DE633963C - Anordnung zum Erzeugen hochfrequenten Wechselstroms von hoher Spannung, insbesonderefuer Zuendanlagen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Anordnung zum Erzeugen hochfrequenten Wechselstroms von hoher Spannung, insbesonderefuer Zuendanlagen von Brennkraftmaschinen

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DE633963C
DE633963C DER90511D DER0090511D DE633963C DE 633963 C DE633963 C DE 633963C DE R90511 D DER90511 D DE R90511D DE R0090511 D DER0090511 D DE R0090511D DE 633963 C DE633963 C DE 633963C
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DONALD WOLF RANDOLPH
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DALPH A WOLFE
DONALD WOLF RANDOLPH
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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Anordnung zum Erzeugen hochfrequenten Wechselstroms von hoher Spannung, insbesondere für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen Die Erfindung richtet sich auf eine Anordnung zum Erzeugen hochfrequenten Wechselstroms von hoher Spannung mit einem beispielsweise aus Stromquelle, Induktionsspule und Unterbrecher bestehenden Ladestromkreis zum Aufladen eines Entladestromkreises, der einen Energiespeicher (Kondensator), eine Induktanz und eine Entladungsstrecke mit in Abstand voneinander angeordneten Elektroden umfaßt.
  • Bekannte Anordnungen dieser Art ergeben eine Entladungsweise, die z. B. für die Zündung von Brennkraftmaschinen wenig geeignet ist, weil wegen der Länge der Entladungszeit die mit einer bestimmten Energie erreichte Stromstärke und damit die Zündwirkung beeinträchtigt ist. Es ist nämlich eine mit mehreren hintereinandergeschalteten Spalten versehene Funkenstrecke vorgesehen, die unter der dadurch bedingten Kühlwirkung eine wiederholte Unterbrechung der Entladung zeitigt. Infolgedessen verteilt sich die Gesamtenergie einer Entladung auf eine Anzahl aufeinanderfolgender Teilentladungen, mit dem Ergebnis einer Zerdehnung des Energieumsatzes, also eines verhältnismäßig schwachen Stroms, was der Zündungswirkung abträglich ist. Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil und kennzeichnet sich wesentlich dadurch, daß die Entladungsstrecke nur einen einzigen, zwischen den Elektroden einer Entladeröhre liegenden Spalt aufweist. Dann fallen die den Energieumsatz verzögernden und daher den Strom schwächenden Wirkungen fort, und es entsteht eine kräftige Momentanentladung. In praktischen Fällen wurden Ströme von etwa 75Amp. gemessen, an die bei den älteren Anordnungen nicht zu denken ist.
  • Weitere Merkmale der Erfindung richten sich auf die Ausbildung der Elektroden` in der Röhre sowie der Röhre selbst, ferner auf Besonderheiten des Lade- und des Entladestromkreises.
  • Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise schematisch veranschaulicht; es sind Fig. i bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 Schnitt einer besonderen Elektrodeng estaltung, Fig.3 und q. abweichende Ausführungsformen.
  • Gemäß Fig. i ist mit 12 der Hauptkondensator bezeichnet, der seine Energiezufuhr von der üblichen Sammlerbatterie io erhalten kann. Es kann jedoch,-auch gegebenenfalls irgendeine andere Stromquelle benutzt werden, beispielsweise ein Motorgenerätor oder ein Magnetzünder, bei dem der Strom durch Um,-laufen einer Induktion in einem Magnetfeld: erzeugt wird.
  • In Reihe mit der Batterie io liegt eine-Induktion L und ein Stromkreisunterbrecher 1q., der mechanisch oder in irgendeiner sonstigen Weise betätigt werden kann. Der Kondensator 12 ist mit diesem Stromkreis derart verbunden, daß er die in dem Magnetfeld aufgespeicherte Energie empfängt, wenn der Stromkreis .am Unterbrecher i q. unterbrochen ist. Dies kann auf verschiedene Weise erzielt werden, beispielsweise dadurch, daß der Kon-, densator direkt quer mit den Klemmen der Induktion oder quer mit.den Kontaktpunkten verbunden wird. In Fig. i ist die zuletzt angegebene Verbindungsart dargestellt.
