DE4336455A1 - Zündanlage mit Zündfunkenverteilerkassette und Zündspule - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraftfahrzeugzünd­ anlagen und insbesondere auf eine Zündfunkenverteilerkasset­ te für eine eine integrale Zündspule enthaltende zündstrom­ verteilerlose Zündanlage.

Vorgeschichte der Erfindung

Kraftfahrzeugzündanlagen bilden in gesteuerter Weise die Zündfunken für die Zylinder eines Motors. Herkömmliche Kraft­ fahrzeugzündanlagen für Verbrennungskraftmaschinen enthalten Zündkerzen, eine Hochspannungsspule und einen Zündstromver­ teiler, der die Hochspannungsenergie über die Zündkabel den Zündkerzen zuführt. Kürzlich sind zündstromverteilerlose durch Mikroprozessoren gesteuerte Anlagen zur genaueren Steuerung des Motorbetriebes eingeführt worden. Bei solchen Anlagen fehlt der Zündstromverteiler. Ein Mikroprozessor steuert den Motor auf der Grundlage von bei dessen Lauf er­ zeugten Daten. Anlagen, die einen Zündstromverteiler verwen­ den, benötigen bei einem Standardmotoraufbau nur eine einzi­ ge Spule für vier, sechs oder acht Zylinder. Bei einer zünd­ stromverteilerlosen Zündanlage wird im allgemeinen eine Spu­ le zum Aufbau der Hochspannung für eine oder zwei Zündkerzen verwendet.

Beim Warten herkömmlicher Zündanlagen muß jedes Bauteil wie auch jedes Zündkabel untersucht werden, um festzustellen, welches Teil oder welche Teile der Anlage repariert oder er­ setzt werden muß bzw. müssen. Dies kann einige Zeit erfor­ dern und verlangt zum Durchführen der Reparatur einen ge­ schickten Mechaniker. Kürzlich wurden modulare Zündteilgrup­ pen zum gleichzeitigen Anschließen einer Zündspule oder der Zündspulen an die zahlreichen Zündkerzen vorgeschlagen. Die Verwendung einer einzigen Einheit zur Aufnahme der Bauteile einer Zündanlage führt bei deren Wartung zu Vorteilen. Ein Massenartikel läßt sich schnell ausbauen und austauschen. Ein Ersatzteil läßt sich zum Zwecke der Qualitätskontrolle vollständig überprüfen. Dies führt zu erhöhter Zuverlässig­ keit und verbessertem Kundendienst.

Das Ausbilden einer abgedichteten Zündfunkenverteilerkasset­ te einschließlich der Spule erhöht die Lebensdauer. Die Un­ terbringung der Bauteile in einer einzigen Einheit schützt die einzelnen Bauteile auch vor einer Zerstörung durch Feuch­ tigkeit oder Betrieb unter rauhen Bedingungen.

Die Verwendung einer einzigen Spule zum Erzeugen von vier Hochspannungen für vier getrennte Zylinder wird in dem im Na­ men von Tsutsui et al. erteilten US-Patent 4 392 473 offen­ bart. Das Tsutsui-Patent offenbart eine Zündeinheit mit Hoch­ spannungsanschlüssen, Hochspannungsdioden und Zündspulen, die zusammen montiert und in einem Kunstharz vergossen sind. Zum Anschluß der Ausgänge der Spule an die Zündkerzen werden Zündkabel verwendet. Zum Verbinden der mit den Spulenan­ schlüssen zusammenwirkenden Hochspannungsdioden an die Zünd­ kabelanschlüsse werden Leitungsdrähte verwendet. Der Zusam­ menbau der Tsutsui-Zündeinheit ist kompliziert, da viele An­ schlüsse an die Dioden und die Spule gelötet oder auf andere Weise verbunden werden müssen. Der bei dem Tsutsui-Patent er­ forderliche verwickelte Zusammenbau führt zu einer Anlage, bei der der Zündteilservice beträchtliche Kosten ver­ schlingt.

