JPH021496Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、１つの気筒に２個の点火プラグを取
付けてある内燃機関を点火する内燃機関用点火装
置に関するものである。

液化天然ガス等を燃料とする内燃機関等におい
ては、始動時における着火ミスを防ぐために１つ
の気筒に２個の点火プラグを取付けて両点火プラ
グで同時に発火させることが提案されている。し
かしながら一般に２個の点火プラグで同時に発火
させることが必要なのは機関が冷えていることだ
けであり、機関が始動してその温度が或程度以上
上昇した状態になつた後は１個の点火プラグのみ
で支障なく機関を着火することができる。暖機完
了後も２個の点火プラグで同時発火させたのでは
点火プラグを効率良く使用することができず、不
経済である。

そこで特開昭53−21049号公報等に示された点
火装置のように、所定の条件が成立すると２つの
点火プラグの点火を交互に行う技術が提案され
た。しかしながら従来のこの種の点火装置では、
点火装置の点火エネルギ源としてバツテリを用い
ており、バツテリを搭載しない場合に適用できな
い欠点があつた。そこで考案者は、エキサイタコ
イルの一方の半波の出力を第１及び第２の無接点
式点火回路の点火エネルギ源として利用し、エキ
サイタコイルの他方の半波の出力を点火タイミン
グ信号の信号源として利用する点火装置を用い
て、バツテリを用いることなく２つの点火プラグ
を同時または交互に点火させることを考えた。具
体的には、点火タイミング信号が発生する毎に反
転するフリツプフロツプ回路と、点火タイミング
信号からフリツプフロツプ回路をトリガするため
の信号を得るためにインバータを含んで構成され
る波形整形回路と、フリツプフロツプ回路の出力
により制御されて交互に動作する第１及び第２の
半導体スイツチを備えて該第１の半導体スイツチ
の動作により第１の無接点式点火回路の点火動作
を阻止し該第２の半導体スイツチの動作により第
２の無接点式点火回路の点火動作を阻止する交互
点火制御回路と、内燃機関の温度を検出し該温度
が設定値以下のときに第１及び第２の半導体スイ
ツチの動作を阻止して第１及び第２の無接点式点
火回路の動作を許容する同時点火制御回路とから
点火装置を構成した。そしてフリツプフロツプ回
路及びインバータを、エキサイタコイルの一方の
半波の出力をエネルギ源として駆動するようにし
た。

しかしながらバツテリを用いずにエキサイタコ
イルの出力だけで点火動作を行うと、点火回路以
外の制御回路部分での消費電力が大きくなつた場
合に、点火性能が低下することが判つた。具体的
には、フリツプフロツプ回路及びインバータでの
消費電力が大きくなると、十分な点火エネルギを
確保することができなくなる問題があつた。また
波形整形回路での消費電力が大きくなると、点火
タイミング信号に点火回路を確実にトリガできる
だけのエネルギを付与することができなくなる問
題があつた。

本考案の目的は、バツテリを用いずにエキサイ
タコイルをエネルギ源をして用いる場合に、でき
るかぎり消費電力を少なくして機関の１つの気筒
に取り付けられた２個の点火プラグを効率よく且
つ確実に使用できるようにした内燃機関用点火装
置を提供することにある。

