CN1624827A

CN1624827A - 小直径点火线圈

Info

Publication number: CN1624827A
Application number: CN200410097837.9A
Authority: CN
Inventors: 藤山德一; 和田纯一; 大须贺一丰
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: US20050122196A1; CN100538935C; JP4491725B2; JP2005191533A; DE102004058232B4; US7075401B2; DE102004058232A1

Abstract

一种小直径点火线圈(20)包括一中心磁芯(22)、一初级线圈(32)、一次级线圈(27)、以及一薄膜管(43)。该初级和次级线圈(32、27)布置在相对于该中心磁芯(22)的外圆周侧上。该薄膜管(43)具有筒形形状。该薄膜管(43)布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中一个线圈的外圆周侧上，该线圈布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中另一个线圈的外圆周侧上。该薄膜管(43)是阻热的和电绝缘的。该薄膜管(43)的壁厚等于或小于0.35mm。一种电绝缘树脂(48)充满了一个形成于该薄膜管(43)与初级线圈(32)和次级线圈(27)之中径向内侧地邻近该薄膜管(43)的一个线圈之间的间隙。

Description

小直径点火线圈

技术领域

本发明涉及一种车辆用内燃机的小直径点火线圈。

背景技术

在点火线圈中，利用一点火器将一火花塞点火从而产生高压电流。如图5所示的一种常规的点火线圈具有一个形成点火线圈外层的树脂筒形壳体80。树脂筒形壳体80容纳同轴布置的一中心磁芯82、一次级线轴83、一初级线轴86和一外部磁芯89。一次级线圈84缠绕在次级线轴83上。一初级线圈87缠绕在初级线轴86上。外部磁芯89位于壳体80的圆周外侧上。

如图7所示的一种现有发动机阀结构115具有一个被扩大以提高火花塞冷却能力的水冷套117从而提高燃料效率和发动机功率，该火花塞插入并固定于一塞孔119中。在这种结构中，塞孔119的尺寸必须很小。具体地，塞孔119的内径通常设置在23mm和25mm之间，然而，现在需要塞孔119的内径要小于20mm。

在根据JP-A-2003-232272的一种常规点火线圈中，在一初级线圈的圆周外侧上提供有一筒形壳体。具体地，在如图5所示的常规点火线圈中，布置在初级线圈87的圆周外侧上的筒形壳体80具有介于0.6mm至1.2mm的大壁厚。因此，在这种常规的结构中，很难将点火线圈的外径，即塞孔的内径，降低至小于22mm。

如图6所示，在根据JP-A-9-199353的一种常规的点火线圈中，在相对于一外部磁芯109的径向内侧上布置一缓冲片112。具体地，从中心至外圆周周边布置一部分地形成一闭合磁通道的中心磁芯100、一初级线圈103、一次级线圈106以及外部磁芯109。缓冲片112由一种芳族聚酸胺合成纸制成，并且插入外圆周磁芯109的内圆周空间中。

缓冲片112的厚度在JP-A-9-199353中没有明确地描述，然而，缓冲片112需要足够的厚度以获得足够的减震性能。在减小点火线圈的直径上，缓冲片112是一个障碍。

发明内容

考虑到前述问题，本发明的一个目的是生产一种插入到内燃机上一小直径塞孔中的小直径点火线圈。

根据本发明，一种小直径点火线圈包括一中心磁芯、一初级线圈、一次级线圈、以及一薄膜管。该初级线圈布置在相对于该中心磁芯的外圆周侧上。该次级线圈布置在相对于该中心磁芯的外圆周侧上。该薄膜管具有筒形形状。该薄膜管布置在相对于该初级线圈和该次级线圈之中一个线圈的外圆周侧上，该线圈布置在相对于该初级线圈和该次级线圈之中另一个线圈的外圆周侧上。该薄膜管是阻热的和电绝缘的。该薄膜管的壁厚等于或小于0.35mm。

