DE10356742A1

DE10356742A1 - Zündspulenvorrichtung

Info

Publication number: DE10356742A1
Application number: DE10356742A
Authority: DE
Inventors: Shouichi Kariya Takeyama; Kazuhide Kariya Kawai; Masahiko Kariya Aoyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2004-06-17
Also published as: US20040113735A1; FR2848330A1; FR2848330B1; US6982622B2; JP2004200656A

Abstract

Eine Zündspulenvorrichtung (1) ist in einem Kerzenlochbauteil installiert, das ein Kerzenloch (5) bildet, und bildet mit dem Kerzenlochbauteil einen Innenraum. Die Zündspulenvorrichtung (1) enthält eine Primärspule (24) und einen um die Außenfläche der Primärspule (24) gewickelten Primärwicklungsdraht (25). Mindestens ein gewisser Teil der Außenfläche der Primärspule (24) ist aus kristallinem Harz gebildet. Dieser Teil steht mit dem Innenraum des Kerzenlochs (5) in Fluidverbindung.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Zündspulenvorrichtung und insbesondere mit einer stabförmigen Zündspulenvorrichtung hoher Umgebungsbeständigkeit, die in einem Kerzenloch eines Motors installiert ist.

Die US-Patentschrift Nr. 6 417 752 offenbart eine stabförmige Zündspulenvorrichtung, deren Randkern zu einem Kerzenloch hin frei liegt. 4 zeigt eine auseinander gezogene Perspektivansicht der Zündspulenvorrichtung 100. Wie in 4 gezeigt ist, enthält die Zündspulenvorrichtung 100 eine Sekundärspule 101, eine Primärspule 102 und einen Randkern 103. Die Zündspulenvorrichtung 100 wird in ein (nicht gezeigtes) Kerzenloch eingeführt. Die Sekundärspule 101 ist zylinderförmig, und um ihre Außenfläche ist ein (nicht gezeigter) Sekundärwicklungsdraht gewickelt. Die Primärspule 102 ist ebenfalls zylinderförmig und so angeordnet, dass sie den Sekundärwicklungsdraht umgibt. Um die Außenfläche der Primärspule 102 ist ein (nicht gezeigter) Primärwicklungsdraht gewickelt. Der Randkern 103 ist zylinderförmig und hat einen längs verlaufenden Schlitz 104. Der Randkern 103 ist so angeordnet, dass er zwar den Primärwicklungsdraht umgibt, dieser aber dennoch zum Kerzenloch hin frei liegt.

Ein nichtkristallines Harz wie PPE (Polyphenylenether) entwickelt nach dem Kontakt mit einem bestimmten Gas, einer bestimmten Flüssigkeit oder einem bestimmten Feststoff manchmal auch nur aufgrund geringer Belastung Risse. Das liegt daran, dass das Entstehen einer Strukturänderung, etwa eines Bruch oder einer Quervernetzung der Molekülketten, zu einer Verringerung der Festigkeit führt. Dieses Phänomen wird als Spannungsriss bildung unter dem Einfluss des umgebenden Mediums oder kurz Spannungsrisskorrosion bezeichnet. Ein Beispiel für eine Kombination von spannungsrissbildenden Stoffen ist die Kombination von nichtkristallinem Harz und Blowby-Gas, das einem Gasgemisch aus verbranntem Gas, unverbranntem Gas und zerstäubtem Motoröl aus der Motorverbrennungskammer entspricht.

Das Blowby-Gas von der Motorverbrennungskammer strömt in dem Kerzenloch durch ein Kerzeneinführloch hindurch, das sich im Boden des Kerzenlochs befindet. In der Zündspulenvorrichtung 100 ist die Primärspule 102 dem Blowby-Gas ausgesetzt, das durch den Schlitz 104 des Randkerns 103 in den Raum zwischen den Windungen des Primärwicklungsdrahts einströmt.

Die Primärspule 102 ist im Allgemeinen aus einem nichtkristallinen Harz gebildet, das ein hohes Haftvermögen gegenüber Epoxidharz (nicht gezeigt) hat, das in die Zündspulenvorrichtung 100 eingefüllt ist. Darüber hinaus sind die linearen Ausdehnungskoeffizienten der Primärspule 102 und der die Primärspule 102 umgebenden Bauteile verschieden. Die Primärspule 102 unterliegt aufgrund der Aufheiz-/Abkühlzyklen des Motors daher einer thermischen Belastung.

