DE19615399C2

DE19615399C2 - Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19615399C2
Application number: DE19615399A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Taruya; Mitsuru Koiwa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2016-04-19
Also published as: US5628297A; JPH08293420A; CN1145179C; DE19615399A1; JP3264791B2; CN1143818A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit einer solchen Anordnung, daß ein Leistungsschalter zur intermittierenden Zuführung eines Primärstroms zu einer Zündspule, und eine Primärspule und eine Sekundärspule der Zündspule, in einem Isoliergehäuse enthalten sind, und der Leistungsschalter, die Primärspule und die Sekundärspule durch ein Isolierharzmaterial befestigt sind, das in das Isoliergehäuse eingegossen ist.

Fig. 11 ist eine perspektivische Gesamtansicht einer konventionellen Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wie sie in dem japanischen offengelegten Gebrauchsmuster Nr. 4-77220 beschrieben ist, Fig. 12 ist eine Längsschnittansicht der Zündvorrichtung von Fig. 11, Fig. 13 ist eine Perspektivansicht eines Isoliergehäuses von Fig. 11, und Fig. 14 ist ein elektrisches Schaltbild der Zündvorrichtung für die Brennkraftmaschine. In den Figuren ist ein Loch 1b gezeigt, das im Boden des Aufnahmeabschnitts 1a eines Kunstharzisoliergehäuses 1 in dessen Zentrum vorgesehen ist. Der zentrale Abschnitt eines ersten E- förmigen Eisenkerns 2 einer Zündspule erstreckt sich durch das Loch 1b. Ein zweiter E-förmiger Eisenkern 3 der Zündspule ist vom ersten E-förmigen Eisenkern 2 beabstandet und liegt diesem gegenüber. Eine Primärspule 5 ist auf einen Spulenkörper 4 um den Zentrumsabschnitt des E-förmigen Eisenkerns 2 herumgewickelt, und um den zentralen Abschnitt des zweiten E-förmigen Eisenkerns 3 herum, der dem ersten E- förmigen Eisenkern 2 gegenüberliegt und von diesem beabstandet ist. Die Zündspule ist mit einer Sekundärspule 6 versehen, die um den Außenumfang ihrer Primärspule 5 gewickelt ist.

Ein Leistungsschalter 7 ist in einem Hilfsaufnahmeabschnitt 1c aufgenommen, der von dem Aufnahmeabschnitt 1a aus vorspringt. Der Leistungsschalter 7 weist ein tablettförmiges Eisenmetallgehäuse 8 auf, eine Schaltvorrichtung 9, die mit einem Leistungstransistor versehen ist, der in dem Metallgehäuse 8 aufgenommen ist, eine integrierte Hybridschaltung (Hybrid-IC) 10 zum Treiben und Steuern der Schaltvorrichtung 9, ein Silikongel 11, das in das Metallgehäuse 8 eingefüllt ist, um die Schaltvorrichtung 9 und die integrierte Hybridschaltung 10 zu schützen, sowie einen Deckel 12 zum dichtenden Abschließen des Inneren des Metallgehäuses 9.

Das Isoliergehäuse 1 ist mit einem Halteabschnitt 1d für eine Hochspannungsanschlußklemme 13 sowie mit einem Halteabschnitt 1e für einen Niederspannungsanschlußklemmenabschnitt 14 versehen. Der Niederspannungsanschlußklemmenabschnitt 14 weist eine erste Niederspannungsanschlußklemme 14a zur Verbindung der Primärspule 5 mit der Batterie eines Kraftfahrzeuges auf, eine zweite Niederspannungsanschlußklemme 14b zum Anlegen eines Zündsignals von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) an den Leistungsschalter 7, und eine dritte Masse- Niederspannungsanschlußklemme 14c. Es wird darauf hingewiesen, daß der Aufnahmeabschnitt 1a und der Hilfsaufnahmeabschnitt 1c des Isoliergehäuses 1 mit einem Isolierharzmaterial 15 gefüllt sind, welches beispielsweise ausgehärtetes Epoxyharz sein kann.

