JPS585984A - 内燃機関用点火プラグ - 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】 本発明は、へ太糸の省電力化を１指して点火コイルと一
体化した内燃機関用点火プラグに関する、。

従来の多気筒内燃機関の点火装置としては、第１図およ
び第２図に示すようなものがある。第１図の従来例は一
般的なフルトランジスタ式点火装置で、電磁式パルス発
生器により各気筒の点火時期を検出し機関回転数および
吸入負圧ζ二応じた進角制御を行なう点火信号発生回路
１からの信号ζ二基づい℃点火回路２で機関回転数シ一
応じた導通角を有するスイッチング制御信号を作り。こ
のスイッチング制御信号をパワートランジスタ６ζ二加
えてバッテリ４から供給される点火コイル５の一次電流
を断続１１２点火コイル５の二次側（−発生する高電圧
をセンタコード６を通じて配電器７（＝導き。

配電器７からハイテン７ヨンコード８により各気筒の点
火プラグ９に点火エイ・ルギーを分配するものであり、
センタコード６とハイテンションコード８にはガラス繊
維にカーボン粉末を混入した高抵抗の心線を用いて配電
器７および点火プラグ９の空隙火花により流れる高周波
振動電流を減衰させ、電波障害を防止している。

この従来例では、センタコード６およびハイテンション
コード８の抵抗、配電器７のロータと側方電極間の空隙
火花１点火コイル５が開磁路型であればその洩れ磁束等
による電力損失が犬きく。

点火装置全体に供給される電力を入力すると、出力とし
ての点火エネルギーは、入力に対して１０チ程度にしか
すぎない。すなわち、走行時の点火装置の平均入力電流
を５Ａとすると、そのうちの４５Ａは熱損、洩れ損等に
より損失となっており。

１０モ一ド走行燃費に換算すると、電流１Ａ増加するご
とに０．１ｋｍ／ｌの燃費悪化となる。

第２図の従来例はＨａｌｔｉｇ方式と呼ばれるデイスビ
レヌタイプの点火装置で、前述した点火信号発生回路１
９点火回路２とパワートランジスタ６が対となっており
、２組のパワートランジスタ６によって点火コイル１０
の一次側に交互に逆方向の電流を流し、二次側に高耐圧
ダイオード１１を逆並列接続して圧縮、排気の２行程で
２気筒づつ同時に点火エネルギーを放出するように構成
されている。この方式によると、第１図の従来例に比ベ
センタコードと配電器がない分だけ電力損失は減少する
わけであるが、その代わり２気筒同時点火により排気行
程で点火エネルギーが浪費されるため、配電器で得した
分は帳消しとなり、結局センタコードの損失分しか電力
消費量は減少しない。

このように従来の点火装置はエネルギー変換効率の低い
電力多消費型であり、消費電力の面からの燃費向上につ
いては全く考慮されていなかった。

ところで、消費電力の面から見た場合、従来の点火装置
における損失の大部分は既述のようにセンタコード、ハ
イテン７ヨンコードの抵４ｔ、４１Ｍ械式配電器の空隙
火花、開磁路型点火コイルの洩れ磁束などによるもので
あり、これらの損失要因をなくすことができれば、同じ
点火エネルギーを得□るのに点火装置の入力電力は従来
の約半分以下ですみ、走行燃費向上に少なからぬ効果を
期待できる。

本発明は上記の点に着目してなされたもので。

点火プラ／のノ・ウジングと一体に形成するか、または
着脱自在に組合わせたケース内に閉磁路型に構成した点
火コイルを収納し２点火コイルの高圧端子と点火プラグ
の中心電極端子を直接接続することにより、電力損失の
大きい高圧配線や機械式配電器を不要とし、かつ点火コ
イルの洩れ磁束をなくして２点火系の省電力化を図った
ものである。

以下２本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明による点火コイル内蔵点火プラグの一実
施例図である。第６図において、１０は点火プラグ部分
、１１は点火コイル部分であり。

