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Zündtransformator- und Zündkerzenabdeckungs-
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Einheit Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kraftfahrzeugzündsysteme
und im einzelnen auf eine Zündtransformator-und Zündkerzenabdeckungs-Einheit für
die Verwendung in Brennkraftmaschinen.
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Die herkömmlichen Zündsysteme für Brennkraftmaschinen haben sich über
viele Jahre als zuverlässig und geeignet erwiesen. In der letzten Zeit wurden diese
Systeme durch verschiedenerlei elektronische Schaltvorrichtungen verbessert. Trotz
des Zusatzes der elektronischen Vorrichtungen blieben die Systeme jedoch hinsichtlich
der Funktionsweise den herkölnrnlichen elektromechanischen Systemen sehr ähnlich.
Beispielsweise wird Strom aus einer Batterie über einen Schalter wie einen Transistor
in die Primärwicklung eies Zündtransíormators geleitet. Die Energie des über den
Schalter zugeführten Zündstroms
wird als magnetische Energie gespeichert
und führt über eine Sekundärwicklung bzw. Idochsparmungswicklung zu einer Entladung
zwischen den Elektroden einer Zündkerze.
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Moderne Maschinen müssen eine Vielzahl ständig strenger werdender
Normen hinsichtlich der Menge und der Beschaffenheit der Abgase erfüllen. Zur Erfüllung
dieser Forderungen sind die Maschinenhersteller dazu übergegangen, Maschinen zu
erzeugen, die mit sehr mageren Kraftstoff-Luft-Gemischen arbeiten, sowie Maschinen,
bei denen das Schichtenladungsverfahren oder Wirbelstromverfahren angewandt wird.
Bei den Maschinen, bei denen mageres Gemisch verbrannt wird, ist für das richtige
Arbeiten eine verlängerte Zündfunkendauer erforderlich. Dies wird bei den herkömmlichen
Systemen dadurch bewerkstelligt, daß die Leerlauf-Zündspannung gesteigert wird.
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Die Steigerung der Spannung ergibt jedoch eine Steigerung sowohl der
Amplitude als auch der Dauer des Zündfunkenstroms, wodurch die Lebensdauer der Zündkerzen
stark herabgesetzt wird. Bei Wirbelstrom-Systemen besteht die Tendenz, daß die Strömung
der Ladung in den einzelnen Zylindern der Maschine den Zündfunken-Lichtbogen vorzeitig
ausbläst bzw. löscht, wodurch die Dauer des Zündfunkens verkürzt wird, was für die
zweckmäßige Zündung schädlich ist.
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Ein weiteres, den herkömmlichen Gestaltungen von Natur aus anhaftendes
Problem liegt darin, daß üblicherweise für alle Zündkerzen der Maschine ein gemeinsamer
lochspannungsgenerator in der Form einer einzigen Zündspule verwendet wird. Die
Hochspannung aus der einzigen Zündspule wird dann mittels eines umlaufenden Hochsparlrlungsschalters
bzw. Verteilers und eines Systems aus tiochspannungskabeln auf die verschiedenen
Zündkerzen verteilt. Der Verteiler und die Hochspannungskabel bilden
jedoch
bekanntermaßen häufig Fehlerquellen, so dar3 sie die schwachen Glieder in dem herkömmlichen
System darstellen.
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Die Erfindung soll daher ein neuartiges Wechse lstrorn-Zündsystem
ermöglichen, bei dem die Zünddauer gegenüber derjenigen bei einem herkömmlichen
System verlängert werden kann, ohne daß die Lebensdauer der Zündkerzen verkürzt.
wird.
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Bei diesem neuartigen Wechselstrom-Zündsystem soll auch die Erfordernis
eines Hochspannungs-Verteilersystems entfallen.
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Weiterhin soll bei dem neuartigen Zündsystem für jede Zündkerze der
Maschine ein gesonderter Hochspannungsgenerator vorgesehen sein.
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Infolgedessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündtransformator-
und ZUndke r zen ab de ckungs-E inhei t zu schaffen, die zuverlässig an einem Maschinenkopfteil
unmittelbar einer jeweiligen Zündkerze benachbart angebracht werden kann.
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Ferner soll mit der Erfindung für das Zündsystem eine Einheit der
vorstehend genannten Art geschaffen werden, die es ermöglicht, die Größe der Zündspule
zu verringern und trotzdem die angemessene Energieentladung zwischen den Zündkerzenelektroden
beizubehalten, Bei dem zu ne neuartigen Wechselstrom-Ziindsystem soll ein Wechselstrom
erzeugt und daher an der Zlindkerze ein intermittierender Zündfunken hervorgerufen
werden. Bei einem solchen Wechselstrom-System kann die Zünddauer in großem Ausmaß
gegenüber derjenigen bei den herkömmli-
chen Systemen verlängert
werden, ohne daß eine dementsprechende Verkürzung der Zündkerzen-Lebensdauer auftritt.
