DE3118301A1

DE3118301A1 - "zuendverteiler fuer brennkraftmaschinen"

Info

Publication number: DE3118301A1
Application number: DE19813118301
Authority: DE
Inventors: Kim Jong Seoul Sae
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-10
Filing date: 1981-05-08
Publication date: 1982-02-04
Also published as: US4393849A; KR830000152B1; JPS6046271B2; GB2077507B; GB2077507A; JPS575556A; DE3118301C2

Description

3111301

Zündverteiler für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zündverteiler für Brennkraft.maschinen. Speziell bezieht sie sich auf einen Zündverteiler, der in der Lage ist, eine Gemischüberfettung in der Brennkraftmaschine zu vermeiden, die Verzögerungszeit der Flammausbreitung von der Elektrodenstrecke der Zündkerze zu verringern und eine vollständige Kraftstoffverbrennung zu gewährleisten, um Kraftstoff zu sparen, die Leistung der Maschine zu verbessern und die Schadstoffanteile im Abgas zu senken.

Bei den meisten konventionellen Verteilern wird der Zündfunke in einem Kraftstoff/Luftgemisch erzeugt, das in der Brennkammer verdichtet ist, worauf sich eine Explosion entwickelt, die die Antriebskraft der Brennkraftmaschine hervorruft. Nach dem Ausstoßen der verbrannten Abgase wird frisches Kraftstoff/Luftgemisch in den Zylinder eingesaugt. Dabei bewegt sich der Kolben in der Brennkammer abwärts und die von einem Luftfilter gereinigte Luft passiert einen Vergaser. Die Luft wird dort mit Kraftstoff gemischt, dessen Menge von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft abhängt, und das Kraftstoff/Luftgemisch wird in die Brennkammer eingeführt. Der Saugdruck der Luft während der Abwärtsbewegung des Kolbens ist geringer als der atmosphärische Druck. Dieses Phänomen bereitet mit steigender Drehzahl der Maschine Schwierigkeiten und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch den Vergaser geströmt ist, wird ebenfalls größer, wodurch der zugemischte Kraftstoffanteil steigt. In dem so angesaugten und anschließend verdichteten Gemisch wird dann der Zündfunke erzeugt.

130065/0865

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Verteiler anzugeben, der die zuvor erwähnten Probleme üblicher Zündverteiler beseitigt. Ee soll die Ansaugung von extrem fettem Gemisch unterbunden werden, so daß der Brennkammer Kraftstoff in optimaler Menge zugeführt wird und die Wirksamkeit der Verdichtung soll durch eine Vorausionisierung des Kraftstoffs verbessert werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung schafft einen neuartigen Verteiler, genauer gesagt einen neuartigen Verteilerkopf und/oder Verteilerfinger, mit welchen erreicht wird, dass zum einen während des Ansaugtaktes eines Zylinders in diesem ein Zündfunke verminderter Intensität und im Verdichtungstakt ein üblicher Zündfunke erzeugt wird, wobei die Verhältnisse sich mit der Drehzahl und den Umgebungsbedingungen der Maschine gegebenenfalls zusätzlich ändern lassen.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. l(A) einen Längsschnitt durch den Rotor eines Verteilers nach der Erfindung, (B) ein elektrisches Ersatzschaltbild des Rotors gemäß (A);

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rotor nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Verteilerkopf nach der Erfindung;

130065/0865

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Verteilerkopf nach Fig. 3}

Fig. 5 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Verteilers nach der Erfindung;

Fig. 6(A) eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Rotors, (B) ein elektrisches Ersatzschaltbild des Rotors nach (A);

Fig. 7 eine Seitenansicht des Rotors nach Fig. 6;

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Verteilerkopf mit einem Rotor nach Fig. 6, und

Fig. 9 einen Längsschnitt durch den Verteilerkopf nach Fig. 8.

