DE3522544A1 - Zuendverteiler fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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-3- Dipl.-Ing. R. Kinne

ο r ο ο r / / Dipl.-Ing. R Grupe

J D Z Z 0 4 4 Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.:089-539653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier. 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

24. Juni 1985

Nippondenso Co., Ltd. Kariya-shi, Japan

DE 4919 case F-83-D

Zündverteiler für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zündverteiler, bei dem elektrische Verbindungen über elektrische Funkenstrecken gebildet werden; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Zündverteiler mit Entstörungsfunktion, bei der das Erzeugen von Funkwellen-Störsignalen unterdrückt wird, die durch Funkenentladungen zwischen einer umlaufenden Elektrode und feststehenden Elektroden verursacht werden, die am Drehumfang der umlaufenden Elektrode dieser gegenübergesetzt sind.

Funkwellen-Störsignale, die durch Funkenentladungen im Zündsystem einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug oder dergleichen verursacht werden, ergeben Störungen von Fernmeldegeräten wie Fernseh- oder Rundfunkempfängern. Die Ursachen für das Entstehen der Funkwellen-Störsignale aus dem Zündsystem der Brennkraftmaschine sind hauptsächlich folgende: (1) Funkenentladungen zwischen den Elektroden der Zündkerzen, (2) Funkenentladungen zwischen der umlaufenden Elektrode und den feststehenden Elektroden des Verteilers und (3) Funkenentladungen durch Schaltvorgänge der Unterbrecherkontakte

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A/25

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in dem Verteiler.

Als Maßnahmen zum Unterdrücken der durch die Funkenentg ladungen (2) verursachten Funkwellen-Störsignale wurden zwar die nachfolgend angeführten Gegenmaßnahmen (I) bis (V) vorgeschlagen, jedoch haben diese jeweils Mangel, so daß keine zufriedenstellende Wirkung erzielbar ist.

(I) Verwendung einer umlaufenden Elektrode, in die Widerstandsmaterial eingelagert ist

Bei diesem Verfahren wird eine umlaufende Elektrode eingesetzt, in die ein Widerstand eingebettet ist. Da jedoch parallel zu dem Widerstand eine verteilte Kapazitat liegt, ist dessen Störunterdrückungswirkung im Bereich hoher Frequenzen von ungefähr mehr als 300 MHz herabgesetzt, wobei ferner durch den Widerstand (mit einigen kOhm) ein großer Zündenergieverlust entsteht. Darüberhinaus beträgt auch in dem Frequenzbereich unterhalb von 200 MHz, für den eine Störunterdrückung erwartet wird, die Störunterdrückung nur ungefähr 5 bis 6 dB.

(II) Verwendung einer feuerbeschichteten umlaufenden

Elektrode

Bei diesem Verfahren wird eine umlaufende Elektrode eingesetzt, auf deren Oberfläche eine Schicht aus einem Material mit hohem spezifischen Kiderstand aufgebracht ist. Dieses Verfahren hat iedoch beispielsweise die *

Mangel, daß (i) wegen der an der Oberfläche der Elektrode ausgebildeten Schicht aus dem Material mit dem hohen spezifischen Widerstand der Verlust an Zündenergie beträchtlich ist und (ii) im Frequenzbereich unterhalb von

200 MHz die Störunterdrückung nur 5 bis 6 dB beträgt.
35

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(III) Vergrößern der Entladungsstrecke

Bei diesem Verfahren wird die Entladungsstrecke zwischen der umlaufenden Elektrode und der feststehenden Elektrode auf ungefähr 1,5 bis 6,4 mm vergrößert. Obwohl dieses Verfahren insofern vorteilhaft ist, als es eine Störunterdrückung ergibt, die mit 15 bis 20 dB hoch ist, ist der Verlust an Zündenergie wegen der übermäßig großen ₁q Entladungsstrecke außerordentlich hoch; da ferner die Entladungsspannung zwischen den Elektroden höher wird, werden Gase wie Stickstoffoxide (NO ) erzeugt, die Metalle angreifen und daher die umlaufende Elektrode korrodieren.

(IV) Verwendung von Borid, Silicid, Carbid und

elektrisch leitendem Keramikmaterial (mit spezifischem Widerstand von 10~⁶ bis 10"^Z Ohm.cm) für die Elektrode

Während diese Substanzen einen geringen Zündenergieverlust ergeben, da der Widerstand der Elektrode verhältnismäßig niedrig ist, beträgt die Störunterdrückung im Frequenzbereich unterhalb von 300 MHz nur ungefähr 5 bis 10 dB, wobei ferner die Elektrode einer Abnutzung durch

__ örtliche Entladungen ausgesetzt ist, da diese Substanzen 25

geringe Wärmeleitfähigkeit haben.

