JP2570225B2 - 点火装置 - Google Patents

点火装置

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    • F02P3/08—Layout of circuits
    • F02P3/0876—Layout of circuits the storage capacitor being charged by means of an energy converter (DC-DC converter) or of an intermediate storage inductance
    • F02P3/0884—Closing the discharge circuit of the storage capacitor with semiconductor devices

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は車両用の点火装置に関するもので、特に、コ
ンデンサ型の点火装置に関するものである。
（従来の技術） 従来より、DC−DCコンバータによりバツテリの電圧を
数百ボルト程度の直流に昇圧して点火コンデンサに蓄
え、この電荷を一次コイルに放電して点火を行う点火装
置が知られていた。この種の点火装置は、コンデンサ型
の点火装置と呼ばれている。
コンデンサ型の点火装置としては、例えば米国特許第
3,489,129号明細書や米国特許第3,782,353号明細書に開
示されたものがある。
米国特許第3,489,129号明細書の点火装置は、点火コ
ンデンサと、点火コンデンサを充電するための充電回路
と、この充電回路に電力を供給するDC−DCコンバータ
と、点火コンデンサを放電するための放電回路と、点火
コンデンサに蓄えられた電荷を昇圧する点火変圧器、お
よび、充電回路と放電回路を制御する発振器を備え、必
要な点火持続期間に、発振器が発生するトリガパルスに
応じて、多数の火花を発生させる装置である。
そして、充電回路には、点火コンデンサに電荷を充電
するために、スイツチとして動作をする第１サイリスタ
が設けられており、また、放電回路には、点火変圧器の
一次巻線に接続された点火コンデンサの電荷を放電する
ために、スイツチとして動作する第２サイリスタが設け
られている。
点火コンデンサを充電するため、第１サイリスタをオ
ンにすると、充電電流が第１サイリスタを通過して点火
コンデンサに流れる。そして、第１サイリスタは、点火
コンデンサの充電が進み、第１サイリスタを通過する電
流がサイリスタの保持電流値以下となるまでオン状態を
継続する。
（発明が解決しようとする問題点） 従来の点火装置では、充電回路と放電回路の制御は、
発振器によつて行われているが、この発振器は、点火コ
ンデンサの充電状態とは無関係に動作していた。それゆ
えに、第１サイリスタと第２サイリスタは、点火コンデ
ンサの状態に係わらず発振器が発生するトリガパルスに
よつてオンされてしまう。
ところで、第１サイリスタがオンの間、即ち、点火コ
ンデンサの充電中は、点火コンデンサに蓄えられた電荷
の量が少ないので、第２サイリスタをオンにしても火花
を飛ばすことはできない。即ち、点火プラグに火花が発
生しない時は、第２サイリスタをオンにする時期が悪い
のである。
このように、従来のコンデンサ型の点火装置では、多
数の火花が確実に発生しないという問題点があつた。
また、点火コイルの一次巻線にDC−DCコンバータが直
接接続されているので、点火プラグが放電すると、DC−
DCコンバータの出力電圧が低下してしまう。
このため、従来のコンデンサ型の点火装置には、DC−
DCコンバータの回復時間、即ち、予め設定された放電電
圧に回復するまでの時間、点火プラグに火花を飛ばすこ
とができないという問題点があつた。
そこで、本発明では、必要な点火持続期間に比較的多
くの火花が確実に発生する点火装置を構成することを技
術的課題とする。
〔発明の構成〕
（問題点を解決するための手段） 前述した技術的課題を達成するために講じた技術的手
段は、点火プラグと、一次巻巻線と二次巻線を備え、二
次巻線が前記点火プラグに接続された点火変圧器と、安
定した電圧を蓄えるための第１のコンデンサを備えたDC
−DCコンバータと、前記点火変圧器の一次巻線に接続さ
れ、前記点火プラグに電力を供給する第２のコンデンサ
と、前記第１のコンデンサに蓄えられた電荷を用いて前
記第２のコンデンサを充電する充電手段と、前記第２の
コンデンサに蓄えられた電荷を前記点火変圧器の一次巻
線に放電する放電手段と、該放電手段が放電を許容する
状態にあるか、或は放電を阻止する状態にあるかを検出
する検出手段と、該検出手段が検出した前記放電手段の
放電許容状態及び放電阻止状態に応じて前記充電手段と
前記放電手段を、必要な点火持続期間、適切な時間間隔
で駆動する制御手段とを設けたことである。
（作用） 前述した本発明の技術的手段によれば、制御手段が、
