(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロテクタを備えるイオン電流検出用点火コイルであって、当該プロテクタが点火プラグの碍子の全てを覆う構造の内燃機関用の点火コイルにおいて、点火コイルを収容するケースの先端と前記プロテクタとの嵌合部の間に空間を設け、前記空間が縮小されることによってプロテクタがプロテクタの長さ方向に縮小可能であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関用点火コイルのプロテクタ構造に関し、特に点火プラグの電極に流れるイオン電流を検出する内燃機関用点火コイルのプロテクタと点火プラグとの接続部分の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を適用した内燃機関用点火コイルを表す断面図を図８に示す。図９に点火コイル動作時に帯電した電荷が点火プラグのアース金属などに放電した場合のイオン電流検出法におけるノイズの発生有無を表した図を示す。また図１０に点火コイルのプロテクタにより点火プラグの碍子を完全に覆い隠し、点火プラグの金属ハウジングに当接するよう対策した場合のイオン電流検出法におけるノイズの発生有無を表した図を示す。従来の点火コイル１は、エンジンヘッドのプラグホール内にその一部分または大部分を収納するため、エンジンヘッド上のスペースが縮小できることと、高電圧を点火プラグに直接供給するためハイテンションケーブルのような点火プラグに伝導する線が必要ないため電装品に悪影響がある点火時のノイズの発生が小さいことと、点火エネルギーの点火プラグへの伝搬損失も少ないことなどの利点から多くのエンジンに使用されている。
【０００３】
点火コイル１は、上部に開口を有するケース１１と、ケース１１内側には、両端に鉄芯の磁束の飽和を抑制するために１次コイル１５で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させる磁石２１を装着した中心鉄芯１８を収納し、当該中心鉄芯１８と同軸的に、２次ボビン１６に２次銅線を巻き廻した２次コイル１７と、１次ボビン１４に１次銅線を巻き廻した１次コイル１５と、円筒形状に形作られその円周の一部に切り欠き部を有する外装鉄芯１９とを順に配置し、ケース１１上部に１次コイルの電流を制御するイグナイタ１３と、図示しないＥＣＵからの点火信号やバッテリー等の電源電圧を入力する１次電圧入力部１２を配置し、前記イグナイタ１３は、当該１次電圧入力部１２と前記１次コイルと電気的に接続されている。またケース１１底部に２次コイルと電気的に接続される２次高圧端子２２を備え、当該２次高圧端子２２は、２次コイル１７とケース１１に備えた高圧タワー部１１ａ内のスプリング２３と電気的に接続され、ケース１１上部開口からエポキシ樹脂を注入充填して硬化させ、絶縁封止していた。さらに前記高圧タワー部１１ａには、プラグホール等の金属部に２次コイル１７で発生した高電圧がリークしないように高電圧に対して良好な電気絶縁性を示す弾性体材料のシリコンゴム等で成形されたプロテクタ２５を備え、点火コイル１の動作時には１次電圧入力部１２より１次電流を入力し、１次コイル１５に通電し、１次コイル１５で発生した磁気エネルギーは、中心鉄芯１８と外装鉄芯１９を伝搬し、１次コイル１５と２次コイル１７の巻き数比に応じた高電圧が２次コイル１７で発生する。発生した高電圧は２次コイルから２次高圧端子２２を通り前記スプリング２３を通してスプリング２３に接続されている点火プラグ４０に送りこまれる。さらに前記ケース１１には金属製カラー２６が組み付けられ、ボルト２７等の固定部材を用いて組み付け作業者によりエンジンブロック３０に固定され、ケース１１外側にプラグホール３１内部と外部との水密性が確保するためのレインカバー２４が組み付けられている。
【０００４】
また特公昭５１−２９２６１号公報に示すように点火プラグの電極に流れるイオン電流を検出して、エンジン運転中のシリンダ内の燃焼状態を検出し、失火、ノッキング等を検出するイオン電流検出法が考案されたが、点火コイル動作時に点火プラグの碍子表面に電荷が帯電し、帯電した電荷が点火プラグのアース金属などに突発的に放電し、この帯電した電荷の放電が図９に示すようにノイズとなってイオン電流に載ってイオン電流検出精度が悪くなる場合があった。
【０００５】
その対策として、シリンダヘッド３０に点火コイル１を装着した時、前記プロテクタ２５は点火コイル動作時に点火プラグ４０の碍子４１表面に電荷が帯電しないように点火プラグ４０の碍子４１を完全に覆い隠し、点火プラグ４０の金属ハウジング４２に当接するよう成型されていた。このように対策することで、図１０のように波形にノイズの無い良好なイオン電流検出をすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の点火コイル１でイオン電流の検出精度は向上するが、製品を設計する際にプロテクタ側とエンジン側の公差の両方を考慮しなければならないので、プロテクターの全長は長めに設定され、作業者はエンジン組み付け時には全長が長めのプロテクターを故意に圧縮させてるため、組み付け性を損ねていた。
【０００７】
製品を設計する際に、例えば点火コイル１のプロテクタ２５全長の理論寸法値Ａに対して、プロテクタ側の公差は次の数１に示す。
【０００８】
【数１】
0004521136.tif 000002
