JP2774992B2

JP2774992B2 - 内燃機関の点火装置

Info

Publication number: JP2774992B2
Application number: JP1258305A
Authority: JP
Inventors: 信之太田; 泰稔山田; 基修赤木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH03121273A; AU6372390A; AU635969B2; US5097815A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は内燃機関の点火装置に関し、特に、点火期間
中にスパーク電極間にスパークを繰返し生起する、繰返
しスパーク発生タイプの点火装置に関する。

（従来の技術）従来、燃料の着火確率を高めるため、点火期間に一回
のみならず繰返してスパークを発生する点火装置が提案
され、例えば、特開昭50-58430号公報および特開昭57-2
8871号公報に開示されている。

特開昭50-58430号公報に開示された点火装置は、大要
では点火期間に連続的にスパーク発生を繰返して燃料の
着火チャンスを高くし、着火を確実にする。

しかし、スパーク電極での放電現像に起因する点火コ
イル２次電流の変動、点火プラグ製造上の特性のならつ
き、または内燃機関の個体差等による影響によって、予
め設定された時間間隔で点火を行なった場合、必ずしも
適切に点火エネルギーの供給および放出が行なわれると
は限らない。

そこで特開昭57-28871号公報の点火装置は、点火コイ
ルの１次電流および２次電流を検出し、２次巻線に実際
に流れる電流値に対応して１次電流のオン／オフタイミ
ングを制御し、常に所要の２次電流を得て安定した多重
点火を実現しようとしている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、２次電流を検出し１次電流のオン／オフを制
御するものは、２次電流が高圧であるためその検出にお
いて耐圧に多々問題があり実用には至っていない。

しかもこのような多重点火によるものは、十分な放電
エネルギーを確保するために、繰返しの間の休止時間が
長く、また燃焼室内の条件によって各単発スパークの放
電電流波形が乱される場合があり、多重（繰返しスパー
ク）点火と言えども十分な高エネルギー点火を期待でき
ない。

本発明は、繰返しスパークの放電エネルギを安定化し
かつ点火期間にスパーク電極に高いエネルギーを与える
ことを第１の目的とする。

〔発明の構成〕

（発明を解決するための手段）本発明の内燃機関の高エネルギー点火装置は、それぞ
れの一次巻線の一端が給電線（４）に接続され、それぞ
れの二次巻線が並列にスパーク電極（７）に接続された
複数組の点火コイル（5,6）；複数組の点火コイル（5,
6）のそれぞれの一次巻線の給電をオン／オフする複数
組のスイッチング手段（8,9）；これらのスイッチング
手段（8,9）に、選択的に順次に循環してオン指示信号
を与えるオン指示手段（20）；点火コイル（5,6）のそ
れぞれの一次巻線の通電電流値を積分する積分手段（C
1）；および、１組の点火コイル（5/6）がスパーク電極
（７）に放電電流を与えている間に他の組の点火コイル
（6/5）の一次巻線に接続されたスイッチング手段（9/
8）のオンを開始しかつ終了するタイミングで、積分手
段（C1）の積分値（Wi）が設定値（Ws）を越すとオン指
示手段（20）にオフを指示した後オン指示手段（20）に
次のオンを指示し積分手段（C1）の積分値（Wi）は初期
化する、タイミング制御手段（12,33,34,14,15）；を備
える。なお、カッコ内の記号は、図面を参照して後述す
る実施例の対応要素又は対応値記号を示す。

（作用）タイミング制御手段（12,33,34,14,15）がオンを指示
すると、オン指示手段（20）がスイッチング手段（8,
9）の１つ（例えば８）をオンにし、これにより点火コ
イルの１つ（５）の一次巻線に充電電流が流れ始めて次
第に電流値が増大する。この間積分手段（C1）がこの充
電電流を積分する。積分値（Wi）が設定値（Ws）を越す
と、タイミング制御手段（12,33,34,14,15）がオン指示
手段（20）にオフを指示しこれにより、点火コイル
（５）の充電電流が停止しこれに伴って点火コイル
（５）の二次巻線に放電電流が流れる。

したがって、１つの点火コイル（５）の一回の充電エ
ネルギーが一定であるので、スパーク電極（７）に与え
られるエネルギーが、設定値（Ws）に対応した安定した
ものとなる。

タイミング制御手段（12,33,34,14,15）が、１組の点
火コイル（５）がスパーク電極（７）に放電電流を与え
ている間に他の組の点火コイル（６）の一次巻線に接続
されたスイッチング手段（９）のオンを開始しかつ終了
するタイミングで、積分手段（C1）の積分値（Wi）が設
定値（Ws）を越すとオン指示手段（20）にオフを指示し
た後オン指示手段（20）に次のオンを指示し積分手段
（C1）の積分値（Wi）は初期化するので、上述のよう
に、点火コイル（５）の一次巻線を充電しその次に充電
を停止した、点火コイル（５）の放電中（二次巻線がス
パーク電極７に放電電流を供給している間）に、オン指
示手段（20）がスイッチング手段（９）をオンにし点火
コイル（６）の一次巻線に充電電流が流れ積分手段（C
1）がこれを積分し、積分値（Wi）が設定値（Ws）を越
したときにスイッチング手段（９）がオフにされ、点火
コイル（６）の二次巻線がスパーク電極（７）に放電を
開始する。そしてその次には、点火コイル（５）の充電
が開始され、点火コイル（６）が放電しているときに点
火コイル（５）の放電が開始される。

