EP3830915A1 - Vorrichtung zur zündung eines kraftstoffgemisches, übertragungselement zur übertragung eines zündsignals, zündeinrichtung und schaltungseinrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur zündung eines kraftstoffgemisches, übertragungselement zur übertragung eines zündsignals, zündeinrichtung und schaltungseinrichtung

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Publication number
EP3830915A1
EP3830915A1 EP19749662.3A EP19749662A EP3830915A1 EP 3830915 A1 EP3830915 A1 EP 3830915A1 EP 19749662 A EP19749662 A EP 19749662A EP 3830915 A1 EP3830915 A1 EP 3830915A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
contact element
ignition
voltage
transmission element
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.)
Pending
Application number
EP19749662.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Fuchs
Gunnar Armbrecht
Willem Blakborn
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.)
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG filed Critical Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Publication of EP3830915A1 publication Critical patent/EP3830915A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
    • H01T13/41—Sparking plugs structurally combined with other devices with interference suppressing or shielding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/04—Means providing electrical connection to sparking plugs
    • H01T13/05—Means providing electrical connection to sparking plugs combined with interference suppressing or shielding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/04—Means providing electrical connection to sparking plugs

Definitions

  • Ignition device and circuit device for igniting a fuel mixture, over-traction nasal element for transmitting an ignition signal.
  • the invention relates to a device for igniting a fuel mixture, in particular a fuel-air mixture, with an ignition system for generating a high-voltage ignition voltage and with a spark plug arranged in an engine block and a transmission element for transmitting the ignition voltage to the spark plug.
  • the invention also relates to a transmission element for transmitting an ignition signal from an ignition system to a spark plug, comprising a contact element.
  • the invention further relates to an ignition device for generating an ignition signal. Furthermore, the invention also relates to a circuit device.
  • Devices for igniting a fuel mixture, in particular a fuel-air mixture, in various designs are known from the prior art.
  • the aim is to further improve the combustion process in the combustion chamber of the engine, in particular an internal combustion engine with spark ignition by spark plugs, also known as a gasoline engine.
  • the fuel-air mixture introduced into the combustion chamber or a cylinder is usually compressed by a piston moving in the combustion chamber. Shortly before reaching a top dead center, a spark from a spark plug ignites the fuel-air mixture.
  • an ignition system or an ignition coil transforms the battery voltage of a vehicle to the desired ignition voltage in order to provide an ignition signal or an ignition voltage, in particular a high-voltage ignition voltage.
  • a transmission element which may have a suitable contact element for this purpose, the ignition voltage is then applied to the spark plug or the ignition signal is transmitted to the spark plug.
  • the contact element is usually designed as an ignition line, in particular as a high-voltage conductor.
  • the ignition voltage is usually applied via a connecting bolt, which is insulated from the outside, for example by a candle insulator, in order to provide the ignition voltage on a so-called center electrode.
  • the ignition spark then jumps from the center electrode to a ground electrode and thereby overcomes the spark gap or the distance between the two electrodes.
  • the ground electrode is generally electrically conductive, usually via a thread, connected to the engine block or the cylinder head.
  • the contact element for example the high-voltage conductor, which transmits the high-voltage ignition voltage from the ignition system to the spark plug, is usually guided by an insulation element which surrounds or surrounds the high-voltage conductor on the outside.
  • DE 20 2012 004 602 U1 which describes a high-frequency plasma ignition device for an internal combustion engine, in particular for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine using a series oscillating circuit.
  • the present invention has for its object to further improve a device for igniting a fuel mixture with an ignition system for generating a high-voltage ignition voltage and a spark plug arranged in a motor block in order to further optimize the combustion process, in particular in a gasoline engine.
  • the present invention is also based on the object of providing an improved transmission element for transmitting an ignition signal from an ignition system to a spark plug.
  • the present invention has for its object to provide a circuit device which makes it possible to further improve the ignition of a fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine in order to further optimize the combustion process, in particular in a gasoline engine.
  • the object is achieved with respect to the device for igniting a fuel mixture, in particular egg nes fuel-air mixture, by the features of claim 1.
  • the object is achieved with respect to the transmission element to be created by the features of claim 15. Furthermore, the object is achieved with regard to the ignition device to be created for generating a high-voltage ignition signal by the features of claim 24 and with regard to the circuit device to be created by the features of claim 25.
  • the device for igniting a fuel mixture in particular a fuel-air mixture, an ignition system for generating a high-voltage ignition voltage and a circuit device comprising a circuit for superimposing the high-voltage ignition voltage with a high-frequency signal.
  • the device further comprises a spark plug arranged in an engine block and a transmission element for transmitting the high-voltage ignition voltage superimposed with the high-frequency signal to the spark plug.
  • the spark plug is preferably located in a shaft within the metallic engine block.
  • the device can optionally also have a plurality of spark plugs and, accordingly, a plurality of transmission elements.
  • the high-voltage ignition voltage generated by the ignition system is superimposed with a high-frequency signal.
  • the high frequency signal can be generated by a high frequency generator.
  • High-frequency generators for generating a high-frequency signal are generally known from the prior art.
  • the high-frequency signal can be generated in the context of the invention by the circuit device, but also externally, and transmitted to the circuit device, in particular to the circuit of the circuit device.
  • the high-voltage ignition voltage or the high-voltage pulse (hereinafter also referred to as the HV signal) and the superimposed high-frequency signal (hereinafter also referred to as the RF signal) can be generated in a common circuit device.
  • the high-voltage ignition voltage and / or the high-frequency signal separately and to supply the circuit device or to superimpose the high-voltage ignition voltage in the circuit device with the high-frequency signal.
  • the coupling or the superimposition of the high-voltage ignition voltage can be done with basically known methods.
  • the high-voltage ignition voltage can preferably be generated with the aid of an ignition coil.
  • the ignition coil and the means for coupling a high-frequency signal into the high-voltage ignition voltage can be designed as parts of the circuit device.
  • the high-voltage ignition voltage can also be generated outside the circuit device and transmitted to the circuit device, for example, by means of a cable or a (high-voltage) lead.
  • the device In order to be able to carry out the combustion process by igniting the fuel mixture by means of the high-voltage ignition voltage and the superimposed high-frequency signal, the device has the transmission element already mentioned.
  • the transmission element has a contact element which is provided with an electrically conductive coating at least along a section of its longitudinal axis, the impedance of the coating being lower than the impedance of the contact element.
  • Impedance is also called AC resistance and is an electrical resistance in AC technology. Impedance is a physical quantity to describe the property of a line in electromagnetic wave propagation. The impedance is a summary of the following two statements. It indicates the ratio of the amplitudes of sinusoidal alternating voltage to sinusoidal alternating current. It also specifies the shift in the phase angle between these two quantities.
  • the transmission element has a contact element, which is provided at least along a portion of its longitudinal axis, preferably completely, with a coating of an electrically conductive material with the property mentioned, the transmission of the high-voltage ignition voltage superimposed with the high-frequency signal is optimized.
  • the lower impedance of the coating compared to the contact element results from the fact that the magnetic permeability of the coating is lower than the magnetic permeability of the contact element and / or the electrical conductivity of the coating is higher than the electrical conductivity of the contact element ,
  • the contact element can have a high electrical conductivity and a low permeability and thus a low impedance.
  • the contact resistance and the DC conductivity are thus improved.
  • the device according to the invention enables an optimized transmission of the high-voltage signal and at the same time the high-frequency signal.
  • the coating provided according to the invention which has a lower impedance than the contact element itself, enables optimized transmission of the high-frequency signal, while the contact element advantageously serves for the transmission of the high-voltage signal or the high-voltage voltage.
  • the transmission element according to the invention thus optimizes the transmission of both signals.
  • the coating preferably has both a permeability that is lower than the permeability of the contact element and an electrical conductivity that is higher than the electrical conductivity of the contact element.
  • the fact that the coating has the two properties mentioned results in an advantageous manner that the coating also has a lower impedance than the contact element.
  • the coating according to the invention can preferably be formed by using a material, in particular a metal, for the coating, which has the properties mentioned. It is also possible to assemble the coating, as will be explained in more detail below, from a plurality of different materials, preferably one above the other, so that overall there is a coating with the impedance according to the invention or the desired properties. In the context of the invention, it may already be sufficient if a layer of the coating has a lower impedance than the contact element. However, the coating as a whole, even if it is formed from a plurality of materials or layers, preferably has an impedance that is lower than the impedance of the contact element.
  • the transmission of the high-voltage ignition voltage superimposed with the high-frequency signal can take place completely or essentially via the coating made of the electrically conductive material. It is an advantage if the contact element itself also contributes to the transmission. The inventors knew that it is particularly advantageous if the transmission of the high-frequency signal takes place at least essentially, preferably completely, via the coating. It is also advantageous if the high-voltage ignition voltage is applied to the largest possible line cross-section, i. H. that the high-voltage ignition voltage or the high-voltage signal is transmitted over the largest possible line cross-section, for which purpose it is advantageous if the contact element is used for the transmission.
  • the high-frequency signal is thus preferably transmitted at least essentially via the coating and the high-voltage ignition voltage at least essentially via the contact element.
  • the contact element itself can thus have a structure that does not have to be optimized for high-frequency signal transmission.
  • the contact element is preferably constructed in such a way that it enables robust contacting at its ends, in particular for establishing a connection between the ignition system, for example an ignition coil and the spark plug.
  • the contact element is preferably designed such that it has an offset between the ignition system and the Can compensate for the spark plug.
  • the contact element is preferably designed to transmit the high-voltage signal.
  • the magnetic permeability of the coating is lower than the magnetic permeability of steel and / or that the electrical conductivity of the coating is higher than that of stainless steel, preferably higher than the electrical conductivity of iron.
  • the magnetic permeability or permeability number m G of the coating can be less than 1000, preferably less than 100, and particularly preferably less than 10 and very particularly preferably less than 1.
  • the electrical conductivity (s) of the coating is higher than the electrical conductivity of iron.
  • the electrical conductivity of the coating is preferably at least 1.4 ⁇ 10 6 Siemens per meter (S / m).
  • the electrical conductivity of the coating is particularly preferably at least 10 x 10 6 Siemens per meter (S / m) and very particularly preferably at least 19 x 10 6 Siemens per meter (S / m), in particular at least 37 x 10 6 Siemens per Meters (S / m).
  • a contact element with a coating having the aforementioned electrical conductivity and / or the aforementioned permeability is particularly suitable for fulfilling the task according to the invention, in particular for transmitting a high-voltage ignition voltage superimposed with a high-frequency signal.
  • the coating has several layers.
  • the coating By forming the coating from several layers, different properties of the materials that form the individual layers of the coating can be combined. It can be provided that if the coating is formed from several layers, at least two layers are made from a different material. Preferably two layers are provided, which consist of two different materials. The coating is particularly preferably formed from three layers which consist of two or preferably three different materials. According to the invention, it can also be provided that the coating has more than three layers, which are composed of two, three or more materials.
  • the coating has a layer structure, it can preferably have at least a first layer made of a first material, a second layer made of a second material and preferably a third layer made of a third material and optionally a fourth or further layer made of different materials exhibit. It has turned out to be particularly suitable if a layer is first applied to the contact element, which layer adheres to the contact element, particularly if it is made of iron or steel, in a particularly advantageous manner. A copper layer can be particularly suitable for this. To form the second layer, it can be advantageous if it fulfills the function of a diffusion barrier, ie it is designed as a diffusion layer. A nickel layer can be particularly suitable for this.
  • the third layer can preferably be formed from a material which, in addition to the impedance according to the invention, also has the property of being as corrosion-resistant as possible. A gold layer, a silver layer or a tin layer can be particularly suitable for this.
  • the materials which form the individual layers are preferably chosen such that the coating composed of the layers overall has a lower impedance than the contact element and, preferably, the magnetic permeability of the coating is lower overall than the magnetic permeability of the contact element and the electrical conductivity of the coating is generally greater than the electrical conductivity of the contact element.
  • the coating as a whole preferably fulfills the properties mentioned and preferably the materials from which the individual layers are formed also each individually meet the properties mentioned.
  • the coating is preferably made of metal.
  • the coating is formed from a plurality of layers, it is preferably provided that at least one, two, three, more or all of the layers of the coating are formed from metal or metals.
  • the coating or at least one, two, three, several or all layers of the coating made of silver, copper, gold, tin, aluminum, tungsten, molybdenum, titanium, zirconium, niobium um, tantalum, bismuth, palladium, lead, an alloy, mainly comprising one or more of these materials or a composite of one of these materials.
  • the aforementioned materials are particularly suitable because they both have an electrical conductivity that is significantly greater than the electrical conductivity of stainless steel, and also the magnetic permeability of the material is lower than the magnetic permeability of steel.
  • the coating has a thickness of 1.0 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably 2.0 ⁇ m to 25 ⁇ m, more preferably 3.0 ⁇ m to 25 ⁇ m and very particularly preferably 4.0 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the thickness or the thickness of the coating may depend on the frequency provided for the high frequency signal.
  • the aforementioned values have been found to be particularly suitable for the transmission of a high-voltage ignition voltage superimposed with a high-frequency signal, since this results in the so-called skin effect, ie. H. the effect that in electrical conductors through which high-frequency alternating current flows, the current density inside the conductor is lower than the losses resulting in the outer region are minimized. This is possible because the coating has a lower impedance than the contact element.
