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Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der der Zündkerze zur
Verstärkung des Zündfunkens eine Funkenstrecke vorgeschaltet ist Die Erfindung bezieht
sich auf Vunkenverstärker für Zündvorrichtungen an Kraftfahrzeugen. Funkenverstärker
sind Vorrichtungen, bei denen der Zündfunkenstrecke einer Zündkerze eine verhältnismäßig
große Funkenstrecke vorgeschaltet ist, um den Funkenüberschlag der Sekundärspannung
einer Zündspule an der Zündfunkenstrecke aufzuhalten, bis sie einen solchen Wert
erreicht 'hat, daß ein Funke an der Zündfunkenstrecke der Zündkerze überspringt,
auch wenn die Kerze durch Rußablagerungen verschmutzt ist.
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Bei den bisher bekannten Funkenverstärkern kann die Sekundärspannung
einen wesentlich höheren Wert erreichen, als ,die Zündung einer verschmutzten Kerze
erfordert. Gegenstand der Erfindung ist ein Puttkenverstärker, -der eine verschmutzte
Kerze bei einer Sekundärspannung zur Zündung bringt, die wesentlich niedriger ist
als die Spannung, die ein herkömrnlic'her Funkenverstärker dafür erfordert.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kapazität
der Zündfunkenstrecke der Zündkerze um eine Kapazität vermehrt wird, die durch ein
,die Zündkerzenmittelelektrode umgebendes geerdetes Metallrohr so bestimmt wird,
daß die gesamte wirksame Kapazität der Zündfunkenstrecke einen viel größeren Wert
hat als die Kapazität der Vorschaltfunkenstrecke. Dadurch wird die aufgedrückte
Sekundärspannung so geteilt, daß vor der Zündung die der Zündfunkenstrecke
aufgedrückte
Spannung gering ist im Vergleich zu der Spannung, die bei der Vorschaltfunkenstrecke
gebraucht wird. Da diese Teilung der Spannung in umgekehrtem Verhältnis der Kapazitäten
der Zündfunkenstreckeerfolgt, ist die Ableitung über die verschmutzte Zündfunkenstrecke
ohne Bedeutung, und die Energie der Zündspule während der Zeit, die für :den
Anstieg der Sekundärspannung auf einen Wert erforderlich ist, an dem der Strom die
Vorschaltfunkenstrecke überspringt, nicht wesentlich verschwendet. Infolgedessen
steigt die Sekundärspannung nur um einen verhältnismäßig geringen Betrag über die
Spannung hinaus, die erforderlich ist, um die Vorschaltfunkenstrecke zu überspringen.
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Um die Wirkung des Verstärkers zu stabilisieren, wird die Vorschaltfunkenstrecke
des Verstärkers mit ultraviolettem Licht bestrahlt.
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Weitere Vorteile der Erfindung sind in der Beschreibung unter Bezugnahme
auf ein Ausfü'hrungsbeispiel erläutert.
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Fig. i ist eine Vorderansicht einer mit einem Verstärker versehenen
Zündkerze; Fig. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. i; Fig. 3 ist
eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. I; Fig.4 ist eine schematische
Darstellung der Stromkreise und Kapazitäten, auf denen die Wirkung des Verstärkers
beruht.
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Die Zündkerze als Ganzes ist mit 1o bezeichnet. Der metallische Kerzenkörper
u i ist mit dem üblichen Gewinde 12 zum Einschrauben in den Zylinderkopf versehen.
Der Kerzenkörper @ii trägt einen Porzellanisolator 13 für die Mittelelektrode 114,
die mit einem Anschlußstück 15 versehen ist. Die Masseelektrode 14a ist an den Kerzenkörper
rr angeschlossen. Zwischen den Elektroden 14, 14a bildet sich die Zündfunkenstrecke.
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Zudem Verstärker 2o gehört ein Porzellankörper 21, dessen rohrförmiger
Teil 22 von einem Metallrohr 23 umgeben ist. Der zündseitige Rand 24 des Rohres
23 ist zu einem Sechskant erweitert, das genau auf das Sechskant 1z11 des Kerzenkörpers
ii paßt und als Träger für den Porzellankörper 21 dient. Der Teil 22 umgibt den
anschlußseitigen Teil der Zündkerze und eine Kontakthülse 25 für das Anschlußstück
z5 ,der Mittelelektrode rq.. Die Hülse 25 ist an einem Leiter 26 befestigt, der
durch den Oberteil des Porzellankörpers zii geführt ist und in einer Elektrode 27
endet, die in einer Ausnehmung 28 des Oberteiles liegt. Die mit der Elektrode 27
gleichachsig angeordnete Gegenelektrode 29 bildet das Ende eines Leiters 3o, der
sich quer durch den Porzellankörper 21 erstreckt und. mit einer Klemme 3'1 für eine
Verbindung mit dem Zündverteiler versehen ist, der die Zündimpulse von der Sekundärwicklung
einer Zündspule auf .die Kerzen verteilt. Die richtige Lage des Leiters
30 im Porzellankörper 21 ist durch eine Schraube 32 gesichert. Die Funkenstrecke
zwischen den Elektroden 27 und z9, nachfolgend als Vorschaltfunkenstrecke bezeichnet,
ist,die Hauptverstärkerstrecke. In dem verbreiterten Oberteil des Porzellankörpers
2,1 ist ferner ein Leiter 33 verschiebbar angeordnet, dessen Lage durch eine Schraube
34 gesichert ist. Der Leiter reicht in die Ausnehmung 28 und endet in einer Spitze
mit Abstand von der Elektrode 29 und etwas oberhalb derselben. Die Strecke zwischen
dem Leiter 33 und der Elektrode 29 bildet die Hilfsfunkenstrecke. An dem äußeren
Ende des Leiters 33 ist eine Kugel 35 befestigt.
