JP2756600B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関用点火コイルに関し、特に漏洩磁束
を抑え出力電圧を増大する点火コイルに係る。

［従来の技術］ 内燃機関の点火装置は、一般的に点火コイルの一次電
流を断続し、コイル内の磁束変化に応じて二次側に発生
する高電圧を点火プラグに供給し気筒内の混合気に点火
するものである。

上記点火コイルに関しては、近時の内燃機関の高出力
化に伴ない、出力電圧、放電エネルギーの増大が要求さ
れる。このため、コアの断面積を増加させ、コアに巻回
する二次コイルの巻数を増加させるといった対応が必要
となるが、そうすると点火コイルが大型となり点火装置
全体としての小型化の要請に反することとなる。

実開昭48−49425号公報にも、二次コイルの出力電圧
を増大するためには二次コイルの巻線数を多くするか、
磁心を通る磁束を多くすることが必要である旨説明され
ている。同公報においては、これを解決する手段とし
て、スイッチが閉成された際に発生する磁化の方向と反
対方向の磁化力を持つ磁石を磁路に挿入した点火コイル
が提案されている。同様に、特公昭41−2082号公報にも
鉄心即ちコアの磁路に、一次コイルによる磁束と差動す
る磁束、即ち反対方向の磁束を与える永久磁石を設けた
点火コイルが開示されている。その他特開昭59−167006
号、特開昭60−218810号公報にも、コアに設けた空隙に
永久磁石を配置した点火コイルが開示されている。

上記何れの従来技術においても、一次コイル及び二次
コイルが巻回されたコアに対し、両コイルが巻回された
部分以外の箇所に一つ又は二つの空隙を形成し、この空
隙に永久磁石を介装することとしている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように永久磁石を磁路に介装した点火コイルに
おいては、一次電流断続時の磁束変化が大となり、二次
コイルに発生する出力電圧が従前の点火コイルに比し大
となる。しかし、これらの点火コイルにおいては、一次
コイル通電時に生ずる漏洩磁束が多いため、折角増加し
た磁束の多くが相殺され磁束の増加は僅かとなる。実開
昭48−49425号公報には二つの永久磁石を備えた点火コ
イルも開示されているが、何れもコアのコイル外側部分
のコイル両端部から最も離隔した位置に設けられてお
り、漏洩磁束に対しては何等配慮されていない。

そこで、本発明は内燃機関に装着される点火コイルに
関し、点火コイルの大型化を招くことなく、磁束の漏洩
を抑え出力電圧を増大することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明はコアと、該コア
に巻回した一次コイル及び二次コイルとを備え、前記一
次コイルへの通電電流を断続して前記二次コイルに高電
圧を誘起する内燃機関用点火コイルにおいて、前記コア
が、前記一次コイル内に収容するＩ字状の内部コアと、
該内部コアの軸方向の両端に配置し前記一次コイルによ
る磁束と反対方向の磁束を発生する一対の永久磁石と、
該一対の永久磁石に内側面が当接するように前記一次コ
イル及び二次コイル回りに配置する外部コアとを備えた
ものである。

上記一対の永久磁石の各々の磁束に直交する断面の断
面積は、夫々前記内部コアの磁束に直交する断面の断面
積より大とするとよい。

また、本発明はコアと、該コアに巻回した一次コイル
及び二次コイルとを備え、前記一次コイルへの通電電流
を断続して前記二次コイルに高電圧を誘起する内燃機関
用点火コイルにおいて、前記コアが、前記一次コイル内
に前記一次コイルによる磁束と反対方向の磁束を発生す
る複数の永久磁石を介して収容する複数の内部コアと、
該複数の内部コアの両端の内部コアに接合すると共に前
記一次コイル及び前記二次コイル回りに配置する外部コ
アとを備えたものとすることができる。

［作用］ 上記のように構成された本発明の点火コイルにおいて
は、Ｉ字状の内部コアの軸方向の両端に一対の永久磁石
が配置され、一次コイルによる磁束と反対方向の磁束が
永久磁石から発生している。あるいは、一次コイル内に
同様の永久磁石が複数個、複数の内部コア間に介装され
る。

