EP1671338A1 - Zündspule für einen ottomotor - Google Patents

Zündspule für einen ottomotor

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EP1671338A1
EP1671338A1 EP04766759A EP04766759A EP1671338A1 EP 1671338 A1 EP1671338 A1 EP 1671338A1 EP 04766759 A EP04766759 A EP 04766759A EP 04766759 A EP04766759 A EP 04766759A EP 1671338 A1 EP1671338 A1 EP 1671338A1
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EP
European Patent Office
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winding
ignition coil
bias
primary
coil
Prior art date
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Application number
EP04766759A
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English (en)
French (fr)
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EP1671338B1 (de
Inventor
Markus Weimert
Tim Skowronek
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1671338B1 publication Critical patent/EP1671338B1/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • 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
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/12—Ignition, e.g. for IC engines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias

Definitions

  • the invention relates to an ignition coil for a gasoline engine according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • Such an ignition coil is an energy-transmitting high-voltage source and is used in the gasoline engine to control a spark plug, which in turn ignites the fuel mixture in the combustion chamber of the engine and thus initiates the movement of the piston and thus the crankshaft.
  • the storable magnetic energy is essential for the ignition coil and depends on the structure of its magnetic ice and its material properties.
  • the magnetic circuit generally consists of a ferromagnetic material and is generally also referred to as an “iron circle”. This is usually composed of a laminated core or is designed as a metal powder core. Since the iron circle in certain embodiments does not consistently enclose the winding but has gaps, which are also called air gaps, one speaks of a "sheared" iron circle.
  • This premagnetization makes it possible to shift the magnetic saturation of the iron circuit - based on the level of the primary current - so that overall more magnetic energy can be stored in the ignition coil. In practice, this is a common measure for energy optimization of ignition coils.
  • the permanent magnet or magnets have to be installed in the iron circuit with considerable manufacturing outlay.
  • rod coils it is important that the edges of the magnets are rounded off before installation in order to counter the risk of electrical breakdown.
  • attention must be paid to the polarity of the magnet or magnets, since an incorrect polarity counteracts the desired effect of energy storage.
  • permanent magnets are temperature-dependent, so that a permanent magnet can be demagnetized at high flow rates and at the same time at high temperatures. Such demagnetization is an irreversible process.
  • the properties of a permanent magnet are primarily determined by its material and the geometry of the structure. If a permanent magnet is installed in a conventional ignition coil, its properties can no longer be specifically changed. If, for example, the same ignition coil is to be used in another engine that requires different parameters of the ignition coil, the energy optimization of the ignition coil may have to be changed. The energy optimization of the ignition coil is set by means of the premagnetization. For this purpose, the permanent magnet must be replaced and replaced by a magnet with a possibly changed geometry.
  • the invention has for its object to provide an ignition coil for a gasoline engine, in which the energy optimization is possible by adapting the bias of the iron circuit without simultaneous structural modification.
  • an ignition coil for a gasoline engine of the type mentioned at the outset that is to say with a coil core in which a primary magnetic field can be induced by means of a current-carrying, essentially coil-shaped primary winding, and an essentially coil-shaped secondary winding in which an energy field which drives at least one spark plug through the primary magnetic field can be built up, with a biasing device acting on the coil core to form a biasing field opposing the primary magnetic field, the biasing device being a current-carrying, essentially Chen coil-shaped bias winding, a bias can be advantageously achieved by the bias winding with the help of an appropriate electrical current.
  • the rod core can be lengthened, in particular in the case of rod coils, which brings further advantages in terms of energy optimization.
  • the winding length may advantageously also increase accordingly, especially since windings located above permanent magnets are hardly physically effective.
  • the premagnetization winding can be the only way of optimizing energy, since if the maximum length of the rod core is required, there may be no space left for a permanent magnet.
  • the pre-magnetization by means of additional winding is also flexible, i. H.
  • the magnetic field strength can also be freely selected by means of a corresponding control with optimal use of the core material.
  • the bias flux density can be increased up to the saturation polarization of the core material.
