltage ignition pulse on the secondary side of the Ignition coil can be controlled.

Falls die Zündung des Gemisches durch Hochfrequenzentladungen mit zwei definierten Fußpunkten erfolgen soll, werden in den Brennräumen des Ottomotors Zündkerzen mit zwei Elektroden vorgesehen, von denen eine an Masse liegt. Besonders günstig ist es dabei, die eine Elektrode als Mittelelektrode auszubilden und in radialer Richtung seitlich davon die andere, an Masse liegende Elektrode anzuordnen.If the ignition of the mixture by high frequency discharges with two defined base points are to take place in the combustion chambers of the gasoline engine Spark plugs provided with two electrodes, one of which is grounded. Particularly It is favorable here to design one electrode as a center electrode and in radial direction to the side of it to arrange the other, grounded electrode.

Die Hochfrequenzzündspannung kann man bei einer-solchen Zündkerze dadurch herabsetzen, daß man die in radialer Richtung seitlich von der Mittelelektrode angeordnete Elektrode als kapazitiv wirkende Elektrode ausbildet. Eine solche kapazitiv wirkende Elektrode kann beispielsweise aus einem Keramikstift oder einem mit Keramikmasse bedeckten Metallstift bestehen, der mit dem metaLlischen Schraubkörper der Zündkerze verbunden ist. Bei einer so ausgebildeten Zündkerze brennt die Hochfrequenzentladung in der Regel auch noch weiter in den Brennraum hinaus als bei einer Zündkerze mit zwei metallischen Elektroden.The high-frequency ignition voltage can be found in such a spark plug thereby reduce that in the radial direction laterally from the center electrode arranged electrode forms as a capacitive electrode. Such a capacitive one Acting electrode can, for example, consist of a ceramic pin or one with a ceramic compound covered metal pin, the one with the metallic screw body of the spark plug connected is. At a Spark plug designed in this way burns the high-frequency discharge usually even further out into the combustion chamber than with a spark plug two metallic electrodes.

Für Hochfrequenzentladungen mit nur einem Fußpunkt eignen sich vorzugsweise Zündkerzen mit nur einer' als Mittelelektrode ausgebildetenElektrode. Bei solchen Zündkerzen ist es besonders günstig, wenn der Durchmesser des Isolatorkörpers der Zündkerze an der Durchtrittsstelle der Mittelelektrode um ein Mehrfaches größer ist als der Elektrodendurchmesser.For high-frequency discharges with only one base point are preferably suitable Spark plugs with only one electrode designed as a center electrode. In such Spark plugs, it is particularly favorable if the diameter of the insulator body The spark plug at the point where the center electrode passes through is several times larger is than the electrode diameter.

Die Mittelelektrode braucht dabei, ebenso wie auch die Mittelelektrode der vorstehend erwähnten Zündkerze mit zwei Elektroden, nicht mit einer metallischen Oberfläche in den Brennraum hineinzuragen, sondern kann auch mit einer Schicht aus einer galvanisch nichtleitenden oder schlecht leitenden, vorzugsweise keramischen Masse überzogen sein. Der Hochfrequenzstrom wird bei einer solchen Elektrode über die Kapazität dieser Keramikschicht geleitet. Wenn man eine entsprechend hochtemperaturfeste Masse verwendet, kann bei einer solchen Zündkerze der Elektrodenabbrand weiter verringert werden. Den keramischen Uberzügen können auch noch Katalysatoren zur Förderung der Verbrennung des Kraftstoff/ Luft-Gemisches beigegeben werden.The center electrode needs, as well as the center electrode the above-mentioned spark plug with two electrodes, not a metallic one Surface protrude into the combustion chamber, but can also be made with a layer a galvanically non-conductive or poorly conductive, preferably ceramic Be mass coated. The high-frequency current is over in such an electrode the capacity of this ceramic layer. If you have a suitably high temperature resistant If mass is used, electrode wear can be further reduced in such a spark plug will. The ceramic coatings can also have catalysts to promote the Combustion of the fuel / air mixture can be added.

