JPH0566271U - コンデンサ放電式内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】昇圧回路の発振周波数を高く設定しても放電制
御用サイリスタの転流に失敗することがないコンデンサ
放電式の内燃機関用点火装置を提供する。 【構成】バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路１５を設け
て、この昇圧回路の出力で点火エネルギー蓄積用コンデ
ンサ２を充電する。放電制御用サイリスタ３のゲートの
電位を検出して、検出されたゲート電位が設定値を超え
ている間、昇圧回路１５のトランジスタスイッチ１１の
スイッチ動作を停止させるスイッチ動作停止回路１４を
設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置として、エキサイタコイルを用いる代 りに、バッテリを電源として点火エネルギー蓄積用コンデンサを充電するように したものがある。

【０００３】 この種の点火装置は、点火コイルと、該点火コイルの１次側に設けられた点火 エネルギー蓄積用コンデンサと、導通した際にコンデンサの電荷を点火コイルの １次コイルに放電させるように設けられた放電制御用スイッチと、バッテリの電 圧を昇圧する昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）と、該昇圧回路の出力電圧で点 火エネルギー蓄積用コンデンサを充電するコンデンサ充電回路とにより構成され る。

【０００４】 昇圧回路は、バッテリから電流が供給される昇圧用コイルと、該昇圧用コイル に直列に接続されたコイル通電制御用トランジスタスイッチと、発振回路と、該 発振回路の出力でコイル通電制御用トランジスタスイッチをオンオフさせるトラ ンジスタスイッチ制御回路とにより構成される。

【０００５】 昇圧用コイルとしては、特開昭５９−１６５８６４号に示されているように、 トランスの１次コイルを用いる場合もあり、実開昭５７−６３９６９号に示され ているようにチヨークコイルを用いる場合もある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記のようにバッテリの電圧を昇圧回路により昇圧して、点火エネルギー蓄積 用コンデンサを充電する場合、該コンデンサの充電電圧を高めるためには、昇圧 回路に用いる発振回路の発振周波数を高くして、コイル通電制御用トランジスタ スイッチのオンオフの周波数を高くすることが好ましい。

【０００７】 ところが従来のこの種の点火装置では、昇圧回路の発振周波数を高くすると、 放電制御用サイリスタの転流に利用できる時間が短くなり、放電制御用サイリス タの転流に失敗するという問題があった。そのため従来の点火装置では昇圧回路 の発振周波数を余り高くすることができず、点火エネルギー蓄積用コンデンサの 充電電圧を余り高くすることができないという問題があった。

【０００８】 尚昇圧用コイルに流す電流を大きくすれば、発振周波数を低く設定しても比較 的高い電圧を得ることができる。しかしながら、昇圧用コイルの通電電流を大き くすると該コイルでの発熱が多くなるため、回路部品として耐熱性が高いものを 用いることが必要になり、コストが高くなる上に、装置の寿命が短くなるのを避 けられない。

【０００９】 本考案の目的は、昇圧回路のコイル通電制御用トランジスタスイッチのオンオ フの周波数を高くしても放電制御用サイリスタの転流を確実に行わせることがで きるようにしたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、点火コイルと、該点火コイルの１次側に設けられた点火エネルギー 蓄積用コンデンサと、導通した際に該コンデンサの電荷を点火コイルの１次コイ ルに放電させるように設けられた放電制御用スイッチと、昇圧用コイルと該コイ ルに対して直列に接続されたコイル通電制御用トランジスタスイッチとを備えて 該トランジスタスイッチのオンオフにより昇圧された電圧を得る昇圧回路と、昇 圧回路の出力電圧で点火エネルギー蓄積用コンデンサを充電するコンデンサ充電 回路とを備えたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置に係わるものである。

【００１１】 本考案においては、上記の目的を達成するため、放電制御用サイリスタのゲー トの電位を検出して、検出されたゲート電位が設定値を超えている間コイル通電 制御用トランジスタスイッチのスイッチ動作を停止させるスイッチ動作停止回路 を設けた。

【００１２】

【作用】

一般にサイリスタが導通しているときには、そのゲートカソード間にアノード 電流に相応した大きさの電圧降下が現れる。従って放電制御用サイリスタのゲー トの電位を検出すると、該ゲート電位は放電制御用サイリスタが導通している間 設定値以上になっている。従って、上記のように放電制御用サイリスタのゲート の電位を検出して、検出されたゲート電位が設定値を超えている間コイル通電制 御用トランジスタスイッチのスイッチ動作を停止させるスイッチ動作停止回路を 設けると、放電制御用サイリスタが導通している間は昇圧回路の出力を低くする かまたは零にすることができるため、昇圧回路の発振回路の発振周波数を高く設 定しても放電制御用サイリスタの転流を確実に行わせることができる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案の実施例の全体的構成を示したもので、同図において１は１次コ イル１ａ及び２次コイル１ｂを有する点火コイルである。１次コイル１ａ及び２ 次コイル１ｂの一端は接地され、１次コイル１ａの非接地側端子に点火エネルギ ー蓄積用コンデンサ２の一端が接続されている。コンデンサ２の他端と接地間に カソードを接地側に向けた放電制御用サイリスタ３が接続されている。コンデン サ２の他端にはまたダイオード４のカソードが接続され、ダイオード４のアノー ドに昇圧用コイル５の一端が接続されている。この実施例では昇圧用コイルとし てチョークコイルが用いられている。１次コイル１ａの両端にはカソードを接地 側に向けたダイオード６が接続され、昇圧用コイル５に電圧が誘起した時にダイ オード４、コンデンサ２及びダイオード６を通してコンデンサ２が充電されるよ うになっている。７はパルサコイル８の出力を入力として所定の時期に点火信号 を出力する点火時期制御回路で、この点火時期制御回路７の出力がサイリスタ３ のゲートに与えられている。コンデンサ２、サイリスタ３、ダイオード４，６及 び点火時期制御回路７により、点火コイルの１次電流を制御する１次電流制御回 路９が構成されている。点火コイルの２次コイルには図示しない機関の気筒に取 付けられた点火プラグ１０が接続されている。

