JP2003293924A

JP2003293924A - 内燃機関用点火装置

Info

Publication number: JP2003293924A
Application number: JP2002098511A
Authority: JP
Inventors: Takeo Maekawa; 武雄前川; Tetsuya Miwa; 哲也三輪
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】点火プラグ２と点火コイル３が一体化されて
シリンダヘッドに装着される内燃機関用点火装置におい
て、部品点数を削減し、点火装置の小径化、および低コ
スト化を図る。【解決手段】点火プラグ２の構成部品が収納される部
分と点火コイル３の構成部品が収納される部分とが一体
に形成された筒状のケース１を備え、このケース１を磁
性体で且つ導電性の金属材料にて形成する。これによる
と、点火コイル構成部品を収納する部分も含めてケース
１を金属材料にて一体に形成しているため、ケース１自
体に点火コイルの外周コアの機能を持たせることができ
るため、部品点数の削減が可能となり、点火装置の小径
化、および低コスト化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、点火プラグと点火
コイルを一体化した内燃機関用点火装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、点火コイルと点火プラグを一体化
した内燃機関用点火装置が種々提案されている（特開２
０００−２５２０４０号公報、欧州特許出願公開第０９
０７０１９号明細書参照）。また、点火コイルと点火プ
ラグを一体化した内燃機関用点火装置に、燃焼室の圧力
を検出する圧力検出素子を内蔵したものも、特開２００
０−２７７２３２号公報にて提案されている。

【０００３】この種の点火装置では、一般的には、１次
巻線、２次巻線、中心コア、外周コア等の点火コイル構
成部品を、点火コイル用の樹脂製ケース内に収納し、ま
た、碍子や中心電極等の点火プラグ構成部品を、点火プ
ラグ用の金属製ケース内に収納している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように点火コイル構成部品を収納するケースが樹脂製で
あるため、点火コイルの１次巻線に通電されることによ
って発生する磁束の磁路を構成するための外周コアが必
要であった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、点火プラグと点火コイルが一体化されてシリンダヘ
ッドに装着される内燃機関用点火装置において、外周コ
アを不要にして、部品点数を削減し、点火装置の小径
化、および低コスト化を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、筒状の碍子（５）に中
心電極（２２）が内蔵され、内燃機関の燃焼室で放電を
行う点火プラグ（２）と、１次巻線（３１）と２次巻線
（３２）とを有して点火プラグ（２）に高電圧を供給す
る点火コイル（３）とを備え、点火プラグ（２）と点火
コイル（３）が内燃機関のシリンダヘッドに装着される
内燃機関用点火装置において、点火プラグ（２）の構成
部品が収納される部分と点火コイル（３）の構成部品が
収納される部分とが一体に形成された筒状のケース
（１）を備え、ケース（１）は磁性体で且つ導電性の金
属材料にて形成されていることを特徴とする。

【０００７】これによると、ケース自体に点火コイルの
外周コアの機能を持たせることができるため、従来のよ
うに外周コアを別に設ける必要がなくなり、従って、点
火装置の小径化、および低コスト化が可能となる。

【０００８】また、点火コイル構成部品を収納する部分
も含めてケースを金属材料にて一体に形成しているた
め、点火コイル構成部品を樹脂製ケース内に収納したも
のよりも、点火コイル構成部品の放熱性を向上させるこ
とができる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、点火コイル
（３）は棒状の中心コア（３３）を備え、ケース（１）
における中心コア（３３）を取り囲む部分に、中心コア
（３３）の軸方向に延びるスリット（１５）が形成され
ていることを特徴とする。

【００１０】これによると、磁束変化で発生する環状電
流による損失を防止することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、ケース（１）
はシリンダヘッドに電気的に接続されていることを特徴
とする。

【００１２】これによると、点火コイル部が、シリンダ
ヘッドに接地された金属製のケースによって覆われるた
め、点火コイル内で発生する点火ノイズが、ケースによ
ってシールドされて外部に洩れにくくなる。

【００１３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明に係る内燃機
関用点火装置の一実施形態を示すもので、図１は点火装
置の全体構成を示す断面図、図２は点火装置の全体を示
す外観斜視図、図３は１次巻線に通電することによって
発生する磁束の流れを示す点火装置の要部の断面図であ
る。

