DE2234055A1

DE2234055A1 - Zuendspannungsgeber

Info

Publication number: DE2234055A1
Application number: DE2234055A
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Kranz; Herbert Dipl Ing Lucke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1972-07-11
Publication date: 1974-01-24
Also published as: BR7305122D0; FR2192612A5; US3886441A

Description

Die Erfindung betrifft einen Adapter zur Ztindspannungsleitung eines Kraftfahrzeuges für ein Meßgerät zur Überwachung des Zündspannungsverlaufs, nachstehend als Zündspannungsgeber bezeichnet, der nach dem Spannungsteilerprinzip aufgebaut ist.

Die am Zündverteiler anliegende Zündspannung eines Otto-Motors hat bei den üblichen Ausführungen der Zündanlage einen charakteristischen zeitlichen Verlauf. Pur eine neuzeitliche Motordiagnose, bei der die Anschlußelemente für die Meßgeräte bereits im Kraftfahrzeug angeordnet sind, geben Abweichungen von dem Normalverlauf der Zündspannung Hinweise auf eine Reihe von typischen Fehlern einer Zündanlage. Typische Fehler sind der Abbrand der Unterbrecherkontakte sowie Isolationsfehler. Diese Fehler lassen sich in einfacher Weise lokalisieren, wenn der Verlauf der Zündspannung auf einem Oszillographen sichtbar gemacht wird oder man ihn auf andere Weise auswertet. Da es nicht möglich ist, die Zündspannung in ihrer vollen Höhe über 30 kV - einem Oszillographen öder einem anderen elektronischen Meßgerät zuzuführen, benötigt man ein Gerät, welches die Spannung beispielsweise im Verhältnis 1000 : 1 heruntersetzt, ohne jedoch die charakteristische Kurvenform zu verändern. Außerdem darf ein solches Gerät den Zündspannungskreis nicht zu stark belasten, damit die Spannung nicht absinkt oder ihren Verlauf verändert.

Es ist ein Zündspannungsgeber auf dem Markt, der rein kapazitiv arbeitet und^wie sich gezeigt hat, daher stark frecjuenzabhängig ist.

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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man mit einem ohm'sches Spannungsteiler, bei dessen Widerständen der Ein- . gangswiderstand des Gerätes berücksichtigt und die Kapazität der Meßleitung durch eine Kapazität kompensiert wird, sich grundsätzlich ein gut frequenzkompensierter Spannungsteiler aufbauen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen, robusten, frequenzkompensierten Spannungsteiler zu entwickeln, der auch für nachträgliche Montage, insbesondere auf der Zündspulenhalterung, geeignet ist und bei guter Masseverbindung eine schwingungsarme Befestigung ermöglicht und universell für die meisten Kraftfahrzeugtypen.verwendbar ist. Die besondere Problematik liegt darin, daß sich wegen des starken Herunterteilens für die Kompensationskapazität s^hr kleine Werte ergeben, so daß wegen der hohen Spannung keine diskreten Bauelemente geeignet sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe liegt daher .in einer geometrischen Anordnung des gesamten Spannungsteilers und die Erfindung besteht darin, daß bei einem ohm¹sehen Spannungsteiler mit zwei in Reihe zwischen den Anschlußstellen für die zu teilende Spannung liegenden Widerständen, der Widerstand, dessen Enden mit den Abgriffen für die heruntergeteilte Spannung - Meßwiderstiand - leitend verbunden sind, mit einem elektrisch isoliert ja»#+dem anderen Widerstand - Teilerwiderstand - angeordneten Belag aus elektrisch leitendem Material verbunden ist, und daß vom Belag eine Verbindung zu einem Ende des Teilerwiderstandes hergestellt ist. Vor dem Hintergrund der vielen Möglichkeiten, die sich ausgehend vom Ersatzschaltbild' zum Aufbau eines Zündspannungsgebers bieten, liegt das Besondere der Erfindung darin, einen geometrisch einfachen Aufbau anzugeben, der sich in der Serienfertigung leicht realisieren läßt und die geforderten elektrischen Eigenschaften weitgehend frequenzunabhängig und ohne Beeinträchtigung durch mechanische Betriebsbelastungen aufrechterhält.

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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Belag im wesentlichen als zylindrischer Ring ausgebildet und der Teilerwiderstand in einem Isolierstoffgehäuse wandnah gehalten, in dessen Wandung koaxial zur Achse des Teilerwiderstandes ein zur Basis des gedachten Zylinders offener Ringschlitz ausgebildet ist. Dieser Ringschlitz nimmt den zylindrischen ringförmigen Belag und in einer kammerartig erweiterten Zone des Ringschlitzes den Meßwiderstand auf.

