DE19743544A1

DE19743544A1 - Ignition device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE19743544A1
Application number: DE1997143544
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Adolf; Werner Niessner
Original assignee: Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-04-08
Also published as: EP0907019A2; EP0907019A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündspule mit Primär- und Se kundärwicklung und Spulenkern und einer Zündkerze mit Zünd kerzenkörper und Isolator.The invention relates to an ignition device for a Internal combustion engine with an ignition coil with primary and Se secondary winding and coil core and a spark plug with spark candle body and insulator.

Bekannte Zündanlagen für eine Brennkraftmaschine beste hen im wesentlichen aus einer Zündspule, einer davon ausge henden Zündleitung, einem Zündkerzenstecker, der mit der Zündleitung verbunden ist, und einer Zündkerze, auf den der Zündkerzenstecker gesteckt ist. Aufgrund dieser Ausbildung üblicher Zündanlagen aus mehreren Einzelbauteilen ergeben sich zahlreiche Schnittstellen, an denen in bekannter Weise Hochspannungsüberschläge und Kontaktprobleme auftreten kön nen. Außerdem können beispielsweise durch den Zündkerzen stecker und die Zündleitung erhöhte kapazitive Lasten auf treten.Known ignition systems for an internal combustion engine best hen essentially from an ignition coil, one of them existing ignition cable, a spark plug connector, which with the Ignition cable is connected, and a spark plug on which the Spark plug connector is inserted. Because of this training usual ignition systems result from several individual components there are numerous interfaces at which in a known manner High voltage flashovers and contact problems can occur nen. In addition, for example, through the spark plugs plug and the ignition cable increased capacitive loads to step.

Die Vielzahl an Bauteilen erschwert darüber hinaus die Logistik und begrenzt die Lebensdauer der Zündanlage.The large number of components also complicates the Logistics and limits the life of the ignition system.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgemäß darin, eine Zündeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne die bei bekannten Zündanlagen notwendigen Schnittstellen auskommt.The object underlying the invention is accordingly in an ignition device of the aforementioned Art to create that without the known ignition systems necessary interfaces.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zündspule und die Zündkerze zu einem Bauteil fest miteinander verbunden sind.According to the invention, this object is achieved by that the ignition coil and the spark plug to a component are interconnected.

Durch die feste Verbindung der Zündspule mit der Zünd kerze fehlen Schnittstellen, wie sie bei bekannten Zündanla gen zwischen der Zündspule und der Zündleitung, der Zündlei tung und dem Zündkerzenstecker und dem Zündkerzenstecker und der Zündkerze jeweils auftreten. Das verringert in erhebli chem Maße den logistischen Aufwand der Disposition und Ar beitsplanung, beseitigt die bekannten Schnittstellenproble me, wie beispielsweise Funkenüberschläge, Kriechstromver luste bei Nässe und/oder bei Verschmutzung, Verringerung der kapazitiven Last usw.Through the firm connection of the ignition coil with the ignition Candle lack interfaces, as they are known ignition systems conditions between the ignition coil and the ignition cable, the Zündlei device and the spark plug connector and the spark plug connector and the spark plug occur. That diminishes in elevation chem measures the logistical effort of disposition and work work planning, eliminates the known interface problems me, such as arcing, leakage current ver loss when wet and / or dirty, reduction of capacitive load etc.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildun gen der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 9.Particularly preferred configurations and further training gene of the ignition device according to the invention are the subject of claims 2 to 9.

Wenn insbesondere die Zündeinrichtung brennraumseitig ohne Gewinde als Steckhülse ausgebildet ist, kann die benö tigte Vorspannkraft zum Abdichten der Zündeinrichtung motor raumseitig durch eine Einschraubvorrichtung erzielt werden, mit der die Zündeinrichtung in den Zylinderkopf der Brenn kraftmaschine eingeschraubt wird. Ein besonderer Vorteil dieser Ausbildung ist ein definiertes lagerichtiges Einbrin gen der Elektrodenanordnung im Brennraum. Die Gemischzugäng lichkeit der Funkenstrecke kann dann in jedem Zylinder opti mal zu der Gemischströmung bei der Montage festgelegt wer den.If in particular the ignition device on the combustion chamber side is designed as a socket without thread, the benö pretension force for sealing the ignition device motor can be achieved on the room side by a screw-in device, with which the ignition device in the cylinder head of the focal engine is screwed. A special advantage this training is a defined correct placement towards the electrode arrangement in the combustion chamber. The mixture access spark gap can then opti in each cylinder times to the mixture flow during assembly the.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen The following are based on the associated drawing particularly preferred embodiments of the invention described in more detail. Show it

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbei spiels, Fig. 1 is a sectional view of a first Ausführungsbei game,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungs beispiels, Fig. 2 is a sectional view of a second execution example,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungs beispiels und Fig. 3 is a sectional view of a third embodiment example and

Fig. 4 eine Schnittansicht eines vierten Ausführungs beispiels. Fig. 4 is a sectional view of a fourth embodiment example.

Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung umfaßt einen Zündker zenteil und einen Zündspulenteil, die zu einem Bauteil fest miteinander verbunden sind. Dazu ist der brennraumseitig angeordnete Isolator 1 des Zündkerzenteils zentrisch in einem metallischen Körper 2 angeordnet. Der metallische Körper 2 ist mit einem metallischen Mantel 3 verbunden, der die äußere Hülle der Zündspule 4 des Zündspulenteils bildet, die im wesentlichen aus einem Spulenkern 5, einer Sekundär wicklung 6 und einer Primärwicklung 7 besteht. Der primär- oder motorraumseitige Teil der Zündeinrichtung ist mit einer Einschraubeinrichtung 8, z. B. in Form eines Sechskant, Bihex ausgebildet, und brennraumseitig ist ein Einschraubgewinde 9 vorgesehen, um die Zündeinrichtung im Zylinderkopf mecha nisch stabil zu befestigen.The first embodiment shown in FIG. 1 of the ignition device according to the invention comprises a spark plug part and an ignition coil part, which are firmly connected to one another to form a component. For this purpose, the insulator 1 of the spark plug part, which is arranged on the combustion chamber side, is arranged centrally in a metallic body 2 . The metallic body 2 is connected to a metallic shell 3 , which forms the outer shell of the ignition coil 4 of the ignition coil part, which consists essentially of a coil core 5 , a secondary winding 6 and a primary winding 7 . The part of the ignition device on the primary or engine compartment side is equipped with a screw-in device 8 , for. B. in the form of a hexagon, Bihex, and combustion chamber side, a screw-in thread 9 is provided to fix the ignition device mechanically stable in the cylinder head.

Im Isolator 1 des Zündkerzenteils ist mittig eine Mit telelektrode 10 mit einem Zündstift 11 durch eine elektrisch leitende Glasschmelze 12 motordruckdicht eingeschmolzen. Ein Sekundärspulenkörper 13 und der Zündstift 11 bilden dafür den elektrischen Kontakt. Der metallische Mantel 3 ist inn wandig mit einem Vergußbecher 14 aus einem Kunststoffmateri al oder mit einer Kunststoffbeschichtung versehen, damit der Zündkerzenteil und der Zündspulenteil mit einer Kunststoff gußmasse 15 im Vakuum ausgegossen werden können. Wenn der metallische Mantel 3 einen Längsschlitz aufweist, ist der Vergußbecher 14 notwendig.In the insulator 1 of the spark plug part, a center with a telelectrode 10 with a spark plug 11 is melted down in an engine pressure-tight manner by an electrically conductive glass melt 12 . A secondary coil former 13 and the ignition pin 11 form the electrical contact for this. The metallic shell 3 is inn wall with a casting cup 14 made of a Kunststoffmateri al or with a plastic coating so that the spark plug part and the ignition coil part can be poured with a plastic casting compound 15 in a vacuum. If the metallic shell 3 has a longitudinal slot, the casting cup 14 is necessary.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der er findungsgemäßen Zündeinrichtung aus einem Zündkerzenteil und einem Zündspulenteil, wie es bereits anhand von Fig. 1 be schrieben wurde und in Fig. 1 dargestellt ist. Im Gegensatz zu der Ausbildung von Fig. 1 ist jedoch brennraumseitig der metallische Körper 2 ohne ein Gewinde ausgebildet und statt dessen mit einer zylindrischen Steckhülse 16 versehen, die in einem kegelförmigen Dichtsitz 17 mündet. Die Zündeinrich tung ist motorraumseitig mit einer Einschraubvorrichtung 18 versehen, über die die benötigte Vorspannkraft erzeugt wer den kann, um die Zündeinrichtung mit dem kegelförmigen Dichtsitz 17 brennraumseitig druckdicht abzudichten. Fig. 2 shows a further embodiment of the ignition device according to the invention of a spark plug part and an ignition coil part, as has already been described with reference to Fig. 1 and is shown in Fig. 1. In contrast to the embodiment of FIG. 1, however, the metallic body 2 is designed without a thread on the combustion chamber side and instead is provided with a cylindrical plug-in sleeve 16 which opens into a conical sealing seat 17 . The Zündeinrich device is provided on the engine compartment side with a screw-in device 18 , via which the required pretensioning force can be generated, in order to seal the ignition device with the conical sealing seat 17 in a pressure-tight manner on the combustion chamber side.

