特開 2025-5087 内燃機関用の点火装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005087

(43)【公開日】2025-01-16

(54)【発明の名称】内燃機関用の点火装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 15/00 20060101AFI20250108BHJP

   H01F 38/12 20060101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

F02P15/00 303B

H01F38/12 G

H01F38/12 L

H01F38/12 B

H01F38/12 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105100

(22)【出願日】2023-06-27

(71)【出願人】

【識別番号】000217491

【氏名又は名称】ダイヤゼブラ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】泉 光宏

(72)【発明者】

【氏名】木村 裕幸

【テーマコード（参考）】

3G019

【Ｆターム（参考）】

3G019BA01

3G019KC05

3G019KC06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】１次コイルやイグナイタに発生した熱を放熱可能な点火装を提供する。
【解決手段】内燃機関用の点火装置１は、点火コイル１０３と、イグナイタと、ケース１０５と、樹脂部１０６とを有する。点火コイルは、１次コイルＬ１と、２次コイルＬ２と、鉄心６０とを有する。ケース１０５は、点火コイルおよびイグナイタを収容し、鉄心の一部を露出させる。樹脂部は、ケースの内部の隙間を埋める。鉄心のうちの樹脂部から露出する露出部６０４は、表面に凹凸形状を有する。鉄心は、複数の鋼板９０が積層されて形成される。露出部の凹凸形状は、鋼板の延伸方向の長さが長い長鋼板９０１と、短い短鋼板９０２とが、鋼板の厚み方向に交互に積層されることにより形成される。これにより、１次コイルやイグナイタに発生した熱を、凹凸形状から外部空間へ、効率良く放熱することができる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関用の点火装置であって、
１次コイルと、２次コイルと、前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合させる鉄心と、を有し、点火プラグへ高電圧を供給する、点火コイルと、
前記１次コイルに流れる電流を制御する、イグナイタと、
前記点火コイルおよび前記イグナイタを収容しつつ、前記鉄心の一部を露出させる、ケースと、
前記ケースの内部の隙間を埋める樹脂部と、
を有し、
前記鉄心のうちの前記樹脂部から露出する部位である露出部は、表面に凹凸形状を有し、
前記鉄心は、複数の鋼板が積層されることによって形成され、
前記露出部において、前記鋼板の厚み方向に直交する延伸方向の長さが長い前記鋼板と、前記延伸方向の長さが短い前記鋼板とが、前記厚み方向に交互に積層されることにより、前記凹凸形状が形成される、点火装置。

【請求項2】

請求項１に記載の点火装置であって、
前記鉄心は、
前記１次コイルおよび前記２次コイルよりも径方向内側に位置し、軸方向に延びる、中心鉄心と、
前記２次コイルよりも径方向外側に位置し、前記中心鉄心の軸方向の両端部を繋ぐ、外周鉄心と、
を有し、
前記露出部は、前記外周鉄心の一部である、点火装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の点火装置であって、
前記露出部を覆う、カバー
をさらに有し、
前記カバーは、アルミニウム製であり、滑らかな外表面を有し、内表面において前記露出部に接触し、前記露出部と外部空間との間に介在する、点火装置。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載の点火装置であって、
前記１次コイルは、
前記鉄心の周囲に第１の１次導線が巻回されることにより形成された第１の１次コイルと、
前記鉄心の周囲の、前記第１の１次コイルとは異なる位置に、第２の１次導線が巻回されることにより形成された第２の１次コイルと、
を含み、
前記点火装置は、
前記第１の１次コイルの一端と、前記第２の１次コイルの一端とに、それぞれ直流電圧を印加する電源装置と、
前記２次コイルに誘起される高電圧に基づいてギャップにおいて放電することによって燃料に点火する、前記点火プラグと、
をさらに有し、
前記イグナイタは、
前記第１の１次コイルの他端と接地点とを接続する第１の１次側接地線に介挿され、前記電源装置から前記第１の１次コイルへ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能な第１のスイッチング素子と、
前記第２の１次コイルの他端と接地点とを接続する第２の１次側接地線に介挿され、前記電源装置から前記第２の１次コイルへ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能な第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子の開閉と、前記第２のスイッチング素子の開閉と、のそれぞれを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
ａ－１）前記第１のスイッチング素子を閉状態にすることによって、前記第１の１次コイルに１次電流を流して充電する第１の充電制御と、
ａ－２）前記第２のスイッチング素子を閉状態にすることによって、前記第２の１次コイルに１次電流を流して充電する第２の充電制御と、
のいずれか一方を選択して実行した後、
ｂ）前記第１の充電制御または前記第２の充電制御にて閉状態とした前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子を開状態に切り替えて、前記２次コイルの一端に高電圧を誘起させることによって、前記点火プラグを放電させる放電制御
を実行し、
前記工程ａ－１）と前記工程ａ－２）とを、交互に選択する、点火装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関用の点火装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関用の点火装置には、電源装置から供給される低電圧を数千ボルトにまで昇圧する、点火コイルが使用される。点火コイルには、１次コイルと、２次コイルと、１次コイルと２次コイルとを電磁結合させるための鉄心と、が含まれる。また、１次コイル、２次コイル、および鉄心は、ケース内に収容され、ケース内の所定の位置に固定される。従来の点火コイルについては、例えば、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６１７０２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の点火コイル（１００）は、１次コイル、２次コイル、およびＩ字型の中心鉄芯（３０）とロの字型の外周鉄芯（４０）とを日の字型に組み合わせた鉄芯を有する（段落００２６）。また、点火コイル（１００）は、ケース（６０）内に収容され、ケース（６０）内には、電気的絶縁および各部材の物理的固定を実現するモールド樹脂（９０）が、ケース開口面（６２）付近まで充填される。また、１次コイル、２次コイル、および鉄芯は、ケース開口面（６２）付近に形成される樹脂面（９２）よりも低い位置に配置される（段落００３６）。また、ケース（６０）内には、１次コイルへ点火信号を供給するスイッチング素子およびリードフレームを絶縁樹脂モールドしたものからなるイグナイタ（８０）が備えられている（段落００３３）。

