DE1005767B - Tachometereinrichtung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Tachometer für Brennkraftmaschinen mit elektrischer Zündung und ist insbesondere in Verbindung mit Spulenzündsystemen anwendbar.

Elektrische Tachometer, die von der Niederspannungsseite des Zündspulensystems aus betätigt werden, sind in der Form bekannt, daß die Wicklung eines schnell schaltenden neutralen Relais mit federbelasteten Umschaltkontakten durch den Unterbrecherkontakt der Zündspule gesteuert werden. In der einen Schaltstellung des Umschaltkontaktes wird dabei ein kleiner Kondensator aus einer Niederspannungsquelle, z. B. einer Trockenbatterie, aufgeladen, während in der anderen Umschaltstellung des vom Relaisanker betätigten Kontaktes der Kondensator über ein Drehzahlanzeigeinstrument entladen wird. Unter der Voraussetzung, daß die Lade- und Entladezeit kleiner als die Kontaktschließungszeiten sind, ist dann der durch das Meßinstrument fließende mittlere Strom der Anzahl der sekundlichen Entladungen verhältig, so daß das Instrument in Umdrehungen pro Minute geeicht werden kann, falls die Anzahl der Kontaktunterbrechungen pro Minute bekannt ist.

Diese bekannten Tachometereinrichtungen sind praktisch insofern nicht zufriedenstellend, als das Relais häufig unregelmäßig arbeitet und sich dadurch fehlerhafte und unstetige Geschwindigkeitsanzeigen ergeben. Außerdem ist die vom Relais verbrauchte Energie so groß, daß die Zündenergie der Spule dadurch in unerwünschter Weise herabgesetzt wird. Das unregelmäßige Arbeiten des Relais beruht teilweise von im Zündstromkreis auftretenden Erscheinungen und teilweise auch auf den Eigenschaften des bisher verwendeten neutralen Relais. Der Erregerstrom des Relais erreicht während der Schließungsdauer des Zündspulenunterbrechers seinen Nullwert und erhält während dessen Öffnungszeit einen Gleichstromimpuls, dem eine gedämpfte Hochfrequenzschwingung überlagert ist, die in den meisten Fällen 1000 Hz überschreitet und welche in dem aus der Zündspule, dem Zündkondensato-r und der Batterie gebildeten Schwingungskreis entsteht, wenn der Kontakt geöffnet wird. Die Amplitude der ersten Schwingung kann dabei Spitzenwerte in Höhe von 300 Volt oder mehr erreichen.

Da die das Relais steuernden Impulse sich, wie oben erwähnt, aus mehreren Komponenten zusammensetzen und daher keine eindeutige Richtung besitzen, müssen Relais mit einseitiger Ruhelage verwendet werden, also Relais, die im unerregten Zustand durch eine Feder oder magnetisch in einer bestimmten der beiden Ankerendstellungen gehalten werden. Relais dieser Art zeigen bei den hohen Schaltgeschwindigkeiten Kontaktprellungen und arbeiten nicht genügend Tachometereinrichtung
für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Rupert Evan Howard Carpenter,
South Croydon, Surrey (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Essel, Patentanwalt,
München 2, Wittelsbacherplatz 4

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 5. April 1955

Rupert Evan Howard Carpenter,

South Croydon, Surrey (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

regelmäßig, da sie durch den Erregerstrom nur in einer Schaltrichtung eindeutig betätigt werden und das Schalten in der anderen Richtung von einer Feder abhängt, wobei die erforderlichen magnetischen Schaltkräfte mit wachsender Frequenz stark abnehmen. Die günstigsten.Werte für die Federfesselung sind also bei hohen und niedrigen Schaltgeschwindigkeiten sehr verschieden, und die benötigte Erregerleistung ist verhältnismäßig hoch.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch überwunden, daß ein polarisiertes Relais, vorzugsweise ein solches mit neutraler Justierung, derart, daß der Anker sowohl auf jeder Kontaktseite oder auch in einer Stellung zwischen den beiden Kontakten liegen bleiben kann, verwendet wird. Hierbei wird die Erregerwicklung einerseits an die Primärwicklung der Zündspule und den Zündunterbrecher und andererseits an einen Speisepunkt angeschlossen, dessen Spannung zwischen den Spannungen der beiden Pole der Batterie liegt; auf diese Weise erhält die Relaiswicklung Impulse wechselnder Richtung.

