DE102015113075A1

DE102015113075A1 - Koronazündeinrichtung mit hohlem Spulenkörper

Info

Publication number: DE102015113075A1
Application number: DE102015113075.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Pottiez; Johannes Hasenkamp
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-02-09
Also published as: CN106438159A; US10218155B2; US20170040776A1; CN106438159B; BR102016016250A2

Abstract

Beschrieben wird eine Koronazündeinrichtung mit einer Spule, die einen länglichen Spulenkörper (2) und eine auf den Spulenkörper aufgewickelte Spulenwicklung (1) aufweist, einer an die Spule angeschlossenen Zündelektrode (3), und einem Isolator (4), in dem die Zündelektrode (3) steckt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Spulenkörper (2) einen hohlen Abschnitt (2a) aufweist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Koronazündeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2013 101 060 A1 bekannt ist.
Koronazündeinrichtungen, die in einem Verbrennungsmotor Brennstoff mittels einer Koronaentladung zünden, sind eine Alternative zu herkömmlichen Zündkerzen, die Brennstoff mittels einer Bogenentladung zünden. Koronazündeinrichtungen ermöglichen eine weitere Abmagerung des Gemischs und können deshalb Leistung und Verbrauch von Verbrennungsmotoren verbessern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzeigen, wie die Lebensdauer von Koronazündeinrichtungen verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Koronazündeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Koronazündeinrichtungen sind in einem Fahrzeug erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere Schwingungsbelastungen. Durch den Motorbetrieb angeregte Schwingen des Spulenkörpers einer Koronazündeinrichtung können Anschlussstellen des Spulenkörpers belasten und im Lauf der Zeit schädigen. Diesem Problem kann durch eine sorgfältige Abstützung des Spulenkörpers begegnet werden. Allerdings ist dabei eine Beeinträchtigung der elektrischen Güte schwer zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird das Problem einer hohen Schwingungsbelastung dadurch gelöst, dass anstelle eines massiven Spulenkörpers ein Spulenkörper verwendet wird, der einen hohlen Abschnitt hat, beispielsweise einen als Rohr oder Hülse ausgebildeten Abschnitt. Der Spulenkörper einer erfindungsgemäßen Koronazündeinrichtung hat deshalb eine geringere Masse als die Spulenkörper herkömmlicher Koronazündeinrichtungen und deshalb höhere Eigenfrequenzen, die von dem Fahrzeugmotor nur in entsprechend geringerem Umfang angeregt werden. Folglich ist die mechanische Belastung des Spulenkörpers einer erfindungsgemäßen Koronazündeinrichtung vorteilhaft gering, so dass ein vorzeitiger Ausfall wegen einer Schädigung der Anschlussstellen des Spulenkörpers vermieden wird.
Der Spulenkörper einer erfindungsgemäßen Koronazündeinrichtung kann auf seiner vollen Länge hohl sein oder neben einem hohlen Abschnitt auch einen massiv ausgebildeten Abschnitt aufweisen. Falls der Spulenkörper einen massiven Abschnitt aufweist, kann dieser mit einer oder mehreren Nuten versehen werden, die sich in Längsrichtung erstrecken und leer sind. Durch derartige Nuten lässt sich die Masse des massiven Abschnitts reduzieren.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Spulenkörper an seinem der Zündelektrode zugewandten Ende dünner als an seinem von der Zündelektrode abgewandten Ende ist, so dass die Spulenwicklung an ihrem der Zündelektrode zugewandten Ende einen kleineren Durchmesser als an ihrem von der Zündelektrode abgewandten Ende hat. Beispielsweise kann ein dünnerer Abschnitt des Spulenkörpers einen Teil der Spulenwicklung tragen, der in dem Kerzenschacht des Motors angeordnet wird, und ein dickerer Abschnitt des Spulenkörpers kann außerhalb des Kerzenschachts einen weiteren Teil der Spulenwicklung tragen. Ein solcher Spulenkörper ermöglicht eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften, beispielsweise durch einen Ferritkern. Zudem wird eine bessere Ausnutzung des Bauraums erreicht.
Wenn der Spulenkörper einen dickeren und einen dünneren Abschnitt aufweist, ist bevorzugt zumindest der dickere Abschnitt hohl. Der dünnere Abschnitt kann ebenfalls hohl sein, muss es aber nicht, da die mögliche Gewichtsersparnis durch eine hohle Ausführung des dünneren Abschnitts relativ gering ist. Bevorzugt verjüngt sich der dickere Abschnitt zu dem dünneren Abschnitt und somit zu der Zündelektrode hin, beispielsweise indem der dickere Abschnitt konisch ausgebildet ist oder mit einem konischen Teilabschnitt an den dünneren Abschnitt angrenzt. Der dickere Abschnitt kann neben einem Teilabschnitt, der an den dünneren Abschnitt angrenzt und sich zu diesem hin verjüngt, auch einen zylindrischen Teilabschnitt aufweisen. In einem solchen Fall sind sowohl der sich verjüngende Abschnitt als auch der zylindrische Abschnitt von Windungen der Wicklung umgeben.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der hohle Abschnitt des Spulenkörpers wenigstens ein Viertel der Gesamtzahl der Windungen der Spulenwicklung trägt. Beispielsweise kann der hohle Abschnitt des Spulenkörpers von einem Drittel oder mehr der Windungen der Spulenwicklung umgeben sein.