  • Der Entladungsstrom umfaßt in Serie den Kondensator 12, die Steuervorrichtung in Gestalt einer gasgefüllten Zweielektrodenröhre 16 und die Primärseite 26 eines Transformators. Die Sekundärseite 28 des Transformators speist die Zündkerzen 32 durch den Verteiler 3 o mit Strom.
  • Das System arbeitet in folgender Weise: Wenn der Stromkreisunterbrecher 1q. geschlossen ist, wird von der Batterie io Energie der Induktanz L zugeführt. Während der Strom durch die Induktanz fließt, wird ein magnetisches Feld in und um die Windung aufgebaut und ein gewisser Energiebetrag in dem magnetischen - Feld aufgespeichert. Nenn der Stromkreis durch Trennung der Kontakte an der Stelle 1q. unterbrochen wird, gelangt die Energie des magnetischen Feldes zum Kondensator 12; wenn eine vorher bestimmte Spannung aufgebaut worden ist, findet, eine Entladung zwischen den Elektroden in der Röhre 16 statt, worauf die Energie-vom- Kondensator durch den Transformator 26-28 teilweise an die Zündkerzen 32,abgegeben wird und in Form eines Funkens erscheint. Es ist zu erkennen, daß der Stromkreis aus den verschiedenen Zeitintervallen und den Zeitbedürfnissen der einzelnen Teile des Stromkreises Nutzen. zieht. Die Natur des Zündungssystems ist derart, daß sie eine langsame Energieentnahme aus der Batterie, eine verhältnismäßig langsame Ener-P a. eübertragung vom Magnetfeld. der Induk- - tionsspule zum Kondensator 12 und eine außerordentlich rasche Übertragung. der Energie vom Kondensator i2 zum induktiv gekuppelten Zlindkerzenstromkreis gestattet.
  • Einer der größten Vorteile des Stromkreises besteht darin, daß, -,während ein Starten mit einer Niederspannungsquelle, beispielsweise mit einer üblichen 6-Volt-Sammlerbatterie stattfindet, dem Kondensator durch die einfachen beschriebenen Mittel eine relativ hohe Spannung in der Gegend von i 5o, bis Volt aufgedrückt wird, und daß dann, nach Beendigung der Kondensatoraufl,dnng der Entladungsstromkreis geschlossen vtrd, ein starker Strom durch den Transformator fließen und so die Funkenstrecke gespeist werden kann. Der geringe Betrag der durch den Stromimpuls von der Induktion zum Kondensator geschafften Energie wird beibehalten, ein beträchtlicher Teil derselben wird zur Zündkerze übertragen.
  • Das System wurde erfolgreich betrieben, indem ein Kondensator 12 von i Mikrofarad Kapazitanz und eine Induktion L mit einem Eisenkern und ungefähr o,oo6 Henry benutzt wurden. Die Röhre 16, mit der die besten Ergebnisse erzielt wurden, war mit Elektroden versehen, von denen mindestens eine aus einer Legierung von Nickel, Barium und Kupfer oder aus einer Legierung von Nickel, Barium, Chrom und Kupfer bestand. Eine solche Legierung enthielt: 46% Nickel, ' q.6% Kupfer, q. % . Chrom; 4p/o Barium.
  • Es wurde festgestellt, daß bei einer aufgedrückten Spannung von ungefähr i 5o bis Zoo Volt sehr gute Ergebnisse erhalten werden können, wenn eine Funkenstrecke zwischen den Elektroden von ungefähr o,3 mm benutzt wird. Das in der Röhre verwandte Gas soll ein indifferentes Gas, zweckmäßig Neon, sein, das sich unter einem Druck von ungefähr 3o cm Hg befinden kann. Es kann ein Transformator mit ,einem Eisen- oder Luftkern benutzt werden, dessen Windungsverhältnis von 15 bis i 5oo betragen kann. Die Primärseite des Transformators soll zur Erzielung bester Ergebnisse geringe Impedanz haben. Es wurde als. besonders wünschenswert festgestellt, daß sowohl der Widerstand als auch die Induktion gering sind.
