-
Vorrichtung zum Bestimmen des Öffnungszeitpunktes des Unterbrecherkontaktes
einer Magnetzündanlage für eine Brennkraftmaschine Leistung und Wirtschaftlichkeit
eines Explosionsmotors mit Fremdzündung (»Ottomotor«) hängen in hohem Maße von der
richtigen Einstellung des Zündzeitpunktes ab. Die Einstellung bzw. Kontrolle des
Zündzeitpunktes ist deshalb eine Arbeit, die tagtäglich in den Kraftfahrzeugwerkstätten
durchgeführt wird.
-
Die Erzeugung des Zündfunkens fällt zeitlich zusammen mit dem Öffnen
des Unterbrecherkontaktes der Zündanlage. Die Bestimmung des Zündzeitpunktes ist
also identisch mit der Bestimmung desjenigen Zeitpunktes, an dem der Unterbrecherkontakt
gerade eben öffnet. In der Praxis sind zur Bestimmung des Öffnungszeitpunktes vorwiegend
zwei Verfahren gebräuchlich: die »Glühlampenmethode« und die »Papierstreifenmethode«.
Bei der »Glühlampenmethode« wird eine Glühlampe in Reihe (oder parallel) mit dem
Unterbrecherkontakt geschaltet. Eine Batterie wird dann in geeigneter Weise angeschaltet,
so daß beim Öffnen des Unterbrecherkontaktes die Lampe erlischt (oder aufleuchtet).
Dieses Verfahren, das hauptsächlich bei Kraftfahrzeugen mit Batteriezündung angewendet
wird, ist zwar genau, erfordert aber einen Eingriff in die Zündanlage.
-
Bei der »Papierstreifenmethode« wird ein dünner Papierstreifen zwischen
die unter Federdruck stehenden Unterbrecherkontakte gelegt. Alsdann wird ein schwacher
Zug auf den Papierstreifen ausgeübt. Sobald der Unterbrecherkontakt öffnet, läßt
sich der Papierstreifen zwischen den Kontakten vorbeiziehen. Dieses Verfahren wird
vor allen Dingen bei Kraftfahrzeugen mit Magnetzündung (Mopeds, leichte Motorräder,
leichte Motorroller) angewendet, da dazu »nur« der Unterbrecherkontakt zugänglich
sein muß und keine Leitungen an- oder abgeklemmt zu werden brauchen. Es ist ungenau,
da der verwendete Papierstreifen eine endliche Dicke hat.
-
Mit dem umliegenden Gerät werden die Nachteile der herkömmlichen Verfahren
zur Bestimmung des Zündzeitpunktes speziell von Magnetzündanlagen beseitigt. Es
ist damit möglich, den Öffnungszeitpunkt des Unterbrecherkontaktes ohne Eingriff
in die Zündanlage schnell und genau zu bestimmen. Die vorliegende Meßmethode beruht
auf der Erkenntnis, daß die zwischen Masse des Kraftfahrzeuges und dem »heißen«
Ende der Zündspule (Leitung zur Zündkerze) auftretende Induktivität größer oder
kleiner wird, je nachdem der Unterbrecherkontakt öffnet oder schließt.
-
Bei der Vorrichtung der vorliegenden Art zum Bestimmen des Öffnungszeitpunktes
des Unterbrecherkontaktes einer Magnetzündanlage für eine Brennkraftmaschine ohne
Auftrennen der Zündschaltung und unter Anwendung eines einerseits an Masse und andererseits
an die Zündspule der Anlage anzuschließenden Tonfrequenzgenerators sowie unter Anwendung
eines elektroakustischen Wandlers zum Hörbarmachen des Zündzeitpunktes ist erfindungsgemäß
der Tonfrequenzgenerator mit dem zu den Zündkerzen führenden Wicklungsende der Zündspule
verbunden, und als Eingangsanschlüsse des Tonfrequenzgenerators dienen zwei solche
Schaltpunkte desselben, zwischen denen Impedanzänderungen Frequenzänderungen des
Generators bedingen, im Sinne einer Ausnutzung der durch das Öffnen und Schließen
des Unterbrecherkontaktes der Zündanlage bedingten Zündspulenimpedanzänderung des
frequenzbestimmenden Gliedes des Tonfrequenzgenerators und der Benutzung der entstehenden
Frequenzänderung für die Zündzeitpunktbestimmung.
-
Bei Vorrichtungen zur Einstellung des Zündzeitpunktes von Brennkraftmaschinen
ist es außerdem bereits bekannt, zu einer im Summerkreis liegenden Spule oder zu
der Summerwicklung eine Glimmlampe parallel zu schalten, die durch eine zum Unterbrecher
der einzustellenden Zündeinrichtung parallel geschaltete und mit dem Summerkreis
induktiv gekoppelte Dämpferwicklung gesteuert wird. Hierbei wird nicht wie bei der
vorliegenden Vorrichtung die zwischen Masse und dem Zündkerzenkabel auftretende
Impedanz sowie deren Änderung zur Bestimmung des Zündzeitpunktes ausgenutzt. Da
durch das Schließen des Unterbrecherkontaktes bei der bekannten Vorrichtung lediglich
eine zweite Wicklung (Dämpferwicklung) wirksam wird, die eine Glimmlampe zum
Erlöschen
bringt, tritt keine Frequenzänderung auf, die ein Kriterium für eine Auswertschaltung
ergeben könnte. Es hat demnach auch keinen Sinn, an eine Schaltung, die nicht in
der Lage ist, eine Frequenzänderung hervorzurufen, Telefonvorrichtungen anzuschließen,
die die Frequenzänderungen hörbar machen könnten.