Gemäß Fig. l(A) ist ein Elektrodenhalter 1 aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise einem Kunstharz, an einer üblichen (ersten) Elektrode 2 eines Verteilerrotors 7 angebracht, der seinerseits aus einem Kunstharz besteht. Die Elektrode 2 dient der Zuführung einer Hochspannung zur Zündkerze eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Zwischen dem Elektrodenhalter 1 und der (ersten) Elektrode 2 befindet sich, wie Fig. l(B) zeigt, ein elektrischer Schaltkreis, der eine Spule L aufweist, die um die Elektrode 2 gewunden ist, sowie einen Kondensator C, der dieser Spule parallelgeschaltet ist. Das eine Ende der Spule L ist mit einer beweglichen (zweiten) Elektrode 6 verbunden, um dieser eine gewisse Spannung zuzuführen, und das andere Ende der Spule ist zwischengelegt, so daß ein einer Zentrifugalkraft ausgesetzter Kontaktpunkt 3 und eine Feder 4 eine Stromspannung

130065/0865

von der ersten Zündelektrode 2 über einen Bimetallstreifen 5 induzieren kann. Zwischen der zweiten Elektrode 6 und dem Kontaktpunkt 3 wird daher ein veränderbarer Luftspalt ausgebildet, dessen Breite "1" von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 7 abhängt.

Wie man aus Fig. 2 ersehen kann, ist eine dritte Elektrode 6' am Ende der zweiten Elektrode 6 angebracht. Diese dritte Elektrode 6' ist mit einer Feder 4' verbunden, so daß der Kontaktzeitpunkt sich gegenüber jenem des feststehenden Kontakten» 9 dee Verteilerkopfee (Fig. 3) verändern kann. Um die Ionisation des in einen Zylinder der Brennkraftmaschine angesaugten Kraftstoffes sicherzustellen» die bei hoher Drehzahl der Maschine abnehmen könnte, wird die dritte Elektrode 6' unter der Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen gezogen, so daß sie die Drehzahleinflüsse kompensieren kann, indem eine zeitliche Voreilung erzielt wird, die zur Folge hat, daß die Spannung in einem zeitlich früher liegenden Zeitpunkt des Einlaßtaktes der Zündkerze zugeführt wird. Die dritte Elektrode 6' ist zu diesem Zweck so gestaltet, daß sich der Winkel der Position, in der die Zündspannung dem festen Anschluß 9 zugeführt wird, unter dem Einfluß der Fliehkraft verändert. Das heißt, die dritte Elektrode 6' ist vorgesehen, so daß während der Ausbildung eines elektrischen Feldes zwischen dem Anschluß 9 in dem Verteilerkopf und der zweiten Elektrode 6 durch die Spule L und den Kondensator C durch einfaches Überführen der Kondensatorentladung zum Anschluß 9, der mit dem sich im Ansaugtakt befindenden Zylinder verbunden ist, es möglich ist, eine gute Verteilung und einen gesteigerten Kompressionswirkungsgrad in Übereinstimmung mit den Drehzahlbedingungen zu erhalten, auch wenn diese sich plötzlich ändern.

130065/0865

Um solche Bedingungen zu befriedigen und um unerwünschte Erscheinungen zu verhindern, die durch Gleichspannung oder Spannungsstöße am Kontaktpunkt 3 auftreten könnten, wenn die Betriebszustände der Brennkraftmaschine plötzlich geändert werden oder wenn sie bei hoher Drehzahl läuft, sind die Spule L und der ihr parallelliegende Kondensator C vorgesehen, die den Strom zum Kontaktpunkt 3 glätten, und es ergibt sich ein geeigneter Widerstand im Strompfad zur Elektrode 6 über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine.