【0005】

一方、近年普及している高出力のレシプロエンジンに用いられるような、放電エネルギーの大きな点火コイルにおいては、１次コイルの充電時に、１次側に大きな電流が流れる。このため、１次コイルやイグナイタが大きく発熱し、これにより各部の溶損や不具合に繋がる虞がある。そこで、１次コイルやイグナイタに発生した熱を、効率良く放熱可能にするために、点火コイルの構造を工夫する余地がある。

【0006】

本発明の目的は、１次コイルやイグナイタが大きく発熱した場合でも、点火コイルの構造を工夫することによって、発生した熱を効率良く放熱可能にする技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、内燃機関用の点火装置であって、点火コイルと、イグナイタと、ケースと、樹脂部と、を有する。前記点火コイルは、１次コイルと、２次コイルと、前記１次コイルと前記２次コイルとを電磁結合させる鉄心と、を有し、点火プラグへ高電圧を供給する。前記イグナイタは、前記１次コイルに流れる電流を制御する。前記ケースは、前記点火コイルおよび前記イグナイタを収容しつつ、前記鉄心の一部を露出させる。前記樹脂部は、前記ケースの内部の隙間を埋める。前記鉄心のうちの前記樹脂部から露出する部位である露出部は、表面に凹凸形状を有する。前記鉄心は、複数の鋼板が積層されることによって形成される。前記露出部において、前記鋼板の厚み方向に直交する延伸方向の長さが長い前記鋼板と、前記延伸方向の長さが短い前記鋼板とが、前記厚み方向に交互に積層されることにより、前記凹凸形状が形成される。

【0008】

本願の第２発明は、第１発明の点火装置であって、前記鉄心は、中心鉄心と外周鉄心とを有する。前記中心鉄心は、前記１次コイルおよび前記２次コイルよりも径方向内側に位置し、軸方向に延びる。前記外周鉄心は、前記２次コイルよりも径方向外側に位置し、前記中心鉄心の軸方向の両端部を繋ぐ。前記露出部は、前記外周鉄心の一部である。

【0009】

本願の第３発明は、第１発明または第２発明の点火装置であって、前記露出部を覆う、カバーをさらに有する。前記カバーは、アルミニウム製であり、滑らかな外表面を有し、内表面において前記露出部に接触し、前記露出部と外部空間との間に介在する。

【0010】

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれか１発明の点火装置であって、前記１次コイルは、第１の１次コイルと、第２の１次コイルと、を含む。前記第１の１次コイルは、前記鉄心の周囲に第１の１次導線が巻回されることにより形成される。前記第２の１次コイルは、前記鉄心の周囲の、前記第１の１次コイルとは異なる位置に、第２の１次導線が巻回されることにより形成される。前記点火装置は、電源装置と、前記点火プラグと、をさらに有する。前記電源装置は、前記第１の１次コイルの一端と、前記第２の１次コイルの一端とに、それぞれ直流電圧を印加する。前記点火プラグは、前記２次コイルに誘起される高電圧に基づいて、ギャップにおいて放電することによって、燃料に点火する。前記イグナイタは、第１のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子と、制御部と、を有する。前記第１のスイッチング素子は、前記第１の１次コイルの他端と接地点とを接続する第１の１次側接地線に介挿され、前記電源装置から前記第１の１次コイルへ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能である。前記第２のスイッチング素子は、前記第２の１次コイルの他端と接地点とを接続する第２の１次側接地線に介挿され、前記電源装置から前記第２の１次コイルへ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能である。前記制御部は、前記第１のスイッチング素子の開閉と、前記第２のスイッチング素子の開閉と、のそれぞれを制御する。前記制御部は、ａ－１）前記第１のスイッチング素子を閉状態にすることによって、前記第１の１次コイルに１次電流を流して充電する第１の充電制御と、ａ－２）前記第２のスイッチング素子を閉状態にすることによって、前記第２の１次コイルに１次電流を流して充電する第２の充電制御と、のいずれか一方を選択して実行した後、ｂ）前記第１の充電制御または前記第２の充電制御にて閉状態とした前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子を開状態に切り替えて、前記２次コイルの一端に高電圧を誘起させることによって、前記点火プラグを放電させる放電制御を実行する。前記制御部は、前記工程ａ－１）と前記工程ａ－２）とを、交互に選択する。

【発明の効果】

【0011】

本願の第１発明～第４発明によれば、１次コイルやイグナイタに発生した熱を、鉄心の露出部の凹凸形状から外部空間へ、効率良く放熱することができる。また、鋼板の厚み方向に直交する延伸方向の長さが長い鋼板と短い鋼板とを、厚み方向に交互に積層して鉄心を形成することによって、容易に凹凸形状を形成することができる。

【0012】

特に、本願の第３発明によれば、１次コイルやイグナイタに発生した熱を、鉄心を介して、熱伝導性能および放熱性能の優れたカバーへ効率良く伝え、さらにカバーから外部空間へ効率良く放熱することができる。