  • the ignition coil according to the invention is very flexible with regard to its energy yield, with no structural changes having to be made. Especially in the case of space problems in the axial direction, the invention design of an ignition coil represents an advantageous alternative to permanent magnets.
  • the bias winding can also have a price advantage over the use of permanent magnets.
  • the primary winding and the bias winding are wound essentially parallel to one another around the coil core.
  • the directions of current flow of the electrical current in mutually adjacent turns of the primary winding and the bias winding should be oriented antiparallel.
  • the power supply connections of the primary winding and the bias winding can be formed separately from one another.
  • the primary winding and the bias winding can also be controlled together and have a common power supply connection. It can be advantageous if a series resistor is connected between the power supply connection and the bias winding.
  • the bias winding can be controlled either permanently or temporarily, depending on the embodiment of the control, and thereby generates a magnetic field which counteracts the field of excitation of the primary winding and thereby causes the effect of the bias.
  • the premagnetization by means of an additional winding according to the invention is temperature-independent.
  • the end of the bias winding opposite the power supply connection can be connected to ground in a particularly simple embodiment of an ignition coil according to the invention.
  • a construction that is particularly advantageous in terms of production technology can be achieved in that the primary winding and the bias winding are wound as a single multi-layer winding on the coil core, the multi-layer winding for separating the primary winding and the bias winding being separated at at least one point and contacting the free ends for connection purposes are. In terms of production technology, this has the advantage that an additional work step is saved.
  • FIG. 1 in a simplified schematic side view of an ignition coil designed according to the invention, in which a primary winding and a bias winding are shown;
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of an ignition system with separate activation of the bias magnetization of an ignition coil according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of an ignition system with a common control of the primary winding and the bias winding of an ignition coil according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic side view of an ignition coil 10 for a gasoline engine of a motor vehicle, in which a primary winding 14 and a bias winding 20 are shown.
  • a secondary winding which is also present, is designed in a known manner and is not shown in detail in FIG. 1.
  • the primary winding 14 consists of an electrically conductive, insulated wire which is wound onto a rod core 12, the wire being wound from an end of the rod core 12 which is on the left in FIG. 1 in the direction of an end of the rod core 12 which is on the right in FIG.
  • the secondary winding (not shown) of the ignition coil 10 in which an energy field is induced by a magnetic field Hp generated on the primary side, is attached electrically insulated from the primary winding 14 adjacent to the primary winding.
  • the biasing winding 20 shown in dashed lines in FIG. 1 represents a completely independent winding in the embodiment shown.
  • the electrically conductive, insulated wire of the biasing winding 20 is from a left end of the rod core 12 in FIG. 1 in the direction of a right end in FIG of the rod core 12, the wire of the bias winding 20 being inserted into the space between the individual turns of the primary winding 14 almost over the entire extent of the windings.
  • the bias winding 20 and the primary winding 14 are thus wound in parallel over the majority of the length of the rod core 12.
  • the current flow Iv in one winding of the bias winding 20 and the current flow Ip in an adjacent winding of the primary winding 14 is anti-parallel, so that the magnetic fields that build up, a bias magnetic field Hv and the primary-side magnetic field Hp also have an anti-parallel orientation. This alignment provides the desired "bias effect"
  • the bias winding 20 can also be integrated into the primary winding 14.
  • the primary winding 14 and the bias winding 20 are separated from the winding which has been applied together by correspondingly cutting and contacting the respective wire ends.
  • the connections 22 and 24 of the primary winding 14 and the bias winding 20 can in turn be routed separately to the wiring harness of the motor vehicle via a common connector 28.
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram representation of an ignition system 1 with a separate actuation of the bias winding 20 of an ignition coil 10 according to the invention for a gasoline engine, the ignition coil 10 - as shown in FIG. 1 - having a coil core 12 on which the primary winding 14 and the Bias winding 20 are wound.
  • bias winding control line 30 is led from the current connection 22 presently connected to the (not shown) wiring harness of the motor vehicle to one end of the bias winding 20 of the ignition coil 10.
  • the other winding end of the bias winding 20 is connected to ground GND.
