JP3556725B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関用の点火装置で、特にシリンダヘッドカバーに点火コイルを配設し、高電圧を直接点火プラグに印加する点火装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は特開平6−58237号公報における従来例と同様構成の従来装置を示す断面図である。図において1は点火コイル、2は点火コイル1を駆動するユニット等(図示せず)に接続されるハーネス、3は点火コイル1を固定する内燃機関のシリンダヘッドカバーで、4は取付用のボルトである。5は点火コイル1で発生する高電圧を取り出す高圧端子、6は点火コイル1の高圧接続部の機械的接続を行なう高圧タワー、7は点火プラグ、8は点火プラグ7の高圧端子、9は高圧端子5と高圧端子8との間の高電圧を導く導体で、導体9の両端には電気的接続を確実にするためスプリング10と11が組み付けられ、幾分圧縮した状態で高圧端子5及び高圧端子8と接触している。12は導体9を収納する樹脂性のアダプタで、高電位となる導体9とアース電位である内燃機関のプラグホール壁13の間の絶縁の機能を有する。なお、アダプタ12は図7に示すように振動のメカニズムをモデル化した場合に一体的に振動する形態、即ちアダプタ自体が複数の振動モード(要素)をもたない形態をなす。15はプラグホール14内への防水の機能を有するとともに、点火コイルの高圧タワー6とアダプタ12の機械的接続をする第1のゴム部材であるゴムキャップ、16は高圧端子8へ達する高電圧がプラグホール壁13等へリークすることを防ぐとともにアダプタ12と点火プラグ7を機械的に接続する第2のゴム部材であるゴムキャップである。ここで、ゴムキャップ16はゴムキャップ15に比し非常な高温雰囲気下にある。そこでゴムキャップ16には、このような高温雰囲気下でも優れた耐電圧特性を有する高価なシリコンゴム材などが採用されている。17は点火プラグ7の電極間の距離であるプラグギャップ、18は内燃機関のカムシャフトハウジング部で、その高さはプラグホール長に相当する。
【0003】
次に従来の点火装置の動作、作用について説明する。点火コイル1は、ハーネス2に接続されるパワートランジスタやコントロールユニット(図示せず)により1次側電流が断続され、これに応じて高電圧を発生する。点火コイル1にて発生した高電圧は高圧端子5から点火コイル1側のスプリング10、導体9、点火プラグ7側のスプリング11を経て点火プラグ7の高圧端子8に導かれ、プラグギャップ17において放電することで内燃機関の気筒内の混合気に着火する。
このような点火装置においては、各内燃機関にて排気量等の違いによりカムシャフトハウジング部18の長さが異なった場合、コイル1の取付部等が共通形状であれば導体9とアダプタ12のみを交換することにより適応している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の点火装置は以上のように構成されていた。
ここで、従来例におけるアダプタ12の振動のメカニズムをモデル化すると図7のようになり、アダプタ12の共振の周波数は、f∝√(K/m)となる。ここでKはゴムキャップ16の剛性で、mはアダプタ12の質量である。従来の内燃機関はプラグホール壁13の内径が大きくしかもプラグホール長が短かかったため、ゴムキャップ16の肉厚を厚くして剛性Kを高くできるとともに、アダプタ12が短かくてもよいのでその質量mが小さくなり、結果として共振周波数fを内燃機関の振動に対し問題とならない高い周波数に設定することが可能であった。
ところが、近年の乗用車用の内燃機関は、図6のカムシャフトハウジング部18の部位に配置される構成部品(図示せず)が、吸排気バルブの多バルブ化や、バルブ開閉の可変機構の組込により複雑化し、カムシャフトハウジング部18の高さ寸法が大幅にアップする傾向がある。このため、プラグホール14は細径化し、かつ軸長がアップするため、結果としてアダプタ12の軸長アップによる重量mの増加と、ゴムキャップ16の細径化による剛性Kの低下をまねき、共振の周波数fが内燃機関の振動に対し問題となる低い周波数となる。
即ち、これは内燃機関の振動により点火装置の構成部品が共振すると言うことである。具体的には、アダプタ12が内燃機関の振動によって点火コイル1の高圧タワー6を支点として、プラグホール壁13やプラグ8に対し相対的に大きく振動し、これによりスプリング11の先端が点火プラグ7の高圧端子8とこすれて、磨滅し良好な電気的接触状態が得られなくなる。
