DE2810159C3

DE2810159C3 - Device for igniting combustible mixtures

Info

Publication number: DE2810159C3
Application number: DE19782810159
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl.-Ing. Bauer; Rudolf Dr.-Ing. Maly; Eberhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Wagner
Original assignee: Individual
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1984-11-08
Also published as: DE2810159B2; DE2810159A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zündung brennfähiger Gemische, insbesondere eine Zündkerze zur Erzeugung der Zündfunken in Otto-Motoren, bei der ein Kondensator auf eine Hochspannung aufladbar und in der Anfangsphase des Zündfunkens über eine Vorfunkenstrecke und Zündelektroden entladbar ist.The invention relates to a device for igniting combustible mixtures, in particular a spark plug for generating the ignition sparks in Otto engines, in which a capacitor can be charged to a high voltage and in the initial phase of the ignition spark can be discharged via a pre-spark gap and ignition electrodes.

Es sind Zündeinrichtungen bekannt (DE-OS 56 177), die mit Vorfunkenstrecken versehen sind. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird aber eine sogenannte Plasmaflamme angestrebt, d. h. ein Plasmabogen, der einer Bogenentladung gleichkommt, bei der der größte Teil der Energie in der Bogenphase zugeführt wird. Die Standzeit von Zündkerzen solcher Einrichtungen ist gering, weil in der Bogenphase ein starker Elektrodenabbrand auftritt. Es verdampft Material von den Elektroden, so daß von der zugeführten Energie nur etwa 50% in das Plasma überführt werden.Ignition devices are known (DE-OS 56 177) which are provided with pre-spark gaps. at These known devices, however, strive for a so-called plasma flame, d. H. a plasma arc, which is equivalent to an arc discharge in which most of the energy is in the arc phase is fed. The service life of spark plugs of such devices is short because in the arc phase severe electrode wear occurs. It vaporizes material from the electrodes, so that from the supplied energy only about 50% can be transferred into the plasma.

Es sind auch Zündeinrichtungen bekannt (DE-OS 56 481), bei denen die Hauptfunkenstrecke geschaltet wird.Ignition devices are also known (DE-OS 56 481) in which the main spark gap is switched will.

Solche Zündeinrichtungen weisen aber den Nachteil auf, daß eine Abhängigkeit von den Motorbedingungen vorliegt Auch bei diesen bekannten Einrichtungen und auch bei anderen Zündeinrichtungen (DE-OS 24 56 217) ist an die Erzeugung einer Plasmaflamme (Bogenentladung) gedacht Auch diese Einrichtungen weisen daher den Nachteil eines verhältnismäßig starken Elektrodenabbrandes auf.However, such ignition devices have the disadvantage that they are dependent on the engine conditions is also present in these known devices and also in other ignition devices (DE-OS 24 56 217) is intended to generate a plasma flame (arc discharge) the disadvantage of a relatively strong electrode erosion.

Es sind auch Zündeinrichtungen der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 23 63 804), bei denen Elemente, welche die Funktionen eines Kondensators und die einer Zündkerze erfüllen, zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind. Dabei wird die Mittelelektrode und der die Masseelektrode enthaltende Teil zur Bildung des Kondensators ausgenutzt Die Mittelelektrode geht in eine Funkenstrecke über, die zur Regulierung der Euergieabgabe den Zündelektroden im eigentlichen Motorraum vorgeschaltet ist Die Entladung des aus den Elektroden und dem Dielektrikum gebildeten Kondensators erfolgt daher in Abhängigkeit von der Spannungsfestigkeit der vorgeschalteten Funkenstrecke, deren Zündspannung nicht den Schwankungen unterworfen ist, wie das bei den Zündelektroden im Motorraum der Fall istThere are also ignition devices of the type mentioned (DE-OS 23 63 804), in which Elements that fulfill the functions of a capacitor and a spark plug to a structural one Unit are summarized. The center electrode and the part containing the ground electrode are thereby used to form the capacitor. The center electrode merges into a spark gap leading to the Regulation of the euergy output is upstream of the ignition electrodes in the actual engine compartment. The discharge the capacitor formed from the electrodes and the dielectric therefore takes place as a function on the dielectric strength of the upstream spark gap, the ignition voltage of which does not reflect the fluctuations is subject, as is the case with the ignition electrodes in the engine compartment

Mit diesen bekannten Zündkerzen soll ein erhöhter Energieumsatz in der Anfangsphase des Zündfunkens bewirkt werden. Solche Zündkerzen und Zündanlagen weisen daher zwar gewisse Vorteile gegenüber herkömmlichen Zündanlagen auf, bei denen zur Dimensionierung die Glimmentladung an den Zündelektroden zugrunde gelegt wird. Die bekannten Zündeinrichtungen weisen aber den Nachteil auf, daß es nicht möglich ist, möglichst die gesamte Zündenergie schlagartig abzugeben. Das ist einmal dadurch bedingt, daß die Spannungsfestigkeit der vorgeschalteten Funkenstrecke ausschließlich zur Regulierung der Energieabgabe ausgelegt ist und lediglich dazu dient, gleiche Voraussetzungen für die Energieabgabe zu schaffen, die nicht vorliegen, wenn die Entladung ausschließlich über die Zündelektroden im Motorraum erfolgt. Nachteilig ist auch, daß die von der Vorfunkenstrecke bis zu den Zündelektroden verlaufende Zuleitung und die Vorfunkenstrecke selbst auch noch einen verhältnismäßig großen ohmschen und induktiven Widerstand aufweisen, die eine Energieabgabe verzögern, so daß gewisse Nachteile eingehandelt werden, die bisher aber nicht erkannt worden sind.These known spark plugs are intended to increase the energy consumption in the initial phase of the ignition spark be effected. Such spark plugs and ignition systems therefore have certain advantages over them conventional ignition systems, in which the glow discharge at the ignition electrodes is used for dimensioning is taken as the basis. The known ignition devices have the disadvantage that it it is not possible to suddenly release all of the ignition energy as possible. This is due to the fact that that the dielectric strength of the upstream spark gap is only used to regulate the energy output is designed and only serves to create the same conditions for the energy output that not present if the discharge takes place exclusively via the ignition electrodes in the engine compartment. Disadvantageous is also that the lead running from the pre-spark gap to the ignition electrodes and the pre-spark gap themselves also have a relatively large ohmic and inductive resistance, which delay an energy release, so that certain disadvantages are traded, but so far not have been recognized.

