JPH0311876Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （Ａ）産業上の利用分野 本考案は、内燃機関等において、放電の火花
で、混合気に点火せしめる為に用いられる、電流
遮断型誘導放電方式点火装置の、点火コイルの性
能向上を図り、低速回転から、高速回転に至る広
い範囲の回転数において、点火プラグに強力なエ
ネルギーの火花を発生せしめることで、混合気の
燃焼効率を高め、出力上昇と、燃料消費の節減に
資するとともに排気ガスの浄化に役立てることを
目的とした、点火コイルの構成に関するものであ
る。

（Ｂ）従来の技術 従来、内燃機関等において、点火プラグに強力
なエネルギーの火花を発生せしめるには、点火コ
イルの一次巻線に、十分な値の直流電流を流した
状態で、急激に電流を遮断することで発生する、
逆起電力を昇圧して、二次巻線から、高電圧を点
火プラグに導く方法がとられているが、点火コイ
ルの一次巻線に流れる電流が、十分な値に達する
には、一次巻線のインダクタンスの作用で若干の
時間を要する。

従来、この点に関する一つの解決手段として、
点火コイルの一次巻線に、直列に抵抗器を挿入し
一次巻線のインダクタンスと、抵抗分で定まる時
定数の値を、若干、小さくすることで、一次巻線
のインダクタンスの影響を緩和し、一次巻線に流
れる電流の、立ち上がり特性の向上を図つた点火
コイルが、一般的に多用され、若干の効果が得ら
れているが、高速回転域に及ぶに従つて、一次巻
線に流れる電流が減少し、遮断電流が低下して、
十分に満足される性能が得られない。

（Ｃ）考案が解決しようとする問題点 点火コイルの、一次巻線に流れる電流は、低速
回転域では、点火後、次の点火までの時間が長い
ため、飽和電流に達する十分な値の電流に達し、
点火プラグに強力なエネルギーの火花を発生せし
めることが出来るが、回転数の上昇に伴つて、一
次巻線に流れる電流が減少し、遮断電流が低下し
て、一次巻線に発生する逆起電力のエネルギーが
小さくなり、二次巻線から、点火プラグに導かれ
る電圧が低下して、次第に火花が弱くなり、つい
には失火に至る。

（Ｄ）問題点を解決するための手段 本考案は、鉄芯に巻線した二次巻線、一次巻線
で構成した、従来方式の、一般的な点火コイルの
主要構造に対して、巻線の周囲に、軸方向の極性
に着磁した筒状や環状の永久磁石を、一次巻線か
ら発生する磁束を打消す方向の極性に装着するこ
とで、点火コイルの一次巻線に流れる電流の、立
ち上がり特性の向上を図つたものである。

永久磁石は、軸方向に複数に分割し、装着時、
筒状に装着してもよい。また、複数の環状の永久
磁石を軸方向に装着してもよく、柔軟な帯状の永
久磁石を巻き付けた構造としてもよい。

使用する永久磁石は、ワンタンシヨートとなら
ないよう、絶縁性の永久磁石を用いるか、もしく
は電気的に環状となり、短絡することのないよう
一部にスリツトを設け、絶縁処理を考慮する等の
必要がある。

（Ｅ）作用 インダクタンスに、直流電圧を加えると、イン
ダクタンス自身の逆起電力の作用で、インダクタ
ンスの値と、巻線抵抗分で定まる時定数の値に従
い、時間の経過に伴つて、電流が除々に、緩やか
に立ち上がり、飽和電流に達する現象は、自然法
則であり、従来、この点は止むを得ない事とされ
てきたのであるが、本考案の、マグネツトを設け
た点火コイルにおいては、この点に着目して、抜
本的解決を図つたものである。

つまり、点火コイルの、一次巻線のインダクタン
スの値を、一般的な値に保つたまゝで、動作時に
（一次巻線に電流が流れ始め、飽和電流に達する
過程）一次巻線の、インダクタンスの値を減少せ
しめる為の手段である。

ちなみに、一般的な点火コイルの、一次巻線の
インダクタンスの値は、５ミリヘンリー〜10ミリ
ヘンリー程度で、巻線抵抗値が、１オーム〜３オ
ーム程度のものが多用されており、飽和電流に達
するには、数ミリセコンドの時間を要する。

