DE19608714A1 - Zündgerät für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zündgerät für einen Verbrennungsmotor, das eine Hochspannung an einer Sekundärspule erzeugt, entsprechend einem Primärstrom, der durch eine Primärspule einer Zündspule fließt, und das die Hochspannung einer externen Zündspule zuführt.

Die Fig. 4 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht zum Darstellen eines Beispiels eines bekannten Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor. Die Fig. 5 zeigt eine seitliche Ansicht entlang der Linie V-V der Fig. 4. Die Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der Fig. 4. Ein viereckiges zylinderartiges Gehäusekörper 4 einer Zündspule 100, mit einer Grundfläche (im folgenden als Gehäusekörper bezeichnet) weist eine quadratische Grundöffnung 4a in ihrer Grundfläche auf. Eine um eine quadratisch geformte Primärspulenkörper 2a gewickelte Wicklung bildet eine Primärspule 2. In dem Gehäusekörper 4 stimmt eine Mittenachsenlinie des Primärspulenkörpers 2a mit derjenigen der Grundflächenöffnung 4a des Gehäusekörpers 4 überein. Ein Flanschabschnitt 2c ist an einem Ende der Primärspule 2a gebildet und kontaktiert die Grundfläche des Gehäusekörpers 4 derart, daß die Primärspule 2 ausgerichtet wird. Eine Wicklung wird um den Sekundärspulenkörper 3a zum Bilden einer Sekundärspule 3 am Umfang der Primärspule 2 gewickelt, und die Sekundärspule 3 ist so angeordnet, daß sie zu der Primärspule 2 einen konstanten Abstand aufweist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist an einer unteren Seitenwand des Gehäusekörpers 4 eine Seitenwandöffnung 4b gebildet. Ein zylindrischer Hochspannungsturm/Anschluß 6, der mit einem Hochspannungsanschluß 3b der Sekundärspule 3 verbunden ist, erstreckt sich zu dem zylindrischen Hochspannungsturm 6a. Jedes der zuvor erläuterten Teile, beispielsweise die Primär- und Sekundärspule 2 und 3 und dergleichen, sind in dem Gehäuse 4 an dessen Innenseite angeordnet. Anschließend wird jedes der Teile mit einem Harz 7 fixiert, das zwischen den Teilen eingespritzt und anschließend ausgehärtet wird. Ein Anschluß 5 für eine externe Verbindung ist an einer Seitenwand einer Öffnungsseite des Gehäusekörpers 4 angeordnet. Der Anschluß 5 weist einen Niederspannungsanschluß 5b auf, der elektrisch mit der Primärspule 3 verbunden ist.

Ein erster Eisenkernabschnitt 1b mit einem Querschnitt mit quadratischer Form tritt durch die Primärspule 2a durch. Weiterhin ist ein Eisenkern-Halteabschnitt 4c mit einer quadratischen Röhrenform an einer Außenseitenwand des Gehäusekörpers 4a angeordnet, parallel zu dem Primärspulenkörper 2a. Ein zweiter Eisenkernabschnitt 1c mit quadratischer Stabform tritt durch den Eisenkern- Halteabschnitt 4c hindurch. Beide Anschlüsse des ersten und zweiten Eisenkernabschnitts 1b und 1c sind miteinander verbunden, wodurch ein Eisenkern gebildet wird, der als geschlossener magnetischer Pfad dient. Das Isolationsharz 7 wird in die Lücken zwischen den Teilen eingefüllt. Insbesondere wird eine erste Isolationsharzschicht 7a zwischen der Sekundärspule 3 und dem Gehäusekörper 4 gebildet; sowie eine zweite Isolationsharzschicht 7b zwischen der Primär- und Sekundärspule 2 und 3.

Bei dem wie oben erläutert aufgebauten Zündgerät für einen Verbrennungsmotor fließt der durch eine (nicht gezeigte) Leistungstransistoreinheit an/abgeschaltete Primärstrom durch die Primärspule 2 ausgehend von dem Niederspannungsanschluß 5. Bei der Sekundärspule 3 wird in dem Zeitpunkt, in dem der Primärstrom abgeschaltet wird, eine Hochspannung erzeugt, und die erzeugte Hochspannung wird einer externen Zündkerze über den Hochspannungsanschluß 6 zugeführt.

