JP5436478B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火プラグに火花放電を発生させるために高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに係り、特に、プラグホールの防水に好適な内燃機関用点火コイルに関する。

従来、内燃機関用点火コイルは、エンジンへの組立時に発生するプラグホール内の圧力上昇を低減するため、または高電圧により発生するオゾンガス濃度の上昇を防止するために、外気とプラグホールを接続する通気路を備え、プラグホールを外気により通気可能としている。しかしながら、エンジンの温度が高温から低温に、または常温から低温に変化した場合、プラグホール内の空気が冷やされ、結果としてプラグホールの体積が収縮し、プラグホール内部に負圧が発生する。この時点火コイルが被水すると、通気路よりプラグホール内に水が浸入することがある。

そこで、従来、コイルケースとプラグホールシールの間に保水することができる保水チャンバー部を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２９１５２３号公報

しかしながら、特許文献１記載の点火コイルにあっては、高い防水性を確保するためには、水を貯める保水チャンバー部容積を大きくする必要があるが、保水チャンバー部の容積を大きくすると点火コイルの大型・高背化に繋がり、現在の点火コイルニーズである小型・低背化に背むく形となる。このため、特許文献１記載の構成では、通気路に形成できる保水チャンバー部容積には限りがあり、点火コイル周辺の排水性が悪いＤＯＨＣエンジンなどに装着された場合はプラグホール内への水の浸入を防止できないという問題があった。

本発明の目的は、高い防水性を確保できるとともに、コイルの低背化を図ることができ、かつ、チャンバー部追加による重量増加を最小限に止めることができる内燃機関用点火コイルを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、高電圧を発生させる高電圧発生部と、該高電圧発生部を収容するコイルケースと、点火プラグが取り付けられるプラグホールの開口部を閉塞するために設けられたプラグホールシールとを有し、内燃機関の点火プラグに直結して使用される独立点火形の点火コイルであって、前記高電圧発生部の外側部に設けられたエアーチャンバー部と、前記高電圧発生部の側方に配置され、前記エアーチャンバー部と前記プラグホールとの通気を行うための通気部と、該エアーチャンバー部の上部に形成されるとともに、前記エアーチャンバー部の断面積より小さな断面積を有する開口部と、該開口部を封止するシール部材とを備え、前記エアーチャンバー部の下側を全面開口としているようにしたものである。
かかる構成により、高い防水性を確保できるとともに、コイルの低背化を図ることができ、かつ、チャンバー部追加による重量増加を最小限に止めることができるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記シール部材は、圧入，接着あるいは溶着により固定されるものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記開口部及び前記シール部材は、円形状である。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記シール部材の上方に絶縁用樹脂を注型したものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記開口部の上方の内側は、テーパー形状としたものである。

本発明によれば、高い防水性を確保できるとともに、コイルの低背化を図ることができ、かつ、チャンバー部追加による重量増加を最小限に止めることができるものとなる。

本発明の第１の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す別の断面位置の断面図である。 本発明の第１の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す底面図である。 本発明の第２の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す断面図である。

最初に、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す別の断面位置の平面図である。図２は、図３のＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す平面図である。

図１において、内燃機関用点火コイル１は、内燃機関のシリンダヘッドに形成された各シリンダのプラグホール２に装着されて点火プラグ２１に直結し使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルである。内燃機関用点火コイル１は、コネクタ１６を備えている。コネクタ１６の内部の端子を介して、外部のバッテリから内燃機関用点火コイル１の内部のイグナイタ１７やコイル部に電力が供給され、また、外部のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）から内燃機関用点火コイル１の内部のイグナイタ１７へ点火信号が供給される。

点火コイル１は、ＥＣＵからの点火信号に応じてスイッチングするイグナイタ１７と、高電圧発生部３と、コイルケース４と、プラグホールシール５とを備えている。高電圧発生部３は、一次コイル，二次コイル，積層鉄心等からなり高電圧を発生させるコイル部とからなる。コイルケース４は、高電圧発生部３とイグナイタ１７を収容するものであり、熱可塑性樹脂からなる。プラグホールシール５は、コイルケース４とプラグホール２との間にプラグホール２の開口部を閉塞するために設けられている。

プラグホール２は、内燃機関のシリンダヘッドＣＨに、各シリンダ毎に形成されている。プラグホール２の下部には、点火プラグ２１がねじ込みによりシリンダヘッドに取り付けられている。

コイルケース４の下部には、金属製の端子部１９で封止されている。コイルケース４の内部には、高電圧発生部３が挿入される。高電圧発生部３のコイル部の２次ボビンにピン１８が固定されており、２次コイルと接続している。ピン１８は、例えば、りん青銅からなり、バネ性を有している。コイルケース４の内部に高電圧発生部３が挿入された状態では、ピン１８のバネ性より、ピン１８の端部は、端子部１９に接触し、導通している。コイルケース４の内部には、エポキシ樹脂などの絶縁用樹脂８が注入され、イグナイタ１７及び高電圧発生部３を封止している。

