DEP0026237DA - Elektrisches Zündsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Zündsystem mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Stromimpulsen, zwei oder mehreren Funkenstrecken für die Zündfunken, insbesondere Zündkerzen, und einem Verteiler, der die Funkenstrecke abwechselnd mit der Vorrichtung zur Erzeugung der Stromimpulse verbindet. Ein solches Zündsystem ist besonders geeignet für Brennkraftmotoren oder dergl. Für die genaue Bestimmung des Zeitpunktes, an dem der Zündfunke an der Funkenstrecke entsteht, waren die bekannten Zündsysteme dieser Art für hohe Spannungen mit einem Unterbrecher, z.B. in der Form von Kontakthammern, versehen, die im Zeitpunkt von einer oder mehreren Nasen einer drehenden Welle von Kontakten abgeschlagen werden, an dem der Verteiler eine Zündkerze mit der Vorrichtung zur Erzeugung der Impulse verbindet. Der für die Zeitgebung benutzte Unterbrecher ist eine Fehlerquelle und erfordert eine sorgfältige Unterhaltung.

Die Erfindung hat nun den Zweck, ein Zündsystem zu schaffen, in dem der üblige Unterbrecher fortgelassen werden kann. Sie besteht in einer derartigen Ausführung des Zündsystemes, dass der Zeitpunkt, an dem der Zündfunke entsteht, ausschliesslich vom Verteiler bestimmt wird. Die Erfindung ist besonders wichtig für Zündsysteme, bei denen die Vorrichtung zur Erzeugung der Stromimpulse einen Kondensator und eine Vor- richtung zur periodischen Ladung desselben aufweist und die Funkenstrecke für die Zündfunken Gleitfunkenzündkerzen sind, d.h. für Zündsysteme, die in Bezug auf die übligen Zündsysteme mit niedrigen Spannungen arbeiten. In diesem Falle verbindet der Verteiler die Funkenstrecken abwechselnd unmittelbar mit dem Kondensator. Diese Verbindung kann durch metallische Berührung oder durch die Zwischenschaltung eines Luftspaltes bewirkt werden. Sowohl der Entladungsstrom als auch der Ladungsstrom des Kondensators kann für die Erzeugung der Zündfunken angewendet werden.

Es hat sich gezeigt, dass bei den niedrigsten Spannungen, bei denen ein Zündsystem dieser Art noch arbeiten kann, z.B. bei Spannungen unterhalb etwa 1000 Volt, der drehbare Kontaktarm des für die Zeitgebung benutzten Verteilers, die in einem Kreis um den Kontaktarm angeordneten Kontakte berühren muss um eine zuverlässige Wirkung, d.h. eine genaue Bestimmung des Zeitpunktes, an dem der Zündfunke entsteht, zu erhalten. In diesem Falle kann der Kontaktarm an seinem Ende mit einer Bürste oder anderem Schleiforgan, aber vorzugsweise mit einer Rolle versehen sein, mit der er über die festen Kontakte rollt. Um die Uebergangswiderstände zwischen gegenüber einander drehbaren Teilen im Verteiler soviel wie möglich zu vermeiden, empfiehlt sich eine Verteilerkonstruktion, wobei zwei oder mehrere Kreise fester Kontakte angeordnet sind und der Kontaktarm mit seiner Rolle eine Brücke zwischen den Kontaktkreisen bildet.

Bei höheren Betriebsspannungen kann der Verteiler derart ausgeführt sein, dass der Kontaktarm sich in einiger Entfer- nung an den festen Kontakten vorbei bewegt. Es wird klar sein, dass das Vermeiden metallischer Berührung zwischen dem Kontaktarm und den festen Kontakten für die Einfachheit der Konstruktion und die Lebensdauer des Verteilers sehr wichtig ist.

In einem für die Zeitgebung benutzten Verteiler, in welchem der Kontaktarm die festen Kontakte nicht metallisch berührt, wird der Zeitpunkt, an dem der Zündfunke entsteht, vom Zeitpunkt des Durchschlages oder Stromüberganges zwischen den Kontaktarm und einen festen Verteilerkontakt bestimmt werden. Dieser Durchschlag hängt nun nicht nur von der Entfernung ab, bis zu welcher der Kontaktarm und der betreffende feste Kontakt sich genähert haben, sondern auch von der Feuchtigkeit, der Reinheit und dem Ionisationszustand der Luft im Verteiler. Ausserdem hängt die dielektrische Entfernung zwischen dem Kontaktarm und einem festen Kontakt nicht ausschliesslich von der Lage des Kontaktarmes in Bezug auf den festen Kontakt ab, sondern auch von der Abnutzung der wirksamen Seiten des Kontaktarmes und der festen Kontakte.

