| 【発明の名称】 |
内燃機関用点火装置および点火制御回路装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】安蔵 洋一
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| 【要約】 |
【課題】本発明の目的は、小型でかつ安価な内燃機関用点火コイルを提供することにある。
【解決手段】点火コイルに内蔵する樹脂モールドタイプの点火制御回路装置にラジオノイズ吸収用コンデンサを一体化する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】点火コイルの一次巻線に電流を通流したり遮断する半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限回路とを樹脂材でモールド成形した回路チップを取り付けた回路基板上で、前記回路チップのグランド端子と前記点火コイルへ電流を供給する電源線から分岐した電源線を近接させ、当該近接位置において両者間に雑音除去用のコンデンサチップを挿入し電気的に接続した内燃機関用の点火制御回路装置。
【請求項２】エンジンのプラグホール内に収納された筒状のケースと、当該ケースに収納された一次および二次コイルを備えた点火コイルと、前記ケースの上端に取り付けられた点火ユニットとを備えており、当該点火ユニットは点火制御信号入力端子、グランド端子、電源端子を備えたコネクター部を有し、かつ、前記点火ユニットは点火コイルの一次巻線に電流を通流したり遮断する半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限回路と、ノイズ除去用のコンデンサと、前記点火制御信号入力端子と前記半導体スイッチング素子の制御信号端子とを電気的に接続する回路基板側信号端子と、前記点火コイルの一次コイルと前記半導体スイッチング素子の電源入力端子とを接続する回路基板側コイル接続端子と、前記グランド端子と前記半導体スイッチング素子のグランド端子とを電気的に接続する回路基板側グランド端子と、前記半導体スイッチング素子のグランド端子に電気的に片側端が接続された前記コンデンサの他端と前記電源端子とを接続する回路基板側電源端子を備えた回路基板を有する内燃機関用点火装置。
【請求項３】請求項１乃至２において、雑音除去用のコンデンサチップは弾性部材内部に設置されていることを特徴とする内燃機関用の点火制御回路装置あるいは点火装置。
【請求項４】請求項１乃至３において、前記コンデンサチップは絶縁部材をはさんで回路基板上に取り付けられていることを特徴とする内燃機関用の点火制御回路装置あるいは点火装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項１を引用する請求項３乃至４において、点火コイルは、点火プラグ二ケ毎に配置される同時着火方式の点火コイルであることを特徴とする内燃機関用の点火制御回路装置あるいは点火装置。
【請求項６】請求項１乃至５において、前記コンデンサチップは、半導体スイッチング素子及び電流制限回路と共に樹脂材によりモールド成形されていることを特徴とする内燃機関用の点火制御回路装置あるいは点火装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用点火制御回路装置及び点火装置に係わり、特に点火制御回路装置を内蔵する電子制御点火システム用点火装置における雑音除去用のコンデンサ設置に伴う省スペース配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用点火コイルにおいて、雑音除去のためのコンデンサ設置が必須となっている。このコンデンサの配置に関し、従来の内燃機関用点火装置は、特開平１１−１１１５４４号で開示されているように、雑音防止用のコンデンサを点火制御回路収容ケースの外部あるいはその内部に収容スペースを設け該コンデンサを組み込んでいた。
【０００３】あるいは、特開平７−２５３０７３号では、雑音防止用のコンデンサを内燃機関用配電器の回路取付基板上に各種回路素子とともに平面的に分散して取り付ける方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技術では、雑音除去用のコンデンサを点火装置の一部に専用のスペースを設けて設置するか、あるいは回路取付基板上に各種回路素子と共に平面的に分散した配置で取り付けていた。しかし、雑音除去用のコンデンサは耐電圧が１００V以上と大きいためサイズも大柄となり点火回路も内蔵する最近の点火装置では、小型化・高集積化のネックになっていた。
【０００５】また、リード付きのコンデンサの場合、コイル側端子との接続にもある程度のスペースが必要となり、これも小型化の妨げとなっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、点火装置に内蔵する点火コイルの一次巻線に電流を通流したり遮断する半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限回路とをあらかじめ樹脂材でモールド成形し、その回路基板上において、前記回路チップのグランド端子と前記点火コイルへ電流を供給する電源線を近接させ、当該近接位置において両者間に雑音除去用のコンデンサチップを挿入し電気的に接続させ、当該コンデンサを一体化することでコンデンサを含めた回路の収容スペースを最小限とすることができる。
【０００７】上記のあらかじめ樹脂成形を行う方法は後工程を必要とせず生産効率を向上することができる。