したがって、スパーク電極（７）には、複数組の点火
コイル（5,6）が順次に、かつ先行の組の放電電流が途
断える前に後行の組の放電が開始する形で時系列で重ね
て、放電電流を供給する。これによりスパーク電極
（７）はスパークを間断することなく、連続して維持す
ると共に、放電電流値が大きく、点火期間中の放電エネ
ルギーが安定しかつ高い。

点火コイルコイル（5,6）の一次巻線が線間短絡又は
リークすると、一次巻線に過大電流が流れ、二次巻線の
放電電流は低下し、特に、スパークエネルギーを高くす
るために一次巻線に比較的に高い充電電流を流す場合に
は、点火コイル（5,6）が焼損などの故障となるので、
過大電流の通電は回避するのが好ましい。また、上述の
ように複数組の点火コイルの順次放電では、仮に１つの
点火コイルに一次巻線の線間短絡を発生しても、それは
仕様しないで他の健全な点火コイルの充放電は繰返し
て、エネルギーは小さくなっても、スパーク電極（７）
には放電エネルギーの供給を継続するのが好ましい。

そこで本発明の好ましい第１の実施態様では、タイミ
ング制御手段（12,33,34,14,15,11,13）は更に、それぞ
れの一次巻線の通電電流値（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）が設定値（Ia
s）を越すと、オン指示手段（20）にオフを指示した後
にオン指示手段（20）に次のオンを指示し、積分手段
（C1）の積分値（Wi）は初期化するものとする。

これによれば、例えば１つの点火コイル（５）の一次
巻線に線間短絡又はリークを生ずると、それが接続され
たスイッチング手段（８）がオンになると比較的に高い
電流が点火コイル（５）の一次巻線に流れ、これに応答
してタイミング制御手段（12,33,34,14,15,11,13）が、
オン指示手段（20）にオフを指示した後にオン指示手段
（20）に次（９）のオンを指示し、積分手段（C1）の積
分値（Wi）は初期化する。これにより、スイッチング手
段（８）は即座にオフに転じて点火コイル（５）には実
質上充電電流が供給されない。これに連動してスイッチ
ング手段（９）がオンになるので、そこでスパーク電極
（７）の放電が停止するが、所定値まで点火コイル
（６）を充電して積分値（Wi）が設定値（Ws）を越えた
ときに、スイッチング手段（９）がオフにされて点火コ
イル（６）がスパーク電極（７）に放電しこの放電が、
次にスイッチング手段（９）がオン（充電）になるまで
継続する。すなわち、大略で、オン指示手段（20）にオ
フを指示した後にオン指示手段（20）に次のオンを指示
するまでの遅延時間（Ｔ₃）の間、スパーク電極（７）
に放電が行なわれ、略遅延時間（Ｔ₃）＋充電時間（コ
イル６の一次巻線に通電を開始してから、通電電流の積
分値Wiが設定値Wsになるまでの時間）の周期で、単発
（非連続）スパークがスパーク電極（７）に繰返し発生
し、燃料の着火確率は低下するが、スパーク着火は継続
される。

ところで、オン指示手段（20）の制御を行なう場合
に、積分手段（C1）による積分値（Wi）が設定値（Ws）
を越えた時にオン指示をしているが、１次コイルの断
線，スイッチング手段の断線等の異常によりコイルに電
流が流れず、すなわち積分値（Wi）が変化せずに、この
設定値（Ws）に達しないことが生じる。この場合、１つ
の１次コイル又はスイッチング手段に開放異常があるだ
けで、他の１次コイルおよびスイッチング手段は正常で
あってもスパーク発生が全く行なわれなくなる。

そこで、本発明の好ましい第２の実施態様では、タイ
ミング制御手段（11,12,13,14,15,40）は更に、前記第
１の実施態様に加えて、所定時間（T11）内に積分手段
（C1）の積分値（Wi）が設定値（Ws）を越えないと前記
オン指示手段（20）に次のオンを指示するものとする。

これによれば、例えば１つの点火コイル（５）の一次
巻線が断線すると、それが接続されたスイッチング手段
（８）がオンになっても点火コイル（５）の一次巻線に
電流が流れないため、積分値（Wi）が設定値（Ws）に達
せず、タイミング制御手段（12,14,15,11,13,40）が所
定時間（T11）が経過後に、オン指示手段（20）に次
（９）のオンを指示する。これにより、積分値（Wi）が
設定値（Ws）に達しなかった場合でも所定時間（T11）
が経過すれば、次のスイッチング手段（９）により点火
コイル（６）の充電が開始される。

点火コイル（６）を充電して積分値（Wi）が設定値
（Ws）を越えると、スイッチング手段（９）がオフにさ
れて点火コイル（６）がスパーク電極（７）に放電しこ
の放電が、次にスイッチング手段（９）がオン（充電）
になるまで継続する。すなわち、大略で、前回オン指示
手段（20）にオフを指示した後にオン指示手段（20）に
次のオンを指示するまでの所定時間（T11）周期で、単
発（非連続）スパークがスパーク電極（７）に繰返し発
生し、燃料の着火確率は低下するが、スパーク着火は継
続される。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下
の実施例の説明より明らかになろう。

（実施例１）第１図に本発明の一実施例を示す。スパークプラグ７
に、２つの点火コイルおよび６の二次巻線を接続してい
る。これらの点火コイル5,6の一次巻線の一端は給電線
４に接続され、他端は、それぞれスイッチング回路8,9
に接続されている。

給電線４は、電流監視回路10を介してDC/DCコンバー
タ１の出力端子に接続されている。DC/DCコンバータ１
の入力端子がエンジンキースイッチEKS（キースイッチ
がエンジン運転位置にあるときに閉）を介して車上バッ
テリのプラス極に接続される。この実施例では、点火コ
イル5,6の充電を高速で行ない、かつ充電エネルギーを
高くするために、DC/DCコンバータ１は、バッテリ電圧
を昇圧して給電線４に印加する。

