(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の低回転域から高回転域まで高い出力性能を維持することが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１を、一次抵抗値が０．３Ω、一次巻回数が６０回である第一の分割一次コイル１１と、一次抵抗値が０．５Ω、一次巻回数が１００回である第二の分割一次コイル１２とに分割し、一次コイル１への通電時間が二ミリ秒未満の場合、第一の分割一次コイル１１のみに、一次コイル１への通電時間が二ミリ秒以上の場合、第一の分割一次コイル１１および第二の分割一次コイル１２の両方にそれぞれ一次電流を通電させ、通電される一次コイル１の一次抵抗値および一次巻回数を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心の外側に一次コイルおよび二次コイルが嵌着され、前記鉄心内に、前記一次コイルへの通電による励磁方向と逆方向に磁化された永久磁石が配設された内燃機関用点火コイルにおいて、
前記一次コイルを複数に分割し、前記一次コイルへの通電時間の長短に応じて、前記一次コイルを複数通りに切り替えることにより、通電される前記一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数を変化させ、前記一次コイルへの前記通電時間が短い程、一次電流の立ち上がり時間を速くし、前記一次コイルへの前記通電時間が長い程、前記一次電流の立ち上がり時間を遅くした、
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記通電時間が切替通電設定時間未満の場合には、通電される前記一次コイルの前記一次抵抗値を０．２〜０．６Ωとするとともに、前記一次巻回数を６０〜１４０回とし、
前記通電時間が前記切替通電設定時間以上の場合には、通電される前記一次コイルの前記一次抵抗値を０．４〜１．０Ωとするとともに、前記一次巻回数を８０〜２００回とした、
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】
本発明は、自動車等の内燃機関の点火プラグに高電圧を供給し、火花放電を発生させるための内燃機関用点火コイルに関し、特に、一次電流の立ち上がり時間を変化させ、内燃機関の低回転域から高回転域まで高い出力性能を維持することができる内燃機関用点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用点火コイルは、一般に、一次コイル、二次コイルおよび鉄心で電磁気回路を形成し、一次コイルの通電、遮断を制御することにより、この電磁気回路に発生する磁束の励磁方向を大きく変化させて電磁誘導を引き起こしている。そして、この電磁誘導により発生した逆起電力を、一次コイルと二次コイルとの巻回数比で昇圧し、二次コイルに高電圧を発生させ、内燃機関の点火プラグに供給している。
【０００３】
このため、従来の内燃機関用点火コイルは、絶縁ケース内に、電磁気回路を形成するための、一次コイルと、この一次コイルの外側に配設される二次コイルと、この二次コイルおよび一次コイルの内側に配設され、これらのコイルを磁気的に結合する鉄心と、一次コイルの通電、遮断を制御し、三つの端子のうちの一の端子が一次コイルの一端に接続されるパワースイッチとが少なくとも収容されている。また、鉄心内には、一次コイルの通電により電磁気回路に発生する磁束の励磁方向と逆方向に磁化された永久磁石が配設されている。そして、絶縁ケース内に絶縁樹脂が注入されて硬化し、絶縁ケース内の必要な絶縁が維持されている。
なお、パワースイッチの三つの端子とは、コレクタ端子、信号端子（ベース端子）、アース端子（エミッタ端子）であり、これらのうちのコレクタ端子が、一次コイルの一端に接続されている。また、二次コイルは、発生した高電圧を供給するため、一端が点火プラグに接続されている。
【０００４】
従来の内燃機関用点火コイルにおける電磁気回路は、例えば、図２に示す通りである。  すなわち、電磁気回路１０は、一次コイル１と、二次コイル２と、この二次コイル２および一次コイル１を磁気的に結合させる鉄心３と、一次コイル１の一端に接続されたパワースイッチ４とで構成されている。具体的には、パワースイッチ４のコレクタ端子４ａが、一次コイル１の一端に接続され、一次コイル１を介して外部電源としてのバッテリー５の出力側５１に接続されている。また、パワースイッチ４の信号端子４ｂが、一次コイル１の通電、遮断を制御する外部のシグナルジェネレータ６に接続され、パワースイッチ４のアース端子４ｃが、バッテリー５の入力側５２に接続されている。また、二次コイル２は、一端が点火プラグ７に接続され、他端がダイオード８を介してバッテリー５の出力側５１に接続されている。