【0005】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、内燃機関のカムシャフトハウジングの機構やレイアウトの制約により、プラグホールが細径化、軸長アップしても、内燃機関の振動によって生ずるアダプタのプラグに対する相対的振動を防ぐことができるとともに、スプリングの磨滅を防ぎ良好な電気的接触状態が得られる内燃機関の点火装置を得ることを目的としている。
【0006】
また、この発明は、長期間の使用にわたって、アダプタのプラグに対する相対的振動を防止すると共にスプリングの磨滅を防ぎ良好な電気的接触状態が得ることができる内燃機関の点火装置を得ることを目的としている。
【0007】
また、この発明は、プラグホールの形状に拘わらず、アダプタのプラグに対する相対的振動を防止すると共にスプリングの磨滅を防ぎ良好な電気的接触状態が得ることができる内燃機関の点火装置を得ることを目的としている。
【0008】
また、この発明は、構成が簡単でかつ安価な内燃機関の点火装置を得ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の点火装置は、アダプタ手段に設けられ点火プラグの端子を収納しかつ把持する収納部を備えたものである。
【0010】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、点火プラグの端子と収納部の内壁との間に端子あるいは内壁の摩耗を抑制する抑制手段を備えたものである。
【0011】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、点火プラグの端子と収納部の内壁との衝突を緩和する緩衝手段で抑制手段を構成したものである。
【0012】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、収納部の内壁に設けられた筒状部材で抑制手段を構成したものである。
【0013】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、収納部の内壁の表面に形成された保護膜で抑制手段を構成したものである。
【0014】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、一端がアダプタ手段の一端に固設されると共に他端が点火プラグの端子まで伸長した筒状の収納部材で収納部を構成したものである。
【0015】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、導体の一端に点火プラグの端子を収納しかつ把持する収納部を備えたものである。
【0016】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、筒状の部材であって、その一端に点火プラグの端子を係止する係止部を有する導体を備えたものである。
【0017】
【作用】
この発明に係る内燃機関の点火装置は、点火プラグの端子を収納部が把持しており、これによりアダプタ手段の共振を抑制する。
【0018】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、点火プラグの端子と収納部の内壁との間に介在する抑制手段が点火プラグの端子あるいは収納部の内壁の摩耗を抑制する。
【0019】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、緩衝手段が点火プラグの端子と収納部の内壁との衝突を緩和する。
【0020】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、収納部の内壁に設けられた筒状部材が点火プラグの端子あるいは収納部の内壁の摩耗を抑制する。
【0021】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、収納部の内壁の表面に形成された保護膜が点火プラグの端子あるいは収納部の内壁の摩耗を抑制する。
【0022】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、一端がアダプタ手段の一端に固設された筒状の収納部材でアダプタ手段の共振を抑制する。
【0023】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、導体が収納部を兼ねることにより構成を簡略化する。
