JP2610842B2 - 内燃機関の無接点点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、商用電源を用い、電源側に整流回路を有
する充電回路を備える内燃機関の無接点点火装置に関す
る。

［従来の技術］ 例えば、熱ポンプ装置を駆動するガスエンジンは、商
用電源を用いる無接点点火装置で駆動される。この無接
点点火装置としてコンデンサ放電式が用いられ、この点
火装置は商用電源の電力を整流器を備えた充電回路を介
してコンデンサに供給し、このコンデンサの充電電荷を
サイリスタを導通させることにより、サイリスタを介し
て点火コイルの一次側に放電させ、点火コイルの二次側
に誘起される高電圧によって点火プラグに点火火花を発
生させている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、電源に商用電源を用いているため、内燃機
関の停止時であっても、充電回路を介して常にコンデン
サに充電電流が供給される。従って、例えばコンデンサ
に充電された電荷を放電させるサイリスタが故障等で短
絡することがあると、充電回路に短絡電流が流れ、充電
回路の整流器等の構成部品が発熱するおそれがある。

また、内燃機関の運転時においても、充電回路から常
に充電電流が供給されると、点火時期信号で導通してコ
ンデンサの充電電荷を放電するサイリスタのアノード側
に流れる電流がサイリスタをオフさせる保持電流以下に
減少しないため、サイリスタのターンオフ動作が不確実
になるおそれがある。

さらに、放電時においても、充電電流が供給されてお
り、この放電時に充電電流が供給されてもアースされる
ため、電力の無駄になる。

この発明は、このような実状に鑑みてなされたもの
で、商用電源に接続した充電回路を保護するとともに、
点火時期信号で作動するサイリスタのターンオフ動作を
確実にし、しかも放電時の充電電流の供給をカットして
消費電力を小さくすることが可能な商用電源を用いる内
燃機関の無接点点火装置を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この
発明は、電源からの入力を充電回路を介してコンデンサ
に充電し、このコンデンサの充電電荷をサイリスタを導
通させることにより放電し、点火コイルの二次側に点火
電圧を発生させる内燃機関の無接点点火装置において、
前記電源として商用電源を用い、前記充電回路に変圧
器、整流回路、スイッチング回路及びダイオードを備
え、前記変圧器は前記商用電源と前記整流回路との間に
配置され、前記商用電源側の１次捲線より前記整流回路
側の２次捲線の方が捲き数が多く設けられ、前記整流回
路の正電圧出力側が前記スイッチング回路を介して前記
コンデンサに接続され、一方負電圧出力側がアースさ
れ、さらに前記スイッチング回路と前記コンデンサとの
中間部から前記サイリスタを介してアースされ、このサ
イリスタが接続された中間部と前記コンデンサとの途中
に、この途中とアースの間に前記ダイオードがアース方
向への電流を阻止し、逆方向の電流を許容可能に配置さ
れ、さらに前記サイリスタを作動させるための点火時期
信号を発生させる点火時期信号発生コイルを備え、この
点火時期信号発生コイルと制御回路が連結され、この制
御回路と前記サイリスタの間と、前記制御回路と前記ス
イッチング回路との間がそれぞれ独立に連結され、この
制御回路は点火時期信号が伝達されると、前記サイリス
タをアース方向に導通可能とし、一方前記スイッチング
回路は電流の導通をオフし、前記制御回路は、前記サイ
リスタがアース方向に導通不能となった後、前記スイッ
チング回路の電流の導通をオンすることを特徴としてい
る。

このように、充電にバッテリ電源でなく商用電源を使
用しており、電源電圧が常に安定しており、電圧確保の
ためバッテリ交換をする等の保全が不用である。

さらに、充電回路に変圧器を備え、この変圧器により
充電電圧を昇圧することができ、充電量を増加させるこ
とで強い点火火花が得られる。

また、内燃機関の停止時には、充電回路に備えられた
スイッチング回路を制御回路で非導通にして充電電流が
商用電源からコンデンサ側に供給されないため、サイリ
スタが故障することがあっても、充電回路に短絡電流が
流れることがなく、充電回路が保護される。

一方、内燃機関の運転時には制御回路で充電回路のス
イッチング回路が導通するため、充電電流がコンデンサ
に供給される。このスイッチング回路は点火時期信号で
サイリスタが導通するとき非導通となり、充電回路から
の充電電流の供給が遮断されるため、コンデンサの充電
電荷の放電後はサイリスタのアノード側に流れる電流が
保持電流以下となり、サイリスタのターンオフ動作が確
実になる。

