(57)【要約】【課題】イオン電流の検出精度を向上させることができる点火コイルを提供すること。【解決手段】点火コイル１は、同心円状に巻回した一次コイル３及び二次コイル４と、スパークプラグを取り付けるためのプラグ取付部とを備えている。点火コイル１は、イオン電流検出機能を有しており、エンジンケースにおけるプラグホール内に挿入配置するよう構成されている。点火コイル１は、一次コイル３及び二次コイル４の内周側に、金属製の中心コア２を備えると共に、一次コイル３及び二次コイル４の外周側に、金属製の外周コア５を備えている。点火コイル１の軸方向に直交する横断面方向において、中心コア２の断面積Ｄ１に対する外周コア５の断面積Ｄ２の比率は１０５％以上としている。【選択図】図３
2006222282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状に巻回した１次コイル及び２次コイルと、スパークプラグを取り付けるためのプラグ取付部とを備えると共に、イオン電流検出機能を有し、エンジンケースにおけるプラグホール内に挿入配置するよう構成した点火コイルにおいて、
該点火コイルは、上記１次コイル及び２次コイルの内周側に、金属製の中心コアを備えると共に、上記１次コイル及び２次コイルの外周側に、金属製の外周コアを備えており、該外周コアは、上記点火コイルの軸方向に直交する横断面方向における断面積が、上記中心コアの断面積の１０５％以上であることを特徴とする点火コイル。
【請求項２】
請求項１において、上記点火コイルは、鉄製のチューブを配設してなる上記プラグホールに挿入配置して用いるものであることを特徴とする点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグからスパークを発生させるための点火コイルに関し、特に、イオン電流検出機能を有する点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等の内燃機関に配設して使用する点火コイルは、これに取り付けたスパークプラグからスパークを発生させることにより、各気筒における燃焼の着火を行っている。このとき、スパークプラグの電極間には、燃焼時に燃料がイオン化することによりイオン電流が流れる。そのため、上記点火コイルにおいて、このイオン電流の有無をイオン電流検出回路によって検出し、各気筒において失火が発生していないかの監視を行っている。
【０００３】
ところで、上記点火コイルにおいては、一次コイルに瞬間的に通電を行って発生させた磁界に伴って誘導磁界を発生させ、２次コイルに生ずる誘導起電力によってスパークプラグからスパークを発生させている。そのため、スパークを行った直後においては、上記誘導磁界の発生に伴う残留磁気が残存している。
そして、イオン電流検出回路において、イオン電流の検出を行う際には、上記残留磁気によるノイズも検出してしまうおそれがあるため、イオン電流の検出を行う際には、所定時間の経過を待った後、検出を行っている。
【０００４】
また、例えば、特許文献１においては、イオン電流検出回路における電気素子に工夫を行い、イオン電流の検出を安定させる旨が開示されている。また、例えば、特許文献２においては、点火コイルにおける点火エネルギの増大を目的として、外装鉄心（外周コア）の断面積を中央鉄心（中心コア）の断面積の７５〜１００％の範囲内にする旨が開示されている。
【０００５】
しかしながら、イオン電流の検出を安定させるためには、上記従来の点火コイルによっては十分ではない。すなわち、上記従来の点火コイルにおいては、中心コアと外周コアとの関係に工夫をして、イオン電流の検出精度を向上させる工夫はなされていない。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９５９１３号公報
【特許文献２】登録実用新案第３０２８９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、イオン電流の検出精度を向上させることができる点火コイルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、同心円状に巻回した１次コイル及び２次コイルと、スパークプラグを取り付けるためのプラグ取付部とを備えると共に、イオン電流検出機能を有し、エンジンケースにおけるプラグホール内に挿入配置するよう構成した点火コイルにおいて、
