JPH03211710A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

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］ 本発明は内燃機関用点火コイルに関し、特に磁気回路に
永久磁石を介装して圧力電圧を増大する点火コイルに係
る。

［従来の技術］ 内燃機関の点火装置は、一般的に点火コイルの一次電流
を断続し、コイル内の磁束変化に応じて一次側に発生す
る高電圧を点火プラグに供給し気筒内の混合気に点火す
るものである。

上記点火コイルに関しては、近時の内燃機関の高出力化
に伴ない、出力電圧、放電エネルギーの増大が要求され
る。このため、コアの断面積を増加させ、コアに巻回す
る二次コイルの巻数を増加させるといった対応が必要と
なるが、そうすると点火コイルが大型となり点火装置全
体としての小型化の要請に反することとなる。

実開昭４８−４９４２５号公報にも、二次コイルの出力
電圧を増大するためには二次コイルの巻線数を多くする
か、磁心を通る磁束を多くすることが必要である旨説明
されている。同公報においては、これを解決する手段と
して、スイッチが閉成された際に発生する磁化の方向と
反対方向の磁化力を持つ磁石を磁路即ち磁気回路に挿入
した点火コイルが提案されている。同様に、特公昭４１
−２０８２号公報にも鉄心即ちコアのＭｉ路に、次コイ
ルによる磁束と差動する磁束、即ち反対方向の磁束を与
える永久磁石を設けた点火コイルが開示されている。そ
の他特開昭５９−１６７００６号、特開昭６０−２１８
８１０号公報にも、コアに設けた空隙に永久磁石を配置
した点火コイルが開示されている。

上記何れの従来技術においても、一次コイル及び二次コ
イルが巻回されたコアに対し、両コイルが巻回された部
分以外の箇所に一つ又は二つの空隙を形成し、この空隙
に永久磁石を介装することとしている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように永久磁石を磁気回路に介装した点火コイル
においては、一次電流断続時の磁束変化が大となり、二
次コイルに発生する出力電圧が従前の点火コイルに比し
大となる。しかし、これらの点火コイルにおいては、一
次コイル通電時に生ずる漏洩磁束が多いため、折角増加
した磁束の多くが相殺され磁束の増加は僅かとなる。こ
の対策として、部分したコアを、一次コイル内で永久磁
石を介して接合した構成とすることにより漏洩磁束が抑
えられる。例えば、一次コイルの巻線を巻回した筒体の
ボビンの中空部内に永久磁石を挿入し、両端からコアを
挿入してボビン内で永久磁石を挟持する態様とすること
が考えられる。

然し乍ら、一次コイルの内外に亘ってコアが存在し、且
つ一層コイル内のコアと一層コイル外のコアとの距離が
短い場合には、依然磁束の漏洩が生じ所期の点火性能を
確保できなくなるおそれがある。第４図はこのような状
況を育成要素法（ＦＥＭ）によって解析した結果を示す
もので、一次コイル２１によってコア１０内に磁束が形
成されており、しかも一次コイル２１内のコア１０ａか
ら一層コイル２１外のコアｔａｂに対し、永久磁石１８
を介して接合した部分を中心に漏洩磁束が発生している
のが確認できる。尚、第４図においてコア１０の外面か
ら一点鎖線で示す部分までは空気層としている。

ところで、内燃機関の点火装置の小型化の要請は増々厳
しくなり例えば特開昭６３−１０９２６５号公報に記載
のように、点火コイルを点火プラグに直接装着する技術
が提案されており、更に点火コイルをシリンダへラドカ
バー内に収容することが要求されている。この要求に応
するべく点火コイルの一層の小型化が企図されるが、そ
うすると新たな問題が惹起することとなる。例えば、第
４図に示すように一層コイルの内外に亘ってコアが存在
する構成にあっては、一次コイル内外のコア間の距離が
短くなるので、一次コイル内で永久磁石を介してコアを
接合することとしても前述のように漏洩磁束が大となり
、二次コイルの出力電圧、放電エネルギーといった点火
性能の低下が不可避となる。

