JP3528296B2

JP3528296B2 - 内燃機関用点火装置

Info

Publication number: JP3528296B2
Application number: JP00350695A
Authority: JP
Inventors: 政美小島; 直人加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 2004-05-17
Anticipated expiration: 2019-05-17
Also published as: JPH07243369A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関用点火装置
に係り、詳しくは点火コイルの１次電流の遮断により、
所望のエンジン側の要求２次電圧を得て点火動作を行う
ようにした誘導放電型無接点式の内燃機関用点火装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の内燃機関用点火装置として、例
えば、米国特許第５、１９３、５１４号や特開昭５０−
１１２６３０号公報が開示されている。図９は、従来の
点火装置を概略的に示す回路図であり、上記公報にもこ
れに類似した回路が記載されている。図９において、イ
グナイタ２０は点火コイル２２の１次電流を電気的に断
続するためのダーリントントランジスタ２１を有してい
る。同ダーリントントランジスタ２１は２つのｎｐｎバ
イポーラトランジスタにより構成されている。

【０００３】点火コイル２２の１次巻線２３にはダーリ
ントントランジスタ２１のコレクタ端子が接続され、同
２次巻線２４には点火プラグ（図示せず）が接続されて
いる。ダーリントントランジスタ２１には、同トランジ
スタ２１の過電圧防止のためのツェナーダイオード２５
が接続されており、素子のブレークダウン電圧Ｖ_Dはツ
ェナダイオードのツェナー電圧Ｖ_Zで決定される。そし
て、ダーリントントランジスタ２１の実効動作耐圧の特
性から、ツェナーダイオード２５のツェナー電圧Ｖ
_Z（カット電圧）は約３５０Ｖに設定されていた。

【０００４】近年、ディストリビュータを介さず点火コ
イルのエネルギーを直接点火プラグに供給するシステム
（以下ＤＬＩシステムと呼ぶ）が普及しており、ＤＬＩ
システムでは図１０に示すように点火コイルの１次側と
２次側の間に高耐圧ダイオードＤ_１が挿入される。これ
は、点火コイルの１次電流通電開始時に２次側に発生す
る２次オン電圧により点火プラグの誤点火を防止するた
めである。２次オン電圧は点火コイル巻数比に大きく影
響される。

【０００５】巻数比を低減して高圧ダイオードＤ１の廃
止を計ろうとしても、現状のＶ_Z（３５０Ｖ）では２次
発生電圧が要求値を満たさず実現できない。一方、上記
特開昭５０−１１２６３０号公報の点火装置では、点火
プラグによるアーク電流を多くして点火性能を向上させ
るべく、点火コイル２２の巻数比（＝２次巻数／１次巻
数）を４０〜６０に設定していた。又、米国特許第５、
１９３、５１４号の点火装置では、点火プラグの電極間
に少なくとも６ｋＶの電圧を誘させるべく、点火コイル
２２の巻数比を７０以下に設定していた。つまり、点火
コイル２２の巻数比は、一般的に約９０のものが使用さ
れるのに対し、上記公報にて使用される点火コイルでは
巻数比の低減が図られていた。しかしこれらの例では点
火コイル２次発生電圧の低下についてなんら言及されて
いない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】巻数比の低減は種々の
メリットを生み出すが、同要求２次電圧が高くなると巻
数比の低減が困難になるという問題が生じる。即ち、１
次巻線２３での１次電圧Ｖ_１は、２次電圧Ｖ_２と巻数比
ａとから求められる（Ｖ_１＝Ｖ_２／ａ）。従って、所定
の２次電圧Ｖ_２を得たい場合、巻数比ａを下げることは
１次電圧Ｖ_１の増加を招き、このとき、１次電圧Ｖ_１が
ツェナー電圧Ｖ_Ｚ（＝３５０Ｖ）以上となれば、その１
次電圧Ｖ_１がツェナー電圧Ｖ_Ｚにて制限されてしまい、
次のコイルの２次電圧Ｖ_２が要求２次電圧Ｖ_ｒに達しな
いという事態が生じる。

