DE3544869A1 - Zuendeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinheit ge­ mäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 12 32 399 ist eine Zündeinheit bekannt, bei welcher auf eine gewöhnliche, lediglich die Zündfunken­ strecke enthaltende Zündkerze ein Zündkerzenstecker auf­ gesetzt ist, welcher einen Zündtransformator und einen Speicherkondensator beinhaltet und mit der Anschlußelek­ trode der Zündkerze eine Vorfunkenstrecke ausbildet.

Die bekannte Zündeinheit ist in Querrichtung erheb­ lich platzaufwendig, da der Zündtransformator um den Zünd­ kerzenhals herum angeordnet ist und seinerseits noch vom Speicherkondensator umgeben wird. Dadurch ist sie für Mo­ toren mit langen und engen Zylinderkopf-Kerzenbohrungen ungeeig­ net. Außerdem ist bei der bekannten Zündeinheit die Vor­ funkenstrecke schlecht definiert, da sie lediglich zwi­ schen der Anschlußelektrode der Zündkerze und einer Ge­ genelektrode ausgebildet ist, die zu dem von der Zündkerze abnehmbaren Zündkerzenstecker gehört.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinheit der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie für eine Lieferung wohldefinierter hoher Zündenergien geeignet ist und dabei eine praxisgerechte Geometrie aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zündeinheit, wie sie in Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Ge­ genstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Zündeinheit im Längsschnitt,

Fig. 2 die Zündkerze dieser Zündeinheit im Längsschnitt,

Fig. 3 den Zündtransformatorteil dieser Zündeinheit im Längsschnitt,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Zündeinheit im Längsschnitt,

Fig. 5 die Zündkerze dieser Zündeinheit im Längsschnitt, und

Fig. 6 den Zündtransformatorteil dieser Zündeinheit im Längsschnitt.

Gemäß Fig. 1 weist die Zündeinheit eine den Zündfun­ ken liefernde Luftfunkenstrecke 1, eine Vorfunkenstrecke 2, einen Speicherkondensator 3 und einen Zündtransforma­ tor 4 auf, wobei Luftfunkenstrecke, Vorfunkenstrecke und Speicherkondensator in einer Zündkerze 5 zusammengefaßt sind und sich der Zündtransformator 4 in einem mit der Zündkerze 5 koaxial zusammengesteckten Zündtransformator­ teil 6 befindet. Die Steckverbindung kann unlösbar gemacht sein, im dargestellten Fall sind Zündkerze 5 und Zünd­ transformatoreinheit 6 trennbar.

Die gesamte Zündeinheit bewegt sich mit ihren Durch­ messerabmessungen im Bereich derjeniger normaler Zündker­ zen, so daß die für die Unterbringung in den schlanken und tiefen Zündkerzenbohrungen der Zylinderköpfe moderner Motoren geeignet ist.

Fig. 2 zeigt die Zündkerze 5 im einzelnen. Es handelt sich um eine Vorkammerzündkerze mit einer Vorkammer 15, wobei die Luftfunkenstrecke 1 in einer aus der Vorkammer in den Hauptverbrennungsraum führenden Bohrung 18 des mit einem Einschraubgewinde 14 für die Zündkerze verse­ henen Zündkerzenkörpers 13 zwischen der Bohrungswand und einer Mittelelektrode 17 ausgebildet ist. Die Mittelelek­ trode 17 ist in axialer Lage in einem Isolator 19, z. B. mit Glas, eingeschmolzen und mittels eines Kontaktstifts 20, der mit einem Druckstück 21 verlötet ist, mit der einen Elektrode der Vorfunkenstrecke 2 verbunden, die großvolumig in einer entsprechenden axialen Ausnehmung des Isolators 19 untergebracht ist. Die axial angeord­ nete, zylindrische Vorfunkenstrecke 2, deren Elektroden die Grund- und Deckfläche des Zylinders bilden, ist in den Isolator 19 mit z. B. keramischem Kitt, Glas, Harz usw. eingebettet, um auf diese Weise Korona-Entladungen zu vermeiden. Die andere Elektrode der Vorfunkenstrecke 2 kontaktiert zu einem sich an dieser abstützenden Innenlei­ ter 27, in welchem auf der der Vorfunkenstrecke 2 abge­ kehrten Seite ein Verbindungselement zur Zündtransforma­ toreinheit in Form einer mit einer Rastfeder 30 versehenen Rastbuchse 29 ausgebildet ist. Zur guten Kontaktierung können z. B. auch zwei Rastfedern vorgesehen sein oder eine andere besonders niederohmige Steckverbindung, z. B. mit Kontaktlamellen.

