JPH0823344B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

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（エンジン）の点火栓に直接高電
圧を印加する点火コイルに関する。

［従来の技術］ 従来、イグナイタより点火信号を受けて高電圧を発生
する点火コイルは、エンジンに装着された点火栓から離
れた位置に設けられていたため、点火コイルと点火栓と
は高圧ケーブルを介して接続されていた。

この高圧ケーブルは、高電圧がエンジン回転に応じて
断続的に流れるため、高圧ケーブルから輻射ノイズを発
生するとともに、高電圧が長い高圧ケーブルを流れる間
に減衰する問題点を備えていた。

そこで、点火栓に接続されるプラグキャップにトラン
ス部分を組付け、そのトランス部分の１次コイルにイグ
ナイタから点火信号を供給して２次コイルで高電圧を発
生し、発生した高電圧を点火栓に直接印加してする点火
コイルが考案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ イグナイタには、セミトランジスタ式、フルトランジ
スタ式、コンデンサ放電式等がある。この中の例えば、
トランジスタ式のものは、制御回路の終段にパワートラ
ンジスタを備える。

このパワートランジスタは、形状が大きいのみなら
ず、点火栓の使用数必要とされるため、イグナイタの全
体の形状が大型化してしまう。このため、例えば自動車
に搭載する場合は狭い車両スペースにイグナイタを搭載
するスペースを見出す必要があり、搭載性が非常に悪い
問題点を備えていた。

また、イグナイタと点火コイルとは離れた位置に設け
られているため、イグナイタと点火コイルとの接続はリ
ード線を介して行なわれる。このため、イグナイタの発
生した電圧が点火コイルに供給される間に減衰してしま
う問題点を備えていた。

さらに、点火時は点火コイルの１次コイルに瞬間的な
高電圧が発生する。この発生した高電圧は１次コイルに
接続されたリード線にも発生するため、各点火コイルに
接続される複数のリード線を束ねて配線すると、他のリ
ード線に誤信号が誘導される可能性を備えていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、搭載性に優れ、イグナイタの発生した信号を減衰
することなく点火コイルに供給することのできる内燃機
関用点火コイルの提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、次の技術的手段
を採用する。

内燃機関用点火コイルは、底部に点火栓が装着される
内燃機関のプラグホール内に収容可能な筒状に形成さ
れ、その上部から径方向外側へ向けて突出して取付部が
一体的に形成されたケースと、このケース内に軸方向を
一致させて収容した鉄心、この鉄心の周囲に設けられた
１次コイルおよび２次コイルを有し、前記ケース内に収
容されたトランスと、このトランスとともに前記ケース
内に収容されて、前記トランスと前記ケースとの隙間を
満たす絶縁体と、前記ケースの下端部に設けられ、前記
ケース内の前記２次コイルの一端を点火栓の頭部端子に
接続する点火栓接続手段と、少なくとも信号入力端子と
前記１次コイルへの出力端子とを有するとともに、内部
に回路を収容し、前記ケースの上部に前記ケースと一体
的に設けられる回路部と、前記ケースの上部から径方向
外側へ向けて突出しており、前記ケース外において信号
源、ならびに電源に接続されるとともに、前記ケース内
において前記回路部と前記１次コイルとに接続される接
続手段とを備える。

そして、前記回路部内には、前記出力端子から前記１
次コイルへの通電を、前記信号入力端子に与えられる信
号に応答して断続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を制御するために前記信号入力
端子に与えられる信号を制御する半導体素子を有する補
助回路とを備えた１次コイル信号発生回路が収容され
る。