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Um die schädliche Ableitung zum Metallrohr 23 über die Oberfläche
des Porzellankörpers 21 möglichst klein zu halten, ist das Oberteil des Porzellarilkörpers
21 auf der Außen- und -der Innenwand -der Ausnehmung 28 mit Nuten 36 bzw. 37 versehen.
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Wie in Fig. 4 dargestellt ist, sind vier Kapazitäten für die Wirkung
des Zündverstärkers zu berücksichtigen, die in parallelen Stromkreisen zwischen
der Klemme 31 und Erde liegen; Kapazität Cl ist durch die Elektroden 27 und 29 bestimmt,
Kapazität C2 ist die Summe der Kapazitäten des Metallrohres 23 und der Zündfunkenstrecke,
Kapazität C$ ist durch die Hilfsfunkenstrecke `bestimmt, Kapazität C4 ist die Kapazität
der Kugel 35 und des Leiters 33 gegen Erde.
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Es sei angenommen, daß eine Spannung von 14,5 kV erforderlich ist,
um das Überspringen eines Funkens an der Zündfunkenstrecke der Zündkerze zu erreichen.
Wenn die Zündfunkenstrecke durch Rußablagerungen verschmutzt, wird durch diese ein
Ablenkweg für die Sekundärspannung geschaffen, so daß die zur Zündung erforderliche
Spannung von 14,5 kV nicht mehr erreicht wird. Ein gewöhnlicher Funkenverstärker,
bei dem eine große Vorschaltfunkenstrecke in Reihe mit dem Verteiler und der Zündfunkenstrecke
liegt, dient dazu, den sekundären Stromfluß so lange aufzuhalten, bis die Sekundärspannung
auf einen Wert gestiegen ist, der weit höher als 14,5 kV ist, damit eine Spannung
entsteht, die ausreicht, das Überschlagen eines Funkens an der Zündfunkenstrecke
zu veranlassen.
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Um zu verhindern, daß die Sekundärspannung auf einen wesentlich höheren
Wert anwachsen muß, als zur Zündung erforderlich ist, wird die Kapazität der Zündfunkenstrecke
um die Kapazität vermehrt, .die durch das Metallrohr 23 bestimmt ist, um eine Gesamtkapazität
C2 zu erhalten, die viel größer ist als dieKapazität Cl derVorschaltfunkenstrecke.
Infolgedessen ist der Teil der verfügbaren Spannung, der von der Kapazität C2 verbraucht
wird, klein im Verhältnis zu dem Teil, .der für die Kapazität Cl erforderlich
ist. Ist z: B. das Verhältnis der Kapazitäten Cl und C2 etwa wenn .die zugeführte
Spannung auf 14,5 kV angewachsen
ist, so wird die an der Vorschaltfunkenstrecke liegende Spannung 1m,5 kV und die
an der Zündfunkenstrecke liegende Spannung a kV sein. Während des Anwachsens der
Spannung an der Zündfunkenstrecke auf 2 kV ist die Ableitung von Energie
während der Zeit, die das Anwachsen auf 2 kV. erfordert, verhältnismäßig
klein. Wenn die Spannung an der Vozschaltfunkenstrecke auf
i2,5
kV gestiegen ist, findet der Überschlag statt, und die Spannung an der Zündfunkenstrecke
steigt augenblicklich auf 14,5 kV an, und die Zündkerze zündet.
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Wenn das Verhältnis der Kapazitäten Cl und C2 annähernd li wäre, wie
es bei -dem herkömmlichen Verstärker der Fall ist, würde die erforderliche Spannung
für den Verstärker und die Kerze angenähert das Doppelte der Kerzenspannung betragen
und bei dem angenommenen Beispiel ein Potential von 29 kV erforderlich sein. Die
Vergrößerung der Kapazität C2 gegenüber der Kapazität Cl erniedrigt also die erforderliche
Spannung für die Kombination, wie vorstehend gezeigt ist, Das Verhältnis der Kapazitäten
C3 und C4 ist derart, !daß an der Hilfsfunkenstrecke ein Funken eher überspringt
als an der Vorsehaltfunkenstrecke. Der Funken der Hilfsfunlkenstrecke bestrahlt
die Vorschaltfunkenstrecke mit ultraviolettem Licht, so daß .diese bei einer bestimmten
Spannung zündet, z. B. bei 1a bis 13 kV. Wäre :die Hilfsfunkenstrecke nicht vorhanden,
so würde die Spannung, bei :der an der Vorschaltfunkenstrecke ein Funken überspringt,
zwischen #i2 und 3o kV schwanken. Die Hilfsfunkenstrecke beschränkt also die Wirkung
(des Verstärkers auf einen bestimmten Spannungswert.