Die über eine lange Zeitdauer dem Blowby-Gas ausgesetzte Primärspule 102 leidet also unter einer thermischen Belastung, so dass bei der Primärspule 102 die Möglichkeit besteht, dass es zu einer Spannungsrisskorrosion kommt. Deswegen hat die Zündspulenvorrichtung 100 eine schlechte Umweltbeständigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündspulenvorrichtung mit einer Primärspule zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Umweltbeständigkeit hat.

Um diese und andere Aufgaben zu lösen, sieht die Erfindung eine Zündspulenvorrichtung vor, die in einem Kerzenlochbauteil installiert ist, während sie mit dem Kerzenlochbauteil einen Innenraum bildet, und die eine Primärspule und einen um die Außenfläche der Primärspule gewickelten Primärwicklungsdraht enthält. Mindestens ein gewisser Teil der Außenfläche der Primärspule ist aus kristallinem Harz gebildet. Dieser Teil steht mit dem Innenraum in Fluidverbindung.

Das kristalline Harz hat verglichen mit nichtkristallinem Harz eine bessere Wärmebeständigkeit, eine bessere chemische Beständigkeit, eine bessere Formbeständigkeit und eine bessere mechanische Festigkeit. Daher kann das diese überlegenen Eigenschaften aufweisende kristalline Harz auch dann, wenn es nach einer Langzeiteinwirkung von Blowby-Gas zu einer thermischen Belastung kommt bzw. wenn Hitze, Blowby-Gas und thermische Belastung zusammenwirken, relativ stabil bleiben. Das kristalline Harz ist daher gegenüber Blowby-Gas unanfällig, und es ist wenig wahrscheinlich, dass es in der Zündspulenvorrichtung aufgrund des Blowby-Gases und der thermischen Belastung zu einer Spannungsrisskorrosion kommt. Die Zündspulenvorrichtung mit dem obigen Aufbau hat daher eine hohe Umweltbeständigkeit, was zu einer gesteigerten Zuverlässigkeit der Zündspulenvorrichtung selbst führt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist erfindungsgemäß eine Zündspulenvorrichtung vorgesehen, die in einem Kerzenlochbauteil installiert ist und eine Sekundärspule, einen um die Außenfläche der Sekundärspule gewickelten Sekundärwicklungsdraht und einen Hochspannungsturm enthält, der näher als die Sekundärspule am Boden des Kerzenlochbauteils angeordnet ist und den Boden der Sekundärspule bedeckt. Dabei ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des Harzes, aus dem die Sekundärspule gebildet ist, größer als der des Hochspannungsturms.

Bei diesem Aufbau dehnt sich die Sekundärspule thermisch stärker als der Hochspannungsturm aus, wenn die Zündspulenvorrichtung erhitzt wird. Die innen liegende Sekundärspule berührt daher unter Druck den außen liegenden Hochspannungsturm. Dies führt zu einer Verbesserung der Dichtungseigenschaften zwischen der Sekundärspule und dem Hochspannungsturm wie auch zu einer Begrenzung der Spannungsrisskorrosion in den die Zündspulenvorrichtung bildenden Bauteilen. Wenn ein aus Harz bestehender Isolator wie Epoxid eingefüllt wird, kann die Abdichtung der Sekundärspule oder anderen Bauteilen gesteigert werden.

Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
1 im Längsschnitt eine Zündspulenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 im Längsschnitt eine Zündspulenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 im Längsschnitt eine Zündspulenvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
4 eine auseinander gezogene Perspektivansicht einer Zündspulenvorrichtung aus dem Stand der Technik.
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf 1 wird zunächst der Aufbau der Zündspulenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. 1 zeigt die Zündspulenvorrichtung 1 im Längsschnitt. Bei der Zündspulenvorrichtung 1 handelt es sich um eine sogenannte stabförmige Zündspulenvorrichtung, die in einem Kerzenlochbauteil untergebracht bzw. installiert ist, das ein Kerzenloch 5 bildet, das oben auf einem Motorblock 53 in jedem Zylinder ausgebildet ist. Dabei bildet die Zündspulenvorrichtung 1 mit dem Kerzenlochbauteil einen Innenraum. Und zwar entspricht der Innenraum als Teilmenge des Kerzenlochs 5 dem Raum zwischen dem Kerzenlochbauteil und der Außenfläche der Zündspulenvorrichtung 1. Wie weiter unten diskutiert wird, ist die Zündspulenvorrichtung 1 im unteren Bereich der Zeichnung mit einer Zündkerze 6 verbunden.
Die Zündspulenvorrichtung 1 hat einen zylinderförmigen Randkern 20, der aus einer einzelnen Lage Siliziumstahl gebildet ist und einen (nicht gezeigten) längs verlaufenden Schlitz hat. Der Randkern 20 umgibt einen Zentralkern 21, eine Sekundärspule 22, einen Sekundärwicklungsdraht 23, eine Primärspule 24 und einen Primärwicklungsdraht 25.
Der Zentralkern 21 wird durch Formpressen gebildet, wobei Teilchen aus magnetischem Material in eine Kernform eingebracht und unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck geformt werden. Der Zentralkern 21 ist wie ein Rundstab geformt, dessen in Längsrichtung mittlerer Abschnitt einen breiteren Durchmesser hat.
Die Sekundärspule 22 ist aus Harz gebildet und hat die Form eines einseitig geschlossenen Zylinders. Die Sekundärspule 22 ist so angeordnet, dass sie den Zentralkern 21 umgibt, und umfasst einen Sekundärspulenkörper 220 und einen Fuß 221. Der Sekundärspulenkörper 220 ist zylinderförmig. Der untere Abschnitt von der in Längsrichtung liegenden Mitte bis zu dem in Längsrichtung liegenden unteren Ende des Körpers 220 ist so geformt, dass er mit dem unteren Abschnitt von der in Längsrichtung liegenden Mitte bis zu dem in Längsrichtung unteren Ende des Zentralkerns 21 zusammenpasst, der dem Körper 220 zugewandt ist. Der von der Mitte der Außenfläche des Zentralkerns 21 ausgehende untere Abschnitt wird daher, indem er die Innenfläche des Sekundärspulenkörpers 220 berührt, von dieser abgestützt. Der Fuß 221 versperrt die Bodenöffnung des Sekundärspulenkörpers 220. Der Fuß 221 ist wie eine Ausbuchtung geformt und trägt den Bodenabschnitt des Zentralkerns 21. Zwischen dem oberen Abschnitt der Außenfläche des Zentralkerns 21 und dem oberen Abschnitt der Innenfläche des Sekundärspulenkörpers 220 ist ein zylinderförmiger Raum 26 abgetrennt. Der Sekundärwicklungsdraht 23 ist um die Außenfläche des Sekundärspulenkörpers 220 gewickelt.
Die Primärspule 24 ist ein aus PPS (Polyphenylensulfid) gebildeter Zylinder. Die Primärspule 24 ist so angeordnet, dass sie den Sekundärwicklungsdraht 23 umgibt, und bildet eine Einheit mit einem Hochspannungsturm 241, der später beschrieben wird. Der Hochspannungsturm 241 ist demnach ebenfalls aus PPS gebildet. Um die Außenfläche der Primärspule 24 herum sind ein oberer Flansch 240a und ein unterer Flansch 240b angeordnet, die voneinander in Längsachsenrichtung beabstandet sind. Der Primärwicklungsdraht 25 ist zwischen dem oberen und unteren Flansch 240a, 240b um die Außenfläche der Primärspule 24 gewickelt.
Der Hochspannungsturm 241 bedeckt den Fuß 221 der Sekundärspule 22. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des PPS, aus dem der Hochspannungsturm 241 gebildet ist, ist kleiner als der des Harzes, aus dem der Fuß 221 gebildet ist. Der Hochspannungsturm 241 ist etwa in seiner Mitte mit einem Hochspannungsanschluss 242 verbunden. Der Hochspannungsanschluss 242 ist aus Metall gebildet und wie ein Becher geformt, der sich nach unten hin öffnet. Der Hochspannungsanschluss 242 ist elektrisch mit dem Sekundärwicklungsdraht 23 verbunden, wobei das Kopfende einer aus Metall bestehenden Spiralfeder 243 an der Becherbodenwand des Hochspannungsanschlusses 242 angebracht ist und am unteren Ende der Spiralfeder 243 elastisch das Kopfende einer Zündkerze 6 angebracht ist. Eine aus Gummi bestehende Kerzenkappe 244 bedeckt beinahe die gesamte Oberfläche des Hochspannungsturms 241. In die Innenfläche der Kerzenkappe 244 ist der obere Abschnitt der Zündkerze 6 eingepresst. Der untere Abschnitt der Zündkerze 6 ist in einem Kerzeneinführloch 52 eingeschraubt, das in den Boden des Kerzenlochs 5 gebohrt wurde. Ein Funkenspalt 62 am unteren Ende der Zündkerze 6 ragt in die Verbrennungskammer 7 hinein.
