JPH05195926A

JPH05195926A - 内燃機関用点火装置及び方法

Info

Publication number: JPH05195926A
Application number: JP4273034A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Narushige; 孝文成重; Shingo Morita; 伸吾森田; Mitsuru Koiwa; 満小岩
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、消費電力及び発熱の抑制並びに
小形化を実現した内燃機関用点火装置を得る。【構成】運転状態信号Ｑ及び昇圧回路３の入力電流Ｉ
に対応した信号並びに延長用コンデンサ８の充電電圧Ｖ
₈に応答して充電トリガ信号Ｔ₆を生成する充電トリガ回
路20と、延長用コンデンサの充電路に挿入されて充電ト
リガ信号によりオンされる充電用スイッチング手段６Ａ
とを設け、必要最小限の充電電圧となるように延長用コ
ンデンサを充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、放電持続用閉回路を
用いて放電持続時間を延長させた容量放電形の内燃機関
用点火装置及び方法に関し、特に運転状態に応じて放電
延長を必要最小限に設定して消費電力及び発熱の抑制並
びに小形化を実現した内燃機関用点火装置及び方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、予め昇圧された電圧をコンデ
ンサに充電しておき、コンデンサからの昇圧電圧を点火
コイルの一次側に放電させて、点火プラグに放電を発生
させる容量放電形の内燃機関用点火装置(ＣＤＩ)は良く
知られている。この種の内燃機関点火装置においては、
例えば、低温始動時等の失火を防止するために、インダ
クタを含む放電持続用閉回路を点火コイルの一次側に並
設し、インダクタに蓄積されたエネルギにより、点火プ
ラグの放電持続時間を延長（ＬＣＤＩ)させるようにな
っている。

【０００３】図２はＬＣＤＩからなる従来の内燃機関用
点火装置を示す構成図であり、図において、１は装置全
体の制御を行うＥＣＵ、２はＥＣＵ１からの点火信号Ｇ
に応答して連続パルスからなるドライブ信号Ｄを生成す
るドライブ回路である。３はバッテリ電圧VBを昇圧する
昇圧回路であり、バッテリに接続された昇圧用コイル31
と、ドライブ信号Ｄにより昇圧用コイル31の通電遮断を
繰り返すための昇圧用スイッチング手段即ちパワートラ
ンジスタ32とを含んでいる。

【０００４】４はＥＣＵ１からの点火信号Ｇの立ち下が
りタイミングで放電トリガ信号Ｔを生成する放電トリガ
回路、５及び６は昇圧用コイル31の一端即ち昇圧回路３
の出力端子に並列接続されて昇圧電圧を通過させるダイ
オード、７及び８は昇圧回路３の動作に応答して各ダイ
オード５及び６を介した昇圧電圧を個別に充電する点火
用コンデンサ及び延長用コンデンサ、９は各コンデンサ
７及び８の充電側端子間に挿入されて延長用コンデンサ
８の放電エネルギを蓄える放電持続時間延長用のインダ
クタである。この場合、放電出力電圧決定用の点火用コ
ンデンサ７及び放電持続用の延長用コンデンサ８の他端
は共にバッテリ電圧VBが印加されている。

【０００５】10は各コンデンサ７及び８の放電時に昇圧
電圧が一次側に供給される点火コイル、11は点火コイル
10の二次側に接続された点火プラグ、12は点火コイル10
の一次側の両端間に接続されて一次側での電流振動を防
止する第１の整流素子即ちダイオード、13は点火コイル
10の一次側とバッテリとの間に挿入されて放電トリガ信
号Ｔによりオンされる放電用スイッチング手段即ちサイ
リスタである。

【０００６】14は点火コイル10の一次側及びサイリスタ
13の接続点と延長用コンデンサ８及びインダクタ９の接
続点との間に挿入されたダイオードであり、インダクタ
９及び点火コイル10の一次側と共に放電持続用閉回路を
構成している。又、点火用コンデンサ７、点火コイル10
の一次側及びサイリスタ13は第１の放電用閉回路を構成
し、延長用コンデンサ８、インダクタ９、点火コイル10
の一次側及びサイリスタ13は第２の放電用閉回路を構成
している。

【０００７】ドライブ回路２は、点火信号Ｇをトリガと
して、点火サイクル毎にパワートランジスタ32のベース
に印加するドライブ信号Ｄを生成し、パワートランジス
タ32を繰り返しドライブする（オンオフさせる）ように
なっている。これにより、パワートランジスタ32のオン
時に昇圧用コイル31に電流が流れ、オフ時に昇圧用コイ
ル31の負極側に高電圧（昇圧電圧）が発生し、昇圧回路
３からの昇圧電圧は、ダイオード５及び６を介して放電
後の各コンデンサ７及び８に再充電される。