Der Zündkerzenkörper 13 setzt sich in einem den wei­ teren Zündkerzenkörper bildenden Schutzrohr 32 fort, wel­ ches den Isolator 19 mit Abstand umgibt. In diesen Zwi­ schenraum zwischen Isolator 19 und Schutzrohr 32 ist der rohrförmig ausgebildete Speicherkondensator 3 geschoben, welcher sich auf der anderen Seite in den Bereich des En­ des der Zündkerze erstreckt. Der Speicherkondensator 3 wird durch ein Rohr z.B. aus Aluminiumoxid oder Kondensatorkeramik als Kondensatordielektrikum gebildet, welches zur Ausbildung der Kon­ densatorbelegungen am Außen- und Innenmantel Metallisie­ rungen 23 und 24 aufweist. Die innere Metallisierung 24 ist über eine erste Kontaktlamelle 28 mit dem koaxial in­ nenseitig liegenden Innenleiter 27 kontaktiert, während die äußere Metallisierung 23 über eine zweite Kontaktla­ melle 31 mit dem koaxial außerhalb liegenden Schutzrohr 32 und damit mit Masse kontaktiert ist. Die Metallisie­ rungen 23 und 24 des Kondensators enden so weit von den Enden des Kondensatorrohres, daß sich genügend lange Kriechwege ergeben. Zur Verbesserung der elektrischen Ei­ genschaften und Vermeidung von Sprühentladungen ist darü­ ber hinaus der Speicherkondensator 3 in z. B. Kitt, Harz, Glas usw. 22 eingebettet.

Aus dem Bereich des Endes der Zündkerze erstreckt sich eine Keramikbuchse 25 koaxial innerhalb des Speicher­ kondensators 3 zum Innenleiter 27 bzw. zu dessen Rastbuch­ se 29 und ist mit dem Speicherkondensator 3 bei 26 z. B. glasverlötet, verharzt usw. Sie dient dazu elektrische Überschläge zu verhindern und bildet die Aufnahme für ei­ nen Einführungsdom 40 (Fig. 3) der Zündtransformatorein­ heit 6.

Am Ende ist das Schutzrohr 32 mit einem Abdecksechs­ kant 33 fest verbunden, über den die Zündkerze ein- und ausgeschraubt werden kann.

Fig. 3 zeigt die Zündtransformatoreinheit, die die Zündkerze 5 in ihren zylindrischen Abmessungen im wesent­ lichen fortsetzt.

Die Primärwicklung 45 und die Sekundärwicklung 47 können in verschiedenen Ausführungsformen vorgesehen sein, so ist beispielsweise eine Lagenwicklung oder Kammerwick­ lung für die Sekundärwicklung 47 denkbar.

Die Zündtransformatoreinheit weist zündkerzenseitig den bereits oben erwähnten Einführungsdom 40 auf, an des­ sen Ende ein Verbindungselement 41 angebracht ist. Das Verbindungselement 41 ist so beschaffen, daß damit eine guten Kontaktierung zur Zündkerze 5 an der Rastbuchse 29 gewährleistet ist. Das Verbindungselement 41 steht axial im Einführungsdom 40 mit dem Hochspannungsende der Sekun­ därwicklung 47 in Verbindung. Der formgebende Außenmantel des Einführungsdoms 40 ist Teil der insgesamt für das Zündtransformatorteil 6 formbestimmenden elektrisch iso­ lierenden Umspritzung 46 des Zündtransformators. Die Um­ spritzung 46 umgibt dabei gleichzeitig die mit einer Tül­ le 43 verankerte elektrische Zuleitung 42.

