WO2000029746A1 - Zündvorrichtung für hochfrequenz-zündung - Google Patents

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WO2000029746A1
WO2000029746A1 PCT/DE1999/002793 DE9902793W WO0029746A1 WO 2000029746 A1 WO2000029746 A1 WO 2000029746A1 DE 9902793 W DE9902793 W DE 9902793W WO 0029746 A1 WO0029746 A1 WO 0029746A1
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waveguide
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Richard Schleupen
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/01—Electric spark ignition installations without subsequent energy storage, i.e. energy supplied by an electrical oscillator
    • 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
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • 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
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F02P23/045—Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves

Definitions

  • spark plugs are usually installed in the combustion chamber of the internal combustion engine, which essentially consist of connecting bolts, insulators, housings and electrodes.
  • the insulator is embedded in the tubular metallic housing, an inner conductor arrangement consisting in turn of the insulator in the center bore
  • Combustion chamber-side center electrode and the connection bolt remote from the combustion chamber is embedded.
  • the rotationally symmetrical axes of the housing, the insulator and the inner conductor arrangement are congruent here.
  • At least one ground electrode is attached to the housing on the combustion chamber side, so that when a high voltage is applied, an ignition spark forms between the center electrode and the ground electrode, which ignites the combustible mixture in the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the ignition voltage is inductive by means of a
  • Ignition coil provided, which ensures a very strong increase in the voltage at the electrodes of the spark plug when the ignition coil loading space is switched off.
  • the task of the spark plug is to introduce the ignition energy into the combustion chamber and through the electrical spark between the Electrodes to initiate the combustion of the air-fuel mixture. Voltages of over thirty kilovolts can occur when the spark plug is operated.
  • the residues separating from the combustion process such as soot, oil, coal and ash from fuel and oil, are electrically conductive under certain thermal conditions. Nevertheless, under these circumstances, there may be no flashovers or breakdowns on the insulator at high voltages. For this reason, the electrical resistance of the insulator must be sufficiently high up to 1000 ° C and must not change during the life of the spark plugs.
  • the ignition device according to the invention with the features of the independent claims has the advantage of a simple coupling for an ion current or a particularly simple construction.
  • both the oscillator and the high-voltage part will sit on a common substrate.
  • the capacitor can also be arranged between the waveguide structures on the substrate. It is so easy to manufacture, and the requirements for high voltage stability can be taken into account by appropriate shaping and / or insulation thickness.
  • a flex film as the substrate for the common arrangement of the high-voltage part and the oscillator part.
  • Such a flex film offers the possibility of very simple, inexpensive production.
  • FIG. 1 shows the principle of high-frequency ignition and FIGS. 2 to 8 different embodiments of the invention.
  • the functional principle of the ignition device according to the invention is described in FIG.
  • the ignition device has a metallic housing 10 with a thread, which can be screwed into the wall of a
  • Cylinder of an internal combustion engine is used.
  • the metal housing 10 is designed like a conventional spark plug on the combustion chamber side, ie an insulator 11 is provided in the metal housing 10, which serves for the electrical insulation of a high-voltage bushing for a center electrode 14.
  • a ground electrode 15, which is electrically conductively connected to the metallic housing 10, is arranged opposite the center electrode 14. When a sufficiently high voltage is applied, an ignition spark jumps in the small gap between center electrode 14 and ground electrode 15. which is used to ignite the gasoline-air mixture in the combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine.
  • a high-frequency resonator is provided on the side of the metal housing 10 facing away from the combustion chamber
  • the high-frequency resonator or microwave resonator has a first one
  • Waveguide structure 12 which is separated from a second waveguide structure 16 by a dielectric 17.
  • the first waveguide 12 is electrically connected to the center electrode 14.
  • the waveguide 12 is contacted by a feed line 18 through which high-frequency signals can be coupled.
  • the feed line 18 is arranged in the immediate vicinity of the end 13 of the waveguide structure 12 remote from the combustion chamber. This end is often referred to as the cold end of the resonator, since there is no high voltage here.
  • a high-voltage signal is generated which can be discharged by an ignition spark via the electrodes.
  • the waveguide 12 is electrically connected to the second waveguide 16 via a capacitor 30.
