JP2002521619A - 内燃機関の点火コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 管状の金属ケーシングを備えた点火コイルを提供する。この点火コイルは耐熱性の燃焼抵抗を保持する内部導体装置を有している。耐熱性の燃焼抵抗は巻回されたワイヤ抵抗であってもよいし、または螺旋状の薄膜抵抗であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は点火コイル、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２３９８
９号明細書から公知の点火コイルに基づいている。この明細書には、管状の金属
ケーシングを備えた点火コイルが記載されており、ケーシング内にはアイソレー
タが埋め込まれており、このアイソレータ内に棒状の内部導体装置が配置されて
いる。ここに示され説明されている内部導体装置は端子ボルト、電流制限抵抗、
コーティングされたコンタクトピン、およびツメ形の白金中央電極から形成され
ている。燃焼抵抗は導電性材料から形成されており、この材料は一般には鋳型成
形材料としてアイソレータ内に収容されている。ケーシングの個所にはさらに２
つの（有利には４つの）アース電極が固定されており、これらの電極は中央電極
の方へ屈曲されている。

【０００２】 本発明の利点 本発明の点火コイルは周知の点火コイルに対して、燃焼抵抗を変更して、絶縁
性のセラミック支持体上の導電性の巻線で燃焼抵抗を形成することにより、シリ
ンダ容量が低減される利点を有する。シリンダ容量が低減されるとアイソレータ
内へのスパークのもぐり込みの危険も低減される。なぜなら点火コイルの容量が
低減されることによりスパークのブレークダウンフェーズの瞬間におけるエネル
ギ転換が低減されるからである。

【０００３】 従属請求項に記載された手段により本発明の点火コイルの別の有利な実施形態
が得られる。

【０００４】 図面 本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明する。図１には抵抗パケットを備
えた本発明の点火コイルの燃焼室側の端部が断面図で示されている。図２には燃
焼室側の点火コイルの第２の実施例が断面図で示されている。図３には巻回され
たワイヤ抵抗が示されている。図４には螺旋状の薄膜抵抗が示されている。図５
にはプレーナ技術による燃焼抵抗が示されている。

【０００５】 実施例の説明 点火コイルの基本的構造はすでにドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２３
９８９号明細書または例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４４３１１４３号
明細書から充分に公知であるので、ここでは繰り返しとなる説明は行わない。

【０００６】 図１には点火コイルの容量の改善された第１の実施例の燃焼室側の端部が示さ
れている。金属の管状ケーシング１０にはアイソレータ１１が配置されており、
ケーシング１０の回転対称軸線およびアイソレータ１１の回転対称軸線は一致し
ている。アイソレータ１１にはコンタクトボルト１２、燃焼抵抗１３、導電性の
コンタクトパナート（Kontaktpanat：粉末混合物のコンタクト）１４、および中
央電極１５が組み込まれている。燃焼抵抗１３は高耐熱性の抵抗であり、その構
造は図３に示されている。中央電極はここでは白金のピンから形成され、このピ
ンはその前面が小さいために燃焼室から比較的僅かな熱しか収容しない。これに
より内部導体装置を介して取り上げて云うほどの熱量は放出されず、このタイプ
のコイルでは良好な熱伝導性を有する金属のコンタクトピンを熱伝導性の低い有
利な燃焼抵抗に置換することができる。

【０００７】 図３には耐熱性の抵抗が巻回されたワイヤ抵抗３０として示されている。ここ
でほぼ円筒形状を有するセラミック支持体３１の上に抵抗ワイヤ３２が巻回され
ており、このワイヤはさらにガラスカバー３３によって絶縁されている。円筒形
のセラミック支持体３１の両側の端部に金属のキャップ３４が配置されており、
このキャップにより燃焼抵抗の接触接続を行うことができる。ガラスカバー３３
は高温での酸化プロセスを回避し、さらに巻線を固定するために装着されている
。ガラスの加熱処理は保護ガス中または真空中で行われる。

【０００８】 図２には同様に点火コイルの燃焼室側の断面図が示されている。この点火コイ
ルは図１と同様の基本的な構造上の特徴を有しているので、同じ構成部材には同
じ参照番号を付してある。図１とは異なって燃焼抵抗１３はここではセラミック
支持体上の螺旋状の薄膜抵抗として構成されている。この螺旋状の薄膜抵抗とし
ての抵抗の構造および機能は図４に関連して説明する。第２の実施例の中央電極
は冷間で実装された厚い中央電極から成っている。このような中央電極は図１の
中央電極とは異なって燃焼室から多量の熱を収容し、収容した熱を良好な熱伝導
性を有する軸方向の結合部を介してコイル内部へ放出することができる。このた
めに有利な燃焼抵抗の充分な熱伝導性に注意しなければならない。この要求は抵
抗のセラミック支持体として窒化アルミニウムＡｌＮを使用することにより満足
される。

【０００９】 図４には耐熱性の抵抗を薄膜抵抗として構成した可能な実施例が示されている
。円筒形のセラミック支持体３１はまず例えば真空中のスパッタリングによりコ
ーティングされる。続いて薄膜をレーザによって蒸着することによりパターニン
グが行われる。この実施例でもコイルは酸化防止のための耐熱性のガラス層３３
で覆われている。前述の場合と同様に円筒形のセラミック支持体の前面に耐熱性
の金属キャップ３４が設けられており、このキャップにより接触接続が保証され
る。