二次巻線のインダクタンスの値は、60ヘンリー程
度のものが多用されている。

本考案の、マグネツトを設けた点火コイルにお
いては、一次巻線に電流が流れていない状態にお
いて、既に鉄芯は、永久磁石の磁束で、励磁され
磁化されている。

この状態で、一次巻線に直流電圧を加えると、一
次巻線に電流が流れ始め、一次巻線から磁束が発
生するが、一次巻線から発生する磁束を打消す方
向の極性に、永久磁石が装着されており、点火コ
イルの鉄芯は、棒状の開磁路型鉄芯の為、磁気回
路に共通の空隙部分を有し、永久磁石の磁束と、
一次巻線から発生する磁束が、共通の空隙部分で
交わり、相殺され、この過程で、一次巻線のイン
ダクタンスの値が減少し、一次巻線に流れる電流
が、短時間に増大し、飽和電流に近接、もしくは
達して、一次巻線に流れる電流の、立ち上がり特
性が改善され、向上する。

この過程の動作が、本考案の特徴である。

この時点における鉄芯の磁化状態は、一次巻線に
流れている電流で発生する磁束と、永久磁石から
発生している磁束の代数和で励磁され磁化されて
いる。この状態で、一次巻線に流れている電流の
回路が、急激に遮断されると、一次巻線から発生
していた磁束は瞬時に消滅に至る。

鉄芯の磁化状態は、瞬時に、逆方向の極性に、永
久磁石の磁束で励磁され磁化されて、一次巻線に
逆起電力が発生し、二次巻線に昇圧された高電圧
を発生する。

二次巻線に発生した高電圧は、二次巻線の巻線
間容量、その他の容量から成る漂遊容量に蓄えら
れると共に、点火プラグに導かれ、点火プラグの
電極間隙の電圧限界を越えると、絶縁が破壊して
放電を開始し、混合気に点火する。

この、放電開始時のアークは、1μsec程度の極
めて短時間に、放電終期に至る容量放電によるも
のである。

一旦、放電を開始すると、点火プラグの電極間
隙に介在する混合気がイオン化され、引き続いて
点火コイルの電磁エネルギーの放出による誘導放
電で、アークを継続するが、混合気のイオン化の
為、放電開始時に比し、可成り低い電圧で、点火
コイルのインダクタンス分で発生する電磁エネル
ギーによる誘導放電で、アークが継続され、放電
の終期に至る。

つまり、放電開始時の容量放電は、アークの引き
金としての役割りを果たしており、10KV程度以
上の高電圧を要するが、放電開始後は、300V〜
500V程度の低い電圧で、誘導放電により、アー
クが継続される。アークの継続時間は、放電開始
時の、1μsec程度に比し、1.5msec程度で、千倍
以上持続して、混合気の燃焼に関与する。

一般的な点火コイルを用いた場合の、内燃機関
等の低速回転域では、点火から、次の点火までの
時間が長い為、一次巻線に流れる電流が、十分な
値に達し、二次巻線に発生する高電圧の値や、ア
ークの継続時間においても、前述の本考案の、点
火コイルの場合と同様の値となり、問題は無いが
高速回転域に及ぶに従い、一次巻線に流れる電流
が減少して、遮断時における二次巻線に発生する
高電圧の値が低下すると共に、電磁エネルギーの
放出も小さくなり、アークの継続時間が短かくな
つて、ついには失火に至る点に問題がある。

低速回転域における本考案の、マグネツトを設
けた点火コイルは、低速回転域における、一般的
な点火コイルの動作に、問題が無いことから、特
にメリツトは無く、二次巻線に発生する高電圧の
値に、実用上の差異、変化は無い。

つまり、本考案の点火コイルは、一般的な点火
コイルの動作に比し、鉄芯の磁化状態が若干、異
なる為、鉄芯のヒステレシス損失が、若干、小さ
くなり、低速回転域においても、二次巻線に発生
する高電圧の値は、僅かに上昇するが、一般的な
点火コイルにおいても、低速回転域では、要求さ
れる性能を十分満足している為、本考案の点火コ
イルは、低速回転域では、実用上の効果は無い。