【０００８】次に、図２に示した従来の内燃機関用点火
装置の動作について説明する。通常、各コンデンサ７及
び８には、昇圧回路３からの昇圧電圧により所定の充電
電圧(数100V)が充電されている。この状態で、内燃機関
の要求に応じた所定点火時期に、ＥＣＵ１から点火信号
Ｇが発生すると、点火信号Ｇの立ち下がりタイミングで
放電トリガ回路４から放電トリガ信号Ｔが生成される。

【０００９】この放電トリガ信号Ｔによりサイリスタ13
がオンとなり、点火用コンデンサ７の充電電圧V₇は、第
１の放電用閉回路(即ち、点火コイル10の一次側及びサイ
リスタ13）を介して急速に放電し、点火コイル10の二次
側に高電圧を発生して点火プラグ11に放電火花を発生さ
せる。同様に、延長用コンデンサ８の充電電圧V₈は、第
２の放電用閉回路(即ち、インダクタ９、点火コイル10の
一次側及びサイリスタ13）を介して放電する。サイリス
タ13は、各コンデンサ７及び８の放電電流が導通保持電
流以下になるとオフする。

【００１０】このとき、延長用コンデンサ８の放電エネ
ルギの一部は、第２の放電用閉回路内のインダクタ９に
蓄えられ、各コンデンサ７及び８の放電終了後もインダ
クタ９から放電持続用の電流となって、放電持続用閉回
路を介して点火コイル10の一次側に流れ続ける。

【００１１】従って、点火コイル10の二次側に接続され
た点火プラグ11には点火信号Ｇの立ち下がりで放電が発
生し、更にインダクタ９の電流が持続中は放電持続時間
が延長されて、所望の点火が確実に行われる。例えば、
サイリスタ13を含む第１の放電用閉回路を介した点火用
コンデンサ７の放電時間が100μ秒程度であるのに対し、
インダクタ９を含む放電持続用閉回路の放電時間は1.5
ｍ秒程度である。

【００１２】一方、ドライブ回路２は、各コンデンサ７
及び８の放電後、点火信号Ｇに応答してドライブ信号Ｄ
を生成し、昇圧回路３内のパワートランジスタ32を繰り
返し通電遮断して昇圧用コイル31から昇圧電圧を発生さ
せ、ダイオード５及び６を介して各コンデンサ７及び８
を充電する。このとき、放電時間延長が要求されない安
定運転状態、例えばエンジン回転が高回転数で安定し、
エンジンが冷却されていないときにおいても、延長用コ
ンデンサ８を点火用コンデンサ７と同等の所定電圧に充
電し、十分過ぎる放電時間を確保している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関用点火
装置及び方法は以上のように、運転状態にかかわらず、
延長用コンデンサ８を常に一定電圧に充電しているの
で、放電時間延長が要求されないエンジン回転安定時等
には不必要な充電電力が浪費され、発熱が大きくなるう
え、耐熱部品を使用するために装置が大形化するという
問題点があった。

【００１４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、エンジンの運転状態に応じて延
長用コンデンサの充電電圧を必要最小限に抑制すること
により、消費電力及び発熱の抑制並びに小形化を実現し
た内燃機関用点火装置及び方法を得ることを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
用点火装置は、内燃機関の運転状態信号、昇圧回路の入
力電流に対応した信号及び各充電電圧に応答して充電ト
リガ信号を生成する充電トリガ回路と、延長用コンデン
サの充電路に挿入されて充電トリガ信号によりオンされ
る充電用スイッチング手段と、第２の放電用閉回路に順
方向に挿入され且つインダクタに直列接続されて点火用
コンデンサの充電電圧が延長用コンデンサに印加される
のを防止する第２の整流素子とを設け、充電トリガ回路
は、点火用コンデンサの充電電圧が所定電圧に達したと
きに運転状態信号に応じた充電トリガ信号を生成し、充
電トリガ信号は、充電用スイッチング手段を介した昇圧
電圧により、運転状態信号に応じた必要最小限の充電電
圧となるように延長用コンデンサを充電するようにした
ものである。

【００１６】又、この発明に係る内燃機関用点火方法
は、運転状態信号に基づいて延長用コンデンサの充電電
圧を必要最小限の電圧値に設定するようにしたものであ
る。

【００１７】

【作用】この発明の内燃機関用点火装置においては、運
転状態信号、昇圧回路の入力電流に対応した信号及び充
電電圧に基づく充電トリガ信号によって充電用スイッチ
ング手段をオンさせ、点火用コンデンサの充電電圧を所
定電圧値に確保すると共に、延長用コンデンサの充電電
圧を必要最小限の電圧値にする。