  • the capacitor 30 acts like a short circuit. However, it is used to decouple a current signal (ion current) via line 31.
  • a current signal ion current
  • the following description is primarily concerned with the expedient and simple configuration of the first waveguide 12, the second waveguide 16 and the feed line 18.
  • FIG. 2 shows a first example in the top view and FIG. 3 shows a cross section along the marked line III-III of FIG. 2.
  • the structure here consists of a carrier plate or printed circuit board 100 on the top of which structured metal layers are applied.
  • the top view in FIG. 2 shows that the waveguide 12 is designed as a strip waveguide on the upper side of the carrier plate 100.
  • the feed line 18 is designed as a strip waveguide which meets the strip waveguide 12 at right angles.
  • the waveguide structure 16 is also on the upper side of the carrier plate 100 formed that it surrounds the strip waveguide 12 and the strip waveguide 18 on both sides.
  • the waveguide structure 16 is also formed from a surface conductive layer, preferably made of metal, which is applied to the carrier plate 100.
  • the carrier plate 100 is an insulating dielectric material.
  • the entire arrangement is preferably formed from a printed circuit board with an all-over superficial metal layer.
  • the structures such as strip waveguide 12, feed line 18 and waveguide structure 16 are then formed by introducing trenches. Since printed circuit boards of this type are regularly also suitable for receiving electrical components, the elements required for controlling the individual ignition devices can be mounted directly on the dielectric boards 100.
  • a capacitor between the first and second waveguide structure, as described for FIG. 1, can also be mounted directly on the surface of the circuit board.
  • dielectric plates 100 that are flexible. This makes it possible to provide a one-piece plate 100 for a plurality of cylinders of an internal combustion engine, on which a plurality of ignition devices are then formed.
  • FIG. 4 shows a cross section along the line V-V in FIG. 4.
  • FIGS. 4 and 5 shows a cross section along the line V-V in FIG. 4.
  • the supply line 18 is formed on the upper side, which is isolated from the rest of the surface metal layer by a trench structure, which forms a waveguide structure 16.
  • a through-connection 101 connects the supply line 18 arranged on the upper side to the waveguide 12 arranged on the lower side.
  • the waveguide 12 extends on the lower side of the
  • Printed circuit board 100 along the line V-V.
  • an edge contact 102 is provided, which makes electrical contact between the waveguide structure 16 on the upper side and the waveguide structure 16 on the underside of the printed circuit board 100.
  • the strip waveguide 12 arranged on the underside of the printed circuit board cannot be seen in the top view in FIG.
  • FIGS. 6 and 7. A further embodiment of the ignition device is shown in FIGS. 6 and 7.
  • this is a multilayer printed circuit board 100 which has an upper insulating layer 110 and a lower insulating layer 111 with an intermediate metallic conductor strip layer. Furthermore, a metallic conductor tape layer is provided on the top and bottom of the circuit board 100.
  • the supply line 18 can be seen again in the supervision of FIG. 6.
  • the waveguide structure layer 16 acts as the second line of the waveguide.
  • a via 101 is again provided, which connects the top and bottom of the printed circuit board 100.
  • the waveguide structure 16 is formed in the metallic conductive layer between the two insulating layers 110, 111 Edge contact 102 is short-circuited with the waveguide 12.
  • All examples as described in FIGS. 2 to 7 are preferably formed by flexible printed circuit boards, which make it possible to form several ignition devices for several different cylinders in one piece from a single correspondingly cut printed circuit board.
  • the manufacturing outlay for ignition devices for several cylinders is thus greatly simplified.
  • Such a printed circuit board 100 is shown schematically in FIG. 8, which contains ignition devices for four cylinders.
  • the waveguide structures 12 and feed lines 18 and other lines are shown here only as simple lines for reasons of simplification.
  • the waveguide structures 12 and feed lines 18 and other lines are shown here only as simple lines for reasons of simplification.
  • Waveguide structures 16 are all electrically interconnected.
  • the individual cylinders are designated with the letters A, B, C and D.
  • a high-frequency signal is applied to an oscillator connection 53.
  • this high-frequency signal is fed to the individual ignition devices for cylinders A, B, C, D.