In Fig. 3 ist mit dem Bezugszeichen 8 die Elektrode bezeichnet, von der aus die Zündspannung zur Zündkerze des sich im Verdichtungstakt befindenden Zylinders geleitet wird. Die Zündspannung wird von der Zündspule über den Mittenanschluß 11 zugeführt und von dem mit der Elektrode 8 verbundenen Anschluß 10 über ein Hochspannungskabel zur Zündkerze weitergeleitet. Der Mittenanschluß 11 ist über eine Schraubendruckfeder 13 mit einer Mittenelektrode 12 verbunden, die die Rotorelektrode 2 des Verteilers berührt (Fig. 5).

Der der Zündkerze zugeführte Strom hängt von dem Spalt ab, der zwischen dem Kontaktpunkt 3 und der zweiten Elektrode 6 ausgebildet ist und dessen Breite "1" von der Zentrifugalkraft abhängt, die auf den Kontaktpunkt 3 entgegen dar Zugkraft der Zugfeder 4 wirkt. Dieser Stromanteil flieOt zu der Zündkerze desjenigen Zylinders, der sich im Ansaugtakt befindet, während der übrige Zündstrom zu der Zündkerze geleitet wird, die in dem sich im Verdichtungstakt befindenden Zylinder angeordnet ist, so daß die Verzögerungszeit der Verbrennung des Gemische im sich im Einlaßtakt befindenden Zylinder entsprechend der Zündzeit geändert werden kann, und es ist auf diese Weise möglich, ein Optimum an Wirkungsgrad zu erhalten. Der Bimetallstreifen 5 dient dazu, hierbei die

130065/0865

Urngebungatemperatur zu berücksichtigen. Der Bimetallstreifen 5 trägt den Aufhängungspunkt der Zugfeder 4 und seine Durchbiegung hat daher einen Einfluß auf die Spaltbreite "1".

Wie die gestrichelten Linien in Fig. 4 zeigen, ist jeweils einer der Anschlüsse 9 mit einer diametral gegenüberliegenden Elektrode 8 durch eine Leitung 9' verbunden, d.h. während von dem Verteilerrotor einer bestimmten Elektrode 8 ein Zündfunke zugeführt wird, um in einem dieser Elektrode 8 zugeordneten Zylinder verdichtetes Gemisch zu zünden, wird gleichzeitig der im Verteiler diametral gegenüberliegenden Elektrode 8, die einem im Ansaugtakt befindlichen Zylinder zugeordnet ist, ein gewisser Zündstrom zugeführt.

Fig. 5 zeigt teilweise im Schnitt einen vollständigen Verteiler mit einem Verteilerrotor nach Fig. 1 und einem Verteilerkopf nach Fig. 3. Der Rotor 7 ist auf eine Welle des Verteilers 14 drehfest in vorbestimmter Lage aufgesetzt.

In einer solchen Anordnung sind Abmessung des Verteilerkopfes, Durchmesser des Verteilerkopfes und die Anschlußelemente für die Verbindung mit der Maschine sowie Rotordurchmesser und Rotorgestalt gegebenenfalls frei wählbar, um insbesondere kritischen Werten bezüglich der Uberschlagsfestigkeit und Abständen zwischen den Anschlüssen 9 und Elektroden 8 Rechnung tragen zu können.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform für einen Verteilerrotor, der dieselbe Aufgabe erfüllen kann wie der Rotor nach dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem Verteiler 14 ist der Verteilerkopf gegenüber einem üblichen völlig unverändert. Nur der Rotor weist einen vom bekannten- unterschiedlichen Aufbau auf. In der Zeichnung sind mit 2' die erste Elektrode, die der üblichen Zündung dient, und mit die zweite Elektrode bezeichnet. Der unter der Zentrifugal-

130065/0865

kraftwirkung stehende Kontaktpunkt ist mit 3* bezeichnet. Dieser beeinflußt den Strom, der der Zündkerze zugeführt wird, die dem sich im Einlaßtakt befindenden Zylinder zugeordnet ist. Dieser Kontaktpunkt 3' steht unter dem Einfluß einer Zugfeder 4¹, so daß die Weite I¹ des Spaltes zwischen dem Kontaktpunkt 3¹ und einem feststehenden Kontakt 15, der an einem Bimetallstreifen 5' angebracht ist, entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit der Maschine veränderbar ist.