  • a separate primary winding control line 32 which can also be connected to the primary side power connection 24, for example, also to the (not shown) wiring harness of the motor vehicle, is led to one end of the primary winding 14 of the ignition coil 10.
  • the other end of the primary winding 14 is connected to a transistor 34. This is controlled at the base via an engine control 36 of the gasoline engine.
  • the secondary winding 16 of the ignition coil 10 which also surrounds the coil core 12
  • bias field Hv does not have to be permanently present, such separate control of the bias winding 20 of the ignition coil 10 is practical.
  • FIG. 3 shows a schematic circuit diagram representation of an ignition system 1 ′ with a common control of the primary winding 14 and the bias winding 20.
  • the primary winding control line 32 leads in the primary circuit from a power connection 26 on a wiring harness (not shown) of the motor vehicle to one end of the primary winding 14 of the ignition coil 10.
  • the other end of the primary winding 14 is connected to a transistor 34, which is controlled at the base via the engine control 36 of the gasoline engine.
  • a bias winding control line 30 is here connected to the current connection 26 of the primary winding control line 32, the bias winding control line 30 branching off from the primary winding control line 32 at a connection point 29 and via a series resistor Rv to one end of the one on the coil core 12 coiled bias winding 20 of the ignition coil 10 is guided.
  • the other winding end of the bias winding 20 is connected to ground GND.
  • the arrangement of the secondary winding 14 of the ignition coil 10 and the configuration of the secondary circuit 3 with a spark plug 18 of a gasoline engine otherwise corresponds to the embodiment according to FIG. 2.

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Abstract

Es wird eine Zündspule (10) für einen Ottornotor mit einern Spulenkern (12) vorgeschlagen, in weichern inittels einer stromdurchflossenen (1p), irn wesentlichen spulenförrnigen Primär wicklung (14) ein Prirnärmagnetfeld (HP) induzierbar ist. Die Zündspule (10) weist eine im wesentlichen spulenförrnige Sekundärwicklung (16) auf, in welcher durch das Primärmagnetfeld (HP) ein zumindest eine Zündkerze (18) ansteuerndes Energiefeld aufbaubar ist. Am Spulenkern (12) ist eine Vorrnagnetisiereinrichtung zur Ausbildung eines dem Priniärmagnetfeld (HP) entgegengerichteten Vormagnetisierungsfeld (HV) wirksarn. Die Vormagnetisierein richtung weist erfindungsgemäss eine strorndurchflossene (Iv) im wesentlichen spulenförrnige VorrnagnetisierUngswicklung (20) auf.

Description

Zündspule für einen Ottomotor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündspule für einen Ottomotor nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Eine derartige Zündspule stellt eine energieübertragende Hochspannungsquelle dar und dient im Ottomotor zur Ansteuerimg einer Zündkerze, die ihrerseits das Kraftstoffgemisch im Brennraum des Motors entzündet und so die Bewegung des Kolbens und damit der Kurbelwelle einleitet.
Das Funktionsprinzip einer derartigen Zündspule ist auch bekannt unter der Bezeichnung „Induktive Zündung" oder „Batteriezündung" und ist heute in nahezu allen fremdgezündeten Kraftstoffmotoren anzutreffen.
Die speicherbare magnetische Energie ist für die Zündspule wesentlich und hängt vom Aufbau ihres Magnetlα-eises und dessen Materialeigenschaften ab. Der Magnetlcreis besteht in der Regel aus einem ferromagnetischen Material und wird allgemein auch als „Eisenkreis" bezeichnet. Meist setzt sich dieser aus einem Blechpaket zusammen oder ist als Metallpulverkern ausgeführt. Da der Eisenkreis in bestimmten Ausführungsformell nicht durchgängig die Wicklung umschließt, sondern Lücken aufweist, die auch als Luftspalte bezeichnet werden, spricht man auch von einem „gescherten" Eisenkreis. Bei der Ansteuerung der Zündspule durch ein Motorsteuergerät wird durch den ansteigenden Primärstrom magnetische Energie in der Zündspule gespeichert. Die Energieerhöhung setzt sich nicht beliebig weit mit der Stromerhöhung fort, sondern wird durch die Sättigungsfluss- dichte des Eisenkreises begrenzt. Das bedeutet, dass mit zunehmendem Strom das Material des Eisenkreises nicht weiter aufmagnetisiert werden kann. Das Material ist magnetisch gesättigt. Diesen Zusammenhang bringt auch die sogenannte Hysteresekurve des Eisenkreises zum Ausdruck.
