(57)【要約】【課題】点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性を向上させることのできる内燃機関用点火コイルを提供する。【解決手段】一次コイル１４と二次コイル１６とを積層鉄心２１で磁気的に結合させた内燃機関用点火コイル１１において、二次コイル１６を、第１分割二次コイル１７と、第２分割二次コイル１８とを並列に接続して構成し、第１分割二次コイル１７は、二次電圧の立ち上がり時間が速いが、放電時間が短く、第２分割二次コイル１８の、二次電圧の立ち上がり時間が遅いが、放電時間が長い。【選択図】図２
2009064949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた内燃機関用点火コイルにおいて、
前記二次コイルを、第１分割二次コイルと、第２分割二次コイルとを並列に接続して構成し、
前記第１分割二次コイルは、二次電圧の立ち上がり時間が速いが、放電時間が短く、
前記第２分割二次コイルは、二次電圧の立ち上がり時間が遅いが、放電時間が長い、
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】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のエンジンなどの内燃機関の点火プラグに、火花放電を発生させるための高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンに対する要求として、環境問題を考慮して排気ガスの低減、燃費向上などがある。
この要求を解決する対策として、排気還流（ＥＧＲ）を増加させたり、直噴エンジンへの移行が予測されている。
このように、ＥＧＲを増加させれば、混合気への着火性が悪くなるため、放電時間の長い内燃機関用点火コイルが必要になる。
また、直噴エンジンの場合、点火プラグのくすぶり（点火プラグの発火部にカーボンが付着すること）が激しく、失火を起こすため、二次電圧の立ち上がり時間が速く、二次電流の大きな内燃機関用点火コイルが必要になる。
【０００３】
そこで、エンジンへの要求に応えるべく、一次コイルに対する二次コイルの巻数比を検討し、その巻数となるように二次コイルを巻いている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７０７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、放電時間を長くする場合、二次コイルの巻数を多く（大きく）する必要があるので、二次コイルの巻数を多くすると、二次電圧の立ち上がり時間が遅くなり、点火プラグのくすぶりを解決することができなくなる。
また、二次電圧の立ち上がり時間を速くする場合、二次コイルの巻数を少なく（小さく）する必要があるので、二次コイルの巻数を少なくすると、放電時間が短くなり、混合気への着火性を向上させる（解決する）ことができなくなる。
そこで、点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性を向上させることのできる内燃機関用点火コイルが要望されている。
【０００６】
この発明は、上記したような要望に応えるためになされたもので、点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性を向上させることのできる内燃機関用点火コイルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、一次コイルと二次コイルとを鉄心で磁気的に結合させた内燃機関用点火コイルにおいて、前記二次コイルを、第１分割二次コイルと、第２分割二次コイルとを並列に接続して構成し、前記第１分割二次コイルの、二次電圧の立ち上がり時間が速いが、放電時間が短く、前記第２分割二次コイルの、二次電圧の立ち上がり時間が遅いが、放電時間が長いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、第１分割二次コイルの、二次電圧の立ち上がり時間が速いが、放電時間が短いので、すなわち、第１分割二次コイルの二次電圧の立ち上がり時間を第２分割二次コイルの二次電圧の立ち上がり時間よりも速くするとともに、第１分割二次コイルの二次電流を第２分割二次コイルの二次電流よりも大きしたので、点火プラグのくすぶりを解決することができる。
そして、第２分割二次コイルの、二次電圧の立ち上がり時間が遅いが、放電時間が長いので、すなわち、第２分割二次コイルの放電時間を第１分割二次コイルの放電時間よりも長くしたので、混合気への着火性を向上させることができる。
したがって、１つの内燃機関用点火コイルで、点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性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】
【０００９】
以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。
【００１０】
