JP3601256B2

JP3601256B2 - Ignition device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3601256B2
Application number: JP15188097A
Authority: JP
Inventors: 洋一安蔵; 研司中林; 淳一嶋田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JPH10340822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関用の点火装置に係り、特にプラグホール内に収納される円筒形点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用点火装置は、特開昭６３−７０５０８号のように、一次ボビンに巻装された一次コイル，二次ボビンに巻装された二次コイル，センタコア等の構成部品が、内側からセンタコア，一次コイル，二次コイル，サイドコアの順に同心状に配置され、特にセンタコアのセンタリング構造は採用されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、センタコアは、一次コイルの内側に配置され二次コイルの外側にサイドコアが配置されていたため、二次コイルの静電浮遊容量が大きく二次電圧のロスが多かった。又、二次コイルは、センタコア，一次コイルの外側に配置されていたため、二次コイル抵抗が大きくなり二次エネルギーや放電持続時間のロスが多かった。そこで、一次コイル，二次コイル，センタコア，サイドコア等の構成部品を、内側からセンタコア，二次コイル，一次コイル，サイドコアの順に同心状に配置することにより、二次コイルの静電浮遊容量が小さくなり、二次電圧のロスを少なくできる。また、二次コイル抵抗が小さくなることにより、二次エネルギーや放電持続時間のロスが少なくなる。それにより、小形・軽量・高出力な内燃機関用点火装置とすることができる。
【０００４】
しかし、内側からセンタコア，二次コイルと配置した場合、センタコアと二次コイルの間の電界強度を均一にしないと、部分的に電界集中が起こり絶縁破壊が発生する。
【０００５】
従って、本発明は、小形・高出力化を図りながら、信頼性に優れた内燃機関用点火コイル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】
上記目的を達成するため、本発明では前記センタコアを前記二次ボビンの内周面に対し、センタリングするための位置決め部を前記二次ボビンの内周面に設け、当該位置決め部は、前記二次ボビンの高圧側内周部に突出する複数状の突起として形成されており、当該突起は、周方向に特定の間隔をおいて複数個設けられている。これにより電界強度の均一化を図ることができた。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態について、図面を参照し説明する。
【０００８】
図１は、本発明による一実施例の内燃機関用点火コイルの構成を示す断面図である。
【０００９】
一次ボビン１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）等の熱可塑性合成樹脂で形成され、一次コイル２が巻層されている。また、変性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で成形された二次ボビン３には、二次コイル４が巻層されている。
【００１０】
なお、具体的に記載すれば、一次コイル２は線径０．３〜１．０ｍｍ程度のエナメル線を一層あたり数十回から百数十回ずつ、数層にわたり合計１００〜３００回程度積層巻されており、二次コイル４は線径０．０３〜０．１ｍｍ程度のエナメル線を用いて合計５０００〜３００００回程度分割して巻かれている。
【００１１】
センタコア７は、板厚０．２〜０．７ｍｍの珪素鋼板をプレス積層しており、二次ボビン３の内側に挿入される。該センタコア７の断面形状は、円形に近づけた多角形状とし、二次ボビン３の内径に対する占積率を向上させている。
【００１２】
該センタコア７と二次ボビン３の間には、可とう性エポキシ樹脂１６，シリコンゴム等の弾性を持つ絶縁材が充填されている。
【００１３】
そして、センタコア７の一端もしくは両端には、一次コイル２で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させるマグネット１２を備えている。マグネット１２による磁束は、センタコアにマイナスの磁束を与えるため、コアの磁化曲線の負側から出発して正側まで利用できるため、見かけ上飽和磁束密度の高いコア材料を用いたのと同じ結果となり、コイルの高出力化が期待できる。
【００１４】
センタコア７あるいはマグネット１２の外側には、ゴムなどの弾性体が設けられており、高圧側の方は、二次ボビン３とマグネット１２の間に、低圧側の方は、マグネット１２と絶縁用エポキシ樹脂６の間に配置されている。これにより、軸方向の熱ひずみを弾性体で吸収する構造としている。このため、弾性体としては、体積が変化できる独立気泡ゴムが適している。
【００１５】
サイドコア８は、板厚０．２〜０．７ｍｍの珪素鋼板を管状に丸めて１〜３枚重ねている。ただし、磁束の１ターンショートを防ぐため、サイドコア８の円周上の少なくとも１ヶ所は切れ目を設けている。
【００１６】
