WO1992016743A1 - Verteilerlose zündanlage - Google Patents

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WO1992016743A1
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Bernhard Stock
Walter Streit
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Audi Ag
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/12—Ignition, e.g. for IC engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/02—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors
    • F02P7/03—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors with electrical means

Definitions

  • the invention relates to a distributorless ignition system for a spark ignition internal combustion engine with an even number of cylinders n.
  • Ignition systems are known (DE-A 39 00 498) which operate without a distributor and in which each spark plug is assigned a separately controllable ignition coil, for example in a four-cylinder internal combustion engine.
  • a distributor-free ignition system with reduced costs is achieved in an even-numbered internal combustion engine by (earlier DE patent application P 41 05 585.3) that half of the cylinders each directly connect an ignition coil the spark plug is arranged, and each of these ignition coils is also connected by a high-voltage cable to a further spark plug which is not directly associated with an ignition coil.
  • the pairing of two cylinders, one of which is connected to the ignition coil / spark plug unit and the other of which is connected to the first via high voltage, is determined so that one has its compression stroke and the other has its exhaust stroke at the same time. When the ignition coil is activated, both cylinders get an ignition spark at the same time.
  • the object of the present invention is to achieve a favorable design which reduces the assembly effort.
  • the ignition coils for the cylinders are combined to form a unit in a housing and that the spark plug connectors for the spark plugs directly associated with the ignition coils are connected to the housing.
  • two ignition coils are operated as one unit;
  • a bleck packet is combined in a housing, in which the spark plug connectors are provided directly, the distance between the spark plug connector is of course matched to the geometrical arrangements of the internal combustion engine, so that two spark plug connectors protrude from the underside of the housing at a distance from the spark plugs of the internal combustion engine, which can be plugged directly onto the spark plugs.
  • the entire connection of the ignition coils to the spark plug connectors has already been established, only the two other spark plug connectors, which are connected to the ignition coils via cables, must be plugged onto the other spark plugs.
  • the usual ignition sequence of a spark-ignited four-cylinder in-line internal combustion engine is according to claim 2 1 - 2 - 4 - 3 or 1 - 3 - 4 - 2, that is cylinders 1 and 4 and cylinders 2 and 3 are each operated at a distance of 360 °
  • the other cylinder has ended the exhaust stroke and will begin the intake stroke.
  • the spark in the other cylinder which is also generated by a parallel connection of the two spark plugs, falls exactly in the end of the exhaust stroke before the start of the intake stroke, so that it without any consequences for the operation of the internal combustion engine.
  • a particularly favorable design is achieved according to claim 3 in that the ignition output stage is also integrated in the housing for the ignition coils.
  • Claims 4, 5 and 6 relate to an arrangement of a cooling plate of the ignition output stage which is favorable for the function and manufacture.
  • Fig. 1 is a perspective view of a spark plug / ignition coil unit
  • Fig. 2 is a perspective view of a cylinder head with an attached spark plug / ignition coil unit with integrated ignition output stage and exposed aluminum cooling plate.
  • the reference numeral 10 denotes a housing which has a laminated core 12 as part of the ignition coils as the base plate.
  • the ignition coils are accommodated in this housing 10, 26 showing a connecting piece for the housing 10 to which the power supply to the ignition coils can be attached.
  • spark plug connectors 14 and 16 protrude downwards, which are assigned to two adjacent spark plugs which are assigned to two cylinders which do not run in synchronism (cylinders 3 and 4, see FIG. 2). can be plugged on.
  • the spark plug connectors 14 and 16 can therefore be assigned to cylinders 1 and 2 or 3 and 4, but not to cylinders 2 and 3, which are operated at a distance of 360 ° crankshaft angle.
  • Two high-voltage cables 18 and 20 are led out of the housing 10, each carrying spark plug connectors 22 and 24 at their ends, which are plugged onto the still free spark plugs.
  • the high-voltage cables can be permanently injected or alternatively connected via plug-in couplings.
  • FIG. 2 shows a cylinder head 30 (the position of the cylinders is shown with the reference numerals 1 to 4) on which the spark plug / ignition coil unit according to FIG. 1 is already mounted.
  • the plug plugs 14 and 16 connected thereto are already plugged onto the associated spark plugs of the cylinders 3 and 4.
  • the spark plug connector 24 is plugged onto the spark plug of the cylinder 1 and thus assigned to the cylinder 4.
  • the spark plug connector 22 is plugged onto the spark plug of the cylinder 2 and thus assigned to the ignition coil for the cylinder 3.
  • An ignition output stage 31 is also integrated here on the housing 10, the aluminum cooling plate 32 of which is exposed on the top of the housing 10 and is not covered by the plastic cover of the housing 10. The exposed aluminum cooling plate 32 is sealed against this plastic cover.

