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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches
Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
ein Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen,
welches in der Lage ist, die Versorgung von Glühkerzen
mit Strom zu steuern.
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BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
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Im
Allgemeinen benötigen beispielsweise mit Diesel betriebene
Kraftfahrzeuge Zeit, bevor die Kraftstofftemperatur einen Zündpunkt
erreicht, wenn die Maschine unter den Bedingungen zu starten ist, bei
welchen die Außentemperatur niedrig ist und folglich die
Temperatur in den Verbrennungskammern niedrig ist, auch wenn die
Luft in den Verbrennungskammern komprimiert ist. Um ein Zünden unter
derartigen Bedingungen zu fördern, wurden Glühkerzen, die
beispielsweise alle eine keramische Heizung beinhalten, bereitgestellt,
welche in die jeweiligen Verbrennungskammern hineinragen. Derartige
Glühkerzen werden nur mit Strom versorgt, wenn die Maschine
gestartet bzw. angelassen wird, und nachdem die Maschine gestartet
worden ist, wird die Stromversorgung gestoppt.
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In
dieser Hinsicht wurde beispielsweise bei Diesel betriebenen Kraftfahrzeugen
ein Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
installiert. Ein derartiges Stromversorgungssteuergerät
für Glühkerzen ermöglicht, dass eine
in dem Fahrzeug eingebaute Batterie auf der Grundlage von von einer
Maschinensteuereinheit gesendeten Steuersignalen eine gewünschte
Spannung an die Glühkerzen anlegt. Das Stromversorgungssteuergerät
für Glühkerzen ist in dem Motorraum angeordnet
und ist mit den Glühkerzen sowie der Maschinensteuereinheit
und der Batterie elektrisch verbunden.
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Die
elektrische Schaltung in dem Stromversorgungssteuergerät
für Glühkerzen ist aus einer gedruckten Leiterplatte
aufgebaut. An dem Verdrahtungsmuster der gedruckten Leiterplatte
ist eine Anzahl von elektronischen Komponenten montiert, welche
eine Vielzahl von Leistungstransistoren zum Ein-/Ausschalten der
Glühkerzen und eine Steuer-IC zur Übertragung
von Steuersignalen an die Leistungstransistoren mit geeigneter Zeitsteuerung
umfasst, wobei die Signale von der Maschinensteuereinheit gesendet
worden sind.
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In
der letzten Zeit gibt es einen Bedarf zur Reduktion des Kompressionsverhältnisses
von Dieselmaschinen, beispielsweise um die Menge von Stickoxiden
oder Kohlewasserstoff zu reduzieren, die von den Maschinen ausgestoßen
wird. Eine Reduktion des Kompressionsverhältnisses einer
Maschine macht jedoch die Reduktion einer Kraftstoffzündtemperatur
erforderlich, was zu dem Problem führt, dass die Verbrennungsstabilität
der Maschine reduziert wird.
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Um
die Verbrennungsstabilität einer Maschine unter den Bedingungen
eines reduzierten Kompressionsverhältnisses zu verbessern,
schlägt die
japanische
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-227866 vor, dass die
Stromversorgung zu den Glühkerzen sogar danach fortgesetzt
wird, nachdem die Maschine gestartet bzw. angelassen worden ist,
um eine hohe Temperatur in den Verbrennungskammern zu halten.
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Dieses
Steuerverfahren eines Fortsetzens einer Stromversorgung von bzw.
Stromzufuhr zu Glühkerzen sogar nachdem die Maschine gestartet worden
ist, wird ein „Nachglüh"verfahren genannt. In der
letzten Zeit wurde ein Stromversorgungssteuergerät für
Glühkerzen gefordert, welches in der Lage ist, die Verbrennungsstabilität
durch Durchführen eines Nachglühens mit langer
Dauer weiter zu verbessern.
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Jedoch
erzeugen die an dem Verdrahtungsmuster der elektrischen Schaltung
montierten elektronischen Komponenten, die Leistungstransistoren, durch
welche ein besonders hoher Strom von gleich oder größer
als 50 A geleitet wird, viel Wärme. Aufgrund dessen litt
der herkömmliche Aufbau, bei welchem Wärme über
die gedruckte Leiterplatte abgestrahlt wird, unter einem Problem,
dass die Wärme derartiger Leistungstransistoren nicht ausreichend abgestrahlt
werden kann. Mit anderen Worten, der herkömmliche Aufbau
litt unter einem Problem, dass die Leistungstransistoren eine Temperatur über
ihrem Standardbetriebstemperaturbereich haben können und
thermisch verschlechtert werden können, eine reduzierte
Leistungsfähigkeit erleiden können, oder sogar
einen Funktionsfehler haben können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf das zuvor erläuterte
Problem gemacht, und hat als ihre Aufgabe, ein Stromversorgungssteuergerät für
Glühkerzen bereitzustellen, welches ermöglicht, dass
beispielsweise die Leistungstransistoren, welche eine elektrische
Schaltung des Geräts bilden, ihre gewünschte Leistungsfähigkeit
trotz des Nachglühens mit langer Dauer bzw. Langzeitnachglühens ausüben.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem ersten Aspekt ist ein Stromversorgungssteuergerät
für Glühkerzen bereitgestellt, welches einen Leistungsabschnitt
zum Ein-/Ausschalten der Glühkerzen, einen ersten Sammelschienenabschnitt,
der ein Ende hat, das an den Leistungsabschnitt elektrisch angeschlossen
ist, und ein anderes Ende als ein erster Anschluss dient, der an
eine Batterie anzuschließen ist, einen zweiten Sammelschienenabschnitt,
der ein Ende hat, das an den Leistungsabschnitt elektrisch angeschlossen
ist, und ein anderes Ende als ein zweiter Anschluss dient, der an
die Glühkerzen anzuschließen ist, und ein Gehäuse
aufweist, das ein Wärmeabstrahlelement zum Abstrahlen von
von dem Leistungsabschnitt erzeugter Wärme hat, und den
ersten Sammelschienenabschnitt und den zweiten Sammelschienenabschnitt
schützt, wobei der Leistungsabschnitt an dem Gehäuse
fixiert ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung sind speziell die Leistungsabschnitte
an dem Wärmeabstrahlelement derart fixiert, dass das Wärmeabstrahlelement die
durch den Leistungsabschnitt erzeugte Wärme sofort absorbieren
kann, und die absorbierte Wärme kann durch das Wärmeabstrahlelement
direkt nach außen abgestrahlt werden. Es sollte anerkannt
werden, dass der Ausdruck „außen" sich hier auf
das Äußere bzw. auf außerhalb des Gehäuses
bezieht.
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Auf
diese Weise kann die Wärmeabstrahleffizienz für
die Leistungsabschnitte verbessert werden. Dementsprechend sollten
die Leistungsabschnitte, auch wenn die Glühkerzen für
eine lange Zeitdauer mit Strom versorgt werden, nicht aufgrund dessen
thermisch beschädigt werden, dass sie über eine
Betriebsgarantieniveau erwärmt werden, sondern sie können
eine gewünschte Leistungsfähigkeit an den Tag
legen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung sind die Batterie und die Leistungsabschnitte über
den ersten Sammelschienenabschnitt elektrisch verbunden, und die
Glühkerzen und die Leistungsabschnitte sind über
den zweiten Sammelschienenabschnitt elektrisch verbunden, so dass
die Batterie über die Leistungsabschnitte mit den Glühkerzen
elektrisch verbunden sein kann.
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Außerdem
werden der erste und zweite Sammelschienenabschnitt durch das Gehäuse
gehalten. Speziell ist eine elektrische Schaltung des (nachfolgend
einfach als ein „Glühkerzensteuergerät"
bezeichneten) Stromversorgungssteuergeräts für
Glühkerzen unter Verwendung von Sammelschienen konfiguriert,
welche relativ dicke Leitungsdrähte sind, ohne dass eine
dünne gedruckte Leitungsplatte Verwendung findet, bei welcher
ein Verdrahtungsmuster gedruckt ist. Daher kann die Dicke derartiger Leitungsdrähte
zur Reduktion von Wärmeerzeugung in den Leitungsdrähten
und auch zur Reduktion der Breite der Leitungsdrähte beitragen.
Als Folge davon kann die elektrische Schaltung vereinfacht und verkleinert
werden.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem zweiten Aspekt umfasst das Stromversorgungssteuergerät
für Glühkerzen zudem ein Steuerelement zur Sendung
von Steuersignalen an den Leistungsabschnitt mit einer vorbestimmten
Zeitsteuerung, wobei die Signale von einer Maschinensteuereinheit
gesendet worden sind, und einen dritten Sammelschienenabschnitt,
der ein Ende hat, das an das Steuerelement elektrisch angeschlossen
ist, und ein anderes Ende als ein dritter Anschluss dient, der an
die Maschinensteuereinheit anzuschließen ist.
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Speziell
ist die vorliegende Erfindung derart konfiguriert, dass die Steuersignale
für die Glühkerzen von der Maschinensteuereinheit
an das Glühkerzensteuergerät gesendet werden können.
Diese Konfiguration kann die Notwendigkeit einer Installation eines
Mikrocomputers beseitigen, der aus einer Vielzahl von integrierten
Schaltungen in dem Glühkerzensteuergerät besteht.
Auf diese Weise kann die elektrische Schaltung in dem Glühkerzensteuergerät vereinfacht
werden.
