DE1224988B - Vorrichtung zur Funkentstoerung der Zuendanlage von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zur Funkentstoerung der Zuendanlage von Brennkraftmaschinen

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DE1224988B
DE1224988B DET20696A DET0020696A DE1224988B DE 1224988 B DE1224988 B DE 1224988B DE T20696 A DET20696 A DE T20696A DE T0020696 A DET0020696 A DE T0020696A DE 1224988 B DE1224988 B DE 1224988B
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Germany
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capacitance
filter
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ignition
spark plug
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DET20696A
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Leon Texsier
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/02Details
    • H01T13/04Means providing electrical connection to sparking plugs
    • H01T13/05Means providing electrical connection to sparking plugs combined with interference suppressing or shielding means

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  • Spark Plugs (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Funkentstörung der Zündanlage von Brennkraftmaschinen Die Zündanlage von Brennkraftmaschinen besteht im allgemeinen aus einem Unterbrecher, einer Zündspule, einem Zündverteiler, einer oder mehreren Zündkerzen sowie diese Bauteile verbindenden Kabeln. Eine solche Zündanlage stellt einen Generator für gedämpfte elektrische Schwingungen dar, deren Frequenzen sich wegen der vielen Einflußgrößen schwer vorherbestimmen lassen und die auch als elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden.
  • Ein bis zu einigen Megahertz reichendes Störfrequenzspektrum wird durch den eine negative Widerstandscharakteristik aufweisenden Überschlag an der Elektrodenstrecke der Zündkerze in Verbindung mit den verteilten Kapazitäten und Selbstinduktivitäten der Bauteile erzeugt, während ein weiteres Störfrequenzspektrum, das sich von wenigen Megahertz bis zu mehreren tausend Megahertz erstrecken kann, durch die Schwingungsanregung der Zündleitungen, insbesondere zwischen Zündkerzen und Verteilerkopf und letzterem und der Zündspule mittels steil ansteigender Stoßwellen hervorgerufen wird, welche beim Einsatz und bei Beendigung des Überschlages an der Kerzenelektrode entstehen.
  • Um die Erzeugung derartiger elektrischer Störschwingungen und/oder ihrer Weiterleitung und Abstrahlung als elektromagnetische Wellen zu verhindern, ist eine Reihe von Maßnahmen bekanntgeworden. Hiervon sieht eine erste Kategorie eine teilweise oder völlige Abschirmung der gesamten Zündanlage und gegebenenfalls zusätzlich noch die Anordnung von Störschutzfiltern in den Niederspannungszuleitungen der Zündanlage vor. Solche Abschirmungen ergeben jedoch nur dann eine ausreichende Entstörwirkung, wenn sie die gesamte Zündanlage lückenlos umfassen, und sind aber dann sehr aufwendig und neigen bei ungenügender Wartung oder unter Umgebungseinflüssen dazu, daß durch Überschläge zwischen den hochspannungsführenden Teilen und den geerdeten Abschirmelementen die Zündanlage außer Funktion gesetzt wird.
  • Zu einer zweiten Kategorie von Entstörmaßnahmen gehören Dämpfungsglieder, welche im einfachsten Fall aus möglichst nahe an den Zündkerzen bzw. dem Zündverteiler in den Leitungszug eingeschalteten Ohmschen Widerständen oder auch induktiven Blindwiderständen bestehen. Die Wirksamkeit derartiger Entstörvorrichtungen ist aber grundsätzlich begrenzt, da für die Erzielung eines ausreichend kräftigen Zündfunkens, der insbesondere für den Kaltstart der Brennkraftmaschine erforderlich ist, der Serienwiderstand nicht beliebig groß gemacht werden kann.
  • Unter Fortentwicklung dieses Prinzips ist weiter eine Funkentstörvorrichtung bekannt, bei der ein mit dem Zündleiter in Reihe geschalteter induktiver Scheinwiderstand, realisiert durch einen mit Widerstandsdraht bewickelten Ferritkörper, eine Parallelkapazität zur Masse aufweist, welche durch die verteilte Kapazität des Widerstandsdrahtes gegenüber einem an Masse liegenden metallischen Schirm gebildet ist.
