JP2009299614A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、鉄心を外装ケース内に収納することに起因する鉄心での高電圧の誘起を抑え、鉄心からのノイズ放射および鉄心の周囲での絶縁破壊の発生を抑制し、安価、小型、かつ軽量の内燃機関用点火装置を得る。
【解決手段】トランス２は、中心鉄心１０ａおよび中心鉄心１０ａと協働して閉磁路を構成する側方鉄心１０ｂからなる鉄心１０、中心鉄心１０ａを囲繞するように配設された一次巻線、および一次巻線を囲繞するように配設された二次巻線１３を有する。このトランス２が外装ケース１の収納部１ａ内に収納され、収納部１ａ内に充填硬化された注形絶縁樹脂２２により埋設されている。そして、側方鉄心１０ｂに接続された導出端子２０が導電線２１を介してコネクタ４の第３コネクタ端子５ｃに接続され、接地電位に保持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のエンジンなどの内燃機関の点火プラグに火花放電を発生させるための高電圧を供給する内燃機関用点火装置に関するものである。

従来の内燃機関用点火装置では、鉄心、一次コイル、および二次コイルからなるイグニッションコイルとパワースイッチとを配線接続してなる組立体の全体が絶縁樹脂成型体内に埋設されて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

この従来の内燃機関用点火装置では、鉄心が一次コイル内に挿通される中心鉄心と、中心鉄心の長さ方向の両端を接続する側方鉄心とから構成されている。そして、特許文献１には説明されていないが、従来の内燃機関用点火装置は、組立体の全体を埋設する絶縁樹脂成型体から延出された側方鉄心をシリンダヘッドに締着固定して、取り付けられる。そこで、鉄心の電位がエンジンアースと同電位となり、パワースイッチを介して一次コイルに一次電流を通電・遮断して、高電圧を二次コイルの高圧側に発生させても、高電圧が鉄心に誘起されない。これにより、高電圧が鉄心に誘起されることに起因するノイズの放射が抑えられる。

特開平６−６６２３９号公報

従来の内燃機関用点火装置では、側方鉄心の一部を絶縁樹脂成型体から延出させているので、側方鉄心を大型とする必要があり、装置の重量が重くなるとともに、材料費が高くなるという問題があった。
この問題を解決するために、側方鉄心を小型化して鉄心全体を絶縁樹脂成型体内に埋設することが考えられる。しかし、鉄心全体を絶縁樹脂成型体内に埋設した場合には、鉄心の電位が浮いている状態となり、二次コイルへの高電圧（例えば、数十ｋＶ程度）の発生に伴い、高電圧（例えば、５ｋＶ程度）が鉄心に誘起されてしまう。そこで、鉄心がノイズ発生源となり、ノイズが鉄心から外部に放射され、車載電気機器の誤動作を誘発させるとともに、鉄心の周囲での絶縁破壊を誘発させるという新たな問題が発生する。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、鉄心を外装ケース内に収納することに起因する鉄心での高電圧の誘起を抑え、鉄心からのノイズ放射および鉄心の周囲での絶縁破壊の発生を抑制し、安価、小型、かつ軽量の内燃機関用点火装置を得ることを目的としている。

この発明による内燃機関用点火装置は、収納部、コネクタ、および高圧タワーが形成された絶縁性樹脂製の外装ケースと、中心鉄心および該中心鉄心と協働して閉磁路を構成する側方鉄心からなる鉄心、該中心鉄心を囲繞するように配設された一次巻線、および該一次巻線を囲繞するように配設された二次巻線を有し、上記収納部内に収納されるトランスと、上記収納部内に充填硬化され、上記トランスを埋設する注形絶縁樹脂と、を備え、上記鉄心が、上記収納部内の上記一次巻線に供給される電源電圧以下の電圧となる部位と電気的に接続されているものである。

この発明によれば、鉄心が、収納部内の一次巻線に供給される電源電圧以下の電圧となる部位と電気的に接続されているので、動作中、鉄心は電源電圧以下の所定の電圧に保持される。そこで、高電圧が二次巻線に発生しても、鉄心には高電圧が誘起されない。これにより、鉄心を小型化して外装ケースの収納部内に収納しても、鉄心からのノイズ放射や鉄心の周囲での絶縁破壊の発生を抑制でき、安価、小型、かつ軽量の内燃機関用点火装置が実現される。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置を示す上面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置を示す断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置の電気回路図である。なお、図１では、外装ケース内に充填された注形絶縁樹脂の上部側を取り除いた状態を示している。

