CN113015849B

CN113015849B - 用于内燃机的点火线圈及其制造方法

Info

Publication number: CN113015849B
Application number: CN201980052413.5A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡诺·席尔瓦; 西莫内·彭纳蒂; 帕斯夸莱·福特
Original assignee: Eldor Corporation SpA
Current assignee: Eldor Corporation SpA
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: US11434861B2; US20210199083A1; CN113015849A; IT201800007876A1; EP3833866A1; WO2020031020A1

Abstract

一种用于制造用于内燃机的点火线圈的方法，包括：制造容纳主体(5)，该容纳主体设置有限定内部容积的容纳室(6)，并且设置有面向外的横向座(7)；以及制备电子板(3)，该电子板设置有第一面(3a)和与第一面相反的第二面(3b)。将电子板(3)定位在所述横向座(7)内，然后将具有高导热率的聚合材料印在电子板(3)上以便将其覆盖。

Description

用于内燃机的点火线圈及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的点火线圈及其制造方法。

背景技术

本发明主要应用于汽车领域，特别是“智能”点火线圈的生产，即，设置有车载电子装置。

在汽车领域中，近年来点火系统的发展已经越来越多地指向“智能”部件的生产，该“智能”部件能够独立地执行一系列的过程或操作，这些过程或操作对于控制或监测汽缸中的燃烧是有用的。

为了优化空间的使用以满足汽车制造商提供的严格的尺寸参数，已经开发了包括将电子板(或印刷电路板)直接集成在线圈的容纳主体内的解决方案。

这已经清楚地突出了与线圈上的电子部件的尺寸和过热有关的占用和散热问题。

为了解决这些问题，现有技术提供了一些解决方案，然而，目前这些解决方案不被认为是令人满意的。

例如，文献US2016312756示出了一种线圈主体，在该线圈主体中为附加主体制造了插头，该线圈主体包含控制电路并适于填充有电绝缘填充物。

不利的是，该文献特别说明了控制电路需要特殊的耗散元件，由此其在主体内的位置显著降低了其有效性。

此外，填充物被认为对于电路的稳定是有用的，但是必须放置和紧固盖以确保电路壳体的机械绝缘，这使得线圈的结构和组装都复杂。

在文献US9129740中公开了另一种已知的解决方案，该文献描述了一种具有内置控制电路并且容纳在容纳主体中的“智能”线圈。

为了增加电路的热交换，在印刷电路板和线圈主体的侧壁之间设置高导热率材料层。

换句话说，高导热率材料层封装在电路和线圈主体的塑料壁之间。

不利的是，这种解决方案仅部分地解决了与线圈的组装和过热有关的问题，因为散热实际上由制成线圈主体的塑料材料的导热率决定，如已知的，该导热率必须不能太高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于内燃机的点火线圈及其制造方法，其克服了上述现有技术的缺点。特别地，本发明的目的是提供一种用于内燃机的点火线圈，其是“智能的”、特别有效的并且易于组装。

本发明的另一目的是提供一种用于制造用于内燃机的点火线圈的方法，该方法具有高质量，并且生产是成本效率的。

所述目的通过具有权利要求1至7中的一项或多项的特征的用于内燃机的点火线圈以及通过具有权利要求8和13中的一项或多项的特征的用于制造点火线圈或内燃机的方法来实现。

特别地，点火线圈包括容纳主体，该容纳主体设置有限定内部容积的容纳室，并且设置有面向外的远离所述容纳室的横向座。

线圈优选地包括容纳在所述容纳室中的用于产生高压电能的电气/电子装置。

优选地，提供了导电连接元件，该导电连接元件在连接到所述电气/电子装置的第一端和连接到火花塞的第二端之间沿着其自身的主方向延伸。

优选地，电子板电连接到所述电气/电子装置并且放置在所述横向座中。

优选地设置有用于保护所述电子板的保护元件。

根据本发明的一个方面，保护元件由具有高导热率的聚合材料制成，该聚合材料包覆模制在所述电子板上，以便封闭横向座并覆盖电子板。

有利地，板在横向座内放置在位，并且其机械定位和冷却能力通过简单地模制具有高导热率的聚合物材料而被优化。

所述保护元件的导热率优选地高于容纳主体的导热率，并且在0.50W/mK和5.00W/mK之间，更优选地大约为2.50W/mK。

优选地，保护元件还包括多个热交换翅片，这些热交换翅片远离所述横向座引出以允许冷却电子板。

换句话说，将具有高导热率的聚合材料注射并模制到座中，使得在模制之后，保护元件不仅至少部分地结合电子板，而且具有促进散热的多个热交换挡板/翅片。

如上所述，本发明的目的还在于一种用于制造用于内燃机的点火线圈(优选地是上述点火线圈)的方法。

优选地，该方法包括制造容纳主体，该容纳主体设置有限定内部容积的容纳室，并且设置有面向外的远离所述容纳室的横向座。优选地，该方法还包括制备设置有第一面和与第一面相反的第二面的电子板。