  • Each of these ignition devices has a capacitor 51 which is connected to the distributor line 54.
  • the capacitor 51 is then connected to the lead 18 via a pin diode 52.
  • a control connection is provided between the capacitors 51 and the pin diodes 52.
  • the capacitor 51 represents a short circuit for the high-frequency signal, whereas the pin diodes 52 keep the high-frequency signal away from the feed lines 18 and the waveguides 12, respectively.
  • the pin diodes 52 are turned on, so that the high-frequency signal is then also applied to the leads 18 and the waveguides 12, respectively. It can be done this way the high-frequency signal can be selectively switched to the feed lines or the waveguide 12 for each individual cylinder.
  • the capacitors 51 and the pin diodes 52 can be applied to the printed circuit boards as conventional surface-mounted components. Furthermore, the circuit for generating the high-frequency signal can also be applied directly to the circuit board. Furthermore, the areas of the printed circuit boards which form the supply line 18 can be of different lengths, in order to ensure the supply to the individual cylinders, which can be at different distances. This is exemplarily shown in FIG. 8 in that longer areas for the supply lines 18 are shown for the cylinders A and D.

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Abstract

Es wird eine Zündvorrichtung mit einem Hochfrequenzresonator vorgeschlagen. Ferner kann der Resonator als Streifenwellenleiter (12) auf einer Leiterplatte (100) ausgebildet (Fig. 3) werden. Mehrere Resonatoren können in einer Struktur über Pin-Dioden an die HF-Quelle angeschaltet werden. Der Resonator ist am kalten Ende galvanisch isoliert, aber hochfrequenzmässig über einen Kondensator an Masse gelegt. Damit lassen sich nach Anlegen einer Hilfsspannung einfach Ionenströme ankoppeln.

Description

Zündvorrichtung für Hochfrequenz-Zündung
Stand der Technik
In Brennkraftmaschinen mit fremdgezündeter Verbrennung werden üblicherweise Zündkerzen in dem Brennraum der Brennkraftmaschine eingebaut, die im wesentlichen aus Anschlußbolzen, Isolator, Gehäuse und Elektroden bestehen. In das rohrförmige metallische Gehäuse ist der Isolator eingebettet, wobei wiederum in der Mittelbohrung des Isolators eine Innenleiteranordnung bestehend aus der
Brennraumseitigen Mittelelektrode und dem brennraumfernen Anschlußbolzen eingebettet ist. Die rotationssymetrischen Achsen des Gehäuses, des Isolators und der Innenleiteranordnung sind hierbei deckungsgleich. Am Gehäuse sind die brennraumseits mindestens eine Masseelektrode befestigt, so daß sich beim Anlegen einer Hochspannung ein Zündfunke zwischen der Mittelektrode und der Masseelektrode ausbildet, welcher für ein Entflammung des brennbaren Gemisches in der Brennkammer einer Brennkraftmaschine sorgt. Üblicherweise wird die Zündspannung induktiv mittels einer
Zündspule zur Verfügung gestellt, welche beim Abschalten des Zündspulenladeraumes für einen sehr starken Anstieg der Spannung an den Elektroden der Zündkerze sorgt . Aufgabe der Zündkerze ist es, die Zündenergie in den Brennraum einzuführen und durch den elektrischen Funken zwischen den Elektroden die Verbrennung des Luft -Kraftstoff -Geschmisches einzuleiten. Bei Betrieb der Zündkerze können Spannungen bis über dreißig Kilovolt auftreten. Die sich aus dem Verbrennungsprozeß abscheidenden Rückstände, wie Ruß, Öl, Kohle und Asche aus Kraftstoff und Öl, sind unter bestimmten thermischen Bedingungen elektrisch leitet. Dennoch dürfen unter diesen Umständen bei hohen Spannungen keine Über- oder Durchschläge am Isolator auftreten. Aus diesem Grund muß der elektrische Widerstand des Isolators bis zu 1000°C hinreichend groß sein und darf sich während der Lebensdauer der Zündkerzen nicht verändern.
