DE4336455C2 - Verfahren zum Herstellen einer Zündfunkenverteilerkassette sowie solchermaßen hergestellte Zündfunkenverteilerkassette - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel­ len einer Zündfunkenverteilerkassette zur Montage auf einem Motor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine solchermaßen hergestellte Zündfunkenverteilerkassette.

Kraftfahrzeugzündanlagen liefern die Zündfunken für die Zylinder eines Motors. Herkömmliche Kraftfahrzeugzündanlagen für Verbrennungskraftmaschinen enthalten Zündkerzen, eine Hochspannungsspule und einen Zündstromverteiler, der die Hochspannungsenergie über die Zündkabel den Zündkerzen zu­ führt. Seit neuerem sind durch Mikroprozessoren gesteuerte Anlagen zur genaueren Steuerung der Motorfunktion ohne mecha­ nischen Zündstromverteiler eingeführt worden. Bei solchen An­ lagen fehlt der Zündstromverteiler. Ein Mikroprozessor steu­ ert den Motor auf der Grundlage von bei dessen Lauf erzeugten Daten. Anlagen, die einen Zündstromverteiler verwenden, benö­ tigen bei einem Standardmotoraufbau nur eine einzige Spule für vier, sechs oder acht Zylinder. Bei einer zündstromver­ teilerlosen Zündanlage wird im allgemeinen eine Spule zum Aufbau der Hochspannung für eine oder zwei Zündkerzen verwen­ det.

Beim Warten herkömmlicher Zündanlagen muß jedes Bauteil wie auch jedes Zündkabel untersucht werden, um festzustellen, welches Teil oder welche Teile der Anlage repariert oder er­ setzt werden muß bzw. müssen. Dies kann einige Zeit erfordern und verlangt zum Durchführen der Reparatur einen geschickten Mechaniker. Kürzlich wurden modulare Zündteilgruppen zum gleichzeitigen Anschließen einer Zündspule oder der Zündspu­ len an die zahlreichen Zündkerzen vorgeschlagen. Die Verwen­ dung einer einzigen Einheit zur Aufnahme der Bauteile einer Zündanlage führt bei deren Wartung zu Vorteilen. Ein Massen­ artikel läßt sich schnell ausbauen und austauschen. Ein Er­ satzteil läßt sich zum Zwecke der Qualitätskontrolle voll­ ständig überprüfen. Dies führt zu erhöhter Zuverlässigkeit und verbessertem Kundendienst.

Das Ausbilden einer abgedichteten Zündverteilerkassette ein­ schließlich der Spule erhöht die Lebensdauer. Die Unterbrin­ gung der Bauteile in einer einzigen Einheit schützt die ein­ zelnen Bauteile auch vor einer Zerstörung durch Feuchtigkeit oder Betrieb unter rauhen Bedingungen.

Die Verwendung einer einzigen Spule zum Erzeugen von vier Hochspannungen für vier getrennte Zylinder wird in dem im Na­ men von Tsutsui et al. erteilten US-Patent 43 92 473 offen­ bart. Das Tsutsui-Patent offenbart eine Zündeinheit mit Hoch­ spannungsanschlüssen, Hochspannungsdioden und Zündspulen, die zusammen montiert und in einem Kunstharz vergossen sind. Zum Anschluß der Ausgänge der Spule an die Zündkerzen werden Zündkabel verwendet. Zum Verbinden der mit den Spulenan­ schlüssen zusammenwirkenden Hochspannungsdioden an die Zündkabelanschlüsse werden Leitungsdrähte verwendet. Der Zu­ sammenbau der Tsutsui-Zündeinheit ist kompliziert, da viele Anschlüsse an die Dioden und die Spule gelötet oder auf an­ dere Weise verbunden werden müssen. Der bei dem Tsutsui-Pa­ tent erforderliche verwickelte Zusammenbau führt zu einer An­ lage, bei der der Zündteilservice beträchtliche Kosten ver­ schlingt.

Eine Zündanlage in Kassettenbauart wird in dem im Namen von Johansson et al. erteilten US-Patent 47 06 638 offenbart. Diese Zündanlage wird unmittelbar über den Zündkerzen einer Verbrennungsmaschine montiert. Das Johansson-Patent offenbart eine Anlage, bei der Leiterplatten in der Einheit mit Epoxid­ harz eingebettet und die Zündungsbauteile der Anlage auf den Leiterplatten angeordnet sind. Eine einzige Spule ist für je­ den Motorzylinder vorgesehen. Ein kapazitiver Entladekreis wird zum Speichern der Ladung verwendet und führt der Zünd­ kerze Strom zu. Die Verwendung der Leiterplatten in der Kassettenanordnung und kapazitive Entladekreise führen auf­ grund der erhöhten Herstellungs- und Bauteilekosten zu erhöh­ ten Kosten der Kassettenanordnung. Viele gelötete Verbindun­ gen werden zum Vervollständigen der Anordnung der Johansson- Einheit benötigt.

