JP2013243239A

JP2013243239A - 内燃機関用の点火装置

Info

Publication number: JP2013243239A
Application number: JP2012115253A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nakamura; 和弘中村; Hisanori Kataoka; 尚紀片岡
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-12-05

Abstract

【課題】複数の点火コイルからの出力を１つにまとめて放電する点火装置において、他方の点火コイルへの放電影響を防ぐダイオードやダイオード接続部に点火装置の動作時の高温と停止時放置時の低温の冷熱ストレスにより、点火装置各部材の熱膨張によりモールド樹脂に生じる剥離やクラックが影響する恐れがある。
【解決手段】ケース50，60は、第１及び第２のコイル部40，42を収容する第１のケース50及び第１のケース50と第１及び第２のダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72cを収容する第２のケース60から構成され、第１のケース50と第２のケース60の間に第１及び第２のダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72cが配置され、第１及び第２のダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72cは、第１のケース50の外側底面54に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の点火装置において、特に１つの点火プラグに対して複数の点火コイルを用いて多重点火を行うものに関する。

従来より、自動車における内燃機関では、環境問題や資源の枯渇化等を考慮して、理論空燃比より燃料の割合が低い混合気で燃焼させるリーン燃焼やシリンダ内に層状混合気を形成する成層燃焼により燃費を向上させているが、このような燃費を向上させると着火条件が厳しくなるため、厳しい着火条件においても確実に着火を行うために１つの点火プラグに複数の出力を用いて多重点火を行う構成が知られている。

このような多重点火型の点火装置では、一方の点火コイルの放電時に充電している他方の点火コイルに高電圧が流れ込むと点火コイルが破損する恐れがあるため、点火コイルのどちらか一方の高電圧が、他方に流れるのを阻止するダイオードを備えるが、ダイオードの固定部やリード線が鋭利であるためクラックが波及する問題が生じる。そしてこのような問題において本出願人は特開２０１２−３６７８６号公報（以下「特許文献１」）を提案している。

上記特許文献１の点火装置の側面断面図を図８に示す。図８において、ケース50と、当該ケース50内に１次コイル20aと２次コイル30aと鉄芯10a，12aからなる点火コイルを備え、前記ケース50に外部からの電源等を供給するコネクタ82を配置し、前記ケース50に点火プラグへの高電圧を供給する高圧端子を配置し、前記ケース50のコイル収容部にモールド樹脂90を充填した点火装置100において、前記ケース50内に第１の点火コイル及び第２の点火コイルを備え、前記ケース50の内側底面に当該第１の点火コイルと当該第２の点火コイルのどちらか一方の高電圧が、他方に流れるのを阻止するための第１のダイオード群70と第２のダイオード群を備え、前記ケース50の内側底面に当該第１のダイオード群及び当該第２のダイオード群を埋め込むための溝部210を形成し、前記ケース50の内側底面に当該溝部210の外周の少なくとも一部に外周溝220を形成する点火装置を提案している。

特開２０１２−３６７８６号公報

しかしながら、上記従来の点火装置では次のような問題が生じる。即ち、特許文献１の点火装置では、ケースの内側底面に第１のダイオード群及び第２のダイオード群を埋め込むための溝部を形成し、ケースの内側底面に溝部の外周の少なくとも一部に外周溝を形成することで、ケースとモールド樹脂の剥離によるクラックが発生しても、出力不良の原因となるリーク電流の影響を受けないが、点火装置の動作時の高温と停止時放置時の低温の冷熱ストレスにより、点火装置各部材の熱膨張によりモールド樹脂に生じる剥離やクラックがダイオードやダイオード接続部へ影響する恐れがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、複数の点火コイルからの出力を１つにまとめて放電する点火装置において、他方の点火コイルへの放電影響を防ぐダイオードやダイオード接続部に点火装置の動作時の高温と停止時放置時の低温の冷熱ストレスによるモールド樹脂に生じる剥離やクラックの影響が及ぶことを防ぐ点火装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は次のような構成とする。即ち、請求項１の発明においては、中心鉄芯と外周鉄芯とからなる鉄芯及び１次ボビンに１次巻線を巻き回した１次コイル及び２次ボビンに２次巻線を巻き回した２次コイルからなる第１及び第２のコイル部と、当該第１及び第２のコイル部を収容するケースと、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部のどちらか一方の高電圧が他方に流れるのを阻止するための第１及び第２のダイオードと、前記第１及び第２のコイル部からの高電圧を１つにまとめて供給する高圧端子と、前記ケース内に充填されるモールド樹脂と、からなる内燃機関用の点火装置において、前記ケースは、前記第１及び第２のコイル部を収容する第１のケース及び当該第１のケースと前記第１及び第２のダイオードを収容する第２のケースから構成され、前記第１のケースと前記第２のケースの間に前記第１及び第２のダイオードが配置されることを特徴とする内燃機関用の点火装置とする。