【０００７】巻数比ａ＝７０として、より具体的に説明
すると、要求２次電圧Ｖ_rが比較的低い場合（例えばＶ
_r＝１５ｋＶ）、１次電圧Ｖ₁＝１５ｋＶ／７０＝２１
４Ｖとなる。このとき、Ｖ₁＜Ｖ_Z（＝３５０Ｖ）であ
るから１次電圧Ｖ₁はツェナー電圧Ｖ_Zによる制限を受
けず、所望の要求２次電圧Ｖ_rを得ることができる。こ
れに対して、要求２次電圧Ｖ_rが高い場合（例えばＶ_r
＝３０ｋＶ）、１次電圧Ｖ₁＝３０ｋＶ／７０＝４２８
Ｖとなり、Ｖ₁＞Ｖ_Z（＝３５０Ｖ）になることで、１
次電圧Ｖ₁ Ｗツェナー電圧Ｖ_Z（＝３５０Ｖ）で制限
を受け３５０Ｖまでしか上がらない。その結果、２次電
圧Ｖ₂が約２４．５ｋＶ（＝３５０Ｖ ₂の大幅な低下に
より、失火が生じ易くなりドライバビリティの低下等の
問題を招く。すなわちスイッチング素子の過電圧防止用
のツェナーダイオードの存在により巻数比を低減させる
ことは、２次電圧がそれ以上に上がらず所望の要求２次
電圧Ｖ_rを得ることができなくなる。

【０００８】又、上記要求２次電圧Ｖ_rは経時変化に伴
い上昇傾向にあり、上記問題を誘発する可能性が高くな
る。さらに、近年では、校出力を得るために内燃機関の
圧縮比が高められたり、燃費向上のために空燃比がリー
ン側で制御されたりするため、要求２次電圧Ｖ_rの上昇
を招き、２次電圧の不足という上記問題が顕著になる。

【０００９】この発明は、上記問題に着目してなられた
ものであって、その目的とするところは、２次巻線にて
発生する２次電圧を所望の要求２次電圧以上に保持しつ
つ、点火コイルの巻数比を低減させること或いは同一巻
数比の場合には、点火コイルの２次電圧を向上させるこ
とができる内燃機関用点火装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明の内燃機関用点火装置は、
点火コイルと、その点火コイルの１次電流を電気的に断
続するスイッチング素子を備え、前記点火コイルからの
点火エネルギーを各気筒の点火プラグに直接供給するシ
ステムに用いられた内燃機関用点火装置において、前記
点火コイルの２次巻線における要求２次電圧をＶ_ｒ、前
記スイッチング素子のブレークダウン電圧をＶ_D、前記
点火コイルの１次巻線の巻数Ｎ₁と２次巻線の巻数Ｎ₂と
の比（Ｎ_２／Ｎ₁）を巻数比ａとしたとき、Ｖ_D・ａ＞Ｖ
_ｒの関係を満たしかつ、Ｖ_Dを４５０Ｖ以上としたこと
を要旨とするものである。

【００１１】

【作用】４５０Ｖ以上のブレークダウン電圧を有するス
イッチング素子を用いることで耐圧の向上した分、２次
電圧発生時に１次コイル側に発生する電圧によるスイッ
チング素子のブレイクダウンを防止する効果がある。
又、Ｖ_D・ａ＞Ｖ_rの関係を満たすようにブレークダウ
ン電圧Ｖ_D及び巻数比ａを設定することで、２次巻線に
おける２次電圧を所望の要求２次電圧Ｖ_r以上に保持し
つつ、巻数比ａの低減或いは同一巻数比の場合には、点
火コイルの２次電圧が向上した点火システムが得られ
る。この場合、スペック（圧縮比や空燃比の仕様）等に
よる要求２次電圧Ｖ_rの上昇や経時変化により同要求２
次電圧Ｖ_rの上昇に際しても、要求２次電圧Ｖ_r以上の
２次電圧の確保が可能となる。

【００１２】なお、この発明によれば、要求２次電圧Ｖ
_ｒが高められＶ_ｒ＝３０ｋＶに設定される場合であって
も、要求２次電圧Ｖ_ｒ以上の２次電圧が確保できるとと
もに、巻数比ａの低減が可能となる。即ち、図２に示す
ように、従来のようにＶ_Ｚ＝３５０Ｖであれば、巻数比
ａ＝７０では要求２次電圧Ｖ_ｒ＝３０ｋＶを得ることが
できず、２次側で３０ｋＶを得るには少なくとも巻数比
ａ＝９０以上が必要となる。これに対して、本構成によ
れば、ブレークダウン電圧Ｖ_Ｄが４５０Ｖ以上のスイッ
キング素子を用いることにより、巻数比ａ＝７０の場合
にも要求２次電圧Ｖ_ｒ＝３０ｋＶ以上の２次電圧Ｖ_２が
得られる（例えば、図２のＶ_Ｚ＝４６７Ｖの特性線を参
照のこと）。さらに、巻数比ａが小さくなることにより
ＤＬＩシステム特有の以下の作用が得られる。即ち、Ｄ
ＬＩシステムでは、１次巻線への通電が開始された際
に、２次巻線において、所謂、２次側オン電圧が発生
し、この２次側オン電圧が所定レベル以上であれば、放
電が発生し過早着火が生じる。しかし、本構成によれ
ば、点火コイルの巻数比ａの低減により２次側オン電圧
が低くなり、過早着火が防止される。

