DE165584C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand -vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung, um die Schlußdauer des elektrischen Zündungsstromes bei Gaskraftmaschinen reg'eln zu können.

Die elektrische Vorrichtung zum Erzeugen von die Explosionsladung entzündenden Funken bestehen gewöhnlich aus einer Induktionsspule, in deren primären Stromkreis eine Batterie, ein von Hand einstellbarer Umschalter und ein Stromschließer eingeschaltet sind, welch letztere durch die Maschine im geeigneten Augenblick bewegt wird, so daß durch den eintretenden Stromschluß eine Entzündung der Ladung erfolgt. Der sekundäre Strom wird hierbei in den Zylinder der Maschine geleitet, wobei sich die beiden Pole der Leitung derart einander nähern, daß, sobald ein Strom in der sekundären Wicklung induziert wird, ein Funke von einem Pol zum anderen überspringt und die Ladung entzündet. Weiterhin ist in Verbindung -mit einem solchen Induktionsapparat die Anordnung eines Selbstunterbrechers gebräuchlich, dessen Bewegung durch die magnetische Wirkung der Induktionsspule erfolgt, sobald der Primärstromkreis geschlossen wird und dessen Wirkungsweise in der Erzeugung von Stromunterbrechungen des Primärstromkreises und daher einer größeren Anzahl von Funkenbildungen an den Polen des Sekundärstromkreises besteht, und zwar immerwährend der Zeitperiode, in welcher der Primärstromkreis durch die Maschine geschlossen gehalten wird.

Dieses bekannte System von Stromschließern für den Primärstromkreis bestellt in einer mechanischen Vorrichtung, gewöhnlich einem Nocken, welcher auf einer der Maschinenwellen derart angeordnet ist, daß eine Feder oder ein anderes geeignetes Element durch denselben im richtigen Augenblicke der Wellendrehung zwecks Herbeiführung des Stromschlusses angeschlagen werden kann. Diese mechanischen Stromschlußvorrichtungen erfordern einen im Verhältnis zur Wellenumdrehung erheblich langen Zeitaufwand für den Eingriff, für die Dauer der Berührung und für das Ausrücken des Nockens und der Feder; diese Dauer ist bei einer gegebenen Ausführungsform abhängig von der Umdrehungszahl der Wellen, so daß der Stromschluß erheblich länger dauert als es zur Entzündung der Ladung erforderlich ist, weshalb durch diese Verlängerung des Stromschlusses eine unnötige Inanspruchnahme und ein unwirtschaftlicher Verbrauch der Batterie die Folge bildet.

Zur Beseitigung dieses Nachteiles dient vorliegende Erfindung, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß der Stromschluß des Primärkreises nach einer vorher zu bestimmenden Zeitdauer selbsttätig wieder unterbrochen wird, wenn auch der Stromschließer selbst noch in seiner Schlußstellung sich befinden mag.

Außerdem ist es beim Betriebe von Gaskraftmaschinen erforderlich, die Funkendauer entsprechend den Änderungen der Maschinengeschwindigkeit zu beschleunigen bezw. zu verzögern.

Der Stromunterbrecher gemäß vorliegender Erfindung wird ebenfalls durch die Maschine bewegt, und ist gegenüber dem Stromschließer

einstellbar, so daß bei einer gegebenen Maschin engesch windigkeit die Zeitdauer des Stromschlusses genau. dieser Geschwindigkeii angepaßt werden kann und daher die Batterie in wirtschaftlicherer Weise zu arbeiten vermag. Wenn also die Geschwindigkeit zunimmt, isf es wünschenswert, die gleiche Zeitdauer des Stromschlusses wie bei langsamerem Gange zu erzielen, so daß eine sichere Zündung der

ίο Ladung erhalten bleibt. Bei zunehmender Geschwindigkeit der Maschine wird jedoch auch die Zeit des Stromschlusses beschleunigt, so daß naturgemäß auch der Zeitpunkt der Stromunterbrechung früher eintritt; da nun das Schließen und Unterbrechen des Stromes von dem Maschinengange abhängig sind, muß Vorsorge dafür getroffen werden, daß die Beschleunigung der Stromunterbrechung nicht in dem. gleichen Maße erfolgt wie diejenige des Strom-Schließers, so daß die wirkliche Zeitdauer des Stromschlusses bei allen Geschwindigkeiten der Maschine dieselbe bleibt. Zur Erreichung dieses Zweckes kann vorliegende Erfindung dem Maschinengange angepaßt werden; Stromschließer und Unterbrecher sind in einem bestimmten Verhältnis zueinander einstellbar unter Einschaltung eines Getriebes oder eines Hebelsystems, durch welches sich die gewünschte, annähernd konstante Zeitdauer des Stromschlusses bei allen Geschwindigkeiten der Maschine erzielen läßt.

. Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiele veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι einen Aufriß desselben in der Anwendung auf eine Vierzylindermaschine,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Mittellinie der Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Anordnung der einzelnen Stromkreise.

Auf der Triebwelle oder der Steuerwelle a der Gaskraftmaschine sind zwei Nockenscheiben b und c aufgekeilt, deren erstere einen isolierten Nocken b¹ aufweist, während an letzterer vier um je 90⁰ versetzte Knaggen c¹ angeordnet sind. Neben der Scheibe b sitzt lose auf der Welle eine Scheibe e,"deren Umfang teilweise als Zahnsegment e¹ ausgebildet ist. Nahe an der Scheibe b sind vier Kontakt-So' federn 1,2,3 ^un<i 4 ^an der Scheibe e vorgesehen, deren Lage eine derartige ist, daß sie durch den Nocken b¹ nacheinander nach einer Drehung von je 90° getroffen und nach auswärts bewegt werden. Außerhalb jeder Feder wird je eine Kontaktschraube in einer Klemme 5, 6, 7 und 8 festgehalten; letztere sind von der Scheibe isoliert. Neben der Scheibe c ist eine weitere Scheibe f, lose auf der Welle sitzend, angeordnet, welche ebenfalls an einem Teile ihres Umfanges ein Zahnsegment f¹ trägt und einen größeren Teilkreisdurchmesser als die Scheibe e aufweist. Die Scheibe / trägt eine Klemme 9, an welcher eine Kontaktfeder 10 befestigt ist, welch letztere gewöhnlich sich gegen eine an der Scheibe / isoliert befestigte Kontaktschraube 11 legt. Die Lage der Feder 10 ist eine derartige, daß sie durch eine der vorbeigleitenden Knaggen c¹ getroffen und von der Kontaktscliraube abgehoben wird.

Oberhalb der AYelle α ist eine kurze Welle g in geeigneten Lagern (aus der Zeichnung nicht ersichtlich) angeordnet. Auf derselben ist ein kleines Zahnrad h, welches in Eingriff mit dem Zahnsegment /' steht, festgekeilt, während ein zweites größeres Zahnrad i, welches in das Segment e¹ eingreift, lose auf der Welle g sitzt. Neben dem Zahnrad i ist eine Scheibe j auf der W^relle festgekeilt, durch deren konzentrischen Schlitz j¹ eine Feststellschraube j^s hindurchgesteckt ist. Letztere ist in das Zahnrad i festgeschraubt, so daß hierdurch die Scheibe j dicht gegen letztere angepreßt und hierdurch das Rad i in feste Verbindung mit der Welle gebracht wird. Bei Lösen dieser Feststellschraube /³ kann das Rad i ohne Mitnähme der Welle g gedreht werden. An dem einen Ende der Welle g ist ein Kurbelarm k vorgesehen, durch welchen die Welle um einen bestimmten Teil einer Umdrehung· zugleich mit den fest auf ihr sitzenden Teilen gedreht werden kann. Letzteres kann naturgemäß auch dadurch erreicht werden, daß eine Kurbel oder eine andere geeignete Vorrichtung an einer der mit der Welle g verbundenen Scheiben vorgesehen ist.

