(57)【要約】【課題】余分は配置スペースを排除できると共に、点火プラグの交換が容易な点火コイル装置を提供する。【解決手段】一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２と、鎖交磁束の磁路を形成する磁性体Ｃｏと、一次コイルＬ１の通電状態を制御するイグナイタＱと、接続コネクタＣＮと、を有して点火プラグを点火放電させる。ヘッドカバーＨＣに磁性体Ｃｏを埋設させる一方、接続コネクタＣＮとイグナイタＱを含んだ棒状の装着部を、ヘッドカバーＨＣに対して着脱可能に構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁結合される一次コイル及び二次コイルと、一次コイル及び二次コイルを鎖交する鎖交磁束の磁路を形成する磁性体と、一次コイルの通電状態をＯＮ／ＯＦＦ制御する電子回路素子と、内燃機関を燃焼制御する制御回路と電気接続を実現して、電子回路素子を機能させる接続コネクタと、を有して構成され、内燃機関の点火プラグを点火放電させる点火コイル装置であって、
前記点火コイル装置は、内燃機関の一部を覆うカバー部材に埋設される埋設部と、カバー部材に対して着脱可能に構成された装着部と、に区分され、
前記埋設部は、一次コイル、二次コイル、及び、磁性体の全部又は一部で構成される一方、
前記装着部は、接続コネクタ及び電気回路素子を含んで一体構成されていることを特徴とする点火コイル装置。
【請求項２】
前記装着部は、丸棒状に形成され、第１方向に回転させることで、装着可能に構成されると共に、第２方向に回転させることで離脱可能に構成されている請求項１に記載の点火コイル装置。
【請求項３】
前記埋設部は、一次コイルと、磁性体の一部とを含んで構成され、
二次コイルは、前記装着部に一体構成されている請求項１又は２に記載の点火コイル装置。
【請求項４】
前記磁性体の一部は、装着部の外周全体か、又は外周の周方向の一部を、軸方向に覆うように配置されている請求項３に記載の点火コイル装置。
【請求項５】
前記装着部は、接続コネクタ及び電気回路素子の他に、二次コイル及び磁性体の一部を含んで一体構成されている請求項１〜４の何れかに記載の点火コイル装置。
【請求項６】
前記埋設部は、一次コイルと二次コイルと磁性体の全てを含んで構成され、
前記磁性体は、一次コイル及び二次コイルを内部に包含している請求項１又は２に記載の点火コイル装置。
【請求項７】
前記埋設部は、一次コイル、二次コイル、及び、磁性体の全てを含んで構成され、
前記磁性体は、上部円環部と、下部円環部と、上下の円環部の外周を連絡する円筒状の外側部と、上下の円環部の内周を連絡する円筒状の内側部とを有して、内部空間を形成して構成されている請求項１又は２に記載の点火コイル装置。
【請求項８】
前記磁性体の内部空間に、一次コイルと二次コイルのコイル巻線が、径方向に積層して巻回されている請求項７に記載の点火コイル装置。
【請求項９】
前記磁性体の内部空間に、一次コイルと二次コイルが、軸方向に離間して配置されている請求項７に記載の点火コイル装置。
【請求項１０】
前記装着部は、接続コネクタだけをカバー部材から露出した状態で、カバー部材に装着される請求項１〜９の何れかに記載の点火コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの上部を覆う樹脂製のシリンダーヘッドカバーに、構成要素の一部をモールドさせて構成された点火コイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンオイルの飛散防止や騒音防止などの目的で、シリンダーヘッド上面は、金属又は樹脂製のヘッドカバーで覆われている。
【０００３】
このヘッドカバーは、装飾性も考慮して、すっきりした箱状に形成される場合が多いので、勢い、無駄な内部空間が発生する。そこで、ヘッドカバーの内部空間を点火コイルのために活用する発明も提案されている（特許文献１〜特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１００４８号公報
【特許文献２】特開２００２−１７４１６４号公報
【特許文献３】特開２００２−１３０１０４号公報
【特許文献４】特開平１０−２５２６３０号公報
【特許文献５】特開平０７−１３９４５８号公報