Bei der, wie voranstehend geschildert, aufgebauten Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine wird ein zur Primärspule 5 der Zündspule hin fließender Primärstrom durch den Leistungsschalter 7 in Reaktion auf ein Zündsignal gesteuert, das von der zweiten Niederspannungsanschlußklemme 14 durch die Steuereinheit eingegeben wird. Eine Hochspannung wird an der Sekundärspule 6 der Zündspule entsprechend dem durch die Primärspule 5 fließenden Primärstrom erzeugt, und einem Verteiler (nicht gezeigt) zugeführt.

Bei diesem Beispiel wird das Metallgehäuse 8 dazu verwendet, die Wärmeabstrahlungseigenschaften des Leistungsschalters 7 sicherzustellen, und in dem Isolierharzmaterial 15 ist Aluminiumoxidpulver oder dergleichen enthalten, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, so daß die von dem Leistungsschalter 7 erzeugte Wärme gleichmäßig an das gesamte Metallgehäuse 8 verteilt wird, und an die Außenluft über das Isoliermaterial 15 und das Isoliergehäuse 1 abgegeben wird.

Bei der konventionellen Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine kann durch den Betrieb des Leistungsschalters 7 erzeugte Wärme durch die Abstrahlwirkung des Metallgehäuses 8 nach außen abgestrahlt werden. Wenn jedoch durch den Betrieb der Zündspule erzeugte Wärme an die Außenluft über die Gesamtoberfläche des Isoliergehäuses 1 abgegeben wird, tritt in der Hinsicht eine Schwierigkeit auf, daß der Leistungsschalter 7, der in einem mittleren Abschnitt des Wärmeausbreitungsweges angeordnet ist, durch die Wärme von der Zündspule beeinflußt wird, und sich daher seine Temperatur erhöht, wodurch beispielsweise der Leistungsschalter 7 Fehlfunktionen hervorrufen kann.

DE 43 28 089 A1 beschreibt eine Zündspuleneinheit mit einer Wärmeverteilungsvorrichtung ein. Diese Vorrichtung kann eine Metallplatte aus Aluminium sein, und dient einem Ableiten einer durch die Bestandteile der Zündspule erzeugten Wärme. Weiter kann eine Vorrichtung einschließlich einer wärmeverteilenden Metallplatte an einem Leistungsschalter befestigt sein.

DE 41 32 153 A1 beschreibt eine Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor, bei dem eine Zündspule und ein Leistungsschalter für ein Steuern des Stromes der Zündspule in einer einzelnen Einheit untergebracht sind. Eine Wärmeabstrahlplatte aus Aluminium kann zwischen dem Leistungsschalter und der Zündspule angeordnet werden, um übermäßige Wärme abzuleiten.

DE 41 32 851 A1 beschreibt eine Zündspuleneinheit für einen Verbrennungsmotor, einschließlich einer Zündspule und einem Leistungschalterelement. Eine Platte für ein Ableiten von Wärme kann zwischen dem Leistungsschalterelement und der Zündspule bereitgestellt werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zur Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeit entwickelt wurde, ist die Bereitstellung einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche eine Temperaturerhöhung unterdrücken kann, die durch thermische Wechselwirkung zwischen dem Leistungsschalter und der Zündspule hervorgerufen wird.

Daher weist eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung auf: eine Zündspule; einen Leistungsschalter zur intermittierenden Zuführung eines Primärstroms zu der Zündspule; ein Isoliergehäuse, das mit einem Isolierharzmaterial gefüllt ist, und in welchem die Zündspule und der Leistungsschalter aufgenommen sind; und eine Unterdrückungsvorrichtung gegen eine wechselseitige thermische Beeinflussung, die zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter angeordnet ist, um eine thermische Wechselwirkung zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter zu unterdrücken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weiteren Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Vorderansicht einer Ausführungsform einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht von Fig. 1;

Fig. 3 eine geschnittene Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht von Fig. 3;

