(57)【要約】【課題】高周波エネルギーが伝導するループが長いため、ループから発生するノイズを抑制し、周辺機器への影響を抑制することが困難であるという課題があった。【解決手段】この発明による高周波放電点火装置は、高周波エネルギー供給回路を内蔵する第２の筐体と出力回路を内蔵する第１の筐体とを一体となす構造であり、高周波エネルギー供給回路は、接続端子により出力回路と接続され、接地対象物に装着された点火プラグに接続される。また、高周波エネルギー供給回路は、第１の筐体に設けられる貫通穴に配置された導通部材を介して接地される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波エネルギー供給回路が発生する高周波エネルギーと、点火コイルから供給される高電圧パルスとを、出力回路が、カップリングし、点火プラグに供給する高周波放電点火装置であって、
前記出力回路が内蔵される第１の筐体と、
前記高周波エネルギー供給回路が内蔵される第２の筐体とを備え、
前記第１の筐体は、前記第２の筐体に接合され、
前記出力回路は、接続端子を有し、
前記接続端子によって、前記出力回路は、前記高周波エネルギー供給回路と電気的に接続され、
前記第１の筐体には、貫通穴が設けられ、
前記貫通穴には、導通部材が配置され、
前記導通部材は、接地対象物に接地されるとともに、前記高周波エネルギー供給回路と電気的に接続される高周波放電点火装置。
【請求項２】
前記点火プラグは、前記接地対象物に装着され、
前記導通部材は、前記点火プラグが装着される部位の周囲で、前記接地対象物に接地される請求項１に記載の高周波放電点火装置。
【請求項３】
前記第２の筐体には、開口部が設けられるとともに、
前記開口部を貫通して、前記高周波エネルギー供給回路と、前記導通部材とを、電気的に接続する接続部材が設けられる請求項１または２に記載の高周波放電点火装置。
【請求項４】
前記接続部材は、前記第１の筐体を介して、前記導通部材と電気的に接続される請求項３に記載の高周波放電点火装置。
【請求項５】
前記接続部材は、前記導通部材と前記第１の筐体との間に挟み込まれることによって、前記導通部材と電気的に接続される請求項３に記載の高周波放電点火装置。
【請求項６】
前記導通部材は、ボルトであり、前記接地対象物と締結されることによって、接地される請求項１から５のいずれか１項に記載の高周波放電点火装置。
【請求項７】
前記ボルトは、六角穴付きボルトである請求項６に記載の高周波放電点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主に内燃機関に用いられる高周波放電点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全、燃料枯渇の問題が提起されており、自動車業界においてもこれらの対応が急務となっている。この対応の一例として、過給機を利用したエンジンダウンサイジングにより燃料消費量を改善する方法がある。しかし、過給機を用いると、燃焼を伴っていない状態においても、エンジン燃焼室内の圧力が非常に高くなり、燃焼を開始するための火花放電を発生させることが困難になる。そのため、点火プラグのギャップが狭められている。しかし、点火プラグのギャップを狭めると、消炎作用、すなわち、温度の低い電極部によって、発生直後の火花が成長するエネルギーが消耗される作用によって、失われる熱エネルギーが大きくなり、始動性の低下または燃焼性の低下が発生する。
【０００３】
その解決策の１つとして、消炎作用で消耗されるエネルギーを上回る熱エネルギーを火花放電で与える方法が考えられている。例えば、特許文献１には、従来の点火コイルにより発生された火花放電に、昇圧回路により昇圧された高周波エネルギーをカップリングすることで得られる高電圧の高周波エネルギーを、点火プラグに供給することで、高エネルギーの火花放電の形成を可能にした高周波放電点火装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０７８６６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された高周波放電点火装置では、特許文献１の図２にあるように、昇圧回路１２４によって得られた高周波エネルギーを点火プラグ１０１に供給している。この装置では、高周波エネルギーが伝導するループは、昇圧回路１２４および点火プラグ１０１で形成される。昇圧回路１２４は、点火プラグ１０１から離れた部位にあるため、ループが長くなり、ループから発生するノイズが増大する。
【０００６】
