JP2002523674A

JP2002523674A - パルス発生用電子回路構成

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Publication number: JP2002523674A
Application number: JP2000566573A
Authority: JP
Inventors: アルノルト，ベルナー
Original assignee: アルノルト，ベルナー
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2002-07-30
Also published as: AU5853099A; AU746610B2; WO2000011346A1; DE19838051A1; BR9913173A; EP1105643A1; CN1319163A

Abstract

(57)【要約】本発明は、特に内燃エンジンにおいて点火スパークを発生するために電流／電圧パルスを発生するための方法、及びそのための電子回路に関する。該回路は、直流電圧源（１）、直流電圧源（１）の極（２、３）に特に、これから距離を置いて接続される少なくとも１つの充電アキュムレータ（４）、特に第一のコンデンサ（４）、少なくとも１つの制御可能なスイッチング素子（５）及び発生するパルスにより制御される少なくとも１つの装置（６）を備える。前記回路は、また、少なくとも１つのスイッチング素子（５）、特に制御可能なスイッチング素子（５）及びパルス制御の装置（６）と直列に接続される少なくとも１つの他のアキュムレータ（７）、特に第二のコンデンサ（７）も備える。このようにして、前記回路を、少なくとも１つのスイッチング素子を通じて充電アキュムレータ（４）の極（２、３）に接続することができる。他のアキュムレータ（７）のうち少なくとも１つの充電／放電プロセス中に電気出力を前記装置（６）に伝送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔技術分野〕本発明は、直流電圧源、該直流電圧源の極に接続される少なくとも１つの充電
エネルギー・アキュムレータ、特に第一のコンデンサ、少なくとも１つのパイロ
ット／トリガ可能スイッチング素子および発生したパルスによって操作される少
なくとも１つの装置を備える、電流／電圧パルス発生用の電子回路構成に関する
ものである。

【０００２】〔背景技術〕この種の回路構成は、特に、例えば燃焼エンジンにおいて混合気体を点火する
ために点火スパークを発生するためのパルスの生成に使用される。別の応用は、例えば、レーザー・ダイオードのパルス操作を可能にするものま
たはリラクタンス・モーターをパイロットまたは駆動／トリガするものである。
一般的に言って、この種の回路構成は、どのような種類のものでも装置が電流ま
たは電圧パルスによって操作される場合にはいつでも採用できる。個々の用途に
応じて、パルスは低電圧または高電圧パルスとすることができる。

【０００３】特に点火スパークの発生に関しては、例えば脈動的にエネルギー蓄積コンデン
サを充電しその後変圧器の一次巻線を通じてサイリスタなどパイロット／トリガ
可能スイッチング素子を使って充電プロセス中蓄積された電荷を短絡する方法が
一般的に知られている。この短絡により発生する電流／電圧パルスは、変圧器に
おいてキロボルト程度に昇圧されるので、電圧を変圧器の二次コイルでタップで
き、これにより、スパークが電気アーク・ギャップ例えばスパーク・プラグにア
ークを形成することができる。このスパークは、その後、エンジンの燃焼室の混
合気体を点火する役割を果たす。

【０００４】コンデンサのパルス状放電について説明される原理に従って機能する回路は、
例えば米国特許第5 245 965号および欧州特許第0 378 714号により既知である。この種の回路は、全て、エネルギー蓄積コンデンサの充電時間が放電時間に比
べて相対的に長いという共通の欠点を有する。すなわち、各点火パルスにより最
大限の点火エネルギーを与えるという要件のために、達成可能なパルス・シーケ
ンスが上限で限定される。

【０００５】例えば、６気筒自動車のエンジンにおいて、最高６０００ｒｐｍのために１秒
あたり３００の点火パルスが必要とされるとする。言い換えると、３．３ミリ秒
ごとに点火パルス１つを発生しなければならない。このように１から１．５ミリ
秒までの間の短いエネルギー蓄積コンデンサの充電時間が要求されるため、必要
とされるエネルギー源は非常に低い内部抵抗を有し、回路と結合して高電力を供
給しなければならない。

【０００６】既知の点火システムのさらなる短所は、エネルギー蓄積コンデンサの放電プロ
セスにおいて点火スパークを発生するので、スパーク発生後このようにして形成
される電気アークにそれ以上エネルギーを送ることができないので、スパークの
持続時間が通常わずか１００−３００μ秒にすぎないことである。特に燃焼エン
ジンの部分負荷作動において、このことは、特に不完全燃焼およびより多くの汚
染物質の排出を導く可能性がある。

【０００７】本発明の目的は、本発明に従った回路を例えば点火システムに使用するとき、
点火スパーク発生後定常電気アークにエネルギーを持続的に送って、非常に変動
的な燃焼条件においても、例えばスタートアップ中または全負荷中にクリーンな
低排出燃焼を行えるように、パルス発生後この回路により操作される装置にエネ
ルギーを持続的に送ることができるエネルギー効率のよい電流／電圧パルス発生
用の電子回路を提供することである。本発明のさらなる目的は、最大限のエネル
ギー離脱時でも従来の回路より高いパルス周波数を可能にすることである。

【０００８】〔発明の概要〕この問題は、本発明により、特に第一のコンデンサとして開発され、直流電圧
源（例えば、バッテリー）に接続される少なくとも１つの充電エネルギー・アキ
ュムレータの他に、電子回路が、少なくとも１つのさらなるエネルギー・アキュ
ムレータ、特に少なくとも１つのスイッチング素子、特にパイロット／トリガ可
能なスイッチング素子およびパルス操作される装置と直列に接続され、少なくと
も１つのスイッチング素子を通じて充電エネルギー・アキュムレータの極と接続
できる第二のコンデンサを備えて、これにより、少なくとも１つのさらなるエネ
ルギー・アキュムレータの充電及び／又は放電プロセスにおいて電力を前記装置
に伝送することができるようにして解決される。

【０００９】この種の回路構成は、充電エネルギー・アキュムレータ、すなわち特に第一の
コンデンサの電荷が所望の接続装置を通じてさらなるエネルギー・アキュムレー
タ、例えば第二のコンデンサに送られるように、スイッチング素子のパイロット
／トリガ後パルスを発生できるようにする。第一の望ましい実施形態に従って、エネルギー・アキュムレータまたは付加的
エネルギー・アキュムレータに伝送される電荷は、例えば、持続的パルス発生の
ために充電エネルギー・アキュムレータとさらなるエネルギー・アキュムレータ
のうち１つまたはそれ以上との間の電位差を増加させるために使用することがで
きる。

【００１０】このために、回路は、１つまたはそれ以上のエネルギー・アキュムレータの極
性が切換え可能であるように設計される。エネルギー・アキュムレータは充電エ
ネルギー・アキュムレータおよび上記のさらなるエネルギー・アキュムレータの
うちの１つまたはそれ以上のどちらも可能である。スイッチオーバーは、回路構成の電気回路内において電流の流れの方向におけ
る１つまたはそれ以上のエネルギー・アキュムレータの接続極の順番を反転でき
ることにより簡単に行うことができる。この切換え可能性／反転可能性により、
切換え可能エネルギー・アキュムレータに存在する電荷の極性を、他のエネルギ
ー・アキュムレータに対して相対的に変化させることができる。

【００１１】充電エネルギー・アキュムレータからさらなるエネルギー・アキュムレータへ
のパルス状の電荷移動中、さらなるエネルギー・アキュムレータを最大で充電エ
ネルギー・アキュムレータの電圧まで充電することができる。電荷が移送された
ら、一般的に言って、さらなるエネルギー・アキュムレータの電荷が散逸しない
限り、充電エネルギー・アキュムレータとさらなるエネルギー・アキュムレータ
の間の電位差がなくなる。

【００１２】上に説明したスイッチオーバーのため、充電エネルギー・アキュムレータとさ
らなるエネルギー・アキュムレータの間の電位差は、スイッチオーバー後、最大
で、充電エネルギー・アキュムレータに存在する電圧の二倍に相当する。スイッチの作動により、パルス状の電荷移動が発生する場合、装置は人工的に
上げられた電圧で、従ってより高い電力消費量で操作することができる。等電位
化が生じた後、エネルギー・アキュムレータの極性は、次のパルスを発生するた
めに再びスイッチオーバーされる。