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Außerdem
sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Maschinensteuereinheit
und die Steuereinrichtung über den dritten Sammelschienenabschnitt
elektrisch verbunden, welcher die dritten Anschlüsse zum
Anschließen der Maschinensteuereinheit und der Glühkerzen
hat. Auf diese Weise kann die elektrische Schaltung ohne Verwendung
einer gedruckten Leiterplatte konfiguriert sein, durch welche Herstellungskosten
gesenkt werden können.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem dritten Aspekt, ist dieselbe Anzahl
der Leistungsabschnitte wie die Anzahl von Zylindern einer Maschine
bereitgestellt, in welchen die Glühkerzen installiert sind,
und der Leistungsabschnitt bildet ein Vielchipmodul, indem er an
einem Leitungsrahmen fixiert ist, welcher an den ersten Sammelschienenabschnitt
angeschlossen ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können die Strompfade zwischen
den Leistungsabschnitten verglichen mit einer Konfiguration verkürzt
werden, bei welcher Leistungsabschnitte an verschiedenen Leitungsrahmen
montiert und an einen einzelnen ersten Sammelschienenabschnitt angeschlossen
sind. Dies kann den Potentialunterschied zwischen den Leistungsabschnitten
auf einen geringen Pegel drücken. Als Folge davon kann
die an die Glühkerzen angelegte Potentialdifferenz reduziert
werden. Auf diese Weise kann der Unterschied bei der Heizkraft und
der Wärmeerzeugungszeitsteuerung zwischen den Glühkerzen
reduziert werden, so dass die Temperatur zwischen den Zylindern
gleichmäßig angehoben werden kann.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem vierten Aspekt ist das Vielchipmodul
durch einteiliges Ausformen des Leistungsabschnitts und des Führungsrahmens
mit einem Harz gebildet.
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Beispielsweise
sind bei einer Vierzylindermaschine vier Glühkerzen an
die jeweiligen Zylinder angebracht. Folglich können vier
Leistungsabschnitten gleichzeitig mit Harz geformt werden, wodurch die
Produktivität verbessert wird.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem fünften Aspekt ist das Vielchipmodul
durch einteiliges Ausformen des Steuerelements zusammen mit dem
Leistungsabschnitt und dem Leitungsrahmen mit einem Harz gebildet.
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Bei
einer Vierzylindermaschine sind beispielsweise, da vier Glühkerzen
an die jeweiligen Zylinder angebracht sind, vier Leistungsabschnitte
und eine Steuereinrichtung in das Vielchipmodul einbezogen. Auf
diese Weise sind die Leistungsabschnitte und die Steuereinrichtung
modularisiert, um zuzulassen, dass die Leistungsabschnitte und die
Steuereinrichtung nah beieinander angeordnet sind. Dies ist insofern
vorteilhaft, dass das Drahtbonden bzw. der Drahtanschluss zwischen
den Leistungsabschnitten und der Steuereinrichtung vereinfacht ist.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem sechsten Aspekt ist der zweite Sammelschienenabschnitt
durch eine Vielzahl von zweiten Sammelschienen gebildet, die an
jeden Leistungsabschnitt und jede Glühkerze angeschlossen
sind, und zusätzlich ist der Leistungsabschnitt durch eine
Vielzahl an Leistungselementen gebildet, welche die Glühkerzen
Ein-/Ausschalten, und durch jedes Leistungselement und den Leitungsrahmen von
dem ersten Anschluss ist ein Wert eines Verdrahtungswiderstands
in jedem elektrischen Pfad, welcher mit dem zweiten Anschluss verbunden
ist, gleich jedem elektrischen Pfad.
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Auf
diese Weise kann eine derartige Konfiguration wie diejenige bereitgestellt
werden, bei welcher eine Variation zwischen Zylindern reduziert
werden kann, in Bezug auf die Verdrahtungswiderstände in
den elektrischen Pfaden von dem ersten Anschluss zu dem zweiten
Anschluss. Als Folge davon kann die an die Glühkerzen angelegte
Potentialdifferenz reduziert werden. Dementsprechend kann die Differenz
bei beispielsweise der thermischen Ausgabe und der Wärmeerzeugungszeitsteuerung
zwischen den an die jeweiligen Zylinder angebrachten Glühkerzen
reduziert werden. Auf diese Weise kann die Temperatur zwischen den
Zylindern ohne Verursachung irgendeiner Variation gleichmäßig
angehoben werden.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem siebenten Aspekt fällt der Wert
eines Verdrahtungswiderstands in einen Bereich von 2 bis 20 mΩ.
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Auf
diese Weise kann eine Wärmeerzeugung in den elektrischen
Pfaden unterbunden werden, und zu derselben Zeit kann den Glühkerzen
ein hoher Strom zugeführt werden bzw. sie mit einem hohen
Strom versorgt werden. Es sollte anerkannt werden, dass die Verdrahtungswiderstände
in diesem Fall unter der Annahme gesetzt werden, dass der Widerstand
jedes Leistungselements „0" beträgt.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem achten Aspekt besteht der Leistungsabschnitt
aus einem Leistungs-MOSFET.
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Unter
MOSFETs sind Leistungs-MOSFETs im Allgemeinen zum Schalten einer
besonders hohen Leistungsmenge gestaltet. Mit anderen Worten, Leistungs-MOSFETs
entsprechen Leistungsbetriebselementen und erfordern folglich eine
kleinere Leistung in einer Antriebsschaltung als in dem Fall von
Bipolartransistoren. Das heißt, die Leistungs-MOSFETs können
die Heizkraft in den Leistungsabschnitten vergleichsweise reduzieren.
Die Leistungs-MOSFETs sind Majoritätsträgervorrichtungen
und haben folglich derartige Vorteile wie die Fähigkeit
eines Hochgeschwindigkeitsschaltens und eines geringen Schaltverlustes.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem neunten Aspekt sind ein erster Verbinder,
ein zweiter Verbinder und ein dritter Verbinder, welche jeweils
den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss
umfassen, integriert bzw. einteilig mit dem Gehäuse gebildet.
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Auf
diese Weise kann in dem Fall, in welchem das Gehäuse und
der erste bis dritte Verbinder einteilig durch Inserttechnik gebildet
sind, das Ausformen unter Verwendung einer Metallform durchgeführt
werden, wodurch die Anzahl von Vorgängen und die Kosten
bei der Herstellung reduziert werden können.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem zehnten Aspekt sind der erste Verbinder,
der zweite Verbinder und der dritte Verbinder einteilig gebildet.
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Auf
diese Weise kann, indem der erste bis dritte Verbinder an einer
Stelle gesammelt sind, die elektrische Verdrahtung zu dem Glühkerzensteuergerät
vereinfacht werden, so dass der Freiheitsgrad bei dem Zusammenbau
des Glühkerzensteuergeräts erhöht werden
kann. Außerdem kann das Sammeln des ersten bis dritten
Verbinders an einer Stelle zur Verkleinerung des Glühkerzensteuergeräts
beitragen.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem elften Aspekt ist das Gehäuse
mit Gel oder Harz gefüllt.
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Auf
diese Weise kann die Feuchtigkeitsdichtigkeit und Wasserdichtigkeit
in dem Gehäuse verbessert werden, was zu dem Schutz der
elektrischen Schaltung bei dem Glühkerzensteuergerät
vor Feuchtigkeit und Wasser führt.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem zwölften Aspekt umfasst/en
der Leistungsabschnitt und/oder das Steuerelement unter dem Leistungsabschnitt
und dem Steuerelement einen Temperatursensor.
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Auf
diese Weise kann, falls die Temperatur des Leistungsabschnitts anormal
angestiegen ist, der Temperatursensor, der für einen beliebigen
des Leistungsabschnitts und des Steuereinrichtung bereitgestellt
ist, welche an demselben Leitungsrahmen angebracht sind, die anormale
Temperatur erfassen, um dadurch eine Übertragung bzw. Sendung
der Steuersignale von der Steuereinheit zu den Leistungsabschnitten
zu blockieren. Auf diese Weise kann es verhindert werden, dass die
Leistungsabschnitte thermisch geschädigt werden.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem dreizehnten Aspekt sind eine Energiequellenleitung
und eine Energieleitung, die jeweils an die erste Sammelschiene
und die zweite Sammelschiene angeschlossen sind, an ein Ende des
Leitungsrahmens elektrisch angeschlossen, und eine an die dritte
Sammelschiene angeschlossene Steuerleitung ist an das andere Ende
des Leitungsrahmens elektrisch angeschlossen.
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Auf
diese Weise kann der Abstand zwischen den Steuerleitungen und der
Abstand zwischen den Energieleitungen groß gemacht werden.
Darüber hinaus kann es verhindert werden, dass sich die
Steuerleitungen benachbart zu den Energieleitungen befinden. Als
Folge davon wird die Streukapazität, welche durch die elektrostatische
Kopplung von benachbarten Leitungen verursacht wird, zwischen den Steuerleitungen,
zwischen den Energieleitungen und zwischen den Steuerleitungen und
den Energieleitungen reduziert. Auf diese Weise kann es unterbunden
werden, dass die elektromagnetische Störung über
das Signalsystem und das Energiequellensystem innerhalb und außerhalb
des Glühkerzensteuergeräts überlagert
wird.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem vierzehnten Aspekt ist der Leitungsrahmen
elektrisch an die Batterie angeschlossen, und nachdem die Maschine
gestartet worden ist, werden die Glühkerzen auf der Grundlage der
von der Maschinensteuereinheit gesendeten Steuersignale für
mindestens 10 Minuten eingeschaltet.
