DE3615395A1

DE3615395A1 - Sparkplug which is intended for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE3615395A1
Application number: DE19863615395
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Dr Herden
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1986-05-07
Publication date: 1987-11-12

Abstract

A sparkplug is proposed for so-called "breakdown ignition", in the case of which, according to the invention, a preliminary spark gap (4) and a circuit element (5) having an inductive component form a series circuit which is connected between a high-voltage connection (1) and earth, in the case of which, furthermore, the high-voltage connection (1) is connected via a first capacitor (6) to earth and via a second capacitor (9), away from earth, to the parallel circuit which consists of a charging resistor (7) and an ignition spark gap (8). <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Es ist (nach der DE-OS 33 08 522 bzw. US-PS 45 49 114) bereits eine in dieser Richtung liegende Zündkerze be kannt, die sich bei ihrer Anwendung besonders dadurch auszeichnet, daß auch magere Kraftstoff-Luft-Gemische mit hinreichender Sicher heit entflammt werden und sich dabei eine gute Energieausbeute des Kraftstoffes ergibt, daß ferner eine vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches eintritt und man somit günstige Abgaswerte erhält und daß schließlich ohne weiteres die Zündspannungsimpulse von herkömmlichen Zündanlagen Verwendung finden können, weil diese Impulse durch die Wirkungsweise der Zündkerze eine weitere Erhöhung ihres Scheitelwertes erfahren. Als nachteilig hat sich bei der be kannten Ausführung herausgestellt, daß durch die Schaltungsanordnung der in der Zündkerze vereinigten Schaltungselemente in topologischer Hinsicht kein zufriedenstellender Aufbau realisierbar ist, weil man von der Achs- bzw. Rotationssymmetrie abweichen muß und sich dadurch komplizierte Formen wenigstens einiger Einzelelemente ergeben, was den Zusammenbau der Kerze schwierig und demzufolge auch zeitauf wendig macht.The invention relates to a spark plug according to the preamble of Main claim. It is (according to DE-OS 33 08 522 or US-PS 45 49 114) be a spark plug in this direction knows, which is particularly characterized by its application, that even lean fuel-air mixtures with sufficient certainty be ignited and thereby a good energy yield of the Fuel shows that further complete combustion of the Fuel-air mixture occurs and thus you get favorable exhaust gas values receives and that finally the ignition voltage pulses of conventional ignition systems can be used because these Impulse through the operation of the spark plug a further increase experienced their peak value. The disadvantage of be known execution pointed out that by the circuit arrangement of the circuit elements combined in the spark plug in topological Regardless, a satisfactory structure is not feasible because one must deviate from the axis or rotational symmetry and thereby complicated shapes of at least some individual elements result in what the assembly of the candle difficult and therefore time-consuming makes maneuverable.

Advantages of the invention

Bei der erfindungsgemäßen Zündkerze wird durch Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angeführten Maßnahmen der vorerwähnte Nachteil in befriedigendem Maß vermieden.In the spark plug according to the invention is by using the in characterizing part of the main claim listed measures of the aforementioned disadvantage avoided to a satisfactory extent.

In dem Unteranspruch ist eine vorteilhafte Maßnahme für die Reali sierung der Erfindung angegeben.In the subclaim is an advantageous measure for the Reali Sation of the invention specified.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die schaltungsmäßige Darstellung und Fig. 2 den kon struktiven Aufbau der erfindungsgemäßen Zündkerze.An embodiment of the invention is shown in the drawing and Darge explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1, the circuit even view, and FIG. 2 shows the kon constructive structure of the spark plug according to the invention.

Description of the embodiment

In der elektrischen Schaltung nach Fig. 1 ist mit 1 ein Hoch spannungsanschluß bezeichnet, an dem von einer herkömmlichen Zündan lage, vorzugsweise von einer Hochspannungs-Kondensator-Zündanlage, Zündspannungsimpulse zugeführt werden. Der Hochspannungsanschluß 1 liegt über einen Vorwiderstand 2 an einer Verzweigung 3, wobei die Verzweigung 3 mit Masse Verbindung hat, und zwar über die Serien schaltung einer vorzugsweise mit Gas gefüllten Vorfunkenstrecke 4 und eines Schaltungselementes 5 mit induktiver Komponente, ferner über einen ersten Kondensator 6 und schließlich über die aus einem Ladewiderstand 7 und einer Zündfunkenstrecke 8 bestehende Parallel schaltung, der ein zweiter Kondensator 9 vorgeschaltet ist.In the electrical circuit according to FIG. 1, 1 denotes a high voltage connection, to which ignition voltage pulses are supplied from a conventional ignition system, preferably from a high-voltage capacitor ignition system. The high-voltage connection 1 is connected through a series resistor 2 to a junction 3 , the junction 3 having a ground connection, specifically via the series circuit of a spark gap 4, preferably filled with gas, and a circuit element 5 with an inductive component, further via a first capacitor 6 and finally via the parallel circuit consisting of a charging resistor 7 and a spark gap 8 , which is preceded by a second capacitor 9 .

