JP2012094644A

JP2012094644A - 内燃機関用点火装置

Info

Publication number: JP2012094644A
Application number: JP2010239937A
Authority: JP
Inventors: Takushi Nishimura; 拓志西村; Shuji Yamada; 修司山田; Yuto Koshiba; 勇人小柴; Yoshiyuki Fukumura; 義之福村; Hisanori Kataoka; 尚紀片岡
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】ノイズの影響を受けにくい信頼性の高さと生産効率の高さを備えた点火装置を提供する。
【解決手段】第１の点火コイル１０２及び第２の点火コイル１０４のそれぞれに第１のイグナイタ５０と第２のイグナイタ５２を備え、第１の点火コイル１０２及び第２の点火コイル１０４は１つのコネクタ４０によって外部と接続され、コネクタ４０は第１の点火コイル１０２及び第２の点火コイル１０４に電源を入力する電源端子４２と第１の点火コイル１０２に点火信号を入力する第１の信号入力端子４４、第２の点火コイル１０４に点火信号を入力する第２の信号入力端子４６、グランドと接続する接地端子４８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関用点火装置に関するものである。

従来より燃費の改善などで、理論空燃比より燃料の割合が低い混合気で燃焼させるリーン燃焼やシリンダ内に層状混合気を形成して成層燃焼を行うものがある。しかし、リーン燃焼や成層燃焼では空燃比のばらつきがあることや、点火プラグのくすぶりによってミスファイアを起こすことがある。そしてこのような状況においては例えば特開２０００−１９９４７０号公報（以下「特許文献１」）のような複数の点火コイルを用いて多重点火を行う構成が知られている。

上記特許文献１の点火装置の上面図（Ｅ）と側面図（Ｆ）を図６に示す。図６において特許文献１では、シリンダヘッドに装着される点火栓とロッカカバーとの間に円筒状の第１の点火コイル500を配設すると共に、該第１の点火コイル500の上端部に連結させてロッカカバー上に筐体状の第２の点火コイル600を配設し、これら第１の点火コイル500と第２の点火コイル600とを並列に接続して、多重放電特性を得るように構成している。また、前記第１の点火コイル500は、第２の点火コイル600に比較して２次電圧が急峻に立ち上がる放電特性を有する一方、第２の点火コイル600は第１の点火コイル500に比較して放電時間が長い放電特性を有し、これらを合成した２次電圧が急峻に立ち上がり放電時間の長い多重放電特性が得られる構成としている。さらに、前記第１の点火コイル500と第２の点火コイル600の２次側同士を、前記第１の点火コイル500の円筒状ケースの外周壁に外装鉄心位置決め用に突出して形成されたリブに配設された配線を介して接続する構成としている。

また、前記第１の点火コイル500と第２の点火コイル600の２次側同士を、過早着火防止用のダイオードを介して点火栓の電極に接続される位置で接続し、前記第１の点火コイル500及び第２の点火コイル600の１次側に接続される各パワートランジスタ150，160を１つのパッケージに一体に装着している。さらに、前記第１の点火コイル500及び第２の点火コイル600の１次側に接続される各パワートランジスタ150，160を第２の点火コイル600のケースの離れた位置に装着している。

また、第２の点火コイル600のケースと一体に、第１の点火コイル500を電源と接続するための第１のコネクタ120と第２の点火コイル600を電源と接続するための第２のコネクタ130が形成され、また、ボルトによりシリンダヘッド１に締結するための締結部140が形成されている内燃機関の点火装置が提案されている。

特開２０００−１９９４７０号公報

しかしながら、上記従来の点火装置では次のような問題が生じている。即ち、特許文献１の点火装置では、シリンダヘッドに装着される点火栓とロッカカバーとの間に円筒状の第１の点火コイルを配設すると共に、該第１の点火コイルの上端部に連結させてロッカカバー上に筐体状の第２の点火コイルを配設し、これら第１の点火コイルと第２の点火コイルとを並列に接続して、多重放電特性を得るように構成し、第２の点火コイルのケースと一体に、第１の点火コイルを電源と接続するための第１のコネクタと第２の点火コイルを電源と接続するための第２のコネクタが形成されている。

しかし、第１の点火コイルと第２の点火コイルのそれぞれにコネクタを備えると、車両に搭載される様々な電子機器からのノイズの影響を受けやすくなる。さらに、コネクタを複数備えることは部品点数の増加を招き、生産効率の悪化にも繋がる。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ノイズの影響を受けにくい信頼性の高さと、生産効率の高さを備えた点火装置を提供することを目標とする。