Eine Zündanlage in Kassettenbauart wird in dem im Namen von Johansson et al. erteilten US-Patent 4 706 683 offenbart. Diese Zündanlage wird unmittelbar über den Zündkerzen einer Verbrennungskraftmaschine montiert. Das Johansson-Patent of­ fenbart eine Anlage, bei der Leiterplatten in der Einheit mit Epoxidharz eingebettet und die Zündungsbauteile der Anla­ ge auf den Leiterplatten angeordnet sind. Eine einzige Spule ist für jeden Motorzylinder vorgesehen. Ein kapazitiver Ent­ ladekreis wird zum Speichern der Ladung verwendet und führt der Zündkerze Strom zu. Die Verwendung der Leiterplatten in der Kassettenanordnung und kapazitive Entladekreise führen aufgrund der erhöhten Herstellungs- und Bauteilekosten zu er­ höhten Kosten der Kassettenanordnung. Viele gelötete Verbin­ dungen werden zum Vervollständigen der Anordnung der Johans­ son-Einheit benötigt.

Ein anderes Beispiel einer modularen Zündanlage wird in dem im Namen von Boyer et al. erteilten US-Patent 4 706 639 of­ fenbart, bei dem der Zündmodul unmittelbar über den Zündker­ zen einer Verbrennungskraftmaschine montiert wird. Der in Boyer offenbarte Modul verwendet eine Spule für je zwei Zy­ linder. Drähte werden zum Verbinden der Anschlüsse mit der Zündspule verwendet. Dies erfordert im Zündmodul Lötverbin­ dungen.

Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung derjenigen Pro­ bleme abgestellt, die bei den bekannten Zündanlagen und Ver­ fahren zum Herstellen von modularen Zündanlagenbauteilen auf­ treten, wie dies oben beschrieben wurde.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbil­ dung einer kompakten, unitären Zündanlage, die unmittelbar über den Zündkerzen einer Verbrennungskraftmaschine montiert werden kann und eine einzige Spule zum Erzeugen eines Hoch­ spannungszündfunkens für vier verschiedene Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine enthält. Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung einer Zündanlage, in der keine Zündkabel zum Verbinden der Spule mit der Zündkerzen­ fassung verwendet werden. Dadurch werden Lötverbindungen und komplizierte Konstruktionsvorgänge auf ein Minimum herabge­ setzt.

Eine noch andere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbil­ dung eines Verfahrens zum Herstellen einer modularen Zündan­ lage, das einfach automatisiert und als eine hochgradig zu­ verlässige automatisierte Anlage durchgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich damit auf eine verbes­ serte, nach einem Verfahren hergestellte Zündfunkenverteiler­ kassette, bei dem das Kassettengehäuse mit einer Ausnehmung geformt wird, die groß genug ist, um die Zündspule und sekun­ däre Verteilerschaltungsbauteile aufzunehmen. Leitende Rah­ men sind in die Kassette eingeformt und bilden zwischen der Zündspule, den Hochspannungsdioden und den für die Zündker­ zen vorgesehenen Aufnahmen elektrische Leitungswege. Die Hochspannungsdioden werden durch einfaches Plazieren im Inne­ ren der Kassette an die Zündspule angeschlossen, wobei jede Diode mit einer zur Aufnahme einer Zündkerze bestimmten, elektrisch leitenden Hülse, verbunden wird. Die Kassette wird dann zum Umschließen der elektrischen Bauteile und Ausbilden einer unitären Packung mit einem Kunstharz gefüllt. Durch Ausbilden einer unitären Anordnung, die unmittelbar über den Zündkerzen in einer Verbrennungskraftmaschine montiert wer­ den kann, läßt sich die Zündanlage einfach durch Auswechseln der gesamten modularen Anordnung warten. Das Fehlen von Hoch­ spannungszündkabeln erhöht die Zuverlässigkeit, vereinfacht die Diagnose von Betriebsproblemen des Motors und verein­ facht auch die Wartungsvorgänge.