  • Andere bekannte Entstörvorrichtungen enthalten einen zwischen der Zündleitung und der Zündkerze angeordneten, kapazitätsarmen Widerstand, auf dem die Wicklung einer hierzu parallel geschalteten Induktivität in zwei in Reihe liegenden Teilspulen aufgebracht ist, dergestalt, daß sich eine Teilspule innerhalb einer den Zündkerzenisolator umgebenden, an Masse liegenden Abschirmkappe befindet und die w andere Teilspule außerhalb dieser Abschirmkappe.
  • Es hat sich gezeigt, daß es mit den vorgenannten Funkentstörvorrichtungen nicht in ausreichendem Maß möglich ist, die Entstehung und Ausbreitung des sehr breiten Störfrequenzspektrums, insbesondere bei den hohen Frequenzbereichen, zu unterdrücken, ohne die Intensität des Zündfunkens unzulässig stark zu reduzieren.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Funkentstörung der Zündanlage von Brennkraftmaschinen, die unmittelbar zwischen dem eine bestimmte Kapazität C4 gegen Masse aufweisenden Zündleiter und der ebenfalls eine bestimmte Kapazität Cl gegen Masse aufweisenden Zündkerze geschaltet ist und als T- Filter aufgebaut ist, mit je einem Widerstand R, bzw. R2 in Reihe mit je einer Selbstinduktivität L1 bzw. L2 sowie einer Kapazität C3, die zwischen R,-L, und R,-L, einerseits und Masse andererseits angeordnet ist. Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, ohne merklichen zusätzlichen Aufwand eine über einen sehr weiten Frequenzbereich wirksame Funkentstörung zu erzielen und gleichzeitig günstige Zündvoraussetzungen zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß unter Verwertung der gegebenen Kapazitäten Cl und C4 das zwischengeschaltete T-Filter zwei n-Filter mit gemeinsamer Kapazität C3 bildet, wobei C3 im wesentlichen Cl entspricht und die Dimensionierung der übrigen Filterelemente durch die folgenden vier Beziehungen gegeben ist: Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß übliche Zündkerzen zwischen ihrer Hochspannungsklemme und Masse eine im wesentlichen konstante Kapazität Cl in der Größenordnung von 15 pF aufweisen und daß auch der die Zündkerze speisende Zündleiter eine zwar von der jeweiligen Anordnung des Zündsystems abhängige aber definierte Kapazität -C4 gegen Masse besitzt. Gemäß der Erfindung werden die Zündkerzen und ihre Zündleiter mit ihren ohnehin vorhandenen Kapazitäten als wirksamer Bestandteil der Entstörvorrichtung verwertet, statt sie als unerwünschte Störstrahlungsquellen anzusehen, wie dies bisher bei Zündanlagen der Fall war.
  • Erfindungsgemäß werden besonders günstige Ergebnisse erzielt, wenn die Dimensionierung der Filterelemente noch den folgenden Bedingungen genügt: Ein hinsichtlich seiner Wirkung und seines Gestehungspreises günstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Entstörvorrichtung ergibt sich dadurch, daß die Filterelemente R,-L, sowie R2-L2 aus zwei auf einem Kern aus isolierendem Material gewickelten Spulen bestehen und daß zwischen den Spulen ein mit diesen verbundener metallischer Ring gelagert oder ein metallischer Überzug vorgesehen ist, der die eine Elektrode der Kapazität C3 bildet, während die andere Elektrode in Form eines äußeren metallischen Überzugs auf den aus Isoliermaterial gebildeten Entstörstecker besteht, in dessen Innerem der Kern mit den Spulen angeordnet ist.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann die T- Filteranordnung in der Zündkerze eingebaut sein. ' Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden beispielsweisen Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und den Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Funkentstörvorrichtung und F i g. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.
  • In F i g. 1 sind die Elektroden 1 der Zündkerze schematisch durch Pfeile dargestellt, wobei die Kapazität dieser Zündkerze gegen Masse mit dem Kondensator Cl veranschaulicht ist. Die erfindungsgemäße Funkentstörvorrichtung, die in der Zeichnung durch einen Rahmen aus unterbrochenen Linien hervorgehoben wird, ist unmittelbar zwischen der Zündkerze und dem Zündleiter angeordnet. Sie besteht aus einem als Tiefpaß wirkenden T-Filter, bei dem zwei Reihenschaltungen aus einem WiderstandRl und einer Selbstinduktivität L1 bzw. einem Widerstand R2 und einer Selbstinduktivität L2 im Serienzweig des Filters hintereinandergeschaltet sind, wobei von der Verbindungsstelle ein Parallelzweig, bestehend aus einer Kapazität C3, zur gemeinsamen Masse führt.
