JP2004092412A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】点火プラグ部2と点火コイル部3とが一体化された際に接触して中心電極22と2次巻線32とを電気的に接続する接続手段は、円筒コイル形のばね7を有する。組み付け時には、ばね7が両ケース100、200の軸方向に弾性変形しつつ1次スプール34が碍子20側に押し込まれる。このように、ばね7が弾性変形することによりばね7とステム21との接触状態が維持されるため、振動により接触部が離れることは起こりにくく、従って、中心電極と2次巻線間の導通不良を防止することができる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火プラグ部と点火コイル部を一体化した内燃機関用点火装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、点火プラグ部と点火コイル部を一体化した内燃機関用点火装置が種々提案されている。そして、欧州特許出願公開第0907019号明細書に記載の点火装置では、点火プラグ部のステムと点火コイル部の高電圧端とを接触させて、中心電極と2次巻線とを電気的に接続するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、点火プラグ部のステムと点火コイル部の高電圧端とを例えばねじ或いはかしめにより結合した場合、振動によってステムと高電圧端との接触部が離れやすく、従って中心電極と2次巻線間の導通不良が発生し易いという問題があった。
【0004】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、点火プラグ部と点火コイル部が一体化されてシリンダヘッドに装着される内燃機関用点火装置において、中心電極と2次巻線間の導通不良を防止可能にすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、中心電極(22)と接地電極(23)との間で放電を行う点火プラグ部(2)と、1次巻線(31)と2次巻線(32)とを有して点火プラグ部(2)に高電圧を供給する点火コイル部(3)とを備え、点火プラグ部(2)と点火コイル部(3)とが一体化されて内燃機関のシリンダヘッドに装着される内燃機関用点火装置において、点火プラグ部(2)と点火コイル部(3)とが一体化された際に接触して中心電極(22)と2次巻線(32)とを電気的に接続する接続手段(6、7、21、24、25、38)を備え、接続手段は金属の弾性変形により接触状態が維持される構成であることを特徴とする。
【0006】
これによると、弾性変形により接触状態が維持されるため、振動により接触部が離れることは起こりにくく、従って、中心電極と2次巻線間の導通不良を防止することができる。
【0007】
接続手段(6、7、21、24、25、38)は、請求項2に記載の発明のように円筒コイル形のばねを含むものであってもよいし、請求項3に記載の発明のように板状のばねを含むものであってもよい。
【0008】
請求項4に記載の発明のように、点火プラグ部(2)の構成部品が収納される筒状のプラグケース(100)と、点火コイル部(3)の構成部品が収納される筒状のコイルケース(200)とを備え、プラグケース(100)に形成されたフランジ部(101)とコイルケース(200)に形成されたフランジ部(201)との当接により、プラグケース(100)とコイルケース(200)との軸方向位置決めがなされるようにしてもよい。
【0009】
請求項5に記載の発明のように、点火プラグ部(2)と点火コイル部(3)との間に絶縁樹脂よりなる蓋(36)を配置してもよい。
【0010】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1および図2は本発明に係る内燃機関用点火装置の第1実施形態を示すもので、図1は点火装置の全体構成を示す断面図、図2は製造工程を示す断面図である。
【0012】
図1において、点火装置は、円筒形状のケース内に、点火プラグ部2と点火コイル部3と圧力検出素子4が収納され、点火プラグ部2の両電極(詳細後述)が図示しない車両用内燃機関の燃焼室に露出するようにして、シリンダヘッドのプラグホールに装着されるようになっている。
【0013】
