DE4400841C2 - Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen a)-d) des Obergriffs des Anspruchs 1. Eine derartige Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist aus der DE 41 33 775 A1 bekannt. Hier sind eine Vielzahl von Zündspulen, Steuereinheiten und eine Ionenstrom-Sensoreinheit in einem einzigen Gehäuse untergebracht. Das einheitliche Gehäuse ist in der Nähe der Verbrennungskammern der Zylinder angeordnet. Dadurch und auch durch den Schaltvorgang der Schalter wird Wärme erzeugt. Es sind hier keinerlei Vorkehrungen getroffen, um diese Wärme abzuleiten. Deshalb weist die Zündspulenvorrichtung zwar eine gemeinsame Anordnung von Zündspulen und Steuereinheiten in einem gemeinsamen Gehäuse auf, jedoch mit dem Nachteil, daß die Steuereinheiten überhitzt werden können.

Die WO 92/16743 A1 beschreibt eine verteilerlose Zündanlage. Hier ist ein Gehäuse auf einen Zylinderkopf aufgeschraubt, wobei in dem Gehäuse Zündspulen untergebracht sind und ferner eine Zündendstufe in dem gemeinsamen Gehäuse untergebracht wird. Eine Kühlplatte oder Wärmesenke ist beabstandet durch einen Anschlußstutzen über dem Gehäuse vorgesehen. An dem Gehäuse ist somit eine Zündstufeneinheit integriert, deren Aluminium-Kühlplatte nicht von der Kunststoffabdeckung des Gehäuses überdeckt wird. Wenn die Zündendstufe am Gehäuse vorgesehen ist, dann überdeckt das Gehäuse die Kühlplatte an der Oberseite des Gehäuses nicht. Es ist ferner beschrieben, daß die Zündendstufe und die Zündspulen auch im Gehäuse angeordnet werden können, jedoch ist für diesen Fall nicht beschrieben, wo dann die Zündendstufe in dem Gehäuse mit der Aluminium-Kühlplatte vorgesehen werden soll.

Die DE 39 33 302 A1 beschreibt eine Zündspuleneinheit für eine Brennkraftmaschine, bei der wenigstens ein Teil der Wärmesenke zur Außenseite des Spritzgußgehäuses freiliegt. Das Spritzgußgehäuse enthält einen Zündspulenkern und die Wärmesenke. Ein Befestigungsabschnitt der Wärmesenke ist über einem Eisenkern angeordnet. Auch hier wird somit die Wärmesenke und das Gehäuse getrennt vorgesehen.

Fig. 5 ist ein Diagramm zum Zeigen der Konstruktion einer Zündspulenvorrichtung und einer Steuereinheit, wobei Bezugszeichen 1 eine Zündspulenvorrichtung mit drei Sätzen von Zündspulen 1a, 2 eine Steuereinheit mit drei Sätzen von Leistungstransistoren 21 zum Unterbrechen eines Primärstroms für die Zündspulen 1a und drei Sätzen von Stromfluß- Zeitsetzschaltungen 22 zum Steuern der Leistungstransistoren 21, 3 Zuführungsdrähte zum elektrischen Verbinden der Zündspulenvorrichtung 1 und der Steuereinheit 2, und 4 Zündkerzen, angebracht an jeweilige Zylinder (6 Zylinder) für eine Brennkraftmaschine, welche nicht gezeigt ist, darstellen.

Bei der obigen Konstruktion fließt zunächst ein Primärstrom in der Zündspule 1a durch Einschalten des Leistungstransistors 21 durch die Stromfluß- Zeitsetzschaltung 22 zu einer vorbestimmten Startzeit zum Stromfluß. Als nächstes wird der Leistungstransistor 21 ausgeschaltet durch die Stromfluß-Zeitsetzschaltung 22 zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt, um dabei den Primärstrom in der Zündspule 1a abzuschneiden. In diesem Moment wird eine Hochspannung erzeugt auf der Sekundärseite der Zündspule 1a, die Hochspannung wird der Zündkerze zugeführt, und eine Mischung in einem nicht gezeigten Zylinder wird gezündet.

