JP5631651B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用点火装置に関するものである。

従来よりリーン燃焼や成層燃焼では空燃比にばらつきがあることや点火プラグのくすぶりによって起こるミスファイアを防ぐため、複数の点火コイルを用いて多重点火を行うものがある。しかし、一方の点火コイルの放電時に充電している他方の点火コイルに高電圧が流れ込むため点火コイルが破損する恐れがあることが知られている。そしてこのような状況においては例えば、特開２００２−２２１１３７号公報（以下「特許文献１」）のような構成とすることが知られている。

上記特許文献１の点火装置の回路構成図を図６に示す。図６において特許文献１では、内燃機関用点火装置（以下、「点火装置」という）１０１は、点火プラグ１０に多重的に高電圧放電を発生させる点火装置であり、２つの点火コイル１１，１２からなる点火コイル群を備えている。

点火コイル１１，１２の１次側では、１次コイル１１１，１２１の一方の端子をともにバッテリＥのプラス側に接続し、１次コイル１１１の他方の端子をスイッチング素子５のコレクタ端子に、１次コイル１２１の他方の端子をスイッチング素子６のコレクタ端子にそれぞれ接続し、そのスイッチング素子５，６の各エミッタ端子を共に結合させた後、電流検出抵抗Ｒ１を介して接地している。なお、バッテリＥのマイナス側は接地されている。

一方、点火コイル１１，１２の２次側では、２次コイル１１２，１２２の一方の端子をともにバッテリＥのプラス側に接続し、２次コイル１１２の他方の端子をダイオード１６のカソード端子に、２次コイル１２２の他方の端子をダイオード１７のカソード端子にそれぞれ接続し、そのダイオード１６，１７の各アノード端子を共に結合させた後、点火プラグ１０の一方の側電極に接続している。また、点火プラグ１０の他方の側電極は接地している。

また、この点火装置１０１は、バッテリＥのプラス側と接地側との間に、並列に車両点火制御ユニット（ＥＣＵ、駆動信号発生手段）１、Ｄ型のフリップフロップ回路（点火信号制御手段）２およびコンパレータ（作動信号生成手段）７を備えている。

また、上記構成から点火信号Ｓａに応じて流れる点火コイル１１の１次電流Ｉａ、および点火信号Ｓｂに応じて流れる点火コイル１２の１次電流Ｉｂがそれぞれ設定電流値に達した時点で反転信号Ｓｃを出力し、その反転信号Ｓｃに応じて点火信号Ｓａの出力と点火信号Ｓｂの出力とを切り替え、点火に必要な高電圧を発生させるのに必要な１次電流値を確実に確保することができるとともに、１次電流の無駄な通電時間を省くことができ、したがって、安定した最短の時間間隔で十分な放電エネルギを得ることができ、着火効率も向上させることができる点火装置が提案されている。

特開２００２−２２１１３７号公報

しかしながら上記従来の点火装置では次のような問題が生じている。即ち、特許文献１の点火装置では２次コイル１１２の他方の端子をダイオード１６のカソード端子に、２次コイル１２２の他方の端子をダイオード１７のカソード端子にそれぞれ接続し、そのダイオード１６，１７の各アノード端子を共に結合させた後、点火プラグ１０の一方の側電極に接続しているが、２次コイルの高圧端子から出力される高電圧は３０ｋＶ前後あり、一方２次コイルの低圧端子に入力される電圧は１４Ｖ前後のため、この高電圧を流すダイオードと２次コイルの低圧端子の距離が近いとダイオードからリーク電流の影響を受け点火装置の出力が低下する。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、出力不良の原因となるリーク電流の影響を受けない信頼性の高い点火装置を提供することを目標とする。

上記課題を解決するために本発明は次のような構成とする。即ち、請求項１の発明においては、ケースと、当該ケース内に１次コイルと２次コイルと鉄芯とからなる点火コイルを備え、前記点火コイルの前記２次コイルの低圧側には２次低圧端子を備え、前記ケースに外部からの電源等を供給するコネクタを配置し、前記ケースに点火プラグへ高電圧を供給する高圧端子を備え、前記ケースのコイル収容部にモールド樹脂を充填した点火装置において、前記ケース内に第１の点火コイル及び第２の点火コイルとを備え、当該第１の点火コイルが放電時は当該第２の点火コイルは充電を、当該第１の点火コイルが充電時は当該第２の点火コイルは放電をする動作を交互に行い、前記ケースの底面内側に当該第１の点火コイルと当該第２の点火コイルのどちらか一方の高電圧が、他方に流れるのを阻止するための第１のダイオードと第２のダイオードを備え、前記２次低圧端子は前記２次コイルの前記ケース底面側に備え、前記第１のダイオード及び第２のダイオードは前記２次低圧端子の前記ケース底面方向延長上を避ける如く配置することを特徴とする点火装置とする。

