JP3574112B2 - 内燃機関用配電器 - Google Patents

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Description

【0001】
発明の属する技術分野
本発明は、回転検出器と点火コイル、更にはイグナイタが内蔵された内燃機関用配電器に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車等の内燃機関においては、バッテリーから導かれた低圧電流が点火コイルにおいて高圧電流となって配電器に供給される。配電器においては、この高圧電流が配電ロータによって各気筒のスパークプラグに順番に伝えられ、これにより各気筒において火花が飛ばされて点火が行われる。
【0003】
近年、エンジンルーム内のスペース確保やコスト低減といった観点から点火に係わる部品を配電器内に集約化させる傾向にあり、その一例として高圧電流を発生させる点火コイルを配電器内に配置するものがある。例えば特開平4−203358号公報に記載の内燃機関用配電器では、回転検出器と点火コイル、更にはイグナイタを内蔵している。そして、特に第2図に明示されているように、回転検出器のコネクタとは別にリード線を配電器から引き出し、外部回路と接続している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、配電器内部の電気装置どうしの配線、あるいは外部回路との配線が煩雑になり、配線作業時における作業性が悪いという問題があった。
【0017】
本発明の目的は、配線作業が簡単な内燃機関用配電器を得ることにある。また、ノイズに強い内燃機関用配電器を得ることにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、第1の発明は、回転検出器とパワースイッチ回路とを有する回路ユニットと、点火コイルとが内蔵された内燃機関用配電器において、前記回路ユニットにコネクタを設け、このコネクタに前記点火コイルへ電源を供給する第一電源端子と、前記回転検出器へ電源を供給する第二電源端子とを設けると共に、当該端子間にグランド端子を含む複数の端子を設けたことを特徴とする内燃機関用配電器にあり、
また、第2の発明は、第1の発明において、前記第一電源端子及び第二電源端子は、前記コネクタの幅方向の一方側端と他方側端とに互いに離間して設けことを特徴とする内燃機関用配電器にある。
【0025】
更に、第3の発明は、第1又は第2の発明の内燃機関用配電器において、前記複数の端子は、前記パワースイッチ回路へ点火信号を送る点火信号入力端子と、前記回転検出器のリファレンス信号を外部制御回路へ送るリファレンス信号出力端子と、前記点火信号入力端子と前記リファレンス信号出力端子との間に位置しエンジンボディーに接続されるパワーグラウンド端子とを備えたことを特徴とする内燃機関用配電器にある。
【0046】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図1〜図12により説明する。
【0047】
本発明の第1の実施例を図1〜図8により説明する。
【0048】
本実施例による配電器1の分解斜視図を図1に、キャップを取り外した状態の上面図を図2に、縦断面図を図3に示す。
【0049】
図1、図2及び図3に示す本実施例による配電器1において、アルミニウム製のボディ100は全体としてカップ状に形成されており、中心には回転シャフト2が貫通する筒状部102が形成され、そのまわりに回路ユニット400を収納する有底のスペース104と、点火コイル7を収納する有底のスペース107とがそれぞれ形成されている。
【0050】
回路ユニット400はそのフランジ部に形成された通孔403,404に挿通したねじ405,406で配電器ボディ100にねじ止めされ、点火コイル7は同様にそのフランジ部に形成された通孔に挿通したねじ7b,7cで配電器ボディ100にねじ止めされる。
【0051】
回転シャフト2にはベアリング2A0の内輪2A1が圧入固定されており、ベアリング2A0の外輪2A2は配電器ボディ100の中心の筒状部102内壁に圧入固定されている。さらに、上部・下部保持金具2A3,2A4で上下から挟まれる形で回転円盤3が回転シャフト2の保持金具と共に挿通されており、ねじ2A5を回転シャフト2の先端のねじ孔2A6にねじ込むことによってこれらが回転シャフト2に固定されている。
