EP0907019A2 - Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0907019A2
EP0907019A2 EP98118473A EP98118473A EP0907019A2 EP 0907019 A2 EP0907019 A2 EP 0907019A2 EP 98118473 A EP98118473 A EP 98118473A EP 98118473 A EP98118473 A EP 98118473A EP 0907019 A2 EP0907019 A2 EP 0907019A2
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EP
European Patent Office
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ignition
spark plug
ignition device
coil
insulator
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EP98118473A
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Manfred Dr. Adolf
Werner Niessner
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BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Original Assignee
Beru AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines

Definitions

  • the invention relates to an ignition device for a Internal combustion engine with an ignition coil with primary and secondary windings and coil core and a spark plug with a spark plug body and isolator.
  • Known ignition systems for an internal combustion engine exist essentially from an ignition coil, one starting from it Ignition cable, a spark plug connector that with the Ignition cable is connected, and a spark plug on which the Spark plug connector is inserted. Because of this training usual ignition systems result from several individual components there are numerous interfaces at which in a known manner High voltage flashovers and contact problems can occur. You can also use the spark plug connector, for example and the ignition lead will experience increased capacitive loads.
  • the object underlying the invention is accordingly in an ignition device of the aforementioned Art to create that without the known ignition systems necessary interfaces.
  • this object is achieved by that the ignition coil and the spark plug to a component are interconnected.
  • the required Preload force for sealing the ignition device on the engine compartment side can be achieved by a screwing device, with which the ignition device in the cylinder head of the internal combustion engine is screwed in.
  • this training is a defined correct placement the electrode arrangement in the combustion chamber. The mixture accessibility the spark gap can then be optimal in each cylinder to the mixture flow during assembly.
  • the ignition device comprises a spark plug part and an ignition coil part that becomes a component are interconnected.
  • the combustion chamber side arranged insulator 1 of the spark plug part centrally in a metallic body 2 arranged.
  • the metallic one Body 2 is connected to a metallic shell 3, the forms the outer shell of the ignition coil 4 of the ignition coil part, which essentially consists of a coil core 5, a secondary winding 6 and a primary winding 7.
  • the primary or part of the ignition device on the engine compartment is with a Screw-in device 8, e.g. in the form of a hexagon, bihex formed, and a screw thread 9 is on the combustion chamber side provided to mechanically ignite the igniter in the cylinder head to attach stably.
  • the metallic jacket 3 is inner-walled with a casting cup 14 made of a plastic material or provided with a plastic coating so that the Spark plug part and the ignition coil part with a plastic casting compound 15 can be poured out in a vacuum. If the metallic shell 3 has a longitudinal slot, is the Casting cup 14 necessary.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the invention Ignition device from a spark plug part and an ignition coil part, as already described with reference to FIG. 1 was and is shown in Fig. 1.
  • the combustion chamber side of the metallic body 2 formed without a thread and instead provided with a cylindrical socket 16, the opens into a conical sealing seat 17.
  • the ignition device is on the engine compartment side with a screw-in device 18 provided, via which the required preload force is generated can to the ignition device with the conical Seal sealing seat 17 pressure-tight on the combustion chamber side.
  • the advantage of the embodiment shown in FIG. 2 is that a defined correct position Introducing the spark gap, i.e. the electrode arrangement, is possible in the combustion chamber. Thereby the mixture accessibility the spark gap in each cylinder is optimal for the mixture flow be set and thus an ideal ignition be initiated.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the invention Ignition device in which a spark plug part and an ignition coil part in one piece with each other are connected.
  • a ceramic insulator 19 is designed that it is centrally housed in a metallic body 20 is.
  • the engine compartment side part of the insulator 19 is used as the bobbin 22 of the secondary winding 21 of the ignition coil.
  • the axial bore of the insulator 19 is dimensioned so that a Coil core 23 and an ignition pin 24 and a center electrode 25 can be introduced.
  • the embodiment is the primary winding 26 outside arranged to the secondary winding 21.
  • the outer shell the ignition device consists of a metallic jacket 27, which is connected to the metallic body 20.
  • This in Fig. 3 illustrated embodiment of an ignition device is with a plug connection on the combustion chamber side and a screw-in device 28 on the engine compartment side.
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of the invention Ignition device with a one-piece design Insulator 30, the insulator of the combustion chamber
  • the spark plug part forms the function and on the engine compartment side a coil can for the ignition coil part.
  • Combustion chamber side is the ceramic insulator 30 in a metallic Body 31 added.
  • the part of the isolator on the engine compartment side 31 is in the form of a cup 31a so that an ignition coil with primary winding 32, secondary winding 33, Coil core 34 and bobbin 35, 36 is received therein.
  • the electrical contact between the ignition coil part and the Spark plug part goes over a sleeve 37 and an ignition pin 38, which is arranged in the combustion chamber-side part of the insulator 31 is.
  • the firing pin 38 and one also in the isolator 30 arranged center electrode 39 are by means of an electrical conductive glass melt 40 in the combustion chamber area of the ceramic insulator 30.
  • a screw-in device 41 is provided, which ensures that the ignition device is mechanically stable can be introduced into the cylinder head.
  • Combustion chamber side on metallic body 31 is sealed on a conical Seal seat 42.
  • a metallic sheet 43 is introduced as a cup 31a.
  • the necessary pre-tensioning force for pressure-tight sealing of the Ignition device can, for example, in the form of a Union nut with screw thread for screwing into the Be formed cylinder head.
  • the electrode configuration of the spark plug part is like this trained to have a life expectancy of more than 200,000 km mileage of the one equipped with the ignition device Motor vehicle is ensured.
  • the radio link electrodes for example with a precious metal like platinum, Armored iridium etc.
  • the ceramic insulator is designed with spark gaps, for the long service life and good cold start properties to ensure.
  • the ignition devices described above can be used in all Internal combustion engines are installed, geometric installation conditions do not have to be considered.

