JP2007309098A

JP2007309098A - 内燃機関用点火コイル

Info

Publication number: JP2007309098A
Application number: JP2006135986A
Authority: JP
Inventors: Soichi Ishida; 壮一石田
Original assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Current assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】従来、ダイオードでカットしていた通電開始時の正極性電圧と通常の負極性電圧とを併用して多重放電を行う内燃機関用点火コイルを提供すること。
【解決手段】一次コイル及び二次コイルと、その二つのコイルを磁気的に結合させる積層鉄心と、前記一次コイルに流れる電流をＯＮ−ＯＦＦ制御し、二次コイル側に高圧電流を発生させるスイッチング素子とを備えた内燃機関用点火装置であって、前記一次コイルに流れる電流を検出して、一次コイルに流れる電流が規定の電流値に達した場合に通電を停止する通電停止手段を設け、多重点火を行うので、放電間隔が短く、集中的な多重放電が可能となる。また、ダイオードが不要となり、内燃機関用点火コイルの構造を簡素化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等のエンジンの点火プラグに火花放電を発生させるための内燃機関用点火コイルに関する。

今日、燃料消費量を低減させたり、排気ガスを低減させるために成層燃焼を行う内燃機関が注目されている。しかし、燃焼室内に濃混合気と希薄混合気を層状に形成して燃焼させる成層燃焼においては、不完全燃焼や失火の危険が常に付きまとうものである。この不完全燃焼や失火を解消する手段として、点火コイルに高エネルギーを付与するべく多重放電を行う点火コイルが提案されている。
図３は、従来の内燃機関用点火コイルの一例を示す回路図、図４は、従来の内燃機関用点火コイルにおける点火信号、一次電流、二次電圧の関係を示す説明図である。ここに示す点火コイルは、点火コイル１の一次コイル２にスイッチング素子３、駆動回路４を介して、例えば、電源電圧として１４Ｖを図４に示すような点火信号によって一次電流を流す。
すると、二次コイル５には、高圧電流が発生し、点火プラグ６に火花が発生する。この際、図４に丸で囲ったように一次電流が流れ始める時の微小の正電圧が発生する。この微小の正電圧は、点火プラグで確実に放電させるには不充分な電圧であるが、エンジンの状態（点火プラグ電極付近のイオン状態）によっては放電してしまいエンジンの燃焼に悪影響を与える可能性があるため、二次コイル側にダイオード７を取り付けて除去していた。例えば、電源電圧を１４Ｖ、一次コイルと二次コイルの巻数比を１００とした場合、発生電圧Ｖａ＝２×１４×１００＝２，８００Ｖであり点火プラグを確実に放電させるには、不充分な電圧である。

しかし、このような構成の従来の内燃機関用点火コイルにおいて、電源投入時の微小の正電圧を削除するために、ダイオードを必要とし、複雑な構造となっていた。また、従来は、電源であるバッテリーの電圧が１４Ｖであるために、規定の一次電流に到達するまでの時間が通常１ｍｓか２ｍｓであり、図４に示すように火花と火花の間隔（休止時間Ｔ）が３ｍｓ程度となってしまい、集中的に火花放電を起こさせることができなかった。

この発明は、上記に鑑み提案されたもので、電源電圧を高くするとともに、通電時の正極性電圧をカットせず、積極的に点火に利用し、従来の負極性電圧と併用することで集中的に多重点火を達成することのできる内燃機関用点火コイルを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する為に、本発明の内燃機関用点火コイルは、一次コイル及び二次コイルと、その二つのコイルを磁気的に結合させる積層鉄心と、前記一次コイルに流れる電流をＯＮ−ＯＦＦ制御し、二次コイル側に高圧電流を発生させるスイッチング素子とを備えた内燃機関用点火装置において、前記一次コイルに流れる電流を検出して、一次コイルに流れる電流が規定の電流値に達した場合に通電を停止する通電停止手段を設け、多重点火を行うことを特徴としている。

また、本発明において、前記通電停止手段は、前記一次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、予め設定した基準電圧Ｖrefと前記検出手段からの検出信号を比較する比較回路とから構成されたことを特徴とする。

また、本発明において、前記駆動回路は、ＡＮＤ回路であることを特徴とする。また、本発明において、前記比較回路は、コンパレーターであることを特徴とする。

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。

本発明では、一次コイル及び二次コイルと、その二つのコイルを磁気的に結合させる積層鉄心と、前記一次コイルに流れる電流をＯＮ−ＯＦＦ制御し、二次コイル側に高圧電流を発生させるスイッチング素子とを備えた内燃機関用点火装置であって、前記一次コイルに流れる電流を検出して、一次コイルに流れる電流が規定の電流値に達した場合に通電を停止する通電停止手段を設け、多重点火を行うので、放電間隔が短く、集中的な多重放電が可能となる。また、ダイオードが不要となり、内燃機関用点火コイルの構造を簡素化することができる。

また、本発明において前記通電停止手段は、前記一次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、予め設定した基準電圧Ｖrefと前記検出手段からの検出信号を比較する比較回路とから構成されたので、従来ダイオードでカットしていた電流投入時に発生する二次電圧を利用して、放電間隔が短く、集中的な多重放電を実現することができる。