ケース５は一次ボビン１と同じような熱可塑性合成樹脂で成形されており、筒部２５とコネクタ部２４とから構成されている。そのため、別タイプのコネクタが要求された場合は、コネクタ部の変更のみで対応できるようになっており、筒部２５は、共用化を図れるようになっている。
【００１７】
これらの構成部品は、内側からセンタコア７，二次コイル４，一次コイル２，ケース５，サイドコア８の順に、又は、内側からセンタコア７，二次コイル４，一次コイル２，サイドコア８，ケース５の順に同心状に配置している。
【００１８】
そして、それらのコイル部構成部品をケース５の中に圧入し、高電圧を絶縁する絶縁用エポキシ樹脂６などの充填絶縁材を充填させる。絶縁用エポキシ樹脂６は、硬化後のガラス転移点温度Ｔｇが１２０℃〜１６２℃で、かつ熱膨張係数が、ガラス転移点温度Ｔｇ以下の温度範囲における平均値として１０〜５０×１０￣^６℃程度の、例えば、２５×１０￣^６℃程度の特性を持つものを用いる。このような高ガラス転移点温度Ｔｇの絶縁用エポキシ樹脂を使用することにより、高温下での電気絶縁特性がいっそう安定する。
【００１９】
二次コイル４で発生した高電圧は、点火装置の長さを少しでも低減するよう長手方向に対して垂直方向に配置された過早着火防止用高圧ダイオード１７，高圧端子１３，スプリング１４を介して点火プラグ１０に供給される。点火プラグ１０が挿入される部分は、シリコンゴム等のゴムブーツ１５で絶縁する。シリンダヘッドカバー２２と接する部分にはプラグホール１１をシールするシールゴム９が設けられている。コイル上部に設置されるイグナイタユニット２０は、箱型にプレス成形された銅またはアルミ製の金属製ベース２１に、パワートランジスタチップとハイブリッドＩＣ回路が内蔵されており、金属製ベース２１内にはシリコンゲルが充填されている。
【００２０】
次に、図２の二次ボビン断面図を用いて本発明の詳細を説明する。
【００２１】
二次ボビン３の内側には、突起３０が数箇所設けられている。突起３０の先端部はセンタコアとの接触面積を少なくするため半円形状とし、センタコア７と二次ボビン３間に生じる熱ひずみの影響を互いに与えないようにしている。センタコア７を挿入したときの状態は、図３に示すようになり、この場合は、センタコア７の平面部を突起３０で位置決めするようになる。このセンタリング用突起３０の長さは、図４に示すようにセンタコアの長さの１／３以上の長さを二次ボビン３の高圧側から設定する。これによりセンタコア７の傾き防止と二次ボビン３とセンタコア７間の空隙をなくすために充填する可とう性エポキシ樹脂１６の含浸性向上を両立させている。図５は、センタコア７の平面部で位置決めするのではなく、センタコア７の凹み部に突起３０がくるように設定した場合の実施例である。センタコア７の断面形状が円形に近い場合でも、突起３０を二次ボビン３の内側に数箇所設けることでセンタリングが可能となる。図６は、図３に示したセンタリング構造において、センタコア７が斜めに挿入される等の誤挿入を防止するため、突起３０の周囲部（図中斜線部）も樹脂肉を設けている。
【００２２】
センタリングの別手法（参考例）として図７に示すようにセンタコア７の一部にテーピング３１を施す方法もある。この場合、センタコア７の上部側にテーピング３１を施してしまうと二次ボビン３とセンタコア７間の空隙をなくすために充填する可とう性エポキシ樹脂１６が上方で遮られ含浸性が悪くなるので、センタコア７の下側のみテーピング３１を巻き付ける。また、テープは可とう性エポキシ樹脂１６が含浸し易いよう不織布テープを用いる。
【００２３】
さらにセンタリングの別手法（参考例）としては、図８に示すようにセンタコア７の外周をあらかじめゴムモールド３２しておき、それを二次ボビン３に挿入する方法もある。この方法は、二次ボビン３とセンタコア７間の空隙をなくすために充填する可とう性エポキシ樹脂１６を注入する工程を省くことができる。そして、モールドするゴム材を導電性にすることで、センタコア７が円柱状になったのと同様になるため、二次コイル４に対する電界が均一になり、絶縁性の向上が期待できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のよれば、小形・高出力でかつ信頼性、特に絶縁性能に優れた内熱機関用点火装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の内燃機関用点火装置の構成を示す断面図。
【図２】図１の実施例の断面拡大図。
【図３】図１の実施例の断面拡大図。
【図４】図１の実施例の軸方向の断面拡大図。
【図５】図２の実施例の突起位置を変えた場合の実施例を示す部分拡大図。
【図６】図１の実施例の断面拡大図。
【図７】センタリング手法の参考例を示す図。
【図８】センタリング手法の別の参考例を示す図。
【符号の説明】
１…一次ボビン、２…一次コイル、３…二次ボビン、４…二次コイル、５…ケース、６…絶縁用エポキシ樹脂、７…センタコア、８…サイドコア、９…プラグホールシール、１０…点火プラグ、１１…プラグホール、１２…マグネット、１３…高圧端子、１４…スプリング、１５…ゴムブーツ、１６…可とう性エポキシ樹脂、１７…過早着火防止用高圧ダイオード、１８…発泡ゴム、１９…空気層、２０…イグナイタユニット、２１…ベース、２２…シリンダヘッドカバー、２４…コネクタ部、２５…筒部、３０…突起、３１…テーピング、３２…ゴムモールド。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine, and more particularly to a cylindrical ignition device housed in a plug hole.