Um diesen physikalischen Gegebenheiten entgegenzuwirken, ist es aus der Praxis als übliche Maßnahme bekannt, einen Permanentmagneten in den Eisenkreis einzubringen. Ein solcher Permanentmagnet oder mehrere solcher Permanentmagneten werden dabei so in den Magnetlcreis integriert, dass die Richtung der Flussdichte dem Erregerfeld der stromdurchflossenen Wicklung entgegengerichtet ist. Man spricht hier auch von einer „Vormagnetisierung", da im passiven Zustand, in welchem kein elektrischer Strom fließt, bereits ein magnetischer Fluss im Eisenkreis herrscht.
Durch diese Vormagnetisierung wird es möglich, die magnetische Sättigung des Eisenkreises - bezogen auf die Höhe des Primärstromes - zu verschieben, so dass insgesamt mehr magneti- sehe Energie in der Zündspule gespeichert werden kann. Dies ist in der Praxis eine gängige Maßnahme der Energieoptimierung von Zündspulen.
Bei den sogenannten Kompaktspulen ist hierfür meist ein einziger Permanentmagnet in den Eisenkreis eingebracht, wohingegen bei den sogenannten Stabspulen vorzugsweise zwei Permanentmagneten an den jeweiligen Ende des Stabkernes in den Eisenkreis eingebracht sind.
Bei den herkömmlichen Zündspulen ist jedoch von Nachteil, dass mit erheblichem fertigungstechnischen Aufwand der oder die Permanentmagnete in den Eisenkreis eingebaut werden müssen. Besonders bei Stabspulen ist es wichtig, dass die Kanten der Magnete vor dem Einbau entsprechend abgerundet werden, um der Gefahr von elektrischen Durchschlägen zu begegnen. Zudem muss auf die Polarität der oder des Magneten geachtet werden, da eine falsche Polarität dem gewünschten Effekt der Energiespeicherung entgegenwirkt. Des weiteren sind Permanentmagnete temperaturabhängig, so dass es bei hohem Durchfluss und gleichzeitig hohen Temperaturen zur Entmagnetisierung eines Permanentmagneten kommen kann. Eine derartige Entmagnetisierung stellt einen irreversiblen Vorgang dar.
Die Eigenschaften eines Permanentmagneten werden vor allem durch dessen Material und die Geometrie des Aufbaus bestimmt. Ist ein Permanentmagnet in einer herkömmlichen Zündspule verbaut, lassen sich seine Eigenschaften nicht mehr gezielt verändern. Wenn beispielsweise die gleiche Zündspule in einem anderen Motor, der andere Kenngrößen der Zündspule verlangt, verwendet werden soll, muss unter Umständen die Energieoptimierung der Zünd- spule verändert werden. Dabei wird die Energieoptimierung der Zündspule mittels der Vormagnetisierung eingestellt. Zu diesem Zweck muss der Permanentmagnet ausgetauscht und durch einen Magneten mit möglicherweise veränderter Geometrie ersetzt werden.
Letzteres macht jedoch nachteilhafterweise einen konstruktiven Umbau der Zündspule erfor- derlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündspule für einen Ottomotor zu schaffen, bei welcher die Energieoptimierung durch Anpassung der Vormagnetisierung des Eisenkreises ohne gleichzeitigen konstruktiven Umbau möglich ist.
Darüber hinaus sollen bei der erfindungsgemäßen Zündspule keine Permanentmagneten zur Vormagnetisierung des Eisenkreises eingesetzt werden müssen, wobei der fertigungstechnische Aufwand durch umständliche Handhabung derartiger Permanentmagnete reduziert wird.
