DE3600255A1 - Optisches zuendsystem fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Brennstoffgemische von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen werden heute bekanntlich durch Zündfunken gezündet, die durch Zündkerzen erzeugt werden, die von einer Zündspule über einen Verteiler eine entsprechende Hochspannung erhalten. Die bekannten Zündsysteme haben den Nachteil, daß sie hochfrequente Störungen verursachen und außerdem relativ sorgfältig gewartet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem für Verbrennungsmotoren anzugeben, welches diese Nachteile nicht aufweist und somit keine hochfrequenten Störungen verursacht und außerdem weitgehend wartungsfrei ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein optisches Zündsystem für Verbrennungsmotoren gelöst, bei dem ein Halbleiterlaser sowie den Zylinder des Motors zugeordnete Lichtleitfaserleitungen vorgesehen sind, die den vom Halbleiterlaser erzeugten Laserstrahl empfangen und an die Zylinder des Motors zur Zündung des zur Ver­ brennung vorgesehenen Brennstoffgemisches weiterleiten, und bei dem Kerrzellen vorgesehen sind, die dafür sorgen, daß der vom Halbleiterlaser erzeugte Laser­ strahl im jeweiligen Zündzeitpunkt in die dem betreffenden Zylinder zugeordnete Lichtleitlaserleitung abgelenkt wird. Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen, die im jeweiligen Zündzeitpunkt ein Ablenksignal für die Kerrzellen liefert.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist jedem Zylinder und damit auch jeder der Lichtleitfaserleitungen eine Kerrzelle zugeordnet. Die Kerrzellen sind vor­ zugsweise derart hintereinander geschaltet, daß sie den vom Halbleiterlaser er­ zeugten Laserstrahl unabgelenkt durchlassen, wenn keine Ablenkspannung an einer der Kerrzellen anliegt, während diejenige Kerrzelle den Laserstrahl ablenkt, die im Zündzeitpunkt des ihr zugeordneten Zylinders eine Ablenkspannung erhält.

Die Zündung erfolgt bei dem optischen Zündsystem nach der Erfindung durch einen Laserstrahl, der durch einen Halbleiterlaser erzeugt, über Kerrzellen in Licht­ leitfaserleitungen (auch Lichtwellenleiter genannt) gestrahlt und mittels der Licht­ leitfaserleitungen in die Brennkammern der Motorzylinder geleitet wird.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Die Figur zeigt einen Halbleiterlaser 1, der den für die Zündung der Brennstoff­ gemische erforderlichen Laserstrahl erzeugt. Der vom Halbleiterlaser 1 ausgehende Laserstrahl trifft auf die Hintereinanderschaltung von Kerrzellen, deren Zahl der Zylinderzahl des Motors entspricht. lm Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Vierzylindermotor, so daß im Ausführungsbeispiel entsprechend den vier Zylindern des Motors vier Kerrzellen (2, 3, 4, 5) hintereinander geschaltet sind. Die Hintereinanderschaltung der Kerrzellen erfolgt entsprechend der Zündfolge, d.h. bei einer Zündfolge von z.B. 1, 2, 4, 3 liegt die dem ersten Zylinder zuge­ ordnete Kerrzelle (2) als erste Kerrzelle vor dem Laser 1, dann folgt die dem zweiten Zylinder zugeordnete Kerrzelle (3), dann die dem vierten Zylinder zuge­ ordnete Kerrzelle (4) und schließlich die dem dritten Zylinder zugeordnete Kerr­ zelle (5). Liegt keine Ablenkspannung an einer der vier Kerrzellen an, so kann der Laserstrahl die vier Kerrzellen ungehindert passieren. Liegt jedoch eine Ab­ lenkspannung an nur einer der vier Kerrzellen an, so wird der Laserstrahl von der betreffenden Kerrzelle im Winkel 90° nach oben reflektiert, da Kerrzellen bekannt­ lich die Eigenschaft haben, daß sie ohne Ablenkspannung einen Lichtstrahl ungehin­ dert passieren lassen, während sie einen Lichtstrahl reflektieren, wenn an ihnen die für die Ablenkung erforderliche Ablenkspannung anliegt.

