JP3888516B2

JP3888516B2 - Ignition coil for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3888516B2
Application number: JP2001257278A
Authority: JP
Inventors: 洋一安蔵; 研司中林; 真喜男高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: JP2003068541A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの点火プラグ毎に装着されて各点火プラグに直結して使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
独立点火形の点火コイルは、コイル部の少なくとも一部がプラグホール内に導入されて装着されるため、プラグ内装着式と称せられている。また、コイル部はプラグホール内に挿入されるため、ペンシル形に細長く、ペンシルコイルと通称されている。このような点火コイルの細長円筒形のコイルケース内部には、センタコア（磁路鉄心で珪素鋼板を多数積層したもの）、一次コイル、二次コイルが内装されており、一次コイルへの電流の通電、遮断制御により二次コイルに点火に必要な高電圧が発生するように構成されている。これら一次コイル及び二次コイルは、通常それぞれのボビンに巻かれており、センタコアの周囲に同心上をなして配置されている。また、一次コイル及び二次コイルを収納するコイルケース内には、絶縁用樹脂を充填（注入硬化）したり絶縁油を封入したりして、各コイルの絶縁性を保証するような措置がとられている。尚、その公知例としては、例えば特開平８−２５５７１９号公報、特開平９−７８６０号公報、特開平９−１７６６２号公報、特開平８−９３６１６号公報、特開平８−９７０５７号公報、特開平８−１４４９１６号公報、特開平８−２０３７５７号公報に記載のものがある。
【０００３】
上記ペンシルコイルには、コイル外周を通過する漏れ磁束を抑えるためのサイドコアがコイルケース外周に設けられる等の配慮がなされている。また、ペンシルコイルには、一次コイルを内側、二次コイルを外側に配置するものと、二次コイルを内側、一次コイルを外側に配置するものとがあり、このうち後者の方式（内二次コイル構造）は、前者の方式（外二次コイル構造）に比べ、二次コイルの全長が短く、二次コイル側の静電容量が小さいため出力特性の面で有利な点が有るとされている。
【０００４】
すなわち、コイルの構成部材に絶縁用樹脂（例えばエポキシ樹脂）を注入硬化させたペンシルコイルを想定した場合において、外二次コイル構造では、二次コイルとその内側にある低電圧の一次コイル（ほぼ接地電圧とみなせる）との間に静電浮遊容量が生じるほかに、二次コイルとサイドコア（接地電圧）との間にも静電浮遊容量が発生し、そのため、内二次コイル構造に比べてサイドコア側の静電浮遊容量が余分につき、外二次コイル構造の静電浮遊容量が大きくなる傾向にあるからである（内二次コイル構造の場合は、二次コイル・一次コイルの間に静電浮遊容量が生じ、一次コイル・サイドコア間は一次コイル、サイドコアが共に接地電圧であるので静電浮遊容量が実質生じない）。
【０００５】
また、二次電圧出力およびその立上り特性が静電浮遊容量に影響され、その静電浮遊容量が大きくなるほど出力が低下して立上りに遅れが生じるからである。従って、静電浮遊容量の小さい内二次コイル構造の方が、小形、高出力化に適していると考えられている。
【０００６】
尚、内二次コイル構造のペンシルコイルの場合、一般に二次ボビンの肉厚が二次コイル低圧側から二次コイル高圧側まで均一か或いは高圧側の方が厚くなっている。また、二次コイルの巻幅も均一になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術にあっては、内二次コイル構造の場合、センタコアの電位は、センタコアがＧＮＤ接地されていないため二次コイルで発生する電圧の中間の電位となる。従って、二次コイル、センタコア間の電位差は二次コイルの高圧側と低圧側が大きくなる。また、細長い円筒形をしている二次ボビンは、成形時の型離れを良くするため内径側に抜きテーパを付ける必要がある。この抜きテーパと二次ボビン肉厚との関係を如何に成立させるかが絶縁構造上の課題となっている。
【０００８】
また、点火プラグ放電時の二次電圧波形は立上りが極めて急峻な直角波となる。この場合、二次コイルの静電容量の影響により二次コイルの高圧側にかかる電位分担が大きくなり、二次コイルで発生する不具合の要因と考えられている。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされるもので、限られたスペースの中で絶縁構造と高出力化を達成することが可能な内燃機関用点火コイルを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は以下のように構成することによって達成される。
【００１１】
いわゆる内二次コイル構造のペンシルコイル（内燃機関用点火コイル）において、二次コイルの巻数は、二次コイル高圧側、二次コイル低圧側、二次コイル中央部の順に多くなり、二次コイルの分割巻幅は、二次コイル巻数全体の約３０％が巻かれる二次コイル高圧側において中央部から高圧端に向かって徐々に小になるように構成する。
