JP2021139318A

JP2021139318A - エンジン点火装置

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Publication number: JP2021139318A
Application number: JP2020036444A
Authority: JP
Inventors: 卓也小池; Takuya Koike; 豊樹古橋; Toyoki Furuhashi
Original assignee: Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-09-16

Abstract

【課題】電源装置からイグナイタへ電力を供給するワイヤーハーネスに不具合が生じた場合であっても、エンジンを継続的に動作させることができるエンジン点火装置を提供する。【解決手段】エンジン点火装置は、供給された電力を所定のイグナイタ電力ＰＩに変換して出力する電気部品が実装された電気回路装置、及び前記電気部品の熱を放散させる金属製のヒートシンクを備えた電源装置１０と、それとは別体に、電源装置１０から出力されたイグナイタ電力をエンジン点火プラグ用のプラグ電力ＰＰに変換して、前記エンジン点火プラグに供給するイグナイタ３０と、電気回路装置からイグナイタ３０へイグナイタ電力ＰＩを供給するワイヤーハーネス２０と、を備える。イグナイタ電力の供給ラインのうちの負極側が、ヒートシンクを介して接地される。イグナイタ３０は、電力受給ラインを備え、前記電力受給ラインの負極側が接地される。【選択図】図５

Description

本発明は、エンジン点火装置に関する。

例えば、下記特許文献１には、空気調和装置の室外機が記載されている。この室外機は、コンプレッサ、ガスエンジン及びエンジン点火装置、並びに上記の装置を収容する筐体を備える。コンプレッサは、吸入口及び吐出口を備える。コンプレッサは、冷媒循環路（パイプ）の中間部に配置されている。コンプレッサは、その吸入口から冷媒を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を吐出口から吐出する。ガスエンジンは、コンプレッサを駆動する。エンジン点火装置は、商用電力（交流電力）を直流電力に変換して出力する電源装置、前記電源装置から出力された直流電力を、ガスエンジンの点火プラグ用の電力に変換するイグナイタ、及び点火タイミングを制御する制御装置を含む。

特開２０１４−９４７７号公報

（発明が解決しようとする課題）
前記電源装置から出力された直流電力が、ワイヤーハーネスを介してイグナイタに供給されるように構成される場合が多い。この場合、コンプレッサ及びガスエンジンの駆動時に生じた振動により、前記ワイヤーハーネスに不具合が生じ、ガスエンジンの動作に支障を来たす虞がある。

本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、電源装置からイグナイタへ電力を供給するワイヤーハーネスに不具合が生じた場合であっても、エンジンを継続的に動作させることができるエンジン点火装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明に係るエンジン点火装置は、供給された電力を所定の直流電力に変換して出力する電気部品が実装された電気回路装置、及び前記電気部品の熱を放散させる金属製のヒートシンクを備えた電源装置と、前記電源装置とは別体として設けられ、前記電源装置から出力された前記直流電力をエンジン点火プラグ用のプラグ電力に変換して、前記エンジン点火プラグに供給するイグナイタと、前記電気回路装置から前記イグナイタへ前記直流電力を供給するワイヤーハーネスと、を備えたエンジン点火装置であって、前記電気回路装置の前記直流電力の供給ラインのうちの負極側が、前記ヒートシンクを介して接地され、前記イグナイタは、前記電源装置から前記直流電力を受給する電力受給ラインを備え、前記電力受給ラインの負極側が接地される。

本発明の一態様に係るエンジン点火装置において、前記ヒートシンク及び前記イグナイタの前記電力受給ラインのうちの負極側が、金属製の筐体を介して接地される。

上記のように、本発明に係るエンジン点火装置において、電気回路装置からイグナイタへ前記直流電力が、ワイヤーハーネスを介して供給される。そして、電源装置において、前記直流電力の供給ラインの負極側が接地され、且つイグナイタにおいて、前記直流電力の受給ラインの負極側が接地されている。したがって、例えば、エンジンが駆動されて生じた振動に起因して、ワイヤーハーネスのうちの前記直流電力の負極側に対応するワイヤーに不具合が生じたとしても、前記直流電力の負極側の電流経路（図５における矢印の経路）が確保されているため、エンジンを継続的に駆動させることができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン点火装置が適用された、ガスエンジン駆動式空気調和装置の室外機のブロック図である。図１の電源装置の回路図である。電源装置に実装される部品のうち、ヒートシンクに当接される部品の配置例を示す斜視図である。電源装置の電気回路基板をヒートシンクに固定する工程を示す斜視図である。電源回路基板におけるイグナイタ電力の供給ラインのうちの負極側のラインが、ネジを介してヒートシンクに電気的に接続される態様を説明する断面図である。エンジン点火装置のブロック図である。