【特許文献６】特開平０５−０２６１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１〜特許文献６に記載の何れの発明も、ＥＣＵなどの外部回路と点火コイルとを電気接続する接続コネクタが、点火コイルとは別体に構成されており、その分だけ余分な配置スペースを必要とするという問題がある。また、上記何れの発明も、ヘッドカバーを取り外すなど、煩雑な作業を経ない限り、点火プラグを交換することができないという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、余分は配置スペースを排除すると共に、点火プラグの交換が容易な点火コイル装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、電磁結合される一次コイル及び二次コイルと、一次コイル及び二次コイルを鎖交する鎖交磁束の磁路を形成する磁性体と、一次コイルの通電状態をＯＮ／ＯＦＦ制御する電子回路素子と、内燃機関を燃焼制御する制御回路と電気接続を実現して、電子回路素子を機能させる接続コネクタと、を有して構成され、内燃機関の点火プラグを点火放電させる点火コイル装置であって、前記点火コイル装置は、内燃機関の一部を覆うカバー部材に埋設される埋設部と、カバー部材に対して着脱可能に構成された装着部と、に区分され、前記埋設部は、一次コイル、二次コイル、及び、磁性体の全部又は一部で構成される一方、前記装着部は、接続コネクタ及び電気回路素子を含んで一体構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
上記した本発明によれば、接続コネクタの設置スペースが不要であり、且つ、点火プラグの交換も容易な点火コイル装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る点火コイル装置について、その概略構成を説明する図面である。
【図２】点火コイル装置の各部の構成を説明する図面である。
【図３】ヘッドカバーの要部構成を説明する図面である。
【図４】第二実施例のコイル装置を説明する図面である。
【図５】第二実施例における装着構造を具体的に説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１（ａ）は、シリンダーヘッド上面を覆うヘッドカバーＨＣの外観状態を図示したものである。このヘッドカバーＨＣは、例えば、熱硬化性の合成樹脂材で構成され、以下に説明する点火コイル装置ＥＱＵが内蔵されている。
【００１１】
実施例の点火コイル装置ＥＱＵは、３気筒エンジンに対応して構成されており、３個の点火コイル１ａ〜１ｃ（図１（ｄ））と、点火コイル１ａ〜１ｃをＥＣＵ（Engine Control Unit）の燃焼制御回路に電気接続する接続コネクタＣＮａ〜ＣＮｃと、各気筒の燃焼室のイオン電流を検出可能なイオン検出回路３ａ〜３ｃを内蔵したイオンモジュール３と、を有して構成されている。
【００１２】
また、このヘッドカバーＨＣには、クランクの上死点などを検出可能なカム角センサからの信号を受ける中継コネクタ４も内蔵されており、内部配線を通して接続コネクタＣＮａ〜ＣＮｃに接続されている。
【００１３】
図１（ｄ）に示す通り、各点火コイル１ａ〜１ｃは、一次コイルＬ１、二次コイルＬ２、及び磁気コアＣｏを組み合わせて、全体として略円筒状に形成された磁気回路部ＣＬ（図１（ｃ）参照）と、一次コイルＬ１をＯＮ／ＯＦＦ制御する内部回路を有して略円柱状に形成された制御本体部ＢＤＹと、に大別される。
【００１４】
そして、本実施例では、円筒状の磁気回路部ＣＬと、円柱状の制御本体部ＢＤＹとを分離構成して、磁気回路部ＣＬについては、その中央に形成される円筒穴２２（図２（ｄ））の内側に装着穴ＨＯを解放した状態で、ヘッドカバーＨＣに埋設している（図２（ｃ）参照）。すなわち、本実施例では、ヘッドカバーＨＣに磁気回路部ＣＬを配置することで、ヘッドカバーＨＣには、磁気回路部ＣＬの円筒穴２２の内部を貫通する装着穴ＨＯが形成されている。
【００１５】