【００１４】
尚、作用及び効果に関しては、次の実施の形態の項で説明する。
【００１５】
【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。
図１は、本発明の一実施例である内燃機関用点火コイルの構成を示す断面図である。
【００１６】
内燃機関のプラグホールに内挿され、各点火プラグに直結して使用される独立点火形の内燃機関用点火コイル（点火コイル）２２は、上記プラグホールに内挿される部分となる外径がφ１８ｍｍ〜φ２７ｍｍに形成された細長円筒形ケース（コイルケース）６を有している。そのコイルケース６の内部には、中心（内側）から外側に向けて、センタコア５、二次ボビン４に巻かれた二次コイル３、一次ボビン２に巻かれた一次コイル１が同心状に配置されている。これらの構成部品は、コイルケース６に固定された後、熱硬化性絶縁樹脂（本例では、エポキシ樹脂）１４が充填されて絶縁性が保証されている。コイルケース６の外側には、センタコア５と磁路を形成するサイドコア７が装着されている。サイドコア７は、０．２〜０．５ｍｍ程度の薄い珪素鋼板あるいは方向性珪素鋼板を管状に丸めて成形されており、一〜四枚重ねられ構成されている。サイドコア７には、磁束の１タ−ンショ−トを防ぐための切れ目が少なくとも１ヶ所、サイドコア７の円周上に設けられている。
【００１７】
センタコア５は、板厚０．２〜０．７ｍｍの珪素鋼板あるいは方向性珪素鋼板を使用して形成されており、その断面積が増えるように円筒形に近づけ、例えば幅長さが数段階に設定された多数の珪素鋼板をプレス積層してなっている。尚、ここでは特に図示していないが、センタコア５の軸方向の片端面、あるいは両端面にマグネットを設け、コイルで発生する磁束とは反対の磁束をかけることにより磁束密度の高いコアを使用した状態を作り、磁気エネルギーをアップ（高出力化）させる場合もある。
【００１８】
センタコア５の端部（上端でも下端でも良い）には、応力吸収用弾性部材８（例えばシリコーンゴム）が設けられている。また、センタコア５の周囲には、弾性部材１５が設けられている。これらは、二次ボビン４とセンタコア５間に発生する熱応力（線膨張係数の差によって生じる応力）を緩和させるために設けられている。弾性部材１５としては、耐熱性のあるシリコーンゴムや可撓性エポキシ樹脂などが使用されるようになっている。可撓性エポキシ樹脂は、ガラス転移点が常温（２０℃）以下で、ガラス転移点以上では弾性のある柔らかい性質（エストラマー）を有するエポキシ樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂と変性脂肪族ポリアミンの混合物である。また、可撓性エポキシ樹脂は、センタコア５と二次コイル３間の絶縁機能をもたせるため、ボイドなどが発生せぬように真空化（例えば４Ｔｏｒｒ以下）で注入した後、硬化させるようになっている。
【００１９】
一次ボビン２は、機械的強度を確保するため無機物充填物２０重量％以上のポリブチレンテレフタレ−ト（ＰＢＴ）やポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）、あるいは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形成されており、その一次ボビン２に巻かれる一次コイル１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回程度積層巻きした巻線になっている。
【００２０】
二次ボビン４も例えば、無機物を２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上混合し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ている。二次ボビン４は有底筒状を呈し、上記した応力吸収用弾性部材８、センタコア５が二次ボビン底部に受けられるようになっている。応力吸収用弾性部材８、センタコア５は、二次ボビン４に内装されている。
【００２１】
二次ボビン４は、センタコア５と二次コイル３との間に介在して二次コイル３に発生した高電圧を絶縁する役目を有している。そして、二次コイル３で発生した高電圧を絶縁するために、二次ボビン４の肉厚は、０．５〜１．５ｍｍになっている。
【００２２】
本実施例では、二次ボビン４の巻線部におけるボビン肉厚及び巻幅を二次ボビン４の軸方向において変えている。この点については、後に図２〜図４を用いて説明する。
【００２３】
二次コイル３は、線径０．０３〜０．０６ｍｍ程度のエナメル線を用いて合計１００００〜３００００回程度、二次ボビン４に多数配設した鍔４ａ間に多層構造で分割巻きされている。
【００２４】
絶縁用樹脂１４は、二次ボビン４に巻かれた二次コイル３、及び一次ボビン２に巻かれた一次コイル１をコイルケース６に固定し、更にイグナイタユニット１９をコネクタケース１７に供給し、そのイグナイタユニット１９の端子１９ａをコネクタ端子２１と溶接固定した後、真空状態で注入されるようになっている。そして加熱により絶縁用樹脂１４が硬化することにより絶縁性と機械強度が確保されるようになっている。
