JP3097229U

JP3097229U - 点火装置、及びコイル器具

Info

Publication number: JP3097229U
Application number: JP2003002100U
Authority: JP
Inventors: 鈴木　徹
Original assignee: 東　栄浩; 鈴木　徹; 安藤　敏基; 加藤　幸典
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2009-04-16

Abstract

【課題】一次コイルや二次コイルを小型化しても、アーク放電の維持時間を十分に確保することが可能な点火装置と、これに関わる技術とを提供する。
【解決手段】点火装置１では、スイッチング素子Ｔｒ１によって一次コイルＬ１の電流が断続されると、二次コイルＬ２に高電圧が誘起し、この高電圧を点火プラグに供給する。この際、二次コイルＬ２における磁束変化によって、三次コイルＬ３と、三次コイルＬ３の開放端と端子接続端との間の空間で等価的に形成されるコンデンサＣ１とからなる直列共振回路が共振し、三次コイルＬ３には、大きな誘導電流が発生する。そして、この誘導電流の発生によって三次コイルＬ３に生じる大きな磁束変化によって、再度、二次コイルＬ２に高電圧が誘起し、この高電圧が点火プラグに供給される。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、点火プラグにアーク放電を発生させる点火装置と、これに関わる技術とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両などのエンジンのシリンダに取り付けられた点火プラグにアーク放電を発生させる点火装置には、一般的に、一次コイル及び二次コイルが具備され、これらが互いに誘導結合されている。そして、一次コイルに流す電流を断続することによって、二次コイルに高電圧を誘起させ、この高電圧を点火プラグに供給して点火プラグにおける放電電極と接地電極との間の空間（放電ギャップ）にアーク放電を発生させる。尚、このアーク放電によって、エンジンのシリンダ内には混合気を燃焼させるための火炎核（つまり、火種）が生成され、この火炎核が順次拡大して成長することにより混合気が燃焼される。
【０００３】
ここで、このような点火装置の構成は、上述のように一般的であり、公知・公用の技術に該当するため、ここでは特に先行技術文献を開示しない。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
ところで、近年の点火装置では、小型化が行われており、これに伴って、二次コイルに発生する高電圧のピーク値が小さくなっている。このため、混合気の密度が大きく、放電ギャップにおける電気抵抗が大きい場合には、火炎核が十分に成長するまでアーク放電を維持できないことがあった。そして、この結果、混合気を十分に燃焼させることができず、その分エンジンの出力を損失したり、多くの有害物質又は未燃焼物質などを生成してしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、本考案は、上記問題点を解決するために、一次コイルや二次コイルを小型化しても、アーク放電の維持時間を十分に確保することが可能な点火装置と、これに関わる技術とを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び考案の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、相互に誘導結合された第１のコイル及び第２のコイルを備え、該第１のコイルに流す電流を断続して、第２のコイルに高電圧を誘起させ、該高電圧によって点火プラグにアーク放電を発生させる点火装置であって、第２のコイルと相互に誘導結合されると共に、一端が開放され、他端が誘導電流を流出するための流出経路に接続される第３のコイルを備えることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された点火装置では、第３のコイルの開放された一端と流出経路に接続された他端との間の空間（但し、第３のコイル自体を介さない空間）に、等価的にコンデンサが形成され、第３のコイルは、このコンデンサと共に直列共振回路をなしている。このため、第２のコイルに高電圧が誘起して、第２のコイルの磁束が変化した際に、直列共振回路が共振するように第３のコイルの巻き数を調整しておけば、第２のコイルに高電圧が誘起される度に、直列共振回路が共振し、第３のコイルに大きな誘導電流が発生する。そして、この誘導電流の発生によって第３のコイルに生じる大きな磁束変化によって、再度、第２のコイルに高電圧が誘起するため、点火プラグのアーク放電をその分長く維持することができる。
【０００８】
即ち、本発明によれば、一次コイルや二次コイルを小型化しても、アーク放電の維持時間を十分に確保することが可能な点火装置を提供できる。
ここで、上述した流出経路としては、例えば、請求項２記載のように、第１のコイル及び前記第２のコイルにおける電位の基準点であることが望ましい。
【０００９】