[0002]
[Prior art]
In a conventional ignition device for an internal combustion engine, as disclosed in JP-A-63-70508, components such as a primary coil wound on a primary bobbin, a secondary coil wound on a secondary bobbin, a center core, and the like are provided inside. , A center core, a primary coil, a secondary coil, and a side core are arranged concentrically in this order, and in particular, the centering structure of the center core has not been adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, since the center core is disposed inside the primary coil and the side core is disposed outside the secondary coil, the secondary coil has a large electrostatic stray capacitance and a large secondary voltage loss. Further, since the secondary coil is disposed outside the center core and the primary coil, the secondary coil resistance is increased, and the loss of the secondary energy and the discharge duration is increased. Therefore, by arranging the components such as the primary coil, the secondary coil, the center core, and the side core concentrically from the inside in the order of the center core, the secondary coil, the primary coil, and the side core, the electrostatic stray capacitance of the secondary coil is reduced. Therefore, the loss of the secondary voltage can be reduced. In addition, the loss of the secondary energy and the discharge duration time is reduced by reducing the secondary coil resistance. Thus, a compact, lightweight, and high-output internal combustion engine ignition device can be provided.
[0004]
However, when the center core and the secondary coil are arranged from the inside, if the electric field intensity between the center core and the secondary coil is not made uniform, partial electric field concentration occurs and dielectric breakdown occurs.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable ignition coil for an internal combustion engine while achieving a small size and high output.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a positioning portion for centering the center core with respect to the inner peripheral surface of the secondary bobbin is provided on the inner peripheral surface of the secondary bobbin, and the positioning portion is provided with the secondary bobbin. It is formed as a plurality of protrusions protruding from the inner peripheral portion on the high pressure side of the bobbin, and the plurality of protrusions are provided at specific intervals in the circumferential direction . Thereby, the electric field intensity could be made uniform.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an ignition coil for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
[0009]
The primary bobbin 1 is formed of a thermoplastic synthetic resin such as polybutylene terephthalate (PBT) or polyphenylene oxide (modified PPO), and has a primary coil 2 wound thereon. A secondary coil 4 is wound around a secondary bobbin 3 formed of a thermoplastic synthetic resin such as modified polyphenylene oxide (modified PPO) and polyphenylene sulfide (PPS).
[0010]
In addition, if it mentions concretely, the primary coil 2 will laminate the enameled wire of a wire diameter of about 0.3-1.0 mm by several tens to one hundred and several tens times per layer, and a total of about 100 to 300 times over several layers. The secondary coil 4 is divided into a total of about 5,000 to 30,000 times using an enamel wire having a wire diameter of about 0.03 to 0.1 mm and wound.
[0011]
The center core 7 is formed by press-stacking a silicon steel plate having a thickness of 0.2 to 0.7 mm, and is inserted inside the secondary bobbin 3. The cross-sectional shape of the center core 7 is a polygonal shape close to a circle, and the space factor with respect to the inner diameter of the secondary bobbin 3 is improved.
[0012]
The space between the center core 7 and the secondary bobbin 3 is filled with an elastic insulating material such as a flexible epoxy resin 16 or silicone rubber.
[0013]
At one end or both ends of the center core 7, a magnet 12 for generating a magnetic flux in a direction opposite to the magnetic flux generated by the primary coil 2 is provided. Since the magnetic flux by the magnet 12 gives a negative magnetic flux to the center core, it can be used from the negative side of the magnetization curve of the core to the positive side, so that the same result as when a core material having an apparently high saturation magnetic flux density is used is obtained. In addition, high output of the coil can be expected.
