JPH0363672B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はイグニツシヨンスパーク方式を用いた
内燃機関の点火装置に関する。この装置は主に自
動車用内燃機関の点火に用いられる。

〔従来技術〕

内燃機関に用いられる従来の点火装置は高速時
に点火エネルギーが減少する上に、１回しかスパ
ークがないため、吹き消えに弱い。特にCDI方式
では始動時や低速時に火炎が成長しないので失火
しやすいという問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、内燃機関の１気筒当りに複数
個の点火プラグを装着し、さらに極めて短い周期
で複数のスパークを適当な期間中連続して発生さ
せるという構想に基づき、高速回転時に点火エネ
ルギーが不足しないよう確保し、また低速回転時
やリーンバーン時に火炎不成長や失火が生じない
よう火炎持続時間を確保し、それにより着火性能
の向上をはかり、さらに急速燃焼によりパワーア
ツプ並びにノツキングの防止を行うことにある。

〔発明の構成〕

直流電圧を発生する直流電源と、第１、第２の
１次コイルと第１、第２の２次コイルとを有する
点火コイルと、２個の２次コイルの各一端及び他
端に１個ずつ、計３個以上接続され、かつそれら
が同一気筒に設けられる点火プラグと、第１、第
２の１次コイルが、通電時に互いに同一方に磁界
を発生する様に、それぞれの一端を共通接続した
１次コイル中点に接続されるコンデンサと、第１
の１次コイルとコンデンサ及び直流電源とともに
閉回路を構成する第１のスイツチング素子と、第
２の１次コイルとコンデンサとともに閉回路を構
成する第２のスイツチング素子と、点火指示信号
に従つて動作し、第１及び、第２のスイツチング
素子が点火時期において所定のタイミングで交互
に複数回導通するように通電信号を発生する信号
発生回路、を具備した内燃機関の点火装置が提供
される。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての内燃機関の点火装置
が第１図に示される。

直流電源１は例えばバツテリを用いた電源であ
り、エンジンキースイツチ２を介してDC−DCコ
ンバータ３に直流電圧を供給する。エンジンキー
スイツチ２は運転時には閉成し、停止時には開閉
するスイツチである。また、DC−DCコンバータ
３は直流電源１の直流電圧例えば12Vを約200V
の直流電圧に変換するコンバータであり、トラン
ジスタを自励発振させてトランスで昇圧した後、
整流して直流高電圧を供給する周知の回路構成の
ものでである。コンデンサ４はDC−DCコンバー
タ３の出力電圧を平滑化して蓄え、後述の過渡的
な大電流を供給するためのものである。

点火時期検出装置５はシグナルロータ５１、ピ
ツクアツプ５３を備える。シグナルロータ５１は
磁性材料よりなる点火時期検出用のものであり、
気筒数に対応する数の突起部５２を有し、エンジ
ン回転数の1/2の回転数で同期して回転する図示
しないシヤフトに取り付けられている。ピツクア
ツプ５３は点火時期検出用のものであり、磁性材
料からなる磁心５３１のまわりに巻装されたコイ
ル５３３と永久磁石５３２とから構成され、シグ
ナルロータ５１の突起部５２がピツクアツプ５３
の磁心５３１と対向したときに閉磁路が形成され
るように配置される。

シグナルロータ５１とピツクアツプ５３の位相
関係は、図示しないがエンジン回転数、負荷に応
じて適当に変化するようになつており、最適な点
火時期が得られるようになつている。

整形回路６はピツクアツプ５３の出力信号を波
形整形し、点火時期に対応した「１」レベル（以
下、端に「１」と記す）の信号を出力する回路で
ある。

この整形回路６の詳細が第２図に示される。抵
抗６１１，６１２、コンデンサ６１３で設定され
たバイアス電圧Vbが端子６０１を介してピツク
アツプ５３のコイル５３３の一端に印加される。
このバイアス電圧Vbはさらにコンパレータ６１
４の反転入力端子に基準電圧として印加される。
コンパレータ６１４の非反転入力端子は端子６０
２を介してコイル５３３の他端に接続されてお
り、コイル５３３の起電力の正負に応じてコンパ
レータ６１４の出力には「１」、または「０」レ
ベル（以下、単に「０」と記す）の信号が発生す
る。

コンパレータ６１４の出力から非反転入力端子
に抵抗６１５を介して正帰還がかけられており、
この正帰還回路はヒステリシスをもつシユミツト
トリガの機能を有するためノイズに対して誤動作
を防止する効果がある。コンパレータ６１４の出
力はインバータ６１６で反転されて端子６０３を
介して点火時期信号として出力される。

第１図において、気筒判別装置８はシグナルロ
ータ８０とピツクアツプ８２とを備える。シグナ
ルロータ８０は気筒判別用のものであり、エンジ
ン回転数の1/2の回転数で同期して回転する図示
しないシヤフトに取り付けられており、１つの突
起部８１を有している。ピツクアツプ８２は気筒
判別用のピツクアツプであり、前述の実施例のピ
ツクアツプ５３と同じ原理のものであるが、異な
る点としてピツクアツプ５３の磁心はシグナルロ
ータ５１の４つの突起部と閉磁路を形成する構造
となつているのに対し、ピツクアツプ８２の磁心
は開磁路となることである。