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Insbesondere
wird das Nachglühen, das heißt die Stromversorgung
der Glühkerzen nach dem Maschinenstart bzw. Maschinenanlassen
zumindest zehn oder mehr Minuten durchgeführt. Auf diese Weise
kann die Temperatur in den Verbrennungskammern auf einem hohen Pegel
aufrechterhalten bleiben, wodurch die Verbrennungsstabilität
der Maschine verbessert werden kann.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem fünfzehnten Aspekt ist das Wärmeabstrahlelement
aus Metall mit einer thermischen Leitfähigkeit von 50 W/(m·K)
oder größer gefertigt.
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Auf
diese Weise kann Wärme, welche von den Leistungsabschnitten
erzeugt wird, die an dem Wärmeabstrahlelement fixiert sind,
durch das Wärmeabstrahlelement effizient nach außerhalb
des Gehäuses abgestrahlt werden. Daher kann es verhindert
werden, dass die Leistungsabschnitte eine Temperatur über
einem Betriebsgarantieniveau haben.
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Bei
einem herkömmlichen Glühkerzensteuergerät
war die Dicke des Verdrahtungsmusters auf einer gedruckten Leiterplatte
so dünn wie 30 bis 70 μm. Dementsprechend war
der elektrische Widerstand pro Einheitslänge so groß,
dass die Heizkraft groß war. Aus diesem Grund hatten die
an der gedruckten Leiterplatte montierten elektronischen Komponenten,
wenn das Nachglühen für eine lange Zeitdauer ausgeführt
wird, eine Temperatur über einem Betriebsgarantieniveau.
Auf diese Weise wurde die Leistungsfähigkeit der elektronischen
Komponenten vermindert.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem sechzehnten Aspekt fallen die Querschnittsbereiche
des ersten Sammelschienenabschnitts und des zweiten Sammelschienenabschnitts
senkrecht zu der Richtung des Strompfads in den Bereich von 0,5
bis 20 mm2.
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Durch
Konfiguration einer elektrischen Schaltung des Glühkerzensteuergeräts
mit dem ersten und zweiten Sammelschienenabschnitt, die jeder einen
derartigen Querschnittsbereich haben, kann der elektrische Widerstand
relativ zu einem Verdrahtungsmuster ausreichend reduziert werden,
dessen Querschnittsbereich so klein ist wie 0,03 bis 0,3 mm2. Als Folge davon kann die Heizkraft ausreichend
reduziert werden.
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Auf
diese Weise kann es verhindert werden, dass die von dem ersten und
zweiten Sammelschienenabschnitt erzeugte Wärme an die Leistungsabschnitte übertragen
wird, welche an diese Sammelschienenabschnitten angeschlossen bzw.
mit ihnen verbunden sind. Auf diese Weise können die Leistungsabschnitte
eine gewünschte Leistungsfähigkeit ausüben
ohne thermisch zerstört zu werden.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem siebzehnten Aspekt ist an den Steuerleitungen
und an dem dritten Sammelschienenabschnitt ein Kondensator montiert.
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Auf
diese Weise kann an die Steuereinrichtung gewünschte Spannung
angelegt werden, oder es kann von den Leistungsabschnitten erzeugte
Störung beseitigt werden. Falls die Störung groß ist,
wird der Kondensator an dem dritten Sammelschienenabschnitt montiert,
und falls die Störung relativ klein ist, wird der Kondensator
an den Steuerleitungen montiert.
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Speziell
kann der zu montierende Kondensator in dem Fall, in welchem der
Kondensator an dem dritten Sammelschienenabschnitt montiert ist,
eine große Kapazität und Größe
haben, und daher kann vergleichsweise mehr Störung beseitigt
werden. Andererseits kann der zu montierende Kondensator in dem
Fall, in welchem der Kondensator an den Steuerleitungen montiert
ist, eine Größe so klein wie ein Chip haben, so
dass er in einem Vielchipmodul untergebracht werden kann. Als Folge
davon kann die elektrische Schaltung bei dem Glühkerzensteuergerät
verkleinert werden, und es kann das Gehäuse des Glühkerzensteuergeräts
verkleinert werden.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem achtzehnten Aspekt ist an den Steuerleitungen
und an dem dritten Sammelschienenabschnitt eine Induktivität
montiert.
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Auf
diese Weise kann, ähnlich zu dem zuvor beschriebenen Kondensator,
beispielsweise von den Leistungsabschnitten erzeugte Störung
beseitigt werden.
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Bei
dem Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
gemäß einem neunzehnten Aspekt sind an den Steuerleitungen
und dem dritten Sammelschienenabschnitt eine Diode und ein Widerstand montiert.
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Auf
diese Weise kann eine externe Stoßspannung (Überspannung)
absorbiert werden, wodurch die elektrische Schaltung in dem Glühkerzensteuergerät
vor der Stoßspannung geschützt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 ein
schematisches Schaubild einer Konfiguration eines Stromversorgungssteuergeräts für
Glühkerzen gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Schaubild eines äußeren Erscheinungsbilds, welches
das Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
(ohne eine Abdeckung) gemäß dem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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3 ein
Schaubild eines äußeren Erscheinungsbilds, welches
das Stromversorgungssteuergerät für Glühkerzen
(mit der Abdeckung) gemäß dem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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4 ein
Schaubild eines äußeren Erscheinungsbilds, welches
ein Vielchipmodul und ein Wärmeabstrahlelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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5 ein
Schaubild, welches einen ersten, zweiten und dritten Sammelschienenabschnitt
gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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6 ein
schematisches Schaubild, welches ein Inneres des Vielchipmoduls
gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
-
7 ein
schematisches Schaubild, welches einen Leistungsabschnitt gemäß dem
Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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8 ein
schematisches Schaubild, welches eine Modifikation des in 6 veranschaulichten
Vielchipmoduls veranschaulicht;
-
9 ein
schematisches Schaubild, welches eine Modifikation des in 6 veranschaulichten
Vielchipmoduls veranschaulicht;
-
10 ein
schematisches Schaubild, welches eine Modifikation des in 6 veranschaulichten
Vielchipmoduls veranschaulicht;
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11 ein
schematisches Schaubild, welches eine Modifikation des in 3 veranschaulichten
Stromversorgungssteuergeräts für Glühkerzen veranschaulicht;
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12 ein
schematisches Schaubild, welches eine Modifikation des in 7 veranschaulichten
Leistungsabschnitts veranschaulicht;
-
13 ein
schematisches Schaubild, welches veranschaulicht, wie Leistungselemente
an einem Leitungsrahmen montiert sind;
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14 ein
schematisches Schaubild, welches ein vergleichendes Beispiel von 13 veranschaulicht;
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15 ein
schematisches Schaubild, welches eine Modifikation des in 6 veranschaulichten
Vielchipmoduls veranschaulicht;
-
16 ist
ein Ersatzschaltbild, welches Verdrahtungswiderstände von
ersten bis zweiten Anschlüssen veranschaulicht;
-
17 ein
schematisches Schaubild, welches eine Modifikation des in 3 veranschaulichten
Stromversorgungssteuergeräts für Glühkerzen veranschaulicht;
und
-
18 eine
schematische Querschnittsansicht des in 17 veranschaulichten
Stromversorgungssteuergeräts für Glühkerzen;
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein schematisches Schaubild, das ein Stromversorgungssteuersystem
für Glühkerzen, welches aus einem (nachfolgend
einfach als ein „Glühkerzensteuergerät 6"
bezeichneten) Stromversorgungssteuergerät 6 für
Glühkerzen und seiner peripheren bzw. dezentralen elektrischen
Anlage besteht, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 1 gezeigt,
umfasst das Stromversorgungssteuersystem für Glühkerzen
eine Maschine 1, einen Schlüsselschalter 2,
eine Batterie 3, Glühkerzen 4a, 4b, 4c und 4d,
eine Maschinensteuereinheit 5 und ein Glühkerzensteuergerät 6.
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Die
Maschine 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
hat vier (nicht abgebildete) Zylinder. Wenn der Schlüsselschalter 2 eingeschaltet
ist, ist das Glühkerzensteuergerät 6 dahingehend
ausgestaltet, dass es die Glühkerzen 4a bis 4d auf
der Grundlage der aus der Maschinensteuereinheit 5 ausgegebenen
Steuersignal steuert oder ein-/auszuschaltet.
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Die
Glühkerzen 4a bis 4d sind derart bereitgestellt,
dass sie in jeweilige Verbrennungskammern der vier Zylinder auskragen
bzw. hineinragen. Jede der Glühkerzen 4a bis 4d umfasst
beispielsweise eine keramische Heizung. Wenn Strom zugeführt wird,
werden die keramischen Heizungen erwärmt, um die Temperatur
in den Verbrennungskammern zu erhöhen. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist sichergestellt, dass die Maschine 1 ein
Kompressionsverhältnis in dem Bereich von 15 bis 17 hat.
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Die
Maschinensteuereinheit 5 ist mit Fahrzeuginformationen
ausgestattet, welche die Spannung der Batterie 3, die Temperatur
der Verbrennungskammern und Ein-/Aus-Signale des Schlüsselschalters 2 umfassen.
Für jede der Glühkerzen 4a bis 4b bestimmt
die Maschinensteuereinheit 5 auf der Grundlage der in der
Maschinensteuereinheit 5 gesammelten Fahrzeuginformationen
ein Ein-/Ausschalten der Stromversorgung. Falls Strom zuzuführen
ist, gibt die Maschinensteuereinheit 5 mit Unterbrechungen
Steuersignale mit vorbestimmter Zeitsteuerung, beispielsweise bei
PWM-Steuerung mit einer Frequenz von mehreren Zehnern von Hz, an das
Glühkerzensteuergerät 6 aus.