点火プラグ部分１０は、取付用ねじ部１２が設けられた
ハウジング１６と、耐火性絶縁体１４と。

該絶縁体の中心に保持され一端に端子ピン１５を有する
中、心電極１６と、ハウジング１３に取付けられた接地
電極１７とで構成され、中心電極１６と接地電極１７と
の間にスパークギャップが設けられている。

点火コイル部分１１は２点火プラグのハウジング１６と
一体に形成１−だ円筒状ケース１８内に。

第４図に示すように丁字形鉄心１９とＩ字形鉄心２０を
組合わせて作られた鉄心に一次コイル２１と二次コイル
２２を巻き、外側に円筒状継鉄２６をその内側結合溝２
３ａが丁字形鉄心１９．Ｉ字形鉄心２０の円弧状端面１
９ａ、２０ａと密着するように配置した閉磁路型コイル
を収納し、ケース１８との間に合成樹脂等の絶縁物２４
を充填して固定したもので、第５図に示すように点火コ
イルに発生する磁束φはすべて丁字形鉄心１９．Ｉ字形
鉄心２０と円筒状継鉄２３とで構成される閉磁路を通る
ので、洩れ磁束がなくエネルギー変換効率の高い点火コ
イルとなる。

該点火コイルの一次側リード線２５はケース１８の一端
に設けた低圧端子２６に接続され、二次側リード線２７
に接続された高圧端子２８はコネクタとして点火プラグ
の端子ピン１５と直接接続されている。これにより、二
次コイル２２に発生する高電圧はハイテンションコード
を介することなく点火プラグ１０のスパークギャップに
直接印加され１点火エネルギーとして有効に利用される
。

第６図は点火プラグに組込まれる閉磁路型点火コイルの
他の実施例図で、Ｔ字形鉄心１９．Ｉ字形鉄心２０と円
筒状継鉄２３とで閉磁路が構成されている点は第３〜５
図の実施例と同様であるが。

Ｉ字形鉄心２０と円筒状継鉄２３との間に磁束量を有効
磁束変化の最大値付近に制限するように設定した空隙２
９を設けたものである。この空隙２９は鉄心の飽和を防
止し、鉄心断面積をより小さくして点火コイルを小形化
するのに有効である。

第７図はプラズマ点火プラグに適用した本発明の他の実
施例である。プラズマ点火プラグとは。

たとえばこの図に示すように２点火プラグ１０の中心電
極１６と接地電極１７との間に絶縁体（セラミックス）
１４で囲まれた小室６０を設けて。

電極間に印加された高電圧により小室６０の内部に沿面
放電によるスパークを発生させ、これにより生じた高温
プラズマを接地電極１７の開孔部３１から混合気中に噴
出させて高エネルギ一点火を行なうものである。

本実施例では１点火プラグ部分１０と点火コイル部分１
１をねじ結合によって着脱自在に組合わせ、必要に応じ
て点火プラグ部分１０の交換ができるようにしてあり、
３２は点火プラグの７・ウジング１６と点火コイルケー
ス１８のねじ結合部。

６３はガスケットである。点火コイルの鉄心は丁字形鉄
心１９とＩ字形鉄心２０の組合わせにより構成され、鉄
心端面１９ａ、２０ａを磁性体からなるケース１８の内
面に密着させることにより、ケース１８の一部を第６〜
６図に示す円筒状継鉄２６に代用して点火コイルの小形
化を図っている。それ以外の構成は第４図と変わりがな
い。

第８図には点火プラグに組込まれる閉磁路型点火コイル
のさらに他の例として、Ｉ字形鉄心３４と口字形継鉄６
５の組合わせにより飽和防止用空隙３６を有する閉磁路
を構成したものを示す。この構成によれば１通常の開磁
路型点火コイルと同じ設備を用いて一次コイル２１．二
次コイル２２の巻線を行なうことができる。