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って、高周波エネルギーが伝導するループを短くすることで、ループから発生するノイズを抑制し、周辺機器への影響を抑制する高周波放電点火装置を提供するものである。 
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による高周波放電点火装置は、高周波エネルギー供給回路が発生する高周波エネルギーと、点火コイルから供給される高電圧パルスとを、出力回路が、カップリングし、点火プラグに供給し、出力回路が内蔵される第１の筐体と、高周波エネルギー供給回路が内蔵される第２の筐体とを備える。第１の筐体は、第２の筐体に接合され、出力回路は、接続端子を有し、接続端子によって、出力回路は、高周波エネルギー供給回路と電気的に接続され、第１の筐体には、貫通穴が設けられ、貫通穴には、導通部材が配置され、導通部材は、接地対象物に接地されるとともに、高周波エネルギー供給回路と電気的に接続される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の高周波放電点火装置によれば、高周波エネルギー供給回路は、出力回路に直結され、出力回路は点火プラグと電気的に接続され、点火プラグは接地されるので、高周波エネルギー供給回路は接地される。また、高周波エネルギー供給回路は、出力回路に近接した貫通穴に配置される導通部材に接続され、導通部材は接地されるので、高周波エネルギー供給回路は接地される。したがって、高周波エネルギーが伝導するループを短くすることができる。
【０００９】
これにより、高周波エネルギーが伝導するループから発生するノイズを抑制し、周辺機器への影響を抑制する高周波放電点火装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による高周波放電点火装置およびその周辺装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１による高周波放電点火装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図３】実施の形態１による高周波放電点火装置の内部構造を示す断面図である。
【図４】実施の形態１におけるターミナルＡＳＳＹ周辺の構造を示す断面図である。
【図５】実施の形態１による高周波放電点火装置およびその周辺装置における高周波エネルギーが伝導するループを示す模式図である。
【図６】実施の形態２による高周波放電点火装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図７】実施の形態３による高周波放電点火装置の内部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明における高周波放電点火装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、同一もしくは相当部分については同一符号で示し、重複する説明は省略する。
また、本実施の形態について、「高電圧パルス」の電圧は３０〜４０ｋＶ、「高周波エネルギー」の電圧は１〜２ｋＶ、「高周波」の周波数は数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚを想定している。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における高周波放電点火装置１００およびその周辺装置の回路構成を示すブロック図である。高周波放電点火装置１００は、高周波エネルギー供給回路３５およびカップリング回路３によって構成されている。高周波エネルギー供給回路３５は、バッテリ電源３２の電圧が昇圧回路３３によって昇圧されたものを電源として、高周波エネルギーを発生する。カップリング回路３は、この発生された高周波エネルギーと、点火コイル３４から供給される高電圧パルスとをカップリングして、点火プラグ６に供給する。それぞれの回路の駆動制御は、ＥＣＵ３６によって行われる。高周波エネルギーが伝導するループ３７は、高周波エネルギー供給回路３５、カップリング回路３および点火プラグ６で形成される。
【００１３】
高周波放電点火装置１００の構成要素を、図２から図４を用いて説明する。
図２は、高周波放電点火装置１００の内部構造を示す分解斜視図である。高周波放電点火装置１００は、アッパーユニット２、ロワーユニット１５、およびターミナルＡＳＳＹ４から構成されており、エンジン５に装着された点火プラグ６に取り付けられている。なお、エンジン５の表面をわかりやすくするために、一部にハッチングを入れている。
【００１４】