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Wenn
der Schlüsselschalter 2 eingeschaltet ist, führt
das Glühkerzensteuergerät 6 den Glühkerzen 4a bis 4d gemäß den
Steuersignalen von der Maschinensteuereinheit 5 Strom zu
bzw. versorgt sie mit Strom. Insbesondere lässt es das
Glühkerzensteuergerät 6 vor Anlassen
der Maschine 1, falls die Temperatur der Verbrennungskammern
niedrig ist und es erforderlich ist sie zu erhöhen, gemäß den Steuersignalen
von der Maschinensteuereinheit 5 zu, dass die Batterie 3 eine
effektive Spannung von beispielsweise 11 V an die Glühkerzen 4a bis 4d anlegt.
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Nach
Starten bzw. Anlassen der Maschine 1 wird ein Nachglühen
vorzugsweise für zehn oder mehr Minuten durchgeführt,
um die Temperatur der Verbrennungskammern so hoch wie beispielsweise 900
Grad Celsius zu halten, um dadurch die Verbrennungsstabilität
der Maschine 1 zu erhöhen. Speziell wird, wenn
den Glühkerzen 4a bis 4d unter der Nachglühsteuerung
Strom zugeführt wird, eine effektive Spannung von beispielsweise
14 V an die Glühkerzen angelegt, um die Temperatur der
Verbrennungskammern auf 900 Grad Celsius zu halten.
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Außerdem
kann nach Starten der Maschine 1 eine „nachträgliches-Glühen"-Steuerung
gemäß den Steuersignalen von der Maschinensteuereinheit 5 auf
dieselbe Weise wie das „Nachglühen" durchgeführt
werden, um ein Dieselpartikelfilter (DPF) durch Verbrennung von
Partikelelementen (PM) zu regenerieren, welche das DPF verstopft
haben.
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Unter
der nachträgliches-Glühen-Steuerung wird die Temperatur
in den Verbrennungskammern zeitweise auf 900 Grad Celsius erhöht,
um Abgas mit hoher Temperatur zu erzeugen. Alternativ kann die elektrische
Last erhöht werden, indem Strom zu den Glühkerzen
für die Erhöhung von Kraftstoff zugeführt wird,
um dadurch Abgas mit hoher Temperatur zu erzeugen. Wenn das Abgas
hoher Temperatur durch das DPF läuft, werden die Partikelelemente
(PM) verbrannt. In diesem Fall wird durch die Batterie 3 eine effektive
Spannung von beispielsweise 14 V an die Glühkerzen 4a bis 4d angelegt.
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Wenn
der Schlüsselschalter 2 eingeschaltet wird, stoppt
das Glühkerzensteuergerät 6 eine Zufuhr von
Strom zu den Glühkerzen 4a bis 4d.
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Nachfolgend
wird der Aufbau des Glühkerzensteuergeräts 6 beschrieben.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des Glühkerzensteuergeräts 6.
Ein Gehäuse 10, welches als eine äußere
Abdeckung des Glühkerzensteuergeräts 6 dient,
umfasst einen Harzabschnitt 110, der aus hartem Harz, wie
beispielsweise PPS und PBT gefertigt ist, und eine Abstrahleinrichtung
(Wärmeabstrahlelement) 11, die aus Metall, wie
beispielsweise Aluminium, gefertigt ist.
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3 zeigt
das Glühkerzensteuergerät 6 mit einer
Abdeckung 115, die daran von oberhalb der Abstrahleinrichtung 11 angebracht
ist. Wie aus den 2 und 3 ersichtlich,
hat der Harzabschnitt 110 vier Seiten 111, 112, 113 und 114,
die insgesamt einen Rahmen bilden, wobei die einzelne Abdeckung 115 eine
plattenförmige Form und drei Brücken 116, 117 und 118 aufweist,
die eine Brücke zwischen den Seiten 111 und 113 bilden.
Auf diese Weise hat der Harzabschnitt 110 insgesamt eine
Form einer rechteckigen Box, wobei die der Abdeckung 115 gegenüberliegende
Seite offen ist.
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Anschließend
wird aus Gründen der Einfachheit die Seite der Abdeckung 115 in
Bezug auf die Richtung senkrecht zu der Abdeckung 115 als „Deckel"
bzw. „oben" und die Seite der Abstrahleinrichtung 11 (vgl. 2)
als ein „Boden" bzw. „unten" angesehen. Die Abdeckung 115 und
die Abstrahleinrichtung 11 sind separat von den Seiten 111 bis 114 bereitgestellt.
Wie in 2 gezeigt, ist die Abdeckung 115 an einer
Stufe 10a fixiert bzw. befestigt, welche um den gesamten
Umfang des Rahmens, der aus den vier Seiten 111 bis 114 gefertigt
ist, über die oberen inneren Seitenabschnitte der Seiten 111 bis 114 gebildet
ist. Zudem ist die Abstrahleinrichtung 11, beispielsweise
mittels eines Klebstoffes, an den vier Seiten 111 bis 114 über
die unteren inneren Seitenabschnitte der Seiten 111 bis 114 fixiert.
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Eine
elektrische Schaltung des Glühkerzensteuergeräts 6,
welches später beschrieben wird, ist in einem durch die
Seiten 111 bis 114, die Abdeckung 115 und
die Abstrahleinrichtung 11 definierten Raum untergebracht.
Um die elektrische Schaltung vor Wasser oder Feuchtigkeit zu schützen,
ist der Raum mit einem auf Gelsilikon basierenden Harz oder einem
einen Füller enthaltenden Silikonharz mit guter thermischer
Leitfähigkeit, oder einem Epoxydharz oder Gel gefüllt,
um so die elektrische Schaltung zu versiegeln. Für die
Versiegelung der elektrischen Schaltung können andere Harze,
wie beispielsweise derartige mit Feuchtigkeitsdichtigkeit oder die
spannungsarm sind, verwendet werden.
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Wie
in 2 gezeigt, hat die Seite 111 eine äußere
Fläche, welche von rechts, wie in 2 dargestellt,
mit Auskragungen bzw. Vorsprüngen eines ersten Verbinders 121 zum
Verbinden bzw. Anschließen der Batterie 3 mit
dem bzw. an das Glühkerzensteuergerät 6,
eines zweiten Verbinders 122 zum Verbinden bzw. Anschließen
der vier Glühkerzen 4a bis 4d mit dem
bzw. an das Glühkerzensteuergerät 6, und
einem dritten Verbinder 123 zum Verbinden bzw. Anschließen
der Maschinensteuereinheit 5 mit dem bzw. an das Glühkerzensteuergerät 6 versehen
ist.
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Die
Verbinder 121 bis 123 und der Harzabschnitt 110 sind
mit dem zuvor erwähnten harten Harz mit Inserttechnik einteilig
ausgeformt. Unter Verwendung der Inserttechnik können die
Verbinder 121 bis 123 und der Harzabschnitt 110 unter
Verwendung einer Metallform gleichzeitig ausgeformt werden. Dies
ist dahingehend vorteilhaft, dass die Anzahl von Schritten und Kosten
bei der Herstellung reduziert werden kann. Vorzugsweise ist jeder
der Verbinder 121 bis 123 in eine Vielzahl von
Verbinderabschnitten derart ausgeteilt, dass die beim Einfügen vorhandene
und auf weibliche Abschnitte angewendete Kraft bei der Zeit eines
Zusammenbaus reduziert werden kann.
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4 ist
ein Schaubild eines äußeren Erscheinungsbilds
der Abstrahleinrichtung 11, welche bei dem Boden des in 2 veranschaulichten
Glühkerzensteuergeräts 6 angegeben ist,
sowie eines Vielchipmoduls 20, welches an die Abstrahleinrichtung 11 fest
angeklebt und mit der Brücke 117 bedeckt ist.
Wie in 4 gezeigt, besteht die Abstrahleinrichtung 11 aus
einer rechteckigen Platte 11a und einer Vielzahl von Rippen 11b,
die fortlaufend an einer unteren Fläche der Platte 11a derart
gebildet sind, dass sie senkrecht zu der unteren Oberfläche sind.
Die Abstrahleinrichtung 11 ist aus Metall, wie beispielsweise Aluminium
oder einer Legierung davon, gefertigt, die eine thermische Leitfähigkeit
von ungefähr 200 W/(m·K) haben. Wie in 2 gezeigt, ist
die Abstrahleinrichtung 11 fest an den Harzabschnitt 110 angeklebt,
um einen Abschnitt des Gehäuses 10 zu bilden.
Die Abstrahleinrichtung 11 kann aus anderen Materialien
als Aluminium gefertigt sein. Beispielsweise kann die Abstrahleinrichtung 11 aus Metall
mit einer thermischen Leitfähigkeit von 50 W/(m·K)
oder mehr, wie beispielsweise Eisen oder Kupfer oder einer Legierung
davon, gefertigt sein.
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Nachfolgend
wird die elektrische Schaltung des Glühkerzensteuergeräts 6 ausführlich
beschrieben.
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Die
elektrische Schaltung des Glühkerzensteuergeräts 6 gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst: das in 4 gezeigte
Vielchipmodul 20, welches durch ein Harzformteil 29 verpackt
ist und umfasst: einen ersten, zweiten und dritten Sammelschienenabschnitt 31, 32 und 33,
die in 5 gezeigt sind, die vier Leistungselemente 21,
die in 6 gezeigt sind, und ein einzelnes Steuerelement 22;
Verstärkungskondensatoren 40a, 40b, 40c und 40d,
die in 2 gezeigt sind; einen Störungsreduktionskondensator 41;
und eine Störungsreduktionsinduktivität 42.
