JPH01121567A - 一定スパーク比率のイグニション励起装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 先駈Δ化」 この発明は、電源の変動とは独立した各スパークを発生
させるための、ある所定量のエネルギをＭ積している、
一定スパーク比率のイグニション装置に関するものであ
る。

友近ＪＩｂ矢説朋− ガス・タービンのためのイグニション励起装置として現
在使用されているものは、極めて簡単な容量性の放電式
ユニットである。当該ユニットを構成するものは、自由
走の飽和型コア・インバータ、蓄積キャパシタ、点火用
デバイス（通常はガス充填ダイオード）、および、その
２次巻線でイグニション・プラグに対するエネルギを供
給する、高張力の変成器である。電源電圧の変動は、ガ
ス・タービン・エンジンに結合されるバッテリ装置では
普通のことであるが、その調整は試行されていない。

誘導性の放電に基づくスパーク・イグニション励起装置
も知られている。誘導性の放電式装置においては、変成
器の１次巻線に電流が形成されていて、各スパークを発
生させるためのスイッチを開路することで遮断される。

　　　　″電源電圧の変動を補償して、供給電圧の変動
に拘わらず、スパーク毎に蓄積されるエネルギが一定で
あるようにされたイグニション装置は知られている。米
国特許第３，６６６．９８９号、同第３，７１４，５０
７号、同第３，７３１，１４３号、同第３，８３５．：
（７０号、および、同第４．０８３．３４７号が参照さ
れる。

几１とｌｌｉ この発明は、一定のスパーク比率およびスパーク毎の一
定のエネルギを有する、容量性の放電式イグニション装
置および誘導性の放電式イグニション装置であって、電
源電位の広い範囲にわたる変動に対して満足に動作する
ものである。この発明が特に適合するガス・タービン・
エンジンは、−定の周波数で点火されるイグニション・
プラグを有していて、スパーク毎に一定のエネルギを有
するものである。

この発明には２個の実施例がある。その第１の実施例は
容量性の放電式イグニション装置であって、変動に従う
電位を有する電源とともに用いて、一定の周波数で生じ
るイグニション・プラグを通して、一定のエネルギのイ
グニション・パルスを生成させるためのものである。そ
の第２の実施例は誘導性の放電式イグニション装置であ
って、変動に従う電位を有する電源とともに用いて、一
定の周波数で生じるイグニション・プラグを通して、一
定のエネルギのイグニション・パルスを生成させるため
のものである。

変動に従う電位を有する電源とともに用いて、一定の周
波数で生じるイグニション・プラグを通して、一定のエ
ネルギのイグニション・パルスを生成させるための、容
量性の放電式イグニション装置に含まれているものは、
電荷を蓄積するためのキャパシタ；可変電位の電源に接
続させるためのパルス源であって、トリガ・パルスおよ
び基準パルスに応答して、固定周波数と可変の持続時間
とを有し、該電源の電圧変化に逆比例しているパルスを
、該基準パルスとトリガ・パルスとの間の充電インタバ
ル中に該キャパシタに加えて、各イグニション・パルス
に対する電荷を蓄積するためのもの；パルス引加手段に
結合されているカウント手段であり、ある所定数のパル
スが第１の基準時間から生じたときにはトリガ・パルス
を生成させ、該第１の基準時間後のインタバルを第２の
時間で生じたときには基準パルスを生成させるものであ
って、該基準パルスとトリガ・パルスとの間の時間で充
電インタバルが規定されるもの；該キャパシタに結合さ
れた１次巻線とイグニション・プラグへの接続のための
２次巻線とを有する第１の変成器；および、該キャパシ
タと１次巻線との間に直列に接続されている１対のター
ミナル、および、該トリガ・パルスが加えられたときに
該ターミナルの対の間での電流の導通を許容し、また、
該トリガ・パルスが存在しないときには該電流の流れを
遮断するための制御用ターミナルを有しているスイッチ
ング手段；である。より好適には、パルスを加えるため
のパルス源は、パルス幅変調器からなるものである。更
に、パルスを加えるためのパルス源に含まれているもの
は、スイッチと直列に結合された１次巻線とキャパシタ
と直列に結合された２次巻線とを有する第２の変成器で
あって、該１次巻線の一方のターミナルは可変電位の電
源に結合されており、また、該１次巻線の他方のターミ
ナルは該スイッチの１対のターミナルの一方に結合され
ていて、制御信号が該スイッチの制御ターミナルに加え
られたときに、これを通して電流が流れるようにされて
いる。そして、該スイッチのターミナルの対の他方は電
源の基準電位に結合されており、また、該制御信号は固
定周波数のパルスであって、その充電インタバルの持続
時間は可変にされている。このパルス印加源に更に含ま
れているものは、セット、リセット入力部および出力部
を有するフリップ・フロップであって、そのリセット入
力はカウンタの低位カウントステージから導出されるも
のであり、また、そのトリガ・パルスは該カウンタの高
位カウント・ステージから導出されるものである。ドラ
イバに設けられた１対のターミナルの間には、制御入力
部に制御信号が加えられる時を除いて電流が流される。

