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技術 内燃機関用点火コイル

出願人 愛三工業株式会社
発明者 菊田光浜田幹生
出願日 1995年11月9日 (25年3ヶ月経過) 出願番号 1995-317499
公開日 1997年5月20日 (23年9ヶ月経過) 公開番号 1997-134831
状態 未査定
技術分野 内燃機関の点火装置 変成器又はリアクトル一般
主要キーワード 両容器間 組付スペース 樹脂製筒体 配線支持 プラグソケット インサート樹脂成形 通電直後 通電開始直後
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(1997年5月20日)のものです。
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図面 (20)

課題

内燃機関用点火コイルにおいて、コアを極力小型に形成すると共に、一次コイル通電直後の誤着火を防止し得るコア構造とし、安定した点火作動を行う。

解決手段

一次コイル12及び二次コイル22を巻装する第1のコア2と、第1のコアに対し所定の位置に配置し第1のコアと共に磁気回路を形成する第2のコア3を備え、第1のコア2の軸方向の両端と第2のコア3との間に一対のエアギャップAGを形成するように第1及び第2のコア2,3を配置する。尚、一対のエアギャップAGは等しい間隔に形成することが望ましい。

概要

背景

内燃機関点火方式としては種々の方式のものが知られているが、このうち同時点火方式(ダブル点火方式とも呼ばれる)の点火コイルにおいては、一方の気筒圧縮工程にあって他方の気筒が排気工程にあるという関係の二つの気筒が選択され、これらの気筒に対して同時に出力高電圧印加されるように構成されている。例えば四気筒の内燃機関に関し、第1気筒と第4気筒が同時に点火され、第2気筒と第3気筒が同時に点火される場合において、例えば第1気筒が圧縮工程にあると、気筒内部の圧力が大であるので高電圧でも容易に放電しないが、第4気筒は排気工程にあって気筒内部の圧力が大気圧に近いので低電圧で容易に放電し、点火プラグ抵抗は無視し得る値となる。このため、第1気筒及び第4気筒の点火プラグが直列接続されている場合、排気工程にある第4気筒の点火プラグは殆ど抵抗とならず、圧縮工程にある第1気筒に対し略全ての出力高電圧が印加されることになる。従って、各点火プラグに対し点火コイルによって個別に高電圧が印加される場合と同様となる。

上記のような同時点火方式を実現する点火コイルとしては、例えば特開平4−226007号公報に開示されている。同公報で提案された発明は、複数組の第1の積層コア埋設した単一の容器樹脂製ハウジング内に複数組の第2の積層コア、一次コイル二次コイルをそれぞれ収納することとし、エンジンや車体への点火コイルの組付工数および組付スペースを低減し得るようにするものとされている。具体的には、C字型の積層コアとI字型の積層コアを有し後者にコイル巻装して成る点火コイルを、二組並設したものであり、同公報の図9に明らかなように各コイルの軸心に位置する一対のI字型の積層コアが平行に配置されている。

ところで、特に各点火プラグ毎に点火コイルを独立に有する点火装置に関し、正規点火時期より早く点火し誤着火惹起することが問題となっている。このような正規点火時期前に生ずる誤着火を防止する方法としては、一次コイル及び二次コイルの巻数比の低減や、一次コイルへの通電開始時電流上がり速度の低減があるが、何れも一般的には点火性能の低下を惹起することとなる。これに関し、例えば特開平5−340330号公報には、点火コイルの一次側の電流を通電遮断制御するためのパワートランジスタベース回路に、このベース電圧の急峻な立上りを制御するコンデンサを含む回路手段を設け、点火コイルの一次側の電流が滑らかに通電開始するようにして、過早着火防止用超高圧ダイオードを使用すること無く、点火コイルの一次電流の通電開始時に発生するプラス側の二次電圧を抑制する装置が提案されている。

概要

内燃機関用点火コイルにおいて、コアを極力小型に形成すると共に、一次コイル通電直後の誤着火を防止し得るコア構造とし、安定した点火作動を行う。

一次コイル12及び二次コイル22を巻装する第1のコア2と、第1のコアに対し所定の位置に配置し第1のコアと共に磁気回路を形成する第2のコア3を備え、第1のコア2の軸方向の両端と第2のコア3との間に一対のエアギャップAGを形成するように第1及び第2のコア2,3を配置する。尚、一対のエアギャップAGは等しい間隔に形成することが望ましい。

目的

そこで、本発明は、エアギャップを形成するコア構造の内燃機関用点火コイルにおいて、コアを極力小型に形成すると共に、一次コイル通電直後の誤着火を防止し得るコア構造とし、安定した点火作動を行ない得る内燃機関用点火コイルを提供することを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

一次コイル及び二次コイル巻装する第1のコアと、該第1のコアに対し所定の位置に配置し当該第1のコアと共に磁気回路を形成する第2のコアを備えた内燃機関用点火コイルにおいて、前記第1のコアの軸方向の両端と前記第2のコアとの間に一対のエアギャップを形成するように前記第1及び第2のコアを配置したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。