Pur eine Weiterbildung der Erfindung ist die Kombination folgender Merkmale charakteristisch:

Der ringförmige Belag ist an einer Brücke zu einer mit einem Ende des Teilerwiderstandes leitend verbundenen Anschlußfahne für das Meßgerät' angeordnet. Der Meßwiderstand mit dem vom Belag abgewandten Ende ist mit einem zumindest teilweise um das Gehäuse angeordneten Schirmblech verbunden, das in eine weitere Anschlußfahne für das Meßgerät übergeht. Das vom Meßgerät abgewandte Ende des Teilerwiderstandes ist mit einem Leitungsschuh verbunden, der zwei Anschlüsse für die Zündspannungsleitung (zur Zündspule und zum Zündverteiler) bildet. Das Schirmblech ist dabei mit einer Montagelasche verbunden.

Die. Montagelasche kann insbesondere eine im Profil halbkreisförmige Verlängerung aufweisen, die mit einem im Profil halbkreisförmig ausgebildeten Schirmblech mittels Verbindungslaschen zu einer zylindrischen Abschirmung verbunden ist. Der Zündverteiler kann durch einen äußeren Schutzmantel aus Isolierstoff umgeben sein, was die elektrische und mechanische Betriebsstabilität noch welter erhöht. ,

Die Er'findung soll nun anhand der Zeichnung weiter erläutert werden.

In Fig. 1 ist grob schematisch der prinzipielle Aufbau des

Zündspannungsgebers dargestellt, Pig, 2 zeigt ein Ersatzschaltbild und

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in Pig. 3 ist ein weiteres Ersatzschaltbild für den Zündspannungsgeber in Verbindung mit einer dem Einsatz entsprechenden elektrischen Gesamtschaltung wiedergegeben.

In Mg. 4 ist ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel für den Zündspannungsgeber im Längsschnitt wiedergegeben.

Die Pig. 5 und 6 zeigen die Untersicht bzw. Aufsicht des Zündspannungsgebers nach Pig. 4.

In Pig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Zündspannungsgeber, der mit einem äußeren Schutzmantel versehen ist, in Seitenansicht dargestellt.

In Pig. 8 ist eine weitere Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt für einen um 90 in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene gedrehten Standort wiedergegeben.

Pig, 9 zeigt die Ansicht des Zündspannungsgebers von unten.

Beim schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel nach Pig. ist mit 1 der Teilerwiderstand und mit 2 der Meßwiderstand eines ohm'sehen Spannungsteilers bezeichnet. Der Meßwiderstand 2 ist mit seinem einen Ende mit dem Belag 3 über dem Teileriwiderstand 1 verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist der Belag als zur Oberfläche des Teilerwiderstandes 1 koaxial beabstandeter zylindrischen Ring ausgebildet. Er ist über die Brücke und die Basis 5 an der Anschlußfahne 6 mit einem Ende des Teilerwiderstandes 1 durch eine Lot- oder Schweißverbindung verbunden. Die Anschlußfahne 7 an der Montagelasche 8 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Meßwiderstandes 2, das dem Belag 3 gegenüberliegt, elektrisch verbunden. Die Anschluß fahnen 6 und 7 sind die Abgriffe für die heruntergeteilte Spannung. Die Anschlußstellen für die zu teilende Spannung sind das andere Ende 8 des Teilerwiderstandes und die Anschluß fahne 7. Der Belag 3, im Ausführungsbeispiel durch Luftabstand gegen die Oberfläche des Teilerwiderstandes 1 isoliert, ist günstigerweise mit der Brücke 4 und der Anschlußfahne 6 einstückig ausgebildet. Es genügt, den Belag 3 aus Metallstreifen

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bis auf einen geringen Abstand zusammenzubiegen. Der Belag bildet mit der Oberfläche des Teilerwiderstandes 1 unter Berücksichtigung der weiteren geometrischen Anordnung der Bauelemente einen Kondensator bestimmter Kapazität. Diese Kompensationskapazität liegt zwischen den Potentialen der Anschlußfahne 6 und des Endes 8 des Teilerwiderstandes 1 und ist somit dem Teilerwiderstand 1 parallelgeschaltet.