Der Vorteil des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiels besteht darin, daß ein definiertes lagerichtiges Einbringen der Funkenstrecke, d. h. der Elektrodenanordnung, im Brennraum möglich ist. Dabei kann die Gemischzugänglich keit der Funkenstrecke in jedem Zylinder optimal zur Ge mischströmung festgelegt werden und somit eine ideale Ent flammung eingeleitet werden.The advantage of the game shown in Fig. 2 is that a defined correct insertion of the spark gap, ie the electrode arrangement, is possible in the combustion chamber. The mixture accessibility of the spark gap in each cylinder can be optimally determined for the mixed flow and thus an ideal ignition can be initiated.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der er findungsgemäßen Zündeinrichtung, bei der ein Zündkerzenteil und ein Zündspulenteil in einem Stück unlösbar miteinander verbunden sind. Ein keramischer Isolator 19 ist so ausgebil det, daß er zentrisch in einem metallischen Körper 20 aufge nommen ist. Der motorraumseitige Teil des Isolators 19 dient als Spulenkörper 22 der Sekundärwicklung 21 der Zündspule. Die axiale Bohrung des Isolators 19 ist so bemessen, daß ein Spulenkern 23 sowie ein Zündstift 24 und eine Mittelelek trode 25 eingebracht werden können. Bei dem in Fig. 3 darge stellten Ausführungsbeispiel ist die Primärwicklung 26 außen liegend zur Sekundärwicklung 21 angeordnet. Die äußere Hülle der Zündeinrichtung besteht aus einem metallischen Mantel 27, der mit dem metallischen Körper 20 verbunden ist. Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Zündeinrich tung ist mit einer brennraumseitigen Steckverbindung und einer motorraumseitigen Einschraubeinrichtung 28 ausgebil det. Fig. 3 shows a further embodiment of the ignition device according to the invention, in which a spark plug part and an ignition coil part are inseparably connected to one another in one piece. A ceramic insulator 19 is ausgebil det that it is taken up centrally in a metallic body 20 . The part of the insulator 19 on the engine compartment serves as a coil body 22 of the secondary winding 21 of the ignition coil. The axial bore of the insulator 19 is dimensioned such that a coil core 23 and an ignition pin 24 and a Mittelelek electrode 25 can be introduced. In the embodiment shown in FIG. 3, the primary winding 26 is arranged on the outside of the secondary winding 21 . The outer shell of the ignition device consists of a metallic jacket 27 which is connected to the metallic body 20 . The embodiment shown in Fig. 3 of a Zündeinrich device is ausgebil det with a combustion chamber-side connector and an engine compartment-side screwing device 28 .

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Zündeinrichtung mit einem in einem Stück ausge bildeten Isolator 30, der brennraumseitig den Isolator des Zündkerzenteils bildet und motorraumseitig die Funktion eines Spulenbechers für den Zündspulenteil hat. Brennraum seitig ist der keramische Isolator 30 in einem metallischen Körper 31 aufgenommen. Der motorraumseitige Teil des Isola tors 31 ist in Form eines Bechers 31a so ausgebildet, daß eine Zündspule mit Primärwicklung 32, Sekundärwicklung 33, Spulenkern 34 und Spulenkörper 35, 36 darin aufgenommen ist. Der elektrische Kontakt zwischen dem Zündspulenteil und dem Zündkerzenteil geht über eine Hülse 37 und einen Zündstift 38, der im brennraumseitigen Teil des Isolators 31 angeord net ist. Der Zündstift 38 und eine gleichfalls im Isolator 30 angeordnete Mittelelektrode 39 sind mittels einer elek trisch leitenden Glasschmelze 40 im brennraumseitigen Be reich des keramischen Isolators 30 angeordnet. Im motorraum seitigen Teil ist eine Einschraubeinrichtung 41 vorgesehen, die dafür sorgt, daß die Zündeinrichtung mechanisch stabil im Zylinderkopf eingebracht werden kann. Brennraumseitig am metallischen Körper 31 erfolgt die Abdichtung an einem ke gelförmigen Dichtsitz 42. Am äußeren Mantel des in einem Stück ausgebildeten Isolators 30 im Bereich seiner Ausbil dung als Becher 31a ist ein metallisches Blech 43 einge bracht. Fig. 4 shows a fourth embodiment of the ignition device according to the invention with an integrally formed insulator 30 which forms the insulator of the spark plug part on the combustion chamber side and on the engine compartment side has the function of a coil can for the ignition coil part. On the combustion chamber side, the ceramic insulator 30 is accommodated in a metallic body 31 . The engine compartment side part of the isolator gate 31 is designed in the form of a cup 31 a so that an ignition coil with primary winding 32 , secondary winding 33 , coil core 34 and coil former 35 , 36 is received therein. The electrical contact between the ignition coil part and the spark plug part is via a sleeve 37 and an ignition pin 38 which is in the combustion chamber side part of the insulator 31 . The ignition pin 38 and a center electrode 39 likewise arranged in the insulator 30 are arranged by means of an electrically conductive glass melt 40 in the combustion chamber-side area of the ceramic insulator 30 . In the part on the engine compartment side, a screw-in device 41 is provided, which ensures that the ignition device can be introduced into the cylinder head in a mechanically stable manner. On the combustion chamber side on the metallic body 31 , sealing takes place on a conical sealing seat 42 . On the outer jacket of the insulator 30 formed in one piece in the area of its training as a cup 31 a, a metal sheet 43 is introduced.