【００１５】図１〜図３において、点火装置は、円筒形
状のケース１内に、点火プラグ２と点火コイル３と圧力
検出素子４が収納され、点火プラグ２の両電極（詳細後
述）が図示しない車両用内燃機関の燃焼室に露出するよ
うにして、シリンダヘッドのプラグホールに装着される
ようになっている。

【００１６】ケース１は、磁性体で且つ導電性の金属材
料、より詳細には炭素鋼であるＳ３５Ｃ材等の鉄鋼材料
よりなり、ケース１の外周面には、燃焼室側に雄ねじ部
１１が形成されると共に、反燃焼室側に締め付け用ナッ
ト部１２が形成されており、ナット部１２を利用してケ
ース１を回して、雄ねじ部１１をシリンダヘッドの図示
しない雌ねじ部にねじ結合させることにより、点火装置
がシリンダヘッドに固定されるようになっている。

【００１７】ケース１内にはセラミック等の高耐熱性電
気絶縁材料からなる円筒状の碍子５が収納されており、
この碍子５は、燃焼室側に位置するプラグ側筒部５１
と、このプラグ側筒部５１から反燃焼室側に向かって延
びるコイル側筒部５２とを有している。

【００１８】ケース１の内周面には、燃焼室側近傍に段
付き状の受け面１３が形成されており、一方、碍子５の
プラグ側筒部５１の外周面には、この受け面１３に当接
する段付き状の当たり面５３が形成されている。そし
て、受け面１３と当たり面５３が当接することにより、
ケース１と碍子５との軸方向の位置決めがなされると共
に、ケース１と碍子５との間からの燃焼ガスの洩れを防
止するようになっている。なお、シール性を向上させる
ため、受け面１３と当たり面５３の間に弾性材料で出来
たワッシャを入れてもよい。

【００１９】点火プラグ２は、導電性金属よりなるステ
ム２１、導電性金属よりなる中心電極２２、および導電
性金属よりなる接地電極２３等から構成されている。そ
して、ステム２１および中心電極２２は、碍子５におけ
るプラグ側筒部５１の中心穴に挿入されており、この中
心電極２２の一端は燃焼室に露出している。また、接地
電極２３はケース１に溶接等により一体化されており、
この接地電極２３は中心電極２２の一端と対向してい
る。

【００２０】点火コイル３は、１次巻線３１、２次巻線
３２、磁性材料よりなる円柱状の中心コア３３、および
電気絶縁性の樹脂にて有底円筒状に形成された２次スプ
ール３４等から構成されている。

【００２１】１次巻線３１は、碍子５におけるコイル側
筒部５２の外周面の凹部５４に直接巻線されている。そ
して、１次巻線３１の両端は図示しないターミナルを介
して、接続コネクタ６のコネクタ端子６１に接続されて
おり、これにより１次巻線３１に図示しないイグナイタ
からの制御信号が入力されるようになっている。

【００２２】ここで、ケース１において中心コア３３を
取り囲む部分は、磁束が流れる外周コアの機能を有して
おり、図３に示すように、１次巻線３１で発生した磁束
１００は、中心コア３３およびケース１に流れるように
なっている。

【００２３】そして、ケース１において中心コア３３を
取り囲む部分には、磁束変化で発生する環状電流による
損失を防止するために、中心コア３３の軸方向に延びる
スリット１５（図２、図３参照）が形成されている。

【００２４】このスリット１５の長さは中心コア３３の
長さよりも長くなっている。また、スリット１５の燃焼
室側端部１５ａは、中心コア３３の燃焼室側端部３３ａ
よりも燃焼室側まで延び、スリット１５の反燃焼室側端
部１５ｂは、中心コア３３の反燃焼室側端部３３ｂより
も反燃焼室側まで延びている。なお、スリット１５の幅
は、加工上可能な限り狭い方が望ましい。

【００２５】２次スプール３４は、２次巻線３２が巻か
れる巻き線用筒部３４ａと、この巻き線用筒部３４ａか
ら反燃焼室側に向かって突出する突出筒部３４ｂを有し
ている。そして、巻き線用筒部３４ａの外周に２次巻線
３２が巻かれ、２次スプール３４の中心穴に中心コア３
３が挿入されている。中心コア３３を挿入後、２次スプ
ール３４の中心穴の開口部にゴムやスポンジ等の弾性材
よりなるコア押え蓋３５が挿入されることにより、２次
スプール３４の中心穴が塞がれている。

