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Vorrichtung zur Beobachtung derArbeitsweise von hochgespannten elektrischen
Stromkreisen, insbesondere von Zündstromkreisen von Verbrennungsmotoren Die Erfindung
bezieht sich auf Hilfsmittel, die bestimmt sind, die Möglichkeit zu geben, die Arbeitsweise
von elektrischen Hochspannungskreisen zu beobachten, und betrifft im besonderen
als Anwendungsbeispiel, welches das größte praktische Interesse darzubieten scheint,
jedoch nicht ausschließlich, unter diesen Hilfsmitteln solche, -die für die Kontrolle
der Wirkungsweise elektrischer Hochspannungskreise bei Verbrennungsmotoren bestimmt
sind. Die Erfindung hat grundsätzlich den Zweck, solche ,genannten Hilfsmittel so
auszugestalten, daß sie betriebssicherer und wirksamer werden, als dies bisher möglich
war.
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Die Erfindung besteht in der Hauptsache darin, die in Frage kommenden
Hilfsmittel in einem besonderen niedergespannten elektrischen Stromkreis anzuordnen,
in dem beliebige Vorrichtungen vorgesehen sind, durch welche ein Stromfluß, in diesen
Stromkreis angezeigt werden kann, und ferner in diesen gleichen Stromkreis Vorrichtungen
einzuschalten, die erregt werden können durch den Stromdurchgang in den Hochspannungsstromkreisen,
deren Arbeitsweise man beobachten will. Diese Vorrichtungen bestehen aus bekannten
Bauelementen und benutzen die Eigenschaft, welche gewisse Materialien, wie z. B.
Eisenfeilspäne, Kohlepulver o. dgl., haben, nämlich die, daß sie dem Stromdurchgang
veränderliche Widerstände darbieten, wenn elektromagnetische Wellen sie erregen.
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Die Erfindung besteht neben dieser grundsätzlichen Anordnung in der
Vorsehung gewisser anderer Vorrichtungen, welche zweckmäßig zur gleichen Zeit zur
Benutzung kommen und die weiter unten eingehender erläutert werden.
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Für den Spezialfall, wo die Erfindung für die Kontrolle von Zündkerzen
von Verbrennungsmotoren verwendet wird, umfaßt die Erfindung eine ganz bestimmte
Anlage und bestimmte Verwirklichungsmöglichkeiten. Außerdem bezieht sich die Erfindung
noch besonders, als Beispiel eines neuen technischen Produktes, auf- orrichtungen,
die die in Frage kommenden Hilfsmittel in Tätigkeit setzen, und zusätzlich zu der
Anwendung dieser Vorrichtungen auf besondere Hilfsmittel, die für die Montage geeignet
sind, wie auch für den Zusammenbau ähnlicher Vorrichtungen, insbesondere bei Motorfahrzeugen,
wie Automobilen, Flugzeugen, Booten o. dgl.
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Die Erfindung kann in jeder beliebigen Weise, z. B. so ausgeführt
werden, wie dies im nachstehenden näher beschrieben wird.
Beschreibung
und Zeichnungen sind dabei in der Hauptsache jedoch ein Erläuterungsbeispiel zum
Verständnis der Erfindung.
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Die Fig. z bis 3 der Zeichnungen zeigen schematisch gemäß denen verschiedener
Verwirklichungsmöglichkeiten eine Anlage für die Kontrolle der Zündkerzen eines
Verbrennungsmotors, wobei die Anlage gemäß dem Erfindungsgedanken ausgeführt ist.
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Nach der Erfindung und im besonderen nach derjenigen ihrer Anwendungsmöglichkeiten,
wie auch nach der Verwirklichung und Ausführung der verschiedenen Teile, die diese
benötigt, handelt es sich z. B. um die Herstellung einer Vorrichtung, die geeignet
ist, die gute Wirkungsweise der Zündkerzen eines Verbrennungsmotors mit mehreren
Zylindern, wie sie Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, Motorboote usw. besitzen, zu beobachten.
