JP2008166580A

JP2008166580A - マルチ点火用点火コイル

Info

Publication number: JP2008166580A
Application number: JP2006355763A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nakamura; 和弘中村; Yoshio Ishida; 良夫石田; Ryoichi Kikukawa; 亮一菊川
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【目的】
マルチ点火式の内燃機関において、最適な点火条件となる点火コイルの構造および制御を提案する。
【解決手段】
珪素鋼薄板を積層して形成される中心側コアと珪素鋼薄板を積層して形成される外周側コアとで閉磁路を構成し、前記中心側コアに同軸的に１次銅線を巻き廻した１次コイルと、２次銅線を巻き廻した２次コイルとが配置され、これら１次コイル、２次コイルはケースに収納され、絶縁樹脂で注型される内燃機関用点火コイルで中心鉄心と外周鉄心との間に設けたエアギャップにマグネットを装着したマルチ点火用点火コイルとする。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関用の点火コイルにおいて、特に一回の爆発行程に複数回の点火動作を行うマルチ点火用の点火コイルに関する。

内燃機関用のマルチ点火の用点火コイルの制御においては、従来より特開２０００−３４５９４９号（特許文献１）あるいは、特開２０００−３１４３４１号（特許文献２）に開示されるように、一回の爆発行程における複数回の点火を行う場合の点火制御手段についての提案がなされている。特に特許文献１においては、バッテリ電圧に応じて点火タイミングを制御する技術が提案されている。

特開２０００−３４５９４９号特開２０００−３１４３４１号

しかしながら従来より提案のあるマルチ点火用点火コイルにおいては、一回の爆発行程における点火の総合計点火時間あるいは点火タイミング、点火条件等についての提案はなく、どのような条件下での連続点火が最適であるかの検証がなされていない。

本発明はこのような問題に鑑み、マルチ点火式の内燃機関において、最適な点火条件となる点火コイルの構造および制御を提案することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような構成とする。すなわち、請求項１においては、珪素鋼薄板を積層して形成される中心側コアと珪素鋼薄板を積層して形成される外周側コアとで閉磁路を構成し、前記中心側コアに同軸的に１次銅線を巻き廻した１次コイルと、２次銅線を巻き廻した２次コイルとが配置され、これら１次コイル、２次コイルはケースに収納され、絶縁樹脂で注型される内燃機関用点火コイルで中心鉄心と外周鉄心との間に設けたエアギャップにマグネットを装着したマルチ点火用点火コイルとする。

請求項２においては、前記マグネットによりＢ−Ｈ特性の逆バイアスを得るようにし、１次コイルの通電初期の立ち上がり時間を速くしたことを特徴とするし、請求項３では、１回の爆発行程における第２回以降の充放電サイクルでの１次側チャージ時間を１００μｓ乃至２００μｓとしたことを特徴とする。また、１回の爆発行程における第２回以降の充放電サイクルでの２次側放電時間を５０μｓ乃至２００μｓとしたことを特徴とする請求項１記載のマルチ点火用点火コイル。

また、１回の爆発行程において単発の充放電を行う場合には点火コイルの放電エネルギを３５ｍJ以上としたことを特徴とし、また、コアは圧粉を材料として形成してもよい。また、１次抵抗を５０〜３００ｍΩ、中心鉄心部の断面積を１００平方ミリメートル以下、１次コイルの巻き数を５０乃至１００ターン、１次コイルと２次コイルの巻数比を１００乃至２００としてもよい。

また、点火コイルの駆動電流を１０乃至２０Ａとし、閉磁路を形成するコアに無方向性珪素鋼板を使用した点火コイルにおいて、マグネットの逆磁気バイアスは１．２乃至１．６Ｔとし、方向性珪素鋼板を使用した点火コイルにおいて、マグネットの逆磁気バイアスは１．６乃至２．０Ｔとしてもよいし、充電時間ｔＬを５００μＳ以下、充電時間ｔＮＬを１５０μＳ以下、マルチ点火時における点火タイミング間ｔＦＰを５０乃至１００μＳに設定することでより効率の良いマルチ点火用点火コイルが提供できるものである。以上の構成により、マルチ点火を行う点火コイルであっても確実に十分な点火エネルギーを得ることができ、エネルギ不足による失火や点火ミス等の不具合が解消できる。

次に本発明の実施例について述べる。本発明では、点火コイル構造の特徴として、図１に示すように複数の積層コア１０、１２より閉磁路コアを形成し、当該それぞれの積層コアの組み合わせ面に生じるギャップのうち少なくとも一つのギャップに永久磁石からなるマグネット２０を配置している。当該マグネット２０は、図１（ａ）と（ｃ）のようにコアを斜めにカットすることで斜めギャップにした部分に配置したり、図１（ｂ）のように中心コアの一端を拡大して断面積を大きくとれるような形状にすることで磁気バイアスを十分に与えられる構造としている。当該磁気バイアスはＢ−Ｈ特性の第三正元の飽和領域までの逆バイアスを与える程度が好ましい。

また、本発明の点火コイルに関する回路構成を述べる。図２には本発明のマルチ点火用点火コイルの回路図であり、Ｂは車両用バッテリから得られる電源で、当該電源Ｂは１次コイル５１に接続されると共に、当該１次コイルのトランジスタ等から構成されるスイッチング素子を含む点火制御部５３に接続され、また当該点火コイルはコアを介して２次コイル５２を備えており、当該２次コイル５２の少なくとも一端には点火プラグが構成するプラグギャップ５４に接続され、前記点火制御部５３の信号に応じた２次高電圧が生成され、前記ギャップ５４間で放電がなされることにより燃料への着火が行われる。

