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Vorrichtung zur Überwachung der Zündung von Brennkraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung von Zündkerzen von Brennkraftmaschinen, durch welehe Fehlzündullgen in den Motorzylinder unmittelbar festgegestellt und behoben werden können. so dass die Zündung sichergestellt wird, auch wenn die Funkenelektroden beschädig oder mit Russ, Öl u. dgl. bedeckt sind.
Die Vorrichtung hat den weiteren und sehr bedeutsamen Vorteil, dass sie den gewöhnlichen Hochspannungszündstrom in verstärkten Hochfrequenzstrom umwandelt und dadurch einen elektrischen Zündfunken bzw. Lichtbogen von längerer Dauer und grösserer Intensität zwischen den Zündpunkten einer Zündkerze zu erzeugen gestattet, wodurch eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes sogar unter sehr schlechten Arbeitsbedingungen ermöglicht wird.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung von Flugzeugmotoren durch die Herabsetzung bzw. Vermeidung der Gefahren, die durch Fehlzündungen verursacht werden. Die Erfindung kann jedoch auch bei Automobilmotoren und anderen Brennkraftmaschinen Verwendung finden.
Abgesehen davon, dass durch die Erfindung eine gute Zündung gesichert wird, auch wenn die Elektroden beschmutzt oder beschädigt sind, ist es durch sie auch möglich, den Zündfunken einzustellen, um den wechselnden Arbeitsbedingungen in verschiedenen Motorzylindern Rechnung zu tragen, wodurch richtige Explosionen gesichert werden und das Ansetzen von Kohle im Zylinder und am Kolben sowie die Kondensation der Gasmischung verhindert wird, die die Ursache des Austritts von kondensiertem Brennstoff an den Kolben vorbei und damit der Verdünnung des Öles im Kurbelgehäuse ist. Durch die Erfindung wird weiter ein Betrieb bei niedriger Temperatur und ein geringerer Brennstoffverbrauch ermöglicht.
Es ist bekannt, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer sichtbaren Funkenstrecke in dem Zündstromkreis zwischen dem Stromerzeuger oder Verteiler und einer Zündkerze anzuordnen, welche eingestellt werden kann und dadurch die Länge der Funkenstrecke verändert. Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist ebenfalls gegeneinander einstellbare Elektroden auf, welche durch mit der Dynamo oder dem Verteiler und der Zündkerze verbundene Blöcke oder Hülsen geführt sind. Die Elektroden und die Blöcke oder Hülsen bestehen hiebei erfindungsgemäss aus untereinander verschiedenen Metallverbindungen oder-legierungen. Der Zündstrom wird beim Durchgang durch diesen Apparat in einen verstärkten Hochfrequenzstrom umgewandelt, wodurch ein Funke oder Lichtbogen von vergrösserter Stärke und verlängerter Dauer an den Zündpunkten der Zündkerze entsteht.
Dies wird nach Ansicht des Erfinders dadurch bewirkt, dass das molekulare Gefüge der oben erwähnten Metallverbindungen oder - legierungen durch den Durchgang des hochgespannten Stromes beeinflusst wird.
Die Zeichnung zeigt den Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt, Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht einer negativen Hülse der Vorrichtung, Fig. 4, eine vergrösserte Ansicht einer positiven Hülse, Fig. 5 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung für einen Sechszylindermotor. Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 5, Fig. 7 und 8 zeigen die Anordnung der Vorrichtung auf einer Bedienungstafel, Fig. 9 zeigt ein Schaltschema mit einer Mehrzahl von Vorrichtungen, die zwischen einer Dynamo und einer Reihe von Zünd-
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kerzen angeordnet sind, Fig. 10 ist ein Schaltschema einer Mehrzahl von Vorrichtungen, die zwischen zwei Dynamos und einer Reihe von Zündkerzen liegen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung weist eine einstellbare Elektrode 2 auf, die durch eine Schraube gebildet wird, welche durch eine metallische, mit einer Gewindebohrung- versehene Hülse 3 hindurchgeht. Ein Kontaktstift 6 ragt von der Hülse 3 nach aussen, um einen Draht 5 anschliessen zu können, der zu einer Dynamo, einem Verteiler oder einer anderen Stromquelle führt. Die Elektrode 2 ist gegenüber einer festen Elektrode 7, die ebenfalls durch eine Schraube gebildet werden kann, beweglich. Zwischen der ersten und zweiten Elektrode liegt eine sichtbare und einstellbare Funkenstrecke 8, die durch den Strom über- brückt werden muss.
Eine dritte Elektrode 9, die ebenfalls durch eine Schraube gebildet werden kann, ist weiters vorgesehen, u. zw. entweder feststehend oder gegenüber der zweiten Elektrode 7 einstellbar. Zwischen den gegenüberliegenden Enden dieser dritten Elektrode 9 und der" Elektrode 7 liegt eine zweite Funkenstrecke 11, die der Strom überbrücken muss. Die dritte Elektrode geht durch eine metallische Hülse 12 hindurch, die mit einem Kontaktstift 13 verbunden ist, von dem ein Draht 10 zu einer Zündkerze führt.