Im Ersatzschaltbild nach Pig. 2 sind der Teilerwiderstand und der Meßwiderstand 2 sowie die Kompensationskapazität und die Potentialpunkte 8, 6 und 7 eingezeichnet. Der Kondensator 10 des Ersatzschaltbildes symbolisiert die Kapazität der Leitung zu einem Meßgerät, das an den Potentialpunkten und 7 angeschlossen werden kann. Der Eingangswiderstand dieses Meßgerätes ist im Meßwiderstand 2 mit zu berücksichtigen. Hierfür gilt bekanntlich die Beziehung

R 2

wobei R₁₁ den Eingangswiderstand des Meßgerätes und R₁₂ den rechnerischen Teilwiderstand, der sich aus dem gewünschten Teilungsverhältnis ergibt, darstellt.

Die Kompensationskapazität Gg ergibt sich nach bekannten Beziehungen zu

R₂
°9 ⁼ R7 * ^C10»

wobei C₁₀ die Kapazität der Meßleitung wiedergibt.

Zu den Bezugszeichen nach Pig. 2 und 2a bestehen folgende Ent spre chungen:

R₂

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R1 1 -1-1 ..... Il

R-JO ■

Cq 9

C-1Q«.«..1O

Die sich rechnerisch für eine gewünschte Spannungsteilung ergebenden Widerstände, Teilerwiderstand 1 und Meßwiderstand 12, sind im Ersatzschaltbild gemäß Fig. 2a eingetragen. Mit 10 ist die Leitungskapazität, mit 11 der Eingangswiderstand des anzuschließenden Meßgerätes und mit 13 das Meßgerät bezeichnet.

Die Schaltung nach Fig. 3 veranschaulicht den Einsatz des Zündspannungsgebers 14. An,seinen Klemmen 6 und 7 kann die Meßleitung 15 für das Meßgerät 13 angeschlossen werden. Der Eingangswiderstand 12 des Meßgerätes ist punktiert angedeutet, da er bereits im Meßwiderstand 2 berücksichtigt ist. An die · Klemmen 8a und 8b - auf dem Potential 8 - ist die Zündspannungsleitung 16 angeschlossen. Die Zündspule mit ihrer Primärwicklung 17 und der Sekundärwicklung 18 wird von der Batterie 19 gespeist. Der Minuspol der Batterie 19 liegt an Erde. Das Ende der Primärwicklung 17, das mit dem Ende der Sekundärwicklung 18 verbunden ist, wird mittels des Unterbrechers 20, abhängig von der Stellung der Kurbelwelle, periodisch an Masse gelegt. Beim Öffnen des Unterbrechers wird in der Sekundärwicklung eine hohe Spannung, die Zündspannung induziert, die an der Klemme 21 mittels der Zündspannungsieitung 16 abgenommen und dem Zündverteiler 22 zugeführt wird. Der Zündverteiler 22 versorgt im dargestellten Beispiel die vier Zündkerzen 23, 24, 25 und 26.

Beispiel:

Die Leitung zum Meßgerät, einem Oszillographen, hat beispielsweise eine Kapazität der Größenordnung 100 «jj·—. Ein solches Meßgerät kann einen Eingangswiderstand von üblicherweise 1 MSl oder wie im Ausführungsbeispiel einen Eingangswiderstand von 5 kAaufweisen. In der Praxis ist eine

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Spannungsteilung von 1000 : 1 "bis 10.000 erforderlich. Die Kapazität der Meßleitung kann in der Größenordnung von 1000 pi¹ liegen.

Beim Zündspannungsgeber nach Fig. 4 ist der Belag 3 im wesentlichen als zylindrischer Ring ausgebildet und der Teilerwiderstand 1 in einem Isolierstoffgehäuse 30, wie ersichtlich, wandnah gehalten. In der Wandung des Isolierstoffgehäuses ist koaxial zur Achse des Teilerwiderstandes 1 ein zur Basis des gedachten Zylinders offener Ringschlitz 31 ausgebildet, der den zum zylindrischen Ring ausgebildeten Belag 3 und in einer kammerartig erweiterten Zone 32 des Ringschlitzes den Meßwiderstand 2 aufnimmt. Das Isolierstoffgehäuse 30 kann zweelonäßigerweise als Spritzgußteil aus Kunststoff hergestellt werden.