-
Eine absolute Messung der Induktivität ist bei der Vorrichtung der
vorliegenden Art nicht nötig. Eine relative Änderung der Induktivität ist leicht
feststellbar, wenn diese zum LC-Resonanzkreis eines Tonfrequenzoszillators parallel
geschaltet wird. Eine sprunghafte Änderung der Induktivität (Öffnen und Schließen
des Unterbrecherkontaktes) verursacht sprunghafte Änderungen der Tonhöhe (Frequenz)
.des Oszillators. Der im Kopfhörer oder Lautsprecher hörbare Ton wird tiefer (höher),
wenn der Unterbrecherkontakt öffnet (schließt). Der zur relativen Induktiv itätsmessung
benötigte Tonfrequenzoszillator läßt sich mit einem Transistor und einigen wenigen
Miniaturbauteilen außerordentlich klein und billig herstellen. Insbesondere ist
es möglich, den zum Abhören der Frequenz des Oszillators ohnehin benötigten Kopfhörer
so zu schalten, daß dessen Spulen gleichzeitig die Schwingkreisinduktivität und
Rückkopplungsspule des Oszillators bilden. So ist es möglich, die wenigen zum Aufbau
einer Oszillatorschaltung notwendigen Elemente noch zusätzlich in die Muschel eines
normalen Kopfhörers einzubauen.
-
Obendrein wird bei der vorliegenden Vorrichtung die Zündspule automatisch
auf ihre Brauchbarkeit geprüft. Hat beispielsweise die Zündspule einen Windungsschluß,
dann wird sich die zwischen Masse des Kraftfahrzeuges und der Leitung zur Zündkerze
auftretende (kleine) Induktivität nur ganz unwesentlich ändern, wenn der Unterbrecherkontakt
öffnet oder schließt. Deshalb läßt sich diese Vorrichtung auch mit Vorteil bei Kraftfahrzeugen
mit Batteriezündung anwenden, obwohl der bei derartigen Zündanlagen notwendige Eingriff
genauso groß ist wie bei dem Verfahren nach der »Glühlampenmethode«.
-
Zweckmäßig kann auch mit Hilfe eines Umschalters der Tonfrequenzgenerator
als Verstärker verwendet werden. An die Eingangsklemmen der Vorrichtung kann nunmehr
ein -Mikrophon angeschaltet werden, dessen Schwingungen in dem Verstärker verstärkt
und in dem Kopfhörer hörbar gemacht werden. Bei Verwendung eines zur Aufnahme von
Körperschall geeigneten Mikrophons lassen sich die in Wälz- und Gleitlagern von
Maschinen erzeugten Geräusche abhören. Dadurch ist es möglich, Lagerschäden frühzeitig
zu erkennen.
-
Die Erfindung soll an Hand folgender Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt Fig.1 das Prinzipschaltbild einer Magnetzündanlage, Fig. 2 die Schaltung
zur Bestimmung der Öffnungszeit des Unterbrecherkontaktes nach der »Glühlampenmetliode«
bei einer Magnetzündanlage, Fig. 3 eine der Erfindung zugrunde liegende Schaltung,
Fig. 4 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 3, Fig. 5 eine Abwandlung der Schaltung
nach Fig. 4. Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer bekannten Magnetzündanlage,
wie sie in Mopeds und kleineren Motorrollern und Motorräder eingebaut wird. Auf
einem lamellierten Eisenkern 1 sind zwei in Reihe geschaltete Wicklungen aufgebracht.
Wicklung 2 mit den Klemmen 3 und 4 besteht aus wenigen Windungen starken Drahtes.
Wicklung 5 mit den Klemmen 6 und 7 besteht aus vielen W indungen dünnen Drahtes.
Klemme 3 der Niederspannungswicklung ist mit der Masse des Kraftfahrzeuges verbunden.
