JP5399137B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を構成するエンジン用点火装置に関する。

従来から、エンジンのプラグホールに外挿される点火装置は、前記エンジンの点火系に起因する失火、すなわち、点火プラグを構成する電極の水のかぶりにより正常な火花放電が生じない不都合を回避するために、ソケット部とコイルケース部との結合部分に、プラグホールの開口部を閉塞し水の浸入を防ぐシール部材を装着している。水に対するシール性を確保するためである。しかしながら、前記シール部材は、空気に対しても遮蔽性を発揮するため、エンジンの温度上昇と共にプラグホール内部の圧力が上昇し、その結果、点火回路に異常を来し、点火プラグへの通電が遮断されてしまう場合がある。この種の不都合を克服すべく、点火コイルを構成するシール部材とソケット部との間に、プラグホール内部と外部とを連通する通気路を設けることで、プラグホール内部の圧力を外気の圧力と略一致させている。

ところが、前記プラグホール内部は、ボンネット内部の水洗浄時等、エンジンの急冷却時には、該プラグホール内部の空気が急激に収縮するため、外気よりも著しく負圧となる。そして、この負圧によってプラグホール内部と外部とを連通する通気路に、外部から洗浄水が吸い込まれ、プラグホール内部に浸入するという問題が生じる。特に、通気路が短い場合や、水を流通し易い構造の場合、通気路に浸入した水が容易にプラグホール内部まで逆流し、このため、点火プラグを構成する電極に水のかぶりが生じ、正常な火花放電が生じない不具合が生じてしまう。

そこで、従来より、プラグホール内部まで水を浸入させないために多くの技術的思想が提案されてきた。例えば、特許文献１は発明「点火コイル」を開示するものであるが、この発明は、連通する通路を長くすることに着目し、点火コイルの内部に軸方向連通路、第１環状通路、内部連通路、第２環状通路、及び外部連通路を設けて、プラグホール内部の流体が、このように形成された長尺な通路を順次通過して外部に逃出するようにした通路を開示している。

また、特許文献２は発明「プラグキャップ」を開示するものであり、特許文献１と同様の着目点から、プラグキャップのつば部に、その厚み方向に沿ってプラグホールと連通可能な連通溝と該連通溝に外部からプラグホールへの水の浸入を阻止する堰が設けられた構造を開示している。

さらにまた、特許文献３は発明「エンジンの点火コイル装置」を開示するものであって、外部と内部とを連通する通気路を長くするとともに、水を一時的に滞留させる空間部に着目し、低圧端子ソケットの外部に連通する第１の溝と、プラグホールの内部に連通する第２の溝と、低圧端子ソケット側に前記第２の溝に連通する第３の溝を形成し、シールラバーの上端と低圧端子ソケットとの間に形成される閉塞された空間部を介して第１の溝と第３の溝とが連通するようにした通路構成を開示している。

特開２００６−２４２１２３号公報 特開平１１−６７４２１号公報 特開２０００−２９１５２３号公報

しかしながら、自動車等で使用されるエンジンに関し、環境負荷が社会問題化するとともに、燃費性能のさらなる向上が希求されており、このため、従来のエンジンと比較し、エンジン自体の薄肉化による軽量化が著しく進行している。この結果、プラグホール内部の温度はさらに高温化し易く、また、エンジンの冷却時の負圧もより大きくなり、降雨時や洗浄時に外部からプラグホール内部と外部とを連通する通気路へと吸い込まれる水量は、以前よりも多くなる傾向にあり、プラグホール内部への水の浸入に対する懸念が増大している。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、エンジンを構成するシリンダヘッドに形成されたプラグホール内部への水の浸入を阻止し、エンジンにおいて正常な火花放電が長期間に亘って可能となり、エンジンの正常な駆動を確保することが可能な点火装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンのプラグホールに外挿される点火装置であって、一次コイルと二次コイルとを収容しプラグホールに挿入されるコイルケースと、コイルケースの上部に設けられるソケット部と、ソケット部に組み込まれるイグナイター部と、コイルケースとソケット部との結合部分に装着され、プラグホールを閉塞するシール部材と、を有し、ソケット部はプラグホールの内部と連通する保水チャンバーを備え、保水チャンバーはソケット部のエンジンに向かう面に設けられた開口部を介して外部と連通していることを特徴とする。

