DE19702696A1 - Zündschiene mit abgedichteten, beweglichen Verbindungen - Google Patents

Description

Bei einigen Zündvorrichtungen für Brennkraftmaschinen werden die Zünd­ kerzen nicht über eine Zündspule, Zündkabel und Zündkerzenstecker mit dem Zündstrom versorgt, sondern alle Zylinder der Brennkraftmaschine werden über Zündkerzenstecker und Zündkerzenrohre kontaktiert, die auf einem gemeinsamen Träger, dem Zündkerzenrohrträger, montiert sind. Da­ bei ist das Oberteil eines Zündkerzenrohres als Stecker für eine Aussparung des Zündkerzenrohrträgers ausgebildet. Die Anordnung aus Zündkerzen­ steckern, Zündkerzenrohren und Zündkerzenrohrträger wird als Zündschie­ ne bezeichnet. Nach dem sogenannten Einzelspulenkonzept kann in jedes Zündkerzenrohr eine Zündspule für die jeweilige Zündkerze untergebracht werden.

An den Aufbau einer Zündschiene bestehen erhöhte konstruktive Anforde­ rungen, da eine Zündschiene hohe thermische Differenzen kompensieren können muß und dabei die elektrischen Bestandteile gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt sein müssen. Problematisch sind dabei beson­ ders die Verbindungen zwischen dem Zündkerzenrohrträger und den Zünd­ kerzenrohr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündschiene anzugeben, bei der die Zündkerzenrohre und der Zündkerzenrohrträger so miteinander verbunden sind, daß die mechanischen und elektrischen Anforderungen an die Zündschiene erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Zündker­ zenrohr am Stecker von mindestens einem ersten O-Ring und mindestens ei­ nem zweiten O-Ring in einer Aussparung des Zündkerzenrohrträgers gehal­ ten wird, wobei vorzugsweise genau ein erster O-Ring und genau ein zwei­ ter O-Ring vorgesehen ist.

Dabei ist für den ersten O-Ring am oberen Ende des Steckers vorgesehen, eine entsprechende Nut in der Aussparung des Zündkerzenrohrträgers aus­ zuarbeiten. Dadurch schnappt oder rastet das Zündkerzenrohr beim Verbin­ den mit den Zündkerzenrohrträger ein. Der erste O-Ring ist dadurch in der Lage, axiale Kräfte aufzunehmen und stellt zudem eine bewegliche Verbin­ dung da, die Bauteiltoleranzen kompensiert und gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abdichtet.

Für den zweiten O-Ring ist vorgesehen, am Stecker des Zündkerzenrohres, unterhalb des ersten O-Rings eine Nut auszuarbeiten. Dadurch kann der zweite O-Ring radiale Kräfte aufnehmen, die über den Zündkerzenrohrträ­ ger auf die Zündkerzenrohre einwirken, wobei die Verbindung beweglich bleibt und zusätzlich Bauteiltoleranzen kompensiert werden können. Zu­ dem wird durch den zweiten O-Ring ein Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gebildet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Aussparungen des Zündkerzenrohrträgers und die Stecker der Zündkerzenrohre zu einem Ba­ jonettverschluß auszubilden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, in jedem Zündkerzenrohr die Zündspule für die jeweilige Zündkerze nach dem Einzel­ spulenkonzept unterzubringen.

Dabei ist vorgesehen, die Zündkerzenstecker auswechselbar zu gestalten, um die Zündkerzenstecker beim Auftreten von Verschleißerscheinungen auswechseln zu können.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Zündschiene für die Aufnahme einer Leiterplatte auszulegen, wobei die Zündschiene gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet ist. Die Lei­ terplatte kann dabei die elektrischen Zuführungen für die Zündspulen in den Zündkerzenrohren und beispielsweise ein Netzteil sowie Teile der Steu­ erelektronik der Zündvorrichtung tragen.

In einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den Zündker­ zenstecker mit einer Vorrichtung zu versehen, die ein Klemmen des Zünd­ kerzensteckers an der Zündkerze bewirkt, wobei die Klemmkraft so einge­ stellt wird, daß der Zündkerzenstecker leicht von den Zündkerzen der Brennkraftmaschine abgezogen werden kann, da der Aufbau der Zündschie­ ne das Lösen eines Zündkerzensteckers verhindert.