可选地，可在该小直径点火线圈中提供一树脂筒形薄壁的筒形部分以代替该薄膜管。

可选地，一种小直径点火线圈包括一中心磁芯、一初级线圈、一次级线圈、一外部磁芯、以及一薄膜管。该初级线圈布置在相对于该中心磁芯的外圆周侧上。该次级线圈布置在相对于该中心磁芯的外圆周侧上。该外部磁芯具有筒形形状。该外部磁芯布置在相对于该初级线圈和该次级线圈之中一个线圈的外圆周侧上，该线圈布置在相对于该初级线圈和该次级线圈之中另一个线圈的外圆周侧上。该薄膜管具有筒形形状。该薄膜管布置在相对于外部磁芯的外圆周侧上。该薄膜管是阻热的和电绝缘的。该薄膜管的壁厚等于或小于0.35mm。

附图说明

从下述参照附图的详细描述中，本发明的上述及其它目的、特点和优点将会更清楚。在附图中：

图1是一个示出根据本发明第一具体实施例的一点火线圈上部的局部横截面侧视图；

图2A是一个示出一初级线轴上部的局部横截面侧视图，图2B是一个示出该初级线轴的顶视图，图2C是一个初级线轴沿着图2A中IIC-IIC线所截取的局部横截面顶视图，以及图2D是示出该初级线轴的横截面顶视图，其中一初级线圈沿着圆周被缠绕；

图3是一个示出一绕着该初级线轴和该初级线圈的树脂流的局部横截面透视图；

图4是一个示出根据本发明第二具体实施例的一点火线圈上部的局部横截面侧视图；

图5是一个示出根据第一现有技术的一点火线圈上部的局部横截面侧视图；

图6是一个示出根据第二现有技术的一点火线圈上部的局部横截面侧视图；

图7是一个示出一插入根据相关技术的一塞孔的点火线圈的局部横截面侧视图。

具体实施方式

(第一具体实施例)

如图1所示的一点火线圈20电连接至一火花塞，该火花塞固定至一形成于发动机的一气缸中的塞孔(未示出)。

点火线圈20具有一个轴向地位于塞孔的一中间部分和塞孔的一入口孔之间的线圈部分21。点火线圈20的下端部分通过一高压塔形部分(未示出)与火花塞相连接。火花塞由一盖罩(未示出)所覆盖，高压塔形部分连接至该盖罩。

点火线圈20具有一安装在发动机的一气缸体顶面上的控制部分16。控制部分16具有一接插件17，其中一端子18与一嵌入电绝缘树脂中的点火器19电连接。

点火线圈20的线圈部分21从线圈部分21的中心至圆周外侧按顺序地容纳一中心磁芯22、一次级线轴25、一次级线圈27、一初级线轴30、一初级线圈32、一筒形薄膜管43以及一外部磁芯45。次级线圈27绕在圆筒形且电绝缘的次级线轴25的外圆周周边上。初级线圈32绕在圆筒形且电绝缘的初级线轴30的外圆周周边上。初级线轴30相对于次级线轴25同轴地布置。位于图1下侧的高压塔形部分的上端部分与初级线轴30的下端部分整体地形成。

如图2A、2B所示，在与火花塞相反侧上的初级线轴30的上端部分具有彼此轴向分离的一第一环形部分34和一第二环形部分37。第一和第二环形部分34、37在其间形成一环形槽41。第一环形部分34具有多个分别具有一预定圆周长度的槽35a。槽35a在圆周上彼此分离，以使得槽35a和边缘部分35b交替地布置在圆周方向上。第二环形部分37具有多个分别具有一预定圆周长度的槽38a。槽38a在圆周上彼此分离，以使得槽38a和边缘部分38b以与第一环形部分34相同的方式交替地布置在圆周方向上。

第二环形部分37的槽38a相对于第一环形部分34的槽35a在圆周方向上大致交错90°。即，第二环形部分37的槽38a相对于第一环形部分34的槽35a在圆周方向上旋转了大致90°。因而，第一环形部分34的槽35a、环形槽41以及第二环形部分37的槽38a彼此相通以形成一迷宫式空间。如图2C所示，初级线轴30具有一大致八角形的空心轴向截面。初级线轴30的径向外表面具有八个矩形平面31。如图2D所示，初级线圈32圆周地绕在初级线轴30外面的八个矩形平面31上。次级线圈27和初级线轴30在其间形成弓形圆周间隙31c，并且将电绝缘树脂48(图1)填充入圆周间隙31c。初级线圈32和薄膜管43在其间形成一圆周间隙43a，电绝缘树脂48填充入其中。这里，在图2C、2D中没有示出点火线圈20的径向中心部分。布置在线圈部分21最外圆周位置的外部磁芯45具有一外径约为21.5mm的筒形形状。外部磁芯45的外径就是点火线圈20的直径。