此电子板优选地定位在所述横向座内。

在定位步骤之后，优选地提供在所述电子板上模制具有高导热率的聚合材料以便覆盖电子板的步骤。

制造容纳主体的步骤优选地通过在压力机中模制塑料材料来执行。

因此，电子板的容纳主体和保护元件由不同的材料(聚合物)制成并且在不同的站中制造。更准确地，在专用站中制造容纳主体，并且保护元件直接模制在容纳主体上，即在横向座中。

有利地，这加速了线圈的生产步骤，该线圈：

-从机械角度来看是高度耐受的；

-热效率高，这是由于保护元件的导热率，该保护元件是电子板和外部环境之间的唯一界面；

-便宜的，这是由于电子板和外部环境之间连接的简化。

附图说明

从以下对根据附图所示的用于内燃机的点火线圈及其制造方法的优选且因此非排他性的实施方式的说明性且因此非限制性的描述，这些和其他特征连同相关优点将变得更清楚，在附图中：

图1示以分解表示出了在第一组装步骤中根据本发明的用于内燃机的点火线圈的一些部件的前透视图；

图2和图2a分别示出了处于组装构造的图1的线圈的部件的前透视图和后透视图；

图3和图3a分别示出了图2的点火线圈在稍后的制造阶段的前透视图和后透视图；

图4示出了沿着图3a中的线IV-IV的局部示意性剖视图；

图5是完整点火线圈的透视前视图。

具体实施方式

参考附图，根据本发明的用于内燃机的点火线圈用数字1表示。

点火线圈1是一种配置为通过向火花塞的两个电极提供击穿电介质以允许产生电流的所需的电压而在内燃机的汽缸内产生火花的装置。

因此，线圈1与电压(或电流)发生器(优选地为车辆电池)一起使用，并且包括初级绕组和次级绕组。

这些绕组与允许在次级绕组上产生高电压的电子设备和电路一起，总体地限定用于产生高压电能的电气/电子装置2。例如，电气/电子装置2包括一个或多个以下部件：初级绕组、与初级绕组相关联的开关、电压调节器、次级绕组、一个或多个电流/电压感测元件等。

为了在火花产生期间适当地控制电气/电子装置2，并且可能进行测量或检测，线圈1还包括电连接到所述电气/电子装置2的电子板3。

为了允许控制，电子板3包括电连接到/可电连接到电气/电子装置2的一个或多个连接器3c。在结构上，电子板3具有板状形状，优选地为多边形。因此，电子板3具有比其厚度大得多的表面延伸。换句话说，电子板3的两个表面延伸尺寸都大于其厚度。

因此，电子板3设置有第一面3a和与第一面3a相反的第二面3b。

优选地，如将在下面更好地解释的，电子板3的连接器3c位于第二面3b上。

优选地，电子板3是具有用于线圈1的功能的必要部件的适当设计的印刷电路板。

还设置有导电连接元件4，其配置为将由次级绕组上的感应产生的电压传输到火花塞的端部。

无论其构造如何，导电元件4都在连接到所述电气/电子装置2的第一端和连接到火花塞的第二端之间沿着其自身的主方向“A”延伸。在结构上，线圈1包括容纳主体5，该容纳主体设置有限定内部容积的容纳室6，并且设置有面向外的远离所述容纳室6的横向座7。