【００１３】充電エネルギー・アキュムレータとさらなるエネルギー・アキュムレータの間
の完全な等電位化が実際に生じるか否かは、充電時定数およびスイッチオーバー
のタイミングに大きく依存しており、スイッチオーバーのタイミングは、装置を
操作する際の所望のパルス周波数に依存する。従って、電圧増加の規模はこれら
のパラメータの関数であり、さらにエネルギー・アキュムレータからパルス操作
の装置にどの程度の電荷が追加的に供給されるかに依存する。数十％の電圧増加
が現実的である。

【００１４】パルス操作される装置は、従って、充電エネルギー・アキュムレータの電圧よ
り大きい電圧で単純に操作することができるので、より低い作動電圧で充分とす
ることができる。電圧増加は、さらなるエネルギー・アキュムレータの少なくとも１つの初期充
電後しか可能でないので、最初の充電プロセス中電荷がパルス操作の装置を流れ
なければさらに有利である。これは、例えば、バイパス回路により実現すること
ができ、電荷がパルス操作される装置を流れると最初のパルスの電圧で装置を安
全に操作することが保証できない場合にはこれが必要となる可能性がある。しか
し、バイパス回路は、通常は非常に高い容量を有する充電エネルギー・アキュム
レータが電圧源から高い充電時定数で充電され、かつこのエネルギー・アキュム
レータの最初の充電と同時に、さらなるエネルギー・アキュムレータも同様に高
い時定数で充電することができる場合には、不要とすることができる。この場合
、パルスは発生せず、さらなるエネルギー・アキュムレータは装置を通じて低速
で充電される。

【００１５】回路において所望の数のエネルギー・アキュムレータの切換えが可能であるこ
とは、インダクタンスを有する装置が使用されるとき、例えば発生パルスのマイ
ナスの半波長における減少磁界の結果相互誘導電圧が生じる場合、相互インダク
タンス電圧を使用して共鳴装置の効果的な交流電圧パルス操作を実現するために
装置およびエネルギー・アキュムレータに存在する全ての部分電圧を最大加算的
直列で接続できる、というさらなる利点を呈する。

【００１６】さらに、上記のエネルギー・アキュムレータは、単なるアキュムレータ素子で
あるだけでなく、１つの配列、特にコンデンサなどアキュムレータ素子の直列及
び／又は並列接続であるうることに言及しておかなければならない。代替のまたは同時的実施形態において、さらなるエネルギー・アキュムレータ
に伝送される電荷は、最初のパルス発生後、その後のパルスを発生するためある
いはパルス操作の装置に直流または交流エネルギーの形で追加的エネルギーを供
給するために使用することもできる。このようにして供給されるエネルギー・ア
キュムレータのうち少なくとも１つは、その充電プロセスおよび放電プロセスの
両方においてパルス操作の装置にエネルギーの全部または一部を供給する。

【００１７】特に燃焼エンジンの点火システムの例において、本発明に従った電子回路を使
用するために、発生したアークにより多くのエネルギーを供給するかまたは次の
スパークを発火することができる。従って、追加的エネルギー・アキュムレータ
の充電および放電の両方において点火スパークを発生でき、次の点火スパーク前
に完全な充電／放電サイクルが経過するまで待つ必要がないので、スパークの持
続時間が調節可能であるか、またはエンジンの最大速度を増大できる。

【００１８】本発明による配列において、回路構成がさらなるエネルギー・アキュムレータ
の各々の充電用の電気回路および放電用の電気回路の両方を有し、これが特に相
互に異なれば、さらに有利である。この場合、さらなるエネルギー・アキュムレ
ータの各々は、両方の電気回路の一部を形成する電気回路の部分に配列されなけ
ればならない。さらに、パルス操作の装置も充電電気回路および放電電気回路の
両方に位置する電気回路部分に配列される場合、さらなるエネルギー・アキュム
レータのうち１つの充電プロセスおよび放電プロセスの両方において、非常に簡
単に、伝送される電荷がパルス操作の装置を通過してこれをパイロットするよう
にできる。

【００１９】上に説明する配列において、さらなるエネルギー・アキュムレータのうち１つ
またはいくつかのエネルギー・アキュムレータの充電および放電の両方において
電荷が同じ方向に装置をパルス状に通過すれば、特に有利である。これによって、パルス操作の装置の極性が充電プロセスおよび放電プロセスの
両方において同じままであることが保証される。

【００２０】その代わりに、第一のパルス操作の装置を充電回路の中に配置し、第二のパル
ス操作の装置を放電回路の中に配置することができる。この種の配列は、１つま
たはそれ以上のエネルギー・アキュムレータの充電および放電中様々なパルス操
作の装置をパイロット／駆動することを可能にする。例えば、この場合、リラク
タンス・モーターまたは他のモーターの異なる通電巻線を次々にパイロットする
ことが考えられる。当然、各々の場合にさらなる装置を充電回路および放電回路
に配置することができる。

【００２１】また、１つの応用においては、さらなるエネルギー・アキュムレータの充電サ
イクル中に第一のスパーク・プラグを発火させ、同じエネルギー・アキュムレー
タの放電サイクル中第二のスパーク・プラグを発火させることが考えられる。別
の応用においては、例えばレーザー・ダイオード配列において単一のレーザー・
ダイオードの反復周波数を下げることができるように異なるレーザー・ダイオー
ドをパルスにより交互にパイロット／トリガすることができる。これは、ダイオ
ードまたはパルス操作の装置一般の寿命にプラスの効果を持つ。

【００２２】各場合において充電および放電回路が少なくとも１つできれば２つの開閉素子
を有し、これらが特にパイロット／トリガ可能であれば、特に有利である。パイ
ロット／トリガ可能スイッチング素子を使えば、さらなるエネルギー・アキュム
レータのパルス状充電と放電を交互に行うことが可能である。パイロット／トリ
ガは、例えばプログラム可能にすることができ、特にモーター／エンジン電子制
御システムにより実施することができる。

【００２３】この場合、エネルギー・アキュムレータの充電および放電の両方において電流
が常に同じ方向にパルス操作の装置を流れる場合、エネルギーを一定の極性でさ
らにパルス操作の装置に供給することができる。交互のサイクルでパルス操作の装置にさらに供給されるエネルギーの量は、本
発明による回路構成により変動させることができる。これは、エネルギー・アキ
ュムレータの充電と放電の間で、充電限界または放電限界に達する前にスイッチ
オーバーが生じることにより可能になる。供給されるエネルギーは、エネルギー
・アキュムレータの中の電荷が充電限界または放電限界に接近した程度の関数と
して調節できる。従って、エネルギーの量は、主に、スイッチオーバーの時点に
エネルギー・アキュムレータに存在する電圧の差から生じる。

【００２４】従って、最大エネルギー供給は、スイッチオーバーの時点に充電限界または放
電限界に達するとき与えられる。燃焼エンジンの点火において本発明による回路構成を応用する場合、これは、
電気アークがまず高電圧発火パルスにより発生し、その後、定常電気アークを使
って、エネルギー・アキュムレータの充電と放電を交互に行うことによりエネル
ギー供給を支配的な電気アーク条件に適合させることができることを意味する。
特に希薄混合エンジンにおいてまたは燃焼室に強い乱れが生じる場合、より大き
いエネルギーを電気アークに供給できれば有利である。

【００２５】例えば最適なエネルギー供給のために電荷が充電および放電中パルス操作の装
置を常に同じ方向に流れるようにするために、各電気回路における電荷の流れの
経路を、例えばダイオードにより決定することができる。このために、１つの望
ましい実施形態においては、整流器配列をエネルギー・アキュムレータと直列に
配置し、パルス操作の装置を前記の整流器配列の直流電圧タッピング点の間に配
置することができる。