上記構成においては、前記第１及び第２のダイオードは、複数のダイオードからなる第１のダイオード群及び第２のダイオード群としてもよい。また、前記第１のケースは、前記第１のコイル部を収容する第１のコイル収容部及び前記第２のコイル部を収容する第２のコイル収容部を形成してもよい。さらに、前記第１及び第２のダイオードは、前記第１のケースの外側底面に配置してもよい。

また、前記第１及び第２のダイオードは、前記第２のケースの内側底面に配置してもよい。さらに、前記第１及び第２のダイオードは、前記第１のケースの外側側面に配置してもよい。

また、前記第１及び第２のダイオードは、前記第２のケースの内側側面に配置してもよい。さらに、前記第１のケースの開口面は、前記第２のケースの開口面と一面とする構成としてもよい。

また、前記第１のケース及び前記第２のケースは、組み立て後の第１のケース開口面と第２のケース開口面の高さを同一としてもよい。さらに、前記第１のケース及び前記第２のケースは、一部が重なる構成としてもよい。

上記の通り、第１のコイル部と第２のコイル部のどちらか一方の高電圧が他方に流れるのを阻止するための第１及び第２のダイオードを備え、第１及び第２のコイル部からの高電圧を１つにまとめて供給する点火装置において、ケースは、第１及び第２のコイル部を収容する第１のケース及び第１のケースと第１及び第２のダイオードを収容する第２のケースから構成され、第１のケースと第２のケースの間に第１及び第２のダイオードが配置されることで、他方の点火コイルへの放電影響を防ぐダイオードやダイオード接続部に点火装置の動作時の高温と停止時放置時の低温の冷熱ストレスによるモールド樹脂に生じる剥離やクラックの影響が及ぶことを防ぐ点火装置が実現できる。

また、第１のケースは、第１のコイル部を収容する第１のコイル収容部及び第２のコイル部を収容する第２のコイル収容部を形成することで、ダイオードだけでなく、第１のコイル部、及び、第２のコイル部間のモールド樹脂に生じる剥離やクラックの影響が及ぶことも防ぐことができる。さらに、第１及び第２のダイオードは、第１のケースの外側底面に配置することで、製造時にダイオードの組付けや半田付け等を広い作業スペースで行うことができるため、生産効率を上げることができる。

本発明の第１の実施例とする点火装置の斜視図である。図１の点火装置の矢印（Ａ）方向から見たＢ―Ｂ断面図である。第１の実施例とする点火装置及び周辺装置を含む回路構成図である。第１の実施例とする第１及び第２のケース並びに外周鉄芯の組み立てを示す斜視図である。第１の実施例とする第１及び第２のケースの組み立てを斜め下から見た図である。第１の実施例とする第１のケースを斜め下から見た図である。第２の実施例とする点火装置の側面断面図である。特許文献１の点火装置の側面断面図である。