該制御入力部は該フリップ・フロップの出力部に結合さ
れており、該ドライバのターミナルの一方はパルス幅変
調器の出力部に結合されていて。

固定周波数で可変持続時間のパルスがこの出力部から出
力される。そして、該ドライバのターミナルの他方は該
スイッチの制御ターミナルに結合されている。この容量
性の放電式イグニション装置に更に含まれているものは
、１対のターミナルを有するダイオードであって、該タ
ーミナルの一方は第２の変成器の２次巻線側のターミナ
ルに結合されており、また、該ターミナルの他方はキャ
パシタのターミナルに結合されている。トリガ・パルス
が加えられたときに、１対のターミナルの間に電流を流
すことを許容するスイッチは、好適には、シリコン制御
ｎ整流器であって、トリガ・パルスを受は入れるなめに
結合された制御ターミナルを有しており、そのアノード
は容量性’Ｍ’ｔｉ部の夕　　゛−ミナルに結合され、
そのカソードは第１の変成器の１次巻線側のターミナル
に結合されている。

この発明による容量性の放電式イグニション装置に更に
含まれているものはトリガ回路であって、カウンタのト
リガ・パルス出力部と、トリガ・パルスの整形および条
件付けのためのシリコン制御整流器の制御ターミナルと
の間に結合されている。

変動に従う電位を有する電源とともに使用するために、
イグニション・プラグを通して、一定エネルギのイグニ
ション・パルスを生成させるための誘導性の放電式イグ
ニション装置に含まれているものは：ある所定の周波数
の出力部にクロック・パルスを生成させるためのタロツ
ク；該クロックに結合されて、ある所定数のクロック・
パルスが力、ラントされる毎にトリガ・パルス出力部に
トリガ・パルスを生成させるためのカウントタ；該電源
の変動に従う電位を結合させるための第１のターミナル
と第２のターミナルとを有する１次巻線、および、該イ
グニション・パルスを結合させるための２次巻線を有し
ているインダクタ；制御信号が制御ターミナルに加えら
れたときにはその間に電流が流れる、１対のターミナル
を有するスイッチであって、該ターミナルの対の一方は
該１次巻線の第２のターミナルに結合され、該ターミナ
ルの他方は基準電位に結合されているもの；および、信
号が電源のある所定のレベルを超えて、トリガ・パルス
が生じたときに、該電源の電位、該カウント手段の電流
カウントに比例した大きさを有する信号およびトリガ・
パルスに応答して、時間インタバル間での制御信号を生
成させるための制御部；である。該制御部に含まれてい
るものは、変動に従う電位に結合された第１の入力部、
および、現在のカウントに比例した大きさを有する信号
に結合された第２の入力部を備えた比較器であって、該
信号の大きさが所定のレベルを超えたときに出力信号を
生成させるもの；および、セット、リセット入力部およ
び出力部を有するフリップ・フロップであって、そのセ
ット入力部は比較器の出力部に結合され、リセット入力
部はトリガ・パルスに結合され、また、フリップ・フロ
ップの出力部はスイッチの制御ターミナルに結合されて
いるもの；である。この制御部に更に含まれているもの
は、カウンタの現在のカウントおよび比較器の第２の入
力部に結合されていて、現在のカウント値をアナログ値
に変換するためのデジタル−アナログ・コンバータ；お
よび、フリップ・フロップの出力部に結合された入力部
と制御ターミナルに結合された出力部とを備えて、該フ
リップ・フロップの出力信号の整形および条件付けのた
めのドライバ；である。

