JP3533139B2 - 内燃機関用点火装置および点火制御回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用点火制御
回路装置及び点火装置に係わり、特に点火制御回路装置
を内蔵する電子制御点火システム用点火装置における雑
音除去用のコンデンサ設置に伴う省スペース配置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関用点火コイルにおいて、雑音除
去のためのコンデンサ設置が必須となっている。このコ
ンデンサの配置に関し、従来の内燃機関用点火装置は、
特開平１１−１１１５４４号で開示されているように、
雑音防止用のコンデンサを点火制御回路収容ケースの外
部あるいはその内部に収容スペースを設け該コンデンサ
を組み込んでいた。

【０００３】あるいは、特開平７−２５３０７３号で
は、雑音防止用のコンデンサを内燃機関用配電器の回路
取付基板上に各種回路素子とともに平面的に分散して取
り付ける方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術では、雑音除去用のコンデンサを点火装置の一部に専
用のスペースを設けて設置するか、あるいは回路取付基
板上に各種回路素子と共に平面的に分散した配置で取り
付けていた。しかし、雑音除去用のコンデンサは耐電圧
が１００V以上と大きいためサイズも大柄となり点火回
路も内蔵する最近の点火装置では、小型化・高集積化の
ネックになっていた。

【０００５】また、リード付きのコンデンサの場合、コ
イル側端子との接続にもある程度のスペースが必要とな
り、これも小型化の妨げとなっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、点火装置に内蔵する点火コイルの一次巻線に電流を
通流したり遮断する半導体スイッチング素子と、この半
導体スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限す
る電流制限回路とをあらかじめ樹脂材でモールド成形
し、その回路基板上において、前記回路チップのグラン
ド端子と前記点火コイルへ電流を供給する電源線を近接
させ、当該近接位置において両者間に雑音除去用のコン
デンサチップを挿入し電気的に接続させ、当該コンデン
サを一体化することでコンデンサを含めた回路の収容ス
ペースを最小限とすることができる。

【０００７】上記のあらかじめ樹脂成形を行う方法は後
工程を必要とせず生産効率を向上することができる。

【０００８】また、エンジンのプラグホール内に収納さ
れた筒状のケースと、当該ケースに収納された一次およ
び二次コイルを備えた点火コイルと、前記ケースの上端
に取り付けられた点火制御回路装置とを備えたペンシル
型点火装置においてはコイル側端子との接続にもある程
度のスペースが必要となっており、この接続関係を最適
化することにより、雑音除去用のコンデンサを含めた回
路の収容スペースを最小限とすることができる。

【０００９】その他の方法としては、あらかじめ樹脂材
でモールド成形した前記半導体スイッチング素子と、前
記電流制限回路の一部にコンデンサを付加するための電
極を設けておきコンデンサの一体化を容易にすることも
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて、図面を参照し説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例であるペンシル
型内燃機関用点火装置本体の構成を示す断面図である。

【００１２】図１において、本発明の点火装置本体１０
０はプラグホール(図示せず)内に収納されペンシル型点
火装置を構成する。この本体は、一次コイル１１、一次
ボビン１２、二次コイル１３、二次ボビン１４、センタ
コア１５、マグネット１６、サイドコア１９、弾性部材
２４で構成される点火コイルがスプリング２０とともに
筒状のケース２５に装着され、その上に点火制御回路装
置２が配置されている。

【００１３】一次ボビン１２は、ポリブチレンテレフタ
レート（ＰＢＴ）や変性ポリフェニレンオキサイド（変
性ＰＰＯ）,あるいはポリフェニレンサルファイド（Ｐ
ＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で形成されており、線径
０．３〜１．０ｍｍ程度のエナメル線を一層あたり数十
回から百数十回ずつ、数層にわたり合計１００〜３００
回程度積層巻きする一次コイル１１が巻層されている。

【００１４】二次ボビン１４は、変性ポリフェニレンオ
キサイド（変性ＰＰＯ）,あるいはポリフェニレンサル
ファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で形成され、
線径０．０３〜０．１ｍｍ程度のエナメル線を用いて合
計５０００から３００００回程度分割巻記された二次コ
イル１３が巻層されている。

【００１５】センタコア１５は、板厚０．２〜０．７ｍ
ｍの珪素鋼板をプレス積層しており、二次ボビン１４の
内側に挿入される。センタコア１５の断面形状は、円形
に近づけた多角形状とし、二次ボビン１４の内径に対す
る占有率を向上させている。

