Zündspule für Zündeinrichtungen von Verbrennungskraftmaschinen. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündspule für Zündeinrichtungen von Verbiennungskraftmasehinen.
Gewöhnlich würde eine Erhöhung des Wirkungsgrades eines elektrischen Appara tes, welcher nur den, kleinen, zur Betätigung einer Zündspule erforderlichen Strombetrag erfordert, kein wesentlicher Faktor in der Konstruktion eines Automobils sein, so :dass der sich bei .der Einrichtung nach der vor liegenden Erfindung einstellende gegenüber demjenigen der bekannten Zündspulen redu zierte Stromverbrauch nicht von Wichtigkeit ist.
Das sich aus diesem erhöhten Wir- kungsgrade ergebende Merkmal von höchster Wichtigkeit ist jenes, dass eine, zum Ge brauch bei hochtourigen Mehrzylindermoto- ren geeigneter Zündspule mit einer wesent lichen Reduktion der Herstellungskosten ge baut werden kann.
Bekanntlich stellt,die Lie ferung von Zündstrom für Motoren für mitt lere Geschwindigkeiten ein verhältnismässig einfaches Problem -dar, da die Zeitdauer zum Aufbau des magnetischen Feldes genügend lang ist, um die Aufspeicherung der erfor- derlichen magnetischen Energie in der Zünd spule zu gestatten. Bei hochtourigen Motoren mit 8 bis 12 Zylindern ist das Intervall zwi schen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen zu kurz, um das Aufspeichern einer genügen den Energie im magnetischen greis zur Bil dung eines Funkens .an der Zündkerze zu gestatten.
Zu diesem Zwecke war es bis anhin üblieh, bei schnellaufenden. Motoren mit acht oder mehr, mit verhältnismässig hohen Kompressionen arbeitenden Zylindern zwei Zündspulen vorzusehen, das heisst eine für jede Einheit von vier oder mehr Zylin dern, so dass -die zum Aufspeichern der Ener gie in der Zündspule, das heisst zum- Aufbau des magnetischen Feldes. verfügbare Zeit panne verdoppelt wird.
Die Zündspule für Verbrennungsmotor- zündvorrichtungen: gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass lder grössere Teil der Windungen, der Sekundärwicklung an der Stelle des magnetischen greises ange ordnet ist, an welcher die graftliniendichte am grössten ist. Eine einzige Zündspule gemäss der Er findung vermag zwei Zündspulen bisheriger Bauart zu ersetzen, wodurch eine Vermin .derung der Anlagekosten erreicht wird.
Es zeigt sich, @dass eine Zündspule gemäss der Erfindung beträchtlich kleiner ist, als die übliche Zündspule von gleichem Zündver mögen, in -der Tat ist das Zündvermögen von allen solchen Zündspulen durch die elek tromotorische Kraft bestimmt, welch-- er forderlich ist, um einen Funken: an der Zündkerze des Motors indem kurzen, zu ,die- sein Zweck verfügbaren, und von der Motor geschwindigkeit abhängigen Zeitintervall zu erzeugen.
Zweckmässigerweise wird die .Sekundär- wicklung durch Wickeln mehrerer Draht schichten abwechselnd mit .Schichten von Iso- lierpapier gebildet, wobei die einzelnen auf einanderfolgenden Papierlagen. gegenüber der daruntexliegenden einen immer grösser werdenden Betrag über die Enden der darun ter liegenden Drahtschicht hinausreichen, so dass, wenn die Sekundärwieklu ng in den Zündstromkreis eingeschaltet ist,
das Poten tial der Wicklungsteile gegenüber dem Kern in den aufeinanderfolgenden Lagen zunimmt, wobei aber auch eine entsprechend vergrö sserte Isolation zwischen jeder Drahtschicht und dem gern vorhanden ist.
Die Zündspule nach der Erfindung kann in einfacher Konstruktion und wasserdicht ausgeführt werden, so dass Witterungsein- flüsse ihre Funktion nicht nachteilig beein flussen. Sie kann reichlich dimensioniert werden, so dass selbst im Falle, dass der Primärstrom zufälligerweise eingeschaltet bliebe, während der Motor nicht arbeitet, die Wicklung nicht beschädigt würde.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gemäss der vorliegenden. Erfindung.
Fig. 1 ist ein Leitungsschema, welches die elektrischen, zum Einbau der Zündspule in die Zündeinrichtung eines Achtzylinder-Mo- tors erforderlichen Verbindungen zeigt;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Zündspule; Fig. 3, 4 und 5 sind Schnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 in Fig. 2, und 5-5 in Fig 4, und Fig. 6 veranschaulicht in grösserer An sicht die Art und Weise, wie die Sekundär wicklung gewickelt ist.