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Abstract

Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung und Spulenkern und einer Zündkerze mit Zündkerzenkörper und Isolator. Die Zündspule und die Zündkerze sind zu einem Bauteil fest miteinander verbunden, so daß Schnittstellen zwischen der Zündspule und der Zündleitung, zwischen der Zündleitung und dem Zündkerzenstecker und zwischen dem Zündkerzenstecker und der Zündkerze, die bei bekannten Zündanlagen vorhanden sind, vermieden werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung und Spulenkern und einer Zündkerze mit Zündkerzenkörper und Isolator.
Bekannte Zündanlagen für eine Brennkraftmaschine bestehen im wesentlichen aus einer Zündspule, einer davon ausgehenden Zündleitung, einem Zündkerzenstecker, der mit der Zündleitung verbunden ist, und einer Zündkerze, auf den der Zündkerzenstecker gesteckt ist. Aufgrund dieser Ausbildung üblicher Zündanlagen aus mehreren Einzelbauteilen ergeben sich zahlreiche Schnittstellen, an denen in bekannter Weise Hochspannungsüberschläge und Kontaktprobleme auftreten können. Außerdem können beispielsweise durch den Zündkerzenstecker und die Zündleitung erhöhte kapazitive Lasten auftreten.
Die Vielzahl an Bauteilen erschwert darüber hinaus die Logistik und begrenzt die Lebensdauer der Zündanlage.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgemäß darin, eine Zündeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne die bei bekannten Zündanlagen notwendigen Schnittstellen auskommt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zündspule und die Zündkerze zu einem Bauteil fest miteinander verbunden sind.
Durch die feste Verbindung der Zündspule mit der Zündkerze fehlen Schnittstellen, wie sie bei bekannten Zündanlagen zwischen der Zündspule und der Zündleitung, der Zündleitung und dem Zündkerzenstecker und dem Zündkerzenstecker und der Zündkerze jeweils auftreten. Das verringert in erheblichem Maße den logistischen Aufwand der Disposition und Arbeitsplanung, beseitigt die bekannten Schnittstellenprobleme, wie beispielsweise Funkenüberschläge, Kriechstromverluste bei Nässe und/oder bei Verschmutzung, Verringerung der kapazitiven Last usw..
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 9.
Wenn insbesondere die Zündeinrichtung brennraumseitig ohne Gewinde als Steckhülse ausgebildet ist, kann die benötigte Vorspannkraft zum Abdichten der Zündeinrichtung motorraumseitig durch eine Einschraubvorrichtung erzielt werden, mit der die Zündeinrichtung in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingeschraubt wird. Ein besonderer Vorteil dieser Ausbildung ist ein definiertes lagerichtiges Einbringen der Elektrodenanordnung im Brennraum. Die Gemischzugänglichkeit der Funkenstrecke kann dann in jedem Zylinder optimal zu der Gemischströmung bei der Montage festgelegt werden.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
  • Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
  • Fig. 2 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
  • Fig. 3 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels und
  • Fig. 4 eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels.
    • Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung umfaßt einen Zündkerzenteil und einen Zündspulenteil, die zu einem Bauteil fest miteinander verbunden sind. Dazu ist der brennraumseitig angeordnete Isolator 1 des Zündkerzenteils zentrisch in einem metallischen Körper 2 angeordnet. Der metallische Körper 2 ist mit einem metallischen Mantel 3 verbunden, der die äußere Hülle der Zündspule 4 des Zündspulenteils bildet, die im wesentlichen aus einem Spulenkern 5, einer Sekundärwicklung 6 und einer Primärwicklung 7 besteht. Der primär- oder motorraumseitige Teil der Zündeinrichtung ist mit einer Einschraubeinrichtung 8, z.B. in Form eines Sechskant, Bihex ausgebildet, und brennraumseitig ist ein Einschraubgewinde 9 vorgesehen, um die Zündeinrichtung im Zylinderkopf mechanisch stabil zu befestigen.
    Im Isolator 1 des Zündkerzenteils ist mittig eine Mittelelektrode 10 mit einem Zündstift 11 durch eine elektrisch leitende Glasschmelze 12 motordruckdicht eingeschmolzen. Ein Sekundärspulenkörper 13 und der Zündstift 11 bilden dafür den elektrischen Kontakt. Der metallische Mantel 3 ist innwandig mit einem Vergußbecher 14 aus einem Kunststoffmaterial oder mit einer Kunststoffbeschichtung versehen, damit der Zündkerzenteil und der Zündspulenteil mit einer Kunststoffgußmasse 15 im Vakuum ausgegossen werden können. Wenn der metallische Mantel 3 einen Längsschlitz aufweist, ist der Vergußbecher 14 notwendig.
    Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung aus einem Zündkerzenteil und einem Zündspulenteil, wie es bereits anhand von Fig. 1 beschrieben wurde und in Fig. 1 dargestellt ist. Im Gegensatz zu der Ausbildung von Fig. 1 ist jedoch brennraumseitig der metallische Körper 2 ohne ein Gewinde ausgebildet und stattdessen mit einer zylindrischen Steckhülse 16 versehen, die in einem kegelförmigen Dichtsitz 17 mündet. Die Zündeinrichtung ist motorraumseitig mit einer Einschraubvorrichtung 18 versehen, über die die benötigte Vorspannkraft erzeugt werden kann, um die Zündeinrichtung mit dem kegelförmigen Dichtsitz 17 brennraumseitig druckdicht abzudichten.
    Der Vorteil des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß ein definiertes lagerichtiges Einbringen der Funkenstrecke, d.h. der Elektrodenanordnung, im Brennraum möglich ist. Dabei kann die Gemischzugänglichkeit der Funkenstrecke in jedem Zylinder optimal zur Gemischströmung festgelegt werden und somit eine ideale Entflammung eingeleitet werden.
    Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung, bei der ein Zündkerzenteil und ein Zündspulenteil in einem Stück unlösbar miteinander verbunden sind. Ein keramischer Isolator 19 ist so ausgebildet, daß er zentrisch in einem metallischen Körper 20 aufgenommen ist. Der motorraumseitige Teil des Isolators 19 dient als Spulenkörper 22 der Sekundärwicklung 21 der Zündspule. Die axiale Bohrung des Isolators 19 ist so bemessen, daß ein Spulenkern 23 sowie ein Zündstift 24 und eine Mittelelektrode 25 eingebracht werden können. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Primärwicklung 26 außen liegend zur Sekundärwicklung 21 angeordnet. Die äußere Hülle der Zündeinrichtung besteht aus einem metallischen Mantel 27, der mit dem metallischen Körper 20 verbunden ist. Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Zündeinrichtung ist mit einer brennraumseitigen Steckverbindung und einer motorraumseitigen Einschraubeinrichtung 28 ausgebildet.
    Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung mit einem in einem Stück ausgebildeten Isolator 30, der brennraumseitig den Isolator des Zündkerzenteils bildet und motorraumseitig die Funktion eines Spulenbechers für den Zündspulenteil hat. Brennraumseitig ist der keramische Isolator 30 in einem metallischen Körper 31 aufgenommen. Der motorraumseitige Teil des Isolators 31 ist in Form eines Bechers 31a so ausgebildet, daß eine Zündspule mit Primärwicklung 32, Sekundärwicklung 33, Spulenkern 34 und Spulenkörper 35, 36 darin aufgenommen ist. Der elektrische Kontakt zwischen dem Zündspulenteil und dem Zündkerzenteil geht über eine Hülse 37 und einen Zündstift 38, der im brennraumseitigen Teil des Isolators 31 angeordnet ist. Der Zündstift 38 und eine gleichfalls im Isolator 30 angeordnete Mittelelektrode 39 sind mittels einer elektrisch leitenden Glasschmelze 40 im brennraumseitigen Bereich des keramischen Isolators 30 angeordnet. Im motorraumseitigen Teil ist eine Einschraubeinrichtung 41 vorgesehen, die dafür sorgt, daß die Zündeinrichtung mechanisch stabil im Zylinderkopf eingebracht werden kann. Brennraumseitig am metallischen Körper 31 erfolgt die Abdichtung an einem kegelförmigen Dichtsitz 42. Am äußeren Mantel des in einem Stück ausgebildeten Isolators 30 im Bereich seiner Ausbildung als Becher 31a ist ein metallisches Blech 43 eingebracht.
    Die motorraumseitig vorgesehene Einschraubeinrichtung bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, die die notwendige Vorspannkraft zum druckdichten Abdichten der Zündeinrichtung liefert, kann beispielsweise in Form einer Überwurfmutter mit Einschraubgewinde zum Einschrauben in den Zylinderkopf ausgebildet sein.
    Die Elektrodenkonfiguration des Zündkerzenteils ist so ausgebildet, daß eine Lebenserwartung von mehr als 200 000 km Laufleistung des mit der Zündeinrichtung versehenen Kraftfahrzeuges sichergestellt ist. Dazu sind die Funkstreckenelektroden beispielsweise mit einem Edelmetall wie Platin, Iridium usw. armiert. Vorzugsweise sind an der Fußspitze des keramischen Isolators Gleitfunkenstrecken ausgebildet, um die hohe Lebensdauer und gute Kaltstarteigenschaften zu gewährleisten. Durch diese Ausbildung in einem Stück mit dem Zündkerzenteil wird aus dem bisherigen Verschleißteil Zündkerze ein Motorteil Zündkerze.
    Die oben beschriebenen Zündeinrichtungen können in alle Brennkraftmaschinen eingebaut werden, geometrische Einbauverhältnisse müssen nicht beachtet werden.