Klemme 4 der Niederspannungswicklung und Klemme 6 der Hochspannungswicklung
sind miteinander verbunden und liegen über den Unterbrecher 8 mit parallel geschaltetem
Kondensator 9 gleichfalls an Masse. Von Klemme 7 der Hochspannungswicklung führt
eine Leitung 10 zur Zündkerze 11. Zwischen den Polschuhen des Eisenkernes 1 läuft
ein Permanentmagnet 12 um. Ist der Unterbrecher 8 dauernd geöffnet, so würde zwar
bei umlaufendem Magnet 12 zwischen den Klemmen 3 und 7 eine Spannung induziert,
die aber längst nicht groß genug ist, um einen Zündfunken zu erzeugen. Bei geschlossenem
Unterbrecher 8 und umlaufendem Magnet 12 wird in Wicklung 2 ein Kurzschlußstrom
erzeugt. Wird jetzt Unterbrecher 8 geöffnet, so wird durch die aufgespeicherte magnetische
Energie eine hohe Spannung in Wicklung 5 induziert, die zu einem Zündfunken an der
Zündkerze 11 führt. Kondensator 9 soll verhindern, daß die Kontakte des Unterbrechers
8 durch Funkenbildung abbrennen. Bemerkenswert ist, daß außer der Masseverbindung
lediglich Klemme 7 bzw. die zur Zündkerze 11 führende Leitung 10 ohne Eingriff
in die Zündanlage zugänglich sind.
-
Fig.2 zeigt die Schaltung zur Bestimmung der Öffnungszeit des Unterbrecherkontaktes
nach der bekannten »Glühlampenmethode« bei einer Magnetzündanlage. Die von den Klemmen
4 und 6 zu dem Unterbrecher 8 führende Leitung muß aufgetremit werden. In Reihe
mit dem Unterbrecherkontakt 8 wird nunmehr ein Lämpchen 13 und eine Batterie 14
angeschaltet. Das Lämpchen leuchtet, solange der Unterbrecherkontakt geschlossen
ist. Die genaue Bestimmung des Öffnungszeitpunktes des Unterbrecherkontaktes 8 ist
mit diesem Verfahren zwar möglich, setzt aber einen Eingriff in die Zündanlage voraus.
-
Fig. 3 zeigt eine der Erfindung zugrunde liegende Schaltung. Wiederum
ist 1 der Eisenkern der Zündspule mit den Wicklungen 2 und 5 und den Klemmen 3/4
und 6/7. Zwischen den Klemmen 3 und 7 liegt in Reihenschaltung die Primär- und die
Sekundärwicklung des Zündtransformators. Diese beiden in Reihe geschalteten Wicklungen
weisen eine Induktivität auf, die beim geöffneten Unterbrecherkontakt 8 groß und
beim geschlossenen Kontakt kleiner ist. Diese Induktivität liegt parallel zu einer
weiteren Induktivität 15 und Kapazität 16. Die drei genannten Reaktanzen bilden
einen Parallelresonanzkreis, dessen Resonanzfrequenz tiefer oder höher wird, je
nachdem der Unterbrecherkontakt öffnet oder schließt infolge der Induktivitätswicklung
der Wicklungen 2 und 5. Dieser Parrallelresonanzkreis ist das frequenzbestimmende
Glied einer Oszillatorschaltung, die noch aus der Rückkopplungsspule 17, RC-Glied
18, Transistor 19 und Batterie 20 gebildet wird. Bei genügend starker Rückkopplung
kann statt des RC-Gliedes 18 ein ohmscher Widerstand verwendet werden. Zum
Abhören der Frequenz des Oszillators ist parallel zur Rückkopplungsspule 17 ein
Kopfhörer 21 geschaltet. Öffnen und Schließen des Unterbrecherkontaktes machen sich
durch unterschiedliche Tonhöhe im Kopfhörer bemerkbar. An der Zündanlage selbst
braucht nichts an- oder abgeklemmt zu werden, denn Klemmei (Masseverbindung) und
Klemme 7 (bzw. die zur Zündkerze führende Leitung 10) sind frei zugänglich.
-
Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Schaltung gemäß der
Erfindung. Die in Fig.3 vorhandenen Induktivitäten 15 und 17 wurden fortgelassen;
an
ihre Stelle treten die zwei Spulen 22 und 23 des Kopfhörers 21. Da normalerweise
die beiden Spulen 22 und 23 gleich groß sind, erfolgt eine kräftige Rückkopplung.
In Reihe mit Spule 23 ist deshalb an Stelle eines RC-Gliedes ein ohmscher Widerstand
24 betreten. Die Wirkungsweise der in Fig. 4 beschriebenen Anordnung ist die gleiche
wie die der in Fig. 3 beschriebenen Anordnung.
-
Fig. 5 zeigt eine weitere zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden
Schaltung. Mittels des Umschalters 25 wird wahlweise aus dem Oszillator ein Verstärker.
Beim Betrieb als Oszillator werden die Klemmen 26 und 27 in bekannter Weise mit
den Klemmen 3 und 7 der Zündanlage verbunden. Die Schaltung nach Fig. 5 entspricht
dann völlig der in Fig. 4 gezeigten Anordnung. Bei einem Betrieb als Verstärker
wird an die Klemmen 26 und 27 ein Mikrophon angeschlossen. Der Mikrophon-Wechselstrom
gelangt über Klemme 26, Kondensator 28, Basis-Emitter-Strecke des Transistors 19
zur Batterie 20 und von dort zur Klemme 27. Der aus dem Kollektor von Transistor
19 kommende verstärkte Wechselstrom fließt durch die Spulen 22 und 23 des Kopfhörers
21 und wird in diesem hörbar gemacht.