而して、一次コイルに供給される一次電流が断続する
ことにより内部コア及び外部コアに磁束変化が生じ、二
次コイルに高電圧が誘起される。このとき、永久磁石の
磁束の存在により二次コイルの鎖交磁束の変化が大とな
り出力電圧が大となる。しかも、一対の永久磁石が内部
コアの軸方向の両端と外部コアの内側面との間に介装さ
れているので、漏洩磁束が抑えられ二次コイルに対する
所定の鎖交磁束が確保される。

更に、一対の永久磁石の断面積を夫々内部コアの断面
積より大としたものにあっては、一次コイルへの通電時
の磁気エネルギーが大となり、従って放電エネルギーが
増加する。

また、一次コイル内に複数個の永久磁石が設けられて
いる場合には、一次コイルによって囲繞されると共に局
部的な磁気飽和がなくなり、漏洩磁束が一層確実に抑え
られる。

［実施例］ 以下、本発明の点火コイルの望ましい実施例を図面を
参照して説明する。

第１図は本発明の点火コイルの一実施例を示すもの
で、点火コイル１は、永久磁石18,19を含み実質的に閉
磁路を形成する閉磁路コア10に一次コイル21及び二次コ
イル22が巻装されて成る。一次コイル21は一次ボビン23
に巻回され、二次コイル22は二次ボビン24に巻回されて
いる。一次ボビン23及び二次ボビン24は合成樹脂により
夫々小径及び大径のスプール形状に形成され、前者が後
者の中空部に収容されるように形成されている。

閉磁路コア10は、一次ボビン23の中空部内に収容され
る内部コア11と、この内部コア11の両端に永久磁石18,1
9を介して隣接設置される外部コア12,13を備えている。
内部コア11及び外部コア12,13は珪素鋼板の積層体であ
り、内部コア11が正面視Ｉ字状即ち矩形、外部コア12が
正面視Ｕ字状、そして外部コア13が正面視矩形に形成さ
れている。外部コア12,13の各両端部には夫々段部が形
成されており、外部コア13が外部コア12に圧入され磁気
的に結合される。

永久磁石18,19は、発生する磁束の方向が夫々同一の
方向であって、一次コイル21の通電時に閉磁路コア10内
に形成される磁束の方向と反対の方向となるように配置
されている。尚、永久磁石18,19は同一の厚さで、永久
磁石一個を設ける場合の必要厚さの半分の厚さである。
そして、閉磁路コア10は一次コイル21、二次コイル22と
共にケース30内に収容される。

一次コイル21の一端は図示しないバッテリに接続さ
れ、他端は図示しない制御回路、通称イグナイタに接続
される。二次コイル22の一端は一次コイル21の一端と共
にバッテリに接続され、他端はケース30に一体成形され
た二次コネクタ32中の図示しない電極に接続され、図示
しない点火プラグもしくは図示しない配電器に電気的に
接続される。尚、二次コネクタ32の電極が点火プラグに
直接接続されるというのは、従前の配電器が廃され各点
火プラグ毎に点火コイルが装着される方式で、コイル分
配点火方式として知られている。

ケース30内には熱硬化性の合成樹脂が充填、硬化され
て樹脂部31が形成される。これにより、一次コイル21及
び二次コイル22が含侵固着されると共に二次コイル22の
出力高電圧に耐え得る絶縁性が確保される。

上記の構成になる点火コイル１の一次コイル21に対
し、図示しない制御回路により一次電流が供給され、こ
れが所定の周波数で断続されると永久磁石18,19を含む
閉磁路コア10に磁束変化が生ずる。これにより二次コイ
ル22に所定の高電圧が発生し、この高電圧は二次コネク
タ32から直接、もしくは配電器を介して、点火プラグに
供給される。

この場合において、外部コア12,13と内部コア11との
間に介装された永久磁石18,19により大きな有効磁束変
化を確保することができる。しかも、第２図に示すよう
に永久磁石180一個を備えた従来の閉磁路コア100におい
ては、内部コア110と外部コア120との間で多くの漏洩磁
束が生ずるのに対し、本実施例においては第３図に示す
ように漏洩磁束は極めて少ない。従って、従来の永久磁
石180を備えた閉磁路コア100に比し、二次コイル22の鎖
交磁束が増大し二次コイル22の出力電圧が更に大とな
る。

