DE19608714C2

DE19608714C2 - Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19608714C2
Application number: DE19608714A
Authority: DE
Inventors: Shigemi Murata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: US5734311A; CN1083141C; JP3229515B2; CN1136701A; DE19608714A1; JPH08306558A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Zündvorrichtung weist eine Primärspule und eine Sekundärspule auf, wobei eine in der Sekundärspule erzeugte Hochspannung einer Zündspule der Brennkraftmaschine zugeführt, werden kann.

Aus der US-PS 5 128 645 ist eine Zündspule für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher eine Primärspule und eine Sekundärspule jeweils auf Kunstharzkerne gewickelt sind. Dabei wird ein geschlossener magnetischer Kreis durch ein Kernpaar und einen Permanentmagneten gebildet, der im Kunstharzkern für die Primärspule angeordnet ist. Die gesamte Anordnung befindet sich in einem Kunststoffgehäuse und wird durch Einfüllen eines isolierenden Kunstharzes vergossen, wodurch die Primär- und Sekundärspule jeweils imprägniert werden und eine Festigkeit gegenüber der in der Sekundärspule erzeugten Hochspannung erzielt wird.

Eine im Prinzip ähnlich aufgebaute Zündvorrichtung ist in DE 44 24 129 A1 beschrieben.

Eine der Entwicklung der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung vorangegangene innerbetriebliche Vorentwicklungsstufe einer Zündvorrichtung ist im folgenden anhand von Fig. 4 bis 6 der Zeichnungen näher beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigt Fig. 4 eine Zündvorrichtung gemäß dieser Vorentwicklungsstufe im Schnitt, Fig. 5 den Gegenstand von Fig. 4 im Schnitt längs der Schnittlinie V-V und Fig. 6 den Gegenstand von Fig. 4 im Schnitt längs der Schnittlinie VI-VI.

Eine Zündspule 100 besitzt einen zylinderartigen, im Schnitt viereckigen Gehäusekörper 4 mit einer Öffnung 4a. Eine um einen quadratisch geformten Primärspulenkörper 2a gewickelte Wicklung bildet eine Primärspule 2. In dem Gehäusekörper 4 stimmt eine Mittenachsenlinie des Primärspulenkörpers 2a mit derjenigen der Öffnung 4a des Gehäusekörpers 4 überein. Ein Flanschabschnitt 2c ist an einem Ende der Primärspule 2a gebildet und kontaktiert eine 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 Hochspannungsanschluß 6 hat ein zylindrisches turmartiges Anschlußteil 6a, das mit einem Hochspannungsanschluß 3b der Sekundärspule 3 verbunden ist. Jedes der zuvor erläuterten Teile, beispielsweise die Primär- und Sekundärspule 2 und 3 und dergleichen, werden 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 des Gehäusekörpers 4 angeordnet. Der Anschluß 5 weist einen Niederspannungsanschluß 5b auf, der elektrisch mit der Primärspule 3 verbunden ist.

Ein erster Eisenkernabschnitt 1b, der einen quadratischen Querschnitt aufweist, greift durch die Primärspule 2a hindurch. Weiterhin ist ein Eisenkern-Halteabschnitt 4c in Form einer Röhre mit quadratischem Querschnitt an einer Außenseitenwand des Gehäusekörpers 4 angeordnet, parallel zu dem Primärspulenkörper 2a. Ein zweiter Eisenkernabschnitt 1c in Form eines quadratischen Stabes 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 Primärspule 2 und Sekundärspule 3.

Bei der wie oben erläutert aufgebauten Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (nachfolgend auch als Verbrennungsmotor bezeichnet) fließt der durch eine (nicht gezeigte) Leistungstransistoreinheit an- und abgeschaltbare und über den Niederspannungsanschluß 5 zuführbare Primärstrom durch die Primärspule 2. In der Sekundärspule 3 wird in dem Zeitpunkt, in dem der Primärstrom abgeschaltet wird, eine Hochspannung erzeugt, und die erzeugte Hochspannung wird einer in der Brennkraftmaschine vorgesehenen Zündkerze (nicht dargestellt) 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. 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 Vorhandensein der Lücke 1a ab. Bei Anordnung eines Magneten in der Lücke 1a erzeugt die Sekundärspule 3 eine erheblich höhere Ausgangsspannung aufgrund der Wirkung des Magnetfelds des Magneten. Dadurch läßt sich im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Eisenkern mit derselben Querschnittsfläche wie der Eisenkern 1 ohne in eine Lücke eingesetzten Magneten eine höhere Ausgangsspannung erzielen, so daß die Abmessungen der Vorrichtung reduziert werden können.