Am Kopfende des Randkerns 20 ist ein aus Gummi bestehender Dichtungsring 30 eingesetzt. Der Dichtungsring 30 ist elastisch um den Öffnungsrand des Kerzenlochs 5 herum angebracht. Über dem Dichtungsring 30 befindet sich ein Verbindungsabschnitt 31.
Der Verbindungsabschnitt 31 umfasst ein Gehäuse 310 und mehrere Verbindungsstifte 311. Das Gehäuse 310 besteht aus Harz und ist wie ein in der Mitte hohles Prisma geformt. In dem Gehäuse 310 befindet sich eine Zündeinrichtung 32, die dadurch gebildet wird, dass ein (nicht gezeigter) Leistungstransistor, eine (nicht gezeigte) integrierte Hybridschaltung und eine (nicht gezeigte) Wärmesenke mit Formharz abgedichtet werden. In einen Seitenabschnitt des Gehäuses 312 ist ein zylinderförmiger, aus Metall bestehender Bund 312 eingefügt. Das untere Ende des Bunds 312 berührt die Oberseite eines Ansatzabschnitts 54, der von dem Motorblock 53 vorragt. Etwa im Mittelteil des Ansatzabschnitts 54 ist ein Schraubenaufnahmeloch 51 hineingebohrt. Durch den Bund 312 hindurch wird in das Schraubenaufnahmeloch 51 eine aus Metall bestehende Schraube 8 eingeschraubt. Die Schraube 8 befestigt also die Zündspulenvorrichtung 1 in dem Kerzenloch 5.
Die Verbindungsstifte 311 bestehen aus Metall und sind wie Streifen geformt. Die Verbindungsstifte 311 sind in das Gehäuse 310 eingeformt und durchlaufen das Gehäuse 310 von innen nach außen. Die inneren Enden der Verbindungsstifte 311 sind elektrisch mit der Zündeinrichtung 32, dem Primärwicklungsdraht 25 und dem Sekundärwicklungsdraht 23 verbunden, während die äußeren Enden der Verbindungsstifte 311 elektrisch mit einer nicht gezeigten Motorsteuerungseinheit (ECU) verbunden sind.
In der Zündspulenvorrichtung 1 werden zwei Arten aus Harz bestehender Isolatoren 40, 41 verwendet. Der erste Isolator 40 ist aus Epoxidharz gebildet und füllt das Gehäuse 310, um das obere Ende 210 des Zentralkerns 21 abzustützen. Der erste Isolator 40 versperrt den oberen Abschnitt des Raums 26. Der zweite Isolator 41 ist zwischen der Außenfläche der Sekundärspule 22 und der Innenfläche der Primärspule 24 eingefüllt und durchdringt die Windungen des Sekundärwicklungsdrahts 23.
Als nächstes wird die Funktionsweise der Zündspulenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Und zwar wird der Zündeinrichtung 32 von der ECU aus über die Verbindungsstifte 311 ein Steuerungssignal zugeführt. Die Zündeinrichtung 32 schaltet einen elektrischen Strom ein und aus, so dass in dem Primärwicklungsdraht 25 durch Selbstinduktion eine bestimmte Spannung erzeugt wird. Die erzeugte Spannung wird durch die Gegeninduktion zwischen dem Primärwicklungsdraht 25 und dem Sekundärwicklungsdraht 23 verstärkt. Die verstärkte Hochspannung wird dann über den Sekundärwicklungsdraht 23, den Hochspannungsanschluss 242 und die Spiralfeder 243 der Zündkerze 6 zugeführt. Die verstärkte Hochspannung erzeugt daher in dem Funkenspalt 62 Funken.
Als nächstes wird ein Montageverfahren für die Zündkerzenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Die festen Bauteile werden als erstes zusammengebaut, wobei dies die folgenden sind: der Zentralkern 21; die Sekundärspule 22, um die zuvor der Sekundärwicklungsdraht 23 gewickelt wurde; die Primärspule 24 und der Hochspannungsturm 241, um die zuvor der Primärwicklungsdraht 25 gewickelt wurde; der Verbindungsabschnitt 31; und so weiter. Danach wird zwischen der Außenfläche der Sekundärspule 22 und der Innenfläche der Primärspule 24 von einer Öffnung im oberen Ende des Gehäuses 310 aus der zweite Isolator 41 eingefüllt. Dann wird der erste Isolator 40 im Gehäuse 310 eingefüllt. Dabei hat der erste Isolator 40 eine verhältnismäßig hohe kinetische Viskosität, so dass das Fließvermögen des ersten Isolators während des Einfüllens verhältnismäßig gering ist. Es ist daher wenig wahrscheinlich, dass der erste Isolator 40 in den Raum 26 eindringt. Danach wird die Zündspulenvorrichtung 1, in die der erste und zweite Isolator bereits eingefüllt wurden, für eine bestimmte Zeitdauer bei einer bestimmten Temperatur erhitzt, um die aus Harz bestehenden Isolatoren 40, 41 thermisch auszuhärten. Auf diese Weise wird die Zündspulenvorrichtung 1 zusammengebaut.