【００２５】
イグナイタユニット１９は、パワー素子（半導体チップ）と電流制限回路などの電子回路部を１チップ化したものが内蔵されており、エポキシ樹脂で外装モールドされている。本実施例では、パワー素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を採用しており、２ｍＡ〜１０ｍＡの低電流で駆動させることができるようになっている。また、このように１チップ化することにより、製造工程が簡略化され大幅なコスト低減を図ることができるのは言うまでもない。
【００２６】
コイルケース６は、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ており、前述したようにコイル部を収容、固定し絶縁用樹脂１４を注型できるように形成されている。
【００２７】
ここで、引用符号１３で示されるものは過早着火防止高圧ダイオード、１２はイタバネ、１１は高圧端子、９は点火プラグ接続用のスプリング、１０は点火プラグ接続用のプラグシール（シリコーンゴム）である。一方、引用符号１８で示されるものは外観上の見栄えを良くするためのカバーであり、エポキシ樹脂１４の注型面に取り付けられている。また、１６は上記プラグホ−ルへの水の浸入を防ぐためのプラグホールシ−ルゴムである。さらに、２０は雑音防止用コンデンサであり、リード付きのセラミックタイプのコンデンサを逆さまにして配置し、そのリードをコネクタ端子２１と溶接で接続、固定したものである。
【００２８】
次に、図２〜図５を用いて二次ボビン４の肉厚と巻幅Ｗの設定について説明する。
【００２９】
高電圧発生時（３０ｋＶ発生した場合）の二次コイル３の電位とセンタコア５（図１参照）の電位との関係は、図２に示されるように、最高圧側で二次コイル３の方が約１５ｋＶ高く、最低圧側で約１５ｋＶセンタコア５の方が高くなっている。従って、二次コイル３とセンタコア５間の絶縁機能をもつ二次ボビン４の肉厚は、高圧側と低圧側とを厚くし絶縁性を確保する必要がある。
【００３０】
図３において、二次ボビン４の内径寸法は、内径側金型に抜きテーパを付ける関係上、高圧側ｄ_１が小さく、低圧側ｄ_２が大きくなっている。従って、各巻幅Ｗ毎に二次ボビン４の巻線部の外径寸法を変更することが理想であるが、金型構造が非常に複雑になってしまうので、巻線部の外径寸法は、二次コイル３とセンタコア５間の電位差との関係から、高圧側ｄ_３、中央部ｄ_４、低圧側ｄ_５の三段階に分けられている。尚、巻線部の外径寸法は、中央部ｄ_４＜高圧側ｄ_３＜低圧側ｄ_５の順に大きくなっており、高圧側二次ボビン肉厚ｔ１と低圧側二次ボビン肉厚ｔ２が同等になるように設定されている。
【００３１】
また、鍔４ａの外径寸法も金型構造の複雑化を防ぐため、高圧側Ｄ_３、中央部Ｄ_４、低圧側Ｄ_５の三段階に分けられている。そして、一次ボビン２の内径寸法も高圧側小、低圧側大のテーパになっている。そのため、鍔４ａの外径寸法は、高圧側Ｄ_３＜中央部Ｄ_４＜低圧側Ｄ_５という設定にされ、一次ボビン２との距離がほぼ一定に保たれ、二次ボビン４の鍔４ａと一次ボビン２との間に介在する絶縁用樹脂１４（図１参照）の厚みがほぼ均等になるようになっている。
【００３２】
以上の構成にすることで、二次ボビン４の鍔４ａの高さ、すなわち鍔高さｈが最も大きくなる二次ボビン４の中央部に二次コイル３を多く巻くことができるようになる。これにより、センタコア５の磁束密度が最も大きくなるセンタコア５中央部に二次コイル３が多くなるため、磁気変換効率が良くなり高出力化が可能になる。
【００３３】
尚、高電圧発生時の電位分布を実測したところ、図４に示されるような状態になっていることが実験的に確認された。すなわち、高圧側の巻数約３０％の部分に７０％の電位がかかっており、これが高圧側での二次コイル間のショート不具合の要因になっていると考えられる。この対策として、高圧側の巻数約３０％部分の層間電圧を低減する必要があり、巻幅を高圧側から徐々に大きくしていくことが良いことが分かる。本実施例では、高圧側３０％の部分を巻幅１．５ｍｍ〜４．５ｍｍの三つに分けて層間電圧の低減を図り、電位分担の小さい残りの７０％の部分については巻幅を５ｍｍ〜６ｍｍと大きく取り、層間電圧を一定とし且つ巻数も多く取れるようにしているものとする。
【００３４】
図５は、本発明品（図中では「変更後」）と従来品（図中では「変更前」）の高温放電耐久性能を示している。この図からも分かるように、本発明においては二次コイル４のレアショートが低減されることにより、約１．５倍の耐久性（耐久時間が約１．５倍アップ）を確保することができる。
【００３５】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内装スペースの制約が厳しいプラグホール挿着独立点火形内燃機関用点火コイルにおいて、大径化を抑制し（小型化を満足）、絶縁性と高出力化を十分達成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関用点火コイルの一実施例を示す断面図である。
【図２】独立点火形内燃機関用点火コイルのセンタコアと二次コイルの電位を示す説明図である。
【図３】二次ボビンの構造を説明するための断面図である。
【図４】独立点火形内燃機関用点火コイルの二次コイル電位分布に対する説明図である。