また、点火時期信号でサイリスタを導通させてコンデ
ンサに充電された電荷を放電し、この放電電流により逆
極性にコンデンサが充電された後逆方向に放電される電
荷を、充電回路に備えられたダイオードでコンデンサに
充電させる。このため、電源側からの充電電流で充電す
る際には、コンデンサの電位がある程度まで上がってい
るので充電時間の短縮が可能であるとともに、従来、捨
てていた電流を有効に利用することができ、消費電力の
低減が可能である。

また、サイリスタが導通しコンデンサから放電電流が
流れ、さらに電流が流れ続けることによりサイリスタに
逆電圧が作用し始めると、サイリスタが導通した時すで
にスイッチング回路は導通をオフしており、サイリスタ
は早く且つ確実に導通がオフする。サイリスタの導通が
オフするとスイッチング回路は導通をオンすることとな
り、コンデンサはダイオードを通り付加される逆方向放
電電流に加え、整流回路からの充電電流の両方を受けて
充電することとなるため、充電時間が短くなり、高速回
転域においても点火エネルギーが確保でき、高速回転域
においても確実な点火が可能となり出力を十分導き出す
ことができる。

また、サイリスタが接続された中間部とコンデンサと
の途中に、この途中とアースの間にダイオードがアース
方向への電流を阻止し、逆方向の電流を許容可能に配置
されており、充電においては、整流回路からの電流のみ
ではなく逆方向放電電流が加わる分、整流回路、変圧器
の容量を小さくできる。

また、充電時の商用電源の消費電力を小さくでき、且
つ、放電時においては商用電源からの充電電流がカット
され、アースされることがないので、より消費電力を小
さくできる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を添付図面に基いて詳細に
説明する。

商用電源１には充電回路２を構成する変圧器３の一次
側が接続され、変圧器３の二次側にはダイオードで構成
された整流回路４が接続されている。変圧器３は、商用
電源側の１次捲線より整流回路側の２次捲線の方が捲き
数が多く設けられ、変圧器３で得られる所定の交流電力
は整流回路４で全波整流される。

整流回路４で得られる直流出力は抵抗５、スイッチン
グ回路であるトランジスタ６を介して供給され、コンデ
ンサ７を充電する。抵抗５は充電時に変圧器３及び整流
回路４に流れる充電電流を制限している。コンデンサ７
には点火コイル８の一次側が接続され、点火コイル８の
二次側には燃料に都市ガスを用いる内燃機関の燃焼室に
設けられた点火プラグ９が接続されている。

トランジスタ６とコンデンサ７との間には、コンデン
サ７の充電電荷を放電する半導体スイッチング素子であ
るサイリスタ10のアノード側が接続され、サイリスタ10
のカソード側は接地されている。

トランジスタ６のベース及びサイリスタ10のゲートに
は制御回路11が接続され、この制御回路11には波形整形
回路12を介して点火時期信号発生コイル13が接続されて
いる。この点火時期信号発生コイル13は、例えばパルサ
コイルで構成され、内燃機関のクランク軸と同期して回
転する回転体14からクランク軸の回転角度に応じた点火
時期信号を出力するようになっている。

制御回路11は、内燃機関の停止時には、トランジスタ
６へベース電流を出力しないでトランジスタ６を非導通
にする。また、内燃機関の運転時には、制御回路11はベ
ース電流を出力してトランジスタ６を導通させてコンデ
ンサ７を充填し、このトランジスタ６は点火時期信号で
サイリスタ10を導通するとき非導通にして、充電電流の
供給を遮断するようになっている。

充電回路２のトランジスタ６とコンデンサ７との間に
はダイオード15のカソード側が接続され、アノード側は
接地されており、このダイオード15で逆極性に充電され
たコンデンサ７の逆放電電流によりコンデンサ７が充電
される。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、充電回路２を商用電源１に接続すると、交流電
流は変圧器３で所定の電圧にされ、整流回路４で直流電
流に整流される。このように、充電にバッテリ電源でな
く商用電源１を使用しており、電源電圧が常に安定して
おり、電圧確保のためバッテリ交換をする等の保全が不
用である。