In einer letzten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Zündschie­ ne an den äußeren Enden mit einer Hubmechanik zu versehen, durch wel­ che die Zündschiene gleichmäßig, ohne zu Verkannten, von den Zündkerzen abgezogen werden kann. Während dem Betrieb der Brennkraftmaschine bewirkt die Hubmechanik ein Arretieren und Stabilisieren der Zündschiene.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Zündschiene mit dem ersten und zweiten O-Ring wird die Alltagstauglichkeit und die Zuverlässigkeit der Zündschiene wesentlich verbessert.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Zündschiene anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit drei Figuren dargestellt und er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch den Stec­ ker eines Zündkerzenrohres und der Aussparung am Zündker­ zenrohrträger.

Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung des Bajonettverschlusses, wobei

• a) das Oberteil und
• b) das Unterteil

des Bajonettverschlusses darstellt.

Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung der Zündschiene.

In Fig. 3 ist eine Gesamtdarstellung der Zündschiene in einer dreidimensi­ onalen Darstellung wiedergegeben. Bei Zündvorrichtungen nach dem Ein­ zelspulenkonzept wird jede Zündkerze einer Brennkraftmaschine von einer eigenen Zündspule mit der für einen Zündvorgang erforderlichen Hoch­ spannung versorgt.

Die Zündspule kann dabei nahe der Zündkerze direkt im Anschluß an den Zündkerzenstecker ZS im Zündkerzenrohr ZR angeordnet werden. Bei einer derartigen Anordnung ist es sinnvoll, die beieinander liegenden Zündker­ zenrohre ZR mit einer gemeinsamen Zündschiene zusammenzufassen, durch die auch alle erforderlichen elektrischen Zuleitungen geführt werden können.

Das Einzelspulenkonzept in Verbindung mit einer Zündschiene erweist sich als besonders sinnvoll, wenn die Zündvorrichtung mit einem hochentwickel­ ten Motormanagement kombiniert wird. Dies kann beispielsweise eine lo­ nenstrommessung zur Detektion von Motorklopfen sein, oder eine Energie­ regelung der Zündfunken während einem Zündvorgang. Dabei wird die Ei­ genschaft des Einzelspulenkonzeptes genutzt, daß lediglich in den Zündker­ zenrohren ZR Hochspannungsbauteile angeordnet sind, während in der Zündschiene lediglich Niederspannungsbauteile vorhanden sind. Dadurch können in dem Zündkerzenrohrträger ZT elektronische Teile der Zündvor­ richtung angeordnet werden, wobei sich die Kabellängen und Datenwege beträchtlich verkürzen, und wodurch der Aufbau der Zündvorrichtung sehr kompakt ausgeführt werden kann.

Der 12-Zylinder-Reihenmotor von Mercedes-Benz verfügt über ein derartiges Motormanagement. Der in Längsrichtung eingebaute Motor wird von zwei Zündkerzen pro Zylinder gezündet, wodurch symmetrisch auf der linken und der rechten Seite des Zylinderblockes jeweils eine Zündschiene aus ei­ nem Zündkerzenrohrträger ZT mit 12 Zündkerzenrohren ZR und 12 Zündker­ zensteckern ZS angeordnet ist. Zur Aufnahme einer Leiterplatte sind die Zündkerzenrohrträger ZT hohl ausgearbeitet. Auf jeder Leiterplatte sind Tei­ le der Steuerelektronik für das Motormanagement und ein Netzteil inte­ griert. Die Abdichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit wird auf der Oberseite beider Zündkerzenrohrträger ZT durch ein umlaufendes Dichtma­ terial bewirkt, das von einer Abdeckung mit Schrauben gegen den Rand des Zündkerzenrohrträgers ZT gepreßt wird.

Die Abdichtung der Unterseite des Zündkerzenrohrträgers ZT mit den Aus­ sparungen für die Stecker der Zündkerzenrohre ZR muß dabei weiteren An­ forderungen genügen. Neben der Dichtheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit muß die Verbindung beweglich sein, da die Zündkerzen nur mit einer endlichen Genauigkeit im Motorblock angeordnet sind.

