DE2758502B1

DE2758502B1 - Verfahren zur Stoerunterdrueckungs-Oberflaechenbehandlung von Elektroden in Brennkraftmaschinen-Zuendverteilern

Info

Publication number: DE2758502B1
Application number: DE2758502A
Authority: DE
Inventors: Osamu Hori; Katsumi Kondo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1977-12-28
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2758502C2; CA1104005A; JPS5450735A; US4175144A; JPS5759426B2

Description

ORKHNAL INSPECTED

F ig. 3-a;

Fig.3-c ist ein Schnitt entlang der Linie c-c in Fig.3-b;

Fig.4-c ist ein Schnitt entlang der Linie c-c in Fig.3-b bei einem modifizierten Ausführungsbeispiel der Elektroden für die Funkenentladung;

F i g. 5 ist eine graphische Darstellung von Veränderungen eines Stromflusses (in A), der bei einer Zündvorrichtung der sog. Kapazitätsentladestrom ist, in bezug auf die Zeit (ns) bei einer Zündvorrichtung mit einer Schicht aus Material mit hohem elektrischen Widerstand und einer Zündvorrichtung ohne eine derartige Schicht;

Fig.6 ist eine perspektivische Ansicht einer Elektrode eines Verteilerrotors und zeigt den ganzen Spitzenbereich, auf dem eine Schicht aus Material mit hohem elektrischen Widerstand ausgebildet worden ist;

F i g. 7-H und 7-V sind graphische Darstellungen von Veränderungen des Störfeldintensitätspegels (in dB) horizontaler Polarisation bzw. vertikaler Polarisation, die von einer herkömmlichen Zündvorrichtung und einer Zündvorrichtung nach der DE-OS 25 01 247.9 und der DE-AS 25 28 409.7 erzeugt werden, unter Bezug auf eine Meßfrequenz (in MHz);

Fig.8 ist eine graphische Darstellung der Störunterdrückungsfähigkeit eines Verteilers, bei dem das Oberflächenbehandlungsverfahren angewendet wurde.

Die F i g. 1 ist ein Schaltbild einer typischen herkömmlichen Zündvorrichtung, deren Aufbau auf einem bekannten Batterie-Zündsystem beruht. In der F i g. 1 wird Gleichstrom von dem positiven Anschluß einer Batterie B über einen Zündschalter SW, eine Primärwicklung P einer Zündspule / und einen Unterbrecherkontakt C, zu dem ein Kondensator CD parallel geschaltet ist, zum negativen Anschluß der Batterie B geleitet. Wenn synchron mit der Drehung der Kurbelwelle in der Brennkraftmaschine ein (nicht gezeigter) Verteilernocken dreht, öffnet und schließt er periodisch den Unterbrecherkontakt C. Wenn der Unterbrecherkontakt C schnell öffnet, wird der durch die Primärwicklung P fließende Primär-Strom plötzlich unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt wird elektromagnetisch in einer Sekundärwicklung S der Zündspule / eine hohe Spannung induziert. Der induzierte Hochspannungssprung, der normalerweise 10 bis 30 kV beträgt, gelangt von der Sekundärwicklung 5 über ein Primär-Hochspannungskabel L\ zu einem Mittelstück bzw. Mittelkontakt CP, der in der Mitte des Verteilers D angebracht ist. Der Mittelkontakt CP ist elektrisch mit einem Verteilerrotor d verbunden, der mit einer mit der Kurbelwelle synchronisierten Drehumlaufgeschwindigkeit dreht Unter der Annahme, daß die Maschine vier Zylinder hat, sind in dem Verteiler D vier ortsfeste Anschlüsse r in gleichen Abständen entlang eines Kreises angeordnet, der durch die Drehelektrode des VerteileiTotors d so definiert ist, daß zwischen dem Kreis und den Elektroden der ortsfesten Anschlüsse ein schmaler Spalt g verbleibt. Jedesmal, wenn die Elektrode des Verteilerrotors d einem dieser vier ortsfesten Anschlüsse r nahekommt, wird der induzierte Hochspannungssprung über den kleinen Spalt g an die ortsfesten Anschlüsse r weitergegeben. Danach gelangt der induzierte Hochspannungssprung von den ortsfesten Anschlüssen r weiter über ein jeweiliges Sekundär-Hochspannungskabel L₂ zu einer entsprechenden Zündkerze PL, an der eine Funkenentladung auftritt, mit der das Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem entsprechenden Zylinder gezündet wird.

Es ist bekannt, daß beim Auftreten einer Funkenentladung Störungen abgestrahlt werden. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, treten drei Arten von Funkenentladungen an jeweiligen drei Teilbereichen in der Zündvorrichtung auf. Eine erste Funkenentladung tritt an dem Unterbrecherkontakt C des Unterbrechen auf. Eine zweite Funkenentladung tritt an dem schmalen Spalt g zwischen der Elektrode des Verteilerrotors d und der Elektrode eines jeweiligen ortsfesten Anschlusses r auf.