【００２６】方向を決定するために使用されるダイオードはレーザー・ダイオードとするこ
とができるので、本発明による回路構成を使って、レーザー・ダイオードを付加
的なパルス操作の装置と簡単に組み合わせることが可能になる。複数のダイオードを使用することができるので、例えば、充電および放電プロ
セス中異なる光のスペクトルが放射されるように異なる放射スペクトルを持つレ
ーザー・ダイオードを選択することができる。

【００２７】ダイオード使用の対案として、パイロット／トリガ可能スイッチング素子によ
り各電気回路における電荷の流れの経路を決定することも可能である。例えばエ
ネルギー・アキュムレータの充電プロセス中、エネルギー・アキュムレータの充
電回路に配置される全てのパイロット／トリガ可能スイッチはまず閉じられ、同
時に放電回路に配置される全てのスイッチは開かれる。その後、パイロット／ト
リガ可能スイッチを交互に開閉して、充電と放電を交互に行うことができる。

【００２８】すでに例として何度か述べたとおり、本発明に従った回路構成の望ましい使用
法の１つは、燃焼エンジンのために点火スパークを与えることである。このため
に、パルスにより操作される装置として変圧器が考えられ、その一次コイルをエ
ネルギー・アキュムレータのうち少なくとも１つの充電パルスが通過する。充電
プロセス中に発生する電流／電圧パルスは、変圧器の助けにより高電圧に昇圧さ
れ、この高電圧を二次コイルでタッピングすることができる。この高電圧パルス
は、その後、混合気体に点火するスパーク・プラグに送られる。

【００２９】一般的に言って、変換された高電圧パルスを電離気体を点火するために使用す
ることが可能である。従って、スパーク・プラグの代わりに、本発明による回路
構成を持つ例えば蛍光管またはネオン管を作動させることができる。その後、常
光管において知られているちらつきがもはや人間の目では感知できない高い周波
数でこれをパイロットすることができる。このように高い周波数のために、変圧
器の典型的な５０Ｈｚのディザが排除される。また、スパーク・エロージョンに
おいて一般的なように流体においてスパークを発生することも考えられる。

【００３０】上に述べたとおり、本発明による電子回路構成を使って、点火スパークがアー
クを形成した後定常電気アークにさらなるエネルギーを供給することができる。
このエネルギーは直流及び／又は交流エネルギーとすることができる。定常電気アークへの直流エネルギーの供給を保証するために、変圧器は一次コ
イルと二次コイルの間に接続がある単巻変圧器として開発されることが望ましい
。二次コイルの自由端はこの場合アーク・ギャップの１つの極に接続され、他方
の極はフレーム電位に接続される。このアーク・ギャップは燃焼エンジンのスパ
ーク・プラグであることが望ましい。

【００３１】次にパイロット／トリガ可能スイッチング素子のうち１つまたはいくつかが、
単巻変圧器の一次コイルを通じて第一の充電エネルギー・アキュムレータとさら
なるエネルギー・アキュムレータのうち１つとの間で電荷移動が行われるように
切り換えられる場合、二次側に高電圧パルスを発生するだけでなく、同時に一次
コイルと二次コイルの間の接続を通じてスパーク・プラグに対して電圧特に直流
電圧が加えられることになる。この電圧は、直流電圧エネルギー源および充電エ
ネルギー・アキュムレータの適切な開発により、電気アークが発火後定常を維持
する程度に高くすることができる。

【００３２】電気アークの点火電圧は数キロボルトであるが、１ｍｍ未満のギャップの場合
電気アークは数百ボルト特に２００−４００ボルト程度しか必要としない。このようにして発生し維持される電気アークは定常でありつづけるので、エネ
ルギー源（直流電圧源）の接地導線を同様にパイロット／トリガ可能なスイッチ
ング素子により車両接地から切り離せれば有利である。この接続を切り離すと、
スパーク・プラグにおける電位の決定は自動的に取り消されるので、電気アーク
は消滅する。

【００３３】このような場合、パイロット／トリガ可能スイッチング素子を使って、エネル
ギー・アキュムレータの充電プロセス中に電気アークを発生させ、このアークを
維持することが可能である。例えば瞬間エンジン作動データから決定できる所望
のスパーク持続時間に応じて、電気アークを消滅させ、その後、例えばエンジン
１回転後エネルギー・アキュムレータの放電プロセス中に次の点火スパークを発
火できる。

【００３４】この種の構造においては、上に述べたとおり、上に説明したエネルギー・アキ
ュムレータのスウィッチオーバー従って充電エネルギー・アキュムレータに対し
て相対的な電荷の極性のスウィッチオーバーによりパルス電圧を増大させること
もできる。別の望ましい実施形態においては、例えば燃焼エンジンの燃焼室において２つ
のスパーク・プラグを同時に発火できるように、変圧器は、いくつかのできれば
２つの二次コイルを有することができる。このようにして、燃焼も最適化するこ
とができる。

【００３５】本発明による回路構成の別の有利な実施形態においては、エネルギー・アキュ
ムレータのうち１つの充電電流をブロックする開閉素子特にダイオードは、変圧
器の一次巻線及び／又は充電エネルギー・アキュムレータに並列に接続できる。ダイオードが一次巻線に並列に接続される場合、一次巻線に存在する相互イン
ダクタンス電圧が短絡して、エネルギーが二次側に送られる。前記のダイオード
が充電エネルギー・アキュムレータに並列に接続される場合、さらなるエネルギ
ー・アキュムレータの充電およびスパークの発火後電気振動を安定させることが
でき、前記の電気振動のプラスの半波形も二次側に伝送可能である。従って、充
電されたさらなるエネルギー・アキュムレータの電荷が別の新しいスパークを発
火するために使用されない回路配列においては、さらなるなスイッチング素子な
しにこの電荷を変圧器の二次側に供給することができる。

【００３６】ただし、一次コイルと二次コイルの間の接続があるため、エネルギー源が電気
アークのアーク電圧より高い電圧を供給しない限り、さらなるエネルギー・アキ
ュムレータの電荷は、さらなるエネルギー・アキュムレータの電圧がアーク・ギ
ャップでのアーク電圧より下に下がるまで定常電気アークに持続的に供給される
ことを覚えておかなければならない。

【００３７】この場合、さらなるエネルギー・アキュムレータには残留電圧があり、これが
充電エネルギー・アキュムレータとさらなるエネルギー・アキュムレータの間の
電圧差を減少するが、上に説明した方法でさらなるエネルギー・アキュムレータ
をスイッチオーバーすることにより電圧差を増すためにこれを利用できる。ダイオードを使用する代わりに、パイロット／トリガ可能開閉素子をブロッキ
ングスイッチング素子として使用することもできる。

【００３８】一般的に言って、電流、電圧によりまたは誘導的、容量的、磁気的または光学
的により制御される全ての素子はパイロット／トリガ可能スイッチング素子とし
て使用できる。従って、半導体例えばトランジスタ、その他の開閉可能な導電部
品を採用でき、プログラム可能な超小型電気機械スイッチさえも採用可能である
。ヒューズから分かるとおり導電性プラスティックで作られるスイッチも使用で
きる。この種のパイロット／トリガ可能スイッチを採用することにより、例えば
マイクロプロセッサを使って本発明による回路配列全体をプログラム可能にする
ことができるので、例えば電気アーク持続時間および供給されるエネルギーをエ
ンジン条件の関数として別個の電気エンジン制御システムにより調節できる。

【００３９】別の応用においては、例えば光放射素子をパルス操作の装置として採用するこ
とができる。特に、本発明による回路構成によりパルス・モードで操作されるレ
ーザー・ダイオードの使用が考えられるかも知れない。燃焼エンジンの点火シス
テムにおいては、１つの回路が使用されるだけでなく、例えば各シリンダごとに
別個の回路を使用することができることに言及しておかなければならない。さら
に、エネルギー源の極性は希望通りに選択できる。この場合、使用されるダイオ
ードが使用される極性に対応する正しいブロッキング方向で操作されるように気
をつけなければならない。