Der Eisenkern 1 bildet den geschlossenen magnetischen Pfad, und es ist nicht störend, wenn irgendein Abschnitt des magnetischen Pfads eine Lücke aufweist. Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem der erste Eisenkernabschnitt 1a eine Lücke 1b an seinem Mittenabschnitt aufweist. Die Größe der durch die Sekundärspule 3 erzeugten Ausgangsspannung hängt von dem Vorliegen der Lücke 1a ab. In den letzten Jahren wurde eine Technologie entwickelt, gemäß der ein Magnet in der Lücke 1a angeordnet ist. Bei Anordnung des Magneten in der Lücke 1a erzeugt die Sekundärspule 3 eine erheblich höhere Ausgangsspannung aufgrund der Wirkung des Magnetfelds, das durch den Magneten erzeugt wird. Demnach läßt sich im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Eisenkern mit derselben Querschnittsfläche wie der Eisenkern 1 eingesetzt wird, eine höhere Ausgangsspannung erzielen. Demnach läßt sich die Größe des Geräts reduzieren.

Momentan wird der Eisenkern 1 manchmal so ausgebildet, daß er auf demselben Massepotential liegt, wie ein mit dem Gerät verbundener Motorblock, und die Primärspule 2 weist manchmal eine Niederspannung von mehreren 100 V auf, und entsprechend die Sekundärspule 3 eine Hochspannung von mehreren 10 kV. Andererseits dient die erste Isolationsharzschicht 7 der Isolation der Sekundärspule 3 gegenüber dem zweiten Eisenkernabschnitt 1c, und die zweite Isolationsharzschicht 7b dient der Isolation der Sekundärspule 3 gegenüber der Primärspule 2 und dem ersten Eisenkernabschnitt 1b.

Eine maximale Potentialdifferenz wird im Vergleich zwischen dem Eisenkern 1 und der Primärspule 2, der Primärspule 2 und der Sekundärspule 3 sowie der Sekundärspule 3 und dem Eisenkern 1 zwischen der Sekundärspule 3 und dem zweiten Eisenkernabschnitt 1c gebildet. Wird die maximale Potentialdifferenz erzeugt, so bricht in einigen Fällen die Isolationsfunktion der ersten Isolationsharzschicht 7a zusammen, die zwischen der Sekundärspule 3 und dem zweiten Eisenkern 1c gebildet ist.

Wird ein Magnet in die Lücke 1a mit einbezogen, so ist die durch die Sekundärspule 3 erzeugte Spannung viel höher, so daß in einem solchen Fall der Isolationsdurchbruch bei der ersten Isolationsharzschicht 7a eher auftritt.

Das Auftreten des Isolationsdurchbruchs bei der ersten Isolationsharzschicht 7a bewirkt eine Verringerung der Lebensdauer des Zündgeräts sowie eine Abnahme von dessen Zuverlässigkeit. Andererseits reicht zum Vermeiden des Isolationsdurchbruchs der ersten Isolationsharzschicht 7a die Ausbildung einer Isolationsharzschicht mit ausreichender Dicke völlig aus. Jedoch führt eine derartige Ausbildung der Isolationsharzschicht zu einer Zunahme der Harzmenge, und diese führt wiederum zu einer Zunahme des Gewichts des Geräts sowie der Kosten. Ferner tritt, in den letzten Jahren, eine derartige Ausbildung der Anforderung nach einer kompakten Größe entgegen.

Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der obigen Probleme geschaffen, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor, mit dem sich ein Isolationsdurchbruch bei einer in diesem vorgesehenen Isolationsharzschicht ohne Zunahme der Größe des Geräts vermeiden läßt.

