(57)【要約】【課題】    エンジンのプラグホール内に装着され、点火プラグに高電圧を供給する円筒型内燃機関用点火コイルにおいて、したがって、信頼性の高い、多種多様なエンジンに点火コイルを搭載するなどの汎用性のある、最良の点火性能の出力を得ることの出来る点火コイルを提供すること。【解決手段】  中心鉄芯と同軸的に、１次コイル、２次コイルを配置した点火プラグに高電圧を供給する特にエンジンヘッドのプラグホール内に収容される円筒型内燃機関用点火コイルにおいて、中心鉄芯の両端又は片端にマグネットを設け、前記マグネットのさらに外側にバックヨークコアを設けることを特徴とする。【選択図】図１
2007012835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心鉄芯と同軸的に、１次コイル、２次コイルを配置した点火プラグに高電圧を供給する特にエンジンヘッドのプラグホール内に収容される円筒型内燃機関用点火コイルにおいて、中心鉄芯の両端又は片端にマグネットを設け、前記マグネットのさらに外側にバックヨークコアを設けることを特徴とする内燃機関用円筒型点火コイル。
【請求項２】
前記マグネットの軸方向に対する厚さは、０．６ミリから５ミリの間であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用円筒型点火コイル。
【請求項３】
前記バックヨークコアの軸方向に対する厚さは、０．３ミリから５ミリの間であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用円筒型点火コイル。
【請求項４】
前記マグネットに使用される材質は、Ｓｍ-Ｃｏ系かＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系の希土類磁石であることを特徴とする請求項１、２に記載の内燃機関用円筒型点火コイル。
【請求項５】
前記バックヨークコアに使用される材質はケイ素鋼板や軟鉄等の鉄系の高透磁率材料であることを特徴とする請求項１、３に記載の内燃機関用円筒型点火コイル。
【請求項６】
請求項１乃至５を少なくとも２つ以上組み合わせたことを特徴とする内燃機関用円筒型点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグに高電圧を供給する特にエンジンヘッドのプラグホール内に収容される円筒型内燃機関用点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時の自動車用内燃機関に用いられる点火コイルには、小型化と、地球環境を考慮した希薄燃焼のエンジンに対応する為の高出力化という相反する要求がある。
【０００３】
なかでも、エンジンの点火プラグに高電圧を直接供給する円筒型内燃機関用点火コイルは、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。更に近年ではウォータージャケットの拡大やバルブの狭角化、プラグの小径化によってプラグホールの径も小径化されてきており、小径化に対応しつつ点火コイルの性能を維持するためには磁気回路の高効率化が不可欠であり、その中でもマグネットの性能に頼る部分は大きい。
【０００４】
従来例を図３に沿って説明する。図３は従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルの縦断面図である。
【０００５】
図３によれば、従来の点火コイルは、ケイ素鋼板等の磁性鋼板からなる中心鉄芯７０と、この中心鉄芯７０の外周にあって一端から一端まで複数のフランジによりセクションを設け、各セクションには積層巻きを施した２次ボビン２１に２次銅線を巻き廻した２次コイル２０と、この２次コイル２０と同軸的に配置され、ポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ」と表記）により形成された１次ボビン１１に１次銅線を巻き廻した１次コイル１０と、これらコイル類の外側に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６０と、前述のコイル類を収納する上部に大きな開口の上部収納部３０を有し、電気的絶縁特性が良好なポリフェニレンサルファイド（以下「ＰＰＳ」と表記）の難燃性絶縁樹脂材により形成された円筒形のケース１と、を有する内燃機関用円筒型点火コイル１００であって、前記ケース１に前記１次コイル１０へ電源電圧を供給する１次電流入力部３１を装着し、場合によっては前記上部収納部３０に１次電流をオン−オフするイグナイタ８０を収納し、前記ケース１中にエポキシ絶縁材を注入し硬化させてコイル部を形成している。