Die von den Kerrzellen reflektierten Laserstrahlen gelangen in Lichtleitfaser­ leitungen (6, 7, 8, 9), die zur Weiterleitung der reflektierten Laserstrahlen dienen und zwischen den Kerrzellen (2, 3, 4, 5) und den Zylindern (10, 11, 12, 13) angeordnet sind. Die Ablenkspannungen müssen im richtigen Zündzeitpunkt der einzelnen Zy­ linder an die entsprechenden Kerrzellen gelangen. Dafür sorgt die in der Figur unter den Kerrzellen befindliche Einrichtung, die in einigen Teilen einem Zünd­ verteiler entspricht. Die Einrichtung weist gemäß der Figur einen kreisförmigen Teller 14 als Träger für vier Hallsonden (15, 16, 17, 18) auf, die rotationssymme­ trisch auf dem Teller 14 angeordnet und um 90° gegeneinander versetzt sind. Der Teller 14 weist in der Mitte eine Öffnung auf, durch die eine Welle 19 gesteckt ist, die von der Kurbelwelle angetrieben wird. Da die Umdrehungszahl des Tellers 14 mit der Umdrehungszahl der Kurbelwelle nicht übereinstimmt, erfolgt wie bei einem normalen Zündverteiler der Antrieb der Welle 19 über ein Zahnradgetriebe 20.

Auf der Welle 19 befindet sich eine Scheibe 21, an deren Rand eine Blende 22 an­ geordnet ist. Die Blende 22 durchfährt im jeweiligen Zündzeitpunkt die Schlitze der Hallschranken und unterbricht dadurch die Schaltstrecken. Dabei wird ein elek­ trisches Signal (Impuls) ausgelöst, welches verstärkt oder unverstärkt gleich der Ablenkspannung für die Kerrzellen ist. Die Ablenksignale werden über die Leitungen 23, 24, 25 und 26 zu den entsprechenden Kerrzellen geleitet.

Als Hallschranke kann beispielsweise die Magnetgabelschranke HKZ 101 verwendet werden. Anstelle von Hallschranken können beispielsweise auch induktive Näherungs­ schalter wie z.B. der Näherungsschalter IS TCA 305 oder Lichtschranken verwendet werden.

Claims (6)

1. Optisches Zündsystem für Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterlaser sowie den Zylindern des Motors zugeordnete Lichtleitfaser­ leitungen vorgesehen sind, die den vom Halbleiterlaser erzeugten Laserstrahl empfangen und an die Zylinder des Motors zur Zündung des zur Verbrennung vor­ gesehenen Brennstoffgemisches weiterleiten, und daß Kerrzellen vorgesehen sind, die dafür sorgen, daß der vom Halbleiterlaser erzeugte Laserstrahl im jewei­ ligen Zündzeitpunkt in die dem betreffenden Zylinder zugeordnete Lichtleitfa­ serleitung abgelenkt wird, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die im jeweiligen Zündzeitpunkt ein Ablenksignal für die Kerrzellen liefert.

2. Optisches Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinder und damit auch jeder der Lichtleitfaserleitungen eine Kerrzelle zuge­ ordnet ist.

3. Optisches Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerrzellen derart hintereinander geschaltet sind, daß sie den vom Halbleiterla­ ser erzeugten Laserstrahl unabgelenkt durchlassen, wenn keine Ablenkspannung an einer der Kerrzellen anliegt, und daß diejenige Kerrzelle den Laserstrahl ab­ lenkt, die im Zündzeitpunkt des ihr zugeordneten Zylinders eine Ablenkspannung erhält.

4. Optisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung einen Träger aufweist, auf dem rotationssymme­ trisch Schalter entsprechend der Anzahl der vorhandenen Motorzylinder ange­ ordnet sind, die eine Schaltstrecke aufweisen, welche durch ein Unterbrecher­ teil unterbrechbar ist, und die ein elektrisches Signal abgeben, wenn ihre Schaltstrecke unterbrochen wird, daß der Träger in seinem mittleren Bereich eine Öffnung aufweist, in der sich eine Welle befindet, die von der Steuerwelle des Motors in Rotation versetzt wird, und daß an der Welle ein Unterbrecherteil angebracht ist, welches beim Durchlauf der Schaltstrecken der Schalter die Schaltstrecken unterbricht.

5. Optisches Zündsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger verdrehbar ist und daß der Träger in einer bestimmten Position feststellbar ist.

6. Optisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Schalter Hall-Schranken, induktive Näherungsschalter oder Licht­ schranken vorgesehen sind.