以下に本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図７に基づいて説明する。

本発明の第１の実施例とする点火装置の斜視図を図１に、図１の点火装置の矢印（Ａ）方向から見たＢ―Ｂ断面図を図２に、点火装置及び周辺装置を含む回路構成図を図３に、第１及び第２のケース並びに外周鉄芯の組み立てを示す斜視図を図４に、第１及び第２のケースの組み立てを斜め下から見た図を図５に、第１のケースを斜め下から見た図を図６にそれぞれ示す。

図１乃至図３において、点火装置100は第１のコイル部40及び第２のコイル部42の２つのコイルからなり、当該第１及び第２のコイル部40，42は珪素鋼板を３０枚程度積層して形成したＩ字型の中心鉄芯10a，10bとロの字型の外周鉄芯12a，12bを組み合わせて閉磁路とした鉄芯と、当該中心鉄芯10a，10bのそれぞれの外周に樹脂で成形した１次ボビンの外周に１次巻線５０ターン程度を巻き回した１次コイル20a，20bと、当該１次コイル20a，20bのそれぞれの外周に樹脂で成形した２次ボビンの外周に２次巻線を３０００ターン程度巻き回した２次コイル30a，30bから構成されている。

また、前記第１及び第２のコイル部40，42は絶縁性を有した樹脂からなる鉛直方向上面に開口面58を形成する箱型に成形した第１のケース50に収容されている。さらに、当該第１のケース50は前記第１のコイル部40を収容する第１のコイル収容部52aと前記第２のコイル部42を収容する第２のコイル収容部52bとを形成している。

また、前記第１のケース50は前記第１のケース50と同様の材質から成形された第２のケース60に収容され、当該第２のケース60は前記第１のケース開口面58と同方向に開口面68を有している。さらに、当該第２のケース60には前記点火装置100を図示しないエンジンヘッドに取り付けて固定するための略三角柱状のフランジ64を当該第２のケース開口面68に対して対角線上の２箇所に形成している。

また、前記第２のケース60の外側底面にはエンジン上部に形成されたプラグホール内に向かって突出する高圧タワー62が形成され、当該高圧タワー62には前記第１及び第２のコイル部40，42からの２次電圧を点火プラグ96に供給するための高圧端子80がインサート成形によって備えられている。さらに、前記第２のケース60の側面にはバッテリ92からの１次電圧及びＥＣＵ94からの点火信号を前記第１及び第２のコイル部40，42の双方に供給するコネクタ82を備えている。

また、前記第２のケース60内側且つ前記第１のケース50の外側のダイオード収容部61には前記第１のコイル部40からの２次電圧が前記第２のコイル部42に流れるのを阻止するためのダイオード70a，70b，70cからなる第１のダイオード群70と、前記第２のコイル部42からの２次電圧が前記第１のコイル部40に流れるのを阻止するためのダイオード72a，72b，72cからなる第２のダイオード群72とを備えている。さらに、当該第１及び第２のダイオード群70，72は前記第１のケース50の外側底面54に配置固定し、前記第１のケース50の当該外側底面54に備えられた配線パターン74及びリード線76によって前記第１及び第２のコイル部40，42から当該第１及び第２のダイオード群70，72並びに当該第１及び第２のダイオード群70，72から前記高圧端子80までを電気的に接続されている。

また、前記第２のケース60内には前記第１及び第２のコイル部40，42の前記１次コイル20a，20bに前記ＥＣＵ94からの点火信号を供給する第１及び第２のイグナイタ84，86をそれぞれに備えている。さらに、当該第１及び第２のイグナイタ84，86のベースは前記コネクタ82を介して前記ＥＣＵ94からの点火信号を入力されている。

また、前記第１のイグナイタ84のコレクタは前記第１のコイル部40の前記１次コイル20aの高圧側と電気的に接続され、前記第２のイグナイタ86のコレクタは前記第２のコイル部42の前記１次コイル20bの高圧側と電気的に接続されている。さらに、前記第１及び第２のイグナイタ84，86のエミッタはグランドに接続されている。

