JPH1126265A - 点火コイルおよびこれを用いた内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、小形で耐久性能のよい点火コイル及
びこれを用いた内燃機関を提供することを目的とする。 【解決手段】点火コイルの２次コイル２２および１次コ
イル２４等のコイル部品を、コイルケース１３内に配置
収納し、少なくとも溶融シリカを充填してなるエポキシ
注型樹脂物２５で硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主に点火プラグに直
続され、エンジンのプラグホールに収納される内燃機関
用点火コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の点火コイルは、特開平3−149805
号公報で開示されているように、１次コイルや２次コイ
ル等の部品の固定と絶縁を目的とした注型樹脂物に、エ
ポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂物が用いられており、
その充填剤には主に結晶質シリカを充填していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来タイプの点火コイ
ルでは、点火コイルをエンジンのプラグホール内に収納
することから、コイルの径方向の寸法が小さくなり、２
次コイルと外側鉄心間の距離も小さくなる。このために
高電位である２次コイルとほぼアース電位の１次コイル
および外部鉄心間の絶縁が確保できない恐れがある。特
に、前記点火コイルはコイル内部温度が１５０℃以上の
高温下で、高電界にさらされるために比較的短時間で絶
縁耐久性に不具合が生じるという問題があった。

【０００４】本発明は、実車の運転モードを想定した−
４０℃から１４０℃の環境下（冷熱動作耐久試験）にお
いて、上記した高温雰囲気下で早期に絶縁破壊に至らせ
る電気トリーイングの発生を抑制し、絶縁耐久性の良好
な点火コイルを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁耐久性の
不具合原因を検討したところ、低温下で２次コイル導体
近傍の注型樹脂物に微小クラックが生じ、コイル内部温
度が約１５０℃以上の高温下では、上記微小クラック部
に電気トリーイングが発生し、これが進展して絶縁破壊
に至ることが分かった。また、上記現象について実験を
重ねた結果、充填剤の種類によって電気トリーイングの
発生と進展が抑制出来ることが分かった。

【０００６】本発明は、前記熱硬化性樹脂物として、充
填剤に少なくとも溶融シリカ粉を充填したエポキシ樹脂
物を注型した点火コイルを提供するものである。

【０００７】すなわち、本発明の要旨は、下記のとおり
である。

【０００８】（１）複数の薄い鋼板を積層してなる中心
鉄心１１に永久磁石が配設され、その外側に１次コイル
２４と２次コイル２２を巻き回し、前記構造体は熱硬化
性の注型樹脂物２５で固定され、その外側に外部鉄心１
４を配設し、エンジンブロック１のプラグホール１ａ内
に挿入してなる円筒状の点火コイルにおいて、前記熱硬
化性の注型樹脂物は該樹脂物中に充填材を含有し、該充
填剤のうちの少なくともその一部が溶融シリカからな
り、該溶融シリカが全充填剤量の２０重量％ないし８５
重量％配合され、周温−４０℃から１４０℃における環
境下において絶縁耐久性にすぐれたことを特徴とする点
火コイル。

【０００９】（１）において、前記充填剤は溶融シリカ
と結晶質シリカの混合物からなることを特徴とする点火
コイル。

【００１０】（１）において、前記点火コイルは、中心
鉄心１１側に２次コイル２２が配設され、外部鉄心１４
側に１次コイル２４が配設されたコイル構成からなるこ
とを特徴とする点火コイル。

【００１１】（１）において、前記樹脂物中の溶融シリ
カの形状は、球状であることを特徴とする点火コイル。

【００１２】（２）エンジンの着火を行う点火プラグ
３、該点火プラグ３と直結してエンジンブロック１のプ
ラグホール１ａ内に収納される点火コイル１０、前記点
火コイルを制御するイグナイタ６を有する内燃機関にお
いて、該点火コイル１０の１次コイル２４と２次コイル
２２それに中心鉄心１１等を固定する注型樹脂物２５
が、溶融シリカを含む充填剤を含有し、該樹脂物中の溶
融シリカが全充填剤量の２０重量％ないし８５重量％含
有する点火コイルで構成されることを特徴とする内燃機
関。

【００１３】上記により、点火コイルの１次コイルや２
次コイル等の部品を固定し絶縁するための樹脂物とし
て、溶融性シリカ粉を充填してなる熱硬化性樹脂物を注
型することにより、高温雰囲気における電気トリーイン
グの発生とその進展を抑制するので絶縁性能の不具合が
低減され、点火コイルの耐久性能を高めることができ
る。

【００１４】本発明に於ける溶融シリカの粒径は、特に
限定されるものではないが平均粒径で、１〜３００μｍ
の範囲で用いることができる。好ましくは５〜４４μｍ
である。また、球形の溶融シリカを使用することが好ま
しい効果をもたらす。また、本発明の溶融シリカ，結晶
シリカについてはフッ素系，シリコーン系カップリング
剤処理したものを用いることもできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