Durch intensive Untersuchungen hat sich nämlich ergeben, daß während der Ausbildung eines Zündfunkens drei Phasen unterschieden werden können, die mit den Bezeichnungen Durchbruchsphase, Bogenphase und Glimmphase versehen werden können. Die Ausbildung der jeweiligen Phasen hängt von der Beschattung der Zündkerzen, aber auch von der Geometrie der Elektroden und der verwendeten Gas- und Materialeigenschaften ab. Zur Erläuterung dürfen die folgenden Ausführungen dienen:Intensive investigations have shown that during the formation of an ignition spark three phases can be distinguished, those with the designations breakthrough phase, arc phase and glow phase can be provided. The training of each phase depends on the Shading of the spark plugs, but also of the geometry of the electrodes and the gas and material properties. The following explanations may serve as an explanation:

Erreicht die an die Funkenstrecke, d. h. also an die Zündelektroden angelegte Spannung die Durchbruchsspannung, so bildet sich, beginnend mit Lawinenverstärkungsprozessen, ein leitfähiger Plasmakanal zwischen den Elektroden. Dadurch können sehr hohe Ströme über die Funkenstrecke fließen, während gleichzeitig die angelegte Spannung wegen induktiver und ohmscher Reihenwiderstände und endlichem kapazitivem Speicher zusammenbricht. Dieser Vorgang dauert bei üblichen Zündkerzen 1 bis 4 ns. Während dieser kurzen Zeit kann elektrische Energie nur der KerzenkapazitätReached the to the spark gap, d. H. the voltage applied to the ignition electrodes is the breakdown voltage, so, starting with the avalanche amplification processes, a conductive plasma channel is formed between the electrodes. This allows very high currents to flow over the spark gap, while at the same time the applied voltage due to inductive and ohmic series resistances and finite capacitive storage collapses. With conventional spark plugs, this process takes 1 to 4 ns. During this short Time can electrical energy only the candle capacity

entnommen werden; Strom- und Spannungsverlauf werden aus diesem Grund durch die Impedanzen der Kerze bis in den GHz-Bereich bestimmt An diese Durchbruchsphase schließt sich bei Verwendung niederohmiger Beschallung eine instationäre Bogenentladung, bei Verwendung sehr hochohmiger Beschallung unmittelbar die instationäre Glimmentladung an. Sprunghafte Übergänge zwischen Bogen- und Glimmentladung und umgekehrt sind möglich.be removed; For this reason, the current and voltage curves are determined by the impedances of the Candle determined up to the GHz range This breakdown phase follows when using low-resistance Sonication an unsteady arc discharge, if very high-impedance sonication is used immediately the unsteady glow discharge. Abrupt transitions between arc and glow discharge and vice versa are possible.

Die Bogenentladung setzt das Vorhandensein eines vorher erzeugten Plasmas voraus. Es können sehr hohe Ströme fließen, die jedoch durch die Entstörungsmaßnahmen auf Werte bis ca. 1OA begrenzt werden. Die Brennspannung liegt unter 100 V und ist weitgehend konstant Diese Phase dauert so lange an, wie die Stromwerte über ca. 200 mA liegen. Zwischen 200 mA und 100 mA stellt sich ein Übergangsgebiet mit sprunghaftem Wechsel zwischen Bogen und Glimmen ein. Unter 100 mA geht die Entladung in eine Glimmentladung über. Die Energie für die Bogenentladung wird aus der Zuleitungs- und der Anlagenkapazität entnommen. Im allgemeinen ist die Bogenentladung instationär, da die Einstellzeiten für Diffusion und Wärmeleitung größer sind als die Dauer der Bogenphase selbst (einige \xs). The arc discharge requires the presence of a previously generated plasma. Very high currents can flow, but these are limited to values of up to approx. 10A by the interference suppression measures. The operating voltage is below 100 V and is largely constant. This phase lasts as long as the current values are above approx. 200 mA. Between 200 mA and 100 mA there is a transition area with a sudden change between arc and glow. Below 100 mA the discharge changes into a glow discharge. The energy for the arc discharge is taken from the supply line and the system capacity. In general, the arc discharge is unsteady, since the setting times for diffusion and heat conduction are longer than the duration of the arc phase itself (a few \ xs).

Die Glimmentladung erfordert ebenfalls ein Plasma, das durch einen vorausgegangenen Prozeß erzeugt worden ist. Bei technischen Zündanlagen liegen die Stromwerte unter 100 mA, sie werden in der Regel durch den hohen Innenwiderstand der Zündanlage (100 bis 500 k£l) begrenzt. Die Brennspannung liegt bei 400 bis 500 V, die Energie wird der Spule entnommen. Auch hier liegt eine instationäre Entladung vor.The glow discharge also requires a plasma generated by a previous process. In technical ignition systems, the current values are below 100 mA; they are usually limited by the high internal resistance of the ignition system (100 to 500 kL). The operating voltage is 400 to 500 V, the energy is taken from the coil. Here, too, there is an unsteady discharge.

Der Erfindung liegt ausgehend von der Erkenntnis, daß dann und nur dann entscheidende Verbesserungen der Zündfähigkeit von Funken erreicht werden können, wenn möglichst die gesamte Zündfunkenenergie in der Durchbruchsphase zugeführt wird, die nur während eines Bruchteiles der Dauer der Anfangsphase, auch Funkenkopf genannt, auftritt, die Aufgabe zugrunde, diese Energieabgabe in der Durchbruchsphase der Anfangsphase zu erreichen. Die Erfindung besteht darin, daß die Durchbruchsspannung der Vorfunkenstrecke höher ist als die Durchbruchsspannung an den Zündelektroden, daß der Durchbruch an der Vorfunkenstrecke von außen steuerbar ist und daß der Gesamtaufbau der Zündkerze nach Höchstfrequenzgesichtspunkten erfolgt, wobei die Zuleitungen zwischen dem Kondensator und den Zündelektroden sowie die Vorfunkenstrecke möglichst geringen ohmschen und induktiven Widerstand bei Frequenzen größer 50 MHz aufweisen, so daß die Energieabgabe möglichst ausschließlich in der Durchbruchsphase der Anfangsphase erfolgt. The invention is based on the knowledge that then and only then decisive improvements the ignitability of sparks can be achieved if possible the total ignition spark energy in the Breakthrough phase is fed for only a fraction of the duration of the initial phase, too Called the spark head, the task underlying this energy release occurs in the breakthrough phase of the initial phase to reach. The invention consists in the breakdown voltage of the pre-spark gap is higher than the breakdown voltage at the ignition electrodes that the breakdown at the pre-spark gap is controllable from the outside and that the overall structure of the spark plug according to maximum frequency aspects takes place, the leads between the capacitor and the ignition electrodes as well as the Pre-spark gap as low as possible ohmic and inductive resistance at frequencies greater than 50 MHz have, so that the energy release takes place as exclusively as possible in the breakthrough phase of the initial phase.

