DE2647792C3 - Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Zündeinrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
ίο Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für eine
Brennkraftmaschine mit zwei sich relativ zueinander bewegenden und eine Brennkammer bildenden Teilen,
bei der an dem einen Teil eine Zündvorrichtung angeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer nicht an
is .jem einen Teil angeordneten Zündenergie-Generatoreinrichtung Zündfunken in der Brennkammer erzeugt
wenn die Zündvorrichtung in einer vorbestimmten Stellung beider Teile zueinander mit der Generatoreinrichtung verbunden und die Brennkammer gebildet ist
und bei der die Zündvorrichtung eine Zündkerze umfaßt Bei bekannten Zündeinrichtungen dieser Art
(DE-OS 24 14 589) umfaßt die Zündenergie-Generatoreinrichtung im allgemeinen eine Zündspule, die nicht
unbedingt an einem Teil der Brennkraftmaschine
'5 angeordnet sein muß, sondern beliebig im Motorraum
eines Kraftfahrzeuges befestigt sein kann. Der Zündvorrichtung wird die urforderliche Spannung von der
Generatoreinrichtung über ein Verteilerstück, ein Kabel und ein Kontakt zugeführt Es besteht somit im
Augenblick des Zündens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Zündenergie-Generatoreinrichtung und der Zündkerze der Zündvorrichtung. Diese
elektrisch leitende Verbindung wirkt sich bei bekannten Zündeinrichtungen nachteilig aus, da sie einem Ver
schleiß unterworfen ist durch den nicht nur der
Zündzeitpunkt sondern auch die Funkendauer verändert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung zu schaffen, dit ohne elektrisch
leitende Verbindung wirkt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die Generatoreinrichtung an dem anderen Teil angeordnet ist und einen
magnetischen Wechselfluß unabhängig von der relativen Bewegung zwischen den beiden Teilen erzeugt und
daß die Zündvorrichtung in Abhängigkeit von dem magnetischen Wechselfluß Zündkerzen erzeugt, wenn
sie in der besagten vorbestimmten Stellung beider Teile zueinander durch den magnetischen Wechselfluß mit
der Generatoreinrichtung gekoppelt ist.
Bei einer derartigen Anordnung ist eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Generatoreinrichtung und der Zündvorrichtung nicht erforderlich.
Anstelle des Zündstromerzeugers und einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen diesem und der
Zündeinrichtung ist eine Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Wechselflusses unabhängig von der relativen Bewegung zwischen beiden Teilen
der Brennkraftmaschine direkt ?uf dem anderen Teil angeordnet und der Zündfunke ensteht nicht dann,
wenn eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Generatoreinrichtung und der Zündvorrichtung hergestellt ist, sondern vielmehr dann, wenn die Generatoreinrichtung durch den magnetischen Wechselfluß mit
der Zündvorrichtung gekuppelt ist und der magnetische
hi Wechselfluß selbst den Zündfunken erzeugt.
Bei Drehkolben-Brennkriiftnuisehinen ist es besonders schwierig, die zum Erzeugen des Zündfunkens an
der Zütidker/i· erforderliche Hochspannung zur Zünd-
kerze zu führen, wenn diese am Drehkolben angeordnet
ist. Separate Hochspannungsschleifringe und Schleifkontakte mußten für jede Zündkerze vorgesehen
werden, um ein gleichzeitiges Zünden aller Zündkerzen zu verhindern. In diesem Falle macht der Zündzeitpunkt
einen äußeren Zündverteiler und einen mechanischen Frühzündmechanismus auf «:inem Hochspannungskommutator
erforderlich, wobei unüberwindliche Schwierigkeiten bei der ί !ochspannungsisolation und Verteilung
die wirksame Übertragung der Zündspannung zum Rotor praktisch verhindern. Aus diesem Grunde ist bis
heute noch keine erfolgreiche Anordnung von Zündkerzen am Drehkolben gefunden worden. Nach einem die
Erfindung weiter ausbildenden Merkmal ist die Generatoreinrichtung vom Gehäuse der Drehkolben-Brennkraftmaschine
getragen und die Zündvorrichtung ist am Drehkolben selbst angeordnet Durch diese Anordnung
werden die vorbeschriebenen Nachteile, die durch die Verwendung von Hochspannung und die elektrisch
leitende Verbindung auftreten, beseitigt. Darüber hinaus ist die Verwendung von Verteuern oder mechanischen
Einrichtungen zum Bestimmen des Zündzettpunktes nicht mehr erforderlich, wobei dennoch eine Zünddauer
von bis zu 90° der Kurbelwellendrehung ermöglicht wird.
