DEP0026239DA - Brennkraftmaschine mit elektrischer Zündvorrichtung - Google Patents

Description

Bisher hatten Brennkraftmaschinen, die mit elektrischer Zündung arbeiten, ein Kompressionsverhältnis von höchstens 1 : 10. Höhere Kompressionsverhältnisse führten zu Störungen in der Zündung und bei der Verbrennung. Insoweit die Zündung in Frage kommt, werden die Störungen dadurch bewirkt, dass die zur Erzeugung einer Entladung nötige Spannung erheblich zunimmt, wenn der Druck des Gemisches, das zu entzünden ist, zunimmt. Um einen wirksamen Zündfunken bei einem über 16 Atm liegenden Druck zu erhalten, müssen Spannungen verwendet werden, die sehr hoch sind und infolgedessen eine elektrische Installation benötigen, bei welcher die Hochspannungswicklungen, der Verteiler, die Isolation der Hochspannungskabel und die äusseren Isolatoren der Zündkerzen sehr grosse Abmessungen und einen komplizierten Aufbau aufweisen, um unerwünschte elektrische Entladungen und Störungen der Isolation zu verhüten. Eine solche In- stallation ist sehr kostspielig und namentlich auch verletzbar.

Elektrische Einrichtungen dieser Art wären insbesondere für Maschinen von geringerer Stärke vollkommen ungeeignet.

Die Erhöhung des Kompressionsverhältnisses ist jedoch zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades und des Leistungsgewichtes der Maschine wesentlich.

Brennkraftmaschinen, die ein beträchtliches Kompressionsverhältnis aufweisen, sind bereits bekannt. So werden beispielsweise in Dieselmaschinen Drücke von 35-40 Atm. am Ende der Kompression verwendet. Diese hohen Drücke sind erforderlich, um die Selbstzündung herbeizuführen. Dieselmaschinen haben den Nachteil, dass die Zündung des Brennstoffes vollständig von der am Ende des Kompressionshubes erreichten Temperatur abhängt. Bei Undichtheiten, z.B. infolge des Verklemmens von Kolbenringen, oder infolge von undichten Ventilen, fällt die am Ende der Kompression erreichte Temperatur unter 450°C, wodurch die Entzündung fraglich wird und der Motor unregelmässig zu laufen beginnt. Stärkere Maschinen sind diesen Einflüssen weniger unterworfen als schwächere, da bei denselben das Verhältnis der kühlenden Oberfläche und des Volumens günstiger ist.

Das ist der Grund, weshalb die Anwendung des Dieselprinzips auf Maschinen kleinerer Stärke Schwierigkeiten verursacht, und weshalb seine Anwendung auf Maschinen sehr geringer Abmessungen selten ist. Ein anderer Nachteil der

Dieselmaschinen ist, dass die Art der Zündung und Verbrennung zu einer beträchtlichen Erhöhung des Druckes pro Grad Kurbelwinkel führt (Klopfen). Diese Erhöhungen des Druckes führen zu mechanischen Schlägen, hohen Beanspruchungen und erheblichem Lärm.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Brennkraftmaschine, bei der die Vorteile der Dieselmaschine und diejenigen einer mit elektrischer Zündung versehenen Maschine kombiniert, aber die oben erwähnten Nachteile vermieden werden. Die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass ihr Kompressionsverhältnis höher als 1 : 10, aber niedriger als der Wert ist, bei welchem die Zündung ausschliesslich durch die Kompressionswärme erfolgt, und dass die Zündung durch eine Gleitfunkenzündkerze mit kriechender Entladung, und vermittels eines Kondensators erfolgt. Bei der Entladung werden unter 3000 Volt liegende Spannungen verwendet. Der Kondensator wird periodisch über die erwähnte Zündkerze entladen. Es ist festgestellt worden, dass die Zündung, welche durch die Entladung eines Kondensators über eine Gleitfunkenzündkerze bei verhältnismässig niedriger Spannung erfolgt, durch den Druck innerhalb des Verbrennungsraumes nicht in nennenswertem Masse beeinflusst wird. Um somit den Wirkungsgrad und die Leistung der Maschine zu erhöhen, ist es ohne Schwierigkeit möglich, das Kompressionsverhältnis auf einen Wert von z.B. 1 : 15 zu erhöhen, bei welchem gerade noch keine Selbstzündung erfolgt. In diesem Falle hängt das höchst zulässige Kompressionsverhältnis von der Form des Verbrennungsraumes und dem verwendeten Brennstoff ab.