即ち、第３のコイルの電位が第１，第２のコイルにおける電位の基準点と同電位となるため、直列共振回路は安定した共振状態となる。
尚、第１，第２，第３のコイルは、互いに並列に配置されていても良いが、磁束変化を電力に変換する効率を考慮すると、請求項３記載のように、同芯状に配置されていることが望ましい。
【００１０】
そして、第３のコイルは、例えば、請求項４記載のように、当該点火装置に内蔵されていても良いし、第２のコイルが、磁束を透過可能な外壁に外包されている場合には、例えば、請求項５記載のように、外壁の周囲に外装されていても良い。
【００１１】
尚、第３のコイルを外壁の周囲に外装する場合には、請求項６記載のように、第３のコイルは、外壁に着脱可能に構成されていても良い。
ここで、上述した点火装置はいずれも、例えば、請求項７記載のように、直接点火方式の点火装置として好適に用いることができ、又、例えば、請求項８記載のように、車両に搭載される点火装置として好適に用いることができる。
【００１２】
ところで、請求項９記載の考案は、点火装置を挿通可能な筒状の芯部の外周壁に導体線を巻回すると共に、該導体線の一端を開放し、他端に接続端子を接続したコイル器具である。
即ち、このように構成されたコイル器具は、点火装置に着脱できるため、請求項６記載の点火装置における第３のコイルとして好適に用いることができる。
【００１３】
尚、このコイル器具は、請求項１０記載のように、接続端子を除く芯部の外周壁を導体線と共に絶縁体でモールドすることが望ましい。
このようにコイル器具を構成すれば、点火装置が内燃機関に装着された際に、コイル器具の導体線が内燃機関に短絡し、直列共振回路の特性が変動してしまうことを防止できる。
【００１４】
更に、絶縁体が、導体線の開放された一端と接続端子を接続された他端との間の空間（但し、導体線自体を介さない空間）に等価的に形成されるコンデンサの誘電体として作用し、コンデンサの容量を大きくできるため、当該コイル器具とコンデンサとにより形成される直列共振回路の尖鋭度を小さくできる。即ち、点火プラグにアーク放電を発生させる周期が様々に変化しても（つまり、内燃機関の回転数が様々に変化しても）、直列共振回路を共振させることができる。
【００１５】
【考案の実施の形態】
以下に本考案の実施形態を図面と共に説明する。
まず、図１は、本考案に係る点火装置１の構造図である。但し、図１は、本考案に係る部分のみを示した概略図である。
【００１６】
図１に示すように、点火装置１は、円筒状の本体部３と、該本体部３の外周壁に装着されるコイル器具５とを備え、車両のエンジンにおけるシリンダヘッドに装着可能に構成されている。
ここで、本体部３には、円筒状のケース７の中央内部に、鉄心からなるセンタコア９や一次コイルＬ１、二次コイルＬ２が具備されており、点火装置１は、ディストリビュータやハイテンションコード（高圧配線）を不要とした、所謂、直接点火方式として構成されている。
【００１７】
尚、ケース７は、内燃機関にて発生する熱に耐え得ると共に、磁束を透過可能な樹脂から構成されている。又、センタコア９や一次コイルＬ１、二次コイルＬ２は同芯状に配置され、相互に誘導結合されている一方、これらの間にはそれぞれ絶縁性のボビン（図示せず）が介挿され、電気的に絶縁されている。但し、一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２は、一次コイルＬ１に流れる電流が瞬断された際に、二次コイルＬ２に高電圧（１００００Ｖ〜２００００Ｖ）が発生するように各々の巻き数が設定されている。
【００１８】
又、ケース７の下端部には、点火プラグ（図示せず）の電極部分を収納するための収納空間１１が形成されている。そして、この収納空間１１の上端部には、二次コイルＬ２の一端に電気的に接続された金属製のジョイント１３が配設され、又、このジョイント１３には、点火プラグの電極を受ける金属製のスプリング１５が収納空間１１に突出するように取り付けられている。つまり、二次コイルＬ２の一端は、ジョイント１３及びスプリング１５を介して、点火プラグの電極に接続される。
【００１９】
又、ケース７の上端部には、図示しないコネクタを接続するコネクタ接続部１７が形成されている。そして、このコネクタ接続部１７には、一次コイルＬ１の一端に接続された接続端子１９や、一次コイルＬ１の他端に接続された接続端子２１、二次コイルＬ２の点火プラグへの接続端とは反対側の他端に接続された接続端子２３、点火プラグのアース側電極に接続された接続端子２５が配設されている。但し、接続端子１９，２１はそれぞれ、コネクタを介して、車両に搭載されたバッテリ（図３参照）や、一次コイルＬ１を流れる電流を断続するスイッチング素子（図３参照）に接続される。又、接続端子２３，２５は共に、コネクタを介して、車体に接続される（所謂、ボデーアース）。
【００２０】
次に、図２は、コイル器具５の構造図である。
図２に示すように、コイル器具５は、点火装置１のケース７と同様の樹脂からなる円筒状の芯部５１を備え、この芯部５１の外周壁には、エナメル線が巻回されて、三次コイルＬ３が形成されている。但し、この三次コイルＬ３は、一端が開放され、他端には絶縁体で被覆された銅線５３を介して、圧着端子５５が接続されている。