Vorteile der Erfindung
Wenn bei einer Zündspule für einen Ottomotor der eingangs genannten Art, d. h. mit einem Spulenkern, in welchem mittels einer stromdurchflossenen, im wesentlichen spulenförmigen Primärwicklung ein Primärmagnetfeld induzierbar ist, und einer im wesentlichen spulenförmigen Sekundärwicklung, in welcher durch das Primärmagnetfeld ein zumindest eine Zündkerze ansteuerndes Energiefeld aufbaubar ist, wobei am Spulenkern eine Vormagnetisierein- richtung zur Ausbildung eines dem Primärmagnetfeld entgegengerichteten Vormagnetisierungsfeld wirksam ist, die Vormagnetisiereinrichtung eine stromdurchflossene, im wesentli- chen spulenförmige Vormagnetisierungswicklung aufweist, kann durch die Vormagnetisierungswicklung mit Hilfe eines entsprechenden elektrischen Stromes vorteilhafterweise eine Vormagnetisierung erreicht werden.
Bei der konstruktiven Auslegung des Eisenkreises muss dementsprechend kein Permanentmagnet mehr berücksichtigt werden bzw. bei anderen Anwendungsfällen der Zündspule auch keine unterschiedlichen Magnetgeometrien.
Durch das Wegfallen der Permanentmagneten kann insbesondere bei Stabspulen der Stabkern entsprechend verlängert werden, was weitere Vorteile bei der Energieoptimierung bringt. In diesem Fall darf sich vorteilhafterweise auch die Wickellänge entsprechend vergrößern, zumal Windungen, die sich über Permanentmagneten befinden, physikalisch kaum wirksam sind.
Umgekehrt kann die Vormagnetisierungswickkmg die einzige Möglichkeit einer Energieoptimierung darstellen, da im Falle einer geforderten Maximallänge des Stabkerns unter Umständen kein Platz mehr für einen Permanentmagneten vorhanden ist.
Die Vormagnetisierung mittels Zusatzwicklung ist zudem flexibel, d. h. neben der Feldrich- tung kann auch die magnetische Feldstärke über eine entsprechende Ansteuerung bei optimaler Ausnutzung des Kernmaterials frei gewählt werden.
Durch Einbringen der Vormagnetisierungswicklung, die keine begrenzenden Eigenschaften wie ein Permanentmagnet besitzt, kann die Vormagnetisierungs-Flussdichte bis zur Sätti- gungspolarisation des Kernmaterials erhöht werden.
Dieser Vorteil gilt ebenso für eine sogenannte Kompaktspule, da hier herkömmlicherweise das Kernmaterial nur dann optimal ausgenutzt werden kann, wenn in den magnetischen Kreis ein Permanentmagnet großer Fläche eingesetzt wird. Dies hat neben hohen Kosten auch noch großen Platzbedarf zur Folge.
Durch die Vormagnetisierungswicklung wird die erfindungsgemäße Zündspule hinsichtlich ihrer Energieausbeute sehr flexibel, wobei keine baulichen Veränderungen vorgenommen werden müssen. Vor allem bei Platzproblemen in axialer Richtung stellt daher die erfindungs- gemäße Ausgestaltung einer Zündspule eine vorteilhafte Alternative zu Permanentmagneten dar.
Je nach Ausführungsmöglichkeit der Vormagnetisierungswicklung kann sie dadurch auch einen preislichen Vorteil gegenüber der Verwendung von Permanentmagneten haben.
Um einen möglichst guten Vormagnetisierungseffekt zu erzielen, sind die Primärwicklung und die Vormagnetisierungswicklung im wesentlichen parallel zueinander um dem Spulenkern herum gewickelt. Dabei sollten die Stromflussrichtungen des elektrischen Stromes in einander benachbarten Windungen der Primärwicklung und der Vormagnetisierungswicklung antiparallel ausgerichtet sein.
Um eine möglichst freie Ansteuerung der Vormagnetisierungswicklung zu erreichen, können die Stromversorgungsanschlüsse der Primärwicklung und der Vormagnetisierungswicklung voneinander getrennt ausgebildet sein.