(V) Verwendung von elektrisch leitendem Ferrit für die

Elektrode

Dieses Verfahren kann eine Störunterdrückung ergeben, die mit 10 bis 15 dB zufriedenstellend hoch ist. Da die Substanz jedoch bei niedriger Frequenz einen verhältnismäßig kleinen spezifischen Widerstand hat, fließt durch

Induktionsentladung über die Entladungsstrecke ein 35

starker Strom, der Wärme erzeugt. Da die Substanz ferner

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geringe Wärmeleitfähigkeit hat, wird die Elektrode durch die bei der Entladung erzeugte Wärme örtlich abgenutzt. Falls andererseits ein Ferrit mit hohem spezifischen Widerstand verwendet wird, sind zwar die Störunterdrükkung und die Haltbarkeit zufriedenstellend, der Verlust an Zündenergie aber höher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Überwinden der vorstehend angeführten Probleme bei dem Stand der Technik einen Zündverteiler zu schaffen, bei dem preiswerte Elektroden benutzt werden, die zufriedenstellende Störunterdrückungswirkung haben, geringe Zündenergieverluste ergeben und nicht an ihren Kopfenden verbraucht bzw. abgenutzt werden.

Der erfindungsgemäße Zündverteiler für Brennkraftmaschinen hat mehrere feststehende Elektroden, die jeweils mit einer Zündkerze der Brennkraftmaschine verbunden sind, und eine umlaufende Elektrode, die in Verbindung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gedreht wird und die bei der Drehung aufeinanderfolgend jeder der feststehenden Elektroden so gegenübergesetzt wird, daß dazwischen ein kleiner Spalt gebildet ist, wobei jede der mehreren

feststehenden Elektroden oder die umlaufende Elektrode 25

einen Grundkörper, der aus einem Sinterprodukt aus pulverförmigem Zinkoxid (ZnO) und pulverförmigem Ferrit gebildet ist, und eine einstückig auf der Oberfläche des Grundkörpers ausgebildete Oberflächenschicht aufweist, die hauptsächlich aus Ferrit gebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die den konkreten Aufbau des erfindungsgemäßen Zündverteilers zeigt.

Fig. 2 ist die Darstellung einer Strom/Spannung-Kennlinie für elektrisch leitendes Keramikmaterial, das bei herkömmlichen Zündverteiler-Elektroden verwendet wird.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau

einer Elektrode bei einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zündverteilers zeigt.

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, die die Kennlinie von Energieverlust in der Elektrode bei dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, wenn diese unter Änderung eines Gemischanteils von Ferrit gegenüber Zinkoxid hergestellt wird.

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung von Messungen, die die Frequenzkennlinien der elektrischen Störfeldstärke bei dem ersten Ausführungsbeispiel „_ des erfindungsgemäßen Zündverteilers und bei

einem herkömmlichen Zündverteiler (mit feuerbeschichtetem Verteilerfinger) zeigt.

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung von Messungen, die

das Ergebnis einer Röntgenstrahlen-Beugungs-30

messung an der Oberfläche der Elektrode bei

dem ersten Ausführungsbeispiel unmittelbar nach einer Schleifbearbeitung zeigt.

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung von Messungen, die 35

das Ergebnis der Röntgenstrahlen-Beugungs-

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messung an der Oberfläche der Elektrode bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach einer darauffolgend vorgenommenen Wärmebehandlung zeigt.

Fig. 8 ist eine Darstellung der für das Ferrit angestrebten Zusammensetzung.

,Q Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen einer Sintertemperatur und der Dicke einer gebildeten Ferritschicht bei dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

_1f- Fig. 10 ist eine Draufsicht auf eine umlaufende Elektrode bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Zündverteilers .

Fig. 11 ist eine grafische Darstellung, die Energieverluste in der Elektrode bei dem zweiten Ausführungsbeispiel und in einer Ferritelektrode im Vergleich zum Energieverlust in einer herkömmlichen Metallelektrode zeigt.

Fig. 12 ist eine grafische Darstellung, die eine

Kennlinie des Energieverlustes in der Elektrode bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, wenn diese unter Änderung eines Mischungsanteils von

Ferrit gegenüber Zinkoxid hergestellt wird. 30

Fig. 13 ist eine grafische Darstellung von Messungen, die die Frequenzkennlinie der elektrischen Störfeldstärke bei dem zweiten Ausführungsbeispiel

des erfindungsgemäßen Zündverteilers und bei 35

einem herkömmlichen Zündverteiler (mit einer

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Metallelektrode) zeigt.