本発明に係る点火装置によれば、プラグホールの内部がソケット部のエンジンに向かう面に設けられた開口部を介して外部と連通しているために、エンジンに洗浄水や雨水がかかった場合でも、点火装置の内部にこれらの雨水等が浸入することを阻止でき、しかも、エンジンが稼働中に高温になってプラグホール側が高圧になったとしても、プラグホールから保水チャンバーの開口部を介してその圧力を外部へと逃がすことができる。さらに、高温になっているエンジンが急激に低温化してプラグホール内部が負圧化しても、ソケット部に設けられた保水チャンバーの開口部がエンジンに向かう面に開口しているために、洗浄水等がプラグホールに浸入することを回避できる。従って、エンジンの正常な運転を長期間に亘って営ませることが可能である。

この点火装置において、コイルケースにはその上端部にソケット部の保水チャンバーとプラグホールの内部とを連通するスリットが設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、スリットを介して、プラグホール内部の増圧した圧力流体を外部へと逃出させ、プラグホールの内部と外部との圧力の均衡を図ることが可能となる。従って、この上昇した圧力によって点火プラグ等に悪影響を生じることはない。

この点火装置において、保水チャンバーは互いに連通する少なくとも第１室と第２室とから構成され、第２室の容積は第１室の容積よりも大であり、第２室は開口部を介して外部と連通していることが好ましい。

このような構成によれば、保水チャンバーを互いに連通する第１室と第２室で構成し、外部に近い状態に配置させた第２室の容積を第１室の容積よりも大としたので、外部から浸入する水は容積の大なる第２室で可及的多量に捕捉されることになる。そして、第２室から溢水する水があったとしても、それに連通する第１室によって捕捉される。結局、プラグホール側に水が浸入することは可能な限り阻止される。

この点火装置において、ソケット部の底面には、第１室とスリットを連通させる複数の環状溝がコイルケースと同芯的に設けられ、複数の環状溝は該環状溝の直径方向に延在する小幅な連通溝によって互いに連通していることが好ましい。

このような構成によれば、ソケット部の底面には、第１室とスリットを連通させる複数の環状溝が形成され、これらの環状溝を連通溝によって互いに連通しているのでプラグホール内部の圧力が分散され且つ環状溝の全長も相当長尺になるので、仮令、水が浸入してもプラグホールの内部に到達することは回避可能である。

この点火装置において、複数の同芯的に設けられた環状溝は、少なくとも第１と第２の環状溝からなり、第２環状溝の容積は第１環状溝の容積よりも大であり、第１環状溝はプラグホールの内部と連通し、第２環状溝は第１室と連通していることが好ましい。

このような構成によれば、複数の同芯的に設けられた環状溝を少なくとも第１と第２の環状溝で構成し、第２環状溝の容積を第１環状溝の容積よりも大としたので、第２環状溝に対し水が到達しても大部分がここで捕捉される。しかも、仮令、第２環状溝から水が溢水しても第１環状溝によって確実に捕捉される。従って、水がプラグホール側に浸入することはない。

この点火装置において、複数の環状溝は複数の同芯状の環状突起部により形成され、最も外側に位置する環状突起部以外の環状突起部にそれぞれ連通溝が設けられ、これらの連通溝は互いにその位相がずれていることが好ましい。

このような構成によれば、最も外側に位置する環状突起部以外の環状突起部にそれぞれ連通溝が設けられ、これらの連通溝の間で互いに位相がずれているために、特に、外部から流体が浸入しようとしても、一方の連通溝から他方の連通溝に至るまで細い環状溝を通過しなければならない。従って、基本的に水がプラグホールに浸入することは阻止される。

プラグホール内部に収容されるコイルケースと一体化されるソケット部に保水チャンバーを設け、この保水チャンバーのエンジンに向かう面に設けられた開口部を介して、プラグホールの内部と外部とを連通させている。しかも、保水チャンバーを容積の異なる第１室と第２室に分割構成し、容積の大なる第２室を外側に配置している。また、第１室と第２室よりも内側に同芯的に第１環状溝と第２環状溝を配置し、プラグホールに近い第１環状溝よりも、その外側の第２環状溝の容積が大となるようにしている。このため、エンジンに洗浄水や雨水がかかったとしても、プラグホールにこれらの流体が浸入することは回避可能であり、長期間に亘ってエンジンの正常な運転が確保される効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態に係る点火装置の概略正面図である。 図２は、図１の点火装置のコイルケースがエンジンのプラグホールに嵌挿された状態の概略縦断説明図である。 図３は、コイルケース上部のシールリングと、ソケット部とイグナイター部の分解斜視図である。 図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。 図６は、コイルケースとソケット部の底面側から見た斜視図である。 図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図８は、前記点火装置が傾斜し、且つ水が浸入した状態の一部切断縦断面図である。 図９は、穴を閉塞する蓋部材とケーシングとの関係を示す分解斜視図である。