〔実施例１〕以下本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】図１はエンジン内部に点火コイル１０を取
り付けた模式縦断面図であり、１はエンジンブロック、
２はエンジンブロック１内に形成された燃料室チャンバ
ー、３はエンジンブロック１のプラグホール１ａに挿入
固定した点火プラグ、３ａは点火プラグ３の電極で、点
火コイル１０の高圧ターミナル４と密着嵌合され、電気
的に接続される。

【００１７】５は高圧ダイオードであり、イグニション
電圧のオーバーシュート分をカットするために２次コイ
ル２２と高圧ターミナル４間に電気的に接続される。点
火コイル１０の２次コイル２２より発生した２次電圧を
高圧ターミナル４に導くリード線である。６はイグナイ
タでパワートランジスタやダイオード等からなる。点火
コイル１０の磁路は、薄い珪素鋼板を積層した中心鉄心
１１と永久磁石１２、それに、コイルケース１３の外側
に配置される外部鉄心１４からなる。

【００１８】２次コイル２２はプラスチック成型品から
なる２次コイルボビン２１に巻回され、１次コイル２４
は１次コイルボビン２３に巻回されており、２次コイル
２２の外側に配置され、中心鉄心１１と同心円状にあ
る。前記中心鉄心１１，２次コイルボビン２１，２次コ
イル２２，１次コイルボビン２３，１次コイル２４等の
各部品は、円筒状のコイルケース１３内に収納され、充
填剤の一部に溶融シリカ粉を充填したエポキシ樹脂物か
らなる注型樹脂物２５で固定される。

【００１９】〔実施例２〕図２は点火コイル１０の要部
構成図を示すもので、高圧ダイオード５付近を示す点火
コイル縦断面図である。コイルケース１３内における２
次コイルボビン２１，２次コイル２２，１次コイルボビ
ン２３，１次コイル２４、それに上記高圧ダイオード５
等の部品の固定と、これら部品間の電気的絶縁は、溶融
シリカを充填したエポキシ樹脂物からなる注型樹脂物２
５で行う。

【００２０】係る構成の点火コイルにおいて、１次コイ
ル２４による磁場発生時に、１次コイル２４に流れる電
流を遮断することによって２次コイル２２には約３０ｋ
Ｖもの高電圧が発生する。この高電圧は高圧ターミナル
４に直結された点火プラグ３に供給される。上記２次コ
イル２２による高電圧は、２次コイル２２と１次コイル
２４および中心鉄心１１との間にかかる。これらのう
ち、２次コイルボビン２１のダクト内２次コイル２２に
対応する部分（図２のＡ１−Ａ２より下部）は、２次コ
イル２２に対して１次コイル２４ないし外部鉄心１４間
が同心円筒状にあるためにこの部分の電界は平等電界に
近い電界になるので、絶縁の不具合は生じにくい。

【００２１】一方、図２のａ１−ａ２より上部に位置す
る部分では、２次コイルボビン２１のダクト外２次コイ
ル２２１が、前記同心円筒状の形状からはずれてるため
に、この部分は大きな電界集中が生じる。上記電界集中
部には、溶融シリカと結晶質シリカ（前者と後者の配合
比（重量）６０／４０）を５０重量％充填したエポキシ
樹脂物からなる注型樹脂物２５が存在する。

【００２２】本実施例における上記注型樹脂物２５のエ
ポキシ樹脂物の組成および硬化条件を表１に示し、溶融
シリカの物性例を表２に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】上記実施例のごとく電界集中が著しく大き
くなる２次コイルボビン２１のダクト外２次コイル２２
１の近傍には、溶融シリカを充填したエポキシ樹脂物か
らなる注型樹脂物２５が存在するために、低温下で微小
クラックが生じず、高温下で絶縁破壊を導く電気トリー
イングの発生およびその進展が抑制されるので、点火コ
イルの絶縁耐久性を高めることができる。

【００２６】〔実施例３〕図３は、本発明による点火コ
イルの実施例１の効果を説明するグラフとして、図４に
示す冷熱動作耐久試験法により従来の点火コイル（以
下、従来例）と耐久寿命を比較したものである。この場
合、従来例に使用した注型樹脂物２５は、表１と同一の
エポキシ樹脂と硬化剤であり、充填剤として形状が不定
形の結晶質シリカを樹脂物の５５重量％充填した。本発
明の点火コイルの耐久性は上記従来例に比べて絶縁耐久
性は約１.７ 倍向上した。

【００２７】〔実施例４〕図５は、本発明の実施例１の
効果を説明するグラフとして、注型樹脂物２５の充填剤
に溶融シリカと結晶質シリカを充填した場合の充填剤中
の溶融シリカの充填量と絶縁耐久性の関係を示すもので
ある。

【００２８】注型樹脂物２５中の充填剤の充填量が３０
重量％から７５重量％の場合では、充填在中の溶融シリ
カの充填量が約２０重量％以下では前記電気トリーイン
グの抑制効果が小さく、また、約８５重量％以上では注
型樹脂物２５の熱伝導性が低下して、２次コイル導体近
傍の温度上昇が大きくなり、電気トリーイングの進展が
容易になるために絶縁耐久に不具合が生じやすくなる。