Der Spulenkörper kann einstückig gefertigt sein. Insbesondere, wenn der Spulenkörper einen dickeren und einen dünneren Abschnitt aufweist, ist es einfacher, den Spulenkörper aus zwei Teilkörpern zusammen zusetzen. Die beiden Teilkörper können jeweils einen Längsteil des Spulenkörpers bilden oder jeweils als Hülse, Rohr oder Stift ausgebildet sein. Die Teilkörper können formschlüssig verbunden sein, beispielsweise verrastet oder mit einem Bajonettverschluss. Eine andere Möglichkeit ist es die Teilkörper stoffschlüssig zu verbinden, beispielsweise zu verschweißen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind darin mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Koronazündeinrichtung;
2 ein Ausführungsbeispiel des Spulenkörpers der Koronazündeinrichtung;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Spulenkörpers der Koronazündeinrichtung; und
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Spulenkörpers der Koronazündeinrichtung.
Die in 1 schematisch dargestellte Koronazündeinrichtung weist eine Spule mit einer bevorzugt einlagigen Spulenwicklung 1 und einem Spulenkörper 2 auf, die in Reihe an eine Zündelektrode 3 angeschlossen ist, welche mehrere Zündspitzen haben kann. Die Zündelektrode 3 steckt in einem Isolator 4, der in einem Gehäuse 5 gehalten ist und aus diesem herausragen kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt ein hinterer Teil 6 des Gehäuses 5 die Spule, während ein vorderer Teil des Gehäuses 5 einen Abschnitt des Isolators 4 umgibt. An ihrem hinteren Ende weist die Koronazündeinrichtung einen elektrischen Anschluss in Form eines Steckers 7 auf.
Der Spulenkörper 2 ist an seinem der Zündelektrode 3 zugewandten Ende dünner als an seinem von der Zündelektrode 3 abgewandten Ende, so dass die Spulenwicklung 1 an ihrem der Zündelektrode 4 zugewandten Ende einen kleineren Durchmesser als an ihrem von der Zündelektrode 4 abgewandten Ende hat.
Der längliche Spulenkörper 2, auf den die Spulenwicklung 1 aufgewickelt ist, hat einen hohlen Abschnitt. Der Hohlraum 8 dieses Abschnitts ist in 1 angedeutet. Der hohle Abschnitt ist zumindest von einem Teil der Spulenwicklung umgeben. Indem zumindest ein Teil des Spulenkörpers 2 hohl ausgeführt ist, kann dessen Gewicht soweit reduziert werden, dass die Eigenfrequenzen des Spulenkörpers 2 außerhalb des Anregungsspektrums von in Fahrzeugen gebräuchlichen Verbrennungsmotoren liegen bzw. dass die auftretenden radialen Auslenkungen des Spulenkörpers 2 gering sind. Schwingungen des Spulenkörpers 2, welche eine erhebliche Belastung für Anschlussstellen der Spule darstellen, können so vermeiden und die Lebensdauer der Koronazündeinrichtung verlängert werden.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein dickerer Abschnitt 2a des Spulenkörpers 2 hohl ausgeführt. An den dickeren Abschnitt 2a, der rohr- oder hülsenförmig ausgebildet ist, schließt ein dünnerer, zylindrischer Abschnitt 2b an, der massiv ist. Der dickere Abschnitt 2a verjüngt sich zu dem dünneren Abschnitt 2b hin. Der hohl ausgeführte, dickere Abschnitt 2a trägt nur einen Teil der Windungen der Spulenwicklung 1, beispielsweise zwischen einem Viertel und der Hälfte der Windungen der Spulenwicklung 1. Der dickere, hohle Abschnitt 2a ist an seinem von der Zündelektrode 3 abgewandten Ende mit einem Deckel 9 verschlossen. Der Deckel 9 weist einen zylindrischen Fortsatz, der in den Spulenkörper 2 eingreift, und ein Flansch, der auf dem Ende des Spulenkörpers 2 aufliegt.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spulenkörpers 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel der 2 nur dadurch unterscheidet, dass der dünnere, massive Abschnitt 2b des Spulenkörpers 2 an seiner Außenseite eine oder mehrere in Längsrichtung verlaufende Nuten 10 aufweist. Zumindest eine dieser Nuten 10 kann leer sein, also von Gas gefüllt sein. Die Nuten 10 verringern somit die Masse des Spulenkörpers 2 zusätzlich und tragen ebenso wie der dickere, hohle Abschnitt 2a dazu bei, dass die Resonanzfrequenz des Spulenkörpers 2 außerhalb des Anregungsspektrums gebräuchlicher Verbrennungsmotoren liegt. Zudem ermöglichen die Nuten 10 eine Materialeinsparung beim Spritzgießen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spulenkörpers 2 ist in 4 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl der dickere Abschnitt 2a als auch der dünnere Abschnitt 2b hohl ausgeführt.
Der Spulenkörper 2 kann aus Teilkörpern zusammengesetzt sein. Beispielsweise können die Abschnitt 2a und 2b getrennt hergestellt und stoff- oder formschlüssig verbunden werden.
Bezugszeichenliste

