JPH01102908A

JPH01102908A - 点火コイル

Info

Publication number: JPH01102908A
Application number: JP62261056A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Maeda; 前田　務; Atsushi Matsui; 淳松井; Takayuki Sugano; 菅野　孝幸; Kunihiro Sato; 佐藤　国広
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1989-04-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、主として、内燃機関の点火プラグに高圧を供
給する点火コイルに関し、低圧入力コイルをデユーティ
２０％以下となるようにパルス駆動し、コアは１．２テ
スラ〜１．５テスラを越える飽和磁束密度Ｂｓを有し、
最大磁束密度Ｂｍが１．２テスラ〜１．５テスラとなる
範囲で使用することにより、磁気特性が良好で、小型、
軽量の点火コイルが得られるようにしたものである。

〈従来の技術〉従来のこの種の点火コイルの一般的な構成は、低圧入力
コイル及び高圧出力コイルと、両コイルを磁気結合させ
るコアとで構成される磁気回路を備え、高圧出力コイル
から点火プラグに高圧を供給するようになっている。第
８図は従来の点火コイルと点火プラグとの組合せにおけ
る正面部分断面図、第９図は同じくその側面図で、１．
２はフェライト等の磁性体でなるコア、３は低圧入力コ
イル、４は高圧出力コイル、５は全体を覆う絶縁カバー
である。６は低圧入力コイル３を巻回したボビン、７は
高圧出力コイル４を巻回したボビン、８は点火プラグで
ある。

ポビンフは軸方向に沿って、適当な間隔で設けたつば部
７１によって区画されたコイル壱回部を有し、各コイル
壱回部に高圧出力コイル４を連続して壱回しである。そ
して、高圧出力コイル４を巻回したボビン７の内径孔７
２内に、低圧入力コイル３を巻回したボビン６を同軸状
に挿入配置すると共に、ボビン６の内径孔６１を通り、
軸方向の両側から２つのコア１．２を組合せである。

絶縁カバー５の外周部には点火プラグ接続用のコネクタ
９を設けてあって、このコネクタ９に点火プラグ８を装
着しである。

上述の点火コイルの駆動回路方式としては、コンデンサ
、ディスチャージ、イグニッション方式（以下ＣＤＩ方
式と称する）や、点火コイルのフライバックエネルギー
を利用するフルトランジスタ方式がよく知られている。

第１０図はフルトランジスタ方式の駆動回路を示し、点
火コイルの低圧入力コイル３と直列にスイッチング素子
となるトランジスタ１０を挿入接続し、このトランジス
タ１０のベースに、パルス信号Ｐを供給してスイッチン
グ動作をさせるようになっている。点火コイルの低圧入
力コイル３及び高圧出力コイル４の極性は、トランジス
タ１０がオフとなったときに、高圧出力コイル４にフラ
イバックエネルギー放出による高圧パルスを発生させる
ように定められている。

トランジスタ１０がオンとなったときに点火コイルに蓄
積される励磁エネルギーＰは、Ｐ＝Ｌ・■２／２但し、Ｌはコイルインダクタンス ■はコイル電流として表わされる。この励磁エネルギーＰは、次にトラ
ンジスタ１０がオフとなったときに、フライバックエネ
ルギーとして、高圧出力コイル４側に取出され、点火プ
ラグ８に供給され、点火プラグ８に火花放電を生じさせ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉この種の点火プラグは、設置スペースの制限された内燃
機関の点火プラグ用としての重要な用途があり、小型化
はきわめて情実な要求事項である。小型化を図る上に最
も有効な手段は、コア形状を小型化することである。し
かし、従来は、磁気飽和を避けるために、最大磁束密度
Ｂｍが１テスラ以下となる範囲で使用することを前提に
し、それに対応した飽和磁束密度のコアを使用していた
。このため、コアの小型化に限界があった。

く問題点を解決するための手段〉上述する従来の問題点を解決するため、本発明は、低圧
入力コイルと、点火プラグ【高圧を供給する高圧出力コ
イルと、前記両コイルを磁気結合させるコアとを有する
点火コイルに右いて、前記低圧入力コイルはデユーティ
２０％以下でパルス駆動し、前記コアは１．２テスラ〜
１．５テスラを超過する飽和磁束密度を有し最大磁束密
度１．２テスラ〜１．５テスラとなる範囲で使用するこ
とを特徴とする。

