JP6485663B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Description

この発明は、主として車両用内燃機関、例えば自動車の内燃機関に取り付けられ、点火プラグに高電圧を供給して火花放電を発生させる内燃機関の点火装置に関する。

近年の燃費改善のニーズにより内燃機関に様々な機器を取り付け燃費を改善する手法が採用されており、例えば、吸排気弁のタイミングを制御するＶＶＴ(Variable Valve Timing)や走行状態によって一部の気筒を休止する、気筒休止用のアクチュエータ等が知られている。
これにより、シリンダヘッド上のレイアウトが複雑化し、場合によってはプラグホールを延長しそのスペースに上記機器をレイアウトする例があり、点火プラグと点火コイルの絶縁ケースとの距離が長くなり、その結果プラグブーツ長が長くなる場合がある。
また、これと同時に点火プラグの周りのスペースにも制約ができるため、点火プラグに関しても細径化される傾向にある。

従来の内燃機関の点火装置は、点火プラグの径に応じプラグブーツの内径形状が決定され、点火プラグと点火コイルとの距離やプラグブーツの内径形状に応じて中継部材であるスプリングの点火プラグの軸線方向のバネ定数や共振周波数が設定される。
そして、内燃機関の振動時のスプリング横揺れを防止するために、プラグブーツ内に金属製のパイプを挿入し（特許文献１参照）、またプラグブーツの内径を部分的に小さくして、横揺れを防止するもの（特許文献２）も提案されている。

特許第３５５６７２５号公報 特開平６−２６４３４号公報

しかしながら、前者の場合には、別部材が必要になることからコスト高になるという問題点があった。
また、後者の場合には、点火プラグの形状とプラグブーツの内径の制約、プラグブーツの内径とスプリングの外径の制約があり、この制約を細径点火プラグの場合においても満たしつつ、プラグブーツ長が長くなった場合においてもスプリングのバネ定数及び共振周波数を適切に設定することが困難になる場合があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、様々な内燃機関のレイアウトに対してコストアップを抑制して横揺れを防止し、かつスプリングの設計自由度が向上した内燃機関の点火装置を得ることを目的とする。

この発明に係る内燃機関の点火装置は、１次コイル、２次コイル、前記１次コイルと前記２次コイルとを磁気的に結合した鉄心、及び前記１次コイル、前記２次コイル及び前記鉄心を収納した絶縁ケースを有する点火コイルと、
前記絶縁ケースと一体に設けられ、前記１次コイルに流れる励磁電流の通電遮断の際に前記２次コイルに発生した高電圧を前記点火コイルの外部に出力する高圧出力端子を内部で保持した高圧タワーと、
この高圧タワーに端部が装着された筒状のプラグブーツと、
前記プラグブーツ内に設けられ、内燃機関の気筒の内部に先端部が臨む点火プラグの点火プラグ端子と前記高圧出力端子とを電気的に接続した、コイル状のスプリングを有する中継部材と、を備え、
前記プラグブーツは、内径寸法が他の部位よりも小さい内径縮小部を有し、
また、前記スプリングは、径寸法が他の部位よりも大きな大径部を有し、
前記スプリングと前記プラグブーツの内壁面との間のクリアランスには、前記内径縮小部、前記大径部により前記クリアランスが狭まった複数の縮小クリアランスが形成されている。

この発明に係る内燃機関の点火装置によれば、スプリングとプラグブーツの内壁面との間のクリアランスには、プラグブーツに形成された内径縮小部、スプリングに形成された大径部により複数の縮小クリアランスが形成されているので、コストアップを抑制して横揺れを防止することができる。
また、スプリングのバネ定数及び共振周波数を設定するに際しては、スプリング長、材質等に加えてスプリングの大径部も設定要素に加わり、バネ定数及び共振周波数の設計自由度を向上する。

この発明の実施の形態１の内燃機関の点火装置を示す部分断面図である。 この発明の実施の形態２の内燃機関の点火装置を示す部分断面図である。 この発明の実施の形態３の内燃機関の点火装置を示す部分断面図である。

以下、この発明の各実施の形態の内燃機関の点火装置について図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の内燃機関の点火装置を示す部分断面図である。
この点火装置は、シリンダヘッドカバー１５にボルト（図示せず）で固定された点火コイル２と、シリンダヘッドカバー１５に上端部が嵌着されてプラグホール１６内に収納される筒状のプラグブーツ３と、このプラグブーツ３内に収納され、内燃機関の気筒（図示せず）の内部に先端部が臨む点火プラグ１と点火コイル２とを電気的に接続した中継部材であるコイル状のスプリング４と、を備えている。

点火コイル２は、絶縁ケース５内に、１次コイル(図示せず)及び２次コイル(図示せず)と、これらを磁気的に結合した鉄心(図示せず)とが収納されている。絶縁ケース５の底部には、高圧タワー７が一体に設けられている。プラグブーツ３の端部が嵌着された高圧タワー７は、内部に１次コイルに流れる励磁電流の通電遮断の際に２次コイルに発生する高電圧を外部に出力する高圧出力端子６を保持している。スプリング４の一端部は、この高圧出力端子６を抱え込むようにして係止しており、スプリング４の他端部は、点火プラグ１の点火プラグ端子８を抱え込むようにして係止している。
プラグブーツ３は、内径部が一定ではなく、点火プラグ１側に、他の部位よりも内径が小さい内径縮小部である膨大部９が形成されている。この膨大部９は、プラグブーツ３の内壁面の全周にわたって径内側方向に突出している。
また、コイル状のスプリング４も径寸法が一定ではなく、小径部１１よりも大径な大径部１０が２箇所に形成されている。この大径部１０の径方向の寸法は、プラグブーツ３の膨大部９の内径寸法よりも大きい。