Die Leistungselemente 21 und das Steuerelement 22 entsprechen
jeweils den Leistungsabschnitten und der Steuereinrichtung, die
in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung genannt sind.
Das Harzformteil entspricht dem Harz, das in den Ansprüchen der
vorliegenden Erfindung genannt ist.
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5 ist
ein Schaubild, welches den ersten bis dritten Sammelschienenabschnitt 31 bis 33 veranschaulicht.
Wie in 2 und 5 gezeigt, sind der erste bis
dritte Sammelschienenabschnitt 31 bis 33 beispielsweise
durch Ausstanzen einer Metallplatte, wie beispielsweise aus Kupfer,
das eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, gefolgt von
Ausformen mit Inserttechnik des Resultierenden zusammen mit dem
Harzabschnitt 110. Abschnitte des ersten bis dritten Sammelschienenabschnitts 31 bis 33,
mit Ausnahme ihrer Endabschnitte, sind fest durch den Harzabschnitt 110 und
hauptsächlich durch die Brücken 116 bis 118 gehalten.
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Der
erste Sammelschienenabschnitt 31 hat einen rechteckigen
Querschnitt. Eine Endseite des ersten Sammelschienenabschnitts 31 dient
als ein erster Anschluss 311, der an einen Anschluss auf
der Seite der Batterie 3 anzuschließen ist, und
sie ist in dem ersten Verbinder 121 umfasst, um eine elektrische
Verbindung mit der Batterie 3 zu errichten. Der erste Sammelschienenabschnitt 31 ist
mit zwei nach außen gerichteten Vorsprüngen 312 ausgestattet,
die zu Energiequellenstiften 23c verbunden sind, was später
beschrieben wird.
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Der
zweite Sammelschienenabschnitt 32 hat einen rechteckigen
Querschnitt und besteht aus vier zweiten Sammelschienen 32a, 32b, 32c und 32d mit verschiedenen
Längen. Die zweiten Sammelschienen 32a bis 32d haben
Enden, die als zweite Anschlüsse 321 dienen, um
an Anschlüssen auf der Seite der Glühkerzen 4a bis 4d angeschlossen
zu werden. Diese Anschlüsse 321 sind in dem zweiten Verbinder 122 umfasst,
um eine elektrische Verbindung mit den jeweiligen Glühkerzen 4a bis 4d zu
errichten. Die Enden der zweiten Sammelschienen 32a bis 32d,
welche sich auf der gegenüberliegenden Seite der Enden
befinden, die als die Anschlüsse 321 dienen, sind
vertikal nach oben gebogen. Die äußeren Flächen
dieser gebogenen Enden der zweiten Sammelschienen 32a bis 32d sind
zu jeweiligen Energiestiften 24a verbunden, was später
beschrieben wird.
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Der
dritte Sammelschienenabschnitt 33 hat einen rechteckigen
Querschnitt und besteht aus fünf dritten Sammelschienen 33a, 33b, 33c, 33d und 33e. Die
Enden an einer Seite der dritten Sammelschienen 33a, 33b, 33c und 33d dienen
als dritte Anschlüsse 331, die an jeweilige Anschlüsse
der Maschinensteuereinheit 5 anzuschließen sind.
Diese Anschlüsse 331 sind in dem dritten Verbinder 123 umfasst,
um eine elektrische Verbindung mit der Maschinensteuereinheit 5 zu
errichten. Die Enden der dritten Sammelschienen 33a bis 33d,
welche sich auf der gegenüberliegenden Seite der Enden
befinden, die als die Anschlüsse 331 dienen, sowie
ein Ende der Sammelschiene 33e, sind vertikal nach oben
gebogen, wobei einige Enden auseinanderfallen. Die äußeren
Flächen dieser gebogenen Enden der dritten Sammelschiene 33a bis 33e sind
zu jeweiligen Steuerstiften 25a verbunden, was später
beschrieben wird.
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Die
dritten Sammelschienen 33a und 33b dienen als
Signalleitungen zum Senden/Empfangen von Signalen zu/von der Maschinensteuereinheit 5. Die
dritte Sammelschiene 33c dient als Leitungsdraht zum Weiterleiten
von Strom, welcher von der Batterie 3 über ein
Hauptrelais zugeführt wird. Die dritte Sammelschiene 33d dient
als ein Erdungsleitungsdraht, welcher beispielsweise mit der Körpererde
geerdet ist. Die dritte Sammelschiene 33e ist an die dritten
Sammelschienen 33d und 33c jeweils über
den Störungsreduktionskondensator 41 und den Störungsreduktionsinduktivität 42 elektrisch
angeschlossen. Bei den dritten Sammelschienen 33c bis 33e sind
alle Enden mit Ausnahme der dritten Anschlüsse 331 vertikal
nach oben gebogen, wobei die oberen Flächen dieser gebogenen
Enden mit den Steuerstiften 25a verbunden sind.
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Von
dem ersten bis dritten Sammelschienenabschnitt 31 bis 33 tragen
der erste Sammelschienenabschnitt 31, der den batterieseitigen
Anschluss hat, und der zweite Sammelschienenabschnitt 32, der
die glühkerzenseitigen Anschlüsse hat, im Vergleich
zu dem dritten Sammelschienenabschnitt 33 einen sehr großen
Strom. Daher ist es erforderlich, dass der erste und zweite Sammelschienenabschnitt 31 und 32 jeder
einen größeren Querschnittsbereich senkrecht zu
der Richtung des Strompfads hat als derjenige des dritten Sammelschienenabschnitts 33.
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Speziell
hat jeder des ersten und zweiten Sammelschienenabschnitts 31 und 32 vorzugsweise eine
ausreichend große Dicke von 0,5 bis 1,0 mm und einen Querschnittsbereich
von 0,5 bis 20 mm'' senkrecht zu der Richtung des Strompfads. Im
Vergleich mit einer Kupferfolie mit einem Querschnittsbereich von
ungefähr 0,03 bis 0,3 mm2 senkrecht
zu der Richtung des Strompfads, können die Sammelschienenabschnitte 31 und 32,
welche die vorangehende Dicke haben, den elektrischen Widerstand drastisch
reduzieren und die Heizkraft herabsetzen. Außerdem kann,
da die Sammelschienenabschnitte 31 und 32 jeder
eine relativ größere Dicke haben, die Verdrahtungsbreite
in diesen Abschnitten kleiner gemacht werden, und zwar insoweit
wie diejenige bei der herkömmlichen Kupferfolie.
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Darüber
hinaus kann die Heizkraft der ersten und zweiten Sammelschienenabschnitte 31 und 32 unterbunden
bzw. gesenkt werden, und daher kann auch eine thermische Übertragung
von den Sammelschienenabschnitten 31 und 32 zu
dem Vielchipmodul 20 unterbunden werden.
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Nachfolgend
wird das Vielchipmodul 20 beschrieben, welches an den ersten
bis dritten Sammelschienenabschnitt 31 bis 33 elektrisch
angeschlossen ist.
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6 ist
ein schematisches Schaubild, welches das Innere des Vielchipmoduls 20 veranschaulicht.
Wie in 6 gezeigt, umfasst das Vielchipmodul 20 die
vier Leistungselemente 21, das Steuerelement 22,
einen Leitungsrahmen 23, vier Energieleitungen 24,
die an die jeweiligen Leistungselementen 21 elektrisch
angeschlossen sind, und neun Steuerleitungen 25, die an
das Steuerelement 22 elektrisch angeschlossen sind. In
dem Vielchipmodul 20 sind diese Komponenten beispielsweise
mit einem Epoxydharz ausgeformt (welches dem in den Ansprüchen
genannten Harz entspricht). Das Harzformteil 29, welches
beispielsweise aus dem Epoxydharz gefertigt ist, bildet die äußere
Abdeckung des Vielchipmoduls 20.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die vier Leistungselemente 21,
das Steuerelement 22 und der Leitungsrahmen einteilig ausgeformt,
so dass sie ein Gebilde bereitstellen, welches ein Drahtbonden zwischen
den Leistungselementen 21 und dem Steuerelement 22 vereinfacht.
Alternativ dazu können die Leistungselemente 21 und
der Leitungsrahmen 23 separat von dem Steuerelement 22 ausgeformt
sein. Das von dem Steuerelement 22 separate Harzausformen
der Leistungselemente 21 ist dahingehend vorteilhaft, dass
die in den Leistungselementen 21 erzeugte Wärme,
die eine große Heizkraft hat, wahrscheinlich nicht an das
Steuerelement 22 übertragen wird, welches einen
relativ geringen Wärmewiderstand hat.
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Der
Leitungsrahmen 23 ist aus Metall gefertigt, wie beispielsweise
Kupfer, und umfasst eine Platte 23a, zwei Energiequellenleitungen 23b und zwei
Energiequellenstifte 23c. Die Platte 23a hat eine rechteckige
Form und jede Energiequellenleitung 23b hat eine L-Form.
Jede Energiequellenleitung 23b hat ein Ende, das mit dem
Energiequellenstift 23c mit einer L-Form versehen ist,
welcher nach oben gebogen ist. Die Energiequellenstifte 23c sind mit
den Vorsprüngen 312 des ersten Sammelschienenabschnitts 31 verbunden,
um eine elektrische Verbindung mit der Batterie 3 zu errichten.
Die Platte 23a, die Energiequellenleitungen 23b und
die Energiequellenstifte 23c sind durch Formstanzen eine Kupferplatte
oder dergleichen einteilig geformt.