【０００９】
また、エンジン側の公差は次の数２で表される。
【００１０】
【数２】
0004521136.tif 000003
【００１１】
以上のような公差において、プロテクタ側が最大プラス公差で、エンジン側が最大マイナス公差であるとき、組み込んだとき、プロテクタは（１）＋（１．５）＝２．５[ｍｍ]長い。また、プロテクタ側が最大マイナス公差で、エンジン側が最大プラス公差であるとき、組み込んだとき、プロテクタは（１．５）＋（１）＝２．５[ｍｍ]短い。このときイオン電流検出用点火コイル１のプロテクタ２５としては、点火プラグ４０の碍子４１表面に電荷が帯電しないように点火プラグ４０の碍子４１をプロテクタ２５によって完全に覆い隠さねばならないので、プロテクタ設計時には、理論値２．５[ｍｍ]長めの設計値にする必要がある。したがって、エンジン側の最大マイナス公差とプロテクタ側の最大プラス公差が、重なったとき、プロテクタ長さは最大で２．５＋２．５＝５．０[ｍｍ]長い場合がある。以上のようにプロテクタ２５は設計されるが、実際の組み付け時には、弾性材料で構成されるプロテクタは、点火コイル１はシリンダヘッド３０より２ｍｍ近く浮き上がり、点火コイル１の挿入方向と反対側の飛び出す力となって組み付け作業者の負担になっている。また点火コイル１をエンジン側に完全固定するためには、組み付け作業者は点火コイル１の挿入方向に圧力を加えた押さえ付け力が必要である。さらにエンジン側のプラグホール長さのプラス公差と、点火コイル１のプロテクタ長さのプラス公差とが重なったとき、点火コイル１はシリンダヘッド３０からの浮き上がりが最大となる。この時さらに組み付け性を損ねてしまう。このような従来の点火コイル１のプロテクタ２５では、組み付け時の挿入力が規格をオーバーしてしまい、取付作業者の組み付け負担が増大している。そこで本発明は上記課題を解決し、点火コイルのプラグホールへの装着を容易にし、組み付け性が向上した内燃機関用点火コイルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を鑑みて以下の構成とする。すなわちプロテクタを備えるイオン電流検出用点火コイルであって、当該プロテクタが点火プラグの碍子の全てを覆う構造の内燃機関用の点火コイルにおいて、点火コイルを収容するケースの先端と前記プロテクタとの嵌合部の間に空間を設け、前記空間が縮小されることによってプロテクタがプロテクタの長さ方向に縮小可能であることを特徴とする内燃機関用点火コイルとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の技術を適用した実施例と従来の技術による点火コイルの相違する部分のみを説明する。図１には、本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第１の実施例を表すプロテクタの点火プラグに組み付け前の断面図を示し、図２には、図１のプロテクタの座屈部５２の詳細を示すＡ部拡大断面図を示し、図３には、本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第１の実施例を表すプロテクタの点火プラグに組み付け後の断面図を示し、図４には、図３のプロテクタの座屈部５２の詳細を示すＢ部拡大断面図である。
【００１４】
本発明の第１の実施例を図１と図２、図３、図４に基づき説明する。図１と図２において、プロテクタ５０は、プラグホール等の金属部に２次コイルで発生した高電圧がリークしないように高電圧に対して良好な電気絶縁性を示す弾性体材料のシリコンゴム等で成形され、当該プロテクタ５０内壁において、点火コイルのコイル部を包含するケース１１との嵌合のための凹部５１が形成され、当該ケース１１先端に形成された爪部１１ａと嵌合しケース１１に密着固定される。またプロテクタ５０の内壁の座屈部５２において、前述の凹部５１と爪部１１ａのように密着し固定されるのではなく、ケース１１先端とプロテクタ５０間に２種類の空間５２ａ、５２ｂを有するように形成する。このときプロテクタ５０の全長は、４２ｍｍである。次に前記プロテクタ５０を装着した点火コイルを、エンジンのプラグホールに装着すると、図３に示すようにプロテクタ５０は、エンジンのプラグホール３１底部に設置された点火プラグ４０に当接し、図３の下方向から圧縮力を受ける。この時プロテクタ５０の座屈部５２は、２種類の空間５２ａ、５２ｂが圧縮され座屈する。これより前記プロテクタ５０は、プロテクタ５０の長さ方向に収縮する。このときプロテクタ５０の全長は、３６ｍｍである。よって２種類の空間５２ａ、５２ｂが圧縮されることで全長は６ｍｍ圧縮される。
【００１５】
次に本発明の第２の実施例を図５に基づき説明する。図５には、本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第２の実施例を表すプロテクタ断面図を示す。図５において、プロテクタ６０は点火コイルの２次コイルより発生する高電圧に対して良好な電気絶縁性を示す弾性体材料のシリコンゴム等で成形され、その表面は緩やかな凹凸の蛇腹形状の蛇腹部６１が形成され、プロテクタ６０は図示してはいないがエンジンのプラグホール底部に設置された点火プラグに当接し、図５の下方向から圧縮力を受ける。この時プロテクタ６０表面の蛇腹部６１は、各凸と凸との間隔がわずかずつ狭まり、プロテクタ６０は長さ方向に圧縮され収縮する。
