DE2758502C2 - Verfahren zur Störunterdrückungs-Oberflächenbehandlung von Elektroden in Brennkraftmaschinen-Zundverteilern - Google Patents
Verfahren zur Störunterdrückungs-Oberflächenbehandlung von Elektroden in Brennkraftmaschinen-ZundverteilernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Störunterdrückungs-Oberflächenbehandlung wenigstens
einer Elektrode an einem Verteilerrotor, wie es dem Wortlaut des Oberbegriffs des Anspruchs 1
entnehmbar ist. Ein solches Verfahren ist in der DE-AS 28 409 beschrieben.
Zur Unterdrückung durch Funkenentladungen verursachter Störungen bei Zündverteilern wurden unterschiedliche
Vorrichtungen vorgeschlagen. Die meisten der vorgeschlagenen Vorrichtungen sind jedoch für den
praktischen Gebrauch bei Massenproduktions-Fahrzeugen zu teuer. Darüber hinaus sind die Vorrichtungen in
der Praxis nicht zuverlässig. Für die Unterdrückung von Funkstörungen sind drei typische Vorrichtungsarten
bekannt. Die erste Vorrichtungsart besteht in einem Widerstand, der S-, L- oder K-förmig ist und der an dem
Außenanschluß von Zündkerzen angebracht wird. In manchen Fällen sind die Widerstände in den Zündkerzen
enthalten, die dann Widerstands-Zündkerzen genannt werden. Die zweite Vorrichtungsart besteht in
einem Widerstand, der in einen Teilbereich eines Hochspannungskabels eingesetzt ist, das dann Widerstands-Hochspannungskabel
genannt wird. Die dritte Vorrichtungsart ist ein Entstörungskondensator. Die vorgenannten bekannten Vorrichtungen für die Störunterdrückung
sind jedoch insofern unvollkommen, als trotz Unterdrückung der Störungen auf einen bestimmten
Intensitätspegel dieser Intensitätspegel immer noch über einem Störpegel Hegt, den es auf den Gebieten von
Rundtunksystemen, Funknachrichtensystemen oder Fahrzeug-Systemen mit elektronischer Steuerung zu
unterdrücken gilt Darüber hinaus hat der bekannte Störunterdrückungskondensator keine Auswirkung auf
Störungen hoher Frequenz.
In der DE-OS 25 01 247 ist ein verbesserter Verteiler
mit unterdrückter Störstrahlung beschrieben, bei dem
die Elektrode eines Rotors, die Elektrode eines jeweiligen ortsfesten Anschlusses oder beide Elektroden
eine Oberflächenschicht aus einem Material mit hohem elektrischen Widerstand haben.
Bei dem Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von Elektroden in einem Verteiler einer Brennkraftmaschine
nach der DE-AS 25 28 409.7 wird auf die Oberfläche der Elektrode ein feinpulverisiertes, elektrisch
hochwiderstandsfähiges Material unter Anwendung eines Verfahrens zum Aufspritzen oder Aufsprühen
hochschmelzender Materialien aufgebracht, wie eines »Lichtbogen-Beschichtungsverfahrens«, eines
»Hitze-Aufsprühverfahrens« oder eines »Aufsprengverfahrens«. Das feinpulverisierte, elektrisch hochwiderstandsfähige Material kann CuO, NiO, Cr2O3, Si
oder VO2 se:ji. Es können auch andere Materialien mit
einem höheren elektrischen Widerstand von ungefähr 1013 bis 1015£lcm wie beispielsweise Aluminiumoxid
verwendet werden. Zur Verwendung als elektrisch hochwiderstandsfähiges Material bzw. Material mit
hohem elektrischen Widerstand ist von den Materialien in wirtschaftlicher Hinsicht und hinsichtlich einer
zufriedenstellenden Störunterdrückung CuO das beste Material.
Es wurde jedoch festgestellt, daß ein Verteiler, bei dem entweder der Rotor oder die ortsfesten Anschlüsse
oder beide eine CuO-beschichtete Elektrode haben, insofern einen Mangel aufweist, als während des
Betriebs des Verteilers in einem Fahrzeug für eine längere Zeitdauer die Störunterdrückungsfähigkeit
allmählich abnimmt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Störunterdrückung ein Verfahren zur Behandlung der
Oberfläche von Elektroden in Verteilern von Brennkraftmaschinen und insbesondere ein Verfahren zur
Ausbildung einer Schicht aus Material mit hohem elektrischen Widerstand auf der Oberfläche der
Elektroden zu schaffen, das für die Erzeugung eines Verteilers geeignet ist, dessen Störunterdrückungsfähigkeit
für eine sehr lange Zeitdauer auf einem gewünschten hohen Wert bleibt.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert.