Über die genannten Merkmale hinausgehende Einzelheiten zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Zündeinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung weiter ausbildende Merkmale werden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung dargestellt ist In dieser Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen schematischen Querschnitt eines Wankelmotorkolbengehäuses,
aus dem die Lage des Drehkolbens im Trochoidengehäuse und die Anordnung der Zündeinrichtung im Kolben ersichtlich ist;
F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht einer Kante des dreieckigen Drehkolbens und der oberen Abdeckplatte
des Gehäuses, aus der die Anordnung der primären Transformator-Kernhälfte und deren Primärwindung
am Gehäuse und die sekundäre Trunsformator-Kernhälfte
sowie deren Sekundärwindung im Drehkolben in genauer Flucht zur Magnetflußkopplung
am oberen Totpunkt ersichtlich sind;
F i g. 3 einen Teilquerschnitt eines Wankelmotors, aus dem eine Zündkerze mit Links- und Rechtsgewinden
und einem Werkzeug zum Herausschrauben der Zündkerze aus dem Drehkolben durch den Auslaßkanal
des Wankelmotors ersichtlich ist;
F i g. 4 ein Blockschaltbild, das die induktive Zündeinrichtung
gemäß der Erfindung mit einer ersten und einer zweiten Spule in genaue Ausrichtung für die Magnetflußkopplung
und die zweite Spule um 180° vom oberen Totpunkt versetzt veranschaulicht und
F i g. 5 grafische Darstellungen des Logarithmus der Spannung, die in einer Sekundärwindung als Funktion
der Winkelgrade der Kurbelwellendrehung des Drehkolbens im Gehäuse induziert wird.
Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für eine b0
Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und insbesondere für eine Drehkolbenbrennkraftmaschine. Die
Brennkraftmaschine umfaßt ein erstes und ein zweites Teil, die zusammen eine Brennkammer bilden und die
sich in wiederholenden Zyklen relativ zueinander <
>: bewegen. Das zweite Teil ist ein dreieckiger Drehkolben, der als Ganzes mit 2 bezeichnet ist und das erste
Teil ist ein Gehäuse, das als Ganzes mit 4 bezeichnet ist dessen Innenquerschnitt von epitrochoider Form ist
Der dreieckige Kolben 2 und das Gehäuse 4 bilden eine Brennkammer 6 und bewegen sich in sich wiederholenden
Zyklen relativ zueinander. Die Brennkammer 6 ist also zwischen einer ersten und einer zweiten Kante 8
des dreieckigen Kolbens 2 und einem vorbestimmten Bereich des Gehäuses 4 gebildet wie dies F i g. 1 zeigt, in
der der dreieckige Kolben 2 eines Wankelmotors in der oberen Totpunktstellung veranschaulicht ist in der eine
maximale Gemischkompression erreicht ist Die Brennkammer 6 ist ferner durch die untere Abdeckplatte 10
des Gehäuses 4 und die obere Abdeckplatte 12 des Gehäuses 4, du; in F i g. 1 nicht dargestellt, jedoch in
F i g. 2 angedeutet ist, begrenzt.
