JP5933664B2

JP5933664B2 - 内燃機関用点火コイル装置

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Publication number: JP5933664B2
Application number: JP2014216091A
Authority: JP
Inventors: 多田　伸行; 伸行多田; 成瀬　祐介; 祐介成瀬
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: DE102015208032A1; US20160115935A1; DE102015208032B4; JP2016086010A; US9551314B2

Description

この発明は、例えば自動車等の内燃機関に搭載され、点火プラグに高電圧を供給して火花放電を発生させる内燃機関用点火コイル装置に関するものである。

従来の内燃機関用点火コイル装置では、スイッチング素子により、点火コイル本体の一次コイルに対して電流（一次電流）を通電したり遮断したりすることにより、二次コイルに高電圧を発生させ、点火プラグに火花放電を発生させる。二次コイルと点火プラグとの間には、点火コイル本体側へ伝導する伝導ノイズを抑制するために、抵抗体が直列に接続されている。また、外部への放射ノイズを抑制するために、少なくとも抵抗体と点火プラグとの間を覆うように、絶縁パイプ部の外周に電波吸収体が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３１０７７５号公報

上記のような従来の内燃機関用点火コイル装置では、抵抗体が電波吸収体から露出しているか、又は抵抗体が完全に電波吸収体内に配置され、抵抗体の点火コイル本体側の端部が電波吸収体の点火コイル本体側の端部よりも点火プラグ側に配置されている。

しかし、伝導ノイズの減少は抵抗体を通過した後でないと完了しないため、抵抗体が電波吸収体から露出していると、抵抗体から放射された放射ノイズが電波吸収体によって十分に抑制できない。

また、抵抗体を電波吸収体の内部に配置すると、電波吸収体の内部で乱反射した放射ノイズが抵抗体よりも点火コイル本体側の導体に重畳し、伝導ノイズとなって点火コイル本体側に伝搬するため、十分なノイズ抑制効果が得られない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、伝導ノイズ及び放射ノイズをより効率的に低減することができる内燃機関用点火コイル装置を得ることを目的とする。

この発明に係る内燃機関用点火コイル装置は、点火用の高電圧を発生する点火コイル本体、点火コイル本体に結合されている絶縁材製の筒状のプロテクタと、プロテクタ内に設けられており、点火コイル本体に発生した高電圧をエンジンブロックに取り付けられた点火プラグに供給する導電体と、点火コイル本体と導電体との間に直列に接続されており、伝導ノイズを低減する抵抗体とを有している高電圧供給部、及び高電圧供給部で発生する放射ノイズを遮蔽する電波吸収体を備え、電波吸収体は、プロテクタ及び抵抗体を囲むようにエンジンブロックに取り付けられ、抵抗体の点火コイル本体側の端面は、電波吸収体の点火コイル本体側の端面に合わせて配置されている。

この発明の内燃機関用点火コイル装置は、電波吸収体が、プロテクタ及び抵抗体を囲むようにエンジンブロックに取り付けられ、抵抗体の点火コイル本体側の端面が、電波吸収体の点火コイル本体側の端面に合わせて配置されているので、伝導ノイズ及び放射ノイズをより効率的に低減することができる。

この発明の実施の形態１による内燃機関用点火コイル装置をエンジンブロックに取り付けた状態を示す断面図である。この発明の実施の形態２による内燃機関用点火コイル装置をエンジンブロックに取り付けた状態を示す断面図である。この発明の実施の形態３による内燃機関用点火コイル装置をエンジンブロックに取り付けた状態を示す断面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による内燃機関用点火コイル装置をエンジンブロックに取り付けた状態を示す断面図である。エンジンブロック（エンジンヘッド）１には、点火プラグ２が取り付けられている。点火プラグ２は、中心電極３、接地電極４、接続端子５及び絶縁碍子６を有している。

内燃機関用点火コイル装置１０１は、点火用の高電圧を発生する点火コイル本体２０、点火コイル本体２０に発生した高電圧を点火プラグ２に供給する高電圧供給部３０、及び高電圧供給部３０を囲む筒状（この例では円筒形）の電波吸収体４１を有している。

電波吸収体４１のエンジンブロック１側の端部は、エンジンブロック１に固定され、かつ電気的に接続されている。また、電波吸収体４１の点火コイル本体２０側の端部には、開口径２４ｍｍの開口４１ａが設けられている。

点火コイル本体２０は、鉄心２１、鉄心２１を囲繞する一次コイル２２、一次コイル２２を囲繞する二次コイル２３、樹脂成形体２４、複数のコネクタピン２５、複数の一次側インサート導体２６、及び二次側インサート導体２７を有している。