【0013】

特に、本願の第４発明によれば、第１の１次コイルと第２の１次コイルとに、交互に１次電流を流して充電することによって、各１次コイルにて単位時間あたりに生じる発熱量を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る内燃機関用の点火装置の動作環境を模式的に示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る点火装置の斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る点火装置の縦断面図である。

【図4】第１実施形態に係る点火装置の縦断面図である。

【図5】第２実施形態に係る点火装置の縦断面図である。

【図6】第２実施形態に係る点火装置の縦断面図である。

【図7】第３実施形態に係る点火装置の縦断面図である。

【図8】第３実施形態に係る内燃機関用の点火装置の動作環境を模式的に示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0016】

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．点火装置の構成＞
まず、本発明の第１実施形態となる内燃機関用の点火装置１の構成について、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態に係る点火装置１の動作環境を模式的に示すブロック図である。なお、後述のとおり、本実施形態の点火装置１に含まれる点火コイル１０３の１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とは、互いに積層される方向に配置されるが、図１では、理解容易のため、これらを隣接させて図示している。

【0017】

本実施形態の点火装置１は、例えば、自動車等の車体１００に搭載され、内燃機関用の点火プラグ１１３に火花放電を発生させるための高電圧を印加する装置である。また、図１に示すように、車体１００には、当該点火装置１に加え、当該点火プラグ１１３と、電源装置１０２（バッテリ）と、ＥＣＵ１０１（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とが、備えられている。なお、広義の意味において、点火プラグ１１３と、電源装置１０２と、ＥＣＵ１０１とは、点火装置１に含まれると見ることもできる。

【0018】

点火プラグ１１３は、内燃機関の燃焼室で着火動作を実現するための装置である。点火プラグ１１３は、点火コイル１０３の後述する２次コイルＬ２の一端８２２に、導線１２１を介して電気的に接続される。点火プラグ１１３は、２次コイルＬ２の一端８２２と接地点（グランド１５１）との間に介挿される。点火プラグ１１３は、中心電極１４１と接地電極１４２とを有する。点火コイル１０３の２次コイルＬ２に高電圧が誘起され、この高電圧が中心電極１４１と接地電極１４２との間のギャップｄにおける絶縁破壊電圧を超えると、ギャップｄにおいて放電が起こり、火花が発生する。これにより、内燃機関に充填された燃料に点火される。すなわち、点火プラグ１１３は、２次コイルＬ２の一端８２２に誘起される高電圧に基づいて、ギャップｄにおいて放電することによって、燃料に点火する。

【0019】

電源装置１０２は、直流電力を充放電可能な蓄電池である。本実施形態では、電源装置１０２は、点火コイル１０３の後述する１次コイルＬ１の一端８１１に、導線である電源線１５０を介して電気的に接続される。電源装置１０２は、点火コイル１０３の１次コイルＬ１の一端８１１へ、電源線１５０を介して直流電圧を印加する。

【0020】

ＥＣＵ１０１は、車体１００のトランスミッションやエアバックの作動等を総合的に制御するコンピュータである。

【0021】

図２は、本実施形態に係る点火装置１の斜視図である。図２に示すように、点火装置１は、長手方向の長さが短手方向の長さよりも長い立体形状を有する。図３は、図２を長手方向に拡がる鉛直断面に沿って切断した、点火装置１の縦断面図である。図４は、図２を短手方向に拡がる鉛直断面に沿って切断した、点火装置１の縦断面図である。ただし、点火装置１の形状は、これに限定されない。また、図２～後述する図７では、説明容易のため、「鉛直方向」を定義しているが、点火装置１の製造時および使用時において、点火装置１が配置される向きは、これに限定されない。

【0022】

図１～図４に示すように、点火装置１は、点火コイル１０３、イグナイタ１０４、ケース１０５、樹脂部１０６、およびダイオード１１４を有する。なお、図１～図４では、いくつかの部材や、断面図におけるハッチングの一部の図示を省略している。

【0023】

また、図３に示すように、点火コイル１０３は、ボビン４０と、１次コイルＬ１と、２次コイルＬ２と、鉄心６０と、を有する。なお、以下の点火コイル１０３の説明においては、ボビン４０の中心軸Ｂｃと平行な方向を「軸方向」、ボビン４０の中心軸Ｂｃに直交する方向を「径方向」、ボビン４０の中心軸Ｂｃを中心とする周りに沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、当該「平行な方向」とは、略平行な方向も含むものとし、当該「直交する方向」とは、略直交する方向も含むものとする。また、上記の長手方向は、軸方向と略平行である。

【0024】

ボビン４０は、互いに連結可能な１次ボビン４１および２次ボビン４２を含む。１次ボビン４１および２次ボビン４２はそれぞれ、中心軸Ｂｃに沿って筒状に延びる。また、１次ボビン４１および２次ボビン４２の材料には、例えば、絶縁体である樹脂が用いられる。

【0025】

１次コイルＬ１は、１次ボビン４１の外周面に、導線が中心軸Ｂｃを中心とする周方向に百数十回程度巻回されつつ、径方向に複数層に亘って積層されることによって、形成される。以下では、１次ボビン４１に巻回される当該導線を、「１次導線８１」と称する。１次コイルＬ１の形成が完了した後、１次コイルＬ１の外周面を覆うように、２次ボビン４２が配置され、１次ボビン４１に連結される。そして、２次ボビン４２の外周面に、１次導線８１とは別の導線が、中心軸Ｂｃを中心とする周方向に１万回程度巻回されつつ、径方向に複数層に亘って積層されることによって、２次コイルＬ２が形成される。以下では、２次ボビン４２に巻回される当該別の導線を、「２次導線８２」と称する。

