EP1671338B1 - Zündspule für einen ottomotor - Google Patents

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EP1671338B1
EP1671338B1 EP04766759A EP04766759A EP1671338B1 EP 1671338 B1 EP1671338 B1 EP 1671338B1 EP 04766759 A EP04766759 A EP 04766759A EP 04766759 A EP04766759 A EP 04766759A EP 1671338 B1 EP1671338 B1 EP 1671338B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
premagnetization
ignition coil
primary
ignition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04766759A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1671338A1 (de
Inventor
Markus Weimert
Tim Skowronek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1671338A1 publication Critical patent/EP1671338A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1671338B1 publication Critical patent/EP1671338B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • 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 closer defined in the preamble of claim 1. Art.
  • 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 circuit and its material properties.
  • the magnetic circuit is usually made of a ferromagnetic material and is commonly referred to as an "iron circle". Usually this is composed of a laminated core or is designed as a metal powder core. Since the iron circuit in certain embodiments does not consistently wrap around the winding but has gaps, also referred to as air gaps, it is also referred to as a "sheared" iron circle.
  • a permanent magnet in the iron cycle.
  • Such a permanent magnet or a plurality of such permanent magnets are integrated into the magnetic circuit in such a way that the direction of the flux density is directed counter to the excitation field of the current-carrying winding. This is also referred to as a "premagnetization", since in the passive state, in which no electric current flows, there is already a magnetic flux in the iron circuit.
  • This biasing makes it possible to shift the magnetic saturation of the iron circuit, based on the magnitude of the primary current, so that more total magnetic energy can be stored in the ignition coil. This is in practice a common measure of energy optimization of ignition coils.
  • permanent magnets are temperature-dependent, so that it can come at high flow and high temperatures at the same time for demagnetization of a permanent magnet. Such demagnetization is an irreversible process.
  • the properties of a permanent magnet are mainly 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 modified in a targeted manner. For example, if the same ignition coil is to be used in another engine that requires other characteristics of the ignition coil, the energy optimization of the ignition coil may need to be changed. The energy optimization of the ignition coil is adjusted by means of the bias. For this purpose, the permanent magnet must be replaced and replaced by a magnet with possibly modified geometry.
  • the invention has for its object to provide an ignition coil for a gasoline engine, in which the energy optimization by adjusting the bias of the iron circuit without simultaneous structural modification is possible.
  • an ignition coil for a gasoline engine of the type mentioned ie with a coil core, in which by means of a current-carrying, substantially coil-shaped primary winding, a primary magnetic field is inducible, and a substantially coil-shaped secondary winding, in which by the primary magnetic field, at least one spark plug-driving energy field can be built, wherein on the coil core a biasing device for forming a primary magnetic field of the opposite bias field is effective, the biasing a current-carrying, essentially Having coil-shaped bias winding, can be achieved by the bias winding by means of a corresponding electric current advantageously a bias.
  • the rod core can be correspondingly extended, in particular in the case of rod coils, which brings about further advantages in energy optimization.
  • the winding length may increase accordingly, especially as turns, which are located on permanent magnets, are physically hardly effective.
  • Vormagnetleiterswicklung represent the only way to optimize energy, since in the case of a required maximum length of the rod core under certain circumstances no space for a permanent magnet is available.
  • the bias by means of additional winding is also flexible, d. H.
  • the magnetic field strength can be freely selected via an appropriate control with optimal utilization 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 in terms of energy yield, with no structural changes must be made. Especially in space problems in the axial direction therefore provides the invention Embodiment of an ignition coil is an advantageous alternative to permanent magnets.
  • the primary winding and the bias winding are wound substantially parallel to each other around the spool core.
  • the current flow directions of the electric current should be aligned in antiparallel in adjacent turns of the primary winding and the Vormagnetleiterswicklung.
  • the power supply terminals of the primary winding and the bias winding can be formed separately from each other.
  • the primary winding and the bias winding may also be jointly controlled and have a common power supply connection. It may be advantageous if a series resistor is connected between the power supply terminal and the bias winding.
  • the bias winding can be actuated either permanently or temporarily, and thereby generates a magnetic field which counteracts the field of excitation of the primary winding and thereby causes the effect of premagnetization.
  • the bias by means of additional winding according to the invention is temperature independent.
  • the opposite end of the power supply terminal of the bias winding can be connected in a particularly simple embodiment of an ignition coil according to the invention with ground.
  • a manufacturing technology particularly advantageous structure can be achieved in that the primary winding and the Vormagnetleiterswicklung is wound as a single multi-layer winding on the spool core, wherein the multi-layer winding is separated to separate primary and Vormagnetleiterswicklung at least one point and contacted the free ends for connection purposes are.
  • This has manufacturing technology the advantage that an additional operation is saved.
  • 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. An existing secondary winding is performed in a known manner and not shown in detail in Figure 1.
  • the primary winding 14 consists of an electrically conductive, insulated wire, which is wound on a rod core 12, wherein the wire is wound from a left in Figure 1 end of the rod core 12 in the direction of a in Figure 1 right end of the rod core 12.
  • the secondary winding, not shown in greater detail, of the ignition coil 10, in which an energy field is induced by a magnetic field Hp generated on the primary side, is mounted adjacent to the primary winding 14 of this electrically insulated.
  • the bias winding 20 shown in dashed lines in FIG. 1 represents a completely independent winding.
  • the electrically conductive, insulated wire of the bias winding 20 is of a left end of the rod core 12 in FIG. 1 in the direction of a right end in FIG wound around the rod core 12, wherein the wire of the bias winding 20 is inserted into the space between the individual turns of the primary winding 14 almost over the entire extent range of the windings.
  • the bias winding 20 and the primary winding 14 are thus wound in parallel over most of the length of the rod core 12.
  • a connection 24 for supplying an electrical current I P to the primary winding 14 is arranged separately from a connection 22 for supplying an electrical current I V to the bias winding 20.
  • both terminals 22 and 24 can be performed separately via a common connector 28 on a wiring harness of a motor vehicle.
  • the bias winding 20 may also be integrated into the primary winding 14.
  • the primary winding 14 and the bias winding 20 are separated by appropriately separating and contacting the respective wire ends of the co-applied winding.
  • the terminals 22 and 24 of the primary winding 14 and the bias winding 20 can be performed separately via a common connector 28 on the wiring harness of the motor vehicle.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of an ignition system 1 with a separate control of the bias winding 20 of an ignition coil 10 according to the invention for a gasoline engine, wherein the ignition coil 10 - as shown in Figure 1 - a coil core 12, to which the primary winding 14 and the bias winding 20th are wound up.
  • a separate bias winding drive line 30 is led from the power connector 22 presently connected to the wiring harness of the motor vehicle (not shown) 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 drive line 32 which may be connected to the primary-side power connector 24, for example, also with the (not shown) harness of the motor vehicle, 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 driven at the base via an engine control 36 of the gasoline engine.
  • the also surrounding the coil core 12 secondary winding 16 of the ignition coil 10 is part of an ignition circuit forming a secondary circuit 3, in which it contacted in a known manner with one end connected to a ground GND spark plug 18 of a gasoline engine.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of an ignition system 1 'with a common control of the primary winding 14 and the bias winding 20.
  • the primary winding drive line 32 from a power connector 26 on a (not shown) wiring harness 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 driven at the base via the engine control 36 of the gasoline engine.
  • a bias winding drive line 30 is here connected to the current terminal 26 of the primary winding drive line 32, the bias winding drive line 30 branching off from the primary winding drive line 32 at a junction 29 and via a bias resistor Rv to one end of the bias winding wound on the coil core 12 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 of FIG. 2.