Der US 47 06 639 ist eine Zündfunkenverteilerkassette zur Montage auf einem Motor zu entnehmen, die folgende Komponen­ ten aufweist: eine eine Aussparung umschließende Gehäuse­ schale, eine in der Aussparung angeordnete Primärspule, eine an die Primärspule angrenzend angeordnete Sekundärspule, meh­ rere an die Sekundärspule elektrisch angeschlossene sekundäre Leiterrahmen und mehrere Hülsen mit je einer Fassung zur Auf­ nahme einer zugehörigen Zündkerze, wobei die Hülsen elek­ trisch an die sekundären Leiterrahmen angeschlossen sind, ge­ steuerte Stromimpulse von der elektronischen Steuereinheit an die Primärspule angelegt werden, die Sekundärspule Hochspannungssignale auf der Grundlage der Stromimpulse er­ zeugt und die Hochspannungssignale durch die sekundären Lei­ terrahmen über Hülsen ohne Zündkabel den zugehörigen Zündker­ zen zugeführt werden.

Aus US 49 03 675 ist eine Zündanlage bekannt, die auf einer Verbrennungsmaschine montiert wird, und die ausgelegt ist, um mit einer Mehrzahl separater Funkenerzeugungseinheiten magne­ tisch gekoppelt zu werden, wobei die Einheiten mit den Zylin­ dern der Verbrennungsmaschine verbunden sind. Diese Zündan­ lage weist eine Kassettenschale mit vier Hülsen auf, die zur Aufnahme von Zündkerzen geeignete Endabschnitte aufweisen.

In DE 30 43 773 A1 ist eine Zündanlage für einen Vierzylindermotor mit einer einzigen Zündspule offenbart, mit einer Zündspule, bei der mit der Motordrehzahl synchroni­ sierte elektrische Signale einer Primärspule zuführbar sind, wobei an der Sekundärspule in dem Gehäuse der Zündanlage ver­ gossene Dioden angeschlossen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung einer Zündan­ lage für einen Verbrennungsmotor mit vier Zylindern und einer einzigen Spule, die kabellos mit den Zündkerzen verbunden ist, zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Zündfunkenverteilerkassette gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstel­ len einer Zündfunkenverteilerkassette, bei dem das Kassettengehäuse mit einer Ausnehmung geformt wird, die groß genug ist, um die Zündspule und sekundäre Verteilerschal­ tungsbauteile aufzunehmen. Leitende Rahmen, im folgenden auch Leiterrahmen genannt, sind in die Kassette eingeformt und bilden zwischen der Zündspule, den Hochspannungsdioden und den für die Zündkerzen vorgesehenen Aufnahmen elektrische Leitungswege. Die Hochspannungsdioden werden durch einfaches Plazieren im Inneren der Kassette an die Zündspule ange­ schlossen, wobei jede Diode mit einer zur Aufnahme einer Zündkerze bestimmten, elektrisch leitenden Hülse verbunden wird. Die Kassette wird dann zum Umschließen der elektrischen Bauteile und Ausbilden einer unitären Packung mit einem Kunstharz gefüllt. Durch Ausbilden einer unitären Anordnung, die unmittelbar über den Zündkerzen in einer Verbrennungs­ kraftmaschine montiert werden kann, läßt sich die Zündanlage einfach durch Auswechseln der gesamten modularen Anordnung warten. Das Fehlen von Hochspannungskabeln erhöht die Zuver­ lässigkeit, vereinfacht die Diagnose von Betriebsproblemen des Motors und vereinfacht auch die Wartungsvorgänge.

Da eine einzige Spule zum Erzeugen einen Hochspannungszünd­ funkens für vier Zylinder verwendet werden kann, läßt sich die Gesamtzahl der für einen Motor benötigten Spulen herab­ setzen. Durch Herabsetzen der Anzahl der erforderlichen Spu­ len können die Kosten und das Gewicht der Zündanlage insge­ samt herabgesetzt werden.