Wenn eine Hochfrequenzentladung mit nur einem definierten Fußpunkt durch eine Hilfsentladung ausgelöst werden soll, ist es besonders günstig, in den Brennräumen des Ottomotors Zündkerzen mit je zwei Mittelelektroden vorzusehen. Die Hilfsentladung kann dann jeweils zwischen den beiden Mittelelektroden ausgelöst werden. Vorteilhaft kann etwa eine der beiden Mittelelektroden zur Auslösung eines elektrischen Zündfunkens mit einer Zündspule verbindbar sein. Durch entsprechende Anpaß- und Filterglieder kann dabei eine Rückwirkung der Hochfrequenzentladung auf die Zundspule vermieden werden.If there is a high frequency discharge with only one defined base point to be triggered by an auxiliary discharge, it is particularly favorable in the Provide spark plugs with two central electrodes each in the combustion chambers of the gasoline engine. the Auxiliary discharge can then be triggered between the two center electrodes will. For example, one of the two center electrodes can advantageously be used to trigger a electrical ignition spark can be connected to an ignition coil. Through appropriate Adaptation and filter elements can have a retroactive effect on the high-frequency discharge the ignition coil can be avoided.

Anhand einiger Figuren und Ausführungsbeispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden.The invention is intended to be based on a few figures and exemplary embodiments will be explained in more detail.

Figuren 1 bis 6 zeigen schematisch vorteilhafte AusfUhrungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Teile von solchen Vorrichtungen.Figures 1 to 6 schematically show advantageous exemplary embodiments of devices for performing the method according to the invention or parts of such devices.

In Fig. 1 ist eine besonders einfache Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Ein Hochfrequenzgenerator 1, beispielsweise für eine Frequenz von 27,12 MHz, ist durch eine Hochfrequenzleitung 2 mit einem Zündverteiler 3 verbunden. Die einzelnen Kontakte des Zündverteilers 3 sind durch weitere Hochfrequenzleitungen 4 bis 7 mit Zündkerzen 8 bis 11 verbunden, die in den Brennräumen eines Vierzylinder-Ottomotors angeordnet sind. Die Abschirmungen der Hochfrequenzleitungen 2 und 4 bis 7 sind jeweils an beiden Leitungsenden mit Masse verbunden. Ebenso liegt Jeweils eine Elektrode der Zündkerzen 8 bis 11 an Masse, während die andere Elektrode mit dem Mittelleiter der entsprechenden Hochfrequenzleitung verbunden ist. Bei Betätigung des Zündschlosses 12 wird die Starterbatterie 13 über eine Leitung 14 mit dem Hochfrequenzgenerator 1 verbunden und liefert so die Versorgungsspannung für den Hochfrequenzgenerator. Der die Hochfrequenzentladung an Jeweils einer der Zündkerzen 8 bis 11 auslösende Hochfrequenzimpuls wird vom Hochfrequenzgenerator 1 abgegeben, wenn sich ein mit einem Funkenlöschglied 15 versehener Zündunterbrecher 16 im Takt des Zündverteilers 3 schließt. Die Hochfrequenzentladung zündet dann entsprechend der Stellung des Zündverteilers 3 zwischen den Elektroden einer der Zündkerzen 8 bis 11. Durch entsprechende Beschaltung oder entsprechende Bemessung der Hochfrequenzleitungen 2 und 4 bis 7 läßt sich die Ausgangsleistung des Generators 1 günstig an die Impedanz der jeweiligen Hochfrequenzentladung anpassen, die sich zeitlich ändert. Beispielsweise kann man als Länge für die Leitungen 2 und 4 bis 7 ein ganzzahliges Vielfaches der halben Hochfrequenzwellenlänge wählen. Vor der Zündung der Hochfrequenzentladung entsprechen dann Spannung und Strom am Ausgang des Generators 1 dem Leerlauffall (maximale Spannung, kein Strom), während nach Zündung der Hochfrequenzentladung der Generatorausgang entsprechend dieser Entladung elektrisch belastet wird und Energie abgibt.In Fig. 1 is a particularly simple embodiment of a device for carrying out the method according to the invention shown schematically. A high frequency generator 1, for example for a frequency of 27.12 MHz, is through a high frequency line 2 connected to an ignition distributor 3. The individual contacts of the ignition distributor 3 are connected to spark plugs 8 to 11 by further high-frequency lines 4 to 7, which are arranged in the combustion chambers of a four-cylinder gasoline engine. The shields the high-frequency lines 2 and 4 to 7 are each with at both ends of the line Ground connected. One electrode of each of the spark plugs 8 to 11 is also in contact Ground, while the other electrode is connected to the center conductor of the corresponding high-frequency line connected is. When the ignition lock 12 is actuated, the starter battery 13 is over a line 14 is connected to the high-frequency generator 1 and thus supplies the supply voltage for the high frequency generator. The high-frequency discharge to each of the Spark plugs 8 to 11 triggering high-frequency pulse is generated by the high-frequency generator 1 issued when an ignition interrupter provided with a spark suppressor 15 16 closes in time with the distributor 3. The high frequency discharge then ignites according to the position of the distributor 3 between the electrodes of one of the Spark plugs 8 to 11. By appropriate wiring or appropriate dimensioning the high frequency lines 2 and 4 to 7 can be the output power of the generator 1 favorably adapt to the impedance of the respective high-frequency discharge, which changes over time. For example, the length for lines 2 and 4 to 7 is an integer multiple of half the high frequency wavelength Select. Before the high-frequency discharge is ignited, the voltage and current at the correspond Output of generator 1 the idle case (maximum voltage, no current), while after ignition of the high-frequency discharge, the generator output corresponds to this Discharge is electrically loaded and gives off energy.