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Der
Leitungsrahmen 23 und die Abstrahleinrichtung 11 entsprechen
insgesamt dem in den Ansprüchen genannten Wärmeabstrahlelement.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat einen Aufbau, bei
welchem eine Abstrahlung hauptsächlich durch die Abstrahleinrichtung 11 ausgeführt
wird. Alternativ dazu kann es so konfiguriert sein, dass die Abstrahleinrichtung 11 beseitigt
ist, um zuzulassen, dass nur der Leitungsrahmen 23 Abstrahlung
ausführt.
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Das
Steuerelement 22 ist fest an eine Position gelötet,
die sich in Bezug auf das Zentrum der oberen Fläche der
Platte 23a etwas näher an dem dritten Sammelschienenabschnitt 33 befindet.
Die vier Leistungselemente 21 sind fest an die jeweiligen vier
Ecken an der oberen Fläche der Platte 23a gelötet.
Um die thermische Übertragung von den Leistungselementen 21 zu
dem Steuerelement 22 zu unterbinden, können die
Leistungselemente 21 an einer anderen Platte als derjenigen
für das Steuerelement 22 montiert sein, was von
einem Drahtbonden zum Verbinden der Leistungselemente 21 und
des Steuerelements 22 gefolgt wird.
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Das
Steuerelement 22 ist eine integrierte Schaltung, welche
eine prismatische Form hat, die gemäß den von
der Maschinensteuereinheit 5 gesendeten Steuersignalen
Signale an die vier Leistungselementen 21 mit einer Phasenverschiebung sendet.
Auf diese Weise wird die Schaltzeitsteuerung der Leistungselemente 21 gesteuert.
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7 ist
ein schematisches Schaubild, welches den Aufbau von einem der Leistungselemente 21 veranschaulicht.
Wie aus 7 ersichtlich, besteht das Leistungselement 21 aus
einem MOSFET mit drei Anschlüssen, welcher ein Schaltelement
ist und eine prismatische Form hat. Das Leistungselement 21 ist
als eine sogenannte Flächenkonfiguration konfiguriert,
bei welcher Anschlüsse nach oben in der Reihenfolge eines
Drain (Senke) 211, eines Gates (Gatter) 212 und
einer Source (Quelle) 213 von der Fläche, an welcher
das Leistungselement 21 fixiert ist, angeordnet sind.
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Die
Drains 211 der einzelnen Leistungselemente 21 sind
fest mit dem Leitungsrahmen 23 durch Löten oder
dergleichen zur elektrischen Verbindung verbunden. Die Gates 212 sind
an das Steuerelement 22 durch Drahtbonden derart elektrisch
angeschlossen, dass von dem Steuerelement 22 gemäß den
Steuersignalen Spannung an die Gates 212 angelegt werden
kann. Die Sources bzw. Quellen 213 sind an die Enden der
vier Energieleitungen 24 durch Drahtbonden angeschlossen.
Die Enden der Energieleitungen 24, welche Enden den sourceseitigen Enden
gegenüber liegen, sind mit L-förmigen Energiestiften 24a versehen.
Die einzelnen Energiestifte sind mit den Enden der zweiten Sammelschienen 32a bis 32d zur
elektrischen Verbindung verbunden. Mit diesem Aufbau wird Strom,
welcher dem Leitungsrahmen 23 von den Batterie 3 zugeführt
wird, geeignet zu den Glühkerzen 4a bis 4d weitergeleitet, wenn
die Leistungselemente 21 geschaltet werden.
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Wie
in 6 gezeigt, sind die Enden der neun Steuerleitungen 25 durch
Drahtbonden an das Steuerelement 22 elektrisch angeschlossen.
Die Enden der Steuerleitungen 25 gegenüber den
steuerelementseitigen Enden sind mit den L-förmigen Steuerstiften 25a ausgestattet.
Auf diese Weise sind die Steuerleitungen 25 an den dritten
Sammelschienenabschnitt 33 elektrisch angeschlossen.
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Die
Steuerstifte 25a sind derart bereitgestellt, dass sie auf
die gegenüberliegende Seite der Energiestifte 24a und
der Energiequellenstifte 23c auskragen bzw. vorspringen.
Dies kann große Abstände zwischen den Steuerstiften 25a und
zwischen den Energiestiften 24a und den Energiequellenstiften 23c bereitstellen
und wird die Steuerstifte 25a nicht benachbart zu den Energiestiften 24a und
den Energiequellenstiften 23c anordnen. Als ein Ergebnis
wird die Streukapazität, die durch die elektrostatische Kopplung
von benachbarten Stiften verursacht wird, zwischen den Steuerstiften 25a,
zwischen den Energiestiften 24a und den Energiequellenstiften 23c,
und zwischen den Steuerstiften 25a, den Energiestiften 24a und
den Energiequellenstiften 23c reduziert.
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Auf
diese Weise kann es beispielsweise unterbunden werden, dass die
von dem Vielchipmodul 20 erzeugte elektromagnetische Störung
auf das Signalsystem und das Energiequellensystem innerhalb und
außerhalb des Glühkerzensteuergeräts 6 über die
Streukapazität überlagert wird.
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Es
ist anzuerkennen, dass sich der Ausdruck „Streukapazität"
auf die Streukapazität bezieht, welche der Schaltung selbst
inhärent ist. Es ist auch anzuerkennen, dass die Steuerstifte 25a zur
elektrischen Verbindung an eine Endseite des dritten Sammelschienenabschnitts 33 verbunden
sind.
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Die
Energieleitungen 24 und die Energiestifte 24a sowie
die Steuerleitungen 25 und die Steuerstifte 25a sind
durch Ausstanzen einer Kupferplatte oder dergleichen gebildet. Die
Komponente 24 und die Komponente 24a sind einteilig
bzw. einstückig gebildet, und die Komponente 25 und
die Komponente 25a sind einteilig bzw. einstückig
gebildet.
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Die
Leistungselemente 21 und das Steuerelement 22 sind
an dem Leitungsrahmen 23 nah beieinander angeordnet. Auf
diese Weise kann eine Verdrahtung bei Drahtbonden des Steuerelements 22 zu dem
Gate 212 jedes Leistungselements 21 verkürzt werden.
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Die
zuvor beschriebenen Komponenten 21, 22, 23, 24 und 25 sind
beispielsweise mit einem Epoxydharz ausgeformt, so dass das Harzformteil 29 mit
einer äußeren Erscheinung mit einer rechteckigen
Form gebildet ist.
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Das
zuvor beschriebene Vielchipmodul 20 ist beispielsweise
durch einen Klebstoff an der Abstrahleinrichtung 11 fixiert,
damit es sich bei dem Zentrumsabschnitt der oberen Fläche
der Platte 11a befindet, wie in 4 gezeigt,
wobei die L-förmigen Steuerstifte 25a und die
Energiestifte 24a sowie die Energiequellenstifte 23c nach
oben gebogen sind. Das Vielchipmodul 20 kann zur Fixierung
an die Platte 11a geschraubt sein.
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Durch
Fixierung des Vielchipmoduls 20 an die Abstrahleinrichtung 11 kann
die von den Leistungselementen 21 zum Schalten eines hohen Stroms
erzeugte Wärme direkt an die Abstrahleinrichtung 11 übertragen
werden, um die Wärme effektiv auf die Außenseite
des Gehäuses 10 abzustrahlen. Auf diese Weise
können, wenn Strom für eine lange Zeitdauer, beispielsweise
für 20 oder 30 Minuten, an die Glühkerzen 4a bis 4d geleitet
wird, um das Nachglühen oder das nachträgliche
Glühen auszuführen, die Leistungselemente 21,
das Steuerelement 22 und dergleichen keine Temperatur über
einem Betriebsgarantieniveau haben, und sie werden dadurch die gewünschte
Leistungsfähigkeit an den Tag legen.
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Vorzugsweise
umfasst zumindest ein Element unter den vier Leistungselementen 21 und
dem einen Steuerelement 22 einen (nicht abgebildeten) Temperatursensor.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Steuerelement 22 einen Temperatursensor.
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Die
Leistungselemente 21, die einen hohen Strom von 50 A oder
größer schalten, haben eine hohe Heizkraft. Daher
ist es von Belang, dass anormal große Wärme aufgrund
von beispielsweise Fehlfunktion erzeugt werden kann und das Vielchipmodul 20 ausfallen
kann. In dieser Hinsicht kann die Aufnahme eines Temperatursensors
in jedes der Leistungselemente 21 und das Steuerelement 22,
die auf dem einzelnen Leitungsrahmen 23 montiert sind, eine
Erfassung einer anormal hohen Temperatur ermöglichen, um
dadurch eine Übertragung der Steuersignale von dem Steuerelement 22 zu
den Leistungselementen 21 zu blockieren. Auf diese Weise kann
die anormale Wärmeerzeugung in beispielsweise den Leistungselementen 21 verhindert
werden.
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Das
Vielchipmodul 20, welches die Leistungselemente 21 und
das Steuerelement 22 integriert, kann derartige Vorteile,
wie beispielsweise eine Vereinfachung einer elektrischen Verdrahtung und
nahe Anordnung der Leistungselemente 21 und des Steuerelements 22,
genießen, da die Elemente 21 und 22 an
dem einzelnen Leitungsrahmen 23 montiert sind. Mit anderen
Worten, die nahe Anordnung der Leistungselemente 21 und
des Steuerelements 22 kann eine Abschätzung der
Temperatur der Leistungselemente 21 auf der Grundlage der
Temperatur ermöglichen, die durch den nur in dem Steuerelement 22 aufgenommenen
Temperatursensor erfasst wird. Auf diese Weise kann die Anzahl von
Temperatursensoren reduziert werden, welche zur Erfassung von anormaler
Temperatur erforderlich sind, so dass die entstehenden Kosten reduziert
werden.