本考案においては、上記問題点を解決するため
に、フリツプフロツプ回路及び波形整形回路の少
なくともインバータをCMOS集積回路から構成
した。

以下図面を参照して本考案をその実施例ととも
に詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例を示したもので、同
図において１は機関により駆動される磁石発電機
内に配置されたエキサイタコイル、２は点火制御
回路、３及び３′は点火コイル、４及び４′はそれ
ぞれ機関の１つの気筒に取付けられた第１及び第
２の点火プラグである。点火制御回路２はアノー
ドをエキサイタコイル１の一端に接続したサイリ
スタ２ａ，２a′を備え、これらのダイオードのカ
ソードにはそれぞれコンデンサ２ｂ，２b′の一端
とサイリスタ２ｃ，２c′のアノードと抵抗２ｄ，
２d′の一端とが接続されている。コンデンサ２
ｂ，２b′の他端はそれぞれカソードを接地したダ
イオード２ｅ，２e′のアノードに接続され、サイ
リスタ２ｃ，２c′のカソードと抵抗２ｄ，２d′の
他端は共に接地されている。サイリスタ２ｃ，２
c′のゲートカソード間にはそれぞれ抵抗２ｆ，２
f′が並列接続されている。点火制御回路２はまた
アノードを接地しカソードをエキサイタコイル１
の他端と接続したダイオード２ｇを備え、このダ
イオード２ｇの両端には抵抗２ｈが並列接続され
ている。またエキサイタコイル１の一端にダイオ
ード２ｉのカソードが接続され、ダイオード２１
ｉのアノードは接地されている。抵抗２ｈの非接
地側の一端にはダイオード２ｊのアノードが接続
され、ダイオード２ｊのカソードは、アノードが
抵抗２ｋ，２k′を介してサイリスタ２ｃ，２c′の
ゲートにそれぞれ接続されたツエナーダイオード
２ｌのカソードに接続されている。サイリスタ２
ａ，２a′のアノードには抵抗２ｍ，２m′の一端が
接続され、抵抗２ｍ，２m′の他端はダイオード
２ｎ，２n′を介してサイリスタ２ａ，２a′のゲー
トに接続されている。そしてコンデンサ２ｂとダ
イオード２ｅのアノードとの接続点が点火コイル
３の１次コイル３ａの非接地側端子に接続され、
コンデンサ２b′とダイオード２e′のアノードとの
接続点が点火コイル３′の１次コイル３a′の非接
地側端子に接続されている。点火コイル３及び
３′の２次コイル３ｂ及び３b′はそれぞれの一端
が１次コイル３ａ及び３a′の非接地側の端子に接
続され、２次コイル３ｂ及び３b′の他端と接地間
にそれぞれ第１及び第２の点火プラグ４及び４′
が接続されている。本実施例においては、エキサ
イタコイル１、サイリスタ２ａ，２ｃ、ダイオー
ド２ｅ，２ｇ，２ｉ，２ｊ，２ｎ，コンデンサ２
ｂ、抵抗２ｄ，２ｆ，２ｈ，２ｋ，２ｍ，ツエナ
ーダイオード２ｌ及び点火コイル３により第１の
点火プラグ４の点火用高電圧を供給する第１の点
火回路が構成されている。またエキサイタコイル
１、サイリスタ２a′，２c′、ダイオード２e′，２
ｇ，２ｉ，２ｊ，２n′、コンデンサ２b′、抵抗２
d′，２f′，２ｈ，２k′，２m′、ツエナーダイオー
ド２ｌ及び点火コイル３′により第２の点火プラ
グ４′に高電圧を供給する第２の点火回路が構成
されている。

上記第１及び第２の点火回路はそれぞれコンデ
ンサ放電式の点火回路として知られているもの
で、機関の回転に同期してエキサイタコイル１が
図示の実線矢印方向の電圧（以下これを正の半サ
イクルの電圧とする。）を誘起すると、サイリス
タ２ａ，２a′に抵抗２ｍ，２m′及びダイオード２
ｎ，２n′を通して点弧信号が与えられ、サイリス
タ２ａ，２a′が導通する。このときサイリス２
ａ，２a′及びダイオード２ｅ，２e′を通してコン
デンサ２ｂ，２b′が図示の極性に充電される。次
にエキサイタコイル１に図示の破線矢印方向の負
の半サイクルの電圧が遊起すると、エキサイタコ
イル１→抵抗→２ｈ→ダイオード２ｉ→エキサイ
タコイル１の経路で電流が流れ、抵抗２ｈの両端
にアースに対して正の電圧V_sが生じる。この電
圧V_sがツエナーダイオード２ｌをブレークダウ
ンさせるレベルに達すると、サイリスタ２ｃ，２
c′に点火タイミング信号が与えられてこれらのサ
イリスタが導通し、コンデンサ２ｂ，２b′の電荷
がサイリスタ２ｃ，２c′及び１次コイル３ａ，３
a′を通して放電する。このときの電流の変化によ
り点火コイル３，３′の鉄心内で大きな磁束変化
が生じ、２次コイル３ｂ，３b′に高電圧が誘起す
る。これらの高電圧により第１及び第２の点火プ
ラグに火花が生じ、機関が点火される。