【0024】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置は、導体を筒状とすることにより装置を軽量化する。
【0025】
【実施例】
実施例1.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1は実施例1を示す要部拡大図である。図において、従来装置と同一もしくは相当する部分には従来と同一の符号を付している。図1において7は点火プラグ、8は点火プラグ7の端子である高圧端子、9は高圧端子5と高圧端子8との間の高電圧を導く導体で、図示していないが図6と同様に導体9の両端には電気的接続を確実にするためスプリング10と11とが組み付けられており、これらのスプリング10、11は幾分圧縮した状態で高圧端子5及び高圧端子8と接触している。19は導体9を収納する樹脂性のアダプタで、高電位となる導体9とアース電位である内燃機関のプラグホール壁13との間の絶縁の機能を有する。なお、アダプタ手段は導体とアダプタとにより構成される。20はアダプタ19の一端部に設けられた中空状の収納部で、高圧端子8をその内部に収納しかつ把持するものである。アダプタ19は従来のアダプタ12に対し収納部20の分だけ点火プラグ7側へ伸長されており、収納部20は点火プラグ7の高圧端子8を収納すべく高圧端子8を包囲するように配置されている。アダプタ20の素材は熱可塑性又は熱硬化性の樹脂であり、高圧端子8の素材は金属であるから互いに圧入の関係となることは好ましくない。従って、収納部20の内径の寸法公差の下限と、高圧端子8の外径の寸法公差の上限にて最少のすきまとなるよう収納部20の内径寸法を設定する。
【0026】
21はプラグホール壁13の奥部であって、内燃機関の機構上の制約によりプラグホール壁13が細径化されている。22は点火プラグ7の高圧端子8へ達する高電圧がプラグホール壁13等へリークすることを防ぐとともにアダプタ19と点火プラグ7を機械的に接続する第2のゴム部材としてのゴムキャップであって、図に破線で示す従来のゴムキャップ16に比し薄肉化されている。なお、ゴムキャップ22もシリコンゴム材により造られている。
【0027】
実施例1の混合気への着火の動作作用については従来例と同一なので説明を省略し、点火装置の振動について述べる。
実施例1においては点火プラグ7の高圧端子8は、アダプタ19の収納部20に収納されており、その収納された状態において高圧端子8と収納部20の内壁との間隙は微少なものとされている。即ち、この状態においては、高圧端子8は収納部20に把持された状態にある。
従って、内燃機関の振動によりアダプタ19が高圧タワー6を支点として振動しようとしても、点火プラグ7の高圧端子8がアダプタ19の収納部20の内壁に当たるのでアダプタ19の振動は微少なレベルに抑制される。
このため、内燃機関の機構上の制約によりプラグホール壁13の奥部21が細径化されゴムキャップ22の肉厚を薄くせざるを得なくなり剛性Kが低下した場合、あるいは、カムシャフトハウジング部18の長さが長くなりこれに伴ってアダプタ19の長さも長くなってアダプタ19の質量mが増した場合であっても、内燃機関の振動に対するアダプタ19の共振は物理的に抑制される。
よって、高圧タワー6を支点とした点火プラグ7に対するアダプタ19の相対的な振動が無くなるので、スプリング11の先端と高圧端子8とのこすれによる磨滅は発生せず良好な電気的接触状態を保つことができる。
【0028】
また上述したようにゴムキャップ22には、高温雰囲気下であっても優れた耐電圧特性を有するものの非常に高価なシリコンゴム材を一般的に使用している。ここで、本来この第2のゴム部材としてのゴムキャップは、高圧端子8とプラグホール壁13あるいはその奥部21とのリークを防止できる程度の耐電圧特性を有する厚さであればよい。しかしながら、従来装置においてこの第2のゴム部材としてのゴムキャップ16は、アダプタ12の共振を防止するためにある程度の剛性Kが要求されていた。よって、ゴムキャップ16では、要求される剛性Kを得るために必要以上の肉厚としていた。
これに対し実施例1によれば、ゴムキャップ22の剛性Kの値に拘わらずアダプタ19の共振を防止することができるので、第2のゴム部材としてのゴムキャップを22に示すように高圧端子8とプラグホール壁13あるいはその奥部21とのリークを防止できる最少肉厚とし細径化することで、高価なシリコンゴム材の使用量を大幅に低減できコストダウンを図ることができる。
また、これにより装置の小型化を図ることもできる。
【0029】
実施例2.