【００４０】従って、特定の実施形態においては、点火スパークを供給する回路構成をパル
ス・モードでレーザー・ダイオードをパイロットする別の回路と結合することも
可能である。放射される光が燃焼気体混合中の分子を例えばレーザー・ビームの
焦点においてイオン化することができるようにまたは高い励起状態にすることが
できるようにパイロットされるレーザー・ダイオードのスペクトル範囲が選択さ
れる場合、１つの配列においては、レーザー・ダイオードの脈動光をアーク・ギ
ャップに通すことができるので、前記イオン化／励起によって、供給される点火
エネルギーを大幅に減少できる。

【００４１】この種の回路配列はより良くよりクリーンな燃焼を可能にし、また電力消費を
削減することができるので、より高速のエンジンを実現できるようにする。上に述べたとおり、別の応用においては、リラクタンス・モーターまたは他の
モーターをパルス操作の装置として使用することができる。例えばこの種のモー
ターにおいては、さらなるエネルギー・アキュムレータの充電プロセス中電流は
第一のモーター・コイルを通り、このエネルギー・アキュムレータの放電プロセ
ス中付加的モーター・コイルを通る。〔発明の実施の形態〕本発明の望ましい実施態様の例は、以下に図面を参照して説明する。

【００４２】図１Ａは、直流電圧エネルギー源１、該直流電圧源の極２および３に距離を置
いて接続される第一のコンデンサの形態の充電エネルギー・アキュムレータ４、
パイロット／トリガ可能スイッチング素子５、および一次コイルおよび二次コイ
ル１４を有し２つのコイルが相互に接続され、発生したパルスにより操作される
単巻変圧器６を備える、燃焼エンジンにおいて点火スパークを発火するために電
流／電圧パルスを発生するための本発明に従った電気回路構成を示している。

【００４３】前記の回路構成は、この場合第二のコンデンサとして開発されるさらなるエネ
ルギー・アキュムレータ７も有し、この第二のコンデンサ７はパイロット／トリ
ガ可能スイッチング素子５および単巻変圧器６の一次巻線１３と直列に接続され
るので、スイッチング素子５を通じて充電エネルギー・アキュムレータ４の極２
’および３’と接続されるか接続可能であり、従って、コンデンサ７の充電プロ
セスおよび放電プロセスの両方において電力を単巻変圧器に伝送することができ
る。

【００４４】図１に示される充電コンデンサ４は、それぞれ極２と２’および３と３‘の間
の接続経路を通じて直流電圧源１により放電プロセスに比べてほぼ連続的に充電
される。充電コンデンサ４の充電プロセス中短い時定数は二次的役割しか果たさ
ないので、それぞれ極２と２’および３と３’の間の距離は、その後のパルス発
生に悪影響を及ぼす導体の長さによるインダクタンスおよび抵抗を生じることな
く非常に大きくすることができる。従って、本発明に従った電子回路構成の一部
を図１に示される境界線Ｔの右側の燃焼エンジンまたは単巻変圧器の付近に配置
し、回路構成にエネルギーを供給する例えばバッテリーなど直流電圧源１を例え
ば自動車内の所望の場所に配置することができる。

【００４５】この場合には例えばさらなる電子エンジン制御システム（図示なし）−これに
ついてはこれ以上本文書において論じない−により決定される所望の点火時点に
、パイロット／トリガ可能スイッチング素子５は閉じられる。このパイロット／
トリガ可能スイッチング素子５はごく単純なケースでは普通の半導体コンポーネ
ント、または超小型電気機械スイッチのようなその他のパイロット／トリガ可能
スイッチング素子とすることができる。スイッチング素子の作動により電気回路
は充電コンデンサ４とコンデンサ７の間で閉じられるので、充電コンデンサ４に
蓄積された電荷がパルスとして単巻変圧器の一次コイル１３を通じてコンデンサ
７に伝送される。

【００４６】単巻変圧器の一次コイル１３と二次コイル１４の間の伝送比により、一次コイ
ルを通る電圧パルスは数百ボルトから数キロボルト、例えば３０−５０ｋＶの高
電圧に変換されるので、燃焼エンジンの燃焼室においてスパーク・プラグの極１
５および１６の間のアーク・ギャップにスパークがアークを形成する。単巻変圧器の一次コイル１３と二次コイル１４の間の接続により、コンデンサ
７に存在する電圧は同時にアーク・ギャップの極１５に伝送されるので、この極
１５は接地された極１６に比べて数百ボルトの電位に昇圧される。すなわち、エ
ネルギーはコイル接続を通じて定常電気アークに持続的に供給され、スイッチ５
が閉じた状態の時このエネルギーはエネルギー源１またはコンデンサ４から引き
出される。

【００４７】スイッチ５を開くと、コンデンサ４または直流電圧源１はアーク・ギャップ１
５−１６から減結合されるので、電圧がアーク・ギャップのために必要なアーク
電圧より下に下がる程度にコンデンサ７の電荷が減少するまで、それ後のエネル
ギーはコンデンサ７から供給される。電圧が必要なアーク電圧より下に下がった
時点で電気アークは消滅する。

【００４８】同時に、これは、コンデンサ７のパルス状充電プロセスおよびこのコンデンサ
から電気アークへの電荷の伝送後、ほぼ電気アークのアーク電圧の下限に一致す
る未定義の残留電圧がコンデンサ７に残ることを意味する。通常、約２００から
３００ボルトの電圧が、電気アーク消滅後にコンデンサ７に存在する。従って、
適正な点火スパークを発生するためには、充電コンデンサ４は、約４００から８
００ボルトの適切な差動電圧で適切な点火パルスを発生するために、コンデンサ
７の残留電圧に比べてずっと高い充電電圧を持たなければならず、これは約６０
０から１０００ボルトとなる。

【００４９】一方、変圧器６の一次コイルに並列に接続されるダイオード２４は、望ましく
ない発振を防ぎ、相互インダクタンス電圧を短絡して、スイッチング素子５が開
かれると、コンデンサ７に存在する電荷を二次側に送る。当然、充電回路において充電コンデンサ４とコンデンサ７の間の所望の任意の
位置にパイロット／トリガ可能スイッチング素子５を配列することができる。さ
らに、一般的に、極１５がアーク・ギャップの接地極に対してプラスかマイナス
の電位を持てるようにするために、本発明に従った回路配列を所望の極性で作動
させることができる。極性が変えられる場合、必要なのは、ダイオード２４の向
きを変えられるようにすることだけである。また、変圧器の一次コイル１３と二
次コイル１４の間の接続を、図に示されるようにコイルの上端ではなくコイルの
下端に配置することも可能である。

【００５０】図１Ｂに示される実施形態において、上記回路構成は、接続極７ａおよび７ｂ
を有するコンデンサ７の配置が図示される回路構成の電流の流れの方向に切り換
えられるように拡張される。この回路構成により、次の点火スパークを発生するために充電されたコンデン
サ７をまず放電する必要をなくすことができる。上記の放電は、いずれにしても
、図１Ａに示される実施形態に従えば残留電圧までしか可能でない。

【００５１】この実施形態に従って、コンデンサ７に蓄積される電荷は、回路構成における
コンデンサ７の極性を切り換えることにより、コンデンサ４と７の間の電位差を
増大するために利用することができる。パルスが発生すると、コンデンサ４の電荷はスイッチ５ａおよび５ｂが閉じる
ことによりまず一次コイル１３を通ってコンデンサ７に伝送される。このように
して電位が等化されると、コンデンサ７の電圧は本質的にコンデンサ４の電圧と
一致する。

【００５２】上の実施形態に従えば不可避的な残留電圧が残ることになる、次のパルス発生
のためにコンデンサ７を放電する必要性は、この実施形態の場合、スイッチ５ａ
および５ｂを開き、その後スウィッチ５ｃおよび５ｄを閉じることによりコンデ
ンサ７を電気的に転換させることにより、すなわち回路構成内でその極性を反転
させることにより排除することができる。