【００２９】〔実施例５〕図６は、本発明の実施例２の
効果を説明するグラフとして、注型樹脂物２５の充填剤
に形状が球状（形状以外の物性は表１とほぼ同じ）の溶
融シリカを図３と同一量充填した場合の耐久寿命を比較
したものであり、図３に対応する特性例である。この場
合には充填剤の形状が球状のために微小クラックが生じ
にくくなり、図３の特性例よりも耐久性はさらに向上す
る。

【００３０】〔実施例６〕図７は、本発明の他の実施例
３として図１に対応する点火コイル縦断面図である。本
実施例はコイル構成として、中心鉄心１１側に１次コイ
ルを配設し、外側鉄心側に２次コイルを配設してなる点
火コイルに、注型樹脂物２５として前記実施例の溶融シ
リカを含有するエポキシ樹脂物を注型したものである。
本実施例においても、電界集中が著しく大きくなる２次
コイルボビン２１のダクト外２次コイル２２１の近傍に
は、溶融シリカを充填したエポキシ樹脂物からなる注型
樹脂物２５が存在するために、電気トリーイングの発生
およびその進展が抑制されるので、点火コイルの絶縁耐
久性を高めることができる。

【００３１】なお、前記実施例では溶融シリカを充填す
るエポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型のものを用
い、硬化剤には酸無水物を用いたが、本発明は上記タイ
プのエポキシ樹脂に限定するものではなく、別のタイプ
（例えば、エポキシ樹脂としてノボラック型、硬化剤と
してアミン類）でも同様の効果が得られることは言うま
でもない。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、１次コイル
２４や２次コイル２２等のコイル部品をエポキシ樹脂に
所定量の溶融シリカを充填した注型樹脂物２５で固定し
絶縁することにより、高温雰囲気における電気トリーイ
ングの発生とその進展を抑制できるので、絶縁耐久性能
のすぐれた点火コイルこれを用いた内燃機関を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の点火コイル縦断面図。

【図２】本発明の実施例１の点火コイルの要部を示す縦
断面図。

【図３】本発明の実施例１の点火コイルの実施例効果を
示すグラフ。

【図４】本発明の実施例１の点火コイルの耐久試験法を
説明するグラフ。

【図５】本発明の実施例１の点火コイルの他の実施例効
果を示すグラフ。

【図６】本発明の実施例２の点火コイルの実施例効果を
示すグラフ。

【図７】本発明の実施例３の点火コイル縦断面図。

【符号の説明】

１…内燃機関のエンジンブロック、２…燃料室チャンバ
ー、３…点火プラグ、４…高圧ターミナル、５…高圧ダ
イオード、６…イグナイタ、１０…点火コイル、１１…
中心鉄心、１２…永久磁石、１３…コイルケース、１４
…外部鉄心、２１…２次コイルボビン、２２…２次コイ
ル、２３…１次コイルボビン、２４…１次コイル、２５
…注型樹脂物。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の薄い鋼板を積層してなる中心鉄心
   （１１）に永久磁石が配設され、その外側に１次コイル
   （２４）と２次コイル（２２）を巻き回してなる構造体
   は熱硬化性の注型樹脂物（２５）で固定され、その外側
   に外部鉄心（１４）を配設し、エンジンブロック（１）
   のプラグホール（１ａ）内に挿入してなる円筒状の点火
   コイルにおいて、 前記熱硬化性の注型樹脂物は該樹脂物中に充填剤を含有
   し、該充填剤のうちの少なくともその一部が溶融シリカ
   からなり、該溶融シリカが全充填剤量の２０重量％ない
   し８５重量％配合され、周温−４０℃から１４０℃にお
   ける環境下において絶縁耐久性にすぐれたことを特徴と
   する点火コイル。
2. 【請求項２】請求項１において、前記充填剤は溶融シリ
   カと結晶質シリカの混合物からなることを特徴とする点
   火コイル。
3. 【請求項３】請求項１において、前記点火コイルは、中
   心鉄心(１１)側に２次コイル(２２)が配設され、外部鉄
   心（１４）側に１次コイル（２４）が配設されたコイル
   構成からなることを特徴とする点火コイル。
4. 【請求項４】請求項１において、前記樹脂物中の溶融シ
   リカの形状は、球状であることを特徴とする点火コイ
   ル。
5. 【請求項５】エンジンの着火を行う点火プラグ（３）、
   該点火プラグ（３）と直結してエンジンブロック（１）
   のプラグホール（１ａ）内に収納される点火コイル（１
   ０）、前記点火コイルを制御するイグナイタ（６）を有
   する内燃機関において、 該点火コイル（１０）の１次コイル（２４）と２次コイ
   ル（２２）それに中心鉄心（１１）等を固定する注型樹
   脂物（２５）が、溶融シリカを含む充填剤を含有し、該
   樹脂物中の溶融シリカが全充填剤量の２０重量％ないし
   ８５重量％含有する点火コイルで構成されることを特徴
   とする内燃機関。