【００１６】センタコア１５と二次ボビン１４の間に
は、センタコア１５と二次ボビン１４との線膨張係数差
で発生する応力を吸収する可とう性エポキシ樹脂やシリ
コンゴム等の絶縁性の弾性部材２４が充填されている。

【００１７】そして、センタコア１５の一端もしくは両
端には、一次コイル１１で発生する磁束と反対方向の磁
束を発生させるマグネット１６を備えているマグネット
１２による磁束は、センタコア１５にマイナスの磁束を
与えるため、コアの磁化曲線の負側から出発して正側ま
で利用できるため、見かけ上飽和磁束密度の高いコア材
料を用いたようになり、コイルの高出力化が期待でき
る。

【００１８】サイドコア１９は、板厚０．２〜０．７ｍ
ｍの珪素鋼板を管状に丸めて１〜３枚重ねている。ただ
し、磁束の１ターンショートを防ぐため、サイドコア１
９の円周上の１ヶ所は切れ目を設けている。

【００１９】ケース２５はポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）やポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）等の
熱可塑性合成樹脂で形成されており、コイル部を収容、
固定し絶縁用のエポキシ樹脂を注入できるようにしてい
る。

【００２０】二次コイル１３で発生した高電圧は、スプ
リング２０を介して点火プラグ(図示せず)に供給され
る。点火プラグが挿入されるプラグシール２１は、シリ
コンゴムで構成されており、点火プラグの硝子部をゴム
で締め付けて高電圧を絶縁している。

【００２１】シリンダヘッドカバーと接する部分にはプ
ラグホールへの水の浸入を防ぐためプラグホールシール
ゴムが設けられている。

【００２２】点火コイル上部に設置される点火制御回路
装置２内では、パワートランジスタチップあるいはＩＧ
ＢＴなどの半導体スイッチング素子と電流制限回路が回
路チップ２Ａとして樹脂９で一体モールドされている。
さらに、そのモールド内に雑音除去用のコンデンサも内
蔵されている。そして該コンデンサ３は、回路チップの
グランド端子(図示せず)を介して回路チップと電気的に
接続されている。前記半導体スイッチング素子と点火制
御回路端子６との接続は、アルミなどのワイヤボンディ
ング５が用いられており、コイル側のコネクタ端子７と
の接続には、接続強度が高く、作業効率の良い溶接が用
いられている。そして、前記回路チップ、前記コンデン
サ３などは熱伝導性の良い銅などで構成されたヒートシ
ンク８上に配置され放熱性を高めている。

【００２３】上記実施例は、プラグホール内に装着する
点火コイルを例に挙げて説明したが、プラグホール上部
に点火コイル部を配置し、点火コイルから点火プラグへ
の高電圧接続にブーツを用いるプラグトップコイル（コ
イルオンプラグとも呼ばれる）や２気筒毎に１コイルを
配置する同時着火コイルにおいても同様の点火制御回路
装置２を内蔵するが可能である。

【００２４】図２は本発明の点火装置上部の詳細を示す
断面図である。本図では前記半導体スイッチング素子は
電流制限回路とともに回路チップ２Ａとしてワンチップ
化されており、より小型化が図れる構成となっている。

【００２５】モールド樹脂９は、耐熱性のあるエポキシ
樹脂等で構成しヒートシンク８との熱応力を低減するた
め線膨張係数をヒートシンク８の材料である銅に近づけ
ている。

【００２６】図３Ａは本発明の点火制御回路装置、図３
Ｂは本発明の点火制御回路装置の配線接続関係の詳細を
示す平面図である。

【００２７】図３Ａ，図３Ｂにおいて、点火コイル(図
示せず)の一次巻線に電流を通流したり遮断する半導体
スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流
れる電流のピーク値を制限する電流制限回路とを樹脂材
でモールド成形した回路チップ２Ａが雑音除去用のコン
デンサ３とともに基板２２上に設置されている。

【００２８】さらに、点火制御信号を発するエンジンコ
ントロールユニット２８、電力を供給するバッテリ３０
が図のように配置され、それぞれのコネクタ端子６及び
ワイヤボンディング５により図のように接続されてい
る。

【００２９】前記コンデンサ３は絶縁シート３６上に形
成された回路チップグランドランド端子１Ｂ２を介し、
回路チップ２Ａと接続している。

【００３０】前記回路チップのグランド端子１ｂ２と、
前記点火コイルへ電流を供給する電源線から分岐した電
源線３４は図示された位置に近接して設置され、両者の
間に雑音除去用のコンデンサチップ３が挿入され電気的
に接続された構造となっている。かかる構成を取ること
により、点火制御回路装置の小型化が実現している。し
かもコイルへの電源端子の近接位置に前記コンデンサを
配置したことにより、雑音除去効果が向上している。

