DD259940A1

DD259940A1 - Abreisszuendkerze

Info

Publication number: DD259940A1
Application number: DD87299968A
Authority: DD
Inventors: Max Pasbrig
Original assignee: Lacrex Brevetti Sa
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-09-07
Also published as: US4850316A; IL81514A0; CN87100762A; DE3761069D1; IN169207B; EP0234345B1; CH669691A5; CA1300675C; KR870008418A; JPS6324578A; CN1003151B; ATE48341T1; EP0234345A1; DE8701819U1

Abstract

Die Abreisszuendkerze besitzt eine in einem Gehaeuse angeordnete Magnetspule mit einem Magnetkern, der in Ankerrichtung eine Verdickung mit konisch dazu verlaufenden Seitenflaechen und einen Hohlraum aufweist, in dem an einem Federstab asymmetrisch in bezug auf die Laengsachse des Hohlraumes ein quer zur Kompressionsrichtung beweglicher Anker angeordnet ist. Dadurch erfolgt eine Konzentration der Magnetwirkung auf den Ankerbereich, und es werden die Abreissbewegungen durch den Kompressionsdruck unterstuetzt. Am freien Ende des Ankers und am Gehaeusefortsatz sind je eine Elektrode auswechselbar, so befestigt, dass ein Zuendimpuls, der eine Kurzschlussstrecke zwischen der Magnetspule des Elektromagneten und den Elektroden durchlaeuft, durch ein im Elektromagneten aufgebautes Magnetfeld ein Aufreissen der Kurzschlussstrecke und eine Funkenbildung bewirkt. Die Abreissfolge laesst sich bei dieser Abreisszuendkerze beschleunigen und exakter ausfuehren; bei den Abreissbewegungen treten keine Materialdeformationen mehr auf. Fig. 4

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Abreißzündkerze für Zündsysteme, z. B. in Verbrennungsmotoren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei bekannten Abreißzündkerzen dieser Art (DE-PS 204545 und DE-PS 2951 848) sind in einem Magnetkern-Schlitz eines Elektromagneten zwei Bandfedern gegeneinander isoliert befestigt. An den Enden dieser Bandfedern sind die Anker so befestigt, daß sie sich noch innerhalb des Magnetkernes befinden. Die Bandfedern weisen in den Verbrennungsraum hineinragende Schenkel mit Eiektrodenköpfen an ihren freien Enden auf. Bei der Abreißzündkerze nach der DE-PS 204545 sind der Magnetkern und die zugekehrten Flächen der Anker so ausgebildet, daß beim Anschlagen der Anker an den Magnetkern der Ankerschenkel zum Auseinanderreißen der Elektrodenköpfe eine Drehbewegung ausführt und damit bei jeder Abreißbewegung die diese Anker tragenden Bandfedern knicken.

Bei der Abreißzündkerze nach der DE-PS 2951848 sind die Blattfedern im Magnetkern so angeordnet, daß beim Auseinanderreißen der Elektroden an den Blattfedern starke Schwingungen am Befestigungspunkt auftreten. Die Bandfedern werden somit fortwährend an der gleichen Stelle stark beansprucht, was eine rasche Materialermüdung und einen baldigen Bruch zur Folge hat. Außerdem ist hier noch nachteilig, daß beim fortschreitenden Abbrand der beiden Elektroden die beiden Ankerplatten sich an den Blattfedern berühren und ein Auseinanderreißen der Elektroden verhindern.

Bei wieder einer anderen Abreißzündkerze dieser Art (US-PS 1 041477) ist nur eine Bandfeder mit Elektrode vorgesehen, bei der das Problem das gleiche ist. Bei einer anderen vergleichbaren Ausführungsform (DE-PS 218595) ist nachteilig, daß bei jeder Abreißbewegung zwischen den Ankern und dem Magnetkern eine Reibwirkung entsteht, die zur raschen Abnutzung und zur Veränderung der Abhebstrecke und des Zündzeitpunktes, sowie zu anderen nachteiligen Auswirkungen führt.