F i g. 1 ist das Schaltbild einer typischen herkömmlichen Zündvorrichtung;
F i g. 2a ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines typischen Verteilers, bei dem das
Verfahren angewendet wird;
F i g. 2b ist ein Schnitt entlang der Linie (b-b) in F ig. 2a;
Fig. 3-a ist eine perspektivische Ansicht von Elektroden für eine Funkenentladung;
F i g. 3-b ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeils h in
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 dl·; Zeit (ns) bei einer Zündvorrichtung mit einer Schicht aus Material mit hohem elektrischen
Widerstand und einer Zündvorrichtung ohne eine derartige Schicht;
F i g. 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;
Γ i g. 7-H und 7-V sind graphische Darstellungen von
Veränderungen des Störfeldintensitätspeg Is (in dB) horizontaler Polarisation bzw. vertikaler Polarisation,
die von einer herkömmlichen Zündvorrichtung und einer Zündvorrichtung nach der DE-OS 25 01 2473 und
der DE-AS 25 28 409.7 erzeugt werden, unter Bezug auf eine Meßfrequenz (in MHz);
Fig.8 ist eine graphische Darstellung der Stör-Unterdrückungsfähigkeit 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-ZUndsystem 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 S 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 λ der Zündspule / eine
hohe Spannung induziert Der induzierte Hochspannungssprung, der normalerweise 10 bis 3OkV beträgt,
gelangt von der Sekundärwicklung S über ein Primär-Hochspannungskabel Li 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 Verteilerrotors 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 Li 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 oeim 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 Unterbrechers 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.
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 (/und 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-
2r> Spannungskabel L12 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
3» 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 u nicht als
Stufenwelle auf, sondern als eine Welle, bei der die
r> 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 Li bestimmt ist. Wenn die an dem
Verteilerrotor d auftretende Spannung ansteht 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
*r> verteilte Kapazität längs des primären Hochspannungskabels Li geladen war, über die bestehende Funkenentladung zu einer verteilten Kapazität längs des
sekundären Hochspannungskabels L2 gelangt was allgemein als Kapazitätsentladung bezeichnet wird.
ίο 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
Ι") 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
w) 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
br> Entladungsimpulse mit einer außerordentlich schmalen
Impulsbreite und einem außerordentlich starken Entladungsstrom auftreten. Daher muß die Wellenform des
Kapazitätsentladungsstronis in eint Wellenform mit
einer verhältnismäßig großen Impulsbreite und einem verhältnismäßig geringen Entladungsstrom umgesetzt
werden. Dadurch werden mittels der vorstehend genannten Umsetzung der Kurvenform aufgrund des
geglätteten bzw. gleichmäßigeren Kapazitätsentladungssircms
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 wirkungsvoll.
In den F i g. 2-a und 2-b bezeichnet 1 einen (d in F i 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(¥ i g. 2-a) gegenüber.
Ein (CP in F i g. 1 entsprechendes) Mittelstück oder Mittelkontakt 3 berührt den inneren Endabschnitt des
Verteilerrotors 1. Der induzierte Hochspannungssprung oder -stoß an der Sekundärwicklung 5(Fig. 1) gelangt
über ein (L\ in F i g. 1 entsprechendes) primäres Hochspannungskabel 4 und den Mittelkontakt 3 zur
Elektrode des Verteilerrotors 1. Eine Feder 6 drückt den Mittelkontakt 3 nach unten zu zu dem Verteilerrotor 1,
wodurch zwischen diesen eine enge elektrische 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 über eine Funkenentladung dem Anschluß
2 zugeführt und über ein (Lj in F i g. 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 Verteilerrotors 1 dem nächsten Anschluß 2 gegensteht, wird der Hochspannungssprung
über eine Funkenentladung dem nächsten Anschluß 2 zugeführt und über ein weiteres sekundäres Hochspannungskabel
7 an die nächste entsprechende Zündkerze PL (F i g 1) angelegt Auf diese Weise wird der
Hochspannungssprung aufeinanderfolgend verteilt.