上記課題を解決するために本発明は次のような構成とする。即ち、請求項１の発明においては、ケースと、当該ケース内に1次ボビンに1次巻線を巻き回した1次コイルと２次ボビンに２次巻線を巻き回した２次コイルと鉄芯からなる第１の点火コイルと第２の点火コイルを備え、前記ケースにコネクタを配置し、前記ケースに点火プラグへの高電圧を供給する高圧端子を配置し、前記ケースのコイル収容部にモールド樹脂を充填し、前記第1の点火コイルと前記第２の点火コイルからの高電圧を1つにまとめて１つの前記点火プラグに供給する点火装置において、前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルのそれぞれに第１のイグナイタと第２のイグナイタを備え、前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルとが１つの前記コネクタで外部に接続されていることを特徴とする点火装置とする。

上記構成においては、前記コネクタは４つ以上の端子を有してもよいし、前記コネクタは前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルに電源を入力する電源端子と前記第１の点火コイルに点火信号を入力する第１の信号入力端子、前記第２の点火コイルに点火信号を入力する第２の信号入力端子、グランドと接続する接地端子を有してもよい。また、前記第１の点火信号入力端子は前記コネクタ内で前記第１のイグナイタに近接する位置に配置され、前記第２の点火信号入力端子は前記コネクタ内で前記第２のイグナイタに近接する位置に配置されてもよい。さらに、前記接地端子が前記第１の点火信号入力端子と前記第２の点火信号入力端子の間に配置されてもよいし、前記電源端子及び前記第１の点火信号入力端子、前記第２の点火信号入力端子、前記接地端子はそれぞれの端子が重ならないよう配線されてもよい。

また、前記電源端子は前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルにそれぞれ１つずつ備えてもよい。

上記の通り、第１の点火コイル及び第２の点火コイルのそれぞれに第１のイグナイタと第２のイグナイタを備え、第１の点火コイル及び第２の点火コイルは１つのコネクタによって外部からの電源等を供給され、コネクタは第１の点火コイル及び第２の点火コイルに電源を入力する電源端子と第１の点火コイルに点火信号を入力する第１の信号入力端子、第２の点火コイルに点火信号を入力する第２の信号入力端子、グランドと接続する接地端子を有し、第１の点火信号入力端子はコネクタ内で第１のイグナイタに近接する位置に配置され、第２の点火信号入力端子はコネクタ内で第２のイグナイタに近接する位置に配置され、第１のイグナイタ及び第２のイグナイタとコネクタの接続に要するイグナイタ端子の長さが短くなることで、ノイズの影響を受けにくい信頼性の高さと、生産効率の高さを備えた点火装置が実現できる。

本発明の第１の実施例とする点火装置の斜視図である。図１の点火装置の矢印（Ａ）方向から見たＢ−Ｂ断面図である。図２の点火装置の矢印（Ｃ）方向から見たＤ−Ｄ断面図である。本発明の第１の実施例とするコネクタの斜視図である。本発明の第１の実施例とする点火装置の回路構成図である。特許文献１の点火装置の上面図（Ｅ）と側面図（Ｆ）である。

以下に本発明の実施の形態を示す実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。

本発明の第１の実施例とする点火装置の斜視図を図１に、図１の点火装置の矢印（Ａ）方向から見たＢ−Ｂ断面図を図２に、図２の点火装置の矢印（Ｃ）方向から見たＤ−Ｄ断面図を図３に、コネクタの斜視図を図４に、点火装置の回路構成図を図５に示す。

図１乃至図５において、点火装置100の外形を形成するケース70は開口面を一面備える箱型とした一体成形で形成されている。また、当該ケース70には当該点火装置100を図示しないエンジンヘッドに取り付けて固定するためのケース固定部72を当該ケース70の開口面と略垂直面の２箇所に形成している。さらに、当該ケース70の底面には、２次電圧を点火プラグ110に供給する高圧端子を備えるための高圧タワー74がエンジン上部に形成されたプラグホール内に向かって突出するように形成されている。

また、前記ケース70のコイル収容部には、第１の点火コイル102と第２の点火コイル104を備え、当該第１の点火コイル102及び当該第２の点火コイル104は複数の薄板を積層して形成された鉄芯30と、当該鉄芯30の外周に樹脂で形成された１次ボビン10の外周に１次巻線12を５０ターン前後巻き回した１次コイル14と、当該１次コイル14の外周に樹脂で形成された２次ボビン20の外周に２次巻線22を３０００ターン前後巻き回した２次コイル24とから構成されている。さらに、当該1次ボビン10には当該1次ボビン10の軸方向両端部を結ぶ誘導溝18を形成している。