【００５３】従って、回路構成内での電流の流れの方向におけるコンデンサの極７ａおよび
７ｂの順番は、このスイッチオーバーにより逆転し、それによりコンデンサ４と
７の間の電圧差が増大する。コンデンサ７の反転前に、本質的に等しくプラスに帯電した２つの極、コンデ
ンサ４の極２’とコンデンサ７の極７ｂが接続される。同じことがマイナスに帯
電した２つの極３’および７ａにも当てはまる。

【００５４】しかし、反転後、プラスの極２’はマイナスの極７ａと接続され、マイナスの
極３’はプラスの極７ｂと接続されるので、コンデンサには本質的に等しい電圧
の和が存在する結果になる。この場合コンデンサ４と７の間に明確に大きな電圧差があるので−理想的なケ
ースにおいてこれはコンデンサ４の作動電圧の２倍である−、コンデンサ間のパ
ルス状の電荷移動により等電位化が更新され、これにより点火スパークが発生す
る。コンデンサはこのようにパルス発生のために反復的に切り換えることができ
る。

【００５５】コンデンサ７の極性を電気的に反転させるための回路配列は、図１Ａに示され
る実施形態においても使用できる。コンデンサ４の電圧が例えば約３００Ｖであ
り、コンデンサ７に約２００Ｖの残留電圧がある場合、１００Ｖの差は点火スパ
ークを発生するのに充分ではないかも知れない。しかし、コンデンサ極性の反転
後、電圧差は４００Ｖに上昇し、充分な電圧となる。

【００５６】この回路構成の変形を図１Ａにおいて示される実施形態において使用すれば、
一方でコンデンサ７の残留電荷を利用することができ、他方で、コンデンサ４と
７の間の電圧差を、理想的なケースにおいてはコンデンサ４に存在する電圧値の
２倍に上げることができるので、図１Ｂに従った回路構成の作動電圧を減少する
ことができる。

【００５７】図１Ａのさらなる拡張として、図１Ｂにおいて示される実施形態において、接
地の決定をスイッチング素子１７により切り換えることができる。これにより、
エア・ギャップ１５−１６を直流電圧源の電圧まで目標を定めて上げることが可
能になるので有利である。これについては、図２に示される同様の実施形態を使
って説明する。

【００５８】図１Ｃは、充電コンデンサ４およびコンデンサ７の両方を回路構成において相
互に対して相対的に極性を反転できる回路構成の変形を示している。これにより、相互インダクタンス電圧が生じる時点で、発生したパルスの電流
／電圧最大値の通過後の一次コイル１３における磁界の崩壊により、最大加算的
直列のコイル１３およびコンデンサ４、７の全ての部分電圧を切り換えることが
できる。

【００５９】この相互インダクタンス電圧は前の実施形態においてはダイオードにより制限
されていたが、この場合には、共鳴装置の代替電圧パルス操作のために利用され
る。この回路配列の機能原理について、下に詳しく説明する。コンデンサ４および７の両方が同じレベルまで充電される状況において、コン
デンサ７は、図１Ｂにおいて示される前の実施形態と同様スイッチ５により反転
される。電圧差が生じるため、電荷はコンデンサ４からコンデンサ７に流れるの
で、電流／電圧パルスが一次コイル１３に発生し、さらに極性が反転したコンデ
ンサ７は反対方向に充電されるので、その極性は再び開始時の状況に戻る。

【００６０】パルス最大値後の一次コイル１３における減少する磁界により、相互インダク
タンス電圧が発生し、これがコイル１３の極性を変化させる。相互誘導電圧が生
じる時点で、反対方向に充電されたコンデンサ７は、スイッチオーバーされるの
で、パルスのマイナスの半波形において、コンデンサおよび一次コイルに生じる
全ての電圧は加算的直列であり、これにより、コンデンサ７は再び反対方向に充
電され、その極性は再び開始時の状況に戻る。

【００６１】パルスのマイナスの半波形の最大値に達すると、磁界の減少は、再び、一次コ
イルでの電圧条件を変化させる相互インダクタンス電圧を生じる。この相互イン
ダクタンス電圧はこの時点ではコンデンサ７の電圧と最大加算的直列であるが、
コンデンサ４の電圧とは最大加算的直列ではない。コンデンサ４、７およびコイル１３に存在する全ての電圧を最大加算的直列に
するためには、コンデンサ４をスイッチオーバーしなければならない。これが行
われると、電荷は再びコンデンサ７に移送される。ただしこの時点では開始時の
状況と反対の極性である。

【００６２】従って、２つのコンデンサ４、７のうち一方の極性を反転するプロセスは、一
次コイルの電流／電圧パルスがそのマイナスまたはプラスの最大値を通過するた
びに反復される。最大値になると、その後の磁界の減少により、励起電圧に反す
る誘導電圧がコイルに生じる。回路構成から最大エネルギー利得を引き出し、共鳴作動が可能となるように、
反転は、２つのコンデンサのうち一方の反転後、コンデンサおよびコイルに存在
する全ての部分電圧が最大限加算されるように設計されなければならない。

【００６３】図１と比較して、図２に示される本発明に従った回路配列は、コンデンサ７の
充電および放電のために各々電気回路を有する点で相違する。図に示される回路
構成において、コンデンサ７および単巻変圧器６の両方が、それぞれ、両方の電
気回路の一部を構成する電気回路部分に配置される。これにより、電荷は、コンデンサ７の充電および放電プロセスの両方において
単巻変圧器６をパルスとして通ることができる。これにより、コンデンサ７の充
電および放電の完全な１サイクル中、２つの点火パルスを発生することができ、
この点で、本発明による回路構成は、コンデンサの放電中だけ１つの点火パルス
を発生できる既知の回路構成と異なる。さらに、図２に示される回路構成により
、発生した電気アークに２つの異なる方法でエネルギーを持続的に供給すること
もできる。２つの方法は、直流かあるいは交流エネルギーの持続的供給であり、
交流エネルギーの継続供給により、必要なエネルギー量を燃焼室において支配的
な条件に有利に適合させることができる。このことは、希薄混合を点火しなけれ
ばならない場合、またはエンジンの様々な負荷モードにおいて燃焼室に乱れが生
じる場合に特にプラスの効果を持つ。このようなケースにおいて、持続的エネル
ギー供給が不十分であれば電気アークが断続されることになる。

【００６４】図２に示される通りの本発明に従った回路配列は、各電気回路に２つのスイッ
チング素子を配列するようにして実現されるいくつもの作動モードで利用でき、
本実施形態においては２つのスイッチング素子のうち１つはそれぞれの場合にパ
イロット／トリガ可能である。こうして、パイロット／トリガ可能スイッチング素子５が閉じられた後、コン
デンサ４の電荷が変圧器６の一次コイル１３および非パイロット可能スイッチン
グ素子としてのダイオード９を通じてコンデンサ７にパルス状に伝送されるとい
う充電電気回路が与えられる。他方、スイッチ５が開かれた後パイロット／トリ
ガ可能スイッチ８が閉じられるのでコンデンサの電荷はダイオード１０、一次コ
イル１３および閉スイッチ８を通じてパルス状に短絡されるという放電電気回路
が与えられる。

【００６５】この場合、この回路構成により、パイロット／トリガ可能スイッチング素子５
および８を使って本発明に従った回路構成をコンデンサ７のパルス状充電と放電
の間で交互に切り換えることができる。充電電気回路および放電電気回路の両方
に配置されるダイオード９および１０は、電流が常に同じ方向に変圧器６の一次
コイルを流れるようにする。

【００６６】可能ないくつかの作動モードについて下に説明する：１．例えば電子エンジン制御システムによりパイロットできるパイロット／ト
リガ可能スイッチ１７の作動により、回路配列全体の大地電位が決定される。そ
の結果として、変圧器６の一次コイルと二次コイルの間の接続を通じて、アーク
・ギャップの極１５は極１６に対して数百ボルトの電圧に昇圧される。パイロッ
ト／トリガ可能スイッチ５が閉じた後、コンデンサ４の電荷は、ダイオード９に
よって制御されて矢印１１の方向に一次コイル１３を通じてコンデンサ７にパル
ス状に移送される。一次コイル１３をパルス状に電荷が通過するため、変換され
た数キロボルトの高電圧が二次コイル１４に発生し、これによりスパークはアー
ク・ギャップの極１５と１６の間でアークを形成する。このスパークは約１００
から３００μ秒の持続時間を持つ。