本考案は、上記のように第１及び第２の点火プ
ラグ４及び４′に対してそれぞれ点火用の高電圧
を供給する第１及び第２の点火回路が設けられて
いる内燃機関用点火装置において、点火タイミン
グ信号が発生する毎に反転するフリツプフロツプ
回路５と、フリツプフロツプ回路５の出力に同期
させて第１及び第２の点火回路に交互に点火動作
を行なわせる交互点火制御回路６と、内燃機関の
温度を検出して該温度が設定値以下のときに交互
点火制御回路６の動作を停止させて第１及び第２
の点火回路に同時に点火動作を行なわせる同時点
火制御回路７とを設けたものである。また本実施
例では、電源回路８と、点火タイミング信号から
フリツプフロツプ回路５をトリガするための信号
を得る波形整形回路９とが更に設けられている。

交互点火制御回路６は、第１の半導体スイツチ
としての第１のサイリスタ６ａと第２の半導体ス
イツチとしての第２のサイリスタ６ｂとからな
り、第１のサイリスタ６ａのアノードは前記第１
の点火回路のサイリスタ２ａに点弧信号を供給す
るダイオード２ｎのアノードに接続されている。
また第２のサイリスタ６ｂのアノードは第２の点
火回路のサイリスタ２a′に点弧信号を与えるダイ
オード２n′のアノードに接続され、第１及び第２
のサイリスタ６ａ及び６ｂのカソードは接地され
ている。

同時発火制御回路７は、機関の温度を検出して
動作する温度検出スイツチT_sからなつていて、
このスイツチの一端はトランジスタ６ａ，６ｂの
ベースに接続され、他端は接地されている。この
温度検出スイツチは、機関の温度が設定値以下の
場合に閉じ、暖機運転が完了して機関の温度が設
定値を超えたときに開くようになつている。

電源回路８は、エキサイタコイル１の非接地側
の一端に抵抗８ａを介してカソードが接続され、
アノードが接地されたツエナーダイオード８ｂ
と、ツエナーダイオード８ｂの両端に並列接続さ
れたコンデンサ８ｃとからなり、エキサイタコイ
ル１の正の半サイクルの出力でダイオード２ｇ及
び抵抗８ａを通してコンデンサ８ｃが、ツエナー
ダイオード８ｂのツエナー電圧まで充電される。

波形整形回路９は抵抗９ａ〜９ｅとコンデンサ
９ｆ，９ｇとCMOS集積回路からなるインバー
タ９ｈ，９ｉとからなり、点火制御回路２のツエ
ナーダイオード２ｌを通して得られる点火タイミ
ング信号が抵抗９ａ及び９ｂを通してインバータ
９ｈに入力されている。インバータ９ｈの出力端
は抵抗９ｃ及び９ｄを介してインバータ９ｉの入
力端に接続され、抵抗９ａ，９ｂの接続点と接地
間及び抵抗９ｃ，９ｄの接続点と接地間にそれぞ
れコンデンサ９ｆ及び９ｇが接続されている。イ
ンバータ９ｉの出力は抵抗９ｅを介してフリツプ
フロツプ回路５を構成するJ_Kフリツプフロツプ回
路のクロツクパルス入力端子C_Pに接続されてい
る。フリツプフロツプ回路のＪ端子及びＫ端子は
前記電源回路のコンデンサ８ｃの非接地側端子に
接続され、フリツプフロツプ回路のPR端子及び
CL端子は接地されている。そしてフリツプフロ
ツプ回路の正論理出力端子Ｑ及び否定論理出力端
子はそれぞれ抵抗１０及び１１を介してサイリ
スタ６ｂ及び６ａのゲートに接続され、フリツプ
フロツプ回路５の出力が反転する毎にサイリスタ
６ｂ，６ａに交互に点弧信号が与えられるように
なついる。尚図示していないがインバータ９ｈ及
び９ｉの電源端子には電源回路８のコンデンサ８
ｃの両端電圧が印加されている。