ケースは、分割された2つのケースからなり、より詳細には、燃焼室側に位置する円筒形状のプラグケース100と、プラグケース100よりも反燃焼室側に位置する円筒形状のコイルケース200とから構成されている。プラグケース100は、導電性を有し且つ鍛造加工が容易な例えば炭素鋼よりなり、コイルケース200は、磁気特性に優れた例えばケイ素鋼板よりなる。
【0014】
プラグケース100における反燃焼室側の端部にはフランジ部101が形成され、コイルケース200における燃焼室側の端部にはフランジ部201が形成されている。そして、両フランジ部101、201の当接により、両ケース100、200の軸方向および径方向の位置決めがなされるようになっている。また、両ケース100、200は、両フランジ部101、201の当接部にて溶接により接合されている。
【0015】
プラグケース100の外周面には雄ねじ部102が形成され、コイルケース200の外周面における反燃焼室側に締め付け用ナット部202が形成されている。そして、ナット部202を利用してコイルケース200を回すと、雄ねじ部102がシリンダヘッドの図示しない雌ねじ部に螺合されて、点火装置がシリンダヘッドに固定されるようになっている。
【0016】
点火プラグ部2は、電気絶縁性に富むアルミナ等のセラミックからなる段付き円筒状の碍子20、導電性金属よりなるフランジ付き円柱状のステム21、導電性金属よりなる円柱状の中心電極22、導電性金属よりなる接地電極23、炭素粉末を混合したガラスを主成分として例えば3kΩ以上の電気抵抗値を有する抵抗体層24、および銅を混合したガラスを主成分とするシール層25等から構成されている。
【0017】
そして、碍子20の外周面に形成された当たり面26が、プラグケース100の内周面に形成された段付き状の受け面103に当接することにより、プラグケース100と碍子20との軸方向の位置決めがなされると共に、プラグケース100と碍子20との間からの燃焼ガスの洩れを防止するようになっている。
【0018】
また、碍子20の中心穴内には、燃焼室側から反燃焼室側に向かって順に、中心電極22、シール層25、抵抗体層24、シール層25、ステム21が配置されている。中心電極22の一端は燃焼室に露出しており、接地電極23はプラグケース100に溶接等により接合されており、この接地電極23は中心電極22の一端と対向している。なお、シール層25は、電気良導体であると共に、碍子20の中心穴からの燃焼ガスの洩れを防止するものである。
【0019】
点火コイル部3は、1次巻線31、2次巻線32、磁性材料よりなる円柱状の中心コア33、電気絶縁性に富むアルミナ等のセラミックからなる円筒状の1次スプール34、および電気絶縁性の樹脂にて有底円筒状に形成された2次スプール35等から構成されている。
【0020】
1次巻線31は1次スプール34の外周に巻線されており、1次巻線31の両端は接続コネクタ5のコネクタ端子51に接続されており、これにより1次巻線31に図示しないイグナイタからの制御信号が入力されるようになっている。
【0021】
2次巻線32は2次スプール35の外周に巻線されており、2次巻線32の高電圧端は点火プラグ部2の中心電極22に電気的に接続され(詳細後述)、低電圧端は図示しないターミナルを介してコイルケース200に電気的に接続されている。なお、コイルケース200はシリンダヘッド等を介して図示しない車両のボデーに接地されている。
【0022】
1次スプール34の中心穴の燃焼室側開口部は、例えばシリコン等の電気絶縁性の樹脂よりなる蓋36にて塞がれている。一方、2次スプール35の中心穴に中心コア33が挿入されており、中心コア33を挿入後、2次スプール35の中心穴の開口部にゴムやスポンジ等の弾性材よりなるコア押え蓋37が挿入されることにより、2次スプール35の中心穴が塞がれている。
【0023】
そして、2次巻線32、中心コア33およびコア押え蓋37が組み付けられた2次スプール35を、1次スプール34の中心穴に挿入した後、1次スプール34の中心穴に電気絶縁性の樹脂が注入され、その樹脂が1次スプール34と2次巻線32との隙間に流入後硬化して2次巻線32が固着されている。
【0024】
ここで、点火コイル部3の2次巻線32の高電圧端と点火プラグ部2の中心電極22との電気的接続について説明する。
【0025】
2次巻線32の高電圧端は、2次スプール35の燃焼室側端部に固定された導電性金属よりなる高電圧ターミナル38に接続されている。そして、この高電圧ターミナル38は、ステンレス等の導電性金属よりなるフランジ付き円柱状の中間電極6、およびステンレス等の導電性金属よりなる円筒コイル形のばね7を介して、点火プラグ部2のステム21に接続され、さらに抵抗体層24およびシール層25を介して中心電極22に接続されている。
