DE591574C - Elektrische Zuendungsanordnung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge, mit Widerstaenden fuer die Unterdrueckung von Hochfrequenzstoerschwingungen - Google Patents

Description

Es besteht ein großes Bedürfnis, so z. B. zum Zweck der Reklame einen Radioapparat auf einem Kraftfahrzeug anzubringen. Hierbei hat sich nun herausgestellt, daß durch die Schwingungen, die in der Zündungsanordnung des Fahrzeugmotors auftreten, die einwandfreie Wirkungsweise des Radioapparates erheblich beeinträchtigt wird.

Es sind schon verschiedene Vorschläge bekanntgeworden, die- darauf hinzielen, diese Störungsschwingungen zu unterdrücken, damit der Radioapparat einwandfrei arbeiten kann. Alle diese bekannten Vorschläge bauen sich auf der Annahme auf, daß es vollkommen genügt, die Grundschwingungen, die infolge der Zündung beim Kraftfahrzeugmotor auftreten, zu unterdrücken, damit sie nicht zu dem Radioapparat gelangen. Diese Annahme trifft keineswegs zu, vielmehr ist festgestellt worden, daß gerade die höheren Frequenzschwingungen, die durch das Funken in der Zündungsanordnung des Kraftfahrzeugmotors entstehen, in schwerwiegender Weise den Radioapparat in seinem Betrieb stören.

Eine der bekannten Anordnungen z. B. besteht darin, daß als Störschutz ein Widerstand und eine parallel dazu geschaltete Induktionsspule Verwendung finden. Diese Anordnung weist sowohl eine Kapazität als auch eine Induktivität auf, so daß dieselbe die Frequenz der Störschwingungen keineswegs unterdrücken, sondern lediglich nur die Frequenz dieser Störschwingungen verändern kann. Eine weitere bekannte Anordnung benutzt ebenfalls als Störschutz einen Widerstand, der in Form einer Spule auf einem Isolationsstück aufgewickelt ist. Bei der'in Frage kommenden hohen Frequenz der Störschwingungen besitzt diese Spule auch einen induktiven und kapazitiven Widerstand, so daß dieselbe bloß die Frequenz der Störschwingungen ebenfalls nur ändern, aber nicht unterdrücken kann. Schließlich sind auch Anordnungen bekanntgeworden, die eine Kette von mehreren Widerständen bilden, die in Reihe mit den die Funken erzeugenden Teilen des Motors geschaltet sind. Eine derartige Kette besitzt ebenfalls einen induktiven und kapazitiven Widerstand, so daß sie all die Störschwingungen nicht vernichten kann. 50· Es enthalten also sämtliche bekannten Anordnungen eine beträchtliche Induktanz und Kapazität, so daß sie resonanzempfindlich sind und die Frequenz der Störschwingungen nur

ändern, nicht aber sämtliche Störschwingungen unterdrücken können.

Gemäß vorliegender Erfindung ist nun die Aufgabe gestellt, gerade diejenigen Frequenz-Störschwingungen, nämlich die Hochfrequenzstörschwingungen zu unterdrücken, die vor allem einen schädlichen Einfluß auf den Betrieb des Radioapparates ausüben. Die vorliegende Erfindung geht also von einer ganz

ίο anderen Erkenntnis aus als die bekannten Anordnungen. Um tatsächlich die Hochfrequenzstörschwingungen zu unterdrücken, wird gemäß der Erfindung in der Nähe einer jeden Funkenstrecke in der Zündungsanordnung des Kraftfahrzeugmotors ein Einzelwiderstand in Form einer im wesentlichen nicht induktiven und nicht kapazitiven Widerstandsblockeinheit untergebracht.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal kann die Widerstandsblockeinheit, die also im wesentlichen weder Kapazität noch Induktivität besitzt, in Reihe mit einer Zündkerze des Kraftfahrzeugmotors eingeschaltet werden. Sie kann an der Zündkerze befestigt

as sein.

An Hand der beiliegenden Abbildungen wird die Erfindung näher beschrieben. Es handelt sich dabei um eine besondere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein ■ Radioempfänger auf einem Automobil sich befindet.

Die Abb. ι stellt eine Seitenansicht eines Teiles des Automobiles mit dem Radioempfänger dar. Dabei sind einige Teile weggelassen, um gerade diejenige Anordnung der Teile zeigen zu können, welche die Erfindung verkörpern. Einige dieser Teile sind schematisch dargestellt.

Die Abb. 2 zeigt eine Seitenansicht eines Widerstandes, der für einen Teil der Stromkreisanordnung für das Zündungssystem Verwendung findet.