Da eine einzige Spule zum Erzeugen eines Hochspannungszünd­ funkens für vier Zylinder verwendet werden kann, läßt sich die Gesamtzahl der für einen Motor benötigten Spulen herab­ setzen. Durch Herabsetzen der Anzahl der erforderlichen Spu­ len können die Kosten und das Gewicht der Zündanlage insge­ samt herabgesetzt werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden leitende Rahmen anstelle von Zündkabeln zum Anschließen der Spule an die Zündkerzen-Aufnahmen verwendet. Leitende Rahmen bilden auch die hauptsächliche elektrische Verbindung zwischen dem Kraftfahrzeugenergiesystem und der primären Zündspule. Die leitenden Rahmen sind einfach in die Kassette einzubauende steife leitende Glieder. Die leitenden Rahmen enthalten vor­ geformte Verbinder, an die sich die Dioden, die Spule und die Zündkerzen-Aufnahmen leicht anschließen lassen. Die lei­ tenden Rahmen stellen auch eine zuverlässige elektrische Ver­ bindung dar, wodurch die Zuverlässigkeit der Kassette wäh­ rend des Betriebes erhöht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Motors mit ei­ ner Zündanlage mit einer erfindungsgemäßen Zündfun­ kenverteilerkassette,

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Bauteile der erfindungsgemäßen Zündfunkenvertei­ lerkassette und der erfindungsgemäßen Zündspule,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemä­ ßen Zündfunkenverteilerkassette und der erfindungsge­ mäßen Zündspule,

Fig. 4a eine schematische Teilansicht der Zündspulen- und Zündfunkenverteilerschaltung, wobei der Primärstrom in einer positiven Richtung fließt, und

Fig. 4b eine schematische Teilansicht der Zündspulen- und Zündfunkenverteilerschaltung, wobei der Primärstrom in einer negativen Richtung fließt.

Beste Art und Weise zum Durchführen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 zur Verwendung mit einer mit Zündfunken gezündeten Verbren­ nungskraftmaschine 30. Eine im einzelnen nicht gezeigte elek­ tronische Steuereinheit steuert den Betrieb des Motors und auch die Zündung des Verbrennungsvorganges. Gemäß der Dar­ stellung enthält die Zündfunkenverteileranordnung 10 eine Kassettenschale 12. Diese umschließt einen ausgesparten Ab­ schnitt 14 oder einen Hohlraum. Mehrere Hülsen 16 gehen von der Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 aus.

Unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 werden nun die inneren Bauteile der Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 be­ schrieben. Mehrere Hochspannungsleiterrahmen 18 sind in der Kassettenschale 12 angeordnet. Eine Primärspule 20 und eine Sekundärspule 22 sind zum Erzeugen einer Hochspannung vorge­ sehen. Ein Massekern 23 wirkt mit der Primär- und der Sekun­ därspule zum Verstärken der mit diesen zusammenwirkenden Mag­ netfelder zusammen. Dioden 24 sind in den Hochspannungslei­ terrahmen 18 plaziert.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 füllt ein Epoxidfüllstoff 26 den ausgesparten Abschnitt 14 der Kassettenschale 12 aus und hält die Bauteile in dem ausgesparten Abschnitt 14 zusammen. In der bevorzugten Ausführungsform weist jede Hülse 16 eine Fassung 28 auf. Diese kann auf eine Zündkerze 30 der Verbren­ nungskraftmaschine 32 aufgesetzt werden. Die Zündfunkenver­ teilerkassettenanordnung 10 wird mit Befestigungsmitteln 34, wie zum Beispiel Bolzen, am Motor 32 gehalten. Primäre Lei­ terrahmen 36 sind an eine Aufnahme für einen Niederspannungs­ eingang der Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 ange­ schlossen.

Fig. 4a zeigt ein Schaltbild mit Darstellung eines ersten Kraftflußweges der Zündspule, wobei ein Eingangsstrom I_a an die Primärspule 20 angelegt wird. Der Kraftfluß von der Pri­ märspule 20 induziert einen Strom in der Sekundärspule 22 und baut in dieser eine Hochspannung auf. Gemäß der Darstel­ lung führt die Richtung, in der der Eingangsstrom I_a durch die Primärspule 20 fließt, zu einem positiv vorgespannten Eingang und damit zu einer entsprechenden positiven und nega­ tiven Spannung in der Sekundärspule.