【0052】
このとき上部保持金具2A4の先端にはロータヘッド9が被せられており、ねじ91で上部保持金具2A4に固定されている。またこのとき回転円盤3は、回転シャフト2に挿通されたとき、回転検出器40の発光素子401と受光素子402との間の隙間に位置し、そこに刻設されたスリット3Aが両素子の間を通過するように配置されている。
【0053】
そして回転シャフト2の下端にはカップリング2Bが挿通され、ピン2Cで固定されており、このカップリング2Bに形成された突起2Dを介して機関のカムシャフトの回転が伝達される。
また、図1に示すように、点火コイル7及び回路ユニット400の上方には、配電キャップ8が設けられている。この配電キャップ8は、図3にも示すように、その中央に中心電極8aを、またその周囲に等間隔(図1、図6(b)参照)に側(サイド)電極P1〜P4を有する。
【0054】
中心電極8aは高圧配電線97aに接続され、この高圧配電線97aは他端が点火コイル7の高圧タワー7aの先端の電気端子と対面する位置まで延び、配電キャップ8がボディ100に被せられたとき(後述)、両者は電気的に接続されるようになっている。
【0055】
側電極P1〜P4は、回転する配電ロータ9の電極9aと微小ギャップを介して対面する。各側電極P1〜P4のうち、配電ロータ9aの電極が近づいた側電極に点火コイル7からの高電圧が供給される。また側電極P1〜P4は配電キャップ8の外部上方に突出する接続ソケットを有しており、そこに外部高圧配電線P1L〜P4L(後述する図6(b)参照)との接続プラグが差し込まれ、電気的に接続されている。
【0056】
これら中心電極8a、側電極P1〜P4、高圧配電線97aは、配電キャップ8の樹脂成形時に一体にモールド成形によって配電キャップ8内に埋設される。そして配電キャップ8はボディ100の上に被せられ、ねじ81,82を配電キャップ8のねじ孔81a(図1参照)及び82a(図示せず)に挿通し、ボディ100のねじ穴にねじ込んで固定する。その際、両者の接合面にはシール用パッキン11が挟み込まれ、内部空間への水や塵埃の侵入が遮断され、回路ユニット400、点火コイル7が水や塵埃で電気的にショートしたり、漏電を起こしたりすることから保護される。
【0057】
回路ユニット400は、図1に示すように、回路収納ケース40Aの部分と、接続端子が収納されたコネクタ25の部分と、回転検出器40の部分からなり、互いに樹脂によって一体にモールド成形されている。回路収納ケース40A及びコネクタ25の詳細構造を図4に示す。
【0058】
図4において、回路収納ケース40Aには、図示するような複数の回路素子が取り付けられた回路板40A1が収納されている。さらに接続端子41,42,45〜51,L1〜L4がこの回路板40A1の周囲に位置するようにケースの樹脂部にモールド成形されている。回路板40A1にはそれら接続端子に対する位置に例えば50aの符号を付した小さい円で示すアルミニウム製の接続パッドが形成されており、そして、所定の接続端子と接続パッドとが例えば50bの符号を付した細い線で示す接続ワイヤによって、ワイヤボンディング装置で接続されている。
【0059】
接続端子41,42は、それぞれ外部端子41a,42aに接続され、接続端子45〜51はそれぞれコネクタ25内の外部端子45a〜51a(但し45a,48a以外は図示省略)に接続されている。また各端子45〜51は、図5に示すように、外部リード線45L〜51Lにより、コントロールユニットC/U、バッテリVB及びエンジンボディのパワーグラウンドP−GNDにそれぞれ接続されている。
【0060】
そしてまた、回路板40A1に取り付けられた複数の回路素子は、回路板40A1の裏側で印刷配線により図6(a)及び(b)に示すように接続されている。このうち図6(a)は、クランク角検出回路80の回路図を表しており、図6(b)はパワースイッチ回路70及びこれに接続される回路の回路図を表している。
【0061】
図6(a)(b)において、抵抗R1〜R11及びR20,R21,R23、温度補償用サーミスタTHは印刷抵抗で構成されており、回路板40A1の図示しない裏面に印刷されている。また、回路板40A1の裏側には、可変抵抗R22とコンデンサC1〜C5,C10,C11,C20,C21とが設けられている。
【0062】