在点火线圈20的一装配工序中，筒形薄膜管43附着至柱型外部磁芯45的内圆周侧。随后，中心磁芯22、次级线圈27缠绕于其上的次级线轴25、初级线圈32缠绕于其上的初级线轴30插入同轴地形成于薄膜管43和外部磁芯45中的空腔，并且相对于彼此定位。即，中心磁芯22、次级线圈27和初级线圈32由薄膜管43和外部磁芯45圆周地覆盖。

处于熔融状态的电绝缘树脂48填充入间隙中，例如一形成于次级线圈27和初级线轴30之间的圆周间隙30a(图2B)以及形成于初级线圈32和薄膜管43之间的圆周间隙43a。如图2D所示，初级线圈32与初级线轴的边缘部分31a相接触，其中圆周邻近的平面31彼此相连，以使在平面31和初级线圈32之间形成弓形圆周间隙31c。

如图3所示，薄膜管43和第一环形部分34在其间形成一小圆周间隙43a。类似地，薄膜管43和第二环形部分37在其间形成小圆周间隙43a。

熔融的电绝缘树脂48从个第一环形部分34的槽35a中喷射入薄膜管43的内部空间，如图3中箭头F1至F4所示。熔融树脂流被分为第一液流F1、F2和第二液流F3、F4。

第二液流F3、F4通过由第一环形部分34的槽35a、环形槽41、第二环形部分37的槽38a所形成的迷宫式空间被引入弓形圆周间隙31c和小圆周间隙43a中。液流F3被引入弓形圆周间隙31c中。除此之外，第一液流F1、F2通过在薄膜管43和第二环形部分37之间形成的小圆周间隙43a被引入弓形圆周间隙31c和小圆周间隙43a中。液流F2被引入弓形圆周间隙31c中。

当第一环形部分34的每一槽35a和第二环形部分37的每一槽38a布置为在轴向上成直线时，熔融树脂直接流入槽35a、38a中。在这种结构中，熔融树脂可能不会充分地分布至彼此圆周邻近的槽35a、38a之间的一圆周中间部分。

相反，在如图3所示结构中，通过槽35a的熔融树脂流F1、F2、F3、F4碰上在图3中上部中的第二环形部分37的顶面。小圆周间隙43a在考虑到熔融树脂的粘度之下相对于环形槽41和槽38a的横截面面积而适当地设置，以使得熔融树脂流能大致均匀地分成第一液流F1、F2和第二液流F3、F4。因此，熔融树脂可以充分均匀地分配入薄膜管43的内部空间中位于薄膜管43、初级线圈32和初级线轴30之间的间隙中。除此之外，熔融树脂可以同时喷射入形成于次级线圈27和初级线轴30之间的圆周间隙30a(图2B)中。在这种结构中，电绝缘树脂48充满了弓形圆周间隙31c，以使薄膜管43、初级线圈32和初级线轴30彼此更加稳固地粘合。除此之外，充满弓形圆周间隙31c的电绝缘树脂48具有径向厚度，以使得薄膜管43可以由电绝缘树脂48进一步增强。

因而，点火线圈20无需一个常规的树脂厚壁壳体(图5)，因此点火线圈20在直径上减小，并且点火线圈20在重量上减轻了约35％。点火线圈20无需一个固定至发动机的凸缘，因此可以减少将点火线圈20固定至发动机的制造工序。

在本发明中，薄膜管43A用在点火线圈中，以代替一个常规的树脂厚壁壳体80(图5)。一薄壁管、一薄壁筒体或一薄壁导管可用在点火线圈20以代替薄膜管43A。

理论上，可以降低初级和次级线轴30、25的壁厚以减小点火线圈20的直径，然而，在点火线圈的一个常规结构中，初级和次级线轴30、25的壁厚已经基本上最小了。因此，很难进一步降低初级和次级线轴30、25的壁厚。

