JP2789326B2 - 内燃機関の点火コイル - Google Patents

内燃機関の点火コイル

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徹 田中
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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02F1/24Cylinder heads
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車両のエンジン
に代表される内燃機関の点火コイルに関し、特にエンジ
ンブロックに開けられた細長で比較的深いプラグホール
内に主たる構造部分の殆どが収められる、プラグホール
収容型点火コイルの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図3(A) にはプラグホール収容型点火コ
イル10の一例として、本出願人が本願発明に至る過程で
考察したものの断面端面が示されている。まず、この点
火コイル10は中央鉄心11を有し、その周りには一次コイ
ル12が設けられる。一次コイル12と同心の関係で二次コ
イル13が設けられ、さらにその外側にはやはり同心の関
係で外装鉄心14が備えられる。外装鉄心14は一般には薄
い硅素鋼板を複数回巻回して筒状に成形されるか、ある
いは一枚づつ筒状に巻いたもの複数個を同心入れ子状に
緊目に組み付けて作られ、点火コイル10の導電性ケース
を兼ねている。
【0003】導電性ケースないし外装鉄心14の長さ方向
上部には一般に合成樹脂で成形される絶縁性の一次端子
座17が取り付けられ、これには一次コイル12に対し外部
点火回路を接続するための一次端子16が備えられる。導
電性ケースないし外装鉄心14の長さ方向下部にはこれも
一般に合成樹脂で成形される絶縁性の先端キャップ18が
設けられ、これが点火プラグ21の頭部に係合し、一般に
はコイルバネ状をなす弾性接点部材20を介して高圧端子
19を点火プラグ21の頭部端子に接触させる。高圧端子19
はもちろん、二次コイル13の出力端に内部配線で接続し
ている。
【0004】一次端子座17と先端キャップ18が長さ方向
の上下にそれぞれ設けられ、周囲は導電性ケースないし
外装鉄心14により閉ざされた管状ないし筒状の点火コイ
ル10の内部には、一般にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
から成る絶縁性充填材15が充填され、内部部材間相互の
絶縁を保ちながら各部材の機械的な位置固定が図られて
いる。
【0005】こうした点火コイル10は、一次端子座17と
その直下の部分を除き、他の殆どの構造部分(長さ部
分)がエンジンブロック31に穿たれた細長くて深いプラ
グホール32内に収められ、かつ、この収容状態において
プラグホール32内の水密性を保つため、一般にエンジン
ブロック31の表面部分に設けられた突起等の係合部分に
対し、絶縁性を有する耐熱ゴム製等の防水カバー33を取
り付けるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなプラグホー
ル収容型の点火コイル10は一般にペンシル型等とも呼ば
れ、長さはあるものの平面的なスペースファクタが良
く、構造的には合理的な側面を持つが、逆にその構造に
起因した電気的問題が生ずることがあった。この点を図
3(B) の等価回路に即して説明する。
【0007】基本的な点火動作そのものは周知の電流遮
断原理に従うもので、自動車のキースイッチ42が閉じら
れていて一次コイル12の一端が車両搭載のバッテリ41に
接続している時、点火回路ないしコントロールモジュー
ル43がパワートランジスタ44で代表的に示した一次電流
スイッチング回路44をオンとしていれば、一次コイル12
にはバッテリ41からの電流が供給され、一次コイル12に
点火エネルギが蓄積される。点火タイミングに至り、コ
ントロールモジュール43が一次電流スイッチング回路44
をターンオフすると、当該一次電流の急激な遮断に伴い
二次コイル13に高電圧が誘起され、これが高圧端子19を
介し点火プラグ21の頭部端子からエンジンルーム内に突
出した一対の放電電極22,23の一方の中心電極22に印加
され、エンジンブロック31にねじ込まれることで電気的