Durch diese Maßnahmen wird es möglich, die gesamte Energieabgabe innerhalb der kurzen Zeit der Durchbruchsphase zu bewirken, und ausschließlich dadurch wird eine wesentlich bessere Wirkung erreicht. Auch hinsichtlich des Ausbrandes von zündfähigen Gemischen können entscheidende Vorteile erreicht werden, die es ermöglichen, ohne Zuhilfenahme anderer aufwendiger Maßnahmen die Abgaswerte in einen günstigeren Bereich zu verschieben. Es hat sich auch gezeigt, daß weitgehend ^ündunwillige Gemische durch die neue Einrichtung einwandfrei gezündet werden können. Es darf fin dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß in der Durchbruchsphase der Energietransnort aus dem Kern des aktivierten Volumens durch Wärmeleitung über die Elektroden noch nicht eintritt, weil das aktivierte Volumen bereits in so kurzen Zeiten (10 bis 50 us) erreicht wird, daß Wärmeleitungsverluste an der Oberfläche gering sind. Das von der Durchbruchsphase aktivierte und später durch sie entflammte Volumen ist zu jeder Zeit größer als die von Bogen- und Glimmentladung erzeugten Volumina. Die Durchbruchsphase hat somit gegenüber der Bogen- und Glimmphase, die auch noch später erläutert werden, den schnellsten Reaktionsablauf zur Folge. Auch hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit für eine Entflammung ist die Energiezufuhr in der Durchbruchsphase besonders günstig. Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist daher darauf zurückzuführen, daß eine optimale Zufuhr der Zündenergie gewährleistet ist Selbst wenn in der Bogenphase etwa die doppelte elektrische Energie zugeführt werden würde, kann die Entflammungssicherheit der Durchbruchsphase nicht erreicht werden.These measures make it possible to reduce the total energy output within the short period of time To bring about breakthrough phase, and only thereby a much better effect is achieved. Decisive advantages can also be achieved with regard to the burn-out of ignitable mixtures which make it possible to convert the exhaust gas values into a more favorable area to move. It has also been shown that largely unwilling mixtures the new facility can be ignited properly. It may be pointed out at this point that in the breakthrough phase the energy transnort from the core of the activated volume through Heat conduction via the electrodes does not yet occur because the activated volume already occurs in such short times (10 to 50 µs) it is achieved that heat conduction losses at the surface are low. That of the breakthrough phase activated and later inflamed by them is at all times greater than that of arch and Glow discharge generated volumes. The breakthrough phase has thus compared to the arch and The glow phase, which will also be explained later, results in the fastest reaction sequence. Also with regard to the likelihood of ignition is particularly high in the energy supply in the breakthrough phase cheap. The advantageous effect of the device according to the invention is therefore due to the fact that an optimal supply of ignition energy is guaranteed even if in the arc phase about double electrical energy would be supplied, the flammability of the breakthrough phase cannot can be achieved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet wobei die Merkmale des Anspruches 2 den Vorteil aufweisen, daß es möglich ist, den Zeitpunkt der Entladung von außen zu bestimmen. Bei solchen Einrichtungen ist es in sehr einfacher Weise möglich, zur Erzeugung der Hochspannung ein Gleichspannung abgebendes Hochspannungsgerät vorzusehen, das über einen Ladestrombegrenzer an der Zündkerze anliegt, so daß dann, wenn im Gegensatz zu üblichen Zündanlagen der Zündverteiler nicht auf eine der Elektroden sondern auf triggerbare Schaltfunkenstrecke wirkt, der Zeitpunkt und die Funkenenergie wahlweise bestimmbar ist. Es ist daher erfindungsgemäß sogar möglich, die Funkenenergie abhängig von Startbedingungen des Motors od. dgl. verändern zu können.Advantageous refinements of the subject matter of the invention are characterized in the subclaims wherein the features of claim 2 have the advantage that it is possible, the time of To determine external discharge. In such facilities, it is possible in a very simple manner to To generate the high voltage, a high-voltage device that emits DC voltage is provided, which has a charging current limiter is applied to the spark plug, so that when, in contrast to conventional ignition systems the ignition distributor does not act on one of the electrodes but on a triggerable switching spark gap, the point in time and the spark energy can be determined optionally. It is therefore even possible according to the invention that To be able to change spark energy depending on the starting conditions of the engine or the like.

Die Merkmale des Anspruches 6 schließlich bringen den Vorteil mit sich, daß in der Aufladephase das Potential der Innenelektrode nicht merklich von dem der Masse abweicht. Dadurch werden unerwünschte Verzögerungen bei der Energieabgabe vermieden.The features of claim 6 finally have the advantage that in the charging phase The potential of the inner electrode does not deviate noticeably from that of the ground. This will make it undesirable Delays in energy delivery avoided.

Die Merkmale des Anspruches 3 bringen den Vorteil mit sich, daß nur die hohen Frequenzen übertragen werden und daß die Energiezufuhr rechtzeitig abgeschnitten werden kann. Das hat vorteilhafte Auswirkungen auf die Lebensdauer der Elektroden, was noch erläutert werden wird.The features of claim 3 have the advantage that only the high frequencies are transmitted and that the energy supply can be cut off in good time. This has beneficial effects on the life of the electrodes, which will be explained later.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der neuen Zündeinrichtung und einer neuen Zündkerze dargestellt und es ist anhand von Diagrammen herausgestellt, wie die einzelnen Fhasen der Zündfunkenbildung verlaufen und welche Folgen sich aus der erfindungsgemäßen Energiezufuhr in der Durchbruchsphase ergeben.In the drawings are exemplary embodiments of the new ignition device and a new spark plug and it is shown on the basis of diagrams how the individual phases of ignition spark formation run and what consequences result from the energy supply according to the invention in the breakthrough phase result.