【図５】高温放電耐久性能に対する説明図である。
【符号の説明】
１一次コイル
２一次ボビン
３二次コイル
４二次ボビン
４ａ鍔
５センタコア
６コイルケース
７サイドコア
８応力吸収用弾性部材
９スプリング
１０プラグシール
１１高圧端子
１２イタバネ
１３過早着火防止高圧ダイオード
１４絶縁用樹脂
１５弾性部材
１６プラグホールシールゴム
１７コネクタケース
１８カバー
１９イグナイタユニット
１９ａ端子
２０雑音防止用コンデンサ
２１コネクタ端子
２２点火コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ignition coil for an internal combustion engine of an independent ignition type that is attached to each ignition plug of an engine and is directly connected to each ignition plug.
[0002]
[Prior art]
The independent ignition type ignition coil is called a plug-in type because at least a part of the coil portion is introduced into the plug hole and mounted. Further, since the coil portion is inserted into the plug hole, the coil portion is elongated in a pencil shape and is commonly referred to as a pencil coil. Inside the elongated cylindrical coil case of such an ignition coil, a center core (a multi-layered silicon steel plate with a magnetic path iron core), a primary coil, and a secondary coil are housed, and current is supplied to the primary coil. The high voltage necessary for ignition is generated in the secondary coil by the cutoff control. These primary coils and secondary coils are usually wound around respective bobbins and arranged concentrically around the center core. The coil case that houses the primary and secondary coils is filled with insulating resin (injection hardening) or filled with insulating oil to ensure the insulation of each coil. It has been. As known examples thereof, for example, JP-A-8-255719, JP-A-9-7860, JP-A-9-17762, JP-A-8-93616, JP-A-8-97057, There are those described in Kaihei 8-144916 and JP-A-8-203757.
[0003]
In the pencil coil, consideration is given such that a side core for suppressing leakage magnetic flux passing through the outer periphery of the coil is provided on the outer periphery of the coil case. There are two types of pencil coils: the primary coil on the inside and the secondary coil on the outside, and the secondary coil on the inside and the primary coil on the outside. Compared to the former method (outer secondary coil structure), the coil structure) has an advantage in terms of output characteristics because the total length of the secondary coil is shorter and the capacitance on the secondary coil side is smaller. Yes.