に接続して接地電位になっている側電極23との間で放電
火花を生む。
【0008】ところが、このようなプラグホール収容型
点火コイル10には各所に浮遊容量が見込まれ、代表的に
は点火プラグ21とエンジンブロック31間の浮遊容量Cp、
二次コイル13と外装鉄心14間の浮遊容量CC、そして外装
鉄心14とプラグホール32の内面との間の浮遊容量CHがあ
り、いずれも無視できない大きさである。例えばプラグ
ホール32の内径と外装鉄心14の外径の差は一般には 1mm
程度しかなく、そのため、浮遊容量CHも結構大きい。従
って一次電流遮断により二次コイル13に高電圧が発生す
る時、これら浮遊容量Cp、CC、CHにはそれぞれの大きさ
に応じた高電圧が充電され、この中、点火プラグ周りに
存在する浮遊容量Cpの充電電圧が点火プラグ21の放電電
圧(通常は−10KVから−20KV程度) を越えると放電電極
22,23間に放電火花が発生し、放電火花の発生と共に瞬
時にして二次コイル13の出力電圧はマイナス数百Vにま
で低下する。
【0009】従って、何も対策が採られていないと、こ
うした二次コイル13の出力電圧の急激な低下に伴い、高
電圧に充電されていた各浮遊容量Cp、CC、CHも急激に放
電することになり、この時に大きな高周波ノイズが発生
し、車両搭載のラジオやテレビ、コンピュータ関連機器
等、種々の電子機器に悪影響を及ぼすことがある。
【0010】もっとも、点火プラグ21とエンジンブロッ
ク31間の浮遊容量Cpの存在はプラグホール収容型に限ら
ず、ある意味でこの種の点火コイル装置に本質的なもの
であり、そのため、従来からもこの浮遊容量Cpの放電に
基づく高周波ノイズの発生に関しては良く知れられてい
て、その対策も採られていた。つまり、点火プラグ21内
には通常、図3(B) 中に示すように5KΩ程度の雑音防止
抵抗Rpが設けられていて、浮遊容量Cpの放電立ち上がり
を鈍らすことで高周波ノイズの抑制を図っており、実
際、この浮遊容量Cpの存在に基づく問題となる大きさの
高周波ノイズの発生は少なかった。
【0011】しかし、他の浮遊容量CC、CH、特にプラグ
ホール収容型であるが故に大きくなり易い浮遊容量CHに
関してはそのようなダンピング抵抗がなく(と言うより
も従来は考慮されたことがなく)、この放電に基づいて
大きな高周波ノイズを発生し易くなっていた。
【0012】本発明は基本的にこの点に鑑みて成された
もので、プラグホール収容型点火コイルにおける浮遊容
量CHの存在に基づく高周波ノイズの発生を抑えるための
工夫を開示せんとするものであり、さらに望ましくは追
加部品を全く要しないか、要するにしてもその数をでき
るだけ少なくし、安価、簡便な構造で高い高周波ノイズ
抑制効果を得んとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、外装鉄心をエンジンブロックに電気的に接続
するための導電性部材を設けることを提案する。こうす
れば外装鉄心とエンジンブロックとの間の浮遊容量CHは
低抵抗でシャントでき、高電圧に充電されるのを防げる
ため、高周波ノイズの発生を抑圧できる。また、外装鉄
心が低抵抗で接地されれば、当該外装鉄心は一種のシー
ルドケースともなる。
【0014】本発明のこの基本構成を満たすための下位
の構成として望ましいのは、エンジンブロックのプラグ
ホール開口部分と点火コイルの双方に係合し、プラグホ
ールの水密性を保つために設けられる防水カバー33を導
電ゴムに代表される導電性弾性部材から構成し、この導
電性弾性部材を外装鉄心の表面にも接するようにするこ
とである。こうすれば部品の数としては従来の点火コイ
ルと変わらず、コストアップも最低限で済む。導電ゴム
等の導電性弾性部材であっても、その耐熱性能は必要に
して十分なものが入手できる。
【0015】部品点数の若干の増加をいとわなければ、
例えば外装鉄心の周りに嵌まり付く導電ゴム等の導電性
弾性部材製の弾性リングを追加し、点火コイルをプラグ
ホール内に挿入する時にこれをやや無理に押し入れるよ
うにすることでプラグホール内壁面と外装鉄心の外面と
が導電性弾性リングにより電気的に接続されるようにし
ても良いし、あるいはまた、外装鉄心とプラグホール内
壁面との間に金属板バネ等の導電性弾性部材を介挿させ
る等しても良い。これらは防水カバー33自体を導電性化
する場合に比し、組立等は厄介にはなるが、逆に金属板
バネなどを使うとその導電率は極めて高くなるため(極