上記構成においては、前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードは前記ケース底面内側に形成した溝部に配置してもよい。

上記の通り、第１のダイオード及び第２のダイオードを２次低圧端子のケース底面方向延長上を避ける如く配置することで、出力不良の原因となるリーク電流の影響を受けない信頼性の高い点火装置が実現できる。

本発明の第１及び第２の実施例とする点火装置の斜視図である。 図１の点火装置の矢印（a）方向から見たB-B断面図である。 本発明の第１及び第２の実施例とする点火装置のケースを上方向から見た図である。 本発明の第１及び第２の実施例とする点火装置の回路構成図である。 図４の回路における点火信号のタイミングチャートを示す図である。 特許文献１の点火装置の回路構成図である。

以下に本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。

本発明の第１の実施例とする点火装置の斜視図を図１に、図１の点火装置の矢印（a）方向から見たB-B断面図を図２に、点火装置のケースを上方向から見た図を図３に示す。

図１乃至図３において、点火装置70の外形を形成するケース50は開口面を一面備える箱型とした一体成形で形成されている。また、当該ケース50には当該点火装置70を図示しないエンジンヘッドに取り付け固定するためのケース固定部52を当該ケース50の開口面と略垂直面に２箇所形成している。さらに、当該ケース50の底面には、２次電圧を点火プラグ100に供給する高圧端子36を備えるための高圧タワー54がエンジン上部に形成されたプラグホール内に向かって突出するように形成されている。

また、前記ケース50のコイル収容部には、第１の点火コイル80と第２の点火コイル90を備え、当該第１の点火コイル80及び当該第２の点火コイル90はそれぞれ個別に複数の薄板を積層して構成された鉄芯30と、当該鉄芯30の外周に樹脂で形成された１次ボビンの外周に１次巻線を５０ターン前後巻き回した１次コイル10と、当該１次コイル10の外周に樹脂で形成された２次ボビンの外周に２次巻線を３０００ターン前後巻き回した２次コイル20とから構成されている。さらに、当該２次コイル20の高圧側に２次高圧端子24を備え、当該２次コイル20の低圧側に２次低圧端子22を備えている。

また、前記２次高圧端子24及び前記２次低圧端子22は前記２次コイル20の前記ケース50底面側に備えられ、前記２次高圧端子24と前記２次低圧端子22は前記ケース50底面に向かって突出している。さらに、前記ケース50底面内側に前記第１の点火コイル80と前記第２の点火コイル90の各々にケース側２次高圧端子58を備え、当該それぞれのケース側２次高圧端子58と前記それぞれの２次高圧端子24は電気的に接続している。

また、前記ケース50内には前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90へ１次電圧及び点火信号を供給するイグナイタ34を前記第１の点火コイル80及び第２の点火コイル90に各々備えられ、当該イグナイタ34は前記１次コイル10及び前記２次コイル20の前記２次低圧端子22と電気的に接続されている。さらに、前記ケース50の側面にバッテリ102と外部のＥＣＵ104と点火装置制御部106とを接続するコネクタ32を前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90で各々に備えて、当該それぞれのコネクタ32の一端は前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の１次コイル10及び前記イグナイタ34と電気的に接続され、当該それぞれのコネクタ34の他端は前記バッテリ102と前記ＥＣＵ104と前記点火装置制御部106と接続されている。

また、前記ケース50底面内側には、前記第1の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90のどちらか一方の２次電圧が、他方の点火コイルに流れるのを阻止するために、前記第１の点火コイルには第１のダイオード40a、40b、40cを備え、前記第２の点火コイル90には第２のダイオード42a、42b、42cを備えている。さらに、当該第１のダイオード40a、40b、40c及び当該第２のダイオード42a、42b、42cにはリード線44が備えられ、当該第１のダイオード40a、40b、40c及び当該第２のダイオード42a、42b、42cの当該リード線44を半田付けで接続することで当該第１のダイオード40a、40b、40c及び当該第２のダイオード42a、42b、42cを各々直列に３つ繋げて構成されている。