【００１６】
また次に本発明の第３の実施例を図６と図７に基づき説明する。図６には、本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第３の実施例を表す点火プラグ直付け点火コイルに適用した内燃機関用点火コイルの点火プラグとの嵌合直前の様子を表す部分断面図を示し、図７には、図６のＣ部を拡大した断面図を示す。図６と図７において、上述の本発明の技術は、点火プラグ直付け点火コイル１の先端に装着され点火プラグと嵌合するプラグブーツ７１と、後端に装着されるシリンダヘッド３０のプラグホール３１への液滴進入を防止するレインカバー７３とで構成された樹脂などで成形されたプロテクタ７０において、前記プラグブーツ７１に座屈部７２を設け、当該座屈部７２は、シリンダヘッド３０に点火コイル１を装着する時縮小する空間７２ａを備える。シリンダヘッド３０に点火コイル１を装着すると、プラグブーツ７１は、シリンダヘッド３０底部に固定された点火プラグ４０から圧力を受け、前記空間７２ａが縮小されることによって、プラグブーツ７１は、プラグブーツ７１の長さ方向に縮小する。また前記プロテクタ７０は、先端に装着されるプラグブーツ７１と、後端に装着されるるレインカバー７３との三体式で構成されるが、プロテクタ７０先端に装着されるプラグブーツ７１との二体式で構成されてもよい。以上のように本発明の技術を適用しても良好な結果が得られる。
【００１７】
以上の結果プロテクタ５０やプラグブーツ７１の全長は、穏やかに縮小され、組み付け時の挿入方向と反対に飛び出す力となる挿入抵抗と、エンジン側に固定するための押さえ付け力が緩和され、なめらかにプロテクタの装着ができる。また上記プロテクタ５０、１２６とプラグブーツ７１を使用した内燃機関用点火コイルを使用することで、図１０のように波形にノイズの無い良好なイオン電流検出が可能な内燃機関用点火コイルを提供することができる。
【００１８】
【発明の効果】
点火コイルのプラグホールへの装着を容易にし、組み付け性が向上した内燃機関用点火コイルを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第１の実施例を表すプロテクタの点火プラグに組み付け前の断面図である。
【図２】  図１のプロテクタの座屈部５２の詳細を示すＡ部拡大断面図である。
【図３】  本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第１の実施例を表すプロテクタの点火プラグに組み付け後の断面図である。
【図４】  図３のプロテクタの座屈部５２の詳細を示すＢ部拡大断面図である。
【図５】  本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第２の実施例を表すプロテクタ断面図である。
【図６】  本発明の技術を適用した内燃機関用点火コイルの第３の実施例を表す点火プラグ直付け点火コイルに適用した内燃機関用点火コイルの点火プラグとの嵌合直前の様子を表す部分断面図である。
【図７】  図６のＣ部を拡大した断面図である。
【図８】  従来の技術を適用した内燃機関用点火コイルを表す断面図である。
【図９】  点火コイル動作時に帯電した電荷が点火プラグのアース金属などに放電した場合のイオン電流検出法におけるノイズの発生有無を表した図である。
【図１０】  点火コイルのプロテクタにより点火プラグの碍子を完全に覆い隠し、点火プラグの金属ハウジングに当接するよう対策した場合のイオン電流検出法におけるノイズの発生有無を表した図である。
【符号の説明】
１        点火コイル
２        点火コイル
１１      ケース
１１ａ    高圧タワー部
１２      １次電圧入力部
１３      イグナイタ
１４      １次ボビン
１５      １次コイル
１６      ２次ボビン
１７      ２次コイル
１８      中心鉄芯
１９      外装鉄芯
２１      磁石
２２      ２次高圧端子
２３      スプリング
２４      レインカバー
２５      プロテクタ
２５ａ    プラグブーツ
２６      金属カラー
２７      ボルト
３０      シリンダヘッド
３１      プラグホール
４０      点火プラグ
４１      碍子
４２      金属ハウジング
５０      第１の実施例のプロテクタ
５１      凹部
５２      座屈部
５２ａ    空間
５２ｂ    空間
６０      第２の実施例のプロテクタ
６１      蛇腹部
７０      第３の実施例のプロテクタ
７１      プラグブーツ
７２      座屈部
７２ａ    空間
７３      レインカバー
【図１】
0004521136.tif 000004
【図２】
0004521136.tif 000005
【図３】
0004521136.tif 000006
【図４】
0004521136.tif 000007
【図５】
0004521136.tif 000008
【図６】
0004521136.tif 000009
【図７】
0004521136.tif 000010
【図８】
0004521136.tif 000011
【図９】
0004521136.tif 000012
【図１０】
0004521136.tif 000013