Die gezeichnete Zündspule ist insofern von üblicher Bauart, als sie einen offenen magnetischen Kreis aufweist, welchem eine Primärwicklung von verhältnismässig weni gen Windungen zusammen: mit einer Sekun- ,därwieklung von vielen Windungen zuge ordnet sind.
Die Primärwicklung ist mit der üblichen Zündbatterie und -dem Zündunterbrecher in Serie zu schalten und ein Kondensator wird parallel zu -der Unterbrechungsstelle des Un terbrechers geschaltet. Die Sekundärwick lung ist in üblicher Weise über einen ge wöhnlichen Verteiler mit rotierendem Ver teilerorgan mit den Zündkerzen zu verbinden.
Die Funktion der Zündspule ist die übliche, indem der Batteriestrom .die Ent stehung :des magnetischen Kreises bewirkt, dessen rascher Zerfall beim Öffnen der Un- terbrecherkontakte nach wohl bekannten, physikalischen Gesetzen eine E.M.K. von genügend grosser Potentialdifferenz erzeugt, um an der Zündkerze Funken zu bewirken, wobei die Stärke des magnetischen Feldes, die Hysteresis und Wirbelstromverluste im Kern, =die Anordnung,
der Sekundärwicklung im Kraftfeld und die verteilte Kapazität in der Sekundärwicklung die total nutzbare Energie begrenzende Faktoren sind.
Der einen erhöhten Wirkungsgrad bewir kende Umstand ist der, dass der grössere Teil der Windungen der Sekundärwicklung in be- zug auf den magnetischen greis an solcher Stelle angeordnet ist, an welcher die höchste Flugdichtigkeit vorhanden ist. Das direkte Resultat dieser neuen Anordnung liegt darin, ,dass letztere die Schaffung einer Zündspule mit einer Sekundärwicklung von äusserst nied riger Impedanz ermöglicht, woraus.
eine zur Erreichung ,der gewünschten- Ergebnisse ge nügend hohe Leistungsabgabe resultiert.
In Fig. 1 bezeichnet 10 einen Unter- breohernocken, welcher von dem Motor ange- trieben wird, in Verbindung mit welchem die Zündspule verwendet wird. Bei der Drehung des Nockens 10 wird ein Paar Unterbrücher- kontaktstücke 11 geöffnet und geschlossen. Diese Kontaktstücke sind zusammen mit einem ortsfesten Widerstand 12, einem Zünd schalter 13, einer Batterie 14 und der Pri märwicklung 15 der Zündspule in den Pri märstromkreis der Unterbrechereinrichtung geschaltet.
Ein Kondensator 16 ist in üblicher Weise im Nebenschluss zu den Unterbrecher kontakten 11 geschaltet. Ein Ende der Se kundärwicklung 17 der Zündspule ist mit dem einen Ende der Primärwicklung 15 ver bunden und beide sind bei geschlossenem Schalter 13 über die Batterie geerdet. Das andere Ende -der Sekundärwicklung ist mit dem Verteilerstück 18 verbunden, welches im Synchronismus mit dem Nocken 10 angetrie ben wird. Der in der Sekundärwicklung er zeugte Hochspannungsstrom wird durch das Verteilerstück 18 in üblicher Weise auf die verschiedenen Zündkerzen des Motors ver teilt.
Aus den Fig. 2, .3 und 4 ist ersichtlich, dass die gezeichnete Zündspule ein zweitei liges Gehäuse aufweist, welches zweck mässigerwei.se aus einer Phenolharzzusam- mensetzung gegossen ist und dessen unterer, schüsselförmiger Teil 19 eine vom obern Rand dieses Teils nach unten abstehende Ringschulter 20 aufweist. Vom Mittelteil des Gehäuses erstreckt .sich ein Befestigungs flansch 21, während eine Hochspannungs klemme 22 @u den tiefsten Teil des Bodens des '.teils 1.9 eingegossen ist.
Ein sohüssel- förmiger Deckel 23 greift in den Randteil .des Gehäuseteils 19 ein und zwischen beide ist ein Dichtungsring 24 zur Bildung eines Was ser- und luftdichten Abschlusses des Ge häuses eingelegt.