一方、円柱状の制御本体部ＢＤＹは、接続コネクタＣＮと一体形成されると共に、制御本体部ＢＤＹに、伝送タワーＴＷを装着することで、全体として略円筒状の点火モジュールＭｏ（ＣＮ＋ＢＤＹ＋ＴＷ）を構成している（図２（ａ））。ここで、制御本体部ＢＤＹと接続コネクタＣＮは、例えば、熱硬化性の合成樹脂材で一体形成され、その下方先端に、小型円筒部ＬＷ（図１（ｂ））を突出させている。すなわち、本実施例では、円柱状に形成された制御本体部ＢＤＹから上方に、図１（ａ）に示す形状の接続コネクタＣＮが突出する一方で、制御本体部ＢＤＹから下方に、小型円筒部ＬＷを突出させている。
【００１６】
そして、この小型円筒部ＬＷに、円筒状に形成された伝送タワーＴＷを外嵌させることで、制御本体部ＢＤＹ及び接続コネクタＣＮと、伝送タワーＴＷとが一体化される。伝送タワーＴＷは、適度な弾性を有するシリコーン樹脂などで円筒状に構成され、導体スプリングＳＰを内蔵している。そして、磁気回路部ＣＬ（二次コイルＬ２）から受けた高電圧は、導体スプリングＳＰを経由して点火プラグＰＧに伝送される。
【００１７】
先に説明した通り、一体化された接続コネクタＣＮ及び制御本体部ＢＤＹに、伝送タワーＴＷを装着した状態で、この点火モジュールＭｏは、全体として略円筒状となる。そして、制御本体部ＢＤＹと伝送タワーＴＷの外径は、ヘッドカバーＨＣに現れる装着穴ＨＯ（図２（ｄ））より、やや大径に形成されている。
【００１８】
そのため、一体化された点火モジュール（ＣＮ＋ＢＤＹ＋ＴＷ）を、磁気回路部ＣＬの内側に形成された装着穴ＨＯに挿入すると、ヘッドカバーＨＣの上面が閉塞される。なお、装着穴ＨＯの内周にはネジ溝が形成され、これに対応して、制御本体部ＢＤＹの外周には、ネジ山が形成されている。また、制御本体部ＢＤＹの外周には、Ｏリングなどの封止材が配置されているので、ヘッドカバーＨＣの上面は、制御本体部ＢＤＹの外周によって液密に封止される。
【００１９】
以下、図１（ｄ）と図１（ｅ）について補充説明すると、制御本体部ＢＤＹは、例えば、イオンモジュール３を活用しない図１（ｄ）の回路構成か、又は、イオンモジュール３を活用する図１（ｅ）の回路構成を有して構成されている。なお、何れの場合も、制御本体部ＢＤＹは、磁気コアＣｏ、一次コイルＬ１、及び二次コイルＬ２で構成される磁気回路部ＣＬに対して分離可能となっている。
【００２０】
イオンモジュール３を活用しない図１（ｄ）の構成では、制御本体部ＢＤＹは、ＥＣＵなどの燃焼制御回路から点火信号ＳＧを受けて一次コイルＬ１をＯＮ／ＯＦＦ制御するイグナイタＱと、逆方向放電を阻止するダイオードＤと、を有して構成されている。
【００２１】
そして、接続コネクタＣＮから電源電圧ＶＢと点火信号ＳＧを受けるイグナイタＱが、一次コイルＬ１のＯＮ／ＯＦＦ制御動作を繰り返し、イグナイタＱのＯＦＦ遷移時に二次コイルＬ２に発生する高圧電圧が、伝送タワーＴＷを経由して点火プラグＰＧに伝送される。なお、図１（ｄ）の回路では、二次コイルＬ２の出力電圧に関し、下方側がマイナス端子（−）、上方側がプラス端子（＋）となるよう、一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２が構成されることで、上向きのマイナス放電路が形成される。
【００２２】
上記の構成に対応して、接続コネクタＣＮには、電源電圧ＶＢの入力端子と、点火信号ＳＧの入力端子と、グランド端子ＧＮＤと、カム角センサ信号の出力端子ＳＮとが設けられている。なお、カム角センサ信号は、中継コネクタ４と接続コネクタＣＮとを接続する内部配線によって伝送され、接続コネクタＣＮａ〜ＣＮｃを経由して燃焼制御回路に伝送され、燃焼制御用の制御パラメータとして活用される。
【００２３】
イオンモジュール３を活用する図１（ｅ）の構成においても、その動作は、図１（ｄ）の回路と基本的に同様である。すなわち、イグナイタＱのＯＦＦ遷移時に二次コイルＬ２に発生する高圧電圧は、二次コイルＬ２のマイナス端子（−）から、伝送タワーＴＷを経由して点火プラグＰＧに伝送されることでマイナス放電が実現される。但し、二次コイルＬ２のプラス端子（＋）は、イオンモジュール３のイオン検出回路に接続され、イオン検出回路が取得したイオン信号ＩＯＮは、接続コネクタＣＮを経由して燃焼制御回路に伝送され、燃焼制御用の制御パラメータとして活用される。
【００２４】
