JP6064833B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の点火プラグに高電圧を供給するための点火装置に関するものである。

特許文献１には、点火コイルの一次巻線に電流を通流したり遮断する半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限回路とを樹脂材でモールド成形した回路チップを取り付けた回路基板上で、前記回路チップのグランド端子と前記点火コイルへ電流を供給する電源線から分岐した電源線を近接させ、当該近接位置において両者間に雑音除去用のコンデンサチップを挿入し電気的に接続した内燃機関用の点火制御回路装置が開示されている。
特許文献２には、一次コイル及び二次コイルと、前記一次コイル及び二次コイルを磁気的に結合させるべく前記一次コイルの内側に配置されるセンタ鉄心と、前記二次コイルの外側に配置されるサイド鉄心と、前記サイド鉄心の上面に載置される環状部及び前記サイド鉄心の内周に沿って垂下し、前記センタ鉄心を跨いで対向配置される弧状垂下壁部を有する鉄心カバーと、前記一次コイル、二次コイル、センタ鉄心、サイド鉄心及び鉄心カバーを高電圧から絶縁する為の絶縁材で埋設し、前記二次コイルに発生する高電圧を点火プラグに伝達する内燃機関用点火コイル装置であって、前記鉄心カバーの環状部と弧状垂下壁部とを別体構成としたことを特徴とする内燃機関用点火コイル装置が開示されている。

特開２００１−２５４６６１号公報 特開２００７−３３５６９１号公報

ところが、特許文献１にあるように、雑音防止コンデンサを制御回路チップに内蔵して、特許文献２にあるような点火装置に搭載した場合には、制御回路チップ内の半導体スイッチング素子からの発熱によって、雑音防止コンデンサの容量が変化しノイズ防止性能に影響を受けるため、温度変化に対する温度特性の変化が小さいものを使用する必要がある。
また、制御回路チップ内に雑音防止コンデンサを内蔵するためには、専用の制御回路チップを設計する必要もあるため、製造コストの増大を招くことにもなる。
一方、制御回路チップの外に雑音防止コンデンサを設けた場合、ハウジング内に絶縁樹脂を充填し、点火コイル、回路チップ等を封止固定する際に、樹脂の充填圧力によって雑音防止コンデンサが発熱性を有する点火コイル側に倒れ、点火コイルとの接触による絶縁不良を招いたり、所定の端子との接続部に断線を生じたりすると、著しい機能低下を招くおそれがある。

そこで本発明は、かかる実情に鑑み、雑音防止コンデンサを備えた点火装置において、雑音防止コンデンサの性能低下を招くことなく、信頼性の高い点火装置を提供することを目的とする。

本発明の点火装置（１）では、少なくとも、一次コイル（１１）と、二次コイル（１２）と、前記一次コイル（１１）の内側に配置した中心鉄心（１０）と、前記二次コイル（１２）の外側に配置した側面鉄心（１３）とを含む点火コイル（１００）と、該点火コイル（１００）を開閉制御する制御回路ユニット（２０）と、前記点火コイル（１００）及び前記制御回路ユニット（２０）と外部との接続を図る外部コネクタ端子（５０）と、該外部コネクタ端子（５０）の内の電源入力端子（５０１）と接地端子（５０４）との間に設けた雑音防止コンデンサ（３０）と、内燃機関に設けた点火プラグとの接続を図る高圧端子（１６）とを、ハウジング（６０）の内側に収容して絶縁樹脂（７０）によって封止した点火装置であって、前記制御回路ユニット（２０）と前記側面鉄心（１３）の上面側を覆う樹脂製のコアカバー（４０）を具備し、該コアカバー（４０）が、前記雑音防止コンデンサ（３０）と前記外部コネクタ端子（５０）との接続を図るリード部（３０１、３０２）を収容する端子収容溝部（４１）を具備し、該端子収容溝部（４１）の開口部（４１０）を前記コアカバー（４０）の前記外部コネクタ端子（５０）が配設された側に設けており、かつ、前記雑音防止コンデンサ（３０）と前記点火コイル（１００）との間において、前記コアカバー（４０）の表面の一部を突出せしめたコンデンサ転倒防止壁（４３）を具備することを特徴とする。