上記実施例1では点火プラグ7の高圧端子8が収納部20に収納され、両者が直接衝突するものを示した。しかしながら収納部20が耐摩耗性の劣る材料である場合は、両者の衝突あるいは摩擦により高圧端子8との接触面が磨滅し、収納部20の内径が大きくなってしまいアダプタ19の振動を抑制することができなくなってしまう。そこで、実施例2では、高圧端子8と収納部20との間に両者の衝突を緩和する緩衝手段を介在させ、長期間の使用にわたってアダプタの振動を防止できるものについて説明する。
【0030】
図2は実施例2の構成を示す要部拡大図であって、前出と同一あるいは相当する部分には同一符号を付している。図2において、23はアダプタであって、前出のアダプタ19と同様にその一端部が点火プラグ7側に伸長されると共に収納部24が形成されているが、収納部24の内径は前出の収納部20の内径に比し大きくなっている。25は第2のゴム部材としてのゴムキャップで、高圧端子8が収納部24内に収納された際に、高圧端子8と収納部24の内壁との間に介在するように設けられた筒状の筒部26を有している。この筒部26は、高圧端子8と収納部24の内壁との衝突を緩和する緩衝手段を構成している。
【0031】
即ち、実施例2では、収納部24は筒部26を介して高圧端子8を把持する構成になっている。このため内燃機関の振動により点火装置が振動しても、筒部26は高圧端子8と収納部24の内壁との衝突を緩和すると共に両者の摩擦を防止して摩耗を抑制する。なお、筒部26は、高圧端子8あるいは収納部24の内壁の摩耗を抑制する抑制手段でもある。
従って、長期間の使用にわたってスプリング11の先端と高圧端子8とのこすれによる磨滅を防止し良好な電気的接触状態を保つことができる。
【0032】
また、実施例2によれば、収納部24と筒部26、あるいは筒部26と高圧端子8との間に間隙を設ける必要がない。
従って、収納部24は筒部26を介して高圧端子8をよりしっかりと把持することができる。
また、これによりアダプタ23の振動をより小さなレベルに抑制することができる。
【0033】
実施例3.
実施例3は、高圧端子あるいは収納部の内壁の摩耗を防止する他の実施例に関するものである。図3は実施例3の構成を示す要部拡大図である。図において前出と同一あるいは相当部分には同一符号を付している。27はアダプタ、28は収納部、29は収納部28の内壁に設けられた筒状部材である。なお、筒状部材は抑制手段を構成している。
【0034】
アダプタ27が耐摩耗性の低い素材の場合や内燃機関の振動が非常に大きい場合には高圧端子8との振動による磨滅を防ぐため、例えばステンレス材のように耐摩耗性の高い材料により筒状等の部材を作りアダプタ27に、圧入や接着、一体成形により組み込めば良い。なお、高圧端子8と筒状部材29の内壁との間には微少な間隙が設けられており、その間隙の設定は実施例1と同様である。
これにより、収納部28は筒状部材29を介して高圧端子8を把持することとなり、実施例1と同様にアダプタ27の振動を抑制すると共に、衝突あるいは摩擦による摩耗を防止する。
【0035】
また筒状部材29の代わりに、耐摩耗性の高い材料、例えば金属粉、樹脂材料(ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等)を収納部28の内壁の所定部分の表面に焼き付け、塗布あるいは蒸着して保護膜を形成しても良い。
このとき保護膜は、摩耗を抑制する抑制手段を構成する。
【0036】
なお、保護膜の代わりに上述の金属材料あるいは樹脂材料で構成した保護部材をアダプタ27に圧入、接着、焼結あるいは一体成形するようにしても良い。
【0037】
実施例4.