Die herkömmliche Zündspulenvorrichtung und Steuereinheit sind wie oben konstruiert, wobei die Zündspulenvorrichtung 1 und die Steuereinheit 2 separat installiert sind. Dementsprechend ist es notwendig die Zündspulenvorrichtung 1 und die Steuereinheit 2 durch Zuführungsdrähte 3 zu verbinden, und deshalb sind die Zuführungsdrähte 3, Stecker oder Verbinder zum Verbinden der Zuführungsdrähte 3 und der Zündspulen 1 und Stecker oder Verbinder zum Verbinden der Zuführungsdrähte 3 und der Steuereinheit 2 notwendig. Daher gibt es ein Problem bei der herkömmlichen Technologie, wobei die Anzahl von Teilen groß ist, die Konstruktion kompliziert ist und der Vorrichtung die eine gute Anbringbarkeit für einen Motor oder dergleichen fehlt. Weiterhin sind viele Arten von Steuereinheiten notwendig entsprechend Brennkraftmaschinen mit einer verschiedenen Anzahl von Zylindern, was mangelhaft ist bei der Benutzung zum allgemeinen Zweck.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, deren Konstruktion einfach ist und bei der die Steuereinheiten trotzdem nicht übermäßig erhitzt werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Zündspulenvorrichtung mit den Merkmalen a)-f) des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind die Steuereinheiten in dem gemeinsamen Gehäuse dort vorgesehen, wo eine Wärmesenke angeordnet ist. Die Wärmesenke aus metallischem Material bildet dabei einen Teil des Gehäuses selbst, wodurch eine kompakte Anordnung auf kleinem Raum erzielt wird und trotzdem eine gute Wärmeabstrahleigenkraft besteht. Auch das Anbringen an einen Motor oder dergleichen wird dadurch erleichtert.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Nachstehend wird anhand ihrer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1(a) und 1(b) Diagramme zum Zeigen eines Beispiels einer Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei Fig. 1(a) eine Vorderseitendiagramm und 1(b) eine ebene Querschnittsansicht sind;

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm zum Zeigen einer elektrischen Verbindung für das Beispiel von Fig. 1(a) der Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 3(a) und 3(b) Schaltungsdiagramme zum Zeigen der elektrischen Verbindung von anderen Beispielen dieser Erfindung von Zündspulenvorrichtungen für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 4 ein Blockdiagramm zum Zeigen der in Fig. 3(a) und 3(b) gezeigten Beispiele der Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine; und

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm zum Zeigen der elektrischen Verbindung einer herkömmlichen Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.

Beispiel 1

Eine Erklärung wird gegeben werden für ein Beispiel dieser Erfindung mit Bezug auf Fig. 1(a), 1(b) und 2, und zwar folgendermaßen. In Fig. 1(a) und 1(b) bezeichnet Bezugszeichen 11 ein Gehäuse, worin drei Sätze von Zünd­ spulen 12a, 12b und 12c und Steuereinheiten 2a, 2b und 2c zum Steuern des Primärstroms der Zündspulen 12a, 12b und 12c beherbergt sind. Die jeweiligen Zündspulen 12a, 12b und 12c sind zusammengesetzt aus Eisenkernen 121, Primärspulen 122, gewunden um die Eisenkerne, und Sekundärspulen 123, gewunden um die Primärspulen 122 und magnetisch gekoppelt mit den Primärspulen durch die Eisenkerne 121. Die beiden Enden der Sekundärspulen 123 sind verbunden mit Hochspannungsanschlüssen 13, und eine Hochspannung wird eingeführt in die Zündkerzen der jeweiligen Zylinder für eine Brennkraftmaschine durch nicht gezeigte Hochspannungskabel. Die beiden Enden jeder Primärspule 122 sind jeweils verbunden mit Anschlüssen 14, welche einsetzgeformt sind in dem Gehäuse 11, von dem eines verbunden ist mit der Steuereinheit 2 über den Anschluß 14, und dessen anderes verbunden ist mit einer Batterie 5 durch den Anschluß 14 und einen äußeren Zuführungsgrad, der nicht gezeigt ist. Die jeweiligen Steuereinheiten 2a, 2b und 2c sind angebracht an einer Wärmesenke 5, welche einen Teil des Gehäuses 11 bildet, und welche besteht aus einem metallischen Material mit guter thermischer Leitfähigkeit, wie z. B. Aluminium, und zwar durch nicht gezeigte Schrauben. Die an den Leistungstransistoren innerhalb der Steuereinheit 2 zum Schalten des Primärstroms erzeugte Wärme wird abgestrahlt an die äußere Athmosphäre über die Wärmesenke 15, da eine Fläche der Wärmesenke 15 freigelegt ist zur äußeren Athmosphäre. Weiterhin ist ein Abschnitt der Wärmesenke 15 angeordnet an einer Befestigungsfläche 15a.