本考案の、マグネツトを設けた点火コイルは、
高速回転域において、真価を発揮するものであ
る。

点火コイルに、永久磁石を装着することで、前
述の如く、一次巻線に流れる電流の、立ち上がり
特性が向上する。

本考案の、点火コイルは、前述の如く、一般的
な点火コイルに比し、一次巻線に、電流が流れて
いる時点で磁化された鉄芯の磁石の極性と、電流
が遮断された時点における鉄芯の磁石の極性が、
反転する為、鉄芯の、ヒステレシス損失が、若干
小さくなることも、高速回転域では、プラス要因
となり、点火コイルの二次巻線に発生する高電圧
の値の低下を、補う動作に関与し、高速回転域に
おける点火コイルの性能向上に寄与する。

以上の動作で、本考案の、マグネツトを設けた
点火コイルを用いた、電流遮断型誘導放電方式点
火装置においては、内燃機関等の、高速回転域に
おいて、一次巻線に流れる電流の低下が少なくな
り、遮断電流の低下が補われ、電磁エネルギーも
大きくなり、二次巻線に発生する高電圧の低下が
少なくなつて、高速回転域における性能が向上
し、低速回転から、高速回転に至る、広い範囲の
回転数において、点火プラグに、強力なエネルギ
ーの火花を発生せしめることが出来る。

（Ｆ）実施例 本考案の、マグネツトを設けた点火コイルを、
図面に基づいて説明すると、マグネツトを設けた
点火コイルの、主要部の構造を示す第１図の、断
面図において、鉄芯３に巻線した二次巻線２、一
次巻線１の周囲に、軸方向の極性に着磁した筒状
や環状の永久磁石４を、一次巻線１から発生する
磁束を打消す方向の極性に装着した構造を特徴と
して成る、マグネツトを設けた点火コイルであ
る。

第２図は、本考案の、マグネツトを設けた点火
コイルに装着する、永久磁石４の斜視図で、点火
コイルに装着する際は、電池から、一次巻線１に
流れる電流I₁で発生する磁束を、打消す方向の極
性に装着する。

本考案の、マグネツトを設けた点火コイルを用
いて構成した、電流遮断型誘導放電方式点火装置
の実施例を示す、第３図及び、その動作を示す、
第４図において、一次巻線１に流れる電流I₁の回
路は、電池１２〜端子５〜一次巻線１〜端子６〜
ブレーカポイント１０〜地気（電池の帰路）の径
路で形成される。蓄電器１１は、ブレーカポイン
ト１０の接点アーク防止用である。

二次回路は、電池１２〜端子５〜二次巻線２〜出
力端子７を経て、点火プラグ８に至る。

静電容量９は、二次巻線２の巻線間容量、その他
の容量からなる漂遊容量である。

ブレーカポイント１０が開き、OFFとなつて
いるときの、鉄芯３の磁化状態は、永久磁石４の
磁束で励磁されている。この状態で、ブレーカポ
イント１０が閉じ、ONとなると、電池１２か
ら、一次巻線１に、電流I₁が流れ始めるが、永久
磁石４は、一次巻線１から発生する磁束を、打消
す方向の極性に装着されているため、この過程
で、一次巻線のインダクタンスの値が減少し、一
次巻線１に流れる電流I₁の、立ち上がり特性が向
上して、短時間に飽和電流I′₁に達する。この時
点における鉄芯３の磁化状態は、一次巻線１から
発生している磁束で、永久磁石４の磁束を、若
干、上回つて、一次巻線１から発生した磁束方向
の極性で励磁されるこの後、ブレーカポイント１
０が開き、OFFとなると、一次巻線１に流れて
いる電流I₁が、急激に遮断される。鉄芯３は瞬時
に、永久磁石４の磁束で励磁され、一次巻線１に
逆起電力を発生し、二次巻線２で昇圧された高電
圧が、漂遊容量９に充電されると共に、出力端子
７をへて、点火プラグ８へ導かれ、点火プラグ８
の、電極間隙の、電圧限界を越えると放電を開始
する。

以上の動作で、電池１２から、一次巻線１に流
れる電流I₁の、立ち上がり特性が飛躍的に向上
し、短時間に飽和電流I′₁に達することで、遮断
電流の低下が補われ、内燃機関等において、低速
回転から、高速回転に至る、広い範囲の回転数に
おいて点火プラグに、強力なエネルギーの火花を
発生せしめることが出来る。