Als nächstes werden die Funktionsweise und die Wirkung der Zündspulenvorrichtung 1 erläutert. Das in der Verbrennungskammer 7 erzeugte Blowby-Gas strömt, wie durch die Pfeile 90 gezeigt ist, in dem Kerzenloch 5 durch den Raum zwischen der Außenfläche des unteren Abschnitts der Zündkerze 6 und der Innenfläche des Kerzeneinführlochs 52 hindurch. Das Blowby-Gas strömt dann innerhalb der Zündspulenvorrichtung 1 durch den Schlitz des Randkerns 20 hindurch und kommt dann, wie durch die Pfeile 91 gezeigt ist, durch den Raum zwischen den Windungen des Primärwicklungsdrahts 25 hindurch mit der Primärspule 24 in Kontakt.
Darüber hinaus kommt das in der Zündspulenvorrichtung 1 strömende Blowby-Gas, wie durch die Pfeile 92 gezeigt ist, entlang des unteren Flansches 240b der Primärspule 24 direkt mit dem oberen Abschnitt des Hochspannungsturms 241 in Kontakt.
Wenn die Primärspule 24 und der Hochspannungsturm 241 dabei aus nichtkristallinem Harz gebildet wären, bestünde bei beiden die Möglichkeit, dass es aufgrund des Blowby-Gases und der auf beide wirkenden thermischen Belastung zu einer Spannungsrisskorrosion käme. Da aber beide Bauteile in der Zündspulenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus dem kristallinem PPS-Harz gebildet sind, besteht eine nur geringe Wahrscheinlichkeit, dass es durch das Blowby-Gas und die auf beide wirkende thermische Belastung in ihnen zur Spannungsrisskorrosion kommt. Daher haben die Primärspule 24 und der Hochspannungsturm 241 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine hohe Umweltbeständigkeit, was die Zuverlässigkeit der Zündspulenvorrichtung 1 selbst steigert.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind die Primärspule 24 und der Hochspannungsturm 241 ganz aus PPS gebildet und bilden miteinander eine Einheit. Verglichen mit einer Vorrichtung, in der beide Einzelteile separat vorgesehen sind, wird daher die Zahl der Einzelteile der Zündspulenvorrichtung 1 verringert. Dies führt auch zu einer geringeren Anzahl an Montageschritten für die Zündspulenvorrichtung 1.
Darüber hinaus hat PPS ein hohes Isoliervermögen und eine hohe Hitzebeständigkeit, so dass bei der Zündspulenvorrichtung 1, die als kristallines Harz PPS verwendet, eine nur geringe Wahrscheinlichkeit für einen dielektrischen Durchschlag besteht.
Allerdings tritt zwischen dem Sekundärwicklungsdraht 23 und dem Primärwicklungsdraht 25 manchmal eine Glimmentladung auf. Da sich die Primärspule 24 zwischen dem Sekundär- und Primärwicklungsdraht 23, 25 befindet, wird durch die Glimmentladung daher die Primärspule 24 angegriffen. Die aus dem Angriff der Glimmentladung stammende Kollisionsenergie der Elektronen zerschneidet die Molekülketten des Harzes der Primärspule 24, auf die die Elektronen treffen. Darüber hinaus wird die Kollisionsenergie im Kollisionsbereich des Harzes in Wärmeenergie umgewandelt, so dass der Kollisionsbereich des Harzes aufgeheizt wird. Außerdem wird der Sauerstoff in der Luft nahe dem Kollisionsbereich ionisiert, wodurch Ozon erzeugt wird, das das den Kollisionsbereich bildende Harz oxidiert. Das für die Primärspule 24 verwendete PPS hat insoweit relativ stark verbundene Molekülketten, aufgrund seines hohen Schmelzpunkts eine hohe Hitzebeständigkeit und auch eine hohe Ozonbeständigkeit. PPS ist daher gegenüber Schäden unanfällig, d.h. es hat eine hohe Glimmentladungsbeständigkeit. In der Zündspulenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung lässt sich also die durch die Glimmentladung bedingte Schädigung der Primärspule 24 begrenzen.
Darüber hinaus hat das PPS beim Formen genug Fließvermögen, so dass es nach dem Formen zu weniger Verzug kommt. Wenn die Primärspule durch Vergießen gebildet wird, verbessert sich daher die Durchführbarkeit des Vergießens. Außerdem wird die Formgenauigkeit verbessert. Schließlich wird PPS nicht hydrolisiert. Das heißt, PPS hat eine hohe Hydrolysebeständigkeit. Deswegen ist die Zündspulenvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel unanfällig gegenüber Feuchtigkeit innerhalb des Kerzenlochs 5.