本発明によれば、前記制御回路ユニット（２０）及び前記側面鉄心（１３）からの放熱が、樹脂製の前記コアカバー（４０）によって遮断され、また、比較的放熱性が良く、温度が低い前記コアカバー（４０）の上面側に前記雑音防止コンデンサ（３０）が配設されるため、前記雑音防止コンデンサ（３０）の温度上昇が抑制され、安定したノイズ防止効果を発揮できる。
また、前記端子収容溝部（４１）の前記開口部（４１０）が前記コアカバー（４０）の前記外部コネクタ端子（５０）が配設された側に設けられているので、前記リード部（３０１、３０２）を収容するだけで、前記リード部（３０１、３０２）を所定の外部コネクタ端子（５０）と対向させることが可能となるため、両者の接続が極めて容易である。
さらに、前記雑音防止コンデンサ（３０）と前記点火コイル（１００）との間の位置において、前記コアカバー（４０）の表面の一部を突出せしめてコンデンサ転倒防止壁（４３）を設けることによって、絶縁樹脂（７０）を前記ハウジング（６０）内に充填する際に前記雑音防止コンデンサ（３０）が、前記点火コイル（１００）の側に倒れ込むのを防止できる。

本発明の実施形態における点火装置１の一部切り欠き上面図 図１Ａ中Ｂ−Ｂに沿った断面図 本発明の要部であるコアカバーを示す斜視図 雑音防止コンデンサの配置状態を示す要部拡大斜視図 本発明の点火装置１に用いられるジョイントの一例を示す断面図 本発明の点火装置のブロック図

本発明の第１の実施形態の火装置１の概要について、図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３、図４、図５を参照して説明する。
点火装置１は、外部に設けた図略のエンジン制御装置からの点火信号ＩＧｔを受けて、ハウジング６０内に収容した制御回路ユニット２０によって点火コイル１００への通電と遮断によって高い二次電圧Ｖ２を発生させ、図略の内燃機関に設けた点火プラグに印加するものである。

本発明の点火装置１は、少なくとも、点火コイル１００と、点火コイル１００を開閉制御する制御回路ユニット２０と、 点火コイル１００及び制御回路ユニット２０と外部との接続を図る外部コネクタ端子５０と、外部コネクタ端子５０の内、電源入力端子５０１と接地端子５０４との間に設けた雑音防止コンデンサ３０と、点火プラグとの接続を図る高圧端子１６とを、ハウジング６０の内側に収容して絶縁樹脂７０によって封止して構成されている。

点火コイル１００は、一次コイル１１と、二次コイル１２と、一次コイル１１の内側に配置した中心鉄心１０と、二次コイル１２の外側に配置した側面鉄心１３とを含み、中心鉄心１０と側面鉄心１３との間には、永久磁石１４が設けられている。

本実施形態において、中心鉄心１０は、Ｔ字型に形成したケイ素鋼板を複数枚積層してかしめ等により固定したものであり、励磁コアを構成している。
側面鉄心１３は、Ｕ字型に形成したケイ素鋼板を複数積層してかしめ等により固定したものである。
側面鉄心１３と中心鉄心１０との協働により閉磁路を構成している。

本発明において、中心鉄心１０及び側面鉄心１３の形状を、本実施形態に示したように、側面鉄心１３が二次コイル１２の両側に対向するような形状に限定するものではなく、中心鉄心１０をＩ字形に形成し、側面鉄心１３をＣ字型に形成し、二次コイル１２の片側のみに側面鉄心１３が対向するような構成でも良いし、側面鉄心１３をＬ字形に２分割して構成しても良い。
また、中心鉄心１０及び側面鉄心１３の周囲を絶縁被覆で覆ったものでも良い。

本発明の点火装置１では、制御回路ユニット２０と側面鉄心１３の上面側を覆う樹脂製のコアカバー４０を具備し、コアカバー４０が、雑音防止コンデンサ３０と外部コネクタ端子５０との接続を図るリード部３０１、３０２を収容する端子収容溝部４１を具備し、端子収容溝部４１の開口部４１０をコアカバー４０の外部コネクタ端子５０が配設された側に設けたことを特徴とする。

