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Elektrische Zündvorrichtung Die Erfindung betrifft. eine elektrische
Zündvorrichtung zur Zündung von gasförmigem, flüssigem oder pulverförmigem Brennstoff.
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Wenn gasförmiger, flüssiger oder pulverförmiger Brennstoff als Treibstoff
benutzt wird, der in der üblichen Weise mit Druck durch eine oder mehrere Düsen
eingespritzt wird oder in zerstäubtem Zustande in eine Verbrennungskammer eingespritzt
wird, z. B. in durch Rohöl gefeuerte oder durch Rohöl angetriebene Öfen, Verbrennungskraftmaschinen,
Gasturbinen o. dgl., so entstehen große Schwierigkeiten beim Anlassen infolge der
Temperatur der Verbrennungsluft und des Brennstoffes, die im Vergleich mit der Temperatur,
bei der der Brennstoff vergast, niedrig ist. Aus diesem Grunde ist es für Anlaßzwecke
oft erforderlich, einen besonderen flüchtigeren Brennstoff, wie Gasolin, zu benutzen
oder die für das Anlassen erforderliche Wärme durch andere Mittel zuzuführen. Bei
bestimmten Arten von durch Rohöl angetriebenen Verbrennungskraftmaschinen ist es
beispielsweise erforderlich, einen sogenannten Glühkopf oder ein Glührohr o. dgl.
mittels eines Ölbrenners o. dgl. zu erwärmen. In allen .diesen Fällen kann eine
beträchtlich verwickelte Ausbildung der Maschine o. dgl. nicht verhindert werden,
oder der normale Betrieb der Maschine oder einer Gasturbine oder eines Ofens wird
verzögert.
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Es ist bereits bekannt, Zündstrecken, insbesondere Zündkerzen mit
hochgespannten, hochfrequenten Strömen, z. B. Tesla-Strömen, zu betreiben. Hierfür
werden beispielsweise im Primärkreis durch einen Unterbrecher Stromstöße erzeugt,
man arbeitet also ohne Wechselstromerzeuger. Ferner arbeiten andere Systeme mit
Schwingungserzeugung durch Röhren. Schließlich sind Systeme bekannt, die von einem
primären Wechselstromkreis ausgehen, der von einem umlaufenden Wechselstromerzeuger
gespeist wird.
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Die Einrichtungen mit einem Unterbrecher im Primärkreis erscheinen
deshalb nicht zuverlässig, weil die Überschläge nicht regelmäßig genug durchführbar
sind. Auch Versuche, diesem Übelstand dadurch zu begegnen, daß man die Funkenstrecke
ionisiert, haben scheinbar zu brauchbaren Lösungen nicht geführt. Die Vorschläge,
die hochfrequenten Schwingungen mittels Röhren zu erzeugen, scheitern an der Empfindlichkeit
der Röhren, die besonders in Explosionsmotoren keine ausreichende Lebensdauer haben.
Die
vorliegende Erfindung baut nun auf dem System auf, bei dem ein primärer Wechselstromkreis
von einem Wechselstromerzeuger gespeist wird und durch Transformator mit einem sekundären
Wechselstromkreis verbunden ist, an den ein die Zündstrecke (Zündkerze) enthaltender
Tesla-Kreis gekoppelt ist. Bei derartigen Systemen hat man bereits einen Verteiler
in dem die Zündstrecke enthaltenden Hochfrequenzkreis eingeschaltet, jedoch hat
es sich erwiesen, daß auch in diesem Fall kein hinreichend genauer Zündzeitpunkt
zu erreichen ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung so getroffen,
daß zwei synchron arbeitende Stromschließer (Verteiler) vorhanden sind, von denen
der eine im primären Wechselstromkreis und der andere im die Zündstrecke enthaltenden
Tesla-Kreis liegt. Die Erfindung unterscheidet sich also von den bekannten Einrichtungen
dadurch, daß zwei Verteiler in verschiedenen Stromkreisen vorhanden sind, von denen
einer, wie bekannt, im primären Wechselstromkreis und einer erfindungsgemäß im Tesla
- Stromkreis angeordnet ist, und daß diese derart synchron zusammenarbeiten, daß
der primäre Wechselstromkreis nur dann geschlossen wird, wenn die Schließvorrichtung
des Tesla-Kreises auch diesen schließt.