以下、本発明の一実施形態に係るエンジン点火装置１について説明する。このエンジン点火装置１は、例えば、ガスエンジン駆動式空気調和装置の室外機ＥＵに適用される（図１参照）。まず、エンジン点火装置１が適用された室外機ＥＵの概略構成について説明しておく。室外機ＥＵは、コンプレッサＣ、ガスエンジンＧ、エンジン点火装置１などを備える。さらに、室外機ＥＵは、図示しない室外熱交換器、送風機、各種バルブを備える。

コンプレッサＣは、吸入口Ｃ１及び吐出口Ｃ２を備える。室外機ＥＵと図示しない室内機との間で冷媒を循環させる経路としての冷媒循環路Ｒ（パイプ）の中間部に、コンプレッサＣが配置されている。コンプレッサＣは、その吸入口Ｃ１から冷媒を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を吐出口Ｃ２から吐出する。これにより、冷媒が、冷媒循環路Ｒを循環する。ガスエンジンＧは、コンプレッサＣを駆動する。エンジン点火装置１は、ガスエンジンＧの点火プラグに、所定のタイミングにて、電力を供給して、ガスエンジンＧの燃焼室内のガス燃料に点火させる。さらに、室外機ＥＵは、上記のコンプレッサＣ、ガスエンジンＧ、エンジン点火装置１などを収容する金属製の箱状の筐体ＦＲを備える。筐体ＦＲは、接地されている。

つぎに、エンジン点火装置１の具体的構成について説明する。エンジン点火装置１は、電源装置１０、ワイヤーハーネス２０、イグナイタ３０及び制御装置４０を含む。

電源装置１０は、交流電力（商用電力）を直流電力に変換して出力する。具体的には、電源装置１０は、電気回路装置１１及びヒートシンク１２を備える（図２、図３Ａ及び図３Ｂ参照）。電気回路装置１１は、商用電力（又はトランスを用いて変圧（低圧化）された交流電力）を整流する整流回路１１ａ、整流回路１１ａから出力された直流電力を、電圧の異なる複数種類の直流電力に変換するレギュレーター１１ｂを備える。レギュレーター１１ｂは、周知のスイッチングレギュレーター、及びリニアレギュレーターから構成されている。上記の整流回路１１ａ及びレギュレーター１１ｂは、抵抗素子、コンデンサ素子、トランジスタ、トランスなどの電気部品と、それらが実装されるプリント配線基板１１ｃに形成された銅箔からなる配線パターン（電力供給ライン）から構成される。上記の複数種類の直流電力のうちの１つが、後述するイグナイタ３０に供給されるイグナイタ電力ＰＩである。また、上記の複数種類の直流電力のうち、イグナイタ電力ＰＩを除く電力の１つが、後述する制御装置４０に供給される制御装置電力である。

ヒートシンク１２は、複数の放熱フィンを備える。ヒートシンク１２は、電気回路装置１１の整流回路１１ａ及びレギュレーター１１ｂを構成する電気部品のうち、発熱量の比較的大きい部品（ブリッジダイオード、トランジスタなど）に、熱的に接続されている（図３Ａ参照）。ヒートシンク１２とプリント配線基板１１ｃとが、金属製のネジＳを用いて締結される。プリント配線基板１１ｃを構成する配線パターンのうちの所定のラインであって、イグナイタ電力ＰＩの供給ラインを構成する２つのライン（正極ラインＬＡ_ＰＩ及び負極ラインＬＢ_ＰＩ（図２参照））のうちの負極ラインＬＢ_ＰＩが、ネジＳを介して、ヒートシンク１２に電気的に接続されている（図４及び図５参照）。すなわち、プリント配線基板１１ｃに貫通孔ＴＨが設けられ、その周囲にランドＬが設けられている。ランドＬは、負極ラインＬＢ_ＰＩに接続されている。貫通孔ＴＨにネジＳが挿入されて、その先端がヒートシンク１２に締結されるとともに、ネジＳのヘッド部がワッシャーを介してランドＬに接触する。このようにして、負極ラインＬＢ_ＰＩがヒートシンク１２に、電気的に接続される。なお、正極ラインＬＡ_ＰＩ及び負極ラインＬＢ_ＰＩが本発明の電力供給ラインに相当する。