さらに、前記ケースの上部における前記取付部と前記
接続手段とは、同一径方向に整列することなく、互いに
斜めに位置する異なる径方向上において突出している。

［作用］ 内燃機関の運転状態に応じた点火信号が、外部の信号
源から１次コイル信号発生回路に伝えられると、１次コ
イル信号発生回路の半導体スイッチング素子が作動す
る。半導体スイッチング素子の発生した信号は長いリー
ド線を介すことなくトランスの１次コイルに供給され、
１次コイルの通電を断続する。すると、外部の電源から
供給されていた電力によって、２次コイルに高電圧が発
生する。２次コイルで発生した高電圧は、高圧ケーブル
を介すことなく点火栓接続手段から点火栓に印加され
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、半導体スイッチング素子は、長いリ
ード線を介すことなくトランスの１次コイルに接続され
るため、１次電流のような大電流を長いリード線に流す
ことがない。このため、半導体スイッチング素子の発生
した出力が減衰することなく１次コイルに供給される。
これにより、２次コイルは、１次コイルが通電の断続を
受けたとき、安定して設計値を高電圧を発生することが
できる。

半導体スイッチング素子や補助回路を搭載する１次コ
イル信号発生回路が点火栓の数に応じて分割されること
により、それぞれが小型化されるため、車両への搭載性
が大変優れる。

２次コイルで発生した高電圧は、高圧ケーブルを介す
ことなく直接的に点火栓に印加することができるため、
発生した高電圧を減衰することなく点火栓に供給するこ
とができる。

トランスで発生した高電圧を高圧ケーブルを介すこと
なく点火栓に印加することができるため、従来高圧ケー
ブルより発生していた輻射ノイズをなくすことができ
る。

また、軸方向に長くするトランスや点火栓接続手段を
収容するケースが、内燃機関のプラグホール内に埋設さ
れ、このケースが、ケース上端の取付部によって内燃機
関に固定される。このため、内燃機関から上方へ突出す
る内燃機関用点火コイルの突出寸法を大変小さく抑える
ことができ、内燃機関の上方に配置される車両ボンネッ
トの高さを低く抑えることができる。この結果、車両デ
ザインの制約を小さくできるとともに、車両の空気抵抗
を低く抑えることが可能になる。

さらに、内燃機関用点火コイルに点火信号を与える信
号源および電源の接続手段と、ケースを内燃機関に固定
する取付部とが、同一径方向に向けて突出することな
く、かつ互いが斜め方向に突出して配置されるため、接
続手段と取付部、あるいは接続手段から延びるリード線
と取付部との干渉が防がれる。

特に、多気筒内燃機関への適用を考えた場合、取付部
は、内燃機関の気筒の並び方向に沿って配置されるか、
もしくは並び方向と直交して配置されるから、接続手段
はカムシャフトに対して斜めに取り出されることとな
る。このため、接続手段から延びるリード線が、隣接す
るプラグホールに装着された点火コイルの上部、あるい
はその取付部と干渉する不具合を防止できる。この結
果、内燃機関用点火コイルは、内燃機関への取付性に優
れ、内燃機関からの突出量を抑えることができ、さらに
内燃機関が自動車用である場合には、ボンネットを低く
抑えられるという効果が得られる。

［実施例］ 次に、本発明の内燃機関用点火コイルを図面に示す一
実施例に基づき説明する。

第１図は自動車用のガソリンエンジン（内燃機関）の
断面図を示す。

本実施例のエンジン100は、吸気バルブ110を直接駆動
する吸気側カムシャフト120と、排気バルブ130を直接駆
動する排気側カムシャフト140とを備えたもので、点火
栓200は、燃焼室150の上方の、カムカバー160およびシ
リンダーヘッド170に設けられた筒状のプラグホール180
を介してシリンダーヘッド170に螺着されている。

エンジン100の点火時期に点火栓200に高電圧を供給す
る高電圧の発生手段として、本実施例では電流遮断式の
ものを採用する。

本実施例に適用する電流遮断式の高電圧発生手段は、
第２図の電気回路に示すように、トランジスタ点火式
で、１次コイル311および２次コイル312を備えたトラン
ス310と、イグナイタ320とからなる。

１次コイル311および２次コイル312の一端は、キース
イッチ330を介して車両バッテリー340（電源に相当）に
接続されている。また、１次コイル311の他端はイグナ
イタ320に接続され、２次コイルの他端は点火栓200に接
続される。