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Diese Zündvorrichtung hat sich, wie durch Versuche nachgewiesen wurde,
besonders vorteilhaft bewährt. In Kraftfahrzeugen und Bootsmotoren mit mehrzylindrigen
Brennkraftmaschinen wurde eine Zündanlage gemäß der Erfindung angeordnet. Die mit
der Zündung versehenen Motoren haben im Dauerversuch gezeigt, daß die Zündung nicht
nur außerordentlich zuverlässig ist, sondern daß die Kerzen auch gegen jegliche
Verschmutzung vollständig unempfindlich waren, ja so unempfindlich, daß sie in Öl
eingetaucht werden konnten und trotzdem im Öl schwimmend zuverlässige, nie ausbleibende
Zündfunken erzeugten, die auch vor allen Dingen hinsichtlich des Zündzeitpunktes
exakt ausgelöst wurden. Diese Erscheinung hört aber sofort auf, sobald man, zu den
bekannten Methoden zurückkehrend, nur mit einem Verteiler arbeitet, gleichgültig,
ob man den Verteiler im Tesla-Kreis oder im Primärwechselstromkreis fortläßt. Die
vorteilhafte Wirkung ist daher nur durch die Zusammenarbeit der beiden Verteiler
erreicht worden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen: Fig. i eine mii der neuen Zündung ausgerüstete Vierzylinderverbrennungskraftmaschine,
Fig. 2 eine abgeänderte Ausbildung dieser Zündung. A ist eine Primärbatterie, die
gemäß den Fig. i und 2 mit dem Motor eines Motorgeneratorsatzes M-G verbunden ist.
Der Motorstromkreis enthält in der üblichen Weise einen Hauptschalter S. Gemäß der
Fig. i liefert der Generator G Wechselstrom und ist mit der Primärwicklung eines
Transformators T gekoppelt. Die Sekundärwicklung des Transformators speist einen
hochfrequenten schwingenden Stromkreis, der aus einer oder mehreren Funkenstrecken
D besteht, zu denen ein mit der Primärwicklung eines Transformators H in Reihe geschalteter
Kondensator C gekoppelt ist. Die in dem hochfrequenten Stromkreis D-C-H erzeugten
Schwingungen werden durch den Transformator H zu einem hochfrequenten Wechselstrom
transformiert, der, wie durch Versuche und Erforschungen festgestellt worden ist,
i o bis 2o kV zu betragen hat. Die Frequenz des durch den Generator G gelieferten
St°-omes hat vorzugsweise ungefähr 5o Perioden pro Sekunde zu betragen und kann
in einigen Fällen über ioo Perioden betragen. In bestimmten Fällen mag es in Abhängigkeit
von dem benutzten Brennstoff oder von den Abmessungen des Kondensators oder der
Spulen erforderlich sein, Frequenzen bis zu 5oo Perioden pro Sekunde oder sogar
eine noch höhere Frequenz anzuwenden. Die Sekundärwicklung des Tesla-Transformators
H speist ein oder mehrere Elektrodenpaare P, die in dem Weg des zerstäubten Brennstoffes
angeordnet sind. Die Stärke des Stromes, der -zwischen den Elektroden fließt, hat
vorzugsweise o,5 bis 5 Amp. zu betragen, um die schnelle Erwärmung und Zündung des
Brennstoffes mittels des oder der sich zwischen den Elektroden bildenden Bogen zu
ermöglichen.
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Der sich zwischen den Elektroden bildende Bogen besteht aus einer
Anzahl Schwingungen, die schnell und dicht aufeinanderfolgen.
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Wenn das neue System zur Zündung für Anlaßzwecke benutzt wird, so
ist der Zylinder der Maschine oder die Verbrennungskammer des Ofens nach dem Anlassen
genügend warm, um die Zündung des Brennstoffes zu erleichtern. Es wird daher nicht
immer erforderlich sein, die gezeigte Anordnung beim ununterbrochenen Betrieb zu
benutzen. In diesem Falle kann der Strom, der durch den hochfrequenten Stromkreis
geliefert wird, reduziert werden, oder es kann das übliche Zündsystem benutzt werden.