【０００８】また、エンジンのプラグホール内に収納された筒状のケースと、当該ケースに収納された一次および二次コイルを備えた点火コイルと、前記ケースの上端に取り付けられた点火制御回路装置とを備えたペンシル型点火装置においてはコイル側端子との接続にもある程度のスペースが必要となっており、この接続関係を最適化することにより、雑音除去用のコンデンサを含めた回路の収容スペースを最小限とすることができる。
【０００９】その他の方法としては、あらかじめ樹脂材でモールド成形した前記半導体スイッチング素子と、前記電流制限回路の一部にコンデンサを付加するための電極を設けておきコンデンサの一体化を容易にすることもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態について、図面を参照し説明する。
【００１１】図１は、本発明の一実施例であるペンシル型内燃機関用点火装置本体の構成を示す断面図である。
【００１２】図１において、本発明の点火装置本体１００はプラグホール(図示せず)内に収納されペンシル型点火装置を構成する。この本体は、一次コイル１１、一次ボビン１２、二次コイル１３、二次ボビン１４、センタコア１５、マグネット１６、サイドコア１９、弾性部材２４で構成される点火コイルがスプリング２０とともに筒状のケース２５に装着され、その上に点火制御回路装置２が配置されている。
【００１３】一次ボビン１２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）や変性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）,あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で形成されており、線径０．３〜１．０ｍｍ程度のエナメル線を一層あたり数十回から百数十回ずつ、数層にわたり合計１００〜３００回程度積層巻きする一次コイル１１が巻層されている。
【００１４】二次ボビン１４は、変性ポリフェニレンオキサイド（変性ＰＰＯ）,あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性合成樹脂で形成され、線径０．０３〜０．１ｍｍ程度のエナメル線を用いて合計５０００から３００００回程度分割巻記された二次コイル１３が巻層されている。
【００１５】センタコア１５は、板厚０．２〜０．７ｍｍの珪素鋼板をプレス積層しており、二次ボビン１４の内側に挿入される。センタコア１５の断面形状は、円形に近づけた多角形状とし、二次ボビン１４の内径に対する占有率を向上させている。
【００１６】センタコア１５と二次ボビン１４の間には、センタコア１５と二次ボビン１４との線膨張係数差で発生する応力を吸収する可とう性エポキシ樹脂やシリコンゴム等の絶縁性の弾性部材２４が充填されている。
【００１７】そして、センタコア１５の一端もしくは両端には、一次コイル１１で発生する磁束と反対方向の磁束を発生させるマグネット１６を備えているマグネット１２による磁束は、センタコア１５にマイナスの磁束を与えるため、コアの磁化曲線の負側から出発して正側まで利用できるため、見かけ上飽和磁束密度の高いコア材料を用いたようになり、コイルの高出力化が期待できる。
【００１８】サイドコア１９は、板厚０．２〜０．７ｍｍの珪素鋼板を管状に丸めて１〜３枚重ねている。ただし、磁束の１ターンショートを防ぐため、サイドコア１９の円周上の１ヶ所は切れ目を設けている。
【００１９】ケース２５はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）等の熱可塑性合成樹脂で形成されており、コイル部を収容、固定し絶縁用のエポキシ樹脂を注入できるようにしている。
【００２０】二次コイル１３で発生した高電圧は、スプリング２０を介して点火プラグ(図示せず)に供給される。点火プラグが挿入されるプラグシール２１は、シリコンゴムで構成されており、点火プラグの硝子部をゴムで締め付けて高電圧を絶縁している。
【００２１】シリンダヘッドカバーと接する部分にはプラグホールへの水の浸入を防ぐためプラグホールシールゴムが設けられている。
【００２２】点火コイル上部に設置される点火制御回路装置２内では、パワートランジスタチップあるいはＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子と電流制限回路が回路チップ２Ａとして樹脂９で一体モールドされている。さらに、そのモールド内に雑音除去用のコンデンサも内蔵されている。そして該コンデンサ３は、回路チップのグランド端子(図示せず)を介して回路チップと電気的に接続されている。前記半導体スイッチング素子と点火制御回路端子６との接続は、アルミなどのワイヤボンディング５が用いられており、コイル側のコネクタ端子７との接続には、接続強度が高く、作業効率の良い溶接が用いられている。そして、前記回路チップ、前記コンデンサ３などは熱伝導性の良い銅などで構成されたヒートシンク８上に配置され放熱性を高めている。
【００２３】上記実施例は、プラグホール内に装着する点火コイルを例に挙げて説明したが、プラグホール上部に点火コイル部を配置し、点火コイルから点火プラグへの高電圧接続にブーツを用いるプラグトップコイル（コイルオンプラグとも呼ばれる）や２気筒毎に１コイルを配置する同時着火コイルにおいても同様の点火制御回路装置２を内蔵するが可能である。
【００２４】図２は本発明の点火装置上部の詳細を示す断面図である。本図では前記半導体スイッチング素子は電流制限回路とともに回路チップ２Ａとしてワンチップ化されており、より小型化が図れる構成となっている。
【００２５】モールド樹脂９は、耐熱性のあるエポキシ樹脂等で構成しヒートシンク８との熱応力を低減するため線膨張係数をヒートシンク８の材料である銅に近づけている。