[0004]
That is, assuming a pencil coil in which an insulating resin (for example, epoxy resin) is injected and cured as a constituent member of the coil, the outer secondary coil structure has a secondary coil and a low-voltage primary coil (almost) Electrostatic stray capacitance occurs between the secondary coil and the side core (ground voltage), which is compared to the inner secondary coil structure. This is because the extra static stray capacitance on the side core side tends to increase the static stray capacitance of the outer secondary coil structure (in the case of the inner secondary coil structure, the static stray capacitance between the secondary coil and the primary coil). Electric stray capacitance is generated, and since the primary coil and the side core are both at ground voltage between the primary coil and the side core, the electrostatic stray capacitance does not substantially occur).
[0005]
In addition, the secondary voltage output and its rising characteristics are affected by the electrostatic stray capacitance, and the output decreases as the electrostatic stray capacitance increases, and the rise is delayed. Therefore, it is considered that the inner secondary coil structure having a smaller electrostatic stray capacitance is more suitable for miniaturization and higher output.
[0006]
In the case of a pencil coil having an inner secondary coil structure, the thickness of the secondary bobbin is generally uniform from the secondary coil low voltage side to the secondary coil high voltage side or thicker on the high voltage side. Moreover, the winding width of the secondary coil is also uniform.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, in the case of the inner secondary coil structure, the potential of the center core is an intermediate potential between the voltages generated in the secondary coil because the center core is not grounded to GND. Therefore, the potential difference between the secondary coil and the center core becomes large on the high voltage side and the low voltage side of the secondary coil. Further, the secondary bobbin having an elongated cylindrical shape needs to have a taper on the inner diameter side in order to improve mold separation at the time of molding. How to establish the relationship between the draft taper and the secondary bobbin wall thickness is a problem on the insulation structure.
[0008]
Further, the secondary voltage waveform during discharge of the spark plug is a square wave with a very steep rise. In this case, the potential sharing applied to the high voltage side of the secondary coil is increased due to the influence of the capacitance of the secondary coil, which is considered to be a cause of problems occurring in the secondary coil.
[0009]
This invention is made in view of the situation mentioned above, and makes it a subject to provide the ignition coil for internal combustion engines which can achieve an insulation structure and high output in the limited space.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following configuration.
[0011]
In a so-called inner secondary coil structure pencil coil (ignition coil for internal combustion engine), the number of turns of the secondary coil increases in the order of the secondary coil high voltage side, the secondary coil low voltage side, and the secondary coil central portion. The divided winding width is configured so as to gradually become smaller from the central portion toward the high-voltage end on the secondary coil high-voltage side where about 30% of the total number of turns of the secondary coil is wound.
[0014]
The operation and effect will be described in the next embodiment.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an internal combustion engine ignition coil according to an embodiment of the present invention.
[0016]
An internal ignition engine ignition coil (ignition coil) 22 that is inserted into a plug hole of an internal combustion engine and is directly connected to each spark plug is used with an outer diameter of φ18 mm serving as a portion inserted into the plug hole. It has an elongated cylindrical case (coil case) 6 formed to have a diameter of 27 mm. Inside the coil case 6, the center core 5, the secondary coil 3 wound around the secondary bobbin 4, and the primary coil 1 wound around the primary bobbin 2 are arranged concentrically from the center (inner side) to the outer side. Has been. After these components are fixed to the coil case 6, they are filled with a thermosetting insulating resin (in this example, an epoxy resin) 14 to ensure insulation. A side core 7 that forms a magnetic path with the center core 5 is attached to the outside of the coil case 6. The side core 7 is formed by rolling a thin silicon steel plate or a directional silicon steel plate having a thickness of about 0.2 to 0.5 mm into a tubular shape, and is formed by stacking one to four sheets. The side core 7 is provided with at least one cut for preventing one turn of magnetic flux on the circumference of the side core 7.
