JPH1126266A - 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】電気トリーの進展を抑制することにより、耐久
性のすぐれた点火コイルを提供する。 【解決手段】中心鉄心と、該中心鉄心の外側に配設した
２次コイルボビンに巻回した２次コイルと、該２次コイ
ルの外側に配設した１次コイルボビンに巻回した１次コ
イルとを備え、前記２次コイルボビンないし１次コイル
ボビンの少なくとも一方が、芳香族主鎖中に硫黄を組み
込んだ材質からなる耐電気トリーにすぐれた点火コイ
ル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、点火プラグに係わ
り、直続される内燃機関用点火コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の点火コイルは、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次コイルと外部鉄
心間ないし２次コイルと１次コイル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
位になっている外部鉄心ないし１次コイルとの間の絶縁
が確保できない恐れがある。これに対処する技術として
ほぼアース電位である１次コイルを外部鉄心側に配置
し、高電位となる２次コイルを中心鉄心側に配置する技
術（即ち、内側２次コイル方式）が開示されている。

【０００３】この開示技術は、中心鉄心がフロート電位
になり、高電位である２次コイルと中心鉄心の間で電位
差は生じるが、２次コイルを外部鉄心側に配置した外側
２次コイル方式の点火コイルにおける電位差の約半分に
なるので、絶縁性は優れているという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記内
側２次コイル方式の点火コイルは、実車の運転モードを
想定した冷熱繰り返し動作耐久試験において、２次巻線
と外部鉄心間でヒートショックによる絶縁不良が生じ、
内燃機関に不具合が生じる（エンジンの回転が乱れる）
という問題があった。この原因について調べたところ、
２次コイルの巻終わり部付近に熱応力が集中することに
よって、その近傍に充填される絶縁樹脂に微小ボイドが
生じ、これが引き金になってこの部分に電気トリーが発
生進展することによって、２次巻線と外部鉄心間の絶縁
が破壊することが判明した。

【０００５】従って、本発明の目的は、上記冷熱サイク
ルに対して耐久性の良好な点火コイルを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、絶縁樹脂に
微小ボイドが生じても電気トリーへの進展を抑止するた
めの遮蔽部を２次巻線と外部鉄心間に配設することによ
り達成される。

【０００７】本発明によれば、２次巻線と外部鉄心間に
芳香族主鎖中に硫黄を組み込んだ材質からなる遮蔽部を
配設するので、微小ボイド発生による絶縁性低下が回避
されて、冷熱サイクル耐久性が向上する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。まず、本発明による第１実
施例の点火コイルについて、図１，図２を参照し説明す
る。

【０００９】図１は、本発明による第１実施例の点火コ
イルを示す断面図である。また、図１は、第１実施例の
点火コイルがエンジン内部に装着されたときの断面を示
している。図１において、第１実施例に示した円筒形状
の点火コイル１０は、高圧ターミナル４と、高圧ダイオ
ード５と、イグナイタ６と、中心鉄心１１と、永久磁石
１２と、電気トリー遮蔽部２７と、外部鉄心１３と、２
次コイル２２が巻き回された２次コイルボビン２１と、
１次コイル２４が巻回された１次コイルボビン２３と、
コイルケース２５と、絶縁樹脂２６とを含み構成され
る。

【００１０】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、１次コイル２４
は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。そして、高圧側の２次コイル巻終わり部
２２１と１次コイル高圧側２４との間には、電気トリー
遮蔽部２７が配設されている。

【００１１】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２５内に収納さ
れ、例えば、エポキシ樹脂物からなる絶縁材としての絶
縁樹脂２６で充填固定される。コイルケース２５の外周
に外部鉄心１３が配置され、点火コイルが構成される。
また、２次コイル２２より発生した２次電圧は、２次コ
イル巻終わり部２２１から高圧ダイオードリード線５１
を経て、高圧ダイオード５および高圧ターミナル４に導
かれる。さらに、イグナイタ６は、パワートランジスタ
やダイオード等からなるものである。