Die Zündeinrichtung umfaßt eine Generatoreinrichtung 14 in F i g. 4, die an dem Gehäuse 4 zur Erzeugung
eines Magnetflusses angebracht sein kann, und eine Zündvorrichtung die von der Generatoreinrichtung 14
abhängig ist. Die Zündvorrichtung umfaßt eine zweite Spule, wie die sekundäre Transforma: ·.;.-Kernhälfte, die
ais Ganzes mit 16 bezeichnet ist und der :n sekundäre Wicklung 18, die elektrisch mit einer Zündkerze
verbunden ist die mit 20 bezeichnet ist Die Zündvorrichtung ist am dreieckigen Kolben 2 angeordnet, wie in
dem hoMen dreieckigen Kolben 2, und ist von der Generatoreinrichtung 14 abhängig, wenn die Zündvorrichtung
während eines vorbestimmten Bereiches der Drehbewegung zwischen dem dreieckigen Kolben 2
und dem Gehäuse 4, beispielsweise am oberen
Totpunkt, durch den Magnetfluß magnetisch mit der Generatoreinrichtung 14 gekoppelt ist. Am oberen
Totpunkt ist die Brennkammer 6 gebildet und die Zündvorrichtung schafft ein Zündsignal, beispielsweise
einen 30 000 Volt- Funken in der Brennkammer 6.
Die Generatoreinrichtung 14 umfaßt eine erste Spule, die als Ganzes mit 22 bezeichnet ist und die eine primäre
Transformator-Hälfte 24 und deren Primärwicklung 25 umfaßt. Die erste Spule 22 und die zweite Üpule
befinden sich während eines vorbestimmten Bereiches der Drehbewegung zwischen dem dreieckigen Kolben 2
und dem Gehäuse 4, nämlich dann, wenn die Brennkammer 6 gebildet ist, in genauer Ausrichtung
miteinander. In anderen Worten: solange wie die Flächen 28 der primären Transformator-Kernhälfte 24
der ersten Spule 22 einen Bereich der Flächen 32 der sekundären Transformator-Kernhälfte 16 überlappen,
wird die erste Spule 22 zur Magnetkopplung mit der zweiten Spule fluchten. Die erste Spule 22 und die
zweite Spule sind so im Gehäuse 4 und im Drehkolben 2 ausgebildet, daß sie sich in genauer Ausrichtung für eine
Magnetflußkopplung während der Zeit befinden, in der die Drehbewegung zwischen dem dreieckigen Kolben 2
und drm Gehäuse 4 die Bildung der Brennkammer 6 bewirkt hat
Wie der F i g. 4 entnommen werden kann, umfaßt die
Generatoreinrichtung 14 einen Oszillator, beispielsweise einen torgesteuerten Hochfrequenz-Leistungs-Oszillator
34. Der Oszillator 34 ist torgesteuert und schwingt mit etwa 25 kHz und erregt die erste Spule 22, in den
etwa 30 000 Volt (Spitzenspannung) zugeführt wird, um einen Magnetfluß am oberen Totpunkt zu erzeugen und
die erste SpUe 22 mit der zweiten Spule magnetisch zu koppeln. Die Zündkerze 20, die so angeordnet ist, daß
sie in der Brennkammer 6 liegt, ist elektrisch mit der zweiten Spule verbunden, um einen Funken in der
Brennkammer 6 zu erzeugen.