続いて、点火コイル装置ＥＱＵの各部の構成を図２〜図３に基づいて更に説明する。図２（ａ）は、点火モジュールＭｏ（ＣＮ＋ＢＤＹ＋ＴＷ）を示す概略平面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）に示す通り、円柱状の制御本体部ＢＤＹの外周にはＯリング５が装着されており、Ｏリング５の上部には、半周程度のネジ溝が形成されている。
【００２５】
また、Ｏリング５の下方位置の外周には、９０°間隔で円柱状に突出する３個の接続端子ｔ１〜ｔ３が設けられ、接続端子ｔ２と接続端子ｔ３の間には、略直方体の一部を切除して鉤状に形成された係止突起ＰＲが突出形成されている（図２（ｂ）。ここで、接続端子ｔ１は、接続コネクタＣＮの電源端子ＶＢに内部接続され、接続端子ｔ２は、イグナイタＱのコレクタ端子に内部接続され、接続端子ｔ３は、ダイオードＤに内部接続されている（図１（ｄ）参照）。
【００２６】
図１（ｄ）に示す通り、接続端子ｔ１は、一次コイルＬ１の電源側端子Ｔ１に接続されるべき部分であり、接続端子ｔ２は、一次コイルＬ１のイグナイタ側端子Ｔ２に接続されるべき部分である。また、接続端子ｔ３は、二次コイルＬ２の高圧側端子Ｔ３に接続されるべき部分である。
【００２７】
そして、本実施例では、点火モジュールＭｏを、磁気回路部ＣＬの円筒穴に形成されたヘッドカバーＨＣの装着穴ＨＯに挿入した後、点火モジュールＭｏを約４５°回転させると、接続端子ｔ１〜ｔ３が、一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２の該当端子Ｔ１〜Ｔ３に接続されるようになっている。
【００２８】
図２（ｃ）は、ヘッドカバーＨＣの要部であって、点火モジュールＭｏを受け入れる装着穴ＨＯと、磁気回路部ＣＬを内包する部分を示す概略断面図である。なお、プラグホール４０は、ヘッドカバーに配置された封止材ＳＬで液密に封止されている。
【００２９】
磁気回路部ＣＬは、下向きＵ字状の断面を有して円環状に形成された上部磁性体２０と、上向きＵ字状の断面を有して円環状に形成された下部磁性体２１との間に、環状形にコイル巻線を巻回して構成された一次コイルＬ１と、環状形にコイル巻線を巻回して構成された二次コイルＬ２を同心状に配置して構成されている。なお、図２（ｄ）は、上部磁性体２０と、下部磁性体２１とを図示したものであり、その中央に形成される円筒穴２２に装着穴ＨＯが形成されることを示している。
【００３０】
本実施例では、上部磁性体２０と下部磁性体２１は、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２に対する閉磁路を形成するので、一次コイルＬ１や二次コイルＬ２について、適度な巻数で所定の二次出力を得ることができ、特に大型化することなく高性能を発揮することができる。なお、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２の配置関係は、コイル巻線を、径方向に積層する同心構造に限定されるものではなく、例えば、図２（ｇ）のように、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２を、軸方向に連設しても良い。
【００３１】
何れにしても、ヘッドカバーＨＣには、磁気回路部ＣＬの円筒穴２２を貫通して、略円柱状の装着穴ＨＯが形成されている。図３は、この装着穴ＨＯの構造をより詳細に示す図面である。なお、装着穴ＨＯの本体穴Ｍｎを設けたヘッドカバーＨＣとは別に、上部装着穴ＨＯ’を開口させた補助部材ＨＣ’を用意し、ヘッドカバーＨＣに補助部材ＨＣ’を固着させることで、図２（ｃ）に示す断面形状の装着穴ＨＯを完成させても良い。
【００３２】
このような場合、装着穴ＨＯの本体穴Ｍｎは、図３及び図２（ｃ）に示す通り、伝送タワーＴＷよりやや大径の下方円柱面３０と、制御本体部ＢＤＹの傾斜形状に対応した形状の傾斜連絡面３１と、制御本体部ＢＤＹの係止突起ＰＲや接続端子ｔ１〜ｔ３を受け入れ可能な内径を有する上方円柱面３２と、を有して構成されている。
【００３３】
そして、上方円柱面３２には、一次コイルＬ１の電源側の接続端子Ｔ１と、一次コイルＬ１のイグナイタ側の接続端子Ｔ２と、二次コイルＬ２から高圧出力を受ける接続端子Ｔ３と、が９０°間隔で突出形成されている（図２（ｆ））。また、接続端子Ｔ２と接続端子Ｔ３の中間位置には、係止突起ＰＲの回転を受け止める阻止片ＲＶが突出形成されている。なお、阻止片ＲＶは、係止突起ＰＲの鉤形状を受け止める鉤形状に形成されている。