イグナイタ320は、電気制御回路350（信号源に相当）
と、その終段に設けられた１次コイル信号発生回路360
とからなる。

電気制御回路350は、エンジン100のクランク角度、エ
ンジン100の回転速度、エンジン100の負荷状態、冷却水
温など、エンジン100の運転状態を検出して各点火栓200
に応じた点火時期および閉路率を設定するマイクロコン
ピュータ351と、１次コイル信号発生回路360を制御する
pnp型のトランジスタ352からなる。

本実施例の１次コイル信号発生回路360は、npn型のパ
ワートランジスタ361（半導体スイッチング素子の一
例）と、定電流制御回路600（補助回路の一例）とから
なり、回路ケース362（以下、トランジスタケース、本
発明の回路部に相当）に収容されている。

パワートランジスタ361は、コレクタが１次コイル311
に接続され、ベースがトランジスタ352のエミッタに接
続され、エミッタがボディアースされる。これにより、
マイクロコンピュータ351がトランジスタ352のベースに
マイナスの信号を発生するとパワートランジスタ361の
ベースは通電されるため、１次コイル信号発生回路360
がトランス310へ１次コイル311を通電する点火信号を発
生する。一方、マイクロコンピュータ351がトランジス
タ352のベースにプラスの信号を発生するとパワートラ
ンジスタ361のベースは非通電とされるため、１次コイ
ル信号発生回路360がトランス310へ１次コイル311を非
通電とする点火信号を発生する。

定電流制御回路600は、電流検出抵抗610間で検出され
たパワートランジスタ361のエミッタ電流を抵抗620、63
0で分圧し、規定電流となるとトランジスタ640（半導体
素子の一例）によりパワートランジスタ361に負帰環が
かけられ、パワートランジスタ361のエミッタ電流を一
定電流に制御する。

この定電流制御回路600は集積化され、パワートラン
ジスタ361とともにトランジスタケース362内に収納され
る。

エンジン100のプラグホール180内には、点火コイル40
0が点火栓200に装着されている。

点火コイル400は、トランス310と、トランス310の２
次コイル312と点火栓200の頭部端子210とを接続する点
火栓接続手段である接続金具410と、パワートランジス
タ361を収納したアルミニューム製のトランジスタケー
ス362とを一体化したものである。なおトランジスタケ
ース362は、第３図に示すように、略菱形形状を呈した
フランジ363を備え、フランジ363の両端には穴364が設
けられている。また、トランジスタケース362の下面に
は、内部のパワートランジスタ361のコレクタに接続さ
れたコレクタ接続用オス端子510と、ベースに接続され
たベース接続用オス端子520（出力端子に相当）とが突
設して設けられており、パワートランジスタ361のエミ
ッタはトランジスタケース362に接続されている。

トランス310の１次コイル311および２次コイル312の
一端には共通なキースイッチ接続用メス端子530が取付
けられ、１次コイル311の他端にはコレクタ接続用オス
端子510と接続するコレクタ接続用メス端子511が取付け
られている。なお、１次コイル311の他端は接続金具410
に接続されている。

トランス310、接続金具410、コレクタ接続用メス端子
511およびキースイッチ接続用メス端子530は、筒状を呈
した樹脂性のケース430内に収納され、このケース430内
に注型樹脂420を注入硬化して形成される。なおキース
イッチ接続用メス端子530およびコレクタ接続用メス端
子511は、上端（第３図の上方）が樹脂420より突設する
ように設けられる。このケース430の上端には、トラン
ジスタケース362のフランジ363の形状に対応した鍔431
（取付部に相当）が設けられ、鍔431の両端には穴432が
設けられている。また、ケース430の点火栓200が接続さ
れる側の端部には、点火栓200の絶縁体220を内嵌する弾
力性を備えた筒状のブッシュ440が装着されている。

