JP2011117365A - 多気筒の内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ省スペースで重ね放電型の初期着火を実現し得る多気筒の内燃機関用点火装置を提供する。
【解決手段】第１点火プラグａ１〜第４点火プラグａ４の各々に対応させて、第１〜第４容量放電式点火回路１１〜１４を設けるが、昇圧用の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０およびＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３０は共用し、第１〜第４容量放電式点火回路１１〜１４によって、点火対象の点火プラグの放電間隙に放電破壊を起こさせ、この放電状態を維持し得る放電維持電圧値以上の直流電圧が保持されるように、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０の制御により昇圧用二次巻線６側に生じさせた出力電流を点火コイル放電電流に加算的に重畳して、点火プラグに比較的長い時間に亘り大きな放電エネルギーを与えるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車両等の車に搭載される多気筒の内燃機関用点火装置の改良に関する。

最近では車両搭載の内燃機関として、空燃比を極めて薄く設定した、いわゆる希薄燃料エンジン（リーンバーンエンジン）が採用されつつある。しかし、この種のエンジンは着火効率があまり良くないため、点火装置には高エネルギー型のものが必要である。そこで、従来から、古典的な電流遮断原理により発生する点火コイル二次側出力にＤＣ−ＤＣコンバータの高圧出力を重畳する重ね放電型点火装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

重ね放電型点火装置は、点火コイルの一次電流を遮断することで二次側に発生する数キロボルトの高電圧により、点火プラグの放電間隙に放電破壊を起こして点火コイルの二次側から放電電流を流し始めた後に、当該放電状態を維持し得る放電維持電圧値以上の直流電圧（通常、５００Ｖ程度以上）を別途設けた昇圧回路によって保ちながら、当該昇圧回路からの出力電流を点火コイル放電電流に加算的に重畳するものである。このような重ね放電の方式によれば、点火プラグに比較的長い時間に亘り大きな放電エネルギーを得ることが出来ることから、燃料への着火性が向上し、ひいては燃費も向上する。なお、特許文献１に記載の重ね放電型点火装置は、電流遮断方式の点火装置であるが、重ね放電の技術自体は容量放電式の点火装置に使用することもできる。

特開平８−６８３７２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような単気筒用の重ね放電型点火装置を多気筒の内燃機関に使用する場合、そのままでは、各気筒に対して、点火回路と重ね放電用ユニットと電源回路が個別に必要となるため、コストや収納スペースの面で問題が生じる。

そこで、本発明は、低コストかつ省スペースで重ね放電型の初期着火を実現し得る多気筒の内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路より電源供給される容量放電式点火回路により発生させた高電圧で点火プラグの放電間隙に放電破壊を起こし、ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路より電源供給される自励サイリスタ直列インバータ式複数火花回路からの出力を重ねて放電させる内燃機関用点火手段が、複数の気筒に対応し設けられた多気筒の内燃機関用点火装置であって、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路より電源供給される一つの自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路の出力を、各気筒の内燃機関用点火手段で共有するようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の多気筒の内燃機関用点火装置において、前記自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路および各気筒の容量放電式点火回路には、一つのＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路から電源供給するようにしたことを特徴とする。

請求項１に係る多気筒の内燃機関用点火装置によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路より電源供給される一つの自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路の出力を、各気筒の内燃機関用点火手段で共有するようにしたので、各気筒に対応する内燃機関用点火手段に必要な昇圧源として、一つの自励サイリスタ直列インバータ式複数火花電荷回路を共通化することができ、低コストかつ省スペースで重ね放電型の初期着火を実現できる。

請求項２に係る多気筒の内燃機関用点火装置によれば、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路および各気筒の容量放電式点火回路には、一つのＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路から電源供給するようにしたので、各気筒に対応する内燃機関用点火手段に必要な電源供給用のＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路を共通化することができ、一層低コストかつ省スペースで重ね放電型の初期着火を実現できる。

本発明の第１実施形態として示す４気筒の内燃機関用点火装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態として示す４気筒の内燃機関用点火装置の概略構成図である。