Alternativ können die Primärwicklung und die Vormagnetisierungswicklung aber auch gemeinsam angesteuert sein und einen gemeinsamen Stromversorgungsanschluss aufweisen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Stromversorgungsanschluss und der Vormagnetisierungswicklung ein Vorwiderstand geschaltet ist.
Die Vormagnetisierungswicklung lässt sich je nach Ausführungsform der Ansteuerung entweder dauerhaft oder zeitweilig ansteuern und erzeugt dadurch ein magnetisches Feld, welches dem Erregerfeld der Primärwicklung entgegenwirkt und dadurch den Effekt der Vor- magnetisierung hervorruft.
Bei einer geeigneten Stromansteuerung ist die Vormagnetisierung mittels zusätzlicher Wicklung gemäß der Erfindung temperaturunabhängig.
Das dem Stromversorgungsanschluss entgegengesetzte Ende der Vormagnetisierungswicklung kann bei einer besonders einfachen Ausführungsform einer Zündspule gemäß der Erfindung mit Masse verschaltet sein. Ein fertigungstechnisch besonders vorteilhafter Aufbau kann dadurch erreicht werden, dass die Primärwicklung und die Vormagnetisierungswicklung als eine einzige mehrlagige Wicklung auf dem Spulenkern aufgewickelt ist, wobei die mehrlagige Wicklung zur Separierung von Primärwicklung und Vormagnetisierungswicklung an zumindest einer Stelle aufgetrennt ist und die freien Enden zu Anschlusszwecken kontaktiert sind. Dies hat fertigungstechnisch den Vorteil, dass ein zusätzlicher Arbeitsgang eingespart wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen
Figur 1 in vereinfachter schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäß ausgestaltete Zündspule, bei der eine Primärwicklung und eine Vormagnetisierungswicklung dargestellt sind; Figur 2 eine schematische Schaltbilddarstellung eines Zündsystems mit einer separaten Ansteuerung der Vormagnetisierungswickkmg einer Zündspule gemäß Figur 1 ; und Figur 3 eine schematische Schaltbilddarstellung eines Zündsystems mit einer gemeinsamen Ansteuerung der Primärwicklung und der Vormagnetisierungswicklung einer Zündspule gemäß Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figur 1 zeigt in vereinfachter schematischer Seitenansicht eine Zündspule 10 für einen Ottomotor eines Kraftfahrzeuges, bei der eine Primärwicklung 14 und eine Vormagnetisierungswicklung 20 dargestellt sind. Eine ebenfalls vorhandene Sekundärwicklung ist in bekannter Weise ausgeführt und in Figur 1 nicht näher dargestellt.
Die Primärwicklung 14 besteht aus einem elektrisch leitfähigen, isolierten Draht, der auf einen Stabkern 12 aufgewickelt ist, wobei der Draht von einem in Figur 1 linken Ende des Stabkerns 12 in Richtung auf ein in Figur 1 rechtes Ende des Stabkerns 12 aufgewickelt ist. Die nicht näher gezeigte Sekundärwicklung der Zündspule 10, in welcher durch ein primär- seitig erzeugtes Magnetfeld Hp ein Energiefeld induziert wird, ist angrenzend an die Primärwicklung 14 von dieser elektrisch isoliert angebracht.
Die in Figur 1 gestrichelt dargestellte Vormagnetisierungswicklung 20 stellt in der gezeigten Ausführungsform eine komplett eigenständige Wicklung dar. Dabei ist der elektrisch leitfähige, isolierte Draht der Vormagnetisierungswicklung 20 von, einem in Figur 1 linken Ende des Stabkerns 12 in Richtung auf ein in Figur 1 rechtes Ende des Stabkerns 12 aufgewickelt, wobei nahezu über den kompletten Erstreckungsbereich der Wicklungen der Draht der Vor- magnetisierungswicklung 20 in den Zwischenraum zwischen den einzelnen Windungen der Primärwicklung 14 eingelegt ist. Die Vormagnetisierungswicklung 20 und die Primärwicklung 14 sind somit über den Großteil der Länge des Stabkernes 12 parallel gewickelt.