車両バッテリ３には、スイッチEKSを介して定電圧電
源回路２の入力端が接続される。定電圧電源回路２は、
所定の定電圧を、第１図に示す電気回路の各部に与え
る。

スイッチング回路８および９は、それらの入力端の信
号ＢおよびＣが低レベルＬのときにスイッチオンとなっ
て、点火コイル５および６の一次巻線の他端を機器アー
スに接続する。これにより、一次巻線に充電電流が流れ
る。信号ＢおよびＣが高レベルＨになるとスイッチオフ
となり、一次巻線の通電を遮断する。

電流監視回路10には、DC/DCコンバータ１の出力端子
と給電線４の間に介挿された低抵抗器R1の電圧降下（す
なわち点火コイル5,6の充電電流値）に比例する電流
を、積分用コンデンサC1および電流検出用抵抗器R2に流
すトランジスタTr1,Tr2および抵抗器R3を含むカレント
ミラー回路があり、積分用コインデンサC1には点火コイ
ル5,6の一次巻線に流れる充電電流に比例する電圧Wiが
現われ、電流検出用抵抗器R2には、該充電電流に比例す
る電圧が現われる。これらの電圧は、それぞれ比較器12
および11の逆相入力端（−）に印加される。

比較器12および11の正相入力端（＋）にはそれぞれ、
設定値を示す基準電圧WsおよびIasが印加されているの
で、比較器12は、点火コイル５および６の一次巻線の充
電電流の積分値Wiが設定値Ws以下では高レベルＨを、積
分値Wiが設定値Wsを越すと低レベルＬを出力する。比較
器11は、点火コイル５および６の一次巻線の充電電流の
レベルが設定値Ias以下では高レベルＨを、設定値Iasを
越すと低レベルＬを出力する。

これらの比較器12,11のこの種の出力信号はノアゲー
ト13に与えられるので、ノアゲート13の出力信号Ｄは、
点火コイル5,6の充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）の積分値Wiが
設定値Ws以下でしかも、充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）値が設
定値Ias以下の間は低レベルＬであるが、点火コイル5,6
の充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）の積分値Wiが設定値Wsを越す
と、又は、充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）値が設定値Iasを越
すと、高レベルＨになる。

電流監視回路10のノアゲート14には、点火角信号Ａ
（Ｈが点火を指示し、Ｌは点火なしを指示）と、モノモ
ルチバイブレータ34の出力信号Ｊ（トリガーされてから
時間Ｔ₃の間のみＬで、他の時はＨ）が印加され、信号
ＡとＪの少くとも一方がＬのとき、ノアゲート14の出力
がＨとなってインバータ15の出力端が機器アース接続と
なり、積分用コンデンサC1が放電（積分値の初期化）す
る。

電流監視回路10のノアゲート13の出力信号Ｄは、切換
回路20のナンドゲート21および22に与えられる。

切換回路20においては、ナンドゲート21の出力信号Ｅ
がＨからＬに立下がったときに、これに応答して、立下
り検出用のモノマルチバイブレータ31が所定短幅のＬパ
ルス信号Ｇを発生して出力ゲートであるナンドゲート23
に出力し、ナンドゲート22の出力信号ＦがＨからＬに立
下がったときに、これに応答して、立下り検出用のモノ
マルチバイブレータ32が所定短幅のＬパルス信号Ｈを出
力ゲートであるナンドゲート34に出力する。

ナンドゲート23および24には、これらの信号Ｇおよび
Ｈの他に、それぞれ、フリップフロップ25のＱ出力信号
Ｋおよびその反転信号Ｌ、ならびに、点火角信号Ａが与
えられる。フリップフロップ25の信号ＫおよびＬは、そ
れぞれ入力ゲートであるナンドゲート21および22にも与
えられる。

したがって、信号ＤがＨに立上ったとき（充電電流の
積分値Wiが設定値Wsを越えたとき、又は、充電電流の値
が設定値Iasを越えたとき）に、ナンドゲート21および2
2の出力信号ＥおよびＦの一方がＬとなって、それを受
けるモノマルチバイブレータ（31又は32）がトリガーさ
れる。

信号ＥおよびＦはトリガ検出回路33のノアゲートにも
与えられ、Ｅ又はＦの少くとも一方がＬ（トリガー指示
信号）であるとき、トリガ検出回路33のノアゲートの出
力がＨとなり、これが、タイマーとして用いられている
モノマルチバイブレータ34をトリガーする。

モノマルチバイブレータ34は、トリガーされると、そ
れから時間Ｔ₃の間Ｌの、その他のときはＨの信号Ｊ
を、電流監視回路10のノアゲート14と切換回路20のフリ
ップフロップ25に与え、ノアゲート14はこれに応答して
コンデンサC1の積分値を初期化し、フリップフロップ25
はこれに応答して反転（K,Lの信号レベルを同時に反
転）動作する。

フリップフロップ25のこの反転動作により、例えば先
に、信号Ｋ＝低レベルL,信号Ｌ＝高レベルＨを出力し
て、出力ナンドゲート23を出力オンに指定し、入力ナン
ドゲート21を入力オンに指定していたときには、今度
は、出力捜ンドゲート24をオンに、入力ナンドゲート22
をオンに指定することになる。

波形整形回路35は、入力端子36に到来する点火角信号
（高レベルＨが点火を指示、低レベルＬは点火なしを指
示）を増幅かつ波形整形して、その立上り／立下りをシ
ャープに整形し、かつ信号レベルを電流監視回路10およ
び切換回路20に最適な信号レベルに調整するものであ
る。