【００２６】図３Ａは本発明の点火制御回路装置、図３Ｂは本発明の点火制御回路装置の配線接続関係の詳細を示す平面図である。
【００２７】図３Ａ，図３Ｂにおいて、点火コイル(図示せず)の一次巻線に電流を通流したり遮断する半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限回路とを樹脂材でモールド成形した回路チップ２Ａが雑音除去用のコンデンサ３とともに基板２２上に設置されている。
【００２８】さらに、点火制御信号を発するエンジンコントロールユニット２８、電力を供給するバッテリ３０が図のように配置され、それぞれのコネクタ端子６及びワイヤボンディング５により図のように接続されている。
【００２９】前記コンデンサ３は絶縁シート３６上に形成された回路チップグランドランド端子１Ｂ２を介し、回路チップ２Ａと接続している。
【００３０】前記回路チップのグランド端子１ｂ２と、前記点火コイルへ電流を供給する電源線から分岐した電源線３４は図示された位置に近接して設置され、両者の間に雑音除去用のコンデンサチップ３が挿入され電気的に接続された構造となっている。かかる構成を取ることにより、点火制御回路装置の小型化が実現している。しかもコイルへの電源端子の近接位置に前記コンデンサを配置したことにより、雑音除去効果が向上している。
【００３１】図３Ｂにおいて、点火制御回路装置２は、コネクター部７として点火制御信号入力端子１ｃ，グランド端子１ｂ，電源端子１ａを有している。かつ前記点火制御回路装置２は、前述のごとく、点火コイルの一次巻線に電流を通流したり遮断する半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子に流れる電流のピーク値を制限する電流制限回路とを樹脂材でモールド成形した回路チップ２Ａが基板上に設置され、前記ノイズ除去用のコンデンサ３も同じ基板２２上に設置されている。
【００３２】更に、前記点火制御信号入力端子１ｃと前記半導体スイッチング素子の制御信号端子とを電気的に接続する回路基板側信号端子３１と、前記点火コイルの一次コイルと前記半導体スイッチング素子の電源入力端子とを接続する回路基板側コイル接続端子３５と、前記グランド端子１ｂと前記半導体スイッチング素子のグランド端子とを電気的に接続する回路基板側グランド端子３３と、前記半導体スイッチング素子のグランド端子に電気的に片側端が接続された前記コンデンサ３のもう一方の端部と前記電源端子とを接続する回路基板側電源端子３４が図に示す関係で配置されている。かかる位置関係で点火制御回路の配線接続を行うことにより、点火制御回路装置の配線部スペースをコンパクトにまとめることができる。
【００３３】本実施例の点火制御回路装置を、エンジンのプラグホール内に収納された筒状のケース内に収納された一次及び二次コイルの上端に取り付けることにより、コンパクトな内燃機関用点火装置を形成することができた。
【００３４】図４は点火プラグ２９を含めた前記内燃機関用点火装置の回路図である。図中Ａ及びＢは一次コイル１１のＡ及びＢ端子である。Ａ端子が電源端子に、Ｂ端子が回路チップに接続している。
【００３５】図５は点火制御回路装置２の前記コンデンサ３が弾性部材２６内部に形成された場合の断面の概略を示した図である。回路チップ２Ａはモールド樹脂９内部に形成されている。前記弾性部材としては可とう性エポキシ樹脂やシリコンゴムが用いられる。
【００３６】図２において、点火制御回路装置は全体としてモールド樹脂９内に形成されていた。しかし、前記コンデンサへの熱応力が問題となる場合には、より好ましくは、図５に示した構造を取ることにより、熱的な歪みに対する強度を向上させることができる。
【００３７】また、図３Ａ，図３Ｂにおいて回路チップグランド端子１ｂ２は絶縁シート３６上に掲載されている。かかる構造を取ることにより点火制御回路装置の電気的性能の安定性を向上できる。
【００３８】さらに、前記コンデンサチップ３を、半導体スイッチング素子４及び電流制限回路２７と共に樹脂材によりモールド成形することにより、点火制御回路装置及び点火装置の一層の小型化を実現できる。
【００３９】実施例記載の点火制御回路装置及び点火回路は、点火プラグ二個毎に一個の点火コイルが配置される同時着火式の点火制御回路及び点火回路にも適用できる。
【００４０】また、本発明は半導体スイッチング素子及び電流制限回路、更には雑用除去用コンデンサを基板上にあらかじめ樹脂材でモールド成形して用いるため、点火制御回路装置ひいては点火装置の製作作業工程を低減できるという利点も有する。
【００４１】本実施例では、半導体スイッチング素子にコンデンサを十分近づけることができるので、ラジオノイズを発生する回路導体を短くできる効果もある。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、雑音除去用のコンデンサを含めた点火回路の収容スペースを低減でき、かつ、雑音防止用コンデンサをコイルに取り付ける作業工数を低減できるため、小型で安価な内燃機関用点火回路及び点火装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１０日（２０００．３．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８５０４
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４６６１（Ｐ２００１−２５４６６１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７２５００（Ｐ２０００−７２５００） |
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