【0026】

このように、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とを互いに積層するように配置することによって、これらを含む点火コイル１０３全体を小型化できる。ただし、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とは、このように互いに積層されつつ巻回される場合のみでなく、図１のように互いに隣接しつつ配置されてもよい。

【0027】

鉄心６０は、中心鉄心６０１と外周鉄心６０２とが組み合わさった構造を有する。中心鉄心６０１および外周鉄心６０２はそれぞれ、鋼板９０（図４参照）が積層された積層鋼板により形成される。より具体的には、中心鉄心６０１は、鋼板９０である珪素鋼板を積層して形成したＩ字形状を有する。また、中心鉄心６０１は、１次ボビン４１の径方向内側の空間４１０に挿通される。すなわち、中心鉄心６０１は、１次コイルＬ１および２次コイルＬ２よりも径方向内側に位置し、軸方向に延びる。

【0028】

また、外周鉄心６０２は、鋼板９０である珪素鋼板を積層して形成したコの字形状を有する。外周鉄心６０２は、２次ボビン４２および２次コイルＬ２よりも径方向外側に位置し、中心鉄心６０１の軸方向の両端部を繋ぐ。これにより、鉄心６０は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とを電磁結合させる閉磁路構造を形成する。

【0029】

なお、一般に、珪素鋼板とは、鉄に珪素が数％程度混入されて、熱処理された鋼が、圧延されることによって形成された電磁鋼板である。ただし、本発明の鋼板９０には、珪素鋼板以外の鋼板が用いられてもよい。そして、鉄心６０は、複数の鋼板９０が積層されることによって形成されていればよい。

【0030】

また、詳細を後述するように、鉄心６０は、ケース１０５の内部に収容される。そして、ケース１０５の内部の隙間に後述する樹脂部１０６が形成された状態において、外周鉄心６０２の一部（上部）が、ケース１０５の外部（上側）に露出する。すなわち、ケース１０５は、鉄心６０の一部を外部空間へ露出させる。以下では、外周鉄心６０２のうち、樹脂部１０６から外部（上側）に露出する部位を、「露出部６０４」と称することとする。すなわち、露出部６０４は、鉄心６０のうちの樹脂部１０６から露出する部位であり、外周鉄心６０２の一部である。

【0031】

また、本実施形態では、図４における部分拡大図に示すように、外周鉄心６０２の露出部６０４においては、鋼板９０の延伸方向の長さが長い鋼板９０と、延伸方向の長さが短い鋼板９０とが、厚み方向に交互に積層される。ここで、「厚み方向」とは、鋼板９０の板厚の方向であり、「延伸方向」とは、鋼板９０の厚み方向に対して直交する方向である。また、「延伸方向」とは、樹脂部１０６から露出部６０４が突出する方向であり、本実施形態では、略鉛直方向である。また、以下では、延伸方向の長さが長い鋼板を「長鋼板９０１」と称し、延伸方向の長さが短い鋼板を「短鋼板９０２」と称する。図４の部分拡大断面図においては、理解容易のため、短鋼板９０２のみにハッチングを施している。

【0032】

これにより、外周鉄心６０２の露出部６０４の表面（鉛直方向上側を向く面）に、凹凸形状が形成される。すなわち、露出部６０４は、表面に凹凸形状を有する。このように、本実施形態では、延伸方向の長さの異なる鋼板９０を厚み方向に積層して外周鉄心６０２を形成することによって、露出部６０４の表面に容易に凹凸形状を形成することができる。ただし、外周鉄心６０２の露出部６０４において、長鋼板９０１と短鋼板９０２とが、厚み方向に複数枚ずつ交互に積層されてもよい。また、長鋼板９０１の枚数と短鋼板９０２の枚数とが変更されつつ、厚み方向に積層されてもよい。また、延伸方向の長さが長鋼板９０１および短鋼板９０２とは異なる別の鋼板９０が、合わせて厚み方向に積層されてもよい。

【0033】

また、図４に示すように、本実施形態の各鋼板９０は、鉛直方向に、かつ、短手方向に直交する長手方向に拡がる板状である。しかしながら、鋼板９０が拡がる方向は、これに限定されない。鋼板９０は、点火装置１が配置される場所の周辺の気流の向き等を考慮して配置されればよい。

【0034】

本実施形態では、当該凹凸形状において、複数の長鋼板９０１の端部が、それぞれ外部空間へ向かって突出する構造を有することにより、露出部６０４の表面積が大きくなる。これにより、当該凹凸形状が、放熱フィンとしての役割を果たす。この結果、後述のとおり、１次コイルＬ１やイグナイタ１０４に発生した熱を、導線１２３や鉄心６０を介して、露出部６０４の当該凹凸形状から外部空間へ、効率良く放熱することができる。この結果、各部の温度上昇を抑制でき、不具合の発生を抑制できる。

【0035】

さらに、中心鉄心６０１と外周鉄心６０２との２つの接続面のうちの１つには、１次コイルＬ１に発生した磁束と反対方向の磁束を磁路中に発生させるためのマグネット６０３が設けられている。

【0036】

上記のとおり、１次コイルＬ１の一端８１１には、電源装置１０２から延びる電源線１５０が接続される。１次コイルＬ１の他端８１２は、後述するイグナイタ１０４に接続される。イグナイタ１０４に制御されることによって、１次コイルＬ１の一端８１１に、電源装置１０２からの直流の低電圧が印加され、１次コイルＬ１に、次第に増加する１次電流が流れ始める。