Ein Paar Nieten 25 (Fix. 5) halten den Deckel 23 in unverrückbarer Stel lung Aus Fig. 4 ist ersichtlich, @dass der Eisen kern der Zündspule aus einer Anzahl flacher, streifenförmiger Lamellen 26 besteht, welche sich diametral durch den zylindrischen Raum im Gehäuse 19 erstrecken und die in zwei Gruppen geteilt sind, deren Enden nach ent gegengesetzten Richtungen der Innenwand des Gehäuses entlang umgebogen sind, so dass sie beinahe aber nicht ganz zusammentref fen.
Hierdurch werden zwei magnetische Kreise mit einem Paar in bezug auf die Spule ,diametral gegenüberliegende Luftspalte ge schaffen, wobei beide Kreise über einen sich diametral durch das Gehäuse erstreckenden und zu einer beide Luftspalte verbindenden Linie senkrechten Kern führen. Die Anord nung von Luftspalten ist für die Funktion des Apparates wichtig, wie später ausgeführt wird.
Die zurückgebogenen Teile der Kern lamellen 26 werden mittelst des Gehäuses 19 mit zylindrischer Vertiefung aus dielek- trischem Stoff in einer gebogenen Stellung unbeweglich zurückgehalten, wobei sich die genannten Lamellenteile in die genannte Ver= tiefung erstrecken. Die zurückgebogenen Teile -der Kernlamellen 26 bilden also Teile eines Ringes, der in den Kranz des Gehäuses 19 eingefügt ist und auf .der Schulter 20 aufliegt.
Der Deckel 2,3 wird direkt gegen die Lamellen gepresst, so dass sie zwischen Gehäuse 19 und Deckel 23 unverrückbar festgehalten sind: Um den mittleren Teil -der Lamellen 26 ist eine dielektrische Röhre 27 angeordnet, auf welche die Primärwicklung 15 gewik- kelt ist, woibei sich Wicklung und Röhre auf ,die ganze diametrale Länge des Kernes er- streckL,n. Eine zweite, etwas kürzere, idielek- trische Röhre 28 ist auf dem Umfang der Wicklung 15 und auf dieser Röhre ist die ,
Sekundärwicklung 17 der Spule angeordnet. Aus Fig. 4 und 6 ist ersichtlich, dass die innern Lagen, dieser Wicklung etwa =/3 der Länge der Primärwicklung ausmachen und dass sie sich in der Hauptsache auf die ganze Länge der Röhre 28 erstrecken. Jede folgende Lage der Sekundärwicklung ist von geringerer axialer Länge als die untere, so dass ein Schnitt durch die Axe .der Spule eine solche Drahtverteilung zeigt, dass der Wicklungs querschnitt die Form eines symmetrischen Trapezes aufweist.
Wenn gewünscht, kann der Draht auch in Gruppen von Lagen von gleicher axialer Länge gewickelt sein, wobei einzig darauf zu achten ist, dass die Haupt form des Wicklungsquerschnittes :der Spule die soeben beschriebene ist.
Jede Drahtloge in der ,Sekundärwick- lung 1<B>7</B> wechselt mit einer Papierschicht 29 ab, wobei alle Papierschichten von gleicher axialer Länge sind.
Nun ist der Anfang der ersten Lage -der Wicklung geerdet, so dass das Potential des induzierten Stromes in :der Wicklung mit jeder folgenden Schicht zu nimmt; da -aber jede folgende .Schicht etwas kürzer ist, als die :darunterliegende, so bil den die überstehenden Teile der Papierlagen von gleich grosser axialer Länge eine Isolier schicht von zunehmender Dicke zwischen den Hochpotentialschicbten :der Wicklung und den zurückgebogenen Teilen der Kernlamel len.
Wenn die ,Spule moniert wird, so können :die Enden der Lamellen gegen .die Ecken der Spule zurückgebogen und dieser Teil abgeflacht werden, wie bei 30 gezeigt, ohne die Isolation dieses Teils zu vermindern, Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, dass die Sekundärwicklung eine Form besitzt, welche gestattet, den grösseren Teil :der Wick lungswindungen in jenem Teil des magne tischen greises anzuordnen, welcher :die grösste Fluxdichtigkeit besitzt.
Die wirksame Kupplung zwischen .den Windungen wird da durch erhöht, so dass gegenüber einer Spule mit rechteckigem Wicklungsquerschnitt zum Erreichen .derselben Spannung eine kleinere Anzahl von Sekundärwicklungen erforder lich ist. Dieses Merkmal der Wicklung trägt zur geringeren :Grösse der Spule wesentlich bei.
