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Zündvorrichtung Zündvorrichtungen für Brennkraftmaschinen mit innerer
Verbrennung sind bekannt, bei welchen ein eine Stromquelle im wesentlichen gleichbleibender
Spannung und einen Kondensator enthaltender Ladekreis vorgesehen sind, bei .dessen
Schließen der Kondensator geladen wird. Weiterhin ist ein Entladekreis vorhanden,
in welchem der Kondensator, jedoch nicht die Stromquelle enthalten ist und bei dessen
Schließen .der Kondensator entladen wird. Eine von der Maschine angetriebene Schaltvorrichtung
bewirkt das abwechselnde Schließen und Öffnen des Lade-und Entladekreises, während
ein die Zündvorrichtung, z. B. eine Zündkerze enthaltender Hochspannungskreis mit
dem Entladekreis induktiv gekoppelt ist.
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Die Erfindung. verbessert die genannte bekannteAnordnung dadurch,
daß der dieZündvorrichtung enthaltende Hochspannungskreis induktiv sowohl mit dein
Entladekreis als auch mit dem Ladekreis gekoppelt ist, wodurch der Zündvorrichtung
sowohl beimLaden als auch beim Fntladen des Kondensators ein Spannungsstoß zur Verfügung
steht.
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Bei der bekannten Anordnung wird demgegenüber nur für jede Einzelperiode
des Stromverbrauches ein Funke erzeugt, so daß beim Erfindungsgegenstand mit etwa
.dem gleichen Stromverbrauch die doppelte Funkenzahl erzeugt wird. Die Beanspruchung
der Batterie wird daher herabgesetzt und die Lebensdauer der Batterie entsprechend
verlängert. Dadurch, daß die Primärwicklung des Transformators auch im Ladekreis
des Kondensators liegt, erstreckt sich der während der Ladung erzeugte Lichtbogen
über einen Zeitraum, welcher der zur völligen Ladung des Kondensators erforderlichen
Zeit entspricht. Die Energie und die Zeitdauer des Lichtbogens ist daher durch die
Kapazität des Kondensators und die Spannung der Batterie vorbestimmt. Entsprechend
wird der während der völligen Entladung des Kondensators erzeugte Lichtbogen die
gleiche Energie und Zeitdauer besitzen wie der bei der Ladung hervorgerufene. Auch
besitzen unter diesen Umständen die beiden Lichtbogen eine vorbestimmte Energie
und Zeitdauer auch bei veränderlichen Drehzahlen der Maschine.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise an einer schematischen
Darstellung einer Zündvorrichtung veranschaulicht.
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In der Zeichnung ist io der Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine
mit innerer Verbrennung, der mit einem Einspritzventil i i versehen ist, mittels
dessen geeignete Mengen Brenstoff im Wege der luftlosen Einspritzung in den Verbrennungsraum
des Zylinders in richtigen Zeitzwischenräumen in bezug auf die Kolbenhübe eingeführt
werden können. An dem Verbrennungsraum ist eine Zündkerze i2 mehr oder weniger bekannter
Bauart derart angeordnet, daß ihre Elektroden den Weg des Brennstoffstrahles schneiden.
Anden Elektroden der Zündkerze 12 wird ein Hochspannungslichtbogen
erzeugt,
der geeignete elektrische und thermische Eigenschaften be-. sitzt, um die reagierenden
Stoffe der Luft und des Brennstoffes in der Verbrennungskammer in einem zur Einleitung
der VerbrennunggenügendenAusmaßezu dissoziieren:. Naturgemäß wird der Lichtbogen
in zeitlicher Beziehung zu Beginn und Ende der Einspritzung hervorgerufen.
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Im vorliegenden Fall wird der Lichtbogen in einer Weise erzeugt, daß
seine Dauer über den ganzen Drehzahlbereich der Maschine, der sehr weit sein kann,
gleichbleibend ist und daß die an dem Luftspalt zur Entladung gelangende Elektrizitätsmenge
'über den ganzen Drehzahlbereich konstant bleibt.
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Um dies zu erreichen, werden elektrische Stromkreise zur Erzeugung
eines derartigen Lichtbogens an den Elektroden der Zündkerze vorgesehen. Diese Stromkreise
sind aus der Zeichnung ersichtlich. Es ist eine elektrische Spannungsquelle 14 vorgesehen,
die zweckmäßig in einer Akkumulatorenbatterie von 24 Volt besteht. Ein Pol dieser
Batterie ist geerdet, während ,der andere Pol an einen Unterbrecherarm 15 angeschlossen
ist, der mit einen Kontakt 16 versehen ist, welcher mit einem feststehenden Kontakt
17 zusammenarbeitet. Der Kontakt 16 ist mittels eines Niederspannungskreises mit
einem Ende der Primärwicklung eines Transformators 27 verbunden. Die andere Seite
dieser Primärwicklung ist an einen Kondensator 18 angeschlossen, der seinerseits
geerdet ist. Die Primärwicklung des Aufspannungstransformators 27 ist auch mit einem
Unterbrecherarm 2o verbunden, der mit einem Kontakt 21 finit einem feststehenden
Kontakt 22 zusammenwirkt, der über einen Widerstand 23 geerdet ist, der dem Zwecke
des Ausgleiches der Stromkreise dient.