第２図に、第１図に示す電気回路各部の電気信号の変
化を、時間軸を横軸にして示す。なお、第２図において
矢印は、ある信号の変化（矢印の元側）とそれによって
生起される他の信号の変化（矢印の先側）の対応関係を
示す。第２図の、最も左側にある矢印から各矢印を追っ
て行くことにより、第１図に示す電気回路の動作が理解
されよう。

次に第２図に示す矢印に従って、第１図に示す電気回
路の動作を説明する。

エンジンキースイッチEKSが閉でも、点火角信号Ａが
Ｌ（点火なし）のときには、フリップフロップ25がセッ
ト／リセットのいずれであっても、信号Ａ＝Ｌにより、
切換回路20のナンドゲート23および24の出力ＢおよびＣ
が共にＨであり、スイッチング回路８および９はオフで
ある。すなわち点火コイル5,6には通電がない。

ここで例えばフリップフロップ25がリセット状態（信
号Ｋ＝低レベルL;信号Ｌ＝高レベルＨ）であって、点火
角信号ＡがＬからＨ（点火指示）に立上ると、（１）ナンドゲート23の出力ＢがＬとなってスイッチ
ング回路８がオンになり、点火コイル５の一次巻線に充
電電流Ｉ_{5 1}が流れ始めてそのレベルが増大する。この
充電電流Ｉ_{5 1}（に比例する電流）をコンデンサC1が積
分する。この積分値が設定値Wsを越えるとき、比較器12
の出力がＨからＬに反転してノアゲート13の出力信号Ｄ
がＬからＨに立上り、その反転信号Ｅをナンドゲート21
が出力し、モノマルチバイブレータ31がトリガーされ
て、その出力信号ＧがＨからＬに立下がり、これがトリ
ガー検出回路33を介してモノマルチバイブレータ34をト
リガーしてその出力ＪがＨからＬに立下って、ノアゲー
ト14がインバータ15を介してコンデンサC1を放電させ
る。このとき、モノマルチバイブレータ31の出力ＧがＬ
になったことによりナンドゲート23の出力ＢがＬ（オン
指示）からＨ（オフ指示）に立上ってスイッチング回路
８がオフに転じて、点火コイル５の一次巻線への充電電
流が遮断し、これに伴ってその二次巻線に高圧が誘起さ
れてスパークプラグ７にスパークを発生して、プラグ７
に放電電流が流れる。

コンデンサC1が放電することにより比較器12の出力が
ＬからＨに戻って、信号ＤがＬに戻るが、モノマルチバ
イブレータ31の出力Ｇが時間Ｔ₁の間Ｌを断続するの
で、スイッチング回路８のオフが継続する。その間に、
モノマルチバイブレータ34がＴ₃の時限動作を完了して
その出力ＪをＨに戻す。

この信号ＪのＬからＨへの立上りに応答してフリップ
フロップ25が反転動作をして、その出力ＫをＨに、出力
ＬをＬに反転する。これにより、ナンドゲート23の出力
ＢはＨ（スイッチオフ）のまま変わらず、（２）ナンドゲート24の出力ＣがＨからＬ（スイッチ
オン）に反転し、スイッチング回路９がオンして、点火
コイル６の一次巻線に充電電流Ｉ_{6 1}が流れ始めてその
レベルが増大する。この充電電流Ｉ_{6 1}をコンデンサC1
が積分する。この積分値が設定値Wsを越えるとき、比較
器12の出力がＨからＬに反転してノアゲート13の出力信
号ＤがＬからＨに立上り、その反転信号Ｆをナンドゲー
ト22が出力し、モノマルチバイブレータ32がトリガーさ
れて、その出力信号Ｈが高レベルＨから低レベルＬに立
下がり、これがトリガー検出回路33を介してモノマルチ
バイブレータ34をトリガーしてその出力ＪがＨからＬに
立下って、ノアゲート14がインバータ15を介してコンデ
ンサC1を放電させる。このとき、モノマルチバイブレー
タ32の出力ＨがＬになったことによりナンドゲート24の
出力ＢがＬ（オン指示）からＨ（オフ指示）に立上って
スイッチング回路９がオフに転じて、点火コイル６の一
次巻線への充電電流が遮断し、これに伴ってその二次巻
線に電圧が誘起されてスパークプラグ７に放電電流が流
れる。

コンデンサC1が放電することにより比較器12の出力が
ＬからＨに戻って、信号ＤがＬに戻るが、モノマルチバ
イブレータ32の出力Ｈが時間Ｔ₂の間Ｌを継続するの
で、スイッチング回路９のオフが継続する。その間に、
モノマルチバイブレータ34がＴ₃の時限動作を完了して
その出力ＪをＨに戻す。

この信号ＪのＬからＨへの立上りに応答してフリップ
フロップ25が反転動作をして、その出力ＫをＬに、出力
ＬをＨに反転する。これにより、ナンドゲート24の出力
ＣはＨ（スイッチオフ）のまま変わらず、ナンドゲート
23の出力ＢがＨからＬ（スイッチオン）に反転し、上述
の（１）の動作に進む。以下、点火角信号ＡがＨの間、
上述の（１）−（２）−（１）−（２）・・・と、点火コ
イル5,6の交互充電を繰返す。

点火角信号ＡがＬ（点火なし）に戻ると、ナンドゲー
ト23および24がオフになって出力ＢおよびＣが共にＨと
なってスイッチング回路８および９がオフになって点火
コイル5,6への通電が停止すると共に、ノアゲート14の
出力がＨとなって、コンデンサC1が機器アース接続（積
分値の初期化状態）となる。