Bei Verwendung der üblichen hohen Spannungen, welche gewöhnlich mit verhältnismässig kleinen Stromstärken verbunden sind, überherrscht die Variation infolge der veränderlichen Beschaffenheit der Luft im Verteiler, sodass in diesem Falle ein gesonderter Unterbrecher zur Bestimmung des richtigen Zeitpunktes der Entzündung nicht unterlassen werden kann. Bei Verwendung niedriger Spannungen, die verhältnismässig grosse Stromstärken mit sich bringen, hat die Beschaffenheit der Luft einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Zeitpunkt des Durchschlages im Verteiler, aber ist die Abnutzung der wirksamen Seiten grösser und kann dadurch der Zeitpunkt der Entzündung aufgeschoben werden. In diesem Falle liegt die Grenze zwischen hohen und niedrigen Spannungen etwa bei 5000 Volt.

Ein Verteiler, der nicht nur als Verteiler arbeitet, sondern auch den Zeitpunkt der Entzündung bestimmt und bei dem der Kontaktarm die festen Kontakte nicht berührt und wobei der Einfluss der Abnutzung der wirksamen Seiten auf die Bestimmung des Zeitpunktes des Zündfunken vernachlässigt werden kann, ist entsprechend einer weiteren Entwicklung der Erfindung vorzugsweise derart ausgeführt, dass die einander zugekehrten wirksamen Seiten des Kontaktarmes und der festen Kontakte sich in Bezug auf die Drehungsachse des Kontaktarmes über einen kleineren Bogen als 10° erstrecken.

Die wirksamen Seiten der festen Kontakte werden von den überspringenden Funken allmählig in der Drehrichtung des Kontaktarmes weggebrannt werden, während die wirksame Seite des Kontaktarmes allmählig gegen die Drehrichtung desselben weggebrannt werden wird. Dies bedeutet, dass der Durchschlag im Verteiler, d.h. die Entzündung, allmählig später stattfinden wird. Erstrecken sich nun die wirksamen Kontaktflächen über einen kleineren Bogen als 10°, so kann man den Einfluss der Variation des Zeitpunktes der Entzündung auf den regelmässigen Gang des Motors vernachlässigen. Will man bei solchen schmalen Kontaktflächen doch eine bestimmte Kontaktgrösse und dadurch eine praktische Lebensdauer des Verteilers erhalten, so empfiehlt es sich, den einander zugekehrten wirksamen Seiten des Kontaktarmes und der festen Kontakte eine achsiale Länge zu geben, die grösser ist als die Länge des Kreisbogens, über den sie sich erstrecken.

Wenn die festen Kontakte des Verteilers mit einem sich frei an den Kontakten vorbei beweglichen Kontaktarm in radialer Richtung einstellbar gemacht werden, so können die Kontakte nach gewisser Zeit wieder in Bezug auf den Kontaktarm günstig eingestellt werden. Auch könnte man nach gleichmässiger Abnutzung aller festen Kontakte den freien Spalt zwischen dem Kontaktarm und den festen Kontakten durch Verlängerung des Kontaktarmes aufs neue auf den günstigsten Wert bringen.

Zur Erläuterung dient die Zeichnung, die beispielsweise einige Zündsysteme nach der Erfindung schematisch darstellt.

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Verteilers, der in einem Zündsystem mit unmittelbarer Kondensatorenladung über Zündkerzen geschaltet ist.

Fig. 2 ist das Zündsystem nach Fig.1 mit dem Verteiler in achsialem Durchschnitt.

Fig. 3 ist in grösserem Masstabe ein Teil des Verteilers nach Fig. 1 und 2.

Fig. 4 ist eine Draufsicht eines anderen Verteilers, der in einem Zündsystem mit unmittelbarer Kondensatorladung und -Entladung über Zündkerzen geschaltet ist.