Der Hochspannungsanschluß 1, der Vorwiderstand 2, der erste Konden sator 6, der zweite Kondensator 9, das induktive Schaltungselement 5, die Vorfunkenstrecke 4, der Ladewiderstand 7 und die Zündfunken strecke 8 sind zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die nach herkömm licher Art in den Motorblock der Brennkraftmaschine einschraubbar ist. Als weitere wesentliche Teile gehören noch ein Isolator 10 und ein die Einzelteile zusammenhaltendes Metallgehäuse 11 zu dieser Baueinheit. Der wenigstens nahezu stabförmige Isolator 10 ist ro tationssymmetrisch geformt und hat kreisrunden Querschnitt. Er be steht aus einem Kopfteil 12, einem Fußteil 13 und einem einen Hohl raum 14 für die Vorfunkenstrecke 4 freilassenden Mittelteil 15.The high-voltage terminal 1 , the series resistor 2 , the first capacitor 6 , the second capacitor 9 , the inductive circuit element 5 , the spark gap 4 , the charging resistor 7 and the spark gap 8 are combined to form a unit which is made in the engine block according to the conventional way the internal combustion engine can be screwed in. An additional insulator 10 and a metal housing 11 that holds the individual parts together belong to this structural unit as further essential parts. The at least almost rod-shaped insulator 10 is formed in a rotationally symmetrical manner and has a circular cross section. It consists of a head part 12 , a foot part 13 and a cavity 14 for the spark gap 4 leaving the middle part 15 .

Der Hochspannungsanschluß 1 wird durch einen fest in dem Kopfteil 12 sitzenden Schraubenbolzen 16 gebildet, der mit einem Gewindeab schnitt aus dem Kopfteil 12 herausragt. Innerhalb des Kopfteiles 12 schließt sich an den Hochspannungsanschluß 1 der Vorwiderstand 2 an. Von dem Vorwiderstand 2 setzt sich unter Zwischenfügung der Ver zweigung 3 der erste Abschnitt 17 einer Mittelelektrode 18 fort. Der erste Abschnitt 17 der Mittelelektrode 18 hat kreisförmigen Quer schnitt und mit dem einen Anschluß des zweiten Kondensators 9 Ver bindung. Von dem anderen Anschluß des zweiten Kondensators 9 setzt sich der zweite Abschnitt 19 der Mittelelektrode 18 fort, wobei die dem zweiten Kondensator 9 abgewandte Stirnseite dieses Abschnittes 19 aus dem Fußteil 13 hervorsteht. Dieses hervorstehende Ende 20 bildet mit einer hornförmig gebogenen Gegenelektrode 21 die Zünd funkenstrecke 8. Die hornförmige Gegenelektrode 21 steht von der dem Hochspannungsanschluß 1 abgewandten Stirnseite des hülsenförmigen Metallgehäuses 11 ab, das den Fußteil 13 und den Fuß des Kopfteiles 12 so umschließt, daß die Einzelteile der Zündkerze fest zusammen gehalten werden.The high-voltage connection 1 is formed by a screw bolt 16 which is firmly seated in the head part 12 and which projects with a thread portion from the head part 12 . The series resistor 2 is connected to the high-voltage connection 1 within the head part 12 . From the series resistor 2 continues with the interposition of the Ver 3 the first section 17 of a center electrode 18 . The first section 17 of the center electrode 18 has a circular cross section and with the one connection of the second capacitor 9 Ver connection. The second section 19 of the center electrode 18 continues from the other connection of the second capacitor 9 , the end face of this section 19 facing away from the second capacitor 9 protruding from the foot part 13 . This protruding end 20 forms with a horn-shaped curved counter electrode 21, the spark gap 8th The horn-shaped counter electrode 21 protrudes from the end of the sleeve-shaped metal housing 11 facing away from the high-voltage connection 1 , which encloses the foot part 13 and the foot of the head part 12 in such a way that the individual parts of the spark plug are held firmly together.