シグナルロータ８０とピツクアツプ８２の位相
関係は前述のシグナルロータ５１とピツクアツプ
５３とは異なり、エンジン回転数、負荷により変
化しない固定のものである。シグナルロータ８０
が１回転すると、ピツクアツプ８２の出力に１パ
ルスを出力する。このパルス位置は第１気筒の上
死点前60゜の位置に設定する。ピツクアツプ８２
の出力は整形回路６′に導かれる。整形回路６′は
整形回路６と同一の回路構成である。

トリガ信号発生回路９は整形回路６からの点火
時期信号と整形回路６′からの気筒判別信号から、
所定の期間だけ短周期で繰り返す互いに180゜位相
の異なる２つのトリガ信号Ｓ(A)１〜４、Ｓ(B)を作
る。このトリガ信号発生回路９の詳細が第３図に
示される。端子９０１を介してワツシヨツトマル
チ７１１に、整形回路６からの点火時期信号が導
かれる。ワツシヨツトワルチ７１１はこの点火時
期信号の立ち上がりでトリガされ、コンデンサ７
１２、抵抗７１３で定まる一定時間（例えば
2msec））にわたり「１」の信号を出力端子Ｑに
発生する。

ノアゲート７１４，７１５はセツトリセツト、
フリツプフロツプとなるように互いに接続されて
おり、ワツシヨツトマルチ７１１の出力が「１」
になるとノアゲート７１４の出力は「０」、ノア
ゲート７１５の出力は「１」となる。バイナリプ
リセツタブル・アツプダウンカウンタ７１７は４
ビツトのカウンタ回路であり、そのリセツト端子
にノアゲート７１４の出力が導かれており、ノア
ゲート７１４の出力が「０」になるとカウントを
開始し、「１」になるとリセツトされる。なお、
このカウンタ７１７はダウンカウントモードにセ
ツトされており、プリセツト機能は使用していな
い。

クロツク発生回路７１６は例えば約80KHzの周
波数のクロツク信号を連続して発生する回路であ
り、該クロツク信号はカウンタ７１７のクロツク
入力端子に導かれる。ノアゲート７１８は一方の
入力端子がワツシヨツトマルチ７１１の出力端子
に接続され、他方の入力端子がカウンタ７１７の
16分の１分周出力であるQ_D出力端子に接続され
る。そして両出力端子のレベルが「０」となつた
とき、ノアゲート７１８の出力は「１」となる。
この出力はノアゲート７１５に導かれており、ノ
アゲート７１４，７１５で構成されるフリツプフ
ロツプを反転させる。

カウンタ７１７のQ_D出力は、さらにそれぞれ
インバータバツフア７１９，７２０を介してワン
シヨツトマルチ７２１，７２８に導かれる。ワツ
シヨツトマルチ７２１はインバータバツフア７１
９の出力の立ち下がりでトリガされ、コンデンサ
７２２、抵抗７２３で定まる一定時間（例えば
5μsec）にわたり「０」の信号を出力端子に発
生する。この信号は抵抗７２４，７２５を介して
トランジスタ７２６のベースに導かれ。ワツシヨ
ツトマルチ７２１の端子が「０」のとき、トラ
ンジスタ７２６はオンとなり、そのコレクタすな
わち端子７０２に「１」のトリガ信号Ｓ(A)を発生
する。

ワンシヨツトマルチ７２８はインバータバツフ
ア７２０の出力の立ち上がりでトリガされ、コン
デンサ７２９、抵抗７３０で定まる一定時間（例
えば5μsec）にわたり「０」の信号を出力端子
に発生する。この信号は抵抗７３１，７３２を介
してトランジスタ７３３のベースに導かれる。ワ
ンシヨツトマルチ７２８の端子が「０」のと
き、トランジスタ７３３はオンとなり、そのコレ
クタすなわち端子７０３を経由して端子９０７に
「１」のトリガ信号Ｓ(B)を出力する。カウンタ９
１２はデコーダ付カウンタであり、そのリセツト
端子Ｒには整形回路６′の出力信号が入力され、
この出力信号によりカウンタ９１２はリセツトさ
れる。また、クロツク端子Ｃには整形回路６の出
力信号が入力され、カウンタ９１２はこの出力信
号をカウントする。カウンタ９１２のデコード出
力端子，，，の出力信号はそれぞれアン
ドゲート９０８，９０９，９１０，９１１の一方
の入力端子に導かれ、他方の入力端子に端子７０
２より導かれたトリガ信号Ｓ(A)とアンド論理をと
り、トリガ信号Ｓ(A)１，Ｓ(A)２，Ｓ(A)３，Ｓ(A)４
を端子９０３，９０４，９０５，９０６にそれぞ
れ出力する。

