JPH10335163A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関本体のプラグ取付孔内に配設される点火
コイルにおいて、その大型化を招くことなく、絶縁破壊
の発生を防止して耐久性を向上させる。 【解決手段】 略円柱状をなす点火コイル１３は、エン
ジンのシリンダヘッド１１に形成されたプラグ取付孔１
２内に挿入され、点火プラグ３３に接続されている。点
火コイル１３は、中心に配置された内部コア２０と、同
コア２０の外周に設けられた１次コイル２３及び２次コ
イル２８とを備える。２次コイル２８の外周は絶縁層３
０によって被覆されている。絶縁層３０は熱硬化性樹脂
材料であるエポキシ樹脂のみによって形成されている。
絶縁層３０には円筒状の外部コア３１が外嵌されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関用点火
コイルに係り、詳しくは、機関本体に形成されたプラグ
取付孔内に配設される内燃機関用点火コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、エンジン１００に設けられた点
火装置を示す概略構成図である。同図に示すように、エ
ンジン１００のシリンダヘッド１０１に形成されたプラ
グ取付孔１０１ａ内には、各気筒の燃焼室１０２に対応
して点火プラグ１０３がそれぞれ設けられている。各点
火プラグ１０３は高圧コード１０４を介してディストリ
ビュータ１０５にそれぞれ接続されている。また、ディ
ストリビュータ１０５は点火コイル１０６に接続されて
いる。この点火コイル１０６は、バッテリ１０７の電圧
（通常、１２Ｖ）を３０ｋＶ以上の高電圧にまで昇圧す
るための変圧器として機能する。

【０００３】上記のような点火装置にあっては、電子制
御装置１０８において生成された点火信号に基づきイグ
ナイタ１０９によって点火コイル１０６の１次コイル
（図示略）に流れる電流が断続制御される。そして、こ
の断続制御によって点火コイル１０６の２次コイル（図
示略）に発生した高電圧がディストリビュータ１０５に
よって各点火プラグ１０３に順次配電される。

【０００４】上記点火装置では、点火コイル１０６に発
生した高電圧をディストリビュータ１０５によって各点
火プラグ１０３に配電するようにしているが、近年で
は、図４に示すように、各点火プラグ１０３に対応して
点火コイル１０６をそれぞれ設けることにより、ディス
トリビュータを不要とした、いわゆるＤＬＩ点火方式
（Distributor Less Ignition system）を採用した点火
装置が提案されている。この装置にあっては、ディスト
リビュータの他、同ディストリビュータから点火プラグ
１０３に高電圧を供給するための高圧コードが不要にな
る。

【０００５】ところで、図４に示す点火装置にあって
は、点火コイル１０６をエンジン１００のシリンダヘッ
ド１０１に取り付けるようにしているが、このような構
成ではエンジン１００の大型化を招くことになる。

【０００６】そこで、このようなエンジン１００の大型
化を回避するために、点火コイル１０６をプラグ取付孔
１０１ａ内に配設するようにした構成を採用することが
考えられる。特開平８−２７３９４９号公報には、この
ような構成に適用し得る棒状の点火コイル１０６が記載
されている。

【０００７】この点火コイル１０６は、図５に示すよう
に、熱可塑性樹脂からなる筒状のケース２００と、同ケ
ース２００内に設けられた棒状の中心鉄心２０１と、こ
の中心鉄心に外嵌されたボビン２０２と、ケース２００
に外嵌された外装鉄心２０３とを備えている。ボビン２
０２には１次巻線２０４及び２次巻線２０５がそれぞれ
巻かれている。このボビン２０２と１次巻線２０４によ
り１次コイル２０６が構成され、また、同ボビン２０２
と２次巻線２０５により２次コイル２０７が構成されて
いる。

【０００８】ケース２００の内部には、ボビン２０２等
を固定するとともに同ケース２００内における絶縁性を
確保するため、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が充填
硬化されることにより絶縁層２０８が形成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、熱可塑性樹
脂及び熱硬化性樹脂のように異種材料を密着させる場
合、その密着力は比較的弱くなる。このため、上記点火
コイル１０６において、ケース（熱可塑性樹脂）２００
内に充填されたエポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）が硬化時
の収縮に伴って中心側に移動した際に、同ケース２００
と絶縁層２０８との間に微少な空隙が形成される場合が
ある。そして、このような空隙の内部では絶縁抵抗が低
くなることから放電が発生するおそれがある。このよう
な放電が発生した場合、以下のような問題が生じる。