また、前記1次巻線12は前記１次ボビン10の一端から巻き始めて前記誘導溝18を通って前記1次ボビン10の他端へ向かい、前記1次巻線12は前記1次ボビン10の他端から一端に向かって１層目が巻き回されている。さらに、前記1次巻線12は前記1次ボビン10の一端から他端に向かって２層目が巻き回され、前記1次巻線12は前記1次ボビン10の他端から一端に向かって３層目が巻き回され前記1次ボビン10の一端で巻き終えている。

また、前記誘導溝18は前記1次コイル14が前記ケース70に備えられた際に前記ケース70の底面側に近接する面に形成されている。さらに、前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記２次コイル24の低圧側にそれぞれ２次低圧端子26を備え、当該２次低圧端子26は前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14の低圧側とそれぞれ電気的に接続している。

また、前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記２次コイル24の高圧側にそれぞれ２次高圧端子28を備えている。さらに、前記ケース70の内側底面にケース側２次高圧端子76を前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104それぞれに備え、前記第１の点火コイル102の当該２次高圧端子28は前記第１の点火コイル102の当該ケース側２次高圧端子76と電気的に接続し、前記第２の点火コイル104の当該２次高圧端子28は前記第２の点火コイル104の当該ケース側２次高圧端子76と電気的に接続している。

また、前記ケース70内に前記第１の点火コイル102に点火信号を供給する第１のイグナイタ50と、前記第２の点火コイル104に点火信号を供給する第２のイグナイタ52を備えている。さらに、当該第１のイグナイタ50及び当該第２のイグナイタ52はスイッチング素子から構成され、当該スイッチング素子のベース側及びコレクタ側、エミッタ側にはそれぞれイグナイタ端子54が備えられている。

また、前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14の低圧側に１次コイル端子16を備えている。さらに、前記ケース70の側面にバッテリ112からの１次電圧及び点火装置制御部114からの点火信号を供給するコネクタ40を備え、当該コネクタ40は電源端子42及び第１の点火信号入力端子44、第２の点火信号入力端子46、接地端子48の４本の端子を備えている。

また、前記コネクタ40は前記電源端子42及び前記第１の点火信号入力端子44、前記第２の点火信号入力端子46、前記接地端子48の４本の端子を水平方向に配列し、前記第１の点火信号入力端子44及び前記第２の点火信号入力端子46は前記コネクタ40の両端側に配置され、前記第１の点火信号入力端子44は前記第１のイグナイタ50に近接する位置に配置し、前記第２の点火信号入力端子46は前記第２のイグナイタ52に近接する位置に配置されている。さらに、前記電源端子42及び前記接地端子48は前記第１の点火信号入力端子44と前記第２の点火信号入力端子46の間且つ前記電源端子42は前記第１の点火信号入力端子44の隣、前記接地端子48は前記第２の点火信号入力端子46の隣に配置されている。

また、前記電源端子42の一端は前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記１次コイル端子16と溶接によって電気的に接続されている。さらに、前記電源端子42の他端は前記バッテリ112と接続され、前記バッテリ112は前記電源端子42を介して前記第1の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14に１次電圧を供給している。

また、前記第１の点火信号入力端子44の一端は前記第１のイグナイタ50のベース側の前記イグナイタ端子54と溶接によって電気的に接続されている。さらに、前記第１の点火信号入力端子44の他端は前記点火装置制御部114と接続され、前記点火装置制御部114は前記第１の点火信号入力端子44を介して前記第１のイグナイタ50に点火信号を供給している。

また、前記第２の点火信号入力端子46の一端は前記第２のイグナイタ52のベース側の前記イグナイタ端子54と溶接によって電気的に接続されている。さらに、前記第２の点火信号入力端子46の他端は前記点火装置制御部114と接続され、前記点火装置制御部114は前記第２の点火信号入力端子46を介して前記第２のイグナイタ52に点火信号を供給している。

また、前記接地端子48の一端は前記第１のイグナイタ50及び前記第２のイグナイタ52のエミッタ側の前記イグナイタ端子54と溶接によって電気的に接続されている。さらに、前記接地端子48の他端はグランドに接続されている。

また、前記第1の点火信号入力端子44及び前記第２の点火信号入力端子46、前記接地端子48と接続される前記イグナイタ端子54は前記第１のイグナイタ50及び前記第２のイグナイタ52の側面方向から水平方向に突出してＬ字型に屈曲し、それぞれの前記イグナイタ端子54が重なることがないように配線され接続されている。さらに、前記第１のイグナイタ50のコレクタ側の前記イグナイタ端子54は前記第１の点火コイル102の前記１次コイル14に接続され、前記第２のイグナイタ52のコレクタ側の前記イグナイタ端子54は前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14に接続されている。