Der Stromfluss Iv in einer Wicklung der Vormagnetisierungswicklung 20 und der Stromfluss Ip in einer benachbarten Wicklung der Primärwicklung 14 ist antiparallel, so dass auch die sich aufbauenden Magnetfelder, ein Vormagnetisierungsfeld Hv und das primärseitige Magnetfeld Hp, eine antiparallele Ausrichtung aufweisen. Diese Ausrichtung liefert den gewünschten "Vormagnetisierungseffekt"
Bei der Ausführung gemäß Figur 1 ist ein Anschluss 24 zur Zuführung eines elektrischen
Stroms I in die Primärwicklung 14 von einem Anschluss 22 zur Zuführung eines elektrischen Stroms Iy in die Vormagnetisierungswicklung 20 getrennt angeordnet. Dabei können beide Anschlüsse 22 und 24 separat über einen gemeinsamen Stecker 28 auf einen Kabelbaum eines Kraftfahrzeuges geführt werden.
In einer alternativen Ausflihrungsform kann die Vormagnetisierungswicklung 20 auch in die Primärwicklung 14 integriert werden. Bei der Herstellung einer derartigen "integrierten" Vormagnetisierungswicklung 20 werden in einem einzigen Aufwickelvorgang mehr Primärwindungen als notwendig auf den Stabkern 12 aufgewickelt. Anschließend werden sowohl die Primärwicklung 14 als auch die Vormagnetisierungswicklung 20 durch entsprechendes Auftrennen und Kontaktieren der jeweiligen Drahtenden aus der zusammen aufgebrachten Wicklung separiert. Dabei können wiederum die Anschlüsse 22 und 24 der Primärwicklung 14 und der Vormagnetisierungswicklung 20 separat über einen gemeinsamen Stecker 28 auf den Kabelbaum des Kraftfahrzeuges geführt werden. Die Figur 2 zeigt eine schematische Schaltbilddarstellung eines Zündsystems 1 mit einer separaten Ansteuerung der Vormagnetisierungswicklung 20 einer erfindungsgemäßen Zündspule 10 für einen Ottomotor, wobei die Zündspule 10 -wie in Figur 1 gezeigt - einen Spu- lenkern 12 aufweist, auf den die Primärwicklung 14 und die Vormagnetisierungswicklung 20 aufgewickelt sind.
Hier ist eine separate Vormagnetisierungswicklungs-Ansteuerungsleitung 30 von dem vorliegend mit dem (nicht gezeigten) Kabelbaum des Kraftfahrzeuges verbundenen Stromanschluss 22 zum einen Ende der Vormagnetisierungswicklung 20 der Zündspule 10 geführt. Das andere Wicklungsende der Vormagnetisierungswicklung 20 ist auf Masse GND geschaltet.
In einem einen Steuerkreis darstellenden Primärkreis 2 des Zündsystems 1 ist eine separaten Primärwicklungs-Ansteuerungsleitung 32, die an dem primärseitigen Stromanschluss 24 beispielsweise ebenfalls mit dem (nicht gezeigten) Kabelbaum des Kraftfahrzeuges verbunden sein kann, zu einem Ende der Primärwicklung 14 der Zündspule 10 geführt. Das andere Ende der Primärwicklung 14 ist mit einem Transistor 34 verschaltet. Dieser wird an der Basis über eine Motorsteuerung 36 des Ottomotors angesteuert.
Die ebenfalls den Spulenkern 12 umgebende Sekundärwicklung 16 der Zündspule 10 ist
Bestandteil eines einen Zündungskreis bildenden Sekundärkreises 3, in dem sie in bekannter Art und Weise mit einem Ende eine mit einer Masse GND verschaltete Zündkerze 18 eines Ottomotors kontaktiert.
Insbesondere dadurch, dass das Vormagnetisierungsfeld Hv nicht permanent vorhanden sein muss, ist eine derartige separate Ansteuerung der Vormagnetisierungswicklung 20 der Zündspule 10 praktikabel.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Schaltbilddarstellung eines Zündsystems 1' mit einer gemeinsamen Ansteuerung der Primärwicklung 14 und der Vormagnetisierungswicklung 20.