Die Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die grundlegende Ausführung eines erfindungsgemäßen Zündverteilers zeigt. Der Verteiler hat ein Gehäuse 1 und einen an diesem angebrachten Verteilerdeckel 2 aus Isoliermaterial. Auf dem Umfang der oberen Stirnseite des Verteilerdeckels 2 ragen feststehende Elektroden 3 heraus. Jede der Elektro-

•j^q den 3 ist auf nicht dargestellte Weise über ein Hochspannungskabel mit einer jeweiligen Zündkerze verbunden. Ferner ist in der Mitte der oberen Stirnseite des Verteilerdeckels 2 ein herausstehender Mittelanschluß 4 angebracht. Der Mittelanschluß 4 ist mit der Sekundärwicklung einer nicht gezeigten Zündspule verbunden. An dem Kopfende des Mittelanschlusses 4 ist eine elektrisch leitende Feder 6 angeordnet, die mit einem Schleifer 5 aus einer Kohlenstoffmasse versehen ist, die damit verschiebbar in dem Verteilerdeckel 2 gelagert ist. An

_on der anderen Seite ist in dem durch das Gehäuse 1 und den Verteilerdeckel 2 gebildeten Innenraum eine Steuerwelle 7 angeordnet. Die Steuerwelle 7 dreht unter Kopplung mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. An dem oberen Ende der Steuerwelle 7 ist ein Verteilerrotor bzw. Ver-

_oc teilerfinger 8 angebracht. Der Verteilerfinger 8 weist einen Isolieruntersatz 9 und eine an der oberen Fläche desselben angeordnete umlaufende Elektrode 10 auf. Die umlaufende Elektrode 10 ist an einem Ende derselben durch die Federkraft der elektrisch leitenden Feder 6 mit dem

Schleifer 5 in Kontakt. Durch die Drehung des Verteiler-30

fingers 8 läuft die Elektrode 10 derart um, daß sie aufeinanderfolgend in Lagen steht, bei denen sie den mehreren feststehenden Elektroden 3 jeweils in einem sehr kleinen Abstand gegenübergesetzt ist.

Wenn die umlaufende Elektrode 10 in eine Stellung kommt,

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bei der sie einer der mehreren feststehenden Elektroden 3 gemäß Fig. 1 in einem sehr kleinen Abstand gegenübersteht, ergibt eine von der Zündspule erzeugte, an den Mittelan-Schluß 4 angelegte Hochspannung in dem kleinen Spalt infolge des Durchschlags der Luftisolierung eine Funkenentladung, wobei sich zugleich eine Entladung über die mit dem kleinen Spalt in Reihe geschaltete Funkenstrecke der Zündkerze ergibt, wodurch der erwünschte Zündvorgang •j^Q herbeigeführt wird. In diesem Fall wird über den kleinen Spalt zwischen den beiden Elektroden 3 und 10 des Verteilers zugleich mit der Funkenentladung in der Zündkerze eine Entladung herbeigeführt, durch die Störsignale erzeugt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Vorgang erreicht die aus der Zündspule zugeführte Hochspannung den Maximalwert nicht stufenförmig. D.h., die an die Entladungsstrecke des Verteilers angelegte Spannung steigt mit einer Zeitkonstante an, die durch die Schaltungskonstanten der Zündspule, des Hochspannungskabels und dergleichen bestimmt ist. Wenn dann die Spannung auf einen Pegel ansteigt, der für das Erzeugen der Funkenentladung in der Entladungsstrecke ausreichend ist, ergibt sich in der

._ Entladungsstrecke eine Zerstörung der Isolierung durch 25

die Luft, so daß die Funkenentladung hervorgerufen wird. Wegen des plötzlichen Durchschlags der Isolierung fließt plötzlich ein Entladungsstrom (von einigen zehn bis 100 A) mit kurzer Impulsbreite. Da dies ferner ein ungleichmäßiger Strom mit einem hohen Spitzenwert ist, werden in 30

hohem Ausmaß störende Hochfrequenzkomponenten erzeugt, die über das Hochfrequenzkabel oder dergleichen als Antenne nach außen abgestrahlt werden und Funkwellen-Störsignale bilden.

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Da die von der Störsignalquelle abgegebenen Funkwellen-Störsignale zu dem Störstrom bzw. Störimpulsstrom proportional sind, ist es erforderlich, für das Unterdrücken der Funkwellen-Störsignale den Störstrom zu verringern.

Dabei enthält der zwischen der umlaufenden Elektrode und der feststehenden Elektrode fließende Entladungsstrom zweierlei Stromkomponenten, nämlich einen kapazitiven IQ Entladungsstrom und einen induktiven Entladungsstrom.

Betrachtet man zuerst den kapazitiven Entladungsstrom, so ist dieser ein Hochfrequenz-Strom, der sich daraus ergibt, daß elektrische Ladungen, die in der Kapazität

je zwischen der umlaufenden Elektrode und der feststehenden Elektrode, der Streukapazität zwischen dem Hochspannungskabel und Masse, der Kapazität zwischen den Elektroden und Masse nahe der Entladungsstrecke und dergleichen gesammelt sind, auf den Durchschlag durch die Isolierung zwischen den Elektroden hin mit einem steilen Anstieg (in einigen Nanosekunden) plötzlich abfließen, so daß hierdurch der Störstrom entsteht.