[0014]
An elastic body such as rubber is provided outside the center core 7 or the magnet 12. The high pressure side is between the secondary bobbin 3 and the magnet 12, and the low pressure side is the magnet 12 and an insulating epoxy. It is arranged between the resins 6. Thus, the elastic body absorbs the thermal strain in the axial direction. For this reason, a closed-cell rubber whose volume can be changed is suitable as the elastic body.
[0015]
The side core 8 is formed by rolling a silicon steel plate having a thickness of 0.2 to 0.7 mm into a tube and stacking one to three silicon steel plates. However, in order to prevent one turn short-circuit of the magnetic flux, at least one place on the circumference of the side core 8 is provided with a cut.
[0016]
The case 5 is formed of the same thermoplastic synthetic resin as the primary bobbin 1, and includes a cylindrical portion 25 and a connector portion 24. Therefore, when a different type of connector is required, it can be dealt with only by changing the connector portion, and the tubular portion 25 can be shared.
[0017]
These components are, in order, the center core 7, the secondary coil 4, the primary coil 2, the case 5, and the side core 8 from the inside, or the center core 7, the secondary coil 4, the primary coil 2, the side core 8, and the case 5 from the inside. They are arranged concentrically in order.
[0018]
Then, these coil component parts are press-fitted into the case 5 and filled with a filling insulating material such as an insulating epoxy resin 6 for insulating high voltage. Insulating epoxy resin 6 has a glass transition temperature Tg after curing at the 120 ° C. to 162 ° C., and the thermal expansion coefficient, 10~50 × 10¯ ⁶ ℃ as average value in the temperature range below the glass transition temperature Tg For example, a material having a characteristic of about 25 × 10 ⁶ ° C. is used. By using such an epoxy resin for insulation having a high glass transition temperature Tg, the electrical insulation characteristics at high temperatures are further stabilized.
[0019]
The high voltage generated in the secondary coil 4 passes through a premature ignition preventing high voltage diode 17, a high voltage terminal 13, and a spring 14, which are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction so as to reduce the length of the ignition device as much as possible. And supplied to the ignition plug 10. The part where the spark plug 10 is inserted is insulated by a rubber boot 15 such as silicon rubber. A seal rubber 9 that seals the plug hole 11 is provided at a portion in contact with the cylinder head cover 22. The igniter unit 20 installed on the upper part of the coil has a power transistor chip and a hybrid IC circuit built in a metal base 21 made of copper or aluminum pressed into a box shape. Gel is filled.
[0020]
Next, the present invention will be described in detail with reference to the sectional view of the secondary bobbin shown in FIG.
[0021]
Several protrusions 30 are provided inside the secondary bobbin 3. The tip of the projection 30 has a semicircular shape in order to reduce the contact area with the center core, so that the influence of thermal strain generated between the center core 7 and the secondary bobbin 3 is not exerted on each other. The state when the center core 7 is inserted is as shown in FIG. 3. In this case, the flat portion of the center core 7 is positioned by the projection 30. As shown in FIG. 4, the length of the centering projection 30 is set to be at least 1/3 of the length of the center core from the high pressure side of the secondary bobbin 3. As a result, the inclination of the center core 7 is prevented, and the improvement of the impregnation of the flexible epoxy resin 16 to be filled in order to eliminate the gap between the secondary bobbin 3 and the center core 7 is achieved. FIG. 5 shows an embodiment in which the projection 30 is set so as to be positioned in the concave portion of the center core 7 instead of being positioned on the plane portion of the center core 7. Even when the cross-sectional shape of the center core 7 is nearly circular, centering can be performed by providing the projections 30 at several locations inside the secondary bobbin 3. 6, in the centering structure shown in FIG. 3, in order to prevent erroneous insertion such as oblique insertion of the center core 7, resin around the protrusion 30 (hatched portion in the drawing) is also provided.
[0022]
As another method (reference example) of centering, there is a method of applying taping 31 to a part of the center core 7 as shown in FIG. In this case, if the taping 31 is applied to the upper side of the center core 7, the flexible epoxy resin 16 to be filled in order to eliminate the gap between the secondary bobbin 3 and the center core 7 is blocked at the upper side, and impregnation becomes poor. The taping 31 is wound only on the lower side of the center core 7. A non-woven tape is used for the tape so that the flexible epoxy resin 16 is easily impregnated.