Die Herstellung der gezeichneten :Spule erfordert sehr wenig Geschicklichkeit, indem man nur die beiden Wicklungen zu wickeln und dann eine innerhalb die andere zu schie ben und die beiden über das Bündel der La mellen zu schieben hat. Alsdann werden die Enden der Lamellen um die Spule herum zurückgebogen und das Ganze wird in das Gehäuse 19 eingesetzt. Die verschiedenen Wicklungsenden werden mit in,das Gehäuse gegossenen<U>Klemmen</U> verbunden, wobei :das äussere Ende der Sekundärwicklung mit der Klemme 22 verbunden wird.
Das innere Ende der Sekundärwicklung ist mit :dem einen Ende der Primärwicklung verbunden und beide werden bei der Montago mittelst ein geschlossener Leiter über den Widerstand 12 und den Schalter 13 mit der Batterie verbun den. Die Primärwicklung ist :durch die Un- terbrecherkontaktstücke 11 mit einer in die Flansche 21 eingegossenen :S@ehraubenfeder 31 (Fig. 2) verbunden. Das freie Ende dieser Feder ist zugespitzt, so dass beim Montieren der Spule auf dem Motor automatisch Kon takt gebildet wird.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kondensator 16 in einer zylindrischen am Flansch 21 angefo:rmten Tasche angeord net, welche Tasche eine metallische Hülse 32 und eine geflanschte Metallhülse 33 besitzt, welche Hülsen in axialer Flucht liegen, aber voneinander abstehen und isoliert sind. Die Flanschhülse 33 ist mittelst eines eingeschlos senen Leiters mit der mit dem Unterbrecher arm zu verbindenden Seite :
der Primärwick lung verbunden, während die Hülse 32 durch einen eingeschlossenen Leiter mit einer Klemme 35 verbunden ist, um so mit dem festen Kontakt des Unterbrechers geerdet werden zu können. Der mit einem Metallge häuse versehene Kondensator 16 wird da durch sowohl in Stellung gehalten, als auch elektrisch mit dem anzuschliessenden Appa rat verbunden,.dass man einfach eine einzige Schraube 34 in die Fdansehhülse 33 ein setzt und sie in -das Ende des @Kondensatorb einschraubt.
Bei der Konstruktion von Zündspulen müssen jedoch gewisse Bedingungen erfüllt sein. So haben Zündspulen für langsam lau fende Motore mit niederer Kompression eine Spannung zu entwickeln, die nur zum Durch schlagen eines Luftspaltes von 1,6 mm ge nügt, während Zündspulen für schnellau fende Hochkompressionsmotoren infolge :des Druckes von 5 bis 6 Atm., unter dem die Zündkerze arbeitet, eine höhere Spannung haben müssen.
Aus diesem Grunde muss die Spannung solcher Zündspulen auf das Zwei- bis Dreifache der gewöhnlichen Durch schlagsspannung erhöht werden, um die Luft im Funkenspalt in der' beschränkten, zur Ver fügung stellenden Zeit zu ionisieren. Es wurde befunden, dass eine Spannung von 12000 bis 15000 V. erforderlich ist, um eine Funk tion der Spule unter allen Umständen zu sichern, wobei die von der Ionisation herrüh rende Verzögerung hauptsächlich bei kal tem, trockenem Wetter bemerkbar ist.
Die ideale Induktionsspule nach vorlie gendem Typ sollte eine sehr niedere Induk- tivität besitzen. Eine einzige Spule zur Be- tätigung eines Achtzylindermotors bei 4000 Gmdr. p. m. sollte eine Induktivität von nicht mehr als 0.006 bis 0,007 Henrys haben.
Die Spule sollte auch einen niederen Wider stand in der Primärwicklung haben; -die Stromstärke im Moment des Öffnens der Un- terbrecherkontakte sollte so gross wie möglich und die Feldstärke dementsprechend ein Ma ximum sein. Es ist sofort einleuchtend, dass alle diese Idealzustände in einem und dem selben Apparat nicht verkörpert werden können. Nichtsdestoweniger kann dank der speziellen Ausführung eine vorteilhaftere Kombination der einzelnen geforderten Merk male erreicht werden, als es bei irgend einem bekannten Typ einer Zündspule möglich war.
So wird zum Beispiel die Induktivität des vorliegenden Unterbrechers vorteilhafter weise auf 0,006 Henry reduziert, indem eilte kleine Anzahl von Primärwindungen und eine relativ grosse Stromstärke zur Erzeugung einer möglichst grossen Feldstärke vorgesehen wird. Die Anwendung einer kleinen Zahl von Windungen kann durch die Konstruktion des Kernes und die eigenartige Anordnung der Sekundärwicklung im magnetischen Kreis er möglicht werden.