Dementsprechend wird, wenn die Vorrichtung angebracht ist an einer Brennkraftmaschine, eine effektive Wärmeabstrahlung durchgeführt durch das Kontaktieren der Anbringungsfläche 15a in direkter Weise an die Brennkraftmaschine oder dergleichen. Epoxyharz 16 ist eingefüllt in das Gehäuse 11, um dadurch die jeweiligen Teile in dem Gehäuse zu isolieren und zum fixieren.

Weiterhin sind die jeweiligen Steuereinheiten 2a, 2b und 2c festkörperversiegelt durch ein Harz, und dieselben Steuereinheiten werden verwendet bezüglich einer Vorrichtung entsprechend Brennkraftmaschinen mit einer verschiedenen Anzahl von Zylindern.

Fig. 2 zeigt einen elektrischen inneren Verbindungszustand und äußeren Verbindungszustand der Vorrichtung. In Fig. 2 bestehen die jeweiligen Steuereinheiten 2a, 2b und 2c aus Stromfluß-Zeitsetzschaltungen 22, welche jeweils Signalverstärkungsschaltungen, Strombegrenzungsschaltungen und dergleichen enthalten und den Leistungstransistoren 21. Signale, durch die der Zündzeitpunkt und die Stromflußzeit gesteuert werden, werden eingegeben von einer Steuereinheit, welche nicht gezeigt ist, an die Stromfluß-Zeitsetzschaltung 22, und die Leistungstransistoren 22 führen einen Schaltbetrieb basierend auf den Signalen durch. Die Kollektoren der Leistungstransistoren 21 sind verbunden mit Enden der jeweiligen Primärspulen 122 der Zündspulen 12a, 12b und 12c entsprechend jeweiligen Steuereinheiten 2a, 2b und 2c im Inneren der Vorrichtung. Die anderen Enden der Primärspulen 122 sind verbunden mit der Batterie 5 durch eine äußere Verdrahtung, wobei drei Sätze von den Zündspulen gemeinsam verbunden sind innerhalb der Vorrichtung. Die beiden Enden der Sekundärspulen 123 der jeweiligen Zündspulen sind verbunden mit den Hochspannungsanschlüssen 13 und verbunden mit den Zündkerzen 4 der jeweiligen Zylinder über die Hochspannungskabel.

Bezüglich der wie oben konstruierten Vorrichtung ist, da die Steuereinheiten beherbergt sind in dem Gehäuse, welches von den Zündspulen geteilt wird, die Konstruktion einfach, und das Anbringen an einen Motor oder dergleichen ist erleichtert.

Da weiterhin die Wärmesenke zum Abstrahlen von Wärme einen Abschnitt des Gehäuses umfaßt und das Anbringungselement kontaktiert, ist die Konstruktion vereinfacht und klein in ihrer Größe, und dennoch ist die Wärmeabstrahlungs­ funktionstüchtigkeit der Steuereinheit sehr stark verbessert.

Da weiterhin die Vielzahl von Steuereinheiten jeweils festkörperversiegelt ist durch ein Harz, ist die Benutzung zum allgemeinen Zweck der Steuereinheit sehr stark verbessert.