Zu diesem Zweck geht man in folgender oder in einer anderen ähnlichen Weise vor:
Man benutzt, in der Hauptsache, um die Anlage :zu schaffen, Röhren, .die die Technik
»Branly«- oder »Fritter«-Röhren nennt, und verwendet die Eigenschaft, die verschiedene
Materialien aufweisen, nämlich dem Durchgang :des elektrischen Stroms einen veränderlichen
Widerstand darzubieten, wenn elektromagnetische Wellen sie erregen, wobei diese
Röhren bestehen z. B. aus Cohärer-Röhren, die mit metallischen Feilspänen gefüllt
sind und die den Strom nur durchgehen lassen, wenn die Feilspäne von einer elektrischen
Welle getroffen werden, oder ,aus Anticohärer-Röhren, die bestimmte Pulver, wie
z. B. Kohlepulver, enthalten, für welche der Widerstand, der dem Strom sich entgegensetzt,
sich schrittweise vergrößert, wenn eine elektrische Welle das Pulver erregt.
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Man ordnet diese Röhren in .der üblichen Weise an, indem man ihnen
:eine Umkleidung aus isolierendem Material wie z. B. aus Glas gibt, und indem man
sie .mit zwei metallischen Polen a1, a2 an ihren Enden versieht, wobei die Klemmen
in gutem Kontakt mit dem Material stehen, das -die Röhren füllt.
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Man sieht gleichartige Röhren in einer Zahl vor, die gleich der Zahl
:der zu kontrollierenden Zündkerzen ist, und verbindet die Röhren, .einmal in entsprechender
Weise mit ,den verschiedenen Kerzen mit Hilfe von Hilfsmitteln, die so beschaffen
sind, daß die elektromagnetischen Wellen, die unter -:dem Einfluß des Funkenabrisses
entstehen, auf die Röhren übertragen werden können, und ferner durch ihre Klemmen
a1, a2 mit einem niedergespannten elektrischen Stromkreis, der mit geeigneten Anzeigevorrichtungen
versehen ist, an denen der Fluß eines Stromes in diesem Stromkreis abgelesen werden
kann.
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Hinsichtlich der Richtlinien, die Geltung haben, zunächst für die
Wahl der geeigneten Mittel, durch welche die elektrischen Wellen auf die Röhren
zu übertragen sind, hat man z. B. die Möglichkeit, eine metallische Kapazität b
vorzusehen, die jede der Röhren umgibt und durch eine geeignete Leitung bl- mit
einer entsprechenden Kerze verbunden ist, und ferner zweckmäßig darauf zu achten,
daß die verschiedenen Röhren in der Nähe der zugehörigen Kerzen sich befinden, um
die Länge der Verbindungsdrähte b1 zu verringern, die den hohen Zündspannungen unterworfen
sind und v orteilhafterweise ebenso wie die äußere Fläche der Kapazitäten b isoliert
sind, wobei .diese Röhren z. B. für einen Motor mit mehreren hintereinanderliegenden
Zylindern auf einer Platte c vorgesehen sind, die in der Nähe des Motorblockes befestigt
sind.
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Hinsichtlich :der Gesichtspunkte, die für den niedergespannten Stromkreis
zu beachten sind, geht man vorteilhaft gemäß einer der auf den Zeichnungen dargestellten
.drei Verwirklichungsmöglichkeiten vor, wobei die Verwirklichungsmöglichkeiten nach
Fig. r und 2 sich auf den Fall beziehen, wo man Cohärer-Röhren benutzt, während
die dritte Verwirklichung in Fig. 3 die Benutzung von Anticohärer-Röhren voraussetzt.
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Nach der ersten Verwirklichungsmöglichkeit, wie sie in Fig. z gezeigt
ist, schaltet man nacheinander in demselben Stromkreis in Serie: zunächst die verschiedenen
Röhren Al, A2, A3, A4, A5, A°, wobei .die letzte Röhre -dieser Röhrenkette
zweckmäßig, da in dem Stromkreis nur eine Niederspannung vorhanden ist, an die Maschinenmasse
gelegt wird, um die Notwendigkeit von Leitungsverlegungen zu verringern, ferner:
die Niederspannungsstromquelle, die z. B. aus einer Akkumulatorenbatterie d besteht,
gleichzeitig auch die Beleuchtung des Fahrzeuges und anderer Aufgaben ;des Fahrzeugakkumulators
übernehmen kann und mit einem ihrer Pole an Masse liegt, und schließlich geeignete
Hilfsmittel, die den Durchgang des Stromes durch den Stromkreis anzeigen, wobei
man diese Hilfsmittel vorzugsweise an -der Spritzwand dis Fahrzeuges befestigt und
sie z. B. durch eine Glühlampe e ersetzt.