Ferner ist bei Zündspülen die .Stromstärke im Primärstromkreis im Moment des Offnens des Unterbrecherkontaktes relativ hoch. Die Grösse dieses Stromes hängt von der Batterie spannung und der Frequenz der aufeinander- folgenden Zündungen ab, und bei hohen Fre quenzen erreicht der Spannungsabfall in der Primärwicklung der Zündspule wegen der In- duktivität .die Batteriespannung nicht.
Wird, wie es möglich ist, die Zündspule gemäss der vorliegenden Erfindung so ausgeführt, dass ihre Primärwicklung eine kleine Induktivi- tät aufweist, so kann selbst bei sehr grosser Frequenz die Stromstärke auf einen grossen Wert ansteigen. Aus diesem Grunde ist es möglich, bei schnellaufenden Achtzylinder motoren nur eine einzige Zündspule anzu wenden, während bis anhin zwei solche, eine für jeden Viererblock, erforderlich waren.
Wenn es auch sehr wichtig ist, den mag netischen Kreis in kürzester Zeit aufzubauen, so ist es sogar noch wichtiger, dass das Ver schwinden des Feldes 'beinahe augenblicklich stattfinde, um dadurch die E.M.K. im Pri märstromkreis und -dadurch die Sekundär spannung so viel als möglich zu erhöhen. Eine geringe Induktivität erleichtert das Ver schwinden .des magnetischen Feldes.
Bis anhin wurde jedoch eine niedere In duktivität nur mit Induktionsspulen mit einem offenen magnetischen Kreis erreicht. Bei solchen Spulen muss die Anzahl der Pri märwindungen auf das fünffache bis zum zehnfachen dessen erhöht werden, was :bei einem geschlossenen magnetischen Kreis er forderlich ist, und diese Erhöhung der Zahl der Windungen erhöht direkt den resultie renden Widerstand, so dass die erforderliche Zeitdauer, nach welcher der Strom seine maximal mögliche Stärke erreicht hat, we sentlich vergrössert wird.
Es ist einleuchtend, ,dass, wenn ein geschlossener magnetischer Kreis vorgesehen ist, die hohe Induktivität den Aufbau und das Verschwinden des mag netischen Fluxes derart vefrlangsamen würde, dass die Zündspule unwirksam würde. Wenn umgekehrt ein offener, magnetischer Kreis vorgesehen ist, so wird die induktive Wirkung des Kreises derart reduziert, da.ss übermässig grosse Primär- und Sekundär wicklungen erforderlich sind.
Bei der Zünd spule gemäss der vorliegenden Erfindung kann nun ein magnetischer Kreis mit einem Luftspalt versehen werden, welcher erheblich breiter ist, als der üblicherweise angewandte Luftspalt, und trotzdem auch die Feldstärke etwas geringer gewählt werden kann, als bei der üblichen Zündspule, so wird diese redu zierte induktive Wirkung durch die Anord nung des grösseren Teils der Sekundärwick lung an einer Stelle des magnetischen Krei ses, au welcher die Flugdichtigkeit auf einem Maximum ist, ausgeglichen, indem hierdurch die Zahl der wirksamen Windungen der Se kundärwicklung erhöht wird.
In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, dass zahlreiche Transformatoren vor geschlagen wurden, bei denen der gern aus zurückgebogenen Lamellen, deren Enden sich zur Bildung eines geschlossenen, magne tischen Stromkreises überlappen, besteht. Diese Konstruktionen beziehen sich aber ein zig auf Transformatoren und nicht auf In duktionsspulen. Obschon Transformatoren und Induktionsspulen auf der Induktion be ruhen, so sind die Probleme beider Appa rate so verschieden, dass letztere als unab hängig voneinander betrachtet werden. Ein Transformator arbeitet nur mit Wechsel strom, während eine Induktionsspule der vor liegenden Art nur mit Gleichstrom arbeiten soll.
Ferner wird bei allen Typen von Trans formatoren die magnetische Intensität durch die Amperewindungen per Längeneinheit be- stimmt, welche bei den üblichen Transfor matoren praktisch an allen Stellen im Stromkreis gleich ist. Bei einer Induktions spule ist die Intensität im magnetischen Kreise nicht gleichförmig, sondern sie er reicht in der Mitte zwischen den Enden der Primärwicklung ein Maximum.
Während also .die erfindungsgemässe vorgesehene S.e- kundärwicklung :den Wirkungsgrad von In duktionsspulen erhöht, würde eine solche Wicklung bei Anwendung in Verbindung mit einem Transformator nachteilig sein. Diese Einschränkungen sind nur erwähnt worden, um zu zeigen, dass die beschriebene Konstruktion nur bei Induktionsspulen an wendbar ist.