めて低抵抗にし得るため)、外装鉄心とプラグホール内
壁面間に存在する浮遊容量CHの短絡効果は高くなる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1(A) には本発明に従って構成
されたプラグホール収容型点火コイルの一例の断面構成
が示され、図1(B) には高周波ノイズ抑制上、本発明に
よって改善された等価回路が示されている。本発明は図
3に即して既に説明した従来例の改良として適用でき、
従って理解を簡明にする意味から、ここに示す実施の形
態は図3に即して示した従来例の改変例となっている。
従ってまた、当該従来例におけると同様ないし同一で良
い構成要素には同一の符号を付してあり、その説明も既
に説明した所を援用するものもある。
【0017】図1に示す本発明点火コイルにおいて特徴
的なのは、従来は絶縁性の耐熱ゴムで作られていた防水
カバー33が、導電ゴムで代表される材質の弾性導電性部
材51に変えられている点である。つまり、この防水カバ
ー兼弾性導電性部材51は、点火コイル10に嵌め付けら
れ、プラグホール32の開口部分においてエンジンブロッ
ク31に設けられた突起等の係合部分に機械的に係合する
ことでプラグホール32内の水密性を確保するという従来
の防水カバー33と同じ機能に加え、その内面側において
は点火コイル10の外装鉄心ないし導電ケース14の表面に
接触する部分を有することで、当該外装鉄心ないし導電
ケース14とエンジンブロック31とを電気的に接続してい
る。
【0018】その結果、図1(B) の等価回路に示すよう
に、防水カバー兼弾性導電性部材51の持つ低抵抗Rsによ
り、外装鉄心14とプラグホール内壁面間の浮遊容量CHは
シャントされ、これに高電圧が充電されるのを抑え、ま
た放電速度を低減することで高周波ノイズを抑制するこ
とができる。さらに、防水カバー兼弾性導電性部材51を
導電ゴムから作ったような場合でも、その抵抗率自体は
金属導体より小さくとも、実効抵抗値は体積で利いて来
るので十分小さくすることが可能となり、そうであれば
上記の浮遊容量CHの高電圧充電抑制効果に加え、外装鉄
心14をシールドケース化する効果も高まり、点火コイル
全体として見た場合の高周波ノイズ発生をより良く抑え
ることができる。なお、耐熱性に関しては既存の導電ゴ
ムでも十分なものを探すことができる。
【0019】この図1に示した本発明の実施形態では、
実際上、図3に示した従来の点火コイルと比べても部品
数において相違はない。導電ゴム等の弾性導電性部材に
よる防水カバー51を作ることで若干コストの上昇はあっ
たにしても、大したことはない。にもかかわらず、高周
波ノイズの抑制効果ないしシールド効果は高い。こうし
た点で、この実施形態の価値は高い。
【0020】しかし逆に、部品点数やコストの増加、ひ
いては組み立ての手間が許されるのであれば、本発明は
種々別な実施形態で実現することもできる。図2(A),
(B) はそうした改変例を示している。図2(A) の場合、
導電ゴム等の弾性導電性部材によって作られた導電性弾
性リング52が外装鉄心14の周りに嵌まり付いており、点
火コイル10をプラグホール32内に軸方向に挿入する時に
若干この導電性弾性リング52を押し狭めるようにしなが
ら挿入し、外装鉄心14の表面(外周面)とプラグホール
32の内壁面との間にこの導電性弾性リング52が圧迫され
た状態で介在するようにしている。従ってこの導電性弾
性リング52の等価抵抗値を先と同じく符号Rsで示すなら
ば、その等価回路は図1(B) と同様になって、同じよう
に高周波ノイズ抑制効果ないしシールド効果が期待でき
る。また、要すれば、この導電性弾性リング52は、緊く
巻いた、ないし緊く嵌め付けた複数層の硅素鋼板をその
状態に維持する役目も果たすことができる。
【0021】図2(B) の実施形態の場合にはもっと積極
的に、外装鉄心14の外周面上で例えば周方向 120°間隔
の三か所等、適宜な個所に適当個数の金属板バネ等の弾
性導電性部材53が例えば溶接等によって取り付けられて
おり、これによって外装鉄心14とプラグホール32の内壁
面間が電気的に導通するようになっている。この実施形
態でも、やはり弾性導電性部材53の持つ抵抗値を記号Rs
で表せば、その等価回路は図1(B) に示したものと同様
となる。ただ、弾性導電性部材53を金属板バネ等の金属
部材で構成した場合には、当該抵抗値Rsは極めて低抵抗
