DE102010039587A1

DE102010039587A1 - Zündvorrichtung mit verbessertem Wärmeverhalten

Info

Publication number: DE102010039587A1
Application number: DE102010039587A
Authority: DE
Inventors: Lothar Detels; Thomas Graf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-02-23
Also published as: BR112013003746A2; US20130180491A1; WO2012022575A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Spannungserzeuger mit einer Spule (3), ein Elektronikbauteil (5), und ein Gehäuse (2) mit einer Gehäusewand, wobei die Gehäusewand einen ersten flächenartigen Wandbereich (21) und einen zweiten flächenartigen Wandbereich (22) sowie einen den ersten und zweiten flächenartigen Wandbereich (21, 22) verbindenden Verbindungsbereich (23) aufweist, wobei ein Kühlungsraum (7) zwischen dem ersten flächenartigen Wandbereich (21) und dem zweiten flächenartigen Wandbereich (22) vorgesehen ist, welcher mit einer äußeren Umgebung verbunden ist und eine Kühlung der ersten und zweiten flächenartigen Wandbereiche (21, 22) bereitstellt, und wobei die flächenartigen Wandbereiche (21, 22) das Gehäuse (2) in einen ersten Raum (25), in welchem die Spule (3) angeordnet ist, und einen zweiten Raum (26), in welchem das Elektronikbauteil (5) angeordnet ist, unterteilt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche ein verbessertes Wärmeverhalten und dadurch insbesondere eine längere Lebensdauer aufweist.
Zündvorrichtungen für Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Aufgrund der Tendenz der Kraftfahrzeughersteller, die Motorgrößen und auch die Motorbauräume zu reduzieren, wirkt sich dies auch auf alle Bauteile des Motors, wie z. B. auch Zündvorrichtungen, aus. Die Zündvorrichtungen umfassen üblicherweise einen Trafobereich mit Zündspule und Eisenkern sowie eine Elektronikbaugruppe. Zur Reduzierung der Abmessungen müsste die Elektronikbaugruppe relativ nahe am Trafobereich angeordnet sein. Hierdurch kann sich jedoch der Wärmeeintrag vom Trafobereich in die Elektronikbaugruppe erhöhen, was dazu führen kann, dass die Elektronikbaugruppe aufgrund der erhöhten Temperatur eine reduzierte Lebensdauer aufweist. Somit würde eine Zuverlässigkeit der Zündvorrichtungen reduziert werden.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Wärmebelastung der Elektronikbaugruppe durch einen Trafobereich als Spannungserzeuger möglichst gering ist und trotzdem einen kompakten Aufbau aufweist. Hierbei wird erfindungsgemäß insbesondere vermieden, dass eine direkte Wärmeleitung zwischen dem Trafobereich und der Elektronikbaugruppe vorhanden ist, sondern dass möglichst eine thermische Belastung der Elektronikbaugruppe nur über Wärmestrahlung erfolgt, was zu einer schlechteren Wärmeübertragung im Vergleich mit einer Wärmeleitung führt. Erfindungsgemäß ist hierbei ein Gehäuse mit einer Gehäusewand vorgesehen, wobei die Gehäusewand einen ersten flächenartigen Wandbereich und einen zweiten flächenartigen Wandbereich aufweist. Die beiden flächenartigen Wandbereiche sind über einen Verbindungsbereich derart miteinander verbunden, dass zwischen dem ersten und zweiten flächenartigen Wandbereich ein Kühlungsraum vorhanden ist. Der Kühlungsraum ist mit der Umgebung verbunden und dient somit als Wärmedämmung zwischen dem Trafobereich und der Elektronikbaugruppe. Die beiden flächenartigen Wandbereiche unterteilen das Gehäuse in einen Aufnahmeraum für den Trafobereich und einen Aufnahmeraum für die Elektronikbaugruppe. Da der Kühlungsraum zwischen den flächenartigen Wandbereichen mit der Umgebung verbunden ist, kann auch eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Kühlungsraum erfolgen. Erfindungsgemäß kann somit die Elektronikbaugruppe vom Trafobereich aus wärmetechnischer Sicht entkoppelt werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt ist der erste flächenartige Wandbereich parallel zum zweiten flächenartigen Wandbereich. Hierdurch können insbesondere senkrechte Anlageflächen an den Innenseiten der flächenartigen Wandbereiche sichergestellt werden.