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Die Sekundärwicklung des Transformators 27 ist durch einen Hochspannungskreis
über einen Verteiler 19 an die Zündkerze angeschlossen. Der Verteiler i9 soll lediglich
zeigen, wie die Zündvorrichtung auf mehrzylindrige Maschinen angewendet wird. Naturgemäß
wird durch ihn keine Stromunterbrechung herbeigeführt.
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Angenommen, daß die Kontakte 16 und 17 in Berührung miteinander stehen,
so fließt im Betriebe eine Elektrizitätsmenge durch den Niederspannungskreis von
der Batterie 14 über die Kontakte 16 und 17 durch die Primärwicklung des Aufspannungstransformatörs
27 zum Kondensator 18. Die Elektrizitätsmenge ist bestimmt durch die Kapazität des
Kondensators 18 und die elektromotorische Kraft der Batterie 14. Beim ersten Stromstoß
durch die Primärwicklung des Aufspannungstransformators 27 ändert sich der Fluß
in dieser am schnellsten, und infolgedessen wird eine ausreichende elektromotorische
Kraft in 'der Sekundärwicklung des Transformators :utid damit im Hochspannungskreis
induziert, ..eläß zwischen den Elektroden der Zündkerze .,i. ein Überschlag eintritt
und damit der Luftweg zwischen den Elektroden ionisiert wird. Der Sekundärstrom
fließt weiter durch den Hochspannungskreis während des gesamten Zeitraumes, während
dessen in der Primärwicklung des Transformators 27 ein Strom fließt. Jedoch wird
der Kondensator 18 geladen, so daß sich eine Gegenspannung aufbaut. Sobald diese
die Größe der elektromotorischen Kraft erreicht, hört der Primärstrom auf zu fließen,
und damit endet auch der Fluß im Hochspannungskreis sowie die Entladung an der Zündkerze.
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Danach werden die Kontakte 16 und 17 geöffnet und die Kontakte 21und22
geschlossen, so daß der Kondensator 18 über die Primärwicklung des Aufspannungstränsformators
27, den Unterbrecherarm 2o, die Kontakte 2i und 22 sowie den Widerstand 22 zur Erde
entladen wird. Hierdurch wird eine ausreichende elektromotorische Kraft in der Sekundärwicklung
des Transformators 27 induziert, um den gewünschten Lichtbogen zwischen den Elektroden
,der Zündkerze i2 zu erzeugen. Der Sekundärstromund derLichtbogen dauern über den
ganzen Zeitraum, der zur völligen Entladung .des Kondensators erforderlich ist.
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Um die Kontakte 16 und 17 sowie 21 und 22 zu betätigen, ist ein Nocken
24 vorgesehen, der durch den Motor angetrieben wird und die Kontakte in der richtigen
zeitlichen Beziehung zur Kurbelwellenstellung der Maschine öffnet und schließt.
Die Zeiteinstellung des Nockens 24 kann selbsttätig durch irgendeine Steuervorrichtung,
wie sie bei üblichen Zündvorrichtungen bekannt ist, geregelt werden. Wie ersichtlich,
beeinflußt eine derartige Vorverstellung oder Rückverstellung die Energie oder Dauer
des Lichtbogens nicht.
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Wie die vorstehende Beschreibung und Zeichnung erkennen lassen, sind
bei geschlossenen Ladekontakten 16 und 17 die Entladekontakte 21 und 22 geöffnet,
und wenn die letztgenannten Kontakte geschlossen sind, sind die Kontakte 16 und
17 offen. Es ist lediglich ein ganz kurzer Zeitraum vorhanden, währenddessen beide
Kontaktpaare zur Vermeidung eines Kurzschlusses geöffnet sind.