鉄心２１、一次コイル２２及び二次コイル２３は、樹脂成形体２４により覆われている。樹脂成形体２４には、外側へ突出した筒状のコネクタ部２４ａが設けられている。コネクタピン２５は、コネクタ部２４ａ内に設けられている。内燃機関用点火コイル装置１０１は、コネクタピン２５を介して外部との電気信号及び電力の授受を行う。

一次側インサート導体２６は、樹脂成形体２４内に埋め込まれている。コネクタピン２５は、一次側インサート導体２６を介して一次コイル２２に電気的に接続されている。

二次側インサート導体２７は、樹脂成形体２４内で二次コイル２３に電気的に接続されており、二次コイル２３で発生した高電圧を出力する。二次側インサート導体２７の二次コイル２３とは反対側の端部は、樹脂成形体２４外へ引き出されており、高電圧供給部３０内に突出している。

高電圧供給部３０は、絶縁材製の筒状のプロテクタ３１、点火コイル本体２０に発生した高電圧を点火プラグ２に供給する導電体としてのスプリング導体３２、及び伝導ノイズを低減する抵抗体３３を有している。

プロテクタ３１は、円筒形であり、点火プラグ２に供給する高電圧を絶縁する。また、プロテクタ３１は、樹脂成形体２４に結合された第１の軸方向端部３１ａと、絶縁碍子６に嵌め合わされた第２の軸方向端部３１ｂとを有している。プロテクタ３１の電波吸収体４１よりも点火コイル本体２０側の部分では、外径が点火コイル本体２０側へ向けて円錐状に徐々に大きくなっている。

スプリング導体３２は、プロテクタ３１内に配置されている。スプリング導体３２の点火プラグ２側の端部は、接続端子５に接触し電気的に接続されている。

抵抗体３３は、プロテクタ３１内に配置されている。また、抵抗体３３は、二次側インサート導体２７とスプリング導体３２との間に直列に接続されている。抵抗体３３の点火コイル本体２０側の端面は、電波吸収体４１の点火コイル本体２０側の端面に合わせて配置されている。即ち、抵抗体３３及び電波吸収体４１の点火コイル本体２０側の端面は、高電圧供給部３０における高電圧供給方向の同じ位置に位置している。

上記のように構成された内燃機関用点火コイル装置１０１においては、コネクタピン２５から供給された一次電流が一次側インサート導体２６を介して一次コイル２２に流れる。一次コイル２２で発生した磁束の磁気エネルギーは、鉄心２１に貯蔵される。そして、一次コイル２２に流れる一次電流を急激に遮断すると、鉄心２１の磁気エネルギーにより二次コイル２３に高電圧が発生する。

発生した高電圧は、二次側インサート導体２７、抵抗体３３及びスプリング導体３２を通じて点火プラグ２に供給され、中心電極３と接地電極４との間に火花放電が発生する。

点火プラグ２で火花放電が発生すると、これに伴う放電ノイズが発生する。発生した放電ノイズのうちの一部は、伝導ノイズとなり、スプリング導体３２を通り、抵抗体３３にて減衰された後、二次側インサート導体２７に伝導する。二次側インサート導体２７に伝導した伝導ノイズは、二次コイル２３、鉄心２１、一次コイル２２、及び一次側インサート導体２６を介して、コネクタピン２５に伝導し、さらに内燃機関用点火コイル装置１０１の外部に伝導する。

また、発生した放電ノイズのうちの他の一部は、空中に放射されて放射ノイズとなる。伝導ノイズのレベルは、抵抗体３３による減衰効果があるため、スプリング導体３２を通過するときが最も高い。また、スプリング導体３２から発生した放射ノイズは、電波吸収体４１により遮蔽される。このため、放射ノイズの外部への漏洩は、電波吸収体４１の点火コイル本体２０側の端部の開口が支配的となる。

ここで、スプリング導体３２で発生し電波吸収体４１内で乱反射した放射ノイズが、二次側インサート導体２７に重畳すると、ノイズが抵抗体３３をバイパスして点火コイル本体２０側へ伝導することとなり、抵抗体３３の減衰効果が低下する。また、伝導ノイズは、抵抗体３３の通過時に電気抵抗成分により減衰しながら流れるため、抵抗体３３が電波吸収体４１の外部にあると、外部への放射ノイズが増加する。