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Bei all diesen Abreißzündkerzen ist auch nachteilig/daß der Hohlraum im Gehäuseunterteil so ausgebildet ist, bzw. die Magnetspule mit dem Magnetkern und die Blattfedern mit dem Anker so angeordnet sind, daß eine Überhitzung der Magnetspule und eine Verrußung des Magnetkernunterteiles und der Anker erfolgen kann, wodurch die Funktion beeinträchtigt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Verschleißes, der Überhitzung und Verrußung zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abreißzündkerze zu schaffen, bei der derMagnetkem mit seinem Hohlraumund der in Querrichtung zur Zündkerzenachse bewegliche Anker funktionsfähiger ausgebildet sind, die Abreißbewegungen abnutzungsfrei ausführbar und die Erhitzung und Verrußung verringert sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Abreißzündkerze in einem Gehäuse gelöst, bei der ein Zündimpuls die Magnetspule eines Elektromagneten und eine Kurzschlußstrecke zwischen Elektroden durchläuft, so daß das sich im Elektromagneten aufbauende Magnetfeld ein Aufreißen der Kurzschlußstrecke und eine Funkenbildung bewirkt, mit in einem im axialen Hohlraum des Magnetkernes des Elektromagneten in Längsachse der Zündkerze angeordneten Federstab und mit einem an diesem im , Magnetfeld befestigten Anker, sowie mit einer außerhalb des Magnetkernes von Elektrodenköpfen gebildeten Kurzschlußstrecke, die dadurch gekennzeichnet ist, daß am Magnetkern in Ankerrichtung, außerhalb der Magnetspule, eine Verdickung mit einem axialen Hohlraum und am Federstab ein über den Magnetkern hinaus in den Verbrennungsraum reichender Anker mit einer Elektrode vorgesehen sind.

Zweckmäßig ist der Federstab am Kopfende des Magnetkernes — vorzugsweise leitend — befestigt.

Der Anker ist asymmetrisch in bezug auf die Achse des Hohlraumes am freien Ende des Federstabes angeordnet, wobei am freien Ende des Ankerseine — vorzugsweise zur Achse hin offene — Ausnehmung mit einer Elektrode vorgesehen ist.

Es ist zweckmäßig, daß der Anker und die Elektroden auswechselbar ausgebildet sind.

Der axiale Hohlraum des Magnetkernes weist in Ankerrichtung stufenförmige Erweiterungen auf.

Zur Bewegungsbegrenzung des Ankers, zur Isolierung des Magnetkernes vom Gehäuse und zur Abdichtung des Freiraumes gegen außen ist eine Dichtung vorgesehen.

Im—vorzugsweise radial geteilten — Gehäuse—vorzugsweise in den unteren bzw. oberen, sich gegebenenfalls verjüngenden Bereichen des Gehäuses — sind Lüftungsöffnungen vorgesehen.

Es kann zweckmäßig sein, daß die Magnetspule mit der Verdickung des Magnetkernes in direkt leitender Verbindung steht.

Dadurch, daß der Magnetkern in Ankerrichtung eine pilzförmige Verdickung mit konisch verlaufenden Seitenflächen und einen Hohlraum aufweist, wird eine Konzentration der Magnetwirkung im Ankerbereich gewährleistet. Da der im Magnetkernhohlraum quer zur Kompressionsdruckströmung beweglicher Anker asymmetrisch in bezug auf die Achse des Magnetkernhohlraumes angeordnet ist, unterstützt der Kompressionsdruck die Abreißbewegungen. Aufgrund des Feldlinienverlaufes tritt neben der Anzugswirkung auf den über den Magnetkern hinausreichenden Anker zusätzlich eine Abstoßwirkung auf. Die Abreißfolge läßt sich zudem beschleunigen und exakter ausführen, und es treten an dem langen Stab, an dem der Anker befestigt ist, keine Materialdeformationen bei den Abreißbewegungen auf.

