Titel

Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in

Verbrennungsmotoren.

Für die Zündung von Verbrennungsmotoren werden in der Automobilindustrie vorzugsweise Luft- oder Gleitfunkenkerzen mit mehr oder weniger aufwändigen Zündspulenkonzepten eingesetzt. Der Trend moderner Verbrennungsmotoren geht dabei zu Downsizing bei gleichzeitiger Abgasturboaufladung mit dem Ziel, die Schadstoffemission zu verringern. Dabei steigen die Gasdichten des Kraftstoff-Luft-Gemischs zum Zündzeitpunkt signifikant an. Dies hat eine Erhöhung des Zündspannungsbedarfs zur Folge.

Die Druckschrift DE 101 21 993 AI offenbart ein Zündsystem für

Verbrennungsmotoren mit einer zeit- und stromgesteuerten Zündendstufe mit zwei Betriebsphasen. In einer ersten Phase wird aus einer im Magnetfeld eines Zündtransformators gespeicherten Energie eine Selbstinduktionsspannung für einen Funkendurchbruch erzeugt. In einer zweiten Phase erzeugt das

Zündsystem mit einer Zeitsteuerung der Zündendstufe und einer überlagerten Strombegrenzung eine Wechselspannung für den Zündfunken.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches mit einem Spannungsgenerator, einem dielektrischen Trägersubstrat, einer ersten

Elektrode und einer zweiten Elektrode. Der Spannungsgenerator ist dazu ausgelegt, zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss des Spannungsgenerators einen vorbestimmten Spannungspuls bereitzustellen. Die erste Elektrode ist auf dem dielektrischen Trägersubstrat angeordnet. Ferner ist die erste Elektrode mit einem ersten Anschluss des Spannungsgenerators elektrisch verbindbar. Die zweite Elektrode ist ebenfalls auf dem dielektrischen Trägersubstrat angeordnet. Dabei ist die zweite Elektrode von der ersten Elektrode beabstandet angeordnet. Ferner ist die zweite Elektrode mit einem zweiten Anschluss des Spannungsgenerators elektrisch verbindbar. Die zweite Elektrode wird dabei von einem Dielektrikum umschlossen. Das Dielektrikum, das die zweite Elektrode umschießt umfasst ein Dielektrikum aus einem

Feststoff. Das heißt, der aus dem Trägersubstrat herausragende Teil der zweiten Elektrode ist von einem festen, also nicht gasförmigen, Dielektrikum umgeben.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit einer steigenden Zündspannung für das Zünden von Kraftstoff-Luft-Gemischen in einem Verbrennungsmotor die zum Zündzeitpunkt freigesetzte Energie erheblich (quadratisch) mit der Zündspannung ansteigt. Diese Energie wird während des Plasmadurchbruchs zwischen den beiden Elektroden einer Zündkerze innerhalb von wenigen Nanosekunden freigesetzt. Damit kann ein Elektrodenverschleiß einer solchen Zündkerze mit steigender Zündspannung zunehmen.

Es ist daher die Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches bereitzustellen, das eine vollständige Freisetzung der kapazitiv in der Zündkerze gespeicherten Energie vermeidet, sowie eine Zündung des Kraftstoff-Luft- Gemisches ermöglicht, ohne dass sich hierbei eine Bogenentladung zwischen den Elektroden einer Zündkerze ausbildet. Durch das vollständige Ummanteln der Elektrode mindestens einer Polarität mit einem elektrischen nicht leitfähigen Feststoff wird dabei die Ausbildung einer Bogenentladung zum Zündzeitpunkt unterbunden. Vielmehr werden freie

Elektroden durch ein elektrisches Feld stark beschleunigt, so dass durch

Stoßionisation Sekundärelektroden freigesetzt werden. Diese

Sekundärelektroden wiederum ionisieren weitere Gasmoleküle. Es entsteht eine Elektronenlawine, die zu einem Zündplasma führt. Eine solche Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches basiert auf dem Prinzip von Teilentladungen. Die Brenndauer des Plasmas beträgt in diesem Fall in der Regel weniger als eine Mikrosekunde. Im Gegensatz zu einer konventionellen Zündung, bei der die Brenndauer im Bereich von 0,5 bis 2 Millisekunden liegt, kann die thermische Belastung somit deutlich reduziert werden. Insbesondere erfolgt dabei kein Aufschmelzen des Elektrodenmaterials. Auch die steigenden Gasdichten, wie sie bei modernen Verbrennungsmotoren auftreten, nehmen dabei keinen Einfluss auf den Verschleiß der Komponenten. Somit können die Standzeiten im

Vergleich zu konventionellen Zündsystemen gerade im aufgeladenen

Motorbetrieb mit hohen Gasdichten signifikant gesteigert werden.