請求項2

前記第1のコアの両端に形成する一対のエアギャップを等しい間隔に形成したことを特徴とする請求項1記載の内燃機関用点火コイル。

請求項3

前記第1のコアをI字状に形成すると共に、前記第2のコアを、一対の脚部が略平行に延出するC字状に形成し、前記第2のコアの一対の脚部の間に前記エアギャップを介して第1のコアを配置し、D字状に形成したことを特徴とする請求項2記載の内燃機関用点火コイル。

請求項4

前記一次コイル、二次コイル及び第1のコアを二組備え、前記第1のコアをI字状に形成すると共に、前記第2のコアを、三つの脚部が略平行に延出するE字状に形成し、前記三つの脚部間に形成される二つの間隙に、夫々前記エアギャップを介して前記第1のコアを配置し、日字状に形成したことを特徴とする請求項2記載の内燃機関用点火コイル。

技術分野

0001

本発明は内燃機関用点火コイルに関し、特に磁気回路エアギャップを形成するコア構造で、同時点火方式にも好適な内燃機関用点火コイルに係る。

背景技術

0002

内燃機関の点火方式としては種々の方式のものが知られているが、このうち同時点火方式(ダブル点火方式とも呼ばれる)の点火コイルにおいては、一方の気筒圧縮工程にあって他方の気筒が排気工程にあるという関係の二つの気筒が選択され、これらの気筒に対して同時に出力高電圧印加されるように構成されている。例えば四気筒の内燃機関に関し、第1気筒と第4気筒が同時に点火され、第2気筒と第3気筒が同時に点火される場合において、例えば第1気筒が圧縮工程にあると、気筒内部の圧力が大であるので高電圧でも容易に放電しないが、第4気筒は排気工程にあって気筒内部の圧力が大気圧に近いので低電圧で容易に放電し、点火プラグ抵抗は無視し得る値となる。このため、第1気筒及び第4気筒の点火プラグが直列接続されている場合、排気工程にある第4気筒の点火プラグは殆ど抵抗とならず、圧縮工程にある第1気筒に対し略全ての出力高電圧が印加されることになる。従って、各点火プラグに対し点火コイルによって個別に高電圧が印加される場合と同様となる。

0003

上記のような同時点火方式を実現する点火コイルとしては、例えば特開平4−226007号公報に開示されている。同公報で提案された発明は、複数組の第1の積層コア埋設した単一の容器樹脂製ハウジング内に複数組の第2の積層コア、一次コイル二次コイルをそれぞれ収納することとし、エンジンや車体への点火コイルの組付工数および組付スペースを低減し得るようにするものとされている。具体的には、C字型の積層コアとI字型の積層コアを有し後者にコイル巻装して成る点火コイルを、二組並設したものであり、同公報の図9に明らかなように各コイルの軸心に位置する一対のI字型の積層コアが平行に配置されている。

0004

ところで、特に各点火プラグ毎に点火コイルを独立に有する点火装置に関し、正規点火時期より早く点火し誤着火惹起することが問題となっている。このような正規点火時期前に生ずる誤着火を防止する方法としては、一次コイル及び二次コイルの巻数比の低減や、一次コイルへの通電開始時電流上がり速度の低減があるが、何れも一般的には点火性能の低下を惹起することとなる。これに関し、例えば特開平5−340330号公報には、点火コイルの一次側の電流を通電遮断制御するためのパワートランジスタベース回路に、このベース電圧の急峻な立上りを制御するコンデンサを含む回路手段を設け、点火コイルの一次側の電流が滑らかに通電開始するようにして、過早着火防止用超高圧ダイオードを使用すること無く、点火コイルの一次電流の通電開始時に発生するプラス側の二次電圧を抑制する装置が提案されている。

発明が解決しようとする課題

0005

前掲の特開平4−226007号公報に記載のように二つのコアが平行に配置される二組の点火コイルにおいては、コア構造が制約され、小型化が困難である。特に、一つのエアギャップが形成されたコア構造を有するものにおいては、コアの断面積が大となるので点火コイル全体が大型となる。また、特開平5−340330号公報においては、一次電流の通電開始時に発生するプラス側の二次電圧を回路手段によって低減することが提案されており、点火コイルの小型化とは直接関係するものではない。

0006

図17は一般的な内燃機関用点火コイルの作動状態を示す波形図であり、同図において、Hはハイレベル、Lはローレベル、iは電流、vは電圧を示す。t1時の通電開始直後は、一次電流は(b)に示すように振動するため、二次コイル側には一次電流の変化に応じた二次電圧が発生し、(c)のt1時に表れるように数kVの正電位となり、これがON電圧と称される。このとき、内燃機関(図示せず)の状態はシリンダ内圧力が低く放電しやすい状態にあるため、1kV程度の電圧で容易に放電することとなる。このような状態においては、点火プラグは、主としてON電圧によって放電し、(d)に示すようにt1時からt2時まで放電電流が流れ、誤着火することとなる。

