JP5948140B2 - 内燃機関用点火装置 - 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装置に関する。

従来の内燃機関用点火装置は、高電圧を発生させるコイル部とプラグまで高電圧を伝達させるＨ／Ｔパイプ部で構成されており、高電圧はＨ／Ｔパイプ部内に備える導電体を介して電気的に接続されている。また、Ｈ／Ｔパイプ部では導電体の外周にエンジンのプラグホールとの絶縁を行うために、絶縁材で導電体を覆った構造としている。

特開２００６−２９１７６０号公報

このような内燃機関用点火装置において、高電圧となる導電体と接地されているエンジンのプラグホールとの間では非常に大きな電位差が発生し、Ｈ／Ｔパイプ外周とプラグホール間の空気層でコロナ放電が起こることで、高電圧の伝達ロスが生じ、点火プラグに伝達する高電圧がコイル部で発生させた高電圧よりも下がってしまう。さらにエンジンの小型化により、Ｈ／Ｔパイプ内部の導電体とプラグホールとの距離が相対的に短く、Ｈ／Ｔパイプは長くなることにより、高電圧の伝達ロスは大きくなり、伝達ロスを補うためにコイル部を拡大させてコイル部の発生電圧を高くしている。

本発明の目的は、Ｈ／Ｔパイプ部での高電圧の伝達ロスを低減緩和させる構造を備えた内燃機関用点火訴追を提供することにある。

本発明に係る内燃機関用点火装置は、内燃機関の各シリンダのプラグホールに装着されて点火プラグに直結し使用される独立点火形の内燃機関用点火装置であって、鉄心と、鉄心の外周に巻回された一次コイル及び二次コイルを備えたコイル部を有する内燃機関用の点火装置において、コイル部と点火プラグとの間を電気的に接続する導電体の外周に設ける絶縁部は、内周側よりも外周側の誘電率を低く構成することを特徴とする点火装置とする。

本発明によれば、Ｈ／Ｔパイプ部での高電圧の伝達ロスを低減させることができる。

本発明に係る内燃機関点火コイルの一実施例を示す図。 低誘電率材有無時の発生電圧測定結果。 Ｈ／Ｔパイプ材の誘電率を傾斜的に変化させた構造を示す図。 図３の拡大図を示す図。

コイル部と点火プラグとの間を電気的に接続する導電体の外周に設けるＨ／Ｔパイプは外周方向に誘電率の異なる２種類の材料で構成する。また、Ｈ／Ｔパイプの材料は内周側は熱可塑性樹脂で誘電率が３〜６の材料で構成され、外周側には誘電率が１〜２.５の固体もしくは液体の材料で構成する。

図１には、本実施例に係る内燃機関用点火装置の一実施例が示されている。図１はエンジンに設置された状態の内燃機関用点火装置の構成図である。

図１において、内燃機関用点火コイル（以下コイル部１）は、内燃機関の各シリンダのプラグホール４に装着されて点火プラグ５に直結し使用され、独立点火形の内燃機関用点火装置に用いられる。この内燃機関用点火装置は、高電圧を発生させるコイル部１とコイル部１で発生した高電圧を供給するために点火プラグ５と電気的に接続した導電体６を備えている。

この導電体６の外周には、接地されているエンジンのプラグホール４との絶縁を行うために熱可塑性樹脂で形成されたＨ／Ｔパイプ３を設けている。また、Ｈ／Ｔパイプ３と高電圧を発生させるコイル部１の間は弾性体で構成されたジョイント２で機械的接続を行っている。さらにＨ／Ｔパイプ３と点火プラグ５の間は弾性体で構成されたブーツ７で機械的接続及び界面の絶縁を行っている。

また、Ｈ／Ｔパイプ３は熱可塑性樹脂で形成されており、具体的には耐熱性を考慮し、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）で構成されている。ＰＰＳやＰＢＴは機械的強度の向上や熱収縮性を向上させるためにガラスフィラーを１０〜６０％配合させており、Ｈ／Ｔパイプ３の誘電率は３〜６である。

コイル部１で高電圧を発生させ、点火プラグ５までの高電圧を供給する間では、高電圧となる導電体６と接地されているプラグホール４では電位差が生じる。電位差が非常に大きいため、Ｈ／Ｔパイプ３とプラグホール４との間の空気層９ではコロナ放電が発生し、コロナ放電によりコイル部で発生させたエネルギが点火プラグへのエネルギとコロナ放電によるエネルギに分配されてしまうため、伝達ロスの原因となる。下記の点火コイルの発生電圧の関係式（１）及び静電容量の計算式（２）を示す。