Dabei zeigtIt shows

F i g. 1 ein Schaubild der Charakteristiken der einzelnen Phasen eines Zündfunkens herkömmlicher Art bzw. eines erfindungsgemäßen Zündfunkens,F i g. 1 is a graph showing the characteristics of each phase of a conventional spark Type or an ignition spark according to the invention,

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf der Stromimpulse bei einer erfindungsgemäß ausgestatteten und einer herkömmlichen Zündeinrichtung,F i g. 2 shows the time profile of the current pulses in a conventional one equipped according to the invention and a conventional one Ignition device,

F i g. 3 die radialen Profile der erzielbaren Temperaturwerte für die drei Funkenphasen bei gleicher elektrischer Energie,F i g. 3 the radial profiles of the achievable temperature values for the three spark phases with the same electrical energy,

F i g. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer neuen Zündeinrichtung, bei der die Vorfunkenstrecke durch einen Triggerimpuls aktiviert wird,F i g. 4 is a schematic block diagram of a new one Ignition device in which the pre-spark gap is activated by a trigger pulse,

Fig. 5 die Möglichkeit der Ausgestaltung einer Zündkerze, mit der das neue Verfahren verwirklicht5 shows the possibility of designing a spark plug with which the new method is implemented

2020th

werden kann,can be,

Fig.6 die Ausbildung einer Zündkerze mit einer kapazitiv aktivierbaren Vorfunkenstrecke,6 shows the design of a spark plug with a capacitively activated pre-spark gap,

F i g. 7 die Ausführungsform einer anderen Zündkerze, bei der die Mittelelektrode der beiden Zündelektroden kapazitiv an die Vorfunkenstrecke gekoppelt ist undF i g. 7 shows the embodiment of a different spark plug in which the center electrode of the two ignition electrodes is capacitively coupled to the pre-spark gap and

F i g. 8 die Ausführungsform einer Zündkerze in Scheibenkondensatorausführung.F i g. 8 shows the embodiment of a spark plug in disc capacitor design.

Eine genaue Analyse von elektrischen Zündfunken ergibt, daß die Strom- und Spannungsverläufe technischer Anlagen durch die in den F i g. 1 und 2 dargestellten prinzipiellen Charakteristiken beschrieben werden können. Neben den Gaseigenschaften und dem Material und der Geometrie der Elektroden wirkt sich vor allem die äußere Beschallung der Funkenstrekke (Zündkerze) auf die Ausbildung der jeweiligen Phase aus. Es bedeuten in F i g. 1 und 2:A precise analysis of electrical sparks shows that the current and voltage curves are more technical Systems by the in the F i g. 1 and 2 described basic characteristics shown can be. In addition to the gas properties and the material and geometry of the electrodes Above all, the external sound of the spark gap (spark plug) has an impact on the formation of the respective phase the end. It means in FIG. 1 and 2:

CB = Betriebskapazität, CB = operating capacity,

RSt = Entstörwiderstand, RSt = interference suppression resistor,

Ri = Innenwiderstand der Zündanlage. Ri = internal resistance of the ignition system.

In eckigen Klammern sind die Größen angegeben, die die Verläufe bestimmen, in runden Klammern die Werte, die für die jeweilige Phase typisch sind.The sizes that determine the gradients are given in square brackets, and those in round brackets Values that are typical for the respective phase.

Die Durchbruchsphase, die dem Bereich zwischen ioi und to2 in den Fig. 1 und 2 entspricht, ist ein instationärer Vorgang, der dann als abgeschlossen angesehen wird, wenn die Spannung an der Funkenstrecke auf « '/ίο der Zündspannung angesunken ist (t_D « 1-2 ns). Während dieser Phase wird ein hochleitender Plasmakanal mit ca. 30 μπι⁰ gebildet. Alle Moleküle innerhalb des Kanals werden dissoziiert und ionisiert Das Plasma heizt sich sehr rasch auf Temperaturen über 60 000 K auf; als Folge davon stellt sich ein Überdruck bis zu 300 bar ein. Der Kanal explodiert mit mehrfacher Überschallgeschwindigkeit und kühlt sich dabei ab. Die anfänglich vorwiegend in potentieller Form (Dissoziation, Ionisation) eingebrachte Energie wird allmählich in thermische Energie überführt Bei technischen Zündanlagen fällt der Zeitbereich der Molekülbildung mit dem Beginn der Entflammung zusammen (ca. 10 — 20 \is). The breakdown phase, which corresponds to the area between ioi and to2 in FIGS. 1 and 2, is an unsteady process that is considered to be complete when the voltage at the spark gap has dropped to "'/ ίο the ignition voltage (t _D " 1-2 ns). During this phase, a highly conductive plasma channel with approx. 30 μm ^{0 is} formed. All molecules within the channel are dissociated and ionized. The plasma heats up very quickly to temperatures above 60,000 K; as a result, an overpressure of up to 300 bar is established. The canal explodes at multiple supersonic speeds and cools down in the process. The energy initially introduced mainly in potential form (dissociation, ionization) is gradually converted into thermal energy. In technical ignition systems, the time range for the formation of molecules coincides with the start of the ignition (approx. 10-20% ).

Die Bogenphase, in F i g. 1 der Bereich zwischen te ι und tB2, ist durch eine heiße Kathode und eine sehr niedrige Brennspannung (< 100 V) bei Strömen > 200 mA gekennzeichnet Der Ionisierungsgrad ist gering (< 1%), und es findet eine rein thermische Dissoziation von Gasmolekülen statt (Gleichgewicht der erzeugten Radikalkonzentrationen mit der Temperatur). Die erreichbaren Achsentemperaturen sind durch Wärmeleitung, Teilchendiffusion und Abstrahlung auf Werte von 4000 bis 10 000 K begrenzt Diese Prozesse bewirken auch die Ausdehnung des aktivierten Volumens, die entsprechend langsam verläuft Die Druckerhöhung im stromdurchflossenen Bereich ist sehr gering. Durch die Bogenentladung wird das Plateau des axialen Temperaturverlaufs etwa ab dem Beginn der Molekülbiidung (T < 5000 K) bis zum Ende des Stromflusses verlängert Die Achsentemperatur nähert sich dabei allmählich der Temperatur des stationären Bogens. Die heiße Kathode der Bogenphase verursacht eine hohe Emission von Elektrodenmaterial. Üblicherweise wird der Bereich der Durchbruchsphase und der Bogenphase (zwischen to\ und tc\) als Anfangsphase des Zündfunkens oder Funkenkopf bezeichnetThe arc phase, in FIG. 1 The area between te ι and tB2 is characterized by a hot cathode and a very low operating voltage (<100 V) for currents> 200 mA. The degree of ionization is low (<1%) and there is a purely thermal dissociation of gas molecules (Equilibrium of the generated radical concentrations with the temperature). The achievable axis temperatures are limited by heat conduction, particle diffusion and radiation to values of 4000 to 10,000 K. These processes also cause the activated volume to expand, which is correspondingly slow. The pressure increase in the area through which the current flows is very small. The arc discharge extends the plateau of the axial temperature profile from about the beginning of the molecular formation (T < 5000 K) to the end of the current flow. The axis temperature gradually approaches the temperature of the stationary arc. The hot cathode of the arc phase causes a high emission of electrode material. The area of the breakdown phase and the arc phase (between to \ and tc \) is usually referred to as the initial phase of the ignition spark or spark head