コイルケース４の下部には、プラグホールシール５が取り付けられている。プラグホールシール５は、シリコンゴム等からなる。プラグホールシール５は、図示の下方向に円筒状に延材しており、点火プラグの上部の電極端子に挿入される。プラグホールシール５の円筒状の空間の内部には、金属製のスプリング２０が挿入され、端子部１９と点火プラグ２１の上部の電極端子とを電気的に導通し、高電圧発生部３で発生した高電圧パルスが点火プラグ２１に供給される。

図２に示すように、コイルケース４の側部には、取り付け部４ＴＢが一体的に成形されている。一方、シリンダヘッドＣＨの上部には、取り付け座ＺＡがシリンダヘッドＣＨと一体的に成形されている。取り付け部４ＴＢは、取り付け座ＺＡにボルトＢＴ等により固定され、点火コイル１がシリンダヘッドＣＨの上部に固定される。

コイルケース４の図示の右方向の外側部（高電圧発生部３の側方部）には、エアーチャンバー部６及び通気部９が一体的に形成されている。エアーチャンバー部６と通気部９とは、それぞれの上部で連通している。エアーチャンバー部６は、コップを逆さまにしたような下面を「全面開口」としている。また、プラグホールシール５には、小さな貫通穴５ＨＯが形成されている。さらに、コイルケース４の外表面には、溝部４ＧＲが形成されている。コイルケース４の下部にプラグホールシール５が装着された状態では、溝部４ＧＲの上部は通気部９に連通し、溝部４ＧＲの下部はプラグホールシール５の貫通穴５ＨＯに連通する。溝部４ＧＲは、例えば、幅０．８ｍｍで深さ０．４ｍｍ程度の微小なものであるが、コイルケース４の下部にプラグホールシール５が装着された状態でも、この溝部４ＧＲは溝状態が維持され、通気部９と貫通穴４ＨＯとを連通可能とするものである。点火コイル１がシリンダヘッドＣＨの上部に固定された状態では、貫通穴５ＨＯは、プラグホール２に連通する。

従って、プラグホール２と外気との間の、通気の経路としては、エアーチャンバー部６，通気部９，溝部４ＧＲ，貫通穴５ＨＯ，プラグホール２の順になる。

点火コイル１が、当該点火コイル１の周辺の排水性が悪いＤＯＨＣエンジンなどに装着された場合に、点火コイル１が被水すると、シリンダヘッドＣＨが冷却され、プラグホール２の温度が低下し、プラグホール内の空気が冷やされ体積が収縮し、プラグホール内には負圧が発生する。その負圧によりプラグホール内に水が入ろうとするが、エアーチャンバー部６の位置を高電圧発生部３の側方に配置することにより、点火コイル１の低背化が可能になるとともに、エアーチャンバー部６の高さ方向の制約が少なくなったのでエアーチャンバー６の容積拡大ができるので、より大きい環境変化（温度変化）にも対応することができる。

ここで、エアーチャンバー部６の容積をプラグホール内の温度変化による容積収縮分よりも大きくしておくことで、エアーチャンバー部６内の水位が上がってきても、プラグホール内と連続する通気部９の入口（通気部９の上部）まで上がることはないので、プラグホール内に水が浸入することはないものである。エアーチャンバー部６の容積は、例えば、４ｃｃとしている。一方、プラグホール２の容積は４０ｃｃ程度であり、この場合のプラグホール内の温度変化による容積収縮分は２ｃｃ程度であるため、エアーチャンバー部６の容積は、容積収縮分（２ｃｃ）よりも大きくなっている。

エアーチャンバー６内の容積を水平搭載時において３ｃｃ以上とすることにより、プラグホール内の温度変化による体積収縮分以上の容積を確保できるので、通気部入口１１まで、水が到達することがないので、プラグホール内に水が浸入することを抑制することができる。

また、エアーチャンバー部６の下面は「全面開口」としたことにより、点火コイル１の周辺の水位がエアーチャンバー部６の下面以下となった際は、エアーチャンバー部６内にプラグホール内の負圧によりエアーチャンバー部６に吸い上げられた水を瞬時に排出するため、排水性が向上している。従って、点火コイル１が一時的に完全な水没状態を繰り返すような環境条件下においてもプラグホール内への水浸入を抑制することができる。

エアーチャンバー部６及び通気部９の上部には、開口部１０が設けられている。開口部１０の断面積は、エアーチャンバー部６の断面積より小さくなっている。エアーチャンバー部６の上部には、上記開口部１０と連通する小さな開口からなる通気部入口１１が形成されている。そして、この開口部１０は、シール部材７により封止される。これにより、エアーチャンバー部６と通気部９とを連通するとともに、通気部９は、エアーチャンバー部６を経由して、外気に連通することになる。なお、シール部材７は、圧入，接着あるいは溶着により固定される。