検出手段が検出した放電手段の放電許容状態及び放電阻
止状態に基づいて動作する。
それゆえに、放電手段が動作する時間間隔を制御し、
多数の火花を確実に発生させることができる。
また、前述した本発明の技術的手段によれば、DC−DC
コンバータには第１のコンデンサが接続されている。
それゆえに、本発明の点火装置では、DC−DCコンバー
タの電圧降下を抑え、必要な点火持続期間に多数の火花
を発生させることができる。
ところで、エンジン燃焼室内の圧縮された混合気は、
特にエンジン回転速度が低い状態では、例えば、燃焼室
内に低い渦速度や低温といつた、低速度の条件のため
に、燃焼しにくくなる。
このため、従来のコンデンサ型の点火装置には、エン
ジン回転速度が低くなると、エンジンの爆発安定性が失
われるという問題点があつた。
そこで、本発明の好ましい実施態様においては、制御
手段に、エンジンの回転速度に応じた点火持続期間を指
示する第１の信号発生手段を備えるようにする。
そうすれば、エンジン回転速度が低い状態でもエンジ
ンの爆発安定性を保つことができる。
（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
本発明の点火装置は、第１図に示してあるように、直
流電源として動作するDC−DCコンバータ10と、一次巻線
12と二次巻線13を有する点火変圧器11と、二次巻線13に
接続された点火プラグ14と、一次巻線に接続された点火
コンデンサ15と、DC−DCコンバータ10からの電力で点火
コンデンサ15を充電する充電回路16と、点火コンデンサ
15の電荷を一次巻線12に放電する放電回路17と、充電回
路16と放電回路17を、必要な点火持続期間TD、適切な時
間間隔で駆動する制御回路18を備えている。また他に、
DC−DCコンバータ10と制御回路18に電力を供給するバツ
テリー19と、イグニツシヨンスイツチ20と、断続器21を
備えている。
DC−DCコンバータ10はインバータ22と、ダイオード23
と、大容量の第１コンデンサ24を備えている。DC−DCコ
ンバータ10はインバータ22の機能によつてバツテリー19
の電圧よりも高い所定の電圧を発生する。本実施例で
は、DC−DCコンバータ10は、400V程度の電圧を発生す
る。第１コンデンサ24の電圧は、接続点25を通つてイン
バータ22へ帰還されており、接続点26に発生するDC−DC
コンバータ10の出力電圧V26が所定の電圧値に調整され
る。それゆえに、第１コンデンサ24の電圧が低下する
と、インバータ22は、第１コンデンサ24の電圧を増大す
るように動作する。
充電回路16は約100μＨの第１インダクタ27と、充電
スイツチとして動作する第１サイリスタ28と、第１サイ
リスタ28を駆動する際のノイズマージンを増大させるコ
ンデンサ29と抵抗30を備えている。
放電回路17は約1mHのチヨークコイル31と、第２サイ
リスタ32と、ダイオード33と、コンデンサ34と、抵抗35
を備えている。コンデンサ34と抵抗35は、第２サイリス
タ32を駆動する際のノイズマージンを増大させると共
に、第２サイリスタ32のON・OFF状態を検出する働きを
する。
制御回路18は必要な点火持続期間TDを決定する点火持
続期間決定回路36と、第２サイリスタ32のオン・オフ状
態を検出する検出回路37と、充電回路16と放電回路17を
必要な期間、適切な時間間隔で駆動する反復率制御回路
38と、第１のサイリスタ28を駆動する第１駆動回路38′
と、第２のサイリスタ32を駆動する第２駆動回路39を備
える。
第２図に示したように、点火持続期間決定回路36は入
力保護回路40と、反転回路41と、単安定マルチバイブレ
タ42と、ランプ回路43と、ピークホールド回路44と、ボ
ルテージフオロワ45と、分圧器46と、比較器47と、ピー
クキヤンセル回路48と、例えばエンジンの温度や負荷の
状態といつたエンジンの状態に応じて変化する外部から
の指示信号に応じて、分圧器46の出力を制御する点火進
角度制御回路49を備えている。
接続点50には、断続器21によつて信号V50が発生す
る。信号V50の一周期Ｔは、第１式によつて定義され
る。
Ｔ＝120/（ｎ・ｍ）（秒）・・・ （１） ただし、n:エンジン回転速度（r.p.m.） m:気筒数 第３図に示したように、信号V50の一周期Ｔは、断続
器21が開いている時間TAと断続器21が閉じている時間TD
とからなる。そして信号V50は、断続器21が開いている
時間TAの間、高レベルにあり、断続器21が閉じている時
間TBの間、低レベルにある。
信号V50の高レベル信号の立ち上がりエツジは、点火
持続期間TDの始まりを示し、信号V50の一周期Ｔはエン
ジン回転速度の逆数を示している。
信号V50は、入力保護回路40と反転回路41を介して、
単安定マルチバイブレタ42やピークキヤンセル回路48に
入力される。第３図に示したように、単安定マルチバイ
ブレター42は、信号V50の高レベル信号が立ち上がる