まず、図6(a)において、クランク角検出回路80は、パルス波形整形回路89と、スタビライザ88と、回転検出器40とを備えている。
【0063】
パルス波形整形回路89は、インダクタンスL、集積回路(IC)44、及びトランジスタTR1を備えている。インダクタンスLは、コンデンサC5、抵抗R2とともに時定数回路を構成し、回転検出器40に備えられた受光素子402の出力電圧の交流成分で充電されたコンデンサC5の電圧をコンパレータとしての集積回路(IC)44のマイナス端子に印加する機能を有する。また、コンデンサC1〜C4は信号に重畳する交流成分を消去する役割を果たす。
【0064】
集積回路44は、そのプラス端子に印加されている基準電圧とコンデンサC5の電圧を比較し、コンデンサC5の電圧が基準電圧以上の区間と以下の区間でその出力状態を切り換えトランジスタTR1をオン、オフさせ、その結果接続端子47にパルス状の矩形波電圧を出力する。
【0065】
回転検出器40は、発光素子(LED)401、受光素子(PD)402、及びダイオードDを備えている。発光素子(LED)401及び受光素子(PD)402は、樹脂製のホルダーに互いが所定のギャップを隔てて対面するように取り付けられている。
【0066】
またこれら発光素子(LED)401と受光素子(PD)402との各端子は、回路収納ケース40Aに形成されている接続端子L1〜L4(図4参照)にそれぞれ接続され、接続ワイヤ、回路板40A1に形成された接続パッドを介して図6(a)に示すようにパルス波形整形回路89に接続されている。またダイオードDは、発光素子401の保護用に設けられ、逆流防止の役割を果たす。
【0067】
スタビライザ88は、コンデンサC10,C11と、抵抗R10と、ツェナーダイオードZDとを備えている。コンデンサC10,C11は、電源に重畳するノイズを除去するコンデンサとして機能し、ツェナーダイオードZDは、接続端子45に入力される電源電圧のスタビライザとして機能する。
【0068】
図6(a)において、上記のほか、接続端子46が回路収納ケース40Aに形成されたグランド端子52に接続されており、コントロールユニットC/Uのグランド端子としての機能を果たす。また、グランド端子52は、回路ユニット400をアルミボディ100に取り付けたときこのアルミボディ100に接触してアースされる。
次に、図6(b)に示されるパワースイッチ回路70には、パワートランジスタ43、トランジスタTR2、可変抵抗R22、及びサーミスタTHが備えられている。
【0069】
一次電流は可変抵抗である検出抵抗R22の端子電圧として検出され、この端子電圧が所定値を超えて電流が流れようとするとトランジスタTR2が導通してパワートランジスタ43のベース電流を減少させ一次電流の上昇を抑制する。サーミスタTHは温度補償用であり、その動作が温度の影響を受けないように補償する。
【0070】
コントロールユニットからの点火時期信号が接続端子51を介してパワートランジスタ43のベースに入力されると、点火時期信号が存在している間パワートランジスタ43は導通し、バッテリVBから接続端子48、リード線6b、点火コイルの一次巻線TC1、リード線6a、パワートランジスタ43、可変抵抗である電流検出抵抗R22、及び接続端子50を介してパワーグラウンドであるエンジンのボディ(後述する図5参照)のP−GND点に電流が流れる。そして、点火時期信号が消滅すると同時にパワートランジスタ43がオフし、そのとき点火コイル7の二次巻線TC2に高電圧が誘起される。この高電圧は点火コイル7の高圧タワー7a、配電キャップ8の高圧配電線97a、中央電極8a、配電ロータ9a、側電極P1〜P4、高圧配電線P1L〜P4Lを介して、プラグPのいずれかに印加される。
【0071】
なお、一次回路の一次電流が流れる回路に発生する高周波ノイズは、接続端子48と外部端子41aとの間に一端が接続されたノイズキラーコンデンサ(図21では符号4Aで示す)C21で除去される。
【0072】
ここで、リード線6a,6bは、図2及び図1に示される樹脂製のプラスチックケース60の内部に収納・保持されている。この詳細構造を図7及び図8に示す。図7は、プラスチックケース60の詳細構造を示す部分断面図であり、図8は、図7に示された受け入れ金具64a、金属舌片63a、及び外部端子41aの接続状態を示す斜視図である。
【0073】