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Abstract

Es wird eine verteilerlose Zündanlage beschrieben, bei der der Hälfte der Zylinder eine Zündspule zugeordnet ist, die jeweils über Hochspannungskabel mit einem zugehörigen Zylinder aus der anderen Hälfte der Zylinder verbunden ist. Die Zündspulen sind dabei zu einer Baueinheit in einem einzigen Gehäuse zusammengefaßt.

Description

B E S C H R E I B U N G
Verteilerlose Zündanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine erteilerlose Zündanlage für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit geradzahliger Zylinderanzahl n.
Es sind Zündanlagen bekannt (DE-A 39 00 498), die ohne Vertei¬ ler arbeiten und bei denen jeder Zündkerze beispielsweise in einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine eine getrennt ansteuer¬ bare Zündspule zugeordnet ist.
Durch diesen technisch erhöhten Aufwand wird der Vorteil er¬ reicht, daß ein störanfälliger Verteiler vermieden wird, außerdem wird der Betrieb der Brennkraftmaschine bei schad¬ hafter Zündspule nicht soweit beeinträchtigt, daß die Brenn¬ kraftmaschine ausfällt. Ein weiterer Vorteil geringerer Stör¬ anfälligkeit liegt in den kurzen Hochspannungswegen von der Zündspule zur Zündkerze, die Zündspule kann direkt an der Zündkerze angebracht werden, eine hohe Integrationsmδglich- keit zwischen Zündkerze und Zündspule besteht.
Diese dargelegten Vorteile werden durch höhere Kosten er¬ kauft, was sich einfach aus der Zahl der Zündspulen und Lei¬ stungsschalter ergibt.
Eine verteilerlose Zündanlage mit demgegenüber reduzierten Kosten wird bei einer geradzahligen Brennkraftmaschine da¬ durch erreicht (frühere DE-Patentanmeldung P 41 05 585.3), daß der Hälfte der Zylinder jeweils eine Zündspule direkt an der Zündkerze angeordnet ist, und jede dieser Zündspulen zu¬ dem mit einem Hochspannungskabel mit einer weiteren Zündkerze verbunden ist, der nicht direkt eine Zündspule zugeordnet ist. Die Paarung von jeweils zwei Zylindern, deren einer mit der Zündspulen-/Zündkerzeneinheit und deren anderer über Hoch¬ spannung mit dem ersten verbunden ist, wird so bestimmt, daß der eine jeweils seinen Verdichtungstakt und der andere je¬ weils seinen Ausstoßtakt gleichzeitig hat. Bei Ansteuerung der Zündspule bekommen beide Zylinder gleichzeitig einen Zünd¬ funken. Der eine Zylinder hat zu diesem Zeitpunkt gerade das Ende seines Verdichtungstaktes erreicht, das in dem Zylinder befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch den Zündfunken gezündet, der damit gepaarte Zylinder hat zum Zündzeitpunkt gerade den Ausstoßtakt beendet, der Blindzündfunken ist ohne Einfluß auf seine weitere Arbeit und stört nicht.
Damit ergeben sich als Vorteile, daß die höhere Energiedichte pro Zündfunken bestehen bleibt, da die Zündspulen dadurch, daß sie sich in der Arbeit abwechseln, nicht so stark bela¬ stet werden. Wichtig sind die kurzen Hochspannungswege, was die Störung gerade bei Belag der Hochspannungskabel, bei¬ spielsweise durch Feuchtigkeit, stark verringert und die Qua¬ lität des Zündfunkens verbessert. Andererseits kann die An¬ zahl der Zündspulen auf die Hälfte verringert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu einer günstigen Bauform zu gelangen, die den Montageaufwand verringert.