と、接続点51にトリガ電圧V51を出力する。
信号V50が発生すると、ランプ回路43は、所定の時定
数でコンデンサ52の充電を開始する。接続点53の電圧V
53はコンデンサ52の充電電圧である。電圧V53は比較器4
7の反転入力端子に入力される。第３図に示したよう
に、電圧V53は信号V50の発生後、経過時間に応じて増加
する。
ピークホールド回路44のコンデンサ54は電圧V53のピ
ーク電圧値を記憶し、接続点55において第３図に示した
電圧V55を発生する。
電圧V55はボルテージフオロワ45を介して分圧器46に
入力される。分圧器46は、電圧V55を分圧し、接続点56
に、電圧V55の10〜15％の大きさの電圧V56を出力する。
比較器47は電圧V56と電圧V53を比較し、電圧V56が電
圧V53よりも高い間、接続点57に点火持続期間信号V57を
出力する。第３図に示した点火持続期間信号V57の期間V
Dは、必要な点火持続期間TDを示している。点火持続期
間TDは、第２式に表現されるように、周期Ｔに比例す
る。
TD＝Ｋ・Ｔ・・・ （２） ただし、K:分圧器46の分圧比 （10〜15％） ピークキヤンセル回路48のトランジスタ58は、信号V
50が低レベルとなるとオン状態となり、次に信号V50が
高レベルに達するまでオン状態を継続する。第３図に示
したように、トランジスタ58がオン状態となると、コン
デンサ54の電荷が再設定され、コンデンサ54の端子電圧
V55は、差動増幅器60とダイオード61とによつて形成さ
れたピーク検出器59の出力である電圧V53と等しくな
る。そして信号V50が高レベルとなるとトランジスタ58
がオフし、この時の電圧V55が電圧V53のピーク値として
保持される。このように、点火持続期間決定回路36は、
エンジン回転速度を示す信号V50に応じて、点火持続期
間信号V57を発生する。
第１図に示したように、反復率制御回路38は、入力信
号の立ち上がりエツジを検出するとトリガパルスを発生
する単安定マルチバイブレータ62,63,64と、入力信号の
立ち下がりエツジを遅らせるための遅延回路65と、入力
信号の立ち上がりエツジを遅らせるための遅延回路66,6
7と、OR回路68と、AND回路69を備えている。
点火持続期間決定回路36の出力である点火持続期間信
号V57は、単安定マルチバイブレタ62とAND回路69の一入
力端子に印加される。単安定マルチバイブレタ62は、点
火持続期間信号V57の立ち上がりエツジを検出し、接続
点70にトリガパルスV70を発生する。接続点70は第１図
に、トリガパルスV70は第４図に、それぞれ示した。
トリガパルスV70は、OR回路68を介してAND回路69に印
加される。AND回路69は、第４図に示したトリガパルスV
71を発生する。このトリガパルスV71は、第２駆動回路3
9を介して第２サイリスタ32をオンさせる。
遅延回路65は、接続点72の出力電圧V72を検出する。
第４図に示したように、出力電圧V72は、第２サイリス
タ32がオフ状態である時に高レベル、第２サイリスタ32
がオンとなつた時に低レベルとなる。遅延回路65は出力
電圧V72の立ち下がりエツジを検出し、第４図に示した
所定の遅延時間td1後、接続点73に信号V73を発生する。
また、遅延回路66は、信号V73の立ち上がりエツジを検
出し、第４図に示した所定の遅延時間td2後、接続点74
に信号V74を出力する。信号V74は単安定マルチバイブレ
タ64と遅延回路67に印加れる。単安定マルチバイブレタ
64は、信号V74が入力されると、接続点75にパルス幅tw3
のトリガパルスV75を発生する。このトリガパルスV
75は、第１駆動回路38′を介して第１サイリスタ28をオ
ンさせる。
遅延回路67は信号V74の立ち上がりエツジを検出し、
第４図に示した遅延時間td3後、接続点76に信号V76を発
生する。信号V76は単安定マルチバイブレタ63に入力さ
れる。単安定マルチバイブレタ63は、接続点77にパルス
幅tw2のトリガパルスV77を出力する。このトリガパルス
V77は、OR回路68を介してAND回路69に入力される。それ
ゆえに、点火持続期間信号V57が高レベルにある間、電
圧V70とV77によりトリガパルスV71が発生する。しかし
ながら、AND回路69の作用により、点火持続期間信号V57
が低レベルになると、トリガパルスV71は発生しない。
同様に、点火持続期間信号V57が低レベルになると、ト
リガパルスV75も発生しない。なぜならば、第１図に示
した反復率制御回路38では、トリガパルスV75は第２サ
イリスタのオフ状態が検出された後に発生するからであ
る。
第２サイリスタ32のオン・オフ状態を検出する検出回
路37は、トランジスタ78と、コンデンサ79と、抵抗80を
備えている。コンデンサ79と抵抗80は、第２サイリスタ
32のオン・オフ状態を検出するためのノイズマージンを
増大させる働きをする。第２サイリスタ32のオン状態を