【００１０】図６は、図５に示す点火コイル１０６のＡ
部を拡大して示している。同図（ａ）に示すように、ケ
ース２００と絶縁層２０８との間に形成された空隙２１
０内に放電が発生すると、最初にケース２００に焼損が
進行する。一般に、ケース２００の材料である熱可塑性
樹脂は絶縁層２０８の材料である熱硬化性樹脂と比較し
て焼損に対する耐久性が低いからである。そして、図６
（ｂ）に示すように、ケース２００が焼損して絶縁層２
０８から外装鉄心２０３に至る空隙２１０が形成される
一方で、絶縁層２０８においても同様に焼損が進行す
る。そして、図６（ｃ）に示すように、２次コイル２０
７（２次巻線２０５）から外装鉄心２０３に至る空隙２
１０が形成されてしまうと、点火コイル１０６に絶縁破
壊が生じ、同点火コイル１０６の耐久性が著しく低下し
てしまうという問題が生じる。

【００１１】そこで、例えば、ケース２００の厚みや絶
縁層２０８の厚みを大きくして、高電圧が発生する２次
コイル２０７と略接地電位にある外装鉄心２０３との間
の距離を増大させることにより、前記空隙２１０におけ
る電位勾配を小さくして放電の発生を抑制することが考
えられる。

【００１２】しかしながら、このような構成変更は、必
然的に点火コイル１０６の大型化を招くことから、上記
のようにプラグ取付孔１０１ａ内に配設される点火コイ
ル１０６に適用することは望ましくない。点火コイル１
０６において許容される形状変更は、プラグ取付孔１０
１ａの大きさによって限定されているからである。

【００１３】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、機関本体のプラグ取付孔内
に配設される点火コイルにおいて、その大型化を招くこ
となく、絶縁破壊の発生を防止して耐久性を向上させる
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、内燃機関の機関本体に形成
されたプラグ取付孔内に取り付けられた点火プラグに対
して点火用電圧を供給すべく前記プラグ取付孔内に配設
される内燃機関用点火コイルにおいて、内部コアと、該
内部コアの外周に設けられたコイルと、該コイルを被覆
する単一の材料からなる絶縁層と、該絶縁層に外嵌され
た外部コアとを備えたことをその趣旨とする。

【００１５】上記構成において、絶縁層は単一の材料か
ら形成されているため、空隙が形成され易い異種材料の
界面が存在しない。従って、絶縁層内に存在する空隙が
減少し、同空隙に放電が発生することに起因した絶縁層
の焼損が抑制される。

【００１６】上記目的を達成するために、請求項２記載
の発明は、請求項１に記載した内燃機関用点火コイルに
おいて、絶縁層は、熱硬化性樹脂材料からなることをそ
の趣旨とする。

【００１７】上記構成によれば、請求項１に記載した発
明の作用に加えて、機関本体やコイルの熱による絶縁層
の熱変形及び溶融が抑制される。更に、一般に、熱硬化
性樹脂材料は例えば熱可塑性樹脂材料と比較して絶縁抵
抗が大きいため、その絶縁性能が向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両に搭載された
４気筒エンジンに設けられる点火コイルとして具体化し
た実施形態について図１及び図２を参照して説明する。

【００１９】図１に示すように、エンジン１０のシリン
ダヘッド１１には、各気筒の燃焼室（図示略）に通じる
４つのプラグ取付孔１２が形成されている。このプラグ
取付孔１２内に挿入された点火プラグ３３（図２に示
す）は、その下部が燃焼室内に突出するようにしてシリ
ンダヘッド１１に固定されている。

【００２０】点火コイル１３は、その上方に位置する接
続部１４と、同接続部１４の下方に位置する円柱状の挿
入部１５とによって構成されている。点火コイル１３
は、挿入部１５が各プラグ取付孔１２内に挿入され、同
挿入部１５の下部が点火プラグ３３の上部に嵌合される
ことによって、各プラグ取付孔１２内に固定されてい
る。これら点火コイル１３は車両に設けられた制御装置
１６にそれぞれ接続されている。また、接続部１４には
イグナイタ（図示略）が内蔵されるとともに、その側部
には点火コイル１３と制御装置１６とを信号線を介して
接続するためのソケット１７が形成されている。

【００２１】図２は点火コイル１３を示す断面図であ
る。点火コイル１３は、その中心に円柱状をなす内部コ
ア２０を有している。この内部コア２０は強磁性材料で
ある硅素鋼板を複数枚積層することにより形成されてい
る。

【００２２】この内部コア２０の外周には絶縁テープ２
１が巻かれ、更に、この絶縁テープ２１上に１次巻線２
２が積層して巻かれることにより１次コイル２３が構成
されている。このように、本実施形態における１次コイ
ル２３はボビンレス構造を有している。

【００２３】１次コイル２３には略円筒状をなす２次ボ
ビン２５が外嵌されている。この２次ボビン２５は、耐
熱性及び耐絶縁性に優れた変成ポリフェニレンエーテル
（ＰＰＥ）により形成されている。この２次ボビン２５
の外周には複数のフランジ２６が形成されており、各フ
ランジ２６間には２次巻線２７が積層して巻かれてい
る。これら２次ボビン２５及び２次巻線２７により２次
コイル２８が構成されている。