上記実施例において機関の温度が設定値以下の
場合には、同時点火制御回路７を構成する温度検
出スイツチT_Sが閉じているため、トランジスタ
６ａ，６ｂのゲートが接地電位になり、これらの
サイリスタは点弧信号が与えられないため導通す
ることができない。したがつて第１及び第２の点
火回路のサイリスタ２ａ及び２a′へのゲート電流
の供給が支障なく行なわれ、サイリスタ２ａ，２
a′は、第２図Ａに示すように角度θ₀でエキサイタ
コイル１の出力電圧V_eの正の半サイクルが立上
ると直ちに導通する。このエキサイタコイル１の
正の半サイクルの出力電圧でコンデンサ２ｂ，２
b′が充電され、コンデンサ２ｂの端子電圧V_c1及
びコンデンサ２b′の端子電圧V_c2は第２図Ｂに示
すように上昇していく。次いでエキサイタコイル
１の負の半サイクルの出力電圧が角度θ_iでツエナ
ーダイオード２ｌを導通させるレベルに達すると
サイリスタ２ｃ，２c′が同時に導通し、コンデン
サ２ｂ，２b′が点火コイル３，３′の１次コイル
３ａ，３a′に放電する。これにより２次コイル３
ｂ，３b′に第２図Ｃに示すように高電圧V_h1，V_h2
が発生し、点火プラグ４，４′に同時に火花が発
生する。このようにして、機関の温度が設定値以
下の場合には、角度θ_iで２個の点火プラグ４，
４′に同時に火花が飛んで点火が行なわれる。

次に機関の温度が設定値を超えると、温度検出
スイツチT_sが開くため、サイリスタ６ａ及び６
ｂのゲートに点弧信号が入り得る状態になる。波
形整形回路９は、点火制御回路２のツエナーダイ
オード２ｌが導通して点火タイミング信号が発生
する毎に第３図Ａに示すようにパルス信号V_pを
発生している。フリツプフロツプ回路５は、この
パルス信号が与えられる毎に安定状態が反転し、
Ｑ端子及び端子の電位V_Q及びＶはそれぞれ
第３図Ｂ及びＣに示すように交互に高レベルにな
る。Ｑ端子が高レベルになつている期間はサイリ
スタ６ｂに点弧信号が入るため、角度θ₀でエキサ
イタコイル１の正の半サイクルの出力電圧が立上
ると同時にサイリスタ６ｂが導通し、サイリスタ
２a′への点弧信号の供給を阻止する。したがつて
サイリスタ２a′が導通しないためコンデンサ２
b′の充電は行なわれず、サイリスタ２ａの導通に
よりコンデンサ２ｂのみが第３図Ｆに示すように
充電される。したがつてフリツプフロツプ回路５
のＱ端子が高電位になつている期間は、第３図Ｇ
に示すように角度θ_iにおいて第１の点火回路のサ
イリスタ２ｃの導通により点火コイル３の２次コ
イル３ｂに高電圧V_h1が発生して点火が行なわれ
る。この角度θiで波形整形回路９から出力される
パルス信号によりフリツプフロツプ回路５の安定
状態が反転し、第３図Ｃに示すように端子が高
レベルになると、今度はサイリスタ６ａに点弧信
号が与えられ、角度θ₀′でエキサイタコイル１の
次の正の半サイクルの出力電圧が立上ると直ちに
このサイリスタ６ａが導通する。したがつてサイ
リスタ２ａへの点弧信号の供給が阻止され、この
サイリスタ２ａが導通できなるなる。この場合は
サイリスタ２a′が導通してコンデンサ２b′の充電
（第３図Ｄ参照）のみが行なわれ、第３図Ｅに示
すように角度θi′においてサイリスタ２c′の導通に
より点火コイル３′の２次コイル３ｂに高電圧
V_h2が発生して点火動作が行なわれる。このよう
にフリツプフロツプ回路５の安定状態が反転する
毎に第１の点火回路及び第２の点火回路が交互に
動作可能な状態になるため、点火プラグ４及び
４′は交互に１回づつ火花を生じる。したがつて
２個の点火プラグを効率良く使用して点火プラグ
の寿命を大幅に延すことができる。特に本考案に
おいては、第１及び第２の点火回路を切換を一定
の期間毎に行なうのではなく、点火タイミング信
号が発生する毎に行なうので、機関の回転数
（rpm）の如何に係わりなく常に点火プラグ４，
４′で交互に１回づつ発火させることができる。