In der Abb. 3 ist ebenfalls eine Seitenansicht eines gegenüber dem der Abb. 2 etwas abgeänderten Widerstandes gezeigt.

Die Abb. 4 bringt eine Schaltung für den Generator und die Zündstromkreise für ein Automobil zur Ansicht. In dieser Schaltung sind die verschiedenen Mittel untergebracht, wodurch die Erfindung eine praktische Lösung erfährt.

Die in den einzelnen Abbildungen verwendeten gleichen Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Teile.

Die Abb. 1 zeigt den Vorderteil oder die Haube 10 eines Automobiles, in welcher die Maschine 12 untergebracht ist. Letztere treibt einen Generator 16 an, der die Batterie 18 mit dem notwendigen Strom versieht und auch die erforderliche Spannung für den Betrieb der Lampen, der Zündungsanordnung und der anderen elektrischen Zubehörteile liefert, mit welchen die Automobile allgemein ausgerüstet sind.

Ein Radioempfangsapparat 26 befindet sich auf dem Automobil, vorzugsweise ist derselbe in der Nähe oder an dem Spritzbrett 28 aufgehängt, damit das Rundfunkgerät in leichter und bequemer Weise bedient werden kann. Der Radioempfangsapparat 26 ist nur sehematisch in der Seitenansicht dargestellt, da die Einzelteile des Apparates für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind. Die Leitungen und die Schaltung des Apparates, welche elektromagnetisch mit der Zündanordnung gekoppelt sind, die nahe dem Radioempfangsapparat sich befindet, sind natürlich wichtig.

In der Abb. 4 ist schematisch eine Hochspannungszündungsanordnung dargestellt, die für eineMehrzylinderbrennkraftmaschine verwendet wird. Ferner ist der Generator 16 und die Batterie 18 vorhanden. Die Anordnung enthält weiter eine Schalteinrichtung 35, um selbsttätig den Generator 16 in den Lade-Stromkreis der Batterie 18 ein- bzw. auszuschalten. Der Generator 16 besitzt einen Anker 32 sowie Reihen- und Nebenschlußfeldwicklungen 30 bzw. 3o_e. Die eine Klemme des Generators ist mit Erde verbunden, welche in der üblichen Weise aus den Metallmassen der Maschine und des Fahrzeugrahmens besteht, während die andere Klemme über die Schalteinrichtung 35 mit der Potentialklemme der Batterie 18 in Verbindung steht. Die andere Klemme der Batterie 18 ist geerdet. Die Schalteinrichtung 35 besteht aus einem Schalthebel 34, um den Generator an die Batterie an- bzw. abzuschalten. Die Schalteinrichtung 35 wird durch eine elektromagnetische Vorrichtung betätigt, die sowohl eine hohe Induktanz und eine hochohmige Spule 36 als auch eine niedrige Induktanz und eine niedrigohmige Spule 37 aufweist, so daß dieselbe durch die Geschwindigkeit der Maschine 12 gesteuert werden kann. Die Spulen 36 und 37 haben eine gemeinsame Verbindung 38. Die Spule 36 liegt mit ihrer einen Klemme an Erde. Die Spannungsklemme der Batterie 18 ist über eine Leitung 40 mit einem am Spritzbrett sitzenden Schalter 42 verbunden, der gewöhnlich Zündschalter genannt wird. Die Leitung 40 führt über den Schalter zu der Klemme der Primärwicklung 44 eines Transformators 20. Die andere Klemme der Primärwicklung 44 ist über einen Kontakt (nicht dargestellt) des Unterbrechers 43 mit dem Verteiler 22 verbunden. Der andere Kontakt (nicht dargestellt) des Unterbrechers 43 liegt an Erde. Der Unterbrecher 43 besitzt ein sich drehendes, durch die Nockenwelle oder einen anderen beweglichen Teil der

Maschine angetriebenes Steuerglied und dient zum Schließen und Unterbrechen des Stromkreises der Primärspule 44 in gewissen Intervallen. Eine Leitung 90, deren eines Ende mit der Spannungsklemme der Batterie 18 verbunden ist, führt zu dem Radioempfangsapparat 26, um denselben mit der notwendigen elektrischen Energie zu beliefern.