Die beschriebenen Teile werden so angeordnet, dass die Funkenstrecke 8 zwischen der ersten und zweiten Elektrode für den Piloten, Fahrer oder Bedienungsmann sichtbar ist. so dass bei der Arbeit der Vorrichtung jeder Fehler im Betrieb der Zündkerze unmittelbar durch die entsprechende Schwächung oder Unterbrechung des Funkens der Funkenstrecke 8 bemerkbar wird und sofort durch Betätigung der einstellbaren Elektrode 2 behoben werden kann, wodurch die Stärke des Stromes und des durch die Zündkerze erzeugten Funkens gesteigert wird. Ist die dritte Elektrode 9, wie dies Fig. 1 und 2 zeigen, ortsfest, so ist es nicht erforderlich, dass die Funkenstrecke 11 zwischen der zweiten und dritten Elektrode sichtbar ist. ist aber die dritte Elektrode einstellbar, dann soll auch diese Funkenstrecke 11 sichtbar sein.
Die Teile der Vorrichtung werden durch Blöcke 14 aus Isolationsmaterial getragen, in die die Hülsen 3 und 12 eingesetzt sind und die durch Bolzen 16, welche in Rohren 17 aus Isolationsmaterial stecken, in Abstand voneinander gehalten werden. Die zweite Elektrode 7 wird durch Muttern 18 an einer Zwischenplatte 19 aus Isolationsmaterial festgehalten.
Obwohl man für die verschiedenen Elektroden, Hülsen und Kontaktstifte verschiedene Metalle oder Legierungen verwenden kann ; hat es sich gezeigt, dass im folgenden beschriebene Ausführungsform besonders günstig ist. Die Kontaktstifte 6 und 18 bestehen aus weichem Stahl. Die Hülse 3 besteht aus einem äusseren Ring 21 aus hochgradig reinem Eisen, wie beispielsweise schwedischem oder Lowmoor-Eisen und einem inneren Ring 22 aus einer Legierung von ungefähr 75% Zink, 150/0 Zinn, 50/0 Phosphorzinn und 50/0 Aluminium.
Bezüglich der Wirkung dieser Hülse gibt der Erfinder folgendes an : Diese Hülse wirkt infolge ihres molekularen Gefüges rein negativ und sucht hochgespannten Strom anzuziehen, welcher seinerseits-wieder das molekulare Gefüge verändert. Die Hülse 3 wirkt hiebei wie ein Kondensator. Wird die volle Ladung der Hülse erreicht, so erhält man eine hohe Erregung, bevor der Strom durch die erste Elektrode hindurchgeht, die die Bohruug 4 in dem inneren Ring der Hülse 3 durchsetzt. "
Die erste einstellbare Elektrode besteht zweckmässig aus ungefähr 90% Kupfer und 100, Zinn.
Da Hochfrequenzstrom zu einer Spitze zu fliessen sucht, wird das untere oder Stromaustrittsende 23 der Elektrode 2 spitz oder kegelförmig ausgebildet und der gegenüberliegende Stromeintrittsteil der zweiten feststehenden Elektrode ist flach ausgebildet oder besitzt einen vergrösserten Kopf 24. Auf diese Weise wird jedes Bestreben des Stromes, von der zweiten zur ersten Elektrode zurückfliessen, unterdrückt. Die zweite Elektrode 7 besteht zweckmässig aus Deltametall und ihr unteres Stromaustrittsende 26 ist aus dem oben angegebenen
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Oxydation zu verhindern. Auch die Muttern 18, die auf der Elektrode 7 sitzen, bestehen zweckmässig aus Deltametall.
Die dritte Elektrode 9 ist zweckmässig aus einer Legierung hergestellt, die aus ungefähr 750/0 Kupfer, 15% Zinn, vorzugsweise Phosphorzinn, und 100/0 Aluminium besteht. Sie besitzt an ihrem oberen Ende einen flachen Kopf 27", um ein Zurückfliessen des Stromes zu der zweiten Elektrode zu verhindern.
Die zu der dritten Elektrode gehörige Hülse 12 besteht vorteilhaft aus einem äusseren Ring 28 aus hochgradig reinem Eisen, wie beispielsweise schwedischem oder Lowmoor-Eisen, und einem inneren Ring 29 aus einer Legierung von ungefähr 75% Kupfer, 15% Zinn und 10% Aluminium. Diese Hülse j ! 5 wirkt nach Angabe des Erfinders positiv' und durch sie geht der Strom zu dem Kontaktstift 18. von wo er durch einen Draht oder durch ein Kabel zu der Zündkerze geführt wird.