  • the contact element is made of metal, preferably steel or stainless steel. Forming the contact element from brass, copper beryllium or a bronze alloy is also particularly suitable.
  • Forming the contact element from metal preferably from steel or stainless steel, has proven to be particularly suitable.
  • metal preferably from steel or stainless steel.
  • Such a design of the contact element enables ro bustte contacting of the spark plug or the ignition system.
  • a contact element made of metal can be coated easily and reliably with the electrically conductive material.
  • a training of a contact element made of steel or stainless steel is particularly suitable.
  • the electrically conductive coating is selected from a material whose magnetic permeability is less than the magnetic permeability of the contact element and at the same time the electrical conductivity of the material is higher than the electrical conductivity of the contact element.
  • the aforementioned preferably provided materials in particular copper, silver, gold or tin, are particularly suitable for this.
  • the materials preferably provided for the coating, in particular copper, silver, gold or tin have an electrical conductivity that is higher than the electrical conductivity of steel or stainless steel. In addition, these materials have a magnetic permeability that is lower than that of steel or stainless steel.
  • the contact element can also be formed from a non-metallic material.
  • the contact element is completely covered with the coating on the outside from a first end to a second end.
  • the coating is set back somewhat at the first and / or at the second end, preferably in such a way that at least 90%, preferably 95%, of the central part of the contact element is provided with the coating.
  • the contact element is preferably provided with the coating over its entire (axial) length.
  • An offset of the coating relative to the contact element can possibly be of primary advantage in order to enable a suitable fastening of the contact element. It is advantageous if the coating or a high-voltage conductor connected to the coating extends to the spark plug in order to establish an electrically conductive connection with the ignition system or a high-voltage conductor connected to the ignition system directly via the spark plug.
  • the contact element is designed as a high-voltage conductor.
  • the contact element is designed at least in sections as a contact spring, preferably as a spiral spring.
  • An embodiment of the contact element at least in sections or partially as a contact spring has the advantage that the high-voltage ignition voltage with the superimposed high-frequency signal can be transmitted partially and reliably, particularly before.
  • the elasticity of the electrically conductive spring can compensate for manufacturing tolerances in the longitudinal direction of the spring.
  • the contact spring can also compensate un different angles of an angled shaft in the engine block, into which the contact is introduced as part of the transmission element.
  • the use of a contact spring is also suitable if the shaft into which the contact spring is accommodated within the engine block is not angled.
  • An angular course of the shaft in the engine block is basically optional, but can be particularly suitable.
  • the contact spring as a carrier of the coating made of the electrically conductive material thus enables the coating to reliably transmit the high-voltage voltage superimposed with the high-frequency signal even when manufacturing tolerances in the longitudinal direction or an angular course of a shaft have to be compensated for.
  • the contact element can be configured in sections, but preferably completely, as a contact spring. It has proven to be advantageous if at least 90%, preferably 95%, of the middle part of the contact element is designed as a contact spring. An incomplete formation of the contact element as a contact spring may be suitable, in order to enable a suitable fastening of the contact element, in particular in the region of the ends of the contact element.
  • the contact spring is preferably designed and arranged in such a way that it presses against a suitable coupling unit of the spark plug and an electrically conductive connection with the spark plug is established via the coating.
  • the contact element is formed at least in sections from a resilient material and / or at least in sections as a spring arm.
  • the contact element can also be formed entirely as a spring arm or from a resilient material. It is also conceivable that the contact element is designed in sections as a spring arm or made of a resilient material and in sections as a contact spring.
  • a design of the contact element as a spring arm or from a resilient material makes it possible to compensate for tolerances and to take into account an angular course of the shaft in an engine block.
  • the transmission element has an insulation element which surrounds the contact element.
  • the contact element in particular in one embodiment as a contact spring, is preferably received or guided in a bore of the insulation element.
  • the insulation element preferably has a sealing function.
  • the insulation element is preferably made of rubber or a rubber-like material.
  • the insulating element made of rubber or a rubber-like material and the training of the contact element as a spring lead in a particularly advantageous manner that manufacturing problems and angular deviations can be compensated for.
  • the transmission element thus formed is particularly elastic or has an elasticity that is advantageous for the intended purpose.
  • the insulation element can also advantageously perform the task of electrical insulation between the coating of the contact element and the motor block or the circuit housing.
  • the insulation element is preferably in the form of a jacket which surrounds the electrically conductive coating of the contact element in close contact or at a distance, for example in such a way that a tubular passage is formed in the jacket.
  • a jacket which surrounds the electrically conductive coating of the contact element in close contact or at a distance, for example in such a way that a tubular passage is formed in the jacket.
  • the configuration is particularly suitable if the contact element is designed as a contact spring.
  • the configuration according to the invention makes it possible to transmit the high-voltage ignition voltage superimposed with the high-frequency signal to the spark plug, in particular a central electrode of the spark plug, via the contact element provided with the electrically conductive coating, while the ground electrode, in a particularly advantageous manner - as shown below - Spark plug, to which the spark jumps from the center electrode, is connected to the ground potential of the circuit device, in particular the circuit housing and the circuit.
  • This configuration enables the prior use of a high-voltage ignition voltage with a superimposed high-frequency signal in order to optimize the combustion process in a combustion chamber.
  • an electrically conductive shielding element which surrounds the contact element at least along a portion of its longitudinal axis in an electromagnetically shielding manner, the shielding element being electrically conductively connected to a ground potential of the circuit device and the shielding element providing a connection between the ground potential of the circuit device and a ground electrode of the spark plug.
  • the circuit device comprises a circuit housing which electromagnetically shields the circuit, the shielding element being connected to a ground potential of the circuit housing and / or to a ground potential of the circuit.
  • the combustion process in a gasoline engine can be injected particularly advantageously by a high-voltage ignition voltage superimposed with a high-frequency signal
  • From the shielding element also takes over the shielding of the ignition signal consisting of the high-voltage ignition voltage and the superimposed high-frequency signal against external interference.
  • the combustion process is also optimized by the fact that the ground potential of the circuit device and the ground electrode of the spark plug are electrically connected to one another.
  • ground potential is also referred to simply as "ground”. It is advantageous if the shielding element establishes equipotential bonding between the ground electrode of the spark plug and the circuit device.
  • the shielding element prevents or reduces both electromagnetic radiation from the electrically conductive coating and electromagnetic radiation into the electrically conductive coating.
  • the shielding element in conjunction with the coating of the contact element according to the invention enables good electromagnetic compatibility (EMC), which leads to the fact that an optimized combustion by a high-voltage ignition voltage with a superimposed high-frequency signal is possible.
  • the shielding element comprises the contact element provided with the coating, at least along a section of its longitudinal axis, preferably completely.
  • the shielding element has expansion joints, recesses, gaps, incisions or notches in order to move the contact element or the transmission element into a radial and / or to enable axial direction, in particular for tolerance compensation.
  • the shielding element comprises the insulation element on the outside at least along a section of its longitudinal axis.
  • the shielding element is preferably designed such that it encompasses the electrically conductive coating of the contact element in that the shielding element surrounds or sheathes the insulation element, which receives the electrically conductive coating of the contact element, on the outside.
  • the shielding element can be designed as described above to ensure radial mobility. Preferably, however, the shielding element surrounds or completely encloses the isolating element along the axial section.
  • the circuit device preferably comprises a circuit housing which receives the circuit and electromagnetic, i. H. shielded electrically and / or magnetically, the high-voltage ignition voltage superimposed with the high-frequency signal is shielded in a particularly suitable manner within the circuit device.
  • the shielding element is connected to a ground potential of the housing and / or a ground potential of the circuit. It is particularly preferable if the ground potential of the circuit is connected to the ground potential of the circuit housing. Furthermore, it is preferable, in particular for this embodiment, that the shielding element is connected to the ground potential of the circuit housing.
  • the circuit housing can preferably have a through hole in which the shielding element is inserted.
  • the shielding element and / or the insulation element is preferably formed as part of the transmission element.
  • the shielding element extends to the engine block in order to establish an electrical connection between the ground potential of the circuit device, in particular the circuit housing and the circuit, and the ground electrode of the spark plug via the engine block.
  • the shielding element comprises only a portion of the longitudinal axis of the shielding element.
  • the axial section preferably begins at a first end of the insulation element, which is preferably connected to the circuit housing, and extends in the direction of the second end of the insulation element, preferably in such a way that an electrical connection is established between the ground potential of the circuit housing and the motor block ,
  • the shielding element starting from a first end of the insulation element, comprises only a portion of the longitudinal axis of the insulation element on the outside, a ground conductor being continued up to a second end of the insulation element facing the spark plug ,
  • This solution has the advantage that, on the one hand, good shielding, in particular shielding for improving the EMC, is provided in the area between the circuit device, in particular a circuit housing, and the engine block, but the connection between the ground potential of the circuit device and the ground electrode is not depends on the engine block. In this case, the ground line, which is continued to a second end of the insulation element facing the spark plug, can provide the electrical connection.
  • the engine block itself does not necessarily have to be connected to the spark plug. This increases the design freedom when designing the shaft provided for the spark plug in the engine block.
  • the shielding element comprises the insulation element on the outside from a first end to the second end. If necessary, it can be provided that the shielding element at the first and / or at the second end is set back slightly relative to the insulation element, preferably in such a way that at least 90%, preferably 95%, of the central part of the insulation element is surrounded by the shielding element. In this embodiment, however, the insulation element is preferably Surrounded by the shielding element over its entire (axial) length. An offset of the shielding element from the insulation element can primarily be advantageous in order to enable a suitable fastening of the transmission element or not to impair the sealing function of the insulation element.
  • the shielding element or a ground conductor connected to the shielding element extends to the spark plug in order to establish an electrically conductive connection between the circuit device, in particular the circuit housing and the circuit, and the ground electrode of the spark plug directly via the spark plug.
  • connection of the ground electrode to the circuit device, in particular a circuit housing, is thus possible independently of the engine block.
  • the shielding element is at least partially formed by a metallization of the insulation element.
  • Metallization is particularly suitable for realizing an electrically conductive connection for potential equalization and also for shielding.
  • the invention also relates to a transmission element for transmitting an ignition signal from an ignition system to a spark plug, comprising a contact element, the contact element being provided with an electrically conductive coating at least along a section of its longitudinal axis, the impedance of the coating being lower than the impedance of the contact element and wherein the contact element is formed at least in sections as a contact spring and / or as a spring arm and / or from a fe-reducing material.
  • the lower impedance of the coating compared to the contact element results from the fact that the magnetic permeability of the coating is lower than the magnetic permeability of the contact element and / or the electrical conductivity of the coating is higher than the electrical conductivity of the contact element ,
  • the magnetic permeability of the coating is lower than the magnetic permeability of steel and / or that the electrical conductivity of the coating is higher than that of stainless steel, preferably higher than the electrical conductivity of egg sen.
  • the electrical conductivity of the material of the coating is higher than the electrical conductivity of egg sen.
  • the electrical conductivity (s) of the material of the coating is at least 1.4 ⁇ 10 6 Siemens per meter (S / m), preferably 10 ⁇ 10 6 Siemens per meter (S / m).
  • the coating has several layers.
  • the coating is made of metal or at least one, two, three, several or all layers of the coating are made of metal or metals.
  • the coating or at least one, two, three, several or all layers of the coating is preferably made of silver, copper, gold, tin, aluminum, tungsten, molybdenum, titanium, zirconium, niobium, tantalum, bismuth, palladium, lead, an alloy, mainly comprising one or more of these materials or a composite of one of these materials.
  • the coating preferably has a thickness of 1.0 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably 2.0 ⁇ m to 25 ⁇ m, more preferably 3.0 ⁇ m to 25 ⁇ m and very particularly preferably 4.0 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the contact element is made of metal, preferably steel or stainless steel.
  • any other material is basically suitable for the formation of the contact element, since it can be sufficient within the scope of the invention if the ignition signal is transmitted via the electrically conductive coating.
  • the transmission element has an insulation element which surrounds the contact element provided with the coating.
  • the transmission element has an electrically conductive shielding element which surrounds the insulation element on the outside at least along a portion of its longitudinal axis.
  • the transmission element according to the invention is suitable for the transmission of any ignition signal.
  • the ignition signal can be both a high-voltage ignition voltage (HV signal) and a high-frequency signal, in particular a high-frequency plasma ignition device.
  • the transmission element is particularly suitable for transmitting a high-voltage ignition voltage, which is superimposed with a high-frequency signal.
  • a circuit device can be provided which comprises a circuit for superimposing a high-voltage ignition voltage with a high-frequency signal, which is then generated with the aid of the transmission element, in particular the coating of the contact telements of the transmission element to which the spark plug is transmitted.
  • the Zündsig signal to be transmitted is thus preferably a high-voltage ignition voltage, which is superimposed with a high-frequency signal, preferably such as has already been performed with respect to the device according to the invention.
  • the invention also relates to an ignition device with an ignition system for generating an ignition signal and with a transmission element for transmitting the ignition signal to a spark plug.
  • the transmission element can be designed in one configuration and with the variants that are described above and described below in order to transmit the ignition signal.
  • the ignition signal can be a high-voltage ignition voltage (HV signal) or a high-frequency signal (HF signal).
  • the ignition signal is preferably a high-voltage ignition voltage which is superimposed with a high-frequency signal, preferably such as has already been carried out with respect to the device according to the invention.
