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Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine
Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit mindestens zwei ständig mit dem Zünder
verbundenen Zündkerzen m einem Zylinder.
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Zweck der Erfindung ist, eine sichere, den Brennstoffverbrauch günstig
beeinflussende Zündung bei allen Betriebsbedingungen der Maschine zu erzielen. Die
Zündeinrichtung soll insbesondere für rasch laufende Maschinen hoher Verdichtung,
in welchen hohe Temperaturen im Verbrennungsraum entstehen, verwendet werden.
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Zündkerzen mit niedrigem Glühzündungswert behalten ihre Isolationseigenschaft
und die Fähigkeit, Hitze abzuleiten, ohne daß das Porzellan oder irgendwelche andere
Isolierungen beschädigt werden, nur bis zu einer bestimmten Temperatur. Bei modernen
rasch laufenden Brennkraftmaschinen ist die Zeitspanne zwischen den einzelnen Explosionen
jedoch so kurz, daß die Zündkerzen rasch überhitzt werden und die Gefahr besteht,
daß sie ihre Isolationsfähigkeit verlieren, ja selbst schmelzen, den Brennstoff
kracken und durch den abgesetzten Kohlenstoff kurzgeschlossen werden.
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Es ist bekannt, daß Porzellan, Glimmer und andere poröse Isolierstoffe
bei gewissen Temperaturen bei dem Zerfall von Kohlenwasserstoffen eine ausgesprochen
metallische Wirkung haben. In Gegenwart solcher poröser Materialien werden Kohlenstoffverbindungen
in ihre Komponenten zerlegt mit dem schließlichen Resultat von C02 und Wasser. Die
kritische Temperatur, bei welcher dies in Gegenwart des Katalysators geschieht,
ist ungefähr 4oo° C. Die erwähnten Gase, wie Kohlendioxyd und, in einem geringeren
Ausmaße, Kohlenoxyd, sind gute Leiter fürhochgespannten Strom, besonders bei hoher
Verdichtung. Deshalb können, wenn irgendein Teil der Zündkerze die kritische Temperatur
erreicht oder überschreitet, unter Umständen die in der Nähe der Zündkerze sich
entwickelnden Gase nach und nach das Potential der Elektroden so weit schwächen,
bis die Entladung eines heißen Funkens vollständig verhindert und die Zündkerze
durch ein Gaspolster .kurzgeschlossen ist.
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Eine weitere, mögliche Ursache für das Ver-"sagen der Zündkerze ist
die, daß sie zu kalt ist und Kurzschluß an den Isolationsoberflächen zeigt infolge
Ablagerung von Kohlenstoffteilchen, die als Leiter des Hochspannungsstromes dienen.
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Um diese Schwierigkeiten zu überwinden und eine Zündeinrichtung zu
schaffen, welche unter allen Betriebsbedingungen sicher ärbeitet,
besitzt
gemäß der Erfindung eine der Zündkerzen einen niedrigen Gliihzündungswert und ist
vor Strahlungswärme geschützt,.. z. B. in einer Kammer, angeordnet, während; die
andere Zündkerze einen hohen Glüh-ä. fi dungswert aufweist und gegen den Ve nungsraum
zu offen liegt. Die Zündkerze'. mit niedrigem Glühzündungswert ist in einer Ausnehmung
angeordnet, die durch eine Verengung derart mit dem Verbrennungsraum verbunden ist,
daß die Strahlung des Verbrennungsraumes auf die Zündkerze nicht unmittelbar einwirken
kann. Die Elektroden der Zündkerze mit niedrigem Glühzündungswert liegen nahe der
Verengung.
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Durch die Verwendung bekannter Arten von Zündkerzen verschiedener
Glühzündungswerte in .einem Zylinder .soll eine sichere Zündung sowohl lei Langsamlauf
und Anlassen der Maschine als auch bei raschem Lauf der Maschine, d. i. bei hohen
Temperaturen iin Verbrennungsraum, erzielt werden.