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Besonders in dem Falle, wo das Zündsystem für eine Maschine mit einer
Mehrzahl Zylinder angewandt wird, wie beispielsweise in Fig. i gezeigt ist, ist
die Sekundärwicklung des Tesla-Transformators H mit einem Stromverteiler F einer
an sich bekannten Art
verbunden. In diesem Falle kann zwecks Durchführung
einer wirtschaftlichen Anwendung der Batterie A ein dem StromverteilerF ähnlicher
und mit diesem synchron laufender Stromverteiler B in den Primärstromkreis des Transformators
T derart eingeschaltet sein, daß von dem Motorgenerator M-G nur Strom abgenommen
wird, wenn der Stromverteiler F Kontakt bildet.
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Das in Fig. 2 gezeigte System ist ähnlich dem in Fig. i dargestellten,
mit dem Unterschied, daß der Stromverteiler F in Form einer Mehrzahl Funkenstrecken
ausgeführt ist und die Funkenstrecke D weggelassen ist. Die feststehenden Kontaktteile
12, 13, 14, 15 sind mit der einen Elektrode der ZündkerzenP einer Vierzylindermaschine
verbunden. Die anderen Elektroden der Zündkerzen sind mit dem Kondensator C bzw.
der Sekundärwicklung des Transformators T verbunden. Mit dem Kondensator C und der
Sekundärwicklung des Transformators T ist eine Induktanz io in Reihe geschaltet,
die den Zweck einer Drosselspule erfüllt. Der Verbindungspunkt zwischen dieser Spule
io und der Sekundärwicklung des Transformators T ist mit dem beweglichen Teil il
des Stromverteilers verbunden. Die feststehenden Kontaktteile 12,
bis 15 sind
in einer derartigen Entfernung vom Drehmittelpunkt des beweglicHen Teiles i i angeordnet,
daß derselbe während seiner Drehung eine Funkenstrecke mit dem freien Ende des genannten
beweglichen Teiles bildet, die bei 21 gezeigt ist. Die feststehenden Teile und das
freie Ende des beweglichen Teiles sind vorzugsweise sphärisch ausgebildet oder haben
die Form von Kugeln. Diese sind aus wärmebeständigem Metall, wie Wolfram, hergestellt.
Die feststehenden Teile können zusätzlich mit einer Kühlvorrichtung ausgerüstet
werden, während bei dem beweglichen Teil angenommen werden kann, daß er während
des Drehens genügend Luftkühlung erhält.
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Dieses System arbeitet in folgender Weise: Wenn sich der bewegliche
Teil i i in Richtung des Pfeiles 22 von der in gestrichelten Linien angegebenen
Stellung zum feststehenden Teil 12 bewegt, so wird der Kondensator C, da der Verteiler
B Kontakt bildet, geladen, und Wechselstrom wird dem Transformator T zugeführt.
Sobald sich der bewegliche Teil i i gegenüber dem feststehenden Teil 12 oder irgendeinem
der anderen feststehenden Teile 13, 14, i5 befindet, wird die Funkenstrecke 21 gebildet,
und der Kondensator C entladet sich in den folgenden Stromkreis: Kondensator C,
Induktanz io, beweglicher Teil ii, Funkenstrecke 2,1, feststehender Teil 12, Zündkerze
P und Kondensator C. Zum Zwecke der Einstellung kann die Induktanz io aus einem
Variometer bestehen, wie durch den Pfeil angegeben ist.
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Das in Fig. 2 dargestellte System ist nicht nur nützlich in Verbindung
mit Maschinen, die eine Mehrzahl Zylinder oder Verbrennungskammern haben, sondern
es kann auch für Einzylindermaschinen oder für ölgefeuerte Öfen angewandt werden.
In diesem Falle ist der bewegliche Teil i i so angeordnet, daß er relativ zu dem
feststehenden Teil eine hin und her gehende Bewegung ausführt, wobei diese Bewegung
längs eines Bogens oder längs einer geraden Linie stattfinden kann.
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Durch Versuche ist festgestellt worden, daß es oft nützlich oder sogar
notwendig ist, eine Mehrzahl Funkenstrecken anzuwenden, die vorzugsweise in Reihe
geschaltet sind.
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Die Erfindung ist weder auf die Anzahl Funkenstrecken noch auf die
relative Anordnung einer derartigen Mehrzahl Funkenstrecken beschränkt, da dies
von den Dimensionen der elektrischen Elemente in den Stromkreisen und auch von der
Art des benützten Brennstoffes abhängen kann.