  • the invention further relates to a circuit device for superimposing a high-voltage ignition voltage with a high-frequency signal, and with a transmission element for transmitting the high-voltage ignition voltage superimposed with the high-frequency signal to the spark plug.
  • FIG. 1 is an illustration of the device according to the invention with a sectional view of a
  • FIG. 2 shows a basic side view of a contact element designed as a contact spring
  • Fig. 4 shows a cross section through a turn of the contact spring, the coating of three
  • an internal combustion engine in particular an internal combustion engine of a motor vehicle and the associated device for igniting a fuel-air mixture in a combustion chamber, in particular a cylinder of the engine, are sufficiently known from the general prior art.
  • combustion engines with spark ignition by spark plugs so-called gasoline engines, are also known, in particular also with direct injection.
  • the exemplary embodiment is described on the basis of the transmission of a high-voltage ignition voltage (HV signal or HV pulse), which is superimposed with a high-frequency signal.
  • the overlay element according to the invention is also suitable for transmitting another ignition signal, for example based on a high-voltage ignition voltage or a high-frequency signal.
  • the transmission element according to the invention is not limited to the transmission of a specific ignition signal, but is particularly suitable for the transmission of a high-voltage ignition voltage which is superimposed on a high-frequency signal.
  • the Zündeinrich device shown in the embodiment is not limited to the generation of a high-voltage ignition voltage, which is superimposed with a high-frequency signal.
  • the ignition signal generated by the ignition device can be an arbitrary ignition signal, as already explained with regard to the transmission element.
  • the device shown in Figure 1 shows a particularly suitable structure.
  • the use of the transmission element is not limited to a specific structure of a device for igniting a fuel mixture, but can be used in any structure.
  • the exemplary embodiment is therefore also isolated as a disclosure of a transmission element, without being restricted to the features of the illustrated device for igniting a fuel mixture, the use of the transmission element for the illustrated device being particularly suitable.
  • FIG. 1 shows a device for igniting a fuel mixture, in particular a fuel-air mixture, with an ignition system 1, shown only in principle, for generating a high-voltage ignition voltage (HV pulse) and a circuit device 2.
  • HV pulse high-voltage ignition voltage
  • the circuit device 2 comprises a circuit housing 3 and a switching device 4 for superimposing the high-voltage ignition voltage with a high-frequency signal (HF signal).
  • the high-frequency signal is generated by means of a high-frequency generator 5.
  • the high-frequency signal generated by the high-frequency generator 5 is conducted via a high-frequency line 5a to the circuit 4.
  • the high-voltage ignition voltage generated by the ignition system 1 is also fed to the circuit 4 via a high-voltage supply line 1a.
  • the ignition system 1 and / or the high-frequency generator 5 and / or another device for generating the high-voltage ignition voltage or the high-frequency signal can also be integrated in the circuit device 2, in particular in the circuit housing 3 and optionally also in the circuit 4 ,
  • the generation of the high-voltage ignition voltage or a corresponding high-voltage pulse and the high-frequency signal can basically take place in any known manner within the scope of the invention.
  • a transmission element 6 is also provided which has a contact element 7 which is guided in an insulation element 8.
  • the transmission element 6 extends to a spark plug 10 arranged in an engine block 9.
  • the spark plug 10 can have any structure suitable for igniting a fuel-air mixture.
  • the spark plug 10 in the exemplary embodiment has a metallic connecting part 11, a ceramic part 12, a flange 13 with an integrated crimp ring for holding the ceramic part 12, a screw thread 14, a central electrode 15 and one Ground electrode 16 on.
  • the construction of the spark plug 10 can also deviate, in particular, instead of a central electrode 15 insulated by means of a ceramic part 12, another insulation can also be provided.
  • spark plugs and the different variants are known from the prior art.
  • the spark plug 10 is located in a shaft of the engine block 9.
  • the shaft in the engine block 9 does not have to run at an angle, as shown in the exemplary embodiment, but can have any course, possibly also a non-angled course.
  • the spark plug 10 is connected to the engine block 9 in an electrically conductive manner via the screw thread 14.
  • the circuit housing 3 is designed to be electrically conductive, so that the circuit 4 is shielded electromagnetically.
  • the circuit 4 can be connected to the circuit housing 3 via a ground line 17, so that the circuit housing 3 and the circuit 4 have the same ground potential.
  • the contact element as shown in more detail in FIG. 2, is designed as a contact spring 7, preferably as a spiral spring.
  • the exemplary embodiment is not restricted to this.
  • the formation of the contact element as a contact spring 7 is particularly suitable, in particular to compensate for tolerances.
  • the contact element 7 can optionally also be designed such that it is designed as a spring only over a portion of its longitudinal axis A or (axial) length.
  • the insulation element 8 encompasses or encases the contact spring 7. This can preferably be achieved in that the insulation element 8 has a central bore for receiving the contact spring 7.
  • the insulation element 8 can be formed as part of the transmission element 6.
  • the insulation element 8 is preferably made of rubber or a rubber-like material, but the exemplary embodiment is not restricted to this.
  • the insulation element 8 also fulfills the function of a sealing part or takes over a sealing function.
  • the insulation element 8 seals both the transition to the circuit housing 3 and the transition region to the engine block 9, so that no moisture can penetrate.
  • the insulation element 8 can be used accordingly be designed, preferably grooves, for example for positive reception, a wall of the circuit housing 3 and / or annular extensions, as shown in principle in Figure 1.
  • an electrically conductive shielding element 18 is also (optionally) provided or formed.
  • the shielding element 18 comprises and shields the contact spring 7 at least along a section of the longitudinal axis A of the contact spring 7.
  • the shielding element 18 can be formed as part of the transmission element 6.
  • the shielding element 18 comprises the contact spring 7 only electromagnetically shielding over part of its axial length or the longitudinal axis A.
  • the shielding element 18 is preferably designed such that the shielding element 18 comprises the contact spring 7 to such an extent that the distance d between the circuit housing 3 and the motor block 9 is shielded.
  • the shielding element 18 comprises the contact spring 7 outside the circuit housing 3 up to the spark plug 10. That is, the contact spring 7 is encompassed by the shielding element 18 almost over the entire length of the circuit housing.
  • the shielding element 18 is electrically conductively connected to a ground or to the ground potential of the circuit device 2.
  • the shielding element 18 establishes a connection between the ground of the circuit device 2 and the ground electrode 16 of the spark plug 10.
  • the shielding element is electrically conductively connected to the circuit housing 3 of the circuit device 2.
  • the circuit housing 3 is connected via the ground line 17, as already described, to the circuit 4, so that the circuit 4, the Wegungsgefeldu se 3 and the shielding element 18 have the same ground or the same ground potential.
  • the shielding element 18 is designed such that it comprises the insulation element 8 on the outside at least along a section of its longitudinal axis A.
  • FIG. 1 shows that the shielding element 18 comprises the insulation element 8 over a section of its longitudinal axis A. As already described, the contact spring 7 is accordingly encompassed and shielded by the shielding element 18.
  • the shielding element 18 extends as far as the engine block 9 in order to establish an electrical connection between the ground of the circuitry and the engine block 9. to produce direction 2 and the ground electrode 16.
  • the shielding element 18 can extend to the spark plug 10 in order to establish an electrically conductive connection with the ground electrode 16 of the spark plug 10 directly via the spark plug 10.
  • the shielding element 18 is preferably connected to the crimp ring 13 and this in turn is connected to the ground electrode 16 via the screw thread 14.
  • circuit housing 3 on the motor block 9 is fixed.
  • the area of the engine block 9 on which the circuit housing 3 is fixed can be a cylinder head of the cylinder in which the spark plug 10 is inserted.
  • a mounting 19 for fixing the circuit housing 3 is shown in principle in Figure 1.
  • the contact element 7 has a coating 20 made of an electrically conductive material at least along a section of its axial length A is provided.
  • the electrically conductive material for forming the coating 20 is chosen such that the impedance of the coating 20 is lower than the impedance of the contact element 7.
  • the lower impedance of the coating 20 results from the fact that the magnetic permeability of the Be coating 20 is less than the magnetic permeability of the contact element 7 and / or the electrical conductivity of the coating 20 is higher than the electrical conductivity of the contact element 7.
  • the magnetic permeability of the coating 20 is lower than the magnetic permeability of steel and that the electrical conductivity of the coating 20 is higher than that of stainless steel.
  • FIG. 2 shows a correspondingly coated contact element in a preferred embodiment as a contact spring 7 with the coating 20 applied on the outside.
  • Figure 3 shows the cross section through a turn of the contact spring 7.
  • the material of the coating 20 is selected in the exemplary embodiment such that the electrical conductivity of the material is higher than the electrical conductivity of iron.
  • the electrical conductivity s of the material of the coating 20 in the exemplary embodiment is at least 1.4 ⁇ 10 6 Siemens per meter (S / m), preferably 10 ⁇ 10 6 Siemens per meter (S / m).
  • the coating 20 is formed from metal in the exemplary embodiment.
  • the transmission element 6 can only be composed of the contact element 7, in particular formed as a contact spring, and the coating 20.
  • the transmission element 6 can also have the insulation element 8 and / or the shielding element 18 or can be composed of these four components.
  • the coating 20 is formed from copper, silver, gold or tin.
  • the coating 20 has a thickness of 1.0 pm to 30 pm, preferably 2.0 pm to 25 pm, more preferably 3.0 pm to 25 pm and very particularly preferably 4.0 pm to 25 pm.
  • the contact spring 7 is made of metal, preferably steel or stainless steel.
  • the coating 20 is formed from a material which has a lower permeability than the material from which the contact element 7 is formed and which has a higher electrical conductivity than the material from which the contact element 7 is formed.
  • the contact spring 7 with the coating 20 can also be referred to as a hybrid spring.
  • FIG. 4 like FIG. 3, shows a cross section through a turn of the contact spring 7.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 differs from FIG. 3 in that the structure of the coating 20.
  • the coating 20 has several layers 21, 22, 23 is formed, which together represent the coating 20.
  • all layers 21, 22, 23 are formed from metal.
  • the layers 21, 22, 23 together have the properties that have already been described above with regard to the formation of the coating 20 from only one material.
  • the other layers, which do not have these properties, in particular the lower impedance compared to the contact element 7, can have other tasks, for example they can serve as corrosion protection, diffusion protection or as an adhesive layer.
  • all layers 21, 22, 23 individually and in their entirety fulfill the aforementioned properties, in particular have a lower impedance than the contact element 7.
  • the first layer 21 is formed as an adhesive layer, preferably as a copper layer.
  • the second layer 22 is designed as a diffusion layer, preferably as a nickel layer.
  • the third layer 23 also takes on the task of corrosion protection and is preferably designed as a gold layer, silver layer or tin layer.
  • the different layers 21, 22, 23 can be formed from any suitable material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches. Die Vorrichtung weist eine Zündanlage (1) zur Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung und eine Schaltungseinrichtung (2), umfassend eine Schaltung zur Überlagerung der Hochvolt-Zündspannung mit einem Hochfrequenzsignal auf. Die Vorrichtung weist ferner eine in einem Motorblock (9) angeordnete Zündkerze (10) und ein Übertragungselement (6), zur Übertragung der mit dem Hochfrequenzsignal überlagerten Zündspannung an die Zündkerze (10) auf. Das Übertragungselement (6) weist ein Kontaktelement (7) auf, welches wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse (A) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (20) versehen ist, wobei die Impedanz der Beschichtung (20) niedriger ist als die Impedanz des Kontaktelements (7).

Description

Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches, Übertraaunaselement zur Übertragung eines Zündsignals. Zündeinrichtung und Schaltungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches, insbesondere eines Kraft- stoff-Luftgemisches, mit einer Zündanlage zur Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung und mit einer in einem Motorblock angeordneten Zündkerze und einem Übertragungselement zur Übertragung der Zündspannung an die Zündkerze.
Die Erfindung betrifft auch ein Übertragungselement zur Übertragung eines Zündsignals von einer Zünd anlage zu einer Zündkerze, aufweisend ein Kontaktelement.
Ferner betrifft die Erfindung eine Zündeinrichtung zur Erzeugung eines Zündsignals. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Schaltungseinrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Zündung eines Kraftstoffgemisches, insbesondere eines Kraftstoff-Luftgemisches in vielfältigen Ausführungen bekannt. Es gilt den Verbrennungsprozess im Verbrennungsraum des Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors mit Fremdzündung durch Zündkerzen, auch als Ottomotor bekannt, weiter zu verbessern.