以下、本発明に係る点火装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る点火装置の概略正面図であり、図２は、前記点火装置のコイルケースがエンジンのプラグホールに嵌挿された状態の概略縦断説明図である。

図２において、参照符号１０は、エンジンのヘッドを示し、このヘッド１０には本実施の形態に係る点火装置Ａを挿入して固着するためのプラグホール１２が形成されている。点火装置Ａはスパークプラグ１４と、コイルケース１６と、ソケット部１８と、イグナイター部２０とから基本的に構成される。前記コイルケース１６の上部に一体的にソケット部１８が形成される。コイルケース１６は、図１において、下部から上部に指向するに従って、段部を介して徐々に拡径する合成樹脂製からなるコイルケース本体２２を有する。このコイルケース本体２２の内部には、一次コイル２４と、二次コイル２６とが同軸的に巻回装着され、コイルケース本体２２の中心部には、センタコア２８が設けられている。図示していないが、コイルケース本体２２と一次コイル２４との間、また一次コイル２４と二次コイル２６との間及び二次コイル２６とセンタコア２８との各間隙には、絶縁用樹脂が充填されている。ここで、これらの構成は、本実施の形態の要部をなすものではないから、細部についてはその詳細な説明を省略する。なお、図１及び図２において、参照符号３０は、前記コイルケース１６の下端部に装着されたプラグカバーを示し、参照符号３１は前記コイルケース１６の上端部にその軸線方向に延在して形成されたスリットを示す。

ところで、本実施の形態では、ヘッド１０の頂面近傍にプラグホール１２よりも大きく拡径する円環状の空間３２が形成され、この円環状の空間３２とソケット部１８との間にシールリング３４が装着される。図４から了解されるように、シールリング３４は、外周シール部３６と、この外周シール部３６から空間３８を経て、内側で円環状に延在する内周シール部４０とを備え、外周シール部３６と内周シール部４０の頂面に突起部４２が上方へと延在して突出形成される。内周シール部４０の下端部は前記空間３２に臨んでいる。なお、シールリング３４において、参照符号４４は、円環状の段差部を示し、参照符号４５はヘッド１０のプラグホール１２の頂部周囲に上方へと突出する環状突起部を示す（図２参照）。

前記シールリング３４の構成を拡大して図４に示す。この図から了解されるように、シールリング３４を形成する外周シール部３６の内周壁には内側へと突出する円環状の内側突起部３５ａが形成されており、さらに、前記段差部４４の上方には水平方向で且つ外側へと突出する円環状の第１外側突起部３５ｂが形成される。前記第１外側突起部３５ｂの上方に、同様に水平方向で且つ外側へと突出する円環状の第２外側突起部３５ｃが形成されるとともに、この第２外側突起部３５ｃに近接して上方へと突出する円環状の垂直突起部３５ｄが形成される。

図４から明らかな通り、前記内側突起部３５ａはヘッド１０に形成されたプラグホール１２の上端部を囲繞する環状突起部４５に密接し、前記第１外側突起部３５ｂ、第２外側突起部３５ｃ及び垂直突起部３５ｄもソケット部１８の突出する円環状の壁部に密接してシール効果を奏する。

次に、ソケット部１８について説明する。実際、ソケット部１８は、コイルケース本体２２を構成するコイルケース１６の円筒状の頂部と一体的に形成される。変形例として、ソケット部１８はコイルケース１６と分離構成されてもよい。図３に示されるように、コイルケース１６の頂部に形成されたソケット部１８は、変形した台形状のケーシング５０を備え、その内部にケーシング５０の外形状と相似形な台形状のイグナイター装着部５２が設けられる。ケーシング５０の側面から突出してボルト取付部５４が延在し、このボルト取付部５４には、図３において、上下方向にボルト挿通穴５６が貫通形成される。このボルト挿通穴５６に図示しないボルトを挿通してヘッド１０に点火装置Ａを装着する。前記ボルト取付部５４の反対側には、前記ケーシング５０の側壁を切り欠き、大きく拡開する凹部５８が形成される。

なお、説明の便宜上、前記凹部５８を形成するケーシング５０の側壁を第１側壁６０とし、この第１側壁６０から前記ボルト取付部５４に延在する一方の壁部を第２側壁６２とするとともに、この第２側壁６２に対向する側壁を第３側壁６４とする。

図３に示すように、第２側壁６２と、第３側壁６４は、第１側壁６０に対して比較的肉厚であり、その肉厚部分の内部に第１室８０と第２室８２を設ける。前記第１室８０と第２室８２は保水チャンバー８３を構成する。第１室８０と、第２室８２は隔壁８４によって隔てられているが、隔壁８４の頂部は途中で途切れ、第１室８０と第２室８２は通路８６によって連通状態である。