Eine Bezugseinrichtung, beispielsweise die Geberspule 35. schafft ein Bezuessienal. zum BeisDiel einen
Bezugs- oder Triggerimpuls, wenn der dreieckige Kolben 2 sich in einer vorbestimmten Stellung relativ
zum Gehäuse befindet, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist, nämlich 30° vor dem oberen Totpunkt. Es wird darauf
hingewiesen, daß Fig. 5 nur den Bezugsimpuls zum Zünden einer Zündkerze veranschaulicht. Der Bezugsimpuls wird von der Geberspule 35 ausgestrahlt, die um
180° versetzt vordem mit B.T.D.C. bezeichneten Punkt in Fig.5 der Zeichnung angeordnet ist, wenn der an
einem Schwungrad 37 angeordnete Magnet 36 an der Geberspule 35 vorbeiläuft, um einen Strom in der
Geberspule 35 zu induzieren. Da der Wankelmotor drei Kolben umfaßt, läuft das Schwungrad 37 mit dreifacher
Geschwindigkeit des dreieckigen Kolbens 2 und, wie Fig.4 zeigt, die den dreieckigen Kolben 2 in der
Totpunktstellung veranschaulicht, hat sich der Magnet
36 um 90° von der Geberspule 35 wegbewegt.
Die Genaratoreinrichtung 14 umfaßt ferner eine auf
die Triggerimpulse ansprechende Steuereinrichtung 40. Die Steuereinrichtung 40 steuert den Leistungsoszillator 34, der seinerseits die erste Spule 22 in Abhängigkeit
von dem Triggerimpuls erregt. Der Triggerimpuls wird verstärkt und durch den Triggerkreis 41 umgeformt, um
in die Form gebracht zu werden, die zur Steuerung des Leistungsoszillators 34 erforderlich ist.
Die Steuereinrichtung umfaßt ferner programmierbare Verzögerungseinrichtungen, beispielsweise den programmierbaren Verzögerungsgenerator 43 zum Verzögern der Erregung der ersten Spule 22 um eine
vorbestimmte Zeitperiode nach dem Auftreten des Bezugsimpulses, beispielsweise bis der dreieckige
Kolben 2 in der oberen Totpunktstellung ist, wie F i g. 4 zeigt An diesem Punkt wird die erste Spule 22 sich in
genauer Ausrichtung mit der zweiten Spule zur Magnetflußkopplung befinden.
Die Steuereinrichtung 40 umfaßt ferner Tasteinrichtungen, wie beispielsweise den Tachometerkreis 42 zum
Abtasten der Frequenz, wenn der dreieckige Kolben sjch 30° vor dem oberen Totpunkt befindet und zum
Ändern des vorbestimmten Zeitabschnittes in Abhängigkeit von einer Änderung der Frequenz durch
Programmieren des Verzögerungsgenerators 43 zum Verzögern des Triggerimpulses. Der Tachometerkreis
42 programmiert die Frühzündungscharakteristik des Zündsystems in fast der gleichen Weise, wie die
Zentrifugal- und Vakuumverstellung bei üblichen Zündeinrichtungen bewirken. Beispielsweise programmiert der Tachometerkreis 42 bei geringer Maschinengeschwindigkeit den Verzögerungsgenerator 43 derart,
daß der Triggerimp-.ls um einen größeren Zeitabschnitt
verzögert wird, als bei hoher Umlaufgeschwindigkeit Dies bewirkt, daß die Zündkerze 20 bei geringerer
Umlaufgeschwindigkeit am oder nach dem oberen Totpunkt zündet (Spätzündung) und daß die Zündkerze
20 bei hoher Umlaufgeschwindigkeit vor dem oberen Totpunkt gezündet wird (Frühzündung). Aus F i g. 5 ist
ersichtlich, daß die Anzahl der Winkelgrade des Kurbelwellenumlaufes vor dem Zünden der Zündkerze
20 nach dem Auftreten des Bezugsimpulses eine Funktion der Umdrehung pro Minute des Drehkolbens
2 im Gehäuse 4 ist Im allgemeinen kann gesagt werden, daß dann, wenn die Umdrehungen pro Minute des
Drehkolbens 2 ansteigen, der Verzögerungsgenerator
43 bewirkt, daß die Unge der Zeit zwischen dem
Bezugsimpuis und denn Zünden der Zündkerze 20 abnimmt Dies ist erwünscht da immer weniger Zeit ist