【００２６】２次巻線３２の高電圧端は、点火プラグ２
のステム２１を介して中心電極２２に電気的に接続され
ている。一方、２次巻線３２の低電圧端は、ケース１内
に配置された部品、すなわち、第１ターミナル３６、ア
ース板９、およびボルト８を介して、ケース１に電気的
に接続され、さらに、ケース１を介して接地電極２３に
電気的に接続されている。換言すると、２次巻線３２の
低電圧端は、内燃機関を介さずに、接地電極２３に電気
的に接続されている。そしてさらに、雄ネジ１１を介し
てシリンダヘッドに接触してアースされている。

【００２７】圧力検出素子４は、それに負荷される荷重
の変化に伴って電位が変位するもので、例えばチタン酸
鉛からなり、薄板リング状に形成されている。そして、
圧力検出素子４はコイル側筒部５２の端部に配置され、
圧力検出素子４の一端は、アース板９、ボルト８および
ケース１を介してシリンダヘッドに電気的に接続されて
いる。

【００２８】また、圧力検出素子４とコイル側筒部５２
の端部との間に、導電性金属にて薄板リング状に形成さ
れた燃焼圧信号用ターミナル７が配置されている。この
燃焼圧信号用ターミナル７には、コネクタ端子６１が一
体に形成されている。これにより圧力検出素子４の出力
信号が図示しない制御装置に出力されるようになってい
る。

【００２９】なお、圧力検出素子４をコイル側筒部５２
の端部に配置可能にするために、コイル側筒部５２の端
部は、１次巻線３１および２次巻線３２よりも、図１の
紙面において上部まで延長されている。換言すると、コ
イル側筒部５２の端部は、１次巻線３１および２次巻線
３２よりも反燃焼室側に突出している。

【００３０】ボルト８は導電性金属にて筒状に形成さ
れ、ケース１における反燃焼室側に形成された雌ねじ部
１４にボルト８がねじ結合されることにより、アース板
９、圧力検出素子４および燃焼圧信号用ターミナル７
が、コイル側筒部５２の端部とボルト８との間に保持さ
れるようになっている。

【００３１】そして、ボルト８の締め付けにより、圧力
検出素子４に圧縮予荷重を与えると共に、ケース１の受
け面１３と碍子５の当たり面５３との当接部にて、ケー
ス１と碍子５との間からの燃焼ガスの洩れを防止するよ
うになっている。

【００３２】ボルト８を雌ねじ部１４にねじ結合した
後、接続コネクタ６の樹脂製のケース６２がボルト８の
中空穴に挿入される。

【００３３】上記構成の点火装置は、イグナイタからの
制御信号に基づいて点火コイル３が高電圧を発生し、点
火プラグ２はその高電圧を火花ギャップ間で放電して燃
焼室内の混合気を着火させる。また、燃焼室内での燃焼
によって発生した圧力は、碍子５を介して圧力検出素子
４に伝達され、それにより圧力検出素子４は圧縮荷重を
受ける。そして、圧力検出素子４は、その荷重に応じた
電圧の出力信号を出力する。

【００３４】本実施形態では、２次巻線３２の低電圧側
と点火プラグ２の接地電極２３がケース１を介して電気
的に接続されるため、２次巻線３２の低電圧側を内燃機
関に電気的に接続するためのコネクタ端子およびワイヤ
ハーネスを不要にすることができる。それに伴って、コ
ネクタ６の小型化が可能となり、また２次巻線３２の低
電圧側を内燃機関に電気的に接続するためのワイヤハー
ネスの這いまわしがなくなるため装置の信頼性が向上す
る。

【００３５】また、２次巻線３２の低電圧側と点火プラ
グ２の接地電極２３との間の距離が短くなると共に、接
続個所も少なくなるため、放電回路の抵抗ロスが少なく
なって効率のよい点火が可能となる。

【００３６】また、圧力検出素子４の一端は、ケース１
を介して内燃機関に電気的に接続されるため、圧力検出
素子４の一端を内燃機関に電気的に接続するためのコネ
クタ端子およびワイヤハーネスを不要にすることができ
る。