第４図は本発明の点火コイルの他の実施例を示すもの
で、磁束と直交する断面の断面積が内部コア11の磁束と
直交する断面の断面積より大の永久磁石28,29が配置さ
れている。その余の構成は第１図と同様であるので説明
は省略する。本実施例においては、第１図の永久磁石1
8,19に比し、永久磁石28,29の、内部コア11の断面積よ
り大である部分の体積が増加しており、従ってそれだけ
貯えられる磁気エネルギーが増加しているため、第１図
の実施例より大きな放電エネルギーが得られる。

以上の実施例に関する測定結果から得られた特性を従
来の点火コイルの特性と対比すると、第５図及び第６図
に示すようになる。即ち、二次コイル22の出力電圧は第
５図の縦軸に二次発生電圧として示したように、従来の
点火コイルの出力電圧（第５図中「III」で示す）に比
し、第１図の実施例の点火コイルの出力電圧（第５図中
「Ｉ」で示す）及び第４図の実施例の点火コイルの出力
電圧（第５図中「IV」で示す）は何れも大きな値となっ
ている。また、放電エネルギーについては、第６図の縦
軸に放電エネルギーとして示したように、第１図の実施
例の点火コイルの放電エネルギー（「Ｉ」で示す）は従
来の点火プラグの放電エネルギー（「III」で示す）と
略等しいのに対し、第４図の実施例の点火コイルの放電
エネルギー（「IV」で示す）は大巾に増加している。

第７図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図の
実施例に比し内部コアがコア11a,11b,11cに三分割さ
れ、隣接するコア間には永久磁石18,19が、各々の磁束
の方向が一次コイル21による磁束と反対方向となるよう
に介装されている。また、コア11aとコア13との間、及
びコア11cとコア12との間は密着して接合されている。
尚、永久磁石18,19の厚さは従来の一個の永久磁石の厚
さの半分とされ、永久磁石が三個用いられるのであれば
三分の一とされる。その余の構成は第１図の実施例と同
様であるので説明は省略する。

上記のように一次コイル21内に永久磁石18,19が収容
されているので磁束の集中により漏洩磁束が少なく、更
に永久磁石を二個設けたことにより、一個の永久磁石を
設けた点火コイルに比し漏洩磁束が少なくなり、閉磁路
コア10における局部的な磁気飽和が無くなる。従って、
一次電流の通電による起磁力に対し閉磁路コア10の磁束
密度が大となり、放電エネルギーが増加する。また、磁
束変化が大となるので二次コイル22の出力電圧が大とな
る。

第８図乃至第10図は、本発明の上記各実施例を含む点
火コイルにおけるコア及び一次コイルの関係と漏洩磁束
の発生状況を対比して示したもので、構成については二
次コイル、ケース等を省略し模式的に示している。先
ず、第８図は一箇所の間隙を有するコア10aの間隙に永
久磁石38を介装し、この部分を一次コイル21内に収容し
た点火コイル1aにおける漏洩磁束の発生状況を示すもの
である。これによれば、永久磁石38の部分が一次コイル
21内に収容されているので磁束の集中により漏洩磁束が
抑えられるが、依然第８図に破線で示したように若干の
漏洩磁束が生じている。また、局部的に磁束密度が高く
なり、局部的に飽和磁束密度に達するので、所定の磁束
密度を確保するためにはコアの断面積を大とせざるを得
ず、従って点火コイル1aが大型となる。

第９図は第１図の実施例と同様の点火コイル1bにおけ
る漏洩磁束の発生状況を示すもので、破線で示すように
漏洩磁束は第８図の点火コイル1aに比し更に少なくなっ
ている。

第10図は第７図の実施例と同様の点火コイル1cの漏洩
磁束の発生状況を示すもので、漏洩磁束は一次コイル21
内に留まっている。この点火コイル1cにおいては、前述
のように局部的な磁気飽和が無くなり、コア部と永久磁
石部との磁束密度の差が小となるので、コアの断面積を
小さくすることができる。

第11図は上記点火コイル1a,1b,1cにおける第８図乃至
第10図に示した上方のＵ部分から下方のＤ部分に至る磁
束密度の分布を示すもので、点火コイル1aより点火コイ
ル1b、更に点火コイル1bより点火コイル1cにおけるコア
部と永久磁石部との間の磁束密度差が小さくなっている
ことが分る。従って、点火コイル1cのように構成する
と、閉磁路コア全体として所定の磁束密度を確保すると
きのコア部の断面積を小さくすることができる。また、
第12図は各点火コイルの一次コイル21による起磁力に対
する磁束密度の変化を示すもので、点火コイル1aより点
火コイル1b、点火コイル1bより点火コイル1cにおいて、
より高磁束密度が得られることが分る。