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Description

    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 Ansteuerung 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 Magnetkreises und dessen Materialeigenschaften ab. Der Magnetkreis 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 Ausführungsformen 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 Sättigungsflussdichte 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 Magnetkreis 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 magnetische 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 Zündspule 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 erforderlich.
  • Das Dokument US 6 188 304 B1 offenbart eine Zündspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • 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 Vormagnetisiereinrichtung zur Ausbildung eines dem Primärmagnetfeld entgegengerichteten Vormagnetisierungsfeld wirksam ist, die Vormagnetisiereinrichtung eine stromdurchflossene, im wesentlichen 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 Vormagnetisierungswicklung 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 Feldrichtung 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 Sättigungspolarisation 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 erfindungsgemäße 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 Vormagnetisierung 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 Vormagnetisierungswicklung 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 primärseitig 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 Vormagnetisierungswicklung 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 IP in die Primärwicklung 14 von einem Anschluss 22 zur Zuführung eines elektrischen Stroms IV 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 Ausführungsform 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 Spulenkern 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 Primärwicklungs-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 Vormagnetisierungswicklungs-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 geschaltet.
  • 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 (8)

  1. Zündspule (10) für einen Ottomotor mit einem Spulenkern (12), in welchem mittels einer stromdurchflossenen (IP), im wesentlichen spulenförmigen Primärwicklung (14) ein Primärmagnetfeld (HP) induzierbar ist, und einer im wesentlichen spulenförmigen 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 spulenförmige Vormagnetisierungswicklung (20) aufweist.
  2. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Primärwicklung (14) und die Vormagnetisierungswicklung (20) im wesentlichen parallel zueinander um den Spulenkern (12) herum gewickelt sind.
  3. Zündspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromflussrichtungen des elektrischen Stromes (IP bzw. IV) in einander benachbarten Windungen der Primärwicklung (14) und der Vormagnetisierungswicklung (20) antiparallel ausgerichtet sind.
  4. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsanschlüsse (22, 24) der Primärwicklung (14) und der Vormagnetisierungswicklung (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 mehrlagige 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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