0007

上記のON電圧の低減には、前述のように回路手段の改良も一法であるが、点火コイルの構造、特にコアの構造の改良によって、小型化を図りつつON電圧を低減し、誤着火を防止することができる。ON電圧の発生原因に鑑みれば、一次コイル通電開始時の電流立上がり速度を低減することによって誤着火を防止できることは、前述のように既に知られているが、点火性能の低下を惹起するという理由で回避されてきた。むしろ、点火性能を増大すべく一次コイル側のインダクタンスを小さくすることが企図され、発生したON電圧を回路手段により除去するという考え方が一般的であった。しかし、点火性能は、点火コイルが装着される内燃機関の特性との相関によって決まり、必要以上の性能とすることは小型化に対する要請に反し大型となる。

0008

図18は一般的な内燃機関用点火コイルの二次電圧特性を模式的に示すものであるが(図17とは電圧の正負が逆になっている)、二次電圧の立上りが早いのに対し、点火プラグ側においては火花遅れ現象が存在するので、火花形成遅れ時間Td後では要求電圧Vsをはるかに越えた高電圧V1となっている。要は、火花形成時に二次電圧が要求電圧Vs以上となっておればよいのであって、二次電圧の立上り特性破線で示すような特性(V2<V1)で十分である。このような二次電圧の立上り特性を充足する点火コイルを構成するのであれば、図18実線で示す特性の点火コイルに比し(一次コイル内の)コアの断面積を小さくすることができ、点火コイル全体の小型化に寄与することとなる。

0009

そこで、本発明は、エアギャップを形成するコア構造の内燃機関用点火コイルにおいて、コアを極力小型に形成すると共に、一次コイル通電直後の誤着火を防止し得るコア構造とし、安定した点火作動を行ない得る内燃機関用点火コイルを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0010

上記の課題を解決するため、本発明は、一次コイル及び二次コイルを巻装する第1のコアと、該第1のコアに対し所定の位置に配置し当該第1のコアと共に磁気回路を形成する第2のコアを備えた内燃機関用点火コイルにおいて、前記第1のコアの軸方向の両端と前記第2のコアとの間に一対のエアギャップを形成するように前記第1及び第2のコアを配置することとしたものである。

0011

上記第1のコアの両端と第2のコアとの間に形成する一対のエアギャップは、請求項2に記載のように、等しい間隔に形成することが望ましい。また、これらの間隔は製造上必要な最小限の値を基準に設定することが望ましく、例えばケース30の壁部を介して第1のコアと第2のコアを配置し、壁部によってギャップを設定するときには、一方の間隔を0.9mmとし、合計1.8mm程度とするとよい。

0012

また、前記内燃機関用点火コイルにおいて、請求項3に記載のように、前記第1のコアをI字状に形成すると共に、前記第2のコアを、一対の脚部が略平行に延出するC字状に形成し、前記第2のコアの一対の脚部の間に前記エアギャップを介して第1のコアを配置し、D字状に形成するとよい。

0013

あるいは、前記内燃機関用点火コイルにおいて、請求項4に記載のように、前記一次コイル、二次コイル及び第1のコアを二組備え、前記第1のコアをI字状に形成すると共に、前記第2のコアを、三つの脚部が略平行に延出するE字状に形成し、前記三つの脚部間に形成される二つの間隙に、夫々前記エアギャップを介して前記第1のコアを配置し、日字状に形成することとしてもよい。

0014

而して、本発明の内燃機関用点火コイルによれば、少くとも第1のコアの断面積を小さくすることができ、従って点火コイル全体を小型に形成できる。しかも、第1のコアと第2のコアとの間に一対のエアギャップが形成されているが、必要最小限のエネルギーを確保するには一次コイルの巻数を大とする必要があり、これに応じ所定の二次電圧を確保するのに必要な巻数比に設定し二次コイルの巻数を大とすると、二次側のインダクタンスが大となり、二次電圧の立上り時間が遅くなる。しかし、この立上り時間の遅れは前述の火花遅れ現象の時間に比し微小であるので、点火プラグの着火に悪影響を及ぼすことはない。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、本発明の内燃機関用点火コイルの望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図1乃至図5は本発明の一実施形態に係る同時点火方式(ダブル点火方式とも呼ばれる)の内燃機関用点火コイルを示すもので、ケース30内に一次コイルアセンブリ10及び二次コイルアセンブリ20が収容される。

0016

ケース30は図3に示すように上方に開口部を有し、底面から下方に延出する筒体部30aを有する合成樹脂製の容器状筐体で、筒体部30a内に一方の高圧ターミナル7a等が一体的に収容されている。そして、ケース30の凹部30hに、一次コイルアセンブリ10及び二次コイルアセンブリ20が収容されている。図2に示すようにケース30の側面には高圧コネクタ部31が延出形成され、他方の高圧ターミナル7bが収容されている。また、ケース30の外側に、後述するコア3Cを支持するための孔38,39が形成されている。