Durch geeignete Ausgestaltung der Elektrodengeometrie ist es darüber hinaus möglich, flächige Oberflächenplasmen zu generieren. Diese Oberflächenplasmen können einen Durchmesser von 10 Millimetern und mehr aufweisen. Durch derart ausgedehnte Zündplasmen haben auch lokale Inhomogenitäten des Kraftstoff- Luft-Gemisches nur einen geringen Einfluss. Daher können auch Gemische an der Magergrenze sowie Gemische mit hohem Abgasanteil sicher entflammt werden. Das ausgedehnte Zündplasma der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung führt dabei insbesondere zu einer Entflammung eines genügend großen

Brennraumvolumens. Auf diese Weise kann eine besonders stabile Verbrennung erreicht werden.

Ferner ist es möglich, die Elektroden als wärmeabführende Elemente

auszulegen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass es zum Auftreten von Glühzündungen kommt, selbst wenn die Oberfläche der Zündvorrichtung in den Brennraum hineinragt. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Zündvorrichtung eine Mehrzahl von ersten Elektroden und/oder eine Mehrzahl zweiten Elektroden. Beispielsweise kann eine von dem Dielektrikum umschlossene zweite Elektrode von mehreren ersten Elektroden umgeben sein. Auf diese Weise ist es möglich, dass sich zwischen jeder der ersten Elektroden und der gemeinsamen zweiten Elektrode ein Zündplasma ausbilden kann. Darüber hinaus können auch sowohl mehrere erste Elektroden, als auch mehrere von einem Dielektrikum umschlossene zweite Elektroden vorgesehen sein. Auf diese Weise können in einem großen Bereich des Brennraums Zündplasmen generiert werden. Dies führt zu einer besonders sicheren und stabilen Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind auf dem dielektrischen

Trägersubstrat jeweils abwechselnd eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode nebeneinander angeordnet. Dabei sind beliebige Ausgestaltungen für eine derartige Anordnung der ersten und zweiten Elektrode möglich.

Beispielsweise können die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden als konzentrische Ringelektroden auf dem Trägersubstrat angeordnet werden.

Darüber hinaus sind auch streifenförmige Anordnungen für die ersten Elektroden und/oder die zweiten Elektroden möglich. Ferner können die ersten Elektroden und/oder die zweiten Elektroden auch als einzelne Pins (zylinderförmige

Elektroden) oder beliebige weitere Geometrien ausgeführt werden. Insbesondere können die Ausgestaltung der einzelnen Elektroden sowie die Anordnung der Elektroden auf dem Trägersubstrat an das jeweilige Brennraumvolumen angepasst sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Elektrode ebenfalls von einem weiteren Dielektrikum vollständig umschlossen. Auch dieses weitere Dielektrikum umfasst einen Feststoff. Insbesondere kann es sich bei dem weiteren Dielektrikum um das gleiche Dielektrikum handelt, mit dem auch die zweite Elektrode umschlossen ist. Dies ermöglicht insbesondere eine

Ansteuerung der Elektroden mit beliebiger Polarität.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode von einem gemeinsamen Dielektrikum umschlossen. Auf diese Weise können sich an der Oberfläche dieses gemeinsamen Dielektrikums

Teilentladungen zum Entzünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches ausbilden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine von der von dem

Trägersubstrat wegweisende Oberfläche des Dielektrikums eine sphärische Oberfläche auf. Alternativ kann die Oberfläche des Dielektrikums auch eine ebene Oberfläche aufweisen. Insbesondere kann die Oberfläche des