【0037】

２次コイルＬ２の一端８２２は、点火プラグ１１３に接続される。２次導線８２の線径は、１次導線８１の線径よりも小さい。また、２次コイルＬ２における２次導線８２の巻き数は、１次コイルＬ１における１次導線８１の巻き数よりも多い。例えば、２次コイルＬ２における２次導線８２の巻き数は、１次コイルＬ１における１次導線８１の巻き数の、１００倍程度である。これにより、点火コイル１０３は、１次電流の遮断時に、電源装置１０２から供給される直流の低電圧の電力を、数千Ｖ～数万Ｖにまで昇圧する。すなわち、２次コイルＬ２には高電圧が誘起される。そして、２次コイルＬ２は、誘起された高電圧の電力を、点火プラグ１１３ヘと供給する。これにより、点火プラグ１１３において電気火花が発生し、燃料が点火される。

【0038】

なお、図１に示すように、２次コイルＬ２のうち、点火プラグ１１３が接続される一端８２２とは反対側の他端８２１は、導線１２２を介して電源装置１０２と電気的に接続される。本実施形態では、２次コイルＬ２の他端８２１は、電源線１５０と電気的に接続される。また、導線１２２には、ダイオード１１４が介挿される。ダイオード１１４は、２次コイルＬ２と直列に接続される。また、ダイオード１１４は、２次コイルＬ２の一端８２２から他端８２１へ向かう方向が順方向となるように配置される。

【0039】

これにより、後述する充電制御において、１次コイルＬ１に１次電流を流して充電する時（ＯＮ時）に、次第に増加する１次電流により２次コイルＬ２に誘起される電圧による誘導電流が、ダイオード１１４における逆方向に流れることが防止される。この結果、当該誘導電流が点火プラグ１１３へ流れることを防止できるため、点火プラグ１１３において、ＯＮ時、すなわち、異常タイミングにて、放電が起こることを抑制できる。

【0040】

なお、２次コイルＬ２の一端８２２と点火プラグ１１３とを接続する導線１２１には、点火コイル１０３内のイグニッションノイズを低減させるための、図示を省略した雑防抵抗が、さらに介挿されてもよい。

【0041】

イグナイタ１０４は、１次コイルＬ１と電気的に接続され、１次コイルＬ１に流れる電流を制御する半導体デバイスである。また、イグナイタ１０４は、ＥＣＵ１０１と電気的に接続され、ＥＣＵ１０１から信号（以下「ＥＳＴ信号」と称する）を受信する。イグナイタ１０４は、スイッチング素子７０と、駆動ＩＣ９１と、を有する。なお、イグナイタ１０４は、ＥＣＵ１０１の電子回路と一体化されていてもよい。

【0042】

スイッチング素子７０には、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられる。スイッチング素子７０は、１次コイルＬ１の他端８１２と、接地点（グランド１５２）と、を接続する導線１２３に介挿される。スイッチング素子７０のＣ（コレクタ）は、１次コイルＬ１の他端８１２に接続される。スイッチング素子７０のＥ（エミッタ）は、接地点（グランド１５２）に接続される。スイッチング素子７０のＧ（ゲート）は、駆動ＩＣ９１に接続される。

【0043】

これにより、スイッチング素子７０は、電源装置１０２から１次コイルＬ１へ流れる１次電流の通電または遮断の切り替えが可能となる。スイッチング素子７０が閉状態になると、電源装置１０２から１次コイルＬ１に１次電流が流れる。スイッチング素子７０が開状態になると、１次コイルＬ１に流れる１次電流が遮断される。ただし、スイッチング素子７０には、ＩＧＢＴの代わりに、ＭＯＳＦＥＴ等の他の種類のトランジスタが用いられてもよい。

【0044】

駆動ＩＣ９１は、ＥＣＵ１０１から受信するＥＳＴ信号に基づき、スイッチング素子７０の切り替えを制御する制御部である。駆動ＩＣ９１は、スイッチング素子７０に接続された論理デバイスを有する。論理デバイスには、例えば、論理回路、プロセッサ、ＣＰＬＤ（ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、またはＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等が含まれる。論理デバイスは、点火装置１を動作させて点火プラグ１１３に点火するための演算処理を行う。

【0045】

ケース１０５は、点火装置１の外形を形成し、点火コイル１０３およびイグナイタ１０４を含む各部を収容する、絶縁性を有する樹脂製の容器である。ケース１０５は、主収容部７１、コネクタ部７３、および固定部７４を有する。

【0046】

主収容部７１は、鉛直方向上向きに開口する凹形状を有する。以下では、主収容部７１の上部に位置する当該開口を「開口７００」と称する。また、主収容部７１の内側の空間を「内部空間７１０」と称する。内部空間７１０には、点火コイル１０３およびイグナイタ１０４が収容される。図３に示すように、点火コイル１０３は、点火コイル１０３の軸方向が、水平な長手方向を向いた状態で、ケース１０５の内部空間７１０に収容される。さらに、ケース１０５内の点火コイル１０３の隣には、イグナイタ１０４が配置される。また、点火コイル１０３およびイグナイタ１０４に繋がる導線等が適宜配置される。