0017

本発明にいう第2のコアを構成するコア3Cは図1及び図2に示すように平面視C字状(もしくはコ字状)に形成され、図3乃至図5に示すように両脚部3Ca,3Cbの先端がケース30の孔38,39内に圧入され、ケース30の底面に平行に、且つケース30を挾持するように配置されており、ケース30の両外側面に脚部3Ca,3Cbの各々の内側面が密着するように嵌合されている。従って、コア3Cの大部分はケース30の樹脂材料によって被覆されることなく露呈している。尚、本実施形態のコア3Cは前述のようにC字状の鉄心で、無方向性珪素鋼板が複数積層されて成るが、方向性珪素鋼板を用いることとしてもよい。

0018

一方、本発明にいう第1のコアを構成しコア3Cと共に磁気回路を形成するコア2は、図1に示すように、本体部2aの両端が拡幅され延出部2b,2cが形成された柱状の鉄心であり、延出部2bには固定用の孔(符号省略)が形成されている。本実施形態のコア2としては、例えば圧延方向が本体部2aの軸方向の方向性珪素鋼板が複数積層されて成り、後述するように一次コイルアセンブリ10としてケース30内に収容される。而して、コア2とコア3Cがケース30に装着されると、図1に示すようにD字状となり、コア2とコア3Cが対向する部分にはケース30の壁部が介在することとなる。即ち、コア2の両端とコア3Cの内側壁面との間には、夫々外周壁33が等しい厚さに形成された部分が存在し、これらによって一対のエアギャップAG,AGが所定間隔に形成されている。尚、エアギャップAGの間隔は、外周壁33の製造時に必要な最小限の厚さを基準に、例えば0.9mmに設定されている。

0019

一次コイルアセンブリ10は図1及び図3に示すように構成されている。即ち、インサート成形によりコア2が一体的に収容された一次ボビン11を具備し、この一次ボビン11に一次コイル12の巻線二層もしくは四層に巻回されて一次コイルアセンブリ10が構成される。ケース30にはコネクタ36が一体的に形成されており、このコネクタ36内に一次ターミナル6a,6bが植設されている。これら一次ターミナル6a,6bの一端に、後述するように一次コイル12の巻線の端部12a,12cが夫々半田接合される。尚、一次ターミナル6a,6bはケース30外にて外部コネクタ(図示せず)と電気的に接続される。

0020

二次コイルアセンブリ20は、二次ボビン21に二次コイル22が巻装されて成る。二次ボビン21は軸方向に所定間隔毎に複数の鍔部21aが形成された断面略矩形樹脂製筒体であり、これらの鍔部21a間に形成される複数の溝内に、二次コイル22の巻線が図1右方から左方へ次巻回されている。本実施例は同時点火方式の点火コイルであるので、二次ボビン21の鍔部21aの一部は幅広の鍔部21d(図3)とされると共に、軸方向に延出する支持部21e(図2)が形成されており、これらの鍔部21d及び支持部21eに二次ターミナル23a,23bが植設されている。

0021

二次ターミナル23a,23bには、二次コイル22の巻線の両端が巻き付けられ、一方の二次ターミナル23aは一方の高圧ターミナル7aに接続され、他方の二次ターミナル23bは他方の高圧ターミナル7bに接続される。更に、筒体部30aには図3及び図4に示すようにシャフト状の高圧ターミナル70が筒体部30aの軸心上に配置されている。そして、筒体部30aの外側には、絶縁材料(例えばゴム)によって筒状に形成されたプラグソケット50が装着されている。

0022

上記の構成になる点火コイルの各部品組付に当たっては、先ずケース30内に高圧ターミナル70が挿入されると共に、スプリング71が挿入され、更に高圧ターミナル7aが圧入される。尚、これらをケース30の樹脂モールド成形時に筒体部30aにインサート成形することとしてもよい。一方、コア2に一次ボビン11が一体成形され、この一次ボビン11に一次コイル12が巻装されて一次コイルアセンブリ10が形成される。また、二次ボビン21に二次ターミナル23a,23bが圧入された後、二次コイル22が巻装されて二次コイルアセンブリ20が形成される。そして、一次コイルアセンブリ10が二次ボビン21の中空部内に収容され、これら一次及び二次コイルアセンブリ10,20がケース30の凹部30h内に収容される。このとき二次ターミナル23aは高圧ターミナル7aの凹部内に嵌合される。

0023

続いて、一次ターミナル6a,6bがコネクタ36内の挿通孔に圧入されると共に、高圧ターミナル7bが高圧コネクタ部31の挿通孔に圧入される。尚、これらの一次ターミナル6a,6b並びに高圧ターミナル7bもケース30の樹脂モールド成形時にインサート成形することとしてもよい。そして、一次コイル22の巻線の端部12a,12cが夫々一次ターミナル6a,6bに半田接合されると共に、二次ターミナル23bと高圧ターミナル7bが半田接合される。