ίο Eine dritte Funkenentladung tritt an der Zündkerze PL auf. Bei unterschiedlichen Arten von Versuchen wurde festgestellt, daß von den drei Funkenentladungsarten die zweite Funkenentladung, die an den schmalen Spalt £ zwischen der Elektrode des Verteilerrotors dund der Elektrode des Anschlusses r auftritt, im Vergleich zu den beiden anderen Funkenentladungsarten die stärksten Störungen abstrahlt, während die erste und die dritte Funkenentladung gewöhnlich mittels des Entstörkondensators und der Widerstands-Zündkerze unterdrückt werden können. Dies ist deshalb der Fall, weil die zweite Funkenentladung eine Funkenentladung mit außerordentlich schmaler Impulsbreite und einem außerordentlich starken Entladungsstrom ist Diese Funkenentladung strahlt die stärksten Störungen über die Hoch- spannungskabel Li 2 und L₂ ab, die als Antennen wirken.

Obgleich die Gründe für die Entstehung einer Funkenentladung mit außerordentlich schmaler Impulsbreite und außerordentlich hohem Entladungsstrom schon in Einzelheiten in der DE-OS 24 30 419.6 erläutert

jo wurden, werden sie hier kurz zusammengefaßt. In F i g. 1 tritt die Hochspannung aus dem induzierten Hochspannungssprung oder -stoß aus der Sekundärwicklung S an dem Verteilerrotor d nicht als Stufenwelle auf, sondern als eine Welle, bei der die Spannung an dem Verteilerrotor d ansteigt und allmählich die Hochspannung mit einer Zeitkonstante erreicht, deren Wert hauptsächlich durch die Schaltungskonstanten der Zündspule / und des primären Hochspannungskabels L\ bestimmt ist. Wenn die an dem Verteilerrotor d auftretende Spannung ansteigt und eine ausreichende Spannung erreicht hat, bewirkt sie eine Funkenentladung an dem Spalt g zwischen den Elektroden des Verteilerrotors dund des Anschlusses r, wobei zugleich die elektrische Ladung, mit der eine verteilte Kapazität längs des primären Hochspannungskabels L\ geladen war, über die bestehende Funkenentladung zu einer verteilten Kapazität längs des sekundären Hochspannungskabels L₂ gelangt, was allgemein als Kapazitätsentladung bezeichnet wird.

Danach tritt die sog. induktive Entladung auf. Wenn die Kapazitätsentladung auftritt, nimmt der Spannungswert entlang dem primären Hochspannungskabel Li momentan ab. Unmittelbar nach der Kapazitätsentladung steigt jedoch die Spannung an der Zündkerze PL allmählich mit einer bestimmten Zeitkonstante an, so daß an der Zündkerze PL eine Funkenentladung entsteht, wenn die Spannung einen geeigneten Wert erreicht hat Dadurch wird ein Zündablauf abgeschlossen. Demgemäß wird ein Funkenentladungsstrom, der über den kleinen Spalt g fließt, in Übereinstimmung mit der Kapazitätsentladung bzw. der induktiven Entladung erzeugt. Bei den Entladungen wurden die stärksten Störungen mit besonders störenden hohen Frequenzen im Zusammenhang mit der Kapazitätsentladung festgestellt, bei der Entladungsimpulse mit einer außerordentlich schmalen Impulsbreite und einem außerordentlich starken Entladungsstrom auftreten. Daher muß die Wellenform des Kapazitätsentladungsstroms in eine Wellenform mit

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einer verhältnismäßig großen Impulsbreite und einem verhältnismäßig geringen Entladungsctrom eingesetzt werden. Dadurch werden mittels der vorstehend genannten Umsetzung der Kurvenform aufgrund des geglätteten bzw. gleichmäßigeren Kapazitätsenthv- s dungsstroms schädliche Hochfrequenzkomponenten beträchtlich verringert Zur Ausführung der vorstehend genannten Umsetzung der Kurvenform ist die Ablagerung von Material mit hohem elektrischem Widerstand an den Elektroden sehr wirkungsvoB.

In den F i g. 2-a und 2-b bezeichnet 1 einen (din Fi g. 1 entsprechenden) Verteilerrotor, während 2 einen (r in F i g. 1 entsprechenden) ortsfesten Anschluß bezeichnet Die Elektrode des Verteilerrotors 1 und die Elektrode des Anschlusses 2 stehen einander mit einem kleinen zwischenliegenden Spalt g(F i g. 2-a) gegenüber.

Ein (CP in Fig. 1 entsprechendes) Mhtehtflck oder Mittelkontakt 3 berührt den inneren Endabschmtt des Verteilerrotors 1. Der induzierte HfcwpTng oder -stoß an der Sekundärwickhing5(Fig.l) gelangt Ober ein (U in Fig. 1 entsprechendes) primäres Hochspannungskabel 4 und den Mittelkontakt 3 zur Elektrode des Verteilerrotors 1. Eine Feder β druckt den Mittelkontakt 3 nach unten zu zu dem Verteflerrotor 1, wodurch zwischen diesen eine enge eetrische Verbindung hervorgerufen wird. Zu dem Zeitpunkt, an dem die Elektrode des Verteilerrotors 1 gemäß der Darstellung durch die ausgezogene linie in Fig.2-b dem Anschluß 2 gegenübersteht, wird der Hochspannungssprung Ober eine Funkenentladung dem Anschluß 2 zugeführt und Ober ein (Ze in Fig. 1 entsprechendes) sekundäres Hochspannungskabel 7 an die entsprechende Zündkerze PL (Fig. 1) angelegt, wo in dem entsprechenden Zylinder das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird. Wenn der Verteilerrotor 1 in die durch die gestrichelte Linie in F i g. 2-b gezeigte Stellung dreht und die Elektrode des Verteüerrotors 1 dem nächsten Anschluß 2 gegensteht, wird der Hochspaimungssprung Ober eine Funkenentladung dem nächsten Anschluß 2 zugeführt und Ober ein weiteres sekundäres Hochspannungskabel 7 an die nächste entsprechende Zündkerze PL (Fig. 1) angelegt Auf diese Weise wird der Hochspannungssprung aufeinanderfolgend verteilt