Neben der induktiven Bereitstellung der Zündspannung ist die Erzeugung eines Zündfunkens durch Hochfrequenzzündung bekannt, wie sie im SAE-Paper 970071 „ Investigation of a Radio Frequency Plasma Ignitor for Possible Internal Combustion Engine Use" beschrieben wird. Hier wird die Möglichkeit einer Zündfunkenerzeugung mittels Hochfrequenzzündung beschrieben. Bei einer solchen Hochfrequenzzündung, die auch Microwellenzündung genannt wird, wird ohne eine üblichen Zündspule eine Hochspannung mittels Niederohmeinspeisung am heißen Ende einer λ/Viertel- Leitung eines HF-Resonator erzeug .
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat demgegenüber den Vorteil, einer einfachen Auskopplung für einen Ionenstrom bzw. eines besonders einfachen Aufbaus . Vorteilhafterweise wird sowohl der Oszilator wie auch der Hochspannungsteil auf einem gemeinsamen Substrat sitzen. Ebenso kann der Kondensator zwischen den Wellenleiterstrukturen auf dem Substart angeordnet werden. Es ist so eine einfache Fertigung möglich, und den Forderungen nach Hochspannung estigkeit kann durch entsprechende Formgebung und/oder Isolierstärken Rechnung getragen werden.
Durch die Unteransprüche sind weitere vorteilhafte Ausführungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen
Zündvorrichtung gegeben. Besonders vorteilhaft ist, als Substrat für die gemeinsame Anordnung des Hochspannungsteils und des Oszilatoranteils einen Flexfilm zu verwenden. Ein solcher Flexfilm bietet die Möglichkeit der sehr einfachen kostengünstigen Erstellung.
Zeichnung
Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figur 1 das Prinzip der Hochfrequenzzündung und die Figuren 2 bis 8 verschiedene Ausfuhrungsformen der Erfindung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 wird das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung beschrieben. Die Zündvorrichtung weist ein metallisches Gehäuse 10 mit einem Gewinde auf, welches zum Einschrauben in die Wand eines
Zylinders eines Verbrennungsmotors dient. Das Metallgehäuse 10 ist dabei brennraumseitig wie eine herkömmliche Zündkerze ausgebildet, d.h. im Metallgehäuse 10 ist ein Isolator 11 vorgesehen, der zur elektrischen Isolation einer Hochspannungsdurchführung für eine Mittelelektrode 14 dient. Gegenüber der Mittelelektrode 14 ist eine Masseelektorde 15 angeordnet, die elektrisch leitend mit dem metallischen Gehäuse 10 verbunden ist . Beim Anlegen einer ausreichend hohen Spannung springt in dem geringen Spalt zwischen Mittelelektrode 14 und Masseelektrode 15 ein Zündfunke über, der zur Zündung des Benzin-Luft-Gemisches im Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors dient.
Auf der vom Brennraum abgewandten Seite des Metallgehäuses 10 ist ein Hochfrequenzresonator vorgesehen, der zur
Erzeugung der Zündspannung dient . Der Hochfrequenzresonator bzw. Mikrowellenresonator weist eine erste
Wellenleiterstruktur 12 auf, die durch ein Dielektrikum 17 von einer zweiten Wellenleiterstruktur 16 getrennt ist. Der erste Wellenleiter 12 ist elektrisch an die Mittelelektrode 14 angeschlossen. Der Wellenleiter 12 wird von einer Zuleitung 18 kontaktiert, durch die Hochfrequenzsignale eingekoppelt werden können. Die Zuleitung 18 ist dabei in unmittelbarer Nähe des brennraumfernen Endes 13 der Wellenleiterstruktur 12 angeordnet. Dieses Ende wird oft auch als kaltes Ende des Resonators bezeichnet, da hier keine Hochspannung anliegt. Am entgegengesetzten heißen Ende entsteht hingegen ein Hochspannungssignal welches sich durch einen Zündfunken über die Elektroden entladen kann.