  • Der Zündleiter ist durch seinen Ersatzstromkreis mit der Kapazität C4 und dem Widerstand R4 wiedergegeben. Die Kapazität C4 entspricht der Leiterkapazität gegenüber Masse, während der WiderstandR4 die Sprühverluste und den Ohmschen Widerstand des Leiters berücksichtigt.
  • Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Wenn der Funke an den Elektroden 1 der Zündkerze überspringt, läuft die von diesen Elektroden ausgehende Stoßwelle zunächst über die FilterelementeRl, L, und C3 und erreicht dann über die Filterelemente R2 und L2 die Eingangsseite des Zündleiters. Wegen der vorhandenen Kapazität C4 erfahren die hochfrequenten Anteile der an der Zündkerze auftretenden Impuls-oder Stoßwelle beim ersten Durchgang durch die Elemente R1, L, und Cl eine starke Abschwächung ihrer höherfrequenten Anteile, während für die niederfrequenten Anteile ein kapazitives Glied an dei Eingangsseite des Zündleiters vorhanden ist. Die höherfrequenten Anteile des Frequenzspektrums werden, obwohl sie abgeschwächt sind, am anderen Ende des Leiters reflektiert und laufen zurück. Die reflektierte Welle muß somit den ersten Zweig L2, R2 und C3 und dann den zweiten Zweig L1, - R1 und Cl durchlaufen. Eine mathematische Untersuchung zeigt, daß die verschiedenen Elemente solche Werte aufweisen müssen, daß drei als Filter betrachtete, angrenzende R-L-C-Glieder eine Spannungsüberböhung zwischen 0,7 (einem Wert, bei dem die Amplituden-Frequenzkurve der R-L-C-Glieder ständig abnimmt) und 0,5 liegt, welcher Wert einer kritischen Dämpfung entspricht.
  • Folglich ergeben sich die folgenden Beziehungen: 1. Da Cl ein vorgegebener Wert, der im Mittel 15 pF beträgt, ist: wobei sich diese letztere Beziehung automatisch einstellt, wenn man berücksichtigt, daß sich C4 im allgemeinen wenig von Cl unterscheidet.
  • 3. Eine andere Gruppe von Bedingungen, die sicherstellt, daß auch bei paarweise in Serie betrachteten Kapazitäten keine Resonanz auftritt, d. h., daß sich die Eigenresonanzfrequenz des Filters von der jeweiligen Eigenresonanz der Zündkerze und des Zündleiters unterscheidet, ergibt: Aus den vorstehenden mathematischen Ansätzen können die Werte jedes Filterelementes bestimmt werden.
  • In erster Linie stellen die Filter Tiefpaßfilter dar, deren Spannungsdämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz rechnungsmäßig 12 Dezibel je Oktave und je Filter beträgt. Wenn daher wie im vorliegenden Falle eine Stoßwelle mit einem sehr ausgedehnten Frequenzspektrum in die Filter einläuft, deren Ausgangsseite als offen zu betrachten ist, so durchläuft diese Welle wegen der erfolgenden Reflexion beim Hin- und Rücklauf insgesamt vier Filter, wodurch eine Dämpfung von 48 Dezibel je Oktave über der Grenzfrequenz der einzelnen Filter auftritt. In zweiter Linie bewirken diese Filter, welche auf eine kritische Dämpfung ausgelegt sind, daß die an der Klemme der Zündkerze auftretende Stoßwelle an ihren beiden Flanken abgerundet wird, wobei die Anstiegszeit durch die Werte der Filterelemente bestimmt wird. Dieses an der Ausgangsseite des Filters auftretende und von der Zündkerze kommende Signal an dem offenen Ende reflektiert und läuft wieder in die Filter ein, wo es vernichtet wird. Durch die Verformung des Stoßsignals wird -sein Frequenzspektrum in erwünschter Weise stark eingeengt, im Vergleich zu dem an der Zündkerze vorhandenen Spektrum des Stoßsignals. Von dem Augenblick des Überschlags an wird der Zündfunkenstrom an der Zündkerze exponentiell und ohne Überschwingungen und ohne daß ein Nulldurchgang und eine Umkehrung der Stromrichtung einträte, schwächer. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die der Zündkerze zugeführte Energie vom Augenblick des Überschlags an gleichmäßig abnimmt, bis der Zündfunke ganz abbricht. Nach Unterbrechung des Funkens erscheint ein neues Stoßsignal, dessen Spannung jedoch wesentlich geringer als das erste ist und das beim Hin- und Rücklauf durch die Filter so weit vernichtet wird, daß ein neuer Überschlag zwischen den Elektroden der Zündkerze nicht auftreten kann.