実施例4は、プラグホール14の細径部30が比較的高い位置にある場合に対応するものである。図4は実施例4の構成を示す要部拡大図である。図において前出と同一あるいは相当部分には同一符号を付している。31はアダプタ、32は筒状の収納部材であってその一端がアダプタ31の一端に固設されるとともに、この収納部材の一端に挿入された導体9と電気的に接続され、かつ他端が高圧端子8を収納しかつ把持している。この収納部材32は、アダプタ31の一端に圧入や接着、一体成形により固設されており、高剛性の材料が用いられている。なお、収納部材32と高圧端子8との間には微少な間隙が設けられておりその間隙の値は実施例1と同様にして設定される、また収納部材32と導体9との間にも相互に挿入されるための微小な間隙が存在するが、元々、導体9、収納部材32、高圧端子8に印加される電圧は点火プラグのギャップに放電させるための極めて高い電圧であり、上述の微小間隙はいずれも各部材の電気的な接続を妨げるものではない。
【0038】
図4に示すようなプラグホール形状であった場合、アダプタ31とゴムキャップ22とを含めた径寸法が細径部30の径寸法よりも大きければ、これらの部材は細径部30よりも奥に侵入することはできない。従って、上述の実施例のようにアダプタ31の一端を点火プラグ7側に伸長させて高圧端子8を把持するということはできない。これに対応するため実施例4では、収納部材32を用意し、この収納部材32でアダプタ31と高圧端子8とを接続すると共に高圧端子8を把持するようにしている。従って、実施例4によれば細径部30がプラグホールの比較的高い位置にあったとしても、収納部材32で高圧端子8を把持してアダプタ31の振動を抑制することができる。さらに、実施例4によれば、導体9と高圧端子8とは、スプリング11以外に収納部材32を介しても電気的に接続されることとなりより良好な電気的接続状態を得ることができる。
【0039】
また、実施例4によればプラグホール長に拘わらずアダプタを共通化することができる。
すなわち、プラグホール長が異なる場合は、それに対応して長さの異なる収納部材をアダプタの一端に固設すればよい。
【0040】
実施例5.
実施例5は、アダプタの振動を抑制すると共に構成の簡略化及び装置の軽量化を図るものである。
図5は実施例5の構成を示す要部拡大図である。実施例5では、点火コイル1からの高電圧を点火プラグ7の高圧端子8に伝える導体が収納部を有している。図において、33はアダプタ、34はアダプタ33に収納された筒状の導体であって、点火プラグ7側の端部には点火プラグ7の高圧端子8を係止する係止手段としての切り欠き部35が設けられている。36は切り欠き部35と導体34の筒部とからなる椀部としての収納部で、高圧端子8を収納しかつ把持している。37は点火コイル1の高圧端子5と導体34とを電気的に接続するスプリングであって、スプリング37は圧縮された状態で組み付けられており、その大径部が導体34に当接することにより切り欠き部35を高圧端子8に押し付け確実な電気的接触状態が得られるようにしている。なお、高圧端子8と収納部36の筒部との間には微少な間隙が設けられており、その間隙の値は実施例1と同様にして設定されている。
【0041】
従って、実施例5によれば、収納部36により高圧端子8を収納すると共に把持することによりアダプタ33の振動を防止すると同時に、導体34の内部が中空となり重量低減できる。
また、この実施例ではスプリング11をなくして部品点数を減らしており、これによりコスト低減を図ることができる。
【0042】
なお、この実施例ではスプリング37のように大径部を有するものを使用したが、導体34の点火コイル1側の端部の形状を変更すればスプリング10を適用することができる。
【0043】
また、係止部として切り欠き部35を採用したが、切り欠き部の代わりに導体34の筒部の一部を絞って細径部を形成しこれを係止部としても良い。
【0044】
実施例6.