Um ein möglichst großes Gemischvolumen in den Brennräumen des Ottomotors zu erfassen, sollte der jeweils zwischen den Elektroden der Zündkerzen 8 bis 11 gezündete Hochfrequenzlichtbogen möglichst lang sein. Eine Verländerung eines solchen Lichtbogens mit zwei definierten Fußpunkten kann man vorteilhaft dadurch erreichen, daß man die auf Massepotential liegende Elektrode der Zündkerze nicht wie bei den bisher üblichen Zündkerzen dem Ende der Mittelelektrode in axialer Richtung gegenübersteht, sondern vielmehr die an Masse liegende Elektrode in radialer Richtung seitlich von der Mittelelektrode anordnet. Eine solche Zündkerze, wie sie vorteilhaft bei der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet werden kann, ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Eine Mittelelektrode 21 ist in einem Isolatorkörper 22 angeordnet, der wiederum in einem mit einem Gewinde 23 versehenen, metallischen Zündkerzenkörper 24 sitzt. Die am Zün z per 24 befestigte Masseelektrode 25 ist in radialer Richtung seitlich von dem aus dem Isolator 22 herausragenden Ende der Mittelelektrode 21 angeordnet.To get the largest possible mixture volume in the combustion chambers of the gasoline engine should be recorded between the electrodes of the spark plugs 8 to 11 ignited high-frequency arcs should be as long as possible. A change in one of these Arc with two defined base points can advantageously be achieved by that the electrode of the spark plug, which is at ground potential, cannot be used as with the the end of the central electrode is opposite the end of the central electrode in the axial direction. but rather the ground electrode in the radial direction to the side of the center electrode. Such a spark plug as it is advantageous in the Device according to FIG. 1 can be used is shown schematically in FIG. A center electrode 21 is arranged in an insulator body 22, which in turn seated in a metallic spark plug body 24 provided with a thread 23. The ground electrode 25 attached to the Zün z by 24 is laterally in the radial direction from the end of the center electrode 21 protruding from the insulator 22.

Ein zwischen beiden Elektroden gezündetes Hochfrequenzlichtbogen brennt fackelartig in den Brennraum des Ottomotors hinein.A high-frequency arc ignited between the two electrodes burns like a torch into the combustion chamber of the gasoline engine.