Die Glimmentladung, in F i g. 1 und 2 der Bereich zwischen tc\ und te2, ist durch eine kalte Kathode, einen hohen Kathodenfall (> 300 V) und niedrige Ströme (< 100 mA) gekennzeichnet. Der Ionisierungsgrad ist kleiner als bei der Bogenentladung (< IO-³). Die Werte für die Achsentemperatur liegen entsprechend niedrig bei T = 3000 K. Wärmeleitung und Diffusion bestimmen auch hier die Größe des aktivierten Volumens. Im Anschluß an eine Durchbruchs- oder Bogenphase (Funkenkopf) bewirkt die Glimmentladung, die auch als Funkenschwanz bezeichnet wird, einen verzögerten Abfall der Achsentemperatur vom Temperaturbereich der Molekülbildung bis zum Stromende. Durch Ge- ;■■ mischströmungen und Turbulenzen, sowie durch ungünstige Elektrodenwerkstoffe (Oxide) kann die Glimmentladung leicht gelöscht werden. Bei technischen Zündanlagen ergeben sich dann im allgemeinen neue ^T Zündimpulse, die wieder mit einer Durchbruchsphase , beginnen.The glow discharge, in FIG. 1 and 2 the area between tc \ and te2 is characterized by a cold cathode, a high cathode drop (> 300 V) and low currents (<100 mA). The degree of ionization is smaller than with arc discharge (<IO- ³ ). The values for the axis temperature are correspondingly low at T = 3000 K. Heat conduction and diffusion also determine the size of the activated volume here. Following a breakdown or arc phase (spark head), the glow discharge, which is also referred to as spark tail, causes a delayed drop in the axis temperature from the temperature range of the molecule formation to the end of the current. The glow discharge can be easily extinguished by mixed ■■ currents and turbulence, as well as by unfavorable electrode materials (oxides). In technical ignition systems, there are generally new ^T ignition pulses that begin again with a breakthrough phase.

Da die chemischen Reaktionen an der Oberfläche des aktivierten Volumens einsetzen, ist eine möglichst große Oberfläche bei hoher Temperatur und hoher Anfangsdichte der Radikale für eine sichere Entflammung anzustreben.Since the chemical reactions start on the surface of the activated volume, one is as large as possible Surface at high temperature and high initial density of radicals for safe ignition to strive for.

In F i g. 3 sind die erzielbaren Temperaturwerte anhand radialer Profile für die drei Phasen wiedergegeben, die bei einer Funkenentladung in Luft bei 1 bar, Gesamtenergie jeweils 30 mj, ermittelt werden.
Ausgezogen:In Fig. 3 shows the achievable temperature values using radial profiles for the three phases, which are determined for a spark discharge in air at 1 bar, total energy 30 mJ each.
Moved out:

Elektrodendurchmesser = 0,2 mm⁰,
gestrichelt:Electrode diameter = 0.2 mm ⁰ ,
dashed:

Elektrodendurchmesser = 2,5 mm⁰.Electrode diameter = 2.5 mm ⁰ .

Ta Tb, Tc kennzeichnen die Profile der Durchbruchs-, Bogen- bzw. Glimmphase, ro, r& rc die entsprechenden Radien für Oberflächen gleicher Temperatur (etwa Flammentemperatur). Ta, Tb, Tc denote the profiles of the breakthrough, arc or glow phase, ro, r & rc the corresponding radii for surfaces of the same temperature (e.g. flame temperature).

Man erkennt daß sich bei der Durchbruchsphase (Kurve Td) infolge der Ausdehnung durch den Überdruck nahezu ein Rechteckprofil ergibt Der große Gradient der Front begünstigt über Diffusion und Wärmeleitung die Entflammung des umgebenden Gemisches. Bogen- und Glimmentladung (Kurven Tb und 7b) benötigen aufgrund ihrer geringen Leistung wesentlich längere Zeiträume, bis sich ein größeres aktiviertes Volumen einstellt Da die Ausdehnung durch Diffusion und Wärmeleitung bestimmt ist stellen sich mit zunehmendem Volumen immer kleinere Gradienten mit entsprechend ungünstigen Energieübertragungseigenschaften ein. Legt man eine Entflammungstemperatur von 2000-2500 K zugrunde, so ergibt sich für die Reihenfolge der erzielbaren aktiven Oberflächen anhand der entsprechenden Radien ro > γβ > r& Bei Verwendung üblicher Elektrodenabmessungen wird der Energietransport aus dem Kern des aktivierten Volumens durch Wärmeleitung über die Elektroden bereits merklich. Die Durchbruchsphase wird davon am wenigsten betroffen (vgL Fig.3), weil das aktivierte < Volumen bereits in so kurzen Zeiten (10-50 us) erreicht wird, daß Wärmeleitungsverluste an der Oberfläche gering sind. Ein Vergleich der axialen Temperaturverteilung zeigt daß die Glimmentladung « im Gegensatz zur Durchbruchs- und Bogenphase auch ein ausgeprägtes axiales Profil aufweist Die Größe der erzielbaren Oberfläche wird dadurch zusätzlich eingeschränkt It can be seen that in the breakthrough phase (curve Td) there is almost a rectangular profile due to the expansion due to the overpressure. The large gradient of the front favors the ignition of the surrounding mixture via diffusion and heat conduction. Due to their low power, arc and glow discharge (curves Tb and 7b) require significantly longer periods of time until a larger activated volume is established. Based on an ignition temperature of 2000-2500 K, the order of the achievable active surfaces based on the corresponding radii ro>γβ> r & When using conventional electrode dimensions, the energy transport from the core of the activated volume is already noticeable through heat conduction via the electrodes . The breakthrough phase is least affected by this (see FIG. 3), because the activated volume is already reached in such short times (10-50 μs) that heat conduction losses on the surface are low. A comparison of the axial temperature distribution shows that, in contrast to the breakthrough and arc phases, the glow discharge also has a pronounced axial profile. The size of the surface that can be achieved is thereby additionally restricted

Die Unterschiede in Temperatur und Größe der * aktivierten Volumen ergeben sich aus den unterschiedli- '_1f chen Energieanteilen, die die einzelnen Phasen dem h Gasraum übertragen können. In der Durchbruchsphase -The differences in temperature and size of the activated * volume arising from the different _'1f chen energy components that can transmit the gas space h, the individual phases. In the breakthrough phase -

sind die Anteile, die auf die Elektrodenprozesse entfallen, vergleichsweise gering.the proportions that are allotted to the electrode processes are comparatively small.