Bei der Zündfunkenverteilerkassette werden leitende Rahmen anstelle von Zündkabeln zum Anschließen der Spule an die Zündkerzen-Aufnahmen verwendet. Leitende Rahmen bilden auch die hauptsächliche elektrische Verbindung zwischen dem Kraftfahrzeugenergiesystem und der primären Zündspule. Die leitenden Rahmen sind einfach in die Kassette einzubauende steife leitende Glieder. Die leitenden Rahmen enthalten vor­ geformte Verbinder, an die sich die Dioden, die Spule und die Zündkerzen-Aufnahmen leicht anschließen lassen. Die leitenden Rahmen stellen auch eine zuverlässige elektrische Verbindung dar, wodurch die Zuverlässigkeit der Kassette während des Be­ triebes erhöht wird.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Motors mit einer Zündanlage mit einer erfindungsgemäßen Zündfunkenverteilerkassette,

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Bauteile der erfindungsgemäßen Zündfunkenverteilerkassette und der erfindungsge­ mäßen Zündspule,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Zündfunkenverteilerkassette und der erfindungsgemäßen Zündspule,

Fig. 4a eine schematische Teilansicht der Zündspulen- und Zündfunkenverteilerschaltung, wobei der Pri­ märstrom in einer positiven Richtung fließt, und

Fig. 4b eine schematische Teilansicht der Zündspulen- und Zündfunkenverteilerschaltung, wobei der Pri­ märstrom in einer negativen Richtung fließt.

Fig. 1 zeigt eine Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 zur Verwendung mit einer mit Zündfunken gezündeten Verbrennungskraftmaschine 30. Eine im einzelnen nicht ge­ zeigte elektronische Steuereinheit steuert den Betrieb des Motors und auch die Zündung des Verbrennungsvorganges. Gemäß der Darstellung enthält die Zündfunkenverteileranordnung 10 eine Kassettenschale 12. Diese umschließt einen ausgesparten Ausschnitt 14 oder einen Hohlraum. Mehrere Hülsen 16 gehen von der Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 aus.

Unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 werden nun die inneren Bau­ teile der Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 beschrie­ ben. Mehrere Hochspannungsleiterrahmen 18 sind in der Kasset­ tenschale 12 angeordnet. Eine Primärspule 20 und eine Sekun­ därspule 22 sind zum Erzeugen einer Hochspannung vorgesehen. Ein Massekern 23 wirkt mit der Primär- und der Sekundärspule zum Verstärken der mit diesen zusammenwirkenden Magnetfelder zusammen. Dioden 24 sind in den Hochspannungsleiterrahmen 18 plaziert.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 füllt ein Epoxidfüllstoff 26 den ausgesparten Abschnitt 14 der Kassettenschale 12 aus und hält die Bauteile in dem ausgesparten Abschnitt 14 zusammen. In der bevorzugten Ausführungsform weist jede Hülse 16 eine Fassung 28 auf. Diese kann auf eine Zündkerze 30 der Verbren­ nungskraftmaschine 32 aufgesetzt werden. Die Zündfunkenverteilerkassettenanordnung 10 wird mit Befesti­ gungsmitteln 34, wie zum Beispiel Bolzen, am Motor 32 gehal­ ten. Primäre Leiterrahmen 36 sind an eine Aufnahme für einen Niederspannungseingang der Zündfunkenverteilerkassettenanord­ nung 10 angeschlossen.

Fig. 4a zeigt ein Schaltbild mit Darstellung eines ersten Kraftflußweges der Zündspule, wobei ein Eingangsstrom I_a an die Primärspule 20 angelegt wird. Der magnetische Kraftfluß von der Primärspule 20 induziert einen Strom in der Sekundär­ spule 22 und baut in dieser eine Hochspannung auf. Gemäß der Darstellung führt die Richtung, in der der Eingangsstrom I_a durch die Primärspule 20 fließt, zu einem positiv vorgespann­ ten Eingang und damit zu einer entsprechenden positiven und negativen Spannung in der Sekundärspule.

Die in Fig. 2 allgemein mit dem Bezugszeichen 24 bezeichneten Dioden werden in Fig. 4a und 4b genauer mit 24a, 24b, 24c und 24d bezeichnet. Anhand des Schaltbildes in den Fig. 4a und 4b wird die Funktion der Zündvorrichtung mit den wech­ selnden magnetischen Kraftflußrichtungen in der Zündspule er­ läutert. Der Strom I_a induziert in der Sekundärspule 22 eine Hochspannung. Am positiven Ausgang der Sekundärspule 22 liegt die Diode 24a in der Schaltung und leitet die Hochspannung zur Zündkerze 30a. Die Diode 24b blockiert jede Spannungswei­ terleitung zur Zündkerze 30b. Am negativen Ausgang der Sekun­ därspule 22 liegt die Diode 24c in der Schaltung und bloc­ kiert jede Spannungsweiterleitung zur Zündkerze 30c, während die Diode 24d eine Hochspannung zur Zündkerze 30d leitet.