第１図において、各パワー回路１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ，１８ｄは気筒毎に合計４個設けら
れ、共通パワー回路１９とともに作動し、DC−
DCコンバータ３からの電源供給とトリガ信号発
生回路９からのトリガ信号Ｓ(A)１〜４、Ｓ(B)によ
り、所定の期間だけスイツチング動作を行い、気
筒毎に４個づつ合計16個有する点火火プラグ２４
１ａ〜ｄ、２４２ａ〜ｄ、２４３ａ〜ｄ、２４４
ａ〜ｄをスパークさせる。

次にパワー回路１８ａと１９について説明す
る。

サイリスタ１３ａはそのアノードがコンデンサ
４の正極端子に接続され、そのカソードが点火コ
イル１６ａの第１の１次コイル１６１ａの一端に
接続される。このサイリスタ１３ａのゲートには
トリガ信号発生回路９からトリガ信号Ｓ(A)１が絶
縁用のパルストランス１４ａを介し、さらにダイ
オード１３１ａ、抵抗１３２ａ、コンデンサ１３
３ａ、抵抗１３４ａからなるノイズ防止回路を経
て供給される。

共振用コンデンサ１５ａは、点火コイル６ａの
１次コイル中点１６９ａに接続される。このサイ
リスタ１３ａによつて、コンデンサ４、サイリス
タ１３ａ、第１の１次コイル１６１ａ、共振用コ
ンデンサ１５ａからなる１つの閉回路が形成され
る。

サイリスタ２０はそのアノードがダイオード１
７ａを介して、点火コイル１６ａの第２の１次コ
イル１６２ａの一端に接続され、そのカソードが
共振用コンデンサ１５ａの一端（アース）に接続
される。サイリスタ２０のゲートにはトリガ信号
発生回路９からトリガ信号Ｓ(B)がパルストランス
２１を介し、さらにダイオード２０１、抵抗２０
２，２０４、コンデンサ２０３からなるノイズ防
止回路を経て供給される。このサイリスタ２０、
共振用コンデンサ１５ａからなる他の１つの閉回
路が形成される。

点火コイル１６ａは、第１の１次コイル１６１
ａ、第２の１次コイル１６２ａ、第１の２次コイ
ル１６３ａ、第２の２次コイル１６４ａ、１つの
鉄心１６５ａからなり、第４図にこの点火コイル
１６ａの構造を示す。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ，１６２ａ
の巻数はそれぞれ約40ターン、第１及び第２の２
次コイル１６３ａ，１６４ａの巻数はそれぞれ約
6000ターンで、１つの鉄心１６５上に巻線されて
おり、この１次コイルと２次コイルの巻数比は約
150に設定してある。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ，１６２ａ
は、通電時に鉄心１６５ａ中に互いに同一方向に
磁界が発生する様に、第１及び第２の１次コイル
１６１ａ，１６２ａの一端を共通にした接続点
（１次コイル中点）１６９ａを有する。

第１及び第２の２次コイル１６３ａ，１６４ａ
は鉄心１６５ａを介して第１及び第２の１次コイ
ル１６１ａ，１６２ａに磁気的に結合しており、
１次コイル１６１ａ，１６２ａに発生する電圧を
昇圧して２次コイル１６３ａ，１６４ａから出力
する。

第４図に構造を示す様に、点火コイル１６ａの
第１の１次コイル１６１ａと第１の２次コイル１
６３ａの間、及び第２の１次コイル１６２ａと第
２の２次コイル１６４ａの間の磁気結合が強くな
るように、鉄心１６５ａ上の同一軸方向位置に第
１の１次コイル１６１ａと第２の２次コイル１６
３ａが同心的に巻線され、かつ鉄心１６５ａ上の
他の同一軸方向位置に第２の１次コイル１６２ａ
と第２の２次コイル１６４ａが同心的に巻線して
ある。これに対して第１の１次コイル１６１ａと
第２の２次コイル１６４ａの間、及び第２の１次
コイル１６２ａと第１の２次コイル１６３ａの間
の磁気結合は弱くなる。

第１及び第２の２次コイル１６３ａ，１６４ａ
の各出力端子には点火プラグ２４１ａ，２４２
ａ，２４３ａ，２４４ａの合計４個が接続され
る。

上述の如くパワー回路１８ａの構成を詳述した
が、パワー回路１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの構成も
パワー回路１８ａに全く同一であるため説明を略
す。異なる点は、トリガ信号発生回路９から導か
れるトリガ信号が、パワー回路１８ｂ，１８ｃ，
１８ｄに対して、それぞれＳ(A)２，Ｓ(A)３，Ｓ(A)
４であることだけである。

なお、この第１図装置における各半導体装置と
しては下記のものを使用した。

ワツシヨツトマルチ７１１ …東芝製TC4528BP ノアゲート７１４，７１５，７１８
〃 TC4001BP アツプダウンカウンタ７１７
… 〃 TC4516BP インバータ７１９，７２０ … 〃 TC4049BP ワンシヨツトマルチ７２１，７２８…
TI社製74LS221 デコーダ付カウンタ９１２ …東芝製TC4017BP アンドゲート９０８，９０９，９１０，９１１
… 〃 TC4018BP 次に第１図装置の動作について説明する。