【００３７】また、コイル側筒部５２の端部を１次巻線
３１および２次巻線３２よりも反燃焼室側に突出させ
て、コイル側筒部５２の端部に圧力検出素子４を配置し
ているため、圧力検出素子４の信号線を、点火コイル３
の脇を通すことなく、ケース１の外部に取り出すことが
できる。よって、ケース１の直径を増加させることもな
く、圧力検出素子４の出力信号は点火コイル３からの放
電ノイズの影響も受けにくくなるとともに、信号線の這
いまわし等の処理も不要もしくは容易になる。

【００３８】また、ボルト８の締め付けにより圧力検出
素子４に圧縮予荷重を与えるようにしているため、燃焼
室の圧力変動に対する出力精度を確保することができ
る。

【００３９】また、ボルト８の締め付けによりケース１
の受け面１３に碍子５の当たり面５３を押し付けるよう
にしているため、受け面１３と当たり面５３との当接部
にて、ケース１と碍子５との間からの燃焼ガスの洩れを
防止することができる。

【００４０】また、点火コイル構成部品を収納する部分
も含めてケース１を金属材料にて一体に形成しているた
め、点火コイル構成部品を樹脂製ケース内に収納したも
のよりも、点火コイル構成部品の放熱性を向上させるこ
とができる。

【００４１】また、ケース１自体に点火コイルの外周コ
アの機能を持たせることができるため、従来のように外
周コアを別に設ける必要がなくなり、従って、点火装置
の小径化、および低コスト化が可能となる。

【００４２】また、ケース１における中心コア３３を取
り囲む部分に設けたスリット１５により、磁束変化で発
生する環状電流による損失を防止することができる。

【００４３】また、点火コイル３の巻線３１、３２等
が、シリンダヘッドに接地された金属製のケース１によ
って覆われるため、点火コイル３内で発生する点火ノイ
ズが、ケース１によってシールドされて外部に洩れにく
くなる。

【００４４】（他の実施形態）上述の実施形態では、内
周側が２次巻線３２であり、外周側が１次巻線３１であ
ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、外周
側を２次巻線３２とし、内周側を１次巻線３１としても
よい。

【００４５】また、上述の実施形態では、ボルト８の締
め付けにより圧力検出素子４に予荷重を与えるようにし
たが、ボルト８の代わりにねじを持たない保持部材を用
い、その保持部材をケース１に圧入したり、或いは、保
持部材をケース１に挿入後ケース１をかしめることによ
り、圧力検出素子４に予荷重を与えるようにしてもよ
い。さらに、保持部材をケース１に挿入後圧力検出素子
４に予荷重を与えた状態で、保持部材をケース１に溶接
してもよい。

【００４６】また、ケース１は、分割されたものを溶接
等で一体化してもよい。より詳細には、例えば点火プラ
グ２の構成部品が収納される部分と点火コイル３の構成
部品が収納される部分とを別々に形成し、それらを溶接
等で一体化してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る点火装置の一実施形態を示す断面
図である。

【図２】図１の点火装置の外観斜視図である。

【図３】図１の点火装置の要部の拡大断面図である。

【符号の説明】１…ケース、２…点火プラグ、２２…中心電極、３…点
火コイル、３１…１次巻線、３２…２次巻線、５…碍
子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 31/00 ５０１Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の碍子（５）に中心電極（２２）が
内蔵され、内燃機関の燃焼室で放電を行う点火プラグ
（２）と、１次巻線（３１）と２次巻線（３２）とを有
して前記点火プラグ（２）に高電圧を供給する点火コイ
ル（３）とを備え、前記点火プラグ（２）と前記点火コ
イル（３）が前記内燃機関のシリンダヘッドに装着され
る内燃機関用点火装置において、前記点火プラグ（２）の構成部品が収納される部分と前
記点火コイル（３）の構成部品が収納される部分とが一
体に形成された筒状のケース（１）を備え、前記ケース
（１）は磁性体で且つ導電性の金属材料にて形成されて
いることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】前記点火コイル（３）は棒状の中心コア
（３３）を備え、前記ケース（１）における前記中心コア（３３）を取り
囲む部分に、前記中心コア（３３）の軸方向に延びるス
リット（１５）が形成されていることを特徴とする請求
項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】前記ケース（１）は前記シリンダヘッド
に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の内燃機関用点火装置。