【０００５】
次に、内燃機関用点火コイルの作動時における電磁気回路１０の動作を説明する。
まず、外部のシグナルジェネレータ６にて発生した制御信号が、信号端子４ｂに伝わる。続いて、パワースイッチ４が、制御信号に対応してオン、オフの動作を行い、一次コイル１の通電、遮断を制御する。そうすると、電磁気回路１０では、磁束の励磁方向が急激に変化して電磁誘導が引き起こされる。そして、この電磁誘導により、高電圧が二次コイル２に発生するとともに、高電圧が二次コイル２から内燃機関の点火プラグ７へ供給される。
【０００６】
なお、下記特許文献１では、従来の内燃機関用点火コイルにおける電磁気回路を応用し、一つの電磁気回路で二つの点火プラグに高電圧を供給することができる内燃機関用点火コイルが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２８３５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の内燃機関用点火コイルにおける電磁気回路１０では、内燃機関の低回転域から高回転域において、高い出力性能を維持することができないという問題があった。すなわち、内燃機関が高回転域に達すると点火回数が増え、一次コイル１の発熱量が多くなるので、一次コイル１の耐熱温度制限により、一次コイル１の通電時間を短くする必要がある。短い通電時間で高い出力を得るには、一次コイル１に太い電線を採用して一次抵抗値を小さくし、一次電流立ち上がり時間を速くすることで、内燃機関の高回転域まで高い出力性能を確保できるのだが、そうすると、結果的に内燃機関点火コイルの大きさを拡大しなければ対応することができないという別の問題が生じていた。
【０００８】
そこで、本発明は、上記実情に鑑み提案され、一次電流の立ち上がり時間を変化させ、特に、一次電流の立ち上がり時間を短くして、内燃機関の高回転域における点火回数の増加に対応することができ、内燃機関の高回転域においても高い出力性能を維持することができる内燃機関用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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関用点火コイルは、鉄心の外側に一次コイルおよび二次コイルが嵌着され、前記鉄心内に、前記一次コイルへの通電による励磁方向と逆方向に磁化された永久磁石が配設された内燃機関用点火コイルにおいて、前記一次コイルを複数に分割し、前記一次コイルへの通電時間の長短に応じて、前記一次コイルを複数通りに切り替えることにより、通電される前記一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数を変化させ、前記一次コイルへの前記通電時間が短い程、一次電流の立ち上がり時間を速くし、前記一次コイルへの前記通電時間が長い程、前記一次電流の立ち上がり時間を遅くした、ことを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記内燃機関用点火コイルにおいて、前記通電時間が切替通電設定時間未満の場合には、通電される前記一次コイルの前記一次抵抗値を０．２〜０．６Ωとするとともに、前記一次巻回数を６０〜１４０回とし、前記通電時間が前記切替通電設定時間以上の場合には、通電される前記一次コイルの前記一次抵抗値を０．４〜１．０Ωとするとともに、前記一次巻回数を８０〜２００回とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、一次コイルを複数に分割し、一次コイルへの通電時間の長短に応じて、一次コイルを複数通りに切り替えることにより、通電される一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数を変化させ、一次コイルへの通電時間が短い程、一次電流の立ち上がり時間を速くし、一次コイルへの通電時間が長い程、一次電流の立ち上がり時間を遅くしたので、一次電流の立ち上がり時間を速くして、内燃機関の高回転領域における点火回数の増加に対応することができる。さらに、一次コイルの一次巻回数を減らして、一次電流の立ち上がり時間を速くしているので、相対的に一次コイルと二次コイルとの巻回数比が高まって、二次コイルに高電圧を発生させることが可能となり、高い出力性能を維持することができる。一方、一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数をかせいで、一次電流の立ち上がり時間を遅くしているので、二次コイルに高いエネルギーを発生させることができ、これにより、例えば、内燃機関の低回転領域において、その高いエネルギーを点火プラグに供給し燃焼安定性を高めることが可能となる。