そこで、本発明は内燃機関に装着される点火コイルに関
し、磁束の漏洩を抑え、点火性能を維持しつつ点火コイ
ルの一層の小型化を図ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は複数の鋼板を積層
して成るコアと、該コアに巻回した一層コイル及び二次
コイルとを備え、前記一次コイルへの通電電流を断続し
て前記二次コイルに高電圧を誘起する内燃機関用点火コ
イルにおいて、前記一次コイルによって発生する磁束と
反対方向の磁束を発生する永久磁石を前記一次コイル内
に配置し、前記コアが前記永久磁石を含み磁気回路を形
成すると共に、前記コアの少くとも前記一次コイル内の
前記鋼板積層面に直交する面に沿って金属薄板を設ける
こととしたものである。

上記コアは、Ｃ字状の珪素鋼板を積層した一対のＣ字状
コアとし、該一対のＣ字状コアの各々の脚部の端面が対
向するように配！すると共に該各々の脚部の前記一次コ
イル内に位置する端面間に前記永久磁石を挟持し、該永
久磁石を介して対向する前記各々の脚部の軸方向の両側
面に当接するように夫々前記金属薄板を設けることとす
るとよい。

［作用コ 上記のように構成された本発明の点火コイルにおいては
、コアは永久磁石を含み磁気回路を形成し、永久磁石か
らは一層コイルによる磁束と反対方向の磁束が発生して
いる。

而して、一次コイルに供給される一次電流が断続するこ
とによりコアに磁束変化か生じ、二次コイルに高電圧が
話起される。このとき、一次コイル内のコアの鋼板積層
面に直交する面に沿って金属薄板か設けられているので
、一次コイル外のコアに向かう磁束により金属薄板内に
渦電流が発生し、一次コイル外への磁束の漏洩か抑えら
れる。

これにより二次コイルに対する所定の鎮交磁束変化が得
られ、所定の出力電圧が確保される。

［実施例］ 以下、本発明の点火コイルの望ましい実施例を図面を参
照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の点火コイルの一実施例を示
すもので、点火コイル１は、永久磁石１８を含み磁気回
路を形成するコア１１．１２に一層コイル２１及び二次
コイル２２が巻装されて成る。

一層コイル２１は一層ボビン２３に巻回され、一次コイ
ル２２は二次ボビン２４に巻回されている。尚、この二
次コイル２２は図示は省略するが複数のセクションに分
割されて巻回されている。

一次ボビン２３及び二次ボビン２４は合成樹脂により夫
々断面略矩形の筒体に形成され、前者が後者の中空部に
収容されるように形成されている。

尚、一次ボビン２３及び二次ボビン２４の断面形状は円
形等地の形状としてもよい。

コア１１及びコア１２は何れも軸方向に方向性を有する
方向性又は無方向性の珪素鋼板の積層体で、正面視Ｃ字
状に形成され、各々の脚部１１ａ、ｌｌｂ、１２ａ、１
２ｂが第１図に示すように接合されて磁気的に結合され
る。尚、方向性珪素鋼板を用いる場合には、第１図に示
すように軸方向に直交する方向のコア１１及びコア１２
の断面積は磁束密度の低下を補償するため軸方向の断面
積より犬とされる。また、コア１１．１２の軸方向に直
交する断面の断面積は永久磁石１８の軸方向に直交する
断面の断面積より小となっている。

永久磁石１８は一層コイル２１の通電時にコア１１．１
２内に発生する磁束の方向と反対の方向の磁束を発生す
るように、一次ボビン２３の中空部内に収容、配置され
ている。永久磁石１８としてはサマリウム−コバルト（
Ｓｍ−Ｃｏ）系の金属の焼結体の希土類マグネットが用
いられるが、希土類プラスチックマグネットを用いるこ
ととしてもよい。

上述のように永久磁石１８は一層ボビン２３の中空部内
に収容されており、その軸方向に直交する断面の断面積
がコア１１の軸方向に直交する断面の断面積より大であ
るため、コア１１．１２の脚部！Ｉａ、１２ａの鋼板積
層面に直交する側面と一層ボビン２３中空部の内壁面と
の間には空隙が形成されるが、この空隙に金属薄板１３
ａ乃至１３ｄが介装されている。金属薄板１３ａ、１３
ｂは永久磁石１８を介して金属薄板ｔ３ｃ、１３ｄと分
離された形となっている。また、第２図に明らかなよう
にコア１１．１２の一層ボビン２３及び二次ボビン２４
の外側に位置する脚部１１ｂ、１２ｂの鋼板積層面と直
交する両側面にも金属薄板１３ｅ、１３ｆが設けられて
いる。これら金属薄板１３ａ乃至１３ｆの材料としては
磁束密度が高く鉄損の小さい材質が好ましく、例えば方
向性あるいは無方向性の珪素鋼板を用いれば安価で良好
な特性が得られる。あるいは、高価であるが、コア１１
．１２と共に、飽和磁束密度が高く透磁率も高い磁性材
Ｆｅ−Ｃｏ合金（例えば、商品名パーメンジュール）で
形成することとしてもよい。