Um die Kompensationskapazität 9 nicht £w^ durch benachbarte Metallteile zu verändern, empfiehlt es sich, eine Abschirmung vorzusehen. Im Ausführungsbeispiel ist daher um das Isolierstoffgehäuse 30 ein Schirmblech 29 angeordnet. Mit dem Ende des Teilerwiderstandes 1 bei Punkt 8 ist ein Leitungsschuh 33 verbunden, der Anschlüsse 8a für den Stecker 34 zum Anschließen der zur Zündspule führenden Leitung und Anschluß 8b aufweist» Der Anschluß 8b für die Leitung zum Zündverteiler kann, wie dargestellt, als Nase ausgebildet sein, auf die eine Hülse 35 gesteckt wird. Zur sicheren elektrischen Verbindung kann ein vom Ende des Teilerwiderstandes 1 bei 8 herausgeführter Draht mit der Steckhülse 35 verschweißt werden.

Es ist günstig, die Abschirmung, wie aus Pig. 5 ersichtlich ist, aus einem im Profil halbkreisförmigen Schirmblech 29 und einer im Profil halbkreisförmigen Verlängerung der Montagelasche 28 zu bilden. Dadurch werden gute Abschirmung und mechanische Stabilität bei optimalem Aufwand erzielt. Der mechanischen und elektrischen Verbindung von Schirmblech und Verlängerung der Montagelasche dienen die Verbindungslaschen · 40.

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Pig. 6 zeigt die Ansicht des Zündspannungsgebers nach Pig. 4 von oben.

Um die mechanische und elektrische Zeitbeständigkeit zu erhöhen, ist es günstig, den Zündspannungsgeber mit einem äußeren Schutzmantel 41 gemäß den Pig. 7, 8 und 9 zu versehen. Der Zündspannungsgeber gemäß den in diesen Figuren dargestellten Seitenansichten aus 90 versetzten Positionen und der Ansicht von unten weist in der äußeren Porm Abwandlungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß den Pig. 4 bis 6 auf. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

5 Patentansprüche
9 Figuren

3 0 9 δ lU / 0 2 S 9

Claims

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Patentansprüche

.)Adapter zur Zündspannungsleitung eines Kraftfahrzeuges für ein Meßgerät zur Überwachung des Zündspannungsverlaufs, nachstehend als Zündspannungsgeber bezeichnet, der nach dem Spannungsteilerprinz'ip aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ohm¹sehen Spannungsteiler mit zwei in Reihe zwischen den Anschlußstellen (8, 7) für die zu teilende Spannung liegenden Widerständen, der Widerstand, dessen Enden mit den Abgriffen (6, 7) für die heruntergeteilte Spannung - Meßwiderstand (2) - leitend verbunden sind, mit einem elektrisch isoliert über dem anderen Widerstand - Teilerwiderstand (1) - angeordneten Belag (3) aus elektrisch leitendem Material verbunden ist und daß vom Belag eine Verbindung zu einem Ende des Teilerwiderstandes hergestellt ist.
2. Zündspannungsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (3) im wesentlichen als zylindrischer Ring ausgebildet ist und daß der Teilerwiderstand (1) in einem Isolierstoffgehäuse (30) wandnah gehalten ist, in dessen Wandung koaxial zur Achse des Teilerwiderstandes (1) ein zur Basis des gedachten Zylinders offener Ringschlitz (31)

.ausgebildet ist, der den zum zylindrischen Ring ausgebildeten Belag (3) und in einer kammerartig erweiteren Zone (32) des' Ringschlitzes (31) den Meßwiderstand (2) aufnimmt.
3. Zündspannungsgeber nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der ringförmige Belag (3) ist an einer Brücke (4) zu einer mit einem Ende des Teilerwiderstandes (1) leitend verbundenen Anschlußfahne (6) für das Meßgerät angeordnet ;

b) der Meßwiderstand (2) ist mit dem vom Belag (3) abgewandten Ende mit einem zumindest teilweise um das

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Gehäuse (30) angeordneten Schirmblech (29) verbunden, das in eine weitere Anschlußfahne (7) für das Meßgerät übergeht;

c) das vom Meßgerät abgewandte Ende des Teilerwiderstandes (1) ist mit einem Leitungsschuh (33) verbunden, der zwei Anschlüsse (8a, 8b) für die Zündspannungsleitung (zur Zündspule und zum Zündverteiler) bildet;

d) das Schirmblech (29) ist mit einer Montagelasche (28) verbunden.
4. Zündspannungsgeber nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagelasche (28) eine im Profil halbkreisförmige Verlängerung aufweist, die mit einem im Profil halbkreisförmig ausgebildeten Schirmblech (29) Mittels Verbindungslaschen (40) zu einer zylindrischen Abschirmung verbunden ist.
5. Zündspannungsgeber nach allen Ansprüchen 1 bis 3 oder 1 bis 4i gekennzeichnet durch einen äußeren Schutzmantel (41) aus Isolierstoff.

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