Als Speisepunkt kann der Verbindungspunkt von zwei untereinander in Reihe und parallel zur Batterie liegenden Widerständen oder auch der Abgriff eines Potentiometerwiderstandes dienen, der von der Batterie gespeist wird. Statt dessen kann die Speisespannung auch an einzelnen Zellen der Batterie abgegriffen werden. Vorzugsweise wird jedoch ein Kon-

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densator verwendet, dessen einer Belag mit der Batterie und dessen anderer Belag mit der Erregerwicklung des Relais verbunden ist.
. Die mittlere Spannung- an dem Verbindungspunkt zwischen der Primärwicklung der Zündspule und dem Zündunterbrecher ist eine Funktion der Frequenz und rückt mit wachsender Schaltfrequenz des Kontaktunterbrechers immer näher an die des negativen Pols der Batterie, wenn man annimmt, daß deren positiver

Kondensatoren Ä'1 und K 2 und der Widerstand R2 im Nebenschluß zur Relaiswicklung IV.

Wenn der Relaisanker α den Gegenkontakt f berührt, lädt die Trockenbatterie b den Kondensator KZ 5 auf, der dann im nächsten Augenblick, wenn der Relaisanker α zum Kontakt g hinüberschwenkt, über das Milliampermeter tnA entladen wird.

Das Milliampermeter ist als Drehzahlmesser geeicht. Die Eichung kann mittels des von der Hand-Pol in der meist üblichen Weise geerdet ist. Am besten io habe H einstellbaren Regelwiderstandes R 4 erfolgen, arbeitet das Relais, wenn der obengenannte Zwischen- der zusammen mit dem, festen Vorschaltwiderstand spannungspunkt durch entsprechende Wahl der Leiter /23 im Nebenschluß zu dem Anzeigeinstrument mA so gewählt wird, daß siejpei höchster Schaltfrequenz, liegt.

wo das Relais die größte Erregerleistung benötigt, Die Eichung erfolgt durch den Anschluß an den

nahe derjenigen des obenerwähnten \?erbmdungs- 15 Netzgenerator G für eine Wechselspannung von 50 Hz. punktes liegt. Bei den geringeren Geschwindigkeiten Der Anschluß der Relaiswicklung W an die Eichwo die Bedingungen weniger schwierig sind, ist der Spannungsquelle G geschieht ebenfalls mittels des Umsich dann ergebende geringere Erregerstrom der Re- schalters S. Der Anschluß erfolgt aber nicht unmittellaisspule nicht mehr störend. Bei Verwendung der bar, sondern über eine Frequenzvervielfacherschalvorerwähnten Kondensatorverbindung entstehen keine 20 tung, und zwar aus folgendem Grund: Schwierigkeiten, da das . Relais dann keinen ver- Würde das Relais an eine Eichspannung von 50 Hz

ringerten Erregerstrom" bekommt. angelegt, so würde dies in dem Fall, wo eine

Um die infolge der Relaismduktivität abhängig von 6-Zylinder-Maschine mit 6000 Umdrehungen pro Mid(?r Geschwindigkeit (Frequenz) eintretende Ände- nute an dem Zündunterbrecher C eine Kontaktfrequenz rung des Relaiserregerstromes herabzusetzen, kann 25 von durchschnittlich 300 Hz bewirkt, bedeuten, daß ein Widerstand in Reihe mit der Relaiswicklung vor- die Eichfrequenz von 50 Hz nur höchstens Ve des gesehen und eine etwas kleinere Windungszahl für die vollen Skalenausschlages des Anzeigeinstrumentes Spule gewählt werden, als sie im anderen Fall an- ausmachen würde. Die Netzfrequenz von 50 Hz wird gemessen sein würde. Um die Relaiswicklung gegen deshalb verdoppelt oder verdreifacht, bevor sie das die hohen Spannungen "zu schützen, die bei Öffnung 30 Anzeigeinstrument beeinflußt.