になるので、実際には浮遊容量CHを単なる導電線路で短
絡する結果に近くなり、高周波ノイズの抑制効果や外装
鉄心をシールドケース化する効果はもっとも高くなる。
【0022】なお、図示の弾性導電部材53の板バネの形
状はあくまで例示であって、その外にも片持ち梁形状の
板バネ等、その他任意の弾性部材形態を採用することが
できるし、本発明の趣旨に従う限り、外装鉄心14とエン
ジンブロック31を電気的に接続する任意の導電性部材
(弾性を有するか否かは必須ではない)の採用が可能で
ある。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明によるとプラグホ
ール収容型点火コイルにおける高周波ノイズの発生を簡
便、廉価に抑制でき、周辺電子機器の誤動作の恐れを低
減した点火系統を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従うプラグホール収容型点火コイルの
断面構成例とその等価回路例の説明図である。
【図2】本発明のプラグホール収容型点火コイルの他の
改変例の断面構成に基づく説明図である。
【図3】従来のプラグホール収容型点火コイルの断面構
成例とその等価回路例の説明図である。
【符号の説明】
10 点火コイル, 11 中央鉄心, 12 一次コイル, 13 二次コイル, 14 外装鉄心(導電性ケース), 21 点火プラグ, 31 エンジンブロック, 32 プラグホール, 33 防水カバー, 51 防水カバー兼弾性導電性部材, 52 導電性弾性リング, 53 弾性導電性部材ないし金属板バネ.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01F 31/00 501P (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02P 15/00 301 F02P 15/00 303 H01F 38/12 H01T 13/05 H01T 13/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外装鉄心を兼ねる導電性ケース内に中央
    鉄心と一次、二次コイルを収め、該導電性ケースをエン
    ジンブロックに穿たれたプラグホール内に収容して用い
    る内燃機関の点火コイルであって;上記導電性ケースと
    上記エンジンブロックとを導電性部材により電気的に接
    続することにより、該導電性ケースと該エンジンブロッ
    ク間に生ずる浮遊容量を該導電性部材の持つ抵抗により
    シャントしたこと;を特徴とする内燃機関の点火コイ
    ル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の点火コイルであって;上
    記導電性部材は、上記プラグホールの水密性を確保する
    ために該プラグホールの開口部分と上記点火コイルの双
    方に係合して設けられる防水カバーを弾性導電性部材製
    とすることで構成されていること;を特徴とする内燃機
    関の点火コイル。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の点火コイルであって;上
    記防水カバーは導電ゴム製であること;を特徴とする内
    燃機関の点火コイル。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の点火コイルであって;上
    記導電性部材は、上記導電性ケースの外周面周りに嵌ま
    り付く導電ゴム製の弾性リングであること;を特徴とす
    る内燃機関の点火コイル。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の点火コイルであって;上
    記導電性部材は、上記導電性ケースの外周面に取り付け
    られて、上記プラグホールの内壁面に弾性をもって接触
    する弾性導電性部材であること;を特徴とする内燃機関
    の点火コイル。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の点火コイルであって;上
    記弾性導電性部材は金属板バネであること;を特徴とす
    る内燃機関の点火コイル。
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