【００６７】図１において説明した通り、アーク・ギャップの極１５と１６の間の数百ボル
トの一貫して支配的な高電圧は、この高電圧が電気アークのアーク電圧より上で
ある限りエネルギーを電気アークに持続的に供給できるようにする。電気アーク
は、パイロット／トリガ可能スイッチ１７が開かれて大地電位の決定が失われる
と、ただちに消滅するようにすることができる。したがって、この回路配列は、
電気アークのスパーク持続時間を可変的に調節できるので、エンジンの条件に適
合できるという利点を有する。発生したスパーク・ヘッド電流は非常に大きい可
能性があるが、スパーク・テイル電流は加えられる直流電圧および干渉抑制抵抗
器並びに設置される点火スパーク・ディストリビュータにおける直列スパーク経
路に依存する。

【００６８】２．電気アークが消滅した後、再びスイッチ１７を閉じると同時にスウィッチ
８を閉じることにより電気アークを再び発生させることができる。コンデンサ７
の電荷は変圧器６の一次巻線をパルス状に１１の方向に通るようにダイオード１
０によって短絡されるので、数キロボルト（３０−６０ｋＶ）の高電圧パルスが
コイルの二次側１４に発生し、これがスパーク・プラグのアーク・ギャップの極
１５と１６の間の気体混合物にブレークダウンを生じる。スウィッチ１７が閉じ
られている限りエネルギーは電気アークに持続的に供給される。

【００６９】従って、本発明に従った回路構成を使用して、エンジン速度を上げるために、
コンデンサ７の充電および放電プロセスの両方において点火スパークを発生する
ことができる。既知の回路配列と異なり、本発明による回路配列は、さらに、パイロット／ト
リガ可能開閉素子１７を作動することにより電気アーク持続時間を変動させるこ
とができる。

【００７０】３．スイッチ１７を作動することにより供給される直流エネルギーは、電気ア
ークのアーク電圧が希薄混合において大きく変動する場合充分とは見なされない
かも知れない。または燃焼室に強い乱れがある場合、その結果として、アーク・
ギャップの極１５と１６の間に存在する直流電圧が電気アークを維持するのに充
分でないかも知れない。従って、スパーク・テイルにも高い電流強度が要求され
る。

【００７１】この場合、スウィッチ１７およびスウィッチ５が閉じたら、まずコンデンサ７
の充電プロセスにおいて点火スパークを発生することができ、その後、点火され
た定常電気アークにより、スウィッチ５および８を複数回交互に開閉することに
よりコンデンサの放電と充電を交互に行うことができるので、電圧パルスがその
たびに変換されて、それによってエネルギーは定常電気アークに持続的に供給さ
れる。

【００７２】この原理は、図３に示されている。点火時点Ｔ１で、コンデンサ４から一次コ
イル１３およびダイオード９を通じてコンデンサ７への電荷移動は、コンデンサ
７の電圧をＵ０からＵ２に上げる。この電圧パルスは、点火スパーク１２により
極１５と１６の間のスパーキング・ギャップの混合物を点火することができる。
コンデンサ７は、その後、スイッチ５が開きスイッチ８が閉じるため放電プロセ
スにスイッチオーバーして定常電気アークに短絡するので、コンデンサ７におい
て電圧Ｕ１に達するまで、電荷は再びダイオード１０および一次コイル１３を通
じて１１の方向に流れる。Ｕ１とＵ２の間の差に一致するこの電圧パルスは、一
次コイル１３と二次コイル１４の間の伝送比によっても昇圧するので、エネルギ
ーを定常電気アークに供給することができる。この後、スイッチ８は再び開かれ
、スイッチ５は閉じられるので、コンデンサ７は再び電圧レベルＵ２まで充電さ
れる。この交互サイクルは、エネルギーが定常電気アークに供給される限り反復
される。この点に関して、供給されるエネルギーの量が可変的なので、エンジン
条件に適合できることが、特に有利である。この可変性は、電圧レベルＵ１とＵ
２の間の電圧差が調節可能であることにより与えられる。充電および放電時定数
は回路構成において事前に決定されるので、この差は、主に、スイッチ５とスイ
ッチ８の作動の間のスイッチオーバーの持続時間によって決定される。

【００７３】電気アークが切断されるエネルギー供給段階の終了に近づくと、コンデンサ７
を完全に充電するか完全に放電することができる。しかし、電気アークをはっき
りと消滅させるためには、スウィッチ１７が開かれる。図３に示される時間グラフにおいて、電気アークの合計スパーク持続時間はＴ
１からＴ２までのタイム・スパンで示されており、ここで、電気アーク点火後、
コンデンサ７の充電および放電プロセスにおいて電圧レベルＵ１とＵ２の間に複
数回の交番がある。スパーク持続時間の終了に近づくと、コンデンサ７は、この
例においては時間Ｔ２で完全に充電されるので、次の点火サイクルにおいて、コ
ンデンサに蓄積されている電荷は、再び電気アークを発生させるために使用する
ことができる。その後、再び、パイロット／トリガ可能スイッチング素子５およ
び８を交互に開閉することにより、さらにエネルギーを定常電気アークに供給す
ることができる。交互の開閉は、作動中でも、例えばセンサ監視付き又はなしの
電子エンジン制御システムのソフトウェアにより制御することができる。

【００７４】図２に比べて、図４は、電流の流れの方向を決定するダイオード９および１０
がパイロット／トリガ可能スイッチング素子２０および１９に取り替えられてい
る点で異なる。従って、コンデンサ７の充電プロセスについては、大地電位を決
定するためにスイッチ１７を閉じた後まずスイッチ５を、次にスイッチ２０を閉
じ、コンデンサ７の放電プロセス後、後者のスイッチ２つを開いてスイッチ８お
よび１９を再び閉じる。

【００７５】図４に示される回路構成により、図２に従った回路構成の場合と同様、スイッ
チ５と２０並びに８と１９の交互の開閉により、発生した電気アークにエネルギ
を持続的に供給すること、またはスイッチ１７の中間開放後、コンデンサ７の充
電および放電プロセスの両方において点火スパークを発生することが可能である
。

【００７６】図５は、変圧器６の二次側に２つの二次コイル１４および１８が備えられる点
で、図４に比べてさらに発展している。２つの二次コイルの各々で、それぞれ極
１５と１６および１５’と１６’の間のアーク・ギャップが接続されるので、こ
れらのアーク・ギャップとして、例えばシリンダの燃焼室における２つのスパー
ク・プラグが考えられる。その結果、点火スパークの数を増加することにより混
合気体をより良く点火することができる。当然、二次側にさらにコイルおよびス
パーク・プラグを配置することができる。しかし、充分なエネルギーが各点火ス
パークに供給されるための高いパワーを持つように回路配列全体を設計すること
に留意しなければならない。

【００７７】図６は、図２に従った回路配列の代替実施形態を示しており、ダイオード９、
１０、２２および２３から成る整流器配列がコンデンサ７と直列に配置され、こ
の整流器の直流電圧源タッピング点の間に一次コイル１３および二次コイル１４
から成る単巻変圧器６が配列される。コンデンサ７のパルス状充電用の電気回路は、パイロット／トリガ可能スイッ
チ５が閉じられパイロット／トリガ可能スイッチ８が開かれる場合にのみ与えら
れるので、電荷はダイオード９、一次コイル１３およびダイオード２２を通じて
コンデンサ７に移送される。充電プロセスを開始するために、スウィッチ５は開
かれスウィッチ８は閉じられるので、コンデンサの電荷はダイオード１０、一次
コイル１３およびダイオード２３を通じて流れ出る。スウィッチ５および８のパ
イロットに応じて、いずれの場合にも充電および放電の間新しい点火スパークを
発生するか、定常電気アークにエネルギーを送ることができる。