Fig. 5 eine vordere Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht von Fig. 5;

Fig. 7 eine seitliche Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht von Fig. 7;

Fig. 9 eine vordere Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine seitliche Schnittansicht von Fig. 9;

Fig. 11 eine perspektivische Gesamtansicht eines Beispiels für konventionelle Zündvorrichtungen für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 12 eine Längsschnittansicht von Fig. 11;

Fig. 13 eine Perspektivansicht eines in Fig. 11 gezeigten Isoliergehäuses;

Fig. 14 ein elektrisches Schaltbild der Zündvorrichtung für die Brennkraftmaschine.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine vordere Schnittansicht, welche eine Ausführungsform, nämlich eine Ausführungsform 1, einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht von Fig. 1, wobei dieselben Bezugszeichen wie jene, die in den Fig. 11 bis 14 verwendet wurden, zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile verwendet werden und insoweit keine erneute Beschreibung erfolgt.

Bei der Ausführungsform 1 weist ein Leistungsschalter 16 eine Schaltvorrichtung 9 auf, die einen Leistungstransistor und eine integrierte Hybridschaltung (Hybrid-IC) 10 aufweist, zum Treiben und Steuernder Schaltvorrichtung 9, und diese Teile sind durch ein Kunstharz mittels Spritzguß zu einem einstückigen Teil vereinigt. Eine Primärspule 5 und eine Sekundärspule 6 sind um einen Eisenkern herumgewickelt, der aus einem C-förmigen Eisenkern 17 und einem zweiten C- förmigen Eisenkern 18 besteht. Beispielsweise ein Gummi- Wärmeisolierungsteil 21 als Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung ist zwischen dem Leistungsschalter 16 und der Sekundärspule 6 angeordnet. Dies führt dazu, daß dann, wenn die beispielsweise von der Sekundärspule 6 erzeugte Wärme an den Leistungsschalter 16 übertragen wird, die Wärmeübertragung durch das Wärmeisolierteil 21 unterbunden wird. Daher wird der Leistungsschalter 16 kaum oder praktisch gar nicht durch die Wärme von der Sekundärspule 6 beeinflußt, und wird die Temperaturerhöhung des Leistungsschalters 16 unterdrückt, die durch die von der Sekundärspule 6 erzeugte Wärme hervorgerufen wird, und kann eine Fehlfunktion des Leistungsschalters 16 infolge der Wärmeeinwirkung verhindert werden.

Wenn die von dem Leistungsschalter 16 erzeugte Wärme zur Sekundärspule 6 übertragen wurde, kann im vorliegenden Fall die Wärmeübertragung durch das Wärmeisolierteil 20 verhindert werden, und wird die Sekundärspule 6 kaum oder praktisch gar nicht durch die Wärme von dem Leistungsschalter 16 beeinflußt. Daher wird die Temperaturerhöhung der Sekundärspule 6 unterdrückt, die durch die von dem Leistungsschalter 16 erzeugte Wärme sonst hervorgerufen würde, so daß eine Beeinträchtigung der Isolationseigenschaften der Sekundärspule 6 oder eine Verformung eines Spulenkörpers 19 verhindert werden könne.

Ausführungsform 2

Fig. 3 ist eine vordere Schnittansicht, welche eine weitere Ausführungsform, nämlich eine Ausführungsform 2, eine Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht von Fig. 3, wobei eine Luftschicht 31 als Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung zwischen dem Leistungsschalter 16 und der Sekundärspule 6 angeordnet ist. Die Luftschicht 31 wird gleichzeitig mit der Ausbildung des Isoliergehäuses 1 hergestellt.

Wenn bei der Ausführungsform 2 eigentlich beispielsweise von der Sekundärspule 6 an den Leistungsschalter 16 Wärme übertragen würde, wird infolge der Tatsache, daß die Luftschicht 31 als großer Wärmewiderstand dient, die Temperaturerhöhung des Leistungsschalters 16 unterdrückt, die sonst durch die Auswirkungen der Wärme von der Sekundärspule 6 hervorgerufen würde. Entsprechend wird auch die Temperaturerhöhung der Zündspule unterdrückt, die sonst durch die Einwirkungen der Wärme vom Leistungsschalter 16 hervorgerufen würde.