Die Fig.3-a,3-b und 3-c sind vergrößerte Ansichten der Elektroden des Verteüerrotors und des ortsfesten Anschlusses, bei denen das Oberflächenbehandhingsverfahren verwendet wird und die den Elementen innerhalb des durch strichpunktierte Linien dargestellten Kreises A in Fig.2-a enechen. In Fig.3-a bezeichnet U die Elektrode des Verteflerrotors 1, die so mit diesem einstückig ausgebildet ist und T-förmig ist Eine Stirnfläche 11' der Elektrode 11 steht einer Seitenfläche Ύ (Fig. 3-c) des Anschlusses 2 Ober den Funkenentladungs-Spah g gegenüber. Die Stirnfläche 11' sowie die Seitenfläche 2 wirken ab Elroden für die Funkenentladung. Das Bezugszeichen 30 (Fig.3-c) bezeichnet eine Schicht aus Material mit hohem ejektrischen Widerstand, die mittels des später kn einzelnen beschriebenen Oberflächenbehandhmgs-Verf ahren ausgebildet ist Hierbei ist anzumerken, daß die ra Schicht aus elektrisch hochwiderstandsfähigem Material auch sowohl an der Seitenfläche Ύ als auch der Elektrode 11 gemäß der Darstellung durch die Bezugszeichen 30 und 30* in F i g. 4-c oder auch nur in der Elektrode bzw. Seitenfläche Ύ aBein ausgebadet u sein kann. Demnach ist es möglich, elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschichten an der Elektrode 11 und/oder an der Elektrode bzw. Seitenfläche 2* auszubilden.

Die F ig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Auswirkung der elektrisch hochwiderstandsfähigen Materialschicht im Hinblick auf die Verringerung des iCapazitätsentladungsstroms zeigt In der Fig.5 bezeichnen die mit der ausgezogenen linie e dargestellte Kurve und die mit der gestrichelten linie </dargestellte Kurve die Veräadenmgen des Kapazitätsentladungsstroms beim Verwenden bzw. beim Fehlen der Schiebt aal elektrisch hocfawiderstandsfähigem Material. In der Fig.5 aM die Koordinaten ein Kapazhätsentladungsstrom I'm A und die Zeit in as. Wie aus F i g. 5 erskhtfich ist, et durch die Ausbildung der Schicht aus Material mit elektrischen Widerstand an der Elektrode U

und/oder der Seitenfläche 2 der maximale Kapazttätsentladungsstrom / beträchtlich verringert, während die Impulsbreite und die Anstiegszeit des

Kapazitätsentladungsstroms erweitert bzw. verlängert sind. Damit kann durch das Aufbringen der elektrisch hochwiderstandsfähigen Materialschicht auf die Elektrode oder die Elektroden ein Kapazhätsentladungsstrom mit cchen Hochfrequenzkomponenten und daher stärker Störungsabstrahhing in einen Kapazhätsentladungsstrom umgesetzt werden, der nahezu keine schädlichen bzw. störenden Hochfrequenzkomponenten hat und daher nur geringe Störungen hervorruft

Der Grund für die vorstehend beschriebene Umsetzung der Kapazitätsentladungsstrom-Kurvenform ist nicht bekannt, es ist jedoch möglich, daß an dem Funkenentladungs-Spalt g zwischen der Elektrode U und der Seitenfläche 2 keine normale Entladung auftritt, da die dazwischenliegende elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschicht 30 (300 einen Eingriff darstellt durch den der Entladungsstromfluß unterbrochen wird

Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden allein durch das Anbringen der elektrisch hochwiderstandsfähigen Materialschicht in dem Funkenentladungs-Spalt g sowohl die Anstiegszeit als auch die Impulsbreite des Kapazitätsentladungsstroms erweitert, wodurch sowohl schädliche Hochfrequenzkomponenten als auch die damit verbundene starke Störabstrahlung an dem Kapazttätsentladungsstrom beseitigt werden können.

