JP2002061560A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

内燃機関用点火コイル

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JP2002061560A
JP2002061560A JP2000250576A JP2000250576A JP2002061560A JP 2002061560 A JP2002061560 A JP 2002061560A JP 2000250576 A JP2000250576 A JP 2000250576A JP 2000250576 A JP2000250576 A JP 2000250576A JP 2002061560 A JP2002061560 A JP 2002061560A
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JP
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ignition
high voltage
diode
resistor
ignition coil
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JP2000250576A
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English (en)
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Hidesato Horii
秀聡 堀井
Rei Takada
玲 高田
Akikimi Nobutoki
明公 信時
Toshiyuki Kawatani
俊之 川谷
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Hanshin Electric Co Ltd
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Hanshin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、誤点火のない内燃機関の失火
検出機能を有する点火装置に関し、特に、ダイオードお
よび抵抗器とともに高電圧タワー部に収納された信頼性
が高く小型軽量の内燃機関用点火コイルを提案すること
が目的である。 【解決手段】 点火コイルとプレイグニッション防止用
高耐電圧ダイオードとそれに並列接続される失火検出用
のイオン電流を流すための抵抗器を高電圧タワーに配置
したものである。その高耐電圧ダイオードと抵抗器は点
火コイルと、点火プラグとに高電圧端子を介して接続さ
れる。高電圧タワーにおける配置は、高電圧端子に近接
して上記の高耐電圧ダイオードと抵抗器を配置し、これ
らに近接して点火コイルを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼を電気的に
開始させるための点火プラグを有する内燃機関の失火検
出装置に関するものであり、特に、点火プラグの電極間
におこる燃焼による導電性の変化を検出する機能を備え
た、信頼性が高く小型軽量の内燃機関用点火コイルに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】ガソリンエンジンの運転により排気ガス
に混じって排出される一酸化炭素や炭化水素などの有害
成分を酸化触媒や三元触媒で除去、減少させるシステム
が一般に使用されている。しかし、このシステムは、空
気と可燃ガスの混合気が確実に点火され燃焼している場
合は非常に有効に働いているが、点火ミスが連続的に発
生すると問題が生じる。通常は、酸化触媒や三元触媒の
温度は500℃程度であるが、燃焼の済んでいない混合
気が酸化触媒や三元触媒に達すると、ここで燃焼し、そ
れら触媒を800℃程度まで加熱してしまう。この場
合、触媒は損傷し、一酸化炭素や炭化水素などの有害成
分を除去、減少させる機能が低下してしまう。この様な
事態を素早く検知し、運転者に警報して、触媒のこの様
な機能低下を防止するために、内燃機関の失火検出装置
が使われている。
【0003】例えば、ガソリンエンジンに使用されてい
る酸化触媒や三元触媒の機能を保護するために未燃焼ガ
スの発生を監視する点火回路が、特開平4-19146
5号公報や特開平4-191466号公報に開示されて
いる。
【0004】図3は、その失火検出機能を有する点火回
路の第一の従来例を示している。図3の構成において、
その動作を以下に説明する。点火コイル301の一次コ
イル303の電流を断続するために、パワートランジス
タ306のベース電極306bに点火信号として、矩形
波が印加される。この矩形波の電位が高(H)レベルに
有るとき一次コイルに電流が流れ、低(L)レベルに有
るとき一次コイル303に電流は流れない。ここで、点
火信号がHからLに遷移する場合、流れていた一次電流
は遮断され、二次コイル304の端子間に約30kVの
高電圧が発生する。この高電圧は点火プラグ307に印
加され、点火プラグ307の電極307a-307b間
で火花放電が起こり、通常はこれで、燃焼室の混合気の
燃焼が開始される。また、混合気が燃焼することによ
り、電極307a-307b間のガスの一部はイオン化
され、導電性を持つようになる。この導電性を検出する
ことにより、燃焼が正常に行なわれたのかどうかの情報
を得ることができる。
【0005】また、点火装置が、高電圧発生器と配電器
と点火プラグと失火検出器とから成る場合について、高
耐圧ダイオードを配電器内に配置したイオン電流検出装
置が、特開平6-74136号公報に開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図3に示した
上述の未燃焼ガスの発生を監視する失火検出機能を有す
る点火装置では、点火信号がLからHに遷移する場合、