In Fig. 4b fließt der Strom I_b durch die Primärspule in umge­ kehrter Richtung zum Strom I_a in Fig. 4a. Der durch den magnetischen Kraftfluß in der Sekundärspule 22 induzierte Strom baut eine Hochspannung mit einer zu der in Fig. 4a ge­ zeigten entgegengesetzten Polarität auf. Die Diode 24a liegt am negativen Ausgang in der Schaltung und verhindert eine Ak­ tivierung der Zündkerze 30a. Die Zündkerze 30b wird jedoch mit dem über die Diode 24b zugeführten Hochspannungsfunken beaufschlagt. An der positiven Seite der Sekundärspule leitet die Diode 24c und ermöglicht eine Aktivierung der Zündkerze 30c durch einen Hochspannungszündfunken, während die Diode 24d eine Spannungsweiterleitung zur Zündkerze 30d blockiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun unter Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 in seinen Einzelheiten beschrieben. In der ersten Stufe des Verfahrens wird die Kassettenschale 12 ge­ formt. Die Kassettenschale wird vorzugsweise so geformt, daß sie mehrere in dem ausgesparten Abschnitt angeordnete, vorge­ formte, elektrisch leitende Leiterrahmen 18 enthält. Von ei­ nem Massekern 23 umschlossene Primär- und Sekundärspulen 20 und 22 sind in dem ausgesparten Abschnitt nahe beieinander angeordnet, so daß der in der Primärspule fließende Strom einen Strom in der Sekundärspule induziert. Die Primär- und die Sekundärspule werden dann elektrisch an die zugehörigen Leiterrahmen angeschlossen. Die sekundären Leiterrahmen wer­ den an die Hülsen 16 angeschlossen, die von der Kassetten­ schale 12 ausgehend bis in die Verbrennungskraftmaschine ver­ laufen. Jede Hülse 16 enthält eine Fassung 28, die ein Ende einer Zündkerze aufnimmt. Mehrere Dioden werden ohne Lötung an die Glieder der sekundären Leiterrahmen angeschlossen. Die Leiterrahmenglieder sind so ausgebildet, daß sie die Dioden­ leitungen sicher aufnehmen können. Der Hohlraum wird dann mit einer Vergußmasse, wie zum Beispiel einem Epoxidharz, ge­ füllt, die die Bauteile in der Kassettenschale versiegelt und befestigt. Dies führt zu einer Zündfunkenverteilerkassette mit einem Minimum an Lötverbindungen, da zwischen den Spulen und den Zündkerzenfassungen keinerlei Zündkabel verlaufen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen einer Zündfunkenverteilerkas­ sette (10) zur Montage auf einem Motor, die folgenden Stufen enthaltend:
Ausformen einer Kassettenschale (12) mit einem ausgesparten Abschnitt (14) und vier eingeformten Hülsen (16) mit einem zur Aufnahme einer Zündkerze (30) ge­ eigneten Endabschnitt,
Befestigen von mindestens zwei Leiterrahmen in der Kassette (10) während der Ausformstufe,
Plazieren einer Primär- und einer Sekundärspule (20 und 22) in dem ausgesparten Abschnitt,
Anschließen der Primärspule (20) an einen primären Leiterrahmen (36),
Anschließen der Sekundärspule (22) und der vier Hülsen (16) an den anderen sekundären Leiterrahmen (18),
Plazieren von vier Dioden (24) in dem sekundären Leiterrahmen (18), und
Ausfüllen des ausgesparten Abschnittes (14) mit einem Harz zum Umschließen der Primärspule (20), der Se­ kundärspule (22), der Dioden (24) und der Leiterrahmen zum Ausbilden eines einstückigen Aufbaus ohne zwischen der Sekundärspule (22) und der Zündkerze (30) verlau­ fende Zündkabel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe des Plazierens einer Primär- und einer Sekun­ därspule (20 und 22) in dem ausgesparten Abschnitt die folgende Stufe umfaßt:
Ausformen eines Kerns, der aus einem lediglich au­ ßen um die Primär- und Sekundärspule verlaufenden Joch besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Füllstufe verwendete Harz ein Epoxidharz ist.