为了提供良好的机械强度，容纳主体5优选地由增强聚合材料制成，优选地用玻璃纤维增强。

另外，在所示的实施方式中，用于制造容纳主体5的材料具有小于0.50W/mK的导热率，优选地为大约0.30W/mK。

例如，增强聚合物材料可以选自以下材料：

-PBT，

-PPS，

-PET，

-PA。

容纳主体5包括两个单独的容积，即内部容积(容纳室6)和外部容积，或者在任何情况下面向外并且可从外部接近的容积(横向座7)。

电气/电子装置2容纳在容纳室6中，电子板3放置在横向座7中。

优选地，容纳主体5包括在容纳室6和横向座7之间的连通开口5a。

换句话说，在限定两个不同容积的同时，容纳室6和横向座7彼此连通，以便允许在电气/电子装置2和电子板3之间容易连接。

在这方面，电子板3优选地包括面向开口5a的一个或多个连接器3b，以允许与电气/电子装置2接触。

特别地，横向座7包括周边边缘7a和后壁7b。

后壁7b优选地限定了横向座7和容纳室6之间的分离隔板。

优选地，横向座7是敞开的，并且后壁7b在拆下线圈的状态下可从外部接近/看见。

在其优选实施方式中，座7具有大于其厚度的表面延伸。

换句话说，优选地，后壁7b的两个延伸尺寸都大于外围边缘7a的高度。

在其优选实施方式中，后壁7b基本上与电子板3成镜像。换句话说，外围边缘7a因此基本上与电子板3相反地成形。

连通开口5a优选地在横向座7的后壁7b上制成。

因此，后壁7b物理地放置在位于横向座7中的电子板3和容纳在容纳室6中的电气/电子装置2之间。

更详细地，电子板3布置在横向座7中，使得其第一面3a面向外(即，远离横向座7)并且其第二面3b面向横向座7的后壁7b。

此外，电子板3优选地放置在横向座7中，使得其第二面3b面向后壁7b并且优选地与该后壁间隔开。

换句话说，设置间隔件以在电子板3的第二面3b和横向座7的后壁7b之间产生具有预定厚度的空间或间隙。

此空间可以是自由的，或者优选地填充有适当的材料，如将在下面更好地解释的。

此外，电子板3的连接器3a优选地放置在开口5a处，以便连接到容纳在容纳室6中的电气/电子装置2。

根据本发明的一个方面，线圈1包括电子板3的保护元件8。

此保护元件8设计成至少在电子板的第一面3a处与电子板3重叠，从而封闭横向座7。

根据本发明，保护元件8由具有高导热率的聚合材料制成，包覆模制在电子板3上，以便覆盖电子板并封闭横向座7。

优选地，具有高导热率的聚合物材料具有比制成容纳主体5的材料更高的导热率。

在优选的实施方式中，此导热率在0.50W/mK和5.00W/mK之间，优选地为大约2.50W/mK。

另外，优选的是，具有高导热率的聚合材料还具有电绝缘特性。

在这方面，优选的是，具有高导热率的聚合材料在其与部件的相互作用中作为电绝缘体。

因此，保护元件8包覆模制在所述电子板3上，以便覆盖第一面3a，并覆盖所述第二面3b的至少一部分。

因此，保护元件8在该空间或间隙处覆盖电子板3的第一面3a并覆盖第二面3b的至少一部分。

保护元件8的暴露部分8a面向容纳主体5的外部并且覆盖电子板3的第一面3a。

保护元件8的隐藏部分8b覆盖电子板3的第二面3b的至少一部分，并且放置在此第二面3b和后壁7b之间。

保护元件8优选地包覆模制在所述电子板3上，以便覆盖第二面，留出所述一个或多个连接器3c未被覆盖。

因此，保护元件的隐藏部分8b部分地覆盖电子板3的第二面3b，留出包含连接器3c的部分，即，面对开口5a的部分。

在任何情况下，应注意，保护元件8和电子板3优选地是内置的，即，以逆向不可分离的方式。这是由具有高导热率的聚合材料的包覆模制而导致的。实际上，保护元件8结合了与其成一体的电子板3的至少一部分。

在这方面，具有高导热率的聚合材料优选地以消除电子板3的面3a、3b与保护元件8的相应部分8a、8b之间的任何气隙的方式覆盖电子板。

优选地，保护元件8包括多个热交换翅片9，这些热交换翅片从所述横向座7引出以允许冷却电子板3。

更准确地，保护元件8的暴露部分8a包括所述多个翅片9，该多个翅片并排地横向延伸，特别是正交于电子板3延伸。

有利地，这样，保护元件8同时用作座的“盖”、用作填充材料并且用作散热器，从而简化结构并加速线圈2的制造。本发明的目的还是一种用于制造用于内燃机的点火线圈1的方法，优选地但不排他地对应于上述点火线圈1。

在这方面，并且不失一般性，在可能的情况下并且加以必要的变更，在根据本发明的方法的以下描述中，将保持到目前为止在装置的描述中使用的术语和数字参考标号。

该方法首先包括制造设置有容纳室6和横向座7的容纳主体5。

优选地，如已经在线圈1的描述中简要示出的，容纳主体5由增强塑料材料制成，更优选地由玻璃纤维增强。

在这方面，在优选实施方式中，通过在压力机(优选地为专用压力机)中模制塑料(或聚合物)材料来制造容纳主体5。

然后准备电子板3，其设置有第一面3a和与第一面相反的第二面3b。

此电子板3优选地在所述横向座7内放置在位。

更详细地，电子板3放置在横向座7中，使得其第一面3a从横向座7面向外，并且其第二面3b面向该横向座的后壁7b，优选地与该后壁间隔开。

因此，电子板3放置在横向座7中，以便在电子板3的第二面3b和横向座7的后壁7b之间留出具有预定厚度的空间或间隙。在优选实施方式中，电子板3放置成使得连接器3c面向开口5a，与容纳室6连通。