0024

この後、ケース30の開口部から凹部30h内に熱硬化性の合成樹脂、例えばエポキシ樹脂充填硬化されて図3に点描で示すように樹脂部9が形成される。これにより、一次コイル12及び二次コイル22が含侵固着されると共に、二次ターミナル23a,23b並びに高圧ターミナル7a,7bの各電気的接続部が適切に絶縁され、更に二次コイル22の出力高電圧に耐え得る絶縁性が確保される。特に、筒体部30a内にも樹脂が充填され高圧ターミナル7aの周囲に樹脂部9が形成されるので、高圧ターミナル7a回りも良好な絶縁性を確保することができる。そして、C字状の外部コアを構成するコア3Cがケース30の外側面に嵌合され、コア3Cの脚部3Ca,3Cbの先端が、ケース30の外側に形成された孔38,39に圧入される。従って、所定間隔のエアギャップAGがコア2の両端とコア3Cとの間に正確に形成される。この後、筒体部30aにプラグソケット50が装着されると、図5に示す外形となる。

0025

而して、同時点火方式の内燃機関用点火コイル1が形成され、内燃機関(図示せず)に装着され、高圧ターミナル70の基端部70bが直接一つの点火プラグ(図示せず)に接続されると共に、高圧ターミナル7bがハイテンションコード(図示せず)を介して他の点火プラグ(図示せず)に接続される。そして、一次コイル12の一次電流が断続されると二次コイル22に逆起電力誘起され30乃至40kvの高電圧が発生する。この高電圧は二次ターミナル23a,23b及び高圧ターミナル7a,7bを介して夫々点火プラグ(図示せず)に出力される。これにより、各点火プラグに対し、個別に高電圧が印加され、各々の電極部火花放電が生じ、各燃焼室(図示せず)内の圧縮混合気が着火される。

0026

上記の内燃機関用点火コイル1はコア2の両端とコア3Cとの間に一対のエアギャップAG,AGが形成されたものであるので、所定の点火性能を維持しつつコア2の断面積を小さくすることができ、従って装置全体を少くとも従来のエアギャップが一つのものに比し小型に形成することができる。以下、この点に関し図19乃至図21を参照し乍ら説明する。

0027

図19は、エアギャップが一つの点火コイル(SGL,SGSで表し、前者の方がコア断面積が大とする)と、エアギャップが二つの点火コイル(DGL,DGSで表し、前者の方がコア断面積が大とする)に関し、エアギャップの間隙の合計(図19エアギャップ長として示す)が同じ値(例えば1.8mm)であるときの、エアギャップの数の相違(エアギャップ長は同じ)に基づく一次エネルギーの比較、及びコアの断面積の相違に基づく一次エネルギーの比較を行なった実験結果を表すものである。尚、このときのコイルの巻数は最大エネルギーを出力し得る必要巻数を充足したものとする。このため、二つのエアギャップを有するものの巻数は一つのエアギャップのものより若干多くなる。

0028

図19に明らかなように、同じエアギャップ長であれば二つのエアギャップを有するもの(DGL,DGS)の方が一つのエアギャップのもの(SGL,SGS)より一次エネルギーを大とすることができることが分かる。又、二つのエアギャップを有するもの同志の比較では、コア断面積が大きいもの(DGL)の方が小さいもの(DGS)より一次エネルギーを大とすることができる。尚、一つのエアギャップを有するもの同志の比較でも、同様にコア断面積が大きいもの(SGL)の方が小さいもの(SGS)より一次エネルギーを大とすることができる。

0029

次に、図20は二次電圧の立上り特性を示すもので、二つのエアギャップを有する点火コイルをDGで表し、一つのエアギャップの点火コイルをSGで表す。例えば二次電圧としての要求電圧が−30kVであったとすると、点火コイルSGが破線で示すように点火信号発生時t1からT1時間後に−30kVに到達するのに対し、点火コイルDGは実線で示すようにT2(>T1)時間後に−30kVに達し、立上りが遅い特性となる。然し乍ら、この遅延時間は点火プラグにおける火花遅れ現象の時間と比較すれば無視し得る値であり、点火性能が損なわれることはない。むしろ、立上りが遅い方が前述のON電圧の発生を抑制する効果がある。

0030

而して、図21に示すように、同じコア断面積であれば二つのエアギャップを有する点火コイルDGの方が大きな二次エネルギーが得られる。従って、同じ二次エネルーを確保する場合には小さな断面積のコアを用いることができ、小型化が可能となる。尚、点火コイルDGにおいて必要最小限のエネルギーを確保するには、一次コイルの巻数を点火コイルSGより多くする必要があり、また所定の二次電圧を確保するのに必要な巻数比に従って二次コイルの巻数を設定する必要があるので、二次コイルの巻数も点火コイルSGより多くする必要があるが、巻数を増加してもコア断面積の差が無くなる程には至らず小型化が相殺されることはない。むしろ、点火コイルDGでは二次コイルの巻数の増加によりインダクタンスが増大し、図20に示すように二次電圧の立上りが遅延し、ON電圧の発生が抑制されることとなる。