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Das
Glühkerzensteuergerät 6 kann, zusätzlich
zu den Heraufsetzkondensatoren bzw. Verstärkungskondensatoren 40a bis 40d,
dem Störungsreduktionskondensator 41 und der Störungsreduktionsinduktivität 42,
vorzugsweise mit einer Diode und Widerständen ausgestattet
sein.
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Die
in 2 gezeigten Verstärkungskondensatoren 40a bis 40d bestehen
aus gestapelten Kondensatoren bzw. Stapelkondensatoren. Von zwei (nicht
abgebildeten) Leitungsstiften, die derart bereitgestellt sind, dass
sie aus den Verstärkungskondensatoren 40a bis 40d auskragen,
ist einer mit einer Endseite des dritten Sammelschienenabschnitts 33 verbunden,
und der andere ist mit den Steuerstiften 25a verbunden.
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Die
Verstärkungskondensatoren 40a bis 40d sind
derart konfiguriert, dass sie die an die Gates 212 der
Leistungselemente 21 durch das Steuerelement 22 angelegte
Spannung anheben, um dadurch die Gates 212 anzusteuern
und zuzulassen, dass die Leistungselemente 21 ein Schalten
ausführen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind, da vier Leistungselemente 21 bereitgestellt sind,
vier Verstärkungskondensatoren 40a bis 40d bereitgestellt.
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Der
Störungsreduktionskondensator 41 und die Störungsreduktionsinduktivität 42 dienen
als Störungsfilter und schneiden folglich die von der elektrischen
Schaltung in dem Glühkerzensteuergerät 6 erzeugte
elektromagnetische Störung ab. Der Störungsreduktionskondensator 41 ist
derart montiert, dass er eine Brücke zwischen den Komponenten 33d und 33e des
dritten Sammelschienenabschnitts 33 schlägt. Die
Störungsreduktionsinduktivität 42 ist
derart montiert, dass sie eine Brücke zwischen den Komponenten 33c und 33e des
dritten Sammelschienenabschnitts 33 schlägt.
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Vorzugsweise
können eine Diode, beispielsweise eine (nicht abgebildete)
Zenerdiode, oder ein (nicht abgebildeter) Widerstand parallel zu
beispielsweise der Störungsreduktionsinduktivität 42 montiert sein,
um die Stoßspannung zu absorbieren, welche von außerhalb
des Glühkerzensteuergeräts 6 angelegt
würde, und um das Vielchipmodul 20 vor der Stoßspannung
zu schützen.
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(Modifikationen)
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Bisher
wurde ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Die vorliegende Erfindung sollte nicht als auf das
vorangehende Ausführungsbeispiel beschränkt angesehen
werden, sondern sie kann auf verschiedenste Ausführungsbeispiele
angewendet werden, ohne sich vom Geist der Erfindung zu entfernen.
In der folgende Beschreibung hat, wann immer ein Ausdruck „Glühkerzensteuergerät"
Verwendung findet, der Ausdruck die Absicht, sich auf ein „Stromversorgungssteuergerät für
Glühkerzen" zu beziehen. Darüber hinaus sind bei den
folgenden Modifikationen Komponenten, die zu denjenigen in dem vorangehenden
Ausführungsbeispiel identisch oder gleich sind, zum Zwecke
einer Verkürzung der Erläuterung dieselben Bezugszeichen
gegeben.
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Bei
der Konfiguration des vorangehenden Ausführungsbeispiels
wurde das einzelne Glühkerzensteuergerät 6 für
die vier Glühkerzen 4a bis 4d verwendet.
Alternativ dazu kann das einzelne Glühkerzensteuergerät 6,
falls eine Maschine sechs Zylinder hat, für sechs Glühkerzen
verwendet werden. Ein in diesem Fall verwendetes Vielchipmodul kann
vorzugsweise sechs Leistungselemente, ein Steuerelement und einen
Leitungsrahmen umfassen, die alle in einem Harzformteil umfasst
sind.
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Alternativ
kann ein Glühkerzensteuergerät für eine
Glühkerze Verwendung finden. Speziell kann beispielsweise
eine Vierzylindermaschine vier Glühkerzen und vier Glühkerzensteuergeräte
verwenden. In diesem Fall kann das Steuerelement 22, anhand des
Beispiels des vorangehenden Ausführungsbeispiels, in der
Maschinensteuereinheit 5 installiert sein, um das Steuerelement 22 in
dem Glühkerzensteuergerät 6 wegzulassen.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde die elektrische
Schaltung in dem Glühkerzensteuergerät 6 vollständig
durch die Sammelschienenabschnitte 31, 32 und 33 konfiguriert.
Alternativ kann bei Weglassen des dritten Sammelschienenabschnitts 33,
welcher nur einen kleinen Strom weiterleitet, beispielsweise ein
Keramiksubstrat, welches Wärmewiderstand hat, zur Konfiguration
der elektrischen Schaltung Verwendung finden.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde der dritte
Sammelschienenabschnitt 33 mit den Verstärkungskondensatoren 40a bis 40d montiert,
die jeder beispielsweise aus gestapelter Keramik bestehen, die eine
große Kapazität hat. Alternativ können,
wie in 8 gezeigt, welche eine Modifikation des in 6 veranschaulichten
Vielchipmoduls 20 zeigt, chipähnliche Verstärkungskondensatoren 400a bis 400d,
die eine kleinere Kapazität und Größe
als die gestapelten keramischen Kondensatoren haben, in das Vielchipmodul 20 aufgenommen
sein, um auf eine ähnliche Weise wie die Verstärkungskondensatoren 40a bis 40d zu
dienen.
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Auf
diese Weise kann eine Verkleinerung des Glühkerzensteuergeräts 6 realisiert
werden. Die Anzahl der in diesem Fall verwendeten Steuerstifte 25a beträgt
fünf. Insbesondere ist von den neun Steuerleitungen 25 ein
Ende von jeder der Steuerleitungen 25, an welchen die Verstärkungskondensatoren 400a bis 400d montiert
sind, an den Erdungsleitungsdraht des dritten Sammelschienenabschnitts 33 angeschlossen,
statt an den Steuerstift 25a angeschlossen zu sein.
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In ähnlicher
Weise kann, wie in 9 gezeigt, die bei dem vorangehenden
Ausführungsbeispiel verwendete Zenerdiode in das Vielchipmodul 20 als
eine kleinformatige Diode 43 zur Absorption von Stoßspannung
aufgenommen sein. Mit dieser Konfiguration kann die Stoßspannung,
welche zufällig von außerhalb des Glühkerzensteuergeräts 6 angewendet
wird, absorbiert werden, um dadurch das Vielchipmodul 20 vor
der Stoßspannung zu schützen.
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Wie
in 10 gezeigt, kann der in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel
verwendete Widerstand derart montiert sein, dass er mit den Steuerleitungen 25 in
Reihe geschaltet ist, um als ein Absorptionswiderstand 44 zur
Absorption von externer Stoßspannung zu dienen.
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Alternativ
können ein chipähnlicher Störungsreduktionskondensator 410 und
eine kleinformatige Störungsreduktionsinduktivität 420 derart montiert
sein, dass sie zu den jeweiligen Steuerleitungen 25 in
Reihe geschaltet sind, um auf eine ähnliche Weise wie der
Störungsreduktionskondensator 41 und die Störungsreduktionsinduktivität 42 zu
wirken. Auf diese Weise kann das Glühkerzensteuergerät 6 verkleinert
werden. Die Anzahl der in diesem Fall verwendeten Steuerstifte 25a beträgt
fünf. Insbesondere ist von den neun Steuerleitungen 25 ein Ende
von jeder der Steuerleitungen 25, an welchen die Verstärkungskondensatoren 400a bis 400d montiert
sind, an die geerdete dritte Sammelschiene 33d des dritten
Sammelschienenabschnitts 33 angeschlossen, statt an den
Steuerstift 25a angeschlossen zu sein.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde das Vielchipmodul 20 unter
Verwendung eines Klebstoffes oder Schrauben an der Abstrahleinrichtung 11 fixiert.
Alternativ kann eine Aussparung bei dem Zentrum der Platte 11a der
Abstrahleinrichtung 11 vorgesehen sein, in welche das Vielchipmodul 20 eingepasst
ist, wodurch das Vielchipmodul 20 an der Abstrahleinrichtung 11 fixiert
sein kann.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel haben der erste,
zweite und dritte Sammelschienenabschnitt 31, 32 und 33 jeweils
eine, vier und fünf Sammelschiene/n verwendet, um die elektrische
Schaltung des Glühkerzensteuergeräts 6 zu konfigurieren.
Es gibt jedoch keine Beschränkung bei der Anzahl von Sammelschienen
in den Sammelschienenabschnitten 31 bis 33, welche
die elektrische Schaltung konfigurieren.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel sind der erste bis
dritte Verbinder 121 derart bereitgestellt worden, dass
sie von der äußeren Fläche der Seite 11 auskragen
bzw. vorspringen. Alternativ können der erste und zweite
Verbinder 121 und 122, wie beispielsweise in 11 gezeigt,
als von der Seite 111 auskragend bzw. vorspringend bereitgestellt sein,
und der dritte Verbinder 123 kann als von der Seite 113 auskragend
bzw. vorspringend bereitgestellt sein. In diesem Fall können
die Anordnung und Formen des ersten bis dritten Sammelschienenabschnitts 31 bis 33 geeignet
geändert werden.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde jedes Leistungselement 21 durch
den MOSFET mit drei Anschlüssen konfiguriert, welcher den
Drain 211, das Gate 212 und die Source 213 hat. Alternativ
kann ein MOSFET mit vier Anschlüssen Verwendung finden,
der zusätzlich mit einem schwarzen Gate ausgestattet ist.