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Man bemerkt so, daß ein solcher Stromkreis, wenn man -ihn .z. B. mit
Hilfe eines Schalters f schließt, einen Strom durchgehen läßt, sobald der Motor
in Arbeit ist, unter der Voraussetzung, .daß alle Zündkerzen einwandfrei arbeiten,
da dann die Röhren gefrittet werden. Im Augenblick dagegen, wo eine Kerze zu arbeiten
aufhört, gleichgültig, welches der Grund auch hierfür ist, wird die entsprechende
Cohärer-Röhre aufhören Stromleiter zu sein, da ja die Entfrittung der
Röhre
auf alle Fälle durch die Stöße und Erschütterungen des Fahrzeugs gewährleistet und
zweckmäßig sogar noch mit Hilfe einer besonderen Vorrichtung, wie z. B. eines Hammers,
sichergestellt wird, der gegen die Platte c schlagen kann, wobei dieser Hammer beispielsweise
durch einen parallel oder in Serie geschalteten Elektromagneten betätigt wird, der
in dem erwähnten Stromkreis liegt.
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Die vorbeschriebene Vorrichtung könnte jedoch Fehltneldungen geben,
da ja die verschiedenen Cohärer-Röhren sich ungewollt aufladen könnten, so daß diejenige
der Röhren, die einer nicht arbeitenden Kerze entspricht, sich noch in einen Zustand
versetzen könnte, in dem sie gefrittet ist. Um :diesen -Nachteil zu beseitigen,
schaltet man im ebenschlulj zwischen jeden Cohärer und die Masse Vorrichtungen,
wie Kondensatoren 1-t oder auch Röhren mit pulverisiertem Graphit, wobei diese Hilfsmittel
geeignet sind, den. auf jede Fritterröhre gebrachten elektrischen Wellen durch die
Kapazität b den Abfluß zur Masse zu gestatten und sie daran zu hindern, die nachfolgende
Cohärer-Röhre zu fritten, ohne daß jedoch der niedergespannte Strom zur Masse abfließen
kann.
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Gemäß einer zweiten Verwirklichungsmöglichkeit der Erfindung führt
man die Schaltung, mit Ausnahme der Hilfsmittel, die den Stromdurchgang anzeigen
sollen, in einer Weise aus, die durchaus der vorbeschriebenen Schaltung entspricht,
verbessert die Schaltung jedoch in der Weise, daß hinsichtlich der Punkte, die die
Stromanzeigemittel betreffen, man hierfür eine Glühlampe e verwendet, die man nicht
mehr mit dem Stromkreis in Serie, sondern parallel legt, wobei dann der Lampenstromkreis
mit .dem Hauptstromkreis, der die Cobärer-Röhren enthält, in solcher Weise verbunden
wird, daß die Lampe aufleuchtet, wenn der Strom in dem Hauptstromkreis auf Grund
der schlechten Wirkungsweise einer Zündkerze unterbrochen ist, indem man z. B. in
den Hauptstromkreis einen Elektromagneten i einschaltet, der während des Stromdurchgangs
in diesem Stromkreis einen Unterbrecher anzieht, der seinerseits den Strom in dem
Glühlampenkreis unterbricht, diesen Stromkreis dagegen schließt, sobald der Unterbrecher
durch Aufhören des Stromflusses in den Hauptstromkreis wieder frei wird.
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Selbstverständlich kann man in dem Hauptstromkreis auch hier einen
Unterbrecher f vorsehen, der die Möglichkeit gibt, nur dann die Batterie in den
Hauptstromkreis zu schalten, wenn der Fahrzeugführer seine Kerze prüfen will.
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Gemäß der dritten Verwirklichungsmöglichkeit der Erfindung, bei der,
gemäß Fig. 3, Anticohärer-Röhren benutzt werden, schaltet man diese Röhren parallel
in einen Stromkreis, der aus der Energiequelle (Batterie d) und den Hilfsmitteln
besteht, durch die der Stromübergang abgelesen werden kann (Unterbrecher f und Glühlampe
e).