Üblicherweise wird das in den Verbrennungsraum bzw. einen Zylinder eingebrachte Kraftstoff- Luftgemisch durch einen sich in dem Verbrennungsraum bewegenden Kolben verdichtet. Kurz vor dem Erreichen eines oberen Totpunktes entzündet dann ein Funke einer Zündkerze das Kraftstoff- Luftgemisch.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass eine Zündanlage bzw. eine Zündspule die Batterie spannung eines Fahrzeugs auf die gewünschte Zündspannung transformiert, um ein Zündsignal bzw. ei ne Zündspannung, insbesondere eine Hochvolt-Zündspannung, bereitzustellen. Über ein Übertragungs element, welches hierzu ein geeignetes Kontaktelement aufweisen kann, wird die Zündspannung dann an die Zündkerze angelegt bzw. das Zündsignal an die Zündkerze übertragen. Das Kontaktelement ist üblicherweise als Zündleitung, insbesondere als Hochvoltleiter, ausgebildet.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind unterschiedlich aufgebaute Zündkerzen bekannt. Zumeist liegt die Zündspannung über einen Anschlussbolzen, der nach außen beispielsweise über einen Kerze nisolator isoliert ist an, um die Zündspannung auf einer sogenannten Mittelelektrode bereitzustellen. Von der Mittelelektrode springt dann der Zündfunke zu einer Masseelektrode über und überwindet dabei die Funkenstrecke bzw. den Abstand zwischen den beiden Elektroden. Die Masseelektrode ist in der Regel elektrisch leitend, zumeist über ein Gewinde, mit dem Motorblock bzw. dem Zylinderkopf verbunden. Das Kontaktelement, beispielsweise der Hochvoltleiter, welcher die Hochvolt-Zündspannung von der Zündanlage zu der Zündkerze überträgt, ist zumeist von einem Isolationselement geführt, welches den Hochvoltleiter außenseitig umfasst bzw. umgibt.
Aus dem Stand der Technik ist es zur Zündung eines Kraftstoff-Luftgemisches auch bekannt, eine Hoch frequenz-Plasmazündvorrichtung als Alternative zur Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung einzuset zen.
Hierzu wird beispielsweise auf die DE 20 2012 004 602 U1 verwiesen, welche eine Hochfrequenz- Plasmazündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zum Zünden eines Kraftstoff- Luftgemisches in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Serienschwing kreises beschreibt.
Die Automobilindustrie sowie deren Zulieferer und Forschungsinstitute arbeiten intensiv daran, den Ver brennungsprozess, insbesondere in einem Ottomotor, weiter zu verbessern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoff gemisches mit einer Zündanlage zur Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung und einer in einem Mo torblock angeordneten Zündkerze weiter zu verbessern, um den Verbrennungsprozess, insbesondere in einem Ottomotor, weiter zu optimieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Übertragungselement zur Übertragung eines Zündsignals von einer Zündanlage zu einer Zündkerze zur Verfügung zu stellen.
Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung zur Erzeugung ei nes Zündsignals zur Verfügung zu stellen, um die Zündung eines Kraftstoffgemisches in einem Verbren nungsraum einer Brennkraftmaschine weiter zu verbessern, um den Verbrennungsprozess, insbesonde re in einem Ottomotor, weiter zu optimieren.
Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, die Zündung eines Kraftstoffgemisches in einem Verbrennungs raum einer Brennkraftmaschine weiter zu verbessern, um den Verbrennungsprozess, insbesondere in einem Ottomotor, weiter zu optimieren.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches, insbesondere ei nes Kraftstoff-Luftgemisches, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des zu schaffenden Übertragungselements durch die Merkmale des An spruchs 15 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe hinsichtlich der zu schaffenden Zündeinrichtung zur Erzeugung eines Hochvolt-Zündsignals durch die Merkmale des Anspruchs 24 und hinsichtlich der zu schaffenden Schal tungseinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 25 gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches, insbesondere eines Kraftstoff-Luftgemisches, eine Zündanlage zur Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung und eine Schal tungseinrichtung, umfassend eine Schaltung zur Überlagerung der Hochvolt-Zündspannung mit einem Hochfrequenzsignal, auf. Die Vorrichtung umfasst ferner eine in einem Motorblock angeordnete Zünd kerze und ein Übertragungselement zur Übertragung der mit dem Hochfrequenz-Signal überlagerten Hochvolt-Zündspannung an die Zündkerze.
Die Zündkerze befindet sich vorzugsweise in einem Schacht innerhalb des metallischen Motorblocks.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung gegebenenfalls auch mehrere Zündkerzen und entsprechend mehrere Übertragungselemente aufweisen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die von der Zündanlage erzeugte Hochvolt-Zündspannung mit einem Hochfrequenzsignal überlagert.
Das Hochfrequenzsignal kann von einem Hochfrequenzgenerator erzeugt werden. Hochfrequenzgenera toren zur Erzeugung eines Hochfrequenzsignals sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.
Das Hochfrequenzsignal kann im Rahmen der Erfindung durch die Schaltungseinrichtung, aber auch ex tern erzeugt und an die Schaltungseinrichtung, insbesondere an die Schaltung der Schaltungseinrichtung übertragen werden.
Dadurch, dass die Hochvolt-Zündspannung von einem Hochfrequenzsignal überlagert wird, ergibt sich im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors eine vorteilhafte Verbrennung mittels eines Zündfunkens und eines nachfolgenden Plasmaprozesses.
Die Hochvolt-Zündspannung bzw. der Hochvolt-Impuls (nachfolgend auch als HV-Signal bezeichnet) und das überlagerte Hochfrequenzsignal (nachfolgend auch als HF-Signal bezeichnet) können in einer ge meinsamen Schaltungseinrichtung erzeugt werden. Es ist grundsätzlich jedoch auch möglich, die Hoch volt-Zündspannung und/oder das Hochfrequenzsignal gesondert zu erzeugen und der Schaltungseinrich tung zuzuführen bzw. die Hochvolt-Zündspannung in der Schaltungseinrichtung mit dem Hochfrequenz signal zu überlagern. Das Einkoppeln bzw. das Überlagern der Hochvolt-Zündspannung kann mit grundsätzlich bekannten Me thoden erfolgen.
Die Hochvolt-Zündspannung kann vorzugsweise mit Hilfe einer Zündspule erzeugt werden.
Die Zündspule und die Mittel, um ein Hochfrequenzsignal in die Hochvolt-Zündspannung einzukoppeln, können als Teile der Schaltungseinrichtung ausgebildet sein. Die Hochvolt-Zündspannung kann jedoch auch außerhalb der Schaltungseinrichtung erzeugt und beispielsweise durch ein Kabel bzw. eine (Hoch- volt-)Zuleitung an die Schaltungseinrichtung übertragen werden.
Um den Verbrennungsprozess durch die Zündung des Kraftstoffgemisches mittels der Hochvolt- Zündspannung und dem damit überlagerten Hochfrequenzsignal durchführen zu können, weist die Vor richtung das bereits erwähnte Übertragungselement auf.
Erfindungsgemäß weist das Übertragungselement ein Kontaktelement auf, welches wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist, wobei die Impedanz der Beschichtung niedriger ist als die Impedanz des Kontaktelements.
Die Impedanz wird auch als Wechselstromwiderstand bezeichnet und ist ein elektrischer Widerstand in der Wechselstromtechnik. Die Impedanz ist eine physikalische Größe zur Beschreibung der Eigenschaft einer Leitung bei der elektromagnetische Wellenausbreitung. Die Impedanz ist eine Zusammenfassung der nachfolgenden zwei Aussagen. Sie gibt das Verhältnis der Amplituden von sinusförmiger Wechsel spannung zu sinusförmigem Wechselstrom an. Sie gibt ferner die Verschiebung der Phasenwinkel zwi schen diesen beiden Größen an.
Dadurch, dass das Übertragungselement ein Kontaktelement aufweist, welches wenigstens entlang ei nes Abschnitts seiner Längsachse, vorzugsweise vollständig, mit einer Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material mit der genannten Eigenschaft versehen ist, wird die Übertragung der mit dem Hochfrequenzsignal überlagerten Hochvolt-Zündspannung optimiert.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die verglichen mit dem Kontaktelement niedrigere Impe danz der Beschichtung daraus resultiert, dass die magnetische Permeabilität der Beschichtung geringer ist als die magnetische Permeabilität des Kontaktelements und/oder die elektrische Leitfähigkeit der Be schichtung höher ist als die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements.
Das Kontaktelement kann eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine geringe Permeabilität und damit eine niedrige Impedanz aufweisen. Der Kontaktübergangswiderstand und die Gleichstromleitfähigkeit werden somit verbessert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine optimierte Übertragung des Hochvoltsignals und gleichzeitig des Hochfrequenzsignals. Die erfindungsgemäß vorgesehene Beschichtung, welche eine niedrigere Impedanz aufweist als das Kontaktelement selbst, ermöglicht eine optimierte Übertragung des Hochfrequenzsignals, während das Kontaktelement vorteilhaft zur Übertragung des Hochvoltsignals bzw. der Hochvoltspannung dient. Das erfindungsgemäße Übertragungselement optimiert somit die Übertragung beider Signale.
Die Beschichtung weist vorzugsweise sowohl eine Permeabilität, die niedriger ist als die Permeabilität des Kontaktelements als auch eine elektrische Leitfähigkeit auf, die höher ist als die elektrische Leitfä higkeit des Kontaktelements. Dadurch, dass die Beschichtung die beiden genannten Eigenschaften auf weist, ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Beschichtung auch eine niedrigere Impedanz aufweist als das Kontaktelement.
Die erfindungsgemäße Beschichtung lässt sich vorzugsweise dadurch ausbilden, dass für die Beschich tung ein Material, insbesondere ein Metall, verwendet wird, welches die genannten Eigenschaften auf weist. Dabei ist es auch möglich, die Beschichtung, wie nachfolgend noch näher dargestellt, aus mehre ren verschiedenen Materialien, vorzugsweise schichtweise übereinander, zusammenzusetzen, so dass sich insgesamt eine Beschichtung mit der erfindungsgemäßen Impedanz bzw. den gewünschten Eigen schaften ergibt. Im Rahmen der Erfindung kann es bereits ausreichend sein, wenn eine Schicht der Be schichtung eine niedrigere Impedanz aufweist als das Kontaktelement. Vorzugsweise weist jedoch die Beschichtung als Ganzes, auch wenn diese aus mehreren Materialien bzw. Schichten gebildet ist, eine Impedanz auf, die niedriger ist als die Impedanz des Kontaktelements.
Die Übertragung der mit dem Hochfrequenzsignal überlagerten Hochvolt-Zündspannung kann vollständig oder im Wesentlichen über die Beschichtung aus dem elektrisch leitfähigen Material erfolgen. Es ist da bei von Vorteil, wenn auch das Kontaktelement selbst zur Übertragung beiträgt. Die Erfinder haben er kannt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Übertragung des Hochfrequenzsignals zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig über die Beschichtung erfolgt. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Hochvolt-Zündspannung an einem möglichst großen Leitungsquerschnitt anliegt, d. h. dass die Hochvolt- Zündspannung bzw. das Hochvoltsignal über einen möglichst großen Leitungsquerschnitt übertragen wird, wozu es von Vorteil ist, wenn das Kontaktelement zur Übertragung verwendet wird.
Vorzugsweise wird somit das Hochfrequenzsignal zumindest im Wesentlichen über die Beschichtung und die Hochvolt-Zündspannung zumindest im Wesentlichen über das Kontaktelement übertragen.
Das Kontaktelement selbst kann somit einen Aufbau aufweisen, der nicht zur Hochfrequenzsignalüber tragung optimiert sein muss. Vorzugsweise ist das Kontaktelement derart aufgebaut, dass dieses eine robuste Kontaktierung an seinen Enden, insbesondere zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Zündanlage, beispielsweise einer Zündspule und der Zündkerze, ermöglicht. Ferner ist das Kontaktele ment vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieses einen Versatz zwischen der Zündanlage und der Zündkerze ausgleichen kann. Das Kontaktelement ist im Rahmen der Erfindung vorzugsweise dafür ausgelegt, das Hochvolt-Signal zu übertragen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die magnetische Permeabilität der Beschichtung geringer ist als die magnetische Permeabilität von Stahl und/oder dass die elektrische Leitfähigkeit der Beschich tung höher ist als die von Edelstahl, vorzugsweise höher als die elektrische Leitfähigkeit von Eisen.
Die magnetische Permeabilität bzw. Permeabilitätszahl mG der Beschichtung kann kleiner sein als 1000, vorzugsweise kleiner sein als 100, und besonders bevorzugt kleiner sein als 10 und ganz besonders be vorzugt kleiner sein als 1.
Von Vorteil ist es, wenn die elektrische Leitfähigkeit (s) der Beschichtung höher ist als die elektrische Leitfähigkeit von Eisen. Vorzugsweise beträgt die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung wenigstens 1 ,4 x 106 Siemens pro Meter (S/m). Besonders bevorzugt beträgt die elektrische Leitfähigkeit der Be schichtung dabei wenigstens 10 x 106 Siemens pro Meter (S/m) und ganz besonders bevorzugt wenigs tens 19 x 106 Siemens pro Meter (S/m), insbesondere wenigstens 37 x 106 Siemens pro Meter (S/m).
Ein Kontaktelement mit einer Beschichtung mit der vorgenannten elektrischen Leitfähigkeit und/oder der vorgenannten Permeabilität eignet sich in besonderem Maße zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Auf gabe, insbesondere zur Übertragung einer mit einem Hochfrequenzsignal überlagerten Hochvolt- Zündspannung.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung mehrere Schichten aufweist.
Durch die Ausbildung der Beschichtung aus mehreren Schichten können verschiedene Eigenschaften der Materialien, die die einzelnen Schichten der Beschichtung ausbilden, kombiniert werden. Es kann dabei vorgesehen sein, dass, wenn die Beschichtung aus mehreren Schichten gebildet ist, zumindest zwei Schichten aus einem abweichenden Material ausgebildet sind. Vorzugsweise sind zwei Schichten vorgesehen, die aus zwei verschiedenen Materialien bestehen. Besonders bevorzugt ist die Beschich tung aus drei Schichten gebildet, die aus zwei oder vorzugsweise drei verschiedenen Materialien beste hen. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Beschichtung mehr als drei Schichten auf weist, die sich aus zwei, drei oder mehreren Materialien zusammensetzen.