Alternativ kann der MOSFET anstelle eines Flächentyps von
dem Grubentyp (engl.: trench type) sein, wie in 12 gezeigt.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde das Temperaturelement
nur bei dem Steuerelement 22 umfasst. Alternativ können
alle Leistungselemente 21 und das Steuerelement 22 Temperatursensoren
umfassen, um mehr akkurate Temperatur dieser Elemente zu der Maschinensteuereinheit 5 zurückzukoppeln.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde nur Löten
zum Verbinden bzw. Zusammenfassen aller Energiestifte 24a mit
den Enden der Sammelschiene bei dem zweiten Sammelschienenabschnitt 32 verwendet.
Alternativ kann beispielsweise Laserschmelzen für das Verbinden
Verwendung finden.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde für
die Komponenten 23b und 23c, für die Komponenten 24 und 24a und
für die Komponenten 25 und 25a eine einteilige
Ausgestaltung ausgeführt. Alternativ können Stifte
separat von Leitungen unter Verwendung von verschiedenen Materialien
vorbereitet werden und dann zum Zusammenfassen integriert werden.
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Beispielsweise
wurden bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel vier Leistungselemente 21 an
den vier Ecken der rechteckigen Platte 23a angebracht.
Alternativ können die Leistungselemente 21, wie
in 13 gezeigt, an die rechteckige Platte 23a derart
angebracht werden, dass sie entlang ihrer longitudinalen Seite mit
einem gleichen Abstand dazwischen nebeneinander liegen.
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14 zeigt
ein vergleichendes Beispiel von 13. In 13 sind
Leistungselemente 621 an verschiedenen Platten 623a montiert,
um eine elektrische Verbindung zwischen einem ersten Sammelschienenabschnitt 631 und
den Leistungselementen 621 zu errichten.
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Wird
das in 13 gezeigte Beispiel mit dem in 14 gezeigten
vergleichenden Beispiel verglichen, kann das Erstere die Länge
der elektrischen Pfade, die zwischen den Leistungselementen 21 verbinden,
oder zwischen den Drains 211 der Leistungselemente 21 verbinden
(siehe die Pfeile in 13 und 14) drastisch
reduzieren, um dadurch den elektrischen Widerstand über
den Drains 211 zu reduzieren. Auf diese Weise kann die
Potentialdifferenz zwischen den Drains 211 auf ein kleines
Niveau gedrückt werden, wodurch die Heizkraft in den Leistungselementen 21 und
der Platte 23a reduziert werden kann.
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Wie
in 15 gezeigt, kann die Länge der Energieleitungen 24,
die mit den Leistungselementen 21 zu verbinden sind, gleichmäßig
gemacht bzw. vereinheitlicht werden, so dass die Energieleitungen 24 gegenüber
von den jeweiligen Leistungselementen 21 angeordnet sein
können. Auf diese Weise kann die Länge des elektrischen
Pfads von dem ersten Anschluss 311, der durch die Leistungselemente 21 und den
Leitungsrahmen 23 zu dem zweiten Anschluss 321 läuft,
zwischen den Zylindern der Maschine 1 gleichmäßig
gemacht werden. Als ein Ergebnis kann eine Variation bei der Stromzufuhr
zu den bzw. Stromversorgung der Glühkerzen 4a bis 4d zwischen den
Zylindern reduziert werden, wodurch die an die Glühkerzen 4a bis 4d angelegte
Spannung gleichmäßig gemacht werden kann.
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Auf
diese Weise kann es verhindert werden, dass beispielsweise die Heizkraft
und die Wärmeerzeugungszeitsteuerung der an den jeweiligen
Zylinder angebrachten Glühkerzen 4a bis 4d zwischen den
Zylindern variiert. Folglich können die einzelnen Glühkerzen 4a bis 4d gleichermaßen
eine Funktion einer Temperaturerhöhung ausüben.
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Insbesondere
ist es vorzuziehen, dass kombinierte Widerstände R1 bis
R4 von Widerständen gleichermaßen auf 5 mΩ in
den Ersatzschaltungen gesetzt sind, die von dem ersten Anschluss 311 starten
und bis zu den zweiten Anschlüssen 321 gehen, wie
in 16 gezeigt. Wird beispielsweise von dem ersten
Anschluss 311 gestartet, kann jede Ersatzschaltung entlang
der Richtung des Stromflusses sequentiell durch den ersten Sammelschienenabschnitt 31,
die Verbindung zwischen dem ersten Sammelschienenabschnitt 31 und
dem Energiequellenstift 23c, den Leitungsrahmen 23,
den Bondabschnitt zwischen dem Leistungselement 21 und
dem Draht, die Energieleitung 24, die Verbindung zwischen
dem Energiestift 24a und dem zweiten Sammelschienenabschnitt 32,
und den zweiten Sammelschienenabschnitt 32 laufen und dann
den zweiten Anschluss 321 erreichen.
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Auf
diese Weise kann eine Wärmeerzeugung in den elektrischen
Pfaden von dem ersten Anschluss 311 zu den Glühkerzen 4a bis 4d vorteilhaft unterbunden
werden, während die Glühkerzen 4a bis 4d mit
Strom versorgt werden. Die kombinierten Widerstände R1
bis R4 entsprechen jeder dem in den Ansprüchen genannten
Verdrahtungswiderstand.
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Die
kombinierten Widerstände R1 bis R4 entsprechen jeder einem
Wert, der abgeleitet wird, wenn der Widerstandswert des Leistungselements 21 als Null
angenommen wird. Die kombinierten Widerstände R1 bis R4
können nicht auf 5 mΩ beschränkt sein, sondern
sie können in den Bereich von 2 bis 20 mΩ fallen,
welcher dieselben Vorteile bereitstellen kann, wie zuvor beschrieben.
Die Schaltung hier ist derart gestaltet, dass in Hinblick auf den
für die Widerstände R1 bis R4 gesetzten Wert ein
Fehler von 95% bis 105% zulässig sein kann.
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Bei
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde sichergestellt,
dass die beispielsweise von den Leistungselementen 21 erzeugte
Wärme hauptsächlich von der Abstrahleinrichtung 11 abgestrahlt
wird. 17 zeigt ein Glühkerzensteuergerät 66,
und 18 zeigt einen Querschnitt des in 17 gezeigten
Glühkerzensteuergeräts 66. Wie in diesen Figuren
gezeigt, kann Wärme des Glühkerzensteuergeräts 66 nur
durch einen Leitungsrahmen 223 abgestrahlt werden, welcher
in einem Vielchipmodul 220 bereitgestellt ist. Auf diese
Weise kann das Glühkerzensteuergerät 66 stärker
verkleinert und vereinfacht werden als das Glühkerzensteuergerät 6 des
vorangehenden Ausführungsbeispiels.
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Bei
dem in 17 gezeigten Glühkerzensteuergerät 66 sind
der erste bis dritte Anschluss 311, 321 und 331 in
einem einzigen Öffnungsabschnitt untergebracht. Auf diese
Weise können die Verbinder, die mit der Batterie 3,
den Glühkerzen 4a bis 4d und der Maschinensteuereinheit 5 zu verbinden
sind, an einer Stelle bei dem Glühkerzensteuergerät 66 gesammelt
werden. Auf diese Weise kann der Verbinderabschnitt verkleinert
und vereinfacht werden, um den Freiheitsgrad bei dem Zusammenbau
des Glühkerzensteuergeräts 66 zu erhöhen.
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Wie
zuvor erwähnt, ist das Glühkerzensteuergerät 66 derart
konfiguriert, dass es von den Leistungselementen 21 erzeugte
Wärme nur durch den Leitungsrahmen 223 abstrahlt.
Daher kann der Leitungsrahmen 223 anstelle einer einfachen
Plattenform vorzugsweise eine größere Dicke bei
einem Anbau bzw. Lagerung bzw. Halterung 223d, an welchem
bzw. welcher die Leistungselemente 21 montiert sind, haben
als bei einer Platte 223a, so dass Wärmeabstrahlung
von der Lagerung 223d verbessert werden kann.
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Die
Konfiguration des Glühkerzensteuergeräts 6 kann
nicht auf diejenigen beschränkt werden, die bei dem vorangehenden
Ausführungsbeispiel und den Modifikationen beschrieben
sind, sondern kann geeignet geändert werden, ohne sich
vom Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
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Ein
elektrischer Pfad in dem Stromversorgungssteuergerät für
Glühkerzen, welcher an die Batterie 3, die Glühkerzen 4a bis 4d und
die Maschinensteuereinheit 5 elektrisch angeschlossen ist,
ist durch einen ersten bis dritten Sammelschienenabschnitt 31 bis 33 gebildet.
Das Vielchipmodul 20, welches das Ein-/Ausschalten der
Glühkerzen 4a bis 4d steuert, ist an
der Abstrahleinrichtung 11 mit dem Klebstoff oder dergleichen
fixiert. Dadurch wird die Wärme, welche beispielsweise
von dem Leistungselement 21 erzeugt wird, das einen hohen
Strom für eine lange Zeitdauer schaltet, über
den Leitungsrahmen 23 und die Abstrahleinrichtung 11,
wo das Leistungselement 21 montiert ist, nach außerhalb
des Gehäuses 10 abgestrahlt wird, wodurch das
Leistungselement 21 nicht die Temperatur des Betriebsgarantieniveaus überschreitet,
weshalb eine gewünschte Effizienz erlangt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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