des Kontaktunterbrechers entstehen, kann parallel zur Eine Frequenzverdopplung läßt sich bereits durch

Relaiswicklung ein Kondensator gelegt werden, der Verwendung eines Vollweggleichrichters erzielen, der dann ein einfaches Tiefpaßfilter bildet. An Stelle eines einen Widerstand speist, an dem die Regelspannung ohmschen Widerstandes.. ..kann auch ein induktiver für die Relaiswicklung W über einen Kondensator Widerstand in Reihe mit der Relaiswicklung und mit 35 abgegriffen wird, der die doppelte Frequenz der Netzeinem parallel dazu liegenden Kondensator verwendet spannung durchläßt, aber deren Gleichstromkompowerden, um ein wirksames Tiefpaßfilter zu erhalten;.
Weitere Einzelheiten der- Erfindung ergeben sich

aus der nachstehenden Beschreibung eines in der

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, und 40 ohmschen Widerstände R 5 undTi? 6 zwefeinander diazwar zeigt sie die Schaltung des Arbeitsstromkreises _gonal gegenüberliegende Zweige und die beiden nicht und eine Frequenzschaltung für Eichzwecke. linearen Widerstände F1 und F 2 die beiden anderen

In der Zeichnung ist rechts die Zündschaltung der Zweige bilden. Diese nicht linearen Widerstände Brennkraftmaschine dargestellt, die aus der Zünd- können beispielsweise scheibenförmig sein und aus batterie^ der ZündspuleP, T, dem Kontaktunter- 45 Siliziumkarbid, beispielsweise aus den auf dem Markt brecher C und dem dazu parallel liegenden Zünd- unter den Handelsnamen »Metrosil« oder »Atmite« kondensator K besteht. Die Sekundärwicklung T der bekannten Stoffen oder auch aus Dioden bestehen. Die Zündspule ist bei -D an das Zündkabel der Brennkraft- Speisepunkte V, Z der Brücke sind über den Vormaschine angeschlossen. widerstand R 7 und den linken Kontakt 1 des Schalters

Das polarisierte Relais Re an sich bekannter Aus- 50 an das Netz G angeschlossen. Wenn das Netz eine führung hat eine Erregerwicklung W mit ungefähr Frequenz von 50 Hz besitzt, dann erzeugen die nicht 1000 Windungen. Das rechte Ende der Relaiswick- linearen Widerstände Fl und F2 genau harmonische lung W ist über den Arm η eines dreipoligen Schal- Spannungen dieser Netzfrequenz, die dann an den ters, die Drosselspule L und den ohmschen Wider- Ausgangspunkten X und Y der Brückenschaltung abstand R1 an einen zwischen der Primärwicklung P 55 gegriffen werden können. Bei entsprechender Wahl der Zündspule und dem Zündunterbrecher C liegenden der Widerstände R5, i?6 und R7 kann die Brücke für Punkt angeschlossen, während das linke Ende der 50 Hz so abgeglichen werden, daß an den Ausgangs-Wicklung W über den Kontaktarm m des dreipoligen punkten X undF nur die Harmonischen entstehen. Schalters und einen Kondensator Kl von etwa Um die gewünschte harmonische, vorzugsweise die