ｔ　　　のｄ 第１図に例示されているものは、この発明の第１の実施
例である、容量性の放電式イグニション装置である。こ
の発明の第１の実施例においては、電源１４の電位の変
動とは独立して、キャパシタ１２におけるスパーク放電
の各々について、一定のエネルギを蓄積するように動作
される。キャパシタ１２の充電は、変成器１８の１次巻
線およびスイッチ２０を通って基準電位に至る、電源１
４からの電流によってなされる。前記スイッチ２０は電
界効果トランジスタが好適である。１次巻線１６を横切
る電圧は、変成器１４の２次巻線２２によって、約４０
０　Ｖまで昇圧される。ダイオード２４は、キャパシタ
１２における蓄積電荷の極性を制御する。第２の変成器
２６の１次巻線は、キャパシタ１２の一方のターミナル
およびシリコン制御整流器３０のカソードに結合されて
いる。

このシリコン制御整流器３０のアノードは、キャパシタ
１２の他方のターミナルに結合されている。

５ＣＲ３０を導通するようにトリガすることにより、キ
ャパシタ１２における蓄積電荷が、変成器２６の１次巻
線２８を通して放電される。変成器２６の巻線比率によ
り、該変成器２６の２次巻線３２を横切る電圧の昇圧量
が規定される。この２次巻線３２は、通常の構成のイグ
ニション・プラグに結合されている。

スイッチ２０が導通される時間インタバルにより、キャ
パシタ１２における蓄積電荷量が規定される。パルス幅
変調器３４から生成される一連の出力パルスは、電源１
４から検知される電圧の大きさに逆比例しなデユーティ
・サイクルを有している。この出力パルスの周波数は固
定されている。

電界効果トランジスタ・ドライバ３４は、それに加わる
抑止信号がロウ・レベルにあるときに、パルス幅変調器
３４からの出力パルスを増幅して、その制御ターミナル
に加えることにより、スイッチ２０の導通制御に充分な
レベルにする。また、パルス幅変調器３４により出力さ
れるパルスは１２ステージ・カウンタにも加えられてい
る。そして、パルス幅変調器３４からの４，０９６個の
パルスがカウントされて全部ゼロのキャリイが生じる毎
に、このカウンタからは１個のトリガ・パルスが出力さ
れる。このトリガ・パルスが出力された後で、該カウン
タは４，０９６個までのカウントを再開して、別異のト
リガ・パルスを生成するようにされる。このカウンタは
、リング・カウンタであれば良い。パルス幅変調器３４
が１００　ＫＨｚの周波数でパルスを生成させていると
きには、トリガ・パルスが１秒毎に２５回生成されるこ
とになる。フリップ・フロップ３８の制御で発生される
抑止信号により、ＦＥＴドライバ３６をして、パルス幅
変調器３４からスイッチ２０へのパルスの伝送をブロッ
クさせる。フリップ・フロップ３８のセット・ターミナ
ルは、１２ステージ・カウンタ４４の第１２ステージか
ら出力されるトリガ・パルスによって制御される。その
リセット・ターミナルは、１２ステージ・カウンタの第
６ステージの出力によって制御される。ＳＣＲトリガ回
路４０は、１２ステージ・カウンタ４４からのトリガ・
パルス出力の条件付けおよび整形をして、５ＣＲ３０の
導通制御に充分なレベルにする。電源４２が果たす機能
は、電源１４で検知された電位の関数である出力電位を
生成させることである。