【0026】
中間電極6は蓋36を貫通しており、中間電極6の反燃焼室側端部が高電圧ターミナル38に接触するようになっており、中間電極6の燃焼室側端部にばね7が結合されている。因みに、中間電極6の外周面に周方向に延びる環状の溝(図示せず)を形成し、その溝にばね7の反燃焼室側端部を係合させることにより、中間電極6に対してばね7を確実に結合するようにしている。また、ステム21の反燃焼室側端部はテーパ状に形成されており、ステム21のテーパ面がばね7の燃焼室側端部に接触するようになっている。なお、高電圧ターミナル38、中間電極6、ばね7、およびステム21、抵抗体層24、シール層25は、本発明の接続手段に相当する。
【0027】
圧力検出素子4は、それに負荷される荷重の変化に伴って電位が変位するもので、例えばチタン酸鉛からなり、薄板リング状に形成されている。そして、圧力検出素子4は、導電性金属にて薄板リング状に形成されたターミナル8と共に、1次スプール34の端部に配置されている。なお、ターミナル8には、コネクタ端子51が一体に形成されている。
【0028】
圧力検出素子4を1次スプール34の端部に配置可能にするために、1次スプール34の端部は、1次巻線31および2次巻線32よりも、図1の紙面において上部まで延長されている。換言すると、1次スプール34の端部は、1次巻線31および2次巻線32よりも反燃焼室側に突出している。
【0029】
そして、コイルケース200の内周面には、反燃焼室側に雌ねじ部203(図2参照)が形成されており、圧力検出素子4を保持する保持部材に相当する筒状のボルト9が、雌ねじ部203に螺合されることにより、圧力検出素子4およびターミナル8が、1次スプール34の端部とボルト9との間に保持されるようになっている。
【0030】
圧力検出素子4の一端はボルト9を介してコイルケース200に電気的に接続され、圧力検出素子4の他端はターミナル8に接続されており、これにより圧力検出素子4の出力信号が図示しない制御装置に出力されるようになっている。
【0031】
点火装置の組み付けに際しては、まず、図2(a)に示すように、プラグケース100に点火プラグ部2の構成部品を収納した後、プラグケース100にコイルケース200を装着する。
【0032】
次に、図2(b)に示すように、両ケース100、200のフランジ部101、201を当接させた状態で、両フランジ部101、201の当接部にて溶接して、両ケース100、200を接合する。両ケース100、200を接合した後、コイルケース200に点火コイル部3の構成部品を挿入する。
【0033】
因みに、2次巻線32等が組み付けられた2次スプール35を1次スプール34の中心穴に収納すると、高電圧ターミナル38と中間電極6とが接触する。また、コイルケース200に点火コイル部3の構成部品を挿入すると、ばね7とステム21とが接触する。
【0034】
次に、図1に示すように、圧力検出素子4をコイルケース200に挿入した後、ボルト9を雌ねじ部203に締め付け、ボルト9を雌ねじ部203に螺合した後、接続コネクタ5の樹脂製のケース52をボルト9の中空穴に挿入する。
【0035】
ところで、ボルト9を締め付ける前の時点では、ばね7とステム21は接触しているものの、ばね7の付勢力によって、1次スプール34と碍子20とは離れている。そして、ボルト9の締め付けに伴って、ばね7を両ケース100、200の軸方向に弾性変形させつつ1次スプール34が碍子20側に押し込まれる。このように、ばね7が弾性変形することによりばね7とステム21との接触状態が維持される。
【0036】
また、1次スプール34が碍子20に当接した後にさらにボルト9を締め付けることにより、圧力検出素子4に圧縮予荷重が与えられると共に、碍子20の当たり面26がプラグケース100の受け面103に押し付けられる。
【0037】
上記構成の点火装置は、イグナイタからの制御信号に基づいて点火コイル部3が高電圧を発生し、点火プラグ部2はその高電圧を火花ギャップ間で放電して燃焼室内の混合気を着火させる。また、燃焼室内での燃焼によって発生した圧力は、碍子20および1次スプール34を介して圧力検出素子4に伝達され、それにより圧力検出素子4は圧縮荷重を受ける。そして、圧力検出素子4は、その荷重に応じた電圧の出力信号を出力する。
【0038】