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Im Gegensatz zu bekannten Zündvorrichtungen beginnt beim Erfindungsgegenstand
die Hochspannungsentladung der Zündkerze, wenn die Kontakte geschlossen werden,
und dauert fort, bis der Kondensator 18 entweder völlig geladen oder völlig entladen
ist. Auf diese Weise wird durch die Vorrichtung nach der Erfindung doppelt soviel
Hochsparinungsenergie
je Nockenhub an der Zündkerze zur Entladung
gebracht als bei bekannten Vorrichtungen. Eines der wichtigsten Merkmale der Einrichtung
nach der Erfindung ist es, daß die zwischen den Elektroden zur Erzeugung des Hochspannungslichtbogens
entladende Elektrizitätsmenge über einen weiten Drehzahlbereich unabhängig von der
Motordrehzahl gleich groß bleibt. In ähnlicher Weise wird die Dauer des Lichtbogens
unabhängig von der Motordrehzahl über einen weiten Drehzahlbereich gleich seife.
Die Dauer des Lichtbogens ist zweckmäßig weit größer als bei den üblichen Stoßfunken,
welche durch Unterbrechung des Primärkreises bei den üblichen Batteriezündungsanlagen
erzeugt werden.
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Es ist zu beachten, daß bei der beschriebenen Anlage die Kontaktgruppen
16 und 17 sowie 21 und z2 den Strom überhaupt nicht unterbrechen, weil, wenn sich
die Kontakte 16 und 17 schließen, der Strom zu fließen beginnt und durch den Aufbau
der Gegenspannung am Kondensator auf Null herabgesetzt wird, worauf die Kontakte
16 und 17 geöffnet werden. Wenn die Kontakte 21 und 2,2 zwecks Entladung des Kondensators
und zwecks Erzeugung einer anderen Hocbspannungsentladung zwischen den Elektroden
geschlossen sind, bleiben sie in Berührung miteinander, bis durch völlige Entladung
des Kondensators der Strom auf Null abgesunken ist. Es wird also kein Strom durch
die Kontakte unterbrochen, und diese werden lange und zufriedenstellend unabhängig
von der Stromstärke der Hochspannungskreise arbeiten.
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Der Hochspannungslichtbogen des Erfindungsgegenstandes, der in der
beschriebenen Weise an den Elektroden der Zündkerze erzeugt wird, besitzt einen
ausreichenden elektrischen und thermischen Einfluß, um eine Ionisierung und Dissoziierung
der miteinander reagierenden Bestandteile der Luft und des Brennstoffes in der Verbrennungskammer
in einem Ausmaß herbeizuführen, das zur Einleitung der Verbrennung in einem Betriebsverfahren
genügt, bei welchem der Zylinder während des Saughubes im wesentlichen völlig mit
Luft gefüllt und unverdarnpfter Brennstoff in den Zylinder in geeigneter zeitlicher
Beziehung zur Kurbelwellenstellung der Maschine eingespritzt wird.
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Der Nocken 24. ist so eingestellt, daß die Hochspannungsentladung
an den Elektroden der Zündkerze in der richtigen zeitlichen Beziehung zur Einspritzung
und infolgedessen zur Kurbelwellenstellung erzeugt wird.
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Bei der praktischen Ausführung des Erfindungsgegenstandes wird zweckmäßig
ein Kondensator 18 von einer Kapazität von etwa 2öo0 inf verwendet. Der Transformator
27 kann sowohl mit offenem als auch mit geschlossenem Kern ausgebildet sein und
ist in geeigneter Weise in seinen Kennzeichen den anderen Elementen des Stromkreises
angepaßt. Praktisch wird ein Transformator mit einer Primärwicklung von etwa 8o
Windungen aruf einem Kern von etwa 6,5 qcm mit einer Sekundärwicklung von 40
000 Windungen verwendet.
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Die beschriebene Zündeinrichtung erzeugt an der Funkenstrecke der
Zündkerze eine ausreichende Spannung und elektrische Energie, um den Brennstoffstrahl
einer Verbrennun.gskraftmaschine mit innerer Verbrennung bei einemVerdichtungsdruck
von 14at.und einem Elektrodenabstandder Zündkerze von o,13 mm zu zünden.
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Beim Erfindungsgegenstand wird selbst bei geschlossen belassenemHauptzündschalter
keine Energie der Batterie verschwendet, da ein Strom aus der Batterie nur so lange
fließt, bis der Kondensator aufgeladen ist und seine Gegenspannung die Spannung
der Batterie ausgleicht. Sobald dies eintritt, fließt kein weiterer Strom mehr aus
der- Batterie.
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Wie ersichtlich, wird durch die Erfindung eine sehr einfache Zündanlage
geschaffen, die wirtschaftlich hergestellt und an einer Verbrennungskraftmaschine
mit innerer Verbrennung angebracht werden kann und einen Hochspannungslichtbogen
hoher Stromstärke gleichbleibender vorbestimmter Stärke über einen weiten Drehzahlbereich
der Maschine erzeugt. Der Lichtbogen ist hierbei von gleichbleibender vorbestimmter
Dauer über einen weiten Drehzahlbereich der Maschine.