保持するための保持電流が、第２サイリスタ32のアノー
ド端子とカソード端子の間を流れている間には、第２サ
イリスタ32はトリガパルスV71が消失してもオン状態を
保持する。第２サイリスタ32がオン状態の間、第２サイ
リスタ32のゲート端子81の電圧V81はトランジスタ78を
オンにするのに充分な電圧となる。それゆえに、第４図
に示したように、第２サイリスタ32がオン状態からオフ
状態に変化した時、検出回路37の出力電圧V72は低レベ
ルの電圧から高レベルの電圧へと変化する。
第２サイリスタ32のゲート電圧V81は、温度係数を有
している。しかし、トランジスタ78のＰ−Ｎ接合（ベー
ス−エミツタ間）の温度係数が第２サイリスタ32のＰ−
Ｎ接合（アノード−カソード間）の温度係数とよく似て
いるので、第２サイリスタ32のオン・オフ状態の検出
は、温度変化に対して補償されている。
第５図は、第１駆動回路38′の詳細を示した回路図で
ある。第１駆動回路38′には、トリガパルスV75が入力
され、接続点82と83の間に第１サイリスタ32をオンする
ためのトリガパルスV82が出力される。
第６図は、第２駆動回路39の詳細を示した回路図であ
る。第２駆動回路39には、トリガパルスV71が入力さ
れ、接続点81と接地された接続点84の間に第２サイリス
タ32を駆動するためのトリガパルスV81が出力される。
第７図に示したように、トリガパルスV81が接続点81
と84の間に印加されると、第２サイリスタ32がオンす
る。そして、第２サイリスタ32がオンすることにより、
第２サイリスタ32のゲート電圧V81が変化する。結果と
して、巻線12と13、および、点火プラグ14の浮遊容量に
応じた充電電流I85が、点火コンデンサ15から接続点85
に流れる。この時、浮遊容量は充電され、接続点86の電
圧V86が増大し、点火プラグ14のギヤツプの絶縁破壊電
圧VBに達する。点火プラグ14のギヤツプの絶縁破壊は、
第１図に示した浮遊容量186の電荷が急激に放電する現
象と考えることができ、第７図に示したように、点火プ
ラグ14のギヤツプ間に流れる電流I86となつて現れる。
第７図に示したように、点火プラグ14のギヤツプが絶縁
破壊した後、電圧V86は保持電圧VS（１〜3KV）まで低下
し、火花電流I86は、点火コンデンサ15の静電容量とチ
ヨークコイル31のインダクタンスによつて定まる共振周
波数で点火プラグ14のギヤツプ間を流れる。そして、火
花電流I86がゼロに成ると、接続点87の電圧V87は最も大
きな負の値となる。今までは、第２サイリスタ32がオン
であつたが、第２サイリスタ32は、逆バイアスとして作
用する電圧V87によつてオフとなる。第２サイリスタが
オフとなると、今度はダイオード33がオンとなり、結果
として火花電流I86は逆方向に流れる。この火花電流I86
も前述した共振周波数を有しており、点火コンデンサ15
を充電する。このようにして、点火コンデンサ15には、
残留電圧Vrが残る。残留電圧Vrの波形は、第７図の電圧
V87のグラフに示してある。
第２のサイリスタ32がオフとなると、トリガパルスV
82が、遅延時間td2だけ遅れて第１サイリスタ28に供給
され、第１サイリスタ28はオンとなる。第７図に示した
ように、第１サイリスタ28がオンとなると、充電電流I
88が接続点88に流れる。充電電流I88は、点火コンデン
サ15と第１インダクタ27によつて定められる共振電流で
ある。この共振電流の結果として、点火コンデンサ15は
充電される。充電電流I88がゼロとなると、点火コンデ
ンサ15の電圧V87が第１コンデンサ24の電圧V26よりも高
くなり、第１サイリスタ28には、逆バイアスが印加され
る。そして、第１サイリスタ28は、逆バイアスが印加さ
れた瞬間にオフとなる。
第８図は、断続器21の電圧V50と、点火持続期間信号V
57と、火花電流I86と、第１コンデンサ24の電圧V26の関
係を示している。電圧V26は、点火持続期間TDにわずか
に減少するが、電圧V26は、点火持続期間TD以外の時間
に所定の電圧値に回復する。それゆえに、DC−DCコンバ
ータ10の平均出力電力は、火花の発生率DSに基づき、第
３式により決定される。
DS＝TD/T・・・ （３） ただし、T:断続器21の電圧V50の発生期間 TD：点火持続期間 火花の発生率DSは、本実施例では0.1〜0.15に選んで
ある。
それゆえに、DC−DCコンバータ10の平均出力電力は、
それほど大きくなくてよい。
第９図は、点火変圧器11の詳細を示している。点火変
圧器11は、コア90の中央のエアギヤツプを省略した、低
漏れ磁束型の変圧器である。点火変圧器11とチヨークコ
イル31のインダクタンス値は、一発の火花の持続期間
と、適切な火花電流I86に影響する。そこで、本実施例
では、点火変圧器11のインダクタンス値の変化分をチヨ
ークコイル31のインダクタンス値を点火コンデンサ15の
容量に応じて適切な値に選ぶことによつて補償してい