[0017]
The center core 5 is formed using a silicon steel plate or a directional silicon steel plate having a thickness of 0.2 to 0.7 mm. The center core 5 approaches a cylindrical shape so that its cross-sectional area increases. A large number of set silicon steel plates are press-laminated. Although not particularly shown here, a magnet having a high magnetic flux density is used by providing a magnet on one end surface or both end surfaces in the axial direction of the center core 5 and applying a magnetic flux opposite to the magnetic flux generated by the coil. There are cases where the state is created and the magnetic energy is increased (high output).
[0018]
A stress-absorbing elastic member 8 (for example, silicone rubber) is provided at the end of the center core 5 (which may be the upper end or the lower end). An elastic member 15 is provided around the center core 5. These are provided in order to relieve the thermal stress (stress caused by the difference in linear expansion coefficient) generated between the secondary bobbin 4 and the center core 5. As the elastic member 15, heat-resistant silicone rubber, flexible epoxy resin, or the like is used. A flexible epoxy resin is an epoxy resin having a glass transition point below room temperature (20 ° C.) and having a soft property (elastomer) that is elastic above the glass transition point. For example, a mixture of an epoxy resin and a modified aliphatic polyamine It is. Also, the flexible epoxy resin has an insulating function between the center core 5 and the secondary coil 3, so that it is cured after being injected in a vacuum (for example, 4 Torr or less) so as not to generate voids. Yes.
[0019]
The primary bobbin 2 is a thermoplastic synthetic resin such as polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene oxide (modified PPO), or polyphenylene sulfide (PPS) having an inorganic filler content of 20% by weight or more in order to ensure mechanical strength. The primary coil 1 wound around the primary bobbin 2 is made of enameled wire having a wire diameter of about 0.3 to 1.0 mm, several tens to hundreds of times per layer, and a total of 100 to 300 over several layers. It is a winding that is laminated and wound about times.
[0020]
The secondary bobbin 4 is also formed of, for example, a thermoplastic synthetic resin such as modified polyphenylene oxide (modified PPO) or polyphenylene sulfide (PPS) in which an inorganic substance is mixed by 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more. The secondary bobbin 4 has a bottomed cylindrical shape, and the above-described stress absorbing elastic member 8 and the center core 5 are received by the bottom of the secondary bobbin. The stress absorbing elastic member 8 and the center core 5 are housed in the secondary bobbin 4.
[0021]
The secondary bobbin 4 is interposed between the center core 5 and the secondary coil 3 and serves to insulate the high voltage generated in the secondary coil 3. And in order to insulate the high voltage which generate | occur | produced in the secondary coil 3, the thickness of the secondary bobbin 4 is 0.5-1.5 mm.
[0022]
In this embodiment, the bobbin thickness and winding width in the winding portion of the secondary bobbin 4 are changed in the axial direction of the secondary bobbin 4. This point will be described later with reference to FIGS.
[0023]
The secondary coil 3 is divided and wound in a multilayer structure between a plurality of rods 4a arranged on the secondary bobbin 4 in total about 10,000 to 30,000 times using enameled wires having a wire diameter of about 0.03 to 0.06 mm. .
[0024]
The insulating resin 14 fixes the secondary coil 3 wound around the secondary bobbin 4 and the primary coil 1 wound around the primary bobbin 2 to the coil case 6, and further supplies an igniter unit 19 to the connector case 17. After the terminal 19a of the igniter unit 19 is welded and fixed to the connector terminal 21, it is injected in a vacuum state. The insulating resin 14 is cured by heating, so that insulation and mechanical strength are ensured.
[0025]
The igniter unit 19 incorporates a power element (semiconductor chip) and an electronic circuit part such as a current limiting circuit in one chip, and is externally molded with epoxy resin. In this embodiment, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) is employed as a power element, and it can be driven with a low current of 2 mA to 10 mA. In addition, it goes without saying that by using one chip in this way, the manufacturing process can be simplified and significant cost reduction can be achieved.
[0026]
The coil case 6 is formed of a thermoplastic synthetic resin such as polyphenylene sulfide (PPS), and is formed so that the coil portion can be accommodated and fixed and the insulating resin 14 can be cast as described above.