第５図は第１図装置の各部信号波形図であり、
それぞれ１はピツクアツプ５３の出力電圧、２は
ピツクアツプ８２の出力電圧、３は整形回路６の
出力である点火期間信号、４は整形回路６′の出
力である気筒判別信号、５はワンシヨツトマルチ
７１１の出力である点火期間信号、６はノアゲー
ト７１４の出力信号、７はカウンタ７１７のQ_D
出力信号、８はインバータバツフア７１９，７２
０の出力信号、９はトリガ信号Ｓ(A)、１０はトリ
ガ信号Ｓ(B)の波形をあらわす。１１，１２，１
３，１４はそれぞれカウンタ９１２の出力，
，，の出力である気筒選択信号、１５，１
６，１７，１８はそれぞれアンドゲート９０８，
９０９，９１０，９１９の出力であるトリガ信号
Ｓ(A)１，Ｓ(A)２，Ｓ(A)３，Ｓ(A)４，１９はトラン
ジスタ７３３の出力であるトリガ信号Ｓ(B)であ
る。

まず、エンジンキースイツチ２をオンにすると
DC−DCコンバータ３に直流電源１から＋12Vの
直流電圧が供給されてここで＋200Vに昇圧され、
この200Vの直流電圧はコンデンサ４に常時蓄え
られる。

エンジンの回転に応じてシグナルロータ５１が
回転し、ピツクアツプ５３のコイル５３３に第５
図１に示す波形をした起電力が発生する。この起
電力の正から負に切り替わる点が点火時期であ
る。コイル５３３は整形回路６によつてバイアス
電圧Vbでバイアスされており、コンパレータ６
１４が正常に作動できるようにしてある。このコ
ンパレータ６１４の作動に基づく波形回路６で波
形整形され、第５図３に示す点火時期で「１」に
立ち上がる信号となる。

エンジンの回転に応じてシグナルロータ８０が
回転し、前記ピツクアツプ５３と同様の原理でピ
ツクアツプ８２に第５図２に示す波形をした起電
力が発生する。この起電力の正から負に切り替わ
る点が気筒判別時期である。この起電力は前記整
形回路６と同一構成の整形回路６′で波形整形さ
れ、第５図４に示す気筒判別時期で「１」に立ち
上がる信号となる。

整形回路６の出力信号はトリガ信号発生回路９
に入力され、その立ち上がり部分でワンシヨツト
マルチ７１１をトリガし、第５図５に示すパルス
幅約2msecのパルス状の点火期間信号を発生させ
る。このパルス幅を点火期間とする。点火期間信
号はノアゲート７１４に入り、ノアゲート７１
４，７１５で構成されるフリツプフロツプを反転
させる。これにより第５図６に示すようにノアゲ
ート７１４の出力は「０」となる。

ノアゲート７１４の出力はカウンタ７１７のリ
セツト端子に導かれ、この出力が「０」のときカ
ウンタ７１７はリセツトが解除される。このリセ
ツト解除によりカウンタ７１７はクロツク発生回
路７１６から約80KHzのクロツク周波数でカウン
トを開始する。ここでカウンタ７１７は４ピツト
のバイナリカウンタであり、ダウンカウントモー
ドにセツトしてあるから、最初のクロツク信号に
立ち上がりでカウンタ７１７の内容は０から15へ
変化する。すなわちカウンタ７１７のQ_D出力は
「０」から「１」となる。以降、クロツク信号が
到来するたびにダウンカウントを繰り返し、０，
15，14，…，２，１，０，15，…と周期的に内容
が変化していく。このとき16分の１分周出力であ
るQ_D出力は、カウンタ７１７の内容が８〜15の
とき「１」となるため、クロツク周波数の16分の
１の周波数である第５図７に示すデユーテイ比50
％の方形波を発生する。第５図７におけるパルス
１個の幅は100μsec、パルスとパルスの間隔は
100μsecである。

点火時期信号が立ち上がつてから約2msec後、
ノアゲート７１４の入力は「０」となる。このと
きすぐにカウンタ７１７にリセツトをかけてしま
うと、その直前のQ_D出力の「１」の時間幅が短
くなつてしまい、後述のサイリスタの転流がうま
く行われなくなる。この対策としてワンシヨツト
マルチ７１１の出力とカウンタ７１７の出力とを
ノアゲート７１８の入力に導くことにより、Q_D
出力が「０」のときにのみノアゲート７１８の出
力が「１」となつてノアゲート７１４，７１５か
らなるフリツプフロツプを反転させ、それにより
ノアゲート７１４の出力を「１」にしてカウンタ
７１７にリセツトをかけるようにしている。

以上の説明のように、点火時期信号からクロツ
ク信号１周期（12.5μsec）以内の遅れでQ_D出力に
クロツク周波数の16分の１（5KHz）の方形波が少
なくとも点火期間中、整数個発生する。この信号
はインバータバツフア７１９，７２０で反転され
て第５図８に示す信号となる。