1: Spulenwicklung
2: Spulenkörper
2a: Abschnitt des Spulenkörpers
2b: Abschnitt des Spulenkörpers
3: Zündelektrode
4: Isolator
5: Gehäuse
6: Gehäuseabschnitt
7: Stecker
8: Hohlraum
9: Deckel
10: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013101060 A1 [0001]

Claims

Koronazündeinrichtung mit einer Spule, die einen länglichen Spulenkörper (2) und eine auf den Spulenkörper aufgewickelte Spulenwicklung (1) aufweist, einer an die Spule angeschlossenen Zündelektrode (3), und einem Isolator (4), in dem die Zündelektrode (3) steckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (2) einen hohlen Abschnitt (2a) aufweist.
Koronazündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Abschnitt (2a) des Spulenkörpers (2) von einem Rohr oder einer Hülse gebildet ist.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spulenkörper (2) aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt ist.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (2) an seinem der Zündelektrode (3) zugewandten Ende dünner als an seinem von der Zündelektrode (3) abgewandten Ende ist, so dass die Spulenwicklung (1) an ihrem der Zündelektrode (3) zugewandten Ende einen kleineren Durchmesser als an ihrem von der Zündelektrode (4) abgewandten Ende hat.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (2) an seinen beiden Enden geschlossen ist.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (2) an seinem der Zündelektrode (3) zugewandten Ende einen massiv ausgebildeten Abschnitt (2b) aufweist, der von der Spulenwicklung (1) bedeckt ist.
Koronazündeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der massive ausgebildete Abschnitt (2b) eine oder mehrere Nuten (10) aufweist, die sich in Längsrichtung des Spulenkörpers (2) erstrecken.
Koronazündeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10) oder die Nuten gasgefüllt sind.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung (1) eine einlagige Spulenwicklung ist.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule von einem rohrförmigen Gehäuse (5, 6) umgeben ist.