一次コイル１１は、柱状に形成した中心鉄心１０の外側に配設した筒状の一次側ボビン１１１に一次巻線１１０が所定の巻回数Ｎ１だけ巻回されて構成されている。
二次コイル１２は、一次コイル１１の外側に同軸に配設した筒状の二次側ボビン１２１に二次巻線１２０が所定の巻回数Ｎ２だけ巻回されて構成されている。
一次巻線１１０及び二次巻線１２０には、銅、アルミニウム等の導体の表面に、エナメル、ポリウレタン、ポリエステル等の絶縁を施した公知の絶縁電線が用いられている。

外部コネクタ端子５０は、電源入力外部コネクタ端子５０１、点火信号入力外部コネクタ端子５０２、フェール信号出力外部コネクタ端子５０３、接地外部コネクタ端子５０４によって構成されている。
外部コネクタ端子５０は、図１Ｂに示すように、制御回路ユニット２０の入出力端子２１及び雑音防止コンデンサ３０のリード部３０１、３０２と接続し易い位置から、側面鉄心１３と制御回路ユニット２０との間を経由して制御回路ユニットの外周を取り囲むようにして這い回した後、コネクタ６１内に露出させている。

一次コイル１１の一方の端は、一次巻線電源側配線１１２を介して電源入力外部コネクタ端子５０１に接続され、外部に設けた図略の電源に接続可能となっている。
一次コイル１１の他方の端は、一次巻線制御側配線１１３を介して、制御回路ユニット２０から引き出された出力端子２１５に接続されている。

出力端子２１５は、制御回路ユニット２０内に設けられたスイッチング素子２０１に接続されている。
スイッチング素子２０１には、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の公知の半導体スイッチング素子が用いられている。

スイッチング素子２０１は、制御回路２００によって開閉制御されるようになっている。
スイッチング素子２０１は、制御回路ユニット２０から引き出された接地端子２１４を介して接地外部コネクタ端子５０４に接続されている。

制御回路ユニット２０は、点火信号入力端子２１２を介して点火信号入力外部コネクタ端子５０２に接続され、外部から点火信号ＩＧｔの入力が可能となっている。
制御回路ユニット２０には、フェール信号出力端子２１３を介してフェール信号出力外部コネクタ端子５０３に接続され、失火等の異常の有無を検出した結果を示すフェール信号ＤＩを外部に出力できるようになっている。

制御回路ユニット２０は、電源入力端子２１１を介して電源入力外部コネクタ端子５０１に接続され、外部電源に接続可能となっている。
電源入力外部コネクタ端子５０１と、電源入力端子２１１、又は、一次コイル１１を繋ぐ一次巻線制御側配線１１３には、雑音防止コンデンサ３０が並列に接続されている。
雑音防止コンデンサ３０の一方のリード部３０１は、電源入力コネクタ端子５０１を介して一次巻線制御側配線１１３に接続され、他方のリード部３０２は、接地端子２１４を介して接地外部コネクタ端子５０４に接続されている。

二次コイル１２の一方の端は、ダイオード１５を介して一次コイル１１の電源側配線１１２に接続されている。
二次コイル１２の他方の端は、出力配線１２２を介して高圧端子１６に接続されており、内燃機関に設けた点火プラグの中心電極に接続できるようになっている。

ハウジング６０に設けたコネクタ６１の内側には、外部コネクタ端子５０の一方の端が引き出され、外部に設けた図略の電源及び制御装置に接続される。
また、ハウジング６０には、筒状の高圧タワー部６２が延設されている。
さらに、高圧タワー部６２には、必要に応じて、図４に示すようなジョイント８０が接続されて、内燃機関に設けられた点火プラグとの接続が図られる。
ジョイント８０は、点火装置１の高圧側に接続されるシールラバー８１と、図略の内燃機関に設けた点火プラグ９０の頭部に接続されるプラグキャップ８２との中間に接続されている樹脂成形品で、材質はＰＰＳ、ＰＢＴなどが使用される。
ジョイント８０の長さは点火プラグ９０との距離に応じて、適宜変更可能である。
ジョイント９０内部には、貫通穴８４があり、高圧端子１６とプラグ頭部端子間の導通を行うスプリング８３が配設されている。
さらに、ハウジング６０には、内燃機関に固定するためのフランジ部６３が設けてある。