Die Außenform der Umspritzung 46 ist ferner so gewählt, daß eine mit einem Außengewinde versehene Überwurfmutter 44 unlösbar angebracht werden kann. Diese wird zusätzlich zum Einschraubgewinde 14 der Zündkerze in den Zylinderkopf eingeschraubt, womit eine sichere, mechanisch feste und schwingungsfeste Verbindung zum Motor hergestellt ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere aus einer mit einer Vorkam­ mer, Vorfunkenstrecke und Speicherkondensator ausgebildeten Zündkerze 5 und einem Zündtransformatorteil 6, die sich hinsichtlich ihres Durchmessers in den Abmessungen übli­ cher Zündkerzen bewegen, bestehende Zündeinheit.

Die in Fig. 5 im einzelnen dargestellte Zündkerze 5 enthält anders als die Zündkerze gemäß Fig. 2 im Isolator 19 eine Funkenstrecke 2 mit koaxial ineinanderliegenden zy­ lindrischen Elektroden 56 und 57. Die eine Elektrode setzt sich als Mittelelektrode 17 fort, während sich die andere Elektrode 57 als Füllkappe 19 fortsetzt, welche sich ihrer­ seits in der Anschlußelektrode 65 der Zündkerze fortsetzt.

Der Isolator 19 ist mit einem Außengewinde 55 verse­ hen, auf welches ein weiterer Isolatorkörper 68 aufgeschraubt ist, der den Isolator 19 zum Zündkerzenende hin axial fortsetzt und an diesem Ende die Form eines marktüblichen, der Norm entsprechenden Zündkerzenhalses 54 hat. Zwischen dem auf den Isolator 19 aufgeschraubten Ende und dem Zündkerzenhals 54 weist der weitere Isolator zylindrische Außen- und Innenwände auf, welche zur Ausbildung des Spei­ cherkondensators 3 mit Metallisierungen 23 und 24 verse­ hen sind. Die äußere Metallisierung 23 steht wiederum über eine Kontaktlamelle 31 mit dem den Körper 13 fort­ setzenden Schutzrohr 32 in Verbindung, während die innere Metallisierung 24 über eine Kontaktlamelle 28 mit der Füllkappe 59 und damit mit dem Zündkerzenanschluß 65 in Verbindung steht.

Die Metallisierungslänge und die Keramikdicke zwi­ schen den Metallisierungen sind so ausgelegt, daß elek­ trisch keine Durchschläge oder Überschläge stattfinden.

Durch das Vorsehen des Gewindes 55 am Isolator 19 und des entsprechenden Gewindes in dem das Dielektrikum des Speicherkondensators 3 bildenden Keramikkörper 68 wird überdies eine Verlängerung der Kriechstromwege und damit eine zusätzliche Kriechstrombarriere erreicht.

Fig. 6 zeigt die zu der Zündkerze der Fig. 5 gehöri­ ge Zündtransformatoreinheit 6. Sie enthält in zylindri­ scher Fortsetzung der Zündkerze die Primärwicklung 45 und die Sekundärwicklung 47, die von einer die äußere Gestalt bestimmenden elektrisch isolierenden Umspritzung 46 umge­ ben sind.

Innerhalb der Umspritzung 46 ist zündkerzenseitig axial ein mit dem Hochspannungsende der Sekundärwicklung 47 verbundener Stecker 73 zur Kontaktierung mit dem Zünd­ kerzenanschluß 65 vorgesehen. Der Stecker 73 kann gemäß DE-OS 32 18 752 ausgebildet sein. Auf der Umspritzung 47, den Stecker 73 auf den Zündkerzenhals 54 fortsetzend, ist ein Einführungstrichter 76 aus einem elektrisch isolie­ renden Elastomer vorgesehen. Er kann dabei in Form eines Schutzschlauches aufgebracht oder direkt aufgespritzt sein.

Zur mechanischen Stabilisierung der Zündspule sind Seitenteile 77 aus Metall in Form von zwei Halbschalen auf dem Einführungstrichter 76 bzw. der Umspritzung 47 an­ gebracht, die mit dem Sechskant 33 (Fig. 5) der Zündkerze kontaktieren und gleichzeitig die Funktion einer elektri­ schen Abschirmung übernehmen.