Mitunter wird der Eisenkern 1 derart ausgebildet, daß er auf demselben Massepotential liegt wie ein mit der Vorrichtung verbundener Motorblock der Brennkraftmaschine. Die Primärspule 2 kann eine Niederspannung von mehreren 100 V aufweisen, die Sekundärspule 3 eine Hochspannung von mehreren 10 kV. Andererseits dient die erste Isolationsharzschicht 7a 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 Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Zündvorrichtung. 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 und der Gestehungskosten der Vorrichtung. Andererseits ist eine kompakte Größe der Zündvorrichtung wünschenswert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme zu lösen und eine Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei der ein Isolationsdurchbruch in einer in dieser Vorrichtung vorgesehenen Isolationsharzschicht vermieden werden kann, trotzdem aber eine deutliche Vergrößerung der Abmessungen der Zündvorrichtung vermieden werden kann und gegebenenfalls nur eine geringfügige Zunahme der Größe eintritt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Vorteile sind im folgenden anhand von Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine im Schnitt,

Fig. 2 die Zündvorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem in eine Lücke eines ersten Eisenkernabschnitts eingesetzten Magneten im Schnitt,

Fig. 4 eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer Entwicklungsvorstufe,

Fig. 5 die Zündvorrichtung gemäß Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 die Zündvorrichtung gemäß Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4.

Soweit Fig. 1 bis 3 gleiche Bezugszahlen enthalten wie Fig. 4 bis 6, bezeichnen diese Bezugszahlen gleiche oder ähnlich wirkende Teile von Zündvorrichtungen wie in Fig. 4 bis 6.

Ausführungsform 1

Bei der Zündvorrichtung nach Fig. 1 und 2 ist eine erste Isolationsharzschicht 7a zwischen einem Gehäusekörper 4 und einer Sekundärspule 3 angeordnet. Eine Seitenwand 4d steht an einer Seitenwand des Gehäusekörpers 4 vor. Diese Seitenwand 4d bildet 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 1c und der Sekundärspule 3 dicker ausgebildet als ein zweiter Harzabschnitt 7a₂, der den Abschnitt darstellt, der sich von dem ersten Harzabschnitt 7a₁ unterscheidet und zwischen einer inneren Wand des Gehäusekörpers 4 und der Sekundärspule 3 angeordnet ist. Bei der Zündvorrichtung für den Verbrennungsmotor mit einem derartigen Aufbau wird, ohne daß alle Abschnitte der ersten Isolationsharzschicht 7a dicker ausgebildet werden, lediglich der erste Harzabschnitt 7a₁, der zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt 1c und der Sekundärspule 3 liegt, dicker ausgebildet als der restliche Abschnitt 7a₂.

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. Die Größe der Zündvorrichtung stimmt ungefähr mit der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Zündvorrichtung überein oder 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 den Gehäusekörper 4 eng kontaktiert, keine Lücke zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt 1c und dem Gehäusekörper 4 auf. Demnach kann die Abmessung des Gehäusekörpers im Querschnitt gemäß Fig. 1 minimiert werden, wodurch die Größe der Vorrichtung 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 durch die Außenseite des ersten Harzabschnittes 7a₁ sicher gehalten derart, daß er sich nicht bewegt. Der zweite Eisenkernabschnitt 1c und die Sekundärspule 3 sind vollständig gegeneinander isoliert.