而して、第13図及び第14図に示すように、各点火コイ
ルの二次コイルからの出力電圧及び放電エネルギーは、
何れも点火コイル1a,1b,1cの順に大となっている。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているので、以下に記
載する効果を奏する。

即ち、本発明の点火コイルによれば、Ｉ字状の内部コ
アの軸方向の両端に一対の永久磁石が配置されると共
に、これらの永久磁石に内側面が当接するように外部コ
アが配置されているので、二次コイルの鎖交磁束の変化
が大となり大きな出力電圧が得られると共に、漏洩磁束
が抑えられ上記出力電圧が確保される。従って、例えば
点火コイルが磁気感応型の信号発生装置近傍に装着され
た場合でも信号発生装置が誤動作するおそれはなく、安
定した出力信号を確保することができる。しかも、特別
の部材を設けることなく磁束の漏洩を抑えることができ
るので、点火コイルが大型となることはない。

また、一次コイル内に複数の永久磁石が収容されてい
る点火コイルにおいては、漏洩磁束を生ずる部分が一次
コイルに囲繞されると共に局部的な磁気飽和が無くな
り、漏洩磁束が一層確実に抑えられ、二次コイルの出力
電圧の増大、放電エネルギーの増大が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の点火コイルの縦断面図、第
２図は従来の点火コイルの閉磁路コアの磁束分布を示す
正面図、第３図は本発明の一実施例の点火コイルの閉磁
路コアの磁束分布を示す正面図、第４図は本発明の他の
実施例の点火コイルの縦断面図、第５図は第１図及び第
４図の実施例の点火コイルと従来の点火コイルの二次コ
イルの出力電圧を対比して示すグラフ、第６図は同、放
電エネルギーを対比して示すグラフ、第７図は本発明の
更に他の実施例の点火コイルの縦断面図、第８図は一個
の永久磁石を有する点火コイルの漏洩磁束の発生状況を
示す縦断面図、第９図は内部コア両端に一対の永久磁石
を有する点火コイルの漏洩磁束の発生状況を示す縦断面
図、第10図は一次コイル内に複数の永久磁石を有する点
火コイルの漏洩磁束の発生状況を示す縦断面図、第11図
は第８図乃至第10図の各点火コイルの磁束密度分布を示
すグラフ、第12図は同、一次コイルによる起磁力と磁束
密度との関係を示すグラフ、第13図は同、二次コイルの
出力電圧を示すグラフ、第14図は同、放電エネルギーを
示すグラフである。 1,1a,1b,1c…点火コイル,10…閉磁路コア,11…内部コ
ア,12,13…外部コア,18,19,28,29…永久磁石,21…一次
コイル,22…二次コイル

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コアと、該コアに巻回した一次コイル及び
   二次コイルとを備え、前記一次コイルへの通電電流を断
   続して前記二次コイルに高電圧を誘起する内燃機関用点
   火コイルにおいて、前記コアが、前記一次コイル内に収
   容するＩ字状の内部コアと、該内部コアの軸方向の両端
   に配置し前記一次コイルによる磁束と反対方向の磁束を
   発生する一対の永久磁石と、該一対の永久磁石に内側面
   が当接するように前記一次コイル及び二次コイル回りに
   配置する外部コアとを備えたことを特徴とする内燃機関
   用点火コイル。
2. 【請求項２】前記一対の永久磁石の各々の磁束に直交す
   る断面の断面積が、夫々前記内部コアの磁束に直交する
   断面の断面積より大であることを特徴とする請求項１記
   載の内燃機関用点火コイル。
3. 【請求項３】コアと、該コアに巻回した一次コイル及び
   二次コイルとを備え、前記一次コイルへの通電電流を断
   続して前記二次コイルに高電圧を誘起する内燃機関用点
   火コイルにおいて、前記コアが、前記一次コイル内に前
   記一次コイルによる磁束と反対方向の磁束を発生する複
   数の永久磁石を介して収容する複数の内部コアと、該複
   数の内部コアの両端の内部コアに接合すると共に前記一
   次コイル及び前記二次コイル回りに配置する外部コアと
   を備えたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。