在优选实施方式中，在将电子板放置在横向座7中之后，将电子板3锚固到其上。

例如，锚固装置可以由插入开口5a(或多个开口)中的相同连接器3b或由本身已知的或在任何情况下与本发明不直接相关的其他紧固构件(例如，夹子等)限定。

根据本发明，该方法包括在所述电子板3上模制具有高导热率的聚合材料以便覆盖该电子板的步骤。一旦固化，具有高导热率的所述聚合材料限定用于电子板3的保护元件8。

然后，具有高导热率的聚合材料包覆模制在电子板3上，使得第一面3被完全覆盖，从而封闭横向座7(除了开口5a之外)。

模制具有高导热率的聚合材料的步骤优选地以这样的方式执行，即电子板3至少部分地陷入具有高导热率的聚合材料中。

换句话说，所述模制具有高导热率的聚合材料的步骤包括完全覆盖电子板3的第一面3a和覆盖第二面3b的至少一部分。

换句话说，在模制步骤期间，具有高导热率的聚合材料覆盖电子板3的第一面3a，并且蔓延到第二面3b与横向座7的后壁7b之间的空间或间隙中。

应注意，优选地，具有高导热率的聚合物材料仅覆盖电子板的第二面3b的一部分，以便留下连接器3c未被覆盖。

有利地，以这种方式，利用单个处理步骤，电子板3被机械地保护，因为其是陷入的、电绝缘的并且可以容易地冷却。

事实上，使用包覆模制的聚合材料使得可能避免在所述模制步骤之后和/或在封闭所述座之前将树脂施加到电子板的步骤。

此外，模制具有高导热率的聚合材料的步骤优选地包括将保护元件8设计成使得其覆盖电子板3的第一面3a的暴露部分8a包括远离所述横向座7引出的多个热交换翅片9。

在模制具有高导热率的聚合材料之后或之前，如上所述，电气/电子装置2容纳在容纳室6中并且(通过连接器3c)连接到电子板3。

本发明实现了其预期目的，因此获得了显著的优点。

事实上，具有陷入在具有高导热率的聚合材料中的车载电子板的“智能”线圈的制造非常快速，因此对于制造商来说是便宜的。

同时，这种线圈在热交换方面表现出非常高的性能，这对于汽车制造商而言产生了很大的优势，允许对其进行充分利用。

Claims

1.一种用于内燃机的点火线圈，包括：

-容纳主体(5)，设置有限定内部容积的容纳室(6)，并且设置有面向外的远离所述容纳室(6)的横向座(7)，其中，所述容纳主体(5)包括连接所述容纳室(6)和所述横向座(7)的至少一个开口(5a)；

-电气/电子装置(2)，容纳在所述容纳室(6)中，用于产生高压电能；

-电子板(3)，电连接到所述电气/电子装置(2)并且布置在所述横向座(7)中，所述电子板(3)包括面向所述开口(5a)的一个或多个连接器(3c)，以允许所述电子板(3)与所述电气/电子装置(2)接触；

-保护元件(8)，用于保护所述电子板(3)；

其特征在于，所述保护元件(8)由具有高导热率的聚合材料制成，所述聚合材料包覆模制在所述电子板(3)上，以便封闭所述横向座(7)并覆盖所述电子板(3)，从而限定所述电子板(3)和外部环境之间的唯一界面。

2.根据权利要求1所述的点火线圈，其中，所述保护元件(8)的导热率高于所述容纳主体的导热率，并且包括在0.50W/mK与5.00W/mK之间。

3.根据权利要求1所述的点火线圈，其中，所述电子板(3)以这样的方式布置在所述横向座(7)中：

-其第一面(3a)从所述横向座(7)面向外；

-与所述第一面(3a)相反的其第二面(3b)面向所述横向座(7)的后壁(7b)，与该后壁间隔开；

其中，所述保护元件(8)包覆模制在所述电子板(3)上，以便覆盖所述第一面(3a)并覆盖所述第二面(3b)的至少一部分。

4.根据权利要求1所述的点火线圈，其中，所述保护元件(8)的导热率为2.50W/mK。

5.根据权利要求3所述的点火线圈，其中，所述保护元件(8)包覆模制在所述电子板(3)上，以便覆盖其所述第一面(3a)和所述第二面(3b)，留出所述一个或多个连接器(3c)不被覆盖。

6.根据权利要求1所述的点火线圈，其中，所述保护元件(8)包括多个热交换翅片(9)，这些热交换翅片远离所述横向座(7)引出以允许冷却所述电子板(3)。

7.根据权利要求1所述的点火线圈，其中，所述容纳主体(5)由增强聚合材料制成。