Ausführungsform 3

Fig. 5 ist eine vordere Schnittansicht, welche eine weitere Ausführungsform, nämliche eine Ausführungsform 3, einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 6 ist eine seitliche Schnittansicht von Fig. 5, wobei mehrere Wärmerohre 41 als Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung, bei denen jeweils ein Ende zur Außenluft hin freiliegt, zwischen dem Leistungsschalter 16 und der Sekundärspule 6 angeordnet sind. Dies führt dazu, daß die von der Sekundärspule 6 und dem Leistungsschalter 16 erzeugte Wärme wirksam an die Außenluft über die Wärmerohre 41 ausgestoßen wird, wobei beispielsweise Methanol als Wärmeförderflüssigkeit verwendet wird, so daß eine Temperaturerhöhung des Leitungsschalters 16 und der Sekundärspule 6 infolge einer Wärmeeinwirkung unterdrückt werden.

Ausführungsform 4

Fig. 7 ist eine vordere Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform, nämlich einer Ausführungsform 4, einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 8 ist eine seitliche Schnittansicht von Fig. 7, wobei mehrere Wärmeleitungsrohre und ein Wärmeisolierteil 21, welche zusammen die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung bilden, zwischen dem Leistungsschalter 16 und der Sekundärspule 6 angeordnet sind.

Die Wärmeleitungsrohre 41, deren Enden zur Außenluft hin freiliegen, liegen näher an der Sekundärspule 6 als das Wärmeisolierteil 21, und näher an der Sekundärspule 6, die bei höherer Temperatur als jener Temperatur betrieben wird, bei welcher der Leistungsschalter 16 betrieben wird.

Wenn bei der Ausführungsform 4 beispielsweise der Leistungsschalter 16 bei 100°C und die Sekundärspule 6 bei 140°C arbeitet, wird zwar ein Teil der von der Sekundärspule 6 erzeugten Wärme von der Sekundärspule 6 auf den Leistungsschalter 16 übertragen, jedoch wird die Wärme wirksam über die Wärmeleitungsrohre 41 an die Außenluft abgegeben, wodurch die Betriebstemperatur der Sekundärspule 6 verringert wird. Daher wird allmählich der Temperaturgradient zwischen der Sekundärspule und dem Leistungsschalter 16 verringert, so daß die von der Sekundärspule 6 an den Leistungsschalter 16 übertragene Wärmemenge ebenfalls verringert wird, da die Wärmeübertragung durch das Wärmeisolierteil 21 verhindert wird. Daher wird der Leistungsschalter 16 kaum oder praktisch gar nicht durch die Wärme von der Sekundärspule 6 beeinträchtigt, und daher wird eine Temperaturerhöhung des Leistungsschalters 16 unterdrückt, die durch die von der Sekundärspule 6 erzeugte Wärme sonst hervorgerufen werden könnte.

Ausführungsform 5

Fig. 9 ist eine vordere Schnittansicht, welche eine weitere Ausführungsform, nämlich eine Ausführungsform 5, einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 10 ist eine seitliche Querschnittsansicht von Fig. 9. Die Ausführungsform 5 unterscheidet sich von der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform in der Hinsicht, daß die Wärmeleitungsrohre 41 näher an dem Leistungsschalter 16 angeordnet sind, und daß das Wärmeisolierteil 21 näher an der Sekundärspule 6 angeordnet ist.