Fig. 5 ist das Zündsystem nach Fig. 4 mit dem Verteiler in entwickelter Darstellung.

In der Zeichnung ist 1 ein Verteilergehäuse mit mehreren festen Kontakten 2 und einem drehbaren Kontaktarm 3. Jeder dieser festen Kontakte 2 ist mit einer Zündkerze 4 verbunden.

Jede Zündkerze ist weiter mit "Erde" verbunden. Der drehbare Kontaktarm 3 ist sowohl an der einen Platte eines Zündkondensators 5, dessen andere Platte mit "Erde" verbunden ist, als auch an einem verstellbaren Schleifkontakt 7 eines Widerstandes 6 angeschlossen. Dieser Widerstand ist mit der einen Platte eines Speisekondensators 8 verbunden, dessen andere Platte an "Erde" angeschlossen ist. Der Speisekondensator 8 wird in irgend einer Weise von einer Gleichstromquelle (nicht gezeichnet) gespeist. Der Zündkondensator 5 wird dauernd über den Widerstand 6 aus dem Speisekondensator 8 geladen und periodisch unmittelbar über die Zündkerze 4 entladen, wenn der Kontaktarm 3 sich einem festen Kontakt 2 des Verteilers genügend genähert hat. Der Kontaktarm 3 bleibt beim Vorbeibewegen an einem festen Kontakte 2 in einiger Entfernung von diesem Kontakt. Der Kreisbogen über den die einander zugekehrten wirksamen Flächen des Kontaktarmes und der festen Kontakte sich erstrecken, ist kleiner als 10°. In Fig. 1 ist dieser Kreisbogen (der Winkel a) etwa 6° gewählt. Man kann die Abmessungen des Verteilers derart wählen, dass die festen Kontakte in tangentieller Richtung eine kleinere Dicke als 2 mm aufweisen. Um bei solchen kleinen Abmessungen in tangentieller Richtung doch genügend grosse wirksame Flächen zu erhalten, ist die Achsialabmessung des Kontaktarmes und der festen Kontakte gross gewählt (siehe Fig. 2).

Fig. 3 stellt dar was geschieht, wenn durch den Funke, der zwischen den Kontaktarm 3 und einen festen Kontakt 2 überspringt, die wirksamen Seiten dieser Kontaktorgane allmählig wegbrennen. Bewegt sich der Kontaktarm in der Richtung des

Pfeiles 9, so wird der Funke im Verteiler zunächst zwischen den rechten Rand 10 des Kontaktarmes 3 und den linken Rand 11 des betreffenden festen Kontaktes 2 überspringen. Der Zeitpunkt, an dem der Zündfunke entsteht, der gleichzeitig mit dem Funken im Verteiler erzeugt wird, ist dann durch die linke Lage des Kontaktarmes bestimmt. Die Ränder 10 und 11 werden aber allmählig über ihre ganze Länge durch die Funken weggebrannt und die wirksamen Seite des Kontaktarmes und diejenigen der festen Kontakte werden so mit allmählig zerfressen, bis nur noch eine schmale Rippe am rechten Rand 13 des festen Kontaktes und eine solche Rippe am linken Rand 12 des Kontaktarmes übrigbleiben. Der Zündfunke wird alsdann entstehen, wenn der Kontaktarm sich in der punktiert gezeichneten rechten Lage befindet. Die Entzündung wird durch die Abnutzung der wirksamen Seiten daher allmählig verspätet. Diese Variation des Zeitpunktes der Entzündung ist durch den Winkel b bestimmt, der ungefähr zweimal so gross ist wie der Winkel a (Fig. 1). Es wird somit klar sein, dass je kleiner der Winkel a ist um so kleiner die erwähnte Variation selbst und um so kleiner der Effekt dieser Variation auf dem Gang des Brennkraftmotors, der eine solche Zündeinrichtung aufweist, sein wird.

Sind die wirksamen Seiten über ihre ganze Fläche abgenutzt, so kann man die günstigste Strecke zwischen dem Kontaktarm und den festen Kontakten durch Verstellung der festen Kontakte in radialer Richtung nach Innen aufs neue einstellen. Man könnte auch die festen Kontakte stehen lassen und den Kontaktarm etwas verlängern. Wie dies ausgeführt werden kann, ist dem Fachmann klar und braucht keine weitere Erläuterung.