Abgesehen davon ist bei dem obigen Ausführungsbeispiel der lineare Ausdehnungskoeffizient des Harzes, aus dem der Fuß 221 der Sekundärspule 22 gebildet ist, größer als der des PPS-Harzes, aus dem der Hochspannungsturm 241 gebildet ist. Der Fuß 221 dehnt sich daher thermisch stärker als der Hochspannungsturm 241 aus, wenn die Zündspulenvorrichtung 1 erhitzt wird. Die innen liegende Sekundärspule 22 berührt daher unter Druck den außen liegenden Spannungsturm 241. Dies führt zu einer besseren Abdichtung zwischen dem Fuß 221 und dem Hochspannungsturm 241 wie auch zu einer Begrenzung der Spannungsrisskorrosion in den die Zündspulenvorrichtung 1 bildenden Bauteilen. Wenn ein aus Harz bestehender Isolator wie Epoxid eingefüllt wird, kann die Abdichtung der Primärspule oder der Sekundärspule gesteigert werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Der Unterschied zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass durch Vergießen eine Primärspule und ein Hochspannungsturm gebildet werden und dass es keinen Hochspannungsanschluss gibt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede erläutert.
2 zeigt im Längsschnitt die Zündspulenvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Teile verwenden die gleichen Bezugszahlen wie im ersten Ausführungsbeispiel. Durch Einfüllen beziehungsweise Vergießen von SPS (syndiotaktisches Polystyrol) werden entlang der Außenfläche einer Sekundärspule 22 eine Primärspule 24 und ein Hochspannungsturm 241 gebildet, um dann auszuhärten. Genauer gesagt werden eine Spiralfeder 243, ein Zentralkern 21 und die Sekundärspule 22, um die ein Sekundärwicklungsdraht 23 gewickelt ist, innerhalb trennbarer Formen angeordnet, die zu der Primärspule 24 und dem Hochspannungsturm 241 passen. Der Sekundärwicklungsdraht 23 und die Spiralfeder 243 wurden dabei zuvor elektrisch miteinander verbunden. Danach wird in den trennbaren Formen SPS eingefüllt, um dann bei einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Dauer erhitzt zu werden. Die trennbaren Formen werden dann abgekühlt und getrennt. Dann werden ein Primärwicklungsdraht 25, eine Kerzenkappe 244, ein Randkern 20, ein Verbindungsabschnitt 31 und dergleichen verbaut. Zuletzt wird von einer Öffnung am oberen Ende eines Gehäuses 310 aus ein erster Isolator 40 eingefüllt.
In dem obigen Ausführungsbeispiel bilden die Primärspule 24 und der Hochspannungsturm 241 miteinander eine vollständige Einheit, einschließlich eines Abschnitts, der dem in 1 gezeigten zweiten Isolator 41 entspricht. Die Zahl der Einzelteile der Zündspulenvorrichtung 1 ist daher gering. Der in 1 gezeigte Hochspannungsanschluss 242 kommt nicht vor, so dass der Sekundärwicklungsdraht 23 direkt mit der Spiralfeder 243 verbunden ist. So gesehen wird die Zahl der Einzelteile ebenfalls verringert.
Darüber hinaus hat das als kristalline Harz verwendete SPS eine hohe Hitzebeständigkeit und eine hohe Beständigkeit gegenüber dielektrischem Durchschlag und Kriechwegbildung. SPS hat während des Vergießens außerdem ein hohes Fließvermögen und nach dem Formen einen geringen Verzug. Dies erleichtert die Durchführbarkeit des Vergießens. Die Formgenauigkeit für die Primärspule 24 und den Hochspannungsturm 241 ist hoch.
Drittes Ausführungsbeispiel
Der Unterschied zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem dritten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass eine Primärspule und ein Hochspannungsturm als separate, unabhängige Bauteile vorgesehen werden und dass der Hochspannungsturm keinem Kerzenloch ausgesetzt ist. Im Folgenden werden nur die Unterschiede erläutert.
3 zeigt im Längsschnitt eine Zündspulenvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Teile verwenden die gleichen Bezugszahlen wie im ersten Ausführungsbeispiel. Eine Primärspule 24 und ein Hochspannungsturm 241 sind als separate unabhängige Bauteile vorgesehen, die miteinander axial gepaart sind. Die Primärspule 24 ist aus SPS (syndiotaktischem Polystyrol) gebildet, während der Hochspannungsturm 241 aus PPE (Polyphenylenether) gebildet ist. Die Primärspule 24 kommt, wie durch die Pfeile 91 in 3 gezeigt ist, mit dem Blowby-Gas in Kontakt. Die Primärspule 24 ist daher aus dem kristallinen SPS-Harz gebildet. Der Hochspannungsturm 241 kommt dagegen nicht mit dem Blowby-Gas in Kontakt, so dass er nicht aus kristallinem Harz gebildet sein muss. Der Hochspannungsturm 241 ist aus PPE gebildet, das ein nichtkristallines Harz ist und stark an dem zweiten Isolator 41 haftet.
In dem obigen Ausführungsbeispiel kann verglichen mit einer Vorrichtung, in der die Primärspule 24 und der Hochspannungsturm 241 aus SPS gebildet sind und miteinander eine Einheit bilden, bei der Herstellung die Menge an teurem SPS verringert werden. Die Produktionskosten der Zündspulenvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind daher gering. Da der Hochspannungsturm 241 aus PPE gebildet ist, das stark an dem zweiten Isolator 41 haftet, lösen sich der Hochspannungsturm 241 und der zweite Isolator 41 selten voneinander.