Ignition coil for ignition devices of internal combustion engines. The present invention relates to an ignition coil for ignition devices of power machines.
Usually, an increase in the efficiency of an electrical apparatus which only requires the small amount of current required to operate an ignition coil would not be an essential factor in the design of an automobile, so that that which occurs with the device according to the present invention compared to that of the known ignition coils redu ed power consumption is not important.
The most important feature resulting from this increased efficiency is that an ignition coil suitable for use in high-speed multi-cylinder engines can be built with a significant reduction in manufacturing costs.
As is well known, the supply of ignition current for motors for medium speeds represents a relatively simple problem, since the period of time for the build-up of the magnetic field is long enough to allow the required magnetic energy to be stored in the ignition coil. In high-speed engines with 8 to 12 cylinders, the interval between two successive ignitions is too short to allow enough energy to be stored in the magnetic circuit to create a spark on the spark plug.
For this purpose it has hitherto been customary for high-speed ones. Engines with eight or more cylinders working with relatively high compressions should provide two ignition coils, that is, one for each unit of four or more cylinders, so that -the energy to store the energy in the ignition coil, that is, to- build up the magnetic field . available time is doubled.
The ignition coil for internal combustion engine ignition devices: according to the invention, is characterized in that the greater part of the windings of the secondary winding is arranged at the point of the magnetic circuit at which the density of the graft lines is greatest. A single ignition coil according to the invention is able to replace two ignition coils of the previous design, which results in a reduction in the system costs.
It turns out that an ignition coil according to the invention is considerably smaller than the usual ignition coil of the same ignition capacity, in fact the ignition capacity of all such ignition coils is determined by the electromotive force which is required to a spark: at the spark plug of the engine in a short time interval that is available for its purpose and depends on the engine speed.
The secondary winding is expediently formed by winding several layers of wire alternating with layers of insulating paper, the individual layers of paper following one another. Compared to the one underneath, an increasing amount extend beyond the ends of the wire layer underneath, so that when the secondary balance in the ignition circuit is switched on,
the potential of the winding parts increases in relation to the core in the successive layers, but there is also a correspondingly increased insulation between each wire layer and the like.
The ignition coil according to the invention can have a simple construction and a watertight design, so that the weather does not adversely affect its function. It can be dimensioned generously so that even if the primary current were accidentally left on while the motor was not working, the winding would not be damaged.
The drawing illustrates an exemplary embodiment of the subject matter of the present invention. Invention.
1 is a wiring diagram showing the electrical connections required to install the ignition coil in the ignition device of an eight cylinder engine;
Fig. 2 is a view of the ignition coil; 3, 4 and 5 are sections along the lines 3-3 and 4-4 in Fig. 2, and 5-5 in Fig. 4, and Fig. 6 illustrates in a larger view the manner in which the secondary winding is wrapped.
The ignition coil shown is of the usual design in that it has an open magnetic circuit to which a primary winding of relatively few turns is assigned: with a secondary winding of many turns.
The primary winding is to be connected in series with the usual ignition battery and the ignition interrupter, and a capacitor is connected in parallel to the interruption point of the interrupter. The secondary winding is to be connected to the spark plugs in the usual way via a common distributor with rotating Ver distributor.
The function of the ignition coil is the usual one as the battery current causes the creation of the magnetic circuit, whose rapid disintegration when the breaker contacts are opened, according to well-known physical laws, causes an E.M.K. generated by a sufficiently large potential difference to cause sparks at the spark plug, whereby the strength of the magnetic field, the hysteresis and eddy current losses in the core, = the arrangement,
of the secondary winding in the force field and the distributed capacity in the secondary winding are factors that limit the total usable energy.
The fact that increases the efficiency is that the greater part of the turns of the secondary winding with respect to the magnetic circuit is arranged at the point at which the highest air tightness is present. The direct result of this new arrangement is that the latter enables the creation of an ignition coil with a secondary winding of extremely low impedance, from which.
a sufficiently high power output to achieve the desired results results.
In Fig. 1, 10 denotes a sub-breoh cam which is driven by the engine in connection with which the ignition coil is used. When the cam 10 rotates, a pair of break contact pieces 11 are opened and closed. These contact pieces are connected together with a stationary resistor 12, an ignition switch 13, a battery 14 and the primary winding 15 of the ignition coil in the primary circuit of the interrupter.
A capacitor 16 is connected to the breaker contacts 11 in the usual way in the shunt. One end of the secondary winding 17 of the ignition coil is connected to one end of the primary winding 15 and both are grounded when the switch 13 is closed via the battery. The other end of the secondary winding is connected to the distributor piece 18, which is driven in synchronism with the cam 10. The high-voltage current generated in the secondary winding is distributed through the distributor 18 in the usual manner to the various spark plugs of the engine.
