DE102016108589B3

DE102016108589B3 - corona igniter

Info

Publication number: DE102016108589B3
Application number: DE102016108589.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Holzschuh; Peter Schäfer; Hans-Peter Etzkorn
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-05-11

Abstract

Beschrieben wird ein Koronazünder mit einer Mittenelektrode, die zu wenigstens einer Zündspitze (3) führt, einem Isolator (2), in dem die Mittenelektrode sitzt, einem Gehäuse (1), das den Isolator (2) hält, und einer Induktivität, die in dem Gehäuse (1) angeordnet und an die Mittenelektrode angeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Induktivität von mehreren miteinander in Reihe geschalteten Ringspulen (4) gebildet ist, die auf Ringkerne (5) gewickelt sind.Disclosed is a corona igniter having a center electrode leading to at least one firing tip (3), an insulator (2) in which the center electrode is seated, a housing (1) holding the insulator (2), and an inductor incorporated in the housing (1) is arranged and connected to the center electrode. According to the invention, it is provided that the inductance is formed by a plurality of ring coils (4) connected in series with one another, which are wound on toroidal cores (5).

Description

Die Erfindung geht von einem Koronazünder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus, wie er beispielsweise aus der DE 10 2013 102 592 A1 bekannt ist.The invention is based on a Koronazünder with the features of the preamble of claim 1, as he, for example, from DE 10 2013 102 592 A1 is known.

Koronazünder bewirken in Verbrennungsmotoren eine Zündung von Kraftstoff mittels einer Koronaentladung und sind somit eine Alternative zu herkömmlichen Zündkerzen, die eine Zündung durch eine Bogenentladung bewirken.Corona detonators cause combustion of fuel in internal combustion engines by means of a corona discharge and are thus an alternative to conventional spark plugs, which cause ignition by an arc discharge.

Koronazünder enthalten eine Induktivität, die Teil eines Schwingkreises ist. Zur Anregung des Schwingkreises wird der Koronazünder im Betrieb mit einer Hochspannung versorgt, die typischer Weise eine Frequenz im Bereich von 30 kHz bis 50 MHz hat. In einem Koronazünder kommt es dabei zu erheblichen magnetischen und elektrischen Leistungsverlusten.Corona detonators contain an inductance that is part of a resonant circuit. To excite the resonant circuit, the corona igniter is powered during operation with a high voltage, which typically has a frequency in the range of 30 kHz to 50 MHz. In a Koronazünder it comes to significant magnetic and electrical power losses.

Aus der US 5 841 336 sowie der US 5 923 236 sind Zündspulen bekannt, deren Transformator eine aus mehreren aufeinander gestapelten Ringspulen gebildete Sekundärspule aufweist. Eine ähnliche Zündspule ist aus der US 5 377 652 bekannt.From the US 5,841,336 as well as the US 5,923,236 Ignition coils are known, the transformer has a secondary coil formed from a plurality of stacked annular coils. A similar ignition coil is from the US 5,377,652 known.

Aus der US 4 707 619 ist ein Drosselschalter zur Unterdrückung von magnetischen Pulsen in der Stromversorgung bekannt, der mehrere übereinander gestapelte Ringspulen aufweist.From the US 4 707 619 For example, a throttle switch for suppressing magnetic pulses in the power supply is known, which has a plurality of stacked ring coils.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie die Verlustleistung von Koronazündern reduziert werden kann.Object of the present invention is to show a way how the power loss of Koronazündern can be reduced.

Diese Aufgabe wird durch einen Koronazünder mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a corona igniter having the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.

Während die Induktivität in herkömmlichen Koronazündern eine lange Spule ist, wird bei einem erfindungsgemäßen Koronazünder die Induktivität von mehreren miteinander in Reihe geschalteten Ringspulen gebildet, die auf Ringkerne gewickelt sind. Auf diese Weise lassen sich die magnetischen Verluste im Vergleich zu einer langen Spule reduzieren. Trotz der besonderen Geometrie einer Ringspule ist für die erfindungsgemäße Lösung kein grundsätzlich anderer Bauraum erforderlich als für herkömmliche Koronazünder mit einer langen Spule. Die Ringspulen eines erfindungsgemäßen Koronazünders können nämlich übereinander angeordnet, insbesondere koaxial, und so denselben Bauraum wie eine lange Spule ausfüllen.While the inductance in conventional Koronazündern is a long coil, the inductance of a corona igniter invention, the inductance of several series-connected ring coils is formed, which are wound on toroidal cores. In this way, the magnetic losses can be reduced compared to a long coil. Despite the special geometry of an annular coil, no fundamentally different installation space is required for the solution according to the invention than for conventional corona initiators with a long coil. The toroidal coils of a corona initiator according to the invention can namely be arranged one above the other, in particular coaxially, and thus fill the same installation space as a long coil.