高圧タワー部６２の内側には、二次コイル１２の出力配線１２２に接続された高圧端子１６が配設されている。
ハウジング６０の内側には絶縁樹脂７０が充填され、点火コイル１００、制御回路ユニット２０、コアカバー４０、雑音防止コンデンサ３０を絶縁封止している。
絶縁樹脂７０には、エポキシ樹脂、等が用いられており、機械的強度向上のための繊維を添加した繊維強化樹脂や、放熱性向上のための放熱フィラーを添加したものを用いても良い。

本発明の要部であるコアカバー４０は、絶縁樹脂７０に近い熱膨張係数を有する、ＰＢＴ、ＰＰ、ＰＥ等の公知のモールド樹脂が用いられており、予め型成型されている。
コアカバー４０は、内側に点火コイル１００の一部を収容するコイル収容部４４が区画された鍔状に形成され、側面鉄心１３の上面側を覆っている。
コアカバー４０の表面には、雑音防止コンデンサ３０のリード部３０１、３０２の取り回し形状に合わせた端子収容溝部４１が穿設されている。
端子収容溝部４１の内側に向かって鈎爪状に突出する端子係止部４２を設けてリード部３０１、３０２を収容したときに弾性的に固定させ、位置ズレの防止を図ることもできる。
さらに、雑音防止コンデンサ３０と点火コイル１００との間の位置には、コアカバー４０の表面の一部が突出したコンデンサ転倒防止壁４３が設けられている。
また、コアカバー４０には、断面弧状で軸方向に伸びる縦壁部４５が形成されており、側面鉄心１３の上面及び内側側面を覆いつつハウジング６０の内側の所定位置に固定されている。

発熱性のスイッチング素子２０１を含む制御回路ユニット２０、及び、側面鉄心１３と雑音防止コンデンサ３０との間に、絶縁樹脂からなるコアカバー４０が介在することで、制御回路ユニット２０内に雑音防止コンデンサを収容した場合に比べ周囲温度が低くなり、温度上昇に伴う静電容量の低下を防止して安定したノイズ特性を維持できる。
また、制御回路ユニット２０と雑音防止コンデンサ３０とを別体で設けることで、制御回路ユニット２０に汎用品を用いることが可能となり、製造コストの削減を図ることもできる。

さらに、図２に示すように、コアカバー４０の端子収容溝部４１にリード部３０１、３０２を収容するだけで、リード部３０１、３０２を所定の外部コネクタ端子５０１、５０４と対向させることが可能となるため、正確な位置決めが容易で、両端子の接続が極めて容易となる。
また、コンデンサ転倒防止壁４３によって、絶縁樹脂７０をハウジング６０内に充填する際に、雑音防止コンデンサ３０が点火コイル１００の側に倒れ込むのを防止できる。
なお、コンデンサ転倒防止壁４３を、雑音防止コンデンサ３０の両側に設けても良いし、周囲を取り囲むように設けても良い。

さらに、上述のように、外部コネクタ５０を制御回路ユニット２０の外周を取り囲むように迂回させた構成とすることで、外部コネクタ端子５０を経由して、制御回路ユニット２０及び側面鉄心１３から放出された熱を外部に放出させるようにすることができ、コアカバー４０の上面に配設した雑音防止コンデンサ３０に熱が伝わり難くし、より一相安定したノイズ特性を維持することもできる。
また、コアカバー４０を用いることで、絶縁樹脂７０やハウジング６０への熱効力を緩和し、亀裂の発生を抑制することも期待できる。

