DE2653226A1

DE2653226A1 - Abreisszuendkerze

Info

Publication number: DE2653226A1
Application number: DE19762653226
Authority: DE
Inventors: Max Pasbrig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-23
Filing date: 1976-11-23
Publication date: 1978-05-24
Also published as: JPS5385231A; BR7707798A; US4172439A

Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. LEONHARD HAIN

• 8 MÜNCHEN

TAL 18

RUFi 0811/Ϊ94798 _{A d}, TELEOR.-ADRESSE.

PATENTDIENST Bundespatentbehörden

8 München 2 „ ,

H/m

Aktenzeichen Anmelder: _Max p_a8brig, Via all'Eoo, CH 6644 Orselina, Schweiz Abreißzündkerze

Die Erfindung betrifft eine AbreißzUndkerze für Kolbenbrennkraftmaschinen, bei der ein Elektromagnet auf einen Anker einwirkt, der eine bewegliche Elektrode betätigt und bei der ein Zündimpuls die Magnetspule des Elektromagneten und eine Kurzschlußstrecke zwischen der beweglichen Elektrode und einer Gegenelektrode (Masseelektrode) durchläuft, wobei das sich im Elektromagneten aufbauende Magnetfeld ein Aufreißen der Kurzschlußstrecke unter Funkenbildung bewirkt, mit einem mit einem Zylinderinnenraum der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Druokausgleichsraum zur Entlastung der vom Anker für die Bewegung der beweglichen Elektrode aufzubringenden Kräfte.

Obwohl die Abreißzündkerzen bei relativ niedrigen Spannungen kräftige Zündfunken erzeugen, konnten sie sioh bisher in der Praxis nicht durchsetzen. Neben einem starken Abrand der Elektroden, einem Verschmoren der Unterbrecherkontakte, einer Verrußung und ähnlichen Störungen, bereitet der hohe und periodisch wechselnde Zylinderinnendruck große Schwierigkeiten. Es muß nämlich in schneller zeitlicher Folge, entsprechend der Drehzahl des Kolbenmotors, die bewegliche Elektrode

809821/0495 " „₂-

BANKi HYPO-BANK, · MÜNCHEN I, THEATINERSTR. 11, KONTO NR. S 4 J7 370 POSTSCHECK-KONTO ι MÜNCHEN i0 45J

mittels des Ankers von der feststehenden Elektrode weggerissen werden. Diese Abreißbewegung erfolgt bei den bekannten Abreißzündkerzen gegen den Kompressionsdruck, so daß der Anker und die Magnetspule relativ hohe Kräfte aufbringen müssen. Bei einer bekannten Abreißzündkerze (DT-PS i 919 828) werden die vom Zylinderinnendruck herrührenden Schwierigkeiten weitgehend durch die Ausbildung eines Druckausgleichsraumes über der Magnetspule behoben. Die aus dem Zylinderinnenraum in den Druckausgleichsraum einströmenden Druckgase reduzieren sodann die vom Anker aufzuwendenden Kräfte, weil dieser im wesentlichen nur noch die Massenkraft zum Wegschleudern der beweglichen Elektrode aufbringen, ansonsten aber keine zusätzlichen Druckkräfte mehr überwinden muß. Durch das Hochsteigen der Kompressionsgase in den oberen Bereich der Zündkerze über die Magnetspule hinaus, erwärmt sioh allerdings der Zündkerzen-Oberteil sehr stark, der Druokausgleichsraum befindet sioh verhältnismäßig weit vom Zylinderinnenraum entfernt und die Gase müssen lange Bohrungen durchströmen, bevor sie wirksam werden.

Unter Vermeidung dieser Nachteile liegt daher der Erfindung die A_ufgabe zugrunde, eine noch einfachere und verbesserte Abreißzündkerze zu schaffen, die insbesondere die Einflüsse des Kompressionsdruckes beseitigt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung an einer Abreißzündkerze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der entgegen einer Feder vom Elektromagneten anziehbare Anker sich auf der dem Zylinderinnenraum zugewandten Seite des Elektromagneten befindet und die in Richtung Zylinderinnenraum weisende bewegliche Elektrode trägt, die mit ihrer Kontaktspitze in einen zum Zylinderinnenraum offenen Bodenkorb des ZUndkerzengehäuees ragt, in dem die Gegenelektrode feststehend gelagert ist.