次により具体的にマルチ点火時の動作について説明する。図３にはそれぞれ特性の異なるコア構造３種類を用いた点火コイルの１次電流立ち上がり特性図を示している。当該図３において、Ａはエネルギ１５Ａで５０ｍＪでコアにマグネットを配置した点火コイルで、Ｂは同４０ｍＪマグネット無し、Ｃは同３０ｍＪでマグネット無しの点火コイルの１次電流立ち上がり特性の例を示している。当該図３において、Ａの特性はマグネット無しのＢとＣに対して、０から０．２ｍＳ（２００μＳ）程度までは立ち上がり特性に優れていることを示している。そして０．２ｍＳ以降はＣの立ち上がりが、また０．４ｍＳ以降はＢの立ち上がりがそれぞれＡより優れていることを示している。

また、図４にマルチ点火を行うときの２次エネルギーの出力波形を示している。図４においてｔＬは充電時間であり、ｔＦＰは１回の爆発行程における複数回の点火−点火間の充電時間としている点火タイミング間隔時間であり、ｔＮＬは１回の爆発行程における複数回の点火のうち１回の点火時間であり、ｔＤは前記ｔＮＬとｔＦＰとを合わせた時間を示している。本発明においては、上記それぞれの時間を次のように設定することで、マルチ点火を行う場合の点火エネルギーを十分に得られ、点火ミスのない最適な点火コイルが得られるものである。すなわち本発明においては、充電時間ｔＬを５００μＳ以下、充電時間ｔＮＬを１５０μＳ以下、マルチ点火時における点火タイミング間ｔＦＰを５０乃至１００μＳに設定することでより効率の良いマルチ点火用点火コイルが得られることが図４に示すように実験上確認されている。

また、別の条件として、１次抵抗を５０〜３００ｍΩ、中心鉄心部の断面積を１００平方ミリメートル以下、１次コイルの巻き数を５０乃至１００ターン、１次コイルと２次コイルの巻数比を１００乃至２００とし、点火コイルの駆動電流を１０乃至２０Ａとする。さらに閉磁路を形成するコアに無方向性珪素鋼板を使用した点火コイルにおいてはマグネットの逆磁気バイアスは１．２乃至１．６Ｔとし、方向性珪素鋼板を使用する場合では同逆磁気バイアスは１．６乃至２．０Ｔとすることが最適であることも確認されている。なお、近時の電源電圧（＝バッテリ電圧）は１４Ｖ程度と４２Ｖが挙げられるが、上記実施例の電源電圧は特に１４Ｖのシステムにおいて好適である。

本発明のコアとマグネットの関係を示す構造図である。本発明に使用する点火コイルの略回路図の一例である。コアの有無により変化する各点火コイルの１次電流立ち上がり特性図を示す。マルチ点火時の２次出力波形を示す。

符号の説明

１０、１２積層コア
２０マグネット
５１１次コイル
５２２次コイル
５３点火制御部
５４プラグギャップ

Claims

珪素鋼薄板を積層して形成される中心側コアと珪素鋼薄板を積層して形成される外周側コアとで閉磁路を構成し、前記中心側コアに同軸的に１次銅線を巻き廻した１次コイルと、２次銅線を巻き廻した２次コイルとが配置され、これら１次コイル、２次コイルはケースに収納され、絶縁樹脂で注型される内燃機関用点火コイルで中心鉄心と外周鉄心との間に設けたエアギャップにマグネットを装着したマルチ点火用点火コイル。
前記マグネットによりＢ−Ｈ特性の逆バイアスを得るようにし、１次コイルの通電初期の立ち上がり時間を速くしたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ点火用点火コイル。
１回の爆発行程における第２回以降の充放電サイクルでの１次側チャージ時間を１００μｓ乃至２００μｓとしたことを特徴とする請求項１記載のマルチ点火用点火コイル。
１回の爆発行程における第２回以降の充放電サイクルでの２次側放電時間を５０μｓ乃至２００μｓとしたことを特徴とする請求項１記載のマルチ点火用点火コイル。
１回の爆発行程において単発の放電を行う場合には点火コイルの放電エネルギを３５ｍJ以上としたことを特徴とする請求項１記載のマルチ点火用点火コイル。
材料が圧粉により形成されたコアを用いた請求項１乃至請求５記載のマルチ点火用点火コイル。
１次抵抗を５０〜３００ｍΩ、中心鉄心部の断面積を１００平方ミリメートル以下、１次コイルの巻き数を５０乃至１００ターン、１次コイルと２次コイルの巻数比を１００乃至２００としたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ点火用点火コイル。
点火コイルの駆動電流を１０乃至２０Ａとしたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ点火用点火コイル。
閉磁路を形成するコアに無方向性珪素鋼板を使用した点火コイルにおいて、マグネットの逆磁気バイアスは１．２乃至１．６Ｔとしたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ点火用点火コイル。
閉磁路を形成するコアに方向性珪素鋼板を使用した点火コイルにおいて、マグネットの逆磁気バイアスは１．６乃至２．０Ｔとしたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ点火用点火コイル。
充電時間ｔＬを５００μＳ以下、充電時間ｔＮＬを１５０μＳ以下、マルチ点火時における点火タイミング間ｔＦＰを５０乃至１００μＳにそれぞれ設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチ点火用点火コイル。