Andererseits ist der induktive Entladungsstrom ein „j. Niederfrequenzstrom (mit einigen zehn bis 100 mA), wobei die der Zündspule zugeführte Zündenergie annähernd proportional zu dem Produkt aus einem induktiven Entladungsstrom I und einer Zeitdauer T der Entladung ist.

Infolgedessen ist es ersichtlich, daß zum Unterdrücken 30

des Störstroms ohne Verringerung der Zündenergie allein der kapazitive Entladungsstrom verringert werden muß.

Während zum Unterdrücken des Störstroms gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren (IV) und (V) vorgeschlagen wurde, keramisches dielektrisches Material zu

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verwenden, wird im Hinblick auf die vorstehenden Ausfuhrungen dessen Widerstand verringert, um den Zündenergieverlust herabzusetzen. Daher fließt selbst bei geringer Spannung gemäß der Gerade a in Fig. 2 zu der Elektrode ein übermäßig starker Strom, der Wärme erzeugt. Ferner sind in diesem Fall die Elektroden einem Verbrauch bzw. einer Abnutzung durch die örtliche Entladung ausgesetzt, da diese Substanzen geringe Wärmeleitfähigkeit haben.

Bei dem erfindungsgemäßen Zündverteiler hat jede der mehreren feststehenden Elektroden oder die umlaufende Elektrode einen Grundkörper, der durch ein Sinterprodukt aus Zinkoxidpulver (ZnO) und Ferritpulver gebildet ist, und eine einstückig bzw. integriert an der Oberfläche des Grundkörpers ausgebildete Oberflächenschicht, die hauptsächlich mit Ferrit als Hauptbestandteil gebildet ist.

Bei diesem erfindungsgemäßen Zündverteiler kann die Elektrode durch integrierendes Sintern der hauptsächlich aus Ferrit bestehenden Oberflächenschicht an die Entladungsfläche des Grundkörpers gebildet werden, das aus dem Sinterprodukt besteht, welches aus 80 bis 95 MoI-I ZnO-Pulver und 5 bis 20 MoI-I Ferritpulver besteht.

Gemäß einem Verfahren zur Herstellung der Oberflächenschicht bei dem erfindungsgemäßen Zündverteiler wird ein Material, das Zinkoxid (ZnO) mit eingelagertem Ferrit enthält, in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre gesin- _ tert, um damit allein an der Oberfläche die Oberflächenschicht zu bilden, die hauptsächlich aus Ferrit besteht. Infolgedessen kann an der Ferrit-Oberflächenschicht die durch die Entladung hervorgerufene Abnutzung der Entladungsfläche verhindert werden; da ferner das Innere der

Elektrode durch eine Zusammensetzung mit einem hohen 35

Gehalt an ZnO gebildet ist, welches ein Halbleiter ist

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und einen niedrigen spezifischen Widerstand hat, kann gemäß der Darstellung in Fig. 4 der Verlust an Zündenergie außerordentlich stark herabgesetzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Zündverteiler kann die Elektrode dadurch gebildet werden, daß auf integrierende Weise die hauptsächlich aus Ferrit bestehende Oberflächenschicht an der Entladungsfläche des Grundkörpers

J^q gesintert wird, der durch das Sinterprodukt aus 50 bis 95 MoI-I von pulverförmiger!! ZnO und 5 bis 50 MoI-I von pulverförmigem Ferrit besteht. Demgemäß kann mit dem Ferrit die durch die Entladung verursachte Abnutzung der Entladungsfläche verhindert werden. Da darüberhinaus das Innere der Elektrode durch eine Zusammensetzung mit einem hohen Anteil von ZnO gebildet ist, das ein Halbleiter ist, und das Innere niedrigen spezifischen Widerstand hat, kann gemäß Fig. 11 im Vergleich zu dem Fall, daß die Elektrode allein aus Ferrit gebildet ist, der Energie-

_on verlust bei dem Zünden außerordentlich stark herabgesetzt werden. In der Fig. 11 ist der Energieverlust bei einer Metallelektrode als herkömmliches Erzeugnis als "0" dargestellt. Falls gemäß Fig. 12 der Ferritgehalt im Grundkörper mehr als 50 MoI-! beträgt (wobei der Rest ZnO ist), kann er nicht mehr verwendet werden, da durch seinen spezifischen Widerstand der Bereich erreicht wird, in dem der Energieverlust hoch ist. Demgegenüber diffundiert in einem Bereich des Ferritgehalts unterhalb von 5 MoI-! das Ferrit im Entladungsbereich beträchtlich in den

Grundkörper ein, wodurch infolge der Differenz hinsicht-30

lieh des Schrumpfens zwischen dem Grundkörper und dem Entladungsbereich an der Obergangszone bei dem Sintern eine Verformung oder Festigkeitsverringerung verursacht wird und der Widerstand der Übergangszone erhöht wird.