内燃機関用点火コイルにおいて、一次コイルに流れる電流を検出して、一次コイルに流れる電流が規定の電流値に達した場合に通電を停止する通電停止手段を設けることにより、放電間隔が短く、集中的な多重放電を達成するという目的が達成できる。また、ダイオードを廃止して構造の簡素化を実現できる。

以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る内燃機関用点火コイルの一例を示す回路図、図２は本発明の内燃機関用点火コイルにおける点火信号、比較回路、電流検出回路、駆動回路の関係を示す説明図である。ここで、内燃機関用点火コイル１０は、一次コイル１１及び二次コイル１２と、その二つのコイルを磁気的に結合させる積層鉄心１３と、前記一次コイル１１に流れる電流をＯＮ−ＯＦＦ制御し、二次コイル側に高圧電流を発生させるスイッチング素子１４とを備えた内燃機関用点火装置であって、前記一次コイル１１に流れる電流を検出して、一次コイルに流れる電流が規定の電流値に達した場合に通電を停止する通電停止手段を備えている。

通電停止手段は、例えば、一次コイル１１に流れる電流を検出する電流検出手段である抵抗１５と、スイッチング素子１４を駆動する駆動回路であるＡＮＤ回路１６と、予め設定した基準電圧Ｖrefと前記検出手段１５からの検出信号を比較する比較回路であるコンパレーター１８とから構成されている。ここで、基準電圧Ｖrefは、電流検出手段の抵抗値を０．１Ω、一次コイルに流したい電流値を１０ＡとすればＶref＝０．１×１０＝１Ｖとなります。また、本実施例では、電源電圧として２００〜数百ボルトのものを使用する。

以上のように構成した内燃機関用点火コイル１０の動作について説明する。ここで、電源電圧として２００ボルトを使用する。先ず、点火信号が「Ｌ」（Low）の時、スイッチング素子１４は、ＯＦＦとなり、一次コイル１１に電流が流れず、比較回路１８の出力は、「Ｈ」（High）となる。このため、「Ｌ」のままの点火信号１７がそのままスイッチング素子１４に加えられる。また、点火信号１７が「Ｈ」になると、スイッチング素子１４がＯＮとなり、一次コイル１１に電流が流れるとともに、二次コイルに＋４０ｋＶが発生して点火プラグ６が放電する。また、一次コイル１１を流れる電流は、電流検出手段（抵抗）１５で、電位差となって比較回路１８の負側端子に印加される。この電位差（電圧）が規定の電圧Ｖrefに達すれば、図２に示すように比較回路１８の出力が「Ｌ」となりこの時点で点火信号が「Ｌ」となってスイッチング素子１４に印加され、停止信号となる。すると、二次コイル１２に−４０ｋＶが発生して点火プラグ６が放電する。このように、二次コイルに＋４０ｋＶが発生してから二次コイル１２に−４０ｋＶが発生するまでの時間Ｔ１は、電源電圧が高いので非常に短時間となる。

本実施例を具体的数値で検討する。先ず、正極性の発生電圧Ｖａは、電源電圧をＶｂ、点火コイルの一次コイルと二次コイルの巻数比をαとすれば、Ｖａ=２×Ｖｂ×αとなる。ここで、Ｖｂ=２００Ｖ、α＝１００とすれば、Ｖａ=２×２００×１００＝４０，０００Ｖとなり、点火プラグを放電するに充分な電圧である。また、本実施例では、従来に比べて電源電圧が高いので、通電開始から規定の一次電流に達するまでの時間が従来の１／１０程度となる。したがって、正極性と負極性の点火放電の間隔Ｔ１が非常に小さくなり、集中的な多重放電が可能となる。また、従来、電源投入時に発生する微小の正電圧を除去するために使用していたダイオードを必要とせず、構造の簡素化を実現することができる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の設計変更が可能である。

図１は、本発明に係る内燃機関用点火コイルの一例を示す回路図である。図２は、同内燃機関用点火コイルにおける点火信号、比較回路、電流検出回路、駆動回路、二次電圧の関係を示す説明図である。図３は、従来の内燃機関用点火コイルの一例を示す回路図である。図４は、従来の内燃機関用点火コイルにおける点火信号、一次電流、二次電圧の関係を示す説明図である。

符号の説明

１０内燃機関用点火コイル
１１一次コイル
１２二次コイル
１３積層鉄心
１４スイッチング素子
１５電流検出手段（抵抗）
１６駆動回路（ＡＮＤ回路）
１７点火信号
１８比較回路（コンパレーター）

Claims

一次コイル及び二次コイルと、その二つのコイルを磁気的に結合させる積層鉄心と、前記一次コイルに流れる電流をＯＮ−ＯＦＦ制御し、二次コイル側に高圧電流を発生させるスイッチング素子とを備えた内燃機関用点火装置において、
前記一次コイルに流れる電流を検出して、一次コイルに流れる電流が規定の電流値に達した場合に通電を停止する通電停止手段を設け、多重点火を行うことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
前記通電停止手段は、
前記一次コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
予め設定した基準電圧Ｖrefと前記検出手段からの検出信号を比較する比較回路とから構成されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火コイル。
前記駆動回路は、ＡＮＤ回路であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火コイル。
前記比較回路は、コンパレーターであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の内燃機関用点火コイル。