る。また、特に強調しておきたいことは、従来のエアギ
ヤツプを有する点火変圧器の動作と比較して、点火プラ
グ14が放電するまでの間、一次巻線12に加わる電圧が比
較的に低くなるので、コア90の断面積を減らすことがで
きる、ということである。
さらに、コア90の断面積は、点火コンデンサ15の静電
容量とチヨークコイル31のインダクタンス値によつて定
められる点火電流I86の共振周波数に反比例する。この
ため、共振周波数を増加させることにより、点火変圧器
11を小型にすることができる。
第10図は、第２サイリスタ32のオン・オフ状態を検出
する検出回路37の別の実施例を示している。この実施例
では、トランジスタ78は、第１図の接続点81に接続され
た反転入力端子と接続点93に接続された非反転入力端子
を持つ比較器92に置き換えられている。
接続点93に発生する電圧V93は、ダイオード94と抵抗9
5によつて分圧された電圧である。電圧V93は、第２サイ
リスタ32がオンされる時のゲート電圧V81よりも小さ
く、第２サイリスタ32がオフされる時のゲート電圧V81
よりも大きくなるような、所定の値に設定される。とこ
ろで、ダイオード94のＰ−Ｎ接合（アノード−カソード
間）の温度係数が第２サイリスタ32のＰ−Ｎ接合（アノ
ード−カソード間）の温度係数に略等しいので、第10図
に示した検出回路10は、第１図の場合と同様の温度補償
機能を有している。従つて、比較器92の出力信号は、第
４図に示した電圧V72と等しくなる。
第11図と第12図に示した電子回路は、共に第２サイリ
スタ32のオン・オフ状態の検出のための回路である。
第11図の電子回路では、ダイオード97が第２サイリス
タ32のカソード端子と接地された接続点84の間に挿入さ
れている。第２サイリスタ32のゲート端子81は、第１図
または第10図に示した検出回路37の抵抗80に接続され
る。
第12図の電子回路では、ダイオード98と抵抗99が、第
２サイリスタ32のカソード端子と接地された接続点84の
間に並列に挿入されている。第２サイリスタ32のゲート
端子は、第１図に示した第２駆動回路39の出力に接続さ
れており、第12図の接続点100は、第１図または第10図
に示した検出回路37の抵抗80に接続される。
第13図は、反復率制御回路38の別の実施例を示してい
る。この実施例の反復率制御回路38は、反復率制御回路
38に点火持続期間信号V57が入力されると、最初に第１
サイリスタ28を作動させるためのトリガパルスV75を発
生する。
（第１図の反復率制御回路38は、点火持続期間信号V57
が入力されると、最初に第２サイリスタ32を作動させる
ためのトリガパルスV71を発生する。） 第13図の反復率制御回路38は、AND回路102と、単安定
マルチバイブレタ103,104,105と、遅延回路106,107を備
えている。各回路102,103,104,105,106,107と接続点57,
71,72,75の接続は第13図に示した通りである。
AND回路102には、点火持続期間信号V57が入力され
る。単安定マルチバイブレタ103はAND回路102の出力で
ある電圧V108の立ち上がりエツジを検出し、第14図に示
したように第１サイリスタ28を作動させるためのトリガ
パルスV75を発生する。単安定マルチバイブレタ104はト
リガパルスV75の立ち上がりエツジを検出し、単安定マ
ルチバイブレタ104の時定数によつて定められる時間tp1
の間、接続点109に信号V109を発生する。
単安定マルチバイブレタ105は、信号V109の立ち下が
りエツジを検出し、第２サイリスタ32を作動させるトリ
ガパルスV71を発生する。
遅延回路106は、第２サイリスタ32のオン・オフ状態
に応じて信号V72（信号V72の高レベル信号は第２サイリ
スタのオフ状態を示す）の立ち下がりエツジを検出し、
遅延時間td1後に接続点110に信号V110を発生する。遅延
回路107は、信号V110の立ち上がりエツジを検出し、遅
延時間td2後に接続点111に信号V111を発生する。信号V
111は、AND回路102に入力される。
第13図に示した各々の接続点の信号波形と、それらの
タイミングの関係は、第14図に示してある。
ところで、放電回路37は、所望する火花電流I86の波
形に応じて、変えることができる。
もし、火花電流I86を、第16図に示したような正弦波
の片側にしたければ、第15図に示した回路を放電回路37
として使用すればよい。第15図に示した放電回路37は、
第１図に示した放電回路37からダイオード33を除いたも
のである。第15図の放電回路37では、ダイオード33を除
いたことにより点火変圧器11を通過する逆電流が流れな
くなり、点火電流I86は正弦波の片側となる。接続点81,
87,82,88,85,86に発生する電圧V81，V87，V82，V86と電
流I88，I85，I86および、それらのタイミングの関係
は、第16図に示してある。
さらに、火花電流I86が第18図や第20図に示したよう