【００１２】
さらに、通電時間が切替通電設定時間未満の場合には、通電される一次コイルの一次抵抗値を０．２〜０．６Ωとするとともに、一次巻回数を６０〜１４０回としたので、一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数が減って、一次電流の立ち上がり時間が速くなるため、内燃機関の高回転領域における点火回数の増加に対応することができる。さらに、一次コイルの一次巻回数が減ったので、相対的に一次コイルと二次コイルとの巻回数比が高まって、二次コイルに高電圧を発生させることが可能となり、高い出力性能を維持することができる。また、通電時間が切替通電設定時間以上の場合には、通電される一次コイルの一次抵抗値を０．４〜１．０Ωとするとともに、一次巻回数を８０〜２００回としたので、一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数をかせいで、一次電流の立ち上がり時間が遅くなるため、二次コイルに高いエネルギーを発生させることができ、これにより、例えば、内燃機関の低回転領域において、その高いエネルギーを点火プラグに供給し燃焼安定性を高めることが可能となる。
【００１３】
すなわち、本発明は、一次コイルを複数に分割し、一次コイルへの通電時間の長短に応じて、一次コイルを複数通りに切り替えることにより、通電される一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数を変化させ、一次コイルへの通電時間が短い程、一次電流の立ち上がり時間を速くし、一次コイルへの通電時間が長い程、一次電流の立ち上がり時間を遅くしたので、二次コイルに高電圧を発生させつつ、内燃機関の高回転域における点火回数の増加に対応することができて、内燃機関の高回転域において点火プラグの失火を防いで高い出力性能を維持することができ、かつ、一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数をかせぐこともできて、例えば、内燃機関の低回転域においても二次コイルに高いエネルギーを発生させ、それを点火プラグに供給し燃焼安定性を高めることができる内燃機関用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】
以下、一実施形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルにおける電磁気回路の概略図である。なお、図２に従来例として示した部分と同一又は相当部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００１５】
本発明に係る内燃機関用点火コイルは、図１に示す通り、電磁気回路１０において、一次コイル１を、例えば、第一の分割一次コイル１１および第二の分割一次コイル１２の二つに分割し、一次コイル１への通電時間に応じて、一次コイル１を、例えば、第一の分割一次コイル１１のみ、または、第一の分割一次コイル１１および第二の分割一次コイル１２の両方の二通りに切り替えることにより、通電される一次コイル１の一次抵抗値および一次巻回数を変化させたものである。そして、第一の分割一次コイル１１の一端には、第一のパワースイッチ４１が、第二の分割一次コイル１２の一端には、第二のパワースイッチ４２が、それぞれ接続されている。
【００１６】
具体的には、第一の分割一次コイル１１の一端は、第二の分割一次コイル１２の他端に接続されるとともに、第一のパワースイッチ４１のコレクタ端子４１ａに接続され、この第一のパワースイッチ４１のアース端子（エミッタ端子）４１ｃを介してバッテリー５の入力側５２に接続されている。また、第二の分割一次コイル１２の一端は、第二のパワースイッチ４２のコレクタ端子４２ａに接続され、この第二のパワースイッチ４２のアース端子４２ｃ（エミッタ端子）を介してバッテリー５の入力側５２に接続されている。