また、前記第１のケース50は、前記第２のケース60に組み込んだ後に前記第１のケース50の側面が前記第２のケース60の前記コネクタ82配置面を除く３面に嵌合されることによって固定されている。さらに、前記第１のケース50の側面と前記第２のケース60の前記コネクタ82配置面との間に前記第１及び第２のイグナイタ84，86が配置されている。

また、前記第１及び第２のケース50，60を組み合わせた後に前記第１及び第２のケース開口面58，68が垂直方向に同じ高さとなるように構成されている。さらに、前記第１及び第２のケース50，60内には前記第１及び第２のコイル部40，42並びに前記第１及び第２のダイオード群70，72並びに前記第１及び第２のイグナイタ84，86の電気的絶縁及び物理的固定を実現するモールド樹脂90が充填されている。

また、上記構成から前記点火装置100の動作を説明すると、前記ＥＣＵ94から前記第１のイグナイタ84へ点火信号Ｓ１が入力されると前記バッテリ92から前記第１のコイル部40の前記１次コイル20aに１次電流Ｉ１が流れる。さらに、前記ＥＣＵ94から前記第１のイグナイタ84への点火信号Ｓ１が遮断されると、前記バッテリ92から前記第１のコイル部40の前記１次コイル20aに流れる１次電流Ｉ１が遮断されることによって前記第１のコイル部40の前記２次コイル30aに２次電圧が発生する。

また、前記ＥＣＵ94から前記第２のイグナイタ86へ点火信号Ｓ２が入力されると前記バッテリ92から前記第２のコイル部42の前記１次コイル20bに１次電流Ｉ２が流れる。さらに、前記ＥＣＵ94から前記第２のイグナイタ86への点火信号Ｓ２が遮断されると、前記バッテリ92から前記第２のコイル部42の前記１次コイル20bに流れる１次電流Ｉ２が遮断されることによって前記第２のコイル部42の前記２次コイル30bに２次電圧が発生する。

また、前記ＥＣＵ94から前記第１及び第２のイグナイタ84，86への点火信号Ｓ１，Ｓ２の入力を交互に繰り返すことで、前記第１及び第２のコイル部40，42の前記２次コイル30a，30bに交互に２次電圧が発生する。さらに、前記第１及び第２のコイル部40，42の前記２次コイル30a，30bに交互に発生した２次電圧はそれぞれ前記第１及び第２のダイオード群70，72を経由して前記点火プラグ96に供給される。

また、図４乃至図６において、前記第１のケース50は前記第１及び前記第２のコイル収容部52a，52bが仕切られて存在し、前記第１及び第２のコイル収容部52a，52bに対して前記外周鉄芯12a，12bが差し込まれて位置決めされる。さらに、前記第１のケース50の前記コネクタ82側の側面には前記第１及び第２のコイル部40，42と前記コネクタ82を電気的に接続のための配線を通過させるスリット56a，56bが前記第１及び第２のコイル部40，42に対してそれぞれ１個ずつ形成されている。

また、前記第１のケース50の前記外側底面54には前記第１及び第２のコイル部40，42から前記高圧端子80までがＳ字を描く如く前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72cを配置しており、前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72c間にリーク電流が発生しないよう間隔を有している。さらに、前記配線パターン74a，74bは前記第１のケース50を貫通して前記第１及び第２のコイル部40，42の前記２次コイル30a，30bから前記第１のケース50の前記外側底面54までの電気的接続を行い、前記第１のケース50に前記第１及び第２のコイル部40，42を収容した後に、前記第１及び第２のコイル部40，42の前記２次コイル30a，30bの２次高圧端子（図示しない）が前記配線パターン74a，74bに接触されることで電気的に接続される。

また、前記配線パターン74a，74bはそれぞれ前記リード線76によって前記ダイオード70a，72aまで接続され、前記ダイオード70b，72bから前記ダイオード70c，72cまでを前記配線パターン74及び前記リード線76を用いて接続される。さらに、前記ダイオード70c，72cはそれぞれ前記リード線76によって前記配線パターン74cに接続され、前記配線パターン74cで１つの出力に合成されて前記第１及び第２のコイル部40，42からの２次電圧を前記高圧端子80に供給している。

また、前記配線パターン74は前記第１のケース50の前記外側底面54にインサート成形され、前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72c及び前記リード線76の接続並びに前記リード線76及び前記配線パターン74，74a，74b，74cの接続は半田によって行われている。さらに、前記第１及び第２のケース50，60を組み立てた後に前記配線パターン74cが前記高圧端子80に接触されることで電気的に接続される。

上記構成により、前記第２のケース60内側且つ前記第１のケース50の外側の前記ダイオード収容部61に前記第１及び第２のダイオード群70，72とを備えることで、他方の点火コイルへの放電影響を防ぐ前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72cと前記配線パターン74，74a，74b，74cと前記リード線76に点火装置の動作時の高温と停止時放置時の低温の冷熱ストレスによるモールド樹脂に生じる剥離やクラックの影響が及ぼされることを防ぐことができる。

前記第１のコイル収容部52aに前記第１のコイル部40を備え、前記第２のコイル収容部52bに前記第２のコイル部42を備えている。これにより、前記第１のコイル部40と第２のコイル部42の間の前記モールド樹脂90に生じる剥離やクラックの影響が及ぼされることを防ぐことができる。

また、前記第１及び第２のダイオード群70，72は前記第１のケース50の前記外側底面54に配置固定し、前記第１のケース50の前記外側底面54に備えられた配線パターン74，74a，74b，74c及びリード線76と半田付けによって接続されることで、製造時に前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72cの組付けや半田付け等を広い作業スペースで行うことができるため、生産効率を上げることができる。

また、前記第１のケース50に前記第１及び第２のコイル部40，42を収容した後に、前記第１及び第２のコイル部40，42の前記２次コイル30a，30bの前記２次高圧端子が前記配線パターン74a，74bに接触されることで電気的に接続されるとともに、前記第１及び第２のケース50，60を組み立てた後に前記配線パターン74cが前記高圧端子80に接触されることで電気的に接続される。これにより、前記第１及び第２のコイル部40，42、前記第１のケース50、並びに、前記第２のケース60を組み合わせるだけで前記点火装置100の電気的接続を行うことができる。

上記実施例１の変形例として、前記点火装置100は前記第１及び第２のコイル部40，42を同一のコイルとしたが、前記第１及び第２のコイル40，42を各々異なる構成のコイルとしてもよいし、前記１次及び２次コイル20a，20b，30a，30bに巻き回す巻線のターン数は前記点火装置100に要求される出力等の設計事情によって任意に変更してもよい。また、前記ダイオード群70，72は、前記第１及び第２のコイル部40，42に要求される２次電圧の大きさに対応できるものであれば、例えば前記第１及び第２のコイル部40，42に対してそれぞれに容量の大きいダイオードを１個を備える等、個数及び容量は設計事情によって適宜変更してもよい。さらに、前記第１及び第２のダイオード群70，72は前記第２のケース60の内側底面66（図４記載）に配置固定する構成としてもよい。

また、前記第１及び第２のイグナイタ84，86は前記第１のケース50の前記第１及び第２のコイル収容部52a，52b内に備える構成としてもよい。さらに、前記第１のケース50に形成される前記スリット56a，56bの形状及び個数は設計事情によって任意に変更してもよい。

また、前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72cの配置及び接続方法は前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72c間にリーク電流が発生しない間隔であれば設計事情によって任意に変更してもよい。さらに、前記第１及び第２のコイル部40，42の前記２次コイル30a，30bから前記配線パターン74a，74bまでの接続方法及び前記配線パターン74cから前記高圧端子80までの接続方法は設計事情によって適宜変更してもよい。

また、前記第１及び第２のケース50，60の形状及び組み立て時の構成は設計事情によって適宜変更してもよい。

第２の実施例とする点火装置の側面断面図を図７に示す。

第２の実施例においては前記第１の実施例で説明した前記第１及び第２のダイオード群70，72は前記第１のケース50の前記外側底面54に配置固定する構造を除いた他の構造は同一であるため説明は省略する。