【００１０】 図５には薄膜抵抗の実施例が示されており、この抵抗は選択的にプレーナ技術
により形成することができる。プレーナ技術で構成する際には、まずセラミック
の基板が全面積にわたって例えば蒸着またはスパッタリングによりコーティング
される。続いてミアンダ構造体が有利にはフォトリソグラフィ技術により実現さ
れる。必要なガラスカバーおよびコンタクトの金属化部は厚膜技術により形成さ
れるので、最終的に抵抗の個別化を大きなコストをかけずに行うことができる。

【００１１】 図１、図２に示された点火コイルの端部の断面図には組み込まれた高耐熱性の
燃焼抵抗が示されている。外部で形成された高耐熱性の燃焼抵抗１３は中央電極
をコイルモジュールにシンタリングした後に後方からアイソレータ内へ挿入され
、ガラスパナート１４（Glaspanat：ガラス粉末混合物）により端子ボルト１２
に接触接続され、かつ気密にカバーされる。

【００１２】 説明した点火コイルはスライド放電コイルであり、点火スパークは部分的にア
イソレータを越えて滑る。この場合スライド路の電気的なスパークのもぐり込み
が発生して、点火の停止にいたることがある。なぜならスパークが深い凹部内で
燃焼すると可燃の混合物へのエネルギ送出が制限されるからである。このような
深いもぐり込みは点火コイルの破壊をもたらすことがあるため、このもぐり込み
を回避することが目標となる。もぐり込みの発生する限界のフェーズはスパーク
のブレークダウンフェーズである。数ｎｓだけしかないこの領域では、変換され
た全エネルギがセラミック表面に存在する。このエネルギはコイル容量の一部に
由来しており、障害除去抵抗を介して放電することができず、今日の点火コイル
ではほぼ内部導体と外部導体との間に形成されるシリンダ容量Ｃ_Zとして記述で
きるが、燃焼抵抗の端部から中央電極までの長さｌにしか作用しない。図１およ
び図２にはこの抵抗ｌが示されている。

【００１３】 シリンダ容量Ｃ_Zに蓄積されたエネルギＥは Ｅ＝１／２×Ｃ_Z×Ｕ_Z ² であり、ここでＵ_Zはコイルの点火電圧である。ここからもぐり込みのおそれが
点火電圧が高くなるにしたがって大きくなることがわかる。もぐり込みを回避す
るために、相対容量Ｃ_Zが低減されるブレークダウンフェーズのエネルギを低減
することがすでに知られている。このことは従来通常長さｌ、すなわち燃焼抵抗
の端部から中央電極までの間隔を低減することによって行われる。またシリンダ
容量を低減するために内部導体の直径を低減することができる。

【００１４】 本発明の実施例によれば相対シリンダ容量が低減される。これは燃焼抵抗の構
造を新たに構成することにより、重要な長さｌを著しく短縮することができるか
らである。

【００１５】 セラミックのスライド路がスパークによって加熱されるだけでなく溶融する場
合、すなわちエネルギに関して閾値が上方超過された場合にはじめて浸食が発生
するので、本発明のエネルギ低減の手段は、スライド路のスパークのもぐり込み
がもはや発生しないことを意味する。これは限界的な閾値が上方超過されないか
らである。

【００１６】 ガラスパナート（ガラス粉末混合物）から成る従来の燃焼抵抗に比べて、巻回
されたワイヤ抵抗または螺旋状の金属薄膜抵抗は明らかな誘導性の抵抗成分を有
しており、この成分は有利には燃焼抵抗の障害除去に作用する。したがって有利
にはこの種の有利な燃焼抵抗を点火コイル内で使用する場合、コイル差込部の障
害除去抵抗を省略することができる。

【００１７】 シリンダ容量の計算は一般に次式にしたがって行われる。すなわち

【００１８】

【数１】

【００１９】 ここでε₀は誘電定数であり、ε_rは相対誘電定数であり、ｌはシリンダ長であり
、Ｄ_aは外径であり、Ｄ_iは内径である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 燃焼室側の点火コイルの第１の実施例の断面図である。

【図２】 燃焼室側の点火コイルの第２の実施例が断面図である。

【図３】 巻回されたワイヤ抵抗を示す図である。

【図４】 螺旋状の薄膜抵抗を示す図である。

【図５】 プレーナ技術による燃焼抵抗を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ブリンツ ドイツ連邦共和国 ジンデルフィンゲン パッペルヴェーク 67 (72)発明者 ウルリッヒ アイゼレ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ベ ックラーシュトラーセ ６ ベー (72)発明者 アンドレアス ニーゲル ドイツ連邦共和国 コルンヴェストハイム ヨハネス ブラームス シュトラーセ ５ Ｆターム(参考） 3G019 KC04 KC10 5G059 AA01 CC03 KK30

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に埋め込まれたアイソレータを有しており、 該アイソレータ内に棒状の内部導体装置が配置されており、該内部導体装置に
   よりコンタクトボルトと中央電極とが接続されている、 管状の金属ケーシングを有する点火コイルにおいて、 中央電極とコンタクトボルトとの電気的なコンタクトのために導電性のコンタ
   クトパナートと耐熱性の燃焼抵抗とが設けられており、 該燃焼抵抗はミアンダ形状に配置された導電性の巻線を有する、 ことを特徴とする管状の金属ケーシングを有する点火コイル。
2. 【請求項２】 前記耐熱性の燃焼抵抗は巻回されたワイヤ抵抗である、請求
   項１記載の点火コイル。
3. 【請求項３】 前記耐熱性の燃焼抵抗はセラミック支持体上の螺旋状の薄膜
   抵抗である、請求項１記載の点火コイル。
4. 【請求項４】 前記螺旋状の薄膜抵抗はプレーナ技術により形成されている
   、請求項３記載の点火コイル。