Sonstiges
Es folgen einige zusätzliche Erläuterungen hinsichtlich kristallinem Harz. Kristallines Harz hat einen kristallinen Bereich, dessen Polymerketten unterhalb des Schmelzpunkts regelmäßig angeordnet sind. Verglichen mit nichtkristallinem Harz hat das kristalline Harz durch den größeren kristallinen Bereich eine bessere Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Formstabilität und mechanische Festigkeit. Dementsprechend kann das kristalline Harz, das diese überragenden Eigenschaften hat, auch dann, wenn es nach einer Langzeiteinwirkung von Blowby-Gas zu einer thermischen Belastung kommt bzw. wenn Hitze, Blowby-Gas und thermische Belastung zusammenwirken, relativ stabil bleiben. Das kristalline Harz hat daher eine günstige Beständigkeit gegenüber Blowby-Gas, weswegen eine geringere Wahrscheinlichkeit besteht, dass es in der Zündspulenvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsbeispielen zu einem dielektrischen Durchschlag kommt.
Der Kristallinitätsgrad des kristallinen Harzes wird dabei vorzugsweise zwischen 20% und 80% eingestellt. Bei einem Kristallinitätsgrad von weniger als 20% zeigt das kristalline Harz nicht im ausreichenden Maße eine bessere Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Formstabilität oder mechanische Festigkeit. Bei einem Kristallinitätsgrad von mehr als 80% härtet das kristalline Harz zu stark aus, was zu einer schlechteren Verarbeitbarkeit führt. Darüber hinaus wird der Kristallinitätsgrad des kristallinen Harzes im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion besser noch zwischen 30% und 80% eingestellt.
Der Kristallinitätsgrad (X%) des kristallinen Harzes bestimmt sich anhand der folgenden Gleichung. X = ((ΔHTm – ΔHTcc)/(ΔH0 × W)) × 100
Dabei entspricht ΔH_Tm der Schmelzwärme (J/g) am Schmelzpunkt Tm, ΔH_Tcc dem Höchstwert (J/g) bei der Rekristallisationstemperatur Tcc, ΔH₀ der Schmelzwärme (J/g) bei einem Kristallinitätsgrad von 100 des kristallinen Harzes und W dem Gewichtsanteil des kristallinen Harzes in Prozent.
Diese Parameter können mit einem DSC (Wärmeflusskalorimeter) gemessen werden. Im Einzelnen wird ΔH_Tm anhand der Abmessungen einer endothermen Reaktionsspitze und ΔH_Tcc anhand der Abmessungen einer exothermen Reaktionsspitze gemessen. ΔH₀ lässt sich anhand eines Bezugswerts ermitteln. W wird ermittelt, indem das Gewicht des kristallinen Harzes als die Messgröße in einer Probe durch das gesamte Probengewicht geteilt wird.
Abwandlung
Die erfindungsgemäße Zündspulenvorrichtung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt.
So ist zwar im dritten Ausführungsbeispiel die Primärspule 24 vollständig aus SPS gebildet, doch kann die Primärspule 24 beispielsweise auch als ein aus nichtkristallinem Harz gebildeter Spulenkörper und ein aus SPS bestehender Schutzstreifen aufgebaut sein. Der aus SPS bestehende Schutzstreifen kann zwischen dem oberen Flansch 240a und dem unteren Flansch 240b um den Spulenkörper gewickelt werden, der mit dem Blowby-Gas in Kontakt kommt. Dabei kann in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine herkömmliche, aus nichtkristallinem Harz gebildete Spule verwendet werden.
Entsprechend kann auch der Hochspannungsturm als ein aus nichtkristallinem Harz gebildeter Hochspannungsturmkörper und ein aus SPS bestehender Schutzstreifen aufgebaut sein. Der aus SPS bestehende Schutzstreifen kann um einen Abschnitt des Hochspannungsturmkörpers gewickelt werden, der mit dem Blowby-Gas in Kontakt kommt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ebenfalls ein herkömmlicher, aus nichtkristallinem Harz gebildeter Hochspannungsturm verwendet werden.
Das kristalline Harz wie das SPS kann nicht nur als Streifen, sondern auch als Film Verwendung finden. Darüber hinaus kann das kristalline Harz auch als Einreibung auf einem Spulenkörper oder einem Hochspannungsturmkörper aufgebracht sein.
Als kristallines Harz kann nicht nur PPS oder SPS, sondern auch PBT (Polybutylenterephthalat) oder PET (Polyethylenterephthalat) verwendet werden. PBT und PET haben dabei einen verhältnismäßig geringen Preis. Schließlich können die Primärspule und der Hochspannungsturm auch jeweils aus verschiedenen kristallinen Harzarten gebildet werden.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verschiedene Änderungen vorgenommen werden. Allerdings wird der Schutzumfang der Erfindung durch die folgenden Patentansprüche bestimmt.