Vorzugsweise kann die Beschichtung, wenn diese einen Schichtaufbau aufweist, wenigstens eine erste Schicht aus einem ersten Material, eine zweite Schicht aus einem zweiten Material und vorzugsweise ei ne dritte Schicht aus einem dritten Material und gegebenenfalls eine vierte oder weitere Schicht aus je weils wiederum abweichenden Materialien aufweisen. Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn auf das Kontaktelement zunächst eine Schicht aufgebracht wird, die an dem Kontaktelement, insbesondere wenn dieses aus Eisen oder Stahl gefertigt ist, in besonders vorteilhafter Weise anhaftet. Hierfür kann sich eine Kupferschicht in besonderer Weise eignen. Zur Ausbildung der zweiten Schicht kann es von Vorteil sein, wenn diese die Aufgabe einer Dif fusionssperre erfüllt, d. h. als Diffusionsschicht ausgebildet ist. Hierfür kann sich eine Nickelschicht in be sonderer Weise eignen. Die dritte Schicht kann vorzugsweise aus einem Material gebildet sein, welches zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Impedanz auch noch die Eigenschaft aufweist, möglichst korrosi onsbeständig zu sein. Hierfür kann sich eine Goldschicht, eine Silberschicht oder eine Zinnschicht in be sonderer Weise eignen.
Bei einem Aufbau der Beschichtung aus mehreren Schichten sind die Materialien, die die einzelnen Schichten bilden, vorzugsweise derart gewählt, dass die aus den Schichten zusammengesetzte Be schichtung insgesamt eine niedrigere Impedanz aufweist als das Kontaktelement und vorzugsweise so wohl die magnetische Permeabilität der Beschichtung insgesamt geringer ist als die magnetische Per meabilität des Kontaktelements als auch die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung insgesamt größer ist als die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements.
Es kann jedoch im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass nur eine oder mehrere der Schichten die genannten Eigenschaften erfüllen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn eine der Schichten der Beschichtung, beispielsweise die Kontaktschicht, primär eine abweichende Aufgabe, nämlich die Kontaktvermittlung, übernimmt oder eine Schicht zur Ausbildung einer besonders vorteilhaf ten Diffusionsschicht optimiert ist. Vorzugsweise erfüllt jedoch die Beschichtung als Ganzes die genann ten Eigenschaften und vorzugsweise erfüllen auch die Materialien, aus denen die einzelnen Schichten gebildet sind, jeweils einzeln die genannten Eigenschaften.
Insofern im Rahmen der Erfindung ein Material erwähnt wird, welches die Beschichtung ausbildet, kann es sich, wenn die Beschichtung einen Aufbau aus mehreren Schichten aufweist, analog auch um mehre re Materialien handeln, die vorzugsweise insgesamt die genannten Eigenschaften des erwähnten Mate rials erfüllen. Im Rahmen der Erfindung kann es allerdings bereits ausreichen, wenn eines der Materia lien, aus denen sich die Beschichtung bei einem Schichtaufbau zusammensetzt, die gewünschten Ei genschaften aufweist. Die Erfindung ist entsprechend zu verstehen.
Die Beschichtung ist vorzugsweise aus Metall gebildet. Bei einer Ausbildung der Beschichtung aus meh reren Schichten ist vorzugsweise vorgesehen, dass wenigstens eine, zwei, drei, mehrere oder alle Schichten der Beschichtung aus Metall oder Metallen gebildet sind.
Von Vorteil ist es, wenn die Beschichtung oder wenigstens eine, zwei, drei, mehrere oder alle Schichten der Beschichtung aus Silber, Kupfer, Gold, Zinn, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkonium, Niobi- um, Tantal, Wismut, Palladium, Blei, einer Legierung, hauptsächlich aufweisend eines oder mehrerer dieser Materialien oder aus einem Verbundwerkstoff aus einem dieser Materialien, gebildet ist.
Die vorgenannten Materialien eignen sich im besonderen Maße, da diese sowohl eine elektrische Leitfä higkeit aufweisen, die deutlich größer ist als die elektrische Leitfähigkeit von Edelstahl, und zudem die magnetische Permeabilität des Materials geringer ist als die magnetische Permeabilität von Stahl.
Von Vorteil ist es, wenn die Beschichtung eine Dicke von 1 ,0 gm bis 30 gm, vorzugsweise 2,0 gm bis 25 gm, weiter bevorzugt 3,0 gm bis 25 gm und ganz besonders bevorzugt 4,0 gm bis 25 gm aufweist.
Die Dicke bzw. die Stärke der Beschichtung kann von der vorgesehenen Frequenz für das Hochfre quenzsignal abhängen. Die vorgenannten Werte haben sich zur Übertragung einer mit einem Hochfre quenzsignal überlagerten Hochvolt-Zündspannung als besonders geeignet herausgestellt, da dadurch die aus dem sogenannten Skin-Effekt, d. h. dem Effekt, dass in von hochfrequentem Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitern die Stromdichte im Inneren des Leiters niedriger ist als im äußeren Bereich resultierenden Verluste minimiert werden. Dies ist dadurch möglich, dass die Beschichtung eine niedrigere Impedanz aufweist als das Kontaktelement.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Kontaktelementes aus Messing, Kupfer-Beryllium oder einer Bronzelegierung eignet sich ebenfalls in besonderem Maße.
Eine Ausbildung des Kontaktelements aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Eine derartige Ausbildung des Kontaktelements ermöglicht eine ro buste Kontaktierung der Zündkerze bzw. der Zündanlage. Ferner lässt sich ein aus Metall ausgebildetes Kontaktelement einfach und zuverlässig mit dem elektrisch leitenden Material beschichten. Eine Ausbil dung eines Kontaktelements aus Stahl oder Edelstahl eignet sich in besonderem Maße.
Bei einer Ausbildung des Kontaktelements aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, ist vorge sehen, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung aus einem Material gewählt ist, dessen magnetische Permeabilität geringer ist als die magnetische Permeabilität des Kontaktelements und gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit des Materials höher ist als die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements. Die vorgenannten vorzugsweise vorgesehenen Materialien, insbesondere auch Kupfer, Silber, Gold oder Zinn, eignen sich hierfür in besonderem Maße. Die vorzugsweise für die Beschichtung vorgesehenen Materialien, insbesondere Kupfer, Silber, Gold oder Zinn, weisen eine elektrische Leitfähigkeit auf, die höher ist als die elektrische Leitfähigkeit von Stahl oder Edelstahl. Zudem weisen diese Materialien eine magnetische Permeabilität auf, die niedriger ist als die von Stahl oder Edelstahl.
Das Kontaktelement kann auch aus einem nichtmetallischen Material ausgebildet sein. In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende außenseitig vollständig mit der Beschichtung verse hen ist. Gegebenenfalls kann dabei vorgesehen sein, dass die Beschichtung am ersten und/oder am zweiten Ende etwas zurückversetzt ist, vorzugsweise derart, dass zumindest 90 %, vorzugsweise 95 %, des Mittelteils des Kontaktelements mit der Beschichtung versehen ist. Vorzugsweise ist das Kontakte lement jedoch über dessen gesamte (axiale) Länge mit der Beschichtung versehen. Ein Versatz der Be schichtung gegenüber dem Kontaktelement kann gegebenenfalls primär von Vorteil sein, um eine geeig nete Befestigung des Kontaktelements zu ermöglichen. Von Vorteil ist es, wenn sich die Beschichtung oder ein mit der Beschichtung verbundener Hochvoltleiter bis zur Zündkerze erstreckt, um unmittelbar über die Zündkerze eine elektrisch leitende Verbindung mit der Zündanlage bzw. einem mit der Zündan lage verbundenen Hochvoltleiter herzustellen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement als Hochvoltleiter ausgebildet ist.
Von Vorteil ist es, wenn das Kontaktelement zumindest abschnittsweise als Kontaktfeder, vorzugsweise als Spiralfeder, ausgebildet ist.
Eine Ausgestaltung des Kontaktelements zumindest abschnittsweise bzw. teilweise als Kontaktfeder hat den Vorteil, dass die Hochvolt-Zündspannung mit dem überlagerten Hochfrequenzsignal besonders vor teilhaft und zuverlässig übertragen werden kann. Die Elastizität der elektrisch leitenden Feder kann hier bei Fertigungstoleranzen in Längsrichtung der Feder ausgleichen. Ferner kann die Kontaktfeder auch un terschiedliche Winkel eines gewinkelt ausgeformten Schachtes in dem Motorblock, in den die Kontaktfe der als Teil des Übertragungselements eingeführt ist, ausgleichen. Die Verwendung einer Kontaktfeder eignet sich jedoch auch dann, wenn der Schacht, in den die Kontaktfeder innerhalb des Motorblocks auf genommen ist, nicht gewinkelt verläuft. Ein winkliger Verlauf des Schachts im Motorblock ist grundsätz lich optional, kann sich jedoch in besonderer Weise eignen.
Die Kontaktfeder als Träger der Beschichtung aus dem elektrisch leitfähigen Material ermöglicht somit, dass die Beschichtung die mit dem Hochfrequenzsignal überlagerte Hochvoltspannung auch dann zuver lässig übertragen kann, wenn Fertigungstoleranzen in Längsrichtung oder ein winkliger Verlauf eines Schachtes auszugleichen sind.
Das Kontaktelement kann abschnittsweise, vorzugsweise jedoch vollständig, als Kontaktfeder ausgebil det sein. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest 90 %, vorzugsweise 95 %, des Mittel teils des Kontaktelements als Kontaktfeder ausgebildet ist. Eine nicht vollständige Ausbildung des Kon taktelements als Kontaktfeder kann sich gegebenenfalls eignen, um eine geeignete Befestigung des Kontaktelements, insbesondere im Bereich der Enden des Kontaktelements, zu ermöglichen. Die Kontaktfeder ist vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass diese gegen eine geeignete Koppeleinheit der Zündkerze drückt und über die Beschichtung eine elektrisch leitende Verbindung mit der Zündkerze hergestellt wird.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement zu mindest abschnittsweise aus einem federnden Material und/oder zumindest abschnittsweise als Feder arm ausgebildet ist.
Das Kontaktelement kann dabei auch vollständig als Federarm oder aus einem federnden Material aus gebildet sein. Es ist auch vorstellbar, dass das Kontaktelement abschnittsweise als Federarm oder aus einem federnden Material und abschnittsweise als Kontaktfeder ausgebildet ist.
Auch eine Ausbildung des Kontaktelements als Federarm oder aus einem federnden Material ermöglicht es, Toleranzen auszugleichen und einen winkligen Verlauf des Schachtes in einem Motorblock zu be rücksichtigen.
Von Vorteil ist es, wenn das Übertragungselement ein Isolationselement aufweist, welches das Kontakte lement umgibt.
Vorzugsweise ist das Kontaktelement, insbesondere in einer Ausgestaltung als Kontaktfeder, in einer Bohrung des Isolationselements aufgenommen bzw. geführt. Das Isolationselement weist vorzugsweise eine Dichtungsfunktion auf. Das Isolationselement ist vorzugsweise aus Gummi oder einem gummiarti gen Material ausgebildet.
Die Ausbildung des Isolationselements aus Gummi oder einem gummiartigen Material und die Ausbil dung des Kontaktelements als Feder, führen in besonders vorteilhafter Weise dazu, dass Fertigungstole ranzen und Winkelabweichungen ausgeglichen werden können. Ferner ist das dadurch gebildete Über tragungselement besonders elastisch bzw. weist eine für den vorgesehenen Einsatzzweck vorteilhafte Elastizität auf.
Das Isolationselement kann neben der Dichtungsfunktion, insbesondere im Übergang zu einem Schal tungsgehäuse der Schaltungseinrichtung und im Übergang zum Motorblock in vorteilhafter Weise auch die Aufgabe einer elektrischen Isolierung zwischen der Beschichtung des Kontaktelements und dem Mo torblock bzw. dem Schaltungsgehäuse übernehmen.
Das Isolationselement ist vorzugsweise als Mantel ausgebildet, der die elektrisch leitende Beschichtung des Kontaktelements eng anliegend oder auch mit Abstand, beispielsweise derart, dass ein rohrförmiger Durchlass in dem Mantel ausgebildet ist, umgibt. Eine derartige Ausgestaltung eignet sich sowohl dann, wenn das Isolationselement aus Gummi oder einem gummiartigen Material oder auch aus einem ande ren isolierenden Material ausgebildet ist.
Die Ausgestaltung eignet sich besonders, wenn das Kontaktelement als Kontaktfeder ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, die mit dem Hochfrequenzsignal überlagerte Hoch volt-Zündspannung über das mit der elektrisch leitenden Beschichtung versehene Kontaktelement auf die Zündkerze, insbesondere eine Mittelelektrode der Zündkerze zu übertragen, während in besonders vorteilhafter Weise - wie nachfolgend dargestellt ist - die Masseelektrode der Zündkerze, auf die der Funke von der Mittelelektrode überspringt, mit dem Massepotential der Schaltungseinrichtung, insbeson dere dem Schaltungsgehäuse und der Schaltung verbunden ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht die vor teilhafte Verwendung einer Hochvolt-Zündspannung mit einem überlagerten Hochfrequenzsignal um den Verbrennungsprozess in einem Verbrennungsraum zu optimieren.