第一のパワースイッチ４１の信号端子４１ｂ（ベース端子）および第二のパワースイッチ４２の信号端子４２ｂ（ベース端子）は、外部のシグナルジェネレータ６から供給される制御信号の通電時間が切替通電設定時間未満の場合に、第一のパワースイッチ４１の信号端子４１ｂへオン信号を供給し、外部のシグナルジェネレータ６から供給される制御信号の通電時間が切替通電設定時間以上の場合に、第一のパワースイッチ４１の信号端子４１ｂおよび第二のパワースイッチ４２の信号端子４２ｂへオン信号を供給する電子回路４３に接続されている。
【００１７】
また、第一の分割一次コイル１１には、例えば、一次抵抗値が０．３Ω、一次巻回数が６０回のものが採用されている。第二の分割一次コイル１２には、例えば、一次抵抗値が０．５Ω、一次巻回数が１００回のものが採用されている。一方、二次コイル２には、例えば、二次抵抗値が２０キロΩ、二次巻回数が８０００回のものが採用されている。
【００１８】
以下、電子回路４３の切替通電設定時間を、例えば、二ミリ秒と設定した場合について、本発明に係る内燃機関用点火コイルの作動時における電磁気回路１０の動作を説明する。なお、一次コイル１への通電時間は、シグナルジェネレータ６によって制御される。
【００１９】
まず、シグナルジェネレータ６から電子回路４３に制御信号が供給され、この制御信号における通電時間が二ミリ秒未満の場合には、電子回路４３が第一のパワースイッチ４１の信号端子４１ｂにオン、オフ信号を出力し、第二のパワースイッチ４２の信号端子４２ｂにオフ信号を出力するので、第一のパワースイッチ４１のみがオン、オフの動作をすることにより、一次電流が第一の分割一次コイル１１のみに通電され、遮断される。そうすると、第一の分割一次コイル１１の一次抵抗値が０．３Ω、一次巻回数が６０回であるので、電磁気回路１０における一次電流の立ち上がり時間が速くなる。また、二次コイル２の二次抵抗値が２０キロΩ、二次巻回数８０００回であるので、一次コイル１（第一の分割一次コイル１１）との巻回数比が相対的に高まって、二次コイル２に大きな高電圧が発生する。したがって、本発明に係る内燃機関用点火コイルは、内燃機関の高回転域における点火プラグ７の点火回数の増加に的確に対応するとともに、点火プラグ７に大きな高電圧を供給して、内燃機関の高回転域においても高い出力性能を維持する。
【００２０】
また、シグナルジェネレータ６から電子回路４３に制御信号が供給され、この制御信号における通電時間が二ミリ秒以上の場合には、まず、通電時間が二ミリ秒になるまで、電子回路４３が第一のパワースイッチ４１の信号端子４１ｂにオン信号を出力し、第二のパワースイッチ４２の信号端子４２ｂにオフ信号を出力する。さらに、通電時間が二ミリ秒を超えると、電子回路４３が第一のパワースイッチ４１の信号端子４１ｂにオフ信号を出力し、第二のパワースイッチ４２の信号端子４２ｂにオン信号を出力する。そして、所定の通電時間の経過後、電子回路４３が第二のパワースイッチ４２の信号端子４２ｂにオフ信号を出力する。すなわち、第一のパワースイッチ４１および第二のパワースイッチ４２の両方がオン、オフの動作をすることにより、一次電流が第一の分割一次コイル１１と第二の分割一次コイル１２との両方に通電され、遮断される。そうすると、第一の分割一次コイル１１および第二の分割一次コイル１２の一次抵抗値の合計が０．８Ω、一次巻回数の合計が１６０回であるので、大きな一次巻回数、大きな一次抵抗値にて一次コイル１に一次電流が通電され、遮断されることとなり、二次コイル２に高いエネルギーが発生する。したがって、本発明に係る内燃機関用点火コイルは、点火プラグ７にその高いエネルギーを供給し、例えば、内燃機関の低回転域において燃焼安定性を高める。
【００２１】
したがって、本発明に係る内燃機関用点火コイルは、一次コイル１を、第一の分割一次コイル１１および第二の分割一次コイル１２の二つに分割し、一次コイル１への通電時間に応じ、通電される一次コイル１を第一の分割一次コイル１１のみ、または、第一の分割一次コイル１１および第二の分割一次コイル１２の両方の二通りに切り替えることにより、通電される一次コイル１の一次抵抗値および一次巻回数を変化させたので、一次コイル１への通電時間が切替通電設定時間未満の場合には、一次電流が第一の分割一次コイル１１のみに通電、遮断されて、これにより一次抵抗値および一次巻回数が減って、一次電流の立ち上がり時間が速くなるため、内燃機関の高回転域において点火プラグ７の点火回数の増加に対応することができ、点火プラグ７の失火を防ぐことができる。さらに、二次コイル２と一次コイル１（第一の分割一次コイル１１）との巻回数比が相対的に高まるので、二次コイル２に大きな高電圧を発生させて、点火プラグ７に大きな高電圧を供給することができ、内燃機関の高回転域においても高い出力性能を維持することができる。