上記構成の内燃機関の点火装置では、点火コイル２は、コントロールユニット（図示せず）からの信号により１次コイルに流れる１次電流が断続され、これに応じて２次コイルに高電圧が発生する。
この高電圧は、高圧出力端子６からスプリング４を介して点火プラグ１の点火プラグ端子８に導かれ、プラグギャップ（図示せず）において放電することで内燃機関の気筒内の混合気に着火する。

上記構成の内燃機関の点火装置によれば、プラグブーツ３は、内径寸法が他の部位よりも小さい内径縮小部である膨大部９を有し、また、スプリング４は、径寸法が他の部位よりも大きな大径部１０を有し、スプリング４とプラグブーツ３の内壁面との間のクリアランスには、膨大部９、大径部１０によりクリアランスが狭まった複数の縮小クリアランスが形成されている。
従って、膨大部９及び大径部１０によりスプリング４の径方向の揺れを抑制できる。
また、例えばプラグブーツ３長が長くなった場合でも、適正なスプリング４の大径部１０の部位、数を定めることで適切なスプリング４のバネ定数、共振周波数を設定することができる。
また、大径部１０の径は、膨大部９の内径よりも大きいので、点火装置を内燃機関に取付ける作業中にスプリング４がプラグブーツ３から抜けて脱落することはなく、組立作業性が向上する。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２の内燃機関の点火装置を示す部分断面図である。
この点火装置では、プラグブーツ３の内壁面に、内径縮小部である、径内側方向に突出した複数のリブ１２が形成されている。
他の構成は、実施の形態１の内燃機関の点火装置と同じである。

この実施の形態の内燃機関の点火装置によれば、実施の形態１のものと同様の効果を得ることができ、さらに内径縮小部であるリブ１２の総容積は、膨大部９と比較して小さく、それだけ実施の形態１のものと比較してプラグブーツ３の材料コストが削減される。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３の内燃機関の点火装置を示す部分断面図である。
この点火装置では、スプリング４の中間部にある大径部が３ｍｍ以上の密着巻である密巻１３で構成されている。
他の構成は、実施の形態１の内燃機関の点火装置と同じである。

この実施の形態の内燃機関の点火装置によれば、密巻１３とプラグブーツ３の内壁面との間のクリアランスが小さく、プラグブーツ３の膨大部９とともにスプリング４の径方向の揺れを抑制できる。
また、密巻１３は、スプリング４の振動の固定点としての機能も有しており、スプリング４の強度が増大する。

なお、上記各実施の形態では、スプリング４の一端部は、高圧出力端子６を抱え込むようにして係止しており、スプリング４の他端部は、点火プラグ端子８を抱え込むようにして係止しているが、高圧出力端子、点火プラグ端子の両端子の端面に凹部を形成し、この凹部にスプリングの各端部を嵌め込むようにしてよい。
また、膨大部９、リブ１２、並びに大径部１０、密巻１３はそれぞれ一か所だけでもよいし、複数か所になってもよい。
また、上記各実施の形態では、スプリング４で構成された中継部材について説明したが、棒状の導体の両側にそれぞれスプリングが配置された中継部材にもこの発明は適用できる。

１ 点火プラグ、２ 点火コイル、３ プラグブーツ、４ スプリング（中継部材）、５ 絶縁ケース、６ 高圧出力端子、７ 高圧タワー、８ 点火プラグ端子、９ 膨大部（内径縮小部）、１０ 大径部、１１ 小径部、１２ リブ、１３ 密巻、１５ シリンダヘッドカバー、１６ プラグホール。

Claims (3)

1. １次コイル、２次コイル、前記１次コイルと前記２次コイルとを磁気的に結合した鉄心、及び前記１次コイル、前記２次コイル及び前記鉄心を収納した絶縁ケースを有する点火コイルと、
   前記絶縁ケースと一体に設けられ、前記１次コイルに流れる励磁電流の通電遮断の際に前記２次コイルに発生した高電圧を前記点火コイルの外部に出力する高圧出力端子を内部で保持した高圧タワーと、
   この高圧タワーに端部が装着された筒状のプラグブーツと、
   前記プラグブーツ内に設けられ、内燃機関の気筒の内部に先端部が臨む点火プラグの点火プラグ端子と前記高圧出力端子とを電気的に接続した、コイル状のスプリングを有する中継部材と、を備え、
   前記プラグブーツは、内径寸法が他の部位よりも小さい内径縮小部を有し、
   前記内径縮小部は、前記プラグブーツの長手方向に沿って直線状に形成され、前記プラグブーツの内壁面から径内側方向に突出する複数のリブで構成され、
   また、前記スプリングは、径寸法が他の部位よりも大きな大径部を有し、
   前記スプリングと前記プラグブーツの内壁面との間のクリアランスには、前記内径縮小部、前記大径部により前記クリアランスが狭まった複数の縮小クリアランスが形成されている内燃機関の点火装置。
2. 複数の前記大径部のうち少なくとも一か所の前記大径部は、密巻で構成されている請求項１に記載の内燃機関の点火装置。
3. 前記大径部の径は、前記内径縮小部の内径よりも大きい請求項１又は２に記載の内燃機関の点火装置。

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