Eine Hochfrequenzentladung läßt sich aber auch dann zünden, wenn der Mittelelektrode keine definierte zweite Elektrode gegenUbersteht. Die Hochfrequenzentladung brennt dann beispielsweise zwischen der einen Fußpunkt definierenden Mittelelektrode und einem Bereich der Wandung des Brennraumes. Die Hochfrequenzentladung braucht sich aber nicht bis zur Wand des Brennraumes zu erstrecken. Sie kann vielmehr auch mit nur einem Fußpunkt auf der Mittelelektrode fackelartig in den Brennraum hineinbrennen, wobei die Stromriickleitung über die Kapazität zwischen der Wandung des Brennraumes und der "Oberfläche" der HF-Entladung bzw. - nach der Zündung des Gemisches - auch über die leitfähigen Verbrennungsgase erfolgt. In all diesen Fällen stellt die Wandung des Brennraumes den Masse-Bezugspunkt für die Hochfrequenzentladung dar. Bei Zündkerzen mit nur einer als Mittelelektrode ausgebildeten Elektrode brennt die Hochfrequenzentladung ruhiger und neigt sich stärker in Richtung der axialen Verlängerung der Mittelelektrode, wenn diese - wie Fig. 3 zeigt - aus einem Isolatorkörper 31 herausragt, dessen Durchmesser an der Durchtrittsstelle der Mittelelektrode 32 um ein Mehrfaches größer ist als der Elektrodendurchmesser.A high-frequency discharge can also be ignited when the Center electrode is not facing a defined second electrode. The high frequency discharge then burns, for example, between the center electrode defining a base point and an area of the wall of the combustion chamber. The high frequency discharge needs but not to extend to the wall of the combustion chamber. Rather, it can too burn into the combustion chamber like a torch with only one foot point on the center electrode, the current return line via the capacitance between the wall of Combustion chamber and the "surface" of the HF discharge or - after the ignition of the mixture - also takes place via the conductive combustion gases. In all of these cases poses the wall of the combustion chamber is the ground reference point for the high-frequency discharge . Spark plugs with only one electrode designed as a center electrode burns the high-frequency discharge is quieter and more inclined in the direction of the axial Extension of the center electrode if it - as FIG. 3 shows - consists of an insulator body 31 protrudes, the diameter of which protrudes at the point where the center electrode 32 passes through is several times larger than the electrode diameter.