【００３４】
図３に示す通り、補助部材ＨＣ’には、上方円柱面３２より小径に開口された開放穴ＨＯ’（上部装着穴）が形成され、開放穴ＨＯ’の内周部には、上方円柱面３２の外周面に至る４個の切除部３３が９０°間隔で形成されている。４個の切除部３３は、係止突起ＰＲと、３つの接続端子ｔ１〜ｔ３を通過させる形状を有して、係止突起ＰＲと、接続端子ｔ１〜ｔ３の通過路として機能している。
【００３５】
そのため、点火モジュールＭｏを開放穴ＨＯ’に挿入して、点火モジュールＭｏの係止突起ＰＲ及び接続端子ｔ１〜ｔ３を、切除部３３を通過させることでき、また、上方円柱面３２が形成する収容空間に進入させることができる。そして、この収容状態で、点火モジュールＭｏを４５°程度回転させると、接続端子ｔ１〜ｔ３が、ヘッドカバーＨＣから内向きに突出した接続端子Ｔ１〜Ｔ３に弾発接触すると共に、係止突起ＰＲと阻止片ＲＶに係合することで、それ以上の回転が阻止されて、確実な電気接続が実現される。
【００３６】
この係合状態では、点火モジュールＭｏは、ＯリングによってヘッドカバーＨＣに液密に螺合されている。また、接続端子ｔ１〜ｔ３と接続端子Ｔ１〜Ｔ３とが弾発接触すると共に、係止突起ＰＲと阻止片ＲＶの鉤状部分が弾性変形して互いに噛み合うので、エンジンの強い振動に拘わらず、電気接続が確実に維持される。
【００３７】
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趣旨ではなく、適宜に変更可能である。
【００３８】
例えば、上記の実施例は、磁気回路部ＣＬの全てを、一体的にヘッドカバーＨＣに埋設したが、必ずしも、必須ではない。すなわち、磁気回路部ＣＬを分離構成して、その一部を制御本体部ＢＤＹに配置するのも好適である。図４〜図５は、このような構成の第二実施例を説明する図面である。
【００３９】
図４（ｂ）に示す通り、第二実施例では、点火モジュールＭｏのモジュール本体Ｍｏ’（ＣＮ＋ＢＤＹ）を略円柱状に形成して、接続コネクタＣＮと一体構成すると共に、接続コネクタＣＮの下部に、イグナイタＱと二次コイルＬ２と中心鉄心５０とを内蔵させている。なお、接続コネクタＣＮの下端部には操作片ＯＰを形成している。
【００４０】
また、モジュール本体Ｍｏ’の先端に、先細に縮径されるリング状の装着リング部６０を設けている。この装着リング部６０は、例えば、伝送タワーＴＷの基端部に形成されたリング溝６１（図５参照）に係合する部分である。
【００４１】
そして、本実施例では、操作片ＯＰを操作してモジュール本体Ｍｏ’を適度に回転させることで、点火モジュールＭｏの装着が完了する。また、この装着状態において、モジュール本体Ｍｏ’を逆方向に回転させるだけで、モジュール本体Ｍｏ’を装着穴ＨＯから取り出すことができ点火プラグＰＧを交換することができる。
【００４２】
上記の構成に対応して、この実施例では、一次コイルＬ１と外装鉄心５１とがヘッドカバーＨＣに埋設されている。なお、外装鉄心５１は、図４（ｄ）のように外径寸法が均一な略円筒状に形成しても良いが、一次コイルＬ１の外周部分と、二次コイルＬ２の外周部分とで、外径寸法が異なる二段構造の略円筒状（図４（ａ）参照）にするのが好ましい。
【００４３】
第二実施例では、外装鉄心５１を点火モジュールＭｏと別構成にして、ヘッドカバーＨＣに埋設するので、外装鉄心５１の形状や寸法に特段の制約がなく、所望の性能を発揮する磁路を形成することができる。したがって、モジュール本体Ｍｏ’を大型化することなく、所定の二次出力を得ることができる。なお、この第二実施例についても、具体的な構成は、適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｌ１      一次コイル
Ｌ２      二次コイル
Ｃｏ      磁性体
Ｑ        電子回路素子
ＣＮ      接続コネクタ
ＥＱＵ      点火コイル装置
ＨＣ      カバー部材
【図２】
2016063136.tif 000003
【図３】
2016063136.tif 000004
【図４】
2016063136.tif 000005
【図５】
2016063136.tif 000006
【図１】
2016063136.tif 000007