第３〜８図に示す点火コイルの鉄心および継鉄の材質と
してはケイ素鋼板またはフェライトを用い、うず電流に
よる抵抗損を防ぐため積層状に構成する。

次に１本発明による点火コイル内蔵点火プラグを用いた
点火装置の回路構成の一例を第９図によって説明する。

本例は４気筒エンジンに適用した會 場合で１点火信号発生回路１は点火時期検出用のクラン
ク角センサ４１と点火進角制御回路４２とで構成されて
おり、クランク軸に取付けた歯形円板と電磁ヒックアッ
プからなるクランク角センサ４１は１°信号、１８０°
信号、７２０°信号の６種の信号を出力する。１°信号
はクランク軸の１°回転ととに出力されるパルス列であ
り、１８０°信号はクランク軸の１８０°回転ごとに出
力されるパルス列で、たとえば圧縮上死点前７０°の位
置にパルス端が来るように設定されている。また、７２
０°信号はクランク軸の２回転ごとに出力されるパルス
列で、気筒点火順序が４”１　４６−す４−す２ならば
、９２気筒の点火後、　１気筒の点火前にパルス端が来
るように設定されている。

点火進角制御回路４２は、クランク角センサ４１の出力
信号のうち１°信号と１８０°信号を取込み。

１８０°信号を起点として１°信号の積算計数を行ない
、そのカウント値が機関負荷と機関回転数に応じて設定
された点火進角値に等しくなった時点で点火信号を出力
する進角制御機能を有している。

点火回路２は気筒別分配回路４３．スイッチング制御回
路４４．パワートランジスタ４５によって構成されてい
る。気筒別分配回路４６には、たとえば４進のリングカ
ウンタを用いて点火信号を計数し、クランク角センサ４
１からの７２０°信号によりリセットして、気筒点火順
序か　１−５−４−１２　　ならば常に　１気筒に対応
する点火信号から計数を開始し、４つの出力端子から各
気筒の点火順に信号を出力させる。スイッチング制御回
路４４は、この気筒別に分配された信号に用づいて機関
回転数に応じた導通角を持つスイッチング制御信号をパ
ワートランジスタ４５に出力し２点火コイル１１の一次
電流を断続させる。

点火プラグ１０と点火コイル１１は第４図に示すような
組合わせ部品４６として構成され１点火コイノｚ・１１
とパワートランジスタ４５とは低圧配線４７により接続
されている。４８はバッテリ４の電圧を昇圧して点火コ
イル１１の一次側に供給するＤＣ−ＤＣコンバータで２
点火コイルの小形化と損失低減を図るために設けられた
ものである。

車両用バッテリの電圧は一般に１２Ｖであるので。

点火コイルの巻線比を従来の１／２とするのであれば、
バッテリ電圧を倍の２４Ｖに昇圧して点火コイル１１の
一次側に加える。点火コイルを点火プラグに組込む場合
には点火コイルの小形化が必要であり、そのためには巻
線比を小さくするのが効果である。その結果２点火コイ
ルのインダクタンスおよび抵抗値が減少するため、銅損
が低下し。

エネルギー変換効率が良くなる。

第１０図はプラズマ点火プラグを用いた場合の回路例を
示し２点火コイルと点火プラグの組合わせ部品４６とし
ては第７図に示すような構成のものが用いられる。プラ
ズマ点火に必要な点火エネルギー・を得るため、ＤＣ−
ＤＣコンデンサ４８でバッテリ電圧を昇圧し、サイリス
タ４９のオフ期間に点火コイル１１の一次側に接続した
コンデンサ５０をダイオード５１．５２を通じて６００
〜４００ｖに充電する。点火コイル１１ので次側の他端
とアース間には一次電流を制限するためのコンデンサ５
３が接続されている。クランク角センサ４１の出力信号
に基づいて点火進角制御回路４２から出力される点火信
号は気筒別分配回路４６で１−５−４−２の気筒別に分
配され、トリガ信号発生回路５４はこの分配された信号
を受けてトリガ信号を発し、サイリスタ４９を順次ター
ンオンさせる。サイリスタ４９の導通により、コンデン
サ５０が放電し、コンデンサ５３を通じて点火コイル１
１に一次電流を流す。コンデンサ５５はコンデンサ５０
よりも小容量（たとえば１／４程度）に設定されている
ので、コンデンサ５５が充電されると一次電流は流れな
くなり、コンデンサ５゜の残りの電荷は２点火コイル１
１の二次電圧により放電を開始した点火プラグ１ｏのス
パークギャップに供給され、必要な時間放電を持続させ
る。