なお、点火コイル５および６は、比較的に小型のもの
であり、充電通電を遮断してからの、二次巻線の放電時
間は比較的に短いが、DC/DCのコンバータ１により昇圧
直流を与えて、充電を高速にしかつ充電電圧を高くして
いるので、１回の充電エネルギーが比較的に高く、この
字でエネルギーにより、１つの点火コイルの繰返し充電
の間の充電休止期間の間中、その点火コイルの二次巻線
が継続して放電電流をスパークプラグに供給する。これ
に加えて、一方の点火コイルの充電休止期間（放電期
間）の間に、他方の点火コイルの充電を完了して充電休
止（放電）を開始するようにしているので、点火コイル
５および６の二次巻線よりスパークプラグ７には、第２
図に示すＩ_{5 2}およびＩ_{6 2}の電流が流れ、それらの合計
として、スパークプラグ７には、第２図に示すIspの電
流が連続して（すなわち休止なしに）流れる。

更に第１図に示す電気回路の動作を説明すると、今仮
に点火コイル５の一次巻線に、端子間短絡又はリークも
しくは線間短絡又はリークを生ずるようになると、上記
（１）の動作に進行すると、短絡又はリークにより電流
値が設定値Iasを越えるときに、比較器11の出力が高レ
ベルＨからＬに転じて、コンデンサC1の積分値Wiが設定
値Wsを越えたときと同様に、モノマルチバイブレータ20
をトリガーしてスイッチング回路８をオフにし、フリッ
プフロップ25を反転させて、上記（２）の動作に移行す
る。すなわち上記（１）の動作に進むや否や即座に上記
（２）の動作に進むことになり、点火コイル５には実質
上充電電流が供給されない。この場合には、例えば点火
コイル６の１回転の充電時間をTcとすると、大略でＴ₃
＋Tcの周期で点火コイル６のみがスパークプラグ７に放
電する、休止期間がある単発スパークの繰返しとなり、
一回の放電時間が大略Ｔ₃となる。

なお、第１図に示す電流監視回路10の比較器11以下の
論理回路要素，切換回路20,トリガ検出回路33およびモ
ノマルチバイブレータ34の機能すべてを１個又は複数個
のマイクロプロセッサに置換してもよい。

（実施例２）第３図に本発明の第２の実施例を示す。スパークプラ
グ７に、２つの点火コイル５および６の二次巻線を接続
している。これらの点火コイル5,6の一次巻線の一端は
給電線４に接続され、他端は、それぞれスイッチング回
路8,9に接続されている。

車両バッテリ３には、スイッチEKSを介して定電圧電
源回路２の入力端が接続される。定電圧電源回路２は、
所要の定電圧を、第３図に示す電気回路の各部に与え
る。

これらの比較器12,11のこの種の出力信号はノアゲー
ト13aに与えられるので、ノアゲート13aの出力信号Ｄ
は、点火コイル5,6の充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）の積分値W
iが設定値Ws以下でしかも、充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）値
が設定値Ias以下の間は低レベルＬであるが、点火コイ
ル5,6の充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）の積分値Wiが設定値Ws
を越すと、又は、充電電流（Ｉ_{5 1},I_{6 1}）値が設定値Ia
sを越すと、高レベルＨになる。

なお、ノアゲート13aには、点火角信号Ａも入力さ
れ、点火角信号が入力されないと常にノアゲート13aの
出力はレベルＨのまま変化がない。点火角信号が入力さ
れるとＬ出力となり、前述の設定値を越えた場合に、Ｈ
出力に変化する。

電流監視回路10のノアゲート13aはその出力信号Ｄ
は、タイマ回路40内のラッチ回路43（フリップフロッ
プ）のクロック端子Ｃおよび分周回路42のリセット端子
Ｒに与える。

電流監視回路10のノアゲート14には、点火角信号Ａ
（Ｈが点火を指示し、Ｌは点火なしを指示）と、ラッチ
回路43の出力信号Ｋが印加され、信号ＡとＫの少くとも
一方がＬのとき、ノアゲート14の出力がＨとなってトラ
ンジスタ15がオンし、出力端が機器アース接続となり、
積分用コンデンサC1が放電（積分値の初期化）する。

タイマ回路40は、発振回路41と分周回路42とラッチ回
路43とタイマ切換出力回路44とで構成されている。タイ
マ切換出力回路44は、インバータ44aとナンド回路44bと
ノア回路44cとで成り、ノア回路44cからの出力がこのタ
イマ切換出力回路44の最終出力となる。

発振回路41は水晶発振回路であり、この発振出力を分
周回路42のクロック端子CKに与える。分周回路42におい
ては、発振回路31の出力によるクロックを基に周期の違
う２つの出力、Q8,Q11を出力する。なお、分周回路42の
リセット時から出力Q8,Q11を出力するまでのそれぞれの
時間T8,T11は、T8＋Tc＜T11（Tc:コイルの充電時間）の
関係にある。

ラッチ回路43においては、クロック信号、すなわちノ
アゲート13aの出力の立上がりでＨレベルとなり、分周
回路42の出力Q8より信号Ｈが出力された時にＬレベルと
なる。すなわち、ノアゲート13aの出力を分周回路42の
出力Q8が出力されるまでラッチする。

タイマ切換出力回路44では、ラッチ回路43の出力Eiと
分周回路42の出力Q8とのナンド出力と、分周回路42の出
力Q11の信号Ｉのノット出力と、のノア出力信号Ｊをタ
イマ回路40の出力として切換回路20に与える。すなわ
ち、電流監視回路10より信号Ｄが発生した後、ラッチ回
路43の出力である信号ＥはＨレベルであるので、出力Q8
がＨレベルになった時にタイマ切換出力ＪをＨレベルに
する。