該点火コイルは、上記１次コイル及び２次コイルの内周側に、金属製の中心コアを備えると共に、上記１次コイル及び２次コイルの外周側に、金属製の外周コアを備えており、該外周コアは、上記点火コイルの軸方向に直交する横断面方向における断面積が、上記中心コアの断面積の１０５％以上であることを特徴とする点火コイルにある（請求項１）。
【０００９】
本発明の点火コイルにおいて、１次コイルに通電を行ったときには、中心コア及び外周コアを通過する磁界が発生する。そして、上記通電を停止したときには、上記磁界の形成方向とは反対方向に向けて、中心コア及び外周コアを通過する誘導磁界が発生する。これにより、２次コイルに誘導起電力を発生させて、スパークプラグからスパークを発生させることができる。
次いで、エンジンにおいて正常に燃焼が行われたときには、燃料に含まれる成分がイオン化することにより、イオン電流がスパークプラグにおける電極間を流れる。そのため、このイオン電流の発生を上記イオン電流検出機能によって検出することにより、エンジンにおいて正常に燃焼が行われたことを確認することができる。
【００１０】
ところで、スパークプラグからスパークを発生した直後においては、上記誘導磁界の形成に伴う残留磁気が残存する。
これに対し、本発明においては、外周コアの断面積を中心コアの断面積の１０５％以上としたことにより、中心コアを通過する磁束のほとんどを外周コアを通過させることができ、磁束が点火コイルの外部に漏洩することを防止することができる。
そのため、上記残留磁気が点火コイルの外部に残存して、残留磁気ノイズとなり、上記イオン電流の検出に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
それ故、本発明の点火コイルによれば、イオン電流の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記中心コアの断面積に対する外周コアの断面積の比率が１０５％未満の場合には、上記残留磁気によるノイズを低減する効果が得られないおそれがある。
また、上記中心コアの断面積に対する外周コアの断面積の比率は、大きくすればするほど、上記残留磁気ノイズを低減する効果が大きくなると考えられるが、点火コイルの外径が大きくなってしまうことを防止するために、２００％未満とすることが好ましい。
また、中心コアの断面積に対する外周コアの断面積の比率は、１３０〜１７０％とすることがさらに好ましい。
【００１２】
また、上記点火コイルは、鉄製のチューブを配設してなる上記プラグホールに挿入配置して用いるものとすることができる（請求項２）。
上記鉄製のチューブは、アルミニウム等よりも透磁率が高く、磁束を透過しやすい性質にある一方、上記外周コアの断面積を中心コアの断面積の１０５％以上としたことにより、点火コイルから鉄製のチューブに向けて磁束が漏洩することを防止することができる。そのため、上記点火コイルは、上記鉄製のチューブを備えたプラグホールに配設して使用する場合において、特に効果的にイオン電流の検出精度を向上させることができる。
【実施例】
【００１３】
以下に、本発明の点火コイルにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
本例の点火コイル１は、図１〜図３に示すごとく、同心円状に巻回した一次コイル３及び二次コイル４と、スパークプラグ６を取り付けるためのプラグ取付部１３とを備えている。また、点火コイル１は、イオン電流検出機能を有しており、エンジンケース７におけるプラグホール７１内に挿入配置するよう構成されている。
【００１４】
また、上記点火コイル１は、一次コイル３及び二次コイル４の内周側に、金属製の中心コア２を備えると共に、一次コイル３及び二次コイル４の外周側に、金属製の外周コア５を備えている。そして、点火コイル１の軸方向Ｌに直交する横断面方向Ｗにおいて、中心コア２の断面積Ｄ１に対する外周コア５の断面積Ｄ２の比率（Ｄ２／Ｄ１）は１０５％以上としている（図３参照）。
【００１５】
以下に、本例の点火コイル１につき詳説する。
図１、図３に示すごとく、上記一次コイル３は、円筒状樹脂からなる一次スプール３１の外周面に、絶縁被覆した一次ワイヤ３２を複数回巻回してなり、上記二次コイル４は、円筒状樹脂からなる二次スプール４１の外周面に、絶縁被覆した二次ワイヤ４２を一次ワイヤ３２よりも多い巻回数で巻回してなる。また、二次コイル４は、一次コイル３の内周側に挿通されており、二次コイル４の内周側には、上記中心コア２が挿通されている。また、一次コイル３は、円筒状樹脂からなる薄肉筒１２内に挿通されており、薄肉筒１２の外周側には、上記外周コア５が配設されている。
