DE905078C

DE905078C - Low voltage ignition device

Info

Publication number: DE905078C
Application number: DEP3946D
Authority: DE
Inventors: Hermann Papst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-10-14
Filing date: 1942-10-14
Publication date: 1954-02-25

Description

Niederspannungszündeinrichtung Die gebräuchliche Hochspannungszündung für Ottomotoren hat gewisse Mängel, die vor allem in der Erzeugung von Wellen liegen, die den Funkempfang stören. Die Bekämpfung der Funkstörungen durch Dämpfwiderstände und Kondensatoren beeinträchtigt die Zündwirkung. Die vollständige Behebung wird jedbch nur durch eine völlige Abschirmung der gesamten Zündleitungen erreicht und ist daher ziemlich kostspielig. Weiterhin versagt die Hochspannungszündung bei sehr hohen Verdichtungsdrücken und bei niedrigem Außendruck in großer Höhe. Eis müssen Einrichtungen mit größerer Spannung und größerer Überschlagsicherheit benutzt werden, was jedoch die Entstörung wieder erschwert.Low-voltage ignition device The common high-voltage ignition for gasoline engines has certain deficiencies, mainly in the generation of waves, that interfere with radio reception. Combating radio interference with damping resistors and capacitors impair the ignition effect. The full fix will be but only achieved by a complete shielding of the entire ignition cables and is therefore quite expensive. Furthermore, the high-voltage ignition fails at very high compression pressures and with low external pressure at high altitudes. Need ice cream Devices with greater voltage and greater protection against flashover are used, however, this makes the interference suppression more difficult.

Um der störenden hohen Spannung zu entgehen, kann man nach einem anderen Vorschlag die Zündkerze mit einer ventilartig bewegten Elektrode nach Art der altbewährten Abreißzündung arbeiten lassen. Es, wird dabei ein lichtbogenartiger Funken erzeugt, der mit dem Ruhestrom der Zündspule von einigen Ampere beginnt und durch deren Stoßspannung verstärkt wird. Versager durch Nebenschlüsse oder Verölen sowie Funkstörungen werden dabei vermieden. Diese Zündeinrichtung benötigt jedoch eine gesteuerte Bewegung des abzuhebendien Kontaktes, was zwar durch ein in einem Rohr verschiebbares Stoßglied verhältnismäßig einfach durchführbar ist, aber infolge der notwendigen Beweglichkeit und Abdichtung größere Anforderungen an die Ausführungsgüte stellt, um restlose Betriebssicherheit zu erhalten. Diese Zündungsarten arbeiten grundsätzlich mit Kontaktunterbrechungen und dadurch in einer Zündspule erzeugten Stoßspannungen, wobei eine beträchtliche elektrische Energie in den Zeiten zwischen zwei Zündungen nutzlos in Wärme umgesetzt wird.To escape the annoying high voltage, you can go for another Suggestion the spark plug with a valve-like moving electrode like the well-tried Let the detonator work. An arc-like spark is generated in the process, which starts with the closed-circuit current of the ignition coil of a few amperes and its surge voltage is reinforced. Failures due to shunts or oiling as well as radio interference thereby avoided. However, this ignition device requires a controlled movement to withdraw Contact, which is through a displaceable in a tube Push link is relatively easy to carry out, but as a result of the necessary Mobility and sealing place greater demands on the quality of the workmanship, in order to maintain complete operational safety. These types of ignition work in principle with interruptions in contact and the surge voltages generated in an ignition coil as a result, taking a considerable amount of electrical energy in the times between two ignitions uselessly converted into heat.