Dielektrikums an das Volumen eines Brennraums angepasst sein. Auf diese Weise kann die Zündvorrichtung und ganz besonders die Oberfläche, an der sich die Teilentladungen zum Entzünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches ausbilden, an den jeweiligen Brennraum angepasst werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Spannungsgenerator dazu ausgelegt, eine Mehrzahl von vorbestimmten Spannungspulsen bereitzustellen. Dabei kann die Mehrzahl der Spannungspulse eine Mehrzahl von Spannungspulsen mit äquidistanten Zeitintervallen umfassen. Beispielsweise kann die Abfolge der Spannungspulse mit einer Frequenz im Bereich von etwa 100 kHz bereitgestellt werden. Durch das Bereitstellen von mehreren nacheinander folgenden

Spannungspulsen kann dabei die Zuverlässigkeit für das Zünden des Kraftstoff- Luft-Gemisches gesteigert werden. Bei zu hoher thermischer Belastung der Oberflächen, z.B. bei Motornennlast, kann der Abstand und/oder die Anzahl der Spannungsgpulse reduziert werden. Für die effiziente Erzeugung von

Sekundärelektroden kann sich der erste Spanungspuls bezüglich Form, Dauer, Spannungshöhe und/oder Abstand deutlich von den Folgepulsen unterscheiden.

Gemäß einer Ausführungsform weisen nacheinander generierte Spannungspulse des Spannungsgenerators dabei ein alternierendes Vorzeichen auf. Durch Umpolen der Polarität der Elektroden für den nächsten Spannungspuls können Folgeplasmen für weitere Flammkerne besonders effizient ausgebildet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Pulsdauer eines Spannungspulses kleiner oder gleich einer Mikrosekunde. Durch solche besonders kurze Spannungspulse kann eine für die Zündvorrichtung besonders schonende Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erreicht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Spannungspuls einen Spannungspuls mit einer Amplitude von mehr als 30 Kilovolt, insbesondere mehr als 36 Kilovolt oder mehr als 40 Kilovolt. Gerade bei Kraftstoff-Luft-Gemischen mit einem hohen Gasdruck, die eine hohe Spannungsamplitude erfordern, kann eine besonders schonende Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit hoher Standzeit der Zündelektroden und des Dielektrikums erreicht werden.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig ineinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte

Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den

Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder

Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine

Zündvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Figur 2: eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine

Zündvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Figur 3: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine

Zündvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und

Figur 4: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine

Zündvorrichtung gemäß noch einem weiteren

Ausführungsbeispiel. Ausführungsformen der Erfindung

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nicht anders angegeben - mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Zündvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Zündvorrichtung 1 umfasst ein dielektrisches Trägersubstrat 30, auf dem eine erste Elektrode 10 und eine zweite Elektrode 20 angeordnet sind. Die zweite Elektrode 20 ist dabei vollständig von einem Dielektrikum aus einem Feststoff umschlossen. Unter dem

Begriff„vollständig umschlossen" ist dabei zu verstehen, dass der aus dem dielektrischen Trägersubstrat 30 herausragende Teil der zweiten Elektrode 20 komplett von dem Dielektrikum 21 umgeben ist. Somit ist die zweite Elektrode 20 gegenüber der ersten Elektrode 10 mittels des Dielektrikums 21 vollständig elektrisch isoliert. Zwischen der ersten Elektrode 10 und der von einem

Dielektrikum 21 umschlossenen zweiten Elektrode 20 ist ein Zwischenraum vorgesehen. In diesem Zwischenraum kann sich zum Entzünden eines Kraftstoff- Luft-Gemisches ein Zündplasma ausbilden. Dies wird im Nachfolgenden noch näher erläutert.

Das dielektrische Trägersubstrat 30 kann dabei aus einem beliebigen elektrisch isolierenden Material bestehen. Dabei sind selbstverständlich die Anforderungen bezüglich mechanischer Stabilität, Temperaturbeständigkeit und

Spannungsfestigkeit des dielektrischen Trägersubstrats 30 zu berücksichtigen. Beispielsweise kann das dielektrische Trägersubstrat 30 eine Keramik umfassen, in die die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 zumindest teilweise eingebettet sind.

Das Dielektrikum 21, welches die zweite Elektrode 20 umschließt, kann ebenfalls einen beliebigen elektrisch isolierenden Feststoff umfassen. Auch hier sind

Anforderungen bezüglich Spannungsfestigkeit, mechanischer Stabilität und Temperaturbeständigkeit gemäß den Bedingungen in einem Brennraum, in dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt werden soll, zu berücksichtigen.