図７において、前記第２のケース60内側且つ前記第１のケース50の外側の前記ダイオード収容部61には前記第１のコイル部40からの２次電圧が前記第２のコイル部42に流れるのを阻止するための前記ダイオード70a，70b，70cと、前記第２のコイル部42からの２次電圧が前記第１のコイル部40に流れるのを阻止するための前記ダイオード72a，72b，72cとを備えている。また、前記第１及び第２のダイオード群70，72は前記第１のケース50の径方向の外側側面55に配置固定している。さらに、前記第１のケース50は、前記第２のケース60に組み込んだ後に前記第１のケース50の側面が前記第２のケース60の前記コネクタ82配置面及び前記ダイオード70a，70b，70c，72a，72b，72c配置面を除く２面に嵌合されることによって固定されている。

上記構成により、前記第１及び第２のダイオード群70，72は前記第１のケース50の軸方向の外側側面55に配置固定している。これにより、前記第１の実施例の効果に加え、前記点火装置100の高さ方向の寸法を押さえることができる。

上記実施例２の変形例として、前記第１及び第２のダイオード群70，72は前記第２のケース60の軸方向内側側面67（図７記載）に配置固定する構成としてもよい。また、前記第１及び第２のダイオード群70，72は前記第１のケース50の径方向の前記内側側面55に配置固定してもよい。

10a，10b：中心鉄芯
12a，12b：外周鉄芯
20a，20b：１次コイル
30a，30b：２次コイル
40：第１のコイル部
42：第２のコイル部
50：第１のケース
52a：第１のコイル収容部
52b：第２のコイル収容部
54：外側底面
55：外側側面
56a，56b：スリット
58：第１のケース開口面
60：第２のケース
61：ダイオード収容部
62：高圧タワー
64：フランジ
66：内側底面
67：内側側面
68：第２のケース開口面
70：第１のダイオード群
70a，70b，70c：ダイオード
72：第２のダイオード群
72a，72b，72c：ダイオード
74，74a，74b，74c：配線パターン
76：リード線
80：高圧端子
82：コネクタ
84：第１のイグナイタ
86：第２のイグナイタ
90：モールド樹脂
92：バッテリ
94：ＥＣＵ
96：点火プラグ
100：点火装置

Claims

中心鉄芯と外周鉄芯とからなる鉄芯及び１次ボビンに１次巻線を巻き回した１次コイル及び２次ボビンに２次巻線を巻き回した２次コイルからなる第１及び第２のコイル部と、当該第１及び第２のコイル部を収容するケースと、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部のどちらか一方の高電圧が他方に流れるのを阻止するための第１及び第２のダイオードと、前記第１及び第２のコイル部からの高電圧を１つにまとめて供給する高圧端子と、前記ケース内に充填されるモールド樹脂と、からなる内燃機関用の点火装置において、
前記ケースは、前記第１及び第２のコイル部を収容する第１のケース及び当該第１のケースと前記第１及び第２のダイオードを収容する第２のケースから構成され、
前記第１のケースと前記第２のケースの間に前記第１及び第２のダイオードが配置されることを特徴とする内燃機関用の点火装置。
前記第１及び第２のダイオードは、複数のダイオードからなる第１のダイオード群及び第２のダイオード群とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用の点火装置。
前記第１のケースは、前記第１のコイル部を収容する第１のコイル収容部及び前記第２のコイル部を収容する第２のコイル収容部を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用の点火装置。
前記第１及び第２のダイオードは、前記第１のケースの外側底面に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
前記第１及び第２のダイオードは、前記第２のケースの内側底面に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
前記第１及び第２のダイオードは、前記第１のケースの外側側面に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
前記第１及び第２のダイオードは、前記第２のケースの内側側面に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
前記第１のケース及び前記第２のケースは、組み立て後の第１のケース開口面と第２のケース開口面の高さが同一となることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。
前記第１のケース及び前記第２のケースは、一部が重なることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関用の点火装置。