Beim Einkoppeln von Hochspannungssignalen auf der Zuleitung 18 bilden sich aufgrund der geometrischen Verhältnisse im Resonator Hochfrequenzwellen im Resonator aus . Bei richtiger Wahl der Frequenz im Verhältnis zu den geometrischen Abmessungen bildet sich an der Mittelelektrode 14, die elektrisch mit dem Wellenleiter 12 verbunden ist, eine Hochspannung aus. Die geometrischen Abmessungen sind so zu wählen, daß die effektive Länge von Wellenleiter 12 und der damit elektrisch verbundenen Mittelelektrode 14 gerade ein Viertel der Wellenlänge der eingekoppelten Hochfrequenz entspricht. Unter effektiver Länge ist hier ein Zahlenwert zu verstehen, der neben der Längenabmessung der Wellenleiterstrukturen 12,16 und Mittelelektrode 14 auch noch die dielektrischen Eigenschaften des Isolators 11 bzw. des Dielektrikum 17 berücksichtigt. In vielen Fällen wirkt sich diese effektive Länge λ/Viertel nicht rechnerisch sondern erst durch Experimente ermitteln lassen.
Am brennraumfernen Ende 13 ist der Wellenleiter 12 über einen Kondensator 30 elektrisch mit dem zweiten Wellenleiter 16 verbunden. Bezüglich der Hochfrequenz wirkt der Kondensator 30 wie ein Kurzschluß. Er dient jedoch zur Auskopplung eines Stromsignals (lonenstrom) über die Leitung 31. Zur Überprüfung, ob eine Verbrennung stattgefunden hat und ob diese Verbrennung normal oder klopfend war ist es üblich, nach Ende des Zündfunkens eine Spannung von einigen 100 Volt an die Zündkerze zu legen. Der dann fließende Strom ist a) ein Maß für die erfolgte Entflammung mit entsprechender Ionisierung und b) zeigen die Wechselstromanteile in einem bestimmten Frequenzbereich an, ob die Verbrennung klopfend war.
Die nun folgende Beschreibung widmet sich in erster Linie der zweckmäßigen und einfachen Ausgestaltung des ersten Wellenleiters 12, des zweiten Wellenleiters 16 und der Zuleitung 18.
In der Figur 2 wird ein erstes Beispiel in der Aufsicht und in der Figur 3 ein Querschnitt entlang der markierten Linie III-III der Figur 2 gezeigt. Wie im Querschnitt der Figur 3 gut zu erkennen ist besteht der Aufbau hier aus einer Trägerplatte oder Leiterplatte 100 auf deren Oberseite strukturierte Metallschichten aufgebracht sind. In der Aufsicht der Figur 2 ist gezeigt, daß der Wellenleiter 12 als Streifenwellenleiter auf der Oberseite der Trägerplatte 100 ausgebildet ist. Ebenso ist die Zuleitung 18 als Streifenwellenleiter ausgebildet, der rechtwinklig auf den Streifenwellenleiter 12 trifft. Ebenfalls auf der Oberseite der Trägerplatte 100 ist die Wellenleiterstruktur 16 derart ausgebildet, daß sie den Streifenwellenleiter 12 und den Streifenwellenleiter 18 zu beiden Seiten umgibt. Auch die Wellenleiterstruktur 16 ist aus einer oberflächlichen Leitschicht vorzugsweise aus Metall ausgebildet, die auf der Trägerplatte 100 aufgebracht ist.
Bei der Trägerplatte 100 handelt es sich um ein isolierendes dielektrisches Material . Vorzugsweise wird die gesamte Anordnung aus einer Leiterplatte mit einer ganzflächigen oberflächlichen Metallschicht ausgebildet. Durch Einbringen von Gräben werden dann die Strukturen wie Streifenwellenleiter 12, Zuleitung 18 und Wellenleiterstruktur 16 ausgebildet. Da derartige Leiterplatten regelmäßig auch zur Aufnahme von elektrischen Bauelementen geeignet sind können die zur Ansteuerung der einzelnen Zündvorrichtungen benötigten Elemente direkt auf den dielektrischen Platten 100 montiert werden. Dabei kann auch ein Kondensator zwischen der ersten und zweiten Wellenleiterstruktur, wie er zur Figur 1 beschrieben wurde, unmittelbar auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert werden. Weiterhin gibt es dielektrische Platten 100, die flexibel sind. Dies ermöglicht es, für mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine eine einstückige Platte 100 vorzusehen, auf der dann mehrere Zündvorrichtungen ausgebildet sind.