ここで、図３を用いて、開口部１０の断面積と、エアーチャンバー部６の断面積とについて説明する。図３において、一点鎖線で示す形状Ａ１が、エアーチャンバー部６の断面形状を示しており、略長方形から通気部９の半円形状を引いた形状となっている。その断面積をＡ１とする。一方、破線で示す円形が、開口部１０の断面形状を示しており、その断面積をＡ２とする。そして、本実施形態では、開口部１０の断面積Ａ２は、エアーチャンバー部６の断面積Ａ１より小さくなっている。

開口部１０を小さくすることで、この開口部１０を封止するシール部材７を小型化できるので、シール部材７を用いることによる重量増加を最小限にすることができる。

また、エアーチャンバー部６の上部の開口部１０の形状を円形状にすることにより、シール部材７も円形状にできるので、シール部材７を組み付ける際、周方向の位置決めが不要であり、組付け工程の簡略化できる。そして、開口部１０上方のコイルケース４の案内部１５をテーパー形状にすることにより、シール部材７をコイルケース４の上方で組付け設備より自由落下させた時、コイルケース４の開口部１０とシール部材７の位置ズレを抑制し、位置精度のバラツキを低減することができる。

また、シール部材７の上方には高電圧発生部３を絶縁するための絶縁用樹脂８を注型することにより、絶縁用樹脂８の重量増加代をシール部材７の範囲のみとすることができるので、絶縁用樹脂８の重量増加を最小限にしている。

また、コイルケース４とシール部材７を同じ材料にすることにより、両部品の共取り化とすることができる。

また、シール部材７を凹形状とし、開口部１０の内側にはシール部材７のシール部以外の強度部材がない形態となり、圧入させた場合にはシール部材７に発生する応力を低減することができる。

また、エアーチャンバー６内の容積を水平搭載時において３ｃｃ以上とすることにより、プラグホール内の温度変化による体積収縮分以上の容積を確保できるので、通気部入口１１まで、水が到達することがないので、プラグホール内に水が浸入することを抑制することができる。

なお、本発明は、内燃機関のプラグホール内にコイル部を配置するタイプのみならず、プラグホール上部にコイル部を配置するタイプの点火コイルにも適用できるものである。

以上説明したように、本実施形態では、エアーチャンバー部をコイルケースの側方に配置し、エアーチャンバーの容積はプラグホール内の温度変化による容積収縮分よりも大きくすることにより被水タフネスを向上させている。また、開口部の断面積は、エアーチャンバー部の断面積より小さくすることで、エアーチャンバー部の上部のシール部材を小型化して、重量増加を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、点火コイル周辺の排水性が悪いＤＯＨＣエンジンなどに装着された場合においてもプラグホール内への水浸入を抑制した高い防水性を確保し、さらにコイルの低背化を図り、またチャンバー部追加による重量増加を最小限に止めることができる。

次に、図４及び図５を用いて、本発明の第２の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す底面図である。図５は、本発明の第２の実施形態による内燃機関用点火コイルの構成を示す断面図である。なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態においては、図４に示すように、エアーチャンバー６内の通気部入口１１付近にコイルケース４により形成される壁１２を複数設けることにより、通気部入口１１付近が被水するのを抑制する。

また、図５に示すように、壁１２は垂直方向にまっすぐ伸びたもので、その壁１２の下面は水平なものを基本とするが、水滴が溜まらないようにスリットを入れたり、逆三角形の形状を成したものでも良いものである。

本実施形態によっても、点火コイル周辺の排水性が悪いＤＯＨＣエンジンなどに装着された場合においてもプラグホール内への水浸入を抑制した高い防水性を確保し、さらにコイルの低背化を図り、またチャンバー部追加による重量増加を最小限に止めることができる。

１…内燃機関用点火コイル
２…プラグホール
３…高電圧発生部
４…コイルケース
５…プラグホールシール
６…エアーチャンバー部
７…シール部材
８…絶縁用樹脂
９…通気部
１０…開口部
１１…通気部入口
１２…被水防止用壁
１５…案内部
１６…コネクタ
１７…イグナイタ
１８…ピン
１９…端子
２０…スプリング
２１…点火プラグ

Claims (5)

1. 高電圧を発生させる高電圧発生部と、
   該高電圧発生部を収容するコイルケースと、
   点火プラグが取り付けられるプラグホールの開口部を閉塞するために設けられたプラグホールシールとを有し、
   内燃機関の点火プラグに直結して使用される独立点火形の点火コイルであって、
   前記高電圧発生部の外側部に設けられたエアーチャンバー部と、
   前記高電圧発生部の側方に配置され、前記エアーチャンバー部と前記プラグホールとの通気を行うための通気部と、
   該エアーチャンバー部の上部に形成されるとともに、前記エアーチャンバー部の断面積より小さな断面積を有する開口部と、
   該開口部を封止するシール部材とを備え、
   前記エアーチャンバー部の下側を全面開口としていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 請求項１記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記シール部材は、圧入，接着あるいは溶着により固定されることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
3. 請求項１記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記開口部及び前記シール部材は、円形状であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
4. 請求項１記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記シール部材の上方に絶縁用樹脂を注型したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
5. 請求項１記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
   前記開口部の上方の内側は、テーパー形状としたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。

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