Die erste Elektrode 2' ist gegenüber der eines üblichen Verteilers unverändert. Der Bimetallstreifen 5¹ dient der Kompensation von Temperatureinflüssen und ist an der zweiten Elektrode 21 angebracht. Der Kontaktpunkt 15 ist am freien Ende des Bimetallstreifens 5' angebracht. Der Spalt 1' zwischen dem beweglichen Kontaktpunkt 3¹ und dem Kontaktpunkt 15 hängt von der Drehzahl der Maschine ab, wodurch der über die Kontaktpunkte 15 und 3¹ fließende Strom beeinflußt werden kann. Die zweite Elektrode 21 ist mit einer unter Fliehkraft auslenkbaren dritten Elektrode 21' über eine Feder 22 verbunden, so daß auch sie auf Drehzahlunterschiede ansprechen kann. Die zweite Elektrode 21 ist auch mit einer Einstellschraube 16 versehen, so daß die Spaltbreite 1' im Ruhezustand gegebenenfalls nach den Maschinenbedingungen und/oder den Umweltbedingungen einjustiert werden kann. Die Gegengewichtsplatte 17, die Einstellschraube 16 und andere Elemente können aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise einem Kunstharz hergestellt sein, um Leckströme zu vermeiden.

Im beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 7¹ ebenfalls an die Gestalt der Verteilerwelle in geeigneter Weise angepaßt, um ihm auf ihr eine eindeutige Lage zu geben, Auch bei diesem Rotor wird der Strom, der der Zündkerze zugeführt wird, die dem im Einlaßtakt befindlichen Zylinder züge-

130065/0865

ordnet ist, von der Spaltbreite I¹ bestimmt, die von der Zentrifugalkraft und damit der Drehzahl der Maschine und der Umgebungstemperatur abhängt. Im Zündzeitpunkt fließt Zündstrom über die Elektrode 2' zum Anschluß 10, der mit derjenigen Zündkerze verbunden ist, die dem sich im Verdichtungstakt befindenden Zylinder zugeordnet ist. Außerdem fließt Strom zur zweiten Elektrode 21 und von dieser zum Anschluß 8, der zu einer Zündkerze führt, die einem Zylinder zugeordnet ist, der sich im Ansaugtakt befindet. Der Anschluß 8 ist dem vorerwähnten Anschluß 10 diametral gegenüberliegend angeordnet. Wenn die Drehzahl der Maschine klein ist, dann wird die Spaltbreite 1' gering. In Fig. 6(A) sind mit 18 und 19 die veränderbaren Spaltbreiteri bezeichnet, die durch Bewegung des Bimetallstreifens 5' und durch Bewegung des Kontaktpunktes 3' ausgefüllt werden können.

Ein Anschlag 23 gemäß Fig. 6(A) ist im Spalt 19 vorgesehen und hat die Aufgabe, die Zündung im Einlaßtaktzylinder zu verhindern, wenn der Kontaktpunkt 3¹ in direkter Berührung mit dem Kontaktpunkt 15 am Bimetallstreifen 5' steht.

Gemäß Fig. 6(B) sind die Induktionsspule L' und der Glättungskondensator C einander parallelgeschaltet.