な鋸波である場合には、放電回路として第17図や第19図
に示した回路が使用できる。第17図では、ツエナーダイ
オード120とダイオード121が、点火コンデンサ15と第２
サイリスタ32のアノード端子の間に挿入され、第１図に
示したダイオード33は除かれている。
第19図では、第17図に示したツエナーダイオード120
とダイオード121が接続点87と84の間に挿入されてい
る。第18図と第20図は、第17図と第19図に示した接続点
81,87,82,88,85,86の電圧V81，V87，V82，V86と電流
I88，I85，I86を示している。
第18図に示した電流Iaは、第19図に示したツエナーダ
イオード120とダイオード121を通る電流を示している。
さて、第７図と第16図の電圧V87のグラフに示したよ
うに、点火コンデンサ15の再充電の前に、残留電圧V
rが、第１図と第15図に示した点火コンデンサ15を接続
した接続点87に残る。第１図に示した放電回路37では、
残留電圧Vrは正の電圧になる。逆に、第15図に示した放
電回路37では、残留電圧Vrは負の電圧になる。
これらの残留電圧Vrは、点火装置にとつて望ましくな
い。なぜならば、次回の充電の際に、点火コンデンサ15
の充電電圧が残留電圧Vrの大きさによつて変化してしま
うからである。例えば、第１図の点火コンデンサ15の充
電電圧V87は、残留電圧Vrに応じて第23図に実線で示し
たように変化する。また第15図の点火コンデンサ15の充
電電圧V87は、残留電圧Vrに応じて第27図に実線で示し
たように変化する。結果として負の残留電圧は、第26図
に示したように、充電電圧V87を際限なしに増大させ
る。
それゆえに、正負いずれか一方の残留電圧Vrが発生す
れば、エンジンの爆発安定性が悪化したり、放電スイツ
チである第２サイリスタ32等の素子がダメージを受けた
りする。
しかしながら、第17図や第19図の放電回路では、第18
図や第20図の電圧V87のグラフに示したように、残留電
圧Vrは無視できるほど小さい。
ところで、残留電圧Vrの影響を取り除き、充電期間の
充電電圧V87を安定化させるために、充電回路16に緩衝
回路を接続するとよい。
第21図に示した緩衝回路130は、正の残留電圧Vrに対
して有効である。緩衝回路130は、第２インダクタ131
（約200μＨ）と、抵抗132と、点火コンデンサ15（約１
μＦ）の２〜３倍の容量を持つ第２コンデンサ133（約
２〜３μＦ）を備えている。また、緩衝回路130は、DC
−DCコンバータ10と、充電回路16と、点火コンデンサ15
に接続されている。
接続点134を流れる電流I134と接続点135の電圧V135の
波形は、第22図に示してある。この電流I134と電圧V135
の作用によつて、点火コンデンサ15の充電電圧V87は、
充電期間中一定値に保持され、第23図に点線で示したよ
うに、残留電圧の影響を受けなくなる。
第24図に示した緩衝回路140は、負の残留電圧Vrに対
して有効である。緩衝回路140は、第３インダクタ141
（約25μＨ）と、ダイオード142を備えている。また、
第24図に示したように、緩衝回路130は、充電回路16に
接続されている。第１サイリスタ28がオンした時、緩衝
回路140の動作により点火コンデンサ15の負の残留電圧
は、第３インダクタ141とダイオード142を通過する。結
果として、第24図の接続点88を流れる電流I88は、第３
インダクタ141を流れる電流I143と第１インダクタ27を
流れる電流I144の和となる。ところで、第３インダクタ
141と点火コンデンサ15によつて定まる共振周波数は比
較的に高い値となるので、第３インダクタ141のインダ
クタンス値は第１インダクタ27のインダクタンス値（約
200μＨ）よりも小さな値のものでよい。
結果として、緩衝回路140は、第１インダクタ27より
も早く、点火コンデンサ15を充電する。実際に、緩衝回
路140は点火コンデンサ15の極性を反転させるように動
作する。このため、負の残留電圧Vrは、第１インダクタ
27からの充電電流I144が略ピーク値に達する時、無視で
きる値まで減少する。よつて、点火コンデンサ15の充電
電圧V87は略一定となり、第27図に点線で示したよう
に、負の残留電圧の影響を受けなくなる。
第28図は、４気筒エンジン用の電子的なデイストリビ
ユータを備えた、本発明の好ましい実施例を示してい
る。
この装置では、火花電流は正弦波の片側の波形として
あり、前述した緩衝回路140が使用されている。各々の
点火変圧器11a〜11dには、それぞれ点火プラグ14a〜14d
が接続されている。各々の第２サイリスタ32a〜32dと、
第２サイリスタ32a〜32dを駆動する各々の駆動回路39a
〜39dは、それぞれ点火変圧器11a〜11bに接続されてい
る。各々の第２サイリスタ32a〜32dのオン・オフ状態を
検出する検出回路37a〜37dが、それぞれ第２サイリスタ