然而，在本发明的点火线圈20中，薄膜管(薄壁管)43容纳初级和次级线轴30、25，并且薄壁管43用作一个壳体，在该壳体中形成于中心磁芯22，初级和次级线轴30、25之间的间隙充满了电绝缘树脂48。薄膜管43和内部部件通过电绝缘树脂48彼此稳固地粘合和集成在一起以成为一个零件，所以集成的线圈部分21可具有高的机械强度，即使薄膜管43的机械强度在装配工序之前很低。

另外，薄膜管43可用作外圆周磁芯45的防锈元件。

薄膜管43具有等于或小于0.35mm的壁厚。薄膜管43的壁厚比常规的树脂厚壁壳体80和常规的缓冲片112(图6)的壁厚要小得多。因此，可以显著地减小点火线圈20的外径，以便小直径点火线圈20能插入一小直径塞孔中。另外，薄膜管43是电绝缘的，所以初级线圈32和发动机的一气缸体能彼此电绝缘而无需一另外的绝缘元件。薄膜管43是阻热的，所以可以防止薄膜管43由于发动机运行中所产生的热而导致的变形和损坏。

电绝缘树脂48充满了形成于相互邻近的薄膜管43和初级线圈32之间的间隙。电绝缘树脂48还用作一热辐射元件以及一电绝缘元件。即，电绝缘树脂48使薄膜管43和初级线圈32之间电绝缘。除此之外，在初级和次级线轴30、25中产生的热可以通过电绝缘树脂48辐射到点火部分21的外侧。

在相对于薄膜管43的外圆周侧上布置的外部磁芯45与中心磁芯22一起形成了一个闭合的磁通道。

在本发明的点火线圈20中，外部磁芯45的外径等于或小于21.5mm。因此，小直径点火线圈20能插入一个直径等于或小于22mm的小直径塞孔中。

可以不给点火线圈20提供外部磁芯45。除此之外，一个具有一树脂薄壁筒形圆周周边的薄壁树脂筒体(圆柱部分)43可用来在点火线圈20中代替薄膜管43。

这里，第一种类型的小直径点火线圈(第一类型点火线圈)20由中心磁芯22、初级和次级线圈32，27，以及薄膜管43所构成，而没有外部磁芯45。在这种结构中，薄膜管43布置在点火线圈20的最外圆周侧。甚至在这种结构中，薄膜管43由电绝缘树脂48所增加，所以薄膜管43可以作为点火线圈20的圆周最外层。第二种类型的小直径点火线圈(第二类型点火线圈)20由中心磁芯22、初级和次级线圈32，27、薄膜管43，以及外部磁芯45所构成。第三种类型的小直径点火线圈(第三类型点火线圈)20由中心磁芯22、初级和次级线圈32，27、以及代替薄膜管43的薄壁树脂筒体43所构成。在这种结构中，薄壁树脂筒体43也由电绝缘树脂48所增强，所以薄壁树脂筒体43可作为点火线圈20的圆周最外层，类似于第一类型点火线圈20。

在第一类型、第二类型和第三类型点火线圈20中，中心磁芯22和外部磁芯45可具有常规的结构。点火线圈20的外径取决于一个布置于点火线圈20最外圆周侧上的元件的外径。即，第一类型点火线圈20的外径是薄膜管43的外径。第二类型点火线圈20的外径是外部磁芯45的外径。第三类型点火线圈20的外径是薄壁树脂筒体43的外径。

穿过初级线圈32的电流由火花塞19所关闭，并且在第一类型、第二类型和第三类型点火线圈20中产生高压电流。初级线圈32缠绕在电绝缘的筒形初级线轴30的外平面31上。