Vorteilhaft lässt sich durch die erfindungsgemäße Verwendung von Ringspulen in einem gegebenen Bauraum eine höhere Induktivität erzielen als mit einer langen Spule. Dies macht es möglich, vergleichsweise dickeren Wicklungsdraht zu verwenden und so auch ohmsche Verluste zu reduzieren.Advantageously, a higher inductance can be achieved by the inventive use of toroidal coils in a given space than with a long coil. This makes it possible to use comparatively thicker winding wire and so also to reduce ohmic losses.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ringspulen auf eine Achse gesteckt sind. Auf diese Weise lässt sich die Montage vereinfachen.An advantageous development of the invention provides that the toroidal coils are placed on an axis. In this way, the assembly can be simplified.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ringspulen auf Trägerplatten angeordnet sind. Bevorzugt liegt jede Ringspule auf einer Trägerplatte. Trägerplatten können die Montage erleichtern und beispielsweise das elektrische Verbinden benachbarter Ringspulen erleichtern, indem die Trägerplatten eine Drahtführung, etwa einen Spalt oder eine Bohrung aufweisen. Eine Drahtführung kann das Wicklungsende der einen Spule bzw. den Wicklungsanfang einer benachbarten Spule halten und beispielsweise auch das Verschweißen des Wicklungsendes der einen Spule mit dem Wicklungsanfang der benachbarten Spule erleichtern.A further advantageous embodiment of the invention provides that the toroidal coils are arranged on carrier plates. Preferably, each toroidal coil lies on a carrier plate. Carrier plates can facilitate assembly and, for example, facilitate the electrical connection of adjacent toroidal coils by the support plates have a wire guide, such as a gap or a hole. A wire guide can hold the winding end of a coil or the winding start of an adjacent coil and, for example, facilitate the welding of the coil end of a coil with the winding start of the adjacent coil.

Bevorzugt weisen die Trägerplatten einen Dorn auf, auf den eine oder mehrere Ringspulen aufgesteckt sind. Dabei ist möglich, dass nur einen einzige Trägerplatte einen Dorn aufweist, der dann eine Achse bildet auf, die alle Ringspulen aufgesteckt sind. Möglich ist auch, dass jede Trägerplatte einen Dorn aufweist. Dabei kann ein Dorn einer Trägerplatte in eine benachbarte Trägerplatte, insbesondere den Dorn einer benachbarten Trägerplatte, eingreifen. Die Trägerplatten können so mittels der Dorne zusammen gesteckt werden, um den gestapelten Ringspulen mechanische Stabilität zu geben.Preferably, the support plates on a mandrel on which one or more toroidal coils are attached. It is possible that only a single support plate has a mandrel, which then forms an axis on which all ring coils are attached. It is also possible that each support plate has a mandrel. In this case, a mandrel of a support plate in an adjacent support plate, in particular the mandrel of an adjacent support plate, engage. The carrier plates can be plugged together by means of the mandrels to give the stacked toroidal mechanical stability.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be explained with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Koronazünders; 1 a schematic representation of a corona initiator;

2 eine schematische Darstellung der Anordnung von Ringspulen in dem Koronazünder; und 2 a schematic representation of the arrangement of toroids in the Koronazünder; and

3 eine schematische Darstellung einer Trägerplatte einer Ringspule. 3 a schematic representation of a carrier plate of a toroidal coil.

Der 1 gezeigte Koronazünder weist ein Rohrgehäuse 1 auf, das einen Isolator 2 hält. In dem Isolator 2 steckt eine Mittenelektrode, die eine oder mehrere Zündspitzen 3 trägt. Die Mittenelektrode ist mit einer Induktivität, die in dem Rohrgehäuse 1 angeordnet ist, in Reihe geschaltet.Of the 1 Corona igniter shown has a tubular housing 1 on, that's an insulator 2 holds. In the insulator 2 puts a center electrode, the one or more firing tips 3 wearing. The center electrode has an inductance in the tube housing 1 is arranged, connected in series.

