DE10342533B3

DE10342533B3 - Stabzündanordnung

Info

Publication number: DE10342533B3
Application number: DE10342533A
Authority: DE
Inventors: Robert Heislbetz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-09-13
Also published as: WO2005026533A1; US20050057252A1

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die elektromagnetische Abstrahlung der Stabzündanordnung kapazitiv erfasst und zu einem Zündspannungssignal ausgewertet. Vorteilhaft wird die Abstrahlung von einer Zündspule in der Stabzündanordnung kapazitiv erfasst und ausgewertet. Besonders vorteilhaft wird die Abstrahlung radial um die Zündspule herum erfasst. Hierdurch kann ein Messsignal mit hohem Pegel und großer Güte erfasst werden. Eine gemäß der Erfindung gestaltete Stabzündanordnung weist eine stabförmige Anordnung aus einer an einem Halsstück mit integrierter Zündspule angebrachten Zündkerze und einer Messanordnung für ein Zündspannungssignal mit einem, die Zündspule zumindest teilweise umfassenden Abnehmer aus einem elektrisch leitenden Material auf. Wenn zusätzlich ein Kopfteil zumindest mit einem Anschlussstecker für Steuersignal- und Energieversorgungsleitungen vorhanden ist, kann eine Messsignalleitung für das Zündspannungssignal vorteilhaft vom Abnehmer bis in den Anschlussstecker geführt werden. Das Zündspannungssignal kann dann z. B. über einen Kabelbaum, der durch Kontaktierung eines Gegensteckers in den Anschlussstecker herangeführt ist, ohne zusätzliche Verkabelung z. B. bis zu einer Auswerteelektronik weitergeleitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stabzündanordnung mit Mitteln zur Erfassung eines erzeugten Zündspannungssignals.
Bei herkömmlichen Zündanlagen, die insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, sind eine zentrale Zündspule und ein sogenannter Verteiler vorhanden. Zur Übertragung der davon erzeugten Zündspannungen für die Zündkerzen der einzelnen Zylinder sind Zündkabel vorhanden, die bis an die jeweilige Zündkerze herangeführt sind. Eine derartige Zündanlage bietet vielfältige Möglichkeiten, um z.B. mit Hilfe von Meßzangen, sogenannten Zündgeschirren bzw. über z.B. am Zündspulenkopf angebrachten Blechen Signale abzunehmen und einer Auswerteelektronik zuzuführen. Hiermit kann dann die Höhe und Form der Zündspannung für eine Zündkerze bzw. die Funktionsfähigkeit der gesamten Zündanlage überprüft werden.
Bei neueren Anordnungen werdern sogenannte "Pencil Ignition Coils" eingesetzt, auch Stabzündanordnung genannt. Hiermit ist eine sogenannte "Coil per Cylinder (CPC) ignition" möglich. Jedem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine ist somit nicht nur eine Zündkerze zugeordnet. Viermehr verfügt auch jede Zündkerze über jeweils eine separate Zündspule. Zündkerze und Zündspule sind stabförmig angeordnet und weisen vielfach ein zusätzliches Kopfteil auf. In dieses kann eine Elektronik zur Ansteuerung der Zündspule integriert sein. Weiterhin kann dort ein Anschlussstecker für Steuersignal- und Energieversorgungsleitungen vorhanden sein. Da bei einer derartigen Anordnung Zündkerze und Zündspule unmittelbar miteinander verbunden sind, entfällt eine an sich aufwendige und bezüglich der Übertragung von Hochspannungen nachteilige Verkabelung. Es tritt aber der Nachteil auf, dass die fehlende Verkabelung nun auch keinen Abgriff von Zündspannungssignalen zu Diagnose- und Servicezwecken mehr ermöglicht. Weiterhin ist es bezüglich der Erfassung von Zündspannungssignalen nachteilig, dass bei neue ren Motorkonzepten und insbesondere bei Motoren mit einer höheren Anzahl an Zylindern derartige Stabzündanordnungen nur schwer zugänglich sind.