次级线圈27缠绕在同样电绝缘的筒形次级线轴25的外圆周周边(平面)上。在点火线圈20的径向上，初级线圈32可布置在圆周内侧上，次级线圈27可布置在圆周外侧上。初级和次级线圈32、27中相对于另一个线圈布置在外圆周侧上的那个线圈在其轴端上具有至少一个环形部分34、37，该轴端位于与火花塞相反的侧上。每一环形部分34、37具有在环形部分34、37的圆周方向上部分地形成于环形部分34、37中的槽35a、38a以使得电绝缘树脂48能穿过槽35a、38a。第二环形部分37的槽38a相对于第一环形部分34的槽35a在圆周方向上交错。因而，电绝缘树脂48的液流能在圆周上均匀地被引入线圈部分21中。初级和次级线轴30、25中的至少一个线轴在轴向截面上具有一多边形的筒形形状，即一个多边形形状，该线轴布置在相对于初级和次级线轴30、25中的另一个线轴的外圆周侧上。因而，电绝缘树脂48的液流可以被引入形成于初级和次级线轴30、25中的一个和初级和次级线圈32、27中的一个之间的间隙中以增强点火线圈20的外圆周结构。

薄膜管43可以是一个由硅树脂、烯烃或氟塑料等形成的热缩管，可选地，在第一类型和第二类型点火线圈20种，薄膜管43可以由一种由聚酰亚胺、氟塑料、PPS或聚酯形成的电绝缘膜所构成。热缩管和电绝缘膜能以低成本生产。上述例如硅树脂、烯烃、聚酰亚胺、氟塑料、PPS(聚苯硫醚)或聚酯等材料是高度电绝缘和高度热辐射的。薄膜管43的热稳定性大致为150℃。薄膜管43可以用挤压等方法制成。

当薄膜管43装配至点火线圈20时，薄膜管43具有对应于初级和次级线圈32、27以及外部磁芯45的形状的筒形形状。薄膜管43的壁厚等于或大于0.05mm并且等于或小于0.35mm。优选地，薄膜管43的壁厚是0.2mm。当薄膜管43的壁厚大于0.35mm时，点火线圈20的外径就会变大。考虑到薄膜管43内圆周周边和外圆周周边的偏心度、薄膜管43的平直度和圆度、以及相对于0.05mm的最小厚度时在薄膜管43的模塑工艺中形成的溢料，薄膜管43的最大壁厚可以为0.35mm。

壁厚小于0.05mm的片很难生产。由例如硅树脂等热稳定性树脂形成的热缩管43的壁厚优选地等于或大约0.15mm并且等于或小于0.35mm。形成薄膜管43的筒形电绝缘薄膜的壁厚优选地等于或大约0.05mm并且等于或小于0.35mm。

当薄膜管43的壁厚小于0.35mm时，热可以通过薄膜管43有效的辐射至线圈部分21的径向外侧。具体地说，当薄膜管43布置于初级线圈32和外部磁芯45之间时，在初级线圈32中产生的热可以有效地辐射至一个在第二类型点火线圈20中用作辐射元件的外部磁芯45。

第三类型的点火线圈20包括代替薄膜管43的薄壁树脂筒体43。这里，一薄壁树脂管43可用来代替薄壁树脂筒体。薄壁树脂筒体43由例如PPS(聚苯硫醚)或PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)等树脂形成为薄壁筒形形状。薄壁树脂筒体43可注射成型。

薄壁树脂筒体43具有与薄膜管43基本相同的壁厚，并且薄壁树脂筒体43以与第一类型和第二类型点火线圈20中的薄膜管43相同的方式布置。薄壁树脂筒体43可布置在外部磁芯45的内或外圆周侧。薄壁树脂筒体43的壁厚可等于或大约0.05mm并且等于或小于0.35mm。优选地，薄壁树脂筒体43的壁厚是0.2mm。

薄膜管43可布置在外部磁芯45的外圆周侧上，或者布置在外部磁芯45的内圆周侧上。在任何一个结构中，薄膜管43显示了与图5所示现有技术中的树脂厚壁壳体80相当的效果。除此之外，薄膜管43在上述两个结构中都有着另外的作用。当薄膜管43布置在外部磁芯45的内圆周侧上时，薄膜管43可用作壳体，其中电绝缘树脂48填满了形成于中心磁芯22、初级和次级线圈32、27之间的间隙。

(第二具体实施例)