さらに、充電回路２に変圧器３を備え、この変圧器３
により充電電圧を昇圧することができ、充電量を増加さ
せることで強い点火火花が得られる。

ところで、内燃機関が運転されないクランク軸の停止
時には点火時期信号発生コイル13から点火時期信号が出
力されないため、制御回路11によりトランジスタ６は非
導通の状態に保持されコンデンサ７側へは充電電流が供
給されない。従って、内燃機関の運転時に点火時期信号
により電通するサイリスタ10が故障していても、内燃機
関の停止時にはトランジスタ６が非導通であるため、充
電回路２を構成する変圧器３、整流回路４や制限抵抗５
に短絡電流が流れることを防止でき、特に充電電流を制
限する抵抗５の発熱を抑えることができる。

そして、内燃機関を始動させるためにクランク軸をス
タータモータ等の図示しない始動装置で回転させると、
点火時期信号発生コイル13から点火時期信号が出力さ
れ、波形整形回路12を介して制御回路11に入力される。
制御回路11はこの点火時期信号の入力でトランジスタ６
を導通させるため、充電電流の供給でコンデンサ７が充
電する。

制御回路11は、波形整形回路12から点火時期信号の入
力されるタイミングでサイリスタ10を導通させるととも
に、トランジスタ６を非導通にする。このサイリスタ10
の導通によって、コンデンサ７の充電電荷をサイリスタ
10を介して点火コイル８の一次側に放電し、点火コイル
８の二次側に高電圧を発生させて、点火プラグ９に点火
火花を生じさせる。

そして、コンデンサ７の放電電流により、放電完了後
にコンデンサ７は図と逆の極性に充電された後逆方向に
放電される。このため、サイリスタ10には逆方向電圧が
加わり、ターンオフする。このとき、制御回路11でトラ
ンジスタ６が非導通にされ、電源側との接続を遮断して
サイリスタ10のアノード側への充電電流の供給が阻止さ
れているため、サイリスタ10の順方向電流が保持電流以
下となりターンオフ動作が確実である。

サイリスタ10がターンオフした後はコンデンサ７の逆
方向放電電流により、ダイオード15を介してコンデンサ
７が充電される。そして、トランジスタ６が導通しコン
デンサ７が電源側と接続されて充電されるが、点火時の
逆方向放電電流によりコンデンサ７が充填されるため、
電源側に接続されている変圧器３からの供給電流が少な
くてすみ、変圧器３自身を流れる電流の低減により変圧
器３や整流回路４のダイオードの容量を小さくでき、変
圧器３や整流回路４の小型化が可能になる。

また、コンデンサ７の逆方向放電電流で充電回路２の
ダイオード15を介してコンデンサ７を充電することで、
従来、捨てていた電力を有効に利用することができ、消
費電力の低減が可能である。さらに、電源側からの充電
の際に、コンデンサ７の電位がある値まで上がっている
ので充電時間が短縮され、高速回転域での点火に充分な
電荷が充電できて点火エネルギーが確保される。

また、サイリスタ10が導通しコンデンサ７から放電電
流が流れ、さらに電流が流れ続けることによりサイリス
タ10に逆電圧が作用し始めると、サイリスタ10が導通し
た時すでにトランジスタ６は導通をオフしており、サイ
リスタ10は早く且つ確実に導通がオフする。サイリスタ
10の導通がオフするとトランジスタ６は導通をオンする
こととなり、コンデンサ７はダイオード６を通り付加さ
れる逆方向放電電流に加え、整流回路４からの充電電流
の両方を受けて充電することとなるため、充電時間が短
くなり、高速回転域においても点火エネルギーが確保で
き、高速回転域においても確実な点火が可能となり出力
を十分導き出すことができる。

また、サイリスタ10が接続された中間部とコンデンサ
７との途中に、この途中とアースの間にダイオード15が
アース方向への電流を阻止し、逆方向の電流を許容可能
に配置されており、充電においては、整流回路４からの
電流のみではなく逆方向放電電流が加わる分、整流回４
路、変圧器３の容量を小さくできる。

また、充電時の商用電源１の消費電力を小さくでき、
且つ、放電時においては商用電源１からの充電電流がカ
ットされ、アースされることがないので、より消費電力
を小さくできる。

［発明の効果］ この発明は、前記のように、充電にバッテリ電源でな
く商用電源を使用したから、電源電圧が常に安定してお
り、電圧確保のためバッテリ交換をする等の保全が不用
である。この商用電源に接続した充電回路に変圧器を備
えたから、変圧器により充電電圧を昇圧することがで
き、充電量を増加させることで強い点火火花が得られ
る。