【００１２】一方、エンジン内部に点火コイル１０を取
り付けた状態では、１は内燃機関のエンジンブロック、
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、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であり、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と密着され、電
気的に接続される構造となっている。図２は、図１の点
火コイルの部分縦断面図であり、点火コイル１０の高圧
ダイオードリード線部５１付近の要部構成を示してい
る。図２において、２次コイル巻終わり部２２１の外周
部には電気トリー遮蔽部２７があり、１次コイルボビン
２３とラップした状態に配設される。

【００１３】本実施例における電気トリー遮蔽部２７
は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂物を円筒
状に成型した絶縁物であり、巻線後のコイル組み立て時
に所定位置に配設される。

【００１４】上記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。そして、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間および２次コイル２２と外部鉄心１３間
にかかる。

【００１５】一方、２次コイル２２の高圧側端部付近
は、２次コイルボビン２１の形状が複雑な上に高圧ダイ
オード５等の複雑な形状の部品が配置されるために、熱
応力の集中によりこの位置の絶縁樹脂２６に微小ボイド
が生じやすい状態にある。この場合、上記微小ボイドが
２次コイル巻終わり部２２１付近の絶縁樹脂２６で生じ
ると、この部分は高電界であり、かつ、導体線径が小さ
いために電気トリーが生じやすくなる。

【００１６】この電気トリーは電界の方向（１次コイル
２４および外部鉄心１３の方向）に進展する性質を持っ
ているが、この位置に上記電気トリーの進展を阻止する
性質をもつ材質のもの、すなわち、本発明の電気トリー
遮蔽部２７を配設することによって、電気トリーの進展
を防止することができる。なお、上記の電気トリー遮蔽
部２７の材質については後述する。

【００１７】上記実施例のごとく、２次コイル巻終わり
部２２１と１次コイル２４間に電気トリーの進展を防止
する性質をもつ電気トリー遮蔽部２７を配設することに
より、高電界になる２次コイル巻終わり部２２１付近で
は、熱応力によって微小ボイドが発生し、これがトリガ
ーになって電気トリーが生じても、電界方向に電気トリ
ー遮蔽部２７が配設されているので、電気トリーの進展
が抑制され絶縁不良が防止される。

【００１８】そして、図１に示したような、本発明によ
る点火コイルをプラグホール内に挿入した内燃機関にお
いては、プラグホール内の過酷な冷熱条件下でも点火コ
イルに絶縁不良が生じにくいので、エンジンの信頼性の
向上が図られる。

【００１９】図３は、本発明による第２実施例の点火コ
イルを示す部分縦断面図であり、図２と同様な点火コイ
ル１０の要部構成を示すものである。

【００２０】本第２実施例は、図２の電気トリー遮蔽部
２７を配設する代わりに、２次コイル巻終わり部２２１
の外部鉄心１４方向への電気トリーの遮蔽部として、１
次コイルボビン２３のボビン端部２３１を高圧ダイオー
ド側に長く伸ばしたものである。この場合の１次コイル
ボビン２３のボビン材は、前記電気トリー遮蔽部２７と
同様にＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂物から
なる絶縁物で構成する。この構成によって、２次コイル
巻終わり部２２１付近で微小ボイドが生じても、これに
よって生じる電気トリーは、電界の方向に配設された１
次コイルボビン端部２３１によりその進展が抑制され、
また、クラックへの進展も抑制されるので点火コイルの
絶縁不良を防止することができる。

【００２１】図４は、本発明による第３実施例の点火コ
イルを示す部分縦断面図であり、図２と同様な点火コイ
ル１０の要部構成を示すものである。

【００２２】本第３実施例は、図３の第２実施例で１次
コイルボビン２３のボビン端部231を長く伸ばす構成の
代わりに、１次コイルボビン２３の高圧側を２次コイル
巻終わり部２２１を蔽うように高圧ダイオード側に配設
してなる。本第３実施例も前記第２実施例と同様の効果
が得られる。