In der Figur 4 und der Figur 5 wird ein weiteres Beispiel für die Ausbildung der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung gezeigt. Die Figur 5 zeigt dabei einen Querschnitt entlang der Linie V-V der Figur 4. In den Figuren 4 und 5 wird eine
Ausgestaltung mittels einer beidseitig beschichteten dielektrischen Platte oder Leiterplatte 100 gezeigt. Wie in der Figur 5 zu erkennen ist, ist dabei auf der Oberseite die Zuleitung 18 ausgebildet, die von einer Grabenstruktur vom Rest der oberflächlichen Metallschicht isoliert ist, welche eine Wellenleiterstruktur 16 bildet. Durch eine Durchkontaktierung 101 (siehe Figur 5) erfolgt eine Verbindung der auf der Oberseite angeordneten Zuleitung 18 zu dem auf der Unterseite angeordneten Wellenleiter 12. Der Wellenleiter 12 erstreckt sich auf der Unterseite der
Leiterplatte 100 entlang der Linie V-V. Im Randbereich der Leiterplatte 100 ist eine Randkontaktierung 102 vorgesehen, die eine elektrische Kontaktierung der Wellenleiterstruktur 16 auf der Oberseite mit der Wellenleiterstruktur 16 auf der Unterseite der Leiterplatte 100 herstellt. In der Aufsicht der Figur 4 ist der auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnete Streifenwellenleiter 12 nicht zu erkennen.
In den Figuren 6 und 7 wird eine weitere Ausgestaltung der Zündvorrichtung gezeigt. Wie im Querschnitt der Figur 7 zu erkennen ist, handelt es sich hierbei um eine mehrschichtige Leiterplatte 100 die eine obere isolierende Schicht 110 und eine untere isolierende Schicht 111 mit einer dazwischenliegenden metallischen Leiterbandschicht aufweist. Weiterhin ist noch eine metallische Leiterbandschicht auf der Oberseite und Unterseite der Leiterplatte 100 vorgesehen. In der Aufsicht auf die Figur 6 ist wieder die Zuleitung 18 zu erkennen. Für die ebenfalls als Wellenleiter ausgebildete Zuleitung 18 und den Streifenwellenleiter 12 wirkt die Wellenleiterstruktursschicht 16 als zweite Leitung des Wellenleiters. Wie im Querschnitt der Figur 7 gezeigt wird ist wiederum eine Durchkontaktierung 101 vorgesehen, die die Ober- und Unterseite der Leiterplatte 100 verbindet. Es wird so ein elektrischer Kontakt zwischen der als Streifenwellenleiter ausgebildeten Zuleitung 18 und dem auf der Unterseite angeordneten Streifenwellenleiter 12 hergestellt. In der metallischen Leitschicht zwischen den beiden isolierenden Schichten 110, 111 ist die Wellenleiterstruktur 16 ausgebildet, die durch eine Randkontaktierung 102 mit dem Wellenleiter 12 kurzgeschlossen ist.
Alle Beispiele wie sie in den Figuren 2 bis 7 beschrieben wurden, werden vorzugsweise durch flexible Leiterplatten ausgebildet, die es ermöglichen, mehrere Zündvorrichtungen für mehrere unterschiedliche Zylinder einstückig aus einer einzigen entsprechend zurecht geschnittenen Leiterplatte auszubilden. Der Herstellungsaufwand für Zündvorrichtungen für mehrere Zylinder wird somit stark vereinfacht.