如图4所示，当薄膜管43布置在外部磁芯45的外圆周侧上时，薄膜管43可用作外部磁芯45的防锈盖罩。薄膜管43具有一薄壁，所以点火线圈20的直径不会显著增大。

在不背离本发明主旨之下可对上述具体实施例作出各种不同的修改和变更。

Claims

1.一种小直径点火线圈(20)，其包括：

一中心磁芯(22)；

一布置在相对于该中心磁芯(22)的外圆周侧上的初级线圈(32)；和

一布置在相对于该中心磁芯(22)的外圆周侧上的次级线圈(27)，

其特征在于，所述的小直径点火线圈(20)还包括：

一筒形形状的薄膜管(43)，该薄膜管(43)布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中一个线圈的外圆周侧上，该线圈布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中另一个线圈的外圆周侧上，

其中该薄膜管(43)是阻热的和电绝缘的，和

该薄膜管(43)的壁厚等于或小于0.35mm。

2.如权利要求1所述的小直径点火线圈(20)，其中一种电绝缘树脂(48)充满了一个形成于薄膜管(43)与初级线圈(32)和次级线圈(27)之中径向内侧地邻近该薄膜管(43)的那个线圈之间的间隙。

3.如权利要求2所述的小直径点火线圈(20)，其特征在于还包括：

一初级线圈(32)缠绕于其上的筒形形状的初级线轴(30)；和

一次级线圈(27)缠绕于其上的筒形形状的次级线轴(25)，

其中该初级线轴(30)和该次级线轴(25)之中的一个线轴具有一个形成为多边形筒形形状的外表面(31)，该线轴布置在相对于该初级线轴(30)和该次级线轴(25)之中另一个线轴的外圆周侧上。

4.如权利要求3所述的小直径点火线圈(20)，

其中该初级线轴(30)和该次级线轴(25)之中的一个线轴在其一个轴端上具有一个环形部分(34，37)，该线轴布置在相对于该初级线轴(30)和该次级线轴(25)之中另一个线轴的外圆周侧上，和

该环形部分(34，37)在其圆周方向上限定了一槽(35a，38a)以使得一种电绝缘树脂(48)能穿过该槽(35a，38a)。

5.如权利要求1至4中任一所述的小直径点火线圈(20)，其特征在于还包括：

一筒形形状的外部磁芯(45)，

其中该外部磁芯(45)布置在相对于薄膜管(43)的外圆周侧上。

6.如权利要求5所述的小直径点火线圈(20)，其中该外部磁芯(45)具有等于或小于21.5mm的外径。

7.如权利要求1至4中任一所述的小直径点火线圈(20)，其中该薄膜管(43)是下述之一：

一种硅树脂热缩管；

一种烯烃热缩管；

一种氟化热缩管；和

一种由聚酰亚胺、氟塑料、PPS和聚酯之一形成的电绝缘膜。

8.一种小直径点火线圈(20)，其包括：

一中心磁芯(22)；

其特征在于，所述的小直径点火线圈(20)还包括：

一筒形形状的外部磁芯(45)，该外部磁芯(45)布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中一个线圈的外圆周侧上，该线圈布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中另一个线圈的外圆周侧上；和

一筒形形状的薄膜管(43)，该薄膜管(43)布置在相对于该外部磁芯(45)的外圆周侧上，

其中该薄膜管(43)是阻热的和电绝缘的，和

该薄膜管(43)的壁厚等于或小于0.35mm。

9.如权利要求8所述的小直径点火线圈(20)，其中该外部磁芯(45)具有等于或小于21.5mm的外径。

10.一种小直径点火线圈(20)，其包括：

一中心磁芯(22)；

其特征在于，所述的小直径点火线圈(20)还包括：

一具有一筒形树脂薄壁的的筒形部分(43)，该筒形部分(43)布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中一个线圈的外圆周侧上，该线圈布置在相对于该初级线圈(32)和该次级线圈(27)之中另一个线圈的外圆周侧上；

其中该薄膜管(43)是阻热的和电绝缘的，和

该薄膜管(43)的壁厚等于或小于0.35mm。

11.如权利要求10所述的小直径点火线圈(20)，其中该筒形部分(43)由PPS和PBT之一形成。

12.如权利要求10或11所述的小直径点火线圈(20)，其中该外部磁芯(45)具有等于或小于21.5的外径。