Wie bereits erwähnt, kann man die Hochfrequenzentladung auch durch eine Hilfsentladung zünden. Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der ein elektrischer Zündfunken als Hilfsentladung ausgenutzt wird, ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Hochfrequenzenergie für die Hochfrequenzentladung und die Zündfunkenspannung zur Zündung der Entladung wird bei dieser Vorrichtung den Zündkerzen 41 bis 44 über einen Zündverteiler 45 und Hochfrequenzleitungen 46 bis 49, die mit den Kontakten des Zündverteilers 45 verbunden sind, in noch zu erläuternder Weise zugeführt. Beim Schließen des Zündschlosses 50 wird der Hochfrequenzgenerator 51 mit der Starterbatterie 52 verbunden und in Dauerbetrieb genommen, so daß an seinem Ausgang stets Hochfrequenzenergie verfügbar ist. Wenn sich der mit einem Funkenlöschglied 53 versehene Zündunterbrecher 54 im Takt des Zündverteilers 45 schließt, wird in der Zündspule 55 eine Zündspannung erzeugt und über eine Leitung 56 dem rotierenden Verteilerkontakt 57 des Zündverteilers und über die Leitungen 46 bis 49 der jeweils angeschlossenen Zündkerze 41 bis 44 zugeführt. Die Hochfrequenzenergie wird vom Ausgang des Hochfrequenzgenerators 51 über eine Hochfrequenzleitung 58 einem Leitungsstück 59 zugeführt, das einen Teil der Leitung 56 koaxial umschließt. Die Abschirmung der Leitung 58 ist dabei mit einer das Leitungsstück 59 koaxial umschließenden Abschirmung verbunden. Wenn die Länge der Leitung 58 etwa einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der Hochfrequenz und die Länge des Leitungsstücks 59 sowie die Längen der Leitungen 46 bis 49 einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge der Hochfrequenz entsprechen und ferner das Leitungsstück 59 und die zugehörige Abschirmung an ihrem vom ZUndverteiler 57 entfernt liegenden Ende geerdet sind und außerdem die Abschirmung der Leitung 58 an beiden Enden und die Abschirmungen der Leitungen 46 bis 49 jeweils an den Zündkerzen 41 bis 44 geerdet sind, läßt sich erreichen, daß der Hochfrequenzgenerator 51 nur dann Hochfrequenzenergie abgibt, wenn an einer der Zündkerzen ein elektrischer Zündfunke überspringt. Solange nämlich noch keine Entladung gezündet ist, herrscht vom Ausgang des Generators aus gesehen am Ende der Leitung 58 Leerlauf, so daß der Generator praktisch keine Hochfrequenzleistung abgibt. Erst nach Zündung einer Entladung wird der Ausgang des Generators hochfrequenzmäßig belastet und gibt Hochfrequenzenergie an die Last ab. Diese Hochfrequenzenergie wird in das von dem Leitungsstück 59 koaxial umgebene Teilstück der Leitung 56 eingekoppelt und über den Zündverteiler 45 und die Leitungen 46 bis 49 den Zündkerzen 41 bis 44 zugeführt. Durch einen Hochfrequenzdrosselkreis 60 ist die Zündspule 55 gegen eine Rückwirkung der eingekoppelten Hochfrequenz gesichert. Der an jeweils einer der Zündkerzen 41 bis 44 durch den elektrischen Zündfunken gezündete Hochfrequenzlichtbogen brennt jeweils zwischen den beiden Elektroden der Zündkerze.As already mentioned, you can also get through the high frequency discharge ignite an auxiliary discharge. An embodiment of a device for implementation of the method according to the invention, in which an electrical ignition spark is used as an auxiliary discharge is used, is shown schematically in FIG. The high frequency energy for the high frequency discharge and the spark voltage to ignite the discharge In this device, the spark plugs 41 to 44 are connected via an ignition distributor 45 and high-frequency lines 46 to 49, which connect to the contacts of the ignition distributor 45 are connected, supplied in a manner to be explained. When the ignition lock is closed 50, the high-frequency generator 51 is connected to the starter battery 52 and in Continuous operation, so that high-frequency energy is always available at its output is. When the ignition interrupter 54 provided with a spark suppressor 53 is in the Clock of the ignition distributor 45 closes, an ignition voltage is generated in the ignition coil 55 generated and via a line 56 to the rotating distributor contact 57 of the ignition distributor and via the lines 46 to 49 of the respectively connected spark plug 41 to 44 fed. The radio frequency energy is generated from the output of the radio frequency generator 51 A line piece 59 is fed via a high-frequency line 58, which is a part the line 56 encloses coaxially. The shielding of the line 58 is with one of the line piece 59 coaxially enclosing Shield connected. If the length of the line 58 is approximately an integral multiple of half the wavelength the high frequency and the length of the line section 59 and the lengths of the lines 46 to 49 an odd multiple of a quarter of the wavelength of the high frequency correspond and also the line piece 59 and the associated shield on their from the end remote from the distributor 57 are grounded and also the shielding of line 58 at both ends and the shields of lines 46 to 49, respectively are grounded to the spark plugs 41 to 44, it can be achieved that the high frequency generator 51 only emits high-frequency energy when an electrical Spark skips. As long as no discharge is ignited, there is seen from the output of the generator at the end of the line 58 idle, so that the Generator gives practically no high frequency power. Only after a discharge has been ignited the output of the generator is high-frequency loaded and emits high-frequency energy to the load. This high-frequency energy is coaxial with that of the line piece 59 surrounded portion of the line 56 coupled and via the ignition distributor 45 and the lines 46 to 49 are fed to the spark plugs 41 to 44. Through a high frequency choke circuit 60, the ignition coil 55 is secured against any reaction of the coupled high frequency. The one on each of the spark plugs 41 to 44 by the electrical ignition spark ignited high-frequency arc burns between the two electrodes of the Spark plug.