図１乃至図３において、内燃機関用点火装置は、絶縁性樹脂からなる有底筒状の外装ケース１と、外装ケース１の収納部１ａ内に収納されたトランス２と、トランス２の一次巻線１１に一次電流を通電遮断するスイッチングモジュール３と、外装ケース１と一体に形成されたコネクタ４と、トランス２の二次巻線に発生された高電圧を出力する高圧タワー６と、収納部１ａ内に充填、硬化されて、各部品の相互の高電圧絶縁を行う注形絶縁樹脂２２を備えている。

外装ケース１は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂などの絶縁性樹脂を用いてモールド成形され、収納部１ａとともに、挿入孔８および絶縁筒９などが一体に成形されている。そして、第１乃至第３コネクタ端子５ａ〜５ｃが外装ケース１にインサート成形され、コネクタ４を構成している。また、高圧出力端子７が、挿入孔８に圧入されて外装ケース１に固定され、絶縁筒９とともに、高圧タワー６を構成している。

トランス２は、電磁鋼板を積層して、長手方向と直交する断面形状が四角形に形成された直方体状に構成された中心鉄心１０ａと、電磁鋼板を積層してＣ字状に形成され、中心鉄心１０ａの長手方向の両端を磁気的に接続して環状の閉磁路を形成する側方鉄心１０ｂと、中心鉄心１０ａを囲繞するように配設された一次巻線１１と、一次巻線１１を囲繞するように配設された二次巻線１２と、を備える。そして、側方鉄心１０ｂは、ＰＢＴなどの樹脂やＥＰＤＭ（エチレン−プロプレン−ジエンゴム）などのエラストマー材で成形された電気絶縁性の被覆体２７により絶縁被覆されている。

スイッチングモジュール３は、トランス２の一次巻線１１に一次電流を通電遮断するパワートランジスタ１３、一次電流によって生じる電位差を検出し電流制限回路部１４に一次電流を制御するための信号を送信する電流検出部１５などを備えている。そして、スイッチングモジュール３には、パワートランジスタ１３のコレクタ端子に接続された第１端子１６、パワートランジスタ１３のベース端子に接続された第２端子１７、電流検出部１５を介してパワートランジスタ１３のエミッタ端子に接続されてアース端子として機能する第３端子１８が設けられている。

そして、一次巻線１１の一端部が二次巻線１２の一端部に接続され、一次巻線１１の他端部がスイッチングモジュール３の第１端子１６に接続されている。また、二次巻線１２の他端部が導電線１９を介して高圧出力端子７に接続されている。さらに、第１コネクタ端子５ａが一次巻線１１の一端部に接続され、第２コネクタ端子５ｂがスイッチングモジュール３の第２端子１７に接続され、第３コネクタ端子５ｃがスイッチングモジュール３の第３端子１８に接続されている。さらにまた、側方鉄心１０ｂに接続されて被覆体２７から引き出された導出端子２０が導電線２１を介して第３コネクタ端子５ｃに接続されている。なお、各接続部は、溶接、カシメなどにより接続されている。

つぎに、内燃機関用点火装置の組立方法について説明する。
まず、一次巻線１１を中心鉄芯１０ａに外嵌状態に装着し、二次巻線１２を一次巻線１１に外嵌状態に装着し、側方鉄芯１０ｂで中心鉄芯１０ａの両端を磁気的に接続して、トランス２を組み立てる。そして、トランス２とスイッチングモジュール３とを配線接続して組立体を組み立てる。さらに、第１乃至第３コネクタ端子５ａ〜５ｃと組立体とを配線接続し、さらに高圧出力端子７と組立体とを配線接続して、外装ケース１の収納部１ａ内に収納する。ついで、例えば、エポキシ樹脂などの注形絶縁樹脂２２を収納部１ａ内に注入、硬化して、内部部品を絶縁固定し、内燃機関用点火装置が組み立てられる。