Daher beträgt die dem ZnO zugesetzte Menge an Ferrit auf 35

zweckdienliche Weise zwischen 5 bis 50 Mol-j und optimal

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40 MoI-S. Ferner ist zum Sintern eine Temperatur von über 1330⁰C anzustreben, da bei einer Temperatur unterhalb dieses bestimmten Werts zwischen den beiden Bereichen keine ausreichende Verbindung erzielt werden kann.

Das hierbei als einer der Bestandteile des Sinterprodukts verwendbare pulverförmige Ferrit kann Ferrite wie Ni-Zn-Ferrit (Ni-Zn)Fe₂O₄), Mn-Zn-Ferrit sowie NiFe₂O₄, (Ni-Mn) ^^e2^4 ^unc* dergleichen enthalten. Andere hierbei benutzbare Ferrite sind solche, die durch die allgemeine Formel MFe₂O₄ dargestellt sind, wobei M jeweils Mg, Fe, Co, Ni, Cu und Li allein oder in Verbindung bezeichnet, Eisenoxide mit Magnetoplumbit-Kristallstruktur gemäß der Formel MFe₁₂O₁₉, wobei M jeweils Ba, Sr, Pb oder dergleichen bezeichnet, Eisenoxide mit Perowskit-Kristall-Struktur gemäß der Formel MFeO₃, wobei M ein seltenes Erdmetall bezeichnet, und Eisenoxide mit Granat-Kristallstruktur gemäß der Formel M₃Fe₅O₁₉, wobei M ein seltenes Erdmetall bezeichnet. Falls das Ni-Zn-Ferrit benützt wird, wird hierfür am günstigsten ein Zusammensetzungsverhältnis innerhalb des gestrichelten Bereichs in dem Zusammensetzungsdiagramm in Fig. 8 gewählt. Zinkoxid-Ferrit (ZnFe₂O₄) ist für das Steigern der magnetischen Permeabilität nutzvoll.

Durch die Zugabe von magnetischem Material wie Ni-Zn-Ferrit zu ZnO werden von dem Störstrom hochfrequente Magnetfelder erzeugt, so daß der Störstrom durch die von

dem hochfrequenten Magnetfeld verursachten Wirbelstrom-30

Verluste oder Hystereseverluste unterdrückt werden kann.

Für eine bestimmte Frequenz ergibt ein magnetisches Material mit einer höheren magnetischen Permeabilität wegen der höheren Wirbelstromverluste eine größere

Unterdrückungswirkung für den Störstrom. Falls jedoch die 35

magnetische Permeabilität zu hoch ist, wird auf uner-

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wünschte Weise der Verlust hinsichtlich der induktiven Entladung mit dem niederfrequenten Strom gesteigert.

Infolgedessen gibt es für die Permeabilität einen geeigneten Bereich. Beispielsweise kann ein magnetisches Material mit der spezifischen magnetischen Permeabilität 100 derart absorbieren bzw. dämpfen, daß der Störstrom in einem Frequenzbereich von 50 bis 500 MHz innerhalb zulässiger Grenzen für den Energieverlust bei dem Zünden

,Q unterdrückt wird.

Die Oberflächenschicht aus Ferrit kann dadurch erzielt werden, daß in Sauerstoff oder Luft gesintert wird. Das heißt, das Elektrodenmaterial kann in Sauerstoffgas .p. gesintert werden oder es kann das in einer anderen Atmosphäre gesinterte Elektrodenmaterial zum Formen der Elektrode bearbeitet und abschließend in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre gesintert werden. Die auf diese Weise hergestellte Elektrode weist beispielsweise gemäß

Fig. 3 und 10 eine (als Ferritschicht bezeichnete) Ober-ZO

flächenschicht 102a bzw. 102b, deren Oberfläche hauptsächlich aus Ferrit besteht, und einen Grundkörper 101a bzw. 101b auf, dessen Inneres eine Zusammensetzung aus einem Gemisch von Zinkoxid und Ferrit ist.

Falls das Ferritpulver in einem Anteil von nicht weniger als 20 MoI-I enthalten ist, ergibt sich ein Zündenergieverlust von nicht weniger als 10!. Falls andererseits das Ferritpulver in einem Anteil von nicht mehr als 5 MoI-S enthalten ist, wird wegen der unzureichenden Ausbildung der Ferritschicht an der Oberfläche durch die Entladung über eine lange Zeitdauer das Kopfende stark abgenutzt. Infolgedessen ist ein Ferritpulver-Anteil in dem vorstehend genannten Bereich anzustreben.