上記のコア１１，１２、一次コイル２１、二次コイル２
２、金属薄板１３ａ乃至１３ｆ等はケース３０内に収容
されており、第２図に示すように金属薄板１３ｆはケー
ス３０の内壁に形成された凹部に嵌着されている。一次
コイル２１の一端は図示しないバッテリに接続され、他
端は図示しない制御回路、通称イグナイタに接続される
。二次コイル２２の一端は一層コイル２１の一端と共に
バッテリに接続され、他端はケース３０に一体成形され
た二次コネクタ３２中の図示しない電極に接続され、後
述するように第３図に示す点火プラグ４０に電気的に接
続される。ケース３０内には熱硬化性の合成樹脂が充填
、硬化されて樹脂部３１が形成される。これにより、一
次コイル２１及び二次コイル２２が含侵固着されると共
に二次コイル２２の出力高電圧に耐え得る絶縁性が確保
される。

上記の構成になる点火コイル１の一層コイル２１に対し
、図示しない制御回路により一次電流が供給され、これ
が所定の周波数で断続されると永久磁石１８を含む磁気
回路に磁束変化が生ずる。これにより二次コイル２２に
所定の高電圧が発生し、この高電圧は二次コネクタ３２
から直接点火プラグ４０に供給される。

この場合において、コア１１とコア１２との間に介装さ
れた永久磁石１８により大きな有効磁束変化を得ること
ができる。従って、コア１１及びコア１２の軸方向に直
交する断面の断面積が小さくても二次コイル２２に対し
ては所定の鎮交磁束変化が確保され、所定の出力電圧が
得られる。

永久磁石１８が介装された部分では磁気回路としては分
離された形となっており、また永久磁石１８によって形
成される磁界と一層コイル２１によって形成される磁界
とが反発しあい分散する傾向にあるので、前述のように
この部分を中心に磁束の漏洩が生じ得る。特に、第４図
に示すように、一次コイル２１及び二次コイル２２を介
して対峙する脚部１１ａ、１２ａと脚部１１ｂ、１２ｂ
との間の間隙が小さい場合には磁束の漏洩が生じ易くな
る。

本実施例においては漏洩磁束の流れに対し板面が直交す
るように金属薄板１３ａ乃至１３ｄが配置されているの
で、この漏洩磁束によって金属薄板１３ａ乃至１３ｄに
渦電流が発生し、一次コイル２１外への磁束の漏洩が抑
えられる。従って、コア１１．１２内の主磁束流れを有
効に活用することができ、磁束の漏洩による点火性能の
低下を防止することができる。また、一次コイル２１及
び二次コイル２２の外側に位置するコア１１゜１２の脚
部１１ｂ、１２ｂの両側面にも金属薄板１３ｅ、１３ｆ
が設けられているので、後述する第３図のプラグチュー
ブ４１への磁束の漏洩も防止される。

しかも、前述のように金属薄板１３ａ乃至１３ｆは珪素
鋼板で構成されており、これらも磁気回路を構成しコア
として機能するので、点火性能が向上する。即ち、金属
薄板１３ａ乃至１３ｆが磁性材料で構成されておれば磁
束の漏洩防止のみならず点火性能の向上を図ることがで
きる。

第３図は上記の構成になる点火コイル１を内燃機関のシ
リンダへラドカバーに装着した実施例を示すもので、−
気筒のシリンダヘッド部の断面を示している。本実施例
における内燃機関５０は直列に並設された複数の気筒（
図示せず）を備え、各気筒毎に点火コイル１が装着され
ている。

シリンダヘッド５２の吸気弁５６と排気弁５７の間には
、オイル室５５から燃焼室５１に向って段付の取付孔５
４が形成されている。この取付孔５４の燃焼室５１側の
小径孔に点火プラグ４０が螺着され、その電極部が燃焼
室５１内に露出した状態で固定されている。