このように組み立てられた内燃機関用点火装置では、バッテリ電圧が第１コネクタ端子５ａからトランス２の一次巻線１１の一端部に供給される。また、駆動制御信号が第２コネクタ端子５ｂからスイッチングモジュール３の第２端子１７に供給される。そして、接地電位が第３コネクタ端子５ｃに接続される。そして、一次巻線１１の一次電流が電流検出部１５に流れることにより、電流検出部１５では電位差としてその値を検出し、この電位差値により、電流制限回路部１４には制御信号が送られる。電流制限回路部１４は、この信号に基づいて一次巻線１１に流れる一次電流を制御する。二次巻線１２には、この一次巻線１１に流れる一次電流に応じて高電圧が発生し、この高電圧が導電線１９を介して高圧出力端子７から出力される。

このとき、中心鉄心１０ａと側方鉄心１０ｂとからなる鉄心１０は、導出端子２０、導電線２１、および第３コネクタ端子５ｃを介して接地電位に保たれている。そこで、高電圧が二次巻線１２に発生しても、高電圧は鉄心１０に誘起されない。

この実施の形態１によれば、鉄心１０が接地電位に保たれているので、鉄心１０を小型化して外装ケース１の収納部１ａ内に収納しても、内燃機関用点火装置の動作時に、高電圧が鉄心１０に誘起されない。そこで、鉄心１０がノイズ発生源となり、車載電気機器の誤動作を誘発させるがなくなるとともに、鉄心１０の周囲での絶縁破壊を誘発させることがなくなる。これにより、鉄心１０の小型化が可能となり、小型、軽量、かつ安価な内燃機関用点火装置を実現できる。

なお、上記実施の形態１では、鉄心１０が導出端子２０および導電線２１を介して第３コネクタ端子５ｃに接続され、内燃機関用点火装置の動作時に鉄心１０を接地電位に保って高電圧の誘起を防止するものとしているが、鉄心１０は必ずしも接地電位に保つ必要はなく、鉄心１０に誘起される高電圧より低い所定の電位に保たれていればよい。そして、鉄心１０は、内燃機関用点火装置の構成部品を利用して、電源電圧以下の所定の電位に保つことが好適であり、例えば鉄心１０を第１コネクタ端子５ａや第２コネクタ端子５ｂに接続することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置を示す上面図、図５はこの発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置を示す断面図である。なお、図４では、外装ケース内に充填された注形絶縁樹脂の上部側を取り除いた状態を示している。

図４および図５において、取付穴２５ａを有する取付腕２５が外装ケース１Ａのモールド成形時に一体に成形されている。そして、筒状ブッシュ２６ａ、筒状ブッシュ２６ａの一端側縁部に一体に成形された円環状の受け座２６ｂ、接続部２６ｃ、および受け座２６ｂと接続部２６ｃとを連結する連結部２６ｄからなるインサート導体２６が外装ケース１Ａにインサート成形されている。そして、筒状ブッシュ２６ａが取付穴２５ａ内に露出し、受け座２６ｂが取付腕２５の上面に露出し、接続部２６ｃが収納部１ａ内に露出している。また、側方鉄心１０ｂが、例えば導電性シリコーン樹脂で成形された電気導電性の被覆体２８により被覆されている。そして、被覆体２８が接続部２６ｃに押圧され、両者の電気的な接触状態が確保されて、注形絶縁樹脂２２が収納部１ａ内に充填硬化されている。また、スイッチングモジュールが省略されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された内燃機関用点火装置は、図示していないが、取付穴２５ａに通された取付ボルトをエンジン側部材であるシリンダヘッドに締着固定して、取り付けられる。そこで、鉄心１０が、被覆体２８、インサート導体２６、および取付ボルトを介してシリンダヘッドと電気的に接続され、エンジンアースと同電位となる。

従って、この実施の形態２においても、鉄心１０が接地電位に保たれ、高電圧の誘起が防止され、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