く作用〉本発明においては、１．２テスラ〜１．５テスラを超過
する飽和磁束密度を有する磁気特性の良好なコアを用い
、このコアを最大磁束密度が１．２テスラ〜１．５テス
ラとなる範囲で使用するようにしたので、コアの形状を
従来の２０〜５０％も小型化できる。

最大磁束密度１．２テスラ〜１．５テスラとなる範囲で
使用する場合、例えば従来の一般的なトランス等を考え
ると、コア損失及び発熱が著しく大きくなる。これに対
して、本発明においては、低圧入力コイルをデユーティ
２０％以下の低デユーティでパルス駆動するようにした
ので、コア損失が減少し、発熱が小さくなる。

〈実施例〉第１図は点火プラグを結合させた本発明に係る点火コイ
ルの正面断面図である０図において、第８図及び第９図
と同一の参照符号は同一性ある構成部分を示し、高圧出
力コイル４を巻回したボビン７の内径孔７２内に、低圧
入力コイル３を巻回したボビン６を同軸状に挿入配置す
ると共に、ボビン６の内径孔６１を通り、軸方向の両側
から２つのコア１．２を組合せである。

コア１．２はＵ型またはＵ型等の形状とし、互いの端面
を、磁気ギャップ１１．１２を介して、突合せである。

これらのコア１．２は、最大磁束密度Ｂｍ、Ｂｍ＝　（１／ＮＳ）　５Ｅｄｔ但し、Ｎ；低圧入力コイル３の巻数Ｓ；コア１．２の断面積Ｅ：低圧入力コイル３のインダクタンス成分に加えられる電圧の式において、１．２テスラ〜１．５テスラとなる範囲
で使用される。この最大磁束密度Ｂｍで使用した場合に
磁気飽和を起さないようにするため、コア１．２は、第
２図に示すように、飽和磁束密度Ｂｓが最大磁束密度Ｂ
ｍを超過する値を有することが必要である。

上述のような飽和磁束密度Ｂｓを有する磁気特性の良好
なコア１．２を、最大磁束密度Ｂｍ＝１．２テスラ〜１
．５テスラの範囲で使用すると、最大磁束密度Ｂｍ＝１
テスラが限度であフた従来に比較して、コア１．２の形
状を２０〜５０％も小さくすることができる。　　゛低
圧入力コイル３は、第１０図に示したようなフルトラン
ジスタ方式の駆動回路によって、デユーティ２０％以下
となるようにパルス駆動する。第３図は低圧入力コイル
３の両端に加わる駆動パルスの電圧波形図で、Ｔは周期
、Ｔｏｎはトランジスタ１０（第１０図参照）がオンと
なる期間であり、例えば周期Ｔ＝１０ｍｓとした場合、
“Ｔｏｎ＝２ｍｓ以下となるように、低圧入力コイル３
を駆動する。このようなデユーティで、低圧入力コイル
３を駆動すると、最大磁束密度１．２テスラ〜１．５テ
スラとなる範囲で使用した場合でもコア発熱を防止でき
る。

コア１．２の間には磁気ギャップ１１．１２を介在させ
、この磁気ギャップ１１，１２によって、コア１．２を
巡る磁路の実効比透磁率μｓが１００〜３００の範囲と
なるように調整する。

第１０図に示したようなフルトランジスタ方式によって
駆動する場合、トランジスタ１０がオンとなったときに
点火コイルに蓄積される励磁エネルギーＰは、前述した
ように、Ｐ＝Ｌ・■２／２但し、ＬはコイルインダクタンスＩはコイル電流として表わされる。

この式から、コイルインダクタンスＬが大きくなると電
流Ｉが小さくなり、点火エネルギーが減少することが分
る。従って、点火エネルギーをできるだけ大きくするた
めには、コイルインダクタンスＬの値を小さくし、電流
■を増大させる必要がある。コイルインダクタンスしは
コア１．２を巡る磁路の実効比透磁率μｓを小さくすれ
ばする程、小さくなる。