32a〜32dに接続されている。点火変圧器11a〜11dは、チ
ヨークコイル31を介して点火コンデンサ15に接続されて
いる。エンジンコンピユータ150は、エンジン内のクラ
ンクシヤフト153の回転角を検出するクランク角センサ1
51の出力に基づいて、第28図の接続点152に信号V152を
発生する。信号V152は、断続器21により発生する信号V
50に相当する信号である。カム角センサ154はカムシヤ
フト156の回転角度を検出する。検出したカムシヤフト1
56の角度は、四つの点火プラグ14a〜14dの中から点火す
べきプラグを選択するための基準信号V152となる。ま
た、信号V152は、第30図に示してある。
信号V152は、点火持続期間決定回路36と気筒選択回路
155に入力されている。また、気筒選択回路155には、カ
ム角信号V154も入力されている。気筒選択回路155は、
第29図に示した４ステージ・スタテイツク・シフトレジ
スタである。第29図に示した各々の出力端子155a〜155d
は、第30図に示したように、それぞれ電圧V155a〜V155d
を発生する。各々の電圧V155a〜V155dは、AND回路157a
〜157dを介して各々の駆動回路39a〜39dに入力される。
各々のAND回路157a〜157dには、反復率制御回路38から
第２サイリスタ32a〜32dを作動させるためのトリガパル
スV71が入力される。また、単安定マルチバイブレタ158
は、信号V152の立ち上がりエツジを検出するものであ
る。
結果として、信号V155a〜V155dに基づき点火プラグ14
a〜14dを選択すると、必要な点火持続期間TDの間、適切
な時間間隔で、点火火花の列を発生することができる。
なお、図中に示した記号Vcは5Vの安定化電源を、ま
た、記号Vbはバツテリ19の12V電源を、それぞれ示すも
のとした。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明の点火装置は、第１のコ
ンデンサを備えたDC−DCコンバータと、放電手段の状態
を検出する検出手段を備えた点火装置である。
よつて、必要な点火持続期間に比較的多くの火花を確
実に発生させることができ、エンジンの爆発安定性が向
上する。
従つて、エンジンの燃焼効率が向上し、エンジン出力
が増大する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例を示す回路図である。 第２図は、第１図の点火持続期間決定回路の詳細を示す
回路図である。 第３図は、第２図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第４図は、第１図に示した反復率制御回路の各接続点の
信号波形を示す波形図である。 第５図は、第１図に示した第１駆動回路の詳細を示す回
路図である。 第６図は、第１図に示した第２駆動回路の詳細を示す回
路図である。 第７図は、第１図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第８図は、第１図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第９図は、第１図に示した点火変圧器の詳細を示す断面
図である。 第10図は、第１図に示した検出回路の別の実施例を示す
回路図である。 第11図は、駆動回路と第２サイリスタと検出回路の間の
接続関係を変更した変形実施例を示した回路図である。 第12図は、第11図に相当する、別の変形実施例を示す回
路図である。 第13図は、反復率制御回路の変形実施例を示す回路図で
ある。 第14図は、第13図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第15図は、第１図に示した放電回路の変形実施例を示す
回路図である。 第16図は、第15図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第17図は、第15図の放電回路に相当する、別の実施例を
示す回路図である。 第18図は、第17図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第19図は、第15図の放電回路に相当する、別の実施例を
示す回路図である。 第20図は、第19図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第21図は、第１図の実施例に緩衝回路を付け加えた場合
を示す回路図である。 第22図は、第21図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第23図は、第21図に示した緩衝回路の機能を示す特性図
である。 第24図は、緩衝回路を備えた別の実施例を示す回路図で
ある。 第25図は、第24図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 第26図は、第15図に示した点火コンデンサの端子電圧の