Bei einem ersten Aspekt des Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung enthält dieses einen ersten Eisenkernabschnitt, um den eine Primärspule einer Zündspule gewickelt ist, eine zweite Eisenspule, die um die Außenfläche der Primärspule gewickelt ist, einen zweiten Eisenkernabschnitt, der an der Außenseite der Sekundärspule angeordnet ist und einen geschlossenen magnetischen Pfad zusammen mit dem ersten Eisenkernabschnitt bildet, einen Gehäusekörper, der die Primär- und Sekundärspule aufnimmt, und eine Isolationsharzschicht, die aus einem ersten und zweiten zwischen dem Gehäusekörper und der Sekundärspule angeordneten Harzabschnitt aufgebaut ist, wobei der erste Harzabschnitt zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und der Sekundärspule dicker ausgebildet ist als der zweite Harzabschnitt.

Bei diesem ersten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor ist die Distanz zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und der Sekundärspule so ausreichend bemessen, daß kein Isolationsdurchbruch der hierin eingegossenen Isolationsharzschicht auftritt, und die Größe des Gerätes stimmt ungefähr mit derjenigen des bekannten überein.

Bei einem zweiten Aspekt des Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor der Erfindung kontaktiert der zweite Eisenkernabschnitt die Wand des Gehäusekörpers.

Bei dem zweiten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor tritt aufgrund der Tatsache, daß der zweite Eisenkernabschnitt die Wand des Gehäusekörpers kontaktiert, keine Lücke zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und dem Gehäusekörper auf.

Bei einem dritten Aspekt eines Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung ist das Gehäusekörper mit einem Eisenkern-Halteabschnitt zum Halten eines zweiten Eisenkernabschnitts an der Außenseite des ersten Harzabschnitts ausgebildet.

Bei dem dritten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor wird aufgrund der Tatsache, daß das Gehäusekörper mit einem Eisenkern-Halteabschnitt zum Halten eines zweiten Eisenkernabschnitts an der Außenseite des ersten Halteabschnitts ausgebildet ist, der zweite Eisenkernabschnitt vollständig an der Außenseite des ersten Harzabschnitts gehalten.

Bei einem vierten Aspekt eines Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung weist der geschlossene Magnetpfad-Eisenkern eine Lücke auf, und ein Magnet ist in der Lücke angeordnet.

Bei dem vierten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor läßt sich aufgrund der Tatsache, daß der geschlossene Magnetpfad-Eisenkern die Lücke aufweist und der Magnet in der Lücke angeordnet ist, die Ausgangsspannung mit demselben Wert erhalten, wie in dem Fall, in dem der Magnet nicht vorgesehen ist, aufgrund des Effekts des Magnets, selbst wenn die Querschnittsfläche des Eisenkerns reduziert ist.

Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile erfolgt nun ein Bezug auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Zündgeräts für einen Vebrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Magnet in der Lücke eines ersten Eisenkernabschnitts angeordnet ist;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines bekannten Zündgeräts für Verbrennungsmotoren;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie V-V der Fig. 4; und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie VI-VI der Fig. 4.

Ausführungsform 1

Die Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Richtung der Pfeile, im wesentlichen entlang der Linie II-II der Fig. 1. Im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 erfolgt bei den im Vergleich zu dem bekannten Zündgerät für den Verbrennungsmotor gleichen Teilen sowie den entsprechenden Teilen ein Bezug anhand der gleichen Bezugszeichen; sie werden hier nicht erläutert.