次に、添付図面に基づいて、本発明に係る多気筒の内燃機関用点火装置の実施形態を詳細に説明する。

図１に示すのは、本発明を４気筒の内燃機関用点火装置に適用した第１実施形態の概略構成であり、第１点火プラグａ１の点火に用いる第１内燃機関用点火手段と、第２点火プラグａ２の点火に用いる第２内燃機関用点火手段と、第３点火プラグａ３の点火に用いる第３内燃機関用点火手段と、第４点火プラグａ４の点火に用いる第４内燃機関用点火手段を備える。

第１内燃機関用点火手段は、第１容量放電式点火回路１１に接続されるＣＤＩ用一次巻線１、コイル鉄心４を介して一次巻線１と結合するＣＤＩ用二次巻線７、第１点火プラグａ１へ流す電流の流路を整える整流ダイオード９、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０に接続される昇圧用一次巻線２および帰還巻線３、コイル鉄心４を介して一次巻線２と結合する昇圧用二次巻線６、この昇圧用二次巻線６とＣＤＩ用二次巻線７とを接続する接続線路、バッテリー８からの電源を受けて第１容量放電式点火回路１１および自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０に電源供給する第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３１により構成する。

なお、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０は、直流を電源とするもので、図示を省略したエンジン制御装置（ＥＣＵ）からの点火信号を受けて作動し、ＥＣＵより停止信号を受信するまで昇圧用二次巻線６の出力が継続されるものである。すなわち、本実施形態で用いる自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０は、容量放電式点火回路１１に直流を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３１により生成された直流を用いることができるので、従来の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路の如く交流電源を別途用意する必要がないし、その放電周期も交流電源の周波数に依存しないことから、高速な繰り返し放電が可能になる。

この第１内燃機関用点火手段においては、第１容量放電式点火回路１１により、鉄心４を介してＣＤＩ用一次巻線１と磁気結合するＣＤＩ用二次巻線７側に数キロボルトの高電圧を発生させて、第１点火プラグａ１の放電間隙に放電破壊を起こして放電電流を流し始めた後、この放電状態を維持し得る放電維持電圧値以上の直流電圧（通常、５００Ｖ程度以上）が保持されるように、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０の動作で昇圧用二次巻線６側に発生させた出力を点火コイル放電電流に加算的に重畳し、第１点火プラグａ１に比較的長い時間に亘り大きな放電エネルギーを与えることが出来る。

第２内燃機関用点火手段も、上記第１内燃機関用点火手段と同様の構成であり、第２点火プラグａ２に対応させて、第２容量放電式点火回路２１や第２ＤＣ−ＣＤコンバータ電源回路３２等を別途設けるが、第１内燃機関用点火手段に用いるのと同じ自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０により制御される昇圧用二次巻線６とＣＤＩ用二次巻線７とを接続し、別途昇圧回路を設けない。多気筒の内燃機関では、通常、全気筒が同時に点火しないことから、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０には、１気筒分程度の出力容量があれば、第１内燃機関用点火手段と第２内燃機関用点火手段で共用しても問題ないのである。

同様に、第３内燃機関用点火手段は、第３点火プラグａ３に対応させて、第３容量放電式点火回路１３や第３ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３３等を別途設けるが、昇圧用の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０等は、第１，第２内燃機関用点火手段と共用し、第４内燃機関用点火手段は、第４点火プラグａ４に対応させて、第４容量放電式点火回路１４や第４ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３４等を別途設けるが、昇圧用の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０等は、第１〜第３内燃機関用点火手段と共用する。

以上のように、この第２実施形態として示す多気筒の内燃機関用点火装置においては、１気筒分程度の出力容量の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０を全気筒の内燃機関用点火手段で共用するものとしたので、低コストかつ省スペースで重ね放電型の初期着火を実現できる。なお、本実施形態では、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０への電源供給を第１ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３１で行うものとしたが、これに限らず、第２〜第４ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３２〜３４で電源供給しても良いし、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路専用のＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路を別途設けるようにしても良い。

図２に示すのは、本発明を４気筒の内燃機関用点火装置に適用した第２実施形態の概略構成であり、第１点火プラグａ１の点火に用いる第１内燃機関用点火手段と、第２点火プラグａ２の点火に用いる第２内燃機関用点火手段と、第３点火プラグａ３の点火に用いる第３内燃機関用点火手段と、第４点火プラグａ４の点火に用いる第４内燃機関用点火手段を備える。