In dem Verteiler nach der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die nachfolgend beschriebene Stromverteilung. Wenn am Mittenanschluß 11' Hochspannung von der Zündspule anliegt, dann wird diese der ersten Elektrode 2' über den Mittenkontakt 12' zugeführt. Dementsprechend verteilt sich der Strom zum Anschluß 10' des Verteilerkopfes. Außerdem fließt ein Strom zum Kontaktpunkt 3', der sich am Ende der Feder 4' befindet, die ihrerseits mit der Elektrode 2' verbunden ist. Der dorthin fließende Strom hängt von der

130065/0865

Spaltbreite 1' ab, die ihrerseits von der Drehzahl der Maschine abhängt. Ein feiner Entladungefunken wird gleichzeitig dem Anschluß 8 zugeführt, der mit dem Einlaßtaktzylinder verbunden ist, und zwar über die zweite Elektrode 21 über den Kontaktpunkt 15 des Bimetallstreifens 5¹. Es wird auf diese Weise eine erste Stufe einer Verbrennung des Luftkraftstoffgemisches erzeugt, d.h. es wird eine Ionisation bewirkt und es wird die Zusammensetzung und die Ausbreitung des Kraftstoffs innerhalb der zugeführten Luft verbessert.

Die Kontaktposition bezüglich der Zuordnung zu Verdichtungstaktzylinder und Ansaugtaktzylinder an der Verteilerkappe hängt von der Anzahl der Zylinder der Maschine ab. Ebenso hängt die Position der zweiten Elektrode 21 in bezug auf die erste Elektrode 2* von der Anzahl der Zylinder ab.

Beispielsweise sind bei einer Vierzylindermaschine die erste Elektrode 2¹ und die zweite Elektrode 21 diametral gegenüberliegend angeordnet, bei einer Sechszylindermaschine eilt die zweite Elektrode 21 der ersten Elektrode 2' um 120° voraus und im Falle einer Achtzylindermaschine eilt die zweite Elektrode der ersten Elektrode um 90 voraus.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ersieht man, daß die Lage der zweiten Elektrode 21 von dem Winkel abhängt, den die Kerzenanschlüsse am Verteilerkopf solcher Zylinder zueinander einnehmen, die sich jeweils gleichzeitig in Zündung verdichteten Gemische und Ansaugung befinden.

Im Falle, daß dieser Winkel verhältnismäßig klein ist und die beiden Elektroden nahe beieinander zu legen kommen, kann es notwendig sein, die Durchmesser von Verteilerkopf und Rotor zu vergrößern, damit ein ausreichender Abstand erziel-

130065/0865

bar ist. In jedem Falle ist es dann lediglich notwendig, Verteilerkopf und Rotor zu ändern, wobei freilich der Verbindungsflansch des Verteilerkopfes auf das Verteilerunterteil passen muß.

Im Betrieb einer mit dem erfindungsgemäßen Verteiler ausgerüsteten Brennkraftmaschine ergeben sich folgende Verhältnisse. Zunächst wird eine Explosion durchgeführt und Restgase verbleiben im nichtverbrannten Zustand in der am Ende des Auslaötaktes weitgehend entleerten Brennkammer. Es öffnet sich dann das Einlaßventil und Luft strömt durch den Vergaser und bildet ein Luft/Kraftstoffgemisch. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Zündung im Luft/Kraftstoffgemisch erzeugt, die gerade vom Vergaser her zuströmt. Diese Zündung bewirkt die erste Stufe der Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemisches bis zu einem solchen Zustand, daß eine Ionisation des Kraftstoffes und des aus Kraftstoff und Luft zusammengesetzten Gemisches stattfindet. Zu diesem Zeitpunkt fließt das Luft/Kraftstoffgemisch mit hoher Geschwindigkeit durch die Brennkammer und an der Zündkerze vorbei aufgrund des Ansaugunterdruckes im Zylinder und es findet keine weitere Verbrennung statt. Es ist daher möglich, Klopfeffekte vollständig zu unterbinden. Auch ist das Luft/Kraftstoffgemisch mehr oder weniger expandiert, bevor es beginnt, während der ersten Verbrennungsstufe in der Brennkammer zu verbrennen. Diese Expansion verringert den Unterdruck während des Ansaugtaktes und die Strömungsgeschwindigkeit der einströmenden Luft wird daher verringert. Eine solche Verringerung oder Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit verringert den Unterdruck im Vergaser, so daß die Menge des zugeführten Kraftstoffes ebenfalls redu-