【００１３】また、請求項２の発明によれば、良好な点
火性能を得られ、かつ適正な２次電圧が確保できる適正
な巻数比をもつ内燃機関用点火装置で得られる。また、
請求項３の発明によれば、エンジンのプラグホール内に
搭載可能な内燃機関用点火装置を得ることができる。ま
た、請求項４の発明によれば、簡単な構成で小型の内燃
機関用点火装置を得ることができる。

【００１４】

【００１５】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１は、火花点火式４気筒内燃機関
（以下、エンジンという）の点火制御装置を示す回路図
である。図１において、電子制御装置（以下、ＥＣＵと
いう）１はマイクロコンピュータを中心に構成され、Ａ
／Ｄ変換器や波形成形回路等を含むものである。ＥＣＵ
１には回転角センサ２が接続され、同センサ２からの回
転検出信号が入力される。回転角センサ２は、エンジン
の回転に応じて回転するロータ２ａと、同ロータ２ａに
設けられた歯の通過を検出するピックアップコイル２ｂ
とから構成されている。

【００１６】イグナイタ３は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタ）４、互いに逆向きに直列接続さ
れた一対のツェナーダイオード５、６及び定電流制御回
路１３を備えている。なお、ＩＧＢＴ４は等価回路で示
している。ＩＧＢＴ４のゲート端子に基づいて電気的に
断続（オン・オフ）される。尚、ツェナーダイオードは
ＩＧＢＴ内に内蔵されておりこれにより回路が小型化さ
れている。

【００１７】ＩＧＢＴ４のゲート、コレクタ間におい
て、一方のツェナーダイオード５は、ゲート端子が高電
圧、コレクタ、エミック間が低電圧となった際の電圧を
規制するために設けられている。又、他方のツェナーダ
イオード６は、後述する点火コイル７の１次電圧の過電
圧を防止するために設けられている。定電流制御回路１
３はＩＧＢＴ４のエミッタ端子に接続されており、点火
コイル７の１次電流を一定値（本実施例では、６、５
Ａ）に制御する。

【００１８】点火コイル７は、１次巻線８と２次巻線９
と鉄心１０とから構成されている。１次巻線８の一方に
は前記ＩＧＢＴ４のコレクタ端子が接続され、他方には
バッテリ電源Ｖ_Bが接続されている。２次巻線９には、
ディステリビュータ１１を介して角気筒毎の点火プラグ
１２が接続されている。点火コイル７は、１次巻線の巻
線Ｎ₁と２次巻線の巻線Ｎ₂との比（Ｎ₂／Ｎ₁）とか
らなる所定の巻線比ａを有している。

【００１９】そして、上記のように構成された点火装置
では、ＥＣＵ１からの電気信号（点火信号）によってＩ
ＧＢＴ４のゲート端子に電圧が加えられると、ゲート電
圧の印加に伴いＩＧＢＴ４がオンし、点火コイル７の１
次巻線８に１次電流が流れる。この１次電流は定電流制
御回路１３により所定の電流値（６、５Ａ）に保持され
る。そして、所定のタイミングでＩＧＢＴ４をオフする
ことにより１次電流が遮断されて点火コイル７の２次巻
線９に高電圧が誘起される。このとき、ディストリビュ
ータ１１を介して点火プラグ１２に電圧が加わり、２次
巻線９における２次電圧が予め設定されている要求２次
電圧以上であれば点火プラグ１２が放電する。