図7及び図8において、プラスチックケース60の両方の端部には前述した外部端子41a,42aと91a,92aが差し込まれる一対の受け入れ金具64a,64bが埋設されており、これら外部端子との接続コネクタ部61,62を形成している。そして、受け入れ金具64a,64bには、リード線6a,6bの端部側にその素線をかしめて形成された可撓性の金属舌片63a,63bが電気的に接続され、外部端子41a,42a及び91a,92aが差し込み穴65a,65bを介して受け入れ金具64a,64bに差し込まれることで、外部端子41a,42a及び91a,92aとリード線6a及び6bが電気的に接続されるようになっている。
【0074】
このようにしてリード線6a,6bが配電器1の内部で堅固に保持されていることにより、リード線6a,6bが回転円盤3に接触することがない。また4つの外部端子41a,42a及び91a,92aに同時に接続できるので配線作業が簡単になる。さらにリード線6a,6bには互いに逆方向に電流が流れることになるので、その電流の変化によって発生する磁界は互いに打ち消し合い、従って電磁ノイズが出にくくなる。
【0075】
以上の信号の流れをまとめると図9のように表される。
【0076】
以上説明したように、本実施例によれば、回路ユニット400とコントロールユニットとの間の接続に用いる接続端子47,51、回路ユニット400とバッテリーとの間の接続に用いる接続端子48、及び回路ユニット400と点火コイルとの間の接続に用いる接続端子41,42が回路ユニット400の樹脂ケース部に一体にモールド成形されているので、配線作業が非常に簡単になる。
【0077】
また、パワースイッチ回路の外部端子41a,42aと点火コイルの一次側接続端子91a,92aとの間の接続リード線を樹脂性の堅固なプラスチックケース60に埋設してその接続コネクタ部61,62に各端子の受け入れ金具64a,64bを固定したので、両者の接続をワンタッチで行うことができる。
【0078】
さらに、ノイズキラーコンデンサC21が回路板40A1上の、バッテリVBに接続される接続端子48、点火コイル7に接続される接続端子41,42の近傍に設置されていることにより、コンデンサC21までの配線が短くなったのでその分だけノイズの発生する電線部分が減少し、ノイズが出にくくなった。
【0079】
なお上記第1の実施例は、後述する第2及び第3の実施例に比し、点火コイル7とパワースイッチ回路70との接続構成が改良された構成となっている。
【0080】
本発明の第2の実施例を図10及び図11により説明する。本実施例は、第1の実施例におけるコネクタ25を2つに分割するとともに、コネクタ25内の電源端子48の設置位置が逆側端部になっている実施例である。
【0081】
本実施例の内燃機関用配電器を図10及び図11に示す。図10は内燃機関用配電器のキャップを取り外した状態の上面図であり、図11は内燃機関用配電器の縦断面図である。
【0082】
図10及び図11において、本実施例の配電器250は、ハウジング201と、ハウジング201に回転自在に取り付けられ図示しないエンジンのクランク軸に同期して回転するシャフト202と、シャフト202に取り付けられシャフト202と一体に回転するシグナルロータ203と、ハウジング201に取り付けられてシグナルロータ203の回転によりクランク軸の回転角を検出する回転信号検出装置204と、シャフト202近傍のハウジング201凹部に取り付けられ各気筒の点火プラグに高電圧を印加する点火コイル207と、配電器250外部の図示しない内燃機関用制御装置と回転信号検出装置204とを電気的に連結するコネクタ205と、内燃機関用制御装置と点火コイル207とを電気的に連結するコネクタ215と、これらの部品を被うようにハウジング201上部に固定されたキャップ208とを有する。
【0083】
コネクタ205及びコネクタ215は、それぞれ回転信号検出装置204と一体に構成されている。コネクタ215と点火コイル207とを接続する配線206は、リード線206aと回転信号検出装置204に内蔵された配線206bとから構成されており、すなわち、内燃機関用制御装置→コネクタ215→配線206b→リード線206a→点火コイル207と接続されることにより、内燃機関用制御装置と点火コイル207とが電気的に連結されている。また回転信号検出装置204には車載ラジオ雑音防止用コンデンサ204Aが内蔵されている。
【0084】