From FIGS. 2, 3 and 4 it can be seen that the ignition coil shown has a two-part housing which is expediently cast from a phenolic resin composition and the lower, bowl-shaped part 19 of which extends from the upper edge of this part downwards has protruding ring shoulder 20. A mounting flange 21 extends from the middle part of the housing, while a high-voltage terminal 22 is cast in the deepest part of the bottom of the part 1.9.
A bowl-shaped cover 23 engages in the edge part of the housing part 19 and a sealing ring 24 is inserted between the two to form a water- and airtight seal for the housing.
A pair of rivets 25 (Fix. 5) hold the cover 23 in an immovable position from Fig. 4 it can be seen that the iron core of the ignition coil consists of a number of flat, strip-shaped lamellae 26, which are diametrically through the cylindrical space in the housing 19 and which are divided into two groups, the ends of which are bent in opposite directions along the inner wall of the housing, so that they almost but not quite meet.
This will create two magnetic circles with a pair with respect to the coil, diametrically opposite air gaps ge, both circles lead over a core extending diametrically through the housing and perpendicular to a line connecting the two air gaps. The arrangement of air gaps is important for the function of the apparatus, as will be explained later.
The bent-back parts of the core lamellas 26 are held back immovable in a bent position by means of the housing 19 with a cylindrical recess made of dielectric material, the said lamellar parts extending into the said recess. The bent-back parts of the core lamellas 26 thus form parts of a ring which is inserted into the rim of the housing 19 and rests on the shoulder 20.
The cover 2, 3 is pressed directly against the lamellae so that they are held immovably between the housing 19 and the cover 23: A dielectric tube 27 is arranged around the middle part of the lamellae 26, on which the primary winding 15 is wound, where the winding and the tube extend over the entire diametrical length of the coreL, n. A second, somewhat shorter, idielectric tube 28 is on the circumference of the winding 15 and on this tube is the
Secondary winding 17 of the coil arranged. It can be seen from FIGS. 4 and 6 that the inner layers of this winding make up approximately / 3 of the length of the primary winding and that they extend mainly over the entire length of the tube 28. Each subsequent layer of the secondary winding is of less axial length than the lower one, so that a section through the axis of the coil shows such a wire distribution that the winding cross-section has the shape of a symmetrical trapezoid.
If desired, the wire can also be wound in groups of layers of equal axial length, the only thing to be ensured is that the main shape of the winding cross-section: the coil, is the one just described.
Each wire box in the secondary winding 1 alternates with a paper layer 29, with all paper layers being of the same axial length.
The beginning of the first layer of the winding is now grounded so that the potential of the induced current in: the winding increases with each subsequent layer; But since each subsequent layer is slightly shorter than the one below, the protruding parts of the paper layers of equal axial length form an insulating layer of increasing thickness between the high-potential layers: the winding and the bent-back parts of the core laminations.
When the coil is mounted, the ends of the lamellas can be bent back against the corners of the coil and this part flattened, as shown at 30, without reducing the insulation of this part. From the above it can be seen that the secondary winding is a Has a shape which allows the greater part of the winding turns to be arranged in that part of the old magnetic element which has the greatest impermeability to flux.
The effective coupling between the windings is thereby increased, so that a smaller number of secondary windings is required to achieve the same voltage compared to a coil with a rectangular winding cross-section. This feature of the winding contributes significantly to the smaller: size of the coil.
The production of the drawn coil requires very little skill by only winding the two windings and then pushing one inside the other and pushing the two over the bundle of lamellas. The ends of the lamellas are then bent back around the coil and the whole is inserted into the housing 19. The different winding ends are connected with <U> terminals </U> cast in the housing, whereby: the outer end of the secondary winding is connected to the terminal 22.
The inner end of the secondary winding is connected to one end of the primary winding and both are connected to the battery in the Montago by means of a closed conductor via the resistor 12 and the switch 13. The primary winding is: connected by the breaker contact pieces 11 to a screw spring 31 cast into the flanges 21 (FIG. 2). The free end of this spring is pointed so that contact is automatically formed when the coil is mounted on the motor.