130065/0865

ziert wird. Das Luft/Kraftstoffgemisch, das der ersten
.Verbrennungsstufe unterworfen worden ist, wird zu einem
gewissen Volumen expandiert. Dieses expandierte Gemisch
wird dann durch den Kolben komprimiert. Da die Kompressionskraft in diesem Zeitpunkt höher wird als die in einer kon ventionellen Maschine, wird das Kompressionsverhältnis gesteigert. Mit Hilfe der ersten Elektrode findet dann eine ganz übliche Zündung des verdichteten Gemisches statt und die zweite Verbrennungsstufe läuft ab. Der Funken breitet sich aus und es läuft die dritte Verbrennungsstufe ab. Es ergibt sich daraus ein sehr wirtschaftlicher Kraftstoffverbrauch, eine optimale Leistung und eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs.

130065/0865

Claims

Ansprüche

/l. !zündverteiler für Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch ein Doppel-Elektrodensystem, bestehend aus einer (ersten) Zündelektrode (2) und einer (zweiten) verstellbaren Elektrode (6,6') am Verteilerrotor (7) zum Begünstigen der Ionisation von zugeführtem Kraftstoff, der chemischen Verbindung des Kraftstoffs mit eingesaugter Luft und des Kompressionswirkungsgrades des Kraftstoff/Luft-Gemisches, welche verstellbare Elektrode (6,6') kleine Funken in den sich jeweils im Einlaßtakt befindenden Zylinder leitet.
2. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Elektrode (6,6') an der Zündelektrode (2) angebracht ist.
3. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Induktionsspule (L) um die Zündelektrode (2) gewickelt ist und ihr ein Kondensator (C) parallelgeschaltet ist, daß ein Ende der Induktionsspule (L-) mit der zweiten Elektrode (6,6') verbunden ist, und daß die Stromspannung der Zündelektrode (2) zum anderen Ende der

130065/0865

MÜNCHEN: TELEFON (O8O) 396585 KABEL: PROPINDUS -TELEX 0594 344

BERLIN: TELEFON (03O) B312O88
KABEL: PROPINDUS -TELEX OI 84 007

Induktionsspule (L) durch eine Zugfeder (4), einen der Fliehkraft unterworfenen Kontakt (3) und einen Bimetallstreifen (5) induziert wird.
4. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Fliehkraft auslenkbare Elektrode (6¹) am freien Ende der zweiten Elektrode (6,6*) angebracht ist.
5. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Anschluß (9) in dem Verteilerkopf mit einem Zündkabelanschluß (10) elektrisch verbunden ist, der einem sich im Ansaugzustand befindlichen Zylinder zugeordnet ist, welcher Anschluß (9) an einer Stelle angeordnet ist, wo sich ein Zündkabelanschluß (10) für einen im Verdichtungszustand befindlichen Zylinder der Brennkraftmaschine befindet.
6. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die der Zündkerze des im Ansaugzustand befindlichen Zylinders zugeführt ist, von einem Überschlagsspalt bestimmt ist, der zwischen der zweiten Elektrode (6,6') und einem unter der Wirkung der Fliehkraft beweglichen Kontaktpunkt (3) ausgebildet ist.
7. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Winkellagen der ersten und zweiten Elektroden des Verteilerrotors (7) entsprechend der relativen Winkellagen von Zündkabelanschlüssen am Verteilerkopf solcher Zündkerzen angeordnet sind, die einem Zylinderpaar zugeordnet sind, von denen sich einer im Verdichtungszustand und der andere im Ansaugzustand befindet.

130065/0865
8. Zündverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daG zur Temperaturkompensation ein Bimetallstreifen (5) vorgesehen ist.

130065/0865