これに対して、実施の形態１の内燃機関用点火コイル装置１０１では、電波吸収体４１がプロテクタ３１及び抵抗体３３を囲むようにエンジンブロック１に取り付けられており、抵抗体３３の端面が電波吸収体４１の端部（開口部）の端面に合わせて配置されているため、スプリング導体３２で発生し電波吸収体４１内で乱反射した放射ノイズが、二次側インサート導体２７に重畳することが抑制される。また、抵抗体３３の全体が電波吸収体４１内にあるため、抵抗体３３からの放射ノイズは電波吸収体４１により遮蔽される。

このように、実施の形態１の内燃機関用点火コイル装置１０１によれば、伝導ノイズ及び放射ノイズをより効率的に低減することができ、周辺機器への伝導ノイズ及び放射ノイズの影響を低減することができる。これにより、点火システムの信頼性を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、図２はこの発明の実施の形態２による内燃機関用点火コイル装置をエンジンブロックに取り付けた状態を示す断面図である。実施の形態２の内燃機関用点火コイル装置１０２は、実施の形態１と同様の点火コイル本体２０、点火コイル本体２０に発生した高電圧を点火プラグ２に供給する高電圧供給部５０、高電圧供給部５０を囲む筒状の電波吸収体４２、電源ユニット４３、及び電源ケーブル４４を有している。

電波吸収体４２のエンジンブロック１側の端部は、エンジンブロック１に固定され、かつ電気的に接続されている。また、電波吸収体４２の点火コイル本体２０側の端部には、開口径１５ｍｍの開口４２ａが設けられている。

さらに、電波吸収体４２のエンジンブロック１側の端部には、径方向内側へ突出したリング状のフランジ部４２ｂが設けられている。開口４２ａは、フランジ部４２ｂの中央に設けられている。これにより、開口４２ａの径は、電波吸収体４２の内径よりも小さく、また、プロテクタ５１の外径よりも小さくなっている。

高電圧供給部５０は、絶縁材製の筒状のプロテクタ５１、スプリング導体３２、抵抗体３３、樹脂成形体５２、中間インサート導体５３、及びミキサ回路５４を有している。

プロテクタ５１は、円筒形であり、点火プラグ２に供給する高電圧を絶縁する。また、プロテクタ５１は、樹脂成形体５２に結合された第１の軸方向端部５１ａと、絶縁碍子６に嵌め合わされた第２の軸方向端部５１ｂとを有している。

抵抗体３３、中間インサート導体５３、及びミキサ回路５４は、樹脂成形体５２内に設けられている。中間インサート導体５３は、抵抗体３３とスプリング導体３２との間に直列に接続されている。

抵抗体３３の点火コイル本体２０側の端面は、電波吸収体４２の点火コイル本体２０側の端面に合わせて配置されている。即ち、抵抗体３３及び電波吸収体４２の点火コイル本体２０側の端面は、高電圧供給部５０における高電圧供給方向の同じ位置に位置している。樹脂成形体５２の電波吸収体４２よりも点火コイル本体２０側の部分では、外径が点火コイル本体２０側へ向けて円錐状に徐々に大きくなっている。

中間インサート導体５３は、中間部で分岐してミキサ回路５４に接続されている。電源ユニット４３は、電源ケーブル４４を介してミキサ回路５４に接続されている。電源ユニット４３は、シールド構造を有しており、点火プラグ２に供給する高周波の電流を生成する。電源ケーブル４４は、シールド構造を有しており、電源ユニット４３で生成された高周波の電流をミキサ回路５４に伝達する。

ミキサ回路５４は、インダクタンスとコンデンサとで構成されており、特定の共振周波数を有している。他の構成は、実施の形態１と同様である。

次に、動作について説明する。実施の形態１と同様に点火プラグ２に火花放電が発生すると、その直後に電源ユニット４３により高周波の交流電流を発生させる。発生した高周波の電流は、電源ケーブル４４、ミキサ回路５４及び中間インサート導体５３を介して点火プラグ２に供給され、混合気に着火して燃焼させる。

このとき、火花放電の発生及び電源ユニット４３からの高周波電流の供給のそれぞれによりノイズが発生する。これらのノイズの一部は、伝導ノイズとなり、中間インサート導体５３を通り、抵抗体３３にて減衰された後、二次側インサート導体２７に伝導する。二次側インサート導体２７に伝導した伝導ノイズは、二次コイル２３、鉄心２１、一次コイル２２、及び一次側インサート導体２６を介して、コネクタピン２５に伝導し、さらに内燃機関用点火コイル装置１０２の外部に伝導する。