Von besonderer Bedeutung ist die Auslösung der Hochfrequenzentladung durch eine Hilfsentladung bei Hochfrequenzentladungen,- die nur mit einem definierten Fußpunkt brennen. Um eine solche Hochfrequenzentladung zu zünden, ist in der Regel eine Zündspannung erforderlich, die das Fünf- bis Zehnfache der Brennspannung der Entladung betragen kann. So hohe Zündspannungen lassen sich zwar erzeugen, beispielsweise mittels der Leerlauf-Resonanzüberhöhung an einer Anspraßschaltung im Zusammenwirlcen mit der vlektrodenkapazität. Die Anpaßschaltung, die beispielsweise aus einem L-oder C-gekoppelten Schwingkreis, einem - oder T-Glied, einem Halbglied oder einer Filterkette bestehen kann, wird dabei zweckmäßigerweise so bemessen, daß sie auch nach dem Zünden der Hochfrequenzentladung eine gute Led-+ungsanpassung der Fußpunktimpedanz an den Hochfrequenzgenerator gewährleistet.The triggering of the high-frequency discharge is of particular importance by an auxiliary discharge in the case of high-frequency discharges, - which are only defined with a Burn foot point. To ignite such a high frequency discharge is usually an ignition voltage is required that is five to ten times the operating voltage of the Discharge can be. Such high ignition voltages can be generated, for example by means of the idle resonance increase on a contact circuit in the whirling together with the electrode capacity. The matching circuit, for example from an L- or C-coupled resonant circuit, a - or T-link, a half-link or a filter chain, is expediently dimensioned in such a way that that they have a good LED adaptation even after the high-frequency discharge has been ignited the base point impedance to the high-frequency generator is guaranteed.

Für den praktischen Einsatz ist es Jedoch wünschenswert, die Zündung der Entladung bereits bei einer Hochfrequenzspannung einleiten zu können, die nicht mehr als das Zwei- bis Dreifache der Brennspannung beträgt. In diesem Fall läßt sich nämlich die Anpassung einfacher gestalten. Außerdem kann auch die LastrUckwirkung auf die Betriebsparameter des Hochfrequenzgenerators kleiner gehalten werden.For practical use, however, it is desirable to have the ignition to be able to initiate the discharge at a high frequency voltage that cannot is more than two to three times the operating voltage. In this case lets namely make the adjustment easier. In addition, the load impact on the operating parameters of the high frequency generator are kept smaller.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine Hochfrequenzentladung mit nur einem definierten Fußpunkt durch einen elektrischen Zündfunken ausgelöst wird, ist schematisch in Fig. 5 dargestellt.An embodiment of a device for performing the Method according to the invention in which a high-frequency discharge is defined with only one The base point is triggered by an electrical spark is shown schematically in Fig. 5 shown.

Eine-ZUndkerze 71 ist dabei mit zwei Mittel elektroden 72 und 73 versehen. Die elektrische Spannung zur Auslösung des Zündfunkens kann der Elektrode 73 über eine Zuführungsleitung 74 zugeführt werden. Die Hochfrequenzspannung wird der Elektrode 72 über eine Hochfrequenzleitung 75 zugeführt. Durch die Zündung des Zündfunkens zwischen den Elektroden 72 und 73 wird die Hochfrequenzentladung ausgelöst, die ihren Fußpunkt dann auf einer der beiden Mittelelektroden 72 und 73 oder auch auf beiden Mittel elektroden hat. Die Spule 76 und der abstimmbare Kondensator 77 sind so bemessen, daß sie einen Saugkreis für die Hochfrequenz bilden.A spark plug 71 is provided with two central electrodes 72 and 73. The electrical voltage for triggering the ignition spark can be supplied to the electrode 73 a feed line 74 can be fed. The high frequency voltage becomes the electrode 72 is supplied via a high-frequency line 75. By igniting the ignition spark between the electrodes 72 and 73, the high-frequency discharge is triggered, the their base point then on one of the two center electrodes 72 and 73 or on both central electrodes. The coil 76 and the tunable capacitor 77 are dimensioned so that they form a suction circuit for the high frequency.