Bei der Ausführungsform 5 kann, da der Leistungsschalter 16 auf höherer Temperatur arbeitet als die Sekundärspule 6, von dem Leistungsschalter 16 erzeugte Wärme wirksam an die Außenluft durch die Wärmeleitungsrohre 41 abgegeben werden, und auch die Wärmeübertragung auf die Sekundärspule 6 durch das Wärmeisolierteil 21 verhindert werden, so daß die Sekundärspule 6 praktisch nicht durch die Wärme von dem Leistungsschalter 16 beeinflußt wird, und die Temperaturerhöhung der Sekundärspule 6 unterdrückt wird, die sonst von der Wärme hervorgerufen würde, die der Leistungsschalter 16 erzeugt.

Bei der Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie voranstehend geschildert, infolge der Tatsache, daß die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter angeordnet ist, eine gegenseitige Wärmebeeinflussung zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter unterdrückt, und daher ergibt sich der Vorteil, daß beispielsweise eine Temperaturerhöhung des Leistungsschalters unterdrückt werden kann, die sonst durch die Wärme von der Zündspule hervorgerufen würde.

Wenn das Wärmeisolierteil als die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung verwendet wird, ergibt sich der Vorteil, daß eine gegenseitige Wärmebeeinflussung zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter durch ein kostengünstigeres Material mit einfachem Aufbau unterdrückt werden kann.

Wenn die Luftschicht, die durch eine Ausnehmung in dem Isoliergehäuse gebildet wird, als die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung verwendet wird, besteht der Vorteil, daß kein spezielles Teil zur Unterdrückung einer gegenseitigen Wärmebeeinflussung zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter erforderlich ist, und daß die Luftschicht einfach dann ausgebildet werden kann, wenn ein Isoliergehäuse hergestellt wird.

Wenn die Wärmeleitungsrohre, bei denen jeweils ein Ende der Außenluft ausgesetzt ist, als die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung verwendet werden, ergibt sich der Vorteil, daß zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter erzeugte Wärme wirksam an die Außenseite abgegeben wird, und zwischen diesen Teilen eine gegenseitige Wärmebeeinflussung unterdrückt wird.

Wenn die Wärmeleitungsrohr, bei denen jeweils ein Ende zur Außenluft hin freiliegt, und das Isolierteil als die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung so angeordnet werden, daß die Wärmeleitungsrohre auf der Hochtemperaturseite liegen, und das Wärmeisolierteil auf der Niedertemperaturseite angeordnet ist, so ergibt sich der Vorteil, daß der Temperaturgradient zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter entsprechend verringert wird, und die gegenseitige Wärmebeeinflussung zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter durch das Zusammenwirkung der Wärmeleitungsrohre und des Wärmeisolierteils auf ein niedriges Niveau heruntergedrückt wird.

Claims

1. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit:
einer Zündspule (5, 6);
einem Leistungsschalter (16) zur intermittierenden Zuführung eines Primärstroms zur Zündspule;
einem Isoliergehäuse (1), welches mit einem isolierenden Harzmaterial (15) gefüllt ist, und in welchem die Zündspule und der Leistungsschalter enthalten sind; und
einer Unterdrückungsvorrichtung (21, 31, 41) für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung, die als wärmeisolierende Schicht zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter angeordnet ist, derart daß eine gegenseitige Wärmeübertragung zwischen der Zündspule und dem Leistungsschalter verhindert wird.

2. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung aus einem Wärmeisolierteil (21) besteht.

3. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung aus einer Schicht von Außenluft besteht, wobei die Schicht durch eine Einbuchtung (31) des Isoliergehäuses gebildet wird.

4. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung aus Wärmeleitungsrohren (41) besteht, bei denen jeweils ein Ende zur Außenluft hin frei liegt.

5. Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungsvorrichtung für eine gegenseitige Wärmebeeinflussung aus Wärmeleitungsrohren (41) besteht, bei denen jeweils ein Ende zur Außenluft hin freiliegt, sowie aus einem Wärmeisolierteil (21), wobei die Wärmeleitungsrohre (41) näher als das Wärmeisolierteil (21) entweder am Leistungsschalter (16) oder an der Zündspule (5, 6) liegen, nämlich an dem Teil, welches auf einer höheren Temperatur betrieben wird.