パルス幅変調器３４からの出力信号は、ＤＣ−ＤＣコン
バータとしての機能を果たすマイクロ電源４２に加えら
れて、検知された入力電位の関数である出力電位を生成
するようにされる。

この発明の第１の実施例は以下のように動作する。イグ
ニション・プラグの各パルスに対するキャパシタ１２の
充電インタバルは、１２ステージ・カウンタ４４の第６
ステージからの出力と該カウンタの最終ステージから出
力されるトリガ・パルスとの間の時間インタバルによっ
て規定される。

ここで理解されるべきことは、この発明は、カウンタの
いずれか特定のステージからの、フリップ・フロップ３
８に対するリセット信号の導出に限定されるものではな
いということである。フリップ・フロップ３８のリセッ
トのために使用される出力信号と、カウンタの最終ステ
ージの出力との間の全体的な時間は、イグニション装置
がパルスを生成させるために動作する所定のエネルギ・
レベルに達するまで、キャパシタ１２での充電を許容す
るのに充分なものであるべきである。

カウンタ４４の第１ステージで論理１がカウントされる
時点により、イグニション・パルスがサイクリックに繰
り返される時間インタバルの開始をマークする第１の基
準時点が規定される。カウンタ４４の第６ステージで論
理１がカウントされる時点により、キャパシタ１２に対
する充電インタバルの開始をマークする第２の基準時点
が規定される。最終ステージからのトリガ・パルス出力
により、イグニション・パルスの点火する時点が規定さ
れる。カウンタ４４の１個のステージからのリセット・
パルスの出力（第２の基準時点）と、フリップ・フロッ
プ３８のセット・ターミナルに加わるトリガ・パルスの
出力との間の時間により、抑止信号がロウである間の時
間インタバルが規定される。この抑止信号がロウである
ときには、パルス幅変調器３４からの出力パルスは、増
幅された形式で、スイッチ２０の制御ターミナルに加え
られる。パルス幅変調器３４によって出力されるパルス
の持続時間に直接比例した持続時間を有するスイッチ２
０のサイクリックな導通により、変成器１８の１次巻線
１６における電流のサイクリックな変動が生成される。

この変成器１８の２次巻線２２により、約４００　Ｖの
レベルまで昇圧されて、キャパシタ１２に蓄積される。

カウンタ４４でトリガ・パルスが生成される毎に、５Ｃ
Ｒ）リガ部はこのトリガ・パルスを増幅して、シリコン
制御整流器３０がターン・オンするのに充分なレベルに
なるようにする。シリコン制御整流器３０の導通により
容量性の放電が生じて、変成器２６の１次巻線２８を通
る電流の流れが生成する。そして、この変成器の２次巻
線により昇圧させて、ガス・タービン・エンジンのイグ
ニション・プラグを横切ってイグニション・パルスを生
成させるのに充分なレベルにする。パルス幅変調器の効
果は、電源１４について検知された電位の変動を補償し
て、電源の変動とは独立に、キャパシタ１２に所定の電
荷を蓄積させることである。