je schneller der Drehkolben 20 sich bewegt während der zwischen dem Drehkolben 2 und dem Gehäuse 4 die
Brennkammer 6 existiert. Aus diesem Grunde muß dar Brennstoff-Luft-Gemisch, das durch den Einiaßkanal 2t
austritt, früh gezündet werden vor dem oberer Totpunkt, um sicherzustellen, daß vom Brennstoff-Luft-ί Gemisch soviel wie möglich um den oberen Totpunkt
herum verbrennt. Der Fig. 5 ist ferner zu entnehmen,
daß dann, wenn die Umdrehungen pro Minute des Drehkolbens 2 gering sind, die Zündkerze 20 das
Kraftstoff-Luft-Gemisch kurz nach dem oberen Tot
punkt zündet, um die Trägheil des Drehkolbens 2 zu
überwinden. Darüber hinaus -.t die Dauer des Funkens
vollständig unabhängig vom Zündungszeitpunkt und kann in der Tat solange wie der ßrennzyklus sein oder
solange, wie die Brennkammer 6 bei irgendeiner
gegebenen Drehzahl gebildet ist, wobei die Dauer des
Funkens abhängig von der Breite des Triggerimpulses und der geometrischen Gestalt der Flächen 28 und 32
ist. Mi! anderen Worten: die Zündkerze 20 ist solange
gezündet wie der Triggerimpuls <h*s Oszillator 34
einschaltet und die Flächen 28 und 32 zur Magnetfluß kopplung gleichzeitig miteinander ausgerichtet sind.
Eine Änderung der Stellung der ersten Spule 22 und
der zweiten Spule ist der F i g. 4 zu entnehmen, in der die zweite Spule neben der dritten Ecke des Drehkolbens 2
in entgegengesetzter Richtung zur Brennkammer 10 angeordnet ist. Die erste Spule 22 (nicht dargestellt) ist
in der Steiung zur Magnetflußkopplung mit der zweiten Spule in F i g. 5. Das heißt die erste Spule 22 ist etwa 180°
vom oberen Totpunkt in der oberen Abdeckplatte 12
(nicht dargestellt) angeordnet Die Anordnung der
ersten Spule 2 und der zweiten Spuie ist derart, daß das annähernde 1 :3 Verhältnis in der relativen Bewegung
von 180° zu 0° hin ausgenutzt wird. Der durch die relative Bewegung zwischen der ersten Spule 22 und der
zweiten Spule beschriebene Bogen ist klein, verglichen
mit dem längeren Bogen, der von der Zündkerze 20
beschrieben wird, wenn die Zündkerze 20 durch die
obere Totpunktstellung wandert
ein Anschlußende 46 sowie einen Mittelteil 48, der das
Funkenstreckenende 44 mit dem Anschlußende verbindet Das Funkenstreckenende 44 erzeugt den Funken
für die Zündung, während das Anschlußende 46 elektrisch mit der Sekundärwicklung 18 der zweiten
Spule verbunden ist Der Mittelteil 48 weist eine erste äußere Oberfläche 50 auf, die ein erstes, beispielsweise
ein linksgängiges Gewinde aufweist wie F i g. 1,2 und 3 zeigen, das dem Funkenstreckenende 44 benachbart ist
Der Mittelteil 48 weist auch eine zweite äußere
so Oberfläche 52 auf, die mit einem dem linksgäng.gen
Gewinde entgegengesetzt gerichteten Gewinde, nämlich einem rechtsgängigen Gewinde, versehen ist, das
dem Anschlußende 46 der Zündkerze benachbart ist und zu deren Einschrauben in den dreieckigen Kolben 2
dient
Die erste und die zweite äußere Oberfläche 50 bzw. 52 sind so gestaltet um einen Zündkerzenschlüssel 54, der
ein dem auf der ersten äußeren Oberfläche 50 angeordneten Gewinde entsprechendes Gewinde in
einen Schraubkopf 56 trägt, so daß die Zündkerze 20 in den Schraubkopf 56 eingeschraubt werden kann, bevor
die Zündkerze 20 durch den Zündkerzenschlüssel ausgeschraubt werden kann, der sich durch den
Auslaßkanal 58 hindurcherstreckt Nachdem die erste
äußere Oberfläche 50 in den Schraubkopf 56 eingeschraubt ist schraubt die weitere Schraubbewegung des