【００２４】この２次コイル２８の外周は全周にわたっ
て絶縁層３０によって被覆されている。この絶縁層３０
は熱硬化性樹脂材料であるエポキシ樹脂により形成され
ている。また、前記接続部１４も同様にエポキシ樹脂に
よって形成されている。絶縁層３０の外周には円筒状を
なす外部コア３１が外嵌されている。この外部コア３１
は内部コア２０と同様に硅素鋼板によって形成されてい
る。

【００２５】挿入部１５の下方内部にはその軸方向に延
びる取付孔（図示略）が形成されるとともに、２次コイ
ル２８と電気的に接続された出力端子（図示略）が設け
られている。そして、点火プラグ３３の上部端子は、取
付孔に嵌合されるとともに出力端子に接触して電気的に
接続されている。

【００２６】上記点火コイル１３を製造する際には、前
記内部コア２０、各コイル２３，２８、イグナイタ等の
各部品を成形機の型内に配置し、同型内にエポキシ樹脂
を充填させて硬化させた後、更にこれを図２に示す形状
となるように機械加工する。その後、絶縁層３０の外周
に外部コア３１を外嵌させる。成形方法は射出成形或い
は真空成形のいずれであってもよいが、２次巻線２７の
各素線間における空隙の発生を防止するうえでは真空成
形を採用することが望ましい。また、型は金属製の他、
樹脂製の型を採用することができる。樹脂製の型を採用
した場合には、離型性を向上させるために、型の内周面
にテフロンコート処理することが望ましい。

【００２７】或いは、以下のような製造方法を採用する
こともできる。例えば、イグナイタ等を内蔵する接続部
１４を予め機械加工等によって形成し、その接続部１４
を内部コア２０、各コイル２３，２８等とともに挿入部
（外部コア３１を除く）１５の外形と同形状の凹部を有
した型内に配置する。そして、この型内にエポキシ樹脂
を充填して硬化させることにより、挿入部１５を接続部
１４と一体に形成して点火コイル１３を製造するように
してもよい。

【００２８】或いは、絶縁層３０の外周部分に相当する
円筒材をエポキシ樹脂を押出成形することにより形成す
る。そして、この円筒材をイグナイタ等を内蔵する接続
部１４と接合させるとともに、円筒材の内部に内部コア
２０等の部品をそれぞれ配置する。その後、同円筒材の
内部にエポキシ樹脂を充填して硬化させることによって
点火コイル１３を製造するようにしてもよい。この製造
方法を採用すれば、絶縁層３０を形成するための型が不
要になる。

【００２９】以上のようにして製造された点火コイル１
３にあっては、制御装置１６からの点火信号に基いて１
次コイル２３に流れる電流がイグナイタによって断続制
御されることにより、２次コイル２８においてバッテリ
５０の電圧（１２Ｖ）が点火用電圧（３５ｋＶ）にまで
昇圧される。そして、この点火用電圧が点火プラグ３３
に供給されると、同点火プラグ３３の電極（図示略）間
に火花が生じて燃焼室内の混合気が着火される。

【００３０】前述したように２次コイル２８に点火用電
圧が発生すると、同２次コイル２８と略接地電位に保持
される外部コア３１との間に極めて大きな電位勾配が生
じる。このため、２次コイル２８と外部コア３１との間
にある絶縁層３０内に空隙が存在していると、その空隙
内に放電が発生して絶縁層３０が焼損するおそれがあ
る。また、この焼損が進行した場合には、２次巻線２７
と外部コア３１とを連通する空隙が絶縁層３０内に形成
され、同空隙において点火コイル１３の絶縁破壊が生じ
るおそれがある。

【００３１】例えば、熱可塑性樹脂からなるケースの内
部に熱硬化性樹脂を充填させて硬化させた場合には、ケ
ースの内周面と熱硬化性樹脂との間の密着性が悪いた
め、同樹脂が硬化収縮する際に両者の間に上記のような
空隙が形成されやすい。また、前述したように、ケース
や熱硬化性樹脂の厚みを大きくして、２次巻線２７及び
外部コア３１間の電位勾配を小さくするようにした構成
にあっては、上記のような放電の発生は抑制されるもの
の、点火コイル１３の大型化を招くことになる。

【００３２】この点、本実施形態によれば、絶縁層３０
を単一の材料であるエポキシ樹脂のみによって形成する
ようにしているため、同絶縁層３０において２次巻線２
７と外部コア３１との間の部分に空隙が形成され易い異
種材料の界面が存在していない。このため、絶縁層３０
内の空隙が減少し、同空隙内の放電に起因した絶縁層３
０の焼損が抑制される。その結果、本実施形態によれ
ば、点火コイル１３の絶縁破壊を防止して、その耐久性
を向上させることができる。また、本実施形態に係る点
火コイル１３は、大型化を招くことなく絶縁破壊を防止
できるため、プラグ取付孔１２内に配設される点火コイ
ル１３に好適である。