上記構成において、図示しないエンジンの回転に同期してシャフト202が回転しシグナルロータ203が回転すると、回転信号検出装置204においてエンジンのクランク軸の回転角位置を示す断続信号(クランク角位置信号)が検出され、このクランク角位置信号がコネクタ205を介して図示しない内燃機関用制御装置に伝達される。クランク角位置信号を受けた内燃機関用制御装置はエンジンの点火時期信号を出力し、この点火時期信号は再びコネクタ205を介して配電器250内の回転信号検出装置204に導入され、さらにリード線206aを介し点火コイル207に伝達される。一方このとき、内燃機関用制御装置からは点火用のパワー電源が出力されており、これらはコネクタ215、回転信号検出装置204内の配線206b、及びリード線206aを介し点火コイル207に伝達される。またこの逆のルートでタコメータ信号が点火コイル207から内燃機関用制御装置へと伝達されている。
【0085】
点火コイル207は、コネクタ205から回転信号検出装置204とリード線206aとを介して導かれた点火時期信号のタイミングに従い、コネクタ215から配線206bとリード線206aを介して導かれたパワー電源をもとに出力端子に高電圧を誘起し、これによって図示しないエンジンの各気筒の点火プラグに高電圧が印加される。
【0086】
なお、本実施例の配電器250においては、特に図示しないが、コネクタ205,215の2つに分割されていることと、コネクタ215内における外部端子の配置形態が変更(=パワー電源が導かれる配線206b及びこれに接続する図示しない外部端子の位置が、第1の実施例の外部端子48aとは逆側の端部に設置されている:図10及び図4参照)されていることとに応じ、第1の実施例の配電器1に準じて、内部の配線が適宜変更されている。
【0087】
以上のように構成した本実施例によれば、コネクタ205とコネクタ215とは、それぞれ回転信号検出装置204と一体に構成されているので、組立時に配電器250の向きを変えることなく両方のコネクタ205,215を取り付けることができ、また双方のコネクタ205,215からの配線の引き回しが容易となり、さらに部品点数が減少する。よって組立時の作業性が向上し、その分工程が減少するので生産性が向上し、またメンテナンス時の取扱い性も向上する。したがって配電器のコストダウンや信頼性の向上を図れる。
【0088】
また、車載ラジオ雑音防止用コンデンサ204Aを回転信号検出装置204に内蔵したので、回転信号検出装置とは別部品として配電器内に設けられていた従来に比し配電器内の部品点数を減少できる。
【0089】
なお、上記実施例では、コネクタ205及びコネクタ215を回転信号検出装置4と一体に構成したが、点火コイル207の一次電流を断続して点火コイル207に高電圧を発生させるイグナイタが回転信号検出装置204に内蔵されているタイプの配電器の場合、コネクタ205及びコネクタ215をそれぞれこのイグナイタと一体に構成してもよい。この場合も同様の効果を得る。
【0090】
本発明の第3の実施例を図12により説明する。
【0091】
本実施例の内燃機関用配電器360のキャップを取り外した状態の上面を図12に示す。第2の実施例の配電器250と同等の部品には同一の番号を付している。
【0092】
図12において、本実施例の配電器360が第2の実施例の配電器250と異なる点は、配電器外部の図示しない内燃機関用制御装置と回転信号検出装置204とを電気的に連結するコネクタと、内燃機関用制御装置と点火コイル207とを電気的に連結するコネクタとが、第1の実施例と同様に一体化されて単一のコネクタ325となり、そのコネクタ325が回転信号検出装置204と一体に構成されていることである。その他の構造は第2の実施例の配電器250とほぼ同様である。
【0093】
本実施例によれば、第2の実施例で得られた効果に加え、配電器外のスペースを従来以上に確保することができる。
【0094】
なお、本実施例においても、第2の実施例と同様の変形が可能である。すなわち、イグナイタが回転信号検出装置204に内蔵されているタイプの配電器の場合、コネクタ325をこのイグナイタと一体に構成してもよく、この場合も同様の効果を得る。
【0095】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、配電器の内外を電気的に接続する端子を一つのコネクタに集めたので配線作業が簡単になると共に、回転検出器用の電源と点火コイル用の電源とを別々の端子から供給するようにしたので、回転検出器の信号が点火コイルのノイズの影響をうけにくくすることができる。
