DE4405994A1 - Hochspannungsschalter, insbesondere als Zündspannungsverteiler zum Anlegen der Zündspannung an Zündkerzen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsschal­ ter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Hochspannungsschalter ist aus der US 5 109 829 bekannt. Die Halbleiterbauelemente sind am Boden eines Kegels angeordnet, an dessen Spitze das lichtemittierende Element sitzt. Der Kegel wiederum ist innerhalb eines Gehäuses ausgeformt, das außerhalb des Kegels mit einem Füllmaterial versehen ist. Dadurch er­ gibt sich ein aufwendiger Aufbau und ein relativ großes Gewicht. Ferner ist es dann, wenn eine größere Anzahl von Halbleiterbauelementen optisch gezündet werden sollen, erforderlich, eine entsprechende Anzahl von lichtemittie­ renden Elementen vorzusehen, was die Kosten, das Gewicht und den erforderlichen Bauraum des Schalters negativ be­ einflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochspan­ nungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch einen gedrängten Bauraum und einen einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch die Anordnung der Halbleiterbauelemente um das lichtemittierende Element herum hängt die Zahl der op­ tisch durch das lichtemittierenden Element zündbaren Halbleiterbauelemente nicht vom Abstand zu dem, sondern von der Größe der Oberfläche des lichtemittierenden Ele­ ments ab. Anstelle einer LED wie beim bekannten Hoch­ spannungsschalter bietet sich hierfür eine Xenonröhre an: Diese besitzt eine hohe Lichtstärke bei gutem Zündverhal­ ten und ist einfach und robust im Aufbau und der Handha­ bung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen beschrieben. Dabei ist insbe­ sondere die im Patentanspruch 6 angegebene Möglichkeit, den Hochspannungsschalter in einem Zündkerzenstecker zu integrieren, für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen von be­ sonderer Bedeutung. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, von einer Zündspule ausgehend unter Verwendung derartiger Zündkerzenstecker die Zündkerzen zylinderselektiv an die Hochspannung anzuschließen. Der hierfür pro Zündkerze er­ forderliche zusätzliche Bauraum ist relativ gering und stellt sich äußerlich lediglich als axiale Verlängerung des Zündkerzenanschlußsteckers dar.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hochspannungsschalter in der Abwicklung und

Fig. 2 den Hochspannungsschalter von Fig. 1 eingebaut in einen Zündkerzenstecker und im Querschnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsschalter 1 wirkt als Thyristor und besteht aus insgesamt 48 Halbleiterbau­ elementen, die in sechs Reihen zu acht Elementen auf Trä­ gerplatten 3₁ bis 3₆ angeordnet sind. Jeder der Halblei­ terbauelemente besitzt eine Sperrspannung von 1200 V. Die Bauelemente sind mäanderförmig wie dargestellt hinterein­ andergeschaltet.

Die Trägerplatten 3₁ bis 3₆ sind, wie in Fig. 2 gezeigt, zu einem Sechskant miteinander verbunden und verklebt. Sie umgeben eine Xenonröhre 4 konzentrisch. Zwischen je­ weils zwei benachbarten Trägerplatten sind Stege 5 einge­ setzt, um einen Spannungsüberschlag zwischen zwei Halb­ leiterbauelementen auf unterschiedlichen Trägerplatten zu verhindern. Der gesamte Raum zwischen der Xenonröhre und den Trägerplatten 3₁ bis 3₆ ist mit durchsichtigem, hoch­ isoliertem Gießharz vergossen.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung befindet sich in ei­ nem nicht gezeigten Zündkerzenanschlußstecker, dessen Hochspannungsanschluß mit dem zur Trägerplatte 3₁ führen­ den elektrischen Leiter 6 verbunden ist und dessen Zünd­ kerzenanschlußkontakt (nicht dargestellt) mit dem Ende dieses Leiters 7 verbunden ist.

Um die am Leiter 7 angeschlossene Zündkerze mit der Hoch­ spannung, d. h. dem Hochspannungsanschluß einer nicht dar­ gestellten Zündspule zu verbinden, wird die Xenonröhre 4 gezündet. Die Halbleiterbauelemente 2 werden damit sämt­ lich leitend. Ein Hochspannungsimpuls kann nun vom Leiter 6 durch die Halbleiterbauelemente 2 zum Leiter 7 und da­ mit zur Zündkerze gelangen. Beim anschließenden Strom­ durchgang durch Null werden die Halbleiterbauelemente wieder nicht-leitend und können erst durch einen erneuten Zündvorgang der Xenonröhre gezündet werden.

Für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine mit mehre­ ren Zylindern genügt eine einzige Zündspule als Hochspan­ nungsquelle. Die zylinderselektive Zuordnung der Hoch­ spannung zu den einzelnen Zylindern erfolgt mit Hilfe des dargestellten Hochspannungsschalters für jeden der Zylin­ der. Durch gleichzeitige Zündung der Hochspannungsschal­ ter für zwei Zylinder ist es auch möglich, z. B. beim Kaltstart zwei Zündkerzen gleichzeitig zu zünden. Gegen­ über einem Zündsystem, bei dem jeder Zylinder mit einer Einzelspulenzündung versehen ist, ergibt sich damit eine erhebliche Gewichts- und Kostenersparnis, da nur noch eine gemeinsame Zündspule und für jede Zündkerze ein Zündkerzenstecker vorgesehen werden muß, der einen Hoch­ spannungsschalter gemäß der Erfindung aufweist.

Claims (6)

1. Hochspannungsschalter, insbesondere als Zündspannugs­ verteiler zum Anlegen der Zündspannung an Zündkerzen einer Brennkraftmaschine, bei der mehrere an eine Hochspannung angeschlossene optoelektronische Halb­ leiterbauelemente hintereinander geschaltet und zwi­ schen der Hochspannung und mindestens einer Zündkerze eingeschaltet sind und bei dem die Halbleiterbauele­ mente gleichzeitig durch ein gemeinsames lichtemit­ tierendes Element aktivierbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halbleiterbauelemente (2) um das lichtemittierende Element (4) herum angeordnet sind und zumindest annähernd denselben Abstand davon be­ sitzen.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Halbleiterbauelemente (2) in einer Reihe hintereinander parallel zu dem in Längsrichtung verlaufenden lichtemittierenden Element (4) angeordnet sind.

3. Hochspannungsschalter nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halbleiterbauelemente (2) in mehreren Reihen um das lichtemittierende Element herum angeordnet sind.

4. Hochspannungsschalter nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reihen gegenseitig durch lichtundurchlässige Stege (5) voneinander optisch ge­ trennt sind.

5. Hochspannungsschalter nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem lichtemittierenden Element und den Bauleiterbauele­ menten durch einen lichtdurchlässigen Isolator ausge­ füllt ist.

6. Hochspannungsschalter nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungs­ schalter in einem Zündkerzenstecker eingebaut ist.