Bei der sehr niedrigen Brennspannung der Bogenphase machen der Kathodenfall (ca. 20 V) und der Anodenfall (ca. 10 V) bereits erhebliche Anteile der Gesamtspannung (ca. 40 V) aus. Ein Großteil der zugeführten Energie wird an den gut wärmeleitenden Elektroden umgesetzt und geht dem Gasraum verloren. Insgesamt können damit dem zu aktivierenden Volumen nur ca. 50% der elektrischen Energie zugeführt werden. Davon wird außerdem die Hälfte noch in unmittelbarer Nähe der Kathode umgesetzt. Der Energieumsatz auf der heißen Bogenkathode verursacht ferner eine starke Erosion des Elektrodenmaterials. So verkürzen sich übliche Cr-Ni-Elektroden (D = 3 mm⁰) durch 10⁶IS Bogenentladungen von 1 ms Dauer und 2 A Bogenstrom bereits um 3,4 mm.With the very low running voltage of the arc phase, the cathode drop (approx. 20 V) and the anode drop (approx. 10 V) already make up considerable proportions of the total voltage (approx. 40 V). A large part of the energy supplied is converted at the electrodes, which conduct heat well, and is lost in the gas space. Overall, only approx. 50% of the electrical energy can be supplied to the volume to be activated. Half of this is also implemented in the immediate vicinity of the cathode. The energy conversion on the hot arc cathode also causes severe erosion of the electrode material. Conventional Cr-Ni electrodes (D = 3 mm ⁰ ) are ^{already shortened by 3.4 mm by 10 6} IS arc discharges of 1 ms duration and 2 A arc current.

Der weit höhere Kathodenfall der Glimmentladung von ca. 300 V bei einer Gesamtspannung von 400 V führt zu noch ungünstigeren Verhältnissen. Der hohe Energieumsatz ergibt unmittelbar vor der Kathodenoberfläche nur eine geringe Gasaufheizung. Der Großteil dieser Energie wird durch Wärmeleitung über die Elektrode nach außen abgeführt. Ähnliches gilt für den Anodenfall, so daß nur ca. 30% der elektrischen Energie dem Gasraum zugeführt werden. Da diese Energie zudem vergleichsweise langsam zugeführt wird (geringe Leistungen, f = einige ms) ergibt sich eine wesentliche Gasaufheizung nur im Zentrum des ElektrodenbereichE.The much higher cathode drop of the glow discharge of approx. 300 V with a total voltage of 400 V. leads to even more unfavorable conditions. The high energy conversion results directly in front of the cathode surface only a slight gas heating. Most of this energy is carried over by conduction the electrode is discharged to the outside. The same applies to the anode case, so that only about 30% of the electrical Energy can be supplied to the gas space. Since this energy is also supplied comparatively slowly (low power, f = a few ms) there is substantial gas heating only in the center of the Electrode areas E.

Betrachtet man die dadurch entstehenden Auswirkungen auf die aktivierten Volumina, so zeigt sich, daß das von der Durchbruchsphase aktivierte und später durch sie entflammte Volumen zu jeder Zeit am größten ist.If one considers the resulting effects on the activated volumes, it can be seen that the activated from the breakthrough phase and later volume inflamed by them is greatest at all times.

Die Bogenphase hat nach Abschluß der Energiezufuhr im Vergleich zur Durchbruchsphase nur etwa die Hälfte des Voiumens aktiviert, während vergleichbare durch die Glimmentladung aktivierte Volumen wegen der Energiezufuhr über längere Zeit erst viel später erreicht werden. Die Durchbruchsphase hat somit gegenüber der Bogen- und Glimmphase auch den schnellsten Reaktionsablauf zur Folge. Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Energiezufuhr in dieser Durchbruchsphase (dick ausgezogen in F i g. 1 und 2) erweist sich als besonders günstig.After the end of the energy supply, the arc phase only has approximately that compared to the breakthrough phase Half of the volume activated, while comparable volumes activated by the glow discharge due to the energy supply can only be achieved much later over a longer period of time. The breakthrough phase has thus Compared to the arc and glow phase, this also results in the fastest reaction sequence. According to the Invention proposed energy supply in this breakthrough phase (thick lines in F i g. 1 and 2) proves to be particularly cheap.

Um die Energie möglichst ausschließlich in dieser Durchbruchsphase (siehe F i g. 1 und 2) abzugeben, sind Zündeinrichtungen zweckmäßig und vorteilhaft, wie sie im Schaltbild der F i g. 4 und in den Ausführungsbeispielen von Zündkerzen der F i g. 5 bis 8 gezeigt sind.In order to deliver the energy as exclusively as possible in this breakthrough phase (see Figs. 1 and 2) Ignition devices expedient and advantageous, as shown in the circuit diagram of FIG. 4 and in the exemplary embodiments of spark plugs of FIG. 5-8 are shown.

In der Fig.4 ist ein von einer Batterie 1 aus gespeistes Gleichspannung abgebendes Hochspannungsgerät 2 über eine Ladestrombegrenzung 3 mit der Hauptelektrode 4 einer Zündkerze 5 verbunden, die schematisch angedeutet ist und die gemäß den F i g. 2 bis 4 aufgebaut sein kann. Die Hauptelektrode 4 ist durch eine Vorfunkenstrecke 6 unterbrochen und bei 4a weitergeführt, wo sie mit einer ebenfalls nur schematisch dargestellten und an Masse anliegenden Außenelektrode 7 zusammenwirkt Die eigentliche Zündfunkenstrecke 8 wird dabei in den Motorraum gelegt, wenn Zündfunken für Otto-Motoren erzeugt werden sollen. Die Hauptelektrode 4 bildet gleichzeitig einen Kondensator 9, der die vom Hochspannungsgerät 2 zugeführte Energie speichertFIG. 4 shows a high-voltage device which is fed by a battery 1 and emits direct voltage 2 connected via a charging current limiter 3 to the main electrode 4 of a spark plug 5, which is indicated schematically and according to FIGS. 2 to 4 can be constructed. The main electrode 4 is through a pre-spark gap 6 interrupted and continued at 4a, where it is also only schematically The outer electrode 7 shown and connected to ground interacts. The actual ignition spark gap 8 is placed in the engine compartment when ignition sparks are to be generated for Otto engines. The main electrode 4 simultaneously forms a capacitor 9, which is fed from the high-voltage device 2 Stores energy