ワツシヨツトワルチ７２１はインバータバツフ
ア７１９の立ち下がりでトリガされ、約5μsecの
パルスを発生し、トランジスタ７２６をオンにし
て第５図９に示すトリガ信号Ｓ(A)を端子７０２へ
出力する。またワツシヨツトマルチ７２８はイン
バータバツフア７２０の出力の立ち上がりにてト
リガされ、約5μsecのパルスを発生し、トランジ
スタ７３３をオンにして第５図１０に示すトリガ
信号Ｓ(B)を端子７０３へ出力する。すなわちトリ
ガ信号Ｓ(A)とＳ(B)は位相が相互に180゜異なる、周
期200μsec、パルス幅5μsecの信号である。

整形回路６′の出力信号はトリガ信号発生回路
９に入力され、その立ち上がり部分でカウンタ９
１２がリセツトされてから、整形回路６からの１
番目の信号を受けることにより、カウンタ９１２
の出力端子には第５図１１に示す波形のデコー
ドされた第１気筒選択信号が出力される。同様
に、２番目の信号により出力端子に第５図１２
に示す第３気筒選択信号が、３番目の信号により
出力端子に第５図１３に示す第４気筒選択信号
が、４番目の信号により出力端子に第５図１４
に示す第２気筒選択信号がそれぞれあらわれる。
なお、出力端子の「１」の時間が他の出力より
も短いのは途中でリセツトされるからである。

アンドゲート９０８，９０９，９１０，９１１
の一方の入力にはそれぞれカウンタ９１２の出力
端子，，，の出力波形が入力され、他方
の入力にはトランジスタ７２６より第５図９に示
すトリガ信号Ｓ(A)が共通に入力される。したがつ
て、端子９０３には第１気筒用のトリガ信号Ｓ(A)
１が、端子９０４には第３気筒用のトリガ信号Ｓ
(A)２が、端子９０５には第４気筒用のトリガ信号
Ｓ(A)３が、端子９０６には第２気筒用のトリガ信
号Ｓ(A)４が、それぞれ出力される。また端子９０
７にはトリガ信号Ｓ(B)が出力される。これらトリ
ガ信号Ｓ(A)１，Ｓ(A)２，Ｓ(A)３，Ｓ(A)４，Ｓ(B)の
各信号波形は第５図１５，１６，１７，１８，１
９に示される。

次に高圧発生部の動作を説明する。第６図は本
実施例における各部の信号を第５図よりも時間的
に拡大して示した波形図である。第６図におい
て、それぞれ１はトリガ信号Ｓ(A)１、２はトリガ
信号Ｓ(B)、３はコンデンサ１５ａの端子電圧、４
はサイリスタ１３ａのカソード電圧、５はサイリ
スタ１３ａの通電電流、６はサイリスタ２０ａの
アノード電圧、７はサイリスタ２０ａの通電電流
の波形を示す。

第６図１に示すトリガ信号Ｓ(A)１はパルストラ
ンジスタ１４ａ，ノイズ防止回路を介してサイリ
スタ１３ａをトリガする。同様に第６図２に示す
トリガ信号Ｓ(B)はパルストランス２１、ノイズ防
止回路を介してサイリスタ２０をトリガする。

まず、サイリスタ１３ａがトリガされてオンと
なると、コンデンサ４、サイリスタ１３ａ、１次
コイル１６１ａ、コンデンサ１５ａからなる閉回
路に電流が流れる。このとき、コンデンサ４の容
量はコンデンサ１５ａの容量に比べて十分に大き
いので、コンデンサ４を一定電圧（200V）の電
源と考えることができる。また、第１の１次コイ
ル１６１ａの抵抗とサイリスタ１３ａの抵抗とか
らなる回路の抵抗分は十分に小さいため、この第
１の閉回路はコンデンサ１５ａの容量Ｃ（例えば
2μF）と第１の１次コイル１６１ａのインダクタ
ンスＬ（例えば50μH）とで決る条件で共振する。

共振時の電流は第１図におけるコンデンサ４の
正極端子、サイリスタ１３ａ、第１の１次コイル
１６１ａ、コンデンサ１５ａ、コンデンサ４の接
地極端子の方向に流れ、第６図に５に示す正弦半
波状の波形となる。そのピーク電流値は約150A、
通電時間は約20μsecである。この通電によりコン
デンサ１５ａに加わる電圧は、第６図３に示す様
に約600Vまで増加する。

サイリスタ１３ａはｉ＞０のときのみオン状態
を持続するが、第６図５に示す様にｉ≦０となる
と転流してオフ状態となる。

この様に、第１図装置においては、１次コイル
１６ａ、コンデンサ１５ａ、スイツチング素子１
３ａ、及び直流電源を含む回路に共振による振動
電流が流れるため、サイリスタ１３ａは自動的に
転流するので、特別に転流回路を付加する必要が
なくなる。