BO9821/CK95

Bei der erfindungsgemäßen Abreißzündkerze erfolgt die Abreißbewegung der Elektrode und des A_nkers in Richtung der Druckausbreitung der Kompressionsgase. Auf die Kontaktspitze der Elektrode wirkt dieser Druck in jedem Falle und unterstützt die Abreißbewegung der Elektrode. Die Zündkerze ist zudem einfach und zweckmäßig im Aufbau. Der volle Gehäusehohlraum kann für den Elektromagneten mit einem kräftigen Magnetfeld und einem großen Anker ausgenützt werden. Die Einzelteile lassen sich günstig montieren und auch auswechseln. Vor allem ist auch die Gegenelektrode gut zugänglich und leicht auszuwechseln.

Die Abreißbewegung der Elektrode kann noch mehr unterstützt werden, wenn zwischen der elektrodenseitigen Ankerfläche und dem Gehäuse ein Druckausgleichsraum geschaffen wird. Um diesen Druckausgleichsraum mit dem Zylinderinneren zu verbinden, ist die Elektrode am Umfang ihres Schaftes mit mindestens einer, zweckmäßig mit drei gleichmäßig verteilten Abflachungen versehen. Die Elektrode wird dann auch selbst radial gleichmäßig druckbeaufschlagt und geführt. Ist der Anker gegenüber dem Gehäuse nicht abgedichtet, so daß sich der Druckausgleichsraum bis zum Elektromagneten ausdehnt und auch die Ankerrückflache einschließt, dann können durch entsprechende Gestaltung des Ankers die Druckflächen-Verhältnisse und damit die BewegungseinflUsse auf die Elektrode nach Wunsch aufeinander abgestimmt werden.

W_eitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen einer Abreißzündkerze, die in der Zeichnung dargestellt sind, zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt duroh eine erste Ausführungeform,

-4-

809821 /CU9E

Fig. 2 einen gleichen Schnitt durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform und

Fig. 3 ein Schema einer Zündanlage.

Die Abreißzündkerze umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 1 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff, das im unteren Abschnitt zu einem Gewindeteil 2, der in einen Zylinderkopf (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine eingeschraubt wird, abgestuft ist und mit einem Bodenkorb 3 mit seitlichen Öffnungen k abschließt. Am oberen Ende des Zylindergehäuses ist eine Mehrkantmutter 5 ausgebildet. Im Inneren ist ein Gewinde 6 eingeschnitten, in das ein Magnetspulenhalter 7, der durch eine Kontermutter 8 sicherbar ist, eingeschraubt ist. Im Bodenkorb 3 ist eine feststehende Gegenelektrode 10, zweckmäßig auswechselbar, gelagert. Dazu ist ein Elektrodenkopf Ii mittels eines Zapfens 12 in eine angepaßte Bohrung des Korbes 3 eingesteokt. Der Gewindeteil 2 ist mit einer Isolierbuchse i3 ausgekleidet, die einer beweglichen Elektrode 3Λ als Führung dient. Die Elektrode hat eine Kontaktspitze 15. Am oberen Ende 16 ist sie in einen scheibenförmigen Anker 17 eingesetzt. Auf der Elektrodenseite ist er um eine Ringsohulter 18 erweitert. Auf dieser Schulter sitzt das eine Ende einer Druckfeder 20 auf, während das andere Ende sich an einer Stirnplatte 21 eines Eisenkernes 22 eines Elektromagneten 24 abstützt. Die Magnetspule ist mit 25 bezeichnet. Zwischen dieser Magnetspule und dem Gehäuse 1 ist ein geringes Spiel vorhanden, so daß der Elektromagnet leicht aus- und eingeführt werden kann. Dazu ist er unter Zwischenlage einer Isolierung 26 vom Magnethalter 7 an seiner oberen Stirnplatte 27 erfaßt. Im Magnethalter sitzt ein Massenanschlußbolzen 28, der mit dem Elektromagneten in Verbindung steht. Der Bolzen ist mittels einer Isolierhülse 29 gegenüber dem Magnethalter isoliert. Eine Bohrung 30 im Magnethalter dient zur Aufnahme eines Zündkabel· 31*