12 Mikrofarad an die geerdete Leitung E angeschlos- 60 verdreifachte Frequenz, welche die stärkste ist, zu ersen ist, die mit dem Pluspol der Batterie in Verbin- halten und die anderen harmonischen Frequenzen zu dung steht. Das rechte Ende der Wicklung W ist bei schwächen, erfolgt eine Abstimmung der Brückeneingerücktem Schalter 5 über den Kontaktarm n, den schaltung, zu welchem Zweck der Kondensator K4 ohmschen Widerstand R 2 und den Kondensator K2 der Relaiswicklung W parallel geschaltet ist, wenn unmittelbar mit der Erdleitung E verbunden. Der 65 der Umschalter S nach, rechts ausgelegt steht. Der Widerstand R2 ist ein Dämpfungswiderstand in dem Kondensator K4 ist so gewählt, daß er zusammen mit Sinne, daß er die Schwingungen dämpft, welche beim der Wicklung W einen Parallelschwingkreis von an-Schließen des den Widerstand R1, die Induktivität L genähert 150 Hz bildet.

und den Kontaktunterbrecher C enthaltenden Strom- Bei einer abgeänderten Ausführung kann der Konkreises entstehen. In dieser Schaltung liegen also die 70 densator Kl in Fortfall kommen, wenn das links-

nente unterdrückt. Bei dem Ausführungsbeispiel dient zur Frequenzvervielfachung eine Brückenschaltung, in welcher die beiden vorzugsweise gleich großen

seitige Ende der Relaiswicklung W an dem Abgriff eines Potentiometerwiderstandes angeschlossen wird, der von der Batterie B gespeist wird. Es hat sich gezeigt, daß in diesem Fall jene Stellung des Potentiometerabgriffs bei mittlerer Arbeitsfrequenz von Hz am günstigsten ist, wo der Abgriff etwa 2 Volt vom negativen Pol der Batterie B entfernt steht.

Claims (8)

Patentansprüche: IO

1. Elektrische Tachometereinrichtung, bei welcher ein elektromagnetisches Relais von der Niederspannungsseite eines elektrischen Zündsystems für Brennkraftmaschinen so beeinflußt wird, daß es mit der Frequenz des Zündunterbrechers abwechselnd einen Kondensator auflädt und diesen über ein elektrisches Meßinstrument entlädt, dadurch gekennzeichnet, daß ein polarisiertes Relais verwendet ist, dessen Erregerwicklung einerseits an die Verbindung zwischen dem Zündunterbrecher und der Primärwicklung einer Zündspule und andererseits an ein Potential angeschlossen ist, welches zwischen denen der beiden Pole der Zündbatterie liegt und auf diese Weise Erregerimpulse wechselnder Richtung erhält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines polarisierten Relais mit im wesentlichen neutraler Justierung, bei welcher also der Anker sich in nicht erregtem Zustand auf einer der beiden Kontaktseiten oder auch zwischen diesen Kontakten einstellt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite der Relaiswicklung an die eine Belegung eines Kondensators angeschlossen ist, dessen andere Belegung an einem Zwischenpotential der Zündbatterie liegt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Relaiswicklung ein Widerstand und eine Induktivität geschaltet sind, während parallel zu der Relaiswicklung oder zwischen einem Punkt den genannten in Reihe liegenden Elementen und Erde ein Kondensator vorgesehen ist, der mit der genannten Induktivität ein Tiefpaßfilter bildet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kondensator ein Dämpfungswiderstand liegt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen parallel zu dem Meßinstrument liegenden, zur Eichung dienenden Justierwiderstand und einen Schalter, mit welchem die Relaiswicklung von dem Zündunterbrecher getrennt und an eine Wechselstromquelle bekannter Frequenz angeschlossen werden kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichspannung einer Brücke entnommen wird, die aus zwei einander gegenüberliegenden Zweigen mit ohmschen Widerständen und aus zwei einander gegenüberliegenden Zweigen mit jeweils einem nicht linearen Widerstand, z. B. Silizium-Karbid-Widerstand, besteht und mit niederfrequentem Wechselstrom gespeist wird, so daß die der Relaiswicklung zugeführte Brückenausgangsspannung von dreifacher oder noch höherer Frequenz als die Speisespannung ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenausgangsspannung auf Resonanz mit der verdreifachten Ausgangsfrequenz abgestimmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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