【0047】

点火装置１の製造過程においては、内部空間７１０に点火コイル１０３およびイグナイタ１０４を含む各部が配置された状態で、各部を絶縁および固定するための熱硬化性のモールド樹脂（エポキシ樹脂）が流し込まれる。モールド樹脂は、内部空間７１０において、開口７００付近にまで充填される。これにより、モールド樹脂の硬化後、ケース１０５の内部の隙間を埋める樹脂部１０６が形成される。この結果、内部空間７１０において、点火コイル１０３およびイグナイタ１０４を含む各部が、適切な位置に保持される。

【0048】

また、上記のとおり、樹脂部１０６が形成された状態において、外周鉄心６０２の一部（上部）が、内部空間７１０よりも外側（上側）に露出し、露出部６０４が形成される。なお、上記のモールド樹脂が流し込まれる前段階において、外周鉄心６０２の表面のうち、露出部６０４における鉛直方向上側を向く面、中心鉄心６０１との接触面、およびマグネット６０３との接触面を除く部位が、キャップ７２に覆われる。キャップ７２には、例えば、樹脂部１０６と剥離し易いエラストマーが用いられる。これにより、樹脂部１０６が形成された後、１次コイルＬ１が発熱し、または冷却されることにより、各部が熱膨張または熱収縮した場合でも、クラックが発生することを抑制できる。

【0049】

主収容部７１の側部には、コネクタ部７３が形成されている。イグナイタ１０４から延びる導線１２３を含む配線や、１次導線８１から延びる電源線１５０は、コネクタ部７３の内部を介して、ケース１０５の外部まで引き出され、ＥＣＵ１０１や電源装置１０２に接続される。また、主収容部７１における、コネクタ部７３とは反対側の側部には、固定部７４が形成されている。固定部７４は、点火装置１をエンジンブロックに取り付けて固定するための、主収容部７１から略三角柱状に突出した部位である。

【0050】

＜１－２．点火装置の動作＞
続いて、点火装置１の動作について説明する。上記のとおり、１次コイルＬ１の一端８１１には、電源装置１０２から直流電圧が、電源線１５０を介して印加される。また、１次コイルＬ１の他端８１２は、スイッチング素子７０に接続される。また、駆動ＩＣ９１は、ＥＣＵ１０１から受信するＥＳＴ信号に基づき、スイッチング素子７０の切り替えを制御する。

【0051】

点火装置１を動作させる際は、まず、ＥＣＵ１０１から駆動ＩＣ９１へ送信されるＥＳＴ信号の信号レベルをＬからＨにする。すると、駆動ＩＣ９１は、ＥＳＴ信号に基づき、スイッチング素子７０を開状態から閉状態に切り替える。これにより、１次コイルＬ１を形成する１次導線８１に１次電流が流れ、１次コイルＬ１に電荷が充電される。なお、このような、１次コイルＬ１に１次電流を流して充電する工程を「充電制御」と称する。また、１次コイルＬ１に通電磁束が生じ、通電磁束に応じた磁界が鉄心６０へ作用する。

【0052】

また、鉄心６０を介して１次コイルＬ１と電磁結合された２次コイルＬ２の両端８２１，８２２において、相互誘導作用により、電位差（以下「ＯＮ時電圧」と称する）が生じる。本実施形態では、この時、２次コイルＬ２の一端８２２に掛かる電圧の最大値は正の値（例えば、数百Ｖ程度）となり、２次コイルＬ２の他端８２１に掛かる電圧の最小値は負の値（例えば、マイナス数百Ｖ程度）となる。なお、当該ＯＮ時電圧の最大値は、電源装置１０２から電源線１５０を介して１次コイルＬ１の一端８１１へ印加される直流電圧の電圧値（例えば、１２Ｖ）に、１次コイルＬ１の巻き数に対する２次コイルＬ２の巻き数の比率を掛けることによって、算出される。

【0053】

ここで、充電制御を行っている間、１次コイルＬ１やイグナイタ１０４が発熱することがある。特に、高出力のレシプロエンジンに用いられるような、放電エネルギーの大きな点火コイル１０３においては、１次側に大きな電流が流れ、１次コイルＬ１やイグナイタ１０４が大きく発熱する。しかしながら、本実施形態の点火装置１においては、鉄心６０の露出部６０４が外部空間へ露出し、かつ、凹凸形状を有することにより、放熱フィンとしての役割を果たす。このため、１次コイルＬ１やイグナイタ１０４に発生した熱を、導線１２３や鉄心６０を介して、露出部６０４の凹凸形状から外部空間へ、効率良く放熱することができる。これにより、各部の温度上昇を抑制でき、不具合の発生を抑制できる。

【0054】

また、上記のとおり、２次コイルＬ２の他端８２１と電源装置１０２とを接続する導線１２２において、ダイオード１１４が、２次コイルＬ２と直列に接続されている。ダイオード１１４は、２次コイルＬ２の一端８２２から他端８２１へ向かう方向が順方向となるように、配置されている。このため、１次コイルＬ１に１次電流を流した時に、２次コイルＬ２の他端８２１に掛かる電圧に対して、２次コイルＬ２の一端８２２に掛かる電圧が、大きな値になる場合でも、誘導電流（２次電流）が、電源装置１０２の側から２次コイルＬ２の他端８２１を介して一端８２２の側へ流れてしまうことを抑制できる。これにより、ＯＮ時電圧の発生時に、点火プラグ１１３において、異常タイミングにて、放電が起こることを抑制できる。