Die Schicht 30 aus Material mit hohem elektrischen Widerstand kann aus unterschiedlichen Arten von MetaOoxiden hergestellt sein. FOr die Schicht 30 ist vom wirtschafdkhen Standpunkt und im Hinblick auf die Stfamterdruckungsfähigkeit der Schicht gemäß der vorstehenden BeschreäHing CuO das beste Metalloxid. Die erisch hochwiderstandsfähige Materialschicht 30 wurde beispielsweise durch folgende Verfahrensvorgänge hergestellt Eine Elektrode 11 aus Messing oder Stahl (gemäß der Darstellung in den Fig.3-a bis 4-c) wurde mhTrichloräthylen gewaschen und die (in F ig. 6 als gestrichelte Fläche 60 gezeigte) Fläche der Elektrode zum Anbringen einer CuO-Schicht mittels eines Schrot* bzw. Kugel-Strahlverfahrens gleichförmig erht Zur Verbesserung der Haftung zwischen der Elektrode 11 und der aufzubringenden CuO-Schicht wurde auf die Fliehe 60 Teik&en-Nk&elahiminid unter Verwendung eines Piasma-Lichtbogenaufschichtverfahrens aufgebracht Das Nickelahiminid kann eine Zusammensetzung von 80 bis 97 Gew.-% Ni und 20 bis 3 Gew.-% Al haben. Das geeignetste NickeUuminid besteht im wesentlichen aus ungefähr 953 Gew.-% Ni und ungefähr 4,5 Gew.-% AL Unter Verwendung einer PbsmastnMvorrichtung mit der Handelsbezeichnung METOO 3 MBT wurde feinpulverisiertes CuO auf die

Nickelaluminidschicht gespritzt und dann unter Kühlung der Oberfläche der Elektrode mit Argongas einem Plasmalichtbogen mit einem geeigneten Strom von beispielsweise 400 A ausgesetzt. Dadurch wurde eine Schicht 30 aus CuO mit hohem elektrischen Widerstand erzielt.

Der Verteiler mit dem gemäß der vorstehenden Beschreibung CuO-beschichteten Verteilerrotor wurde in ein herkömmliches Fahrzeug eingebaut und hinsichtlich des Störfeldintensitätpegels geprüft. Die Fig. 7-H und 7-V sind graphische Darstellungen, die die Vorteile des Verteilerrotors mit der CuO-Schicht gegenüber dem herkömmlichen Verteilerrotor ohne elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschicht zeigen; die Koordinaten in Fig.7-H zeigen eine Störfeldintensität in Horizontal-Polarisation bzw. die Frequenz, bei der die Störfeldintensität gemessen ist. Die Störfeldintensität ist in dB angegeben, wobei 0 dB der Störfeldstärke 1 μν/m entspricht, und die Frequenz ist in MHz angegeben. In F i g. 7-V ist die Abszisse die gleiche wie diejenige in F i g. 7-H, während die Koordinate die Störfeldintensität der Wellen mit Vertikalpolarisation darstellt. Nach den Fig.7-H und 7-V werden Messungen gemäß den ausgezogenen Linien gn, gvund den gestrichelten Linien fn fv jeweils bei einem Fahrzeug mit herkömmlichen Widerstands-Zündkerzen und Widerstands-Hochspannungskabeln in Verbindung mit der CuO-Schicht bzw. einem Fahrzeug erzielt, das nur die herkömmlichen Widerstands-Zündkerzen und Widerstands-Hochspannungskabel aufweist. Aus den Fig.7-H und 7-V ist deutlich ersichtlich, daß die von der Zündvorrichtung mit der CuO-Schicht erzeugte Störfeldintensität oder Störfeldstärke im Vergleich zu derjenigen bei einer herkömmlichen Zündvorrichtung beträchtlich verringert ist, so daß demgemäß ersichtlich ist, daß die CuO-Schicht die vorstehend genannten unerwünschten starken Störungen beträchtlich unterdrückt.

Es wurde jedoch festgestellt, daß die Störunterdrükkungsfähigkeit der CuO-Schicht allmählich abnimmt, wenn der Verteilerrotor mit der CuO-Schicht für eine sehr lange Zeitdauer in dem Fahrzeug in Betrieb ist. Das heißt, nach den F i g. 7-H und 7-V nähern sich die durch die ausgezogenen Linien gH und gv dargestellten Kennlinien allmählich den durch die gestrichelten Linien ///bzw. fv dargestellten Kennlinien. Daher kann bei dem Betrieb des Verteilerrotors im Fahrzeug durch die CuO-Schicht eine gleichförmige Störunterdrückungsfähigkeit nicht über eine sehr lange Zeitdauer beibehalten werden.

Als Ergebnis unterschiedlicher Untersuchungen zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems der Verringerung der Störunterdrückungsfähigkeit wurde festgestellt, daß in der CuO-Schicht in einer Atmosphäre hoher Temperatur eine chemische Veränderung auftritt. Die chemische Veränderung kann wie folgt beschrieben werden. Das CuO der CuO-Schicht ändert seinen chemischen Zustand in einer Atmosphäre hoher Temperatur wie beispielsweise einer solchen von ungefähr 1000° C gemäß der folgenden reversiblen chemischen Reaktion:

Für diese reversible chemische Reaktion ist anzumerken, daß Cu einen sehr niedrigen elektrischen Widerstand hat, während Cu₂O auch einen verhältnismäßig niedrigen elektrischen Widerstand hat Daher kann sich die elektrisch hochwiderstandsfihige Materialschicht 30 aus CuO aufgrund des Vorhandenseins von CuO oder CU2O in eine Materialschicht mit niedrigem elektrischem Widerstand verändern. Als Folge davon ändert sich der durch die ausgezogene Linie e dargestellte Kapazitätsentladungsstrom nach F i g. 5, der nahezu keine störenden Hochfrequenzkomponenten hat, allmählich auf den durch die gestrichelte Linie d dargestellten Kapazitätsentladungsstrom, der schädliche bzw. störende Hochfrequenzkomponenten hat. Auf diese Weise wird die Störunterdrückungsfähigkeit allmählich verringert