Das Kopfteil 12 und das Mittelteil 15 schließen mit den einander zu gekehrten Stirnseiten einen Ringraum ein, der zur Aufnahme des er sten zylindrischen Kondensators 6 Verwendung findet. Dabei hat der erste zylindrische Kondensator 6 an seinem einen Anschluß mit der Verzweigung 3 und an seinem anderen Anschluß mit dem Metallgehäuse 11 elektrische Verbindung. The head part 12 and the central part 15 enclose with the mutually facing end faces an annular space which is used to accommodate the most cylindrical capacitor 6 . The first cylindrical capacitor 6 has an electrical connection at its one connection with the branch 3 and at its other connection with the metal housing 11 .

In Richtung auf die Zündfunkenstrecke 8 wird im Mittelteil 14 des Isolators 10 der erste Abschnitt 17 der Mittelelektrode 18 von einem Raum kreisförmigen Querschnitts mit kleinerem Durchmesser und danach von einem Raum kreisförmigen Querschnitts mit größerem Durchmesser umgeben, wobei der letztgenannte Raum der Raum 14 für die Aufnahme der Vorfunkenstrecke 4 ist und vorzugsweise unter Gasdruck steht. Als Gas ist Stickstoff gut geeignet. Die Vorfunkenstrecke 4 wird durch einen mit dem Metallgehäuse 11 in Verbindung stehenden und in den Raum 14 greifenden Metallring 22 und die gegenüberliegende ring förmige Aufbauchung 23′ einer Metallhülse 23 gebildet. In dem Raum mit kleinerem Durchmesser des Mittelstückes 15 ist die Hülse 23 mit seiner einen Stirnseite unter Zwischenfügung des Schaltungselementes 5 mit induktiver Komponente an der Verzweigung 3 abgestützt. Die andere Stirnseite der Hülse 23 stößt gegen den Boden des zu dem Iso lator 10 gehörenden Mittelstückes 15.In the direction of the spark gap 8 in the middle part 14 of the insulator 10, the first section 17 of the center electrode 18 is surrounded by a space of circular cross-section with a smaller diameter and then by a space of circular cross-section with a larger diameter, the latter space being the space 14 for receiving the spark gap 4 is and is preferably under gas pressure. Nitrogen is well suited as a gas. The spark gap 4 is formed by a communicating with the metal housing 11 and reaching into the space 14 metal ring 22 and the opposite ring-shaped bulge 23 'of a metal sleeve 23 . In the space with a smaller diameter of the middle piece 15 , the sleeve 23 is supported with its one end face with the interposition of the circuit element 5 with inductive component at the junction 3 . The other end face of the sleeve 23 abuts against the bottom of the middle piece 15 belonging to the isolator 10 .

Der Widerstand 7 wird durch einen Widerstandsbelag gebildet, der auf einen aus dem Gehäuse 11 vorspringenden Teil des Fußteiles 14 aufge bracht ist und mit dem Gehäuse 11 einerseits und dem hervortretenden Ende 20 der Mittelelektrode 18 andererseits in elektrischer Ver bindung steht.The resistor 7 is formed by a resistance covering, which is brought up on a projecting part of the foot part 14 from the housing 11 and with the housing 11 on the one hand and the protruding end 20 of the center electrode 18 on the other hand in electrical connection.

Der den Hochspannungsanschluß 1 bildende Schraubenbolzen 16, der Widerstand 2, die hülsenförmige Verzweigung 3, der erste Kondensator 6, die Windungen des Schaltelelementes 5, die Hülse 23, die Ring elektrode 22, der zweite Kondensator 9 und die zwei Abschnitte 17, 19 der Mittelelektrode 18 sind so in dem Isolator 10 angeordnet, daß ihre gedachten Längsmittelachsen mit der gedachten Längsmittelachse des Isolators 10 zusammenfallen.The high-voltage connection 1 forming bolts 16 , the resistor 2 , the sleeve-shaped branch 3 , the first capacitor 6 , the turns of the switching element 5 , the sleeve 23 , the ring electrode 22 , the second capacitor 9 and the two sections 17 , 19 of the center electrode 18 are arranged in the insulator 10 so that their imaginary longitudinal central axes coincide with the imaginary longitudinal central axis of the insulator 10 .