2 zeigt schematisch, wie die Induktivität im Innenraum des Rohrgehäuses 1 beschaffen ist. Die Induktivität besteht aus mehreren Ringspulen 4, die auf Ringkerne 5 gewickelt sind. Die Ringspulen 4 sind miteinander in Reihe geschaltet, beispielsweise indem das Ende des Wicklungsdrahts einer Ringspule mit dem Anfang des Wicklungsdrahts einer benachbarten Ringspule verschweißt ist. 2 shows schematically how the inductance in the interior of the tube housing 1 is designed. The inductance consists of several ring coils 4 on toroidal cores 5 are wound. The ring coils 4 are connected in series with each other, for example, by the end of the winding wire of a toroidal coil is welded to the beginning of the winding wire of an adjacent toroidal coil.

Die Ringspulen 4 sind zueinander und in Bezug auf das Rohrgehäuse koaxial angeordnet. Die aufeinander gestapelten Ringspulen 4 bilden einen Turm, in dem die einzelnen Ringkerne 5 übereinander angeordnet sind. Die einzelnen Ringspulen 4 und Ringkerne 5 können jeweils gleich ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, unterschiedliche Ringspulen 4 und Ringkerne 5 zu verwenden, insbesondere wenn das Rohrgehäuse 1 Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.The ring coils 4 are arranged coaxially with one another and with respect to the tube housing. The stacked toroids 4 form a tower in which the individual ring cores 5 are arranged one above the other. The individual ring coils 4 and toroids 5 can each be the same design. But it is also possible, different toroids 4 and toroids 5 to use, especially if the tube housing 1 Having sections with different diameters.

Die Ringspulen 4 können jeweils auf einer Trägerplatte 6 liegen. Ein Ausführungsbeispiel einer Trägerplatte 6 ist in 3 schematisch dargestellt. Die Trägerplatte 6 weist eine Drahtführung 7, beispielsweise eine Bohrung oder ein Spalt auf, um Wicklungsdraht von einer Ringspule zu einer benachbarten Ringspule zu führen.The ring coils 4 can each be on a carrier plate 6 lie. An embodiment of a carrier plate 6 is in 3 shown schematically. The carrier plate 6 has a wire guide 7 For example, a bore or a gap to lead winding wire from a toroidal coil to an adjacent toroidal coil.

Die Trägerplatte 6 kann einen Dorn 8 zum Aufstecken einer Ringspule 4 aufweisen. Ein solcher Dorn 8 kann in den Dorn einer benachbarten Trägerplatte eingreifen, um den Turm aus gestapelten Ringspulen 4 mechanisch zu stabilisieren und so die Montage zu vereinfachen. Die Dorne 8 der Trägerplatten 6 können so eine durchgehende Achse bilden, auf welche die Ringspulen 4 aufgesteckt sind. Es ist aber auch möglich, als Achse einen durchgehenden Stab zu verwenden, auf den die Ringspulen 4 und Trägerplatten 6 aufgesteckt sind.The carrier plate 6 can a thorn 8th for attaching a toroidal coil 4 exhibit. Such a thorn 8th can engage the mandrel of an adjacent support plate to the tower of stacked toroidal coils 4 mechanically stabilize and so simplify installation. The spines 8th the carrier plates 6 can thus form a continuous axis, on which the toroidal coils 4 are plugged. But it is also possible to use an axle as a continuous rod on which the toroidal coils 4 and carrier plates 6 are plugged.

Claims

Corona detonator with a center electrode which is connected to at least one firing tip ( 3 ), an isolator ( 2 ), in which the center electrode sits, a housing ( 1 ), which isolates the insulator ( 2 ), an inductor that is in the housing ( 1 ) and connected to the center electrode, characterized in that the inductance of a plurality of ring coils ( 4 ) formed on toroidal cores ( 5 ) are wound.

Corona detonator according to claim 1, characterized in that the toroidal cores ( 5 ) are arranged one above the other.

Corona detonator according to one of the preceding claims, characterized in that the toroidal cores ( 5 ) are put on an axle.

Corona detonator according to one of the preceding claims, characterized in that the toroidal coils ( 4 ) on carrier plates ( 6 ) are arranged.

Corona detonator according to claim 4, characterized in that the carrier plates ( 6 ) a thorn ( 8th ), on each of which at least one of the toroidal coils ( 4 ) is plugged.

Corona detonator according to claim 5, characterized in that the mandrel ( 8th ) one of the carrier plates ( 6 ) in an overlying support plate ( 6 ) intervenes.

Corona detonator according to one of claims 4 to 6, characterized in that the carrier plates ( 6 ) a wire guide ( 7 ) through the winding wire of one of the toroidal coils ( 4 ) to the adjacent annular coil ( 4 ) is guided.

Corona detonator according to one of the preceding claims, characterized in that the toroidal coils ( 4 ) are arranged coaxially.

Corona detonator according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) is a tubular housing and the toroidal coils ( 4 ) are arranged coaxially in the tube housing.