【００３１】図３Ｂにおいて、点火制御回路装置２は、
コネクター部７として点火制御信号入力端子１ｃ，グラ
ンド端子１ｂ，電源端子１ａを有している。かつ前記点
火制御回路装置２は、前述のごとく、点火コイルの一次
巻線に電流を通流したり遮断する半導体スイッチング素
子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流のピー
ク値を制限する電流制限回路とを樹脂材でモールド成形
した回路チップ２Ａが基板上に設置され、前記ノイズ除
去用のコンデンサ３も同じ基板２２上に設置されてい
る。

【００３２】更に、前記点火制御信号入力端子１ｃと前
記半導体スイッチング素子の制御信号端子とを電気的に
接続する回路基板側信号端子３１と、前記点火コイルの
一次コイルと前記半導体スイッチング素子の電源入力端
子とを接続する回路基板側コイル接続端子３５と、前記
グランド端子１ｂと前記半導体スイッチング素子のグラ
ンド端子とを電気的に接続する回路基板側グランド端子
３３と、前記半導体スイッチング素子のグランド端子に
電気的に片側端が接続された前記コンデンサ３のもう一
方の端部と前記電源端子とを接続する回路基板側電源端
子３４が図に示す関係で配置されている。かかる位置関
係で点火制御回路の配線接続を行うことにより、点火制
御回路装置の配線部スペースをコンパクトにまとめるこ
とができる。

【００３３】本実施例の点火制御回路装置を、エンジン
のプラグホール内に収納された筒状のケース内に収納さ
れた一次及び二次コイルの上端に取り付けることによ
り、コンパクトな内燃機関用点火装置を形成することが
できた。

【００３４】図４は点火プラグ２９を含めた前記内燃機
関用点火装置の回路図である。図中Ａ及びＢは一次コイ
ル１１のＡ及びＢ端子である。Ａ端子が電源端子に、Ｂ
端子が回路チップに接続している。

【００３５】図５は点火制御回路装置２の前記コンデン
サ３が弾性部材２６内部に形成された場合の断面の概略
を示した図である。回路チップ２Ａはモールド樹脂９内
部に形成されている。前記弾性部材としては可とう性エ
ポキシ樹脂やシリコンゴムが用いられる。

【００３６】図２において、点火制御回路装置は全体と
してモールド樹脂９内に形成されていた。しかし、前記
コンデンサへの熱応力が問題となる場合には、より好ま
しくは、図５に示した構造を取ることにより、熱的な歪
みに対する強度を向上させることができる。

【００３７】また、図３Ａ，図３Ｂにおいて回路チップ
グランド端子１ｂ２は絶縁シート３６上に掲載されてい
る。かかる構造を取ることにより点火制御回路装置の電
気的性能の安定性を向上できる。

【００３８】さらに、前記コンデンサチップ３を、半導
体スイッチング素子４及び電流制限回路２７と共に樹脂
材によりモールド成形することにより、点火制御回路装
置及び点火装置の一層の小型化を実現できる。

【００３９】実施例記載の点火制御回路装置及び点火回
路は、点火プラグ二個毎に一個の点火コイルが配置され
る同時着火式の点火制御回路及び点火回路にも適用でき
る。

【００４０】また、本発明は半導体スイッチング素子及
び電流制限回路、更には雑用除去用コンデンサを基板上
にあらかじめ樹脂材でモールド成形して用いるため、点
火制御回路装置ひいては点火装置の製作作業工程を低減
できるという利点も有する。

【００４１】本実施例では、半導体スイッチング素子に
コンデンサを十分近づけることができるので、ラジオノ
イズを発生する回路導体を短くできる効果もある。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、雑音除去用のコンデン
サを含めた点火回路の収容スペースを低減でき、かつ、
雑音防止用コンデンサをコイルに取り付ける作業工数を
低減できるため、小型で安価な内燃機関用点火回路及び
点火装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるペンシル型内燃機関用
点火装置本体の構成を示す断面図。