Beispiel 2

Fig. 3(a) und 3(b) zeigen die innere Konstruktion eines Beispiels, bei dem ebenfalls eine Zünderfassungsschaltung zum Erfassen einer Primärspannung oder eines Primärstroms und Ausgeben eines Zünderfassungssignals miteingegliedert ist. In Fig. 3(a) bezeichnet Bezugszeichen 6 eine Zünderfassungsschaltung, betrieben durch das Erfassen der Primärspannung, welche zusammengesetzt ist aus einer Spannungserfassungsschaltung 61 und einer Impulsausgabeschaltung 62. Ein Impuls wird ausgegeben, wenn die Primärspannung, welche geführt wird von den jeweiligen Verbindungen der Leistungstransistoren 21 und den Primärspulen 122 innerhalb der Steuereinheit 2, einen vorbestimmten Wert erreicht. In Fig. 3(b) bezeichnet Bezugszeichen 7 eine Zündungserfassungschaltung, betrieben durch die Erfassung des Primärstroms, welche zusammengesetzt ist aus einer Stromerfassungsschaltung 71 und der Impulsausgabeschaltung 62. Der Strom, welcher von der Batterie 5 an die jeweilige Primärspule fließt, wird erfasst durch eine gemeinsame Leistungsquellenleitung, und ein Impuls wird ausgegeben, wenn der Stromwert nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Konstruktion, wobei die Zünderfassungsschaltung beinhaltet ist in der Vorrichtung. Eine Beherbergungseinheit 111 ist vorgesehen in dem Abschnitt des Gehäuses 11, worin ein Hybrid IC8 der Zünderfassungsschaltung installiert ist. Eine Zuführung 81 herkommend von dem Hybrid IC8 ist verbunden mit dem Anschluß 14, welcher einsetzgeformt ist in dem Gehäuse und angeordnet ist wie gezeigt in Fig. 3(a) oder 3(b). Die den Hybrid IC beherbergende Einheit 111 ist versiegelt durch eine Abdeckung 83 nach Einfüllen eines Harzes 82, wie z. B. Silikongel auf den Hybrid IC.

Bei der Konstruktion ist die Zünderfassungsschaltung beherbergt in dem Gehäuse oder angebracht an einem Abschnitt des Gehäuses, und deshalb ist die Konstruktion vereinfacht, und das Anbringen an einem Motor oder dergleichen ist weiterhin vereinfacht.

Beispiel 3

Bei den obigen Beispielen wurde eine Erklärung gegeben für Fälle, bei denen drei Sätze von Zündspulen und drei Sätze von Steuereinheiten beherbergt sind in dem einzelnen Gehäuse. Natürlich ist die Erfindung nicht beschränkt auf die drei Sätze davon. Natürlich ist keine Beschränkung erforderlich für die Anzahl davon, sofern die Anzahlen mehrere sind.

Claims (4)

1. Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit:

• a) einer Vielzahl von Eisenkernen (121);
• b) einer der Zahl der Eisenkerne (121) entsprechenden Zahl von Zündspulen (12a-12c) mit jeweils einer um einen Eisenkern (121) angeordneten Primärspule (122) und Sekundärspule (123), wobei jede Sekundärspule (123) magnetisch mit der zugehörigen Primärspule (122) durch den Eisenkern (121) gekoppelt ist;
• c) einem Gehäuse (11) zum Beherbergen der Vielzahl von Eisenkernen (121) und der Vielzahl von Zündspulen (12a-12c); und
• d) einer Vielzahl von Steuereinheiten (2a-2c), beherbergt in dem Gehäuse (11), deren Anzahl gleich ist der Anzahl von Zündspulen (12a-12c);

dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Vielzahl von Steuereinheiten (2a-2c) angebracht ist an eine Wärmesenke (15) zum Abstrahlen von Wärme, bestehend aus einem metallischen Material; und
• b) die Wärmesenke (15) zum Abstrahlen von Wärme einen Abschnitt des Gehäuses (11) zum Beherbergen der Vielzahl von Eisenkernen (121) und Zündspulen (12a- 12c) bildet.

2. Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Wärmesenke (15) zum Abstrahlen von Wärme befestigt ist auf einer Fläche der Zündspulenvorrichtung zum Anbringen der Zündspulenvorrichtung an der Brennkraftmaschine und der Abschnitt der Wärmesenke ein Anbringungselement (15a) kontaktiert.

3. Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Steuereinheiten (2a-2c) jeweils versiegelt werden in einem Festkörper durch ein Harz vor dem Beherbergen der Vielzahl der Steuereinheiten in dem Gehäuse (11).

4. Zündspulenvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zünderfassungsschaltung (61, 71) zum Durchführen einer Zünderfassung durch Erfassen einer Primärspannung oder eines Primärstroms der Vielzahl von Zündspulen (12a-12c) beherbergt ist in dem Gehäuse (11) oder angebracht ist an einem Abschnitt des Gehäuses (11).