Die Oberflächenschicht aus Ferrit wird vorzugsweise in

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einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 1 mm ausgebildet. Wenn die Oberflächenschicht weniger als 0,1 mm dick ist, wird die das Kopfende bildende Schicht aus Ferrit mit hoher Widerstandsfähigkeit durch die Entladung verbraucht, so daß die Schutzfunktion für die innere Schicht geringer Widerstandsfähigkeit verlorengeht, wodurch sich eine starke Abnutzung der Entladungsfläche des Grundkörpers ergibt. Wenn im Gegensatz dazu die Oberflächenschicht ₁q mehr als 1 mm dick ist, wird wegen des hohen spezifischen Widerstands des als Ferrit zum Bilden der Oberflächenschicht dienenden Ni-Zn-Ferrits der effektive Widerstand der Elektroden zu hoch, so daß der Energieverlust außerordentlich hoch wird.

Als Grund, warum die Ferritschicht an der Oberfläche während des Sintern in einer Sauerstoffatmosphäre geformt wird, ist in Betracht zu ziehen, daß an der Stelle, an der der Sauerstoff vorhanden ist, eine kleine Menge des _on Ferrits als Kern wirkt und das Zinkoxid leicht als Feststoff im Ferrit löslich wird bzw. mit diesem ein Mischkristall bildet. Ferner ergibt die an der Oberfläche geformte Ferritschicht durch den Zusatz einer geringen Menge von Ferrit eine Verbesserung der Wirkung zur Unterdrückung der Funkwellen-Störsignale. Die meisten Einzelheiten der Mechanismen sind zwar gegenwärtig noch nicht geklärt, jedoch wird mit zunehmender Frequenz infolge des Haut- bzw. Stromverdrängungseffekts der Strom stärker an der Oberfläche konzentriert und, da die

Oberfläche durch die Ferritschicht gebildet ist, bei der 30

hohen Frequenz ein hoher induktiver Widerstand gebildet.

Im Hinblick darauf ist in Betracht zu ziehen, daß nur die hochfrequenten Komponenten wirkungsvoll unterdrückt werden können.

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Die Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Zündverteilers sind nachstehend zusammengefaßt:

Bei dem erfindungsgemäßen Verteiler wird für dessen Elektrode als Bestandteil Zinkoxid benutzt. Da das Sinterprodukt aus Zinkoxid einen niedrigen spezifischen Widerstand hat, ist der bei dem Stromfluß durch den Zinkoxidbereich verursachte Energieverlust gering. Da

jQ ferner das magnetische Material hinzugefügt wird, können durch Nutzung der Wirbelstromverluste und Hystereseverluste hochfrequente Komponenten unterdrückt werden. Da weiterhin bei dem erfindungsgemäßen Verteiler an der Oberfläche die hauptsächlich aus Ferrit bestehende öberflächenschicht gebildet wird, ist im Oberflächenbereich die Induktivität höher, so daß die Induktivität für die hochfrequenten Komponenten gesteigert ist, wodurch der hochfrequente Strom unterdrückt werden kann.

_on Da darüberhinaus das Ferrit an der Entladungsfläche einstückig bzw. integriert mit dem Grundkörper der Elektrode gesintert wird, ist der Herstellungsprozess erleichtert, wobei keinerlei Verbindungsschritt erforderlich ist, in dem Ferrit bei dem Verbinden keine Risse auftreten und die Länge bzw. Dicke des Ferrits an der Entladungsfläche leicht eingestellt werden kann. Da ferner an der Entladungsfläche eine ausreichende Menge an Ferrit selbst dann zurückbleibt, wenn an dem Ferrit an dem Entladungsabschnitt die Oberfläche poliert wird, wird

die Wirkung für das Unterdrücken der Funkwellen-Störsig- ou

nale nicht verringert.

Der erfindungsgemäße Zündverteiler wird nun anhand von Beispielen beschrieben.

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Beispiel 1

Nachdem 50 MoI-S Eisenoxid (Fe^O,) mit 55 MoI-S Nickeloxid (NiO) und 15 MoI-I Zinkoxid (ZnO) gemischt und in einem Naßverfahren in einer Kugelmühle pulverisiert wurden, wurde das Gemisch bei 1100⁰C über 2 h gesintert, um synthetisch Ni-Zn-Ferrit herzustellen. Dieses Ferrit hat eine magnetische Permeabilität 1000. Ein Ausgangs-

,Q material aus 15 MoI-! des dermaßen synthetisch hergestellten Ferrits und 85 MoI-I Zinkoxid, dem ungefähr 1 Gew.-I Polyvinylalkohol (PVA) als Bindemittel hinzugefügt wurde, wurde durch Pressen in einem Trockenverfahren in die Gestalt einer umlaufenden Elektrode geformt. Das Formprodukt wurde in Luft unter folgenden Bedingungen gesintert: Temperaturanstiegsgeschwindigkeit 100⁰C je Stunde, Verweiltemperatür 1400⁰C, Verweilzeit 2 Stunden und Temperaturabfallgeschwindigkeit 100⁰C je Stunde. Bei einer Gleichspannung von 100 V betrug der spezifische

