DE102004008013B4

DE102004008013B4 - Zündspule

Info

Publication number: DE102004008013B4
Application number: DE102004008013A
Authority: DE
Inventors: Bernd Fischer; Markus Weimert; Konstantin Lindenthal; Tim Skowronek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: DE102004008013A1; US20050184846A1; US7170380B2

Abstract

Zündspule für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen magnetisch wirksamen Kern (11), einen ersten Spulenkörper (12), der als Träger für eine erste Spulenwicklung (13) aus einem elektrisch leitenden Draht dient, und einen konzentrisch zu dem ersten Spulenkörper (12) angeordneten, zweiten Spulenkörper (15), der als Träger für eine zweite Spulenwicklung (17) aus einem elektrisch leitenden Draht dient, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Spulenwicklung (13) und der zweiten Spulenwicklung (17) eine Abschirmschicht (15, 16) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, die mit einer Massekontaktierung versehen ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündspule für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Eine derartige Zündspule ist aus der Praxis bekannt und beispielsweise als so genannte Stabzündspule einer Otto-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ausgebildet.
Eine Zündspule stellt eine energieübertragende Hochspannungsquelle dar, die bei einer Otto-Brennkraftmaschine zur Ansteuerung mindestens einer Zündkerze dient, welche mit ihren Elektroden in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eintaucht und zur Entzündung eines in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffgemisches dient, wodurch eine Bewegung eines Kolbens und damit einer mit dem Kolben verbundenen Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eingeleitet wird.
Eine Zündspule herkömmlicher Art weist zwei konzentrisch zueinander angeordnete Wicklungen auf, die unterschiedliche Windungszahlen haben und magnetisch miteinander gekoppelt sind. Die magnetische Kopplung wird durch einen magnetisch wirksamen Spulenkern unterstützt.
Die Spulenwicklung mit der kleineren Windungszahl wird als Primärwicklung bezeichnet und ist einem Primärkreis zugeordnet. Die Spulenwicklung mit der größeren Windungszahl wird als Sekundärwicklung bezeichnet und ist einem Sekundärkreis zugeordnet, der auch die betreffende Zündkerze umfasst. Die Primärwicklung stellt eine Erregerwicklung dar und wird über ein Bordnetz des betreffenden Kraftfahrzeuges energetisch gespeist. Sie wird mittels eines elektronischen Schalters, der als Endstufe oder Zünder ausgelegt sein kann, von einer Steuerung der Brennkraftmaschine angesteuert. Um an der mit der Zündkerze verbundenen Sekundärwicklung eine Hochspannung zu erzeugen, welche zwischen den in dem Brennraum angeordneten Elektroden der Zündkerze einen Funken erzeugt, wird in dem Primärkreis eine gezielte Unterbrechung herbeigeführt.
Bei Stabzündspulen ist die Sekundärwicklung in der Regel die innen liegende Wicklung, wohingegen die Primärwicklung die außen liegende Wicklung darstellt. Ein Ende der Sekundärwicklung ist mit einem Hochspannungsanschluss der Zündkerze verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung liegt auf Masse.
Die Zündkerze stellt aufgrund der Funkenbildung zwischen ihren Elektroden eine Störquelle im Sinne der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) dar und kann somit die Funktion anderer Komponenten des durch das Kraftfahrzeugbordnetz gebildeten Systems beeinträchtigen. Die Störungen können sich sowohl leitungsgebunden als auch strahlungsgebunden ausbreiten, wobei in der Regel der leitungsgebundene Anteil überwiegt. Es können also elektrische Störsignale, die durch die an der Zündkerze ausgelöste Funkenbildung hervorgerufen sind, von der Zündkerze über die Zündspule in das Bordnetz übertragen werden. Diese Störsignale koppeln sowohl induktiv als auch kapazitiv vom Sekundärkreis der Zündspule in den Primärkreis über und gelangen so in das Bordnetz. Die kapazitive Kopplung erfolgt aufgrund so genannter parasitärer Kapazitäten zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung der Zündspule. Zur Entstörung werden bisher beispielsweise Entstörkondensatoren oder dergleichen eingesetzt.
Aus der US 4 602 308 A ist bekannt, bei einem Transformator zwischen Primärwicklung und Sekundärwicklung eine geerdete Abschirmung anzuordnen. Aus der DE 199 62 279 C2 ist bekannt, bei einer Stabzündspule eine außen angeordnete Abschirmung in Form einer metallischen Beschichtung vorzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündspule für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die ein einfaches Mittel zur Entstörung des Kraftfahrzeugbordnetzes umfasst.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündspule für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer zwischen der ersten Spulenwicklung und der zweiten Spulenwicklung angeordneten, mit einer Massekontaktierung versehenen Abschirmschicht aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus einem leitfähigen Kunststoff, hat den Vorteil, dass eine effiziente Entstörung gewährleistet ist und gegebenenfalls auf den Einsatz aufwändiger, sonstiger Entstörkomponenten, wie beispielsweise auf einen Entstörkondensator, verzichtet werden kann.
Selbstverständlich kann die Abschirmschicht aus einem elektrisch leitenden Material in Verbindung mit aus der Praxis bekannten Maßnahmen zur Entstörung ausgeführt werden, um einen Störpegel im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Zündspulen zu reduzieren.
Insbesondere bei Ausbildung der auf einfache Weise in die Zündspule integrierbaren Abschirmschicht mit einer glatten Oberfläche ist auch das Risiko eines elektrischen Durchschlags von der mit der Zündkerze verbundenen Spulenwicklung zu der anderen Spulenwicklung verringert, da eine Homogenisierung des wirkenden elektrischen Feldes gegeben ist.
