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

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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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