【００１８】又、この発明の内燃機関用点火方法におい
ては、運転状態信号に応じて必要最小限の充電電圧とな
るように延長用コンデンサを充電する。

【００１９】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明による内燃機関用点火装置の一実
施例を示す構成図であり、１〜５及び７〜14は前述と同
様のものである。6Aは昇圧回路３から延長用コンデンサ
８への充電路に挿入された充電用スイッチング手段即ち
サイリスタであり、ゲートに印加される充電トリガ信号
Ｔ₆(後述する)によりオンされる。

【００２０】15は第２の放電用閉回路に順方向に挿入さ
れ且つインダクタ９に直列接続された第２の整流素子即
ちダイオードであり、点火用コンデンサ７の充電電圧が
延長用コンデンサ８に印加されるのを防止する。19はド
ライブ信号Ｄに応答して昇圧回路３に流れる入力電流
（以下、単に電流という）Ｉを検出する抵抗器であり、
パワートランジスタ32とグランドとの間に挿入されてお
り、電流Ｉに対応した検出電圧を出力する一端が充電ト
リガ回路20(後述する)に接続されている。

【００２１】20はサイリスタ6Aのゲートに対する充電ト
リガ信号T₆を生成する充電トリガ回路であり、ＥＣＵ１
から得られる運転状態信号Ｑ、回転数信号Ｒ及び点火信
号Ｇと、ドライブ信号Ｄに対応して抵抗器19の一端から
検出される電流Ｉと、点火用コンデンサ７の充電電圧V₇
と、延長用コンデンサ８の充電電圧V₈とに応答して、充
電トリガ信号T₆を生成すると共に、充電電圧Ｖ₇又はＶ₈
の確認後にドライブ回路２に対する停止信号を生成す
る。

【００２２】充電トリガ回路20は、点火用コンデンサ７
の充電電圧V₇が所定値に達して所要電圧が確保されたこ
とを検出した時点で、エンジン運転状態が安定であれば
充電トリガ信号T₆を生成せずにドライブ回路２を停止さ
せ、運転状態が不安定であれば、回転数信号Ｒ等に基づ
く充電トリガ信号T₆によりサイリスタ6Aをオンさせて延
長用コンデンサ８を充電し、必要最小限の充電電圧V₈が
検出された時点でドライブ回路２を停止させるようにな
っている。尚、エンジンの回転数信号Ｒの他に充電トリ
ガ回路20に入力される運転状態信号Ｑとしては、エンジ
ン負荷信号、エンジン温度(冷却水温)、気筒内圧力、吸
気量、吸気温度等がある。

【００２３】次に、図１に示したこの発明の実施例１の
動作について説明する。尚、点火信号Ｇに基づく各コン
デンサ７及び８の放電動作、放電持続時間の延長動作及
び基本的な充電動作については、前述と同様なので、こ
こでは説明しない。

【００２４】まず、昇圧回路３からの昇圧電圧により、
点火用コンデンサ７のみが所定電圧(数100Ｖ)に充電さ
れる。続いて、充電トリガ回路20は、点火用コンデンサ
７の充電電圧V₇が所定電圧に確保されたことを検出した
時点で、エンジン運転状態に応じて、ドライブ回路２の
停止、又は、充電トリガ信号Ｔ₆の生成を選択的に行
う。

【００２５】即ち、充電トリガ回路20は、エンジンの運
転状態が不安定であって放電時間延長が必要な場合に
は、ドライブ回路２の動作を継続すると共に、充電トリ
ガ信号T₆を生成してサイリスタ6Aをオンし、延長用コン
デンサ８を充電する。尚、エンジンの不安定運転状態と
しては、エンジン冷却時(所定温度以下)、急な加減速、
吸気量等のエンジン負荷が所定値以下の場合があげられ
る。

【００２６】このとき、延長用コンデンサ８の充電電圧
V₈は、運転状態(例えば、回転数)に応じて、点火用コン
デンサ７と同様の所定電圧から必要最小限の要求電圧ま
での間の任意の電圧値に設定される。例えば、エンジン
回転数が低くて運転状態の不安定性が高ければ充電電圧
V₈を所定電圧に設定し、回転数が高くて運転状態の不安
定性が低ければ、ほぼ０Ｖに近い数Ｖ程度の電圧値に設
定される。