Die Sekundärspule 46 des Transformators 20 ist mit ihrer einen Klemme über die Leitung 48 mit dem mittleren Kontaktstück 50 des Verteilers 22 verbunden, während die andere Klemme an Erde liegt. Das mittlere Kontaktstück 50 wird mittels einer Einrichtung, z. B. eines sich drehenden Kontaktarmes 51, dessen Stellung durch die Maschine 12 gesteuert wird, nacheinander mit den Kontakten 52 in Berührung gebracht, die durch besondere Leitungen 48_a mit den isolierten Klemmen der Zündkerzen 24 in Verbindung stehen, von welchen sechs dargestellt sind. Die Zündkerzen besitzen die übliche Bauart und bestehen aus einer äußeren, an dem Zylinderkopf 54 der Maschine geerdeten Hülse und einem inneren Teil, der gegen die Hülse isoliert ist und mit einem der Kontakte 52 in Verbindung steht. Durch die Zündkerzen werden die Funkenstrecken gebildet, welche sich innerhalb der Zylinder befinden, und die Zündkerzen wirken infolge ihrer besonderen Bauart als Kondensatoren in dem Hochfrequenzstromkreis, wie dies nachher noch erläutert wird.

Der Verteiler 22, welcher in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben ist, hat die übliche Bauart, und es ist nur eine einzelne Zündspule für eine Maschine erforderlich, die eine Anzahl von Zylindern aufweist. Bei derartigen Maschinen treten die Explosionen in bestimmten Zeitfolgen auf. Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung, wie sie hier beschrieben wird, auch auf ein anderes Zündsystem angewendet werden kann, welches nach demselben Prinzip arbeitet, d. h. wo eine Funkenstreckenentladung oder eine ähnliche elektrische Entladung benutzt wird.

Es ist klar, daß der Radioempfangsapparat 26, wenn er nicht besonders geschützt wird, in seinem Betrieb durch die normalerweise entstehenden sehr hohen Frequenzschwingungen gestört wird, die in einer Größenanordnung von 10 000 kHz infolge von bestimmten Vorgängen, z. B. infolge der Funkenbildung an den Kommutatorbürsten des Generators 16, des Lichtbogens an der Schalteinrichtung 34, des Lichtbogens an dem Unterbrecher 43, der Funkenbildung an den Verteilerkontakten 52 und der Funkenentladungen an den Zündkerzen 24, auftreten. Wenn der Verteiler 22 außerdem noch eine Hilfsfunkenstr'ecke (nicht dargestellt) besitzt, was oft der Fall ist, so tritt auch diese als Störungsquelle auf. Es sei bemerkt, daß die Störschwingungen in zwei Gruppen geteilt werden können. Die eine Gruppe liegt auf der Sekundärseite des Transformators 20 innerhalb des Hochspannungsstromkreises. Diese Gruppe erzeugt gewöhnlich die stärkste Störung. Die andere Gruppe liegt auf der Primärseite des Transformators innerhalb der Niederspannungsstromkreise. Die Störschwingungen der zweiten Gruppe können wesentlich mit Hilfe von Kondensatoren geeigneter hoher Kapazität verringert werden, die parallel zu denjenigen Teilen liegen, welche Funken erzeugen und auf diese Weise die Störschwingungen hervorrufen. Die Störschwingungen der ersten Gruppe jedoch können in dieser Art nicht eliminiert werden, und die Mittel und An-Ordnung, wodurch diese Schwingungen ausgeschaltet werden, bilden den Gegenstand vorliegender Erfindung.

Das Ausmaß der Störschwingungen, die in einem Draht durch die Unterbrechung eines Funkens auftreten, der sich in Reihe mit dem Draht befindet, ist großenteils von der jeweiligen verteilten Induktanz und Kapazität dieses Drahtes und anderen Faktoren abhängig. Die Störschwingungen in den Leitungen 48 und 48„ treten infolge der Funkenbildung an den Zündkerzen 24 und an dem Verteiler 22 auf. Die Größe und Frequenz dieser Stör- > schwingungen sind in großem Ausmaße von der verteilten Induktanz, Kapazität, Länge dieser Leitungen und von der Anordnung dieser Leitungen zueinander und'zur Erde abhängig. Die Störschwingungen werden hinter die Verbindungsstelle des. Drahtes 48 mit der Sekundärwicklung 46 des Transforma- _1Oo tors 20 infolge der hohen Impedanz nicht übertragen, welche im Transformator den Störschwingungen entgegenwirkt.