Die vorstehend genannte Atmosphäre hoher Temperatur wie einer solchen von ungefähr 100O⁰C, die eine chemische Reaktion umkehren kann, tritt zuerst während des Vorgangs auf, bei dem das feinpulverisierte CuO auf die Elektrode 11 (F i g. 3-c und 4-c) aufgesprüht wird und einem Plasma-Lichtbogen ausgesetzt wird. Eine derartige hohe Temperatur tritt wieder in dem Funkenentladungs-Spalt g (F i g. 3-c und 4-c) auf, wenn bei Betrieb des Fahrzeugs eine Funkenentladung zwischen der Elektrode U und der Elektrode bzw. Seitenfläche 2' eines jeweiligen ortsfesten Anschlusses 2 auftritt.

Es wurden Versuche unternommen, bei denen ein Teil des CuO in der CuO-Schicht durch ein in einer Atmosphäre hoher Temperatur feuerfestes Material und elektrisch isolierendes Material ersetzt wurde.

Es wurde festgestellt, daß die Störunterdrückungsfähigkeit über eine sehr lange Zeitdauer auf einem gewünschten hohen Wert stabil gehalten werden kann, wenn die CuO-Schicht sowohl CuO als auch das feuerfeste und elektrisch isolierende Material enthält, die in einem besonderen vorbestimmten Mischungsverhältnis gemischt sind. Demgemäß weist die CuO-Schicht bei dem Verfahren zur Störunterdrückung-Oberflächenbehandlung feuerfestes und elektrisch isolierendes Material auf, das mit dem CuO in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis gemischt ist

Gemäß den Versuchen ist das feuerfeste und elektrisch isolierende Material vorzugsweise aus den Stoffen Al₂O₃, SiO₂, Cr₂O₃ und MgO · Al₂O₃ zu wählen. Vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit und der chemischen Stabilität ist jedoch besonders Al₂O₃ als feuerfestes und elektrisch isolierendes Material geeignet. Die Stabilität bzw. Beständigkeit der Störunterdrükkungsfähigkeit ändert sich entsprechend dem Mischungsverhältnis zwischen CuO und dem gewählten feuerfesten und elektrisch isolierenden Material. Wenn als feuerfestes und elektrisch isolierendes Material Al₂O₃ gewählt ist, so sind z. B. CuO und Al₂O₃ am vorteilhaftesten nach folgendem Gewichtsmischungsverhältnis zu mischen:

CuO IAl₂O₃ = 60:40

Wenn das Gewichtsmischungsverhältnis gleich
CuO : Al₂O₃ = 90 :10

ist, durch das in der CuO-Schicht eine in bezug auf Al₂O₃ überschüssige Menge an CuO enthalten ist und bei dem die CuO-Schicht wie die herkömmliche CuO-Schicht als hauptsächlich aus CuO bestehend anzusehen ist, dann kann die Störunterdrückungsfähigkeit nicht über einen sehr langen Zeitraum beibehalten werden. Wenn andererseits das Gewichtsmischungsverhältnis gleich

CuO ^i₂O₃ -50:50

CuO .Al₂O₃-40:60
ist, wodurch in bezug auf das CuO eine verhältnismäßig

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oder

übermäßige Menge an Al₂O₃ in der CuO-Schicht enthalten ist, dann erfolgt die Funkenentladung in dem Funkenentladungs-Spalt g (Fig.3-c) nicht durch die elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschicht 30 (F i g. 3-c), d. h. die CuO-Schicht hindurch, sondern unter Überspringen der CuO-Schicht durch Luft hindurch. Folglich fließt der Funkenentladungsstrom direkt von der Elektrode 11 zu der Elektrode bzw. Seitenfläche 2' (Fig.3-c). In diesem Fall wird keine Störunterdrükkungsfähigkeit erzielt, da der Funkenentladungsstrom nicht über die CuO-Schicht fließt Zur Bestätigung wurde die Elektrode 11 entlang der Linie C-C (s. Fig. 3-b) aufgeschnitten und der Schnitt der CuO-Schicht mikroskopisch betrachtet, die unter Anwendung des vorgenannten Mischverhältnisse von

CuO: Al₂O₃ = 50:50

ausgebildet war; dabei wurde festgestellt, daß in der CuO-Schicht die von dem CuO eingenommene Schnittfläche außerordentlich gering war, nämlich ungefähr 10 bis 20% der Gesamtschnittfläche. Es ist jedoch anzumerken, daß die beste Störunterdrückungsfähigkeit erzielt wurde, wenn CuO und Al₂O₃ in einem Mischungsverhältnis gemischt waren, das sehr nahe an einer Mischungsverhältnisgrenze lag, bei der die Funkenentladung nicht über die CuO-Schicht, sondern unter Überspringen der CuO-Schicht erfolgt. Daher ist gemäß der vorstehenden Beschreibung das Mischungsverhältnis