Die F i g. 3-a, 3-b und 3-c sind vergrößerte Ansichten
der Elektroden des Verteilerrotors und des ortsfesten Anschlusses, bei denen das Oberflächenbehandlungsverfahren
verwendet wird und die den Elementen innerhalb des durch strichpunktierte Linien dargestellten
Kreises A in Fig.2-a entsprechen. In Fig.3-a
bezeichnet 11 die Elektrode des Verteilerrotors 1, die
mit diesem einstückig ausgebildet ist und T-förmig ist. Eine Stirnfläche 11' der Elektrode 11 steht einer
Seitenfläche 2' (F i g. 3-c) des Anschlusses 2 über den Funkenentladungs-Spalt g gegenüber. Die Stirnfläche
11' sowie die Seitenfläche 2' wirken als Elektroden für
die Funkenentladung. Das Bezugszeichen 30 (F i g. 3-c) bezeichnet eine Schicht aus Material mit hohem
elektrischen Widerstand, die mittels des später im einzelnen beschriebenen Oberflächenbehandlungs-Verfahren
ausgebildet ist Hierbei ist anzumerken, daß die Schicht aus elektrisch hochwiderstandsfähigem Material
auch sowohl an der Seitenfläche 2' als auch der Elektrode 11 gemäß der Darstellung durch die
Bezugszeichen 30 und 30' in Fig.4-c oder auch nur an
der Elektrode bzw. Seitenfläche 2* allein ausgebildet sein kann. Demnach ist es möglich, elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschichten an der Elektrode
11 und/oder an der Elektrode bzw. Seitenfläche 2' auszubilden.
Die F i g. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Auswirkung der elektrisch hochwiderstandsfähigen
Materialschicht im Hinblick auf die Verringerung des
ι Kapazitätsentladungsstroms zeigt. In der F i g. 5 bezeichnen
die mit der ausgezogenen Linie e dargestellte Kurve und die mit der gestrichelten Linie ddargestellte
Kurve die Veränderungen des Kapazitätsentladungsstroms beim Verwenden bzw. beim Fehlen der Schicht
id aus elektrisch hochwiderstandsfähigem Material. In der
F i g. 5 sind die Koordinaten ein Kapazitätsentladungsstrom
/in A und die Zeit in ns. Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, ist durch die Ausbildung der Schicht aus Material mit
hohem elektrischen Widerstand an der Elektrode 11 und/oder der Seitenfläche 2' der maximale Kapazitätsentladungsstrom
/ beträchtlich verringert, während zugleich die Impulsbreite und die Anstiegszeit des
Kapazitätsentladungsstroms erweitert bzw. verlängert sind. Damit kann durch das Aufbringen der elektrisch
in hochwiderstandsfähigen Materialschicht auf die Elektrode
oder die Elektroden ein Kapazitätsentladungsstrom mit schädlichen Hochfrequenzkomponenten und
daher stärker Störungsabstrahlung in einen Kapazitätsentladungsstrom
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
jo Funkenentladungs-Spalt g zwischen der Elektrode 11
und der Seitenfläche 2' keine normale Entladung auftritt, da die dazwischenliegende elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschicht 30 (30') einen Eingriff
darstellt, durch den der Entladungsstromfluß
j5 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 Kapazitätsentladungsstrom beseitigt werden können.
Die Schicht 30 aus Material mit hohem elektrischen Widerstand kann aus unterschiedlichen Arten von
Metalloxiden hergestellt sein. Für die Schicht 30 ist vom wirtschaftlichen Standpunkt und im Hinblick auf die
Störunterdrückungsfähigkeit der Schicht gemäß der vorstehenden Beschreibung CuO das beste Metalloxid
Die elektrisch hochwiderstandsfähige Materialschichi 30 wurde beispielsweise durch folgende Verfahrensvorgänge
hergestellt Eine Elektrode 11 aus Messing odei Stahl (gemäß der Darstellung in den F i g. 3-a bis 4-c
wurde mit Trichloräthylen gewaschen und die (in F i g. ί als gestrichelte Fläche 60 gezeigte) Fläche dei
Elektrode zum Anbringen einer CuO-Schicht mittel; eines Schrot- bzw. Kugel-Strahlverfahrens gleichförmig
aufgerauht Zur Verbesserung der Haftung zwischen dei Elektrode 11 und der aufzubringenden CuO-Schichi
ω wurde auf die Fläche 60 Teilchen-Nickelaluminid untei
Verwendung eines Plasma-Lichtbogenaufschichtverfah rens aufgebracht Das Nickelalummid kann ein«
Zusammensetzung von 80 bis 97 Gew.-% Ni und 20 bis 2 Gew.-% Al haben. Das geeignetste Nickelaluminic
besteht im wesentlichen aus ungefähr 95,5 Gew.-% N und ungefähr 4,5 Gew.-% AL Unter Verwendung einei
Plasmastrahlvorrichtung mit der Handelsbezeichnung METCO 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 Fig.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
aufv/eist Aus den F i g. 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 gn 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 10000C 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 hochwiderstandsfähige 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 Fig.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 10000C, 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(Fig.3-c und 4-c) auf, wenn
bei Betrieb des Fahrzeugs eine Funkenentladung zwischen der Elektrode 11 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: Al2O3 = 60:40
Wenn das Gewichtsmischungsverhältnis gleich
" CuO : Al2O3 = 90 :10
" 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: Al2O3 = 50:50
oder
oder
CuO 1Al2O3 = 40:60
ist wodurch in bezug auf das CuO eine verhältnismäßig
übermäßige Menge an AI2O3 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'
(F i g. 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.