このようにして、低圧配線５５を通じて供給される点火
エネルギーにより各気筒のプラズマ点火を行なうことが
できる。

以上説明したように本発明の点火コイル内蔵点火プラグ
を使用することにより、電力損失の大きいセンタコード
、ハンテンションコードや機械式配電器が不要となり２
点火プラグのスパーク発生時に生ずる高周波振動電流は
点火コイルのインダクタンス分により阻止されるため、
各気筒に点火エネルギーを分配する点火コイルの一次側
配線にはすべて低損失の低電圧コードを使用でき、さら
に点火コイルな閉磁路型としたことによって洩れ磁束に
よる損失もなくなるので、エネルギー変換効率が高く、
車両走行時の実質燃費の向上をもたらす省電力型の点火
システムを実現できる。

さらに本発明によれば２点火コイル′と点火プラグの箱
体化２機械式配電器の廃止による点火装置の部品点数の
減少と湿気によるリークや絶縁劣化により点火不良を起
こし易い高圧配線をなくしたことによって、量産性、サ
ービス性が向上し１点火系のメインテナンスフリーを実
現できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は内燃機関用点火装置の従来例の回
路図、第５図は本発明による点火コイル内蔵点火プラグ
の一実施例を示す側断面図、第４図は第６図中に示した
点火コイルの分解斜視図。 第５図は同じく鉄心部分の断面図、第６図は点火コイル
の他の例を示す断面図、第７図は本発明による点火コイ
ル内蔵点火プラグの他の実施例を示す側断面図、第８図
は点火コイルのさらに他の例を示す図で、（ａ）は側断
面図、（ｂ）は正面図、第９図および第１０図は本発明
による点火コイル内蔵点火プラグを用いた点火装置の回
路図である。 １０：点火プラグ部分、１１：点火コイル部分。 １５：点火プラグのハウジング、１５：端子ビン１６：
中心電極、１７：接地電極、１８：点火コイルのケース
、１９：Ｔ字形鉄心、２０：）字形鉄心、２１ニ一次コ
イル、２２：二次コイル。 ２３：円筒状継鉄、２６：低圧端子、２８：高圧端子、
２９：空隙、５４：Ｉ字形鉄心、５５：コ字形継鉄、３
６：空隙 代理人　弁理士　　中　村　純之助 才１　図 才２図 才３図 １７ 矛４図 ３ １−５図　　十６図 １’７図 才８図 （Ｑｌ　　　　　　　　ｔｂ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）点火プラグのハウジングと一体に形成するか、ま
   たは着脱自在に組合わせたケース内に閉磁路型に構成し
   た点火コイルを収納し、該点火コイルの高圧端子を点火
   プラグの中心電極端子に直接接続したことを特徴とする
   内燃機関用点火プラグ。
2. （２）　　前記点火コイルが、Ｔ字形鉄心と１字形鉄心
   の組合わせからなる鉄心と円筒状継鉄とで構成された閉
   磁路を有することを特徴とする特許請求の範囲（１１項
   記載の内燃機関用点火プラグ。
3. （３）　　前記円筒状継鉄な点火コイルのケースの一部
   としたことを特徴とする特許請求の範囲（２）項記載の
   内燃機関用点火プラグ。
4. （４）　　前記点大コイルが、■字形鉄心と口字形継鉄
   とで構成きれた閉磁路を有することを特徴とする特許請
   求の範囲（１）項記載の内燃機関用点火プラグ。
5. （５）前記点火コイルが、その閉磁路の一部に飽和防止
   用の空隙を有することを特徴とする特許請求の範囲（１
   ）〜（４）項のいずれかに記載の内燃機関用点火プラグ
   。