【００２０】なお、本実施例では、ツェナーダイオード
６のツェナー電圧によりＩＧＢＴ４のブレークダウン電
圧Ｖ_Dを決定しており、Ｖ_D＝Ｖ_Zとなる（以下Ｖ_Zで
示す）がこのＶ_Zを従来のダーリントントランジスタに
比べて高く設定しており、具体的には、Ｖ_Z＝４６７Ｖ
としている。ここで、従来のバイポーラトランジスタで
は実効動作耐圧と電流増幅率ｈ_FEが相反する特性を有す
る。そのため、所定の電流増幅率ｈ_FEを必要とする場合
には、実効動作耐圧を高めることは困難をともなうが本
実施例のようにＩＧＢＴ４を用いれば、電流増幅率ｈ_FE
特性がなく、実効動作耐圧の向上が容易で、ツェナー電
圧Ｖ_Zを高く設定できる。

【００２１】又、２次巻線９に誘起する２次電圧Ｖ
₂は、設計上の１次エネルギＷ₁と２次静電容量Ｃ２と
変換効率ηとから決定される（Ｖ₂＝√（２・Ｗ₁／Ｃ
２）・η）。このとき、１次エネルギＷ₁は、１次イン
ダクタンスＬ₁、１次電流Ｉ₁にて決定される（Ｗ₁＝
Ｌ₁・Ｉ₁ ²／２）。又、１次巻線８に反射する１次電
圧Ｖ₁は、２次電圧Ｖ₂と巻線比ａとから求められる
（Ｖ₁＝Ｖ₂／ａ）。

【００２２】このとき２次巻線９に誘起された高電圧Ｖ
₂により、１次巻線８にも逆起電力Ｖ₁が発生する。２
次巻線９に誘起される電圧Ｖ₂が高いほど一次巻線８側
にも巻線比ａに反比例した逆起電力Ｖ₁＝Ｖ₂／ａが発生する。

【００２３】Ｖ₁が小のとき、ツェナーダイオード６に
流れる電流は０であるが、になるとツェナーダイオード６に電流が流れるので１次
巻線８に電流が流れ、これによりＶ₂が小さくなってし
まう。

【００２４】本実施例では、Ｖ_Z・ａ＞Ｖ_r の関係があるようにツェナー電圧を高く設定しているの
で２次巻線に要求電圧Ｖ_rが発生しても１次巻線８に電
流が流れることなく、２次電圧を高く維持することがで
きる。また、本実施例では、ツェナー電圧Ｖ₂を高く設
定したことで、より低い巻線比ａで上記の条件（Ｖ_r＜
Ｖ_Z・ａ）が満たされ、この理由から，巻線比ａ＝７０
とした。

【００２５】又、点火コイルの搭載制約を回避する為、
エンジン本体の上部から点火プラグの装着孔に向けて設
けられたプラグホール内に装着可能な円筒状の外形を有
した点火コイルに於いては、その体格が重要視される。
例えば、図１１に示すようなエンジンのプラグホール径
が３１ｍｍであるとすれば、点火コイル本体の筒状部外
径は３０ｍｍ以下とする必要が来る。

【００２６】その為に、点火コイルの必要な１次エネル
ギを一定値に確保し、かつ、１次電流Ｉ₁を所定値に保
った仕様に於いて、巻線比ａ＝９０の場合、その外径は
３０．５ｍｍとなり又、ａ＝８０の外径は２９．６ｍｍ
となり、体格上巻数比をａ＝８０以下とする必要があ
る。すなわち必要な１次エネルギーＷ₁＝Ｌ₁・Ｉ₁ ²
／２を一定値に確保し、かつ１次電圧Ｉを所定値に保っ
た仕様においては、１次インダクタンスＬ₁、が一定す
なわち、一次巻数Ｎ₁が一定であるから巻数比ａを低減
させることは２次巻数Ｎ₂を低減させることになり、点
火コイルの体格を小型化させることができる。この実施
例では外径を小さくすることができる。

【００２７】この点火コイルでは巻線数の低減とともに
図示されるような開磁路タイプとすることでより小型化
し、プラグホール内への搭載を容易としている。以下に
は、要求２次電圧Ｖ_r＝３０ｋＶとした場合の作用及び
効果を図２〜図４を用いて説明する。図２は、点火コイ
ル７の巻数比ａに帯する２次電圧Ｖ₂の大きさをツェナ
ー電圧Ｖ_Z毎（Ｖ_Z＝３５０、４１２、４６７、６３
７、８７５Ｖ）に示している。図２において、ツェナー
電圧Ｖ_Z、巻数比ａが大きい程、２次電圧Ｖ₂が大きく
なる。つまり、ダーリントントランジスタにて構成され
た従来の点火装置では、ツェナー電圧Ｖ_Z＝３５０Ｖで
あるため、所望の要求２次電圧Ｖ_r（＝３０ｋＶ）を得
るには巻数比ａ＞約９０が必要であった。これに対し
て、ＩＧＥＴ４を用いツェナー電圧Ｖ_Z＝４６７Ｖとし
た場合には、巻数比ａ＝７０で２次電圧Ｖ₂＝約３２ｋ
Ｖが発生し、良好なる放電を得ることができる。