Von Vorteil ist es, wenn ein elektrisch leitendes Abschirmungselement vorgesehen ist, welches das Kon taktelement wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse elektromagnetisch schirmend umgibt, wobei das Abschirmungselement elektrisch leitend mit einem Massepotenzial der Schaltungsein richtung verbunden ist und das Abschirmungselement eine Verbindung zwischen dem Massepotenzial der Schaltungseinrichtung und einer Masseelektrode der Zündkerze herstellt.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Schaltungseinrichtung ein Schaltungsgehäuse umfasst, welches die Schaltung elektromagnetisch abschirmt, wobei das Abschirmungselement mit einem Massepotenzial des Schaltungsgehäuses und/oder mit einem Massepotenzial der Schaltung verbunden ist.
Damit der Verbrennungsprozess in einem Ottomotor durch eine mit einem Hochfrequenzsignal überla gerte Hochvolt-Zündspannung besonders vorteilhaft injiziert werden kann, ist es einerseits von Vorteil, die elektrisch leitende Beschichtung abzuschirmen und andererseits eine Verbindung zwischen dem Massepotential der Schaltungseinrichtung und der Masseelektrode der Zündkerze herzustellen. Das Ab schirmungselement übernimmt dabei auch die Abschirmung des Zündsignals bestehend aus der Hoch volt-Zündspannung und dem überlagerten Hochfrequenzsignal gegenüber Störungen von außen. Ferner kann es von Vorteil sein, das Zündsignal derart abzuschirmen, dass dieses eine angrenzende Elektronik nicht beeinflusst, insbesondere um die empfindliche Elektronik beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, nicht zu stören bzw. möglichst wenig zu beeinträchtigen.
Eine Optimierung des Verbrennungsprozesses ergibt sich auch dadurch, dass das Massepotential der Schaltungseinrichtung und die Masseelektrode der Zündkerze elektrisch miteinander verbunden sind.
Nachfolgend wird das Massepotential vereinfachend auch als "Masse" bezeichnet. Es ist von Vorteil, wenn das Abschirmungselement einen Potentialausgleich zwischen der Masseelektro de der Zündkerze und der Schaltungseinrichtung herstellt.
Das Abschirmungselement verhindert bzw. reduziert sowohl eine elektromagnetische Abstrahlung aus der elektrisch leitenden Beschichtung als auch eine elektromagnetische Einstrahlung in die elektrisch lei tende Beschichtung.
Das Abschirmungselement ermöglicht in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Beschichtung des Kon taktelements eine gute elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), welche dazu führt, dass eine optimierte Verbrennung durch eine Hochvolt-Zündspannung mit einem überlagerten Hochfrequenzsignal möglich ist.
Das Abschirmungselement umfasst das mit der Beschichtung versehene Kontaktelement wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse, vorzugsweise vollständig. Es ist jedoch auch möglich, ins besondere um eine gute Beweglichkeit des Kontaktelements bzw. des Übertragungselements zu ge währleisten, dass das Abschirmungselement Dehnungsfugen, Ausnehmungen, Lücken, Einschnitte oder Einkerbungen aufweist, um eine Bewegung des Kontaktelements bzw. des Übertragungselements in ei ne radiale und/oder axiale Richtung zu ermöglichen, insbesondere zum Toleranzausgleich.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Abschirmungselement das Isolationselement wenigs tens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse außenseitig umfasst.
Diese Lösung hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Vorzugsweise ist das Abschirmungsele ment derart ausgebildet, dass dieses die elektrisch leitende Beschichtung des Kontaktelements dadurch umfasst, dass das Abschirmungselement das Isolationselement, welches die elektrisch leitende Be schichtung des Kontaktelements aufnimmt, außenseitig umgibt bzw. ummantelt.
Das Abschirmungselement kann dabei, wie vorstehend beschrieben gestaltet sein, um eine radiale Be weglichkeit sicherzustellen. Vorzugsweise umfasst bzw. umgibt das Abschirmungselement das Isolati onselement jedoch entlang des axialen Abschnitts vollständig bzw. umlaufend geschlossen.
Dadurch, dass die Schaltungseinrichtung vorzugsweise ein Schaltungsgehäuse umfasst, welches die Schaltung aufnimmt und elektromagnetisch, d. h. elektrisch und/oder magnetisch abschirmt, wird die mit dem Hochfrequenzsignal überlagerte Hochvolt-Zündspannung innerhalb der Schaltungseinrichtung in besonders geeigneter Weise abgeschirmt.
Von Vorteil ist es dabei, wenn das Abschirmungselement mit einem Massepotential des Schaltungsge häuses und/oder einem Massepotential der Schaltung verbunden ist. Besonders zu bevorzugen ist es, wenn das Massepotential der Schaltung mit dem Massepotential des Schaltungsgehäuses verbunden ist. Ferner ist es, insbesondere für diese Ausführungsform, zu bevorzugen, dass das Abschirmungselement mit dem Massepotential des Schaltungsgehäuses verbunden ist. Das Schaltungsgehäuse kann vor zugsweise eine Durchgangsbohrung aufweisen, in die das Abschirmungselement eingesetzt ist.
Vorzugsweise ist das Abschirmungselement und/oder das Isolationselement als Teil des Übertragungs elements ausgebildet.
Von Vorteil kann es sein, wenn sich das Abschirmungselement bis zum Motorblock erstreckt, um über den Motorblock eine elektrische Verbindung zwischen dem Massepotential der Schaltungseinrichtung, insbesondere dem Schaltungsgehäuse und der Schaltung, und der Masseelektrode der Zündkerze her zustellen.
Eine derartige Ausgestaltung lässt sich besonders vorteilhaft dadurch erreichen, dass das Abschir mungselement nur einen Abschnitt der Längsachse des Abschirmungselements umfasst. Vorzugsweise beginnt der axiale Abschnitt an einem ersten Ende des Isolationselements, welches vorzugsweise mit dem Schaltungsgehäuse verbunden ist, und erstreckt sich in Richtung auf das zweite Ende des Isolati onselements, vorzugsweise derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Massepotential des Schaltungsgehäuses und dem Motorblock hergestellt ist.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das Abschirmungselement, ausgehend von einem ersten Ende des Isolationselements, nur einen Abschnitt der Längsachse des Iso lationselements außenseitig umfasst, wobei ein Masseleiter bis zu einem zweiten, der Zündkerze zuge wandten Ende des Isolationselements weitergeführt ist.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass einerseits in dem Bereich zwischen der Schaltungseinrichtung, ins besondere einem Schaltungsgehäuse, und dem Motorblock eine gute Abschirmung, insbesondere eine Schirmung zur Verbesserung der EMV bereitgestellt wird, jedoch die Verbindung zwischen dem Masse potential der Schaltungseinrichtung und der Masseelektrode nicht zwingend von dem Motorblock ab hängt. Die bis zu einem zweiten, der Zündkerze zugewandten Ende des Isolationselements weitergeführ te Masseleitung kann in diesem Fall für die elektrische Verbindung sorgen. Dies hat den Vorteil, dass der Motorblock selbst nicht unbedingt mit der Zündkerze verbunden sein muss. Dies erhöht die konstruktive Freiheit bei Ausgestaltung des für die Zündkerze vorgesehenen Schachtes in dem Motorblock.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann vorgesehen sein, dass das Ab schirmungselement das Isolationselement von einem ersten Ende bis zum zweiten Ende außenseitig umfasst. Gegebenenfalls kann dabei vorgesehen sein, dass das Abschirmungselement am ersten und/oder am zweiten Ende etwas gegenüber dem Isolationselement zurückversetzt ist, vorzugsweise derart, dass zumindest 90% vorzugsweise 95% des Mittelteils des Isolationselements von dem Abschir mungselement umgeben ist. Vorzugsweise ist das Isolationselement in dieser Ausführungsform jedoch über dessen gesamte (axiale) Länge von dem Abschirmungselement umgeben. Ein Versatz des Ab schirmungselements gegenüber dem Isolationselement kann primär deswegen von Vorteil sein, um eine geeignete Befestigung des Übertragungselements zu ermöglichen bzw. die Dichtfunktion des Isolations elements nicht zu beeinträchtigen.
Es kann vorgesehen sein, dass sich das Abschirmungselement oder ein mit dem Abschirmungselement verbundener Masseleiter bis zur Zündkerze erstreckt, um unmittelbar über die Zündkerze eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Schaltungseinrichtung, insbesondere dem Schaltungsgehäuse und der Schaltung, und der Masseelektrode der Zündkerze herzustellen.
Die Verbindung der Masseelektrode mit der Schaltungseinrichtung, insbesondere einem Schaltungsge häuse, ist somit unabhängig von dem Motorblock möglich.
Es kann vorgesehen sein, dass das Abschirmungselement wenigstens teilweise durch eine Metallisie rung des Isolationselements ausgebildet ist.
Eine Metallisierung eignet sich in besonderer Weise um eine elektrische leitende Verbindung für den Po tenzialausgleich und auch eine Abschirmung zu realisieren.
Die Erfindung betrifft auch ein Übertragungselement zur Übertragung eines Zündsignals von einer Zünd anlage zu einer Zündkerze, aufweisend ein Kontaktelement, wobei das Kontaktelement wenigstens ent lang eines Abschnitts seiner Längsachse mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist, wobei die Impedanz der Beschichtung niedriger ist als die Impedanz des Kontaktelements und wobei das Kon taktelement zumindest abschnittsweise als Kontaktfeder und/oder als Federarm und/oder aus einem fe dernden Material ausgebildet ist.
Hinsichtlich der Vorteile und Ausgestaltungen des Übertragungselements wird auf die vorstehenden und auch die nachfolgenden Ausführungen verwiesen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die verglichen mit dem Kontaktelement niedrigere Impe danz der Beschichtung daraus resultiert, dass die magnetische Permeabilität der Beschichtung geringer ist als die magnetische Permeabilität des Kontaktelements und/oder die elektrische Leitfähigkeit der Be schichtung höher ist als die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die magnetische Permeabilität der Beschichtung geringer ist als die magnetische Permeabilität von Stahl und/oder dass die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung höher ist als die von Edelstahl, vorzugsweise höher als die elektrische Leitfähigkeit von Ei sen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Übertragungselements ist vorzugsweise vorgesehen, dass die elektrische Leitfähigkeit des Materials der Beschichtung höher ist als die elektrische Leitfähigkeit von Ei sen.
Von Vorteil ist es, wenn die elektrische Leitfähigkeit (s) des Materials der Beschichtung wenigstens 1 ,4 x 106 Siemens pro Meter (S/m), vorzugsweise 10 x 106 Siemens pro Meter (S/m), beträgt.
Von Vorteil ist es, wenn die Beschichtung mehrere Schichten aufweist.
Von Vorteil ist es, wenn die Beschichtung aus Metall gebildet ist oder wenigstens eine, zwei, drei, mehre re oder alle Schichten der Beschichtung aus Metall oder Metallen gebildet sind.
Vorzugsweise ist die Beschichtung oder wenigstens eine, zwei, drei, mehrere oder alle Schichten der Beschichtung aus Silber, Kupfer, Gold, Zinn, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkonium, Niobium, Tantal, Wismut, Palladium, Blei, einer Legierung, hauptsächlich aufweisend eines oder mehrerer dieser Materialien oder aus einem Verbundwerkstoff aus einem dieser Materialien, gebildet.
Die Beschichtung weist vorzugsweise eine Dicke von 1 ,0 pm bis 30 gm, vorzugsweise 2,0 gm bis 25 gm, weiter bevorzugt 3,0 pm bis 25 pm und ganz besonders bevorzugt 4,0 pm bis 25 pm auf.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, ausgebildet ist. Es eignet sich jedoch auch jedes andere Material grundsätzlich zur Aus bildung des Kontaktelements, da es im Rahmen der Erfindung ausreichen kann, wenn die Übertragung des Zündsignals über die elektrisch leitfähige Beschichtung erfolgt.
Von Vorteil ist es, wenn das Übertragungselement ein Isolationselement aufweist, welches das mit der Beschichtung versehene Kontaktelement umgibt.
Von Vorteil ist es ferner, wenn das Übertragungselement ein elektrisch leitendes Abschirmungselement aufweist, welches das Isolationselement wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse außen seitig umgibt.
Das erfindungsgemäße Übertragungselement eignet sich zur Übertragung eines beliebigen Zündsignals. Bei dem Zündsignal kann es sich sowohl um eine Hochvolt-Zündspannung (HV-Signal) als auch um ein Hochfrequenzsignal, insbesondere einer Hochfrequenz-Plasmazündvorrichtung handeln. Das Übertra gungselement eignet sich jedoch in besonderem Maße zur Übertragung einer Hochvolt-Zündspannung, die mit einem Hochfrequenzsignal überlagert ist. Dabei kann eine Schaltungseinrichtung vorgesehen sein, die eine Schaltung zur Überlagerung einer Hochvolt-Zündspannung mit einem Hochfrequenzsignal umfasst, welches dann mit Hilfe des Übertragungselements, insbesondere der Beschichtung des Kontak- telements des Übertragungselements, an die Zündkerze übertragen wird. Das zu übertragende Zündsig nal ist somit vorzugsweise eine Hochvolt-Zündspannung, die mit einem Hochfrequenzsignal überlagert ist, vorzugsweise derart, wie dies bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits ausgeführt wur de.