Beispielsweise kann das Dielektrikum 21, welches die zweite Elektrode 20 umschließt, eine Keramik umfassen. Die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 können jeweils aus einem beliebigen elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein, welches den Anforderungen bezüglich dem im Brennraum herrschenden Rahmenbedingungen genügt. Beispielsweise können die erste Elektrode 10 und/oder die zweite Elektrode 20 ein Material umfassen, welches auch für Elektroden konventioneller Zündkerzen eingesetzt wird. Da während der

Ausbildung eines Zündplasmas zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 jedoch kein hoher elektrischer Strom mit einer großen Energiedichte fließt, werden bezüglich einer Robustheit gegen Abbrand an die Elektroden 10 und 20 keine hohen Anforderungen gestellt. Vorzugsweise umfassen die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 ein Metall mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit. Auf diese Weise kann die Wärmeenergie vom Brennraum sehr gut abgeführt werden. Hierzu kann beispielsweise die erste Elektrode 10 und/oder die zweite Elektrode 20 mit einer Kühleinrichtung (hier nicht dargestellt) thermisch gekoppelt werden. Beispielsweise kann sich eine solche Kühleinrichtung auf einer Seite des dielektrischen Trägersubstrats 30 befinden, welche der Seite gegenüberliegt, auf der die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 angeordnet sind. Zur Vermeidung thermischer Spannungen kann für das Material der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 ein Material gewählt werden, welches einen zumindest annähernd gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizient hat wie das dielektrische Trägersubstrat 30 und/oder das Dielektrikum 21, welches die zweite Elektrode 20 umschließt.

Für die Ausbildung eines Zündplasmas zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 können die beiden Elektroden 10, 20 mit einem

Spannungsgenerator 40 elektrisch verbunden werden. Bei dem

Spannungsgenerator 40 kann es sich um einen beliebigen, geeigneten

Spannungsgenerator zur Erzeugung des erforderlichen Spannungspulses handeln. Auf diese Weise kann der Spannungsgenerator 40 zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 eine elektrische Spannung anlegen. Insbesondere kann der Spannungsgenerator 40 zwischen der ersten Elektrode

10 und der zweiten Elektrode 20 einen Gleichspannungsimpuls mit einer vorbestimmten Amplitude und einer vorbestimmten Zeitdauer anlegen.

Beispielsweise kann es sich bei diesem Gleichspannungsimpuls um einen rechteckförmigen Gleichspannungsimpuls handeln. Ein solcher

Gleichspannungsimpuls kann beispielsweise eine Amplitude von 20 Kilovolt, 30 Kilovolt, 36 Kilovolt oder mehr aufweisen. Beispielsweise kann die erste

Elektrode 10 mit einem ersten Anschluss 41 des Spannungsgenerators 40 elektrisch verbunden werden, und die zweite Elektrode 20 kann mit einem zweiten Anschluss 42 des Spannungsgenerators 40 elektrisch verbunden werden. Dabei kann zum Beispiel durch den Spannungsgenerator 40 ein Spannungspuls bereitgestellt werden, bei dem das Spannungspotential an zweiten Anschluss 42 höher ist, als an dem ersten Anschluss 41.

Nach Anlegen eines Spannungsimpulses zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 durch den Spannungsgenerator 40 wird zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 ein elektrisches Feld erzeugt. Insbesondere wenn mindestens eine der beiden Elektroden 10, 20 eine oder mehrere Spitzen oder Kanten aufweist, so handelt es sich bei diesem

elektrischen Feld um ein inhomogenes elektrisches Feld. Dabei werden freie Elektronen von der ersten Elektrode 10 (Kathode) in Richtung der zweiten Elektrode 20 (Anode) beschleunigt. Hierbei erzeugen die Elektronen durch Stöße mit neutralen Gasmolekülen zunächst Sekundärelektronen. Im weiteren Verlauf resultieren hieraus Elektronenlawinen. Auf diese Weise kann sich zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 ein Zündplasma und anschließend ein Flammkern ausbilden.