また、前記ケース70の内側底面には、前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104のどちらか一方の２次電圧が他方の点火コイルに流れるのを阻止するための第１のダイオード群60と第２のダイオード群62を備えている。さらに、当該第1のダイオード群60及び当該第２のダイオード群62にはリード線64を備え、当該第1のダイオード群60及び当該第２のダイオード群62の当該リード線64を半田付けで接続することで当該第１のダイオード群60及び当該第２のダイオード群62をそれぞれ３つ繋げて構成されている。

また、前記第１のダイオード群60及び前記第２のダイオード群62のアノード側のリード線64は１つに結合され、前記高圧端子と電気的に接続されている。さらに、前記第１のダイオード群60のカソード側の前記リード線64は前記第１の点火コイル102の前記ケース側２次高圧端子76と電気的に接続され、前記第２のダイオード群62のカソード側の前記リード線64は前記第２の点火コイル104の前記ケース側２次高圧端子76と電気的に接続されている。

また、前記ケース70内側底面には前記第１のダイオード群60及び前記第２のダイオード群62を備えるための溝部78を形成している。さらに、当該溝部78には前記第１のダイオード群60及び前記第２のダイオード群62の前記リード線64を挟んで固定するための略Ｕ字型のリード線固定部80を前記第１のダイオード群60及び前記第２のダイオード群62の各ダイオードの両端に１箇所ずつ、合計で１２箇所形成し、当該リード線固定部80の前記リード線64の挿入口を面取りしている。

また、前記溝部78は前記第１のダイオード群60及び前記第２のダイオード群62、前記リード線64、前記リード線固定部80が前記ケース70底面からは飛び出ない深さに形成されている。さらに、前記ケース70内側底面には外周溝82が形成され、当該外周溝82は前記第１のダイオード群60と前記第２のダイオード群62、前記リード線64を備えた前記溝部78及び、前記ケース側２次高圧端子76、前記高圧端子の外周全周を囲うように形成されている。

また、前記外周溝82は前記溝部78と同じ深さ且つ前記溝部78の３分の１前後の幅で形成されている。さらに、前記ケース70内には前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104間に発生するクラックの波及を防ぐための第１の隔壁84及び第２の隔壁86が形成されている。

また、前記第１の隔壁84は前記第１の点火コイル102の鉄芯クラックを封じ、前記第１の点火コイル102の前記鉄芯30の位置決めをするために前記第１の点火コイル102の前記鉄芯30に接するように形成されている。されに、前記第２の隔壁86は前記第２の点火コイル104の鉄芯クラックを封じ、前記第２の点火コイル104の前記鉄芯30の位置決めをするために前記第２の点火コイル102の前記鉄芯30に接するように形成されている。

また、前記第１の隔壁84及び前記第２の隔壁86は前記鉄芯30の前記ケース70底面からの垂直方向の高さと同じ高さに形成されている。さらに、前記点火装置100は前記第１の点火コイル102と前記第２の点火コイル104を並列に接続しており、前記第１の点火コイル102の前記２次コイル24の高圧側は前記第1のダイオード群60のカソード側に接続され、前記第２の点火コイル104の前記２次コイル24の高圧側は前記第２のダイオード群60のカソード側に接続される。

また、前記第１のダイオード群60と前記第２のダイオード群60のアノード側は１つに結合された後、前記点火プラグ110に接続されている。さらに、前記第１の点火コイル102と前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14の低圧側は前記バッテリ112のプラス側と接続され、前記第１の点火コイル102と前記第２の点火コイル104と前記バッテリ112の間には、前記点火装置制御部114を接続している。

また、前記第１の点火コイル102の前記１次コイル14の高圧側は前記第１のイグナイタ50のコレクタ側と接続され、前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14の高圧側は前記第２のイグナイタ52のコレクタ側と接続されている。さらに、前記第１のイグナイタ50及び前記第２のイグナイタ52のエミッタ側はグランドに接続されている。

また、上記構成から前記点火制御部114からの点火信号S1の出力がオンされると前記第１の点火コイル102の前記１次コイル14に１次電流I1が流れ、前記点火制御部114からの点火信号S2の出力がオンされると前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14に１次電流I2が流れる。さらに、前記点火装置制御部114からの点火信号S1の出力がオフされると前記第１の点火コイル102の前記１次コイル14に流れる１次電流I1が遮断され、前記第１の点火コイル102の前記２次コイル24に２次電圧が発生し放電される。