樹脂420の上端とケース430の内周とで構成されるスペ
ース450内では、ベース接続用オス端子520とＬ字形に設
けられたベース接続用メス端子521との接続が行なわれ
るとともに、キースイッチ接続用メス端子530とキース
イッチ接続用オス端子531の接続が行なわれる。なお、
ベース接続用メス端子521は、電気制御回路350のトラン
ジスタの352のコレクタとリード線522（信号源に接続さ
れる信号線に相当）を介して接続され、また、キースイ
ッチ接続用オス端子531は、キースイッチ330とリード線
532（電源に接続される電源線に相当）を介して接続さ
れる。

また、ケース430の上端には、スペース450内にリード
線522、532を導く切欠433が設けられ、また、リード線5
22、532には、この切欠433よりスペース450内に水等の
侵入を防ぐグロメット460（接続手段に相当）が設けら
れている。

次に、トランジスタケース362とケース430との取付に
ついて説明する。

エンジン100のプラグホール180内にブッシュ440を装
着したケース430を挿入し、エンジン100のシリンダーヘ
ッド170に締結された点火栓200の絶縁体220をブッシュ4
40内に圧入する。このとき、ケース430内の接続金具410
が点火栓200の頭部端子210に接続される。次に、ベース
接続用オス端子520とベース接続用メス端子521との接続
を行ない、キースイッチ接続用メス端子530とキースイ
ッチ接続用オス端子531の接続を行なう。次に、切欠433
にグロメット460を嵌める。次に、ベース接続用オス端
子520が接続用メス端子521に嵌め合わされるように、フ
ランジ363と鍔431とを合わせる。次に、フランジ363の
穴364と鍔431の穴432の位置を合わせるとともに、カム
カバー160のプラグホール180の周囲に設けられた螺子穴
161の位置を合わせる。そして、螺子470を穴364、432を
貫通させて螺子穴161に締結することにより、ケース430
とトランジスタケース362とが一体的に組付けられると
ともに、点火コイル400がプラグホール180内に固定され
る。

次に、上記作動を説明する。

キースイッチ330がONされると、電気制御回路350、ト
ランス310の１次コイル311および２次コイル312の一端
がバッテリー340に接続される。

電気制御装置350のマイクロコンピュータ351は、エン
ジン100のクランク角、回転速度、負荷状態、冷却水温
等のエンジン100の運転状態に応じてプラス信号および
マイナス信号を発生する。

マイクロコンピュータ351がマイナス信号を発生する
と、トランジスタ352がONし、リード線522を介してパワ
ートランジスタ361のベースが通電される。これによ
り、パワートランジスタ361がONし、１次コイル311が通
電される。

マイクロコンピュータ351は、点火時期に発生する信
号をマイナスからプラスに反転する。これにより、トラ
ンジスタ352がOFFし、トランジスタ361のベースが非通
電とされ、パワートランジスタ361がOFFする。パワート
ランジスタ361がOFFすると、１次コイル311を流れてい
た電流が遮断されるため、２次コイル312に高電圧が発
生する。そして、この２次コイル312で発生した高電圧
は接続金具410を介して点火栓200の頭部端子210に直接
印加される。これにより、点火栓200がエンジン200の燃
焼室150内で火花放電を発生する。

その後、マイクロコンピュータ351の出力はプラスか
らマイナスに反転し、上記を繰り返す。

本発明によれば、１次コイル信号発生回路360である
パワートランジスタ361の発生した出力が減衰すること
なく直接１次コイル311に供給することができるため、
２次コイル312は安定して設計値の高電圧を発生するこ
とができる。

トランス310で発生した高電圧を従来の高圧ケーブル
を介すことなく点火栓200に直接印加することができる
ため、発生した高電圧を減衰することなく点火栓200に
供給することができる。

トランス310で発生した高電圧を従来の高圧ケーブル
を介すことなく点火栓200に印加することができるた
め、従来高圧ケーブルより発生していた輻射ノズルをな
くすことができる。

１次コイル信号発生回路360が点火栓200の数に応じて
分割されて、螺子470によりエンジン100に装着されてい
るため、ある１つの１次コイル信号発生回路360が故障
した場合、その故障した１次コイル信号発生回路360の
みを交換すれば良いため、従来であれば、全ての１次コ
イル信号発生回路360を含めたイグナイタ全体を交換し
ていたのに比較して、故障修理費を大幅に押さえること
ができる。