Es wurde gefunden, daß punktförmig verteilte, entsprechend hochohmige Widerstände mit einer niedrigen Kapazität und Induktanz, die gegebenenfalls an bestimmten Stellen in dem Sekundärstromkreis oder Hochspannungsstromkreisen einer Züridungsanordnung eingeschaltet werden, bewirken, daß -diese Strom wege, die gewöhnlich die durch das Funken in den Hochspannungsstromkreisen entstehenden Hochfrequenzschwingungen leiten, für diese Schwingungen aperiodisch werden, so daß die Schwingungen im wesentliehen vollständig unterdrückt werden. Ein derartiger Widerstand 64_fl ist in jeder der Leitungen 4S₂ angeordnet, die zu den Zündkerzen 24 führen. Ferner befindet sich ein derartiger Widerstand in der Leitung 48, die von der Sekundärseite der Induktionsspule 20 zu dem Kontaktmittelstück 50 des Verteilers

22 verläuft. Der punktförmig verteilte Widerstand 64 unterdrückt die Störschwingungen, die normalerweise in demjenigen Teil der Anordnung 48 entstehen, der diesen Widerstand mit der Induktionsspule 20 verbindet, da für die Schwingungen ein großer Widerstand vorhanden ist, die in dem anderen Teil der Anordnung zwischen dem Widerstand und dem Verteiler 22 entstehen, wo das Funken an den Kontakten 52 auftritt. Aus demselben Grunde unterdrückt die punktförmig verteilte Widerstandseinheit 64_a in wirksamer Weise die Störschwingungen, die durch das Funken an den Zündkerzen 24 in denjenigen Teilen der Anordnung 4S₀ auftreten, die diese Widerstände 6^_a mit den Kontakten 52 des Verteilers verbinden. Um die größte Wirkung bei der Unterdrückung der Störschwingungen zu erhalten, müssen die Widerstände 64 und 6^_a so dicht als möglich an dem Verteiler 22 bzw. an den Zündkerzen 24 sich befinden. < Der Widerstand 64 und die Widerstandsgruppe 04_a sind beide aus dem Grunde erforderlich, da zwischen dem Funken an den Zündkerzen 24 und dem an dem Verteiler 22 eine gewisse Zeitspanne liegt. Wenn es erwünscht ist, können noch andere Widerstände in die Leitungen 4S₀ nahe dem Verteiler 22 eingeschaltet werden.

Die Werte der punktförmig verteilten Widerstände 64 und 6^_a, die für die Unter-

( drückung der Störschwingungen notwendig sind, sind sehr veränderlich. So können

z. B! diese Widerstände Werte von 200 Ohm aufwärts besitzen, wobei diese Werte von den besonderen, in Frage kommenden Bedingungen.abhängig sind. Es wurde jedoch ,gefunden, daß ein Wert von 25 000 Ohm für einen Widerstand 64 oder 04_fl für den allgemeinen Gebrauch bei den verschiedenen Bedingungen sehr brauchbar ist. Die Widerstände 64 oder Ö4_a sind nicht nur in der Handhabung und in dem Einbau in den vorhandenen Anordnungen bequem, sondern sie können auch als normalisierte Ware hergestellt werden, um so diese Widerstände der allgemeinen Benutzung zugänglich zu machen. Es sei erwähnt, daß ungeachtet dem Wert des zu verwendenden Widerstandes dieser in keiner Weise die Wirkungsweise der Zündanordnung beeinflußt, da der Widerstand im Verhältnis zu dem Widerstand der Luftspalte klein ist, wenn die Stromkreisanordnung geöffnet ist. Der zusätzliche Widerstand dämpft nur die Schwingungen der Grundfrequenz.

Bei der besonderen, dargestellten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Widerstände 64 und 04_a aus Körpern von hohem Widerstandsmaterial, die in Isolationsgehäusen 66 untergebracht sind. Die Enden der hohen Widerstandskörper sind mit Metallklemmen 68 ausgerüstet. Benutzt man einen derartigen Körper aus hohem Widerstandsmaterial, so besitzt der Widerstand 64 oder 04_a fast keine Induktanz und nur eine sehr kleine verteilte Kapazität. Die Metallklemmen können bei 70 an die Leitungen angelötet sein, wie dies aus der Abb. 2 zu ersehen ist. Es ist selbstverständlich, daß die besondere Form des Widerstandes an sich für die Erfindung nicht wesentlich ist.

Da die besten Resultate für die Unterdrückung der Störschwingungen erzielt werden, wenn die Widerstände so nahe als möglich an den Funkenstellen sich befinden, so ist eine geeignete und wirksame Einrichtung gemäß der Erfindung gefunden worden, um die Widerstände 04_a in dem Stromkreis unmittelbar bei den Zündkerzen 24 anzuordnen. Für die Verbindung dient ein vorspringendes Ende eines Widerstandskörpers, welches durch eine Öffnung 76 eines Anschlußstreifens 78 hindurchgeht und mit demselben verlötet ist. Die andere öffnung 79 des Streifens 78 kann dazu benutzt werden, den Streifen an der Klemme einer Zündkerze zu befestigen. Das andere Ende des Widerstandskörpers kann durch Anlöten oder in einer anderen geeigneten Weise elektrisch mit der Leitung 48^ verbunden werden. Das Anbringen der Widerstände 64_a unmittelbar bei den Zündkerzen 24 und das Anordnen des Widerstandes 64 in nächster Nähe des Verteilers sind für die Unterdrückung der Störschwingungen besonders wirkungsvoll und stellen infolgedessen wichtige Erfindungsmerkmale dar.