Da ferner die gesamte Zündung aus einer Vielzahl kurzer Zündungen mit Unterbrechungen
besteht, werden auch die durch das Ausblasen hervorgerufenen Schwierigkeiten bei
Wirbelstrom-Naschinen in starKem Ausmaß verringert.
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Daher soll mit der Erfindung die Möglichkeit für ein Zündsystem geschaffen
werden, bei dem die den herkömmlichen Systemen mit einem gemeinsamen Hochspannungsgenerator
anhaftenden Mängel dadurch behoben sind, daß für jede Zündkerze der Maschine ein
im wesentlichen selbstständiges Hochspannungsgenerator-System gebildet wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Zündtransformator- und
Zündkerzenabdeckungs-Einheit für eine Brennkraftmaschine gelöst, an welcher gesonderte
Zündtransformatoren in jeweiligen derartigen Einheiten angebracht werden und jede
Einheit an einem Maschinenkopfteil unmittelbar neben einer jeweiligen Zündkerze
angebracht und an diese elektrisch angeschlossen wird. Dadurch entfallen der größte
Teil der Hochspannungsverkabelung sowie auch der Verteiler des herkömmlichen Zündsystems.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform hat die erfindungsgemäße Einheit
einen Montage-Sockelteil, der fest an dem Maschinen- bzw. Zylinderkopf angebracht
werden kann, wobei der Sockelteil Anschlußbuchsen zur Herstellung der elektrischen
Verbindungen enthalt, einerl Anschlußteil, der an dem Sockelteil befestigt ist und
Verbindungskontakte hat, die in die jeweiligen Esuchsen des Sockelteils greifen,
eine Transformatorbaugruppe mit einem Zündtransformator, die mechanisch mit dem
Anschlußteil verbunden ist und von diesem gehalten ist,
und einen
Abdeckungsteil, der für das Herstellen der elektrischen Verbindung mit einer jeweiligen
Zündkerze ausgebildet ist, wobei der Abdeckungsteil elektrisch mit dem Zündtransformator
über ein kurzes Hochspannungskabel verbunden ist, das von der Transformatorbaugruppe
gehalten ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Zündtransformator-
und Zündkerzenabdeckungs-Einheit, die für das Anbringen an einem Motorblock ausgebildet
ist.
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Einheit längs Linien 2-2 in Fig.
3.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Anschlußteils der Einheit längs
Linien 3-3 in Fig. 2.
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Sockelteils der Einheit längs
Linien 4-4 in Fig. 5.
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Sockelteils der Einheit längs Linien
5-5 in FIg. 4.
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Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Sockelteils der Einheit.
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Fig. 7 ist eine Schnittansicht der Einheit längs Linien 7-7 in Fig.
2.
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Fig. 8 ist ein Schaltbild, das elektrische VerbindunlJen zeigt, die
mittels der Einheit gebildet werden.
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In den Figuren sind durchgehend gleiche oder einander entsprechende
Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet; im einzelnen zeigt die Fig. 1 eine
X,íincltransformator- und Zündkerzenabdeckungs-Einheit 10 mit einem Sockelteil 100,
der fest an einem Motorblock 12 angebracht ist, einem Anschlußteil 200, der an dem
Sockelteil 100 befestigt ist, einer Transformatorbaugruppe 300, die an dem Anschlußteil
200 befestigt ist, und einem Abdeckungsteil 400, der ein I-Iochspannungskabel 402
für den Anschluß an die Transformatorbaugruppe 300 und ein Deckelteil 404 aufweist,
das in elektrischem Anschluß an eine herkömmliche Zündkerze 14 mittels eines (nicht
gezeigten) Verbindungsteils gezeigt ist, welches die elektrische Verbindung mit
einem (nicht gezeigten) Anschluß der Zündkerze 14 herbeiführt.
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In der Fig. 2 ist die Einheit ausführlicher gezeigt.
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Das Hochspannungskabel 402 ist mit einem inneren Leiter 406 dargestellt,
welcher von einer Isolierschicht 408 umgeben ist. Das Kabel 402 hat die herkömmliche
Gestaltung.