Dieser Saugkreis verhindert, daß Hochfrequenz über die Leitung 74 zur Zündspule gerät. Die Induktionsspulen 78 bis 80 und der Kondensator 81 bilden die eigentliche Anpaßschaltung für die Impedanz der Hochfrequenzentladung an den an die Leitung 75 anzuschaltenden Hochfrequenzgenerator.This suction circuit prevents high frequency via line 74 to the ignition coil device. The induction coils 78 to 80 and the capacitor 81 form the actual matching circuit for the impedance of the high frequency discharge to the to be connected to the line 75 high-frequency generator.

Wie bereits erwähnt, kann als Hilfsentladung zur Auslösung der Hochfrequenzentladung aber auch eine Hochfrequenzentladung zwischen zwei eng benachbarten Elektroden verwendet werden. Eine Vorrichtung hierzu ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Die Zündkerze 91 hat wiederum zwei Mittelelektroden 92 und 93. Die Induktionsspulen 94 und 95 sowie der Kondensator 96 dienen als Elemente für die Anpaßschaltung. Der Hochfrequenzimpuls wird über eine Leitung 97 zugeführt, die über einen Zündverteiler an den Ausgang eines Hochfrequenzgenerators anschaltbar ist. Wenn über die Leitung 97 ein Hochfrequenzimpuls zugeführt wird, so entsteht zunächst zwischen den beiden Elektroden 92 und 93 der Zündkerze 91 eine Hilfsentladung, die die Hauptentladung einleitet. Die Hauptentladung hat dann ihren Fußpunkt auf einer der beiden oder auf beiden Mittelelektroden 92 und 93.As already mentioned, an auxiliary discharge can be used to trigger the high-frequency discharge but also a high frequency discharge between two closely spaced electrodes is used will. A device for this is shown schematically in FIG. The spark plug 91 again has two center electrodes 92 and 93. The induction coils 94 and 95 and the capacitor 96 serve as elements for the matching circuit. The high frequency pulse is fed via a line 97, which is fed to the output via an ignition distributor a high-frequency generator can be switched on. If on line 97 a high frequency pulse is supplied, the first occurs between the two electrodes 92 and 93 Spark plug 91 an auxiliary discharge, which initiates the main discharge. The main discharge then has its base point on one of the two or on both center electrodes 92 and 93.

Die für die Anpassungsschaltungen erforderlichen Schaltungselemente nehmen bei genügend hohen Frequenzen, beispielsweise bei 27 MHz und mehr, nur verhältnismäßig wenig Raum ein und können beispielsweise gegebenenfalls mit zusätzlichen Schaltungselementen zur Funkentstörung in einer Abschirmhülse untergebracht werden, die gut kontaktierend auf die Zündkerze aufgesteckt wird.The circuit elements required for the matching circuits take only proportionally at sufficiently high frequencies, for example at 27 MHz and more little space and can, for example, optionally with additional circuit elements for radio interference suppression are housed in a shielding sleeve that makes good contact is placed on the spark plug.

Falls man für Jede Zündkerze einen eigenen Hochfrequenzgenerator vorsieht, kann auch dieser sehr klein gehalten und mit in der Abschirmhülse untergebracht werden.If a separate high-frequency generator is provided for each spark plug, this can also be kept very small and housed in the shielding sleeve will.

Abweichend von der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Form, bei der die beiden Mittelelektroden der Zündkerze einander gegenüberstehen, können die beiden Mittelelektroden auch koaxial zueinander angeordnet sein.Deviating from the form shown in Figures 5 and 6, in which the two center electrodes of the spark plug face each other, the two can Center electrodes can also be arranged coaxially to one another.

Die Hochfrequenzspannung braucht beispielsweise bei der Vorrichtung nach Fig. 5 auch nicht ständig an der Leitung 75 anzuliegen.The high-frequency voltage is needed in the device, for example according to FIG. 5 also not to lie constantly on the line 75.