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Zündspulen für die Zylinder zu einer Einheit in einem Gehäuse zusammengefaßt wer¬ den und daß die Zündkerzenstecker für die direkt den Zündspu¬ len zugeordneten Zündkerzen mit dem Gehäuse verbunden sind. Beispielsweise werden somit bei einer Vierzylinder-Brennkraft¬ maschine zwei Zündspulen als eine Einheit betrieben; in einem Gehäuse zusammengefaßt ist ein Bleckpaket, in dem die Zündker¬ zenstecker direkt vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen den Zündkerzensteckern selbstverständlich auf die geometri¬ schen Anordnungen der Brennkraftmaschine abgestimmt ist, so daß im Abstand der Zündkerzen der Brennkraftmaschine aus der Unterseite des Gehäuses zwei Zündkerzenstecker herausragen, die direkt auf die Zündkerzen aufgesteckt werden können. Da¬ mit ist die gesamte Verbindung der Zündspulen zu den Zündker¬ zensteckern bereits hergestellt, lediglich die beiden anderen Zündkerzenstecker, die über Kabel mit den Zündspulen verbun¬ den sind, müssen auf die jeweils anderen Zündkerzen aufge¬ steckt werden.
Dadurch wird eine leicht montierbare Einheit geschaffen, die zudem günstig so abgedichtet werden kann, daß die Störanfäl¬ ligkeit auf ein Minimum reduziert wird.
Zudem wird die Anzahl der störanfälligen Hochspannungsverbin¬ dungen auf ein Minimum reduziert.
Die übliche Zündfolge einer fremdgezündeten Vierzylinder-Rei¬ henbrennkraftmaschine ist gemäß Anspruch 2 1 - 2 - 4 - 3 oder 1 - 3 - 4 - 2, also Zylinder 1 und 4 sowie die Zylinder 2 und 3 werden jeweils in einem Abstand von 360° betrieben, wenn also der eine Zylinder dieser Paarung seine Verdichtung beendet hat und die Zündung des verdichteten Gemisches ein¬ setzt, hat der jeweils andere Zylinder den Ausstoßtakt be¬ endet und wird mit dem Ansaugtakt beginnen.
Während für den Betrieb für den Zylinder mit dem verdichteten Gemisch der Zündfunke notwendig ist, fällt der Blindzündfunke in dem anderen Zylinder, der durch eine Parallelschaltung der beiden Zündkerzen ebenfalls erzeugt wird, genau in das Ende des Ausstoßtaktes noch vor Beginn des Ansaugtaktes, so daß er ohne irgendwelche Folgen für den Betrieb der Brennkraftma¬ schine ist.
Unter Beachtung dieser Grundsätze ist es selbstverständlich möglich, die gleichen Maßnahmen zu treffen bei Brennkraft a- schinen mit zwei, sechs oder acht Zylindern, oder auch bei anderen Zündfolgen, z.B. Boxer- oder V-Motoren, solange die Paarung so durchgeführt wird, daß der Blindzündfunke jeweils in das Ende des Ausstoßtaktes fällt.
Eine besonders günstige Bauform wird gemäß Anspruch 3 er¬ reicht, indem im Gehäuse für die Zündspulen auch die Zünd- Endstufe integriert ist. Die Ansprüche 4, 5 und 6 betreffen eine für die Funktion und Fertigung günstige Anordnung einer Kühlplatte der Zündendstufe.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung mit weiteren Einzel¬ heiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Zündkerzen-/ Zündspuleneinheit und
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Zylinderköpfs mit einer angebauten Zündkerzen-/Zündspuleneinheit mit integrierter Zündendstufe und frei liegender Alumini¬ um-Kühlplatte.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Gehäuse bezeich¬ net, das als Bodenplatte ein Blechpaket 12 als Teil der Zünd¬ spulen besitzt. In diesem Gehäuse 10 sind die Zündspulen untergebracht, wobei 26 einen Anschlußstutzen für das Gehäuse 10 aufzeigt, an den die Stromzufuhr zu den Zündspulen befe¬ stigt werden kann.