Die Verbrennung des Brennstoffes, der gemäss der Erfindung entzündet wird, ist in geringem Masse von der am Ende des Kompressionshubes erreichten Temperatur abhängig und reagiert infolgedessen auch nicht stark auf Undichtheiten. Auf Grund der Erfindung können nun kleine Maschinen mit Gasöleinspritzung praktisch verwirklicht werden. Die Entzündung in denselben lässt sich leicht regulieren.

Die Zündung mittels einer kriechenden Entladung wird im Gegensatz zu der üblichen Hochspannungsentladung durch Anbringung einer Kohleschicht zwischen den Elektroden der Zündkerze verbessert. Aus diesem Grunde ist es zweckmässig, den Brennstoff so einzuspritzen oder einzuführen, dass er unmittelbar gegen die Zündkerze oder ihre unmittelbare Umgebung gerichtet ist.

Der Gegenstand der Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert werden, in welcher ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist.

In der Zeichnung bezeichnet 1 die Zylinderwand einer Brennkraftmaschine. Der Zylinder ist oben durch den Zylinderkopf 2 abgeschlossen, in welchen ein Auslassventil 3 und ein Lufteinlassventil 4 eingebaut sind. Im Zylinder 1 ist der Kolben 5 hin- und herbeweglich geführt. In der Zylinderwand 1 ist eine Gleitfunkenzündkerze 6 angebracht, die mit einer gleitenden oder kriechenden Entladung arbeitet und bei unter 3000 Volt liegenden Spannungen verwendet werden kann. Die Zündkerze 6 ist an einen nicht dargestellten Kondensator angeschlossen, der sich periodisch über die frag- liche Zündkerze entlädt. In der Zylinderwand 1 ist auch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 7 angeordnet, die von an sich bekannter Bauart ist und deshalb nicht näher beschrieben wird. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 7 und die Zündkerze 6 sind einander gegenüberliegend derart angeordnet, dass der eingespritzte Brennstoff gegen die Zündkerze 6 gerichtet ist. Die Ausbildung der Zylinderwand 1, des Kolbens 5 und des Zylinderkopfes 2 ist derart, dass das Kompressionsverhältnis der Maschine über 1 : 10 beträgt, aber kleiner ist als der Wert, bei welchem die Zündung ausschliesslich durch die Kompressionswärme herbeigeführt wird.

Die Erfindung lässt sich offensichtlich auf Zweitakt- und Viertaktmaschinen sowie auf Maschinen mit angesaugtem Brennstoff-Luftgemisch und auf Maschinen mit Brennstoffeinspritzung und andere Maschinen mit elektrischer Zündung anwenden.

Claims (2)

1) Brennkraftmaschine mit einer elektrischen Zündvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinderdeckel und jeder Kolben derart ausgeführt sind, dass die Kompressionsverhältnisse der Maschine höher sind als 1 : 10, aber niedriger als der Wert, bei welchem die Zündung ausschliesslich durch die Kompressionswärme erfolgt, und dass die Zündvorrichtung eine oder mehrere Gleitfunkenzündkerzen mit kriechender Entladung bei unter 3000 Volt liegenden Spannungen und mindestens einen Kondensator aufweist, der periodisch über diese Zündkerze oder Zündkerzen entladen wird.

2) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 die mit Brennstoffeinspritzung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff in Richtung auf die Zündkerze eingespritzt wird.