CuO: AI₂O₃ = 60:40
am besten geeignet

Beispiel

Eine Elektrode U (Fig.3-a und 3-b) aus Messing wurde mit Trichloräthylen gewaschen und die (in F i g. 6 als gestrichelte Fläche 60 gezeigte) Fläche der Elektrode für das Aufbringen einer Schicht aus elektrisch hochwiderstandsfähigem Material wurde unter Anwendung eines Schrotspritzverfahrens gleichförmig aufgerauht Auf die Fläche 60 wurde unter Anwendung eines Plasmalichtbogen-Beschichtungsverfahrens Nickelaluminid (METCO Nr. 450) aus im wesentlichen 95,5 Gew.-% Ni und 4,5 Gew.-% Al zur Bildung einer Beschichtung von 0,05 bis 0,1 mm Stärke aufgebracht, um die Haftung zwischen der Elektrode 11 (Fig.3-c) und der aufzubringenden elektrisch hochwiderstandsfähigen Materialschicht zu verbessern. Andererseits wurden feinpulverisiertes CuO in einer Siebung von ungefähr 40 bis 100 μπι und feinpulverisiertes Al₂O₃ in einer Siebung von ungefähr 40 bis 100 μπι in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis, nämlich zu

CuO ^I₂O₃ = 60:40

gemischt Darüber hinaus wurden das feinpulverisierte CuO und Al₂O₃ unter Verwendung eines Pulvermischers gleichförmig vermengt Danach wurde unter Verwendung einer Sprühvorrichtung (mit der Handelsbezeichnung METCO 3 MBT) mittels eines Plasmalichtbogen-Beschichtungsverfahrens eine 0,1 bis 0,5 mm starke Schicht des gemischten CuO und Al₂O₃ auf die Fläche 60 aufgebracht wobei zuerst das Gemisch aus dem feinpulverisierten CuO und Al₂O₃ auf die Fläche 60 ausgesprüht und dann diese Beschichtung einem Plasmalichtbogen mit 400 A ausgesetzt wurde, während die Oberfläche der Elektrode 11 mit Luft gekühlt wurde. Dadurch wurde auf der Elektrode die elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschicht 30 (Fig.3-c) aus einem Gemisch von CuO und Al₂O₃ hergestellt

Der entsprechend diesem Oberflächenbehandlungsverfahren hergestellte Verteiler wurde in ein herkömmliches Fahrzeug eingebaut und im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Störunterdrückungseigenschaften über eine lange Zeitdauer geprüft

Die Ergebnisse der Prüfungen sind in der graphischen Darstellung von F i g. 8 gezeigt In der F i g. 8 bezeichnet die Ordinate eine kumulative oder Sammelmeßmenge in Prozent während die Abszisse einen relativen Stromwert in dB bezeichnet wobei 0 dB einem vorbestimmten Bezugswert des Kapazitätsentladungsstroms entspricht (s. Fig. 5). Während der vorbestimmte Bezugswert des Kapazitätsentladungsstroms zu 1,8 A gewählt wurde, entspricht der Wert -10 dB ungefähr einem Drittel und der Wert +1OdB ungefähr dem Dreifachen des vorbestimmten Bezugswerts. Entsprechend der Ordinate der graphischen Darstellung wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens unterschiedlicher Werte des Kapazitätsentladungsstroms in Prozent ausgedrückt wobei diese Wahrscheinlichkeit dadurch errechnet wird, daß die Sammelmeßmenge für Meßwerte für beispielsweise 1000 gleichmäßige Funkenentladungen zwischen der Elektrode 11 und der Seitenfläche 2' (Fig.3-c) herangezogen wird. Nichtkumulative Meßwerte bzw. Einzelmeßwerte sind im allgemeinen entsprechend der sog. Normalverteilung verteilt Wenn eine in der graphischen Darstellung nach F i g. 8 gezeigte Kennlinie einen steilen Anstieg hat und weiter links in der graphischen Darstellung liegt dann stellt die Kennlinie eine geringe Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Kapazitätsentladungsstroms mit großer Amplitude dar. Zugleich stellt eine derartige Kurve eine große Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kapazitätsentladungsstrom kleiner Amplitude dar. Demgemäß ist der Verteiler mit der vorstehend beschriebenen Kennlinie der geeignetste Verteiler für das Einhalten einer beständigen Störunterdrückungsfähigkeit über eine ausgedehnte Zeitdauer hinweg. In der F i g. 8 zeigt die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Kurve F die Kennlinie, die bei einem Verteiler erzielt wird, der einen Rotor mit einer CuO-Schicht ausschließlich aus CuO enthält während die durch eine ausgezogene Linie dargestellte Kurve G die Kennlinie darstellt die mittels eines Verteilers erzielt wird, der einen Rotor mit einer CuO-Schicht aufweist die gemäß einem Ausführungsbeispiel des Oberflächenbehandlungsverfahrens ein Gemisch aus CuO und AI₂O₃ enthält Wie aus der graphischen Darstellung F i g. 8 ersichtlich ist hat die Kurve G für das Oberflächenbehandlungsverfahren einen steileren Anstieg als die Kurve F; weiterhin liegt die Kurve G als ganze weiter links in der graphischen Darstellung als die Kurve F. Daher kann gemäß der vorstehenden Erläuterung die CuO-Schicht nach dem Oberflächenbehandlungsverfahren eine gleichförmige und gute Störunterdrückungsfähigkeit über eine sehr lange Zeitdauer beibehalten.