0031

図6乃至図16は本発明の内燃機関用点火コイルの他の実施形態に係り、本実施形態では図6に示すように二組の点火コイル1A,1Bが一体的に並設されて成る。両者は同じ構成であるので同一の部品及び部分については同一の符号を付し、以下の説明では主として一方についてのみ説明する。また、図1乃至図5に示した実施形態と実質的に同じ部品及び部分についても同一の符号を付している。本実施形態の内燃機関用点火コイル1Wは、図11に一方の点火コイル1B側の拡大断面を示すように(点火コイル1A側も同一構造)、図9に示すE字状のコア3Eの二つの開口部に、一対の柱状のコア2が同一の軸上に配置されている。そして、各コア2は夫々一次コイルアセンブリ10に内蔵され、これに二次コイルアセンブリ20が組み付けられたものが二組構成され、これらが一対のイグナイタ8A,8Bと共にケース30W内に収容されると、図6に示す構造となる。

0032

ケース30Wは合成樹脂製の容器状筐体で、その略中央部に二つの凹部33A,33B(図12に示す)が形成されており、この中に夫々一次コイルアセンブリ10及び二次コイルアセンブリ20が収容されている。ケース30Wの側壁の一方側には四つの高圧コネクタ部31a乃至31dが同一面上で相互に平行に並設され、夫々に高圧ターミナル(代表して7で表す)が収容されている。また、ケース30Wの高圧コネクタ部31a乃至31dと反対側の側壁には、一対のイグナイタ8A,8Bが装着されている。これは一次コイルの一次電流を制御するもので、イグニッションモジュールとも呼ばれる。

0033

一方、第2のコアを構成するコア3Eは図7乃至図9に示すようにケース30Wの底面に平行に装着されており、ケース30Wの樹脂材料によって被覆されることなく露呈している。即ち、ケース30Wは二つの容器が接合された形状を呈し、図9に示すように、両容器間の底面側に形成された凹部32に、コア3Eの中央の脚部3Ecが嵌合されると共に、両外側面に脚部3Ea,3Ebの各々の内側面が密着するように嵌合されている。コア3Eは前述のようにE字状の鉄心で、無方向性珪素鋼板が複数積層されて成るが、方向性珪素鋼板を用いることとしてもよい。また、各点火コイル1A,1B毎にC字状の外部コアを形成し両者を接合することとしてもよい。

0034

これに対し、第1のコアを構成しコア3Eと共に磁気回路を形成するコア2は、図11に示すように、本体部2aの両端が拡幅され延出部2b,2cが形成された柱状の鉄心であり、例えば圧延方向が本体部2aの軸方向の方向性珪素鋼板が複数積層されて成る。而して、コア2とコア3によって日字状のコアが形成されると共に、図11に示すように、コア2とコア3Eとの間で両者が対向する部分にはケース30Wの壁部が介装されている。即ち、コア2とコア3Eとの間には外周壁33及び隔壁34が存在し、これらによってエアギャップAG,AGが形成されている。尚、少くともコア2の両面とコア3Eとの間の外周壁33と隔壁34は等しい厚さに形成されており、従って、各コア2の両端のエアギャップAGが所定間隔に形成されている。

0035

一対の一次コイルアセンブリ10は図6に示すように略左右対称に形成されており、各一次ボビン11には上記の構成になるコア2がインサート樹脂成形により内蔵されている。一次ボビン11の一次コイル12が巻装される部分は、図11に示すコア2の本体部2a回りに形成され、鍔部11a及び11bが相互に所定距離隔てて形成されている。そして、鍔部11a,11b間に一次コイル12の巻線が二層もしくは四層に巻回される。更に、図6に示すように、第1乃至第4のコネクタターミナル61乃至64がケース30W内に並設され、夫々の基端部が平行に配置されている。そして、巻始めの端部12a,12bはイグナイタ8A,8Bに電気的に接続され、巻終りの端部(符号省略)が第3のコネクタターミナル63に電気的に接続される。

0036

一方、図6に示すように左右の一次コイルアセンブリ10には、同形状の二次コイルアセンブリ20が装着されている。これらは何れも二次ボビン21に二次コイル22が巻装されて成る。二次ボビン21は図11に示すように、軸方向に所定間隔毎に複数の鍔部21aが形成された断面略矩形の樹脂製筒体であり、これらの鍔部21a間に複数の溝21bが形成されており、これらの溝21b内に二次コイル22の巻線が図11の左方から右方へ順次巻回されている。二次ボビン21の両端は幅広の鍔部21c,21dとされ、これらの鍔部21c,21dに形成された溝(図示せず)に夫々図6及び図11に示す二次ターミナル(代表して23で表す)が嵌着されている。