二次コイルに、点火信号がHからLに遷移する場合とは
逆極性の二次電圧が発生する。この値は、通常2kV程
度である。この電圧により、点火プラグに火花放電が生
じ、誤点火する場合があった。この様な場合、無駄な燃
焼が起こり、その分の燃料も無駄になっていた。
【0007】また、高耐圧ダイオードを配電器内に設け
た場合、その高耐圧ダイオードが振動に晒されることに
なり、装置の信頼性上、問題になる場合があった。
【0008】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
簡単な構成で、誤点火のない内燃機関の失火検出機能を
有する点火装置に関し、特に、ダイオードおよび抵抗器
とともに高電圧タワー部に収納された信頼性が高く小型
軽量の内燃機関用点火コイルを提案することが目的であ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明においては、プレ
イグニッション防止用高耐圧ダイオードに並列に接続し
た失火検出用のイオン電流を流すための抵抗器を用い
る。この際、上述のイオン電流検出装置の様に配電器内
に高耐圧ダイオードと抵抗器を設置すると、配電器の形
状が大きくなり不経済である。また、回転部分を持つ配
電器の場合は、ダイオードと抵抗器が振動する環境に置
かれることになり、その信頼性の低下の一因となってい
る。
【0010】そこで、信頼性が高く小型軽量の内燃機関
用点火装置を実現するために、点火コイルと高耐圧ダイ
オードとそれに並列接続される抵抗器を高電圧タワーに
配置したものである。このため、請求項1の発明は、失
火検出装置を有する内燃機関用点火装置において、一端
を点火コイルと、他端を高電圧出力端子を介して点火プ
ラグとに接続された高耐圧ダイオードと、該高耐圧ダイ
オードとに並列に接続された抵抗器とを設けた構成と、
該高耐圧ダイオードと該高耐圧ダイオードに並列に接続
された該抵抗器とを点火コイルの設けられた高電圧タワ
ー部に収納した構成と、を持つことを特徴としている。
【0011】また、高電圧タワーからの出力端子である
高電圧出力端子の近くに高耐圧ダイオードとそれに並列
接続される抵抗器を配置することにより、点火コイルか
らの出力を無駄な配線を用いること無く、高電圧出力端
子に導くことができ、小型化に効果がある。このため、
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明に加え、上記
の高耐圧ダイオードと該高耐圧ダイオードとに並列に接
続された上記の抵抗器との位置は、点火コイルより比較
的に高電圧タワー部の高電圧出力端子に隣接しているこ
とを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
1の配置図と図2のブロック図に基づいて詳細に説明す
る。ただし、図に用いる符号は、同様の機能を持つもの
については、同じ符号を用いるものとする。
【0013】本発明の例の内燃機関の失火検出装置は、
図2に示されているように、一次コイル3と二次コイル
4とを有する点火コイル1と、一次コイル3の第一の端
子に電流を供給する手段(バッテリ5)と、一次コイル
3の第二の端子から共通端子(アース端子)へ流す電流
を断続するスイッチ手段6と、二次コイル4の第一の端
子に接続したイオン電流検出部8と、二次コイル4の第
二の端子にN型半導体側を接続し、点火プラグ側にP型
半導体側を接続した高耐圧ダイオード10と、高耐圧ダ
イオード10に並列接続された抵抗器9と、高耐圧ダイ
オード10および抵抗器9に接続された点火プラグ7
と、イオン電流検出部8に接続された判別部11を有す
ることを特徴としている。
【0014】図2に示す点火コイル1の一次コイル3の
電流を断続するために、スイッチ手段であるパワートラ
ンジスタ6のベース電極6bに、点火信号として矩形波
が印加される。この矩形波の電位が高(H)レベルにあ
るとき一次コイルに電流が流れ、低(L)レベルにある
とき一次コイル3に電流は流れない。ここで、点火信号
がLからHに遷移する場合、電流I1が流れ始め、二次コ
イル4の電圧V2に、電圧V2onが現れる。V2on
の値は、通常2kV程度である。この電圧は、高耐圧ダ
イオード10で遮断され、点火プラグ7には流れない。
しかし、抵抗器9を通して点火プラグ7電圧が印加され
るが、抵抗器9は、1MΩ程度と大きいため、点火プラ
グ7での分圧は小さく、誤点火は発生しない。
【0015】次に、点火信号がHからLに遷移すると、
流れていた一次電流I1は遮断され、二次コイルの端子
間に、約30kVの電圧V2offが発生する。この高
電圧は、イオン電流検出部8、共通端子、点火プラグ
7、ダイオード10、二次コイル4をたどる回路により
点火プラグ7に印加され、点火プラグ7の測電極7bか
ら中心電極7aに流れる電流で火花放電が起こり、通常
はこれで、燃焼室の混合気の燃焼が開始される。この
際、ダイオード10に流れる電流はダイオードの順方向
になるため、ここでのエネルギー損失は殆ど発生しな
い。また、混合気が燃焼することにより、電極7a-7
b間のガスの一部はイオン化され、導電性を持つように
なる。この導電性により、二次コイル4、抵抗器9、点
火プラグ7、共通端子、イオン電流検出部8、二次コイ
ル4をたどる回路により、イオン電流が検出され、判別
部11により失火の有無が判別される。
【0016】以上述べたように、この実施形態では、二
次コイル4の第一の端子に接続したイオン電流検出部8
と、二次コイル4の第二の端子にN型半導体側を接続
し、点火プラグ側にP型半導体側を接続した高耐圧ダイ
オード10と、高耐圧ダイオード10に並列接続された
抵抗器9と、高耐圧ダイオード10および抵抗器9に接
続された点火プラグ7と、イオン電流検出部8に接続さ
れた判別部11を有する構成において、特に高耐圧ダイ
オード10を用いたことにより、点火プラグ7に流れる
スパーク電流の方向を特定の方向のみにすることがで
き、誤点火を防止することができるようになった。ま
た、抵抗器9をを用いたことにより、失火を検出するた