  • Ein bedeutsames Merkmal des beschriebenen Stromkreises besteht darin, daß die Röhre sich im Gebrauch als lichtempfindlich erwiesen hat. Während des Betriebes der Röhre wird das Innere des Mantels mit einer Mischung von Barium, Nickel und Kupfer und den Nickel- und Kupferoxyden bedeckt. Dieser Überzug strahlt, nachdem er dem Licht ausgesetzt ist, Elektronen aus, welche bei der Ionisierung des Gases mithelfen. Diese Wirkung wurde genügend in gewissen untersuchten Röhren festgestellt, und zwar dadurch, daß die Maschine stehenblieb, sobald ein undurchsichtiger Mantel über der Röhre angebracht wurde, während die Maschine wieder in Betrieb kam, sobald der undurchsichtige Mantel entfernt wurde. Die Anlaßspannung der Röhre im Dunkeln kann genügend niedrig gemacht werden, so daß die Maschine selbst dann nicht stehenbleibt, wenn die Röhre ihre photoelektrischen Eigenschaften zeigt. Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung einer solchen Wirkung besteht darin, daß man der einen -Elektrode gemäß Fig.2 die Gestalt eines hohen Zylinders und der anderen die Gestalt eines festen oder hohlen innerhalb des ersten Zylinders angeordneten Zylinders gibt. Weiterhin kann diese Wirkung auf einen vernachlässigbaren Betrag verringert «-erden, indem die Elektroden vor ihrer Einsetzung in die Röhre entgast werden.
  • Fig.3 zeigt einen ein wenig abgeänderten Stromkreis, der sich von dem nach Fig. i hauptsächlich dadurch unterscheidet, daß die Röhre 16 durch eine Dreielementröhre 3.1 ersetzt ist. Diese Röhre kann nach bekannter Art aus einem durch eine Batterie 38 beheizten Draht 36, einem mittels einer Batterie 42 gespeisten Gitter 4o und einer mit der Primärseite q.6 des Transformators verbundenen Platte 44. bestehen. Das Gitter 4o, soll einen merklichen Stromfluß durch die Röhre verhindern, bis die Aufladung des Kondensators 12 die gewünschte Spannung erreicht hat. Der Nachteil dieses Stromkreises liegt in der zusätzlichen Komplikation und der Verteuerung durch zusätzliche Batterien. Eine andere Abänderung in diesem dargestellten Stromkreis besteht in der Benutzung eines im Nebenschluß zu den Unterbrecherpunkten 1.1 liegenden Kondensators q.6. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß die Anwendung eines solchen kleinen Kondensators unnötig ist.
  • Die Dreielektrodenröhre 34. kann durch eine Zweielektrodenröhre ersetzt werden, deren eine Elektrode mittels eines von einer besonderen Batterie mit Strom gespeisten Hilfsdrahtes beheizt wird. Bei Benutzung einer beheizten Röhre kann man für die Elektroden Materialien mit höheren Arbeitsfunktionen verwenden, die bei Anwendung in einer kalten Röhre nicht genügend ausstrahlen würden.
  • Die Fig. ¢ zeigt eine geringe Abänderung des Stromkreises gegenüber dem nach Fig.3 dadurch, daß in den Verbindungen vom Ladestromkreis zum Hauptkondensator 12 eine Gleichrichterröhre 5o irgendeiner zweckmäßigen Bauart benutzt wird, um eine unerwünschte Entladung des Kondensators zu verhindern.
  • Einer der beschriebenen Stromkreise, beispielsweise der Ladestromkreis oder der Kondensatorentladestromkreis, kann für Resonanz gegebenenfalls bestimmt werden. Es wurden gute Ergebnisse mit dem Entladestromkreis erzielt, d, h. mit dem Stromkreis, der den Kondensator 12, die Röhre 16 und die Primärseite 26 des Transformators enthält, der auf ein Schwingen mit einer Frequenz von i ooo ooo bis 3 ooo ooo Perioden je Sekunde abgestimmt ist.
  • In allen Fällen ist zwar der Verteiler im Sekundärstromkreis liegend dargestellt, er kann jedoch gegebenenfalls im Primärstromkreis liegen; das letztere macht jedoch die Benutzung besonderer Transformatoren für jede Zündkerze notwendig.