【００７８】図７は、パルス操作の装置として単巻変圧器の代わりにレーザー・ダイオード
６’が整流器配列の直流電圧タッピング点の間に挿入されている点だけを除いて
、図６の配列に等しい配列を示している。その結果、スイッチ５および８を交互
に開閉することにより、パルス・モードでレーザー・ダイオード６’を操作する
ことができる。レーザー・ダイオード６’の代わりに、パルス操作の装置は他の
どのような光放射素子でもよい。同様に図７に対応するさらに別の代替実施形態
においては、レーザー・ダイオード２２’、２３’、１０’および９’として整
流ダイオードを開発することができる。この場合、例えば相互に適切に接続され
る５つのダイオードから成るレーザー・ダイオード配列を回路配列に接続するこ
とができる。また個々の用途に応じて、充電回路および放電回路において異なる
スペクトル範囲で作動するレーザー・ダイオードを使用することもできる。

【００７９】図８は、パルス操作の装置６が充電回路に配置されさらなる装置６”が放電回
路に配置される、本発明に従った回路構成の実施形態を示している。さらに、こ
の回路配列においては、１つのエネルギー・アキュムレータだけでなくコンデン
サ７および２１により示される２つのエネルギー・アキュムレータが使用される
。コンデンサ２１は、この場合、パイロット／トリガ可能開閉素子５’により交
互に順番を定めることができる。コンデンサ配列全体の容量は、コンデンサ７と
２１が並列接続されるために増大する。

【００８０】パルス操作の装置の作動電圧に応じて、コンデンサをゴールドカップ・コンデ
ンサなど数千ファラドの容量を持つエネルギー・アキュムレータとして使用する
ことができる。図８に示される装置は、特に、電流がパルス状に励起コイル６および６”を順
次流れるリラクタンス・モーターをパイロットする場合に使用することができる
。

【００８１】図８に従った例において、コンデンサ７は、パイロット／トリガ可能スイッチ
ング素子５が閉じられているときコンデンサ４の電荷で充電される。この場合、
電荷は、コイル６をパルス状に流れる。スイッチ５’が閉じた後、コイル６を通
じて別の電荷を送ることができる。その代わりに、最初の充電プロセスの段階で
、スイッチ５’を閉じたままにして容量全体を上げることができる。

【００８２】充電プロセス後、スイッチ５は開かれスイッチ８は閉じられるので、コンデン
サ７（それぞれコンデンサ７および２１）を放電するとき流れはリラクタンス・
モーターのコイル６”を通る。２つのコンデンサ７および２１を使用することにより、コンデンサ２１はスイ
ッチング素子５’を通じてコンデンサ７と並列に交互に開閉でき、容量の変化は
パルスの大きさにも影響を与えるので、様々なパルス条件を実現できる。

【００８３】図９は、本発明による２つの回路構成が使用される回路配列を示しており、下
の回路構成Ｂは、極１５と１６の間のアーク・ギャップに点火スパークを発生さ
せる役割を果たし、上の回路構成Ａはレーザー・ダイオード６’をパルス・パイ
ロットするためのものである。レーザー・ダイオードの脈動する放射光はアーク
・ギャップに放射される。レーザー・ダイオードを適切に選択することにより、
アーク・ギャップの極１５と１６の間に位置する混合気体を前記イオン化する光
の波長を放射することができる。レーザー・ダイオードの光線の焦点をアーク・
ギャップのレンズを使って合わせれば、この前期イオン化を増大することができ
る。混合気体の前期イオン化が発生しない場合またはこれが望まれない場合でも
、レーザー光線パルスの助けを借りて気体分子を励起することができるので、気
体混合を点火するために必要な全体的点火電圧が低くなり、その結果、燃焼が改
善される。混合気体の励起または前記イオン化のために、できる限り短い光の波
長が使用されると有利である。

【００８４】図９に示される回路構成は、上の回路Ａの場合すでに説明した図２の回路に対
応し、単にパイロットされる変圧器６が電流制限抵抗器Ｒと直列に接続されるレ
ーザー・ダイオード６’に取り替えられているだけである。回路配列Ｂは図４に
すでに示されている回路構成に対応する。図９の例に示される回路構成ＡおよびＢは、電子モーター制御システム（図示
なし）により、相互に同期化される。

【００８５】一般的に言って、全てのパイロット／トリガ可能素子、特に上に論じられる図
の素子５、８、１７、１９および２０は、電流、電圧、誘導、容量、磁気または
光学によりパイロットできることに再び言及しておかなければならない。従って
、半導体素子、集積回路およびその他の導電性の開閉可能コンポーネントなど全
ての既知の開閉素子を採用することができる。また、超小型電気機械スウィッチ
（ＭＥＭＳ技術）を使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明による電子回路構成を示しており、この回路構成において、２つのエネ
ルギー蓄積コンデンサの間での電荷の交換中、発生した電圧パルスは変圧器を通
り、電気アークを発生するために高電圧に変換される。

【図１Ｂ】本発明による回路構成を示しており、この回路構成において、エネルギー蓄積
コンデンサの極性は充電コンデンサに対して相対的に切換え可能である。

【図１Ｃ】本発明による回路構成を示しており、この回路構成において、両方のエネルギ
ー蓄積コンデンサの極性は回路構成内において相互に対して相対的に切換え可能
である。

【図２】本発明による回路構成を示しており、この回路構成において、ダイオードによ
って方向が決定されるパルス状の充電電流および放電電流の両方が変圧器の一次
巻線を流れる。

【図３】発生した電気アークに交流としてさらなるエネルギーを供給する可能性を示す
図である。

【図４】本発明による回路構成を示しており、この回路構成において、流れの方向を決
定する図２に示されるダイオードはパイロット／トリガ可能スイッチング素子に
取り替えられている。

【図５】図４に示される回路構成を示し、この回路構成において、変圧器の二次側は２
つのコイルを備える。

【図６】本発明による回路構成を示しており、この回路構成において、変圧器の一次コ
イルを流れる電流の流れの方向は整流器配列により決定される。

【図７】図６に対応する回路構成を示しており、この回路構成において、パルス操作の
変圧器はパルス操作のレーザー・ダイオードに取り替えられ、整流器ダイオード
もレーザー・ダイオードとすることができる。

【図８】本発明による回路構成を示しており、この回路構成において、コンデンサの電
荷は１つまたは２つのさらなるコンデンサに移送され、リラクタンス・モーター
の第一巻線が上記のコンデンサの充電電気回路に配置されリラクタンス・モータ
ーの第二巻線が放電電気回路に配置される。