Die Zündspule nach der Erfindung ist insbesondere als Stabzündspule ausgebildet. In diesem Falle stellt die erste Spulenwicklung in der Regel die Sekundärwicklung dar, die von dem zweiten Spulenkörper, der den Primärspulenkörper bildet, umschlossen ist. Zwischen dem Primärspulenkörper und der Sekundärwicklung kann eine Vergussmasse eingebracht sein. Der Primärspulenkörper dient als Träger für die mit einer Niederspannungsquelle verbundene Primärwicklung.
Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist beispielsweise auf galvanischem Wege auf den zweiten Spulenkörper aufgebracht oder auf diesen aufgesprüht und vorzugsweise an der Außenseite des zweiten Spulenkörpers angeordnet.
Denkbar ist es auch, dass die Beschichtung an der Innenseite des zweiten Spulenkörpers aufgetragen ist. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, dass dadurch der Isolationsabstand zwischen der ersten Spulenwicklung und der leitfähigen Beschichtung, im Vergleich zum Abstand zwischen der ersten Spulenwicklung und der zweiten Spulenwicklung stark verringert wird, was das Risiko eines elektrischen Durchschlags erhöht.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Zündspule nach der Erfindung kann die Abschirmschicht von dem zweiten Spulenkörper, der bei einer Stabzündspule in der Regel den Primärspulenkörper darstellt, gebildet sein. Der zweite Spulenkörper ist in diesem Falle mithin aus einem elektrisch leitfähigen Material vorzugsweise aus einem leitfähigen Kunststoff, gefertigt und elektrisch mit Masse kontaktiert. Neben einer Funktion als Träger der zweiten Spulenwicklung hat der zweite Spulenkörper also auch noch eine Abschirmfunktion. Zur Einhaltung eines Mindestisolationsabstandes zwischen den beiden Wicklungen muss bei dieser Ausführungsform aber gewährleistet sein, dass hinreichend Bauraum zur Verfügung steht.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Zündspule sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäß ausgeführten Zündspule im Längsschnitt; und
2 eine Teilansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgeführten Zündspule im Längsschnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine Zündspule 10 dargestellt, die Bestandteil eines Zündsystems einer hier nicht näher dargestellten Otto-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist.
Die Zündspule 10 umfasst einen aus Eisen oder einem Blechpaket gebildeten Spulenkern 11, der von einem ersten Spulenkörper 12 umgeben ist, der den so genannten Sekundärspulenkörper bildet. Auf dem Sekundärspulenkörper 12 ist eine erste, die so genannte Sekundärwicklung bildende Spulenwicklung 13 angeordnet, die aus isoliertem Kupferdraht gebildet ist und mit einem Ende mit einem Hochspannungsanschluss der Zündspule 10 verbunden ist, der wiederum mit einer Zündkerze verbindbar ist. Das andere Ende der Sekundärwicklung 13 liegt auf Masse.
Die Sekundärwicklung 13 ist von einem elektrisch isolierenden Vergussmaterial 14 umgeben, das einen Träger für einen zweiten Spulenkörper 15 darstellt, der den so genannten Primärspulenkörper bildet.
Auf dem Primärspulenkörper 15 ist eine elektrisch leitfähige Beschichtung 16 aufgebracht. Die Beschichtung 16 ist mit einer Massekontaktierung versehen. Die Beschichtung 16 ist von einer zweiten, ebenfalls aus isoliertem Kupferdraht gebildeten Spulenwicklung 17 umgeben, die die so genannte Primärwicklung der Spule 10 darstellt und mit einer Niederspannungsquelle eines Bordnetzes des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
Die elektrisch leitfähige Beschichtung 16 dient als Abschirmung für elektrische Störsignale, die ohne die Abschirmschicht 16 von der Sekundärwicklung 13 auf die Primärwicklung 17 und damit auf das Bordnetz des Kraftfahrzeuges übertragen werden könnten.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Zündspule 20 dargestellt, die wiederum einen aus einem Blechpaket gebildeten Spulenkern 11 aufweist, der von einem ersten Spulenkörper 12 umschlossen ist, der einen Sekundärspulenkörper 12 bildet und als Träger für eine Sekundärwicklung 13 dient.
Die Sekundärwicklung 13 ist wiederum von einem elektrisch isolierenden Vergussmaterial 14 umgeben, auf welchem ein Primärspulenkörper 15 angeordnet ist, der im vorliegenden Fall aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist und als Träger für eine mit einer Niederspannungsquelle des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges verbundene Primärwicklung 17 dient.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform dient der elektrisch leitfähige Primärspulenkörper 15, der mit einem Massekontakt versehen ist, als Abschirmung für Störsignale, die von der mit der Sekundärwicklung verbundenen Zündkerze bei einem Zündvorgang entstehen können und sich nachteilig auf das Bordnetz auswirken könnten.

Claims

Zündspule für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen magnetisch wirksamen Kern (11), einen ersten Spulenkörper (12), der als Träger für eine erste Spulenwicklung (13) aus einem elektrisch leitenden Draht dient, und einen konzentrisch zu dem ersten Spulenkörper (12) angeordneten, zweiten Spulenkörper (15), der als Träger für eine zweite Spulenwicklung (17) aus einem elektrisch leitenden Draht dient, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Spulenwicklung (13) und der zweiten Spulenwicklung (17) eine Abschirmschicht (15, 16) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, die mit einer Massekontaktierung versehen ist.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmschicht (16) aus einer Beschichtung des zweiten Spulenkörpers (15) gebildet ist.
Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmschicht (15) von dem zweiten Spulenkörper gebildet ist.
Zündspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spulenkörper (15) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.