Claims

Zündspulenvorrichtung (1), die in einem Kerzenlochbauteil installiert ist, während sie mit dem Kerzenlochbauteil einen Innenraum bildet, mit: einer Primärspule (24); und einem um die Außenfläche der Primärspule gewickelten Primärwicklungsdraht (25), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein gewisser Teil der Außenfläche der Primärspule (24) aus kristallinem Harz gebildet ist, wobei dieser Teil mit dem Innenraum in Fluidverbindung steht.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Primärspule (24) aus dem kristallinem Harz gebildet ist.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Randkern (20), der den Primärwicklungsdraht (25) umgibt, wobei die Außenfläche des Randkerns zu dem Innenraum hin frei liegt und die Innenfläche des Randkerns und die Außenfläche des Randkerns miteinander in Fluidverbindung stehen.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das kristalline Harz PPS, PBT, SPS und/oder PET umfasst.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das kristalline Harz PPS ist und die Primärspule (24) aus dem PPS gebildet ist.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das kristalline Harz PBT ist.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das kristalline Harz SPS ist und die Primärspule (24) aus dem SPS gebildet ist.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das kristalline Harz PET ist.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das kristalline Harz einen Kristallinitätsgrad zwischen 20% und 80% hat.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das kristalline Harz einen Kristallinitätsgrad zwischen 30% und 80% hat.
Zündspulenvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Hochspannungsturm (241), der näher als die Primärspule (24) am Boden des Kerzenlochbauteils liegt, wobei mindestens ein gewisser Teil der Oberfläche des Hochspannungsturms aus dem kristallinen Harz gebildet ist und dieser Teil mit dem Innenraum in Fluidverbindung steht.
Zündkerzenvorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Hochspannungsturm (241) aus dem kristallinen Harz gebildet ist.
Zündkerzenvorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Hochspannungsturm (241) mit der Primärspule (24) eine Einheit bildet.
Zündspulenvorrichtung (1), die in einem Kerzenlochbauteil installiert ist, mit: einer Sekundärspule (22); einem um die Außenfläche der Sekundärspule gewickelten Sekundärwicklungsdraht (23); und einem Hochspannungsturm (241), der näher als die Sekundärspule am Boden des Kerzenlochbauteils liegt und den Boden der Sekundärspule bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Ausdehnungskoeffizient eines Harzes, aus dem die Sekundärspule (22) gebildet ist, größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient eines Harzes ist, aus dem der Hochspannungsturm (241) gebildet ist.