一方、実効比透磁率μｓが小さくなると、低圧入力コイ
ル３と高圧出力コイル４との間の磁気結合が悪くなり、
エネルギー伝送効率が低下する。

また、高圧出力コイル４のインダクタンスが小さくなり
、点火プラグ８の放電持続時間が短くなり、放電エネル
ギーが低下する。

コア１，２の間には磁気ギャップ１１．１２を介在させ
、磁気ギャップ１１．１２によって、コア１．２を巡る
磁路の実効比透磁率μｓを、１００〜３００の範囲とな
るように調整した場合には、コイルインダクタンスを適
切な値とし、点火エネルギー、エネルギー伝送効率及び
放電持続を最適値に設定できる。

第４図は本発明に係る点火コイルの実効比透磁率−放電
持続時間特性を示す図、第５図は同じく実効比透磁率−
放電エネルギー特性を示す図、第６図は同じく実効比透
磁率−結合係数特性を示す図である。例えば、内燃機関
に要求される特性の目安として、放電持続時間が０．８
ｍｓ以上、放電エネルギー２５ｍＪの点火コイルを得よ
うとする場合、実効比透磁率μｓは、第４図の放電持続
時間特性図から１００〜６５０、第５図から８０〜３０
０となり、両者を満足するμｓは１００〜３００となる
。また、この時の結合係数は、第６図に示すように０．
８８以上でありトランスとして満足できる範囲にある。

コア１．２は例えば磁気特性に方向性を持つ磁性材料で
構成し、磁束の方向を磁気特性の方向性に一致させる。

例えば、第７図（ａ）に示すように、磁化容易軸の方向
ａが長手方向にある磁性薄板を、適当な枚数だけ、方向
ａを揃えて積層し、かつ、第７図（ｂ）に示すように、
曲げ成形することにより、磁束の方向を磁化容易軸の方
向ａに合わせることができる。こうすることにより、磁
気効率が向上し、−層の小型化が可能になる。

〈発明の効果〉以上述べたように、本発明は、低圧入力コイルをデユー
ティ２０％以下でパルス駆動し、１．２テスラ〜１．５
テスラを超過する飽和磁束密度を有するコアを用い、こ
のコアを最大磁束密度１．２テスラ〜１．５テスラとな
る範囲で使用するようにしたから、磁気特性が良好で、
小型、軽量であり、しかもコア発熱を生じない点火コイ
ルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は点火プラグを結合させた本発明に係る点火コイ
ルの正面部分断面図、第２図は本発明に係る点火コイル
に用いられるコアの磁気特性を説明する図、第３図は本
発明に係る点火コイルの駆動パルス電圧波形を示す図、
第４図は本発明に係る点火コイルの実効比透磁率−放電
持続時間特性を示す図、第５図は同じく実効比透磁率−
放電エネルギー特性を示す図、第６図は同じく実効比透
磁率−結合係数特性を示す図１．第７図（ａ）、（ｂ）
は本発明に係る点火コイルに用いられるコアの磁気特性
の方向を示す図、第８図は従来の点火コイルの使用状態
における正面部分断面図、Ｍ９図は同じくその側面断面
図、第１０図は点火コイルの駆動回路図である。１．２・・・コア　　３・・・低圧入力コイル４・・・
高圧出力コイル１１．１２・・・磁気ギャップ＋’；−−３：Ｂ第１図業３１第７図１８閃と第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）低圧入力コイルと、点火プラグに高圧を供給する
高圧出力コイルと、前記両コイルを磁気結合させるコア
とを有する点火コイルにおいて、前記低圧入力コイルは
デューティ２０％以下でパルス駆動し、前記コアは１．
２テスラ〜１．５テスラを超過する飽和磁束密度を有し
最大磁束密度１．２テスラ〜１．５テスラとなる範囲で
使用することを特徴とする点火コイル。
（２）前記高圧出力コイルから前記点火プラグに供給さ
れる前記高圧は、フライバック電圧であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の点火コイル。
（３）前記コアによる磁路は、実効比透磁率μｓが１０
０〜３００の範囲にあることを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項に記載の点火コイル。
（４）前記コアは、磁路の一部に磁気ギャップを有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の点火コ
イル。