【００２７】充電電圧V₈の設定は、例えば充電トリガ信
号T₆を所定時間だけオフにしてサイリスタ6Aを遮断する
ことにより行われる。充電トリガ回路20は、充電電圧V₈
が設定電圧に達した時点で、充電トリガ信号T₆をオフに
すると共にドライブ回路２を停止させる。

【００２８】一方、エンジン運転状態が安定であって放
電時間延長が不要な場合、充電トリガ回路20は、ＥＣＵ
１からの点火信号Ｇ、運転状態信号Ｑ及び回転数信号Ｒ
に基づいて、エンジンの安定状態、即ち回転安定状態、
又は、エンジンが冷却されていない状態を判定し、充電
トリガ信号T₆をオフのままにしてサイリスタ6Aの遮断状
態を継続すると共に、ドライブ回路２を停止させる。

【００２９】延長用コンデンサ８の充電電圧V₈が必要最
小限の電圧値に達した後は昇圧電圧が不要となるため、
充電トリガ回路20は、停止信号を生成してドライブ回路
２を停止させる。必要最小限の電圧値が０の場合には、
点火用コンデンサ７の充電電圧V₇が所定電圧に達した時
点で、直ちにドライブ回路２を停止させる。尚、各コン
デンサ７及び８の放電後は、ドライブ回路２を再度動作
させることは言うまでもない。

【００３０】これにより、延長用コンデンサ８の充電電
圧V₈は所定電圧以下の必要最小限の電圧値に抑制される
が、点火用コンデンサ７の充電電圧V₇は所定電圧に確保
されているので、点火プラグ11の放電動作に何ら支障は
与えることはない。

【００３１】充電トリガ回路20は、具体的には、抵抗器
19の一端から検出される昇圧回路３の電流Ｉに基づい
て、点火信号Ｇに応答したドライブ信号Ｄの発生を判定
し、充電トリガ信号T₆のパルス数を変化させて延長用コ
ンデンサ８の充電回数を制御するか、又、回転数信号Ｒ
及び充電電圧V₈に基づいて、充電電圧V₈を所定の必要最
小限電圧にフィードバック制御する。

【００３２】実施例２．尚、上記実施例においては、充
電トリガ回路20は、充電トリガ信号T₆により、延長用コ
ンデンサ８の充電電圧V₈を運転状態信号Ｑ（例えば、回
転数信号Ｒやエンジン温度）に応じた必要最小限電圧値
に設定したが、放電延長不要領域を検出した場合には、
充電トリガ信号T₆を直ちにオフさせて充電電圧V₈を０に
設定してもよい。

【００３３】実施例３．又、充電トリガ回路20を動作さ
せるために、充電トリガ回路20に昇圧回路３の電流Ｉを
入力したが、電流Ｉに対応した信号、即ちドライブ信号
Ｄ又は点火信号Ｇを入力してもよい。

【００３４】実施例４．又、昇圧回路３として、昇圧用
トランスを含むＤＣ−ＤＣコンバータを用いて昇圧用ト
ランスの二次側から昇圧電圧を発生させてもよい。この
場合、昇圧用トランスの二次側の基準電圧をグランド電
位に設定すると、昇圧回路３、各コンデンサ７、８及び
サイリスタ13等の共通端子は、バッテリの正極側又はグ
ランド側のいずれにも設定することができる。

【００３５】実施例５．又、１つの気筒を駆動する場合
を示したが、点火コイル10、点火プラグ11及びサイリス
タ13をそれぞれ個別に含む複数の気筒を駆動する場合に
も適用できることは言うまでもない。

【００３６】実施例６．更に、上記実施例では、延長用
コンデンサ８の充電電圧Ｖ₈を抑制するために、サイリス
タ6Aを用いて延長用コンデンサ８の充電時間又は充電回
数を制御するようにしたが、点火用コンデンサ７の充電
電圧Ｖ₇をも抑制するために、ドライブ信号Ｄを制御し
て、パワートランジスタ32のオン時間又はオン回数を抑
制してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内燃機
関の運転状態信号、昇圧回路の入力電流に対応した信号
及び各充電電圧に応答して充電トリガ信号を生成する充
電トリガ回路と、延長用コンデンサの充電路に挿入され
て充電トリガ信号によりオンされる充電用スイッチング
手段と、第２の放電用閉回路に順方向に挿入され且つイ
ンダクタに直列接続されて点火用コンデンサの充電電圧
が延長用コンデンサに印加されるのを防止する第２の整
流素子とを設け、充電トリガ回路は、点火用コンデンサ
の充電電圧が所定電圧に達したときに運転状態信号に応
じた充電トリガ信号を生成し、充電トリガ信号は、充電
用スイッチング手段を介した昇圧電圧により、運転状態
信号に応じた必要最小限の充電電圧となるように延長用
コンデンサを充電するようにしたので、消費電力及び発
熱の抑制並びに小形化を実現した内燃機関用点火装置が
得られる効果がある。

