JPH0135183B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高電圧イオン化パルスを点火プラグへ
与える新規な点火装置に関するものであり、更に
詳しくいえばうず巻型高電圧発生器を使用する点
火装置に関するものである。大電流を必要とする
用途にはタンクコンデンサも用いられる。

点火装置は点火プラグ、実際には火花放電間隙
と、高電圧パルスを発生する高電圧放電回路とを
含む。高電圧パルスは点火プラグの放電間隙に加
えられてその点火プラグの放電間隙をイオン化
し、電気火花を発生させて可燃性混合気を点火す
る。ガソリンエンジンの場合には、適当な点火用
火花を得るのに低エネルギーの火花すなわち小電
流火花でよい。ジエツトエンジンでは燃焼の開始
と維持のために高エネルギー、大電流の火花放電
を必要とする。ジエツトエンジンでは火花放電は
ほぼ連続して与えられるが、内燃機関では火花放
電は時間的に間隔をおいて与えられる。

本発明の点火装置は、火花放電間隙を入力端子
の間に有するうず巻型高電圧発生器と、この高電
圧発生器の出力端子へ接続される点火プラグとを
含む。うず巻型高電圧発生器は適当な電源により
火花放電間隙のしきい値まで充電される。その火
花放電間隙の電位差がしきい値に達するとその火
花放電間隙に放電が生じてうず巻型高電圧発生器
の入力端子を短絡する。そのためにうず巻型高電
圧発生器の出力端子に高電圧が生じ、この高電圧
により点火プラグの間隙がイオン化されて点火用
の火花放電が生ずる。大電力の点火用火花放電が
要求される用途においては、電源から充電され、
かつ火花放電間隙を通じて点火プラグに放電電力
を供給するようにタンクコンデンサが接続され
る。

うず巻型高電圧発生器を充電させ、無負荷動作
の間にうず巻型高電圧発生器が放電できるように
するために抵抗要素が設けられる。

本発明の目的は、うず巻型高電圧発生器を用い
る新規な点火用高電圧放電回路を提供することで
ある。

本発明の別の目的は、従来用いられている高周
波トランス型高電圧放電回路よりも容易に高電圧
を発生する安価な高電圧放電回路を得ることであ
る。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

まず第１図を参照して、うず巻型高電圧発生器
８は、フエラミツクのような磁性材料で作られた
棒状の磁心１０と、この磁心１０にうず巻状に巻
かれる２枚の導電体シート１２，１４と、これら
の導電体シートにサンドイツチ状に重ね合わされ
て、導電体シートと同様に磁心１０にうず巻状に
巻かれる誘電体シート１６，１８とで構成され
る。導電体シート１２，１４の外側の層へ電気的
に接続するために、接続タブ１２ａ，１４ａがう
ず巻型高電圧発生器に巻き込まれる。第３の接続
タブ１２ｂが導電体シート１２の内側の層へ同様
に接続されて、接続タブ１２ａと１２ｂが導電体
シート１２の異なる端部に接続されるようにす
る。

第２図に示す本発明の一実施例に用いられるう
ず巻型高電圧発生器においては、直径が約2.29cm
（0.9インチ）で長さが約4.763cm（1.875インチ）
のフエラミツク棒磁心１０に導電体シート１２，
１４が約21回きつく巻かれるように、導電体シー
ト１２，１４としては厚さが約0.0076cm（0.003
インチ）、幅が約3.18cm（約1.25インチ）、長さが
約1.52ｍ（５フイート）のアルミニウム箔を用い
る。導電体シート１２，１４とサンドイツチに重
ね合わされる誘電体シート１６，１８は幅が約
4.763cm（約1.875インチ）で、長さが約2.82ｍ
（9.25フイート）のマイカ紙である。この用途で
は誘電体シート１６，１８は導電体シートより長
いことに注意すべきである。たとえば誘電体シー
ト１６の導電体シートよりも長い部分は第１図に
参照番号１６ｂで示すように巻かれていない。導
電体シート１２，１４と誘電体シート１６，１８
は磁心１０の上で軸線方向に中心を置く。前記し
たように、構造を示すために、第１図のうず巻型
高電圧発生器は一部巻きほぐして示されている。
もちろん、実際のユニツトでは外端部は平らにさ
れ、外面が密封されてたる状にされ、適当なテー
プ（図示せず）により外端部が所定位置に保持さ
れる。

次に第２図を参照する。この図に示されている
点火用高電圧回路はうず巻状高電圧発生器８を用
いる高電圧放電回路４０を含む。この放電回路４
０はインバータ２０から電力を受け、点火プラグ
６０へイオン化パルスを供給する。