本実施形態では、ばね7が弾性変形することによりばね7とステム21との接触状態が維持されるため、振動によりばね7とステム21との接触部が離れることは起こりにくく、従って、中心電極22と2次巻線32間の導通不良を防止することができる。
【0039】
また、1次スプール34の中心穴の燃焼室側開口部は蓋36にて塞がれているため、1次スプール34の中心穴に樹脂を注入する作業を容易に行うことができる。また、電気絶縁性の樹脂よりなる蓋36は、点火プラグ部2と点火コイル部3との間に配置されて、点火プラグ部2と点火コイル部3との間の空気層を埋めるようになっているため、空気層を介した高電圧リークを抑制することができる。
【0040】
なお、本実施形態では、両ケース100、200のフランジ部101、201の嵌合状態は、コイルケース200がプラグケース100の外側になっているが、コイルケース200がプラグケース100の内側になってもよい。
【0041】
また、本実施形態では、ステム21の反燃焼室側端部はテーパ状に形成されており、ステム21のテーパ面がばね7の燃焼室側端部に接触するようになっているが、ステム21の反燃焼室側の円柱部がばね7内に挿入されて、ステム21のフランジ部にばね7の燃焼室側端部が接触するようにしてもよい。
【0042】
(第2実施形態)
図3および図4は本発明に係る内燃機関用点火装置の第2実施形態を示すもので、図3は点火装置の全体構成を示す断面図、図4は製造工程を示す断面図である。なお、第1実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0043】
本実施形態においては、図4(a)に示すように、プラグケース100に点火プラグ部2の構成部品を収納した後、フランジ部101よりも燃焼室側の熱かしめ部104を加熱した状態で、フランジ部101よりも反燃焼室側のかしめ部105をかしめるようにしたものである。
【0044】
そして、かしめ部105をかしめる際の加圧力によってプラグケース100は軸方向に圧縮荷重を受けて、加熱された熱かしめ部104がプラグケース100の軸方向に縮み、これによりプラグケース100と碍子20との間のシール性を確保するようにしている。
【0045】
この熱かしめ後にプラグケース100にコイルケース200を装着し、図4(b)に示すように、両ケース100、200のフランジ部101、201を当接させた状態で両ケース100、200を接合する。両ケース100、200を接合した後、コイルケース200に点火コイル部3の構成部品を挿入する。
【0046】
次に、図3に示すように、圧力検出素子4をコイルケース200に挿入した後、ボルト9を雌ねじ部203に締め付け、ボルト9を雌ねじ部203に螺合した後、接続コネクタ5の樹脂製のケース52をボルト9の中空穴に挿入することにより、点火装置の組み付けが完了する。
【0047】
(第3実施形態)
図5および図6は本発明に係る内燃機関用点火装置の第3実施形態を示すもので、図5は点火装置の全体構成を示す断面図、図6は製造工程を示す断面図である。なお、第1実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0048】
本実施形態においては、コイルケース200の中心穴の燃焼室側端部に、径方向内側に向かって突出する段部204が形成されている。また、1次スプール34の外周面は段付きになっていて、コイルケース200の段部204と係合可能な段部39が形成されている。
【0049】
点火装置の組み付けに際しては、図6に示すように、プラグケース100に点火プラグ部2の構成部品を収納したものと、コイルケース200に点火コイル部3の構成部品や圧力検出素子4等を収納した後ボルト9を雌ねじ部203に締め付けたものとを、準備する。ここで、コイルケース200の段部204と1次スプール34の段部39との係合により、コイルケース200に収納した部品の脱落が防止される。
【0050】
次に、図5に示すように、両ケース100、200のフランジ部101、201を当接させた状態で両ケース100、200を接合する。両ケース100、200を接合した後、ボルト9を締め付けることにより、圧力検出素子4に圧縮予荷重を与えると共に、碍子20の当たり面26をプラグケース100の受け面103に押し付ける。
【0051】
(第4実施形態)
図7および図8は本発明に係る内燃機関用点火装置の第4実施形態を示すもので、図7は点火装置の全体構成を示す断面図、図8は製造工程を示す断面図である。なお、第1〜第3実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0052】