An der Unterseite des Gehäuses 10 ragen nach unten zwei Zünd¬ kerzenstecker 14 und 16 heraus, die auf zwei nebeneinanderlie¬ gende Zündkerzen, die zwei nicht im Gleichtakt laufenden Zy¬ lindern (Zylinder 3 und 4, sh. Fig. 2) zugeordnet sind, aufge¬ steckt werden können. In dem dargestellten Beispiel einer üblichen Reihen-Vierzylinder-Brennkraftmaschine können also die Zündkerzenstecker 14 und 16 den Zylindern 1 und 2 oder 3 und 4 zugeordnet werden, nicht jedoch den Zylindern 2 und 3, die in einem Abstand von 360° Kurbelwellenwinkel betrieben werden.
Aus dem Gehäuse 10 herausgeführt werden zwei Hochspannungs¬ kabel 18 und 20, die an ihren Enden jeweils Zündkerzenstecker 22 und 24 tragen, die auf die noch freien Zündkerzen aufge¬ steckt werden. Die Hochspannungskabel können fest einge¬ spritzt sein oder alternativ über Steckkupplungen angeschlos¬ sen sein.
In Fig. 2 ist ein Zylinderkopf 30 (die Lage der Zylinder ist mit den Bezugszeichen 1 bis 4 eingezeichnet) dargestellt, auf dem die Zündkerzen-/Zündspuleneinheit nach Fig. 1 bereits mon¬ tiert ist. Durch die Anbringung des Gehäuses 10 mit dem Blech¬ paket 12 sind die damit verbundenen Kerzenstecker 14 und 16 auf die zugeordneten Zündkerzen der Zylinder 3 und 4 bereits aufgesteckt. Auf die Zündkerze des Zylinders 1 ist der Zünd¬ kerzenstecker 24 aufgesteckt und damit dem Zylinder 4 zugeord¬ net. Auf die Zündkerze des Zylinders 2 ist der Zündkerzen¬ stecker 22 aufgesteckt und damit der Zündspule für den Zylin¬ der 3 zugeordnet.
Am Gehäuse 10 ist hier zudem eine Zündendstufe 31 integriert, deren Aluminium-Kühlplatte 32 an der Oberseite des Gehäuses 10 frei liegt und von der Kunststoffabdeckung des Gehäuses 10 nicht überdeckt wird. Die frei liegende Aluminium-Kühlplatte 32 ist gegenüber dieser Kunststoffabdeckung abgedichtet.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H EVerteilerlose Zündanlage
1. Verteilerlose Zündanlage für eine fremdgezündete Brenn¬ kraftmaschine mit geradzahliger Zylinderanzahl n,
mit einer Anzahl Zündspulen, die der halben Zylinderanzahl entspricht,
wobei die Zündspulen jeweils direkt einer Zündkerze zuge¬ ordnet sind und
mit einer Hochspannungsverbindung von jeweils einer Zünd¬ spule zu einer Zündkerze ohne zugeordnete Zündspule,
wobei jeweils eine Paarung von Zündkerzen-/Zündspulenein- heit und damit verbundene Zündkerze zwei Zylindern zuge¬ ordnet ist, die in einem Abstand von
720' n
Kurbelwellenwinkel betrieben werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündspulen in einem Gehäuse (10) zusammengefaßt sind und daß die Zündkerzenstecker (14, 16) für die direkt den Zünd¬ spulen zugeordneten Zündkerzen mit dem Gehäuse (10) verbun¬ den sind.
2. Zündanlage nach Anspruch 1 für eine Vierzylinder-Brenn¬ kraftmaschine mit der Zündfolge 1 - 2 - 4 - 3 oder 1 - 3 - 4 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paarung Zylinder 1 - Zylinder 4 mit einer gemeinsamen Zündspule und die Paarung Zylinder 2 - Zylinder 3 mit einer gemeinsamen Zünd¬ spule versehen sind.
3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse "(10) für die Zündspulen auch die Zünd-End- stufe (31) integriert ist.
4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zünd-Endstufe (31) eine Kühlplatte (32), bevorzugt aus Aluminium, aufweist, die an der oberen Gehäuseseite liegt.
5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine Kunststoffabdeckung aufweist, die Kühlplatte (32) jedoch von dieser Kunststoffabdeckung nicht überdeckt ist und frei liegt.
6. Zündanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der frei liegenden Kühlplatte (32) zur Kunststoffab¬ deckung eine Dichtung vorgesehen ist.
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