Vielmehr kann durch den beim Überschlag des elektrischen Zündfunkens an der Zündspule entstehenden Spannungsabfall ein Signal zur Steuerung des Hochfrequenzgenerators ausgelöst werden, das die Abgabe eines Hochfrequenzimpulses durch den Generator veranlaßt.Rather, it can be caused by the flashover of the electrical ignition spark voltage drop generated at the ignition coil for controlling of the high-frequency generator are triggered, which the delivery of a high-frequency pulse caused by the generator.

Ferner kann man die den Zündkerzen zuzuführende Hochfrequenzleistung auch durch Vorfunkenstrecken steuern. Beispielsweise kann man dazu den Ausgang des Hochfrequenzgenerators mit Jeweils einer Stelle in den Leitungen zwischen dem mit einer Zündspule verbundenen Zündverteiler und den Zündkerzen verbinden, die sowohl vom Zündverteiler als auch von der zugehörigen Zündkerze durch je eine Funkenstrecke getrennt ist. Wird vom ZUndverteiler die Zündspannung für die Hilfsentladung auf die entsprechende Leitung gegeben, so zünden beide Funkenstrecken sowie auch die Funkenstrecke an der Zündkerze und die Hochfrequenzenergie kann huber die der Zündkerze zunächstliegende Funkenstrecke der Zündkerze zugeführt werden.Furthermore, the high frequency power to be supplied to the spark plugs can be measured also control through pre-spark gaps. For example, you can use the output of the High-frequency generator with one point each in the lines between the with an ignition coil connected to the distributor and the spark plugs that connect both from the distributor and from the associated spark plug each through a spark gap is separated. The ignition voltage for the auxiliary discharge is supplied by the ignition distributor Given the appropriate line, both spark gaps and the The spark gap on the spark plug and the high frequency energy can overtake that of the spark plug The spark gap lying next to the spark plug is fed.

Als Zündverteiler kann bei allen Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anstelle eines rotierenden Zündverteilers auch ein elektronischer Zündverteiler verwendet werden.As an ignition distributor can be used in all devices to carry out the A method according to the invention instead of a rotating ignition distributor electronic ignition distributor can be used.

16 Patentansprüche 6 Figuren L e e r s e i t e16 claims 6 figures L e r s e i t e

Claims

Claims 1.) Method for igniting the compressed fuel / air mixture in a gasoline engine, characterized in that the mixture is produced by a high-frequency discharge is ignited.

2. The method according to claim 1, characterized in that the high frequency discharge is triggered by an auxiliary discharge.

3. The method according to claim 2, characterized in that as an auxiliary discharge an electric spark is used.

4. The method according to claim 2, characterized in that as an auxiliary discharge a high frequency discharge is used between two closely spaced electrodes.

5. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that a high frequency generator and within the Combustion chambers of the Otto engine high-frequency discharge paths are provided and that the high-frequency generator with the ignition distributor and this with the discharge paths are connected via adapters.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the from High frequency generator produced high frequency power through an ignition breaker or controllable by the high-voltage ignition pulse on the secondary side of an ignition coil is.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that Spark plugs with two electrodes are provided in the combustion chambers of the gasoline engine, one of which is due to mass.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the Spark plugs which have one electrode in the form of a central electrode and in a radial direction Direction to the side of it the other, grounded electrode is arranged.

9. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that in the combustion chambers of the gasoline engine spark plugs with only one, as a center electrode formed electrode are provided.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the diameter of the insulator body of the spark plug at the point of passage of the center electrode is several times larger than the electrode diameter.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that that the center electrode coated with a layer of a ceramic mass is.

12. Device according to one of claims 8 or 11, characterized in that that the other arranged in the radial direction to the side of the center electrode Electrode made of ceramic mass or coated with a ceramic layer is.

13. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that Spark plugs with two center electrodes each are provided in the combustion chambers of the gasoline engine are.

14. Apparatus according to claim 13, characterized in that the Auxiliary discharge can be triggered between the two center electrodes.

15. The device according to claim 14, characterized in that each one of the two center electrodes for generating an electrical ignition spark an ignition coil can be connected.

16. The device according to claim 15, characterized by adapter members to prevent the high-frequency discharge from affecting the ignition coil.