【００１６】
また、図３に示すごとく、中心コア２は、絶縁被膜を備えた平板状の積層鋼板（珪素鋼板）２１を軸方向Ｌに直交する横断面方向Ｗに向けて複数積層してなる。この複数の積層鋼板２１は、それらの端部を溶接することによって結合している。また、外周コア５は、軸方向Ｌにスリット（間隙）５２を形成してなる円筒状の積層鋼板（珪素鋼板）５１を、径方向に接着剤を介して複数積層してなる。そして、一次コイル３に電流を流して発生させる磁束は、中心コア２及び外周コア５を通過させて増大させることができる。また、中心コア２の外周面には、応力緩和用の絶縁シート２５が巻き付けてある。
なお、一次コイル３は、一次スプール３１を用いずに形成することもできる。すなわち、この場合には、絶縁被覆した一次ワイヤ３２を円筒状に巻回した後、この巻回後の各一次ワイヤ３２同士を、融着剤等によって結合して、円筒状の一次コイル３を形成することができる。
【００１７】
また、図１に示すごとく、中心コア２と二次コイル４との間、二次コイル４と一次コイル３との間、一次コイル３と薄肉筒１２との間の各隙間には、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂１５が充填されている。
また、上記プラグ取付部１３は、上記一次スプール３１から延長形成された延長形成部３１１に、ゴム製のプラグキャップ１３１を配設して形成されている。そして、プラグキャップ１３１内には、スパークプラグ６を取り付けるためのプラグ取付口１３２が形成されている。また、このプラグ取付口１３２には、スパークプラグ６と接触するコイルバネ１３４が配設されており、このコイルバネ１３４は、高圧端子１３３を介して二次コイル４の高電圧側端部と電気的に接続されている。
【００１８】
また、同図に示すごとく、点火コイル１の軸方向Ｌにおいて、上記プラグ取付部１３の形成位置とは反対側の位置には、一次コイル３に電力を供給するためのイグナイタ部１１が形成されている。このイグナイタ部１１は、上記プラグホール７１の外部に配設される。
また、イグナイタ部１１は、樹脂製のイグナイタケース１１１内に、一次コイル３に電力を供給するイグナイタ１１２を配設してなり、イグナイタケース１１１内は、イグナイタ１１２を配設した状態で上記絶縁樹脂１５によって充填されている。また、イグナイタ１１２は、エンジンのＥＣＵ（電子制御ユニット）からの信号によって動作するスイッチング素子等を用いた電力制御回路、及びイオン電流の検出を行うイオン電流検出回路等を備えている（図４参照）。
【００１９】
また、図２に示すごとく、上記エンジンケース７はアルミニウム製であり、上記プラグホール７１は、アルミニウム製のエンジンケース７に形成した穴の内壁面に、鉄製のチューブ７２を配設してなる。この鉄製のチューブ７２は、プラグホール７１の内壁面に圧入されており、エンジンケース７の上部７５と下部７６との間に形成された間隙７７等とプラグホール７１との間の封鎖、又はエンジンケース７におけるオイルのプラグホール７１内への浸入防止等を行うために用いている。
また、本例の点火コイル１は、φ２２ｍｍ未満の外径を有している。また、この点火コイル１の外径は、φ１８以上とすることができる。
【００２０】
そして、ＥＣＵからパルス状のスパーク発生信号がイグナイタ１１２に送信されると、イグナイタ１１２におけるスイッチング素子等が動作し、一次コイル３に瞬間的に電流が流れて、中心コア２及び外周コア５を通過する磁界が形成される。そして、この磁界の形成方向とは反対方向に向けて、中心コア２及び外周コア５を通過する誘導磁界が形成される。また、この誘導磁界の形成により、二次コイル４に誘導起電力（逆起電力）が発生し、点火コイル１に取り付けたスパークプラグ６からスパークを発生させることができる。
【００２１】
次いで、エンジンにおいて正常に燃焼が行われたときには、燃料に含まれる成分がイオン化することにより、イオン電流がスパークプラグ６における電極間を流れる。そのため、図４に示すごとく、このイオン電流の発生をイオン電流検出回路によって検出することにより、エンジンにおいて正常に燃焼が行われたことを確認することができる。
【００２２】
ところで、上記スパークの発生直後において、中心コア２と外周コア５とによる磁気回路においては、上記誘導磁界の形成に伴う残留磁気が残存している。