本実施形態においては、図8に示すように、プラグケース100に点火プラグ部2の構成部品を収納した後、熱かしめ部104を加熱した状態でかしめ部105をかしめたものと、両段部39、204の係合により、コイルケース200に収納した部品の脱落を防止するようにしたものとを、準備する。
【0053】
次に、図7に示すように、両ケース100、200のフランジ部101、201を当接させた状態で両ケース100、200を接合する。両ケース100、200を接合した後、ボルト9を締め付けることにより、圧力検出素子4に圧縮予荷重を与える。
【0054】
(第5実施形態)
図9は第5実施形態の点火装置の要部構成を示す断面図である。なお、第1実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0055】
本実施形態では、図9に示すように、ステム21にばね7を結合している。また、ステンレスや黄銅等の導電性金属よりなる皿状の板部材61を、中間電極6にかしめまたは溶接によって接合している。
【0056】
そして、両ケース100、200を接合した時点でばね7と板部材61が接触し、ボルト9の締め付けに伴って、ばね7を弾性変形させつつ1次スプール34が碍子20側に押し込まれる。このように、ばね7が弾性変形することによりばね7と板部材61との接触状態が維持される。
【0057】
(第6実施形態)
図10は第6実施形態の点火装置の要部構成を示す断面図である。なお、第1実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0058】
本実施形態では、図10に示すように、高電圧ターミナル38を、ステンレスや黄銅等の導電性金属よりなる板ばねにて構成している。具体的には、高電圧ターミナル38は、コイルケース200の径方向に対向配置された2つの片を有し、それらの片はコイルケース200の径方向に弾性変形可能になっている。
【0059】
そして、両ケース100、200を接合した時点で高電圧ターミナル38とステム21が接触し、ボルト9を締め付けて1次スプール34を碍子20側に押し込むと、ステム21が高電圧ターミナル38の2つの片をケース径方向に弾性変形させて2つの片の間に侵入する。このように、高電圧ターミナル38が弾性変形することにより高電圧ターミナル38とステム21との接触状態が維持される。
【0060】
本実施形態では、高電圧ターミナル38とステム21とを接触させるようにしているため、中間電極6を廃止することができる。
【0061】
(第7実施形態)
図11は第7実施形態の点火装置の要部構成を示す断面図である。上記第1実施形態では円筒コイル形のばね7を用いたが、本実施形態では板ばね形のばね7を用いている。なお、第1実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0062】
図11(a)に示す例では、ステンレスや黄銅等の導電性金属よりなるU字形のばね7を用いており、このばね7は中間電極6にかしめまたは溶接によって接合されている。そして、両ケース100、200を接合した時点でばね7とステム21が接触し、さらにボルト9の締め付けに伴って、ばね7をコイルケース200の軸方向に弾性変形させつつ1次スプール34が碍子20側に押し込まれる。このように、ばね7が弾性変形することによりばね7とステム21との接触状態が維持される。
【0063】
図11(b)、(c)に示す例では、コイルケース200の径方向に対向配置された2つの片を有するばね7を用いている。このばね7はステンレスや黄銅等の導電性金属よりなり、中間電極6にかしめまたは溶接によって接合されている。そして、両ケース100、200を接合した時点でばね7とステム21が接触し、さらにボルト9を締め付けて1次スプール34を碍子20側に押し込むと、ステム21がばね7の2つの片をケース径方向に弾性変形させて2つの片の間に侵入する。このように、ばね7が弾性変形することによりばね7とステム21との接触状態が維持される。
【0064】
(第8実施形態)
図12は第8実施形態の点火装置の要部構成を示す断面図である。上記第7実施形態ではばね7を中間電極6に接合したが、本実施形態はばね7をステム21に結合したものである。なお、第1実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0065】