【００３８】又、この発明によれば、運転状態信号に基
づいて延長用コンデンサの充電電圧を必要最小限の電圧
値に設定するようにしたので、消費電力及び発熱の抑制
並びに小形化を実現した内燃機関用点火方法が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による内燃機関用点火装置の一実施例
を示す構成図である。

【図２】従来の内燃機関用点火装置を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

２ドライブ回路３昇圧回路３１昇圧用コイル３２昇圧用スイッチング手段４放電トリガ回路６Ａサイリスタ（充電用スイッチング手段）７点火用コンデンサ８延長用コンデンサ９インダクタ１０点火コイル１１点火プラグ１２ダイオード（第１の整流素子）１３サイリスタ（放電用スイッチング手段）１５ダイオード（第２の整流素子）２０充電トリガ回路Ｄドライブ信号Ｇ点火信号Ｑ運転状態信号Ｒ回転数信号Ｔ放電トリガ信号Ｔ₆ 充電トリガ信号Ｖ₇ 点火用コンデンサの充電電圧Ｖ₈ 延長用コンデンサの充電電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】昇圧用コイル及びこの昇圧用コイルから
昇圧電圧を発生させるための昇圧用スイッチング手段を
含む昇圧回路と、点火信号に応答して前記昇圧用スイッチング手段をドラ
イブするためのドライブ信号を生成するドライブ回路
と、前記昇圧回路の動作に応答して前記昇圧電圧を充電する
点火用コンデンサ及び延長用コンデンサと、二次側に点火プラグが接続された点火コイルと、前記点火用コンデンサ及び前記点火コイルの一次側と共
に第１の放電用閉回路を構成し且つ前記点火信号と同期
してオンされる放電用スイッチング手段と、前記延長用コンデンサ、前記点火コイルの一次側及び前
記放電用スイッチング手段と共に第２の放電用閉回路を
構成し且つ前記延長用コンデンサの放電エネルギを蓄え
るインダクタと、前記点火コイルの一次側の両端間に接続されて前記一次
側の電流振動を防止する第１の整流素子と、前記点火信号に同期した放電トリガ信号を生成して前記
放電用スイッチング手段をオンさせる放電トリガ回路と
を備え、前記放電トリガ信号により前記点火用コンデンサ及び前
記延長用コンデンサの各充電電圧を前記第１及び第２の
放電用閉回路を介して放電させ、前記点火プラグに放電
を発生させると共に、前記インダクタに蓄えられたエネ
ルギによる電流を前記点火コイルの一次側を含む放電持
続用閉回路に供給し、前記点火プラグの放電持続時間を
延長させる内燃機関用点火装置において、内燃機関の運転状態信号、前記昇圧回路の入力電流に対
応した信号及び前記各充電電圧に応答して充電トリガ信
号を生成する充電トリガ回路と、前記延長用コンデンサの充電路に挿入されて前記充電ト
リガ信号によりオンされる充電用スイッチング手段と、前記第２の放電用閉回路に順方向に挿入され且つ前記イ
ンダクタに直列接続されて前記点火用コンデンサの充電
電圧が前記延長用コンデンサに印加されるのを防止する
第２の整流素子とを設け、前記充電トリガ回路は、前記点火用コンデンサの充電電
圧が所定電圧に達したときに前記運転状態信号に応じた
充電トリガ信号を生成し、前記充電トリガ信号は、前記充電用スイッチング手段を
介した前記昇圧電圧により、前記運転状態信号に応じた
必要最小限の充電電圧となるように前記延長用コンデン
サを充電することを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】昇圧回路からの昇圧電圧を点火用コンデ
ンサ及び延長用コンデンサに充電し、点火信号に同期し
て前記各コンデンサの充電電圧を点火コイルの一次側に
放電させ、前記点火コイルの二次側に接続された点火プ
ラグに放電を発生させると共に、延長用コンデンサの放
電路内のインダクタに蓄えられたエネルギにより前記点
火コイルの一次側の電流を持続させ、前記点火プラグの
放電持続時間を延長させる内燃機関用点火方法におい
て、運転状態信号に基づいて、前記点火用コンデンサ及
び前記延長用コンデンサの充電電圧を必要最小限の電圧
値に設定することを特徴とする内燃機関用点火方法。