Im Gegensatz zu bekannten Zündanlagen ist die HauDtelektrode 4 nun nicht an den Zündverteiler 10 angelegt. Die Auslösung eines Zündfunkens erfolgt vielmehr über eine triggerbare Steuerelektrode 11, die von der Zündspule 12 her und abhängig von dem Unterbrecher 13 einen Impuls erhält, wenn der Verteiler 10, der hier für vier Zündkerzen ausgelegt ist, die im einzelnen nicht mehr dargestellt sind, in der richtigen Lage steht. Dadurch kann die Vorfunkenstrecke 6 durchschlagen, und es wird die im Kondensator 9 gespeicherte Energie, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel sogar auf einen bestimmten Wert begrenzt werden kann, abgegeben werden. Um zu erreichen, daß möglichst die gesamte Zündfunkenenergie in. der Durchbruchsphase abgegeben wird (siehe Kurven E in F i g. 1 und 2), ist, wie aus F i g. 5 hervorgeht, die Vorfunkenstrecke 6 möglichst nahe an die zwischen den beiden Zündelektroden 14 und 15 liegende Zündfunkenstrecke 8 herangelegt mit möglichst geringem ohmschen und induktiven Widerstand.In contrast to known ignition systems, the house electrode 4 is now not applied to the ignition distributor 10. The triggering of an ignition spark takes place rather via a triggerable control electrode 11, which receives a pulse from the ignition coil 12 and depending on the interrupter 13 when the distributor 10, which is designed here for four spark plugs, which are no longer shown in detail, is shown in FIG is in the right position. As a result, the pre-spark gap 6 can break down, and the energy stored in the capacitor 9, which in the exemplary embodiment shown can even be limited to a certain value, will be emitted. In order to achieve that, if possible, the entire ignition spark energy is emitted in the breakdown phase (see curves E in FIGS. 1 and 2), as shown in FIG. 5, the pre-spark gap 6 is placed as close as possible to the ignition spark gap 8 located between the two ignition electrodes 14 and 15 with the lowest possible ohmic and inductive resistance.

Auch der als Zuleitung von der Vorfunkenstrecke 6 zur eigentlichen Zündfunkenstrecke 8 dienende Elektrodenteil 4a wird in seiner Länge und in seinem Material so gewählt, daß er ebenfalls möglichst geringe Induktivität und geringen ohmschen Widerstand, mindestens bei Frequenzen oberhalb von 50 MHz, aufweist. Das Dielektrikum 16 zwischen der Zuleitung 4a und der mit der Masseelektrode 15 verbundenen Zündkerzenumhüllung 17 ist so gewählt, daß eine gewisse Leitfähigkeit besteht, die ausreicht, um in der Aufladephase des Kondensators 9, der hier zwischen der Hauptelektrode 4 und dem dieses rohrförmig umschließenden Zündkerzenhülle 18 gebildet wird, eine kapazitive Aufladung der Zuleitung 4a zu verhindern. Das Potential der Zuleitung 4a weicht dann nicht oder nicht merklich von dem der Masse ab.Also the electrode part serving as a feed line from the pre-spark gap 6 to the actual ignition spark gap 8 4a is chosen in its length and in its material so that it is also as small as possible Inductivity and low ohmic resistance, at least at frequencies above 50 MHz, having. The dielectric 16 between the lead 4a and the one connected to the ground electrode 15 Spark plug casing 17 is chosen so that there is a certain conductivity that is sufficient to in the Charging phase of the capacitor 9, which is here between the main electrode 4 and this tubular enclosing spark plug shell 18 is formed to prevent capacitive charging of the lead 4a. The potential of the lead 4a then does not differ or not noticeably from that of the ground.

Der Gesamtaufbau der Zündkerzen nach Fig.5, ebenso wie jener der Ausführungsformen der F i g. 6 bis 8, wird nach Höchstfrequenzgesichtspunkten vorgenommen. Das bedeutet, daß der Wellenwiderstand in allen Teilstücken der Kerze möglichst klein ist (sehr viel kleiner als 50 Ohm). Der Außendurchmesser der Hauptelektrode 4 wird möglichst groß gewählt und nur wenig kleiner als der Innendurchmesser der Zündkerzenhülle 18. Es müssen außerdem alle Sprüngi im Wellenwiderstand vermieden werden. Scharfe Ecken, Kanten, Umwege od. dgl. dürfen daher nicht vorgesehen sein.The overall structure of the spark plugs according to Fig. 5, as well as that of the embodiments of FIG. 6 to 8, is carried out according to maximum frequency considerations. This means that the wave resistance in all sections of the candle is as small as possible (very much less than 50 ohms). The outer diameter of the main electrode 4 is chosen to be as large as possible and only little smaller than the inner diameter of the spark plug shell 18. There must also be all Sprüngi im Characteristic impedance can be avoided. Sharp corners, edges, detours or the like must therefore not be provided be.

Als Material für das Dielektrikum 16 wird ein solches mit einer möglichst hohen Dielektrizitätskonstante bei möglichst niedrigen Verlusten im Frequenzbereich größer als 50 MHz vorgesehen. Dafür eignet sich beispielsweise Aluminiumoxydkeramik, wie sie unter der Bezeichnung E 37 von der Firma Feldmühle AG hergestellt wird. Für den leitfähigen Teil der Keramik werden Beimengungen von Metalloxyden vorgesehen, damit der Halbleitercharakter, der vorher erwähnt wurde, erreicht wird.A material with a dielectric constant that is as high as possible is used as the material for the dielectric 16 The lowest possible losses are provided in the frequency range greater than 50 MHz. Is suitable for this for example aluminum oxide ceramics, as they are under the name E 37 from Feldmühle AG will be produced. Additions of metal oxides are provided for the conductive part of the ceramic, so that the semi-conductor character mentioned before is achieved.