【００２８】尚、要求２次電圧が上記より低いＶ_r＝２
８ｋＶとした場合の作用及び効果は、ＩＧＢＴ４を用い
ツェナー電圧Ｖ_Z＝４６７Ｖとした場合、上記巻数比ａ
＝７０がａ＝６５に低減できる。言い換えれば、要求２
次電圧Ｖ_r＝２８ｋＶの場合、巻数比ａ＝７０でツェナ
ー電圧Ｖ_Z＝６４７として設定してやることにより，従
来のＶ_Z＝３５０Ｖでの２次電圧Ｖ₂＝２４．５ｋＶで
あったものがＶ_Z＝３２ｋＶまで向上させることが可能
となる。

【００２９】また図２における２次電圧Ｖ₂の測定方法
を図１２に示す。この測定方法はＳＡＥ法と呼ばれＶ_B
＝１４Ｖ、Ｃ＝５０ｐＦ、ｉ＝６．５ＡのときのＶ₂の
値を測定するものである。一方、図３は、１次電流遮断
時におけるアーク電流Ｉ₂とアータ持続時間Ｔとの関係
を巻数比ａ毎に示している。ここで、アーク電流Ｉ₂と
アーク持続時間Ｔとは図４に示すように定義されるもの
であり、動ずは点火プラグ１２の放電時における２次電
流波形及び２次電圧波形を示している。図３では、巻数
比ａが大きくなる程、アーク持続時間Ｔが長くなること
を示し、本実施例の場合（巻数比ａ＝７０）、アーク持
続時間＝約１．２ｍｓｅｃとなる。

【００３０】そして、図３では、良好なる点火性能を保
証するために、通常、アーク持続時間Ｔ≧０．８ｍｓｅ
ｃが必要とされる。従って、本実施例ではその条件を満
たし、良好なる点火が得られることになる。又、図３に
よれば、アータ持続時間Ｔ≧０．８Ａｍｓｅｃを満たす
ためには少なくとも約４０の巻数比ａが必要となり、巻
数比ａ＝４０で要求２次電圧Ｖ_r＝３０ｋＶを得る為に
は、ツェナー電圧Ｖ_Zの上限が７５０Ｖ（＝３０ｋＶ／
４０）に設定される。

【００３１】なお、２次側での実際の２次電圧Ｖ₂とし
ては、要求２次電圧Ｖ_r＝３０ｋＶに対して多少の余裕
分が必要となる。そのため、より現実的に余裕分として
３ｋＶを想定すると、要求２次電圧Ｖ_r＝３０ｋＶの時
の目標値は２次電圧Ｖ₂＝３３ｋＶとなる。又、２次電
圧Ｖ₂＝３３ｋＶを得る際、図３のアーク特性から巻数
比ａ＝４０が不可欠とすれば、ツェナー電圧Ｖ_Zの上限
が８２５Ｖ（＝３３ｋＶ／４０）に設定される。

【００３２】以上、本実施例の構成によれば、ＩＧＢＴ
４を用いて点火コイル７の１次電流の電気的な断続を行
うようにしたことにより、実効動作耐圧が向上できる。
そのため、ツェナー電圧Ｖ_Zを高く設定することがで
き、このとき、Ｖ_Z・ａ＞Ｖ_rを満たすことにより、点
火コイル７の２次電圧Ｖ₂を低下させることなく巻数比
ａを下げることができる。そして、点火コイル７は設計
上の１次エネルギによって１次巻数が決定されるため、
巻数比ａの低下は２次巻数の低減となり、点火コイル７
の小型化が可能となる。又、巻数比ａの低下により点火
プラグ１２のくすぶりが防止でき、良好なるドライバビ
リィを得ることができる。