Die Zündeinrichtung nach der Erfindung arbeitet dagegen an Stelle von Spannungsstößen durch Zusammenbruch magnetischer Felder mit den hohen Entladungsströmen, welche beim Kurzschluß von aufgeladenen Kondensatoren kurzzeitig durch deren elektrisches Feld erzeugt werden können, wobei der Stromstoß einen kleinen Glühwiderstand äußerst rasch zum kurzen Erglühen auf durch die begrenzte Ladungsmenge bestimmte Temperatur bringt, so daß dieser dauernd frei in den Motorzylinder hineinragen darf. Dabei wird die Zündwirkung im Gegensatz zum Zündspulenunterbrecherdurch :den Schluß eines Schalters ausgelöst, dessen Öffnung im entladenen Zustand des Kondensators stromlos erfolgt, so daß Störungen durch Kontaktwanderung, Lichtbogen usw. nicht auftreten. An Stelle der Zündspule tritt ein Kondensator mit entsprechender Kapazität, der nach der Ladung keinen weiteren Stromverbrauch hat. Es kann jeweils nur die bei der gegebenen Spannung und Kapazität aufladbare Elektrizitätsmenge für eine Zündung verbraucht bzw. wieder ersetzt werden. Es wird dabei durch die Schaltung eine unmittelbare Entladung der Stromquelle über die Glühwiderstände verhindert.The ignition device according to the invention, however, works in place of voltage surges due to collapse of magnetic fields with the high discharge currents, which in the event of a short circuit of charged capacitors briefly through their electrical Field can be generated, with the current surge having a very small glow resistance quickly to a brief glow to a temperature determined by the limited amount of charge brings so that it is allowed to protrude freely into the engine cylinder. Included the ignition effect is in contrast to the ignition coil interrupter by: the end of a Switch triggered, the opening of which is de-energized when the capacitor is discharged takes place so that interference from contact migration, arcing, etc. does not occur. Instead of the ignition coil, there is a capacitor with a corresponding capacity, the has no further power consumption after charging. Only the at the given voltage and capacity, the amount of electricity that can be charged for one ignition used up or replaced again. It becomes an immediate through the circuit Discharge of the power source via the glow resistors is prevented.

Der plötzlich zum Glühen gebrachte kleine Widerstand wird weiterhin erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß das zu erhitzende Metallvolumen genügend klein ist, so daß man Platinmetalle auch für eine umfassende Anwendung ein(setzenkann,und daß ferner die Wärme in der Zeit zwischen zwei Zündungen noch bei den höchsten Drehzahlen des Ottomotors genügend rasch aus. dem Metall ab- geleitet wird, so daß Fehlzündungen mit Sicherheit vermieden werden. Die zweckmäßig als Stromstoßglühkerze zu bezeichnende Einrichtung weist daher einen dünnen Metallbelag zwischen zwei Stromzuführungen auf, wobei der Metallbelag, etwa aus Platin, -dem Isolierkörper nahe ist, z. B. ein auf einem Isolierstein aufgebrannter Platinbelag. Es kann auch ein dünnes Band mit im Verhältnis zu seinem Wärmeinhalt großer Wärmeabstrahlung in kleinem Abstand zum Isolierkörper vorgesehen werden.The small resistance suddenly made to glow is furthermore designed according to the invention in such a way that the metal volume to be heated is sufficiently small that platinum metals can also be used for extensive use, and that the heat in the time between two ignitions is still at the highest speeds of the gasoline engine sufficiently rapidly. the metal is passed off, so that misfire can be reliably prevented. the functional as Stromstoßglühkerze be designated device therefore has a thin metal coating between two power supply lines, wherein the metal coating, such as of platinum, -the insulating is close, for example a platinum coating burned onto an insulating stone.A thin strip with a large heat radiation in relation to its heat content can also be provided at a small distance from the insulating body.

Eine überschlägige Rechnung ergibt z. B. für ein Metallband aus einem Milligramm Platin einen Wärmebedarf von 0,03 cal für Erwärmung um 100o° C. Diese kann bei 24 V durch Entladung eines Kondensators mit 5o MF erzeugt werden. Bei einem Kreiswiderstand von etwa o, i Ohm dauert der ganze(Entladevorgang nur etwa o,2 m/s, was bei 3000 Umläufen .4° Kurbelwinkel entspricht. Der Zündpunkt kann daher genügend genau bestimmt werden. Die Zeit bis zur Einwirkung einer frischen Ladung kann bis auf etwa o,oi s heruntergehen und ist dementsprechend die Wärmeableitung durch den Isolierstein zu wählen, der auch aus, einer Isolierschicht auf Metall bestehen kann.A rough calculation results in z. B. for a metal strip made of one milligram of platinum a heat requirement of 0.03 cal for heating to 100o ° C. This can be generated at 24 V by discharging a capacitor with 5o MF. With a circular resistance of about 0.1 ohms, the whole (discharging process only takes about 0.2 m / s, which corresponds to .4 ° crank angle for 3000 revolutions. The ignition point can therefore be determined with sufficient accuracy. The time until a fresh charge takes effect can go down to about o, oi s and the heat dissipation must be selected accordingly through the insulating stone, which can also consist of an insulating layer on metal.