  • Bei den in den F i g. 2 und 3 veranschaulichten beispielsweisen Ausführungsformen werden die Filterzweige Rl-L1 und R,-L, durch eine auf einem Kern 7 aus geeignetem isolierendem Material aufgebrachte Wicklung aus Widerstandsdraht gebildet, mit der zugleich die vorgesehenen Werte für R und L jedes Filterzweiges erhalten werden, d. h. eine Selbstinduktivität und einen Ohmschen Widerstand.
  • In der Mitte des Kernes befindet sich eine Schulter 2, die einen metallischen Überzug oder einen Metallring 3 trägt, der eine der Elektroden der Kapazität C3 bildet. Der Ring 3 erfüllt gleichzeitig die Funktion einer verlustlosen Abschirmung zwischen den beiden Spulen, die somit nicht gekoppelt sind.
  • Die Spulen sind in dem Gehäuse eines Steckers 4 aus einem Material mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Beständigkeit angeordnet, dessen Außenseite 6 entweder durch ein bekanntes Verfahren metallisch überzogen oder mit einer metallischen Umhüllung versehen ist, wodurch die zweite Elektrode der Kapazität C3 gebildet wird. Dieser leitende Teil ergibt zusammen mit einer Hülse 5 eine induktionsfreie Verbindung zum Körper der Zündkerze und stellt die gemeinsame elektrische Masseverbindung des Filters dar.
  • Die anderen Teile dieser Ausführungsform, wie die Ausbildung für die Befestigung an dem Elektrodenanschluß der Zündkerze, für den Anschluß des Zündleiters u. dgl. sind in allgemein üblicher Weise ausgeführt.
  • Bei einer anderen Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist die gesamte erfindungsgemäße Funkentstörungsvorrichtung unmittelbar in den Körper der Zündkerze eingebaut. Die in dieser Figur enthaltenen Teile tragen die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Teile in den F i g. 2 und 3.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Funkentstörung der Zündanlage von Brennkraftmaschinen, die unmittelbar zwischen dem eine bestimmte Kapazität C4 gegen Masse aufweisenden Zündleiter und der ebenfalls eine bestimmte Kapazität C1 gegen Masse aufweisenden Zündkerze geschaltet ist und als T-Filter aufgebaut ist, mit je einem Widerstand R, bzw. R2 in Reihe mit je einer Selbstinduktivität L1 bzw. L2 sowie einer Kapazität C3, die zwischen R,-L, und R2-L2 einerseits und Masse andererseits angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwertung der gegebenen Kapazitäten Cl und C4 das zwischengeschaltete T-Filter zwei z-Filter mit gemeinsamer Kapazität C3 bildet, wobei C3 im wesentlichen C, entspricht und die Dimensionierung der übrigen Filterelemente durch die folgenden vier Beziehungen gegeben ist: 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimensionierung der Filterelemente noch den folgenden Bedingungen genügt: 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente R,-L1 sowie R2-L2 aus zwei auf einem Kern aus isolierendem Material gewickelten Spulen bestehen und daß zwischen den Spulen ein mit diesen verbundener metallischer Ring gelagert oder ein metallischer Überzug vorgesehen ist, der die eine Elektrode der Kapazität C3 bildet, während die andere Elektrode in Form eines äußeren metallischen Überzugs auf den aus Isoliermaterial gebildeten Entstörstecker besteht, in dessen Innerem der Kern mit den Spulen angeordnet ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die T-Filteranordnung in der Zündkerze eingebaut ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Patentschrift Nr. 14 477 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; Zeitschrift »Nachrichtentechnik«, 5. Jahrgang, H. 4, April 1955, S. 166 bis 170. Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.
DET20696A 1961-04-25 1961-09-01 Vorrichtung zur Funkentstoerung der Zuendanlage von Brennkraftmaschinen Pending DE1224988B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2702405A1 (de) * 1977-01-21 1978-07-27 Bosch Gmbh Robert Elektrisches kraftstoffoerderaggregat
DE2702404A1 (de) * 1977-01-21 1978-07-27 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffoerderaggregat

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE14477C (de) * H. RIEGER in Aalen (Württemberg) Holzsägemaschine

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