Dadurch, dass der Kontaktarm eine ziemlich grosse Achsialabmessung hat, kann er leicht als Gebläseschaufel ausgeführt sein und als Gebläseläufer arbeiten, sodass ein Luftstrom zur Abkühlung der Kontakte und zur Ableitung der ionisierten Luft aus dem Verteilergehäuse erreicht wird.

Beim Zündsystem nach Fig. 4 und 5 ist der Verteiler mit einem Gehäuse 14 mit festen Kontakten 15 versehen. Mit diesen Kontakten wirkt ein drehbarer Kontaktarm 16 zusammen, der an seinem freien Ende eine drehbare Kontaktrolle 17 trägt. Diese Rolle berührt die festen Kontakte 15, sodass metallischer Kontakt im Verteiler erreicht wird. Die festen Kontakte 15 sind entweder über Zündkerzen 18 mit "Erde" oder über Zündkerzen 19 mit einem Speisekondensator 20 verbunden. Der Kontaktarm 16, 17 ist an einem Zündkondensator 21 angeschlossen. Aus Fig. 5 geht hervor, dass die Kontaktrolle 17 eine Brücke zwischen zwei Kreisen fester Kontakte bildet, von denen der eine Kreis als geschlossener Ring 22 ausgeführt ist. An diesem Ring ist der Zündkondensator 21 angeschlossen.

Es ist selbstverständlich, dass die beschriebenen Zündsysteme derart ausgeführt werden können, dass der Zündfunke entweder vom Entladungsstrom (Fig. 1, 2), oder vom Ladungsstrom, oder abwechselnd vom Entladungsstrom und vom Ladungsstrom (Fig. 4, 5) erzeugt wird. Auch können andere Stromquellen als der beschriebene Speisekondensator zum Laden des Zündkondensators benutzt werden.

Claims (10)

1. Elektrisches Zündsystem mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Stromimpulsen, zwei oder mehreren Funkenstrecken für die Zündfunken, insbesondere Zündkerzen und einem Verteiler, der die Funkenstrecken die eine nach der anderen mit der Vorrichtung zur Erzeugung der Stromimpulse verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt, an dem der Zündfunke entsteht, ausschließlich vom Verteiler bestimmt wird.

2. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung der Stromimpulse einen Kondensator und eine Vorrichtung zum periodischen Laden desselben enthält und die Funkenstrecken für die Zündfunken Gleitfunkenzündkerzen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler die Funkenstrecken abwechselnd unmittelbar elektrisch mit diesem Kondensator verbindet, derart, dass der Ladungsstrom oder der Entladungsstrom des Kondensators unmittelbar den Zündfunke bildet.

3. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Verteiler, der aus mehreren in einem oder mehreren Kreisen angeordneten festen Kontakten und einem mit diesen Kontakten zusammenarbeitenden drehbaren Kontaktarm besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktarm, wenn er sich an den festen Kontakten vorbeibewegt, mit denselben in Berührung ist.

4. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktarm an seinem Ende mit einer Rolle versehen ist, mit der er über die festen Kontakte rollt.

5. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler mit zwei oder mehreren Kreisen fester Kontakte versehen ist und dass der Kontaktarm mit seiner Rolle eine Brücke zwischen diesen Kontaktkreisen bildet.

6. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Verteiler, der aus mehreren in einem oder mehreren

Kreisen angeordneten festen Kontakten und einem mit diesen Kontakten zusammenarbeitenden Kontaktarm besteht, der frei innerhalb der Kontaktkreise drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten wirksamen Seiten des Kontaktarmes und der festen Kontakte sich in Bezug auf die Drehungsachse des Kontaktarmes über einen kleineren Kreisbogen als 10° erstrecken.

7. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten wirksamen Seiten des Kontaktarmes und der festen Kontakte des Verteilers eine achsiale Länge haben, die grösser als die Länge des Kreisbogens ist, über den sie sich in der Querrichtung erstrecken.

8. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Kontakte des Verteilers in radialer Richtung verstellbar sind.

9. Elektrisches Zündsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktarm in seiner Längerichtung verstellbar ist.

10. Elektrisches Zündsystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktarm des Verteilers gleichzeitig als Gebläseschaufel arbeitet.