Mit 24 sind Siliconzwischenlagen bezeichnet. Das Gewinde 25 dient zum Einschrauben der Kerze in den Motorblock. With 24 intermediate silicone layers are designated. The thread 25 is used to screw the candle into the engine block.

Die soeben beschriebene Zündkerze hat folgende Wirkungsweise:The spark plug just described works as follows:

Gelangt ein Hochspannungsimpuls an den Hochspannungsanschluß 1, so wird der erste Kondensator 6 über den Vorwiderstand 2 und der zweite Kondensator 9 sowohl über den Vorwiderstand 2 als auch über den Ladewiderstand 7 aufgeladen. Erreicht dabei die Verzweigung 3 einen bestimmten Spannungswert, so bricht die Vorfunkenstrecke 4 durch und der zweite Kondensator 6 kann sich über das Schaltungselement 5 und diese Vorfunkenstrecke 4 entladen. Der zweite Kondensator 9 kann wegen der durch den Ladewiderstand 7 festgelegten großen Entlade zeitkonstanten der Entladung des ersten Kondensators 6 zeitlich nicht folgen. Durch die Wirkung des Schaltelementes 5 mit induktiver Komponente wird der erste Kondensator 6 nicht nur ent- sondern umge laden, so daß am ersten Kondensator 6 der dem zweiten Kondensator 9 zugewandte Anschluß negativ und der Masse zugewandte Anschluß posi tiv wird. Es wirken jetzt die Ladespannung am zweiten Kondensator 9 und die nunmehr umgekehrt ansteigende Ladespannung am ersten Konden sator 6 als Summe auf die Zündkerze 8 bis schließlich der elek trische Überschlag erfolgt und somit der Zündfunke erzeugt wird.If a high-voltage pulse reaches the high-voltage connection 1 , the first capacitor 6 is charged via the series resistor 2 and the second capacitor 9 both via the series resistor 2 and via the charging resistor 7 . If the junction 3 reaches a certain voltage value, the spark gap 4 breaks through and the second capacitor 6 can discharge via the circuit element 5 and this spark gap 4 . The second capacitor 9 cannot follow the time constant of the discharge of the first capacitor 6 due to the large discharge determined by the charging resistor 7 . Due to the action of the switching element 5 with inductive component, the first capacitor 6 is not only unloaded but vice versa, so that on the first capacitor 6 the terminal facing the second capacitor 9 becomes negative and the terminal facing ground becomes positive. There now act the charging voltage on the second capacitor 9 and the now reversely increasing charging voltage on the first capacitor 6 as a sum on the spark plug 8 until finally the electric flashover occurs and thus the ignition spark is generated.

Wie bereits erwähnt, können unter Verwendung der erfindunsgsgemäßen Schaltungsanordnung die Einzelteile der Zündkerze rotations symmetrische Form haben und symmetrisch zur gedachten Längsmittel achse angeordnet werden.As already mentioned, using the Invention Circuit arrangement rotates the individual parts of the spark plug have a symmetrical shape and symmetrical to the imaginary longitudinal center axis are arranged.

Claims

1. A spark plug intended for an internal combustion engine, which has a high-voltage connection and is a structural union, consisting of an ignition spark gap that can be inserted into the combustion chamber of the internal combustion engine and is grounded on one side,
a first capacitor that can be charged with high voltage, can be discharged via the spark gap and is connected to ground on one side,
the second capacitor is located on the electrode of the spark gap facing away from the ground and on a charging resistor connected to ground on one side,
and a spark gap connected to the first capacitor and the second capacitor,
characterized in that the spark gap ( 4 ) and a circuit element ( 5 ) with a inductive component forms a series circuit between the high voltage connection ( 1 ) and ground, the high voltage connection ( 1 ) via the first capacitor ( 6 ) to ground and above the second capacitor ( 9 ) is turned away from the ground on the parallel circuit consisting of the charging resistor ( 7 ) and the ignition spark gap ( 8 ).

2. Spark plug according to claim 1, characterized in that the United connection to the high voltage connection ( 1 ) is made via a common series resistor ( 2 ).