Die motorraumseitig vorgesehene Einschraubeinrichtung bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, die die notwendige Vorspannkraft zum druckdichten Abdichten der Zündeinrichtung liefert, kann beispielsweise in Form einer Überwurfmutter mit Einschraubgewinde zum Einschrauben in den Zylinderkopf ausgebildet sein.The screw-in device provided on the engine compartment side in the embodiments described above, the necessary pre-tensioning force for pressure-tight sealing of the Ignition device can, for example, in the form of a Union nut with screw thread for screwing into the Be formed cylinder head.

Die Elektrodenkonfiguration des Zündkerzenteils ist so ausgebildet, daß eine Lebenserwartung von mehr als 200 000 km Laufleistung des mit der Zündeinrichtung versehenen Kraftfahrzeuges sichergestellt ist. Dazu sind die Funkstrec kenelektroden beispielsweise mit einem Edelmetall wie Pla tin, Iridium usw. armiert. Vorzugsweise sind an der Fußspit ze des keramischen Isolators Gleitfunkenstrecken ausgebil det, um die hohe Lebensdauer und gute Kaltstarteigenschaften zu gewährleisten. Durch diese Ausbildung in einem Stück mit dem Zündkerzenteil wird aus dem bisherigen Verschleißteil Zündkerze ein Motorteil Zündkerze.The electrode configuration of the spark plug part is like this trained to have a life expectancy of more than 200,000 km mileage of the one equipped with the ignition device Motor vehicle is ensured. For this are the radio range kenelektroden for example with a precious metal such as Pla tin, iridium, etc. reinforced. Preferably at the toe ze of the ceramic insulator trained spark gaps det to the long life and good cold start properties to ensure. Through this training in one piece with the spark plug part becomes the previous wear part Spark plug an engine part spark plug.

Die oben beschriebenen Zündeinrichtungen können in alle Brennkraftmaschinen eingebaut werden, geometrische Einbau verhältnisse müssen nicht beachtet werden.The ignition devices described above can be used in all Internal combustion engines are installed, geometric installation conditions do not have to be considered.

Claims

1. Ignition device for an internal combustion engine with an ignition coil with primary and secondary winding and coil core and a spark plug with spark plug body and insulator, characterized in that the ignition coil and the spark plug are firmly connected to one another.

2. Ignition device according to claim 1, characterized records that the insulator of the spark plug to the housing of the Ignition coil is extended in which the primary and secondary winding and the coil core are included.

3. Ignition device according to claim 1, characterized records that the insulator of the spark plug to the secondary coils body of the ignition coil is extended in which the ignition coils core is included.

4. Ignition device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the spark plug body the outer shell of the ignition coil with a metallic jacket forms.

5. Ignition device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a screw-in on the combustion chamber side screw-in device on the thread and on the engine compartment side are seen.

6. Ignition device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Elek Trodenlage fixing sealing device is formed and A screwing device is provided on the engine compartment side.

7. Ignition device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the electrode configuration ration of the spark plug on the combustion chamber side on the ignition coil is agreed that a life expectancy of more than 200,000 km is ensured.

8. Ignition device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spark gap electrodes of the Spark plug with a precious metal such as B. platium, iridium etc. are armored.

9. Ignition device according to one of claims 1 to 8, characterized in that at the toe of the insulator Sliding spark gaps are formed.