第２図には、誘導性の放電式イグニション装置である、
この発明の第２の実施例５０が示されている。インダク
タ５４の１次巻線５２は、可変電位の電源５６とスイッ
チ５８との間に結合されている。このスイッチが導通し
たときには、該電源から接地部への電流の流れが許容さ
れる。スイッチ５８が開にされているときには、インダ
クタ５４の２次巻線６０により、該１次巻線を横切る電
位が上昇して、ガス・タービン・エンジンのイグニショ
ン・プラグにおけるスパーク・ギャップをブレーク・ダ
ウンさせるレベルに至る。スイッチ５８により、インダ
クタ５４の１次巻線５２における電流のサイクリックな
中断をさせることは、誘導性の放電式イグニション装置
の通常の動作である。後述されるように、イグニション
・パルスは一定の比率で生成される。

この実施例においては、電源５６から検知された電圧に
逆比例するＢ様で、インダクタ５４の１次巻線５２を通
る電流の導通時間インタバルの制御がなされる。検知さ
れた電圧が減少するにつれて、インダクタ５４の１次巻
線５２を電流が流れる時間インタバルが、これに比例し
て増大する。

マイクロ電源６２が果たす機能は、出力電位および１０
０にｌｌｚのような一定の周波数を有するクロック信号
を生成させることである。このクロック信号が加えられ
るカウンタ６４は、先の第１実施例で説明されたものと
同様な、１２ステージ・カウンタであれば良い、このカ
ウンタの果たす機能は、マイクロ電源６２から入力され
るクロック・パルスの数をカウントすることである。こ
のカウンタにより、その最終ステージがハイである点ま
でカウントしたときに（クロックの４，０９６サイクル
）、１個のトリガ・パルスが生成される。このトリガ・
パルスの生成の後で、該カウンタは、次の４，０９６個
のパルスをカウントするカウント・サイクルを再開する
にのカウンタは、リング・カウンタであれば良い。カウ
ンタ６４に結合されている通常の構成のデジタル−アナ
ログ・コンバータ６６は、該カウンタの瞬時カウント値
に直接比例した大きさを有するランプ出力をする。可変
電位の電源５６に結合された入力と、デジタル−アナロ
グ・コンバータ６６からの入力とを有する比較器６８は
、該ランプのレベルがスレッショルド電圧を超えたとき
に、ハイ・レベルの出力パルスを生成させる。

かくして、比較器の果たす機能として認められることは
、電源５６の検知された電圧に直接比例しているものと
して、該カウンタ６４のカウント・サイクルの開始に関
して計測された時点において、ハイ・レベルの出力パル
スを生成させることである。電源５６の検知された電位
の大きさが低くなると、比較器６８によって、ハイ・レ
ベルの出力パルスが、より迅速に生成される。フリップ
・フロッグ７０によりスイッチ５８に対する制御信号の
発生が制御されて、電源５６から変成器５４の１次巻線
５２およびスイッチ５８を通して接地に至る電流が流れ
るようにされる。比較器６８からの出力がハイになった
ときには、フリップ・フロップ７０からの出力がハイに
なる。カウンタ６４によるトリガ・パルスの発生がある
と、フリップ・７０ツブ７０からの出力がロウになる。

フリップ・フロップ７０からの出力パルスはＦＥＴドラ
イバ回路７２により増幅されて、スイッチ５８の制御タ
ーミナルを制御するのに充分なレベルにされる。

この第２の実施例は下記のように動作する。イグニショ
ン・パルスが発生されるサイクリックなインタバルは、
カウンタ６４による所定数のパルスのカウント操作で規
定される。この所定数のパルスのカウント操作によりト
リガ・パルスが生成される。電源５６からインダクタ５
４の１次巻線５２およびスイッチ５８を通して接地部ま
で電流が流れるインタバルは、比較器６８がらめハイ・
レベルの出力パルスの発生と、カウンタ６４によるトリ
ガ・パルスの発生との間の経過時間である。