サイリスタ１３ａがオフした時、コンデンサ１
５ａに蓄積されている電圧は約600Vであり、直
流電源電圧200Vの約３倍であるが、この原因は
前記共振現象に基づく増幅作用によるものであ
る。

次に、サイリスタ２０がトリガされた場合につ
いて説明する。サイリスタ２０がオンになると、
コンデンサ１５ａ、第２の１次コイル１６２ａ、
ダイオード１７ａ、サイリスタ２０からなる閉回
路が形成され、コンデンサ１５ａに蓄えられた電
荷はコンデンサ１５ａの上側端子、第２の１次コ
イル１６２ａ、ダイオード１７ａ、サイリスタ２
０、コンデンサ１５ａの下側端子の方向に流れ、
第６図７に示す正弦半波状の波形となる。サイリ
スタ２０は前記サイリスタ１３ａの時と同様に、
ピーク電流値は約150A、通電時間は約20μsecで
ある。この通電によりコンデンサ１５ａに加わる
電圧は、第６図３に示す様に約600Vから約−
400Vまで減少する。第６図７に示すサイリスタ
２０の通電電流波形がゼロになると、前記サイリ
スタ１３ａの時と同様に自然転流するので、特別
な転流回路は不要である。

この時、連続してサイリスタ１３ａとサイリス
タ２０とを交互にトリガすることで、第１の１次
コイル１６１ａと第２の１次コイル１６２ａに交
互に電流が流れる。

ここまでの説明では、点火コイル１６ａの第１
及び第２の２次コイル１６３ａ，１６４ａについ
ては述べていないので、次にこれについて説明す
る。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ，１６２ａ
と第１及び第２の２次コイル１６３ａ，１６４ａ
とは巻数比が約150に設定してあるので、１次コ
イルの印加電圧の約150倍の電圧が２次コイルに
発生する。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ，１６２ａ
に印加する電圧は約600Vであるから、前記巻数
比約150より600（Ｖ）×150＝90（KV）の高電圧が
第１及び第２の２次コイルに発生する計算になる
が、実際には点火コイル１６ａの損失等により約
60KVが発生し、放電による点火を行うに十分な
電圧となる。ただし、前述した様に第１の１次コ
イル１６１ａは主に第１の２次コイル１６３ａに
強く磁気結合しており、第２の１次コイル１６２
ａは主に第２の２次コイル１６４ａに強く磁気結
合しているため、第１の１次コイル１６１ａに通
電中は第１の２次コイル１６３ａにのみ高電圧が
発生し、一方、第２の１次コイル１６２ａに通電
中は第２の２次コイル１６４ａにのみ高電圧が発
生することになる。

第１及び第２の２次コイル１６３ａ，１６４ａ
の発生電圧は、これらのコイルに接続された４個
の点火プラグ２４１ａ，２４２ａ，２４４ａに供
給され、点火ギヤツプの接地電極へ放電されて点
火が行われる。

放電によりいつたん放電路が形成されると、付
近の空気がイオン化されてアーク放電となり、そ
の放電維持電圧（約500V〜1KV）以下になるま
で誘電放電を持続する。この持続時間は通常の点
火装置のそれ（約２ｍsec）と比べると短いが、
この誘導放電が終わればすぐに次のサイクルが開
始するため、放電ギヤツプ間に残存されているイ
オンにより容易に再放電が起き、放電はほとんど
途切れることなく持続される。この持続時間はト
リガ信号発生回路９において電気的に設定した点
火期間によつて決めることができるため、完全な
着火を行なえるような十分に長い時間に設定する
ことは容易である。

また、一方のサイリスタがオンとなつている時
間の約半分は他方のサイリスタは逆阻止状態にな
るので、トリガ信号Ｓ(A)１，Ｓ(B)の繰り返し周期
を短くすることができる。このように第１図装置
は自動車用内燃機関の点火制御において、極めて
短い周期で複数のスパークを適当な時間にわたり
連続して発生させることができるので、内燃機関
の着火性能の向上を図れる。

以上の説明は、第１図に示す回路のうち第１気
筒の点火に関わる部分のみについて述べた。つま
り、高電圧発生部については、パワー回路１８ａ
とパワー回路１９についてのみ述べた。

他の３，４，２気筒についても以上説明した第
１気筒の点火の場合と全く同様であり、詳しい説
明は省略するが、第３気筒の場合はパワー回路１
８ｂとパワー回路１９が、第４気筒の場合はパワ
ー回路１８ｃとパワー回路１９が、第２気筒の場
合はパワー回路１８ｄとパワー回路１９がそれぞ
れ１組となつて点火時期で交互に繰り返して作動
し、それぞれの気筒に備え付けた点火コイル１６
ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが適当な時期に繰り
返し通電する。

ここで、各気筒のパワー回路１８ａ，１８ｂ，
１８ｃ，１８ｄが相互干渉を起こさない様にダイ
オード１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが設けて
ある。これらのダイオードの機能を説明する。