インバータ回路２０はいわゆるリンギング・チ
ヨーク・インバータ回路であつて、電池２２また
はその他の直流電源から電力を受ける。この直流
電源の出力電圧は、たとえば一般に用いられる電
池の場合と同様に、14Vと29Vの間で変化する。
第２図に示すエミツタ接地インバータ回路は
NPNトランジスタ３４とトランス３０を含み、
このトランス３０の１次巻線３０ａの一方の端子
はトランジスタ３４のコレクタ３４ａへ接続さ
れ、前記１次巻線の他方の端子はダイオード２４
と適当なスイツチ２５を介して電池２２の正端子
へ接続される。トランス３０は２次巻線３０ｂと
制御巻線３０ｃも有する。これらの巻線３０ａ，
３０ｂ，３０ｃは誘電結合され、点で示されてい
るような極性で接続される。

トランジスタ３４のエミツタ３４ｂは電池２２
の負端子へ接続され、ベース３４ｃはトランス３
０の制御巻線３４ｃと、比較的大きな始動抵抗２
６を介してダイオード２４のカソード側へ接続さ
れるとともに、ダイオード３２を介して接地され
る。このダイオード３２は、トランジスタ３４の
ベース・エミツタ間電圧が定格値以上になること
を阻止することを目的とする。抵抗２６と制御巻
線３０ｃの共通接続点は比較的低い抵抗値の抵抗
２８を介して接地される。

トランス３０の第２の巻線３０ｂはトランジス
タ３４のベース３４ｃとダイオード３６のアノー
ド端子の間に接続される。ダイオード３６は、う
ず巻型高電圧発生器８を含む放電回路４０への入
力部を構成する。ダイオード３６のカソード端子
とアースの間にタンクコンデンサ４２が接続され
る。ダイオード３６のカソード端子はうず巻型高
電圧発生器８の導電体シート１４の接続タブ１４
ａへ接続されるとともに、火花放電間隙４４を介
して導電体シート１２の接続タブ１２ａへ接続さ
れる。接続タブ１２ａは安全抵抗４６を介して接
地される。うず巻型高電圧発生器８の出力端子１
２ｂとアースの間に点火プラグ６０が接続され
る。

スイツチ２５が初めて閉じられた時にトランジ
スタ３４が導通するようにインバータ回路２０の
回路パラメータが定められる。トランジスタ３４
が導通状態にされると電池２２からトランス３０
の１次巻線３０ａへ電圧が供給される。トランジ
スタ３４の導通期間が始まるとトランジスタ３４
は飽和状態にされるから、トランス３０の１次巻
線３０ａの端子間に一定の電圧が現われる。トラ
ンス３０のインダクタンスのために、１次巻線３
０ａに直線的に増大する１次電流が流れる。その
１次電流により２次巻線３０ｂと制御巻線３０ｃ
に一定の電圧が誘起される。２次巻線３０ｂに誘
起された電圧の極性はダイオード整流器３６を導
通状態としないような極性であるから、２次巻線
３０ｂは開路状態である。トランジスタ３４のベ
ースに加えられる電圧により一定のベース電流が
流れ、このベース電流によりトランス３０の１次
巻線３０ａを流れる最大電流が決定される。

トランジスタ３４が導通状態となつている間は
そのベース電流は一定であるから、直線的に上昇
するコレクタ電圧は、そのトランジスタのパラメ
ータにより決定される最高電圧に終局的には達す
る。その時には、１次巻線３０ａを流れる電流は
トランジスタ３４により制限されるから、１次巻
線３０ａに誘起される電圧は零まで降下する。こ
の電圧降下により再生作用が始まつて、トランジ
スタ３４はターンオフされる。この再生作用は次
のようにして行なわれる。１次巻線３０ａを流れ
ている電流が減少すると、２次巻線３０ｂに誘起
される電圧の極性が反転されるからダイオード３
６は導通できるようになり、そのためにタンクコ
ンデンサ４２とうず巻型高電圧発生器８の接続タ
ブ１４ａへ電力が供給される。このように、トラ
ンジスタ３４が導通状態になつている間に１次巻
線３０ａへ供給されていた電気エネルギーが、ト
ランジスタ３４が非導通状態になつている間に放
電回路４０へ移される。

このようにして、インバータ回路２０はトラン
ジスタ３４の導通状態と非導通状態の間で振動
し、タンクコンデンサ４２の端子間電圧が火花放
電間隙４４の降伏しきい値電圧に達するまで、前
記したようにして放電回路４０へ電力を供給す
る。タンクコンデンサ４２の端子間電圧が前記降
伏しきい値に達すると火花放電間隙４４は降伏し
てうず巻型高電圧発生器８の接続タブすなわち入
力端子１２ａ，１４ａを短絡して、導電体シート
１２に高電圧を生じさせる。この高電圧は点火プ
ラグ６０の空隙をイオン化する。それと同時に、
タンクコンデンサ４２に貯えられている電気エネ
ルギーが火花放電間隙４４と、導電体シート１２
と、点火プラグ６０を通じてアースへ放出される
から、点火プラグ６０の空隙には大電力の点火用
火花放電が生ずる。スイツチ２５が閉じられてい
る限りは、第２図の回路は大電力の火花放電をほ
ぼ連続して生ずるから、この放電回路はたとえば
ジエツトエンジン用として適当である。