8Q9821/049S

Der Schaft der dargestellten beweglichen Elektrode 14 weist mindestens eine Umfangsabflachung 34 auf, die sich auf die gesamte Länge erstreckt und einen Durchgang 35 zu einem Ankerraum 36 bildet. Der Abstand der Abflachungsfläohe zur Bohrung der Isolierbuchse 13 beträgt etwa einen Millimeter. Zweckmäßig sind drei oder mehr gleichmäßig verteilte Abflachungen vorgesehen, die so verhindern, daß die Elektrode 14 vom Kompressionsdruck aus ihrer Lage seitlich verschoben wird. Da die Abflachungen die Reibungsflächen vermindern, tragen sie auch zur Erleichterung der Elektrodenbewegung bei. Duroh die von den Abflachungen geschaffenen Durchgänge 35 kann sich der Kompressionsdruck in den Ankerraum hinein fortsetzen. Ist die Anker-Itingsohulter 18 gegenüber dem Gehäuse abgedichtet (nicht gezeichnet), dann entsteht zwischen einer Anker-Stirnfläche 38 und dem Gehäuse ein Druckausgleichsraum 40 und der Anker wird an seiner ganzen Stirnfläche in Richtung Elektromagnet druokbeaufschlagt. Befindet sich eine Abdichtung 41 nur am unteren E_nde der Magnetspule 25, dann bildet der gesamte Ankerraum beiderseits des Ankers den Druckausgleichs raum, Je nach Gestaltung der Größenverhältnisse der Anker-Stirnfläohen können dann die die Elektrodenbewegung unterstützenden Drücke nach Wunsch,eingestellt werden. Dabei läßt sioh unter Umständen auch ein Schwebezustand des Ankers erreichen, der ihn reaktionsschnell macht. Zum weiteren Schutz der Spulenwicklung 25 gegen Wärme und Vorbrennungsgase kann zwischen Spule und Gehäuse auch ein Asbestmantel eingelegt sein.

Bei der Zündkerze nach Fig. 2 ist der Gewindeteil 2 vom eigentlichen Gehäuse 1 abgeteilt und mittels einer Verschraubung 42 damit lösbar verbunden. Eine Stiftschraube 43 sichert diese Verbindung. Der Abdichtung dient eine. Asbesteinlage 44. Auoh der bügeiförmige Bodenkorb 3 ist

-6-809821 /0495

265322G

verei nfaoht_r er wird nunmehr von einem Lagerwinkel 45 gebildet. Die bewegliehe Elektrode 14 besteht aus einem Stahlschaft 46 und einer Elektrodenspitze 47, die durch einen Schraubbolzen 48 mit dem Schaft lösbar verschraubt ist. Diese Ausbildung bringt eine Ersparnis des hochwertigen Elektrodenwerkstoffes sowie die Möglichkeit einer Auswechselbarkeit der Elektrodenspitze. Wenn auch nicht gezeichnet, so kann auch diesmal der Elektrodenschaft mit Abflachungen versehen sein. Der Anker 17 kann mit seinem Basisteil 49 mit dem Elektrodenschaft ein einstückiges Formstück sein. Um aber seine Magnetisierung nicht zu beeinträchtigen, weist er einen Weicheiseneinsatz 50 auf. Der Spulenhalter 7 ist in der Weise abgeändert, daß er eine Hülse 51 mit einem Außengewinde bildet, in die die Magnetspule eingesteckt und darin befestigt ist, beispielsweise mittels eines Schraubkopfes 52.

Die Arbeitsweise ist folgende: Der einer üblichen Autobatterie 60 entnommene Strom wird von einem Spannungswandler 6l auf 36 V transformiert und einem Kontaktgeber, Verteiler 62 od.dgl. zugeführt. Vom Verteiler strömen die einzelnen Zündströme zu den Zündkerzen 53, und zwar in erwünschter Reihenfolge. In der einzelnen gespeisten Zündkerze fließt der Strom durch den Eisenkern 22 über die Druckfeder 20 zum Anker 17, von diesem durch die beiden Elektroden 14 und 10 und schließlich durch das Gehäuse auf Masse. Gleichzeitig wird der Elektromagnet erregt und der Anker 17 angezogen. Dadurch wird die bewegliche Elektrode 14 von der Gegenelektrode 10 abgehoben. Hierbei entsteht der gewünschte Abreißzündfunk©, der sowohl von übt Sö-lfolt-Spannuag als auch von der entstehenden Ind!2kti©fflsspaMraag g©ep©ist wird. Der Forgasig wiederholt si ©lip ©ist sprechend ά©η Stroa^tafühnuuagsia slrare&i eoa K©ffltaki-

01821/041S

2-653225

Druckausgleich' entsprechend beeinflußt werden, wie bereits beschrieben. Durch die Unterbrechung des Stromflusses tlurch die Elektroden fällt auch das Magnetfeld zusammen und der Anker kehrt mit der Elektrode unter dem Einfluß der Druckfeder in seine Ausgangs- bzw. Kontaktstellung zurück.