上記の実施例において、サイリスタ６ａ，６ｂ
に代えてトランジスタの如き他の半導体スイツチ
を用いることもできる。また上記の実施例ではサ
イリスタ６ａ及び６ｂ（第１及び第２の畔導体ス
イツチ）の導通によりコンデンサ２ｂ及び２b′の
充電を阻止することにより第１及び第２の点火回
路の点火動作を阻止するようにしているが、第１
及び第２の半導体スイツチをサイリスタ２ｃ及び
２c′のゲートカソード間に並列接続し、両半導体
スイツチの導通によつてサイリスタ２ｃ及び２
c′への点火タイミング信号の供給を阻止すること
により第１及び第２の点火回路の点火動作を阻止
するようにしてもよい。この場合はサイリスタ２
ａ，２a′をダイオードで置き代えることができ
る。

上記の実施例では第１及び第２の点火回路とし
てコンデンサ放電式の点火回路が用いられている
が、電流しや断式等の他の形式の無接点点火回路
を用いてもよい。

本考案においては、エキサイタコイルの出力を
制御回路の電源として用いているので、バツテリ
等の別電源を必要とせず、装置の小形化を図るこ
とができ、またバツテリを搭載しない機器のエン
ジンにも適用できる利点がある。特に本考案によ
れば、フリツプフロツプ回路及び波形整形回路の
少なくともインバータを低消費電力のCMOS集
積回路から構成したので、制御回路での消費電力
を小さくして、点火性能の低下を防止できる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す接続図、第２
図Ａ乃至Ｃは機関の温度が設定値以下の場合の第
１図の実施例の各部の信号波形を示す波形図、第
３図Ａ乃至Ｇは機関の温度が設定値を超えた場合
の第１図の実施例の各部の信号波形を示す波形図
である。 １……エキサイタコイル、２……点火制御回
路、３……第１の点火コイル、３′……第２の点
火コイル、４……第１の点火プラグ、４′……第
２の点火プラグ、５……フリツプフロツプ回路、
６……交互点火制御回路、６ａ……第１のサイリ
スタ（第１の半導体スイツチ）、６ｂ……第２の
サイリスタ（第２の半導体スイツチ）、７……同
時発火制御回路、T_s……温度スイツチ、９……
波形整形回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内燃機関により駆動される発電機内に配置され
   たエキサイタコイルの一方の半波の出力を点火エ
   ネルギ源とし且つ前記エキサイタコイルの他方の
   半波の出力を点火タイミング信号の信号源として
   用い、前記点火タイミング信号を共通のトリガ信
   号として前記内燃機関の１つの気筒に取付けられ
   た第１及び第２の点火プラグに対してそれぞれ点
   火用の高電圧を供給する第１及び第２の無接点式
   点火回路と、 前記点火タイミング信号が発生する毎に反転す
   るフリツプフロツプ回路と、 前記点火タイミング信号から前記フリツプフロ
   ツプ回路をトリガするための信号を得るためにイ
   ンバータを含んで構成される波形整形回路と、 前記フリツプフロツプ回路の出力により制御さ
   れて交互に動作する第１及び第２の半導体スイツ
   チを備えて該第１の半導体スイツチの動作により
   前記第１の無接点式点火回路の点火動作を阻止し
   該第２の半導体スイツチの動作により前記第２の
   無接点式点火回路の点火動作を阻止する交互点火
   制御回路と、 前記内燃機関の温度を検出し該温度が設定値以
   下のときに前記第１及び第２の半導体スイツチの
   動作を阻止して前記第１及び第２の無接点式点火
   回路の動作を許容する同時点火制御回路とを具備
   し、 前記フリツプフロツプ回路及び前記インバータ
   が前記エキサイタコイルの前記一方の半波の出力
   をエネルギ源として駆動される内燃機関用点火装
   置において、 前記フリツプフロツプ回路及び前記波形整形回
   路の少なくとも前記インバータをCMOS集積回
   路から構成したことを特徴とする内燃機関用点火
   装置。