うず巻型高電圧発生器８の充電路として、また
点火プラグ６０が回路から除かれた場合の放電路
として安全抵抗４６が設けられる。

前記したうず巻型高電圧発生器を用いて実際に
組立てた放電回路においては、抵抗２６は1500オ
ーム、２ワツト、抵抗２８は180オーム、２ワツ
ト、抵抗４６は1200オーム、５ワツトのものを用
いた。トランジスタ３４は約1.26cm（1/2インチ）
のEI−24ラミネーシヨン．スタツクで、トラン
ス３０の１次巻線３０ａと制御巻線３０ｃの巻数
は30回、２次巻線３０ｂの巻数は3000回であつ
た。火花放電間隙はビクトリーン．インスツルメ
ント社（Victoreen Instrument CO.）製のNo.
SGCA−2500L火花放電間隙を用いた。タンクコ
ンデンサ４２の容量は1.0マイクロフアラツドで
25ワツト、直流3.5KVであつた。うず巻型高電圧
発生器８の容量は約0.05マイクロフアラツドであ
つた。この回路により、電圧が約20〜25KVで、
電流が1000〜1500Aの点火パルスが点火プラグ６
０へ与えられた。

以上本発明を一実施例について説明したが、こ
の実施例はいろいろと改変できる。たとえば、低
電力用の場合にはタンクコンデンサは不要であ
る。この場合には、うず巻型高電圧発生器８の端
子間電圧はインバータ２０により火花放電間隙４
４の降伏しきい値まで上昇させられ、そのしきい
値に達した時に火花放電間隙４４が降伏してうず
巻型高電圧発生器８の端子１２ａと１４ａを短絡
し、端子１２ｂに高電圧イオン化パルスを生ず
る。

以上説明したように、本発明に係る点火装置の
放電回路を構成する新規なうず巻型高電圧発生器
は、従来の高圧変成器コイルと共振コンデンサの
２つの部品で発揮する機能を１つの部品で遂行す
るものであるから、装置は小型になりまた安価と
なる利点がある。また、本発明のうず巻型高電圧
発生器からイオン化パルスを発生する時の１次側
短絡手段は火花放電間隙であり、したがつて放電
回路にエネルギーを供給するエネルギー源の動作
周期と該火花放電間隙の耐圧しきい値を適切に選
定することにより、従来の短絡手段としてのサイ
リスタとそのタイミング回路は不要となり、実質
的な連続点火動作を行うジエツトエンジン用の点
火装置として安価に製作できるなどの効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は構造を示すために一部巻きほぐされて
いる典型的なうず巻型高電圧発生器の斜視図、第
２図は大電力連続火花放電を行なわせるための本
発明の点火用高電圧放電回路の回路図である。 ８……うず巻型高電圧発生器、１０……磁心、
１２，１４……導電体シート、１６，１８……誘
電体シート、１２ａ，１４ａ……入力端子、１２
ｂ……出力端子、４４……火花放電間隙、４２…
…タンクコンデンサ、４６……帰路抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放電回路と、この放電回路に電気エネルギー
   を供給するエネルギー源と、上記放電回路からの
   イオン化パルスを受ける点火プラグとから構成さ
   れる点火装置において、 上記放電回路は、 第１と第２の入力端子および上記イオン化パル
   スを上記点火プラグに供給する出力端子とを有す
   るうず巻型高電圧発生器と； 上記第１と第２の入力端子の間に接続される火
   花放電間隙と； 上記第１の入力端子と上記火花放電間隙との接
   続点と上記エネルギー源の出力端との間にこの接
   続点に向つて順方向に接続介在するダイオード
   と； 上記第２の入力端子と上記火花放電間隙との接
   続点と大地間に接続した安全抵抗と； から構成され、 上記うず巻型高電圧発生器は、比較的長くて幅
   の狭い誘電体シートをこの誘電体シートと同様に
   比較的長くて幅の狭い第１と第２の導電体シート
   とサンドイツチ状に重ね合わせたものを磁性体の
   芯にきつく巻いて構成され、上記第１と第２の入
   力端子はそれぞれ上記第１と第２の導電体シート
   の端部に接続し、上記出力端子は上記第１の導電
   体シートの他端部に接続している、 ことを特徴とした点火装置。