Zur Erhöhung ihrer Lebensdauer werden die aktiven Elektrodenflächen zweckmäßig mit 2% Thorium legiert. Die Druckfeder kann aus handelsüblichem Federstahldraht hergestellt sein. Ihre Druckkraft kann beispielsweise 0,6 kp sein. Der Magnethalter 7 ist mit Hilfe seines Gewindes gegenüber dem Gehäuse 1 in axialer Richtung verstellbar. Die während des Betriebes allmählich größer werdende Funkenstrecke, die bei einer neuen Kerze etwa einen Millimeter beträgt, kann so bei Bedarf wieder nachjustiert werden. Versuche haben ergeben, daß selbst bei einer Funkenstrecke von 4-5 mm noch ein einwandfreier Abreißfunke entsteht, jedoch verlängert eine derart große Funkenstrecke die Eigenfrequenz, so daß ein Naohjustieren nach einer gewissen Laufzeit zweckmäßig ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel. So kann die Zündkerze auch aus einem zusammengesetzten Gehäuse bestehen. Der Magnethalter könnte durch eine Kupplungs-Verschraubung verstellbar mit dem Gehäuse verbunden sein. Auch der Anker ist ohne Ilingschulter denkbar, wenn die Druckfeder sich an seiner Uückfläche abstützt. In diesem Fall kann der Anker auf seiner ganzen Höhe an der Gehäusewand geführt sein. Die Abflachungen der Elektrode lassen sich auch durch Längsrillen oder durch Innenbohrungen ersetzen. Schließlich können in die Stromversorgung für die Zündkerzen auch Tyristoren eingeschaltet werden, die vom Zündverteiler gesteuert werden.

—8 —

809821/0 4 95

Claims

Patentansprüche

[i. Abreißzündkerze für Kolbenbrennkraftmaschinen, bei der ein Elektromagnet auf einen Anker einwirkt, der eine bewegliche Elektrode betätigt und bei der ein Zündirapuls eine Magnetspule des Elektromagneten und eine Kurzschlußstrecke zwischen der beweglichen Elektrode und einer Gegenelektrode (Masseelektrode) durchläuft, wobei das sich im Elektromagneten aufbauende Magnetfeld ein Aufreißen der Kurzschlußstrecke unter Funkenbildung bewirkt, mit einem mit einem Zylinderinnenraum der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Druckausgleichsraum zur Entlastung der vom Anker für die Bewegung der beweglichen Elektrode aufzubringenden Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß der entgegen einer Feder (20) vom Elektromagneten (24) anziehbare Anker (17) sich auf der dem Zylinderinnenraum zugewandten Seite des Elektromagneten (24) befindet und die in Richtung Zylinderinnenraum weisende bewegliche Elektrode (14) trägt, die mit ihrer Kontaktspitze (15) in einen zum Zylinderinnenraum offenen Bodenkorb (3) des Zündkerzengehäuses (i) ragt, in dem die Gegenelektrode (lO) feststehend gelagert ist.
2. Abreißzündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Elektrode (14) mindestens eine Umfangs-Abflachung (3²O zur Bildung eines Durchganges (35) für die Kompressionsgase in einen Ankerraum (36) aufweist.
3. Abreißzündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Elektrode (14) eine auswechselbare Spitze (47) aufweist.
4. Abreißzündkerze naoh einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeteil (2) mit dem

809821/049S

Gehäuse (l) duroh eine Schraubverbindung (42) verbunden ist.
5. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (lO) auswechselbar im Bodenkorb (3) gelagert ist.
6. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (24) mittels eines Magnethalters (7) in das zylindrische Gehäuse (l) eingeschraubt ist.
7. Abreißzündkerze nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbindung zwischen Magnethalter und Gehäuse zur Einstellung der beweglichen Elektrode (14) in Axialrichtung verstellbar ist.
8. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17) an seiner Ringschulter (18) gegenüber dem Gehäuse (l) abgedichtet ist.
9. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (25) gegenüber dem Ankerraum (36) druck- und gasdicht durch eine Dichtung (41) und/oder eine Asbesteinlage abgeschlossen ist.

809821/0495