Aus der US 4,090,125 ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Zündimpulse bei einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Diese weist eine Zündkerze mit einem aufgesetzten Zündspannungstransformator auf, welcher in einem Körper aus isolierendem Material gelagert ist. Zur Erfassung der Zündimpulse befindet sich parallel zum Zündspannungstransformator ein Sensorelement in Form eines Stabes im isolierenden Körper. Zur Verbesserung der Kopplung kann der Stab auch um den Ausgangskontakt des Zündspannungstransformators gewunden sein. Um einen Abgriff eines vom Stab erzeugten Messsignals zu ermöglichen, ist zusätzlich zum Anschluss für eine Energieversorgung der Zündeinrichtung eine separate Kontaktstelle daneben liegend herausgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stabzündanordnung so weiter zu gestalten, dass eine vereinfachte Abnahme eines Zündspannungssignals möglich wird.
Bei der vorliegenden Stabzündanordnung wird die elektromagnetische Abstrahlung der Stabzündanordnung kapazitiv erfasst und zu einem Zündspannungssignal ausgewertet. Dies hat den Vorteil, dass der Signalabgriff quasi berührungslos und ohne einen Eingriff in den Aufbau der Stabzündanordnung möglich ist. Vorteilhaft wird die elektromagnetische Abstrahlung von einer Zündspule in der Stabzündanordnung kapazitiv erfasst und ausgewertet. Dies hat den Vorteil, dass das Zündspannungssignal genau an der Stelle erfasst wird, welche die Quelle für die Zündspannung eines Zylinders ist. Besonders vorteilhaft wird die elektromagnetische Abstrahlung radial um die Zündspule herum erfasst. Hierdurch kann ein Messsignal mit einem hohen Pegel und einer großen Güte erfasst werden, d.h. ein möglichst wenig durch Fremdeinflüsse verfälschtes Messsignal.
Vorteilhaft weist eine Stabzündanordnung eine stabförmige Anordnung aus einer an einem Halsstück mit integrierter Zündspule angebrachten Zündkerze, und eine Messanordnung für ein Zündspannungssignal mit einem, die Zündspule zumindest teilweise umfassenden Abnehmer aus einem elektrisch leitenden Material auf. Da der Abnehmer die Zündspule zumindest teilweise umfasst, kann die bei der Generierung eines Zündimpulses in alle Raumrichtungen emittierte elektromagnetische Abstrahlung weitgehend erfasst und zur Bildung des gewünschten Zündspannungssignals herangezogen werden.
Die der Erfindung zu Grunde Aufgabe Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Stabzündanordnung zusätzlich ein Kopfteil zumindest mit einem Anschlussstecker für Steuersignal- und Energieversorgungsleitungen aufweist und eine Messsignalleitung für das gewünschte Zündspannungssignal vom Abnehmer bis in den Anschlussstecker am Kopfteil geführt ist. Das gemessene Zündspannungssignal kann besonders vorteilhaft dann über einen Kabelbaum bzw. ein Signalbus, welche durch Kontaktierung eines Gegensteckers in den Anschlussstecker bis zur Stabzündanordnung herangeführt ist, ohne zusätzliche Verkabelung z.B. bis zu einer Auswerteelektronik weitergeleitet werden.
Bei einer ersten Ausführung ist der Abnehmer über das Halsstück der Stabzündanordnung gelegt. Dies hat den Vorteil, dass der Abnehmer der Messanordnung auf einfache Weise von außen nachgerüstet werden kann. Bei. einer anderen Ausführung ist der Abnehmer direkt in das Halsstück integriert. Er liegt dann auf der Innenseite des Mantels des Halsstückes auf und umfasst die Zündspule direkt. Diese Anordnung erfordert zwar eine konstruktive Anpassung der Stabzündanordnung, bietet aber die Bereitstellung eines besonders störungsfreien Zündspannungssignals hoher Güte.
Vorteilhaft ist der Abnehmer zylinderförmig gebogen, und besteht aus einer isolierten Kupferfolie. Diese ist bevorzugt mittels eines Überzuges aus Kunststoff isoliert. Es entsteht somit eine zylinderförmige, isolierte Kondensatorplatte. Dabei kann der Zylinder hülsenförmig geschlossen sein und somit eine gleichmäßige Leitfähigkeit in allen radialen Raumrichtungen aufweisen. Bei einer anderen Ausführung ist es auch ohne weiteres möglich, dass eine ursprünglich ebene isolierte Kupferplatte zylinderförmig gebogen wird und dann im Mantel einen geringförmigen axialen Spalt aufweist.