また、制御回路は点火時期信号が伝達されると、サイ
リスタをアース方向に導通可能とし、一方スイッチング
回路は電流の導通をオフし、制御回路は、サイリスタが
アース方向に導通不能となった後、スイッチング回路の
電流の導通をオンするように構成したから、内燃機関の
停止時には、充電電流が商用電源からコンデンサ側に供
給されないため、サイリスタが故障することがあって
も、充電回路に短絡電流が流れることがなく、充電回路
が保護される。

一方、内燃機関の運転時には充電電流がコンデンサに
供給され、スイッチング回路は点火時期信号でサイリス
タが導通するとき非導通となり、充電回路からの充電電
流の供給が遮断され、コンデンサの充電電荷の放電後は
サイリスタのアノード側に流れる電流が保持電流以下と
なり、サイリスタのターンオフ動作が確実になる。ま
た、点火時期信号でサイリスタを導通させてコンデンサ
に充電された電荷を放電し、その放電電流により逆極性
にコンデンサが充電された後逆方向に放電される電荷
を、充電回路に備えられたダイオードでコンデンサに充
電させるため、電源側からの充電電流で充電する際に
は、コンデンサの電位がある程度まで上がっているので
充電時間の短縮が可能であるとともに、従来、捨ててい
た電流を有効に利用することができ、消費電力の低減が
可能である。

しかも、サイリスタが導通しコンデンサから放電電流
が流れ、さらに電流が流れ続けることによりサイリスタ
に逆電圧が作用し始めると、サイリスタが導通した時す
でにスイッチング回路は導通をオフしており、サイリス
タは早く且つ確実に導通がオフすることができる。サイ
リスタの導通がオフするとスイッチング回路は導通をオ
ンすることとなり、コンデンサはダイオードを通り付加
される逆方向放電電流に加え、整流回路からの充電電流
の両方を受けて充電することとなるため、充電時間が短
くなり、高速運転域においても点火エネルギーが確保で
き、高速回転域においても確実な点火が可能となり出力
を十分導き出すことができる。

また、サイリスタが接続された中間部とコンデンサと
の途中に、この途中とアースの間にダイオードがアース
方向への電流を阻止し、逆方向の電流を許容可能に配置
されており、充電においては、整流回路からの電流のみ
ではなく逆方向放電電流が加わる分、整流回路、変圧器
の容量を小さくできる。

また、充電時の商用電源の消費電力を小さくでき、且
つ、放電時においては商用電源からの充電電流がカット
され、アースされることがないので、より消費電力を小
さくできる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す商用電源を用いる内燃機
関の無接点点火装置の回路図である。 １……商用電源 ２……充電回路 ３……変圧器 ４……整流回路 ５……抵抗 ６……トランジスタ ７……コンデンサ 10……サイリスタ 15……ダイオード

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源からの入力を充電回路を介してコンデ
   ンサに充電し、このコンデンサの充電電荷をサイリスタ
   を導通させることにより放電し、点火コイルの二次側に
   点火電圧を発生させる内燃機関の無接点点火装置におい
   て、前記電源として商用電源を用い、前記充電回路に変
   圧器、整流回路、スイッチング回路及びダイオードを備
   え、前記変圧器は前記商用電源と前記整流回路との間に
   配置され、前記商用電源側の１次捲線より前記整流回路
   側の２次捲線の方が捲き数が多く設けられ、前記整流回
   路の正電圧出力側が前記スイッチング回路を介して前記
   コンデンサに接続され、一方負電圧出力側がアースさ
   れ、さらに前記スイッチング回路と前記コンデンサとの
   中間部から前記サイリスタを介してアースされ、このサ
   イリスタが接続された中間部と前記コンデンサとの途中
   に、この途中とアースの間に前記ダイオードがアース方
   向への電流を阻止し、逆方向の電流を許容可能に配置さ
   れ、さらに前記サイリスタを作動させるための点火時期
   信号を発生させる点火時期信号発生コイルを備え、この
   点火時期信号発生コイルと制御回路が連結され、この制
   御回路と前記サイリスタの間と、前記制御回路と前記ス
   イッチング回路との間がそれぞれ独立に連結され、この
   制御回路は点火時期信号が伝達されると、前記サイリス
   タをアース方向に導通可能とし、一方前記スイッチング
   回路は電流の導通をオフし、前記制御回路は、前記サイ
   リスタがアース方向に導通不能となった後、前記スイッ
   チング回路の電流の導通をオンすることを特徴とする内
   燃機関の無接点点火装置。