めのイオン電流を流すことができる様になり、上記の誤
点火の防止に加えて失火の判定もできるようになった。
【0017】図1にダイオード10とそれに並列に設け
た抵抗器9の実装形態を示す。図1に上記のダイオード
と抵抗器と点火コイルとが実装された高電圧タワーを示
す。図1(a)はその平面図であり、図1(b)はその
断面図である。この高電圧タワーは、配電器の様に回転
する部分が無く、従って配電器よりも振動が少ないた
め、ダイオードや抵抗器の信頼性を低下する要因が少な
いことは明らかである。また、その高電圧出力端子と、
ダイオードや抵抗器の対と、点火コイルを直線状に配置
し、することによって、高電圧出力端子に隣接してダイ
オードや抵抗器が設置され、さらにこれに隣接する様に
点火プラグが設置されることによって、最短の配線で回
路を構成することができる様になり、漏電を防ぐための
充填材の使用を減らすことができ、小型化を図りやすく
なった。
【0018】上記の高電圧タワーと点火プラグとを直接
電気配線する場合の接続の様子を図4に示す。図4は、
ダイオードと抵抗の並列接続から接続用金具を介して金
属スプリングの一端に電気的に接続し、その他端に、点
火プラグを電気的に接続した様子を示している。この構
成は、振動によっておこる配線はずれや断線という問題
を軽減できるという利点がある。
【0019】
【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。
【0020】請求項1に記載の発明では、ダイオードや
抵抗器に与える振動が少なくなったので、装置の信頼度
を改善することができた。
【0021】また、請求項2に記載の発明では、最短の
配線としたので、その分、小型化ができる様に成った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の望ましい実施形態を示す高電圧タワー
部の配置図で、(a)は、上部から見た概略図で、
(b)は、(a)のB-B間の断面の該略図である。
【図2】本発明の望ましい実施形態を示すブロック図で
ある。
【図3】失火検出機能を有する点火回路の従来例を示す
ブロック図である。
【図4】高電圧タワーと点火プラグとを直接電気配線す
る場合の接続の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
1 点火コイル 2 鉄心 3 一次コイル 4 二次コイル 5 バッテリ 6 パワートランジスタ 6b パワートランジスターのベース 7 点火プラグ 7a 中心電極 7b 側電極 8 イオン電流検出部 9 抵抗器 10 高耐圧ダイオード 11 判別部 12 配電器 13 高電圧出力端子 14 一次端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 38/12 H01F 31/00 501L 501K (72)発明者 信時 明公 兵庫県神戸市灘区都通2丁目1番26号 阪 神エレクトリック株式会社内 (72)発明者 川谷 俊之 兵庫県神戸市灘区都通2丁目1番26号 阪 神エレクトリック株式会社内 Fターム(参考) 3G019 BA01 CA02 CD06 FA04 FA05 GA16 KC08 LA05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 失火検出装置を有する内燃機関用点火装
    置において、一端を点火コイルと、他端を端子を介して
    点火プラグとに接続された高耐圧ダイオードと、該高耐
    圧ダイオードとに並列に接続された抵抗器とを設けた構
    成と、該高耐圧ダイオードと該高耐圧ダイオードに並列
    に接続された該抵抗器とを点火コイルの設けられた高電
    圧タワー部に収納した構成と、を持つことを特徴とする
    内燃機関用点火コイル。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関用点火コイル
    において、上記の高耐圧ダイオードと該高耐圧ダイオー
    ドとに並列に接続された上記の抵抗器との位置は、点火
    コイルより比較的に高電圧タワー部の高電圧出力端子に
    隣接していることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
JP2000250576A 2000-08-22 2000-08-22 内燃機関用点火コイル Pending JP2002061560A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6883509B2 (en) 2002-11-01 2005-04-26 Visteon Global Technologies, Inc. Ignition coil with integrated coil driver and ionization detection circuitry
US7063079B2 (en) 2002-11-01 2006-06-20 Visteon Global Technologies, Inc. Device for reducing the part count and package size of an in-cylinder ionization detection system by integrating the ionization detection circuit and ignition coil driver into a single package
US7376393B2 (en) 2001-12-12 2008-05-20 Fujitsu Ten Limited Communication control method in wireless data communication network

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Effective date: 20030902