Als Material für Elektroden und Kerzenhüllen werden nicht magnetische metallische Stoffe mit möglichst guter elektrischer Leitfähigkeit vorgesehen. Diese Materialien können gegebenenfalls oberflächenbehandelt sein. So kann beispielsweise ein V2A-Stahl mit einer Silber- oder Goldbeschichtung vorgesehen werden. Die Kapazitätswerte für den Kondensator 9 (Fig.4) werden größer als 10pF (bis ca. 20OpF) gewählt Der Kondensator 29 wird kleiner oder gleich dem Kapazitätswert des Kondensators 9 ausgebildet Die Anpassung wird dabei so gewählt, daß der stark ausgezogene Stromverlauf in der F i g. 2 gewährleistetNon-magnetic metallic substances are used as material for electrodes and candle covers The best possible electrical conductivity is provided. These materials can optionally be surface-treated be. For example, V2A steel with a silver or gold coating can be provided will. The capacitance values for the capacitor 9 (Fig. 4) are greater than 10pF (up to approx. 20OpF) The capacitor 29 is designed to be smaller than or equal to the capacitance value of the capacitor 9 The adaptation is chosen in such a way that the strongly drawn out current curve in FIG. 2 guaranteed

Der Kerzenaufbau selbst erfolgt streng koaxial bezüglich des Rohrkondensators, der zwischen den Teilen 4 und 18 gebildet wird. Die Hauptelektrode 4 stellt gleichzeitig die Zuleitung, die Elektrode, den Kondensator und die Vorfunkenstreckenelektrode dar. Der Durchmesser der Hauptelektrode 4 wird groß gewählt, damit niedrige induktivität und ohmscher Widerstand erreicht werden. Diese Hauptelektrode kann eventuell, wie angedeutet, versilbert werden, was zu einer weiteren Erniedrigung des ohmschen Widerstandes führt (Skineffekt). Verwendet werden können alle metallischen Werkstoffe aus nicht magnetischen Materialien, die auch als Verbundwerkstoffe ausgebildet werden können. Die Zuleitung mit 4a wird möglichst kurz gestaltet, ebenfalls die Zündfunkenstrecke 8, wobei der Durchmesser möglichst groß, aber im Bereich der Elektrode 8 kleiner als 3 mm Durchmesser gewählt wird, da sonst eine zu starke Abkühlung des erzeugten Plasmas zu befürchten ist. Der Kondensator 9 selbst wird so dimensioniert, daß dessen gesamte Energie während der Durchbruchsphase (siehe F i g. 2, stark ausgezogene Kurve) entladen wird. Ziel ist es dabei, eine möglichst hohe Zündspannung bei kleinem Kondensator zu erreichen, dennoch wenigstens aber 5 bis 30 mj Energieinhalt pro Funke zu erhalten. Diese Energie darf durch die extern angebrachten Entstörmaßnahmen nicht geschmälert werden.The candle structure itself is strictly coaxial with respect to the tubular capacitor, which is between the Parts 4 and 18 is formed. The main electrode 4 is also the lead, the electrode, the Capacitor and the pre-spark gap electrode. The diameter of the main electrode 4 becomes large chosen so that low inductance and ohmic resistance are achieved. This main electrode can possibly, as indicated, be silver-plated, which leads to a further lowering of the ohmic resistance leads (skin effect). All metallic materials made of non-magnetic can be used Materials that can also be designed as composite materials. The lead with 4a is possible designed short, also the ignition spark gap 8, the diameter as large as possible, but in the range of Electrode 8 is chosen to be smaller than 3 mm in diameter, otherwise excessive cooling of the generated Plasmas is to be feared. The capacitor 9 itself is dimensioned so that its entire energy is discharged during the breakthrough phase (see FIG. 2, solid curve). The aim is to create a to achieve the highest possible ignition voltage with a small capacitor, but at least 5 to 30 mJ Get energy content per spark. This energy is allowed through the external interference suppression measures not be diminished.

In der F i g. 6 ist eine abgewandelte Zündkerzenform gezeigt, deren Aufbau nach den vorher erwähnten Gesichtspunkten erfolgt. Bei dieser Zündkerze ist eine kapazitiv (11, 4', 4a') triggerbare Vorfunkenstrecke 20In FIG. 6 shows a modified form of spark plug, the structure of which is based on the aforementioned aspects. In this spark plug there is a capacitively (11, 4 ', 4a') triggerable pre-spark gap 20

ίο vorgesehen, wobei die Steuerelektrode 11 rohrförmig ausgebildet ist.ίο provided, the control electrode 11 being tubular is trained.

Bei der Ausführungsform der F i g. 7 ist die Hauptelektrode 4 kapazitiv an die Vorfunkenstrecke 6 gekoppelt, während F i g. 8 eine Ausführungsform zeigt, bei der eine Zündkerze in Scheibenkondensatorausführung vorgesehen ist. Der Kondensatoranschiuß liegt dabei bei 21. Die Triggerelektrode 11 der bisherigen Figur ist hier als Elektrode 22 in der Zündkerzenmitte vorgesehen. Alle Zündkerzenausführungen erlauben im Zusammenhang mit der Schaltung nach F i g. 4 und bei geeigneter Dimensionierung die Abgabe der Zündenergie in der Durchbruchsphase, wie das in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist.In the embodiment of FIG. 7, the main electrode 4 is capacitive to the pre-spark gap 6 coupled, while F i g. Figure 8 shows an embodiment in which a disc capacitor type spark plug is provided. The capacitor connection is 21. The trigger electrode 11 of the previous one Figure is provided here as an electrode 22 in the center of the spark plug. All spark plug designs allow im Connection with the circuit according to FIG. 4 and with suitable dimensioning the output of the ignition energy in the breakthrough phase, as shown in FIGS. 1 and 2 is shown.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent address:

1. Device for igniting combustible mixtures, in particular spark plugs for generating ignition sparks in Otto engines, in which a capacitor can be charged to a high voltage and in the initial phase of the ignition spark can be discharged via a pre-spark gap and ignition electrodes, characterized in that the breakdown voltage of the pre-spark gap ( S) is higher than the breakdown voltage at the ignition electrodes (4, 7, 14, 15), that the breakdown at the pre-spark gap can be controlled from the outside and that the overall structure of the spark plug is based on maximum frequency aspects, the leads (4a) between the capacitor ( 9) and the ignition electrodes (4) as well as the pre-spark gap have the lowest possible ohmic and inductive resistance at frequencies greater than 50 MHz, so that the energy release occurs as exclusively as possible in the breakdown phase of the initial phase

2. Device according to claim 1, characterized in that the pre-spark gap (6) through a a trigger pulse is switchable switching spark gap.

3. Device according to claim 2, characterized in that for coupling the trigger pulse a capacitance (11, 4 ', 4a', 'is provided on the switching spark gap (20).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the capacitor as coaxial cylinder capacitor is formed, which in the spark plug is arranged.

5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the capacitor as low-inductance disc capacitor is formed (Fig. 8).

6. Device according to claim 1, characterized in that _{a conductivity is present between the ignition electrodes (14.15 t} 17) in partial areas of the insulator (16).