    Claims (9)

    1. Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung und Spulenkern und einer Zündkerze mit Zündkerzenkörper und Isolator, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspule und die Zündkerze zu einem Bauteil fest miteinander verbunden sind.
    2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator der Zündkerze zum Gehäuse der Zündspule verlängert ist, in dem die Primär- und Sekundärwicklung und den Spulenkern aufgenommen sind.
    3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator der Zündkerze zum Sekundärspulenkörper der Zündspule verlängert ist, in dem der Zündspulenkern aufgenommen ist.
    4. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündkerzenkörper mit einem metallischen Mantel die äußere Hülle der Zündspule bildet.
    5. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß brennraumseitig ein Einschraubgewinde und motorraumseitig eine Einschraubeinrichtung vorgesehen sind.
    6. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß brennraumseitig eine die Elektrodenlage fixierende Dichteinrichtung ausgebildet ist und motorraumseitig eine Einschraubvorrichtung vorgesehen ist.
    7. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenkonfiguration der Zündkerze brennraumseitig auf der Zündspule so abgestimmt ist, daß eine Lebenserwartung von mehr als 200.000 km sichergestellt ist.
    8. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstreckenelektroden der Zündkerze mit einem Edelmetall wie z.B. Platium, Iridium usw. armiert sind.
    9. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fußspitze des Isolators Gleitfunkenstrecken ausgebildet sind.
    EP98118473A 1997-10-01 1998-09-30 Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine Withdrawn EP0907019A3 (de)

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