通常、分周回路42のQ11から出力が出される前に次の
サイクルの信号Ｄが発生し、リセット信号が入力される
ので、Q11の出力である信号Ｉは常にＬレベルである。
しかし、開放異常により１次コイルに電流が流れず信号
Ｄが発生しないと、分周回路42にリセット信号が入力さ
れず、かつ、ラッチ回路43の出力EiがＬレベルのままと
なるためQ8出力が出力されないので、ノアゲート44cか
らQ11が出力される。すなわち、コイル断線等による開
放異常の時には出力Q11によりＨレベルのタイマ切換出
力Ｊを発し、これがフリップフロップ25を反転させる。

切換回路20においては、ナンドゲート23および24に、
ラッチ回路43のノット出力信号Ｅ、フリップフロップ25
のＱ出力信号Ｇおよびその反転信号Ｆ、ならびに、点火
角信号Ａが与えられる。タイマ切換出力回路44からの出
力Ｊに応じてフリップフロップ25が反転動作してナンド
ゲート23と24の出力ＢとＣ（一方がＨレベルで他方がＬ
レベル）の信号レベルを反転する。

したがって、信号ＤがＨに立上ったとき（充電電流の
積分値Wiが設定値Wsを越えたとき、又は、充電電流の値
が設定値Iasを越えたとき）に、ラッチ回路43にこの信
号がラッチされ、分周回路42によりラッチが開示された
時に、フリップフロップ25の信号の選択したゲート23お
よび24の一方がその出力をＬにし、スイッチング回路を
駆動する。しかし、信号ＤがＨにならないと、分周回路
42のQ11の出力がＨレベルになったときにＪがＨレベル
になって切換回路20のフリップフロップ25が反転し、回
路20の出力B,Cのレベルが反転して、スイッチング回路
8,9の内、オン指示されていたものにオフ指示が与えら
れ、オフ指示されていたものにオン指示が与えられる。

ラッチ回路43は、信号Ｄによってトリガされると、そ
れから分周回路42の出力Q8より信号Ｈが出力されるまで
の時間はＬ、その他のときはＨ、の信号Ｋを電流監視回
路10のノアゲート14に与え、ノアゲート14はこれに応答
してコンデンサC1の積分値を初期化する。

第４図に、第３図に示す電気回路各部の電気信号の変
化を、時間軸を横軸にして示す。なお、第４図において
矢印は、ある信号の変化（矢印の元側）とそれによって
生起される他の信号の変化（矢印の先側）の対応関係を
示す。第４図の、最も左側にある矢印から各矢印を追っ
て行くことにより、第３図に示す電気回路の動作が理解
されよう。

次に第４図に示す矢印に従って、第３図に示す電気回
路の動作を説明する。

エンジンキースイッチEKSが閉でも、点火角信号Ａが
Ｌ（点火なし）のときには、フリップフロップ25がセッ
ト／リセットのいずれであっても、信号Ａ＝Ｌにより、
切換回路20のナンドゲート23および24の出力ＢおよびＣ
が共にＨであり、スイッチング回路８および９はオフで
ある。すなちわ点火コイル5,6には通電がない。

ここで例えばフリップフロップ25がリセット状態（信
号Ｋ＝低レベルL;信号Ｌ＝高レベルＨ）であって、点火
角信号ＡがＬからＨ（点火指示）に立上ると、この時の
ラッチ回路43のＱ出力の反転信号ＥがＨであるので、（１）ナンドゲート23の出力ＢがＬとなってスイッチ
ング回路８がオンになり、点火コイル５の一次巻線に充
電電流Ｉ_{5 1}が流れ始めてそのレベルが増大する。この
充電電流Ｉ_{5 1}（に比例する電流）をコンデンサC1が積
分する。この積分値Wiが設定値Wsを越えるとき、比較器
12の出力がＨからＬに反転してノアゲート13の出力信号
ＤがＬからＨに立上り、ラッチ回路43の反転出力ＥをＨ
からＬにする。同時に信号Ｄは、リセット信号として分
周回路42のＲ端子に入力される。

分周回路42においては、Ｒ端子への入力時をスタート
とし、発振回路31により得られるクロックを基に、それ
より２つの周期の異なる信号Ｈ（Q8出力）,I（Q11出
力）を形成する。このうち、周期の短い方の信号Ｈが出
力されると、この信号Ｈとラッチ回路43の出力Ei（Ｅの
反転信号）とのナンド出力（44b）により、信号Ｈが出
力されるタイミングでノアーゲート44cより信号Ｊ（Ｈ
レベル）が出力され、切換回路20のフリップフロップ25
の状態を切換える。

一方、周期の長い方の信号Ｉは、それがＨになる前に
次回のサイクルの信号Ｄが現われてこれにより分周回路
42がリセットされるため、正常な回路状態では、Ｌのま
まで変化がない。詳細は後述する。

ラッチ回路43に前述の信号Ｄが入力された時に、ラッ
チ回路43の反転出力信号ＫがＨからＬに立下がり、これ
がノアゲート14に入力され、ノアゲート14がトランジス
タ15を通電してコンデンサC1を放電させる。この時フリ
ップフロップ25の出力ＧがＬになったことによりナンド
ゲート23の出力ＢがＬ（オン指示）からＨ（オフ指示）
に立上ってスイッチング回路８がオフに転じて、点火コ
イル５の一次巻線への充電電流が遮断し、これに伴って
その二次巻線に高圧が誘起されてスパークプラグ７にス
パークを発生して、プラグ７に放電電流が流れる。