本実施の形態に係る点火装置Ａを製造する金型構造を簡略化するために、第１側壁６０には、凹部５８を形成する二つの袖部にそれぞれ穴７０、７２を設けてもよい。その場合、後述するように、当該穴７０、７２は、樹脂材、ゴム材、透湿防水素材等で形成される蓋部材によって閉塞するようにするのが好ましい。水の浸入を回避するためである。なお、第１室８０と第２室８２は、下方に向けた開口部８８、９０を有している。開口部８８は、後述する第２環状溝１１６と連通し、開口部９０は、外部と連通状態にある。第３側壁６４側も同様に第１室８０、第２室８２、隔壁８４、開口部８８、開口部９０を備える。説明が重複するため、前記のように参照してその詳細な説明を省略する。

次に、ソケット部１８の底部周辺について説明する。

図５に示すように、ソケット部１８の底面には、第１環状突起部１０４と、第２環状突起部１０６とが形成されている。この結果、コイルケース本体２２と、第１環状突起部１０４の間で、第１環状溝１１４が形成されるとともに、第１環状突起部１０４と第２環状突起部１０６との間で比較的大きな容積の第２環状溝１１６が形成されることになる。

そして、コイルケース本体２２の頂部に形成された軸方向に延在するスリット３１と第１連通溝１３２とは連通している。一方、前記第１連通溝１３２に対し位相をずらすように偏心して前記第１環状突起部１０４に第２連通溝１３４が設けられる。従って、前記第１連通溝１３２と第２連通溝１３４とは第１環状溝１１４を介して互いに連通している。なお、第２連通溝１３４は第２環状溝１１６と連通している。

結局、プラグホール１２の内部は、スリット３１から第１連通溝１３２を介して第１環状溝１１４に連通し、第１環状溝１１４は第２連通溝１３４を介して第２環状溝１１６に連通し、且つ前記第２環状溝１１６は開口部８８を介して第１室８０に連通し、さらに通路８６を経て第２室８２の開口部９０によって最終的に外部に連通することになる。

ここで、プラグホール１２内部への水の浸入を可及的に阻止するためには、前記第２室８２の容積を第１室８０の容積よりも大とし、第１室８０の容積を第２環状溝１１６の容積よりも大とし、第２環状溝１１６の容積を第１環状溝１１４の容積よりも大とするのが好ましい。外部に近い空間ほど、その容積を大とすることによって、より大なる容積で水を滞留させることにより、点火装置Ａの最も内側にあるプラグホール１２は水の浸入から回避される。

前記のように形成される第１環状突起部１０４及び第２環状突起部１０６はシールリング３４の環状の頂面によって圧接され、この結果、前記のように第１環状溝１１４及び第２環状溝１１６と、第１連通溝１３２、第２連通溝１３４が液密、気密に遮蔽される。

この場合、イグナイター装着部５２には、イグナイター部２０が装着される。すなわち、凹部５８を介してイグナイター部２０は電気的な接続部２００を外部に露呈し、本体２０２をイグナイター装着部５２の内部に収容する。このとき、前記接続部２００と本体２０２の間に設けられた平板状のガイド板２０４と、その一面に設けられ、互いに所定間隔離間した屈曲板２０５ａ、２０５ｂが該イグナイター部２０を円滑に挿入するのに役立つ。すなわち、前記ガイド板２０４と、屈曲板２０５ａ、２０５ｂによって形成される間隙に凹部５８の両側の袖部が挿入され、案内される。そして、イグナイター部２０が前記イグナイター装着部５２に装着された後、両者の空間に絶縁用樹脂を充填して気密性、液密性が確保されることになる。なお、前記ガイド板２０４の幅を充分に大きくすれば、その端部はケーシング５０に形成された穴７０、７２を閉塞する蓋部材とすることができる。

本実施の形態に係る点火装置Ａは基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作及び作用効果について説明する。

通常の点火装置の作用効果については、敢えてここでは説明しない。従来技術に関わるものであるからである。一方、本実施の形態では、ソケット部１８が下方に指向して開口する保水チャンバー８３の開口部８８、９０のうち、開口部９０は外部と連通するとともに、開口部８８は、前記の通り、最終的にプラグホール１２の内部と連通状態にある。従って、車両内部の洗浄、或いは雨水によって、点火装置Ａに水がかかったとしても、ソケット部１８の上部は閉塞されており、しかも下方へと指向して開放されている開口部８８や開口部９０から水が内部へと浸入して点火作用自体を妨げることはない。具体的には、図７に示すように、水が水位ａまで到達したとしても、シールリング３４の第２外側突起部３５ｃがそれ以上の水の浸入を阻止し、また、水位ｂに至ったとしても垂直突起部３５ｄが水の浸入を妨げる。しかも、開口部９０から水が浸入したとしても第１室８０と第２室８２の間には隔壁８４が立設されているため、図８のように、エンジンが傾いていても、或いは、Ｖ型エンジンのように予め斜めに傾き、従って、点火装置Ａが常時傾いている場合でも、前記隔壁８４を乗り越えない限り、水は第１室８０には到達しない。そして、仮令、第１室８０に水が浸入したとしても、保水チャンバー８３内に留まる。