Haben die Elektronen das Dielektrikum 21 um die zweite Elektrode 20 erreicht, so wird das sich zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 ausbildende elektrische Feld abgeschirmt. Hierdurch werden die entstandenen Zündplasmen erlöschen. Durch Umpolen der Elektroden 10 und 20, das heißt durch einen Spannungspuls mit umgekehrter Polarität, können sich die

Elektronen von der Oberfläche des Dielektrikums 21 um die zweite Elektrode 20 lösen und werden anschließend in Richtung der ersten Elektrode 10

beschleunigt. Somit werden ebenfalls wieder Sekundärelektronen und anschließend Elektronenlawinen erzeugt, die zu weiteren Zündplasmen führen können.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine

Zündvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Diese Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform überein, wobei in diesem Fall mehrere erste Elektroden 10 vorgesehen sind. Die hier gewählte Anzahl von vier ersten Elektroden 10 und einer zweiten Elektrode 20 dient dabei lediglich dem besseren Verständnis und stellt keine Beschränkung der Erfindung dar. Insbesondere können auch mehr oder weniger als vier erste Elektroden 10 und auch gegebenenfalls mehr als nur eine zweite Elektrode 20 vorgesehen sein.

Wie dabei zu erkennen ist, können um eine zweite Elektrode 20 jeweils mehr als nur eine erste Elektrode 10 angeordnet sein. Vorzugsweise haben dabei alle ersten Elektroden 10 jeweils einen zumindest annähernd gleichen Abstand zu der zweiten Elektrode 20. Auf diese Weise ist es möglich, jeweils zwischen einer ersten Elektrode 10 und einer zweiten Elektrode 20 ein Zündplasma zu generieren. Durch das gleichzeitige Erzeugen mehrerer Zündplasmen kann somit die Zuverlässigkeit der Entzündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches gesteigert werden. Selbst bei lokalen Inhomogenitäten des Kraftstoff-Luft-Gemisches kann auf diese Weise eine zuverlässige Zündung des Gemisches gewährleistet werden.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Zündvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Diese

Ausführungsform ist mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen

weitestgehend identisch. Sie unterscheidet sich insbesondere dadurch von den voraufgegangenen Ausführungsformen, dass nicht nur die zweite Elektrode 20 von einem Dielektrikum 21 umschlossen ist, sondern auch die ersten Elektroden 10 von einem Dielektrikum 11 aus einem Feststoff umschlossen sind. Die in diesem Ausführungsbeispiel gebildete Anzahl von zwei ersten Elektroden 10 und einer zweiten Elektrode 20 dient dabei lediglich dem Verständnis und stellt keine Beschränkung der Erfindung dar. Insbesondere wenn, wie hier dargestellt, sowohl die ersten Elektroden 10 als auch die zweiten Elektroden 20 von einem Dielektrikum 11, 12 umschlossen sind, ist es sehr gut möglich, durch einmaliges oder mehrfaches Umpolen der von dem Spannungsgenerator 40 bereitgestellten Spannungspulse die sich an der Oberfläche des jeweiligen Dielektrikums 11 bzw. 21 gesammelten Elektronen erneut in Richtung der gegenüberliegenden

Elektrode zu beschleunigen. Durch mehrfaches Umpolen kann somit die Entflammungswahrscheinlichkeit eines Kraftstoff-Luft-Gemisches gesteigert weiter werden.

Für die Ausbildung der im Vorlaufenden beschriebenen Teilentladungen zwischen der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 sind dabei

Spannungspulse mit einer Zeitdauer von etwa 10 Mikrosekunden ausreichend. Wie zuvor ebenfalls bereits beschrieben, kann durch abwechselndes Umpolen der Zündspannung zwischen den beiden Elektroden 10, 20 die

Zündwahrscheinlichkeit gesteigert werden. Dabei kann das Umpolen der Spannungspulse beispielsweise mit einer Frequenz von 100 kHz wiederholt werden.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Zündvorrichtung 1 zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches. Diese Ausführungsform ist mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen weitestgehend identisch und unterscheidet sich nur darin, dass hierbei alle ersten Elektroden 10 und alle zweiten Elektroden 20 von einem gemeinsamen

Dielektrikum 21 umschlossen sind. Dabei können sich an der Oberfläche 21a jeweils zwischen zwei Elektroden 10, 20 unterschiedlicher Polarität