コンデンサC1が放電することにより比較器12の出力が
ＬからＨに戻って、信号ＤがＬに戻るが、ラッチ回路43
の出力Ｅが分周回路42のＨ信号がＨレベルになるまでの
時間T8の間、Ｌレベルを継続するので、スイッチング回
路８のオフが継続する。

なお、ラッチ回路43の信号の立上りに応答してフリッ
プフロップ25が反転動作をして、その出力ＧをＨに、出
力ＦをＬに反転する。これにより、ナンドゲート23の出
力ＢはＨ（スイッチオフ）のまま変わらず、（２）ナンドゲート24の出力ＣがＨからＬ（スイッチ
オン）に反転し、スイッチング回路９がオンして、点火
コイル６の一次巻線に充電電流Ｉ_{6 1}が流れ始めてその
レベルが増大する。この充電電流Ｉ_{6 1}をコンデンサC1
が積分する。この積分値Wiが設定値Wsを越えるとき、比
較器12の出力がＨからＬに反転してノアゲート13の出力
信号ＤがＬからＨに立上り、ラッチ回路43の反転出力Ｅ
をＨからＬにする。同時に信号Ｄは、リッセト信号とし
て分周回路42のＲ端子に入力される。

分周回路42においては、Ｒ端子への入力時をスタート
とし、発振回路31により得られるクロックを基に、それ
より２つの周期の異なる信号Ｈ（Q8出力）,I（Q11出
力）を形成する。このうち、周期の短い方の信号Ｈが出
力されると、この信号Ｈとラッチ回路43の出力Ei（Ｅの
反転信号）とのナンド出力（44b）により、信号Ｈが出
力されるタイミングでノアゲート44cより信号Ｊが出力
され、切換回路20のフリップフロップ25の状態を切換え
る。

一方、周期の長い方の信号Ｉは、出力がＨになる前に
次回のサイクルの信号Ｄが入力されるため、正常な回路
状態では、Ｌのままで変化がない。詳細は後述する。

ラッチ回路43に前述の信号Ｄが入力された時に、ラッ
チ回路43の反転出力信号ＫがＨからＬに立下がり、これ
がノアゲート14に入力され、ノアゲート14がトランジス
タ15に通電してコンデンサC1を放電させる。この時フリ
ップフロップ25の出力ＦがＬになったことによりナンド
ゲート24の出力ＣがＬ（オン指示）からＨ（オフ指示）
に立上ってスイッチング回路９がオフに転じて、点火コ
イル６の一次巻線への充電電流が遮断し、これに伴って
その二次巻線に高圧が誘起されてスパークプラグ７にス
パークを発生して、プラグ７に放電電流が流れる。

コンデンサC1が放電することにより比較器12の出力が
ＬからＨに戻って、信号ＤがＬに戻るが、ラッチ回路43
の出力Ｅが分周回路42のＨ信号がＨレベルになるまでの
時間T8の間、Ｌレベルを継続するので、スイッチング回
路９のオフが継続する。

なお、ラッチ回路43の信号の立上りに応答してフリッ
プフロップ25が反転動作をして、その出力ＦをＨに、出
力ＧをＬに反転する。これにより、ナンドゲート24の出
力ＣはＨ（スイッチオフ）のまま変わらず、上述の（１）の動作に進む。以下、点火角信号ＡがＨ
の間、上述の（１）−（２）−（１）−（２）・・・と、
点火コイル5,6の交互充電を繰返す。

なお、点火コイル５および６は、比較的に小型のもの
であり、充電通電を遮断してからの、二次巻線の放電時
間は比較的に短いが、DC/DCコンバータ１により昇圧直
流を与えて、充電を高速にしかつ充電電圧を高くしてい
るので、１回の充電エネルギーが比較的に高く、この充
電エネルギーにより、１つの点火コイルの繰返し充電の
間の充電休止期間の間中、その点火コイルの二次巻線が
継続して放電電流をスパークプラグに供給する。これに
加えて、一方の点火コイルの充電休止期間（放電期間）
の間に、他方の点火コイルの充電を完了して充電休止
（放電）を開始するようにしているので、点火コイル５
および６の二次巻線よりスパークプラグ７には、第４図
に示すＩ_{5 2}およびＩ_{6 2}の電流が流れ、それらの合計と
して、スパークプラグ７には、第４図に示すIspの電流
が連続して（すなわち休止なしに）流れる。

更に第３図に示す電気回路の動作を説明すると、今仮
に点火コイル５の一次巻線に、端子間短絡又はリークも
しくは線間短絡又はリークを生ずるようになると、上記
（１）の動作に進行すると、短絡又はリークにより電流
値が設定値Iasを越えるときに、比較器11の出力が高レ
ベルＨからＬに転じて、コンデンサC1の積分値Wiが設定
値Wsを越えたときと同様に、ノアゲート13aより出力を
発し、ラッチ回路43および分周回路42をトリガしてスイ
ッチング回路８をオフにし、フリップフロップ25を反転
させて、上記（２）の動作に移行する。すなわち上記
（１）の動作に進むや否や即座に上記（２）の動作に進
むことになり、点火コイル５には実質上充電電流が供給
されない。この場合には、例えば点火コイル６の１回の
充電時間をTcとすると、大略でT8＋Tcの周期で点火コイ
ル６のみがスパークプラグ７に放電する、休止期間があ
る単発スパークの繰返しとなり、一回の放電時間が大略
T8となる。