【図２】本発明の点火装置上部の詳細を示す断面図。

【図３Ａ】本発明の点火制御回路装置の平面図。

【図３Ｂ】本発明の点火制御回路装置の配線接続関係の
詳細を示す平面図。

【図４】本発明の点火装置の回路図。

【図５】本発明の点火制御装置の簡略断面図。

【符号の説明】

１ 端子 １Ａ，１ＡＡ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ コネクタ端子 １ｃ 制御信号端子、１ｂ グランド端子、１ａ 電源
端子 １ｂ２ 回路チップののグランド端子 １Ｂｂ 回路チップからグランドへの接続 １Ｄａ 回路チップから一次コイルのB端子へ接続 １Ｄｂ 一次コイルBから回路チップへの接続 １ＡＡａ 一次コイルのＡ端子へ接続 ２ 点火制御回路装置 ２Ａ 半導体スイッチング素子及び電流制限回路からな
る回路チップ ３ 雑音除去用のコンデンサ ４ 半導体スイッチング素子 ５ ワイヤボンディング ７ コネクタ部 ８ ヒートシンク ９ モールド樹脂 １０ 絶縁用エポキシ １１ 一次コイル １２ 一次ボビン １３ 二次コイル １４ 二次ボビン １５ センタコア １６ マグネット １７ プラグホールシール １８ コネクタ部 １９ サイドコア ２０ スプリング ２１ プラグシール ２２ 基板 ２３ 基板側端子 ２４ 弾性部材 ２５ ケース ２６ 弾性部材 ２７ 電流制限回路 ２８ エンジンコントロールユニット ２９ 点火プラグ ３０ バッテリー ３１ 基板側制御信号端子 ３２ コイルＢ端子へ接続する基板側端子 ３３ 基板側グランド端子 ３４ 電源から分岐した基板側端子 ３５ 電源から分岐したコイルA端子へ接続する端子 ３６ 絶縁シート ３７ 点火コイル Ａ 一次コイルのＡ端子 Ｂ 一次コイルのＢ端子 １００ 点火装置本体

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】点火コイルの一次巻線に電流を通流したり
   遮断する半導体スイッチング素子と、この半導体スイッ
   チング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限
   回路とを樹脂材でモールド成形した回路チップを取り付
   けた回路基板上で、前記回路チップのグランド端子と前
   記点火コイルへ電流を供給する電源線から分岐した電源
   線を近接させ、当該近接位置において両者間に雑音除去
   用のコンデンサチップを挿入し、前記コンデンサのアー
   ス端子と前記半導体スイッチング素子のアース端子とが
   前記回路チップのアースに電気的に接続されている内燃
   機関用の点火制御回路装置。
2. 【請求項２】エンジンのプラグホール内に収納された筒
   状のケースと、当該ケースに収納された一次および二次
   コイルを備えた点火コイルと、前記ケースの上端に取り
   付けられた点火ユニットとを備えており、当該点火ユニ
   ットは点火制御信号入力端子、グランド端子、電源端子
   を備えたコネクター部を有し、かつ、前記点火ユニット
   は点火コイルの一次巻線に電流を通流したり遮断する半
   導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子
   に流れる電流のピーク値を制限する電流制限回路と、ノ
   イズ除去用のコンデンサと、前記点火制御信号入力端子
   と前記半導体スイッチング素子の制御信号端子とを電気
   的に接続する回路基板側信号端子と、前記点火コイルの
   一次コイルと前記半導体スイッチング素子の電源入力端
   子とを接続する回路基板側コイル接続端子と、前記グラ
   ンド端子と前記半導体スイッチング素子のグランド端子
   とを電気的に接続する回路基板側グランド端子と、前記
   半導体スイッチング素子のグランド端子に電気的に片側
   端が接続された前記コンデンサの他端と前記電源端子と
   を接続する回路基板側電源端子を備え、前記コンデンサ
   のアース端子と前記半導体スイッチング素子のアース端
   子とが前記回路基板に設けられたアースに電気的に接続
   されている回路基板を有する内燃機関用点火装置。
3. 【請求項３】請求項１乃至２において、雑音除去用のコ
   ンデンサチップは弾性部材内部に設置されていることを
   特徴とする内燃機関用の点火制御回路装置あるいは点火
   装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記
   コンデンサチップは絶縁部材をはさんで回路基板上に取
   り付けられていることを特徴とする内燃機関用の点火制
   御回路装置あるいは点火装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項１を引用する請求項３
   乃至４において、点火コイルは、点火プラグ二ケ毎に配
   置される同時着火方式の点火コイルであることを特徴と
   する内燃機関用の点火制御回路装置あるいは点火装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記
   コンデンサチップは、半導体スイッチング素子及び電流
   制限回路と共に樹脂材によりモールド成形されているこ
   とを特徴とする内燃機関用の点火制御回路装置あるいは
   点火装置。