各気筒のパワー回路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，
１８ｄと共通のパワー回路１９は、各気筒点火終
了が共通のパワー回路１９の通電、つまりサイリ
スタ２０の通電で終了するようにしてあるので、
第６図３，７よりサイリスタ２０の通電後はコン
デンサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの電圧は
約−400Vに蓄電した状態で終了する。従つて、
各気筒のパワー回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１
６ｄのダイオード１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７
ｄの中で、点火期間でない気筒のパワー回路のダ
イオードは常に逆阻止状態である。

この結果、各気筒のパワー回路の中で点火期間
でないパワー回路は、ダイオード１７ａ，１７
ｂ，１７ｃ，１７ｄにより切り離されて、点火期
間である気筒のパワー回路に全く影響を与えな
い。

以上の動作を第１、第３、第４、第２の気筒の
順に行うことで、各気筒の上死点付近で４個の点
火プラグで繰り返し放電を行い、確実な着火を行
なえる。

本発明の実施にあたつては、前述の実施例の他
に種々の変形形態が可能である。

例えば、前述の実施例では第４図に示す点火コ
イル１６ａの鉄心１６５ａを１個としたが、第７
図に示す様に鉄心を１６５ａと１６５ａ２に分割
することで、第１の１次コイル１６１ａと第２の
２次コイル１６４ａの間、及び第２の１次コイル
１６２ａと第１の２次コイル１６３ａの間の磁気
結合をさらに小さくすることができる。この結
果、第１の１次コイル１６１ａに通電中には第１
の２次コイル１６３ａにのみ高電圧を誘起し、第
２の２次コイル１６４ａにはほとんどど電圧を誘
起しないので、点火コイル１６ａに接続した点火
プラグの中で、点火プラグ２４１ａと２４２ａの
みを確実に放電することができる。これとは逆
に、第２の１次コイル１６２ａに通電中には第２
の２次コイル１６４ａにのみ高電圧を誘起し、第
１の２次コイル１６３ａにはほとんど電圧を誘起
しないので、点火プラグ２４３ａと２４４ａのみ
を確実に放電することができる。なお、以上の説
明は１つの点火コイル１６ａについて代表して述
べたが、他の点火コイル１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ
についても同様である。

また、前述の実施例では１個の点火コイルにつ
き４個の点火プラグを接続する構成であつたが、
第８図に示す様に第１の２次コイル１６３ａの一
方の端子と第２の２次コイル１６４ａの一方の端
子を共通に接続した２次コイル中点端子２６２ａ
を設け、端子２６１ａ，２６２ａ，２６３ａに３
個の点火プラグ２４１ａ，２４５ａ，２４４ａを
それぞれ接続することで、１個の点火コイルで３
個の点火プラグを放電することができる。ただ
し、ここで２次コイル中点端子２６２ａの設け方
に注意する必要がある。前述の実施例で詳述した
様に、第１、第２の１次コイル１６１ａ，１６２
ａは通電時は共に鉄心１６５ａに同一方向の磁界
を発生する様に巻装してあるため、これらの１次
コイル１６１ａ，１６２ａのどちらが通電中であ
つても、第１、第２の２次コイル１６３ａ，１６
４ａにはそれぞれ同一方向に起電力が誘起され
る。つまり、第１の２次コイル１６３ａの両端で
ある２６１ａと２６２ａの端子間に発生する電圧
Ｖ１の極性は、第１、第２の１次コイル１６１
ａ，１６２ａのどちらが通電しても同一極性にな
る。第２の２次コイル１６４ａにおいても同様で
ある。この特徴を生かして、第１の２次コイル１
６３ａの両端である２６１ａと２６２ａの端子間
に発生する電圧Ｖ１と、第２の２次コイル１６４
ａの両端である２６２ａと２６３ａの端子間に発
生する電圧Ｖ２が互いに減算する様に、第１、第
２の２次コイル１６３ａ，１６４ａのそれぞれの
一方の端子を共通にして２次コイル中点端子２６
２ａとする。

この構成により、第１の１次コイル１６１ａが
通電した時は点火プラグ２４１ａと２４５ａが放
電に要する十分高い電圧Ｖ１が印加されて放電を
起こし、点火プラグ２４４ａには点火プラグ２４
５ａに印加された電圧よりも第２の２次コイル両
端電圧Ｖ２だけ減算した電圧しか印加されないた
め、放電を起こさない。

また、第２の１次コイル１６２ａが通電した時
は点火プラグ２４５ａと２４４ａが放電に要する
十分高い電圧Ｖ２が印加されて放電を起こし、点
火プラグ２４１ａには点火プラグ２４５ａに印加
された電圧よりも第１の２次コイル両端電圧Ｖ１
だけ減算した電圧しか印加されないため、放電を
起こさない。

すなわち、点火プラグ２４１ａと２４５ａが１
組となつて放電し、また点火プラグ２４４ａと２
４５ａが１組となつて放電し、これらが交互に繰
り返すことにより３個の点火プラグ２４１ａ，２
４４ａ，２４５ａをほとんど同時に複数回放電さ
せることができる。