関係式（１）より、コロナ放電電圧Ｖａを下げれば発生電圧を向上させることが可能となる。

本実施例ではＨ／Ｔパイプ３の外周に誘電率を１〜２.５とした低誘電率材８を覆った構造としており、Ｈ／Ｔパイプ３と低誘電率材８とで絶縁部を構成する。Ｈ／Ｔパイプ３と低誘電率材８との２種類に分割することで絶縁部の内周側と外周側の機能を分ける。Ｈ／Ｔパイプ３で機械的強度と、導電体６と前記プラグホール４との間の絶縁を確保する。Ｈ／Ｔパイプ３に用いる材料はＰＰＳやＰＢＴは機械的強度の向上や熱収縮性を向上させるためにガラスフィラーを１０〜６０％配合させる。Ｈ／Ｔパイプ３の誘電率は３〜６である。

また、低誘電率材８はＨ／Ｔパイプ３の外周を覆い、Ｈ／Ｔパイプと前記プラグホール４との間の空気層９幅を小さくしている。空気層９の幅を小さくすることでコロナ放電開始電圧は小さくなり、関係式（１）よりコロナ放電によるエネルギが小さくなるため、高電圧の伝達ロスが低減する。さらに低誘電率材８は誘電率が低く、空気と同等であるため、厚みを大きくしても静電容量Ｃ２には影響しない。

図２にＨ／Ｔパイプ３の外周に低誘電率材８を設けた場合と設けない場合で点火プラグでの放電電圧を測定した結果を示す。低誘電率材８には発泡材を用いて、Ｈ／Ｔパイプ３の外周に巻きつけた構造としている。また、低誘電率材８の外周とプラグホール４間の空気層９は１.５mmとした。図２の評価結果より、低誘電率材８を設けたことで発生電圧は約８％向上している。これはコロナ放電によるエネルギが小さくなったため、Ｈ／Ｔパイプ部での高電圧伝達ロスが低減したことによるものである。

本実施例では低誘電率材８には発泡材としている。誘電率を下げるためには微小サイズの空気を均等に拡散させることで可能となる。したがって低誘電率材８には発泡材だけでなく、セラミックや熱可塑性樹脂や弾性体の多孔質材でも同等の効果がある。

また、本実施例では低誘電率材８をＨ／Ｔパイプ３の外周に巻きつけた構造としているが、Ｈ／Ｔパイプ３を形成した後に外周側に低誘電率材８を成形する２重成形でも同等の効果がある。

また、本実施例では低誘電率材８をＨ／Ｔパイプ３の外周に巻きつけた構造としてＨ／Ｔパイプ３と低誘電率材８と分割された構造をしているが、Ｈ／Ｔパイプ３の内周から外周にかけて誘電率を変化させることでもよい。例えば、図３、図４に示す様にＨ／Ｔパイプ３を形成させる際に内周から外周にかけてガラスフィラー量を変更及び外周側には微小ボイドが拡散するように成形することによって、Ｈ／Ｔパイプ３の内周から外周にかけて誘電率を変化させることができる。このようにＨ／Ｔパイプ３の誘電率を傾斜的に変化させた構造でも本実施例と同等な効果がある。

１ コイル部
２ ジョイント
３ Ｈ／Ｔパイプ
４ プラグホール
５ 点火プラグ
６ 導電体
７ ブーツ
８ 低誘電率材
９ 空気層

Claims (6)

1. 内燃機関の各シリンダのプラグホールに装着されて点火プラグに直結し使用される独立点火形の内燃機関用点火装置であって、鉄心と、前記鉄心の外周に巻回された一次コイル及び二次コイルを備えたコイル部を有する内燃機関用の点火装置において、
   前記コイル部と前記点火プラグとの間を電気的に接続する導電体の外周に設ける絶縁部は、内周側よりも外周側の誘電率を低く構成することを特徴とする点火装置。
2. 請求項１に記載した点火装置において、前記絶縁部の材料は、内周側は誘電率が３〜６の材料で構成され、外周側は誘電率が１〜２.５の材料で構成されていることを特徴とする点火装置。
3. 請求項１又は２に記載した点火装置において、前記絶縁部の外周側に用いる材料は誘電率を１〜２.５とした発泡材で構成されたことを特徴とする点火装置。
4. 請求項１又は２に記載した点火装置において、
   前記絶縁部は内周から外周にかけて誘電率が傾斜的に変化することを特徴とした点火装置。
5. 請求項１又は２又は４に記載した点火装置において、前記絶縁部の内周側に用いる材料は熱可塑性樹脂で構成されたことを特徴とする点火装置。
6. 請求項１又は２又は４又は５に記載した点火装置において、前記絶縁部の外周側に用いる材料は固体若しくは液体の材料で構成されることを特徴とする点火装置。