Durch die beschriebene Ausbildung der Vorrichtung wird der hochgespannte Strom in verstärkten Hochfrequenzstrom umgewandelt und man erhält zwischen den Spitzen der
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Zündkerze einen Lichtbogen, der von ausserordentlicher Stärke und von verhältnismässig grosser Länge ist, auch wenn die Elektroden der Zündkerze verunreinigt, beschädigt oder soweit voneinander entfernt sind, dass unter gewöhnlichen Verhältnissen ein wirksamer Funke nicht mehr entstehen kann. Die Vorrichtung nach der Erfindung soll es ermöglichen, in der Zündkerze einen elektrischen Lichtbogen zu erzeugen. der während des Arbeitshubes des Kolbens anhält. Die vollständige Zündung sowohl eines reichen wie eines armen Öl-oder Gasgemisches wird dadurch gewährleistet.
Bei der praktischen Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung ordnet man eine Mehrzahl solcher Vorrichtungen in einem Gehäuse 30 aus Isolationsmaterial an, wie die Fig. 5 und 6 zeigen. Die Vorderseite des Gehäuses weist Öffnungen (Fenster 31) auf, die vor den Funkenstrecken zwischen den ersten und zweiten und zweiten und dritten Elektroden liegen. Bei dieser Ausführung sind, wie aus der Zeichnung hervorgeht, auch die dritten Elektroden gegenüber den zweiten einstellbar.
Falls erforderlich, können die zweiten Elektroden und die anschliessenden Teile der ersten und dritten Elektrode in Glasröhren 32 eingeschlossen sein, wie die Fig. 5 und 6 zeigen.
In den Fig. 7 und 8 ist dargestellt, wie eine Reihe von Überwachungsvorrichtungen in einem Gehäuse 30 angeordnet ist, das auf der Rückseite einer Instrumentenplatte 33 befestigt ist. Diese Platte besitzt Fensteröffnungen 34, die durch Glas, Glimmer od. dgl. abgeschlossen sein können und durch die die Funkenstrecken zwischen den ersten und zweiten Elektroden beobachtet werden können. Durch eine Öffnung 36, die in der Instrumentenplalte oberhalb der Fenster angeordnet ist, sind die Köpfe der ersten Elektroden zugänglich. Gewöhnlich ist die Öffnung 36 durch die drehbare Platte 37 abgeschlossen.
Wie Fig. 9 und 10 zeigt, können zwei oder mehrere Zündkerzen 38 an die Hülse 12 jeder Überwachungsvorrichtung angeschlossen werden, während die Hülsen 3 mit der Dynamo verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Dynamos 39 oder Verteiler an die Hülse 3 jeder Vorrichtung anzuschliessen, so dass im Falle des Versagens der Dynamo oder des Verteilers die Zündung durch den weiter in Arbeit bleibenden Dynamo oder Verteiler aufrechterhalten wird.
Durch den Erfindungsgegenstand erzielt man zahlreiche wesentliche Vorteile. Der starke und lang andauernde Funken oder Lichtbogen, der durch die Zündkerze erzeugt wird, sichert die vollständige Verbrennung des Brennstoffes und bewirkt grössere Krafterzeugung und Beschleunigung. Die erreichbare vollständige Verbrennung verhindert die Kohlenstoffbildung, Überhitzung und Vorzündung und bewirkt eine Verlängerung der Lebensdauer des Motors. Es ist auch möglich, schlechteren Brennstoff zu verwenden und trotzdem gleiche oder bessere Ergebnisse als früher zu erzielen. Die Spitzen der Zündkerzen neigen nicht mehr zur Verschmutzung und Bedeckung mit Kohlenstoff und selbst, wenn dies eintreten sollte, ist es nicht notwendig, sie zu reinigen.
Man kann bei Verwendung des Erfindungsgegenstandes eine gute Zündung selbst mit abgenützten, verschmutzten oder beschädigten Zündkerzen erhalten, die ohne Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung überhaupt keine Zündung ergeben würden.
Die sichtbare Angabe der Stärke der in den Motorzylinder erzeugten Lichtbögen ermöglicht es dem Piloten, Fahrer oder Bedienungsmann, sofort Fehler in der Zündung festzustellen und zu beheben und die Brennstoffzufuhr usw. in einer zur Erreichung des höchsten Wirkungsgrades geeigneten Weise zu regeln.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung bei Mehrzylindermotoren, da sie es gestattet, Lichtbögen verschiedener Stärke in den einzelnen Zylindern des Motors zu erzeugen. Ist z. B. die Kompression in den verschiedenen Zylindern verschieden, so kann die Stärke des Lichtbogens in jedem Zylinder vergrössert oder verkleinert werden, ohne die Zündung in den andern Zylindern zu beeinflussen. Es ist offenbar, dass diese Möglichkeit der unabhängigen Regelung der Zündung in den einzelnen Zylindern einen wesentlichen Vorteil bedeutet.
Bei einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes werden die Hülsen 3 und 12 aus inneren und äusseren Ringen von hochgradig reinem Eisen, wie beispielsweise schwedischem oder Lawmoor-Eisen hergestellt, die einen Abstand voneinander besitzen und durch radiale Stege miteinander verbunden sind. Die Zwischenräume zwischen den Stegen werden durch eine Legierung aus Kupfer, Zinn und Aluminium in Pulverform ausgefüllt.
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