Bei dieser Ausführung führt wie bei dem Zündsystem 1 der Figur 2 im Primärkreis die Pri- märwicklungs-Ansteuerungsleitung 32 von einem Stromanschluss 26 an einem (nicht gezeigten) Kabelbaum des Kraftfahrzeuges zu einem Ende der Primärwicklung 14 der Zündspule 10. Das andere Ende der Primärwicklung 14 ist mit einem Transistor 34 verschaltet, welcher an der Basis über die Motorsteuerung 36 des Ottomotors angesteuert wird.
Eine Vormagnetisierungswicklungs-Ansteuerungsleitung 30 ist hier mit dem Stromanschluss 26 der Primärwicklungs-Ansteuerungsleitung 32 verbunden, wobei die Vormagnetisierungs- wicklungs-Ansteuerungsleitung 30 von der Primärwicklungs-Ansteuerungsleitung 32 an einer Anschlussstelle 29 abzweigt und über einen Vorwiderstand Rv zum einen Ende der auf den Spulenkern 12 aufgewickelten Vormagnetisierungswicklung 20 der Zündspule 10 geführt ist. Das andere Wicklungsende der Vormagnetisierungswicklung 20 ist auf Masse GND geschal- tet.
Die Anordnung der Sekundärwicklung 14 der Zündspule 10 und die Ausgestaltung des Sekundärkreises 3 mit einer Zündkerze 18 eines Ottomotors entspricht im Übrigen der Ausführung nach Figur 2.
Alternativ sind noch weitere Varianten der Ansteuerung denkbar. Wichtig ist dabei jeweils, dass ein zu dem Primärfeld Hp antiparallel ausgerichtetes Vormagnetisierungsfeld Hv aufgebaut wird, um eine Energieoptimierung durch Anpassung der Vormagnetisierung des Eisenkreises zu erreichen.

Claims

Ansprüche
1. Zündspule (10) für einen Ottomotor mit einem Spulenkern (12), in welchem mittels einer stromdurchflossenen (Ip), im wesentlichen spulenformigen Primärwicklung (14) ein Primärmagnetfeld (Hp) induzierbar ist, und einer im wesentlichen spulenformigen Sekundärwicklung (16), in welcher durch das Primärmagnetfeld (Hp) ein zumindest eine Zündkerze (18) ansteuerndes Energiefeld aufbaubar ist, wobei am Spulenkern (12) eine Vormagnetisiereinrichtung zur Ausbildung eines dem Primärmagnetfeld (Hp) entgegengerichteten Vormagnetisierungsfeld (Hv) wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormagnetisiereinrichtung eine stromdurchflossene (Iv) im wesentlichen spu- lenförmige Vormagnetisierungswicklung (20) aufweist.
2. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (14) und die Vormagnetisierungswicklung (20) im wesentlichen pa- rallel zueinander um den Spulenkern (12) herum gewickelt sind.
3. Zündspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromflussrich- tungen des elektrischen Stromes (Ip bzw. Iv) in einander benachbarten Windungen der Primärwicklung (14) und der Vormagnetisierungswicklung (20) antiparallel ausgerich- tet sind.
4. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- versorgungsanschlüsse (22, 24) der Primärwicklung (14) und der Vormagnetisierungswickkmg (20) voneinander getrennt ausgebildet sind.
5. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (14) und die Vormagnetisierungswicklung (20) einen gemeinsamen Stromversorgungsanschluss (26) aufweisen.
6. Zündspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stromversorgungsanschluss (26) und der Vormagnetisierungswicklung (20) ein Vorwiderstand (Rv) geschaltet ist.
7. Zündspule nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Stromversorgungsanschluss (22, 24; 26) entgegengesetztes Ende der Vormagnetisierungswicklung (20) mit Masse (GND) verschaltet ist.
8. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (14) und die Vormagnetisierungswicklung (20) als eine einzige mehrlagi- ge Wicklung auf dem Spulenkern (12) aufgewickelt ist, wobei die mehrlagige Wicklung zur Separierung von Primärwicklung (14) und Vormagnetisierungswicklung (20) an zumindest einer Stelle aufgetrennt ist und die freien Enden zu Anschlusszwecken kontaktiert sind.
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