【０００６】
さらに前記コイル部の下部には、高圧タワー部３２を備え、この高圧タワー部３２には２次高圧端子２２を備え、２次コイルで発生した高電圧を図示しない点火プラグに伝えるスプリング４０と電気的に結合されている。さらに高圧タワー部３２には、図示しないプラグホール等の金属部に高電圧がリークしないようにゴム等の弾性材料で成型されたプロテクタ５０を備え、図示しない点火プラグと密着勘合される。
【０００７】
また、前記中心鉄芯７０両端又は片端には、前記２次ボビン２１に２次銅線を巻き廻した２次コイル２０内に鉄芯の磁束の飽和を抑制するために１次コイル１０で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させるマグネット７２を両端に装着し点火エネルギーを増加させる場合もある。ここでは、具体的にはΦ9、厚さ3mmのマグネットを用いた例を示す。
【０００８】
上述の内燃機関用点火コイルの動作を説明する。１次電流入力部３１より入力された電流は、１次コイル１０を通り磁束を発生させ、中心鉄芯７０ならびに外装鉄芯６０によって磁束を通りやすくし、イグナイタ８０によって電流が点火時期で遮断されることで２次コイル２０に高電圧を発生する。該２次コイル２０で発生した高電圧は、高圧タワー部３２に取り付けられた２次高圧端子２２を通り、スプリング４０を介して、図示しない点火プラグに印加される。
【特許文献１】特開2003-017341
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記先行技術においては、点火コイルにマグネットを使用する場合、マグネットの一端が開放されており、パーミアンス係数が低い為、内燃機関の駆動や、点火コイル自身の発熱による熱によりマグネットが減磁し易く、コイル特性が低下してしまう。また、残留磁束密度の関係で十分に逆バイアスをかけることが出来ず、マグネット本来の性能を十分活かすことが出来なかった。このため、熱減磁に対して保持力の高いマグネットを使用したり、マグネットの軸方向の厚さを厚くしてパーミアンス係数を向上させたりして対策するが、保持力に偏ったマグネットは一般的に最大エネルギーも低く、十分に逆バイアスをかけることが出来ない。また、マグネットの軸方向の厚みを増すとマグネットの使用量が増加し、コストアップとなってしまうという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は上記課題を鑑みて、発明者は、マグネットの耐熱特性、耐反磁界特性を向上させるため、パーミアンス係数を向上させることに着目した。したがって、エンジンのプラグホール内に装着され、点火プラグに高電圧を供給する円筒型内燃機関用点火コイルにおいて、信頼性の高い、多種多様なエンジンに点火コイルを搭載するなどの汎用性のある、最良の点火性能の出力を得ることの出来る点火コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１は、中心鉄芯と同軸的に、１次コイル、２次コイルを配置した点火プラグに高電圧を供給する特にエンジンヘッドのプラグホール内に収容される円筒型内燃機関用点火コイルにおいて、中心鉄芯の両端又は片端にマグネットを設け、前記マグネットのさらに外側にバックヨークコアを設けることを特徴とする内燃機関用円筒型点火コイルとする。また請求項２は、前記マグネットの軸方向に対する厚さは０．６ミリから５ミリの間であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用円筒型点火コイルとする。また請求項３は、前記バックヨークコアの軸方向に対する厚さは０．３ミリから５ミリの間であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用円筒型点火コイルとする。請求項４は、前記マグネットに使用される材質はＳｍ-Ｃｏ系かＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系の希土類磁石であることを特徴とする請求項１、２に記載の内燃機関用円筒型点火コイルとする。また請求項５は、前記バックヨークコアに使用される材質はケイ素鋼板や軟鉄等の鉄系の高透磁率材料であることを特徴とする請求項１、３に記載の内燃機関用円筒型点火コイルとする。また請求項６は、請求項１乃至５を少なくとも２つ以上組み合わせたことを特徴とする内燃機関用円筒型点火コイルとする。