Eine erfindungsgemäße Stabzündanordnung kann vorteilhaft für einen Zylinder in einem Verbrennungsmotor verwendet werden.
Bei einer anderen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es prinzipiell auch möglich, den vorteilhaft zylinderförmigen Abnehmer der Anordnung stationär im Inneren derjenigen Bohrung eines Motorblockes anzubringen, die zur Aufnahme der Stabzündanordnung vorgesehen ist. Bei der Montage der Stabzündanordnung wird diese dann durch den bereits vorhandenen Abnehmer hindurchgesteckt und umfasst dann bevorzugt direkt die Zündspule der Stabzündanordnung.
Die Erfindung wird anhand von einem, in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nachfolgend näher erläutert.
Die 1 zeigt eine Stabzündanordnung mit einer Zündkerze ZK, die sich am linken Ende der Anordnung befindet, und u.a. eine Zündelektrode ZE, ein Einschraubgewinde ZG zur Montage der gesamten Anordnung in einem Motorblock und einen Zündkerzenhals ZI mit Isolator und Spannungskontakt aufweist. Der Zündkerzenhals ZI ist in ein zur mechanischen Aufnahme und elektrischen Kontaktierung der Zündkerze ZK dienenden Steckerteil ST gesteckt. Der Keramikisolator am Zündkerzenhals ZI wird dabei von Klemmmittel SK gehalten. Direkt an der Übergangsstelle zwischen Zündkerze ZK und einer Zündspule SP sind elektrische Kontaktmittel SE vorhanden.
Die Zündspule SP ist im Beispiel der 1 in ein hülsenförmiges Halsstück HS integriert und strichliert dargestellt. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Abnehmer AB für das Zündspannungssignal als eine zylinderförmig gebogene isolierte Kupferfolie ausgebildet. Diese weist im dargestellten Fall eine fertigungstechnisch bedingte isolierte Stoßstelle SS auf und ist von außen über das Halsstück HS aufgeschoben. Zur besseren Übersicht ist in 1 auch der Abnehmer AB strichliert dargestellt. Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführung kann der Abnehmer auch in einen Hohlraum zwischen Zündspule SP und der Innenseite des Halsstücks HS eingeschoben, und somit vollständig in die Stabzündanordnung integriert sein.
Die in der 1 dargestellte Ausführung für eine erfindungsgemäße Stabzündanordnung weist am rechtsseitigen Ende ein zusätzliches Kopfteil KP auf. In dieses kann eine Ansteuerelektronik für die Zündspule integriert sein. Weiterhin dient das Kopfteil KP vorteilhaft als ein Träger für einen Anschlussstecker AS. Über diesen können der Stabzündanordnung Steuersignale, insbesondere Zündsignale, und Versorgungsenergie für die Zündspule SP zugeführt werden. Gemäß einer weiteren, in 1 bereits dargestellten Ausführung der Erfindung kann eine Messsignalleitung KB im Inneren der Stabzündanordnung vom Abnehmer AB bis zum Anschlussstecker AS am Kopfteil KP geführt sein. Dies hat den Vorteil, dass auch durch die zusätzliche Messanordnung keine außenliegende Verkabelung notwendig ist, und auch das vom Aufnehmer AB bereitgestellte Zündspannungssignal über den Anschlussstecker AS und weitere Gegenstecker weitergeleitet werden kann.

Claims

Stabzündanordnung, mit a) einer stabförmigen Anordnung aus einer an einem Halsstück (HS) mit integrierter Zündspule (SP) angebrachten Zündkerze (ZK), b) einer Messanordnung für ein Zündspannungssignal mit einem, die Zündspule (SP) zumindest teilweise umfassenden Abnehmer (AB) aus einem elektrisch leitenden Material, c) einem Kopfteil (KP) zumindest mit einem Anschlussstecker (AS) für Steuersignal- und Energieversorgungsleitungen, und d) einer Messsignalleitung (KB), die vom Abnehmer (AB) bis in den Anschlussstecker (AS) am Kopfteil (KP) geführt ist.
Stabzündanordnung nach Anspruch 1, wobei der Abnehmer (AB) über das Halsstück (HS) gelegt ist.
Stabzündanordnung Anspruch 1, wobei der Abnehmer (AB) in das Halsstück (HS) integriert ist.
Stabzündanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abnehmer (AB) zylinderförmig gebogen ist.
Stabzündanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Abnehmer (AB) aus einer isolierten Kupferfolie besteht.