Zudem kann eine Zündschiene nicht absolut senkrecht von den Zündkerzen abgezogen werden, wodurch die Zündkerzenrohre ZR im Zündkerzenrohr­ träger ZT ein wenig Spiel aufweisen müssen, um beim Abziehen nicht be­ schädigt zu werden.

Fig. 1 zeigt die Darstellung eines Schnittes durch den Stecker eines Zünd­ kerzenrohres. Die Oberteile der Zündkerzenrohre ZR, die dem Zündkerzen­ rohrträger ZT zugewandt sind, werden zu einem Stecker ausgebildet, der ei­ nen ersten O-Ring EO und einen zweiten O-Ring ZO aufweist. Der erste O-Ring EO am äußeren Ende des Steckers sitzt auf einen zylindrischen Teil des Stec­ kers, welches sich nach unten mindestens um die Dicke des O-Rings verbrei­ tert, damit sich der erste O-Ring EO beim Verbinden des Zündkerzenrohres ZR mit dem Zündkerzenrohrträger ZT nicht verschieben kann. Der Rand der Aussparungen des Zündkerzenrohrträgers ZT ist für den ersten O-Ring EO mit einer Nut versehen, in die der erste O-Ring EO nach dem Verbinden ein­ rutscht. Zudem sind die Aussparungen der Zündkerzenrohrträger ZT und die Stecker der Zündkerzenrohre ZR so ausgearbeitet, daß sie jeweils einen Bajo­ nettverschluß BV bilden.

In Fig. 2 ist der Bajonettverschluß in einer dreidimensionalen Ansicht dar­ gestellt, wobei Fig. 2a das Oberteil des Bajonettverschlusses zeigt, welches in der Aussparung im Zündkerzenrohrträger angebracht wird, und Fig. 2b zeigt, wie das Unterteil des Bajonettverschlusses am Stecker des Zündker­ zenrohres ausgearbeitet wird. Beim Verbinden wird der Stecker eines Zünd­ kerzenrohres ZR mit einer Drehbewegung in eine Aussparung des Zündker­ zenrohrträgers ZT eingefügt, wobei das Oberteil und das Unterteil des Bajo­ nettverschlusses ineinander einrasten. Dabei wird der erste O-Ring EO leicht in die Nut gepreßt, wodurch eine begrenzte Beweglichkeit und ein Tole­ ranzausgleich erzielt wird, und wodurch der erste O-Ring EO axiale Kräfte, die auf das Zündkerzenrohr ZR einwirken, also Zug oder Druck, kompensie­ ren kann.

Der zweite O-Ring ZO sitzt unterhalb des ersten O-Rings EO in einer Nut des Zündkerzenrohres ZR. Nach dem Verbinden des Zündkerzenrohres ZR mit dem Zündkerzenrohrträger ZT kann sich der zweite O-Ring ZO beim Auftre­ ten von auf das Zündkerzenrohr ZR einwirkenden radialen Kräften gegen die Wandung der Aussparung des Zündkerzenrohrträgers ZT abstützen, wo­ durch das Zündkerzenrohr ZR gegenüber dem Zündkerzenrohrträger ZT ge­ ringfügig beweglich ist und wobei die Dichtheit der Zündschiene gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gewährleistet bleibt.

Die Kontaktstifte KS, die die Zündspule innerhalb des Zündkerzenrohres ZR mit der Leiterplatte im Zündkerzenrohrträger ZT verbinden, sind dabei so in dem Zündkerzenrohr ZR angeordnet, daß nach dem Verbinden der Zündker­ zenrohre ZR mit dem Zündkerzenrohrträger ZT die Leiterplatte mit den Kon­ taktöffnungen für die Kontaktstifte KS auf die Kontaktstifte KS der Zündspu­ len aufgesetzt werden kann.

Die Zündkerzenstecker ZS, die das Unterteil des Zündkerzenrohres ZR bilden, sind abnehmbar am Zündkerzenrohr ZR befestigt, um sie bei Verschleißer­ scheinungen einfach auswechseln zu können.