0037

各二次ターミナル23には二次コイル22の巻線の巻始め又は巻終りが巻き付けられ、半田等によって接続されており、従って二次コイル22の両端は夫々二次ターミナル23に電気的に接続されている。また、各二次ターミナル23は二次ボビン21の軸に対し直交する方向に延出しており、後にケース30Wに組み付けられる際には、二次ターミナル23が高圧ターミナル7内に挿入され、両者間が電気的に接続される。即ち、上記一次コイルアセンブリ10は二次コイルアセンブリ20が装着されてサブアセンブリとされ、このサブアセンブリが図11に示すようにケース30W内に収容され、各二次ターミナル23が各高圧ターミナル7内に挿入される(図11では一方側のみが表れる)。

0038

図6に示すように、ケース30Wの高圧ターミナル31a乃至31dと反対側の側壁には、一対のイグナイタ8A,8Bが二組の点火コイル1A,1B間に近接した位置に装着されている。前述のようにケース30Wには凹部30A,30Bが形成されており、これらに夫々イグナイタ8A,8Bが収容されているが、ケース30W成形時にイグナイタ8A,8Bを一体的に設けることとしてもよい。また、ケース30Wにはコネクタ部36Wが設けられており、この中に第1乃至第4のコネクタターミナル61乃至64の先端部が図9に示すように一列に配置されている。このように、一次及び二次コイルアセンブリ10,20が一体とされた状態でケース30W内に収容され、一次コイル12とイグナイタ8A,8Bとの電気的接続部は,第1乃至第4のコネクタターミナル61乃至64を介して行なわれるので、配線が容易である。

0039

上記のように配線された後、ケース30W内の空間に熱硬化性の合成樹脂、例えばエポキシ樹脂が充填、硬化されて図11等に点描で示すように樹脂部9が形成される。これにより、一次コイル12及び二次コイル22が含侵固着されると共に、一次コイル12とイグナイタ8A,8Bとの電気的接続部が適切に絶縁され、更に二次コイル22の出力高電圧に耐え得る絶縁性が確保される。而して、図6に示すように、ケース30W内に二組の点火コイル1A,1Bを有する単体の内燃機関用点火コイル1Wが形成される。

0040

上記の構成になる内燃機関用点火コイル1Wにおいては、第1気筒の点火プラグと第4気筒の点火プラグが同時に点火され、第2気筒の点火プラグと第3気筒の点火プラグが同時に点火される。例えば、第1気筒が圧縮工程にあると気筒内部の圧力が大であるので第1気筒の点火プラグは高電圧でも容易に放電しないが、第4気筒は排気工程にあって気筒内部の圧力が大気圧に近いので低電圧で容易に放電し、第4気筒の点火プラグの抵抗は無視し得る値となり、圧縮工程にある第1気筒の点火プラグに対し略全ての出力高電圧が印加されることになる。而して、第1気筒乃至第4気筒の点火プラグに対し、点火コイル1A,1Bによって個別に高電圧が印加され、各々の電極部に火花放電が生じ、各燃焼室(図示せず)内の圧縮混合気が着火される。

0041

図12乃至図16は上記内燃機関用点火コイル1Wの各部品を組付手順に従って示したもので、先ずケース30Wは図12及び図13に示すように、全周に外周壁33が形成されている。ケース30Wの底面側には、図9に示す凹部32が形成されるように、中央部に隔壁34が形成されており、その表面側に二つの凹部33A,33Bが形成されている。図12及び図13に示すように、隔壁34の端部から開口側に延出する部分には複数の案内溝(代表して34cで示す)が形成されている。更に、隔壁35が形成され、イグナイタ8A,8Bを収容するための凹部30A,30Bが形成されている。尚、後者の方が深く形成されているので、両者間に段差が形成されている。更に、凹部30A,30Bの間には複数の仕切壁37が立設されている。

0042

上記のケース30Wに対し、イグナイタ8A,8Bが夫々凹部30A,30Bに収容され、イグナイタターミナル8A1,8B2等は、夫々隣接する仕切壁37間に配置される。そして、コネクタ36Wの複数の連通孔図13に、代表して361で表す)の各々にコネクタターミナル61乃至64が圧入されると共に、コネクタターミナル61乃至64の各先端部に形成された連通孔には、イグナイタターミナル8A1,8B2等の先端部が圧入され、半田接合される。このとき、目視によって接合部を確認しながら半田付け作業を行なうことができる。しかもこれらの接合部が仕切壁37によって区画されているので、半田が他の部分に流出することはない。

0043

次に、図14に示すように、コア2に一次ボビン11が一体成形され、このとき配線支持部13が形成され、これに突起14,15が一体的に形成される。また、前述の二次コイルアセンブリ20が形成される。そして、一次ボビン11に一次コイル12が巻装された後、二次ボビン21の中空部内に挿入される。この状態で、一対の一次コイルアセンブリ10及び二次コイルアセンブリ20が夫々ケース30Wの凹部33A,33B内に収容される。このとき、高圧ターミナル7が高圧コネクタ部31a乃至31d内に挿入され電気的に接続される。而して、図15に示すように高圧ターミナル7の凹部に二次ターミナル23が嵌合し電気的に接続されると共に、一次コイルアセンブリ10及び二次コイルアセンブリ20がケース30W内に保持される。この後、一次コイル12の巻線がイグナイタ8A,8Bに接続されると共に、コネクタターミナル63に接続される。そして、ケース30W内に合成樹脂が充填され樹脂部9(図11)が形成される。