【0097】
請求項3記載の発明によれば、配電器の内外を電気的に接続する端子を一つのコネクタに集めたので配線作業が簡単になると共に、点火信号入力端子と回転検出器用のリファレンス信号出力端子との間にパワーグラウンド端子を配置したので、ノイズに強い配電器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における内燃機関用配電器の分解斜視図である。
【図2】図1に示した内燃機関用配電器のキャップを取り外した状態の上面図である。
【図3】図1に示した内燃機関用配電器の縦断面図である。
【図4】図1に示した内燃機関用配電器の回路ユニット及びコネクタの詳細構造を示す上面図である。
【図5】エンジン、コントロールユニット、及びバッテリ間の配線接続を示す概念図である。
【図6】図4に示した回路ユニットに備えられた回路板に設けられた回路の回路図である。
【図7】図1に示したプラスチックケースの詳細構造を示す部分断面図である。
【図8】図7に示した受け入れ金具、金属舌片、及び外部端子の接続状態を示す斜視図である。
【図9】コネクタ、回路ユニット、及び点火コイル間の信号の流れを示す概念図である。
【図10】本発明の第2の実施例における内燃機関用配電器のキャップを取り外した状態の上面図である。
【図11】図10に示した内燃機関用配電器の縦断面図である。
【図12】本発明の第3の実施例における内燃機関用配電器のキャップを取り外した状態の上面図である。
【符号の説明】
1 配電器
2 回転シャフト
3 回転円盤(シグナルロータ)
6a リード線
6b リード線
7 点火コイル
8 配電キャップ
25 コネクタ(単一のコネクタ)
40 回転検出器(回転信号検出装置)
40A 回路収納ケース
41 接続端子(第1の接続端子)
41a 外部端子
42 接続端子(第1の接続端子)
42a 外部端子
45,46 接続端子
47 接続端子(第3の接続端子)
47a 外部端子(第2の外部端子)
48 接続端子(第2の接続端子)
48a 外部端子(第1の外部端子)
49,50 接続端子
51 接続端子(第3の接続端子)
51a 外部端子(第2の外部端子)
60 プラスチックケース(リード線ケース)
64a 受け入れ金具
64b 受け入れ金具
70 パワースイッチ回路
80 クランク角検出回路
88 スタビライザ
89 パルス波形整形回路
91a 点火コイルの一次側接続端子
92a 点火コイルの一次側接続端子
202 シャフト
203 シグナルロータ
204 回転信号検出装置
204A 車載ラジオ雑音防止用コンデンサ
205 コネクタ(第1のコネクタ)
206 配線(第2のコネクタと点火コイルとを接続する配線)
206a リード線
206b 配線
207 点火コイル
215 コネクタ(第2のコネクタ)
250 配電器
325 コネクタ(単一のコネクタ)
360 配電器
400 回転ユニット
401 発光素子
402 受光素子
C21 車載ラジオ雑音防止用コンデンサ

Claims (3)

  1. 回転検出器とパワースイッチ回路とを有する回路ユニットと、点火コイルとが内蔵された内燃機関用配電器において、前記回路ユニットにコネクタを設け、このコネクタに前記点火コイルへ電源を供給する第一電源端子と、前記回転検出器へ電源を供給する第二電源端子とを設けると共に、当該端子間にグランド端子を含む複数の端子を設けたことを特徴とする内燃機関用配電器。
  2. 請求項1記載の内燃機関用配電器において、前記第一電源端子及び第二電源端子は、前記コネクタの幅方向の一方側端と他方側端とに互いに離間して設けことを特徴とする内燃機関用配電器。
  3. 請求項1又は2に記載の内燃機関用配電器において、前記複数の端子は、前記パワースイッチ回路へ点火信号を送る点火信号入力端子と、前記回転検出器のリファレンス信号を外部制御回路へ送るリファレンス信号出力端子と、前記点火信号入力端子と前記リファレンス信号出力端子との間に位置しエンジンボディーに接続されるパワーグラウンド端子とを備えたことを特徴とする内燃機関用配電器。
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