Teilentladungen ausbilden, die wie zuvor beschrieben zu einem Zündplasma führen können, welches ein Kraftstoff-Luft-Gemisch an der Oberfläche 21a der Zündvorrichtung 1 entzündet. Die Anordnung mehrerer erster Elektroden 10 und mehrerer zweiter Elektroden 20 innerhalb eines gemeinsamen Dielektrikums 21 aus einem Feststoff ermöglicht dabei die Ausbildung von Oberflächenplasmen mit relativ großen Durchmessern. Insbesondere sind dabei Zündplasmen mit einem Durchmesser von 10 Millimeter und mehr möglich. Die Oberfläche 21a des Dielektrikums 21 kann dabei an die Geometrie eines Brennraums angepasst werden, in dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt werden soll. Insbesondere ist es dabei auch möglich, einen größeren flächigen Bereich des Brennraums mit der zuvor beschriebenen Zündvorrichtung 1 zu versehen. Auf diese Weise kann selbst bei stark inhomogenen Kraftstoff-Luft-Gemischen noch eine zuverlässige Entzündung derartiger Gemische erreicht werden. Ferner ist es auch möglich, die zuvor beschriebenen Zündvorrichtungen 1 an mehreren Stellen innerhalb des Brennraums vorzusehen und somit Zündplasmen an mehreren Stellen innerhalb des Brennraums zu generieren. Die zuvor beschriebene Zündvorrichtung 1 eignet sich besonders gut für die Entzündung von Kraftstoff-Luft-Gemischen in Kraftfahrzeugen. Insbesondere ist die Zündvorrichtung 1 gut für die Entzündung von Kraftstoff-Luft-Gemischen in Mager- und/oder Hoch-AG R-Brennverfahren geeignet. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Zündvorrichtungen 1 auch für die Entzündung von Kraftstoff-Luft-Gemischen in beliebigen weiteren Verbrennungsmotoren oder Turbinen, wie zum Beispiel Flugzeugturbinen, eingesetzt werden. Die Geometrie der ersten Elektrode 10 bzw. der zweiten Elektrode 20 ist dabei nicht auf die zuvor beschriebenen und in den Figuren dargestellten Geometrien beschränkt. Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Ausgestaltungen für die Geometrien der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 20 möglich. Insbesondere können die ersten und zweiten Elektroden 10 und 20 auch als ringförmige Elektrodenanordnungen auf einem Trägersubstrat 30 angeordnet werden. Dabei sind insbesondere auch mehrere konzentrische Ringe möglich, wobei sich jeweils von innen nach außen erste und zweite Elektroden 10, 20 abwechseln. Darüber hinaus sind auch streifenförmige Elektroden, insbesondere mehrere sich abwechselnde Streifen von ersten und zweiten Elektroden 10, 20 möglich. Ferner können die einzelnen Elektroden 10, 20 auch als einzelne Pins, z.B. in Form von Zylindern, ausgestaltet sein, die aus einem Trägersubstrat 30 herausragen. Weitere beliebige Ausgestaltungen für die ersten Elektroden 10 sowie die zweiten Elektroden 20 sind darüber hinaus ebenso möglich.

Insbesondere können sowohl an den ersten Elektroden 10 als auch an den zweiten Elektroden 20 gegebenenfalls Spitzen, Kanten oder beliebige weitere geometrische Elemente vorgesehen sein, die zu einer Inhomogenität eines elektrischen Feldes zwischen einer ersten Elektrode 10 und einer zweiten Elektrode 20 führen. Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündvorrichtung zum

Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches basierend auf dem Prinzip von

Teilentladungen. Hierzu wird mindestens eine von zwei Elektroden der

Zündvorrichtung vollständig von einem Dielektrikum aus einem Feststoff umschlossen. Wird ein elektrischer Spannungspuls zwischen diesen Elektroden angelegt, so werden aufgrund des sich ausbildenden elektrischen Felds Teilentladungen generiert, die zur Ausbildung eines Zündplasmas und eines Flammkerns führen können. Da die beiden Elektroden durch das Dielektrikum um mindestens eine der Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind, kann keine vollständige Entladung erfolgen. Daher kann auch bei hohen

Zündspannungen eine zuverlässige und stabile Entflammung eines Kraftstoff-

Luft-Gemisches erfolgen, ohne dass es zu einem signifikanten Abbrand an den der Elektroden kommt.