図１はこの発明の一実施例である内燃機関用点火コイルの概略構成を示す縦断面図、図２は図１に示した一次コイル、二次コイルおよび鉄心の関係を、パワートランジスタなどとともに示す回路説明図、図３（ａ）は図１に示した第１分割二次コイルの放電時における二次電圧を示す波形図、図３（ｂ）は図１に示した第１分割二次コイルの放電時における二次電流を示す波形図、図４（ａ）は図１に示した第２分割二次コイルの放電時における二次電圧を示す波形図、図４（ｂ）は図１に示した第２分割二次コイルの放電時における二次電流を示す波形図、図５（ａ）は図１に示した二次コイルの二次電圧を示す波形図、図５（ｂ）は図１に示した二次コイルの放電時における二次電流を示す波形図である。
なお、図３〜図５において、二次電圧の立ち上がり時間および二次電流の放電時間を強調するため、二次電圧と二次電流との表示レンジを異ならせてある。
【００１１】
図１において、１１は内燃機関用点火コイルを示し、絶縁ケース１２と、この絶縁ケース１２内に収容された、一次コイルボビン１３の外周に巻かれた一次コイル１４、二次コイルボビン１５の外周に巻かれた二次コイル１６、および、一次コイル１４と二次コイル１６とを磁気的に結合し、閉磁路を形成する積層鉄心２１と、絶縁ケース１２の側面に位置するソケット部１２ｓに設けられた複数の低圧端子（一次端子）２５と、絶縁ケース１２の下端部に位置する筒状の高圧タワー部１２ｔ内に、高圧タワー部１２ｔ内を閉塞するように、例えば、圧入などによって取り付けられた高圧端子（二次端子）２６と、絶縁ケース１２内に注入（充填）されて固化（硬化）することにより、絶縁ケース１２内に収容された各部品相互の高電圧絶縁を行う絶縁材、例えば、熱硬化性樹脂などの絶縁樹脂２７とで構成されている。
【００１２】
上記した二次コイル１６は、図２に示すように、二次電圧の立ち上がり時間が速いが、放電時間が短い、すなわち、一次コイル１４の巻数の５０倍以上〜１００倍以下の、例えば、１００倍の巻数にした第１分割二次コイル１７と、二次電圧の立ち上がり時間が遅いが、放電時間が長い、すなわち、一次コイル１４の巻数の１５０倍以上〜１７０倍以下の、例えば、１５０倍の巻数にした第２分割二次コイル１８とを並列に接続して構成されている。
そして、第１分割二次コイル１７と点火プラグとの間、および、第２分割二次コイル１８と点火プラグとの間には、点火プラグ側をアノードとした高圧ダイオード２０がそれぞれ挿入されている。
なお、第１分割二次コイル１７の巻数を、一次コイル１４の巻数の５０倍未満にすると、二次電圧の立ち上がり時間が速くなるものの、放電時間が短くなり過ぎることにより、着火性を確保することができなくなる恐れがある。
そこで、二次電圧の立ち上がり時間を速くするとともに、着火性を確保するためには、第１分割二次コイル１７の巻数を、一次コイル１４の６０倍以上にするのが好ましい。
また、第２分割二次コイル１８の巻数が、一次コイル１４の巻数の１７０倍を超えると、放電時間は長くなるが、巻数が増加するために電線量が増加し、かつ、電線を巻き付ける巻線時間が長くなることによってコストが上昇するとともに、大型化する。
そこで、コスト上昇を抑えるとともに、大型化を回避するためには、第２分割二次コイル１８の巻数を、一次コイル１４の１６０倍以下にするのが好ましい。
【００１３】
上記した積層鉄心２１は、図１に示すように、一次、二次コイルボビン１３，１５および一次、二次コイル１４，１６を貫通する積層センタ鉄心部２２と、この積層センタ鉄心部２２が内側に位置し、一次、二次コイルボビン１３，１５および一次、二次コイル１４，１６を囲む積層環状鉄心部２３とで構成されている。
２４は永久磁石片を示し、積層センタ鉄心部２２の一端の面（一端面）と、積層環状鉄心部２３の内側面との間に、一次コイル１４に通電した場合に積層センタ鉄心部２２内に発生する磁束と逆方向の磁束を積層センタ鉄心部２２内に発生させるように、配置されている。
【００１４】
図２において、１９はスイッチング素子としてのパワートランジスタを示し、ベースが後述するエンジン制御装置３１に接続され、コレクタが一次コイル１４の一端に接続され、エミッタが接地されている。
３１はエンジン制御装置（ＥＣＵ）を示し、点火プラグに火花放電を発生させるための高電圧を発生させるため、パワートランジスタ１９をオン、オフさせる信号をパワートランジスタ１９のベースへ供給するものである。
【００１５】
上記したパワートランジスタ１９および高圧ダイオード２０は、図１において図示が省略されているものの、絶縁ケース１２内に収容されている。
【００１６】
次に、動作について説明する。
まず、エンジン制御装置３１からオン信号がパワートランジスタ１９のベースに供給されると、パワートランジスタ１９が導通することによって一次コイル１４に一次電流が流れ、積層鉄心２１に磁束が形成される。
そして、エンジンの点火時期となってエンジン制御装置３１からオフ信号がパワートランジスタ１９のベースに供給されると、パワートランジスタ１９が不導通になることによって積層鉄心２１に形成されていた磁束が変化し、積層鉄心２１を介して一次コイル１４と磁気的に結合されている二次コイル１６（第１分割二次コイル１７および第２分割二次コイル１８）に二次電圧が発生する。
【００１７】
上記したように、二次コイル１６を構成する第１分割二次コイル１７の巻数が一次コイル１４の巻数の１００倍であるので、第１分割二次コイル１７に発生する二次電圧は、図３（ａ）に示すように、立ち上がり時間が速い波形となり、また、第１分割二次コイル１７の放電電流は、図３（ｂ）に示すように、放電時間が短いものの、大きな電流の波形となる。