また、前記点火装置制御部114からの点火信号S2の出力がオフされると、前記第２の点火コイル104の前記１次コイル14に流れる１次電流I2が遮断され、前記第２の点火コイル104の前記２次コイル24に２次電圧が発生し放電される。さらに、前記点火装置制御部114からの点火信号S1，S2のオンを交互に繰り返すことによって、前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記２次コイル24に交互に２次電圧が発生する。

また、前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104の前記２次コイル24に交互に発生した２次電圧をそれぞれ前記第１のダイオード群60及び前記第２のダイオード群62を経由し、合成された２次電圧Vとなって前記点火プラグ110に供給され、多重点火が行われる。さらに、前記ケース70内には前記点火装置100の電気的絶縁及び各部材の物理的固定を実現するモールド樹脂90が充填されている。

また、前記第１の点火コイル102及び前記第２の点火コイル104から出力される２次電圧は前記高圧端子から前記プラグホール内に収容された導電部材を介して前記点火プラグ110へ供給される。

上記実施例１の変形例として、前記コネクタ40が有する端子の数は設計事情によって任意に変更してもよい。また、前記電源端子42は前記第１の点火コイル102と前記第２の点火コイル104を個別に接続するために２つ備えてもよい。さらに、前記接地端子48を前記第１の点火コイル102と前記第２の点火コイル104を個別に接続するために２つ備えてもよい。

また、前記コネクタ40を備える位置は設計事情によって任意の位置に変更してもよい。さらに、前記コネクタ40の端子の配列は前記接地端子48が前記第１の点火信号入力端子44と前記第２の点火信号入力端子46の間に配置されるのであれば設計事情によって任意に変更してもよいし、前記電源端子42及び前記第1の点火信号入力端子44、前記第２の点火信号入力端子46、前記接地端子48の配線はそれぞれの端子.が重ならない配線となるのであれば設計事情によって任意に変更してもよい。

10：１次ボビン
12：１次巻線
14：１次コイル
16：１次コイル端子
18：誘導溝
20：２次ボビン
22：２次巻線
24：２次コイル
26：２次低圧端子
28：２次高圧端子
30：鉄芯
40：コネクタ
42：電源端子
44：第１の点火信号入力端子
46：第２の点火信号入力端子
48：接地端子
50：第１のイグナイタ
52：第２のイグナイタ
54：イグナイタ端子
60：第１のダイオード群
62：第２のダイオード群
64：リード線
70：ケース
72：ケース固定部
74：高圧タワー
76：ケース側２次高圧端子
78：溝部
80：リード線固定部
82：外周溝
84：第１の隔壁
86：第２の隔壁
90：モールド樹脂
100：点火装置
102：第１の点火コイル
104：第２の点火コイル
110：点火プラグ
112：バッテリ
114：点火装置制御部

Claims

ケースと、当該ケース内に1次ボビンに1次巻線を巻き回した1次コイルと２次ボビンに２次巻線を巻き回した２次コイルと鉄芯からなる第１の点火コイルと第２の点火コイルを備え、
前記ケースにコネクタを配置し、
前記ケースに点火プラグへの高電圧を供給する高圧端子を配置し、
前記ケースのコイル収容部にモールド樹脂を充填し、
前記第1の点火コイルと前記第２の点火コイルからの高電圧を1つにまとめて１つの前記点火プラグに供給する点火装置において、
前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルのそれぞれに第１のイグナイタと第２のイグナイタを備え、
前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルとが１つの前記コネクタで外部に接続されていることを特徴とする点火装置。
前記コネクタは４つ以上の端子を有したことを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
前記コネクタは前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルに電源を入力する電源端子と前記第１の点火コイルに点火信号を入力する第１の信号入力端子、前記第２の点火コイルに点火信号を入力する第２の信号入力端子、グランドと接続する接地端子を有したことを特徴とする請求項２に記載の点火装置。
前記第１の点火信号入力端子は前記コネクタ内で前記第１のイグナイタに近接する位置に配置され、
前記第２の点火信号入力端子は前記コネクタ内で前記第２のイグナイタに近接する位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の点火装置。
前記接地端子が前記第１の点火信号入力端子と前記第２の点火信号入力端子の間に配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の点火装置。
前記電源端子及び前記第１の点火信号入力端子、前記第２の点火信号入力端子、前記接地端子はそれぞれの端子が重ならないよう配線されていることを特徴とする請求項３乃至５に記載の点火装置。
前記電源端子は前記第１の点火コイル及び前記第２の点火コイルにそれぞれ１つずつ備えたことを特徴とする請求項３乃至６に記載の点火装置。