クルマの進化を支える！開磁路鉄心型点火コイルとは？
車を知りたい
先生、「開磁路鉄心型点火コイル」って、閉磁路に比べて効率が悪いのに、なんで使われているんですか？
自動車研究家
いい質問ですね。確かに開磁路鉄心型は、閉磁路に比べて効率は劣るんです。しかし、閉磁路型よりもコンパクトにできるという利点があるため、広く使われるようになりました。
車を知りたい
コンパクトだと、何かいいことがあるんですか？
自動車研究家
そう！ 例えば、DOHCエンジンみたいにエンジンの構造が複雑になってくると、点火プラグの位置に制約が出てきます。そこで、コンパクトな開磁路鉄心型点火コイルが役に立つわけです。さらに、スティック状にすることもできるので、より柔軟に配置できるようになりました。
開磁路鉄心型点火コイルとは。
「開磁路鉄心型点火コイル」とは、自動車の点火コイルの一種です。従来のループ状ではなく、棒状の鉄心に1次コイルと2次コイルを巻きつけた構造をしています。磁路が途切れるため、閉ループ型に比べて効率は劣りますが、その分、取り付けやすさに優れています。この利点から普及が進み、DOHCエンジンなどでは、プラグホールに収まるようスティック状に進化しました。さらに、外側に鉄製の筒状カバーを設け、閉磁路とすることで効率向上を実現したスティック型点火コイルも登場しています。
点火コイルの基本：エンジンのスパークを生み出す立役者
自動車のエンジンルームをのぞくと、必ずといっていいほど見かけるのが「点火コイル」です。一見すると地味な部品ですが、エンジンを動かすために必要不可欠な「火花」を生み出す、重要な役割を担っています。
ガソリンエンジンの燃焼プロセスでは、シリンダー内に噴霧された混合気に「火花」を与え、爆発・膨張させることでピストンを動かします。この「火花」を生み出す装置こそが点火コイルなのです。
点火コイルは、電磁誘導の原理を利用して、バッテリーの電圧（12V）を数万Vまで昇圧します。この高電圧がスパークプラグに送られ、混合気に火花を飛ばすことでエンジンの燃焼を促します。
つまり、点火コイルはエンジンにとって無くてはならない存在と言えるでしょう。
開磁路鉄心型の特徴：効率と装着性を両立
従来の点火コイルに比べ、開磁路鉄心型は、高い点火性能を維持しながら小型化を実現できることが大きな特徴です。これは、磁路の一部を開くという独自の構造によるものです。この構造により、鉄心内部でのエネルギー損失を低減し、電流を効率的に磁気エネルギーに変換することができます。その結果、従来型と同等の出力性能を保ちつつ、コイルの小型化が可能となります。
この小型化は、自動車の限られたエンジンルーム空間において、様々なセンサーや部品の配置の自由度を高める上で大変重要です。また、近年増加傾向にある直噴エンジンとの相性も良く、高出力化と省スペース化の両立に貢献しています。
閉磁路鉄心型との比較：それぞれのメリット・デメリット
自動車のエンジンにおいて、スパークプラグに点火するための高電圧を発生させる点火コイルは、その構造によって大きく「閉磁路鉄心型」と「開磁路鉄心型」の2種類に分けられます。ここでは、従来型の閉磁路鉄心型と比較しながら、開磁路鉄心型のメリット・デメリットについて解説していきます。
閉磁路鉄心型は、鉄心をコイルが巻き付くように囲った構造をしており、磁束の漏れが少なく、エネルギー効率が高いというメリットがあります。しかし、構造上どうしても大型化してしまうこと、そして材料コストがかさんでしまうことがデメリットとして挙げられます。
一方、開磁路鉄心型は、鉄心がコイルの外側に配置された構造をしており、閉磁路鉄心型と比較して小型軽量化が可能です。また、材料コストも抑えられるため、近年多くの自動車メーカーで採用が進んでいます。ただし、開磁路鉄心型は、構造上どうしても磁束が漏れやすく、エネルギー効率が低下してしまうというデメリットがあります。しかし、近年では、材料技術やコイルの巻き方などを工夫することで、エネルギー効率の向上も実現しつつあります。
このように、開磁路鉄心型は、従来型の閉磁路鉄心型と比較して、小型軽量化、低コスト化を実現した一方で、エネルギー効率の面では課題を抱えていました。しかし、技術革新によりその課題も克服されつつあり、自動車の進化に大きく貢献しています。
DOHCエンジンとの相性：コンパクト化で高性能を実現
DOHCエンジンは、従来のSOHCエンジンに比べて、吸排気効率の向上や高回転化を実現できる一方、シリンダーヘッドが複雑化する傾向にあります。 そのため、点火プラグ周辺のスペースが限られてしまい、従来型の点火コイルでは設置スペースの確保が課題となっていました。 しかし、開磁路鉄心型点火コイルは、そのコンパクトな構造から、DOHCエンジンの限られたスペースにも容易に設置することが可能です。これは、DOHCエンジンのポテンシャルを最大限に引き出し、高性能化に貢献する上で大きなメリットと言えるでしょう。
進化する点火コイル：さらなる高効率化と未来への展望
近年、自動車業界では燃費向上や排ガス規制への対応など、環境性能に対する関心がますます高まっています。そうした中で、エンジンの点火システムにおいて重要な役割を担う点火コイルにも、さらなる進化が求められています。
従来の閉磁路鉄心型に代わり、近年注目されているのが開磁路鉄心型点火コイルです。この新型コイルは、従来型に比べてエネルギー損失を抑え、より高い電圧を発生させることが可能です。その結果、エンジンの燃焼効率が向上し、燃費の向上や排ガス低減に貢献します。
開磁路鉄心型点火コイルの登場は、自動車の環境性能向上に大きく貢献する技術革新と言えるでしょう。そして、さらなる高効率化、小型化、低コスト化など、進化の可能性はまだまだ秘められています。
今後の研究開発によって、より高性能な点火コイルが登場することで、将来の自動車は、環境性能と走行性能をさらに高い次元で両立していくことが期待されます。