図12(a)に示す例では、ステンレスや黄銅等の導電性金属よりなるU字形のばね7を、ステム21にかしめまたは溶接によって結合している。そして、ボルト9を締め付けて1次スプール34を碍子20側に押し込むと、中間電極6がばね7をケース軸方向に弾性変形させる。このように、ばね7が弾性変形することにより中間電極6とばね7との接触状態が維持される。
【0066】
図12(b)、(c)に示す例では、コイルケース200の径方向に対向配置された2つの片を有するばね7を用いている。このばね7はステンレスや黄銅等の導電性金属よりなり、ステム21にかしめまたは溶接によって結合されている。そして、点火装置の組み付けの際、ボルト9を締め付けて1次スプール34を碍子20側に押し込むと、中間電極6がばね7の2つの片をケース径方向に弾性変形させて2つの片の間に侵入する。このように、ばね7が弾性変形することにより中間電極6とばね7との接触状態が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る点火装置の第1実施形態を示す断面図である。
【図2】図1の装置の製造工程を示す断面図である。
【図3】本発明に係る点火装置の第2実施形態を示す断面図である。
【図4】図3の装置の製造工程を示す断面図である。
【図5】本発明に係る点火装置の第3実施形態を示す断面図である。
【図6】図5の装置の製造工程を示す断面図である。
【図7】本発明に係る点火装置の第4実施形態を示す断面図である。
【図8】図7の装置の製造工程を示す断面図である。
【図9】本発明に係る点火装置の第5実施形態を示す要部の断面図である。
【図10】本発明に係る点火装置の第6実施形態を示す要部の断面図である。
【図11】本発明に係る点火装置の第7実施形態を示す要部の断面図である。
【図12】本発明に係る点火装置の第8実施形態を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
2…点火プラグ部、22…中心電極、3…点火コイル部、31…1次巻線、
32…2次巻線、6…中間電極(接続手段の構成部品)、
7…ばね(接続手段の構成部品)、21…ステム(接続手段の構成部品)、
24…抵抗体層(接続手段の構成部品)、
25…シール層(接続手段の構成部品)、
38…高電圧ターミナル38(接続手段の構成部品)。
Claims (5)
- 中心電極(22)と接地電極(23)との間で放電を行う点火プラグ部(2)と、1次巻線(31)と2次巻線(32)とを有して前記点火プラグ部(2)に高電圧を供給する点火コイル部(3)とを備え、前記点火プラグ部(2)と前記点火コイル部(3)とが一体化されて前記内燃機関のシリンダヘッドに装着される内燃機関用点火装置において、
前記点火プラグ部(2)と前記点火コイル部(3)とが一体化された際に接触して前記中心電極(22)と前記2次巻線(32)とを電気的に接続する接続手段(6、7、21、24、25、38)を備え、前記接続手段は金属の弾性変形により接触状態が維持される構成であることを特徴とする内燃機関用点火装置。 - 前記接続手段(6、7、21、24、25、38)は円筒コイル形のばねを含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記接続手段(6、7、21、24、25、38)は板状のばねを含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用点火装置。
- 前記点火プラグ部(2)の構成部品が収納される筒状のプラグケース(100)と、前記点火コイル部(3)の構成部品が収納される筒状のコイルケース(200)とを備え、
前記プラグケース(100)に形成されたフランジ部(101)と前記コイルケース(200)に形成されたフランジ部(201)との当接により、前記プラグケース(100)と前記コイルケース(200)との軸方向位置決めがなされることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の内燃機関用点火装置。 - 前記点火プラグ部(2)と前記点火コイル部(3)との間には、絶縁樹脂よりなる蓋(36)が配置されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の内燃機関用点火装置。
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