特性を描いた特性図である。 第27図は、第24図に示した緩衝回路の機能を示す特性図
である。 第28図は、本発明の点火回路を４気筒エンジンに応用し
た場合を示す回路図である。 第29図は、第28図に示した気筒選択回路155の詳細を示
す回路図である。 第30図は、第29図に示した各接続点の信号波形を示す波
形図である。 10……DC−DCコンバータ（DC−DCコンバータ）、11……
点火変圧器（点火変圧器）、12……一次巻線、13……二
次巻線、14……点火プラグ（点火プラグ）、15……点火
コンデンサ（第２のコンデンサ）、16……充電回路（充
電手段）、17……放電回路（放電手段）、18……制御回
路（制御手段）、19……バツテリー、20……イグニツシ
ヨンスイツチ、21……断続器、22……インバータ、23…
…ダイオード、24……第１コンデンサ（第１のコンデン
サ）、25,26……接続点、27……第１インダクタ（第１
のコイル）、28……第１サイリスタ（第１のサイリス
タ）、29……コンデンサ、30……抵抗、31……チヨーク
コイル（第２のコイル）、32……第２サイリスタ（第２
のサイリスタ）、33……ダイオード、34……コンデン
サ、35……抵抗、36……点火持続期間決定回路（第１の
信号発生手段）、37……検出回路（検出手段）、38……
反復率制御回路、39……第２駆動回路、40……入力保護
回路、41……反転回路、42……単安定マルチバイブレ
タ、43……ランプ（傾斜）回路、44……ピークホールド
回路、45……ボルテージフオロワ、46……分圧器、47…
…比較器、48……ピークキヤンセル回路、49……点火進
角度制御回路、50,51……接続点、52……コンデンサ、5
3……接続点、54……コンデンサ、55,56,57……接続
点、58……トランジスタ、59……ピーク検出器、60……
差動増幅器、61……ダイオード、62,63,64……単安定マ
ルチバイブレタ、65,66,67……遅延回路、68……OR回
路、69……AND回路、70〜77……接続点、78……トラン
ジスタ、79……コンデンサ、80……抵抗、81〜88……接
続点、90……コア、92……比較器、93……接続点、94…
…ダイオード、95……抵抗、97,98……ダイオード、99
……抵抗、100……接続点、102……AND回路、103〜105
……単安定マルチバイブレタ、106,107……遅延回路、1
09〜111……接続点、120……ツエナーダイオード、121
……ダイオード、130……緩衝回路、131……第２インダ
クタ、132……抵抗、133……第２コンデンサ、134,135
……接続点、140……緩衝回路、141……第３インダク
タ、142……ダイオード、150……エンジンコンピユー
タ、151……クランク角センサ、152……接続点、153…
…クランクシヤフト、154……カム角センサ、155……気
筒選択回路、156……カムシヤフト、157……AND回路、1
58……単安定マルチバイブレタ、186……浮遊容量

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】点火プラグと； 一次巻線と二次巻線を備え、二次巻線が前記点火プラグ
    に接続された点火変圧器と； 安定した電圧を蓄えるための第１のコンデンサを備えた
    DC−DCコンバータと； 前記点火変圧器の一次巻線に接続され、前記点火プラグ
    に電力を供給する第２のコンデンサと； 前記第１のコンデンサに蓄えられた電荷を用いて前記第
    ２のコンデンサを充電する充電手段と； 前記第２のコンデンサに蓄えられた電荷を前記点火変圧
    器の一次巻線に放電する放電手段と； 該放電手段が放電を許容する状態にあるか、或は放電を
    阻止する状態にあるかを検出する検出手段と； 該検出手段が検出した前記放電手段の放電許容状態及び
    放電阻止状態に応じて前記充電手段と前記放電手段を、
    必要な点火持続期間、適切な時間間隔で駆動する制御手
    段と； を備えた点火装置。
  2. 【請求項２】前記制御手段は、エンジンの回転速度に応
    じて、前記点火持続期間を指示する第１の信号発生手段
    を備える特許請求の範囲第１項に記載の点火装置。
  3. 【請求項３】前記充電手段は、第１のコイルの第１のサ
    イリスタを備えた特許請求の範囲第１項に記載の点火装
    置。
  4. 【請求項４】前記放電手段は、第２のサイリスタを備
    え、さらに、前記検出手段は、第２のサイリスタのオン
    ・オフ状態を検出する特許請求の範囲第１項に記載の点
    火装置。
  5. 【請求項５】前記放電手段は、第２のコイルと第２のサ
    イリスタを備える特許請求の範囲第１項に記載の点火装
    置。
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