また、今仮に点火コイル５の一次巻線に、断線すなわ
ち端子間開放を生じた場合について回路動作を説明する
と、この第２の実施例においては、点火角信号Ａをノア
ゲート13aに入力しているので、点火角信号36入力時に
分周回路42のリセットが行なわれる。ラッチ回路43はク
ロック端子に入力される信号Ｄの立上がりで動作する
が、この時にラッチ回路43へ入力される信号Ｄは立下が
りであるためラッチ回路43は動作しない。従ってラッチ
回路43の反転出力信号ＥはＨレベルであり、これがゲー
ト23および24に入力され、スイッチング回路８が作動す
る。

（３）スイッチング回路８の動作によりコイル５への
充電を開始するが、充電ラインの開放により電流が流れ
ず、これに対応した積分値Wiが設定値Wsに達しないた
め、比較器12の出力が高レベルＨのまま変化がなく、比
較器12によるノアゲート13aからのトリガ（信号Ｄ）を
発しない。従ってラッチ回路43は動作しないままであ
る。

分周回路42において、点火角信号Ａが入力されてから
時間T8経過後に出力（信号Ｈ）を生じるが、信号Ｅの反
転信号がＬレベルであるため、ナンドゲート44bの出力
はＨのまま変化がなく、信号ＪもＬレベルのままであ
る。

正常な回路状態においては信号Ｄが、大略でコイル充
電時間Tc＋T8の周期で発生するために分周回路42がこの
周波でリセットされていたが、信号Ｄが発生しないた
め、点火角信号Ａが入力されてから時間T11が経過する
と分周回路42の出力Q11より信号Ｉ（高レベルＨ）が生
じる。この信号Ｉにより信号ＪがＨレベルになり、ゲー
ト23の出力ＢはＨに、ゲート24の出力ＣはＬに反転し、
スイッチング回路８はオフし、スイッチング回路９がオ
ンし、コイル６への充電が行なわれる。コイル６が正常
であると前述の（２）の動作が行なわれる。

（２）の動作が終了すると再度コイル５への充電が行
なわれ（３）の動作に移り、（２）−（３）−（２）−
（３）・・・と繰返す。但し、２回目からの（３）の動作
において分周回路42の出力Q11が発生するのは、（２）
の動作において信号Ｄが発生してから時間T11が経過し
た後である。この場合には、例えば点火コイル６の１回
の充電時間をTcとすると、大略でT11＋Tcの周期で点火
コイル６のみがスパークプラグ７に放電する、休止期間
がある単発スパークの繰返しとなり、一回の放電時間が
大略T11となる。

なお、第３図に示す電流監視回路10の比較器11以下の
論理回路要素，切換回路20,ラッチ回路43および分周回
路42の機能すべてを１個又は複数個のマイクロプロセッ
サに置換してもよい。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明の点火装置によれば、各点火コイル
の充電電流を積分して積分値が設定値を越すと充電を停
止してスパーク電極（７）に放電するので、各点火コイ
ルの一回の充電エネルギーが一定であるので、スパーク
電極（７）に与えられるエネルギーが、設定値（Ws）に
対応した安定したものとなる。

また、スパーク電極（７）には、複数組の点火コイル
（5,6）が順次に、かつ先行の組の放電電流が途絶える
前に後行の組の放電が開始する形で時系列で重ねて、放
電電流を供給する。これによりスパーク電極７はスパー
クを間断することなく、連続して維持すると共に、放電
電流値が大きく、点火期間中の放電エネルギが安定しか
つ高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す電極回路図であ
る。第２図は、第１図に示す電気回路の各部の信号の変化を
示すタイムチャートである。第３図は、本発明の第２の実施例を示す電気回路図であ
る。第４図は、第３図に示す電気回路の各部の信号の変化を
示すタイムチャートである。 3:車上バッテリ、EKS:エンジンキースイッチ 4:給電線（給電線）、5,6:点火コイル（点火コイル） 7:スパークプラグ（スパーク電極） 8,9:スイッチング回路（スイッチング手段） 20:切換回路（オン指示手段）、C1:コンデンサ（積分手
段） 40:タイマー回路 12,33,34,14,15:（タイミング制御手段） 12,33,34,24,15,11,13:（タイミング制御手段） 11,12,13,14,15,40:（タイミング制御手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの一次巻線の一端が給電線に接続
され、それぞれの二次巻線が並列にスパーク電極に接続
された複数組の点火コイル；前記複数組の点火コイルのそれぞれの一次巻線の給電を
オン／オフする複数組のスイッチング手段；これらのスイッチング手段に、選択的に順次に循環して
オン指示信号を与えるオン指示手段；前記それぞれの一次巻線の通電電流値を積分する積分手
段；および、１組の点火コイルがスパーク電極に放電電流を与えてい
る間に他の組の点火コイルの一次巻線に接続されたスイ
ッチング手段のオンを開始しかつ終了するタイミング
で、前記積分手段の積分値が設定値を越すとオン指示手
段にオフを指示した後前記オン指示手段に次のオンを指
示し前記積分手段の積分値は初期化する、タイミング制
御手段；を備える、内燃機関の点火装置。
【請求項２】タイミング制御手段は更に、前記それぞれ
の一次巻線の通電電流値が設定値を越すと、オン指示手
段にオフを指示した後に前記オン指示手段に次のオンを
指示し、前記積分手段の積分値は初期化する、前記特許
請求の範囲第（１）項記載の、内燃機関の点火装置。
【請求項３】タイミング制御手段は更に、所定時間内に
積分手段の積分値が設定値を越えないと前記オン指示手
段に次のオンを指示する、前記特許請求の範囲第（１）
項又は第（２）項記載の、内燃機関の点火装置。