In der Figur 8 wird schematisch eine derartige Leiterplatte 100 dargestellt, die Zündvorrichtungen für vier Zylinder enthält. Die Wellenleiterstrukturen 12 und Zuleitungen 18 und sonstigen Leitungen sind hier aus Vereinfachungsgründen nur als einfache Linien dargestellt. Die
Wellenleiterstrukturen 16 sind elektrische alle miteinander verbunden. Die einzelnen Zylinder werden mit den Buchstaben A, B, C und D bezeichnet. An einem Oszillatoranschluß 53 wird ein hochfrequentes Signal angelegt. Durch eine
Verteilerleitung 54 wird dieses hochfrequente Signal den einzelnen Zündvorrichtungen für die Zylinder A, B, C, D zugeführt. Jede dieser Zündvorrichtungen weist einen Kondensator 51 auf, der an die Verteilerleitung 54 angeschlossen ist. Der Kondensator 51 ist dann über eine Pin-Diode 52 mit der Zuleitung 18 verbunden. Zwischen den Kondensatoren 51 und den Pin-Dioden 52 ist jeweils ein Steueranschluß vorgesehen. Der Kondensator 51 stellt für das Hochfrequenzsignal einen Kurzschluß dar, wohingegen jedoch die Pin-Dioden 52 das Hochfrequenzsignal von den Zuleitungen 18 bzw. den Wellenleitern 12 fernhalten. Durch Anlegen einer Gleichspannung an den Anschlüssen A, B, C und D werden die Pindioden 52 leitend geschaltet, so daß dann auch das Hochfrequenzsignal an die Zuleitungen 18 bzw. an die Wellenleiter 12 angelegt wird. Es kann auf diese Weise selektiv für jeden einzelnen Zylinder das Hochfrequenzsignal auf die Zuleitungen bzw. den Wellenleiter 12 geschaltet werden.
Die Kondensatoren 51 und die Pindioden 52 können als übliche oberflächenmontierte Bauelemente auf die Leiterplatten aufgebracht werden. Weiterhin kann auch die Schaltung zur Erzeugung des Hochfrequenzsignals unmittelbar auf der Leiterplatte aufgebracht werden. Weiterhin können die Bereiche der Leiterplatten, die die Zuleitung 18 bilden unterschiedlich lang ausgebildet sein, um so die Zuführung zu den einzelnen Zylindern, die unterschiedlich weit entfernt sein können zu gewährleisten. Exemplarisch wird das in Figur 8 dadurch dargestellt, daß für den Zylinder A und D längere Bereiche für die Zuleitungen 18 gezeigt werden.

Claims

Ansprüche
1. Zündvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff -Gemisch im Brennraum eines Zylinders, wobei im Brennraum Elektroden vorgesehen sind, zwischen denen sich die elektrische Energie eines Hochspannungsignals entlädt, wobei ein
Hochfrequenzresonator mit einer ersten und zweiten Wellenleiterstruktur (12, 16) vorgesehen ist, bei dem durch Einspeisung eines hochfrequenten Signals in der Nähe eines kalten Endes des Hochspannungsresonators das Hochspannungssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Wellenleiterstruktur (12, 16) am kalten Ende über einen Kondensator miteinander verbunden sind.
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am kalten Ende des Wellenleiters durch Anlegen einer Hilfsspannung der über die Elektroden fließende lonenstrom auskoppelbar ist.
3. Zündvorrichtung für ein Luft -Kraftstoff -Gemisch im
Brennraum eines Zylinders, wobei im Brennraum Elektroden vorgesehen sind, zwischen denen sich die elektrische Energie eines Hochspannungsignals entlädt, wobei außerhalb des Brennraums ein Hochfrequenzresonator vorgesehen ist, bei dem durch Einspeisung eines hochfrequenten Signals das Hochspannungssignal für den Zündfunken erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator als Wellenleiterstruktur (12, 16) auf einer Leiterplatte (100) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (100) eine Oberseite aufweist, auf der die Wellenleiterstruktur (12, 16) und eine Zuleitung (18) aus einer metallischen Schicht heraus strukturiert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte metallische Strukturen auf einer ersten und einer zweiten Seite aufweist und daß auf einer Seite eine Zuleitung (18) , auf der zweiten Seite die Wellenleiterstruktur (12) ausgebildet ist, und daß die Zuleitung (18) und die Wellenleiterstruktur (12) durch eine Durchkontaktierung (101) elektrisch miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (100) eine obere und untere isolierende Schicht (110, 111) aufweist und daß zwischen den beiden isolierenden Schichten eine metallische Schicht als Wellenleiterstruktur (16) eingebracht ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einstückig aus einer Leiterplatte (100) mehrere Resonatoren für mehrere Zylinder ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiterplatte (100) Bauelemente zum Erzeugen und/oder Schalten der Hochfrequenzsignale angeordnet sind.
PCT/DE1999/002793 1998-11-16 1999-09-03 Zündvorrichtung für hochfrequenz-zündung WO2000029746A1 (de)

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