【００２２】
また、一次コイル１への通電時間が切替通電設定時間以上の場合には、一次電流が第一の分割一次コイル１１と第二の分割一次コイル１２との両方に通電、遮断されて、これにより、一次抵抗値および一次巻回数をかせいで、大きな一次巻回数、大きな一次抵抗値にて一次電流を通電、遮断することができるため、二次コイル２に高いエネルギーを発生させて、点火プラグ７に供給することができ、例えば、内燃機関の低回転域において、燃焼安定性を高めることができる。
【００２３】
ここで、上記実施形態では、第一の分割一次コイルの一次抵抗値を０．３Ωとし、一次巻回数を６０回とし、また、第二の分割一次コイルの一次抵抗値を０．５Ωとし、一次巻回数を１００回として、一次コイルを二つに分割した例を示したが、第一の分割一次コイルの一次抵抗値が０．２〜０．６Ω、一次巻回数が６０〜１４０回の範囲であって、かつ、一次コイル全体の一次抵抗値の合計が０．４Ω〜１．０Ω、一次巻回数の合計が８０〜２００回の範囲であれば、適宜の一次コイルを採用することができる。二次コイルについても、二次抵抗値が２０キロΩ、二次巻回数が８０００回のものを例示したが、二次抵抗値が５〜２５キロΩ、二次巻回数が６０００〜２００００回の範囲であれば、適宜の二次コイルを採用することができる。このような実施形態であっても、一次電流の立ち上がり時間を短くして点火回数の増加に対応し、内燃機関の高回転域において高電圧を維持することで点火プラグの失火を防ぐことができ、かつ、例えば、内燃機関の低回転域においても点火プラグに高いエネルギーを供給することで燃焼安定性を高めることができる内燃機関用点火コイルを提供することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、上記実施形態に限定されることなく、種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２５】
上記実施形態では、一次コイルを第一の分割一次コイルおよび第二の分割一次コイルの二つに分割し、一次電流が通電、遮断される一次コイルを二通りに切り替えた例を説明したが、一次コイルを複数に分割し、一次電流が通電、遮断される一次コイルを複数通りに切り替えることができる限り、二以上適宜の範囲で分割した一次コイルを採用することができる。例えば、一次コイルを三つに分割し、切替通電設定時間を二つ設定し、一次電流が通電、遮断される一次コイルを三通りに切り替えた実施形態であっても好ましい。そして、このような実施形態では、内燃機関が要求する性能等によって、一次電流が通電、遮断される一次コイルの一次抵抗値および一次巻回数を細かく検討した上で、三通りに切り替えることができるので、上述した本発明の効果に加え、適用させたい内燃機関の要求にきめ細かく対応できる内燃機関用点火コイルを提供することも可能となる。
【００２６】
また、電子回路の切替通電設定時間を二ミリ秒に設定した例で説明したが、この切替通電設定時間は、一ミリ秒〜三ミリ秒の間で設定すればよい。これは、車種によって高回転域における一次コイルの通電時間が一ミリ秒〜三ミリ秒と異なるためである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルにおける電磁気回路の概略図である。
【図２】従来の内燃機関用点火コイルにおける電磁気回路の概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      一次コイル
１１    第一の分割一次コイル
１２    第二の分割一次コイル
２      二次コイル
３      鉄心
４      パワースイッチ
４ａ    コレクタ端子
４ｂ    信号端子
４ｃ    アース端子
４１    第一のパワースイッチ
４１ａ  コレクタ端子
４１ｂ  信号端子
４１ｃ  アース端子
４２    第二のパワースイッチ
４２ａ  コレクタ端子
４２ｂ  信号端子
４２ｃ  アース端子
４３    電子回路
５      バッテリー
５１    バッテリーの出力側
５２    バッテリーの入力側
６      シグナルジェネレータ
７      点火プラグ
８      ダイオーオード
１０    電磁気回路
【図１】
2009068443.tif 000003
【図２】
2009068443.tif 000004