0044

図16はE字状外部コアを構成するコア3Eを示すものであるが、両側の脚部3Ea,3Ebがケース30Wの外側面に当接し、中央の脚部3Ecが凹部32に収容されるように装着される。このとき、ケース30Wの突起34b(図10及び図13に表れる)にコア3Eの孔3Eeが嵌合され、両側の孔3Ed,3Efもケース30Wの突起(図示省略)に嵌合されるので所定の位置に配置される。換言すれば、図6乃至図8に示すように、両側の脚部3Ea,3Ebと中央の脚部3Ecとの間の二つの凹部に、ケース30Wの凹部33A,33Bを構成する部分が夫々収容された状態となる。そして、突起34b等の先端が加熱され、熱かしめされる。尚、コア3Eは予め図12のケース30Wに装着しておいた後に、各部品を組み込むこととしてもよい。而して、本実施形態の内燃機関用点火コイル1Wによれば、二組の点火コイルがケース30W内に収容され、各コア2の両端とコア3Eとの間に所定間隔のエアギャップAGが正確に形成される。

発明の効果

0045

本発明は上述のように構成されているので以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明の内燃機関用点火コイルにおいては、第1のコアの軸方向の両端と第2のコアとの間に一対のエアギャップを形成するように第1及び第2のコアを配置することとしているので、小型に形成し得るのみならず、一次コイル通電直後の二次電圧の発生を抑えて誤着火を防止し、安定した点火作動を行なうことができる。

0046

そして、請求項2に記載のように第1のコアの両端に形成する一対のエアギャップを等しい間隔に形成することにより、所期の安定した出力特性を確保することができる。

0047

また、請求項3に係る内燃機関用点火コイルにおいては、第2のコアの一対の脚部の間にエアギャップを介して第1のコアを配置し、D字状のコアを形成するように構成されているので、二つのエアギャップを有する磁気回路を容易且つ確実に構成することができる。

0048

更に、請求項4に係る内燃機関用点火コイルにおいては、三つの脚部間に形成される二つの間隙に、夫々エアギャップを介して第1のコアを配置し、日字状のコアを形成するように構成されているので、二つのエアギャップを有する磁気回路を備えた二組の点火コイルを容易に一体的に形成することができ、各点火コイルにおいて一次コイル通電直後の二次電圧の発生を抑えて誤着火を防止し、安定した点火作動を行なうことができる。

図面の簡単な説明

0049

図1本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの横断面図である。
図2本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの一部断面平面図である。
図3本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの縦断面図である。
図4本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの縦断面図である。
図5本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの側面図である。
図6本発明の他の実施形態に係る内燃機関用点火コイルの一部断面平面図である。
図7本発明の他の実施形態に係る内燃機関用点火コイルの正面図である。
図8本発明の他の実施形態に係る内燃機関用点火コイルの背面図である。
図9本発明の他の実施形態に係る内燃機関用点火コイルの底面図である。
図10本発明の他の実施形態に係る内燃機関用点火コイルの側面図である。
図11本発明の他の実施形態に係る内燃機関用点火コイルの部分拡大断面図である。
図12本発明の他の実施形態に供するケースの平面図である。
図13本発明の他の実施形態におけるイグナイタ及びコネクタターミナルのケースへの組付状態を示す断面図である。
図14本発明の他の実施形態における一次コイルアセンブリ、二次コイルアセンブリ及び高圧ターミナルのケースへの組付状態を示す平面図である。
図15本発明の他の実施形態において各部品をケース内に収容した状態を示す一部断面平面図である。
図16本発明の他の実施形態に供する外部コアの平面図である。
図17一般的な内燃機関用点火コイルの作動状態を示す波形図である。
図18一般的な内燃機関用点火コイルの二次電圧特性を示すグラフである。
図19点火コイルにおけるエアギャップ長と一次エネルギーとの関係を示すグラフである。
図20点火コイルにおける二次電圧の立上り特性を示すグラフである。
図21点火コイルにおけるコア断面積と二次エネルギーとの関係を示すグラフである。

--

0050

1,1W内燃機関用点火コイル
1A,1B点火コイル
2コア(第1のコア), 2a 本体部, 2b,2c延出部
3C コア(第2のコア), 3Ca,3Cb脚部
3E コア, 3Ea〜3Ec 脚部
7高圧ターミナル
8A,8Bイグナイタ
9樹脂部
10一次コイルアセンブリ
11一次ボビン, 11a,11b 鍔部
12 一次コイル
20二次コイルアセンブリ
21二次ボビン, 21a 鍔部, 21b 溝
22 二次コイル
23,23a,23b二次ターミナル
30,30Wケース
30A,30B 凹部
31a〜31d高圧コネクタ部
32 凹部
33外周壁
33A,33B 凹部
34隔壁
AG エアギャップ

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