また、二次コイル１６を構成する第２分割二次コイル１８の巻数が一次コイル１４の巻数の１５０倍であるので、第２分割二次コイル１８に発生する二次電圧は、図４（ａ）に示すように、立ち上がり時間が遅い波形となり、また、第２分割二次コイル１８の放電電流は、図４（ｂ）に示すように、放電時間の長い波形となる。
したがって、二次コイル１６全体としては、図５（ａ），（ｂ）に示すように、二次電圧の立ち上がり時間が速くなるとともに、二次電流が大きくなり、しかも、放電時間が長くなるので、点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性を向上させることができる。
【００１８】
上述したように、二次コイル１６を、第１分割二次コイル１７と、第２分割二次コイル１８とを並列に接続して構成し、第１分割二次コイル１７の、二次電圧の立ち上がり時間が速いが、放電時間が短く、第２分割二次コイル１８の二次電圧の立ち上がり時間が長いので、１つの内燃機関用点火コイル１１で、点火プラグのくすぶりを解決することができるとともに、混合気への着火性を向上させることができる。
【００１９】
上記した実施例では、第１分割二次コイル１７の巻数を一次コイル１４の巻数の５０倍以上１００倍以下にし、第２分割二次コイル１８の巻数を一次コイル１４の巻数の１５０倍以上１７０倍以下にした例を示したが、第１分割二次コイル１７の巻数を一次コイル１４の巻数の５０倍以上１００倍以下にし、第２分割二次コイル１８の巻数を一次コイル１４の巻数の１００倍以上１７０倍以下にするとともに、第１分割二次コイル１７の巻数と第２分割二次コイル１８の巻数との差を、一次コイル１４の巻数の２０倍以上１２０倍未満にしても、同様な効果を得ることができ、また、第１分割二次コイル１７の巻数と第２分割二次コイル１８の巻数との差を、一次コイル１４の巻数の３０倍以上１２０倍未満にすることにより、所期の効果を確実に得ることができる。
また、一次コイル１４の外側に二次コイル１６を配置した例を示したが、二次コイル１６を一次コイル１４の内側に配置してもよい。
また、第１分割二次コイル１７と第２分割二次コイル１８との配置について説明しなかったが、第１分割二次コイル１７と第２分割二次コイル１８とを二次コイルボビン１５の軸方向に分割して並列に巻いたり、第１分割二次コイル１７（第２分割二次コイル１８）の外側に第２分割二次コイル１８（第１分割二次コイル１７）を積層して並列に巻いたりしてもよい。
しかしながら、第１分割二次コイル１７と第２分割二次コイル１８との電線径および巻数により、図１に示すように、同一の二次コイルボビン１５に第１分割二次コイル１７と第２分割二次コイル１８とを巻き付けることができない場合は、二次コイルボビンを、第１分割二次コイル１７を巻き付ける第１分割二次コイルボビンと、第２分割二次コイル１８を巻き付ける第２分割二次コイルボビンとに分けて配置するとよい。
また、高圧ダイオード２０を第１分割二次コイル１７および第２分割二次コイル１８と点火プラグとの間に配置した例を示したが、高圧ダイオードを第１分割二次コイルおよび第２分割二次コイルとアースとの間に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施例である内燃機関用点火コイルの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した一次コイル、二次コイルおよび鉄心の関係を、パワートランジスタなどとともに示す回路説明図である。
【図３】（ａ）は図１に示した第１分割二次コイルの放電時における二次電圧を示す波形図、（ｂ）は図１に示した第１分割二次コイルの放電時における二次電流を示す波形図である。
【図４】（ａ）は図１に示した第２分割二次コイルの放電時における二次電圧を示す波形図、（ｂ）は図１に示した第２分割二次コイルの放電時における二次電流を示す波形図である。
【図５】（ａ）は図１に示した二次コイルの二次電圧を示す波形図、（ｂ）は図１に示した二次コイルの放電時における二次電流を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１    内燃機関用点火コイル
１２    絶縁ケース
１２ｓ  ソケット部
１２ｔ  高圧タワー部
１３    一次コイルボビン
１４    一次コイル
１５    二次コイルボビン
１６    二次コイル
１７    第１分割二次コイル
１８    第２分割二次コイル
１９    パワートランジスタ（スイッチング素子）
２０    高圧ダイオード
２１    積層鉄心
２２    積層センタ鉄心部
２３    積層環状鉄心部
２４    永久磁石片
２５    低圧端子（一次端子）
２６    高圧端子（二次端子）
２７    絶縁樹脂（絶縁材）
３１    エンジン制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
2009064949.tif 000003
【図２】
2009064949.tif 000004
【図３】
2009064949.tif 000005
【図４】
2009064949.tif 000006
【図５】
2009064949.tif 000007