  • Ein Vorteil des Systems besteht darin, daß infolge des großen Ausmaßes des Kondensators 12 an den Unterbrecherpunkten 1,4 ein sehr geringer Bogen auftritt und infolgedessen nur selten eine Erneuerung dieser Punkte notwendig wird. Die Einfachheit der vorzugsweisen Ausführungsform des Stromkreises macht denselben gleichfalls leicht und billig herstellbar. Es wurde festgestellt, daß kaum eine Störung mit einem Radioempfang auftritt. Die Entladung mit höherer Frequenz macht das System nicht nur praktisch unempfindlich gegen Störungen durch Zündkerzenverschmutzung, sondern .ermöglicht auch die Verwendung von Zündkerzen mit mit einem Überzug versehenen Elektroden.
  • Selbstverständlich kann der beschriebene Stromkreis ohne den die Funkenstrecken der Zündkerzen enthaltenden Sekundärstromkreis zur Erzeugung ununterbrochener Blitze in der Gasentladungsröhre oder zur Erzeugung von Stromoszillationen im Primärstromkreis verwandt werden, wobei diese Erscheinungen für irgendeinen in der Technik bekannten Zweck benutzt werden können.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRücIir; i. Anordnung zum Erzeugen hochfrequenten Wechselstroms von hoher Spannung, insbesondere für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einem beispielsweise aus Stromquelle, Induktionsspule und Unterbrecher bestehenden Ladestromkreis zum Aufladen eines Entlade_stromkreises, der einen Energiespeicher (Kondensator), eine Induktanz und eine Entladungsstrecke mit in Abstand voneinander angeordneten Elektroden umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecke nur einen einzigen, zwischen den Elektroden einer Entladeröhre liegenden Spalt aufweist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre (16) zwei Elektroden von großen Flächen besitzt, zwischen denen ein verhältnismäßig kleiner Spalt, etwa von o,3 mm, vorhanden ist.
  3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden der Entladungsröhre in bekannter Weise aus einem Stoff mit niederer Arbeitsfunktion gebildet oder mit solchem Stoff überzogen ist. q..
  4. Anordnung nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden in bekannter Weise gleichmäßig aus einer Legierung mit niederer Arbeitsfunktion gefertigt ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (34) drei Elektroden (36, 40, 44) besitzt, von denen eine gegenüber einer anderen in an sich bekannter Weise in dem Sinne gesteuert oder beeinflußt ist, daß sie einer Entladung der Ladungsempfangsvorrichtung (L, 14, 46) entgegenwirkt, bis eine bestimmte Spannung erreicht ist.
  6. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Röhre (16, 34) mit einem trägen Gas, beispielsweise Neon, gefüllt ist.
  7. 7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter (5o), beispielsweise eine Quecksilberdampflampe, in dem Ladestromkreis verhütet, daß sich die Ladungsempfangsvorrichtung durch den genannten Stromkreis entlädt. B.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündvorrichtung (3o, 32) induktiv mit dem Entladestromkreis gekuppelt ist (bei 26, 28).
  9. 9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Kondensator parallel zu einem Unterbrecher in dem Ladestromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsempfangsvorrichtung aus einem Kondensator (12) mit größerer Kapazität als der des zuerst erwähnten Kondensators (46) besteht. i o: Anordnung nach Ansprüchen i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß der den größeren Kondensator (12), die Entladeröhre (16, 3¢) und die Primärwicklung (26) des Transformators enthaltende Schwingungskreis so abgestimmt ist, daß er mit einer Frequenz von i bis 3 Millionen Hertz schwingt. i i. Anordnung nach Ansprüchen i bis i o, wobei der Ladestromkreis einen Unterbrecher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsempfangsvorrichtung parallel zu dem Unterbrecher (14) angeordnet ist.
DER90511D 1933-05-01 1934-04-29 Anordnung zum Erzeugen hochfrequenten Wechselstroms von hoher Spannung, insbesonderefuer Zuendanlagen von Brennkraftmaschinen Expired DE633963C (de)

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