Ausführungsform 2

Die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei der ein Permanentmagnet 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 aufgrund der Wirkung des Magnetfelds des Magneten 8 eine viel höhere Ausgangsspannung. Demnach läßt sich eine im Vergleich mit der Ausgangsspannung, die durch einen Eisenkern derselben Querschnittsfläche wie die des Eisenkerns 1 erzeugt wird, viel höhere Ausgangsspannung erhalten. Umgekehrt läßt sich bei reduzierter Querschnittsfläche des Eisenkerns 1 eine Ausgangsspannung mit demselben Wert erreichen wie mit einem Eisenkern gleicher Größe ohne Magneten 8. Demnach kann die Größe der Vorrichtung 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 der Vorrichtung benützte Harzmenge erheblich reduzieren läßt und eine Miniaturisierung der Größe des Vorrichtung möglich ist.

Gemäß einem ersten Aspekt der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für den Verbrennungsmotor enthält diese einen ersten Eisenkernabschnitt, um den eine Primärspule einer Zündspule gewickelt ist, eine Sekundärspule, 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 dem ersten Harzabschnitt unterscheidet, die Distanz zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt und der Sekundärspule ausreicht, um den Isolationsdurchbruch der hier eingefügten Isolationsharzschicht zu vermeiden. Die Größe der Vorrichtung stimmt ungefähr mit derjenigen der Vorrichtung nach Fig. 4 bis 6 überein.

Gemäß einem zweiten Aspekt der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor 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 der Vorrichtung reduziert werden.

Gemäß einem dritten Aspekt der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor 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 einem vierten Aspekt der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor 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, aufgrund der Wirkung dieses Magneten eine Ausgangsspannung erhalten, die denselben Wert aufweist wie in dem Fall, in dem der Magnet nicht vorgesehen ist, selbst wenn die Querschnittsfläche des Eisenkerns reduziert ist. Demnach läßt sich die Größe der Vorrichtung erheblich reduzieren.

Claims

1. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, enthaltend:

1. einen ersten Eisenkernabschnitt (1b), um den eine Primärspule (2) einer Zündspule (100) gewickelt ist;
2. eine um eine Außenseite der Primärspule (2) gewickelte Sekundärspule (3);
3. einen an der Außenseite der Sekundärspule (3) angeordneten zweiten Eisenkernabschnitt (1c), der zusammen mit dem ersten Eisenkernabschnitt (1b) einen magnetischen Pfad bildet;
4. einen Gehäusekörper (4), der die Primärspule (2) und die Sekundärspule (3) aufnimmt; und
5. eine Isolierschicht (7a), welche zwischen dem Gehäusekörper (4) und der Sekundärspule (3) einen ersten Kunstharzabschnitt (7a₁) und einen zweiten kunstharzabschnitt (7a₂) aufweist;

wobei

1. der erste Kunstharzabschnitt (7a₁) zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt (1c) und der Sekundärspule (3) angeordnet ist,
2. der zweite Kunstharzabschnitt (7a₂) nahe dem ersten Kunstharzabschnitt (7a₁) außerhalb der Sekundärspule (3) und außerhalb des Abschnittes zwischen dem zweiten Eisenkernabschnitt (1c) und der Sekundärspule (3) angeordnet ist; und
3. der zweite Kunstharzabschnitt (7a₂) keine Bereiche aufweist, welche so dick wie oder dicker als der erste Kunstharzabschnitt (7a₂) sind.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der erste Kunstharzabschnitt (7a₁) und der zweite Kunstharzabschnitt (7a₂) der Isolierschicht (7a) eine Hülse unterschiedlich großer Wandstärke bilden, welche an beiden Enden durch radiale Endabschnitte der Isolierschicht (7a) abgeschlossen ist, wobei der erste Eisenkernabschnitt (1b) durch eine axiale Öffnung der Isolierschicht (7a) greift.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der zweite Eisenkernabschnitt (1c) an einer äußeren Wand des Gehäusekörpers (4) angeordnet ist.

4. Zündvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Gehäusekörper (4) an einer äußeren Wand desselben eine Haltevorrichtung (4c) zur Halterung des zweiten Eisenkernabschnittes (1c) außerhalb der Isolierschicht (7a) aufweist.

5. Zündvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein durch den ersten und zweiten Eisenkernabschnitt (1b, 1c) gebildeter Eisenkern eine Lücke (1a) aufweist, in welcher ein Magnet (8) angeordnet ist.