アッパーユニット２では、カバー１０およびケース１２からなる第２の筐体１６が、電子回路基板１１を内蔵している。電子回路基板１１は、図１における高周波エネルギー供給回路３５を構成し、入出力回路、制御回路、マイコンおよび電源回路を含む、図示しない電子部品およびコネクタ１３を有している。また、電子回路基板１１には、スルーホール１１ａおよびスルーホール１１ｂが設けられている。コネクタ１３は、スルーホール１１ａおよび１１ｂの側と反対側に設けられており、図１における昇圧回路３３に接続される。振動対策等の観点から、電子回路基板１１は、ねじ止めによって、ケース１２に固定される。
【００１５】
カバー１０およびケース１２は、上下に組み合わされて、箱型形状となる。カバー１０は、ケース１２に、ねじ止めによって固定されるが、接着剤によって固定されてもよい。
【００１６】
ケース１２には、穴部２１ｂおよび開口部２１ａが、ケース１２を貫通して設けられている。ケース１２の底面には、ボス２７およびボス２９が設けられている。ケース１２の四隅には、フランジ穴３１が設けられている。このフランジ穴３１を利用して、ケース１２をエンジン５と締結してもよい。
【００１７】
カバー１０には穴２３ａが設けられ、電子回路基板１１には穴２３ｂが設けられ、また、ケース１２には穴２３ｃが設けられている。穴２３ａ、２３ｂおよび２３ｃは、それぞれ鉛直方向に貫通している。穴２３ａ、２３ｂおよび２３ｃは、同軸に設けられており、第２の筐体１６において、円柱形の空間部２３を構成している。
【００１８】
ロワーユニット１５では、第１の筐体１４が、カップリング回路３を内蔵している。カップリング回路３は、ねじ止めによって、第１の筐体１４に固定されている。カップリング回路３は、出力回路を構成する。
【００１９】
カップリング回路３は、接続端子２４、出力端子２２、入力端子３０、および図示しない電子部品を有している。接続端子２４は、電子回路基板１１と電気的に接続される。出力端子２２は、エンジン５の点火プラグ６に装着される。入力端子３０は、図１における点火コイル３４と電気的に接続され、点火コイル３４が発生した高電圧パルスが供給される。
【００２０】
第１の筐体１４には、円柱形の貫通穴２０、ねじ穴２５、およびフランジ穴２６が設けられている。貫通穴２０は、第２の筐体の空間部２３と同軸であり、空間部２３を通って、ボルト９が配置される。ねじ穴２５には、ターミナルＡＳＳＹ４が固定される。ねじ穴２５と貫通穴２０との間の接続領域４０は、電気的な接続を持たせるために、処理が施されている。実施の形態１では、この部分の表面にメッキ処理が施され、接続領域４０が形成されている。
また、フランジ穴２６には、ねじ１９が差し込まれ、ケース１２のボス２７に装着される。これにより、第１の筐体１４は、第２の筐体１６に接合される。ボルト９は導通部材を構成する。
【００２１】
エンジン５において、点火プラグ６が装着されている部位の周囲に、雌ねじを有するねじ穴７が設けられている。ボルト９は、ねじ穴７に締結される。エンジン５は、ボルト９および点火プラグ６が接地される接地対象物を構成する。
【００２２】
ターミナルＡＳＳＹ４は、台座１８および接続部材１７によって構成されており、ケース１２の底面に取付けられる。台座１８には、フランジ穴２８が設けられている。フランジ穴２８には、ねじ８２が差し込まれ、ケース１２のボス２９にねじ止めされる。これにより、ターミナルＡＳＳＹ４は、ケース１２に固定される。
接続部材１７は、Ｌ字形状をしており、金属材料で構成されている。接続部材１７は、一端にねじ端子を備える第２の接続部１７ｂを有しており、他端に棒状端子を備える第１の接続部１７ａを有している。
【００２３】
図３は、高周波放電点火装置１００が、エンジン５に取り付けられた状態であり、点火プラグ６の中心線とボルト９の中心線とを含む断面図である。
【００２４】
カップリング回路３の接続端子２４は、ケース１２の穴部２１ｂから第２の筐体１６の内部に挿入され、電子回路基板１１のスルーホール１１ｂにはんだ付けされている。また、カップリング回路３の出力端子２２は、点火プラグ６に装着されている。
【００２５】
ボルト９は、第２の筐体１６の空間部２３を通り、第１の筐体１４の貫通穴２０に配置され、エンジン５のねじ穴７と締結され、固定されている。
【００２６】
図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った、ターミナルＡＳＳＹ４の断面図である。図４に示すように、接続部材１７の第１の接続部１７ａは、ケース１２の開口部２１ａを貫通して、第２の筐体１６の内部に挿入され、電子回路基板１１のスルーホール１１ａにはんだ付けされている。また、接続部材１７の第２の接続部１７ｂは、ねじ８１によって第１の筐体１４のねじ穴２５に固定されている。
【００２７】