Zündkerzenschlüssels 54 die zweite äußere Oberfläche 52 aus dem dreieckigen Kolben 2 heraus, um die
Zündkerze 20 aus der Drehkolben-Brennkraftmaschine
nntfernen /u können. Es ist klar, daß eine entgegengesetzte
Arbeitsweise verwendet werden kann, um eine neue Zündkerze in die Drehkolben-Brennkraftmaschinc
einzusetzen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei sich relativ zueinander bewegenden und
eine Brennkammer bildenden Teilen, bei der an dem einen Teil eine Zündvorrichtung angeordnet ist, die
in Abhängigkeit von einer nicht an dem einen Teil angeordneten Zündenergie-Generatoreinrichtung
Zündfunken in der Brennkammer erzeugt, wenn die Zündvorrichtung in einer vorbestimmten Stellung
beider Teile zueinander mit der Generatoreinrichtung verbunden und die Brennkammer gebildet ist,
und bei der die Zündvorrichtung eine Zündkerze umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Generatoreinrichtung (14) an dem anderen Teil (4) angeordnet ist und einen magnetischen Wechselfluß
unabhängig von der relativen Bewegung zwischen den beiden Teilen (2, 4) erzeugt und daß die
Zündvorrichtung in Abhängigkeit von dem magnetischen Weciielfluß Zündfunken erzeugt, wenn sie in
der besagten vorbestimmten Stellung beider Teile zueinander durch den magnetischen Wechselfluß
mit der Generatoreinrichtung gekoppelt ist.
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 für eine Drehkolben-Brennkraftmaschine mit einem dreiekkigen Kolben, der in einem Gehäuse umläuft, dessen
innerer Querschnitt epitrochoid geformt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung (14) vom Gehäuse (4) getragen ist, während die
Zündvorrichtung (16, 18, 20) am Kolben (2) angeordnet ir'
3. Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung (14)
eine erste Spule (26) und die Zündvorrichtung eine zweite Spule (18) umfaßt.
4. Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung (14)
einen Oszillator (34) zum Erregen der ersten Spule (26) und zum Erzeugen des besagten Magnetflusses
im vorbestimmten Bereich der Drehbewegung umfaßt.
5. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (20) der
Zündvorrichtung elektrisch mit der zweiten Spule (18) verbunden ist
6. Zündeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spule (18) in der
Nähe der dritten Kante des Drehkolbens (2) angeordnet ist.
7. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Bezugseinrichtungen (35) zum Beschicken
der Generatoreinrichtung (14) mit einem die vorbestimmte Stellung des Kolbens (2) relativ zum
Gehäuse (4) anzeigenden Bezugssignal.
8. Zündeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung (14)
von diesem Bezugssignal abhängige Steuereinrichtungen (40) zum Steuern des Oszillators (34) umfaßt,
der seinerseits das Erregen der ersten Spule (26) in Abhängigkeit vom Bezugssignal bewirkt.
9. Zündeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40) eine
ein Verzögern des Erregens der ersten Spule (26) um einen vorbestimmten Zeitabschnitt nach dem Auftreten des Bezugssignals ermöglichende, programmierbare Verzögerungseinrichtung (43) umfaßt.
10. Zündeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40) eine
Tasteinrichtung (41) zum Erfassen der Häufigkeit des Erreichens der bestimmten Stellung des Kolbens
(2) und zum Ändern des vorbestimmten Zeitabschnittes in Abhängigkeit vom Wechsel der besagten Häufigkeit umfaßt
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