上記のイグナイタ電力ＰＩは、電源装置１０から、ワイヤーハーネス２０を介して、次に説明するイグナイタ３０に供給される（図１及び図５参照）。すなわち、ワイヤーハーネス２０は、イグナイタ電力ＰＩの正極に対応した正極ワイヤー２１と、イグナイタ電力ＰＩの負極に対応した負極ワイヤー２２とから構成されている。

イグナイタ３０は、ガスエンジンＧの近傍に配置されている。イグナイタ３０は、電源装置１０から供給されたイグナイタ電力ＰＩを、ガスエンジンＧの点火プラグ用のプラグ電力ＰＰに変換して、点火プラグに供給する。具体的には、イグナイタ３０は、昇圧回路３１を備える。昇圧回路３１は、点火コイル３１ａ（トランス）、スイッチング回路３１ｂ（トランジスタ）、及びこれらの部品が実装されるプリント配線基板３１ｃに形成された配線パターンから構成される。

プリント配線基板３１ｃには、イグナイタ電力ＰＩの正極及び負極にそれぞれ対応した、正極ラインＬＣ_ＰＩ及び負極ラインＬＤ_ＰＩが形成されている。正極ラインＬＣ_ＰＩに、点火コイル３１ａの１次側の巻き線の一端が電気的に接続されている。負極ラインＬＤ_ＰＩに、点火コイル３１ａの１次側の巻き線の他端が、スイッチング回路３１ｂを介して、電気的に接続されている。なお、正極ラインＬＣ_ＰＩ及び負極ラインＬＤ_ＰＩが本発明の電力受給ラインに相当する。

また、点火コイル３１ａの２次側の巻き線が、ガスエンジンＧの点火プラグＧａに電気的に接続されている。なお、点火プラグＧａの負極端子が接地されている。

ワイヤーハーネス２０の正極ワイヤー２１の一端及び他端が、電源装置１０の正極ラインＬＡ_ＰＩ及びイグナイタ３０の正極ラインＬＣ_ＰＩに電気的にそれぞれ接続されている。また、ワイヤーハーネス２０の負極ワイヤー２２の一端及び他端が、電源装置１０の負極ラインＬＢ_ＰＩ及びイグナイタ３０の負極ラインＬＤ_ＰＩに電気的にそれぞれ接続されている。

スイッチング回路３１ｂにより、点火コイル３１ａの１次側の巻き線にイグナイタ電力ＰＩが印加された状態と、印加されない状態とが切り替えられる。点火コイル３１ａの１次側の巻き線にイグナイタ電力ＰＩが印加された状態から印加されない状態に切り替えられたとき、点火コイル３１ａの２次側の巻き線に高圧のプラグ電力ＰＰが誘導されて、そのプラグ電力ＰＰが点火プラグに供給される。上記のスイッチング回路３１ｂの動作（つまり、点火タイミング（トランジスタのオン・オフタイミング））が、次に説明する制御装置４０によって制御される。

制御装置４０は、ガスエンジンＧの点火タイミングを制御する。具体的には、制御装置４０は、演算装置、記憶装置、タイマーなどを備えたコンピュータ装置を含む。制御装置４０は、記憶装置に記憶されたプログラムに従って、図示しない各種センサー（例えば、温度センサー、湿度センサー、イグナイタ電力監視センサーなど）及び通信装置を用いて、各種データを収集し、そのデータに基づいて、イグナイタ３０のスイッチング回路３１ｂのオン・オフ状態を切り替える。このようにして、制御装置４０は、ガスエンジンＧの点火タイミングを制御する。なお、制御装置４０は、ガスエンジンＧの点火タイミングのみならず、送風機、各種バルブなどを制御する。

エンジン点火装置１は、さらに、金属製のケース５０を含む。上記の電源装置１０及び制御装置４０が、ケース５０に収容されて固定されている。電源装置１０のヒートシンク１２が、図示しない金属製のブラケットを介して、ケース５０に固定されている。また、制御装置４０は、図示しない柱状部材（長ナット）を介して、ケース５０に固定されている。そして、ケース５０が、筐体ＦＲに固定されている。このように、電源装置１０の負極ラインＬＢ_ＰＩが、ヒートシンク１２、ブラケット、ケース５０及び筐体ＦＲを介して接地されている。なお、ケース５０には、開口部が設けられており、この開口部から、ヒートシンク１２のフィンが、ケース５０の外側へ突出している。また、イグナイタ３０は、ケース５０の外側に配置されている。ワイヤーハーネス２０の一端が、ケース５０内において、電源装置１０の正極ラインＬＡ_ＰＩ及び負極ラインＬＢ_ＰＩに接続され、ワイヤーハーネス２０の他端側が、ケース５０の外側へ引き出されて、イグナイタ３０の正極ラインＬＣ_ＰＩ及び負極ラインＬＤ_ＰＩに接続されている。また、イグナイタ３０の負極ラインＬＤ_ＰＩが、図示しない金属製の締結部材を介して、ガスエンジンＧのボディに固定されている。そのガスエンジンＧは、筐体ＦＲに固定されている。すなわち、イグナイタ３０の負極ラインＬＤ_ＰＩは、ガスエンジンＧ及び筐体ＦＲを介して接地されている。