次に、高周波放電点火装置１００およびその周辺装置において、高周波エネルギーが伝導するループ３７について、図５の模式図を用いて説明する。
図５では、図３の主要部分の断面図に、図４のターミナルＡＳＳＹ４の断面図を組み合わせてある。また、図５では、高周波エネルギーが伝導する経路を、わかりやすいように、矢印で示している。
【００２８】
カップリング回路３の接続端子２４は、穴部２１ｂを通って、電子回路基板１１のスルーホール１１ｂにはんだ付けされている。カップリング回路３の出力端子２２は、点火プラグ６に装着されている。点火プラグ６はエンジン５に装着されている。
したがって、高周波エネルギーは、電子回路基板１１のスルーホール１１ｂから、通る接続端子２４、カップリング回路３、および出力端子２２を介して、エンジン５に装着されている点火プラグ６に到達する。
【００２９】
また、接続部材１７においては、第１の接続部１７ａが、電子回路基板１１のスルーホール１１ａにはんだ付けされている。接続部材１７は、開口部２１ａを通っている。接続部材１７の第２の接続部１７ｂは、ねじ８１によって、第１の筐体１４のねじ穴２５に固定されている。ねじ穴２５と貫通穴２０との間の接続領域４０は、電気的な接続が施されている。貫通穴２０には、ボルト９が配置されている。ボルト９は、エンジン５のねじ穴７に締結されている。ボルト９は、エンジン５に接地されている。
これにより、電子回路基板１１は、開口部２１ａを通る接続部材１７、ねじ穴２５と貫通穴２０との間に設けられた接続領域４０、およびボルト９を介して、エンジン５に接地されている。
したがって、高周波エネルギーは、エンジン５から、ボルト９、接続領域４０、および接続部材１７を介して、電子回路基板１１のスルーホール１１ａに到達する。
これらにより、高周波エネルギーが伝導するループ３７が形成されている。
【００３０】
このように、実施の形態１における高周波放電点火装置１００では、カップリング回路３が内蔵される第１の筐体１４と、電子回路基板１１が内蔵される第２の筐体１６とを備えている。第１の筐体１４は、第２の筐体１６に接合され、カップリング回路３は、接続端子２４を有し、接続端子２４によって、カップリング回路３は、電子回路基板１１と電気的に接続されている。また、第１の筐体１４には、貫通穴２０が設けられ、貫通穴２０には、ボルト９が配置され、ボルト９は、エンジン５に接地されているとともに、電子回路基板１１と電気的に接続されている。これらの電気的な接続によって、高周波エネルギーが伝導するループ３７は形成されている。
【００３１】
これにより、高周波エネルギーが伝導するループ３７から発生するノイズを抑制し、周辺機器への影響を抑制する高周波放電点火装置１００を提供することができる。
【００３２】
点火プラグ６は、エンジン５に装着されることで接地されている。ボルト９は、点火プラグ６がエンジン５に装着されている部位の周囲にあるねじ穴７で、エンジン５に締結されることで、接地されている。これにより、ボルト９から点火プラグ６までの経路を短くすることができる。
【００３３】
第２の筐体１６には、開口部２１ａが設けられ、開口部２１ａを貫通して、電子回路基板１１とボルト９とを、電気的に接続する接続部材１７が設けられている。これにより、電子回路基板１１からボルト９までの経路を短くすることができる。
【００３４】
接続部材１７は、第１の筐体１４に設けられた接続領域４０を介して、ボルト９と電気的に接続されている。これにより、接続部材１７からボルト９までの経路をさらに短くすることができる。
【００３５】
以上のように、各部品間の経路が短くなると、高周波エネルギーが伝導するループ３７が短くなるため、ループ３７から発生するノイズを少なくできる。それと同時に、高周波放電点火装置１００自体を小型化することができる。そのため、装置全体に対してシールドを施す範囲を小さくすることができ、ノイズへの対処が容易になる。
【００３６】
また、実施の形態１における高周波放電点火装置１００では、ターミナルＡＳＳＹ４とエンジン５のねじ穴７とを結ぶ導通部材がボルト９である。ボルト９は、エンジン５と締結されることによって接地されている。
これにより、点火プラグ６の周辺で高周波エネルギーが伝導するループ３７を形成することができるので、ループ３７が短くなり、ループ３７から発生するノイズを少なくできる。
【００３７】
また、ボルト９がエンジン５と締結されることによって、高周波放電点火装置１００は、エンジン５と強固に組付けられ、高周波放電点火装置１００の耐振性は向上する。特に、ボルト９は第１の筐体１４を強固に固定し、第１の筐体１４は第２の筐体１６と、ねじ１９によって接合されている。第２の筐体１６に内蔵された電子回路基板１１は、比較的振動に弱いため、ボルト９を使用することは、耐振性において有効である。