F i g. 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 AI2O3 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 : Al2O3 = 60 :40
am besten geeignet.
Eine Elektrode 11 (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.-°/o 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
AI2O3 in einer Siebung von ungefähr 40 bis 100 μπι in
einem vorbestimmten Mischungsverhältnis, nämlich zu
CuO: Al2O3 = 60:40
gemischt Darüber hinaus wurden das feinpulverisierte CuO und AI2O3 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 AI2O3 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 AI2O3 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. F i g. 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 · «rteilt. Wenn eine in der graphischen Darstellunr 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 Al2O3 enthält. Wie aus der
graphischen Darstellung Fig.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
CuO 1Al2O3 = 60:40
gewählt Gemäß den Versuchen kann das Gewichtsmischungsverhältnis zu
CuOrAl2O3 = 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 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 Al2O3 gewählt. Es ist anzumerken,
daR statt dessen auch SiO2, MgO ■ Al2Oj 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
bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel genannte CuO-Schicht, wobei das Gewichtsmischungsverhältnis
:uO:.SiO2 = 60:40
gewählt wurde und das feinpulverisierte CuO und SiO2
mit einer jeweiligen Siebung von weniger als 100 μηι
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
Ferner kann eine CuO-Schicht mit CuO sowie
MgO · AI2O3 anstelle des AI2O3 als feuerfestes und
elektrisches Isoliermaterial verwendet werden. Diese CuO-Schicht hat die gleiche Wirksamkeit hinsichtlich
der Einhaltung der stabilen und guten Störunterdrükkunarsfähigkeit
wie die CuO-Schicht mit CuO und A12O3
gemäß dem vorstehend genannten Beispiel, wobei das Gewichtsmischungsverhältnis zn
CuO : MgO · AI2O3 = 80 : 20
gewählt wurde und feinpulverisiertes CuO und MgO · AI2O3 mit einer jeweiligen Siebung von weniger
als 150μπι 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 10000C 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 Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Störunterdrückungs-Oberflächenbehandlung
wenigstens einer Elektrode an einem Verteilerrotor und/oder einem jeweiligen
ortsfesten Anschluß in einem Zündverteiler einer Brennkraftmaschine, bei dem auf die Oberfläche der
Elektrode unter Anwendung eines Spritzbeschichtungsverfahrens
feinpulverisiertes Metalloxid mit hohem elektrischen Widerstand aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß dein feinpulverisierten Metalloxid in einem vorbestimmten
Mischungsverhältnis feinpulverisiertes feuerfestes und elektrisch isolierendes Material hinzugefügt is
wird, das feinpulverisierte Metalloxid um? das feinpulverisierte feuerfeste und elektrisch isolierende
Material gleichförmig miteinander gemischt werden und dann unter Anwendung des Spritzbeschichtungsverfahrens
auf die Oberfläche der Elektrode aufgebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feinpulverisierte Metalloxid CuO
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Pi Gew.-% des feinpulverisierten CuO
und P2 Gew.-°/o des feinpulverisierten feuerfesten
elektrisch isolierenden Materials unter den Bedingungen PiH-P2=IOO, 80>Piä60 und 40^P2>20
miteinander gleichmäßig vermischt und auf die in Elektrode aufgebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feinpulverisierte feuerfeste
und elektrisch isolierende Material AI2O3 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ir>
gekennzeichnet, daß das feinpulverisierte feuerfeste und elektrisch isolierende Material SiO2 ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feinpulverisierte feuerfeste
und elektrisch isolierende Material MgO · AI2O3 ist. 4«
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