Bei dem vorstehenden Beispiel war das Gewichtsmischungsverhältnis zu

CuO₁AI₂O₃ = OO^O

gewählt Gemäß den Versuchen kann das Gewichtsmischungsverhältnis zu

CuOiAl₂O₃ = 70:30 (1)

CuOrAl₂O₃ = 80:20 (2)

gewählt werden. Die CuO-Schicht mit dem vorstehend

genannten Mischungsverhältnis (1) oder (2) ist gleichfalls zur Einhaltung der beständigen und guten Störunterdrückungsfähigkeit über eine sehr lange Zeitdauer geeignet. Die Wirksamkeit der CuO-Schichten gemäß dem Mischungsverhältnis (1) und (2) ist ϊ jedoch verhältnismäßig geringer als diejenige der bei dem vorstehend genannten Beispiel genannten CuO-Schicht. Ferner wurde bei dem vorstehend genannten Beispiel als feuerfestes und elektrisch isolierendes Material AI2O3 gewählt. Es ist anzumerken, ι ο daß statt dessen auch SiO₂, MgO · Al₂O₃ od. dgl. verwendet werden kann.

Die CuO-Schicht mit CuO und SiO₂ hat die gleiche Wirksamkeit hinsichtlich der Einhaltung der gleichförmigen und guten Störunterdrückungsfähigkeit wie die r> bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel genannte CuO-Schicht, wobei das Gewichtsmischungsverhältnis

CuO : SiO₂ = 60 :40

20

gewählt wurde und das feinpuiverisierte CuO und SiO₂ mit einer jeweiligen Siebung von weniger als 100 μΐη gleichförmig vermengt und unter Verwendung eines Plasmalichtbogen- Beschichtungsverfahrens auf die Fläche 60 (F i g. 6) aufgespritzt wurden.

Ferner kann eine CuO-Schicht mit CuO sowie

MgO · Al₂O₃ anstelle des Al₂O₃ als feuerfestes und elektrisches Isoliermaterial verwendet werden. Diese CuO-Schicht hat die gleiche Wirksamkeit hinsichtlich der Einhaltung der stabilen und guten Störunterdrükkungsfähigkeit wie die CuO-Schicht mit CuO und Al₂O₃ gemäß dem vorstehend genannten Beispiel, wobei das Gewichtsmischungsverhältnis zu

CuO : MgO · Al₂O₃ = 80 : 20

gewählt wurde und feinpulverisiertes CuO und MgO · Al₂O₃ mit einer jeweiligen Siebung von weniger als 150 μΐη gleichförmig vermischt und unter Anwendung eines Plasmalichtbogen-Beschichtungsverfahrens auf die Fläche 60 (F i g. 6) aufgespritzt wurden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann mit dem Oberflächenbehandlungsverfahren zur Störunterdrükkung die schädliche Auswirkung, bei der die ausschließlich aus CuO gebildete CuO-Schicht in einer Atmosphäre hoher Temperatur von über 100O⁰C chemisch verändert wird und Cu und/oder CuO₂ ergibt, (die beide einen verhältnismäßig geringen elektrischen Widerstand zeigen), dadurch ausgeschaltet werden, daß der CuO-Schicht in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis ein feuerfestes und elektrisch isolierendes Material zusätzlich hinzugefügt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnimtien

Claims

1 2 unterdrückung sind jedoch insofern unvollkommen, als Patentansprüche: trotz Unterdrückung der Störungen auf einen bestimm ten. Intensitätspegel dieser Intensitätspegel immer noch

1. Verfahren zur Störunterdrückungs-Oberfli- Über einem Störpegel Kegt den es auf den Gebieten von chenbehandhing wenigstens einer Elektrode an s Rundfunksystemen, Funknachrichtensystemen oder einem Verteilerrotor und/oder einem jeweiligen Fahrzeug-Systemen mit elektronischer Steuerung zu ortsfesten Anschluß in einem Zündverteiler einer unterdrücken gilt Darüber hinaus hat der bekannte Brennkraftmaschine, bei dem auf die Oberfläche der Störunterdrückungskondensator keine Auswirkung auf Elektrode unter Anwendung eines Spritzbeschjch- Störungen hoher Frequenz.