In the embodiment shown, the capacitor 16 is in a cylindrical pocket angeord net on the flange 21, which pocket has a metallic sleeve 32 and a flanged metal sleeve 33, which sleeves are in axial alignment but protrude from each other and are isolated. The flange sleeve 33 is connected to the side to be connected to the interrupter arm by means of an enclosed conductor:
the primary winding connected, while the sleeve 32 is connected by an enclosed conductor to a terminal 35 so as to be grounded to the fixed contact of the breaker can. The capacitor 16, which is provided with a metal housing, is both held in position and electrically connected to the apparatus to be connected, so that you simply insert a single screw 34 into the flange sleeve 33 and screw it into the end of the capacitor .
However, certain conditions must be met when designing ignition coils. Ignition coils for slow running engines with low compression have to develop a voltage that is only sufficient to break through an air gap of 1.6 mm, while ignition coils for high-speed high-compression engines due to: the pressure of 5 to 6 atm., Below the the spark plug is working, must have a higher voltage.
For this reason, the voltage of such ignition coils must be increased to two to three times the normal breakdown voltage in order to ionize the air in the spark gap in the limited time available. It has been found that a voltage of 12,000 to 15,000 volts is required to ensure that the coil functions under all circumstances, the delay resulting from ionization being mainly noticeable in cold, dry weather.
The ideal induction coil of the present type should have a very low inductivity. A single coil to operate an eight-cylinder engine at 4000 Gmdr. p. m. should have an inductance of no more than 0.006 to 0.007 henrys.
The coil should also have a low resistance in the primary winding; -The current strength at the moment the breaker contacts are opened should be as large as possible and the field strength should accordingly be a maximum. It is immediately evident that none of these ideal states can be embodied in one and the same apparatus. Nevertheless, thanks to the special design, a more advantageous combination of the individual required features can be achieved than was possible with any known type of ignition coil.
For example, the inductance of the present interrupter is advantageously reduced to 0.006 Henry by quickly providing a small number of primary windings and a relatively large current strength to generate the greatest possible field strength. The use of a small number of turns can be made possible by the construction of the core and the peculiar arrangement of the secondary winding in the magnetic circuit.
Furthermore, the current strength in the primary circuit at the moment the breaker contact is opened is relatively high during ignition flushing. The magnitude of this current depends on the battery voltage and the frequency of the successive ignitions, and at high frequencies the voltage drop in the primary winding of the ignition coil does not reach the battery voltage because of the inductivity.
If, as is possible, the ignition coil according to the present invention is designed in such a way that its primary winding has a low inductance, the current intensity can rise to a high value even at a very high frequency. For this reason, it is possible to use only a single ignition coil in high-speed eight-cylinder engines, whereas previously two such coils, one for each block of four, were required.
While it is very important to set up the magnetic circuit in the shortest possible time, it is even more important that the disappearance of the field take place almost instantaneously so that the E.M.K. In the primary circuit and thereby increasing the secondary voltage as much as possible. A low inductance makes it easier for the magnetic field to disappear.
So far, however, a low inductance has only been achieved with induction coils with an open magnetic circuit. In such coils, the number of primary turns must be increased to five to ten times what is required for a closed magnetic circuit, and this increase in the number of turns directly increases the resulting resistance, so that the time required after which the current has reached its maximum possible strength, we are significantly increased.
It is evident that if a closed magnetic circuit is provided, the high inductance would slow the build-up and disappearance of the magnetic flux to such an extent that the ignition coil would be ineffective. Conversely, if an open, magnetic circuit is provided, the inductive effect of the circuit is reduced to such an extent that excessively large primary and secondary windings are required.
In the ignition coil according to the present invention, a magnetic circuit can now be provided with an air gap which is considerably wider than the air gap usually used, and yet the field strength can also be selected to be somewhat lower than with the conventional ignition coil Reduced inductive effect by arranging the greater part of the secondary winding at a point in the magnetic circuit where the flight tightness is at a maximum, compensated for by increasing the number of effective turns of the secondary winding.
In this context, it should be mentioned that numerous transformers have been proposed in which the like from bent back lamellae, the ends of which overlap to form a closed, magnetic tables circuit. However, these constructions relate only to transformers and not to induction coils. Although transformers and induction coils are based on induction, the problems of both devices are so different that the latter are viewed as independent of one another. A transformer only works with alternating current, while an induction coil of the type in question should only work with direct current.
Furthermore, with all types of transformers, the magnetic intensity is determined by the ampere turns per unit of length, which in conventional transformers is practically the same at all points in the circuit. In an induction coil, the intensity in the magnetic circuit is not uniform, but it reaches a maximum in the middle between the ends of the primary winding.
While the secondary winding provided according to the invention increases the efficiency of induction coils, such a winding would be disadvantageous when used in conjunction with a transformer. These restrictions have only been mentioned to show that the construction described can only be used with induction coils.