【0055】

充電制御を行った後、続いて、ＥＣＵ１０１から駆動ＩＣ９１へ送信されるＥＳＴ信号の信号レベルをＨからＬにする。すると、駆動ＩＣ９１は、スイッチング素子７０を閉状態から開状態に切り替えて、電源装置１０２から１次コイルＬ１へ流れる１次電流を遮断する。これにより、鉄心６０を介して１次コイルＬ１と電磁結合された２次コイルＬ２において、相互誘導作用により、誘導起電力が誘起される。本実施形態では、２次コイルＬ２の一端８２２に、負の高電圧が誘起される。この時、２次コイルＬ２の一端８２２に掛かる電圧値は、接地点（グランド１５１）に対して、マイナス数千Ｖ～数万Ｖに及ぶ。

【0056】

また、２次コイルＬ２の一端８２２に誘起される負の高電圧の絶対値は、点火プラグ１１３のギャップｄにおける絶縁破壊電圧を超える。これにより、点火プラグ１１３のギャップｄにおいて絶縁破壊が生じる。そして、接地点（グランド１５１）から、点火プラグ１１３の接地電極１４２を介して点火プラグ１１３の中心電極１４１へ向かい（図１参照）、さらに２次コイルＬ２を流れ、かつ、ダイオード１１４を順方向に流れる電流が生じる。

【0057】

この結果、点火プラグ１１３のギャップｄにおいて放電が起こることによって、火花が発生し、内燃機関に充填された燃料に点火される。すなわち、点火プラグ１１３は、２次コイルＬ２の一端８２２に誘起される負の高電圧に基づいて、ギャップｄにおいて放電することによって、燃料に点火する。なお、このようにスイッチング素子７０を開状態に切り替えて、１次コイルＬ１へ流れる１次電流を遮断し、２次コイルＬ２の一端８２２に高電圧を誘起させることによって、点火プラグ１１３のギャップｄにおいて放電させる工程を「放電制御」と称する。その後、２次コイルＬ２の一端８２２に誘起される負の高電圧の絶対値が、点火プラグ１１３のギャップｄにおける絶縁破壊電圧を下回ると、点火プラグ１１３のギャップｄにおける放電が終了する。

【0058】

＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同等の部分については、重複説明を省略する。また、第１実施形態と同等の構造を有する部材については、第１実施形態と同じ符号を付して説明するものとする。

【0059】

図５は、第２実施形態の点火装置１Ｂを、長手方向に拡がる鉛直断面に沿って切断した縦断面図である。図６は、第２実施形態の点火装置１Ｂを、短手方向に拡がる鉛直断面に沿って切断した縦断面図である。図５および図６に示すように、第２実施形態の点火装置１Ｂは、第１実施形態と同等の構成を有する点火コイル１０３、イグナイタ１０４、ケース１０５、樹脂部１０６、およびダイオード１１４に加えて、カバー１０７Ｂをさらに有する。カバー１０７Ｂは、滑らかな外表面１１７Ｂを有する。

【0060】

より具体的には、点火装置１Ｂの製造過程における、ケース１０５の内部にモールド樹脂が流し込まれる前段階において、外周鉄心６０２の一部がキャップ７２に覆われた状態で、さらに露出部６０４がカバー１０７Ｂに覆われる。ここで、露出部６０４における鉛直方向上側を向く面は、キャップ７２に覆われることなく、カバー１０７Ｂに直接覆われる。そして、カバー１０７Ｂは、外周鉄心６０２の側面およびキャップ７２に嵌合しつつ、周縁部においてモールド樹脂に埋設され、外周鉄心６０２およびキャップ７２と一体的に固定される。これにより、モールド樹脂の硬化後、カバー１０７Ｂは、その内表面１１８Ｂにおいて露出部６０４に接触しつつ、露出部６０４と外部空間との間に介在する。

【0061】

ただし、モールド樹脂を流し込んだ後段階において、外周鉄心６０２の露出部６０４をカバー１０７Ｂで覆うようにしてもよい。例えば、モールド樹脂の硬化後に、カバー１０７Ｂと外周鉄心６０２とを、圧入嵌合してもよく、または接着剤によって固定してもよい。このように、モールド樹脂の硬化後に外周鉄心６０２とカバー１０７Ｂとを嵌合または固定する場合には、カバー１０７Ｂがモールド樹脂に埋設されない。その結果、カバー１０７Ｂを起因とするモールド樹脂のクラックを抑制することができる。

【0062】

また、露出部６０４がカバー１０７Ｂに覆われることにより、露出部６０４が外気等から保護され、水分の浸入等が抑止される。また、カバー１０７Ｂは、高い放熱性能および熱伝導性能を有し、外周鉄心６０２から熱を効率良く発散させるための放熱部材である。これにより、１次コイルＬ１やイグナイタ１０４に発生した熱を、導線１２３や鉄心６０を介して、カバー１０７Ｂへ効率良く伝え、さらにカバー１０７Ｂから外部空間へ効率良く放熱することができる。これにより、各部の温度上昇を抑制でき、不具合の発生を抑制できる。

【0063】

特に、本実施形態のカバー１０７Ｂは、アルミニウム製である。このため、カバー１０７Ｂの放熱性能および熱伝導性能をより高めることができ、かつ、カバー１０７Ｂの製造コストを抑制できる。この結果、１次コイルＬ１やイグナイタ１０４に発生した熱を、導線１２３や鉄心６０を介して、より効率良くカバー１０７Ｂへ伝え、より効率良くカバー１０７Ｂから外部空間へ放熱することができる。ただし、カバー１０７Ｂは、金属製またはセラミック製で、放熱性能および熱伝導性能に優れた材料により形成されていればよい。