第１内燃機関用点火手段は、第１容量放電式点火回路１１に接続されるＣＤＩ用一次巻線１、コイル鉄心４を介して一次巻線１と結合するＣＤＩ用二次巻線７、点火プラグへ流す電流の流路を整える整流ダイオード９、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０に接続される昇圧用一次巻線２および帰還巻線３、コイル鉄心４を介して一次巻線２と結合する昇圧用二次巻線６、この昇圧用二次巻線６とＣＤＩ用二次巻線７とを接続する接続線路、バッテリー８からの電源を受けて第１容量放電式点火回路１１および自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０に電源供給するＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３０により構成する。

この第１内燃機関用点火手段は、上述した第１実施形態の多気筒の内燃機関用点火装置における第１内燃機関用点火手段と同一構成であり、鉄心４を介してＣＤＩ用一次巻線１と磁気結合するＣＤＩ用二次巻線７側に数キロボルトの高電圧を発生させて、第１点火プラグａ１の放電間隙に放電破壊を起こして放電電流を流し始めた後、この放電状態を維持し得る放電維持電圧値以上の直流電圧（通常、５００Ｖ程度以上）が保持されるように、自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０の動作で昇圧用二次巻線６側に発生させた出力を点火コイル放電電流に加算的に重畳し、第１点火プラグａ１に比較的長い時間に亘り大きな放電エネルギーを与えることが出来る。

第２内燃機関用点火手段も、上記第１内燃機関用点火手段と同様の構成であり、第２点火プラグａ２に対応させて、第２容量放電式点火回路２１等を別途設けるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３０から容量放電式点火回路１１へ電源供給すると共に、第１内燃機関用点火手段に用いるのと同じ自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０により制御される昇圧用二次巻線６とＣＤＩ用二次巻線７とを接続するものとし、直流電源および昇圧回路を別途設けない。多気筒の内燃機関では、通常、全気筒が同時に点火しないことから、ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３０には、１気筒分程度の出力容量があれば、第１内燃機関用点火手段と第２内燃機関用点火手段で共用しても問題ないのである。

同様に、第３内燃機関用点火手段は、第３点火プラグａ３に対応させて、第３容量放電式点火回路１３を別途設けるが、電源供給用のＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３０や昇圧用の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０等は、第１，第２内燃機関用点火手段と共用し、第４内燃機関用点火手段は、第４点火プラグａ４に対応させて、第４容量放電式点火回路１４等を別途設けるが、電源供給用のＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路３０や昇圧用の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０等は、第１〜第３内燃機関用点火手段と共用する。

以上のように、この第２実施形態として示す多気筒の内燃機関用点火装置においては、１気筒分程度の電源容量のＤＣ−ＤＣＤコンバータ電源回路３０や１気筒分程度の出力容量の自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路２０等を全気筒の内燃機関用点火手段で共用するものとしたので、一層低コストかつ省スペースで重ね放電型の初期着火を実現できる。

ａ１〜ａ４ 第１〜第４点火プラグ
１１〜１４ 第１〜第４容量放電式点火回路
２０ 自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路
３０ ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路
３１〜３４ 第１〜第４ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路
１ ＣＤＩ用一次巻線
２ 昇圧用一次巻線
３ 帰還巻線
４ 鉄心
６ 昇圧用二次巻線
７ ＣＤＩ用二次巻線
８ 直流電源
９ 整流ダイオード

Claims (2)

1. ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路より電源供給される容量放電式点火回路により発生させた高電圧で点火プラグの放電間隙に放電破壊を起こし、ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路より電源供給される自励サイリスタ直列インバータ式複数火花回路からの出力を重ねて放電させる内燃機関用点火手段が、複数の気筒に対応し設けられた多気筒の内燃機関用点火装置であって、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路より電源供給される一つの自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路の出力を、各気筒の内燃機関用点火手段で共有するようにしたことを特徴とする多気筒の内燃機関用点火装置。
2. 前記自励サイリスタ直列インバータ式複数火花点火回路および各気筒の容量放電式点火回路には、一つのＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路から電源供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多気筒の内燃機関用点火装置。

Images