なお、以上の説明は１つの点火コイル１６ａに
ついて代表して述べたが、他の点火コイル１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄについても同様である。この
構成により、１気筒当り１個の点火コイルで３個
の点火プラグの点火が可能となり、内燃機関の要
求に応じて、１気筒当りの点火プラグ数が４個の
場合だけでなく３個の場合も可能になり、点火プ
ラグのシリンダーヘツドへの取り付け位置の自由
度が大きくなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、内燃機関の点火に際して、極
めて短い周期で繰り返し複数の放電が可能で、し
かも１個の点火コイルで１気筒当り４個又は３個
の点火プラグを放電することができ、着火性の向
上による未燃ガスの減少、急速燃焼によるパワー
アツプ、ノツキングの低減が可能になり、低速回
転時には燃焼の安定性向上により回転ムラの減
少、アイドル回転数の低下による燃費向上、中高
速回転時においてはパワーアツプのみならず、着
火性の向上によるリーンバーン化が可能となり、
さらにノツキング低減により点火時期の進角が容
易になつて、この結果大幅な燃費向上がはかれる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての内燃機関の
点火装置を示す電気回路図、第２図は第１図装置
における整形回路の電気回路図、第３図は第１図
装置におけるトリガ信号発生回路の電気回路図、
第４図は第１図装置における点火コイルの模式構
造図、第５図は第１図装置における各部信号波形
図、第６図は第１図装置における各部信号波形図
を第５図よりもさらに時間的に拡大した各部波形
図、第７図は本発明の他の実施例としての点火コ
イルの模式構造図、第８図は本発明の他の実施例
としての点火コイルの結線を示す電気回路図であ
る。 １，３，４……直流電源を構成するバツテリ，
DC−DCコンバータ，コンデンサ、５……点火時
期検出装置、６，６′……整形回路、９……トリ
ガ信号発生回路、８……気筒判別装置、１３ａ〜
１３ｄ……第１のスイツチング素子をなすサイリ
スタ、２０……第２のスイツチング素子をなすサ
イリスタ、１４ａ〜１４ｄ，２１……パルストラ
ンス、１５ａ〜１５ｄ……共振用コンデンサ、１
６ａ〜１６ｄ……点火コイル、１６１ａ〜１６１
ｄ……第１の１次コイル、１６２ａ〜１６２ｄ…
…第２の１次コイル、１６３ａ〜１６３ｄ……第
１の２次コイル、１６４ａ〜１６４ｄ……第２の
２次コイル、１６９ａ〜１６９ｂ……１次コイル
中点、２４１ａ〜２４２ｄ，２４２ａ〜２４２
ｄ，２４３ａ〜２４３ｄ，２４４ａ〜２４４ｄ…
…点火プラグ、１６５ａ〜１６５ｄ……鉄心、１
６５ａ１……第１の鉄心、１６５ａ２……第２の
鉄心、２６２ａ……２次コイル中点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電圧を発生する直流電源と、 第１及び第２の２個の１次コイルと第１及び第
   ２の２個の２次コイルを有する点火コイルと、 前記２個の２次コイルの各一端及び他端に１個
   ずつ、計３個以上接続され、かつそれらが同一気
   筒に設けられる点火プラグと、 前記第１及び第２の１次コイルが、通電時に互
   いに同一方向に磁界を発生する様に、それぞれの
   一端を共通接続した１次コイル中点に接続される
   コンデンサと、 前記第１の１次コイルと前記コンデンサ及び前
   記直流電源とともに閉回路を構成する第１のスイ
   ツチング素子と、 前記第２の１次コイルと前記コンデンサととも
   に閉回路を構成する第２のスイツチング素子と、 点火指示信号に従つて動作し前記第１のスイツ
   チング素子、及び第２のスイツチング素子が点火
   時期において所定のタイミングで交互に複数回導
   通するように通電信号を発生する信号発生回路と
   を具備した内燃機関の点火装置。 ２ 前記点火コイルを構成する２個の１次コイル
   及び２個の２次コイルを１個の同一鉄心に巻装し
   てなる特許請求の範囲第１項に記載の点火装置。 ３ 前記点火コイルを構成する前記第１の１次コ
   イルと前記第１の２次コイルとを第１の鉄心に巻
   装し、前記第２の１次コイルと前記第２の２次コ
   イルとを第２の鉄心に巻装してなる特許請求の範
   囲第１項に記載の点火装置。 ４ 前記点火コイルを構成する２個の２次コイル
   が、起電力が減算される様に、それぞれの一端を
   共通に接続した２次コイル中点を持ち、この２次
   コイル中点とアースの間に１つの点火プラグを接
   続し、前記２次コイル中点に接続されていない前
   記第１及び第２の２次コイルの他端に、それぞれ
   他の点火プラグを１つずつ接続して、１個の点火
   コイルで同一気筒に配置した３個の点火プラグを
   放電させる特許請求の範囲第２項又は第３項に記
   載の点火装置。