JP2014212223A

JP2014212223A - 内燃機関用点火コイル

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Publication number: JP2014212223A
Application number: JP2013087957A
Authority: JP
Inventors: 伸也山根; Shinya Yamane; 雅之西村; Masayuki Nishimura; 山田　修司; Shuji Yamada; 修司山田; 鈴木　大輔; Daisuke Suzuki; 大輔鈴木; 拓也高井良; Takuya Takaira; 島川　英明; Hideaki Shimakawa; 英明島川
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: JP5847112B2

Abstract

【課題】点火コイルの小型軽量化を達成し、厳しい燃焼状態でも確実に着火を行う高出力化を両立させると共に、狭いエンジンルーム内でも他の車載制御部品のノイズの影響を受けない内燃機関用点火コイルを提供する。
【解決手段】コイル部は、点火プラグに対向する面に高圧タワー４２側を構成する絶縁性樹脂から成形される第１のケース４０と、第１のケースの前記点火プラグと対向する面と反対側に配置される磁性材から成形される第２のケース５０とによって収容される。また、第２のケースの内周面は、外周鉄芯３２の外周面３２ａと面接触し、第１及び第２のケース内に熱硬化性のモールド樹脂を充填している。さらに、第２のケースは、エンジンブロックに固定するフランジ５２を形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に備えられる点火プラグに高電圧を供給する点火コイルにおいて、特にプラグホール外にコイル部を配置する内燃機関用点火コイルに関するものである。

従来より、内燃機関用点火コイルは、近年エンジンルームを狭めて車内空間を広げるため、エンジンルームに配置される部品を小型軽量化することが求められている。また、石油価格の高騰や化石燃料の枯渇問題から燃費性能を向上させることが急務になっており、燃料噴射量を抑えた希薄燃焼でも確実に着火を行うため、巻き数の増加や鉄芯の大型化による高出力化も求められている。さらに、エンジンルームが狭められると自動車を構成する様々な車載制御部品が密集されることとなり、部品同士がノイズによる悪影響を受け易くなる。

このような点火コイルとして、例えば特開２００７−２１４１９８号公報（以下「特許文献１」）のような構造が知られている。特許文献１の内燃機関用点火装置の断面図を図５に示す。特許文献１の内燃機関用点火装置は、薄板鋼板が積層された鉄芯30に１次コイル10及び２次コイル20が巻装されたトランスが導電性プラスチックで構成されたケース40内に収納され、絶縁樹脂80が充填されてトランスを絶縁、固定している。また、ケース40を構成する導電性プラスチックには、金属繊維が練りこまれていると共に、ケース40の底面部には、挿入孔
を有する高圧タワー42が嵌挿されている。さらに、ケース40の一方の側面には、１次コイル10と接続され１次コイル10に励磁電流を供給する入力端子を有する低圧コネクタ60が設けられ、高圧タワー42の挿入孔には、２次コイル20と接続された高圧出力端子が挿入されている。

上記構成の内燃機関用点火装置は、次に述べる組み立て手順に従って製造される。まず、高圧出力端子が挿着された高圧タワー42をケース40に圧入する。次に、このケース40内に、低圧コネクタ60の入力端子と電気的に接続されたトランスを高圧出力端子と接続して配置する。その後、絶縁樹脂80をケース40内に低圧コネクタ60側から注入硬化して、低圧コネクタ60、高圧出力端子及びトランスを絶縁、固定する構成が提案されていた。

特開２００７−２１４１９８号公報

しかしながら、上記従来の内燃機関用点火コイルでは次のような問題が生じている。即ち、特許文献１においては、複雑な形状のケースであっても、特別な工数をかけることなくトランスからノイズが外部に放射されるのを防止することができるが、点火コイルに要求されている小型軽量化と高出力化の両立の達成には至っていない。特に、１次コイル、２次コイル及び鉄芯からなるコイル部をプラグホール外に配置する点火コイルでは小型軽量化と高出力化の両立は困難なものとなっている。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、点火コイルの小型軽量化を達成し、厳しい燃焼状態でも確実に着火を行う高出力化を両立させると共に、狭いエンジンルーム内でも他の車載制御部品のノイズの影響を受けない内燃機関用点火コイルを提供することを目標とする。

上記の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、中心鉄芯の外周に１次ボビンに１次巻線を巻き回した１次コイルと、２次ボビンに２次巻線を巻き回した２次コイルと、外周鉄芯とを順番に備えたコイル部から発生させた高電圧を点火プラグへ供給する内燃機関用点火コイルにおいて、前記コイル部は、前記点火プラグに対向する面に高圧タワー側を構成する絶縁性樹脂から成形される第１のケースと、当該第１のケースの前記点火プラグと対向する面と反対側に配置される磁性材から成形される第２のケースとによって収容され、当該第２のケースの内周面は、前記外周鉄芯の外周面と面接触し、前記第１のケースと前記第２のケース内に熱硬化性のモールド樹脂を充填していることを特徴とする内燃機関用点火コイルとする。

上記構成においては、前記第２のケースは、エンジンブロックに固定するフランジを形成してもよい。また、前記第１及び第２のケースは、圧入によって接続されている構成としてもよいし、前記第１及び第２のケースは、溶着によって接続されている構成としてもよい。さらに、前記第１及び第２のケースは、前記１次コイルへの電源電圧を供給するコネクタを備える面と同一面に前記モールド樹脂を充填する開口面が形成される構成としてもよいし、前記第１及び第２のケースは、前記高圧タワー形成面と対向する面に前記モールド樹脂を充填する開口面が形成される構成としてもよい。

上記の通り、点火プラグに対向する面に高圧タワー側を構成する絶縁性樹脂から成形される第１のケースと、第１のケースの点火プラグと対向する面と反対側に配置される磁性材から成形される第２のケースとによってコイル部が収容され、第２のケースの内周面は、外周鉄芯の外周面と面接触し、第１のケースと第２のケース内に熱硬化性のモールド樹脂を充填していることで、点火コイルの小型軽量化を達成し、厳しい燃焼状態でも確実に着火を行う高出力化を両立させると共に、狭いエンジンルーム内でも他の車載制御部品のノイズの影響を受けない内燃機関用点火コイルが実現することができる。

本発明の第１の実施例とする点火コイルの斜視図を示す。実施例１の点火コイルの組み立て図を示す。実施例１の点火コイルの第２のケースを裏側から見た図を示す。実施例１の点火コイルの上面断面図を示す。特許文献１の内燃機関用点火装置の断面図を示す。

以下に本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。

本発明の第１の実施例とする点火コイルの斜視図を図１に、点火コイルの組み立て図を図２に、点火コイルの第２のケースを裏側から見た図を図３に、点火コイルの上面断面図を図４にそれぞれ示す。

図１及び図２において、点火コイル100は珪素鋼板を３０枚程度積層して形成したＩ字型の中心鉄芯と略円形型の外周鉄芯32を組み合わせて閉磁路構造とする鉄芯と、当該中心鉄芯の外周に樹脂で成形した１次ボビンの外周に１次巻線を１００ターン程度巻き回した１次コイル10と、当該１次コイル10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８０００〜１５０００ターン程度巻き回した２次コイル20と、からなるコイル部から構成される。また、当該コイル部は絶縁性樹脂から成形される第１のケース40と磁性材から成形された第２のケース50とを組み合わせて箱型となるケースに収容される。さらに、当該第１のケース40は当該コイル部に対してエンジン上部に形成されたプラグホール内に配置される点火プラグ側を底面として配置され、当該第２のケース50は当該コイル部に対して当該点火プラグと反対側を上面として配置される。

また、前記第１のケース40は前記コイル部の外周の６面に対して前記点火プラグ方向の１面を覆う形状としており、前記第２のケース50は前記コイル部の外周の６面に対して前記第１のケース40配置面を除く５面を覆う形状としている。さらに、前記第１のケース40の外側底面には前記点火プラグに向かって前記プラグホール内を突出する高圧タワー42を形成する。

また、前記第１のケース40は前記第２のケース50との接続部分に対する位置に凸部40aが形成されると共に、前記前記第２のケース50は前記第１のケース40の当該凸部40aとの接続部分に対する位置に凹部50aを形成する。さらに、当該凸部40a及び当該凹部50aは、前記第１及び第２のケース40，50の組み立て時に溶着によって接続固定されている。

また、前記第２のケース50の側面には前記点火コイル100をエンジンブロックに取り付けるための略三角柱状の取り付けフランジ52が形成され、当該フランジ52は当該高圧タワー42の軸方向に対してボルトで貫通されることによって当該エンジンブロックと面接触して固定される。さらに、前記第２のケース50の前記フランジ52形成面と対向する側面には樹脂成型されたコネクタ60が取り付けられている。

また、前記第２のケース50の前記コネクタ60と同一面に組み立て後の前記点火コイル100内に絶縁性のモールド樹脂を充填する開口部50bを形成している。さらに、前記第２のケース50の前記コネクタ60搭載付近には前記１次コイル10への点火信号を供給するスイッチング素子から構成されるイグナイタ70が収容されている。

また、前記コイル部及び前記イグナイタ70は前記コネクタ60を介してそれぞれバッテリ又はＥＣＵと電気的に接続されている。さらに、前記点火コイル100は前記開口部50bから充填される前記モールド樹脂によって前記コイル部及び前記イグナイタ70を電気的絶縁及び物理的固定が実現されている。

図２では、前記点火コイル100の組み立て手順を説明する。まず、前記１次コイル10、前記２次コイル20、前記中心鉄芯、及び、前記外周鉄芯32から組み立てた前記コイル部を図中の矢印Ａ方向に前記第１のケース40へ収容する。次に、前記コネクタ60及び前記イグナイタ70を接続固定した前記第２のケース50を組み立てた前記コイル部と前記第１のケース40に図中の矢印Ｂ方向へ被せる。最後に、前記開口部50bから前記モールド樹脂を充填し、前記コイル部及び前記イグナイタ70を電気的絶縁及び物理的固定する。

図３又は図４において、前記第２のケース50の側面は前記外周鉄芯32の曲線形状に沿って成形され、前記第２のケース50の内周面50cが前記外周鉄芯32の外周面32aと面接触させている。また、前記外周鉄芯32のＭ方向の磁路に対して前記外周鉄芯32に前記第２のケース50を含めた断面積を得た磁路が構成される。

上記構成により、磁性材で成形された前記第２のケース50の前記内周面50cを前記外周鉄芯32の前記外周面32aと面接触させることで、前記外周鉄芯32の磁束を確保しつつ、前記点火コイル100のＬ方向の寸法（図４記載）が抑えられ、小型化及び軽量化が行える。また、磁性材で成形された前記第２のケース50は前記コイル部の外周の６面に対して前記第１のケース40配置面を除く５面を覆う形状とすることで、前記コイル部に対する他の車載制御部品からのノイズを遮断することができる。さらに、前記第１のケース40は前記点火コイル100の前記点火プラグ側を底面として配置され、前記高圧タワー42を形成することで、前記２次コイル20からの高電圧が前記第２のケース50にリークすることを防ぐ。

また、前記第２のケース50は前記フランジ52が形成されると共に、前記第２のケース50の前記内周面50cを前記外周鉄芯32の前記外周面32aと面接触させることで、前記外周鉄芯32に発生する熱を前記フランジ52を介して前記エンジンブロックへ放出することができる。

上記実施例１の変形例として、前記第２のケース50を構成する磁性材として、アモルファス合金やパーマロイ等の磁性材料を用いてもよい。また、前記外周鉄芯32の形状は前記外周鉄芯32の前記外周面32aが前記第２のケース50の前記内周面50aと面接触する構成であれば、設計事情によって任意に変更してもよい。さらに、前記第２のケース50の形状は前記外周鉄芯32の磁束の確保に必要な厚さにする等、設計事情によって任意の形状に変更してもよい。

また、前記フランジ42は前記点火コイル100を固定した際に強度が維持できる位置であれば任意の位置に形成してよい。さらに、前記高圧タワー42は前記第１のケース40に形成したが、別部品として成形してもよい。

また、前記第１及び第２のケース40，50は前記第１のケース40に形成された前記凸部40aと前記第２のケース50に形成された前記凹部50aを圧入によって接続する構成としてもよい。さらに、前記モールド樹脂を充填するための前記開口部50bは前記第２のケース50の前記コネクタ60と同一面に形成したが、前記第２のケース50の前記高圧タワー42と対抗する面に形成してもよい。

10：１次コイル
20：２次コイル
32：外周鉄芯
32a：外周面
40：第１のケース
40a：凸部
42：高圧タワー
50：第２のケース
50a：凹部
50b：開口部
50c：内周面
52：フランジ
60：コネクタ
70：イグナイタ
100：点火コイル

Claims

中心鉄芯の外周に１次ボビンに１次巻線を巻き回した１次コイルと、２次ボビンに２次巻線を巻き回した２次コイルと、外周鉄芯とを順番に備えたコイル部から発生させた高電圧を点火プラグへ供給する内燃機関用点火コイルにおいて、
前記コイル部は、前記点火プラグに対向する面に高圧タワー側を構成する絶縁性樹脂から成形される第１のケースと、当該第１のケースの前記点火プラグと対向する面と反対側に配置される磁性材から成形される第２のケースとによって収容され、
当該第２のケースの内周面は、前記外周鉄芯の外周面と面接触し、
前記第１のケースと前記第２のケース内に熱硬化性のモールド樹脂を充填していることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
前記第２のケースは、エンジンブロックに固定するフランジを形成していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
前記第１及び第２のケースは、圧入によって接続され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点火コイル。
前記第１及び第２のケースは、溶着によって接続され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点火コイル。
前記第１及び第２のケースは、前記１次コイルへの電源電圧を供給するコネクタを備える面と同一面に前記モールド樹脂を充填する開口部が形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイル。
前記第１及び第２のケースは、前記高圧タワー形成面と対向する面に前記モールド樹脂を充填する開口部が形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関用点火コイル。