【００１２】
上記解決手段を用いて、点火コイルにバックヨークコアを追加する事でバックヨークコアを追加しない場合に比べ、バックヨークコアの厚さにより異なるが、最小パーミアンス係数が約２倍以上になり、耐熱特性、対反磁界特性が大きく向上する。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明の構成をすることで、安価且つ簡単な構造でマグネット性能の向上が見込めて、マグネット軸方向の厚さの抑制、最大エネルギー積の大きいマグネットの使用が可能となり、点火コイルの性能は大幅に向上する。したがって、信頼性の高い、多種多様なエンジンに点火コイルを搭載するなどの汎用性のある、最良の点火性能の出力を得ることの出来る点火コイルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明の技術を適用した実施例は、背景技術による点火コイルの相違する部分のみを説明する。本発明による実施例は、図１に沿って説明する。図１は本発明の技術を適用した点火コイルを示す縦断面図である。また図２は本発明の技術を適用したコイル開磁路磁気回路の反磁界H[×106A/m]と、磁束密度B[×0.1T]との関係（減磁曲線）を示した図である。
【００１５】
図１によれば、本発明の実施例は、点火コイル１００において、中心鉄芯７０の両端又は片端にマグネット７２を設け、前記マグネット７２のさらに外側に中心コア７０と同様の材料で構成されたバックヨークコア９０を設けた内燃機関用円筒型点火コイルである。
【００１６】
具体的には、コイル開磁路磁気回路として、第１の実施例は、Φ9×80の鉄芯の両端又は片端に、Φ9、厚さ3mmのマグネットを設け、前記マグネットのさらに外側に中心コアと同様の材料で構成され厚さYT=1mmのバックヨークコアを設け、さらにコイルターン数２３０のコイルを設け、該コイルにコイル電流として７Ａの電流を流す。またこのとき、マグネット材質として、N3４UH(信越化学工業株式会社)を使用し、測定方法としては、一般的な磁気モーメント方法を用いて行った。
【００１７】
また第２の実施例は、第１の実施例の鉄芯の両端又は片端に、Φ9、厚さ3mmのマグネットを設け、マグネットのさらに外側に中心コアと同様の材料で構成され厚さYT=5mmのバックヨークコアを設け、測定を行った。
【００１８】
上記第１、第２実施例により電流時における磁石の最小パーミアンス係数は、以下表１の通りである。
【表１】
2007012835.tif 000003
【００１９】
また上記第１、第２実施例により電流時における２次エネルギーは、以下表２の通りである。
【表２】
2007012835.tif 000004
【００２０】
上記実施例においては、前記マグネットのさらに外側に中心コアと同様の材料で構成されたバックヨークコアを設けたが、前記マグネットのさらに外側に中心コアとは別の材料で構成されたバックヨークコアを設けてもよい。この場合、前記中心コアと同様の材料のバックヨークコアの効果と同等の効果を示すことができるものであれば、特にその材質を限定しない。
【００２１】
以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。すなわち、本発明は、バックヨークコアを設けることを趣旨とするものであり、この趣旨を逸脱することなく各種の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルの外観を表す斜視図である。
【図２】本発明の技術を適用したコイル開磁路磁気回路の反磁界H[×106A/m]と、磁束密度B[×0.1T]との関係（減磁曲線）を示した図である。
【図３】従来の技術を適用した内燃機関用円筒型点火コイルの外観を表す縦断面図である。示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ケース
１０  １次コイル
１１  １次ボビン
２０  ２次コイル
２１  ２次ボビン
２２  ２次高圧端子
３０  上部収納部
３１  １次電流入力部
３２  高圧タワー部
４０  スプリング
５０  プロテクタ
６０  外装鉄芯
７０  中心鉄芯
７２  永久磁石
８０  イグナイタ
９０  バックヨークコア
１００点火コイル
【図１】
2007012835.tif 000005
【図２】
2007012835.tif 000006
【図３】
2007012835.tif 000007