そして、図５に示すごとく、イオン電流検出回路においてイオン電流の検出を行う際には、上記残留磁気によるノイズ（残留磁気ノイズ）を検出してしまうことを防止するために、ＥＣＵから、イオン電流の検出を行う前に所定時間の経過を待つ指示がなされる。この所定時間は、ＥＣＵにおけるシステム要求時間として設定されている。そのため、上記残留磁気ノイズが上記システム要求時間を経過しても存在している場合には、イオン電流の検出精度を悪化させてしまう要因になる。
なお、同図は、横軸に時間をとり、縦軸にイオン電流検出回路の出力をとって、この出力の変化を示すグラフである。
【００２３】
これに対し、本例においては、中心コア２を通過する磁束が外周コア５の外部に漏洩することを防止することにより、上記イオン電流の検出を行う際に、残留磁気ノイズの影響を受けにくくする工夫を行っている。
すなわち、本例においては、外周コア５の断面積Ｄ２を中心コア２の断面積Ｄ１の１０５％以上としたことにより、中心コア２を通過する磁束のほとんどを外周コア５を通過させることができ、磁束が中心コア２と外周コア５とによる磁気回路の外部に漏洩することを防止することができる。
【００２４】
そのため、磁気回路の外部に漏洩した残留磁気が、上記プラグホール７１における鉄製のチューブ７２へ透磁してしまうことを効果的に防止することができる。これにより、アルミニウム製のエンジンケース７に形成した穴に、アルミニウムよりも透磁率が高い鉄製のチューブ７２を配設してなるプラグホール７１に点火コイル１を挿入配置して使用する場合においても、上記磁気回路から鉄製のチューブ７２に磁束が漏洩することを防止することができる。
それ故、本例の点火コイル１によれば、上記システム要求時間を経過した後に、残留磁気ノイズがイオン電流の検出に悪影響を及ぼすことを防止することができ、イオン電流の検出精度を効果的に向上させることができる。
【００２５】
本例においては、中心コア２の断面積Ｄ１に対する外周コア５の断面積Ｄ２の比率（断面積比率、Ｄ２／Ｄ１）を変化させたときに、上記残留磁気ノイズが検出された後、ほとんど検出されなくなるまでにかかる時間を確認した。その結果、図６に示すごとく、外周コア５の断面積Ｄ２を大きくしていけば、残留磁気ノイズの検出時間が短くなっていくことが確認できた。同図は、横軸に断面積比率（％）をとり、縦軸に残留磁気ノイズの検出時間をとって、この検出時間の変化を示す図である。
【００２６】
そして、同図に示すごとく、システム要求時間の経過後に残留磁気ノイズがほとんど検出されないようにするためには、中心コア２の断面積Ｄ１に対する外周コア５の断面積Ｄ２の比率は、１０５％以上にする必要があることがわかった。
また、上記比率は、イオン電流の検出を一層安定させるために、１３０％以上にすることが好ましく、外周コア５の外径の拡大化を防止するために、１７０％以下にすることが好ましいことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例における、点火コイルを横断面方向から見た状態で示す断面説明図。
【図２】実施例における、点火コイルをプラグホールに挿入配置した状態を、横断面方向から見た状態で示す断面説明図。
【図３】実施例における、点火コイルを軸方向から見た状態で示す断面説明図。
【図４】実施例における、イオン電流検出回路を模式的に示す回路説明図。
【図５】実施例における、横軸に時間をとり、縦軸にイオン電流検出回路の出力をとって、この出力の変化を示すグラフ。
【図６】実施例における、横軸に断面積比率（％）をとり、縦軸に残留磁気ノイズの検出時間をとって、この検出時間の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２８】
１  点火コイル
１１  イグナイタ部
１２  薄肉筒
１３  プラグ取付部
２  中心コア
３  一次コイル
４  二次コイル
５  外周コア
６  スパークプラグ
７  エンジンケース
７１  プラグホール
７２  鉄製のチューブ
Ｄ１、Ｄ２  断面積
Ｌ  軸方向
Ｗ  横断面方向
【図１】
2006222282.tif 000003
【図２】
2006222282.tif 000004
【図３】
2006222282.tif 000005
【図４】
2006222282.tif 000006
【図５】
2006222282.tif 000007
【図６】
2006222282.tif 000008