【００３３】又、スペック変更（圧縮比の上昇や空燃比
のリーン化）や経時変化により要求２次電圧Ｖ_rが上昇
する場合であっても、２次電圧Ｖ₂を所望の要求２次電
圧Ｖ _r以上に保持しつつ、点火コイル７の巻数比ａを低
減させることができる。つまり、要求２次電圧Ｖ_rを３
０ｋＶ、実際に目標とする２次電圧Ｖ₂を３３ｋＶとし
た場合には、ツェナー電圧値Ｖ_Zは４５０〜８２５Ｖの
範囲内で設定されればよく、この場合、常に点火コイル
７の小型化が可能になるばかりか、良好なる点火性能を
発揮することができる。

【００３４】なお、上述した実施例では、ＩＧＢＴ４を
用いてイグナイタ３を構成していたが、ＭＯＳＦＥＴを
用いてイグナイタ３を構成することもできる。図５にＭ
ＯＳＦＥＴ１５を用いた回路図を示す。この場合におい
ても、ＭＯＳＦＥＴ１５の耐圧がバイポーラトランジス
タの耐圧よりも容易に高くできることによりツェナーダ
イオード６のツェナー電圧Ｖ_Zを４５０Ｖ以上（好まし
くは、４５０〜８２５Ｖ）に設定でき、本発明の目的を
達成することができる。またこの例においてもツェナー
ダイオード６をＭＯＳＦＥＴに内蔵されておりこれによ
り回路が小型化されている。

【００３５】さらに、本発明においては、ディストリビ
ュータ１１を介さずに点火コイル７からの点火エネルギ
を各気筒の点火プラグ１２に直接供給するシステム、所
謂、ＫＬＩ（Distributer Less Ignition ）システムに
適用することで、以下の作用・効果を得ることができ
る。図６は、１次巻数８における１次側端子電圧（バッ
テリ電源Ｖ_B）と、その時々の２次巻線９に発生する電
圧（書謂、２次側オン電圧）との関係を巻数比ａ毎に示
している。この２次側オン電圧は、図７に示すように、
ＥＣＵ１からの点火信号に基づく１次側通電時に発生す
る電圧であって、この電圧レベルが所定レベルを越える
と、点火プラグ１２による不用意な放電が発生し過早着
火を招く原因となっている。図７は１次側端子電圧Ｖ₁₀
及び２次側ＯＮ電圧Ｖ₂₀を示す回路図であり１次巻線２
７、２次巻線２８で構成される点火コイル２６を示して
いる。

【００３６】図６においては、例えば点火プラグギャッ
プ＝０．７ｍｍの際、２次側オン電圧が１．８５ｋＶを
越えると放電が発生し過早着火のおそれがあることが知
られている。従って、２次側オン電圧を１．８５ｋＶ未
満に抑えれば過早着火が防止されることになり、本実施
例のように巻数比ａ＝７０の場合には、通常使用される
車載用のバッテリでの最大値（１次側端子電圧＝１４．
５Ｖ）でも常に１次側、点火プラグギャップ＝１．０ｍ
ｍの際には、２次側オン電圧が２．２０ｋＶを越えると
過早着火のおそれが生じるが、巻数比ａ＝７０であれば
常に２次側オン電圧が２．２０ｋＶ未満となり、この場
合にも過早着火を招くことはない。

【００３７】一方で、ＤＬＩシステムに使用される点火
コイルでは、通常、この２次側オン電圧による過早着火
を防止するために２次巻線に直列に高圧ダイオードが接
続される（図１０）。しかし、この高圧ダイオードを廃
止することができ、省コスト化をも実現することができ
る。以上スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いた例で
説明したが、ＭＯＳＦＥＴやパイポーラトランジスタ等
の他の素子を用いても良い。

【００３８】しかしながら、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラ
トランジスタは単位面積当たりの電流能力はＩＧＢＴに
比べ劣るため、素サイズを拡大する必要があり、装置の
小型化が必要な場合には不利となる。また、バイポーラ
トランジスタでは、実効動作耐圧と電流増幅率はトレー
ドオフの関係であり、ブレークダウン電圧を４５０Ｖ以
上にするためにはさらに素子サイズの拡大を行ない電流
能力を確保する必要がある。その際の素子サイズはＩＧ
ＢＴの素子サイズの２．６倍（面積比）となる。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、上記のような構成と
することにより、以下に示す優れた効果を奏する。請求
項１の発明によれば、２次巻線にて発生する２次電圧を
所望の要求２次電圧以上に保持しつつ、点火コイルの巻
数比を低減させることができる。この場合、要求２次電
圧の上昇時にも対応することができる。