また、発生したノイズのうちの他の一部は、空中に放射され放射ノイズとなる。伝導ノイズのレベルは、抵抗体３３による減衰効果があるため、スプリング導体３２及び中間インサート導体５３を通過するときが最も高い。また、スプリング導体３２及び中間インサート導体５３から発生した放射ノイズは、電波吸収体４２により遮蔽される。このため、放射ノイズの外部への漏洩は、電波吸収体４２の点火コイル本体２０側の端部の開口が支配的となる。

ここで、ミキサ回路５４、電源ケーブル４４及び電源ユニット４３へ伝搬するノイズについては、電源ケーブル４４及び電源ユニット４３がシールド構造を持っており、かつ、ミキサ回路５４で抑制されるため本実施の形態では考慮しない。

このような内燃機関用点火コイル装置１０２では、電波吸収体４２がプロテクタ３１及び抵抗体３３を囲むようにエンジンブロック１に取り付けられており、抵抗体３３の端面が電波吸収体４２の端部（開口部）の端面に合わせて配置されているため、スプリング導体３２及び中間インサート導体５３で発生し電波吸収体４２内で乱反射した放射ノイズが、二次側インサート導体２７に重畳することが抑制される。また、抵抗体３３の全体が電波吸収体４１内にあるため、抵抗体３３からの放射ノイズは電波吸収体４１により遮蔽される。

また、開口４２ａの径がプロテクタ５１の外径よりも小さくなっているので、抵抗体３３の点火コイル本体２０側の端部と開口４２ａの周縁部との間の隙間が小さくなり、放射ノイズの二次側インサート導体２７への重畳をより確実に抑制することができる。

実施の形態３．
次に、図３はこの発明の実施の形態３による内燃機関用点火コイル装置をエンジンブロックに取り付けた状態を示す断面図である。実施の形態３では、電波吸収体４２にフランジ部４２ｂが設けられておらず、抵抗体３３の点火コイル本体２０側の端部の外径が、抵抗体３３のスプリング導体３２側の端部の外径よりも大きくなっている。これにより、抵抗体３３の点火コイル本体２０側の端部と開口４２ａの周縁部との間の隙間が小さくなっている。開口４２ａの径は、実施の形態１と同じ２４ｍｍである。他の構成は、実施の形態２と同様である。

このような構成によっても、放射ノイズの二次側インサート導体２７への重畳をより確実に抑制することができる。
なお、実施の形態２において、抵抗体３３の点火コイル本体２０側の端部の外径を、抵抗体３３のスプリング導体３２側の端部の外径よりも大きくしてもよい。

１エンジンブロック、２点火プラグ、２０点火コイル本体、３０，５０高電圧供給部、３１，５１プロテクタ、３２スプリング導体（導電体）、３３抵抗体、４１，４２電波吸収体、４１ａ，４２ａ開口、１０１，１０２内燃機関用点火コイル装置。

Claims

点火用の高電圧を発生する点火コイル本体、
前記点火コイル本体に結合されている絶縁材製の筒状のプロテクタと、前記プロテクタ内に設けられており、前記点火コイル本体に発生した高電圧をエンジンブロックに取り付けられた点火プラグに供給する導電体と、前記点火コイル本体と前記導電体との間に直列に接続されており、伝導ノイズを低減する抵抗体とを有している高電圧供給部、及び
前記高電圧供給部で発生する放射ノイズを遮蔽する電波吸収体
を備え、
前記電波吸収体は、前記プロテクタ及び前記抵抗体を囲むように前記エンジンブロックに取り付けられ、
前記抵抗体の前記点火コイル本体側の端面は、前記電波吸収体の前記点火コイル本体側の端面に合わせて配置されており、
前記電波吸収体の前記点火コイル本体側の端部の開口径が、前記プロテクタの外径よりも小さくなっている内燃機関用点火コイル装置。
点火用の高電圧を発生する点火コイル本体、
前記点火コイル本体に結合されている絶縁材製の筒状のプロテクタと、前記プロテクタ内に設けられており、前記点火コイル本体に発生した高電圧をエンジンブロックに取り付けられた点火プラグに供給する導電体と、前記点火コイル本体と前記導電体との間に直列に接続されており、伝導ノイズを低減する抵抗体とを有している高電圧供給部、及び
前記高電圧供給部で発生する放射ノイズを遮蔽する電波吸収体
を備え、
前記電波吸収体は、前記プロテクタ及び前記抵抗体を囲むように前記エンジンブロックに取り付けられ、
前記抵抗体の前記点火コイル本体側の端面は、前記電波吸収体の前記点火コイル本体側の端面に合わせて配置されており、
前記抵抗体の前記点火コイル本体側の端部の外径が、前記抵抗体の前記導電体側の端部の外径よりも大きくなっている内燃機関用点火コイル装置。