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In den Zeichnungen ist Fig. i ein Querschnitt durch eine Zweitaktbrennkraftmaschine
mit hoher Verdichtung und hoher Temperatur im Verbrennungsraum mit der Zündeinrichtung
gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Zündkerze mit niedrigem Glühzündungswert, Fig.3
ein. senkrechter Schnitt durch eine Viertaktmaschine, die Anordriung der Zündkerzen
zeigend, Abb.4 eine Skizze der Zündungseinrichtung mit anderen Zündkerzen, Fig.
5 ein :senkrechter Schnitt durch den Aufbau einer Zweitaktmaschine, und Fig: 6 eine
Skizze, der Zündkerzen für die Maschine gemäß der Fig. 5.
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Es können erfindungsgemäß zwei oder mehr Zündkerzen je Zylinder verwendet
werden. -Es wurde jedoch gefunden, daß meist zwei Zündkerzen genügen. Eine dieser
Zündkerzen besitzt einen niedrigen Glühzündungswert und kann als Startkerze angesprochen
werden. Sie arbeitet mit Sicherheit bei verhältnismäßig niedriger Temperatur im
Verbrennungsraum, d. i. beim Anlaufen der Maschine oder bei geringerer Drehzahl.
Die andere Zündkerze besitzt einen hohen Glühzündungswert, d. h. sehr große Wärmeabfuhr.
Sie arbeitet sicher bei höhen Temperaturen im Verbrennungsraum, z. B. bei hoher
Drehzahl der Maschine.
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Beim Anlauf, Leerlauf und geringer Geschwindigkeit arbeitet die Zündkerze
mit niedrigem Glühzündungswert normal. Bei steigender Temperatur kann' die Zündsicherheit
dieser Zündkerze infolge der Gegenwart von leitenden Gasen abnehmen, welche in der
Funkenstrecke zu funkenloser Entladung führen können. Während dies geschieht, wird
bei steigender Temperatur die Zündkerze mit a@ohem Glühzündungswert von allen Konden-:aälionsprodukten
auf ihrer Oberfläche rein :p##-brannt, so daß die Zündkerze arbeitenkann. `.`-@=
Die Zündeinrichtung ist besonders vorteilhaft bei heiß gehenden Maschinen, wie beispielsweise
Zweitaktmaschinen mit hoher Kompression.
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Als Verwendungsgebiet werden hauptsächlich schwere Maschinen in Betracht
kommen, ungefähr derart, wie sie in Querschnitt in Fig. i gezeigt ist. Diese Maschine
stellt eine Zweitaktbrennkraftmaschine dar, bei der die frische Ladung in das Kurbelgehäuse
gesaugt wird und, von dem Kolben verdichtet, danach dem Zylinder zur weiteren Verdichtung
und Verbrennung zugeführt wird.
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In Fig. i sind zwei gegenüberliegende Zylinder 2, 2' gezeigt, von
denen mehrere Paare hintereinander angeordnet sein können.
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In dieser Maschine ist die Vorverdichtung außerordentlich groß und
ebenso die sich im Verbrennungsraum der Zylinder 2, 2' entwikkelnde Temperatur.
Die bekannte Anordnung einer oder mehrerer gleicher Zündkerzen würde hier nicht
genügen, um die Betriebssicherheit der Maschine zu gewährleisten. Es sind zwei Zündkerzen
18 und i g in Bohrungen des Zylinderkopfes gelagert.
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Die Zündkerze 18 hat einen hohen Glühzüridungs-v#ert. -Die Funkenstrecke
dieser Zündkerze 18 erstreckt sich in die Verbrennungskammer des Zylinders.
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Die Zündkerze ig hat einen niedrigen Glühzündungswert. Sie liegt geschützt
in einer mit dem Verbrennungsraum verbundenen Ausnehmung 24. mit einer sich verengenden
öffnung 25, welche durch eine überhängende Lippe an der Wand des Zylinderkopfes
gebildet wird. Die Öffnung 25 liegt vorzugsweise im Winkel zur Zündkerze, so daß
der Eintritt in den Zylinder in der Nähe der gekühlten Zylinderwand liegt. Die Öffnung
25 ist in solch einem Winkel zur Ausnehmung 24 angeordnet, daß die Wand die strahlende
Wärme, welche in die Öffnung kommt, ablenkt und absorbiert, so daß die Zündkerze
i g vor Strahlungswärme geschützt ist.