[0023]
Further, as another centering method (reference example), as shown in FIG. 8, there is a method in which the outer periphery of the center core 7 is previously rubber-molded 32 and inserted into the secondary bobbin 3. According to this method, the step of injecting the flexible epoxy resin 16 to be filled in order to eliminate the gap between the secondary bobbin 3 and the center core 7 can be omitted. Then, by making the rubber material to be molded conductive, it becomes the same as that of the center core 7 having a columnar shape, so that the electric field to the secondary coil 4 becomes uniform, and an improvement in insulation can be expected.
[0024]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ignition device for internal heat engines which is small, has high output, and is excellent in reliability, especially in insulation performance can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 4 is an enlarged sectional view in the axial direction of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 5 is a partially enlarged view showing an embodiment of the embodiment shown in FIG. 2 in which the projection position is changed.
FIG. 6 is an enlarged sectional view of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 7 is a diagram showing a reference example of a centering method.
FIG. 8 is a diagram showing another reference example of the centering method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Primary bobbin, 2 ... Primary coil, 3 ... Secondary bobbin, 4 ... Secondary coil, 5 ... Case, 6 ... Insulating epoxy resin, 7 ... Center core, 8 ... Side core, 9 ... Plug hole seal, 10 ... Ignition Plug, 11: Plug hole, 12: Magnet, 13: High voltage terminal, 14: Spring, 15: Rubber boot, 16: Flexible epoxy resin, 17: High voltage diode for preventing premature ignition, 18: Foam rubber, 19: Air Layer: 20: igniter unit, 21: base, 22: cylinder head cover, 24: connector part, 25: cylindrical part, 30: protrusion, 31: taping, 32: rubber mold.

Claims

点火プラグ取付け用のプラグホール内に収納される円筒形点火装置であって、一次ボビンに巻装された一次コイル，二次ボビンに巻装された二次コイル，センタコア等の構成部品が、内側からセンタコア，二次コイル，一次コイルの順に同心状に配置され、前記構成部品が絶縁樹脂で成形されたケースに収納されており、かつそのケース内の前記構成部品の周囲には熱硬化性合成樹脂が充填され、さらに一次コイルの外側にサイドコアが配置された内燃機関用点火装置において、
前記センタコアを前記二次ボビンの円筒状内周面に対し、センタリングするための位置決め部を前記二次ボビンの円筒状内周面に設け、
当該位置決め部は、前記二次ボビンの高圧側の円筒状内周面部に突出する複数条の突起として形成されており、
当該突起は、周方向に特定の間隔をおいて複数個設けられていることを特徴とする内燃機関用点火装置。A cylindrical igniter housed in a plug hole for mounting an ignition plug, wherein components such as a primary coil wound around a primary bobbin, a secondary coil wound around a secondary bobbin, and a center core are provided inside. , A center core, a secondary coil, and a primary coil are concentrically arranged in this order, the components are housed in a case molded of insulating resin, and a thermosetting synthetic resin is provided around the components in the case. In an ignition device for an internal combustion engine in which a resin is filled and a side core is further arranged outside the primary coil,
A positioning portion for centering the center core with respect to the cylindrical inner peripheral surface of the secondary bobbin is provided on the cylindrical inner peripheral surface of the secondary bobbin,
The positioning portion is formed as a plurality of protrusions projecting from the cylindrical inner peripheral surface on the high pressure side of the secondary bobbin,
The ignition device for an internal combustion engine, wherein a plurality of the protrusions are provided at a specific interval in a circumferential direction.

請求項１において、前記突起の、前記センタコアの軸に直角方向の断面形状は、先端が半円形状であることを特徴とする内燃機関用点火装置。2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the projection in a direction perpendicular to an axis of the center core has a semicircular end.

請求項１において、前記センタコアと前記二次ボビンの円筒状内周面との間に絶縁樹脂が充填されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an insulating resin is filled between the center core and a cylindrical inner peripheral surface of the secondary bobbin.

請求項１において、前記突起の軸方向長さＬ１は、センタコアの長さＬ２の１／３以上とすることを特徴とする内燃機関用点火装置。2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an axial length L1 of the projection is equal to or more than ３ of a center core length L2.

請求項１において、前記突起の二次コイル低圧側端部は、二次コイルの低圧側に行くに従って当該突起の高さが低くなるよう形成されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。2. The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a height of the protrusion on the low-pressure side of the secondary coil is reduced toward the low-pressure side of the secondary coil. 3.

請求項３において、前記センタコアと前記二次ボビンの円筒状内周面との間に充填された絶縁樹脂が可撓性エポキシであることを特徴とする内燃機関用点火装置。The ignition device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the insulating resin filled between the center core and the cylindrical inner peripheral surface of the secondary bobbin is a flexible epoxy.