【図９】本発明による２つの電子回路構成を持つ配列を示しており、この配列において
、点火スパーク発生のための回路およびレーザー光線パルス発生のための別の回
路が使用され、アーク・ギャップにおいて点火される気体混合を前記イオン化ま
たは励起する。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１０月１９日（２０００．１０．１９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項４１】点火スパーク（１２）を発生するための回路構成（Ｂ）お
よびレーザー・ダイオード（６’）をパイロットするための回路（Ａ）が使用さ
れ、前記ダイオードの光線（Ｌ）が点火スパーク・ギャップ（１５−１６）に放
射されることを特徴とする、請求項３３から４０のいずれか１項に記載の方法。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月１０日（２００１．４．１０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧源（１）、特にバッテリーと、前記直流電圧源（１）の極（２、３）に、特に離れて接続される少なくとも１
つの充電エネルギー・アキュムレータ（４）、特にコンデンサ（４）と、少なくとも1つのパイロット／トリガ可能スイッチング素子（５）と発生するパルスで操作される少なくとも１つの装置（６）と、を備え、少なくとも１つのスイッチング素子（５）、特に、パイロット／トリガ可能ス
イッチング素子（５）、及び前記パルスで操作される装置（６）が直列に接続さ
れ、従って少なくともひとつのスイッチング素子を通じて前記充電エネルギー・
アキュムレータ（４）の極（２、３）に接続可能な、特に第２のコンデンサ（７
）として開発された少なくとも１つのさらなるエネルギー・アキュムレータ（７
）を有し、それにより前記さらなるエネルギー・アキュムレータ（７）のうち少
なくとも１つの充電／放電プロセスにおいて、前記装置（６）に電力を供給する
ことができることを特徴とする、電流／電圧パルス発生用、特に燃焼エンジンにおいて点火スパークを発生するた
めの電子回路構成。
【請求項２】前記回路構成内において、１つまたは複数のエネルギー・ア
キュムレータ（４、７）の極性が反転可能であることを特徴とする、請求項１に
記載の回路構成。
【請求項３】前記回路構成の電気回路内において、１つまたは複数のエネ
ルギー・アキュムレータ（４、７）の接続極の順番が、電流の流れの方向におい
て逆転可能であることを特徴とする、請求項２に記載の回路構成。
【請求項４】エネルギー・アキュムレータ（４、７）が、特にコンデンサ
として開発された複数のアキュムレータ素子の、特に直列及び／又は並列接続さ
れた配列を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の回
路構成。
【請求項５】前記回路構成が、各エネルギー・アキュムレータ（７、２１
）を充電および放電するために各々の場合に１つの電気回路を有することを特徴
とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の回路構成。
【請求項６】各エネルギー・アキュムレータ（７、２１）が両方の電気回
路の一部を構成する電気回路の部分に配列されることを特徴とする、請求項１か
ら５のいずれか１項に記載の回路構成。
【請求項７】パルス操作される装置（６）が両方の電気回路の一部を構成
する電気回路の部分に配列されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか
１項に記載の回路構成。
【請求項８】１つのパルス操作される装置（６）が充電回路に配置され、
１つ（６”）が放電回路に配置されることを特徴とする、請求項１から７のいず
れか１項に記載の回路構成。
【請求項９】各電気回路が少なくとも１つの（それぞれ５および８）、で
きれば２つのスイッチング素子（それぞれ５、９および８、１０）を有すること
を特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の回路構成。
【請求項１０】前記回路構成が前記パイロット／トリガ可能スイッチング
素子（５、８、１９、２０）により各エネルギー・アキュムレータ（７、２１）
のパルス状充電と放電を交互に切り換えることができることを特徴とする、請求
項９に記載の回路構成。
【請求項１１】電流が前記エネルギー・アキュムレータ（７）の充電およ
び放電中に同じ方向（１１）に前記パルス操作される装置（６）を流れることを
特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の回路構成。
【請求項１２】各電気回路における電荷の流れの経路がダイオード（９、
１０、２２、２３）によって決定されることを特徴とする、請求項１１に記載の
回路構成。
【請求項１３】その直流電圧タッピング点の間にパルス操作される装置（
６）が配列される整流器配列（９、１０、２２、２３）が、エネルギー・アキュ
ムレータ（７）と直列に接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の回路
構成。
【請求項１４】前記ダイオードがレーザー・ダイオード（９’、１０’、
２２’、２３’）であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に
記載の回路構成。
【請求項１５】各電気回路における充電の流れの経路がパイロット／トリ
ガ可能スイッチング素子（５、８、１９、２０）によって規定されることを特徴
とする、請求項１１に記載の回路構成。
【請求項１６】パルスによって操作される前記装置が変圧器（６）である
ことを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項に記載の回路構成。
【請求項１７】前記変圧器（６）を使って電気アーク（１２）発生のため
又は蛍光／ネオン管のスパークのために高電圧パルスを発生できることを特徴と
する、請求項１６に記載の回路構成。
【請求項１８】直流及び／又は交流エネルギーを持続的に定常電気アーク
（１２）に送ることができることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか１
項に記載の回路構成。
【請求項１９】前記変圧器（６）が一次コイル（１３）と二次コイル（１
４）の間に接続を持つ単巻変圧器であり、特に前記二次コイル（１４）の自由端
がアーク・ギャップ、できればスパーク・プラグの１つの極（１５）に通じ、そ
の他方の極がフレーム電位に接続されることを特徴とする、請求項１から１８の
いずれか１項に記載の回路構成。
【請求項２０】前記エネルギー源（１）の接地導線がパイロット／トリガ
可能スイッチング素子（１７）により車両接地から切り離し可能であることを特
徴とする、請求項１から１９のいずれか１項に記載の回路構成。
【請求項２１】前記変圧器（６）が複数のできれば２つの二次コイル（１
４、１８）を有することを特徴とする、請求項１から２０のいずれか１項に記載
の回路構成。
【請求項２２】エネルギー・アキュムレータ（７、２１）の充電電流をブ
ロックするスイッチング素子（２４）、特にダイオードが、前記変圧器（６）の
一次コイル（１３）及び／又は前記充電エネルギー・アキュムレータ（４）に並
列に接続されることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか１項に記載の回
路構成。
【請求項２３】前記ブロッキングスイッチング素子（２４）がパイロット
／トリガ可能スイッチング素子であることを特徴とする、請求項１６に記載の回
路構成。
【請求項２４】前記パイロット／トリガ可能スイッチング素子（５、８、
１７、１９、２０）が電流、電圧、誘導的、容量的、磁気的または光学的にパイ
ロットできることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか１項に記載の回路
構成。
【請求項２５】前記パルス操作される装置が光放射素子（６’）、特にレ
ーザーダイオードであることを特徴とする、請求項１から２４のいずれか１項に
記載の回路構成。
【請求項２６】前記パルス操作される装置（６）がリラクタンス・モータ
ー（６、６”）であることを特徴とする、請求項１から２５のいずれか１項に記
載の回路構成。
【請求項２７】パルス操作される装置（６、６’、６”）を通じて少なく
とも１つの充電エネルギー・アキュムレータ（４）、特に第１のコンデンサから
少なくとも１つの他のエネルギー・アキュムレータ（７）、特にさらなるコンデ
ンサ（７、２１）へのパルス状の電荷移動により、少なくとも１つのスイッチン
グ素子（５）のパイロット後パルスを発生することを特徴とする、前記装置（６
、６’、６”）のパイロットのために請求項１から２６のいずれか１項の電気回
路構成において電流／電圧パルスを発生するための方法。
【請求項２８】少なくとも２つのエネルギー・アキュムレータ（４、７）
の間の電位差を増大するために、前記エネルギー・アキュムレータ（４、７）の
うち１つの極性が他のエネルギー・アキュムレータ（７、４）に対して相対的に
反転されることを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】前記装置に相互インダクタンス電圧が生じると、エネルギ
ー・アキュムレータ（４、７）のうち少なくとも１つが前記装置（６）およびエ
ネルギー・アキュムレータ（４、７）に存在する全ての電圧が最大加算的直列と
なるように交互に切り換えられることを特徴とする、インダクタンスを有する装
置を操作する請求項２７又は２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】電荷が前記エネルギー・アキュムレータ（４、７）の充電
および放電の両方において同じ方向（１１）にパルス操作される装置（６）をパ
ルス状に流れることを特徴とする、請求項２７から２９のいずれか１項に記載の
方法。
【請求項３１】エネルギーが定常電気アーク（１２）に持続的に送られる
ことを特徴とする、燃焼エンジンの点火システム用に高電圧点火スパークを発生
するための請求項２７から３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】それぞれ充電（Ｕ_L）および放電（Ｕ₀）限界に達する前に
エネルギー・アキュムレータの充電（Ｕ₂）と放電（Ｕ₁）を交互に切り換えるこ
とによりエネルギーが電気アーク（１２）に送られることを特徴とする、請求項
２７から３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】供給されるエネルギーが前記電気アークの条件に適合され
る、特にエンジンの燃焼室のタービュランスに適合されることを特徴とする、請
求項２７から３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】点火スパーク（１２）を発生するための回路構成（Ｂ）お
よびレーザー・ダイオード（６’）をパイロットするための回路（Ａ）が使用さ
れ、前記ダイオードの光線（Ｌ）が点火スパーク・ギャップ（１５−１６）に放
射されることを特徴とする、請求項２７から３３のいずれか１項に記載の方法。