【００４０】また、請求項２の発明によれば良好な点火
性能を得ることができる。また、請求項３の発明によれ
ば、エンジンに搭載容易な小型の内燃機関用点火装置を
得ることができる。また、請求項４の発明によれば簡単
な構成の内燃機関用点火装置を得られる。又、請求項５
の発明によれば、上記の効果を得るばかりか、ＤＬＩシ
ステムにおける２次側オン電圧を小さくし、放電により
過早着火を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における内燃機関用点火装置を示す回路
図である。

【図２】点火コイルの巻数比に対する２次電圧の大きさ
をツェナー電圧毎に示す線図である。

【図３】１次電流遮断時におけるアーク電流とアーク持
続時間との関係を巻数比毎に示す線図である。

【図４】点火プラグの放電時における２次電流及び２次
電圧を示す波形図である。

【図５】別の実施例における点火装置の回路図である。

【図６】１次側端子電圧と２次側オン電圧との関係を巻
数比毎に示す線図である。

【図７】点火コイルを示す回路図である。

【図８】２次側オン電圧を説明するための波形図であ
る。

【図９】従来技術における点火装置の回路図である。

【図１０】ＤＬＩシステムに使用される点火コイルの回
路図である。

【図１１】プラグホール内に搭載された点火コイルの断
面図である。

【図１２】２次電圧Ｖ₂の測定方法を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

３イグナイタ４ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）６ツェナーダイオード７点火コイル８１次巻線１２点火プラグ１５ＭＯＳＦＥＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−170763（ＪＰ，Ａ) 特開平５−180134（ＪＰ，Ａ) 特開平５−166827（ＪＰ，Ａ) 特開平２−79622（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 3/04 F02P 3/055 H01F 38/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】点火コイルと、その点火コイルの１次電
流を電気的に断続するスイッチング素子を備え、前記点
火コイルからの点火エネルギーを各気筒の点火プラグに
直接供給するシステムに用いられた内燃機関用点火装置
において、前記点火コイルの２次巻線における要求電圧をＶ_ｒ、前
記スイッチング素子のブレークダウン電圧をＶ_D、前記
点火コイルの１次巻線の巻数Ｎ₁と２次巻線の巻数Ｎ₂の
比（Ｎ₂／Ｎ₁）を巻数比ａとしたとき、Ｖ_D・ａ＞Ｖ_ｒの関係を満たし、かつＶ_Dを４５０Ｖ以上とすることを
特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】前記巻数比ａが４０以上８０以下である
請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】エンジンのプラグホール内に搭載される
内燃機関用点火装置であって点火コイル本体の筒状部外
径が３０ｍｍ以下である請求項２に記載の内燃機関用点
火装置。
【請求項４】前記点火コイルは開磁路タイプの点火コ
イルである請求項３に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項５】２次電圧が２８ｋＶ以上であることを特
徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】前記スイッチング素子にＩＧＢＴを用い
たことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装
置。
【請求項７】前記ＩＧＢＴに過電圧防止のためのツェ
ナダイオードを接続し前記ＩＧＢＴのブレークダウン電
圧Ｖ_Dをツェナダイオードのブレークダウン電圧Ｖ_Zで決
定したことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関用点
火装置。
【請求項８】前記ツェナダイオードはＩＧＢＴに内蔵
されている請求項７に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項９】前記スイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを
用いたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点
火装置。
【請求項１０】前記ＭＯＳＦＥＴに過電圧防止のため
のツェナダイオードを接続し、前記ＭＯＳＦＥＴのブレ
ークダウン電圧Ｖ_Dをツェナダイオードのブレークダウ
ン電圧Ｖ_Zで決定したことを特徴とする請求項９に記載
の内燃機関用点火装置。
【請求項１１】前記ツェナダイオードはＭＯＳＦＥＴ
に内蔵されている請求項１０に記載の内燃機関用点火装
置。
【請求項１２】前記スイッチング素子にバイポーラト
ランジスタを用いることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関用点火装置。
【請求項１３】前記バイボーラトランジスタに過電圧
防止のためのツェナダイオードを接続し前記バイポーラ
トランジスタのブレークダウン電圧Ｖ_Dをツェナダイオ
ードのブレークダウン電圧Ｖ_Zで決定したことを特徴と
する請求項１２に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項１４】前記ツェナダイオードはバイポーラト
ランジスタに内蔵されている請求項１３に記載の内燃機
関用点火装置。