_on Widerstand der bei diesem Schritt hergestellten umlaufenden Elektrode 2x10 Ohm.cm, während die spezifische Permeabilität ungefähr 30 betrug. Die dermaßen hergestellte umlaufende Elektrode wurde in den Zündverteiler eingebaut und dieser bei der Drehung der Kurbelwelle mit

_o_ 1500 U/min betrieben; das Ergebnis von Messungen hierbei 2b

ist in Fig. 5 gezeigt, welche Frequenzkennlinien der elektrischen Feldstärke zeigt, wobei 1 pV/m =0 dB im Frequenzbereich 120 kHz gilt. Aus der Figur ist ersichtlich, daß im Vergleich mit einem als Vergleichsmuster

verwendeten herkömmlichen Verteiler, der eine durch 30

Feuerbeschichtung behandelte umlaufende Elektrode hatte, der erfindungsgemäße Verteiler gemäß diesem Beispiel eine Störunterdrückung von mehr als 10 dB hatte. Darüberhinaus hatte im Vergleich mit einem Verteiler, bei dem ein

elektrisch leitendes Ferrit verwendet wurde und der zwar 35

eine verhältnismäßig hohe Störunterdrückungswirkung

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hatte, aber hinsichtlich der Haltbarkeit nachteilig wTTi, hatte der Verteiler gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine höhere Haltbarkeit und hat. selbst nach einer tatsächlichen Fahrtleistung des Fahrzeugs von 100000 km keine Probleme ergeben.

Die Elektrode gemäß diesem Beispiel zeigt nicht ihre hervorragende Leistungsfähigkeit, wenn die Oberfläche

_1Q nach dem Sintern mittels einer Schleifmaschine oder dergleichen geschliffen wird, da durch die Schleifbearbeitung die hauptsächlich aus Zinkoxid bestehende Schicht an der Oberfläche freigelegt wird, während die Ferritschicht abgetragen wird. Falls jedoch die dermaßen bearbeitete Elektrode einer Wärmebehandlung in Luft (sauerstoffhaltiger Atmosphäre) bei einer Temperatur über 600⁰C unterzogen wird, kann an der Oberfläche wieder die Schicht aus dem Ferrit gebildet werden. Die Dicke der Schicht kann durch die Bedingungen bei der Wärmebehand-

₂Q lung gesteuert werden. Die Ergebnisse sind in Fig. 9 gezeigt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß mit zunehmender Temperatur die Dicke der Ferritschicht größer wird.

Die Fig. 6 zeigt das Ergebnis der Röntgenstrahlen-Beugungsmessung bzw. -Diffraktometrie an der Oberfläche der Elektrode unmittelbar nach der Schleifbearbeitung, während die Fig. 7 das Ergebnis der Röntgenstrahlen-Beugungsmessung an der Oberfläche der Elektrode nach einer Wärmebehandlung bei SOO⁰C über 10 Minuten zeigt. Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß durch das Sintern die Ferritschicht wieder gebildet wird, da infolge der Wärmebehandlung die Spitzen für ZnO verschwinden und nur die Spitzen für Ferrit zu sehen sind.

BAD

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Beispiel 2 35225 A4

Nachdem 50 MoI-S Eisenoxid (Fe₂O₃), 35 MoI-S Nickeloxid (NiO) und 15 MoI-I Zinkoxid (ZnO) in einem Naßverfahren in einer Kugelmühle gemischt und pulverisiert wurden, wurde das Gemisch bei 1100⁰C über 2 h gesintert, um damit synthetisch Ni-Zn-Ferrit herzustellen. Das Ferrit hatte eine magnetische Permeabilität 1000. Ein Ausgangsmaterial ,Q A wurde dadurch hergestellt, daß 40 MoI-S des dermaßen hergestellten Ferrits und 60 MoI-I Zinkoxid ungefähr 1 Gew.-I Polyvinylalkohol (PVA) als Bindemittel hinzugefügt wurde.

.f. Nachdem 50 MoI-I Eisenoxid (Fe₇O-) mit 21 MoI-S Nickeloxid (NiO) und 29 MoI-I Zinkoxid (ZnO) in einem Naßverfahren in einer Kugelmühle gemischt und pulverisiert wurden, wurde das Gemisch bei 1100°C über 2 Stunden gesintert, um synthetisch Ni-Zn-Ferrit herzustellen. Ein

Ausgangsmaterial B wurde dadurch hergestellt, daß dem auf 20

diese Weise hergestellten Ferrit ungefähr 1 Gew.-S Polyvinylalkohol (PVA) als Bindemittel hinzugefügt wurde.

Diese Ausgangsmaterialien A und B wurden in einem

._ Gewichtsverhältnis (Ausgangsmaterial A = 40 MoI-I Ferrit 25

+ 60 MoI-I ZnO) : (Ausgangsmaterial B = Ferrit) = 5 : 1 abgewogen und in einem Trockenverfahren in die in Fig. 10 gezeigte Form einer umlaufenden Elektrode mit dem Ferritanteil des Ausgangsmaterials B als Entladungsoberfläche und dem Restanteil als Grundkörper gepreßt (wobei in diesem Fall ein Viertel des Gesamtanteils die Ferritschicht 102b in dem in Fig. 10 gezeigten Zustand bildete).