電気制御装置350と１次コイル信号発生回路360とを接
続するリード線522には高電圧および高電流が発生しな
いため、このリード線522を束ねても、誤信号を誘発す
る可能性がない。

１次コイル信号発生回路360のパワートランジスタ361
は、パワートランジスタ361を収納するトランジスタケ
ース362がエンジンルーム内に露出するとともに、螺子4
70を介してカムカバー160に締結されるため、放熱性に
優れている。

点火コイル400はエンジン100のプラグホール180内に
収納され、下端がブッシュ440を介してエンジン100に締
結された点火栓200に支持されるとともに、上端が螺子4
70を介してカムカバー160に固着されるため、エンジン1
00の振動や、車両走行時の振動などを受けても、点火栓
200に確実に支持される。

（変形例） 上記実施例ではトランスを開磁路トランスで構成した
が、閉磁路トランス、半閉磁路トランスで構成しても良
い。

イグナイタにトランジスタ点火式を用い、終段のパワ
ートランジスタを１次コイル信号発生回路とした例を示
したが、イグナイタにコンデンサ放電点火式を用い、コ
ンデンサやサイリスタ等により１次コイル信号発生回路
を構成しても良い。

１次コイル信号発生回路をトランスとともに樹脂によ
りモールド成形しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用のガソリンエンジンの断面図、第２図
は電流遮断式の高電圧発生手段の電気回路図、第３図は
点火コイルの分解図である。 図中 100……ガソリンエンジン、120……吸気側カムシ
ャフト、140……排気側カムシャフト、160……カムカバ
ー、200……点火栓、200……頭部端子、300……点火コ
イル、310……トランス、311……１次コイル、312……
２次コイル、320……イグナイタ、340……車両バッテ
リ、350……電気制御回路、360……１次コイル信号発生
回路、361……パワートランジスタ、362……トランジス
タケース、410……接続金具、430……ケース、431……
鍔、450……スペース、460……グロメット、510……コ
レクタ、接続用オス端子、520……ベース接続用オス端
子、522、532……リード線、600……定電流制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底部に点火栓が装着される内燃機関のプラ
   グホール内に収容可能な筒状に形成され、その上部から
   径方向外側へ向けて突出して取付部が一体的に形成され
   たケースと、 このケース内に軸方向を一致させて収容した鉄心、この
   鉄心の周囲に設けられた１次コイルおよび２次コイルを
   有し、前記ケース内に収容されたトランスと、 このトランスとともに前記ケース内に収容されて、前記
   トランスと前記ケースとの隙間を満たす絶縁体と、 前記ケースの下端部に設けられ、前記ケース内の前記２
   次コイルの一端を点火栓の頭部端子に接続する点火栓接
   続手段と、 少なくとも信号入力端子と前記１次コイルへの出力端子
   とを有するとともに、内部に回路を収容し、前記ケース
   の上部に前記ケースと一体的に設けられる回路部と、 前記ケースの上部から径方向側へ向けて突出しており、
   前記ケース外において信号源、ならびに電源に接続され
   るとともに、前記ケース内において前記回路部と前記１
   次コイルとに接続される接続手段とを備え、 前記回路部内には、前記出力端子から前記１次コイルへ
   の通電を、前記信号入力端子に与えられる信号に応答し
   て断続する半導体スイッチング素子と、この半導体スイ
   ッチング素子を制御するために前記信号入力端子に与え
   られる信号を制御する半導体素子を有する補助回路とを
   備えた１次コイル信号発生回路が収容され、 前記ケースの上部における前記取付部と前記接続手段と
   は、同一径方向に整列することなく、互いに斜めに位置
   する異なる径方向上において突出している ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 【請求項２】前記補助回路は、前記半導体スイッチング
   素子の出力を一定電流に制御する定電流制御回路である ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
   関用点火コイル。