一方、シリンダへラドカバー５３の頂部に、取付孔５４
のオイル室５５への開口部に対向して開口する挿通孔５
８が形成されており、挿通孔５８の内面に段部が形成さ
れている。この挿通孔５８を介して、金属製筒状部材の
プラグチューブ４１が取付孔５４内に挿嵌され、その一
端が取付孔５４下端近傍に圧入等によって固着されてい
る。

プラグチューブ４１の他端は挿通孔５８からシリンダへ
ラドカバー５３の外方に突出し、その先端部に螺子溝が
形成されている。

そして、円環状のシール部材５９がプラグチューブ４１
に嵌合されシリンダへラドカバー５３の挿通孔５８内の
段部に配置された後、ナツト４２がプラグチューブ４１
の螺子溝に螺合される。このナツト４２によりシール部
材５９が挿通孔５８の段部及びプラグチューブ４１の外
周面に押圧され、挿通孔５８がシールされる。これによ
りプラグチューブ４１内の収容室とオイル室５５は完全
に分離され、オイル室５５内のオイル飛沫がプラグチュ
ーブ４１内に侵入することはない。このプラグチューブ
４１内の収容室に、点火コイル１及びその先端の二次コ
ネクタ３２に一端が連結された円筒体の連結部材４３が
挿嵌され、点火プラグ４０の端子部に連結部材４３の他
端が接続される。これにより点火コイル１と点火プラグ
４ｏが連結部材４３を介して電気的に接続される。

而して、内燃機関５０の回転に応じ所定の順序で出力さ
れる点火信号により点火コイル１の一次電流が制御され
、二次コイル２２に所定の高電圧が発生する。この高電
圧はそのまま二次コネクタ３２及び連結部材４３を介し
て点火プラグ４０に印加され、点火プラグ４０の先端の
電極部において火花放電が生じ、燃焼室５１内の圧縮混
合気が着火される。この間、点火コイル１内で発生する
磁束は、前述のように金属薄板１３ａ乃至１３ｆの存在
によりプラグチューブ４１への漏洩が防止され、所定の
出力電圧が確保される。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているので、以下に記載
する効果を奏する。

即ち、本発明の点火コイルによれば、コアが挿通する一
層コイル内に永久磁石が設けられており、二次コイルの
鎖交磁束変化が大となると共に、コアの鋼板積層面に直
交する面に沿って設けられた金属薄板により漏洩磁束が
抑えられるので、所定の出力電圧が確保される。而して
、所定の点火性能を維持しつつ点火コイルを小型に形成
することができ内燃機関への装着が容易となる。

また、上記金属薄板を例えば珪素鋼板といった磁性材料
で構成すれば更に点火性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の点火コイルの縦断面図、３
４２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線断面図、第３図は本発
明の一実施例の点火コイルを装着した内燃機関の縦断面
図、第４図は金属薄板を具備しない点火コイルの磁束分
布を示す縦断面図である。 ・・・点火コイル、　　　　１１．１２・・・コア。 ３ａ−１３ｆ・・・金属薄板。 ８・・・永久磁石、　　２１・・・一次コイル。 ２・・・二次コイル、　　２３・・・一次ボビン。 ４・・・二次ボビン、　　３０・・・ケース。 １・・・樹脂部、　　４０・・・点火プラグ。 １・・・プラグチューブ、　　４３・・・連結部材。 ０・・・内燃機関

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の鋼板を積層して成るコアと、該コアに巻回
   した一次コイル及び二次コイルとを備え、前記一次コイ
   ルへの通電電流を断続して前記二次コイルに高電圧を誘
   起する内燃機関用点火コイルにおいて、前記一次コイル
   によって発生する磁束と反対方向の磁束を発生する永久
   磁石を前記一次コイル内に配置し、前記コアが前記永久
   磁石を含み磁気回路を形成すると共に、前記コアの少く
   とも前記一次コイル内の前記鋼板積層面に直交する面に
   沿って金属薄板を設けたことを特徴とする内燃機関用点
   火コイル。
2. （２）前記コアがＣ字状の珪素鋼板を積層した一対のＣ
   字状コアであって、該一対のＣ字状コアの各々の脚部の
   端面が対向するように配置すると共に該各々の脚部の前
   記一次コイル内に位置する端面間に前記永久磁石を挟持
   し、該永久磁石を介して対向する前記各々の脚部の軸方
   向の両側面に当接するように夫々前記金属薄板を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火コイル
   。