[0027]
Here, what is indicated by reference numeral 13 is a high voltage diode for preventing premature ignition, 12 is an ita spring, 11 is a high voltage terminal, 9 is a spring for connecting a spark plug, and 10 is a plug seal (silicone rubber) for connecting a spark plug. is there. On the other hand, what is indicated by reference numeral 18 is a cover for improving the appearance in appearance, and is attached to the casting surface of the epoxy resin 14. Reference numeral 16 denotes a plug hole seal rubber for preventing water from entering the plug hole. Further, reference numeral 20 denotes a noise prevention capacitor, which is a ceramic type capacitor with a lead arranged upside down, and the lead is connected and fixed to the connector terminal 21 by welding.
[0028]
Next, setting of the wall thickness and the winding width W of the secondary bobbin 4 will be described with reference to FIGS.
[0029]
The relationship between the potential of the secondary coil 3 when high voltage is generated (when 30 kV is generated) and the potential of the center core 5 (see FIG. 1) is as follows. About 15 kV is higher, and about 15 kV center core 5 is higher on the lowest pressure side. Accordingly, the thickness of the secondary bobbin 4 having an insulating function between the secondary coil 3 and the center core 5 needs to be thickened on the high pressure side and the low pressure side to ensure insulation.
[0030]
In FIG. 3, the inner diameter of the secondary bobbin 4 is small on the high pressure side d _{1 and} large on the low pressure side d ₂ because the inner diameter side die is tapered. Therefore, it is ideal to change the outer diameter dimension of the winding portion of the secondary bobbin 4 for each winding width W. However, since the mold structure becomes very complicated, the outer diameter dimension of the winding portion is From the relationship between the potential difference between the secondary coil 3 and the center core 5, it is divided into three stages: a high voltage side d ₃ , a central part d ₄ , and a low voltage side d ₅ . The outer diameter of the winding portion increases in the order of the central portion d ₄ <high pressure side d ₃ <low pressure side d ₅ , and the high pressure side secondary bobbin thickness t1 and the low pressure side secondary bobbin thickness t2 are as follows. It is set to be equivalent.
[0031]
Further, the outer diameter of the flange 4a is also divided into three stages of a high pressure side D ₃ , a central portion D ₄ , and a low pressure side D ₅ in order to prevent complication of the mold structure. The inner diameter of the primary bobbin 2 is also tapered with a high pressure side small and a low pressure side large. For this reason, the outer diameter of the flange 4a is set such that the high pressure side D ₃ <the central portion D ₄ <the low pressure side D ₅ , the distance from the primary bobbin 2 is kept substantially constant, and the outer diameter of the secondary bobbin 4 The thickness of the insulating resin 14 (see FIG. 1) interposed between the primary bobbin 2 is substantially uniform.
[0032]
With the above configuration, a large number of secondary coils 3 can be wound around the center portion of the secondary bobbin 4 where the height of the flange 4a of the secondary bobbin 4, that is, the flange height h is the largest. Thereby, since the secondary coil 3 increases in the center part of the center core 5 where the magnetic flux density of the center core 5 is the highest, the magnetic conversion efficiency is improved and high output is possible.
[0033]
When the potential distribution at the time of high voltage generation was measured, it was experimentally confirmed that the state shown in FIG. 4 was obtained. That is, a potential of 70% is applied to the portion of the winding number of about 30% on the high voltage side, which is considered to be a cause of a short circuit failure between the secondary coils on the high voltage side. As a countermeasure, it is necessary to reduce the inter-layer voltage of the portion of about 30% of the number of turns on the high voltage side, and it is understood that the winding width should be gradually increased from the high voltage side. In this embodiment, the high voltage side 30% portion is divided into three winding widths of 1.5 mm to 4.5 mm to reduce the interlayer voltage, and the remaining 70% portion with small potential sharing has a winding width of 5 mm. It is assumed to be as large as ˜6 mm so that the interlayer voltage is constant and the number of turns can be increased.
[0034]
FIG. 5 shows the high-temperature discharge durability performance of the product of the present invention (“after change” in the figure) and the conventional product (“before change” in the figure). As can be seen from this figure, in the present invention, by reducing the rare short of the secondary coil 4, it is possible to secure about 1.5 times durability (endurance time is about 1.5 times up). it can.
[0035]
In addition, it goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the plug hole insertion independent ignition type internal combustion engine ignition coil, whose internal space is severely constrained, is prevented from having a large diameter (satisfying miniaturization), insulation and high output. There is an effect that can be sufficiently achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an ignition coil for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing potentials of a center core and a secondary coil of an ignition coil for an independent ignition type internal combustion engine.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure of a secondary bobbin.