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist dann die, daß, wenn alle Kerzen
zünden, die verschiedenen Röhren dem Strom einen großen Widerstand entgegensetzen,
so daß die Glühlampe e dunkel bleibt und, wenn eine Zündkerze zu arbeiten aufhört,
die entsprechende Röhre im gleichen Augenblick ein Leiter wird, der den Strom fließen
läßt und ein Aufleuchten der Glühlampe bewirkt.
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Gleichgültig, welche der verschiedenen Verwirklichungsmöglichkeiten
man wählt, erhält man eine Anlage, bei der der Fahrzeugführer in jedem Augenblick
den Zustand seiner Zündkerzen erkennen kann und bei der er durch das Erlöschen (Fig.
i) oder durch das Aufleuchten (Fig. 2 und 3) der Glühlampe von der schlechten Arbeitsweise
einer der Zündkerzen benachrichtigt wird.
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" In diesem letzteren Falle verbleibt dem Fahrzeugführer nur die Aufgabe,
die Zündkerze zu ermitteln, die nicht mehr arbeitet. Er löst diese Aufgabe, indem
er entweder jede Kerze mit Hilfe der bekannten im Handel befindlichen Kerzenprüfer
mit Neon-Röhren o. dgl. prüft, oder auch indem er bei den Ausführungen nach Fig.
i und 2 sich einer geeigneten Vorrichtung wie z. B. eines Shunts bedient, durch
die er die Klemmen Al, AZ der Röhren kurzschließen kann. Indem er nacheinander
die verschiedenen Cohärer-Röhren kurzschließt, wird ihm sofort die Entdeckung der
Cohärer-Röhre ermöglicht, die der nicht .arbeitenden Zündkerze entspricht.
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Die Erfindung gestattet also. Anzeigevorrichtungen einzubauen, welche
gegenüber den vorhandenen zahlreiche Vorteile aufweisen, insbesondere den Vorteil,
daß nur eine geringe Zahl von Leitungen zu verlegen sind, da die Spritzwand oder
die Anzeigenlampe die dort endenden Drähte und einen Unterbrecher erhält und die
Montage sehr einfach wird, den Vorteil, daß nur ein niedergespannter An:zeigestrornkreis
benutzt werden muß, während die Hochspannungsverbindungen sehr kurz sind, indem
sie lediglich zwischen den Polen der Zündkerze und .der Röhrenkapazität sich befinden,
so daß sich eine Anordnung ergibt, die aus den genannten Gründen eine große Sicherheit
bietet, da .die Möglichkeit des Durchbrennens oder des Kurzschlusses ausgeschaltet
ist, eine Möglichkeit, die gerade bei den bis jetzt bekannten Vorrichtungen eine
große Gefahrenquelle darstellt,
da die Hochspannung durch die S-ckundärseite
der Magnetmaschine und durch Leitungen bis zu dem Organ (Neon-Röhren o. dgl.) geführt
wird, die an der Spritzwand befestigt sind, so daß die Funken die Möglichkeit haben,
auf dem langen Weg zwischen ihrem Kontrollorgan und den Kerzen eine geeignete Stelle
des unerwünschten Überganges zu finden, den Vorteil, wegen der vorgenannten Gründe
für vielzylindrige Fahrzeugverbrennungsmotore besonderes Interesse zu bieten, da
,hier ja sowohl die Leitungsverlegung viel Raum beansprucht und Umstände verursacht,
sobald @die bekannten Hilfsmittel verwendet werden, und da andererseits die Möglichkeit
eines unerwünschten Funkenüberganges schon aus Gründen der Feuergefährlichkeit verringert
werden muß, und schließlich den Vorteil, daß eine viel sicherere Wirkungsweise als
bei den bekannten Vorrichtungen, insbesondere als bei den Unterbrechungsvorrichtungen,
erhalten wird, deren Funkenelektroden sich bald abnutzen.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung, wie dies auch schon
in der Einleitung der Erfindung erklärt wurde, keineswegs auf die Verwirklichungsmöglichkeiten,
die hier noch im besonderen beschrieben wurden, noch auf Einzelheiten der dargestellten
Schaltungen. Die Erfindung umfaßt vielmehr alle Ausführungsvarianten im Rahmen des
Hauptgedankens, so z. B. können an Stelle einer Glühlampe andere Mittel, wie Glocken
o. dgl., benutzt werden.