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Die Transformatorbaugruppe 300 enthält einen Zündtransformator 302
mit einer Sekundärwicklung 304, die an einem ersten Spulenkörper 306 angebracht
ist, und einer Primärwicklung 308, die an einem zweiten Spulenkörper 310 angebracht
ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist die Sekundärwicklung 304 in neun in Reihe
geschaltete Abschnitte aufgeteilt. Der Spulenkörper 306 hat eine IJlittclbotlrung
312, in welche ein Kern 314 eingesetzt ist. Die elektrische Verbindung der Sekundärwicklung
304 mit dem Kabel 406 erfolgt an einer Seite mittels eines Stifts
316.
Das andere Ende der Sekundärwicklung 304 ist über einen Stift 318 elektrisch mit
einem Kontakt 204 des Anschlußteils 200 verbunden.
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Die Herstellung der Transformatorbaugruppe 300 beginnt mit dem Formen
des Spulenkörpers 306 aus einem thermoplastischen Material wie Epoxyharz, Polytetrafluorethylen
(Warenzeichen Teflon) oder dergleichen. In den Spulenkörper 306 werden zu einer
Einheit die Stifte 316 und 318 eingeformt. Dann wird die Sekundärwicklung 304 in
mehreren Abschnitten auf den Spulenkörper 306 gewickelt und durch Punktschweißung
an die Stifte 316 und 318 angeschlossen. Danach wird in die Bohrung des Spulenkörpers
306 der Kern 314 eingeführt. Darauffolgend wird um den ersten Spulenkörper 306 und
den Kern 314 herum einstückig der zweite Spulenkörper 310 geformt, in welcher.t
ein Paar Stifte 319 und 320 für den elektrischen Punktschweißungs-Anschluß der Primärwicklung
308 eingeforrnt werden, die darauffolgend um den Spulenkörper 310 gewickelt wird.
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Danach wird der Leiter 406 des Hochspannungskabels 402 mit dem Stift
316 verbunden und um den Zündtransformator 302 herum ein Kunststoffgehäuse 322 geformt
bzw. gegossen.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen den Aufbau des Anschlußteils 200 und dessen
Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Transformatorbaugruppe 300. Der Anschlußteil
200 hat ein gegossenes Kunststoffgehäuse 202, das Höhlungen 206 und 208 begrenzt,
welche durch eine ttitteltrennwand 210 getrennt sind. In die Mitteltrennwand 210
sind drei Kontakte 204a, 204b und 204c eingegossen, die von der Wand gehaltert werden.
Der Kontakt 204a ist mit dem z Stift 319 verbunden, der mit einem Ende der Primärwicklung
308 des Zündtransformators 302 verbunden ist, während der Kontakt 204c mit dem Stift
320 verbunden ist, der
mit dem entgegengesetzten Ende der L'rirnärwicklurlg
308 verbunden ist. Der Kontakt 204b ist über den Stift 318 mit einem Ende der Sekundärwicklung
304 verbunden. Obzwar gemäß der Darstellung in Fig. 3 die Stifte 318, 319 und 320
mit den jeweiligen Kontakten 204a, 204b und 204c durch Lötverbindungen verbunden
sind, ist es ersichtlich, daß diese Zwischenverbindungen auch auf andere Weise mittels
einer herkömmlichen Stecker/Buchsenverbindung hergestellt werden können.
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Wie es aus den Fig. 3 und 7 ersichtlich ist, sind die Transformtorbaugruppe
300 und der Anschlußteil 200 jeweils mit einander gegenübergesetzten Flanschen 326a
und 326b bzw. 210a und 210b versehen, mit welchen die Transformatorbaugruppe 300
und der Verbindungsteil 200 auf mechanische Weise miteinander verbunden werden.
Diese mechanische Verbindung kann dadurch hergestellt werden, daß die Flanschen
wahlweise der Transformatorbaugruppe 300 oder des Verbindungsteils 200 jeweils mit
einer Gewindebohrung versehen werden, die anderen Flanschen mit einer passend gegenübergesetzten
Bohrung versehen werden und die jeweils einander gegenüberliegenden Flanschen zusammengeschraubt
werden. Andernfalls können durch die einander gegenübergesetzten Flanschen einander
gegenüberliegende Löcher gebohrt werden und die Flanschen mittels eines nicht gezeigten
Satzes aus einer Mutter, einer Schraube und einem Federring miteinander verbunden
werden.