Die oben bei 24 allgemein dargestellten Dioden werden in Fig. 4a genauer bei 24a, 24b, 24c und 24d gezeigt. Hiermit werden die alternierenden Kraftflußwege erläutert. Am positi­ ven Ausgang der Sekundärspule 22 liegt die Diode 24a in der Schaltung und leitet die Hochspannung zur Zündkerze 30a. Die Diode 24b blockiert jede Spannungsweiterleitung zur Zündker­ ze 30b. Am negativen Ausgang der Sekundärspule 22 liegt die Diode 24c in der Schaltung und blockiert jede Spannungswei­ terleitung zur Zündkerze 30c, während die Diode 24d eine Hochspannung zur Zündkerze 30d leitet.

Fig. 4b zeigt ein Schaltbild mit einem alternativen Kraft­ flußweg, wobei ein Eingangsstrom I_b an die Primärspule 20 an­ gelegt wird. Der durch den Kraftfluß in der Sekundärspule 22 induzierte Strom baut eine Hochspannung mit einer zu der in Fig. 4a gezeigten entgegengesetzten Polarität auf. Die Diode 24a liegt am negativen Ausgang in der Schaltung und verhin­ dert eine Aktivierung der Zündkerze 30a. Die Zündkerze 30b wird jedoch mit dem über die Diode 24b zugeführten Hochspan­ nungszündfunken beaufschlagt. An der positiven Seite der Se­ kundärspule leitet die Diode 24c und ermöglicht eine Aktivie­ rung der Zündkerze 30c durch einen Hochspannungszündfunken, während die Diode 24d eine Spannungsweiterleitung zur Zünd­ kerze 30d blockiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun unter Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 in seinen Einzelheiten beschrieben. In der ersten Stufe des Verfahrens wird die Kassettenschale 12 geformt. Die Kassettenschale wird vorzugsweise so geformt, daß sie mehrere in dem ausgesparten Abschnitt angeordnete, vorgeformte, elektrisch leitende Leiterrahmen 18 enthält.

Von einem Massekern 23 umschlossene Primär- und Sekundärspu­ len 20 und 22 sind in dem ausgesparten Abschnitt nahe beiein­ ander angeordnet, so daß der in der Primärspule fließende Strom einen Strom in der Sekundärspule induziert. Die Pri­ mär- und die Sekundärspule werden dann elektrisch an die zu­ gehörigen Leiterrahmen angeschlossen. Die sekundären Leiter­ rahmen werden an die Hülsen 16 angeschlossen, die von der Kassettenschale 12 ausgehend bis in die Verbrennungskraftma­ schine verlaufen. Jede Hülse 16 enthält eine Fassung 28, die ein Ende einer Zündkerze aufnimmt. Mehrere Dioden werden oh­ ne Lötung an die sekundären Leiterrahmenglieder angeschlos­ sen. Die Leiterrahmenglieder weisen vorzugsweise Leiterrah­ men auf, die Diodenleitungen sicher aufnehmen können. Der Hohlraum wird dann mit einer Vergußmasse, wie zum Beispiel einem Epoxidharz, gefüllt, die die Bauteile in der Kassetten­ schale versiegelt und befestigt. Dies führt zu einer Zündfun­ kenverteilerkassette mit einem Minimum an Lötverbindungen, da zwischen den Spulen und den Zündkerzenfassungen keinerlei Zündkabel verlaufen.