なお上述の実施例においてはアダプタが第1、第2のゴムキャップと別部材となっている構成について説明したが、第1、第2のゴムキャップがアダプタと一体となっていても同様の効果を得ることは言うまでもない。
【0045】
以上、複数の実施例について説明したが、本発明の精神に基づき上記実施例を如何様に組み合わせてもよい。
【0046】
【発明の効果】
従って、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、アダプタ手段に設けられた収納部により点火プラグの端子を収納しかつ把持するので、アダプタ手段の振動を抑制することができる。
【0047】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、点火プラグの端子と収納部の内壁との間に端子あるいは内壁の摩耗を抑制する抑制手段を備えたので、長期間の使用にわたってアダプタ手段の振動を抑制することができる。
【0048】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、点火プラグの端子と収納部の内壁との衝突を緩和する緩衝手段で抑制手段を構成したので、両者の摩耗を防止して長期間の使用にわたってアダプタ手段の振動を抑制することができる。
【0049】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、収納部の内壁に設けられた筒状部材で抑制手段を構成したので、点火プラグの端子あるいは収納部の内壁の摩耗を防止して長期間の使用にわたってアダプタ手段の振動を抑制することができる。
【0050】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、収納部の内壁の表面に形成された保護膜で抑制手段を構成したので、点火プラグの端子あるいは収納部の内壁の摩耗を防止して長期間の使用にわたってアダプタ手段の振動を抑制することができる。
【0051】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、一端がアダプタ手段の一端に固設されると共に他端が点火プラグの端子まで伸長した筒状の収納部材で収納部を構成したので、プラグホールの形状に拘わらずアダプタ手段の振動を抑制することができる。
【0052】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、収納部を導体の一端に一体的に設けられたものとしたので、部品数を削減して装置の簡略化を図ることができる。
【0053】
また、この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、筒状の部材であって、その一端に点火プラグの端子を係止する係止部を有する導体を備えたので、装置を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の構成を示す要部拡大図である。
【図2】実施例2の構成を示す要部拡大図である。
【図3】実施例3の構成を示す要部拡大図である。
【図4】実施例4の構成を示す要部拡大図である。
【図5】実施例5の構成を示す要部拡大図である。
【図6】従来の点火装置を示す断面図である。
【図7】アダプタの振動のメカニズムを示す説明図である。
【符号の説明】
1:点火コイル、2:ハーネス、3:シリンダヘッドカバー、4:ボルト、
5:高圧端子、6:高圧タワー、7:点火プラグ、8:高圧端子、9:導体、
10、11:スプリング、12:アダプタ、13:プラグホール壁、
14:プラグホール、15、16:ゴムキャップ、17:プラグギャップ、
18:カムシャフトハウジング部、19:アダプタ、20:収納部、
21:奥部、22:ゴムキャップ、23:アダプタ、24:収納部、
25:ゴムキャップ、26:筒部、27:アダプタ、28:収納部、
29:筒状部材、30:細径部、31:アダプタ、32:収納部材、
33:アダプタ、34:導体、35:切り欠き部、36:収納部
37:スプリング
Claims (8)
- 点火プラグの上部に配置され内燃機関等の固定部材に固定される点火コイル、前記点火プラグと前記点火コイルとの間に配置され、一体的に振動する形態をなすアダプタと、このアダプタに少なくとも一部が収納、保持され前記点火コイルで発生された高電圧を前記点火プラグの端子へ導く導体とを有してなるアダプタ手段、前記点火コイルと前記アダプタ手段の一端とを機械的に接続するゴム部材、及び前記アダプタ手段の他端に設けられ前期点火プラグの端子を収納しかつ把持する収納部を備えたことを特徴とする内燃機関の点火装置。
- 点火プラグの端子と収納部の内壁との間に前記端子あるいは前記内壁の磨耗を抑制する抑制手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の点火装置。
- 抑制手段は点火プラグの端子と収納部の内壁との衝突を緩和する緩衝手段であることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の点火装置。
- 抑制手段は収納部の内壁に設けられた筒状部材であることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の点火装置。
- 抑制手段は収納部の内壁の表面に形成された保護膜であることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の点火装置。
- 収納部は一端がアダプタ手段の一端に固設されると共に他端が点火プラグの端子まで伸長した筒状の収納部材であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の点火装置。
- 収納部は導体の一端に一体的に設けられたものであることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の点火装置。
- 収納部は筒状の導体の一端に、点火プラグの端子を係止する係止部を有してなることを特徴とする請求項7記載の内燃機関の点火装置。
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