Besonders bevorzugt weist der Kühlungsraum dabei eine Breite auf, welche größer ist als jeweils eine Dicke des ersten und zweiten flächenartigen Wandbereichs. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Kühlungsraum eine gewisse Mindestbreite aufweist, um eine ausreichende Kühlung der Wandbereiche zu ermöglichen, so dass eine Wärmeleitung über die Wandbereiche, welche Wärme vom Trafobereich zur Elektronikbaugruppe führen kann, möglichst gering ist. Vorzugsweise ist eine Summe der Dicke des ersten flächenartigen Wandbereichs und der Dicke des zweiten flächenartigen Wandbereichs kleiner als die Breite des Kühlungsraums. Hierdurch kann eine effektive Kühlung sichergestellt werden.
Weiter bevorzugt ist die Elektronikbaugruppe mit einem Abstand vom ersten flächenartigen Wandbereich angeordnet. Hierdurch wird ein direkter Kontakt der Elektronikbaugruppe mit dem flächenartigen Wandbereich vermieden, so dass auch hier eine Wärmeübertragung höchstens über Wärmestrahlung erfolgen kann. Da die flächenartigen Wandbereiche jedoch mit dem Kühlungsraum in Verbindung stehen, ist die hierdurch erfolgte Wärmeübertragung relativ gering.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Kühlungsraum als schlitzartiger Raum ausgebildet, welcher in radialer Richtung der Zündspule verläuft. Hierdurch ergeben sich relativ lange Wege, über welche Wärme über die ersten und zweiten flächenartigen Wandbereiche in die Nähe der Elektronikbaugruppe geleitet werden können, so dass die dort ankommende Wärme schon auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau liegt.
Der schlitzartige Kühlungsraum ist vorzugsweise in radialer Richtung der Zündspule derart angeordnet, dass er über eine Mittelachse der Zündspule reicht.
Weiter bevorzugt ist der Kühlungsraum an der Gehäusewand derart ausgebildet, dass der Kühlungsraum drei offene Seiten aufweist. Hierdurch kann eine Luftströmung durch den Kühlungsraum ermöglicht werden, welcher eine besonders effektive Wärmeabfuhr sicherstellt.
Der erfindungsgemäße Kühlungsraum kann somit problemlos während der Herstellung des Gehäuses, z. B. mittels eines Spritzgussverfahrens, in der Gehäusewand integriert werden. Hierdurch ergibt sich keinerlei Erhöhung der Herstellungskosten, mit der Ausnahme, dass etwas mehr Material für die beiden flächenartigen Wandbereiche aufgebracht werden muss. Dies fällt allerdings nicht ins Gewicht. Erfindungsgemäß wird somit die Formgebung der Gehäusewand dazu benutzt, einen Kühlraum bereitzustellen, welcher verhindert, dass eine übermäßige Wärmebelastung des Elektronikbauteils der Zündvorrichtung auftritt. Die Erfindung bietet somit eine besonders einfache Lösung für eine weitere Miniaturisierung der Zündvorrichtung.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Zündvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2 eine vergrößerte, schematische Schnittansicht der Zündvorrichtung von 1.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Zündvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, in welchem eine Spule 3 und ein Kern 4 aus Eisen in Form von einer Vielzahl von Elektroblechen angeordnet ist. Ferner ist für einen elektrischen Kontakt ein Stecker 6 vorgesehen und am Gehäuse 2 ist weiterhin ein Anschluss 8 zur Zündkerze ausgebildet.