【００２１】
そして、コイル器具５は、これら銅線５３及び圧着端子５５を除き、芯部５１の外周壁が、三次コイルＬ３と共に磁束を透過可能な樹脂５７でモールドされている。
尚、コイル器具５は、芯部５１に本体部３を挿通することで本体部３の外周壁に装着され、本体部３と共にシリンダヘッドに装着される際には、圧着端子５５がエンジンのシリンダヘッドにボルトによって締結される。
【００２２】
ここで、図３は、点火装置１と車両との間で形成される電気回路の回路図である。
図３に示すように、一次コイルＬ１は、一端がバッテリＢ１に接続され、他端がスイッチング素子（例えば、トランジスタ）Ｔｒ１を介して車体に接続されている。又、二次コイルＬ２は、一端が車体に接続され、他端が点火プラグ（図示せず）に接続されている。
【００２３】
そして、三次コイルＬ３は、圧着端子５５に接続された一端（以下、「端子接続端」という。）がシリンダヘッド（車体）に接続されている。ここで、三次コイルＬ３の開放端と端子接続端との間の空間（但し、三次コイルＬ３自体を介さない空間）には、等価的にコンデンサＣ１が形成され、三次コイルＬ３は、このコンデンサＣ１と共に直列共振回路をなしている。但し、三次コイルＬ３は、二次コイルＬ２に高電圧が誘起して、二次コイルＬ２の磁束が変化した際に、直列共振回路が共振するように巻き数が調整されている。
【００２４】
以上のように構成された点火装置１では、スイッチング素子Ｔｒ１によって一次コイルＬ１の電流が断続されると、二次コイルＬ２に高電圧が誘起し、この高電圧を点火プラグに供給する。この際、二次コイルＬ２における磁束変化によって、三次コイルＬ３とコンデンサＣ１とからなる直列共振回路が共振し、三次コイルＬ３には、大きな誘導電流が発生する。そして、この誘導電流の発生によって三次コイルＬ３に生じる大きな磁束変化によって、再度、二次コイルＬ２に高電圧が誘起し、この高電圧が点火プラグに供給される。
【００２５】
つまり、本実施形態の点火装置１では、二次コイルＬ２に高電圧が誘起する度に、共振によって三次コイルＬ３に大きな誘導電流が発生し、これに起因して二次コイルＬ２に再度高電圧が誘起するため、点火プラグのアーク放電をその分長く維持することができる。
【００２６】
即ち、本実施形態の点火装置１によれば、一次コイルや二次コイルを小型化しても、アーク放電の維持時間を十分に確保することが可能な点火装置を提供できる。
又、本実施形態の点火装置１では、コイル器具５における三次コイルＬ３の一端が、一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２と共にボデーアースされているため、直列共振回路は、安定した共振状態となる。
【００２７】
又、コイル器具５の外周壁が樹脂５７によって覆われているため、点火装置１をシリンダヘッドに装着した際に、三次コイルＬ３がエンジンに短絡し、直列共振回路の特性が変動してしまうことがない。
更に、コイル器具５の外周壁を覆う樹脂５７が、コンデンサＣ１の誘電体として作用し、コンデンサＣ１の容量を大きくしているため、三次コイルＬ３とコンデンサＣ１とにより形成される直列共振回路の尖鋭度を小さくできる。即ち、点火プラグにアーク放電を発生させる周期が様々に変化しても（つまり、エンジンの回転数が様々に変化しても）、直列共振回路を共振させることができる。
【００２８】
以上、本考案の実施の形態について説明したが、本考案は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本考案の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、三次コイルＬ３を点火装置１に外装したが、二次コイルＬ２の外側に同芯状に配置されるように点火装置１に内蔵しても良い。この場合、点火装置１のケース７が金属などのように磁束を透過しない材質から構成されているときに好適である。
【００２９】
又、上記実施形態では、本考案を直接点火方式の点火装置に適用したが、一次コイル及び二次コイルを用いて高電圧を発生し、点火プラグに供給する形態の点火装置であれば他の方式の点火装置に本考案を適用しても良い。
又、上記実施形態では、三次コイルＬ３の開放端と端子接続端と間の空間にて等価的に形成されるコンデンサＣ１を直列共振回路の構成要素に用いたが、三次コイルＬ３にコンデンサ素子を並列に接続し、これを直列共振回路の構成要素に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案に係る点火装置１の構造図である。
【図２】コイル器具５の構造図である。
【図３】点火装置１と車両との間で形成される電気回路の回路図である。
【符号の説明】
１…点火装置、３…本体部、５…コイル器具、７…ケース、９…センタコア、１１…収納空間、１３…ジョイント、１５…スプリング、１７…コネクタ接続部、１９，２１，２３，２５…接続端子、５１…芯部、５３…銅線、５５…圧着端子、５７…樹脂、Ｂ１…バッテリ、Ｃ１…コンデンサ、Ｌ１…一次コイル、Ｌ２…二次コイル、Ｌ３…三次コイル、Ｔｒ１…スイッチング素子。