Dadurch, daß der in den Explo'sionsraum hineinragende Teil des an dem Federstab angeordneten Ankers mit einer zur Achse gerichteten Ausnehmung versehen ist, wird die daran befestigte und somit bewegliche Elektrode bereits in der Abreißrichtung mit dem Explosionsdruck beaufschlagt, was die erforderliche Magnetkraft entlastet. Außerdem lassen sich der Anker und die Elektroden bei dieser Anordnung leicht auswechseln, weil sie aus dem Kerzengehäuse hervorragen. Durch die Anordnung eines mit stufenförmigen Erweiterungen versehenen Hohlraumes im Magnetkern und durch den Freiraum mit Lüftungsöffnungen um die Magnetspule werden die Verrußung des Ankers und die Überhitzung verringert. Dies ist dann von besonderem Vorteil, wenn die Abreißzündkerze nicht bei Kolbenbrennkraftmaschinen, sondern als Zünder in verschiedensten Bereichen zum Einsatz kommt.

Wenn eine direkte Stromzuführung vom Zündkabel zur Magnetspule oder zum Federstab erfolgt, so kann auch im oberen Teil der Abreißzündkerze die vorgesehene Isolierung entfallen, was eine kleinere Bauart ermöglicht. Es kann auch der Federstab im oberen Teil des Magnetkernes eingeschweißt werden, wenn eine direkte Stromzufuhr durch Hochspannung erfolgt.

Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele, die auch in den Zeichnungen dargestellt sind, näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: die erfindungsgemäße Abreißzündkerze in Ansicht;

Fig.2: einen Längsschnitt dazu;

Fig.3: eine Stirnansicht auf die Elektrodenseite; und

Fig.4: den Fig.2 entsprechenden Längsschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die dargestellte Abreißzündkerze umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 mit einem Mehrkantprofil 3 aus metallischem, jedoch nicht mägnetisierbarem Werkstoff, das sich nach der Einschraubseite hin verengt, sowie einem Gewindeteil 2, der in den Zylinderkopf (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine oder in ein Zündsystem eingeschraubt wird, und in einem einseitig angeordneten Ansatz 27 für die Befestigung der einen Elektrode 25 endet. Die Wand des Gehäuses 1 ist von unteren und oberen Lüftungsöffnungen 7; 7' durchsetzt, die in die Freiräume 4; 8 zwischen der Magnetspule 5 und dem Gehäuse 1 münden.

Das Gehäuse 1 ist an seinem dem Gewindeteil abgekehrten Ende mit einem Gewinde 11 für einen Verschlußteil 22 mit Gewinde versehen, in dem eine Ausnehmung 32 für das Zündkabel 29 sowie eine Platte 14 für den elektrischen Anschluß 13 mit Isolierungen 31; 12 angeordnet sind. Im Freiraum 4 des Gehäuses 1 sind eine an ihrem oberen Ende mit Isolierplatten 30 versehene und im Abstand von der Gehäuseinnenwand angeordnete Magnetspule 5, und ein Magnetkern 6 eingesetzt, der in Ankerrichtung mit einer pilzförmigen Verstärkung 9 mit konisch verlaufender Spitze 10 versehen ist, die sich auf eine Dichtung 23 abstützt. Der Magnetkern 6 weist einen mittleren Hohlraum 15 mit stufenförmigen Erweiterungen 15'; 16 auf. In der Erweiterung 16 ist im Magnetspaltbereich ein über den Magnetkern hinausreichender und mit Sackbohrung 17 versehener Anker 18 an einem Federstab 19 befestigt. Der Federstab weist an seinem Kopfteil 20 einen elektrischen Anschluß auf. Der in bezug auf die Achse des Hohlraumes 15 und des Gewindeteilhohlraumes 28 asymmetrisch angeordnete Anker 18 ist mit einer zur Achse hin offenen Ausnehmung 26 in Richtung des Explosionsraumes versehen; in der Ausnehmung 26 ist eine Elektrode 24 angeordnet. Der Anker 18 und die Elektroden 24; 25 sind auswechselbar vorgesehen. Die letzteren sind mit ihren Köpfen einander zugekehrt und stehen in Ruhestellung in Kontakt.