第４図の、ONから立ち上がる点線は、従来方
式の、一般的な点火コイルにおける、一次巻線に
流れる電流の、立ち上がり特性の傾向を示したも
のである。

近年、ブレーカポイント１０の接点に代つて、
遮断特性や、信頼性等の向上の為、トランジスタ
ー等を用いて、無接点化した点火装置が、一般的
に多用されているが、本考案の、マグネツトを設
けた点火コイルは、点火コイル自体の構成に関す
るものであり、従つて、接点、無接点を問わず、
電流遮断型誘導放電方式点火装置に適用し、とり
いれることが出来る。

第５図は、本考案の、マグネツトを設けた点火
コイルの断面図を示したもので、電気鉄板１４を
介する、ケース１３の底部の、巻線支持台１５上
の、鉄芯３に巻線した二次巻線２、一次巻線１の
周囲に軸方向の極性に着磁した筒状や環状の永久
磁石４を、一次巻線１から発生する磁束を打消す
方向の極性に設ける。

一次回路は、キヤツプ１６に設けた、端子５か
ら一次巻線１をへて、端子６へ。

二次回路は、端子５から、二次巻線２をへて、出
力端子７へ。

開磁路型点火コイルの、一般的構造から、二次
巻線２の出力となる、二次巻線の巻き始めは、ケ
ース１３から絶縁された、鉄芯３に接続され、鉄
芯３に接するスプリング１７を介して、出力端子
７に至る構造が一般的である。従つて、二次回路
は、端子５から、二次巻線２を通り、鉄芯３に接
するスプリング１７をへて、出力端子７へ。

空隙部分に充填されたオイル１９は、絶縁と冷
却用で、シール１８でオイルの漏出を防ぐ。

（Ｇ）考案の効果 本考案の、マグネツトを設けた点火コイルを用
いた、以上の手段で、内燃機関等で用いられる、
電流遮断型誘導放電方式点火装置の、点火コイル
における一次巻線の、インダクタンスの作用で、
回転数の上昇に伴つて劣化する、立ち上がり特性
が、飛躍的に向上し、遮断電流の低下が補われて
低速回転から、高速回転に至る広い範囲の回転数
において、点火プラグに、強力なエネルギーの火
花を発生せしめることが可能となり、混合気の燃
焼効率が高まり、出力上昇と、燃料消費の節減に
資すると共に、排気ガスの浄化に対しても効果を
得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネツトを設けた点火コイルの主要
部の構造を示す断面図、第２図は本考案の点火コ
イルに用いる永久磁石の斜視図、第３図はマグネ
ツトを設けた点火コイルを用いた電流遮断型誘導
放電方式点火装置の実施例を示す回路図で、第４
図はその動作図、第５図はマグネツトを設けた点
火コイルの断面図である。 各、図面中、１は一次巻線、２は二次巻線、３
は鉄芯、４は永久磁石、５，６は一次巻線の端子
で、５は二次巻線の一端と共通端子、７は二次巻
線の出力端子、８は点火プラグ、９は漂遊容量、
１０はブレーカポイント、１１は蓄電器、１２は
電池、１３はケース、１４は電気鉄板、１５は巻
線支持台、１６はキヤツプ、１７はスプリング、
１８はシール、１９はオイルである。I₁は一次巻
線に流れる電流、I′₁は一次巻線に流れる電流の
飽和電流、ONはブレーカポイント閉、OFFはブ
レーカポイント開、Ｔは時間、HVは二次巻線に
発生する高電圧である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 鉄芯３に巻線した二次巻線２、一次巻線１の
   周囲に、軸方向の極性に着磁した筒状や環状の
   永久磁石４を、一次巻線１から発生する磁束を
   打消す方向の極性に装着した構造を特徴として
   成る、マグネツトを設けた点火コイル。 (2) 軸方向に複数に分割した永久磁石を、装着
   時、筒状に装着した、実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の、マグネツトを設けた点火コイ
   ル。 (3) 複数の環状の永久磁石を、軸方向に装着し
   た、実用新案登録請求の範囲第１項記載の、マ
   グネツトを設けた点火コイル、 (4) 柔軟な帯状の永久磁石を巻き付けた構造の、
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の、マグネ
   ツトを設けた点火コイル。