Da die in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsform zur Verwendung auf -einer Vierzylindermaschine dient, sind vier Induktionsspulen vorgesehen, welche sämtlich durch eine einzige Batterie B (Fig. 3) und einen einzigen Kondensator C gespeist werden können. Die Batterie ist mit ihrem einen Pol in bekannter Weise dadurch geerdet, daß sie an eineri Teil des Maschinellgestelles angeschlossen ist, während deren anderer Pol durch vier voneinander unabhängige Leitungen 12, 13,14 und 15 zu den entsprechenden Primärwicklungen p, p¹, p², p^s der vier Induktionsspulen führt. Die zugehörigen Sekundärwicklungen sind in der Zeichnung nicht angegeben. Die anderen Enden der Primärwicklungen führen mittels der Leitungen 16, 17, 18 und 19 zu den entsprechenden Kontaktschrauben 6, 7, 8 und 5. Die Federn I, 2, 3 und 4 werden durch die metallische Scheibe, auf welcher sie gemeinsam befestigt sind, elektrisch miteinander verbunden; von dieser Scheibe führt ein Draht 20 zu der isolierten Kontaktschraube 11, welche mit der Feder 10 und dadurch mit der geerdeten Klemme 9 in Verbindung gebracht werden kann, so daß hierdurch der Strom geschlossen wird.

Wenn die Welle α sich in Drehung befindet,

legt sich die Feder io gewöhnlich gegen die isolierte Kontaktschraube ii, so daß der Stromkreis an diesem Punkte geschlossen ist.

Wenn nun der Nocken b¹ beispielsweise die

Feder ι berührt, und durch Anheben dieselbe mit der Schraube 5 in Kontakt bringt, wird folgender Stromkreis geschlossen:

Von der Erdleitung zur Batterie B, Draht 15, Primärwicklung p³,. Leitung 19, Kontaktschraube 5, Feder 1, Scheibe e, Draht 20, isolierte Kontaktschraube 11, Feder 10, Klemme 9 und von da wieder zur Erdleitung.
Hierdurch wird die Primärwicklung einer der Induktionsspulen erregt; falls die Spule mit einem Selbstunterbrecher ausgestattet ist, wird der Stromkreis während der Dauer des geschlossenen Zustandes in schneller Aufeinanderfolge unterbrochen, so daß eine große

a° Menge von Funken von dem einen Pol der Selatndärspule zum anderen überspringt und, da diese Pole im Verbrennungsraum der Maschine angeordnet sind, eine Entzündung der Ladung herbeiführt. Unmittelbar nachdem der Stromkreis zwischen der Feder 1 und der Schraube 5 geschlossen wurde, legt sich eine von den Knaggen c¹ der Scheibe c gegen die Feder 10 und hebt dieselbe von der Kontaktschraube 11 weg, so daß hierdurch der Strom unterbrochen und eine weitere Inanspruch-■ nähme der Batterie verhindert wird, wenn auch der Nocken b¹ die Feder 1 noch nicht freigegeben hat, und letztere noch nicht außer Berührung mit der Schraube 5 gekommen ist.

Die Zeitdauer des Stromschlusses und der Funkenbildung kann durch gegenseitige Verschiebung der Scheiben / und c auf der Welle« vorher bestimmt werden, d. h. dadurch, daß der Winkel, welcher zwischen dem Berührungspunkt der Feder 1 mit dem Nocken b¹ und dem Berührungspunkt der Feder 10 mit einer Knagge c¹ liegt, größer oder kleiner gewählt wird.

Diese Einstellung kann durch Lösen der Schraube/³ und durch Drehung des Rades j von Hand vorgenommen werden, während gleichzeitig das andere Rad still steht. Wenn so die Scheibe e gedreht wird, bestimmt die Richtung und der Ausschlag dieser Drehung die Zeitdauer zwischen Stromschluß und Stromunterbrechung. In der Praxis wird die richtige Einstellung dieser Zeitdauer derart vorgenommen, daß dieselbe g'erade zur Entzündung der Ladung genügt, wenn die Maschine sich in ihrem langsamsten Gange befindet. Nun ist es einleuchtend, daß bei Beschleunigung des Maschinenganges die Dauer des Stromschlusses gewöhnlich sich verringert, da der Winkel zwischen dem Eintritt des Strom-Schlusses und dem Eintritt der Stromunterbrechung· schneller durchlaufen wird. Wenn nun diese kürzere Zeitdauer nicht in geeigneter Weise ausgeglichen wird, so können in einzelnen Arbeitsgängen die Zündungen ausbleiben.