本発明は、前記実施形態に限定するものではなく、制御回路ユニット２０と側面鉄心１３の上面側を覆うように樹脂製のコアカバー４０を設けると共に、雑音防止コンデンサ３０と外部コネクタ端子５０との接続を図るリード部３０１、３０２を収容する端子収容溝部４１をコアカバー４０の外部コネクタ端子５０の配設された側に設けることによって、放熱の影響を受け難くし、雑音防止コンデンサ３０の安定したノイズ性能の維持を図る趣旨に反しない限りにおいて適宜変更可能である。
例えば、前記実施形態においては、高圧タワー部６２に装着される点火プラグ８０の軸方向に直交するように点火コイル１００の中心軸が水平に設けられた構成を示したが、点火プラグの軸心と点火コイルの軸心とを一致させた、いわゆるスティックコイル型の点火装置にも本発明は適用可能である。

１ 点火装置
１００ 点火コイル
１０ 中心鉄心
１１ 一次コイル
１１０ 一次巻線
１１１ 一次巻線ボビン
１１２ 一次巻線電源側配線
１１３ 一次巻線制御側配線
１２ 二次コイル
１２０ 二次巻線
１２１ 二次巻線ボビン
１２２ 出力配線
１３ 側面鉄心
１４ 永久磁石
１５ ダイオード
１６ 高圧端子
２０ 制御回路ユニット
２１ 入出力端子
２１１ 電源入力端子
２１２ 点火信号入力端子
２１３ フェール信号出力端子
２１４ 接地端子
２１５ 出力端子
３０ 雑音防止コンデンサ
３０１ コンデンサ電源側端子
３０２ コンデンサ設置側端子
４０ コアカバー
４１ 端子収容溝部
４１０ 開口部
４２ 端子係止部
４３ コンデンサ転倒防止縦壁部
４４ コイル収容部
４５ 縦壁部
５０ コネクタ端子
５０１ 電源入力端子
５０２ 点火信号入力端子
５０３ フェール信号出力端子
５０４ 接地端子
６０ ハウジング
６１ コネクタ
６２ 高圧タワー部
６３ フランジ部
７０ 絶縁樹脂
８０ ジョイント
８１ シールラバー
８２ プラグキャップ
８３ スプリング
８４ 貫通穴
９０ 点火プラグ

Claims (2)

1. 少なくとも、
   一次コイル（１１）と、二次コイル（１２）と、前記一次コイル（１１）の内側に配置した中心鉄心（１０）と、前記二次コイル（１２）の外側に配置した側面鉄心（１３）とを含む点火コイル（１００）と、
   該点火コイル（１００）を開閉制御する制御回路ユニット（２０）と、
   前記点火コイル（１００）及び前記制御回路ユニット（２０）と外部との接続を図る外部コネクタ端子（５０）と、
   該外部コネクタ端子（５０）の内の電源入力端子（５０１）と接地端子（５０４）との間に設けた雑音防止コンデンサ（３０）と、
   内燃機関に設けた点火プラグとの接続を図る高圧端子（１６）とを、
   ハウジング（６０）の内側に収容して絶縁樹脂（７０）によって封止した点火装置であって、
   前記制御回路ユニット（２０）と前記側面鉄心（１３）の上面側を覆う樹脂製のコアカバー（４０）を具備し、
   該コアカバー（４０）が、
   前記雑音防止コンデンサ（３０）と前記外部コネクタ端子（５０）との接続を図るリード部（３０１、３０２）を収容する端子収容溝部（４１）を具備し、
   該端子収容溝部（４１）の開口部（４１０）を前記コアカバー（４０）の前記外部コネクタ端子（５０）が配設された側に設けており、かつ、
   前記雑音防止コンデンサ（３０）と前記点火コイル（１００）との間において、前記コアカバー（４０）の表面の一部を突出せしめたコンデンサ転倒防止壁（４３）を具備することを特徴とする点火装置（１）
2. 前記外部コネクタ端子（５０）が、前記制御回路ユニット（２０）及び前記雑音防止コンデンサ（３０）のリード部（３０１、３０２）と接続する位置から、前記側面鉄心（１３）と前記制御回路ユニット（２０）との間を経由して前記制御回路ユニット（２０）の外周を取り囲むようにして這い回した後、外部に露出せしめた請求項１に記載の点火装置（１）

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