Das Formungsprodukt wurde unter folgenden Bedingungen 35

gesintert: Temperaturanstiegsgeschwindigkeit 100⁰C je

BAD ORlQiNAL

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Stunde, Verweiltemperatur 1400°C, Verweilzeit 2 Stunden und Temperaturabfallgeschwindigkeit 100⁰C je Stunde.

Die umlaufende Elektrode wurde in den Zündverteiler eingebaut und dieser unter Drehung der Kurbelwelle mit 1500 U/min betrieben; das Ergebnis von Messungen hierbei ist in der Fig. 13 gezeigt, die Frequenzkennlinien der elektrischen Feldstärke wiedergibt, wobei 1 μΥ/m = 0 dB

IQ im Frequenzbereich 120 kHz gilt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß im Vergleich zu dem herkömmlichen Produkt bzw. dem herkömmlichen Verteiler mit der Metallelektrode als Vergleichsmuster der Verteiler gemäß diesem Beispiel eine Störunterdrückungswirkung von 15 bis 2 0 dB

,c ergibt, die damit im wesentlichen das gleiche Ausmaß wie bei einer Ferritelektrode hat.

Während als jeweilige Ferrite für die Ausgangsmaterialien A und B die bei dem Beispiel beschriebenen ungefähr optimal gewählt waren, sind als jeweilige Ferrite für die Ausgangsmaterialien A und B auch Ferrite verwendbar, die durch ^Ni _x ^zni__xFe₂0₄ mit χ = 1 bis 0,3 dargestellt sind.

Es wird ein Zündverteiler für den Einsatz in Brennkraftmaschinen angegeben, der Entstörfunktion durch das Unterdrücken der Entstehung von Funkwellen-Störsignalen hat, welche durch Funkenentladungen zwischen einer umlaufenden Elektrode und am Drehumfang derselben dieser gegenübergesetzten feststehenden Elektroden verursacht werden. Der

Zündverteiler hat feststehende Elektroden und eine umlau-3U

fende Elektrode, wobei jede der mehreren feststehenden Elektroden oder die umlaufende Elektrode einen Grundkörper, der durch ein Sinterprodukt aus Zinkoxidpulver und Ferritpulver gebildet ist, und eine an der Oberfläche des

Grundkörpers einstückig mit diesem ausgebildete Oberflä-35

chenschicht aufweist, die hauptsächlich aus Ferrit besteht.

Claims (6)

TeDTKE - BüHLING ■ KlNNE - GbUPE .-·. SSSSSSKÄ .-·..- SSSSSSKeÄ O .'■":■-: :; :DiqJ*-Iog."H;Tiedtke RAMS - OTRUIF Dipl.-Wem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne 3522544 Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 - 537377 cable: Germaniapatent München 24. Juni 1985 DE 4919 case F-83-D Patentansprüche

1. Zündverteiler für Brennkraftmaschinen, mit mehreren feststehenden Elektroden, die jeweils mit einer Zündkerze der Brennkraftmaschine verbunden sind, und mit einer umlaufenden Elektrode, die in Verbindung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dreht und bei der Drehung aufeinanderfolgend den jeweiligen feststehenden Elektroden unter Bildung eines kleinen Spalts gegenübergesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mehreren feststehenden Elektroden (3) oder die umlaufende Elektrode (10) einen Grundkörper (101), der aus einem Sinterprodukt aus Zinkoxidpulver und Ferritpulver gebildet ist, und eine einstückig auf der Oberfläche des Grundkörpers ausgebildete Oberflächenschicht (102) aufweist, die hauptsächlich aus Ferrit gebildet ist.

2. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (101) der Elektrode (3, 10) aus einem Sinterprodukt aus 80 bis 95 MoI-! Zinkoxidpulver und 5 bis 20 MoI-I Ferritpulver gebildet ist.

3. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (101) der Elektrode (3, 10) aus einem Sinterprodukt aus 50 bis 95 MoI-I Zindoxidpulver und 5 bis 50 MoI-I Ferritpulver gebildet ist.

Dresdner Bank (München) Kto 3939844 Deutsche Bank (München) Kto 2861060 Postscheckamt iMCi^c^ei) Kto 670-43-804

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4. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrit als Bestandteil für das Bilden der Elektrode (3, 10) Nickel-Zink-Ferrit 5 oder Mangan-Zink-Ferrit ist.

5. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (102) durch Sintern in einer Atmosphäre gebildet ist, die zu-

q mindest Sauerstoffgas enthält.

6. Zündverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (102) eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 1 mm hat.

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