Bei der besonderen Anordnung der Teile, wie sie in den vorliegenden Abbildungen dargestellt ist, können die Störschwingungen, die normalerweise auf der Niederspannungsseite der Induktionsspule 20 auftreten, wesentlich durch die Parallelkondensatoren 58, 60, 61 und 62 mit entsprechend hohen Kapazitäten vermindert werden. Diese Parallelkondensatoren besitzen im Vergleich zu den Niederfrequenzschwingungen der Primärzündstromkreise eine verhältnismäßig hohe Impedanz und beeinflussen nur wenig oder überhaupt nicht den Betrieb der Zündungsanordnung. Die Kondensatoren ändern vielmehr nur die Welle der brauchbaren Schwingungen der Grundfrequenz. Für die Hochfrequenzstörschwingungen jedoch, die durch die Funkenbildung oder durch kapazitive oder induktive Kopplung auftreten, weisen diese Kondensatoren nur eine äußerst niedrige Impedanz auf und bilden gewissermaßen Kurzschlußstromkreise für derartige Schwingungen. Ein Teil der Kondensatoren ist geerdet, so daß die Kopplung zwischen den Stromkreisen, die Kondensatoren besitzen, und den übrigen Stromkreisen wesentlich verringert

wird, wodurch hinwiederum eine wesentliche Verminderung der Störschwingungen in den übrigen Stromkreisen und dadurch eine wesentliche Verminderung der Störung durch diese erzielt werden.

Der Kondensator 58 liegt parallel zu den Klemmen des Ankers 32 des Generators 16. Auf diese Weise erhält man einen Weg mit niedriger Impedanz für die Störschwingun-

to gen, die durch die Funkenbildung an den Kommutatorbürsten auftreten. Der Kondensator 61 liegt zwischen der gemeinsamen Verbindung 38 der Spulen 36 und 37 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 35 zu dem Zweck, die Wirkung des Ein- bzw. Ausschaltens mit Hilfe des Schaltarmes 34 auf den Betrieb des Radioapparates 26 möglichst zu eliminieren. Der Kondensator 60 liegt parallel zu dem Unterbrecher 43 und parallel zu dem üblichen nicht dargestellten Kondensator, der mit dem Unterbrecher in Verbindung steht, um auf diese Weise die Wirkung des Funkens an dem Unterbrecher wesentlich zu verringern. Der Kondensator 62 liegt mit dem einen Ende an der Primärseite der Induktionswicklung 44, und das andere Ende dieses Kondensators ist geerdet. Auf diese Weise weist der Kondensator 62 eine niedrige Impedanz für die Störschwingungen auf, die in der Leitung 40 infolge der möglichen induktiven oder kapazitiven Kopplung mit den übrigen Leitungen oder Stromkreisen der Zündungsanordnung auftreten können. Infolge der besonderen Anordnung des Kondensators 62 wird die Wirkung dieser Störschwingungen wesentlich vermindert. Außerdem verhindert der Kondensator 62 die Übertragung der Störschwingungen über die Leitung 90 zu dem Radioempfangsapparat 26. Es wurde gefunden, daß ein Wert von 2 Mikrofarad für die Kondensatoren 58, 60, 61 und 62 genügende Resultate zeitigt.

Die hier beschriebenen Mittel für die Ausschaltung der Wirkung des Funkens in den Sekundärstromkreisen der Zündungsanordnung. sind wirkungsvoll, einfach und können als normalisierte Einheiten hergestellt werden. Überall können diese Mittel und nur mit geringen zusätzlichen Kosten eingebaut werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische Zündungsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Widerständen für die Unterdrückung der infolge der Funkenstrecken auftretenden Hochfrequenzstörschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einzelwiderstand in Form einer im wesentlichen nicht induktiven und nicht kapazitiven Widerstandsblockeinheit in der Nähe einer jeden Funkenstrecke vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsblockeinheit in Reihe mit einer Zündkerze des Motors eingeschaltet und an der Zündkerze befestigt bzw. durch dieselbe gehalten werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen