JP2017147281A - 点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧トランスの二次電圧をより共振させることができ、点火プラグに放電を発生させやすい点火装置を提供すること。
【解決手段】昇圧トランス２と、発振器３と、点火プラグ４とを備える。昇圧トランス２は、一次巻線２１と、二次巻線２２と、コア２３とを有する。点火プラグ４は、二次巻線２２の一端２２１に接続している。コア２３にはギャップ２４が形成されている。昇圧トランス２には、導電性材料からなり、ギャップ２４から漏洩する磁束φ_Lを遮蔽する遮蔽部５が設けられている。二次巻線２２の他端２２２と、遮蔽部５とは電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一次巻線及び二次巻線を有する昇圧トランスと、上記一次巻線に接続した発振器と、上記二次巻線に接続した点火プラグとを備える点火装置に関する。

内燃機関用の点火装置として、一次巻線及び二次巻線を有する昇圧トランスと、上記一次巻線に接続した発振器と、上記二次巻線に接続した点火プラグとを備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。上記発振器を用いて一次巻線に一次電圧を加えると、二次巻線に二次電圧が発生する。上記点火装置では、後述するように、二次巻線の漏れインダクタンスと、この漏れインダクタンスに寄生した浮遊容量とによる共振現象を利用して、高い二次電圧を発生させている。この高い二次電圧を用いて、点火プラグに放電を発生させている。

上記昇圧トランスは、軟磁性体からなるコアを備える。コアには、後述するように、二次巻線の自己共振周波数を高める等の目的のため、ギャップを形成してある。しかしながら、ギャップを形成すると、昇圧トランスを駆動したときにギャップから磁束が漏洩し、二次電圧の共振利得が低減したり、電磁ノイズが発生したりする問題が生じやすい。

そのため、近年、導電性材料からなる遮蔽部を設け、この遮蔽部によって、ギャップから発生する漏洩磁束を遮蔽することが検討されている。これにより、電磁ノイズを抑制することが検討されている。また、遮蔽部によって漏洩磁束を遮蔽すると、遮蔽部に誘導電圧が発生し、電流が流れて磁束（誘導磁束）が発生する。この誘導磁束の一部がコアに戻るため、二次電圧の共振利得を向上できると考えられる。

特開平５−１２１２５４号公報

しかしながら、本発明者らが研究した結果、単に遮蔽部を設けただけでは、二次電圧の共振利得を充分に向上できないことが判明した。すなわち、遮蔽部と二次巻線とを電気的に接続せず、単に遮蔽部を配置しただけでは、遮蔽部の電位が、昇圧トランスから発生する電磁ノイズ等の影響を受けて、二次巻線の基準電位に対して振動してしまう。したがって、二次巻線に発生する二次電圧と、遮蔽部に発生する誘導電圧との位相がずれてしまう。そのため、遮蔽部から発生する誘導磁束の一部がコアに戻っても、この誘導磁束は、二次電圧の位相とずれているため、二次電圧の共振に寄与することができない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、昇圧トランスの二次電圧をより共振させることができ、点火プラグに放電を発生させやすい点火装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、一次巻線（２１）と、二次巻線（２２）と、軟磁性体からなりギャップ（２４）が形成されたコア（２３）とを有する昇圧トランス（２）と、
上記一次巻線に接続した発振器（３）と、
上記二次巻線の一端（２２１）に接続した点火プラグ（４）と、
導電性材料からなり、上記ギャップから漏洩する磁束を遮蔽する遮蔽部（５）とを備え、
上記発振器によって上記一次巻線に交流電圧を加え、上記二次巻線に発生する二次電圧（Ｖ₂）を共振させて、上記点火プラグに放電を発生するよう構成されており、
上記二次巻線の他端（２２２）と上記遮蔽部とを電気的に接続してある、点火装置（１）にある。

上記点火装置では、二次巻線の上記他端を、遮蔽部に電気接続してある。
そのため、二次巻線の他端の電位と、遮蔽部の電位とを等しくすることができる。したがって、遮蔽部の電位が、二次巻線の基準電位、すなわち上記他端の電位に対して振動することを抑制できる。そのため、ギャップから漏洩した磁束によって遮蔽部に発生した誘導電圧と、二次電圧との位相を一致させることができる。これにより、遮蔽部からコアに戻る誘導磁束と、二次電圧との位相を一致させることができ、二次電圧をより効率的に共振させることが可能になる。そのため、高い二次電圧を得ることができ、点火プラグをより容易に放電させることができる。

以上のごとく、本態様によれば、昇圧トランスの二次電圧をより共振させることができ、点火プラグに放電を発生させやすい点火装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、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り、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、点火装置の概念図。 実施形態１における、各部の断面図と、発振器の回路図。 実施形態１における、昇圧トランス及びケースの断面図。 図３の要部拡大図。 実施形態１における、二次電圧の波形図。 実施形態１における、一次電圧の波形図。 実施形態１における、点火装置の簡略等価回路図。 実施形態１における、コアのギャップ及び初期比透磁率と、二次電圧を効率的に共振できる領域との関係を表したグラフ。 実施形態１における、コアのギャップ及び初期比透磁率と、消費電力との関係を表したグラフ。 実施形態１における、コアのギャップと、自己共振周波数ｆ_sと、共振利得ηとの関係を表したグラフ。 実施形態１における、昇圧トランスの周波数とインピーダンスとの関係を表したグラフ。 実施形態１における、発振器の出力電圧の波形図。 実施形態２における、コアのギャップ及び初期比透磁率と、二次電圧をより効率的に共振できる領域との関係を表したグラフ。 実施形態３における、昇圧トランス及びケースの断面図。 実施形態４における、昇圧トランス及びケースの断面図。 実施形態５における、昇圧トランス及びケースの断面図。 実施形態６における、昇圧トランスとケースと点火プラグとの断面図。 実施形態７における、昇圧トランス及びケースの断面図。 実施形態８における、昇圧トランス及び遮蔽部の断面図。 実施形態９における、コアの断面図。 実施形態１０における、コアの断面図。 実施形態１１における、コアの断面図。 実施形態１２における、コア及びケースの断面図。 実施形態１３における、コアの断面図。 実施形態１４における、コアの断面図。 実施形態１５における、コアの断面図。 比較形態における、二次電圧の波形図。 比較形態における、一次電圧の波形図。

上記点火装置は、車両の内燃機関に用いるための、車両用点火装置とすることができる。

（実施形態１）
上記点火装置に係る実施形態について、図１〜図１２を用いて説明する。図１に示すごとく、本形態の点火装置１は、昇圧トランス２と、発振器３と、点火プラグ４と、遮蔽部５とを備える。昇圧トランス２は、一次巻線２１と、二次巻線２２と、コア２３とを有する。発振器３は一次巻線２１に接続している。点火プラグ４は、二次巻線２２の一端２２１に接続している。

図２、図３に示すごとく、コア２３にはギャップ２４が形成されている。コア２３は、軟磁性体からなる。
遮蔽部５は導電性材料からなり、ギャップ２４から漏洩する磁束φ_Lを遮蔽する。

点火装置１は、発振器３によって一次巻線２１に交流電圧を加え、二次巻線２２に発生する二次電圧Ｖ₂を共振させて、点火プラグ４に放電を発生するよう構成されている。
図１に示すごとく、二次巻線２２の他端２２２と遮蔽部５とは電気的に接続されている。

本形態の点火装置１は、車両の内燃機関に用いるための、車両用点火装置である。図１、図２に示すごとく、点火装置１は、昇圧トランス２を収容するためのケース５０を備える。このケース５０によって、遮蔽部５が構成されている。

発振器３を用いて一次巻線２１に交流電圧を加えると、二次巻線２２に二次電圧Ｖ₂が発生する。また、二次巻線２２には、後述する浮遊容量Ｃ₀（図７参照）が寄生している。この浮遊容量Ｃ₀と、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2とによって共振現象が起きるため、高い二次電圧Ｖ₂が発生する。すなわち、一次巻線２１と二次巻線２２との巻数比Ｎ₂／Ｎ₁に一次電圧Ｖ₁を乗じた値よりも高い二次電圧Ｖ₂が、共振により発生する。この二次電圧Ｖ₂を利用して、点火プラグ４に放電を発生させている。なお、本形態の点火プラグ４は、いわゆる沿面放電プラグである。

次に、昇圧トランス２の構造について説明する。図３に示すごとく、本形態の昇圧トランス２に用いられるコア２３は、２個のＥ型のコア片２３１を組み合わせて形成した、ＥＥコアである。２個のコア片２３１の間には、樹脂等からなるギャップ形成部材２４１が介在している。このギャップ形成部材２４１によって、２個のコア片２３１の間にギャップ２４を形成している。

また、コア２３の中には、ボビン２９が設けられている。このボビン２９に、一次巻線２１と二次巻線２２とを巻回してある。また、昇圧トランス２は、ケース５０内において、封止部材２８によって封止されている。

図３に示すごとく、ケース５０は、底部５２と、該底部５２から立設する壁部５１とを備える。底部５２と壁部５１とは金属からなる。底部５２には、二次巻線２２を点火プラグ４（図２参照）に電気接続するためのプラグ接続用開口部５９が形成されている。

一次巻線２１に一次電流Ｉ₁を流すと、図４に示すごとく、コア２３に磁束φが流れ、二次巻線２２に二次電圧Ｖ₂が発生する。磁束φの一部はギャップ２４から漏洩し、漏洩磁束φ_Lとなる。漏洩磁束φ_Lは遮蔽部５に鎖交するため、遮蔽部５に誘導電圧Ｖ_iが発生し、誘導電流ｉ_iが流れる。そのため、遮蔽部５から誘導磁束φ_iが発生する。誘導磁束φ_iの一部はコア２３に戻る。

本形態では上述したように、二次巻線２２の他端２２２と遮蔽部５とを電気接続している。そのため、他端２２２と遮蔽部５の電位を等しくすることができ、二次電圧Ｖ₂と誘導電圧Ｖ_iの位相を一致させることができる。したがって、誘導磁束φ_iと二次電圧Ｖ₂の位相を一致させることができ、誘導磁束φ_iによって、二次電圧Ｖ₂をより強く共振させることが可能になる。

図５、図６に、二次電圧Ｖ₂と一次電圧Ｖ₁の波形を示す。また、図２７、図２８に、比較例としての、二次電圧Ｖ₂と一次電圧Ｖ₁の波形を示す。図５、図６は、二次巻線２２の他端２２２を遮蔽部５に電気接続した場合の波形であり、図２７、図２８は接続しない場合の波形である。

図５、図６、図２７、図２８の波形を測定したときの条件について説明する。まず、昇圧トランス２として、ＥＥコアを有するものを用いた。また、コア２３の初期比透磁率（磁界を加えていない状態での比透磁率）を２５００とし、ギャップを０．３ｍｍとし、巻数比Ｎ₂／Ｎ₁を２３とした。一次巻線２１及び二次巻線２２の線径は、それぞれ１ｍｍ、０．２５ｍｍにした。また、動作周波数を０．７ＭＨｚとし、一次電流Ｉ₁のピークピーク値を１１０Ａとした。

図５、図６に示すごとく、二次巻線２２の他端２２２を遮蔽部５に電気接続した場合、一次電圧Ｖ₁に巻数比Ｎ₂／Ｎ₁（＝２３）を乗じた値よりも高い二次電圧Ｖ₂を得ることができる。すなわち、充分に共振させることができる。

これに対して、図２７、図２８に示すごとく、二次巻線２２の他端２２２を遮蔽部５に電気接続しない場合、図５、図６と比較して、二次電圧Ｖ₂及び一次電圧Ｖ₁が低いことが分かる。すなわち、充分に共振できないことが分かる。

次に、図７に、点火装置１の簡略等価回路を示す。同図に示すごとく、昇圧トランス２は、相互インダクタンスＭと、一次巻線２１の漏れインダクタンスＬ_L1と、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2とによる等価回路によって、簡易的に表すことができる。また、一次巻線２１の自己インダクタンスＬ_S1は、一次巻線２１の漏れインダクタンスＬ_L1と相互インダクタンスＭとの和として表すことができる。すなわち、
Ｌ_S1＝Ｌ_L1＋Ｍ
と表すことができる。同様に、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2は、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2と相互インダクタンスＭとの和として表すことができる。すなわち、
Ｌ_S2＝Ｌ_L2＋Ｍ
と表すことができる。

一次巻線２１の自己インダクタンスＬ_S1には、一次巻線２１の浮遊容量Ｃ_S1が接続している。また、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2には、二次巻線２２の浮遊容量Ｃ_S2が接続している。さらに、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2には、二次巻線２２から点火プラグ４までの間に寄生する浮遊容量Ｃ_Pが接続している。

ここで、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2と浮遊容量Ｃ_S2とによる共振周波数を、自己共振周波数ｆ_sと定義することができる。自己共振周波数ｆ_sは、下記式により表すことができる。
ｆ_s＝１／２π√（Ｌ_S2Ｃ_S2） ・・・（１）
昇圧トランス２を自己共振周波数ｆ_sよりも高い周波数で駆動しようとすると、電流は主に浮遊容量Ｃ_S2を流れてしまう。そのため、昇圧トランス２は、自己共振周波数ｆ_sよりも低い周波数で動作させる必要がある（図１１参照）。

上述したように、二次巻線２２には、二次巻線２２自体に寄生する浮遊容量Ｃ_S2と、二次巻線２２から点火プラグ４までの間に寄生する浮遊容量Ｃ_Pとが接続している。これらの浮遊容量の和を、全浮遊容量Ｃ₀と定義する。
Ｃ₀＝Ｃ_S2＋Ｃ_P
この全浮遊容量Ｃ₀と、漏れインダクタンスＬ_L2とによる共振周波数を、駆動共振周波数ｆ₀と定義することができる。駆動共振周波数ｆ₀は、以下の式により表すことができる。
ｆ₀＝１／２π√（Ｌ_L2Ｃ₀） ・・・（２）
点火プラグ４に放電を生じさせる場合、二次電圧Ｖ₂は、この駆動共振周波数ｆ₀で共振する。

次に、ギャップ２４の幅と、自己共振周波数ｆ_sとの関係について説明する。ギャップ２４の幅が狭くなると、ギャップ２４から磁束が漏れにくくなり、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2が低減すると共に、相互インダクタンスＭが増加する。上述したように、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2は、以下の式によって表される。
Ｌ_S2＝Ｌ_L2＋Ｍ
相互インダクタンスＭの増加量は、漏れインダクタンスＬ_L2の低減量よりも大きい。そのため、自己インダクタンスＬ_S2は増加する。したがって、ギャップ２４が狭くなると、上記式（１）から、自己共振周波数ｆ_sが低くなることが分かる。

反対に、ギャップ２４が広くなると、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2が増加し、自己インダクタンスＬ_S2が低減する。そのため、上記式（１）から、自己共振周波数ｆ_sが高くなることが分かる。

次に、ギャップ２４の幅と、共振による二次電圧Ｖ₂の利得（以下、共振利得ηとも記す）との関係を説明する。共振利得ηが高いほど、高い二次電圧Ｖ₂を得ることができる。また、共振利得ηは、下記式により表すことができる。
η＝２πｆ₀Ｍ／ｒ ・・・（３）
ここで、Ｍは昇圧トランス２の相互インダクタンスであり、ｒは二次巻線２２から点火プラグ４までの電気抵抗である。
ギャップ２４が狭くなると、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2が少なくなる。そのため、上記式（２）から、駆動共振周波数ｆ₀が高くなることが分かる。したがって、上記式（３）から、共振利得ηが高くなることが分かる。

また、ギャップ２４が広くなると、二次巻線２２の漏れインダクタンスＬ_L2が大きくなる。そのため、上記式（２）から、駆動共振周波数ｆ₀が低くなることが分かる。したがって、上記式（３）から、共振利得ηが低減することが分かる。

次に、コア２３の初期比透磁率と自己共振周波数ｆ_sとの関係について説明する。初期比透磁率が高くなると、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2が高くなる。そのため、上記式（１）から、自己共振周波数ｆ_sが低くなることが分かる。

また、コア２３の初期比透磁率が低くなると、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2が低くなる。そのため、上記式（１）から、自己共振周波数ｆ_sが高くなることが分かる。

次に、図８を用いて、コア２３のギャップ２４と初期比透磁率との、望ましい数値範囲について説明する。図８は、ギャップ２４の幅と、コア２３の初期比透磁率と、二次電圧Ｖ₂を充分共振できる範囲との関係を表したグラフである。二次電圧Ｖ₂を充分共振できる範囲には、ハッチングを付してある。まず、図８のグラフを取得したときの条件について説明する。図８のグラフを取得するにあたり、ＥＥコアを有する昇圧トランス２を用いた。また、巻数比Ｎ₂／Ｎ₁を４１とし、一次巻線２１及び二次巻線２２の線径を、それぞれ１ｍｍ、０．２５ｍｍとした。この昇圧トランス２を、実験した中で最も共振利得ηが大きかった駆動共振周波数ｆ₀である、０．７ＭＨｚで動作させた。また、図８に、自己共振周波数ｆ_sがそれぞれ１、２、５、１０ＭＨｚである線を記載した。

図８には、二次電圧Ｖ₂を充分に共振できない２つの領域（Ａ領域およびＢ領域）がある。Ａ領域は、ｆ_s＜ｆ₀となるため、二次電圧Ｖ₂を充分共振させることができない領域である。また、Ｂ領域は、共振利得η＜１となるため、高い二次電圧Ｖ₂を得ることができない領域である。上述したように、ギャップ２４を広くすると、共振利得ηが小さくなる。そのため、ギャップ２４を広げすぎるとη＜１となるＢ領域になることが分かる。また、上述したように、コア２３の初期比透磁率を高くすると、自己共振周波数ｆ_sが小さくなる。そのため、初期比透磁率を高くしすぎると、ｆ_s＜ｆ₀となってしまい、二次電圧Ｖ₂を充分共振させることができないＡ領域になることが分かる。したがって、図８におけるハッチングを付した領域になるように、ギャップ２４及び初期比透磁率を定めることが好ましい。

なお、図８の横線は、相互インダクタンスＭが同一のラインを意味する。ギャップの幅が同一でも、初期比透磁率が高くなるほど合成透磁率が高くなり、相互インダクタンスＭは高くなる。そのため、図８の横軸は右上がりの直線になっている。

次に、図９を用いて、コア２３のギャップ２４及び初期比透磁率と、昇圧トランス２の消費電力との関係を示す。図９のグラフを作成するにあたり、３個のサンプルを作成した。サンプルａは、初期比透磁率が２５００であり、ギャップ２４を形成していないサンプルである。サンプルｂは、初期比透磁率が２５００であり、ギャプ２４が１．５ｍｍのサンプルである。また、サンプルｃは、初期比透磁率が１２００であり、ギャップ２４が１．２ｍｍのサンプルである。なお、各サンプルの図８における位置を、同図に記した。

サンプルａはｆ_s＜ｆ₀となるため、二次電圧Ｖ₂を充分共振させることができない。そのため、点火プラグ４を無理に放電させようとすると、図９に示すごとく、発振器３から昇圧トランス２に高い電力を送る必要が生じる。また、サンプルｂは、二次電圧Ｖ₂を充分共振できるように初期比透磁率及びギャップ２４が定められている（図８参照）ため、発振器３から送る電力がサンプルａより少なくても、点火プラグ４を放電させることができる。さらに、サンプルｃは、サンプルｂよりもギャップ２４が狭く、共振利得ηが高いため、消費電力をより少なくしても、点火プラグ４を放電させることができる。

次に、図１０を用いて、ギャップ２４の幅と、自己共振周波数ｆ_sと、共振利得ηとの関係について説明する。まず、図１０のグラフを得たときの条件について説明する。図１０のグラフを得るにあたり、ＥＥコアを有する昇圧トランス２を用いた。また、コア２３の初期比透磁率を２５００とし、巻数比Ｎ₂／Ｎ₁を２３にした。また、一次巻線２１と二次巻線２２との線径を、それぞれ１ｍｍ、０．２５ｍｍにした。そして、ギャップ２３を条件振りし、自己共振周波数ｆ_s及び共振利得ηを測定した。自己共振周波数ｆ_sは、エヌエフ回路設計ブロック社製ＺＡ５４０５を用いて測定した。

上述したように、ギャップ２４を狭くすると、自己共振周波数ｆ_sが低くなる。図１０から分かるように、ギャップ２４を０．０１ｍｍよりも狭くすると、自己共振周波数ｆ_sが１ＭＨｚ以下になり、ｆ_s＜ｆ₀になってしまう。そのため、二次電圧Ｖ₂を充分に共振できなくなる。したがって、ギャップ２４は０．０１ｍｍ以上にすることが好ましい。

また、上述したように、ギャップ２４を広げると、共振利得ηが低下する。図１０から分かるように、ギャップ２４を３ｍｍよりも広げると、共振利得η＜１となり、二次電圧Ｖ₂を充分に共振できなくなる。したがって、ギャップ２４は３ｍｍ以下にすることが好ましい。

次に、発振器３の構成について説明する。図２に示すごとく、発振器３は、パルス発生部３１と、ドライブ回路３２と、ハーフブリッジ回路３３と、一対のコンデンサ３４，３５とを備える。ハーフブリッジ回路３３は、互いに直列に接続された一対のスイッチング素子３３１，３３２によって構成されている。これら一対のスイッチング素子３３１，３３２の間に、昇圧トランス２の一次巻線２１の一端２１１が接続している。本形態では、スイッチング素子３３１，３３２としてＭＯＳＦＥＴを用いている。

また、一対のコンデンサ３４，３５の間に、一次巻線２１の他端２１２が接続している。電源３８の電位をＥとすると、接続点３９の電位、すなわち一次巻線２１の他端２１２の電位は、Ｅ／２となる。発振器３は、一対のスイッチング素子３３１，３３２を交互にオンオフ動作させることにより、図１２に示すパルス状の出力電圧を発生し、一次巻線２１に加えるよう構成されている。この出力電圧は、一次巻線２１の他端２１２を基準として、一端２１１側の電位が＋Ｅ／２と−Ｅ／２とに交互に変動する波形になる。また、本形態では、発振器３の周波数ｆ_mを、０．１〜２０ＭＨｚとしている。また、発振器３は、その周波数ｆ_mが、下記式を満たすよう構成されている。
０．９５ｆ₀＜ｆ_m＜１．０５ｆ₀

次に、本形態の作用効果について説明する。図１に示すごとく、本形態では、二次巻線２２の他端２２２を遮蔽部５に電気接続してある。
そのため、二次巻線２２の他端２２２の電位と、遮蔽部５の電位とを等しくすることができる。したがって、遮蔽部５の電位が、二次巻線２２の基準電位、すなわち他端２２２の電位に対して振動することを抑制できる。そのため、遮蔽部５に発生した誘導電圧Ｖ_i（図４参照）と、二次電圧Ｖ₂との位相を一致させることができる。これにより、遮蔽部５からコア２３に戻る誘導磁束φ_iと、二次電圧Ｖ₂との位相を一致させることができ、二次電圧Ｖ₂をより効率的に共振させることが可能になる。そのため、高い二次電圧Ｖ₂を得ることができ、点火プラグ４をより容易に放電させることができる。

また、本形態の点火装置１は、図２、図３に示すごとく、昇圧トランス２を収容するケース５０を備える。このケース５０によって、遮蔽部５を構成している。
そのため、ケース５０と遮蔽部５とを一部品化することができ、部品点数を低減できる。したがって、点火装置１の製造コストを低減できる。

また、本形態では図１に示すごとく、二次巻線２２の他端２２２と遮蔽部５とを接地してある。
そのため、遮蔽部５が帯電した場合、電荷を速やかにグランドに流すことが可能になる。また、遮蔽部５を接地すれば、昇圧トランス２から放射される放射ノイズを遮蔽しやすくなる。

また、本形態では、図８に示すグラフのハッチングを付した領域になるように、ギャップ２４の幅とコア２３の初期比透磁率とを定めている。すなわち、下記式（４）（５）を満たすように、ギャップ２４の幅と初期比透磁率とを定めている。そのため、昇圧トランス２をより効率よく発振させることができる。
η＞１ ・・・（４）
ｆ_s＞ｆ₀ ・・・（５）

また、図２に示すごとく、発振器３は、少なくとも１個のハーフブリッジ回路３３を備える。一次巻線２１の一端２１１を、ハーフブリッジ回路３３を構成する２個のスイッチング素子３３１，３３２の間に接続してある。そして、スイッチング素子３３１，３３２をオンオフさせることにより、一次巻線２１の他端２１２の電位を基準として、一端２１１側の電位を正負交互に変動させるよう構成されている（図１２参照）。
この場合には、少ないスイッチング素子で、昇圧トランス２に、効率的に正負交互の電圧を与えることができる。

また、本形態では、発振器３の周波数ｆ_mを、０．１〜２０ＭＨｚとしてある。発振器３の周波数ｆ_mが０．１ＭＨｚ未満になると、点火プラグ４からストリーマ放電が発生しにくくなる。また、２０ＭＨｚを超えると、駆動共振周波数ｆ₀が自己共振周波数ｆ_sに近づきやすくなり、発振しにくくなる。

また、本形態の発振器３は、その周波数ｆ_mが、下記式を満たすよう構成されている。
０．９５ｆ₀＜ｆ_m＜１．０５ｆ₀
そのため、発振器３の周波数ｆ_mと駆動共振周波数ｆ₀とを略等しくすることができ、二次電圧Ｖ₂を効果的に発振させることが可能になる。したがって、点火プラグ４をより効率的に放電させることができる。
なお、発振器３の周波数ｆ_mを上記範囲から意図的にずらしてもよい。このようにすると、ストリーマ放電、コロナ放電、火花放電、グロー放電等の複数種類の放電のうちから、目的とする種類の放電を主に発生させることが可能になる。

以上のごとく、本形態によれば、昇圧トランスの二次電圧をより共振させることができ、点火プラグに放電を発生させやすい点火装置を提供することができる。

なお、本形態では、図２に示すごとく、ハーフブリッジ回路３３１を１個のみ設けたが、本発明はこれに限るものではなく、ハーフブリッジ回路３３１を複数個設けてもよい。また、本形態では、点火プラグ４として沿面放電プラグを用いたが、これ以外の点火プラグ４を用いても良い。

また、本形態では、二次巻線２２の他端２２２と遮蔽部５とを接地しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、これらを接地せず、点火プラグ４９の基準電極４９（図２参照）に接続してもよい。

以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。

（実施形態２）
本形態は、初期比透磁率の数値範囲を変更した例である。本形態では、コア２３の初期比透磁率を１０〜１５００としている。図１３に、ギャップ２４と、初期比透磁率と、一次電流Ｉ₁をより低くしても点火プラグ４に放電を発生できる領域との関係を示す。図１３は、図８のグラフを取得したときと同じ昇圧トランス２を用いて作成した。

図１３に示すごとく、コア１３の初期比透磁率が１０未満になると、発振器３から一次巻線２１に高い一次電流Ｉ₁を流さないと、点火プラグ４を放電できないＣ領域になる。すなわち、初期比透磁率が小さくなると、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2が小さくなる。したがって、初期比透磁率を小さくしすぎると、二次巻線２２の自己インダクタンスＬ_S2が小さくなりすぎ、充分高い二次電圧Ｖ₂を得にくくなる。そのため、発振器３から一次巻線２１に高い一次電流Ｉ₁を流さないと、点火プラグ４を点火できなくなる。

初期比透磁率が１０未満になると、発振器３から一次巻線２１に流す電流のピークピーク値を２００Ａ以上にする必要が生じる。そのため、高い電流を流すことができるスイッチング素子３３１，３３２（図２参照）を用いる必要が生じ、発振器３の製造コストが上昇しやすい。これに対して、初期比透磁率を１０以上にすれば、一次電流Ｉ₁のピークピーク値を２００Ａ未満にすることができる。そのため、市販のスイッチング素子３３１，３３２を用いることができ、発振器３の製造コストを低減することができる。

なお、本形態では、実施形態１と同様に、ギャップ２４を０．０１〜３ｍｍにしている（図１０参照）。そのため、自己共振周波数ｆ_sを駆動共振周波数ｆ₀よりも充分高くすることができる。また、共振効率ηを１以上にすることができる。

以上説明したように、ギャップ２４を０．０１〜３ｍｍとし、初期比透磁率を１０〜１５００とすることにより、ｆ_s＞ｆ₀、η＞１にでき、かつ、発振器３から一次巻線２１に流す一次電流Ｉ₁を少なくすることができる。

また、本形態では、一次電流Ｉ₁のピークピーク値を２００Ａ以下にしているため、特に高い電流を流すことができるスイッチング素子３３１，３３２を用いる必要がなくなり、発振器３の製造コストを低減することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

なお、図１３のグラフを取得するにあたり、実施形態１と同様に、ＥＥコアを有する昇圧トランス２を用いたが、ＥＩコアを用いても同様の作用効果を得ることができる。

（実施形態３）
本形態は、ケース５０の構成を変更した例である。図１４に示すごとく、本形態のケース５０は、実施形態１と同様に、壁部５１と底部５２とを備える。壁部５１は金属からなり、底部５２は絶縁樹脂からなる。壁部５１は遮蔽部５を兼ねている。このように、本形態では、ケース５０の一部（壁部５１）によって、遮蔽部５を構成している。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態４）
本形態は、ケース５０の構成を変更した例である。図１５に示すごとく、本形態のケース５０は、実施形態１と同様に、壁部５１と底部５２とを備える。壁部５１は、金属製の第１部分５１１と、樹脂製の第２部分５１２とからなる。第１部分５１１が遮蔽部５となっている。このように、本形態では、ケース５０の一部（第１部分５１１）によって、遮蔽部５を構成している。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態５）
本形態は、ケース５０の構成を変更した例である。図１６に示すごとく、本形態のケース５０は、壁部５１と、底部５２と、上板部５３とを備える。これら壁部５１と底部５２と上板部５３とは、それぞれ金属からなる。ケース５０によって、遮蔽部５が構成されている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態６）
本形態は、ケース５０の構成を変更した例である。図１７に示すごとく、本形態のケース５０は、壁部５１と、底部５２と、上板部５３と、底部５２から延出する筒状部５４とを備える。筒状部５４の先端に点火プラグ４が取り付けられている。筒状部５４内には、二次巻線２２と点火プラグ４とを繋ぐ配線５４１が設けられている。

壁部５１と底部５２と上板部５３と筒状部５４とは、それぞれ金属からなる。また、筒状部５４は、点火プラグ４の基準電極４９に接続している。基準電極４９は、図示しない内燃機関に接続しており、この内燃機関が接地されている。本形態では、筒状部５４を基準電極４９に接続することにより、ケース５０を、内燃機関を介して接地している。

上記構成にすると、ケース５０を接地するためのワイヤー等を設ける必要がないため、点火装置１の構成を簡素にすることができる。そのため、点火装置１の製造コストを低減できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態７）
本形態は、ケース５０の構成を変更した例である。図１８に示すごとく、本形態ではケース５０に、昇圧トランス２と発振器３とを収容してある。ケース５０は、壁部５１と、底部５２と、上板部５３とを備える。これら壁部５１と底部５２と上板部５３とは、それぞれ金属製である。ケース５０によって、遮蔽部５が構成されている。

上記構成にすると、発振器３と昇圧トランス２とを一体化でき、部品点数を低減することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態８）
本形態は、図１９に示すごとく、ケース５０を設けないようにした例である。同図に示すごとく、本形態の昇圧トランス２は、実施形態１と同様に、２個のコア片２３１と、ボビン２９と、一次巻線２１と、二次巻線２２とを備える。これらを封止部材２８によって封止し、一部品化してある。また、ギャップ２４に隣り合う位置に、金属からなる環状の遮蔽部５を設けてある。
その他、実施形態１と同様の構成を備える。