Bei Anwendung eines Metallbelages kann die zu erhitzende Metallmasse viel geringer gehalten und auch damit die Abkühlzelit beeinfllußt werden.When using a metal covering, the metal mass to be heated kept much lower and thus also influenced the cooling time.

Die Zeichnung gibt in Bild i einen Schnitt durch eine solche Stromstoßglühkerze mit auf einem Isolierstein, i als Streifen aufgebranntem Glühwiderstand 2 vergrößert wieder.The drawing shows a section through such an impulse glow plug in picture i enlarged with glow resistor 2 burned on as a strip on an insulating stone again.

Das zweckmäßig nach innen zu schwächer werdende Steinröhrchen i ist in den Metallkörper 3 eingepreßt, wobei das Metall plastisch aufgeweitet werden muß, was durch die entsprechend bemessene Wandstärke ohne Bruchgefahr für dien spröden Stein geschieht und eine besondere Bearbeitung auf die sonst erforderliche enge Preßsitztoleranz der Teile erspart.The stone tube i, which is expediently to be weakened inwards, is pressed into the metal body 3, the metal being plastically expanded must, which is brittle due to the correspondingly dimensioned wall thickness without the risk of breakage for dien Stone happens and a special processing on the otherwise required close Press fit tolerance of the parts saved.

Dabei kann die Reibungshaftung der auf den Rand 4 des Kerzenkörpers 3 beschränkten Preßsitzflächen durch eine längere Anlaßbehandlung durch die dann eintretende molekulare Druckschweißung der Grenzschichten noch verstärkt werden.The frictional adhesion on the edge 4 of the candle body 3 limited press fit surfaces by a longer tempering treatment by the then occurring molecular pressure welding of the boundary layers are reinforced.

In gleicher Weise ist der Isolierstein 5, der mit dem Isoliersteine i auch aus einem Stück bestehen kann, in den schwachwandigen Rand 6 des Kerzenkörpers 3 eingepreßt. Die in die Isoliersteine eingepreßte Mittelelektrode 7 ist an den Stellen 8 und 9 hohl gebohrt, so daß ihr Werkstoff gegenüber den Steinen i und 5 ebenfalls nachgibt und ohne enge Passungen ein bei allen Serienstücken praktisch gleicher dichter Sitz erzielt wird. Der Glüh-,v iderstand 2 ist sodann an der überschleifbaren Stirnfläche des Isoliersteins i, Rand 4 und Mittelelektrode 7 aufgebrannt, wobei zugleich die Anlaßbehandlung für die Haftreibungsverstärkung erfolgt. Das. Gewindeende io der Elektrode? bildet mit der Mutter i i eine Art Spannzange, welche das Zündkabel 12 kontaktsicher einspannt.In the same way is the insulating block 5, the one with the insulating blocks i can also consist of one piece, in the weak-walled edge 6 of the candle body 3 pressed in. The center electrode 7 pressed into the insulating blocks is attached to the Places 8 and 9 are drilled hollow so that their material is opposite to stones i and 5 also yields and is practical for all series pieces without tight fits the same tight fit is achieved. The annealing resistance 2 is then at the point that can be grinded Front face of the insulating stone i, edge 4 and center electrode 7 burned on, wherein at the same time the tempering treatment for the increase in static friction takes place. That. Thread end OK of the electrode? forms with the nut i i a kind of collet, which the ignition cable 12 clamped in a secure manner.

Bild 2 zeigt eine andere beispielsweise Ausführung mit nahe einem Isolierkörper i durch Schweißen an der Elektrode 7 und dem Kerzenkörper 3 befestigtem Glühwiderstand a.Figure 2 shows another example embodiment with near one Insulating body i attached to the electrode 7 and the plug body 3 by welding Glow resistance a.