tungsverfahrens feinpulverisiertes Metalloxid mit io In der DE-OS 25 01 247 ist ein verbesserter Verteiler hohem elektrischen Widerstand aufgebracht wird, mit unterdrückter Störabstrahlung beschrieben, bei dem dadurch gekennzeichnet, daß dem feinpul- die Elektrode eines Rotors, die Elektrode eines verisierten Metalloxid in einem vorbestimmten jeweilige» ortsfesten Anschlusses oder beide Elektro-Mischungsverhiltnis feinpulverisiertes feuerfestes den eine Oberflächenschicht aus einem Material mit und elektrisch isolierendes Material hinzugefügt 15 hohem elektrischen Widerstand haben, wird, das feinpulverisierte Metalloxid und das Bei dem Verfahren zur Behandlung der Oberfläche feinpulverisierte feuerfeste und elektrisch isolieren- von Elektroden in einem Verteiler einer Brennkraftmade Material gleichförmig miteinander gemischt schine nach der DE-AS 2528409.7 wird auf die werden und dann unter Anwendung des Spritzbe- Oberfläche der Elektrode ein feinpulverisiertes, elekschkhtungsverfahrens auf die Oberfläche der 20 trisch hochwiderstandsfahiges Material unter Anwen-Elektrode aufgebracht werden. dung eines Verfahrens zum Aufspritzen oder Aufsprü-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- hen hochschmelzender Materialien aufgebracht, wie zeichnet, daß das feinpulverisierte Metalloxid CuO eines »Lichtbogen-Beschichtungsverfahrens«, eines ist »Hitze-Aufsprühverfahrens« oder eines »Aufspreng-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 25 Verfahrens«. Das feinpulverisierte, elektrisch hochzeichnet, daß P\ Gew.-% des feinpulverisierten CuO widerstandsfähige Material kann CuO, NiO, CrjO* Si und Pi Gew.-% des feinpulverisierten feuerfesten oder VO2 sein. Es können auch andere Materialien mit elektrisch isolierenden Materials unter den Bedin- einem höheren elektrischen Widerstand von ungefähr gungen Λ+ ft-100, 80£/>ι£60 und 40£/%£20 ΙΟ¹³ bis ΙΟ¹⁵Ω cm wie beispielsweise Aluminiumoxid miteinander gleichmäßig vermischt und auf die 30 verwendet werden. Zur Verwendung als elektrisch Elektrode aufgebracht werden. hochwiderstandsfähiges Material bzw. Material mit

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch hohem elektrischen Widerstand ist von den Materialien gekennzeichnet, daß das feinpulverisierte feuerfeste in wirtschaftlicher Hinsicht und hinsichtlich einer und elektrisch isolierende Material AIjOb ist zufriedenstellenden Störunterdrückung CuO das beste

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch 35 Material.

gekennzeichnet daß das feinpulverisierte feuerfeste Es wurde jedoch festgestellt daß ein Verteiler, bei

und elektrisch isolierende Material S1O2 ist dem entweder der Rotor oder die ortsfesten Anschlüsse

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch oder beide eine CuO-beschkhtete Elektrode haben, gekennzeichnet daß das feinpulverisierte feuerfeste insofern einen Mangel aufweist als während des und elektrisch isolierende Material MgO · AI2O3 ist 40 Betriebs des Verteilers in einem Fahrzeug für eine

längere Zeitdauer die Störunterdrückungsfähigkeit

allmählich abnimmt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Störunterdrückung ein Verfahren zur Behandlung der

Störunterdrückungs-Oberflächenbehandhing wenig- 45 Oberfläche von Elektroden in Verteilern von Brenn-

stens einer Elektrode an einem VerteUerrotor, wie es kraftmaschinen und insbesondere ein Verfahren zur

dem Wortlaut des Oberbegriffs des Anspruchs 1 Ausbildung einer Schicht aus Material mit hohem

entnehmbar ist Ein solches Verfahren ist in der DE-AS elektrischen Widerstand auf der Oberfläche der

28 409 beschrieben. Elektroden zu schaffen, das für die Erzeugung eines

Zur Unterdrückung durch Funkenentladungen verur- so Verteilen geeignet ist dessen Störunterdrückungsfähig-

sachter Störungen bei Zündverteilern wurden unter- keit für eine sehr lange Zeitdauer auf einem

schiedlkhe Vorrichtungen vorgeschlagen. Die meisten gewünschten hohen Wert bleibt

der vorgeschlagenen Vorrichtungen sind jedoch für den Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der

praktischen Gebrauch bei Massenproduktions-Fahrzeu- eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden

gen zu teuer. Darüber hinaus sind die Vorrichtungen in 55 Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

der Praxis nicht zuverlässig. Für die Unterdrückung von Die Erfindung wird nachstehend anhand von

Funkstörungen sind drei typische Vorrichtungsarten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die

bekannt Die erste Vorrichtungsart besteht in einem Zeichnung näher erläutert

Widerstand, der 8-, L- oder K-förmig ist und der an dem F i g. 1 ist das Schaltbild einer typischen herkömmli-

Außenanschhiß von Zündkerzen angebracht wird. In eo chen Zündvorrichtung;

manchen Fällen sind die Widerstände in den Zündker- Fig.2a ist eine teilweise im Schnitt dargestellte

zen enthalten, die dann Widerstands-Zündkerzen Seitenansicht eines typischen Verteilers, bei dem das

genannt werden. Die zweite Vorrichtungsart besteht in Verfahren angewendet wird;

einem Widerstand, der in einen Teilbereich eines Fig.2b ist ein Schnitt entlang der Linie (b-b) in

Hochspannungskabels eingesetzt ist das dann Wider- 65 Fig.2a;

stands-HochspannungskabdiMOfmnt wird. Die dritte Fig.3-a ist eine perspektivische Ansicht von

Vorrichtungsart ist ein'EntsTörungskondensator. Die Elektrodenfür eine Funkenentladung;

vorgenannten bekannten Vorrichtungen für die Stör- F i g. 3-b ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeils b in