【００３８】
なお、高周波エネルギーが伝導するループ３７をさらに短くするためには、出力端子２２、貫通穴２０、およびターミナルＡＳＳＹ４は、可能な限り近傍に配置されることが望ましい。
【００３９】
実施の形態１においては、第２の筐体１６であるカバー１０およびケース１２は、アルミニウムで形成されており、第１の筐体１４は、ＰＢＴ樹脂で形成されている。第１の筐体１４および第２の筐体は、上述した材質に限らず、アルミニウム、ステンレス鋼、ＰＢＴ樹脂等で形成されてもよい。ただし、実施の形態１においては、第１の筐体１４において、ねじ穴２５と貫通穴２０との間の接続領域４０は、電気的な接続が施されていなければならない。実施の形態１においては、メッキ処理を用いたが、接続領域４０の材質を金属またはそれに準ずる導電性の材料で構成してもよいし、導線の両端にねじ端子を設けた部品によって接続してもよい。
【００４０】
実施の形態２．
次に、実施の形態２による高周波放電点火装置１１０について、図６を用いて説明する。実施の形態１とは、ターミナルＡＳＳＹ４の接続部材の形状が異なっている。
【００４１】
図６は、高周波放電点火装置１１０の内部構成を示す分解斜視図である。図６に示すように、ターミナルＡＳＳＹ４の接続部材１７０は、Ｕ字形状をしており、一端に、鉛直方向に穴の開いたねじ端子を備える第２の接続部１７ｃを有している。第２の接続部１７ｃは、ボルト９と第１の筐体１４との間に挟み込まれることによって、ボルト９と電気的に接続されている。
【００４２】
このように、実施の形態２における高周波放電点火装置１１０では、接続部材１７０は、ボルト９と第１の筐体１４との間に挟み込まれることによって、ボルト９と電気的に接続されている。
【００４３】
これにより、接続部材１７０からボルト９までの電気的接続において、実施の形態１で説明したように、第１の筐体１４の接続領域４０を介する必要がない。したがって、高周波エネルギーが伝導するループ３７をさらに短くすることができる。
また、第１の筐体１４をＰＢＴ樹脂等で形成する場合には、導電性領域を設けるための追加の加工を必要とせず、第１の筐体１４を比較的安価に作製することができる。
【００４４】
実施の形態３．
次に、実施の形態３による高周波放電点火装置１１１について、図７を用いて説明する。実施の形態１では、導通部材は、六角ボルトであったが、実施の形態３では、ボルトの形状が異なっており、六角穴付きボルトである。
【００４５】
実施の形態１のように、導通部材が六角ボルトである場合、ボルト９を締付するためのソケットレンチの直径は、ボルト９の頭部の直径よりも大きくなる。したがって、ソケットレンチの稼働域も考慮すると、ソケットレンチを差し込む第２の筐体１６の空間部２３の直径は、ボルト９の直径に対して十分大きくなければならない。
【００４６】
これに対して、この実施の形態３のように、導通部材が六角穴付きボルト９０である場合、六角穴付きボルト９０を締付するための六角棒レンチの直径は、六角穴付きボルト９０の頭部の直径に対し小さい。したがって、第２の筐体１６の空間部２３１の直径は、六角穴付きボルト９０が挿入できればよく、実施の形態１の場合と比較して、空間部２３１の直径を小さくすることができる。
【００４７】
このように、実施の形態３における高周波放電点火装置１１１では、導通部材としてのボルトは、六角穴付きボルト９０である。これにより、電子回路基板１１の穴２３ｂを小さくすることができるので、電子回路基板１１上の電子部品実装可能面積が拡大する。電子回路が従来の場合と同一規模であれば、穴２３ｂの面積分だけ、電子回路基板１１の面積を低減することができるので、高周波放電点火装置１１１を小型化することができる。
【００４８】
実施の形態１から３においては、導通部材としてボルトを用いたが、特に耐振性を必要とせず、電気的に同等の効果を得られるものであれば、金属棒の圧入等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
３  カップリング回路（出力回路）、５  エンジン（接地対象物）、６  点火プラグ、９  ボルト（導通部材）、１１  電子回路基板（高周波エネルギー供給回路）、１４  第１の筐体、１６  第２の筐体、１７，１７０  接続部材、２０  貫通穴、２１ａ  開口部、２４  接続端子、３４  点火コイル、３５  高周波エネルギー供給回路、９０  六角穴付きボルト（導通部材）、１００，１１０，１１１  高周波放電点火装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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