【００２３】次に、本発明による実施例の点火コイルの
耐久試験結果について説明する。

【００２４】図５は、図６の試験条件により、点火コイ
ルを高温時（周温１４０℃）のみ動作させて、絶縁破壊
が生じるまでの耐久寿命を比較したものであり、第１実
施例の点火コイルの耐久性能を示す図である。図５に示
す結果から、本発明による点火コイルの耐久性は、従来
の点火コイルよりも約２.５ 倍向上することが判る。次
に、電気トリー遮蔽部２７の材質と絶縁寿命の関係につ
いて説明する。

【００２５】図７は、図２の第１実施例の点火コイルに
おいて電気トリー遮蔽部２７の絶縁材質として、樹脂
が、(イ）ＰＰＳ(ポリフェニレンスルフィド）、（ロ）
ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、（ハ）ＰＰＯ
(変成ポリフェニレンオキシド)、（ニ）ＰＥＳ（ポリエ
ーテルスルホン）（ホ）ＵＰ（不飽和ポリエステル）
（ヘ）エポキシ、の各場合について、図８のような針電
極を挿入した電気トリーイング寿命試験用試料を作成
し、高温(１５０℃)雰囲気で電気トリーイング試験を行
ったものである。本電気トリーイング試験法は電気学会
でオーソライズされたものであり、耐電気トリーイン性
は絶縁破壊が生じるまでの寿命時間で表示した。試料の
各樹脂物の充填剤は、（ヘ）のエポキシのみがシリカ粉
（４０vol％充填）で、他はガラス短繊維（３０vol％
充填）である。本結果より、（イ）のＰＰＳを用いたも
のが最も長寿命になることが判る。ＰＰＳ使用品が最も
特性がよい理由については明確ではないが、エポキシ樹
脂物に微量の硫黄を添加すると、部分放電劣化が抑制さ
れると言われている。本ＰＰＳの化学式は図９で示すよ
うに、化学分子構造の主鎖中に硫黄原子を含む芳香族重
合体を用いてなることから、これが電気トリーの進展を
抑制するためではないかと考える。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、２次コイル２２と高圧
ダイオードリード線５１を電気的に接続する２次コイル
巻終わり部２２１付近に、電気トリー遮蔽部２７を配設
することにより、電気トリーの進展を抑制することがで
きるので、耐久性の優れた点火コイルを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の点火コイルを示す断
面図である。

【図２】図１の点火コイルの部分縦断面図である。

【図３】本発明の第２実施例の点火コイルを示す部分縦
断面図である。

【図４】本発明の第３実施例の点火コイルを示す部分縦
断面図である。

【図５】第１実施例の点火コイルの耐久性能の試験結果
を示す図である。

【図６】図５の耐久性能の試験条件を示す図である。

【図７】電気トリー遮蔽部材の電気トリーイング寿命試
験結果を示す図である。

【図８】図７の電気トリーイング寿命試験方法を示す図
である。

【図９】電気トリー遮蔽部材の化学式を示す図である。

【符号の説明】

１…エンジンブロック、２…燃料室チャンバ、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、１
２…永久磁石、１３…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、２５
…コイルケース、２６…絶縁樹脂、２７…電気トリー遮
蔽部、５１…高圧ダイオードリード線、２２１…２次コ
イル巻終わり部、２３１…１次コイルボビン端部、１２
４…１次コイル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心鉄心と、該中心鉄心の外側に配設した
   ２次コイルボビンに巻回した２次コイルと、該２次コイ
   ルの外側に配設した１次コイルボビンに巻回した１次コ
   イルとを備え、前記１次コイルに流れる電流を断続し点
   火用の定格高電圧を前記２次コイルに発生させる点火コ
   イルにおいて、 前記２次コイルボビンないし１次コイルボビンの少なく
   とも一方が、化学分子構造の主鎖中に硫黄を含む芳香族
   重合体を用いてなる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、１次コイルボビンない
   し２次コイルボビン材がポリフェニレンスルフィド（以
   下、ＰＰＳ）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１次コイルボビン
   が２次コイルの巻終わり部を遮蔽して配設されているこ
   とを特徴とする点火コイル。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項記
   載の点火コイルを用いたことを特徴とする内燃機関。