Die Erfindung betrifft auch eine Zündeinrichtung, mit einer Zündanlage zur Erzeugung eines Zündsignals und mit einem Übertragungselement, um das Zündsignal an eine Zündkerze zu übertragen.
Das Übertragungselement kann in einer Ausgestaltung und mit den Varianten ausgebildet sein, die vor stehend und nachfolgend beschrieben sind, um das Zündsignal zu übertragen. Bei dem Zündsignal kann es sich um eine Hochvolt-Zündspannung (HV-Signal) oder um ein Hochfrequenzsignal (HF-Signal) han deln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Zündsignal um eine Hochvolt-Zündspannung, die mit einem Hochfrequenzsignal überlagert ist, vorzugsweise derart, wie dies bezüglich der erfindungsgemäßen Vor richtung bereits ausgeführt wurde.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Schaltungseinrichtung zur Überlagerung einer Hochvolt- Zündspannung mit einem Hochfrequenzsignal, und mit einem Übertragungselement, um die mit dem Hochfrequenzsignal überlagerte Hochvolt-Zündspannung an die Zündkerze zu übertragen.
Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch auf das Übertragungselement, die Zündeinrichtung und die Schaltungseinrichtung entsprechend anwendbar - und umgekehrt. Ferner kön nen Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches genannt wurden, auch auf das Übertragungselement, die Zündeinrichtung und die Schaltungseinrichtung bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
Es sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merk male oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umge kehrt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, in dem einzelne Merkmale der vorliegenden Er findung in Kombination miteinander dargestellt sind. Die Merkmale des Ausführungsbeispiels sind aber auch losgelöst von den anderen Merkmalen des Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dement sprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombi nationen verbunden werden. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schnittdarstellung eines
Schaltungsgehäuses einer Schaltungseinrichtung und eines Übertragungselements;
Fig. 2 eine prinzipmäßige Seitenansicht auf ein als Kontaktfeder ausgebildetes Kontaktelement;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Windung der Kontaktfeder; und
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Windung der Kontaktfeder, wobei die Beschichtung aus drei
Schichten aufgebaut ist.
Das grundsätzliche Prinzip und die grundsätzliche Funktionsweise einer Brennkraftmaschine, insbeson dere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges und die zugehörige Vorrichtung zum Zünden ei nes Kraftstoff-Luftgemisches in einem Verbrennungsraum, insbesondere einem Zylinder des Motors, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Bekannt sind insbesondere auch Verbren nungsmotoren mit Fremdzündung durch Zündkerzen, sogenannte Ottomotoren, insbesondere auch mit einer Direkteinspritzung.
Nachfolgend wird auf deren Funktionsweise daher nicht näher eigegangen.
Grundsätzlich bekannt ist auch die Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung mit Hilfe einer Zündanlage, die die Batteriespannung auf die erforderliche Zündspannung transformiert. Grundsätzlich bekannt ist ferner auch die Erzeugung eines Hochfrequenzsignals, insbesondere eine Hochfrequenz- Plasmazündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luftgemisches in einem Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, wozu auch auf die DE 20 2012 004 602 U1 verwiesen wird. Auch hierauf wird nach folgend nicht näher eingegangen.
Das Ausführungsbeispiel wird beschrieben anhand der Übertragung einer Hochvolt-Zündspannung (HV- Signal bzw. HV-lmpuls), welches mit einem Hochfrequenzsignal überlagert ist. Das erfindungsgemäße Überlagerungselement eignet sich jedoch auch zur Übertragung eines anderen Zündsignals, beispiels weise basierend auf einer Hochvolt-Zündspannung oder einem Hochfrequenzsignal. Das erfindungsge mäße Übertragungselement ist nicht auf die Übertragung eines spezifischen Zündsignals beschränkt, eignet sich jedoch in besonderer Weise zur Übertragung einer Hochvolt-Zündspannung, welche mit ei nem Hochfrequenzsignal überlagert ist. Ferner ist die im Ausführungsbeispiel dargestellte Zündeinrich tung nicht auf die Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung, welche mit einem Hochfrequenzsignal über lagert ist, beschränkt. Bei dem Zündsignal, welches die Zündeinrichtung erzeugt, kann es sich um ein be liebiges Zündsignal, wie bezüglich des Übertragungselements bereits ausgeführt, handeln. Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zeigt einen besonders geeigneten Aufbau. Die Verwendung des Übertragungselements ist jedoch nicht auf einen spezifischen Aufbau einer Vorrichtung zur Zündung ei nes Kraftstoffgemischs beschränkt, sondern kann in einem beliebigen Aufbau eingesetzt werden. Das Ausführungsbeispiel ist daher auch isoliert als Offenbarung eines Übertragungselements, ohne eine Be schränkung auf die Merkmale der dargestellten Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemischs be schränkt, wobei sich eine Verwendung des Übertragungselements für die dargestellte Vorrichtung in be sonderem Maße eignet.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches, insbesondere eines Kraftstoff- Luftgemisches mit einer nur prinzipmäßig dargestellten Zündanlage 1 zur Erzeugung einer Hochvolt- Zündspannung (HV-lmpuls) und einer Schaltungseinrichtung 2.
Die Schaltungseinrichtung 2 umfasst im Ausführungsbeispiel ein Schaltungsgehäuse 3 und eine Schal tung 4 zur Überlagerung der Hochvolt-Zündspannung mit einem Hochfrequenzsignal (HF-Signal). Das Hochfrequenzsignal wird im Ausführungsbeispiel mittels eines Hochfrequenzgenerators 5 erzeugt. Das von dem Hochfrequenzgenerator 5 erzeugte Hochfrequenzsignal wird dabei über eine Hochfrequenzzu leitung 5a an die Schaltung 4 geführt. Entsprechend wird die von der Zündanlage 1 erzeugte Hochvolt- Zündspannung über eine Hochvoltzuleitung 1 a ebenfalls an die Schaltung 4 geführt.
Alternativ kann die Zündanlage 1 und/oder der Hochfrequenzgenerator 5 und/oder eine andere Vorrich tung zur Erzeugung der Hochvolt-Zündspannung bzw. des Hochfrequenzsignals auch in die Schaltungs einrichtung 2, insbesondere in das Schaltungsgehäuse 3 und gegebenenfalls auch in die Schaltung 4 in tegriert sein.
Die Erzeugung der Hochvolt-Zündspannung bzw. eines entsprechenden Hochvoltimpulses und des Hochfrequenzsignales kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich in beliebiger und bekannter Art und Weise erfolgen.
Vorgesehen ist ferner ein Übertragungselement 6, welches ein Kontaktelement 7 aufweist, das in einem Isolationselement 8 geführt ist.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, erstreckt sich das Übertragungselement 6 bis zu einer in einem Motorblock 9 angeordneten Zündkerze 10.
Die Zündkerze 10 kann einen beliebigen zur Zündung eines Kraftstoff-Luftgemisches geeigneten Aufbau aufweisen. Wie aus der prinzipmäßigen Darstellung der Figur 1 ersichtlich ist, weist die Zündkerze 10 im Ausführungsbeispiel ein metallisches Anschlussteil 11 , ein Keramikteil 12, einen Flansch 13 mit einem in tegrierten Bördelring zum Festhalten des Keramikteils 12, ein Einschraubgewinde 14, eine Mittelelektro de 15 und eine Masseelektrode 16 auf. Der Aufbau der Zündkerze 10 kann auch abweichen, insbesondere kann gegebenenfalls anstelle einer mittels Keramikteil 12 isolierten Mittelelektrode 15 auch eine anderweitige Isolation vorgesehen sein.
Der Aufbau von Zündkerzen und die verschiedenen Varianten sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Zündkerze 10 befindet sich in einem Schacht des Motorblocks 9. Der Schacht im Motorblock 9 muss nicht, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, winklig verlaufen, sondern kann einen beliebigen Verlauf, gegebenenfalls auch einen nicht abgewinkelten Verlauf, aufweisen.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Zündkerze 10 über das Einschraubgewinde 14 elektrisch leitend mit dem Motorblock 9 verbunden ist.
Das Schaltungsgehäuse 3 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 elektrisch leitend ausgebildet, so dass die Schaltung 4 elektromagnetisch abgeschirmt ist. Die Schaltung 4 kann über eine Masseleitung 17 mit dem Schaltungsgehäuse 3 verbunden sein, so dass das Schaltungsgehäuse 3 und die Schaltung 4 dasselbe Massepotential aufweisen.
Im Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement, wie in Figur 2 näher dargestellt, als Kontaktfeder 7, vor zugsweise als Spiralfeder, ausgebildet. Hierauf ist das Ausführungsbeispiel jedoch nicht beschränkt. Die Ausbildung des Kontaktelements als Kontaktfeder 7 eignet sich jedoch im besonderer Maße, insbeson dere auch um Toleranzen auszugleichen.
Das Kontaktelement 7 kann gegebenenfalls auch derart ausgebildet sein, dass dieses nur über einen Teilstück seiner Längsachse A bzw. (axialen) Länge als Feder ausgebildet ist.
Im Ausführungsbeispiel (siehe Figur 1 ) ist des Weiteren optional vorgesehen, dass das Isolationselement 8 die Kontaktfeder 7 umfasst bzw. ummantelt. Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass das Isolationselement 8 eine mittige Bohrung zur Aufnahme der Kontaktfeder 7 aufweist.
Das Isolationselement 8 kann als Bestandteil des Übertragungselements 6 ausgebildet sein.
Das Isolationselement 8 ist vorzugsweise aus Gummi oder einem gummiartigen Material ausgebildet, hierauf ist das Ausführungsbeispiel jedoch nicht beschränkt.
Das Isolationselement 8 erfüllt im Ausführungsbeispiel auch die Funktion eines Dichtungsteiles bzw. übernimmt eine Dichtungsfunktion. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Isolationselement 8 sowohl den Übergang zum Schaltungsgehäuse 3 als auch den Übergangsbereich zum Motorblock 9 ab dichtet, so dass keine Feuchtigkeit eindringen kann. Hierzu kann das Isolationselement 8 entsprechend gestaltet sein, vorzugsweise Nuten, beispielsweise zur formschlüssigen Aufnahme eine Wandung des Schaltungsgehäuses 3 und/oder ringförmige Erweiterungen aufweisen, wie in Figur 1 prinzipmäßig dar gestellt.
Wie sich aus Figur 1 ergibt, ist ferner (optional) ein elektrisch leitendes Abschirmungselement 18 vorge sehen bzw. ausgebildet. Das Abschirmungselement 18 umfasst und schirmt dabei die Kontaktfeder 7 wenigstens entlang eines Abschnitts der Längsachse A der Kontaktfeder 7 ab.
Das Abschirmungselement 18 kann als Bestandteil des Übertragungselements 6 ausgebildet sein.
In Figur 1 ist dargestellt, dass das Abschirmungselement 18 die Kontaktfeder 7 nur über einen Teil deren axialer Länge bzw. der Längsachse A elektromagnetisch schirmend umfasst. Das Abschirmungselement 18 ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Abschirmungselement 18 die Kontaktfeder 7 so weit umfasst, dass der Abstand d zwischen dem Schaltungsgehäuse 3 und dem Motorblock 9 abge schirmt ist.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Abschirmungselement 18 die Kontaktfeder 7 außerhalb des Schaltungsgehäuses 3 bis zu der Zündkerze 10 umfasst. D. h. die Kontaktfeder 7 ist außerhalb des Schaltungsgehäuses annährend über deren gesamte Länge von dem Abschirmungselement 18 umfasst.
Das Abschirmungselement 18 ist elektrisch leitend mit einer Masse bzw. mit dem Massepotential der Schaltungseinrichtung 2 verbunden. Das Abschirmungselement 18 stellt eine Verbindung zwischen der Masse der Schaltungseinrichtung 2 und der Masseelektrode 16 der Zündkerze 10 her.
Im Ausführungsbeispiel ist das Abschirmungselement elektrisch leitend mit dem Schaltungsgehäuse 3 der Schaltungseinrichtung 2 verbunden. Das Schaltungsgehäuse 3 ist dabei über die Masseleitung 17, wie bereits beschrieben, mit der Schaltung 4 verbunden, so dass die Schaltung 4, das Schaltungsgehäu se 3 und auch das Abschirmungselement 18 dieselbe Masse bzw. dasselbe Massepotential aufweisen.
Das Abschirmungselement 18 ist im Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass dieses das Isolations element 8 wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse A außenseitig umfasst.
Die Figur 1 zeigt, dass das Abschirmungselement 18 das Isolationselement 8 über ein Teilstück dessen Längsachse A umfasst. Die Kontaktfeder 7 wird somit, wie bereits beschrieben, entsprechend von dem Abschirmungselement 18 umfasst und abgeschirmt.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich das Abschirmungselement 18 bis zum Motorblock 9 erstreckt, um über den Motorblock 9 eine elektrische Verbindung zwischen der Masse der Schaltungsein- richtung 2 und der Masseelektrode 16 herzustellen. Alternativ (nicht dargestellt) kann sich das Abschir mungselement 18 bis zur Zündkerze 10 erstreckt, um unmittelbar über die Zündkerze 10 eine elektrisch leitende Verbindung mit der Masseelektrode 16 der Zündkerze 10 herzustellen. Vorzugsweise ist das Abschirmungselement 18 dabei mit dem Bördelring 13 und dieser wiederum über das Einschraubgewin de 14 mit der Masseelektrode 16 verbunden.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, kann vorgesehen sein, dass das Schaltungsgehäuse 3 auf dem Motor block 9 festgelegt ist. Bei dem Bereich des Motorblocks 9 auf dem das Schaltungsgehäuse 3 festgelegt ist, kann es sich um einen Zylinderkopf des Zylinders handeln, indem die Zündkerze 10 eingesetzt ist.