エネルギ・パルスと比較器６８からの出力がハイになる
ときとの間の時間インタバルは、電源５６から検知され
た電圧に直接比例している。より低い電源５６の電位に
対しては、より高い電位に対するよりも、カウンタ６４
のトリガ・パルスに対して、より近接して比例している
時間インタバルの経過の後で、比較器６８がらの出力パ
ルスがハイになる。前述されたシーケンスについての全
体的な効果は、一定の周波数でイグニション・パルスを
生成させながら、電源５６における変動とは独立して、
インダクタ５４の１次巻線５２にある所定量のエネルギ
を蓄積させることである。

この発明は、その好適な実施例によって説明されたけれ
ども、この発明の精神および範囲から逸脱することなし
に、多くの改変をすることができる。このような改変の
全ては、その特許請求の範囲に入ると意図されるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による容量性の放電式イグニション
装置の例示図、第２図は、この発明による誘導性の放電
式イグニション装置の例示図である。 １４：電源、 １８．２６：変成器、 ２０：スイッチ、 ３０：シリコン制御整流器、 ３４：パルス幅変調器、 ３６：ＦＥＴドライバ、 ４２：マイクロ電源、 ４４：１２ステージ・カウンタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）変動に従う電位を有する電源とともに使用するた
   めの、一定の周波数を生じ、一定のエネルギ・レベルを
   有するイグニション・パルスを、イグニション・プラグ
   を通して生成させるための容量性の放電式イグニション
   装置であつて： （ａ）電荷を蓄積するためのキャパシタ （ｂ）トリガ・パルスおよび基準パルスに応答して、固
   定の周波数と可変の持続時間とを有し、該電源の電圧に
   逆比例しているパルスを、該トリガ・パルスと基準パル
   スとの間の充電インタバル中に該キャパシタに加えて、
   各イグニション・パルスに対する電荷を蓄積させるため
   に、可変電位の該電源に接続させるための手段； （ｃ）パルス引加手段に結合されているカウント手段で
   あり、ある所定数のパルスが第１の基準時間から生じた
   ときにはトリガ・パルスを生成させ、該第１の基準時間
   後のインタバルを第２の時間で生じたときには基準パル
   スを生成させるものであって、該基準パルスとトリガ・
   パルスとの間の時間で充電インタバルが規定されるもの （ｄ）該キャパシタに結合された１次巻線とイグニショ
   ン・プラグへの接続のための２次巻線とを有する第１の
   変成器；および （ｅ）該キャパシタと１次巻線との間に直列に接続され
   ている１対のターミナル、および、該トリガ・パルスが
   加えられたときに該ターミナルの対の間での電流の導通
   を許容し、また、該トリガ・パルスが存在しないときに
   は該電流の流れを遮断するための制御用ターミナルを有
   しているスイッチング手段； からなるイグニション装置。
2. （２）変動に従う電位を有する電源とともに使用するた
   めに、イグニション・プラグを通して、一定エネルギの
   イグニション・パルスを生成させるための誘導性の放電
   式イグニション装置であって； （ａ）ある所定の周波数の出力部にクロック・パルスを
   生成させるためのクロック； （ｂ）該クロックに結合されて、ある所定数のクロック
   ・パルスがカウントされる毎にトリガ・パルス出力部に
   トリガ・パルスを生成させるためのカウント手段； （ｃ）該電源の変動に従う電位を結合させるための第１
   のターミナルと第２のターミナルとを有する１次巻線、
   および、該イグニション・パルスを結合させるための２
   次巻線を有しているインダクタ； （ｄ）制御信号が制御ターミナルに加えられたときには
   その間に電流が流れる、１対のターミナルを有するスイ
   ッチング手段であつて、該ターミナルの対の一方は該１
   次巻線の第２のターミナルに結合され、該ターミナルの
   他方は基準電位に結合されているもの；および （ｅ）信号が電源のある所定の電圧レベルを超えて、ト
   リガ・パルスが生じたときに、該電源の電位、該カウン
   ト手段の電流カウントに比例した大きさを有する信号お
   よびトリガ・パルスに応答して、時間インタバル間での
   制御信号を生成させるための制御手段； からなるイグニション装置。