Das Anwachsen der Geschwindigkeit der Maschine ist bekanntlich mit einer Beschleunigung der Funkenbildung verknüpft. Diese Beschleunigung oder Voreilung wird bei der vorliegenden Erfindung durch Drehen des Kurbelarmes k in solcher Richtung, daß die Scheibe e entgegengesetzt zur Drehbewegung der Welle α herumgeworfen wird, hervorgerufen. Dadurch wird bewirkt, daß der Nocken b¹ früher auf die einzelnen Federn auf trifft. Mit der Voreilung der Scheibe e wird gleichzeitig die Scheibe / zur Voreilung gebracht, welche jedoch mit Rücksicht auf ihren größeren Durchmesser einen geringeren Winkel ausmacht und daher nur kürzere Zeit dauert als bei der Scheibe e, so daß bei dieser neuen Stellung der beiden Scheiben der Winkel zwischen den Berührungspunkten des Nockens b¹ mit einer der Federn 1, 2, 3 und 4 einerseits und einer Knagge c¹ mit der Feder 10 andererseits größer ist als vorher, während dagegen die Zeitdauer des Stromschlusses im wesentlichen die gleiche geblieben ist. Dieser Ausgleich hält während des erhöhten Maschinenganges an, bei Verlangsamung der Maschinengeschwindigkeit erfolgt eine Einstellung in umgekehrter Richtung. Welches Größenverhältnis die beiden Getriebe f¹, h und e¹, i am zweckmäßigsten erhalten, kann durch Versuche festgelegt werden; oder man kann auch derart vorgehen, daß man zu diesem Zwecke eine Maschine verschiedene Geschwindigkeiten mit verschiedenen Getrieben durchlaufen läßt und hieraus das günstigste Übersetzungsverhältnis ableitet. . 1°°

Der oben geschilderte Verlauf des Stromkreises bezieht sich nur auf die Primärwicklung für einen Maschinenzylinder. Durch die Anordnung der einzelnen Federn 1, 2, 3, 4 werden die Primärstromkreise der vier Spulen nacheinander geschlossen und unterbrochen, in derselben Weise, wie es bei der einen Primärwicklung p^s der Fall ist.

Das in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiel dient zur Verwendung des Erfmdungsgegenstandes bei Vierzylindermaschinen ; das gleiche Prinzip kann auch bei einer einzylindrigen oder auch'irgend einer anderen mehrzylindrigen Maschine Anwendung finden. Für einen einzylindrigen Motor benötigt man nur eine der Federn 1, 2, 3 und 4 und die zugehörige Kontaktschraube; eine Ersparnis im Stromverbrauch gemäß vorliegender Erfindung tritt jedoch deutlicher zutage bei Mehrzylindermaschinen, bei welchen der Stromschluß wiederholt während jeder Wellendrehung erfolgt, die Umlaufszahl der Maschine

Claims (6)

eine hohe ist, die konstruktive Ausbildung der Nocken und Federn eine beträchtliche Berührungsdauer erfordern würde und demgeniäß fast eine dauernde Stromentnahme aus der Batterie stattfindet. In solchen Fällen erweist sich der Erfindungsgegenstand, welcher die Dauer des Stromschlusses nur auf einen zur Funkenbildung tatsächlich benötigten Zeitraum beschränkt, als eine Einrichtung von ίο sehr hoher Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Stromverbrauches. Es ist wünschenswert, eine möglichst plötzliche Unterbrechung des Stromes nach Verlauf der zur Funkenbildung erforderlichen Zeitdauer zu erzielen; diese Schwierigkeit kann jedoch unter Benutzung ein und derselben Vorrichtung zum öffnen und Unterbrechen des Stromes nicht behoben werden; es bedeutet daher der Umstand, daß eine getrennte Vo rrichtung zum Unterbrechen und zum Schließen des Stromes vorgesehen ist, ein besonders wichtiges Merkmal der Erfindung. Die Knaggen c1 sind zweckmäßig von sol-" eher Länge im Vergleich mit derjenigen des Nockens b1, daß letzterer die Feder, mit welcher er sich gerade in Berührung befindet, be* reits freigegeben hat und deren Kontakt mit der zugehörigen Schraube bereits unterbrochen ist, bevor die betreffende Knagge die Feder 10 verlassen hat und letztere wieder in Berührung mit der Kontaktschraube 11 gekommen ist. Dadurch wird die Bildung eines zweiten Funkens im Verbrennungsraum des Zylinders unmittelbar nach Entstehung des ersten Funkens verhindert. Infolge der schnellen Unterbrechung der Primärstromkreise durch die Knaggen c1 können bei Verwendung vorliegender Erfindung Spulen ohne Selbstunterbrecher in Wirksamkeit treten; in diesem Falle wird zweck·* mäßig ein Kondensator C im Nebenschluß zu den Kontakten 9 und 11 eingeschaltet, wie aus Fig. 3 (gestrichelt) ersichtlich ist. Pate nt-A ν Sprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Zündung bei Gaskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung und Unterbrechung des Zündstromkreises durch je eine besondere Vorrichtung erfolgt, so daß bereits eine Unterbrechung des Primärstromkreises stattfinden kann, wenn auch der Öffnungskontakt noch nicht unterbrochen ist, ■ zum Zwecke, eine möglichst kurze Zündungsdauer und die Möglichkeit einer Regelung derselben zu erzielen.