Die Zündvorrichtung 1 umfasst weiterhin ein Elektronikbauteil 5, welches beispielsweise eine Leiterplatte mit entsprechend bestückten Bauteilen ist. Das Elektronikbauteil 5 ist sowohl mit dem Stecker 6 als auch mit der Spule 3 verbunden.
Das Gehäuse 2 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und wird beispielsweise mittels Spritzgießen erzeugt. Das Gehäuse 2 ist, wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, mit einer relativ dünnen Gehäusewand ausgebildet, wobei die Gehäusewand einen ersten flächenartigen Wandbereich 21 und einen zweiten flächenartigen Wandbereich 22 umfasst. Die beiden flächenartigen Wandbereiche 21 und 22 sind zueinander parallel angeordnet und über einen Verbindungsbereich 23 miteinander verbunden. Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, ist zwischen dem ersten flächenartigen Wandbereich 21 und dem zweiten flächenartigen Wandbereich 22 ein schlitzförmiger Kühlungsraum 7 ausgebildet. Der Kühlungsraum 7 ist mit der Umgebungsluft verbunden und dient zur Kühlung der Wandbereiche 21 und 22.
Ferner wird durch die Anordnung der beiden flächenartigen Wandbereiche 21 und 22 das Gehäuse 2 in einen ersten Raum 25, in welchem die Spule 3 und der Kern 4 angeordnet sind und einen zweiten Raum 26, in welchen das Elektronikbauteil 5 angeordnet ist, unterteilt.
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, ist das plattenförmige Elektronikbauteil 5 ebenfalls parallel zum ersten flächenartigen Wandbereich 21 angeordnet. Dabei ist das Elektronikbauteil 5 mit einem gewissen Abstand 13 am ersten flächenartigen Wandbereich 21 angeordnet. Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, weist der Kühlungsraum 7 eine Breite 10 auf. Weiter ist eine Dicke des ersten flächenartigen Wandbereichs 21 in 1 mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und eine Dicke des zweiten flächenartigen Wandbereichs 22 mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Dicke 11 dabei kleiner als die Dicke 12. Ferner ist die Breite 10 des Kühlungsraums 7 breiter als jeweils die Dicke 11 des ersten flächenartigen Wandbereichs 21 und die Dicke 12 des zweiten flächenartigen Wandbereichs 22 sowie auch breiter als deren Summe. Hierdurch kann eine effektive Kühlung sichergestellt werden.
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, reicht der Kühlungsraum 7 in radialer Richtung der Spule 3, ausgehend von einer Außenseite des Gehäuses 2 bis über eine Mittelachse X-X der Spule 3. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Kühlungsraum 7 tief in das Gehäuseinnere eindringt und eine ausreichende thermische Isolierung zwischen dem ersten Raum 25 und dem zweiten Raum 26 möglich ist. Eine Tiefe des schlitzartigen Kühlungsraums 7 entspricht dabei einer Länge L1 des ersten flächenartigen Wandbereichs 21, abzüglich einer Dicke des Verbindungsbereichs 23 (vgl. 1). Weiter ist eine Länge L2 des Elektronikbauteils gleich der Länge L1.
Da die Hauptwärmeentwicklung im ersten Raum 25, in welchem die Spule 3 angeordnet ist, erfolgt, wird durch die von einer Gehäuseaußenseite nach innen gerichtete Anordnung des ersten und zweiten flächenartigen Wandbereichs 21, 22 erreicht, dass eine thermische Trennung zwischen dem ersten und zweiten Raum des Gehäuses 2 möglich ist. Der Kühlungsraum 7 ist dabei vorzugsweise sowohl zur Unterseite als auch zu wenigstens einer Seite offen, so dass eine möglichst gute Durchströmung des Kühlungsraums 7 mit Luft möglich ist. Besonders bevorzugt ist der Kühlungsraum 7 zu drei Seiten offen. Ferner unterbindet der Kühlungsraum 7 eine direkte Wärmeleitung zum Elektronikbauteil 5, da nur ein kleiner und dünner Verbindungsbereich 23 zwischen dem zweiten flächenartigen Wandbereich und dem ersten flächenartigen Wandbereich 21 vorgesehen ist. Über den Kühlungsraum 7 kann eine Wärmeübertragung nur durch Wärmestrahlung erfolgen, was zu einer signifikant schlechteren Wärmekopplung führt.