【００３３】更に、本実施形態では、絶縁層３０を形成
する材料として熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を採用
するようにしている。従って、絶縁層３０の熱変形や溶
融が抑制される。例えば、絶縁層３０を熱可塑性樹脂に
よって構成した場合には、プラグ取付孔１２内において
絶縁層３０がシリンダヘッド１１や１次コイル２３或い
は２次コイル２８の熱によって熱変形或いは溶融してし
まうことが考えられ、この場合にはエンジン１０のメン
テナンス性を著しく低下させてしまう。本実施形態によ
れば、このような絶縁層３０の熱変形や溶融が発生しな
いため、上記のようなメンテナンス性の低下を回避する
ことができる。

【００３４】また、一般に、エポキシ樹脂等の熱熱硬化
性樹脂は例えば熱可塑性樹脂と比較して絶縁抵抗が大き
い。このため、本実施形態によれば、絶縁層３０におけ
る絶縁破壊が更に抑制され、点火コイル１３の耐久性を
更に向上させることができる。

【００３５】上記実施形態は以下のように構成を変更し
て実施することもできる。このように構成を変更しても
上記実施形態と略同等の作用効果を奏することができ
る。 ・上記実施形態では、内部コア２０の外周に絶縁テープ
２１を介して１次巻線２２を巻き、その１次巻線２２の
外周に２次巻線２７が巻かれた２次ボビン２５を外嵌す
るようにしている。これに対して、内部コア２０にボビ
ンを外嵌するとともに、この同一のボビンに１次巻線及
び２次巻線を巻いて１次コイル及び２次コイルを構成す
るようにしてもよい。また、２次コイル２８を１次コイ
ル２３よりも内部側に配設することもできる。

【００３６】・上記実施形態では、点火コイル１３の接
続部１４にイグナイタを内蔵するようにしたが、このイ
グナイタは同点火コイル１３の外部に設けられるもので
あってもよい。

【００３７】・前記絶縁層３０を形成するエポキシ樹脂
中にガラス繊維等の強化材を添加するようにしてもよ
い。このように、エポキシ樹脂中に強化材を添加するこ
とは、プラグ取付孔１２内に配設されるために絶縁層３
０の厚みが制限される点火コイル１３の剛性を増大させ
るうえで有効である。

【００３８】・上記実施形態では、絶縁層３０を熱硬化
性樹脂であるエポキシ樹脂により形成するようにした
が、例えば、熱可塑性樹脂により同絶縁層３０を形成す
ることもできる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載した発明では、絶縁層を
単一の材料から形成するようにしている。従って、空隙
が形成され易い異種材料の界面が絶縁層内に存在しない
ため、同絶縁層内に存在する空隙が減少し、空隙内の放
電に起因した絶縁層の焼損が抑制される。その結果、本
発明によれば、点火コイルの大型化を招くことなく、絶
縁破壊の発生を防止して、その耐久性を向上させること
ができる。

【００４０】請求項２に記載した発明では、絶縁層を熱
硬化性樹脂材料により形成するようにしている。従っ
て、機関本体やコイルの熱による絶縁層の熱変形や溶融
が抑制される。更に、一般に、熱硬化性樹脂材料は例え
ば熱可塑性樹脂材料と比較して絶縁抵抗が大きいため、
絶縁層における絶縁破壊が更に抑制される。その結果、
本発明によれば、請求項１に記載した発明の効果に加え
て、点火コイルの耐久性を更に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】点火コイルが設けられたエンジンを示す概略構
成図。

【図２】同点火コイルを示す断面図。

【図３】点火装置の構成例を示す概略構成図。

【図４】点火装置の構成例を示す概略構成図。

【図５】従来の点火コイルを示す断面図。

【図６】図５のＡ部を拡大して示す断面図。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…シリンダヘッド、１２…プラグ
取付孔、２０…内部コア、２３…１次コイル、２８…２
次コイル、３０…絶縁層、３１…外部コア、３３…点火
プラグ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の機関本体に形成されたプラグ
   取付孔内に取り付けられた点火プラグに対して点火用電
   圧を供給すべく前記プラグ取付孔内に配設される内燃機
   関用点火コイルにおいて、 内部コアと、 該内部コアの外周に設けられたコイルと、 該コイルを被覆する単一の材料からなる絶縁層と、 該絶縁層に外嵌された外部コアとを備えたことを特徴と
   する内燃機関用点火コイル。
2. 【請求項２】 前記絶縁層は、熱硬化性樹脂材料からな
   る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。