Eine erste Isolationsharzschicht 7a, die als eine Isolationsharzschicht dient, ist zwischen einem Gehäusekörper 4 und einer Sekundärspule 3 angeordnet. Eine Seitenwand 4d steht an der Seitenwand des Gehäusekörpers 4 vor, und die Wand 4d bildet eine Seitenwand des Gehäusekörpers 4 sowie eine Grundfläche eines Eisenkern-Halteabschnitts 4c mit quadratischer Rohrform, der an der Außenseitenwand des Gehäusekörpers 4 angeordnet ist. Aus diesem Grund wird von den Abschnitten der ersten Isolationsharzschicht 7a ein erster Harzabschnitt 7a₁ zwischen einem zweiten Eisenkernabschnitt 1d und der Sekundärspule 3 dicker ausgebildet als ein zweiter Harzabschnitt 7a₂, der den Abschnitt darstellt, der sich von dem ersten Harzabschnitt 7a₁ unterscheidet. Bei dem Zündgerät für den Verbrennungsmotor mit einem derartigen Aufbau wird, ohne daß alle Abschnitte der ersten Isolationsharzschicht 7a dicker ausgebildet werden, lediglich der erste Harzabschnitt 7a₁ dicker als die restlichen Abschnitte ausgebildet, der zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt 1c und der Sekundärspule 3 liegt.

Demnach läßt sich der Abstand zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt 1c und der Sekundärspule 3 so festlegen, daß er ausreichend ist, um einen Isolationsdurchbruch bei dem ersten Harzabschnitt 7a₁ zu vermeiden. Ferner stimmt die Größe des Geräts ungefähr mit derjenigen des bekannten überein, und sie ist nicht so groß. Eine Zunahme des Gewichts des Geräts und der Kosten wird nicht verursacht.

Ferner tritt bei dieser Ausführungsform aufgrund der Tatsache, daß der zweite Eisenkernabschnitt 1c das Gehäusekörper 4 eng kontaktiert, keine Lücke zwischen dem erste/zweiten Eisenkernabschnitt 1c und dem Gehäusekörper 4 auf. Demnach kann die Abmessung des Gehäusekörpers in der Querrichtung gemäß Fig. 1 minimiert werden, wodurch die Größe des Geräts reduziert wird.

Ferner wird bei dieser Ausführungsform aufgrund der Tatsache, daß der Gehäusekörper 4 einen Eisenkern-Halteabschnitt 4c zum Halten des zweiten Eisenkernabschnitts 1c aufweist, der an der Außenseite des ersten Harzabschnitts 7a₁ angeordnet ist, der zweite Eisenkernabschnitt 1c sicher durch die Außenseite des ersten Harzabschnittes 7a₁ derart gehalten, daß er sich niemals irgendwohin bewegt. Aus diesem Grund sind der zweite Eisenkernabschnitt 1c und die Sekundärspule 3 vollständig gegeneinander isoliert.

Ausführungsform 2

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Zündgeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, der ein Magnet 8 in einer Lücke 1a des ersten Eisenkernabschnitts 1b angeordnet ist. Die Lücke 1a kann an irgendeiner Stelle eines geschlossenen Magnetpfads vorliegen. Wird der Magnet 8 in der Lücke 1a angeordnet, so erzeugt die Sekundärspule 3 eine viel höhere Ausgangsspannung, aufgrund des Effekts des Magnetfelds des Magneten 8. Demnach läßt sich eine im Vergleich mit der Ausgangsspannung, die durch einen Eisenkern derselben Querschnittsfläche wie der Eisenkern 1 erzeugt wird, viel höhere Ausgangsspannung erhalten. Umgekehrt läßt sich bei reduzierter Querschnittsfläche des Eisenkerns 1 die Ausgangsspannung mit demselben Wert wie die durch den Eisenkern ohne Magneten 8 gebildete erhalten. Ferner kann die Größe des Geräts verringert werden. In diesem Fall wird die Größe der Querschnittsfläche des zweiten Eisenkernabschnitts 1c reduziert, und auch die Breite des zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt 1c und der Sekundärspule 3 angeordneten ersten Harzabschnitts 7a₁ wird reduziert, so daß sich die in dem Gerät benützte Harzmenge erheblich reduzieren läßt und eine Miniaturisierung der Größe des Geräts möglich ist.