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Das Reinigen der Ausnehmung 2q. geschieht in bekannter Weise selbsttätig
und wird durch die Lage der Zündkerze i g in dieser Ausnehmung verursacht. Nach
jeder Explosion fällt der Druck in der Ausnehmung 24 auf den Druck, der im. Zylinder
ist, und der größte Teil -der Auspuffgase strömt aus dieser Ausnehmung. Bei dem
folgenden Verdichtungshub zwingt die verdichtete frische Gasmischung das übriggebliebene
Auspuffgas in die Ausnehmung 24 zurück bis an den Fuß
der Zündkerze.
Das Ende der Zündkerze ist nahe genug den Öffnungen 24, und der freie Raum hinter
diesen Endpunkten ist genügend groß, um solches Restauspuffgas zurückzuschieben,
weg von den Endpunkten bei jedem Verdichtungshub.
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Die Verwendung der Zündeinrichtung gemäß der Erfindung für eine Viertaktmaschine
ist in Fig. 3 gezeigt. Die Zündkerze 36 ist eine Zündkerze mit hohem Glühzündungswert.
Die Zündkerze 37 besitzt niedrigen Glühzündungswert.
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Beim Anlaufen, Leerlauf oder geringerer Geschwindigkeit der Maschine
arbeitet die Zündkerze 37 störungsfest, -während die Zündkerze 36 bei höheren Temperaturen
und Drehzahlen arbeitet.
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Die Verwendung von Zündkerzen anderer Art zeigt Fig.4. Hier hat die
Zündkerze 45 hohen Glühwert, während die Zündkerze 46 niedrigen Glühzündungswert
besitzt.
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Ein weiteres Verwendungsgebiet ist in Fig. 5 gezeigt. Die Figur stellt
eine übliche Zweitaktmaschine dar. Der Zylinderkopf besitzt Bohrungen 62, 63 zur
Aufnahme der Zündkerzen 64, 65, die beide nahe der luftgekühlten Zylinderwand liegen.
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In der Fig. 6 ist eine Zündkerze 64 mit hohem Glühzündtuigswert gezeigt.
Sie besitzt eine kleine Isolieroberfläche 66 und Metallpackungen 67, 68, die mit
der Metallhülse in Berührung stehen. Kerze 65 hat niedrigen Glühwert, einen langen
Porzellanisolator 69 und eine äußere Metallbüchse 70, welche die Zündkerze umgibt
und dadurch eine Tasche 71 mit einer verengten Auslaßöffnung 72 bildet. Die
Auslaßöffnung ist seitlich an der Tasche 7 i angeordnet, damit die Wand der Öffnung
die strahlende Verbrennungswärme, welche in die Öffnung kommt, absorbiert. Dadurch
-wird diese Wärme von der Zündkerze 65 ferngehalten, welche in rasch arbeitenden
Maschinen zu heiß -werden -würde, wenn sie vollständig frei gelagert wäre. Die Hülse
70 ist aus wärmeleitendem Stoff, wie Eisen oder Stahl, hergestellt. Die Hülse
kann als Teil der Zündkerze geliefert werden oder aus einem Stück mit dem Zylinderkopf
gegossen werden oder an dem Zylinderkopf befestigt werden.
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Die Anzahl der Zündkerzen in einem Zylinder kann den Bedürfnissen
entsprechend gewählt werden. Es können mehrere Zündkerzen der beiden Arten in einem
Zylinder angeordnet sein, und in manchen Fällen mag es auch zweckmäßig sein, eine
einzige Zündkerze einer Art und mehrere Zündkerzen der anderen Art in einem Zylinder
entweder in Serie oder parallel geschaltet zu verwenden.