Die Zündkerzenstecker ZS sind mit einer Vorrichtung versehen, die ein Klem­ men des Zündkerzensteckers ZS an der Zündkerze bewirkt. Dabei ist die Klemmkraft, die die Zündkerzenstecker ZS für einen sicheren Sitz auf den Zündkerzen aufbringen müssen, gegenüber üblichen Zündkerzensteckern deutlich reduziert, da ein unbeabsichtigtes Lösen der Zündkerzenstecker ZS, beispielsweise durch Motorvibrationen, aufgrund des starren Aufbaus der Zündschienen nicht möglich ist.

Für ein besonders gleichmäßiges Abziehen der Zündschiene von den Zünd­ kerzen, besteht die Möglichkeit, an den Enden der Zündschiene eine Ab­ zugsmechanik mit einem Hebel vorzusehen, bei dessen Betätigung Metall­ stifte gegen den Motorblock der Brennkraftmaschine gedrückt werden, wo­ durch alle Zündkerzenstecker einer Zündschiene gleichmäßig von den Zünd­ kerzen abgezogen werden.

Durch die Verbindung der Zündkerzenrohre ZR mit dem Zündkerzenrohrträ­ ger ZT über einen ersten O-Ring EO und einen zweiten O-Ring ZO wird die All­ tagstauglichkeit der Zündschienen wesentlich erhöht, da ein unbeabsichtig­ tes Verkannten der Zündkerzenrohre ZR mit den Zündkerzen nicht so ein­ fach zu einer Beschädigung der Zündkerzenrohre ZR führen kann. Dabei bleiben stets die in den Zündkerzenrohren ZR und im Zündkerzenrohrträger ZT befindlichen elektrischen Bestandteile der Zündvorrichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt.

Claims (9)

1. Zündschiene zur Kontaktierung einer Zündvorrichtung für Brennkraftma­ schinen mit Zündkerzen, mit einem Zündkerzenrohrträger (ZT), der eine der Zahl der zu kontaktierenden Zündkerzen entsprechenden Anzahl an Ausspa­ rungen aufweist, und mit Zündkerzenrohren (ZR), deren Oberteil jeweils als Stecker für eine Aussparung des Zündkerzenrohrträgers (ZT) ausgebildet ist und deren Unterteil jeweils einen Zündkerzenstecker (ZS) zur Verbindung mit einer Zündkerze aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zündker­ zenrohr (ZR) am Stecker von mindestens einem ersten O-Ring (EO) gehalten wird und in einer Aussparung des Zündkerzenrohrträgers (ZT) von minde­ stens einem zweiten O-Ring (ZO) gehalten wird.

2. Zündschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten O-Ringe (EO) am äußeren Ende des Steckers des Zündkerzenrohres angeordnet sind und die ersten O-Ringe (ZR) für die Aufnahme von axialen Kräften aus­ gebildet sind und in dem Zündkerzenrohrträger (ZT) am Rand der Ausspa­ rung Nuten ausgebildet sind, die die ersten O-Ringe (EO) beim Verbinden des Steckers des Zündkerzenrohres (ZR) mit der Aussparung des Zündkerzen­ rohrträgers (ZT) ausfüllen.

3. Zündschiene nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten O-Ringe (ZO) in Nuten am Stecker des Zündkerzenrohres (ZR) unterhalb der ersten O-Ringe (EO) für die Aufnahme von radialen Kräften und zum Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit angeordnet sind.

4. Zündschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Aussparung des Zündkerzenrohrträgers (ZT) und ein Stecker der Zündkerzenrohre (ZR) einen Bajonettverschluß (BV) bilden.

5. Zündschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zündkerzenrohren (ZR) jeweils eine Zündspule angeordnet ist.

6. Zündschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerzenstecker (ZS) auswechselbar sind.

7. Zündschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschiene für die Aufnahme einer Leiterplatte ausgelegt ist, wo­ bei die Zündschiene gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet ist.

8. Zündschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Zündkerzenstecker (ZS) mit einer Vorrichtung versehen wird, die ein Klemmen des Zündkerzensteckers (ZS) an der Zündkerze bewirkt, wobei die Klemmkraft so eingestellt wird, daß der Zündkerzenstecker (ZK) leicht von den Zündkerzen der Brennkraftmaschine abgezogen werden kann.

9. Zündschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschiene an den äußeren Enden eine Hubmechanik aufweist, durch welche die Zündschiene von den Zündkerzen abgezogen werden kann.