Gemäß dem ersten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält dieses einen ersten Eisenkernabschnitt, um den eine Primärspule einer Zündspule gewickelt ist, eine zweite Eisenspule, die um die Außenfläche der Primärspule gewickelt ist, einen zweiten Eisenkernabschnitt, der an der Außenseite der Sekundärspule angeordnet ist und einen geschlossenen magnetischen Pfad zusammen mit dem ersten Eisenkernabschnitt bildet, einen Gehäusekörper, der die Primär- und Sekundärspule aufnimmt, und eine Isolationsharzschicht, die aus einem ersten und zweiten zwischen dem Gehäusekörper und der Sekundärspule angeordneten Harzabschnitt aufgebaut ist, wobei aufgrund der Tatsache, daß der erste Harzabschnitt zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und der Sekundärspule dicker ausgebildet ist als der zweite Harzabschnitt, der den Teil der Isolationsharzschicht bildet, der sich von dieser unterscheidet, die Distanz zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und der Sekundärspule ausreicht, um den Isolationsdurchbruch der hier eingefügten Isolationsharzschicht zu vermeiden, und die Größe des Geräts stimmt ungefähr mit derjenigen des bekannten überein.

Gemäß dem zweiten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung kann aufgrund der Tatsache, daß der zweite Eisenkernabschnitt die Wand des Gehäusekörpers kontaktiert und keine Lücke zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und dem Gehäusekörper vorliegt, die Größe des Geräts reduziert werden.

Gemäß dem dritten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung weist der Gehäusekörper einen Eisenkern-Halteabschnitt zum Halten eines zweiten Eisenkernabschnitts an der Außenseite des ersten Harzabschnitts derart auf, daß der zweite Eisenkernabschnitt an der Außenseite des ersten Harzabschnitts gehalten wird und die Isolation des zweiten Eisenkernabschnitts von der Sekundärspule vollständig gewährleistet ist.

Gemäß dem vierten Aspekt des Zündgeräts für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich aufgrund der Tatsache, daß der Eisenkern für den geschlossenen Magnetpfad mit den ersten und zweiten Eisenkernabschnitten eine Lücke aufweist und ein Magnet in dieser Lücke angeordnet ist, eine Ausgangsspannung erhalten, die denselben Wert aufweist wie in dem Fall, in dem der Magnet nicht vorgesehen ist, und zwar aufgrund der Wirkung des Magneten, selbst wenn die Querschnittsfläche des Eisenkerns reduziert ist. Demnach läßt sich die Größe des Geräts erheblich reduzieren.

Es ist zu erkennen, daß zahlreiche Alternativen der hierin beschriebenen Ausführungsform bei der praktischen Umsetzung der Erfindung möglich sind. Hieraus folgt, daß die folgenden Patentansprüche den Schutzbereich der Erfindung definieren und daß Strukturen innerhalb des Schutzbereichs dieser Patentansprüche und deren Äquivalente hierdurch erfaßt werden.

Claims (4)

1. Zündgerät für einen Verbrennungsmotor, enthaltend:
einen ersten Eisenkernabschnitt, um den eine Primärspule einer Zündspule gewickelt ist;
eine zweite Eisenspule, die um die Außenfläche der Primärspule gewickelt ist;
einen zweiten Eisenkernabschnitt, der an der Außenseite der Sekundärspule angeordnet ist und einen geschlossenen magnetischen Pfad zusammen mit dem ersten Eisenkernabschnitt bildet;
einen Gehäusekörper, der die Primär- und Sekundärspule aufnimmt; und
eine Isolationsharzschicht, die aus einem ersten und zweiten zwischen dem Gehäusekörper und der Sekundärspule angeordneten Harzabschnitt aufgebaut ist; wobei
der erste Harzabschnitt zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und der Sekundärspule dicker ausgebildet ist als der zweite Harzabschnitt.

2. Zündgerät für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eisenkernabschnitt die Wand des Gehäusekörpers kontaktiert.

3. Zündgerät für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper mit einem Eisenkern-Halteabschnitt zum Halten des zweiten Eisenkernabschnitts an der Außenseite des ersten Harzabschnitts ausgebildet ist.

4. Zündgerät für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lücke in dem Eisenkern zum Bilden des geschlossenen magnetischen Pfads vorgesehen und ein Magnet in dieser Lücke angeordnet ist.