In Bild 3 ist eine Ausführung mit einem freien, geschützt liegenden feinen Glühdraht 2 gezeigt. Diese Anordnung ist auch für schnell laufende Motoren anwendbar, wenn der Draht genügend dünn ist, womit auch die Kondensatorladung und Anlage verkleinert werden können, was besonders für kleine Modellmotoren erwünscht ist.In picture 3 is a version with a free, sheltered one fine filament 2 shown. This arrangement is also for high-speed engines applicable if the wire is sufficiently thin, with which the capacitor charge and Plant can be reduced in size, which is particularly desirable for small model engines is.

Bei stärkerem Draht kommt die Anwendung für Langsamläufer oder für Dieselmotoren zur Starthilfe in Betracht. -Es kann auch noch durch Anordnurng .des Drahtes weiter Im Innern Ader Zündkerze Sicherheit gegen vorzeitige Zündungen durch zu langes Nachglühen des Drahtes erzielt werden, wie es bei d'en bekannten Glührohranordnungen durch die Verdichtungsströmung geschieht.If the wire is thicker, it is used for slow runners or for Consider diesel engines for starting aid. -It can also be arranged by arranging the Wire further inside the wire spark plug safety against premature ignition too long afterglow of the wire can be achieved, as is the case with d'en known glow tube arrangements happens through the compression flow.

Bild 4 stellt die zugehörige Schalteinrichtung für einen Einzylindermotor schematisch dar, wobei das umlaufende Segment a nach Abtrennung der Batterie b von dem Kondensator c diesen mit der Zündkerze d verbindet. Entsprechend den Stromstärken und Schaltbedingungen besteht die Batteriebürste e aus Graphit, die Kondensatorhürste f aus Metallkohle und die Bürste g zur Zündkerze d aus einem schleifenden Metallfederpaket, doch könnte auch dafür ein Druckkontakt durch einen Nocken angehoben werden.Figure 4 shows the associated switching device for a single-cylinder engine schematically, where the circumferential segment a after separation of the battery b from the capacitor c connects it to the spark plug d. Corresponding the current intensities and switching conditions, the battery brush e is made of graphite, the condenser brush f made of metallic carbon and the brush g for the spark plug d made of one sliding metal spring package, but it could also be a pressure contact through a Cams are raised.

Bild 5 zeigt eine Schalteinrichtung, beispielsweise für Sechszylindermotoren, wobei die Batteriebürste e zeitweise über Isolierunterbrechungen des Verteilerringes läuft, wenn die Kerzen d mit dem Kondensator c verbunden sind. Es ist dann unmöglich, daß im Stillstande in irgendeiner Stellung des Verteilers die Batterie b durch Dauerstrom über eine der Glühkerzen entladen oder diese zerstört wird. Die Bürsten werden mittels eines Verteilerkörpers 1a gegen den Schleifring j oder dieser gegen seine Antriebswelle m mittels eines Keilgewindes n durch seitliche Verschiebung verstellt, um die Vorzündung zu verändern.Figure 5 shows a switching device, for example for six-cylinder engines, with the battery brush e temporarily running over insulating breaks in the distributor ring when the plugs d are connected to the capacitor c. It is then impossible for the battery b to be discharged or destroyed by a continuous current through one of the glow plugs at a standstill in any position of the distributor. The brushes are adjusted by means of a distributor body 1a against the slip ring j or this against its drive shaft m by means of a wedge thread n by lateral displacement in order to change the pre-ignition.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Low voltage ignition: no direction, in particular for internal combustion engines, characterized by a glow resistance with low Thermal capacity, which is caused by a sudden contact closure at the point of ignition Capacitor discharge is brought to a very rapid glow. a. Ignition device according to claim i, characterized in that the glow resistor is in the spark plug is arranged near a heat sink, for example as a band, wire or coating, so that the temperature is sufficiently rapid until the next fresh load arrives drops to prevent misfiring at high speeds. 3. Ignition device after; Claim i, characterized by the arrangement of a filament inside the Candle, so that the compression flow prevents misfiring of the cylinder charge. q .. Ignition device according to the preceding claims, characterized in that the Impulse capacitor by means of a distribution switching device from the power source recharges intermittently while connected to the Impulse glow plugs is canceled, so that the battery discharges at a standstill or destruction of the candles by continuous current are impossible. 5. Ignition device after the previous claims, characterized in that the adhesion of the press-fit pressure standing insulating material and metal surfaces improved by a heat treatment which causes molecular welding of the interfaces, this treatment can be done when burning in the metal coating for the glow resistor.