（実施形態９）
本形態は、ギャップ２４の構成を変更した例である。図２０に示すごとく、本形態では実施形態１と同様に、２個のＥ型のコア片２３１によってコア２３を構成してある。これらのコア片２３１の間には、３個のギャップ２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）が形成されている。３個のギャップ２４のうち、第１ギャップ２４ａと第２ギャップ２４ｂとに、ギャップ形成部材２４１が配されている。また、第３ギャップ２４ｃにはギャップ形成部材２４１が配されていない。第３ギャップ２４ｃはエアギャップとされている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態１０）
本形態は、ギャップ２４の構成を変更した例である。図２１に示すごとく、本形態では実施形態１と同様に、２個のＥ型のコア片２３１によってコア２３を構成してある。これらのコア片２３１は、２箇所の接触部２７において互いに接触している。また、２個のコア片２３１の間に、１個のギャップ２４が形成されている。ギャップ２４には、樹脂等からなるギャップ形成部材２４１が配されている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態１１）
本形態は、ギャップ２４の構成を変更した例である。図２２に示すごとく、本形態では実施形態１と同様に、２個のＥ型のコア片２３１によってコア２３を構成してある。これらのコア片２３１の間には、３個のギャップ２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）が形成されている。個々のギャップ２４には、薄膜層２４２が介在している。薄膜層２４２は、例えば、金属のめっき層、樹脂等の薄膜、樹脂等のコーティング層からなる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態１２）
本形態は、ケース５０の構成を変更した例である。図２３に示すごとく、本形態では、ケース５０に突部５８を形成してある。そして、２個のコア片２３１によって突部５８を挟持している。これにより、２個のコア片２３１の間にギャップ２４（エアギャップ）を形成している。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態１３）
本形態は、ギャップ２４の構成を変更した例である。図２４に示すごとく、本形態では実施形態１と同様に、２個のＥ型のコア片２３１によってコア２３を構成している。これらのコア片２３１は、２箇所の接触部２７において互いに接触している。また、２個のコア片２３１の間に、１個のギャップ２４が形成されている。ギャップ２４は、エアギャップである。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態１４）
本形態は、コア２３の形状を変更した例である。図２５に示すごとく、本形態のコア２３は、Ｅ型のコア片２３１とＩ型のコア片２３２とを組み合わせて構成された、ＥＩコアである。これらのコア片２３１，２３２の間には、ギャップ形成部材２４１が介在している。これにより、２個のコア片２３１，２３２の間にギャップ２４を形成してある。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態１５）
本形態は、コア２３およびギャップ２４の構成を変更した例である。図２６に示すごとく、本形態では、Ｅ型のコア片２３１とＩ型のコア片２３２とを組み合わせることにより、コア２３を構成している。これらのコア片２３１，２３２は、２箇所の接触部２７において互いに接触している。また、２つのコア片２３１，２３２の間に、ギャップ２４が形成されている。このギャップ２４は、エアギャップである。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

１ 点火装置
２ 昇圧トランス
２１ 一次巻線
２２ 二次巻線
２３ コア
２４ ギャップ
３ 発振器
４ 点火プラグ
５ 遮蔽部

Claims (9)

1. 一次巻線（２１）と、二次巻線（２２）と、軟磁性体からなりギャップ（２４）が形成されたコア（２３）とを有する昇圧トランス（２）と、
   上記一次巻線に接続した発振器（３）と、
   上記二次巻線の一端（２２１）に接続した点火プラグ（４）と、
   導電性材料からなり、上記ギャップから漏洩する磁束を遮蔽する遮蔽部（５）とを備え、
   上記発振器によって上記一次巻線に交流電圧を加え、上記二次巻線に発生する二次電圧（Ｖ₂）を共振させて、上記点火プラグに放電を発生するよう構成されており、
   上記二次巻線の他端（２２２）と上記遮蔽部とを電気的に接続してある、点火装置（１）。
2. 上記昇圧トランスを収容するケース（５０）を備え、該ケースの少なくとも一部によって上記遮蔽部が構成されている、請求項１に記載の点火装置。
3. 上記二次巻線の上記他端と上記遮蔽部とが接地されている、請求項１又は請求項２に記載の点火装置。
4. 共振による上記二次電圧の利得をη、上記点火プラグに上記放電が発生しているときにおける上記二次電圧の共振周波数である駆動共振周波数をｆ₀、上記二次巻線の自己共振周波数をｆ_sとした場合、下記式を満たすように、上記コアの透磁率及び上記ギャップの幅が定められている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の点火装置。
   η＞１
   ｆ_s＞ｆ₀
5. 上記発振器から上記一次巻線に流れる電流のピークピーク値は、２００Ａ以下にされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の点火装置。
6. 上記コアは、ＥＥコア又はＥＩコアであり、初期比透磁率が１０〜１５００であり、上記ギャップの幅は０．０１〜３ｍｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の点火装置。
7. 上記発振器は、少なくとも１個のハーフブリッジ回路（３３）を備え、上記一次巻線の一端を、上記ハーフブリッジ回路を構成する２個のスイッチング素子の間に接続してあり、上記スイッチング素子をオンオフさせることにより、上記一次巻線の他端の電位を基準として、上記一端側の電位を正負交互に変動させるよう構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の点火装置。
8. 上記発振器の周波数は０．１〜２０ＭＨｚとされている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の点火装置。
9. 上記発振器の周波数をｆ_m、上記点火プラグに上記放電が発生しているときにおける上記二次電圧の共振周波数である駆動共振周波数をｆ₀とした場合、下記式を満たすよう構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の点火装置。
   ０．９５ｆ₀＜ｆ_m＜１．０５ｆ₀

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