また、前記第１のダイオード40a及び前記第２のダイオード42aのアノード端子は、１つに結合され、前記高圧端子36と電気的に接続されている。さらに、前記第１のダイオード40cのカソード端子は前記第１の点火コイル80の前記ケース側２次高圧端子58と電気的に接続され、前記第２のダイオード42cのカソード端子は前記第２の点火コイル90の前記ケース側２次高圧端子58と電気的に接続されている。

また、前記第１のダイオード40a、40b、40cは前記第１の点火コイル80の前記２次低圧端子22の前記ケース50底面方向延長上を示した図３のＣ部を避ける如く配置され、前記第２のダイオード42a、42b、42cは前記第２の点火コイル90の前記２次低圧端子22の前記ケース50底面方向延長上を示した図３のＤ部を避ける如く配置されている。さらに、前記ケース50底面内側に溝部56を形成し、当該溝部56に前記第１のダイオード40a、40b、40c及び前記第２のダイオード42a、42b、42cを圧入している。

また、前記ケース50内には前記点火装置70の電気的絶縁及び各部材の物理的固定を実現する如く熱硬化性のモールド樹脂60が充填されている。さらに、前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90から出力される２次電圧は前記高圧端子36から前記プラグホール内に収容された導電部材を介して前記点火プラグ100へ供給されている。

次に、本発明の第１の実施例とする点火装置の回路構成図を図４に、図４の回路における点火信号のタイミングチャートを示す図を図５に示す。

図４及び図５において、前記点火装置は前記第１の点火コイル80と前記第２の点火コイル90を並列に接続しており、前記第１の点火コイル80の前記２次コイル90の高圧側は前記第１のダイオード40のカソード端子に、前記第２の点火コイル90の前記２次コイル20の高圧側は前記第２のダイオード42のカソード端子に接続される。また、前記第１のダイオード40と前記第２のダイオード42のアノード端子は１つに結合された後、前記点火プラグ100に接続されている。さらに、前記第１の点火コイル80と前記第２の点火コイル90の前記１次コイル10の低圧側は前記バッテリ102のプラス側と接続され、前記第１の点火コイル80と前記第２の点火コイル90と前記バッテリ102の間には、前記ＥＣＵ104と前記点火装置制御部106を接続している。

また、前記第１の点火コイル80及び第２の点火コイル90の前記１次コイル10の高圧側は前記イグナイタ34のコレクタ端子と接続されている。さらに、前記第１の点火コイル80及び第２の点火コイルの前記２次コイル20の低圧側は前記バッテリ102のプラス側に接続している。さらに上記構成から前記点火制御部106からの点火信号S1の出力がオンされると前記第１の点火コイル80の前記１次コイル10に１次電流I1が流れ、前記点火制御部106からの点火信号S2の出力がオンされると前記第２の点火コイル90の前記１次コイル10に１次電流I2が流れる。

また、前記点火装置制御部106からの点火信号S1の出力がオフされると、前記第１の点火コイル80の１次電流I1が遮断され、前記第１の点火コイル80の前記２次コイル20に２次電圧が発生し放電される。さらに、前記点火装置制御部106からの点火信号S2の出力がオフされると、前記第２の点火コイル90の１次電流I2が遮断され、前記第２の点火コイル90の前記２次コイル20に２次電圧が発生し放電される。

また、前記点火装置制御部106からの点火信号S1，S2のオンを交互に繰り返すことによって、前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の前記２次コイル20に交互に２次電圧が発生する。さらに、前記第１の点火コイル80及び前記第２の点火コイル90の前記２次コイル20に交互に発生した２次電圧をそれぞれ前記第１のダイオード40a，40b，40c及び前記第２のダイオード42a，42b，42cを経由し、合成された２次電圧Vとなって前記点火プラグ100に供給され、多重点火が行われる。

なお上記実施例の変形例として、前記第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cは合計で３０ｋＶ以上の電圧に対応できるものであれば、個数の変更をしてもよいし、前記第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cの前記ケース50内での固定方法は設計事情によって任意に変更してもよい。また、前記第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cの配置及び前記溝部56の構成は、前記２次低圧端子22の位置及び形状により任意に変更してもよい。