2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, um welchen jeder Stromschließer dem zugehörigen Stromunterbrecher voreilt, beliebig eingestellt werden

kann, so daß die Dauer der Zündung der Maschinengeschwindigkeit entsprechend geregelt und sowohl bei schnellem als auch langsamem Maschinengang möglichst konstant erhalten werden kann.

3. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trieb- oder Steuerwelle (a) des Motors zwei Nockenscheiben aufgekeilt sind, von denen die eine (b) mit einem einzigen Nocken (b¹) zur Bewegung der der Zylinderanzahl entsprechenden Stromschließer ausgestattet ist, während die zweite Scheibe (c), welche nur einen einzigen Stromunterbrecher bewegt und eine den Stromschlußvorrichtungen entsprechende Anzahl Knaggen (c¹) erhält, um einen solchen Winkel gegenüber der ersten Scheibe (b) aufgekeilt ist, daß die Knaggen (c¹) der zweiten Scheibe erst in Wirksamkeit treten, wenn der Nocken (b¹) der ersten Scheibe Stromschluß hervorgerufen hat.

4. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jeder Unterbrecherknagge (c¹) um so viel größer ist als diejenige des Öffnungsnockens (b¹), daß letzterer bereits den Stromöffner ausgeschaltet hat, bevor die zugehörige Unterbrecherknagge außer Wirksamkeit getreten ist, zum Zwecke, die ■ Bildung eines zweitens Funkens für eine Zündungsperiode in demselben Zylinder zu verhindern.

5. Ausführungsform der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Nockenscheiben (b, c) lose auf der Welle sitzende und die Kontaktvorrichtungen für Stromunterbrecher bezw. Stromöffner tragende Zahnsegmentscheiben (e¹, f¹) je in ein auf einer besonderen Achse (g) sitzendes Zahnrad (i, h) eingreifen, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen der zum Stromöffner gehörigen Segmentscheibe (e) und seinem Rade (i) kleiner ist als dasjenige zwischen dem anderen Getriebe (h, f¹), so daß bei Drehung der die Zahnräder tragenden Achse (g) die zum Stromöffner ge- no hörige Segmentscheibe gleichzeitig einen größeren Winkelausschlag erhält als die zum Stromschließer gehörige Segmentscheibe, wodurch die Stromschlußdauer bei wechselnder Geschwindigkeit der Maschine ¹¹S konstant erhalten werden kann.

6. Ausführungsform der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß, während das zum ■ Stromunterbrecher gehörige Zahnrad (h) fest auf der Achse (g) sitzt, das zum Stromöffner gehörige Zahnrad (i) lose an-

geordnet ist und gegen eine auf derselben Achse, festgekeilte Mitnehmerscheibe (j), z.B. mittels in einer Schlitzführung (j¹) der letzteren einstellbaren Schraube (j^s), festgepreßt wird, so daß nach Lösung der Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe (j) und dem anliegenden Zahnrad (i) letzteres unabhängig von der Achse (g) gedreht und dadurch der Winkel zwischen den beiden Segmentscheiben (e, f) und somit die Stromschluß dauer beliebig verändert werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.