Die Elektrode 24 weist im Längsschnitt eine Abschrägung auf, so daß der Explosionsdruck (im Falle der Verwendung in einem Verbrennungsmotor) eine zusätzliche Angriffsfläche findet, um ihr Abheben von der Elektrode 25 zu unterstützen. Fig.4 zeigt eine Zündkerze mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 1. Dieses besteht aus einem Unterteil V mit Lüftungsöffnungen 7, die in dem nach der Einschraubseite hin verengten Bereich des unteren Gehäuseteils 1' angeordnet sind; einem Gewindeteil 2' und einem einseitig angeordneten Ansatz 27 mit einer Elektrode 25; sowie einem Oberteil 1" mit Lüftungsöffnungen 7' in dessen abgeflacht ausgebildetem Bereich. Am oberen freien Teil 1" ist ein Mehrkantprofil 33 mit einem Innengewinde 34 für eine ein Gewinde aufweisende Schraube 35 vorgesehen, die in der Mitte eine Ausnehmung 35' für einen elektrischen Anschluß 13 aufweist, der durch die Schraube 35 auf die Platte 14'aus elektrisch leitendem Material gedrückt wird; die Platte 14' ist zentrisch zur Achse im Freiraum 4 des Gehäuses 1 angeordnet und durch die Isolierung 12'; 30' von der Magnetspule 5 und dem Magnetkern 6 getrennt. Der Magnetkern weist in Ankerrichtung eine pilzförmige Verstärkung 9' mit konisch verlaufender Spitze 10, einen mittleren Hohlraum 15 mit stufenförmigen Erweiterungen 15'; 16 und einen Dichtring 23' auf. Im Hohlraum 15 ist ein über den Magnetkern hinausreichender Anker 18, asymmetrisch in bezug auf die Achse des Hohlraumes 15, an einem Federstab 19 befestigt, der im oberen Teil des Magnetkernes 6 eingepreßt oder eingeschweißt ist. Die am Anker 18 und am Ansatz 27 auswechselbar angeordneten Elektroden 24; 25 stehen in Ruhestellung mit ihren Köpfen in Kontakt. Der Federstab 19 kann, zumindest in seinem oberen, mit dem Magnetkern 6 leitend fest verbundenen Ende, kantig, z. B. vierkantig, ausgebildet sein, um die Befestigung zu verbessern und ein Verdrehen um seine Achse zu verhindern. Das Gehäuseunterteil V und das Gehäuseoberteil 1" sind durch ineinandergreifende Ausnehmungen — von einem Sicherungsring 36 überdeckt — verbunden. Dies hat den Vorteil, daß das Gehäuse 1 zu Montagezwecken auseinandergenommen werden kann; es hat sich nämlich als zweckmäßig erwiesen, verschiedene Teile, z. B. insbesondere die Dichtung/Isolierung 23', unter Druck und Wärme einzupressen oder sogar mit einer Glasmasse einzuschmelzen. Auf die Isolierung zwischen Magnetkern 6 und der Spulenwicklung 5 kann verzichtet werden, wenn ein von Keramik überzogener oder ein mit einer Spezialeloxierung versehener Kupferdraht für die Spulenwicklung verwendet wird, dessen eines Ende 13' mit der Platte 14' und dessen anderes Ende 13" mit dem Magnetkern 6 in Verbindung steht.

Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß eine stärkere Funkenbildung resultiert (offensichtlich weil weniger Verluste auftreten), wenn der Strom aus der Magnetspule von ihrem unteren, an die Verstärkung 9'des Magnetkernes 6 grenzenden Ende direkt in diesen eingeleitet wird und von dort über den Federstab 19 und den Anker 18 auf die Elektrode 24 trifft. In Ruhestellung wird die Spannung dann über das Gehäuse 1 und z. B. das Gewindeteil 2' an den Motor bzw. die Erdung abgeleitet. Die Wirkungsweise der Zündkerze ist folgende: Die Spannung einer üblichen Batterie wird entweder hochtransformiert oder direkt eingespeist. Je nach der Anzahl der zu betreibenden Zylinder oder Apparate ist eine entsprechende Anzahl von Thyristoren angeschlossen, die andererseits auch mit der Zündkerze in Verbindung stehen. Ein Zündverteiler oder Zeitgeber mit Zündimpulsgeber steuert die Thyristoren so, daß sie je nach der gewünschten Zündfolge die Steuerimpulse an die Zylinder bzw. Apparate abgeben. Der Zündstrom erregt den Elektromagneten und durchströmt auch die von den Elektroden gebildete Kurzschlußstrecke. Das sich aufbauende Magnetfeld erzeugt irrvAnkerbereich eine Magnetwirkung, wobei die Formgebung des Magnetkernfortsatzes eine Konzentration dieser Magnetwirkung gewährleistet. Neben der Anzugswirkung auf den Anker tritt aufgrund des Magnetfeldlinienverlaufes zwischen Magnetkern und Anker eine Abstoßwirkung auf. Die Elektrodenköpfe werden unter Funkenbildung auseinandergerissen,· dadurch wird der Stromkreislauf unterbrochen, so daß das'Magnetfeld wieder zusammenfällt und die Elektrodenköpfe in die Kontaktstellung zurückkehren können. Der Dichtungsring 23' isoliert den Magnetkern 6 vom Gehäuse 1, dichtet die Freiräume 4; 8 gegen außen ab und bildet dabei gleichzeitig einen Anschlag bzw. eine Begrenzung für den Anker 18 beim Auseinanderreißen der Elektroden 24; 25.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Da es möglich ist, Abreißzündkerzen für andere Motoren als für Kolbenmotoren und auch für andere Zwecke zu verwenden, kann das Gehäuse statt einer zylindrischen auch eine andere Form haben oder aus zusammengesetzten Teilen bestehen, wobei dann auch die Innenteile, bei entsprechender Ausbildung, der gewählten Form angepaßt werden. Es können auch die Elektroden anders befestigt oder angeordnet sein. Auch die Freiräume können mit Isolierkörpern ganz oder teilweise ausgefüllt sein; auf die Lüftungsöffnungen kann auch verzichtet werden. Statt der Batterie kann auch ein anderer Stromerzeuger gewählt und die Stromzufuhr anders angeordnet sein. Wird der Magnetkern unter Hochspannung gesetzt, kann der Federstab in den oberen Teil des Magnetkernes eingeschweißt sein und auf die obere Isolierung verzichtet werden.

Claims

1. Abreißzündkerze in einem Gehäuse, bei der ein Zündimpuls die Magnetspule eines Elektromagneten und eine Kurzschlußstrecke zwischen Elektroden durchläuft, so daß das sich im

. Elektromagneten aufbauende Magnetfeld ein Aufreißen der Kurzschlußstrecke und eine Funkenbildung bewirkt, mit in einem im axialen Hohlraum des Magnetkernes des Elektromagneten in Längsachse der Zündkerze angeordneten Federstab und mit einem an diesem im Magnetfeld befestigten Anker, sowie mit einer außerhalb des Magnetkernes von Elektrodenköpfen gebildeten Kurzschlußstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß am Magnetkern (6) in Ankerrichtung, außerhalb der Magnetspule (5), eine Verstärkung (9) mit einer Erweiterung (16) des axialen Hohlraumes (15) und am Federstab (19) ein über den Magnetkern (6) hinaus in den Verbrennungsraum reichender Anker (18) mit einer Elektrode (24) vorgesehen sind.

2. Abreißzündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstab (19) im Kopfende des Magnetkernes (6) — vorzugsweise leitend — befestigt ist.

3. Abreißzündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (18) asymmetrisch in bezug auf die Achse des Hohlraumes (15) am freien Ende des Federstabes (19) angeordnet ist.

4. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Ankers(18) eine—vorzugsweise zur Achse hin offene—Ausnehmung (26) mit einer Elektrode

"(24) vorgesehen ist.

5. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (18) und die Elektroden (24; 25) auswechselbar ausgebildet sind.

6. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Hohlraum (15) des Magnetkernes (6) in Ankerrichtung stufenförmige Erweiterungen (15'; 16) aufweist.

7. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegungsbegrenzung des Ankers (18), zur Isolierung des Magnetkernes (6) vom Gehäuse (1) und zur Abdichtung des Freiraumes (4) gegen außen eine Dichtung (23; 23') vorgesehen ist.

8. Abreißzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im — vorzugsweise radial geteilten — Gehäuse (1) — vorzugsweise in den unteren bzw. oberen, sich gegebenenfalls verjüngenden Bereichen des Gehäuses (1) — Lüftungsöffnungen (7; 7') vorgesehen sind.

9. Abreißzündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (5) mit der Verstärkung (9; 9') des Magnetkernes (6) in direkt leitender Verbindung steht.