次に、本発明の第２の実施例を図３に基づき説明する。当該第２の実施例においては前記第１の実施例で説明した第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cをケース50底面内側に配置する際に第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cが互いのダイオードからのリーク電流の影響を受けない位置に配置している点を除いた構造は前記第１の実施例と同一であるため説明は省略する。

図３において、ケース50底面内側には、第1の点火コイル80及び第２の点火コイル90のどちらか一方の２次電圧が、他方の点火コイルに流れるのを阻止するために、当該第１の点火コイルには第１のダイオード40a、40b、40cを備え、当該第２の点火コイル90には第２のダイオード42a、42b、42cを備えている。さらに、当該第１のダイオード40a、40b、40c及び当該第２のダイオード42a、42b、42cにはリード線44が備えられ、当該第１のダイオード40a、40b、40c及び当該第２のダイオード42a、42b、42cの当該リード線44を半田付けで接続することで当該第１のダイオード40a、40b、40c及び当該第２のダイオード42a、42b、42cを各々直列に３つ繋げて構成されている。

また、前記第１のダイオード40a及び前記第２のダイオード42aのアノード端子は、１つに結合され、前記ケース50底面内側に備えられた高圧端子36と電気的に接続されている。さらに、前記第１のダイオード40cのカソード端子は前記第１の点火コイル80のケース側２次高圧端子58と電気的に接続され、前記第２のダイオード42cのカソード端子は前記第２の点火コイル90のケース側２次高圧端子58と電気的に接続されている。

また、前記第１のダイオード40aは軸方向を前記ケース50のコネクタ32を備えた面に対して垂直方向に配置され、前記第２のダイオード42aは軸方向を前記ケース50のコネクタ32を備えた面に対して角度を有して配置されることにより、前記第１のダイオード40aと前記第２のダイオード42aが互いのダイオードからのリーク電流の影響を受けなくしている。さらに、前記ケース50底面内側に溝部56を形成し、当該溝部56に前記第１のダイオード40a、40b、40c及び前記第２のダイオード42a、42b、42cを圧入している。

なお上記実施例の変形例として、前記第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cは合計で３０ｋＶ以上の電圧に対応できるものであれば、個数の変更をしてもよいし、前記第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cの前記ケース50内での固定方法は設計事情によって任意に変更してもよい。また、前記第１のダイオード40a，40b，40c及び第２のダイオード42a，42b，42cの配置及び前記溝部56の構成は、前記２次低圧端子22の位置及び形状により任意に変更してもよい。

10：１次コイル
20：２次コイル
22：２次低圧端子
24：２次高圧端子
30：鉄芯
32：コネクタ
34：イグナイタ
36：高圧端子
40a，40b，40c：第１のダイオード
42a，42b，42c：第２のダイオード
44：リード線
50：ケース
52：ケース固定部
54：高圧タワー
56：溝部
58：ケース側２次高圧端子
60：モールド樹脂
70：点火装置
80：第１の点火コイル
90：第２の点火コイル
100：点火プラグ
102：バッテリ
104：ＥＣＵ
106：点火装置制御部

Claims (2)

1. ケースと、当該ケース内に１次コイルと２次コイルと鉄芯とからなる点火コイルを備え、
   前記点火コイルの前記２次コイルの低圧側には２次低圧端子を備え、
   前記ケースに外部からの電源等を供給するコネクタを配置し、
   前記ケースに点火プラグへ高電圧を供給する高圧端子を備え、
   前記ケースのコイル収容部にモールド樹脂を充填した点火装置において、
   前記ケース内に第１の点火コイル及び第２の点火コイルとを備え、
   当該第１の点火コイルが放電時は当該第２の点火コイルは充電を、当該第１の点火コイルが充電時は当該第２の点火コイルは放電をする動作を交互に行い、
   前記ケースの底面内側に当該第１の点火コイルと当該第２の点火コイルのどちらか一方の高電圧が、他方に流れるのを阻止するための第１のダイオードと第２のダイオードを備え、
   前記２次低圧端子は前記２次コイルの前記ケース底面側に備え、
   前記第１のダイオード及び第２のダイオードは前記２次低圧端子の前記ケース底面方向延長上を避ける如く配置することを特徴とする点火装置。
2. 前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードは前記ケース底面内側に形成した溝部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の点火装置。

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