FIG. 4 is an explanatory diagram for a secondary coil potential distribution of an ignition coil for an independent ignition type internal combustion engine.
FIG. 5 is an explanatory diagram for high temperature discharge durability performance.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary coil 2 Primary bobbin 3 Secondary coil 4 Secondary bobbin 4a 鍔 5 Center core 6 Coil case 7 Side core 8 Stress-absorbing elastic member 9 Spring 10 Plug seal 11 High-voltage terminal 12 Ita spring 13 Pre-ignition prevention high-voltage diode 14 Insulation resin 15 Elastic member 16 Plug hole seal rubber 17 Connector case 18 Cover 19 Igniter unit 19a Terminal 20 Noise prevention capacitor 21 Connector terminal 22 Ignition coil

Claims

内燃機関のプラグホールに内挿され、各点火プラグに直結して使用される独立点火形のものであって、コイルケース内に内側から順にセンタコア、二次ボビンに分割巻きされた二次コイル、一次ボビンに巻かれた一次コイルが同心状に配置され、これらの構成部材間に絶縁用樹脂が充填される内燃機関用点火コイルにおいて、
前記二次コイルの巻数は、前記二次コイル高圧側、前記二次コイル低圧側、前記二次コイル中央部の順に多くなるよう前記二次ボビンに分割巻きされており、
前記二次コイルの約３０％の巻線が、前記２次ボビンの高圧側に巻かれており、当該高圧側の分割巻幅は中央部側から高圧端に向かって徐々に小さくなっている
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。 An independent ignition type that is inserted into a plug hole of an internal combustion engine and directly connected to each spark plug, and is a coil that is divided into a center core and a secondary bobbin in order from the inside in a coil case, In an internal combustion engine ignition coil in which a primary coil wound around a primary bobbin is disposed concentrically and an insulating resin is filled between these components.
The number of turns of the secondary coil is divided and wound around the secondary bobbin so as to increase in order of the secondary coil high voltage side, the secondary coil low voltage side, and the secondary coil central part,
About 30% of the winding of the secondary coil is wound on the high-voltage side of the secondary bobbin, and the divided winding width on the high-voltage side gradually decreases from the center side toward the high-voltage end. An ignition coil for an internal combustion engine.

請求項１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記二次ボビンは、その内径が二次コイル高圧側から二次コイル低圧側に向かって大になるテーパに形成され、
前記二次ボビンの巻線部は、そのボビン肉厚が二次コイル中央部よりも両端に位置する前記二次コイル低圧側及び前記二次コイル高圧側が厚く形成されている
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。 The ignition coil for an internal combustion engine according to claim 1,
The secondary bobbin is formed in a taper whose inner diameter increases from the secondary coil high pressure side to the secondary coil low pressure side,
The winding portion of the secondary bobbin is characterized in that the bobbin wall thickness is formed thicker at the secondary coil low voltage side and the secondary coil high voltage side located at both ends than the secondary coil center. Ignition coil for engine.

請求項２に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記約３０％に対応する前記二次コイル高圧側の前記分割巻幅は、１．５ｍｍ〜４．５ｍｍになる
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。The ignition coil for an internal combustion engine according to claim 2,
The ignition coil for an internal combustion engine, wherein the divided winding width on the high pressure side of the secondary coil corresponding to about 30% is 1.5 mm to 4.5 mm.

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記二次ボビンの前記巻線部は、その鍔の外形寸法が、前記一次ボビンとの距離をほぼ一定に保てるように高圧側＜中央部＜低圧側に形成される
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。The ignition coil for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 ,
The winding portion of the secondary bobbin is formed such that an outer dimension of the flange thereof is high pressure side <center portion <low pressure side so that a distance from the primary bobbin can be kept substantially constant. Ignition coil.

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記プラグホールに内挿される部分の外径は、φ１８ｍｍ〜φ２７ｍｍになる
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。The ignition coil for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 ,
The ignition coil for an internal combustion engine, wherein an outer diameter of a portion inserted into the plug hole is φ18 mm to φ27 mm.