Claims

相互に誘導結合された第１のコイル及び第２のコイルを備え、該第１のコイルに流す電流を断続して、前記第２のコイルに高電圧を誘起させ、該高電圧によって点火プラグにアーク放電を発生させる点火装置であって、
前記第２のコイルと相互に誘導結合されると共に、一端が開放され、他端が誘導電流を流出するための流出経路に接続される第３のコイルを備えることを特徴とする点火装置。
前記流出経路は、第１のコイル及び前記第２のコイルにおける電位の基準点であることを特徴とする請求項１記載の点火装置。
前記第１，第２，第３のコイルは同芯状に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の点火装置。
前記第３のコイルは、当該点火装置に内蔵されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか記載の点火装置。
前記第２のコイルは、磁束を透過可能な外壁に外包され、
前記第３のコイルは、前記外壁の周囲に外装されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか記載の点火装置。
前記第３のコイルは、前記外壁に着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の点火装置。
直接点火方式からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか記載の点火装置。
車両に搭載されることを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか記載の点火装置。
点火装置を挿通可能な筒状の芯部の外周壁に導体線を巻回すると共に、該導体線の一端を開放し、他端に接続端子を接続したことを特徴とするコイル器具。
前記接続端子を除く前記芯部の外周壁を前記導体線と共に絶縁体でモールドしたことを特徴とする請求項９記載のコイル器具。