なお、上記実施の形態２では、被覆体２８が接続部２６ｃに当接されているものとしているが、凸状部を被覆体２８あるいは接続部２６ｃに形成すれば、被覆体２８と接続部２６ｃとの電気的接触がより確実となる。さらに、被覆体２８と接続部２６ｃとの間に導電ゴムや導電接着剤などを介装させてもよい。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置を示す上面図、図７はこの発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置を示す断面図、図８はこの発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置における組立方法を説明する要部斜視図である。なお、図６では、外装ケース内に充填された注形絶縁樹脂の上部側を取り除いた状態を示している。

図６乃至図８において、側方鉄心１０ｂがＰＢＴやＥＰＤＭなどの樹脂で成形された電気絶縁性の被覆体２９により絶縁被覆されている。そして、被覆体２９の収納部１ａの内壁面に面する一部が除去されて、側方鉄心１０ｂの一部が露出している。ステンレスなどのばね性を有する金属板３０がＶ字状に折り曲げられ、側方鉄心１０ｂの露出部とインサート導体２６の接続部２６ｃとの間に弾性変形状態に介装され、側方鉄心１０ａと接続部２６ｃとが電気的に接続状態を確保されて、注形絶縁樹脂２２が収納部１ａ内に充填硬化されている。また、側方鉄心１０ｂに接続されて被覆体２９から引き出された導出端子２０が導電線２１を介して第３コネクタ端子５ｃに接続されている。さらに、第３コネクタ端子５ｃがスイッチングモジュール３の第３端子１８に接続され、側方鉄心１０ｂに接続されて被覆体２７から引き出された導出端子２０が導電線２１を介して第３コネクタ端子５ｃに接続されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。

このように構成された内燃機関用点火装置は、上記実施の形態２と同様に、取付穴２５ａに通された取付ボルトをシリンダヘッドに締着固定して、取り付けられる。そこで、鉄心１０が、金属板３０、インサート導体２６、および取付ボルトを介してシリンダヘッドと電気的に接続され、エンジンアースと同電位となる。

従って、この実施の形態３においても、鉄心１０が接地電位に保たれ、高電圧の誘起が防止され、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、鉄心１０が導出端子２０および導電線２１を介して第２コネクタ端子５ｃに接続されているので、鉄心１０が確実に接地電位に保たれ、高電圧の誘起が確実に防止される。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火装置の電気回路図である。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置を示す上面図である。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置を示す上面図である。 この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る内燃機関用点火装置における組立方法を説明する要部斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ 外装ケース、１ａ 収納部、２ トランス、３ スイッチングモジュール、５ａ 第１コネクタ端子、５ｂ 第２コネクタ端子、５ｃ 第３コネクタ端子、６ 高圧タワー、１０ 鉄心、１０ａ 中心鉄心、１０ｂ 側方鉄心、２０ 導出端子、２１ 導電線、２２ 注形絶縁樹脂、２５ 取付腕、２６ インサート導体。

Claims (5)

1. 収納部、コネクタ、および高圧タワーが形成された絶縁性樹脂製の外装ケースと、
   中心鉄心および該中心鉄心と協働して閉磁路を構成する側方鉄心からなる鉄心、該中心鉄心を囲繞するように配設された一次巻線、および該一次巻線を囲繞するように配設された二次巻線を有し、上記収納部内に収納されるトランスと、
   上記収納部内に充填硬化され、上記トランスを埋設する注形絶縁樹脂と、を備えた内燃機関用点火装置において、
   上記鉄心が、上記収納部内の上記一次巻線に供給される電源電圧以下の電圧となる部位と電気的に接続されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 上記鉄心が、上記コネクタの入力端子のなかの１本と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火装置。
3. 上記外装ケースに一体に形成された取付腕と、
   一端が上記収納部内に露出し、他端が上記取付腕に露出するように上記外装ケースにインサート成形されたインサート導体と、をさらに備え、
   上記鉄心が、上記インサート導体の上記収納部内の露出部と電気的に接続されており、上記取付腕を介してエンジン側部材に取り付けられた際に、該インサート導体を介して該エンジン側部材と電気的に接続されて、エンジンアースと同電位となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火装置。
4. 上記鉄心が、さらに、上記コネクタの入力端子のなかの接地端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用点火装置。
5. 上記一次巻線に流れる一次電流を遮断通電するスイッチングモジュールが、上記収納内に収納されて、上記注形絶縁樹脂に埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関用点火装置。

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