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Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen den Sockelteil 100 der Einheit. Der Sockelteil
100 ist aus einem einstückig geformten bzw. gegossenen Gehäuse 102 mit Buchsen l04,
104b und 1O4c gebildet, die jeweils zu einem Eingriff mit den Kontakten 204a, 204b
bzw. 204c angeordnet sind. Das Gehäuse 102 bildet drei Höhlungen 106a, 106b und
lOSe,
in welcher jeweilige Enden der Uuch:; (: n iO4a, l()'ib und
104c herausragen und die jeweilige Eingriffsverbindung der Stecker-Kontakte 204a,
204b und 204c mit dem betreffenden Ende der jeweiligen Buchse 104a, 104b bzw. 104c
herbeigeführt werden. Die anderen Enden der Buchsen 104a und 104c sind gemäß der
Darstellung in Fig. 8 mit einer Zündschaltung 500 verbunden, während das andere
Ende der Buchse 104b an dem Motorblock 12 mit Masse verbunden ist, wie es in den
Fig. 4 und 5 gezeigt ist.
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Die Zündschaltung 500 kann irgendeine von Zündschaltungen sein, die
in der am 1. Juni 1981 eingereichten US-Patentanmeldung Serien-Nr. 268889 und der
am 1. Juni 1982 eingereichten US-Patentanmeldung Serien-Nr. 383604 beschrieben sind.
Bei der erfindungsgemäßen Einheit müssen die Verbindungen von der Zündschaltung
500 zu den Sockelteil-Buchsen 104a und 104c nicht mittels eines Hochspannungskabels
hergestellt werden, da die Signale an diesen Verbindungskabeln verhältnismäßig niedrige
Spannung und niedrige Stromstärke haben.
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Gemäß der Darstellung in den Fig. 4 und 6 wird der Sokkelteil 100
an dem Motorblock über Flanschteile 110 und 112 befestigt, in denen jeweils Löcher
ausgebildet sind, durch die die Flanschteile 110 und 112 und damit der Sockelteil
100 mit Hilfe von Schrauben 114 und 116 an dem Motorblock fest angeschraubt werden
können. Gewünschtenfalls kann um die Flanschteile 110 und 112 und den gemäß der
Darstellung in Fig. 4 unteren Teil des Sockelteils 100 ein Schuh aus Gumrni gelegt
werden. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 kann eine Schutzabdeckung 118 derart angebracht
werden, daß die Verbindungen zwischen den Leitern aus der Zündschaltung 500 und
den Buchsen 104a und 104c geschützt sind.
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Die vorstehend beschriebene Zünd transformator- und 7.sind kerzenabdeckungs-Einheit
ist insbesondere dadurch vorteilhaft, daß sich eine zuverlässige mechanische Anbringung
eines Zündtransformators in unmittelbarer Nähe einer jeweiligen Zündkerze ergibt,
wobei der Zündtransformator von der Maschinentemperatur verhältnismäßig wenig beeinflußt
wird. Ferner wird im Hinblick auf die sichere Anbringung durch die mehreren Schraubbefestigungen
der Einheit diese Einheit nicht von Maschinenvibrationen beeinflußt. Durch das Bilden
einer Einheit, die in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Zündkerze angebracht werden
kann, können für die Verbindung der Zündschaltung mit dem jeweiligen Transformator
verhältnismäßig lange Niederspannungskabel verwendet werden, während für das Anlegen
der Zündspannung an die Zündkerzen und das Zuführen von Strom zu diesen nur verhältnismäßig
kurze Hochspannungskabel verwendet werden müssen.
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Es ist offensichtlich, daß in Anbetracht der vorstehend angeführten
Lehren zahlreiche Abwandlungen und Änderungen der Einheit möglich sind. Beispielsweise
können die Anweisungen zum Befestigen und Verbinden der Einheit leicht dazu verwendet
werden, den vorstehend beschriebenen Zündtransformator 302 durch einen von Zündtransformatoren
zu ersetzen, die in den vorangehend genannten US-Patentanmeldungen beschrieben sind.
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Eine Zündtransformator- und Zündkerzenabdeckungs-E;inheitt die für
das Anbringen an einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, um damit Zündsignale
aus einer Zündschaltung an eine jeweilige Zündkerze der Maschine anzulegen, hat
einen fest an der Maschine anzubringenden Sockelteil mit Anschlußbuchsen für den
elektrischen Anschluß, einen Anschlußteil, der an dem Sockelteil angebracht ist
und jeweils mit den Anschlußbuchsen des Sockelteils in Eingriff
kommende
Verbindungskontakte hat, eine TransFormatorbaugruppe mit einem Zündtransformator,
die mechanisch mit dem Anschlußteil verbunden und von demselben gehalten ist und
die Verbindungstifte für die elektrische Verbindung zwischen dem Zündtransformator
und den Verbindungskontakten des Anschlußteils enthält, und einen Abdekkungsteil
für die Herstellung der elektrischen Verbindung zu der entsprechenden Zündkerze
mit einem an den Zündtransformator angeschlossenen Hochspannungskabel.