Somit kann erfindungsgemäß eine geringere Basistemperatur für das Elektronikbauteil 5 durch eine thermische Entkopplung mittels des Kühlungsraums 7 erhalten werden, so dass eine Lebensdauer des Elektronikbauteils 5 signifikant erhöht werden kann. Erfindungsgemäß kann dabei der Kühlungsraum 7 durch einfache Weise während der Herstellung des Gehäuses 2 erzeugt werden. Da hierdurch die Herstellungskosten für das Gehäuse praktisch nicht steigen, kann erfindungsgemäß ein kostenloser Kühlkörper durch den Kühlungsraum 7 bereitgestellt werden. Daher löst die Erfindung auch für einen Fachmann in überraschender Weise das Wärmeproblem am Elektronikbauteil, da mit zunehmender Verkleinerung der Abmessungen von Brennkraftmaschinen die Elektronikbauteile immer näher an den Spulen der Zündvorrichtung angeordnet werden müssen. Zusätzlich unterstützt der Abstand 13 zwischen dem Elektronikbauteil 5 und dem ersten flächenartigen Wandbereich 21 noch die Reduzierung der Basistemperatur des Elektronikbauteils 5, da hier ebenfalls nur Wärme mittels Strahlung auf das Elektronikbauteil 5 übertragen werden kann. Erfindungsgemäß kann somit eine deutlich verbesserte Zündvorrichtung bereitgestellt werden, ohne dass diese einen komplizierten Aufbau oder erhöhte Herstellungskosten aufweist.

Claims

Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend – einen Spannungserzeuger mit einer Spule (3), – ein Elektronikbauteil (5), und – ein Gehäuse (2) mit einer Gehäusewand, – wobei die Gehäusewand einen ersten flächenartigen Wandbereich (21) und einen zweiten flächenartigen Wandbereich (22) sowie einen den ersten und zweiten flächenartigen Wandbereich (21, 22) verbindenden Verbindungsbereich (23) aufweist, – wobei ein Kühlungsraum (7) zwischen dem ersten flächenartigen Wandbereich (21) und dem zweiten flächenartigen Wandbereich (22) vorgesehen ist, welcher mit einer äußeren Umgebung verbunden ist und eine Kühlung der ersten und zweiten flächenartigen Wandbereiche (21, 22) bereitstellt, und – wobei die flächenartigen Wandbereiche (21, 22) das Gehäuse (2) in einen ersten Raum (25), in welchem die Spule (3) angeordnet ist, und einen zweiten Raum (26), in welchem das Elektronikbauteil (5) angeordnet ist, unterteilt.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste flächenartige Wandbereich (21) zum zweiten flächenartigen Wandbereich (22) parallel ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsraum (7) eine Breite (10) aufweist, welche größer ist als eine Dicke (11) des ersten flächenartigen Wandbereichs und welche größer ist als eine Dicke (12) des zweiten flächenartigen Wandbereichs.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summe der Dicken der ersten und zweiten flächenartigen Wandbereiche (21, 22) kleiner ist als eine Breite (10) des Kühlungsraums (7).
Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikbauteil (5) mit einem Abstand (13) vom flächenartigen Wandbereich (21) angeordnet ist.
Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsraum (7) ein schlitzartiger Raum ist, welcher in einer radialen Richtung der Spule (3) verläuft.
Zündvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsraum (7) in radialer Richtung der Spule (3) über eine Mittelachse (X-X) der Spule (3) verläuft.
Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsraum (7) drei offene Seiten aufweist und der Verbindungsbereich (23) eine Grundseite bildet.
Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L1) des ersten flächenartigen Wandbereichs (21) ungefähr einer Länge (L2) des Elektronikbauteils (5) entspricht.