Eine Befestigung 19 zur Festlegung des Schaltungsgehäuses 3 ist in Figur 1 prinzipmäßig dargestellt.
Erfindungsgemäß ist zur Übertragung des Zündsignals, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um eine Hochvolt-Zündspannung handelt, die mit einem Hochfrequenzsignal überlagert ist, vorgesehen, dass das Kontaktelement 7 wenigstens entlang eines Abschnitts seiner axialen Länge A mit einer Beschichtung 20 aus einem elektrisch leitfähigen Material versehen ist. Das elektrisch leitfähige Material zur Ausbildung der Beschichtung 20 ist dabei derart gewählt, dass die Impedanz der Beschichtung 20 niedriger ist als die Impedanz des Kontaktelements 7. Die niedrigere Impedanz der Beschichtung 20 verglichen mit dem Kontaktelement 7 resultiert im Ausführungsbeispiel daraus, dass die magnetische Permeabilität der Be schichtung 20 geringer ist als die magnetische Permeabilität des Kontaktelements 7 und/oder die elektri sche Leitfähigkeit der Beschichtung 20 höher ist als die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements 7.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die magnetische Permeabilität der Beschichtung 20 gerin ger ist als die magnetische Permeabilität von Stahl und dass die elektrische Leitfähigkeit der Beschich tung 20 höher ist als die von Edelstahl.
In Figur 2 ist ein entsprechend beschichtetes Kontaktelement in einer bevorzugten Ausführungsform als Kontaktfeder 7 mit der außenseitig aufgebrachten Beschichtung 20 dargestellt. Figur 3 zeigt dabei den Querschnitt durch eine Windung der Kontaktfeder 7. Das Material der Beschichtung 20 ist im Ausfüh rungsbeispiel derart gewählt, dass die elektrische Leitfähigkeit des Materials höher ist als die elektrische Leitfähigkeit von Eisen. Die elektrische Leitfähigkeit s des Materials der Beschichtung 20 beträgt im Aus führungsbeispiel wenigstens 1 ,4 x 106 Siemens pro Meter (S/m), vorzugsweise 10 x 106 Siemens pro Me ter (S/m). Die Beschichtung 20 ist im Ausführungsbeispiel aus Metall gebildet.
Das Übertragungselement 6 kann sich in einer Ausgestaltung nur aus dem Kontaktelement 7, insbeson dere ausgebildet als Kontaktfeder, und der Beschichtung 20 zusammensetzen. Das Übertragungsele ment 6 kann jedoch auch das Isolationselement 8 und/oder das Abschirmungselement 18 aufweisen bzw. sich durch diese vier Bestandteile zusammensetzen. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist vorgesehen, dass die Beschichtung 20 aus Kupfer, Silber, Gold oder Zinn gebildet ist.
Die Beschichtung 20 weist im Ausführungsbeispiel eine Dicke von 1 ,0 pm bis 30 gm, vorzugsweise 2,0 pm bis 25 pm, weiter bevorzugt 3,0 pm bis 25 pm und ganz besonders bevorzugt 4,0 pm bis 25 pm auf.
Im Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass die Kontaktfeder 7 aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, ausgebildet ist.
Die Beschichtung 20 ist im Ausführungsbeispiel aus einem Material ausgebildet, welches eine geringere Permeabilität aufweist als das Material, aus dem das Kontaktelement 7 ausgebildet ist, und welches eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das Material, aus dem das Kontaktelement 7 ausgebildet ist.
Die Kontaktfeder 7 mit der Beschichtung 20 kann auch als Hybridfeder bezeichnet werden.
Die Figur 4 zeigt, wie Figur 3, einen Querschnitt durch eine Windung der Kontaktfeder 7. Das Ausfüh rungsbeispiel nach Figur 4 unterscheidet sich von Figur 3 dabei durch den Aufbau der Beschichtung 20. Gemäß Figur 4 ist vorgesehen, dass die Beschichtung 20 durch mehrere Schichten 21 , 22, 23 gebildet ist, welche gemeinsam die Beschichtung 20 darstellen. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass alle Schichten 21 , 22, 23 aus Metall gebildet sind. Dies ist jedoch nicht zwingend. Im Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass die Schichten 21 , 22, 23 gemeinsam die Eigenschaften aufweisen, die vorste hend bereits bezüglich der Ausbildung der Beschichtung 20 aus nur einem Material beschrieben wurden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nur eine oder eine Mehrheit der Schichten über die Eigen schaften verfügt, die vorstehend bezüglich der Beschichtung 20 insgesamt dargestellt wurden. In diesem Fall können den anderen Schichten, die diese Eigenschaften, insbesondere die niedrigere Impedanz verglichen mit dem Kontaktelement 7, nicht aufweisen, anderen Aufgaben zukommen, beispielsweise können diese als Korrosionsschutz, Diffusionsschutz oder als Haftschicht dienen.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass alle Schichten 21 , 22, 23 einzeln und in ihrer Gesamtheit die vorgenannten Eigenschaften erfüllen, insbesondere eine niedrigere Impedanz aufweisen als das Kontaktelement 7.
Grundsätzlich können im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach Figur 4 auch mehr oder weniger als drei Schichten vorgesehen sein.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste Schicht 21 als Haftschicht ausgebildet ist, vor zugsweise als Kupferschicht. Im Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass die zweite Schicht 22 als Diffusionsschicht, vorzugsweise als Nickelschicht, ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass die dritte Schicht 23 auch die Aufgabe eines Korrosionsschutzes übernimmt und hier- zu vorzugsweise als Goldschicht, Silberschicht oder Zinnschicht ausgebildet ist. Die zweite Schicht 22, die als Diffusionsschicht, vorzugsweis als Nickelschicht, ausgebildet ist, übernimmt dabei die Aufgabe, eine Diffusion des Goldes, des Silbers oder des Zinns in Richtung auf die Kupferschicht zu vermeiden bzw. zu reduzieren.
Grundsätzlich können die verschiedenen Schichten 21 , 22, 23 aus einem beliebigen geeigneten Material ausgebildet sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Zündung eines Kraftstoffgemisches mit einer Zündanlage (1) zur Erzeugung einer Hochvolt-Zündspannung und einer Schaltungseinrichtung (2), umfassend eine Schaltung (4) zur Überlagerung der Hochvolt-Zündspannung mit einem Hochfrequenzsignal, und mit einer in einem Motorblock (9) angeordneten Zündkerze (10) und einem Übertragungselement (6), zur Übertra gung der mit dem Hochfrequenzsignal überlagerten Hochvolt-Zündspannung an die Zündkerze (10), wobei das Übertragungselement (6) ein Kontaktelement (7) aufweist, welches wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse (A) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (20) versehen ist, wobei die Impedanz der Beschichtung (20) niedriger ist als die Impedanz des Kon taktelements (7).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die verglichen mit dem Kontaktelement (7) niedrigere Impedanz der Beschichtung (20) daraus re sultiert, dass die magnetische Permeabilität der Beschichtung (20) geringer ist als die magnetische Permeabilität des Kontaktelements (7) und/oder die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung (20) höher ist als die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements (7).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die magnetische Permeabilität der Beschichtung (20) geringer ist als die magnetische Permeabili tät von Stahl und/oder dass die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung (20) höher ist als die von Edelstahl, vorzugsweise höher als die elektrische Leitfähigkeit von Eisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1.2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung (20) wenigstens 1 ,4 x 106 Siemens pro Meter (S/m), vorzugsweise wenigstens 10 x 106 Siemens pro Meter (S/m) beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Beschichtung (20) mehrere Schichten (21 ,22,23) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Beschichtung (20) aus Metall gebildet ist oder wenigstens eine, zwei, drei, mehrere oder alle Schichten (21 ,22,23) der Beschichtung aus Metall oder Metallen gebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Beschichtung (20) oder wenigstens eine, zwei, drei, mehrere oder alle Schichten (21 ,22,23) der Beschichtung aus Silber, Kupfer, Gold, Zinn, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkonium, Niobium, Tantal, Wismut, Palladium, Blei, einer Legierung, hauptsächlich aufweisend eines oder mehrerer dieser Materialien oder aus einem Verbundwerkstoff aus einem dieser Materialien, gebil det ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Beschichtung (20) eine Dicke von 1 ,0 pm bis 30 gm, vorzugsweise 2,0 gm bis 25 gm, weiter bevorzugt 3,0 pm bis 25 pm und ganz besonders bevorzugt 4,0 pm bis 25 pm aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Kontaktelement (7) aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Kontaktelement (7) zumindest abschnittsweise als Kontaktfeder, vorzugsweise als Spiralfeder ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Kontaktelement (7) zumindest abschnittsweise aus einem federnden Material und/oder zumin dest abschnittsweise als Federarm ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Übertragungselement (6) ein Isolationselement (8) aufweist, welches das Kontaktelement (7) umgibt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
ein elektrisch leitendes Abschirmungselement (18) vorgesehen ist, welches das Kontaktelement (7) wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse (A) elektromagnetisch schirmend umgibt, wobei das Abschirmungselement (18) elektrisch leitend mit einem Massepotenzial der Schaltungseinrichtung (2) verbunden ist und das Abschirmungselement (18) eine Verbindung zwi- sehen dem Massepotenzial der Schaltungseinrichtung (2) und einer Masseelektrode (16) der Zündkerze (10) herstellt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Schaltungseinrichtung (2) ein Schaltungsgehäuse (3) umfasst, welches die Schaltung (4) elekt romagnetisch abschirmt, wobei das Abschirmungselement (18) mit einem Massepotenzial des Schaltungsgehäuses (3) und/oder mit einem Massepotenzial der Schaltung (4) verbunden ist.
15. Übertragungselement (6) zur Übertragung eines Zündsignals von einer Zündanlage zu einer Zündkerze (10), aufweisend ein Kontaktelement (7),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Kontaktelement (7) wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse (A) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (20) versehen ist, wobei die Impedanz der Beschichtung (20) niedriger ist als die Impedanz des Kontaktelements (7), und wobei das Kontaktelement (7) zumin dest abschnittsweise als Kontaktfeder und/oder als Federarm und/oder aus einem federnden Ma terial ausgebildet ist.
16. Übertragungselement (6) nach Anspruch 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die verglichen mit dem Kontaktelement (7) niedrigere Impedanz der Beschichtung (20) daraus re sultiert, dass die magnetische Permeabilität der Beschichtung (20) geringer ist als die magnetische Permeabilität des Kontaktelements (7) und/oder die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung (20) höher ist als die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktelements (7).
17. Übertragungselement (6) nach Anspruch 15 oder 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die magnetische Permeabilität der Beschichtung (20) geringer ist als die magnetische Permeabili tät von Stahl und/oder dass die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung (20) höher ist als die von Edelstahl, vorzugsweise höher als die elektrische Leitfähigkeit von Eisen.
18. Übertragungselement (6) nach Anspruch 15, 16 oder 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Beschichtung (20) mehrere Schichten (21 ,22,23) aufweist.
19. Übertragungselement (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Beschichtung (20) aus Metall gebildet ist oder wenigstens eine, zwei, drei, mehrere oder alle Schichten (21 ,22,23) der Beschichtung aus Metall oder Metallen gebildet sind.
20. Ubertragungselement (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 19,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Beschichtung (20) oder wenigstens eine, zwei, drei, mehrere oder alle Schichten (21 ,22,23) der Beschichtung aus Silber, Kupfer, Gold, Zinn, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkonium, Niobium, Tantal, Wismut, Palladium, Blei, einer Legierung, hauptsächlich aufweisend eines oder mehrerer dieser Materialien oder aus einem Verbundwerkstoff aus einem dieser Materialien, gebil det ist.
21. Übertragungselement (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 20,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Kontaktelement (7) aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, ausgebildet ist.
22. Übertragungselement (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 21 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Übertragungselement (6) ein Isolationselement (8) aufweist, welches das mit der Beschichtung versehene Kontaktelement (7) umgibt.
23. Übertragungselement (6) nach Anspruch 22,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Übertragungselement (6) ein elektrisch leitendes Abschirmungselement (18) aufweist, welches das Isolationselement (8) wenigstens entlang eines Abschnitts seiner Längsachse (A) außenseitig umgibt.
24. Zündeinrichtung, mit einer Zündanlage (1) zur Erzeugung eines Zündsignals, und mit einem Über tragungselement (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 23, um das Zündsignal an eine Zündker ze (10) zu übertragen.
25. Schaltungseinrichtung (2) zur Überlagerung einer Hochvolt-Zündspannung mit einem Hochfre quenzsignal, und mit einem Übertragungselement (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 23, um die mit dem Hochfrequenzsignal überlagerte Hochvolt-Zündspannung an die Zündkerze (10) zu über tragen.
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