Claims (15)

1. Zündeinheit für eine hochspannungsverteilerlose Hochspannungskondensatorzündanlage, mit einer Zündfunken­ strecke (1), einer Vorfunkenstrecke (2), einem zur Zünd­ funkenstrecke und Vorfunkenstrecke elektrisch parallel liegenden Speicherkondensator (3) und einem Zündtransfor­ mator (45, 47), an dessen Sekundärseite der Speicherkon­ densator angeschlossen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Zündfunkenstrecke (1), Vorfun­ kenstrecke (2) und Speicherkondensator (3) zu einer in ihrem Durchmesser dem Durchmesser einer Zylin­ derkopfbohrung angepaßten Zündkerze (5) vereinigt sind, und daß der Zündtransformator als eine die Zündkerze fort­ setzende, sich ohne Zwischenkabel an die Zündkerze anschlie­ ßende Einheit (6) ausgebildet ist.

2. Zündeinheit nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Zündkerze (5) und Zündtrans­ formatoreinheit (6) durch eine lösbare Steckverbindung mit­ einander verbunden sind.

3. Zündeinheit nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Zündkerze (5) und Zündtrans­ formatoreinheit (6) fest miteinander verbunden sind.

4. Zündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (5) eine Vorkammerzündkerze ist.

5. Zündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolator (19) der Zündkerze auf der der Zündfunkenstrecke (1) abge­ wandten Seite eine axiale Ausnehmung aufweist, in welcher die Vorfunkenstrecke (3) als großvolumige Vorfunkenstrecke untergebracht ist.

6. Zündeinheit nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Speicherkondensator (3) durch ein innen- und außenseitig mit einer Metallisierung (23, 24) versehenes Keramikrohr gebildet ist, welches den Isolator (19) koaxial umgibt.

7. Zündeinheit nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Metallisierungen (23, 24) beiderseits in einem solchen Abstand von den Enden des Keramikrohres enden, daß ausreichend lange Kriechwege vorhanden sind.

8. Zündeinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungen der Metallisierungen (23, 24) mit einem von der Vorfunken­ strecke (2) zum Zündtransformator verbindenden axialen Innenleiter (27) bzw. einem den Speicherkondensator ko­ axial umgebenden Zündkerzenmantel (32) durch federartige Kontaktlamellen (28, 31) gebildet sind.

9. Zündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (5) am Ende eine durch eine koaxial innerhalb des Spei­ cherkondensators verlaufende Keramikbuchse (25) gebildete Aufnahme für einen Anschlußdom (40) der Zündtransformator­ einheit (6) aufweist.

10. Zündeinheit nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zündtransformatorein­ heit (6) zündkerzenseitig eine Überwurfmutter (44) mit Außengewinde aufweist, mit welcher die Zündtransformator­ einheit in ein in der Kerzenbohrung eines Zylinderkopfes vorgesehenes Gewinde einschraubbar ist.

11. Zündeinheit nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (5) einen der Norm entsprechenden Zündkerzenhals (54) auf­ weist, über welchen die Zündtransformatoreinheit (6) ange­ schlossen ist.

12. Zündeinheit nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Isolator (19) ein Außengewinde aufweist, daß der Speicherkondensator (3) durch ein innen- und außenseitig mit einer Metallisie­ rung (23, 24) versehenes rohrartiges Keramikteil gebil­ det ist, welches an einem Ende ein zum Außengewinde des Isolators (19) passendes Innengewinde aufweist und am an­ deren Ende den der Norm entsprechenden Zündkerzenhals (54) ausbildet, wobei die Metallisierungen im Bereich zwischen Innengewinde und Zündkerzenhals liegen.

13. Zündeinheit nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktierungen der Metallisierungen (23, 24) mit einem von der Vorfunkenstrek­ ke (2) zum Zündtransformator verbindenden axialen Innen­ leiter (59, 65) bzw. einem den Speicherkondensator koaxial umgebenden Zündkerzenmantel (32) durch federartige Kon­ taktlamellen (28, 31) gebildet sind.

14. Zündeinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zünd­ transformatoreinheit (6) einen an den Zündkerzenhals (54) angepaßten Einführungstrichter (76) aus einem isolieren­ den Elastomer aufweist.

15. Zündeinheit nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einführungstrichter (76) von Halbschalen (77) aus Metall umgeben ist, welche sich am Zündkerzensechskant (33) abstützen.