【0064】

また、上記のとおり、露出部６０４の表面には凹凸形状が設けられている。また、カバー１０７Ｂの内表面１１８Ｂにも、露出部６０４の凹凸形状に嵌合する凹凸形状が設けられている。これにより、露出部６０４とカバー１０７Ｂとの接触面積がより大きくなる。この結果、露出部６０４からカバー１０７Ｂへ、さらに効率良く熱を伝え、カバー１０７Ｂから外部空間へ、さらに効率良く放熱することができる。

【0065】

＜３．第３実施形態＞
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態および第２実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態および第２実施形態と同等の部分については、重複説明を省略する。また、第１実施形態および第２実施形態と同等の構造を有する部材については、第１実施形態および第２実施形態と同じ符号を付して説明するものとする。

【0066】

図７は、第３実施形態の点火装置１Ｃを、長手方向に拡がる鉛直断面に沿って切断した縦断面図である。図８は、第３実施形態に係る点火装置１Ｃの動作環境を模式的に示すブロック図である。図７および図８に示すように、本実施形態の点火コイル１０３Ｃにおいては、１次コイルＬ１として、第１の１次コイルＬ１１および第２の１次コイルＬ１２が設けられている。第１の１次コイルＬ１１は、鉄心６０Ｃの周囲に第１の１次導線８０１Ｃが巻回されることにより形成される。第２の１次コイルＬ１２は、鉄心６０Ｃの周囲の、第１の１次コイルＬ１１とは異なる位置に、第２の１次導線８０２Ｃが巻回されることにより形成される。また、電源装置１０２は、第１の１次コイルＬ１１の一端と、第２の１次コイルＬ１２の一端とに、それぞれ直流電圧を印加する。

【0067】

また、イグナイタ１０４Ｃは、第１のスイッチング素子７０１Ｃと、第２のスイッチング素子７０２Ｃと、駆動ＩＣ９１Ｃと、を有する。第１のスイッチング素子７０１Ｃは、第１の１次コイルＬ１１の他端と接地点（グランド１５２）とを接続する第１の１次側接地線１２４Ｃに介挿され、電源装置１０２Ｃから第１の１次コイルＬ１１へ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能である。第２のスイッチング素子７０２Ｃは、第２の１次コイルＬ１２の他端と接地点（グランド１５２）とを接続する第２の１次側接地線１２５Ｃに介挿され、電源装置１０２Ｃから第２の１次コイルＬ１２へ流れる１次電流の通電または遮断を切り替え可能である。駆動ＩＣ９１Ｃは、第１のスイッチング素子７０１Ｃの開閉と、第２のスイッチング素子７０２Ｃの開閉と、のそれぞれを制御する制御部である。

【0068】

本実施形態の駆動ＩＣ９１Ｃは、ａ－１）第１のスイッチング素子７０１Ｃを閉状態にすることによって、第１の１次コイルＬ１１に１次電流を流して充電する第１の充電制御と、ａ－２）第２のスイッチング素子７０２Ｃを閉状態にすることによって、第２の１次コイルＬ１２に１次電流を流して充電する第２の充電制御と、のいずれか一方を選択して実行した後、ｂ）第１の充電制御または第２の充電制御にて閉状態とした第１のスイッチング素子７０１Ｃまたは第２のスイッチング素子７０２Ｃを開状態に切り替えて、２次コイルＬ２の一端に高電圧を誘起させることによって、点火プラグ１１３を放電させる放電制御を実行する。また、駆動ＩＣ９１Ｃは、工程ａ－１）と工程ａ－２）とを、交互に選択する。

【0069】

すなわち、本実施形態では、第１の１次コイルＬ１１と第２の１次コイルＬ１２とに、交互に１次電流を流して充電した後、第１の１次コイルＬ１１および第２の１次コイルＬ１２のいずれかに充電された電荷を用いて、点火プラグ１１３を放電させる。このように制御することにより、各１次コイルＬ１１，Ｌ１２において単位時間あたりに充電される回数が低減される。この結果、各１次コイルＬ１１，Ｌ１２において単位時間あたりに生じる発熱量を抑制でき、これらの付近の各部の温度上昇を抑制できるため、不具合の発生をさらに抑制できる。

【0070】

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されない。

【0071】

本発明の点火装置は、自動車等の車両のみならず、発電機等の様々な装置や産業機械に搭載されて、内燃機関の点火プラグに電気火花を発生させて燃料を点火させるために使用されるものであればよい。

【0072】

上記の点火装置の細部の形状や構造は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更してもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0073】

１，１Ｂ，１Ｃ 点火装置
６０，６０Ｃ 鉄心
７０ スイッチング素子
８１ １次導線
８２ ２次導線
９０ 鋼板
９１，９１Ｃ 駆動ＩＣ（制御部）
１０１ ＥＣＵ
１０２，１０２Ｃ 電源装置
１０３，１０３Ｃ 点火コイル
１０４，１０４Ｃ イグナイタ
１０５ ケース
１０６ 樹脂部
１０７Ｂ カバー
１１３ 点火プラグ
１１７Ｂ （カバーの）外表面
１１８Ｂ （カバーの）内表面
６０１ 中心鉄心
６０２ 外周鉄心
６０４ 露出部
７０１Ｃ 第１のスイッチング素子
７０２Ｃ 第２のスイッチング素子
７１０ （ケースの）内部空間
８０１Ｃ 第１の１次導線
８０２Ｃ 第２の１次導線
９０１ 長鋼板
９０２ 短鋼板
Ｌ１ １次コイル
Ｌ１１ 第１の１次コイル
Ｌ１２ 第２の１次コイル
Ｌ２ ２次コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】