Fachleute erkennen ohne weiteres, daß die obige Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nur zur Er­ läuterung und in keiner Weise zur Beschränkung dient. Der Um­ fang der vorliegenden Erfindung sollte im Licht der folgen­ den Patentansprüche ausgelegt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer Zündfunkenverteilerkasset­ te zur Montage auf einem Motor, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:
Ausformen einer Kassettenschale mit einem ausgespar­ ten Abschnitt und mindestens einer eingeformten Hülse mit einem zur Aufnahme einer Zündkerze geeigneten Endab­ schnitt,
Befestigen von mindestens zwei Leiterrahmen in der Kassette während der Ausformstufe,
Plazieren einer Diode in jedem der Leiterrahmen,
Plazieren einer Primär- und einer Sekundärspule in dem ausgesparten Abschnitt,
Anschließen der Primärspule an einen der mindestens zwei primären Leiterrahmen,
Anschließen der Sekundärspule, der mindestens einen Diode und der Hülse an den anderen der mindestens zwei se­ kundären Leiterrahmen und
Ausfüllen des ausgesparten Abschnittes mit einem Harz zum Umschließen der Primärspule, der Sekundärspule, der Dioden und der Leiterrahmen zum Ausbilden einer unitä­ ren Packung ohne zwischen der Sekundärspule und der Zünd­ kerze verlaufende Zündkabel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe des Plazierens einer Primär- und einer Sekundär­ spule in dem ausgesparten Abschnitt die folgenden Stufen umfaßt:
Ausformen eines Außenkerns und
Plazieren der Primär- und der Sekundärspule in dem Außenkern.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Füllstufe verwendete Harz ein Epoxidharz ist.

4. Zündfunkenverteilerkassette zur Montage über mehreren Zündkerzen an einem Motor, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem Verfahren mit den folgenden Stufen her­ gestellt ist:
Ausformen einer Kassettenschale (12) mit einem ausge­ sparten Abschnitt (14) und mehreren eingeformten Hülsen (16) mit je einem zur Aufnahme einer Zündkerze geeigneten Ende,
Befestigen von Primär- und Sekundärleiterrahmen in der Kassette während der Ausformstufe,
Positionieren einer Primärspule (20) in dem ausge­ sparten Abschnitt (14) in elektrischer Verbindung mit dem primären Leiterrahmen,
Positionieren von mehreren Dioden (24a, 24b, 24c, 24d) und einer Sekundärspule in dem ausgesparten Ab­ schnitt (14) in elektrischer Verbindung mit dem sekundä­ ren Leiterrahmen,
elektrisches Anschließen jeder Hülse an den sekundä­ ren Leiterrahmen, wobei die Dioden Strom selektiv durch den Leiterrahmen von der Sekundärspule zu den Hülsen lei­ ten, und
Ausfüllen des ausgesparten Abschnittes der Kassetten­ schale mit einem Harz zum Umschließen der Primärspule, der Sekundärspule, der Dioden und der Leiterrahmen zum Ausbilden einer unitären Packung ohne zwischen der Sekun­ därspule und der Zündkerze (30) verlaufende Zündkabel.

5. Zündfunkenverteilerkassette für eine mit Zündfunken gezün­ dete, mit einer elektrischen Steuereinheit gesteuerte Ver­ brennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch:
eine eine Aussparung (14) umschließende Kassetten­ schale (12),
eine in der Aussparung (14) angeordnete Primärspule (20),
eine neben der Primärspule (20) angeordnete Sekundär­ spule (22),
einen um die Primär- und die Sekundärspule positio­ nierten Kern (23),
einen an die Primärspule (20) ohne Löten elektrisch angeschlossenen primären Leiterrahmen und eine Steckerauf­ nahme zur Aufnahme gesteuerter Stromimpulse von der elek­ tronischen Steuereinheit,
mehrere jeweils an die Sekundärspule elektrisch ange­ schlossene sekundäre Leiterrahmen,
mehrere elektrisch an die sekundären Leiterrahmen an­ geschlossene Dioden und
mehrere Hülsen (16) mit je einer Fassung zur Aufnah­ me einer zugehörigen Zündkerze (30), wobei die Hülsen elektrisch an die sekundären Leiterrahmen angeschlossen sind, gesteuerte Stromimpulse von der elektronischen Steuereinheit an die Primärspule (20) angelegt werden, die Sekundärspule (22) Hochspannungssignale auf der Grund­ lage der Stromimpulse erzeugt und die Hochspannungssigna­ le durch die sekundären Leiterrahmen über die Dioden und Hülsen (16) ohne Zündkabel den zugehörigen Zündkerzen zu­ geführt werden.