さらに、エンジンが駆動されて当該エンジンの温度が高温となり、それによってプラグホール１２内部の圧力が上昇したとしても、その圧力は前記のようにプラグホール１２からスリット３１、第１連通溝１３２、第１環状溝１１４、第２連通溝１３４、第２環状溝１１６、開口部８８、第１室８０、通路８６、第２室８２を介して開口部９０から外部へと好適に逃出させることができる。従って、常時、円滑なエンジンの動作が得られ、プラグホール１２内部の圧力上昇によって点火装置Ａへの通電が遮断されるという異常事態を好適に回避することが可能となる。

なお、前記スリット３１は幅狭でありながら長尺に形成することができるため、呼吸穴としての設計の自由度が大きくなり、また瞬時に流体の出入りが可能な大きさとすることができるので、内外の圧力調整に好適である。

さらに、本実施の形態ではソケット部１８の第１側壁６０にソケット部１８の肉厚な第２側壁６２、第３側壁６４に設けられた第１室８０と第２室８２の通路８６を形成する金型の型抜き用の穴７０、７２を形成することによって金型の構造を簡略化することが可能となる効果が得られる。

この穴７０、７２に関連して、これらを蓋部材３００ａ、３００ｂによって閉塞する構造を図９に示す。前記蓋部材３００ａ、３００ｂはコイルケース本体２２の軸線に直交する方向から穴７０、７２に嵌合して該穴７０、７２を塞ぐ。蓋部材３００ａ、３００ｂは、樹脂材、ゴム材や透湿防水素材等で一体的に形成するとよい。安価であるからである。

以上、本発明について好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能なことは勿論である。

１２…プラグホール １６…コイルケース
１８…ソケット部 ２０…イグナイター部
２２…コイルケース本体 ３１…スリット
３４…シールリング ５０…ケーシング
５８…凹部 ６０…第１側壁
６２…第２側壁 ６４…第３側壁
８０…第１室 ８２…第２室
８４…隔壁 ８８、９０…開口部
１０４…第１環状突起部 １０６…第２環状突起部
１１４…第１環状溝 １１６…第２環状溝

Claims (3)

1. エンジンのプラグホールに外挿される点火装置であって、
   一次コイルと二次コイルとを収容し前記プラグホールに挿入されるコイルケースと、
   前記コイルケースの上部に設けられるソケット部と、
   前記ソケット部に組み込まれるイグナイター部と、
   前記コイルケースと前記ソケット部との結合部分に装着され、前記プラグホールを閉塞するシール部材と、を有し、
   前記ソケット部は前記プラグホールの内部と連通する保水チャンバーを備え、
   前記保水チャンバーは前記ソケット部の前記エンジンに向かう面に設けられた開口部を介して外部と連通し、
   前記コイルケースには、その上端部に前記保水チャンバーと前記プラグホールの内部とを連通するスリットが設けられ、
   前記保水チャンバーは、互いに連通する少なくとも第１室と第２室とから構成され、
   前記第２室の容積は前記第１室の容積よりも大であり、前記第２室は前記開口部を介して外部と連通し、
   前記ソケット部の底面には、前記第１室と前記スリットを連通させる複数の環状溝が前記コイルケースと同芯的に設けられ、
   前記複数の環状溝は、該環状溝の直径方向に延在する小幅な連通溝によって互いに連通していることを特徴とする点火装置。
2. 請求項１記載の点火装置において、前記複数の同芯的に設けられた環状溝は、少なくとも第１と第２の環状溝からなり、前記第２環状溝の容積は前記第１環状溝の容積よりも大であり、前記第１環状溝は前記プラグホールの内部と連通し、前記第２環状溝は前記第１室と連通していることを特徴とする点火装置。
3. 請求項２記載の点火装置において、
   前記複数の環状溝は複数の同芯状の環状突起部により形成され、最も外側に位置する環状突起部以外の環状突起部にそれぞれ前記連通溝が設けられ、これらの前記連通溝は互いにその位相がずれていることを特徴とする点火装置。

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