上記のように、電源装置１０の負極ラインＬＢ_ＰＩとイグナイタ３０の負極ラインＬＤ_ＰＩとが、負極ワイヤー２２を介して電気的に接続され、且つ負極ラインＬＢ_ＰＩ及び負極ラインＬＤ_ＰＩが接地されている。したがって、例えば、ガスエンジンＧ及びコンプレッサＣが駆動されて生じた振動に起因して、負極ワイヤー２２に不具合が生じたとしても、イグナイタ電力ＰＩの負極側の電流経路（図５における矢印の経路）が確保されているため、ガスエンジンＧを継続的に駆動させることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、負極ラインＬＢ_ＰＩがネジＳを介して、ヒートシンク１２に電気的に接続されている。これに代えて、例えば、負極ラインＬＢ_ＰＩのランドＬとヒートシンク１２とを弾性変形可能な金属製部材（バネ）を介して、電気的に接続してもよい。すなわち、バネを弾性変形させた状態で、その一端を負極ラインＬＢ_ＰＩに当接させ、他端をヒートシンク１２に当接させるとよい。

また、上記実施形態では、正極ラインＬＡ_ＰＩ、負極ラインＬＢ_ＰＩ、正極ラインＬＡ_ＰＩ、及び負極ラインＬＢ_ＰＩはプリント配線基板に形成された銅箔からなるパターンであるが、これに代えて、これらのラインのうちのいずれか又は全てが、バスバーから構成されていてもよい。

また、上記の例は、エンジン点火装置１をガスエンジン駆動式空気調和装置ＡＣの室外機ＥＵに適用した例であるが、エンジン点火装置１は、他のエンジン駆動式の装置にも適用可能である。

１…エンジン点火装置、１０…電源装置、１１…電気回路装置、１１ａ…整流回路、１１ｂ…レギュレーター、１１ｃ…プリント配線基板、１２…ヒートシンク、２０…ワイヤーハーネス、２１…正極ワイヤー、２２…負極ワイヤー、３０…イグナイタ、３１…昇圧回路、３１ａ…点火コイル、３１ｂ…スイッチング回路、３１ｃ…プリント配線基板、４０…制御装置、５０…ケース、Ｃ…コンプレッサ、ＥＵ…室外機、ＦＲ…筐体、Ｇ…ガスエンジン、ＬＡ_ＰＩ…正極ライン、ＬＡ_ＰＰ…正極ライン、ＬＢ_ＰＩ…負極ライン、ＬＢ_ＰＰ…負極ライン、ＬＣ_ＰＩ…正極ライン、ＬＤ_ＰＩ…負極ライン、ＯＰ…開口部、ＰＩ…イグナイタ電力、ＰＰ…プラグ電力

Claims

供給された電力を所定の直流電力に変換して出力する電気部品が実装された電気回路装置、及び前記電気部品の熱を放散させる金属製のヒートシンクを備えた電源装置と、
前記電源装置とは別体として設けられ、前記電源装置から出力された前記直流電力をエンジン点火プラグ用のプラグ電力に変換して、前記エンジン点火プラグに供給するイグナイタと、
前記電気回路装置から前記イグナイタへ前記直流電力を供給するワイヤーハーネスと、
を備えたエンジン点火装置であって、
前記電気回路装置の前記直流電力の供給ラインのうちの負極側が、前記ヒートシンクを介して接地され、
前記イグナイタは、前記電源装置から前記直流電力を受給する電力受給ラインを備え、前記電力受給ラインの負極側が接地される、エンジン点火装置。
請求項１に記載のエンジン点火装置において、
前記ヒートシンク及び前記イグナイタの前記電力受給ラインのうちの負極側が、金属製の筐体を介して接地される、エンジン点火装置。