【００１４】 昇圧用コイル５の通電を断続させる制御を行わせるため、コイル通電制御用ト ランジスタスイッチ１１と、２値信号を出力する発振回路１２と、発振回路１２ とトランジスタスイッチ１１との間に設けられたトランジスタスイッチ制御回路 １３とが設けられている。この実施例では、昇圧用コイル５と、コイル通電制御 用トランジスタスイッチ１１と、発振回路１２と、トランジスタスイッチ制御回 路１３とにより昇圧回路１５が構成されている。

【００１５】 またサイリスタ３が転流に失敗するのを防止するために、放電制御用サイリス タのゲートの電位を検出して、検出されたゲート電位が設定値を超えている間コ イル通電制御用トランジスタスイッチ１１のスイッチ動作を停止させるスイッチ 動作停止回路１４が設けられている。本考案は、このスイッチ動作停止回路１４ を設けたことに特徴がある。

【００１６】 図２は図１の各部を具体的にした実施例を示したものである。同図において、 コイル通電制御用トランジスタスイッチ１１は、エミッタを接地したＮＰＮトラ ンジスタＴ1 からなり、トランジスタＴ1 のコレクタが昇圧用コイル５の一端に 接続されている。昇圧用コイル５の他端は負極を接地した図示しないバッテリの 正極端子に接続され、トランジスタＴ1 が導通した時にバッテリから昇圧用コイ ル５及びトランジスタＴ1 のコレクタエミッタ間を通して電流が流れるようにな っている。

【００１７】 発振回路１２は比較器ＣＭ1 及びＣＭ2 と、抵抗Ｒ1 ないしＲ9 と、コンデン サＣ1 と、ダイオードＤ1 及びＤ2 とからなる周知の回路からなり、図３（Ａ） に示すようなパルス信号（２値信号）Ｖ1 を出力する。以下の説明ではパルス信 号Ｖ1 が零の状態を２値信号の一方の状態とし、パルス信号Ｖ1 が発生している 状態を２値信号の他方の状態とする。

【００１８】 トランジスタスイッチ制御回路１３はトランジスタＴ1 のベースに一端が接続 され他端が直流電源に接続された抵抗Ｒ10と、トランジスタＴ1 のベースエミッ タ間回路に対して並列に接続され、抵抗Ｒ10を通して充電されるトリガ制御用コ ンデンサＣ2 と、トリガ制御用コンデンサＣ2 及びトランジスタＴ1 のベースエ ミッタ間回路に対してコレクタエミッタ間回路が並列に接続されたトリガ制御用 トランジスタＴ2 とからなっている。コンデンサＣ2 は直流電源により抵抗Ｒ10 を通して一定の時定数で充電される。発振回路１２がパルス信号Ｖ1 を出力する とトランジスタＴ2 が導通するためコンデンサＣ2 が該トランジスタＴ2 のコレ クタエミッタ間を通してほぼ瞬時に放電する。従ってコンデンサＣ2 の両端に得 られる電圧Ｖ2 の波形は、図３（Ｂ）に示すように、パルス信号Ｖ1 が零になっ た後徐々に上昇して飽和し、パルス信号Ｖ1 が立上った時に零に戻る波形になる 。

【００１９】 トランジスタＴ1 はトランジスタＴ2 が導通している間遮断状態を保持し、ト ランジスタＴ2 が遮断状態になった時に導通し得る状態になる。トランジスタＴ 2 が遮断状態になるとトランジスタＴ1 のベース電流は上記電圧Ｖ2 の上昇に伴 って徐々に増大していく。従ってトランジスタＴ1 はパルス信号Ｖ1 が消滅して も（２値信号が一方の状態になっても）直ちには導通状態にならず、トランジス タＴ1 のコレクタ電流（昇圧用コイル５の通電電流）Ｉ1 は図３（Ｃ）に示すよ うに徐々に増大していく。パルス信号Ｖ1 が立上ると（２値信号が他方の状態に なると）、トランジスタＴ2 が導通するためトランジスタＴ1 が遮断状態になり 、昇圧用コイルの通電電流Ｉ1 が零になる。

【００２０】 スイッチ動作停止回路１４は比較器ＣＭ3 と、抵抗Ｒ11及びＲ12とからなり、 比較器ＣＭ3 の逆相入力端子にサイリスタ３のゲートカソード間電圧が入力され ている。比較器ＣＭ3 の正相入力端子には抵抗Ｒ12の両端に得られる基準電圧Ｖ 6 が入力され、該比較器ＣＭ2 の出力端子がトランジスタＴ2 のベースに接続さ れている。

【００２１】 次に上記実施例の動作を説明する。発振回路１２から得られるパルス信号Ｖ1 が零になると、トランジスタＴ2 が遮断するため、コンデンサＣ2 が一定の時定 数で充電され、該コンデンサＣ2 の端子電圧の上昇に伴ってトランジスタＴ1 に 徐々にベース電流が供給される。これにより図３（Ｃ）に示すようにトランジス タＴ1 のコレクタ電流が増大していき、昇圧用コイル５の通電電流Ｉ1 が増大し ていく。発振回路１２がパルス信号Ｖ1 を発生するとトランジスタＴ2 が導通す るため、トランジスタＴ1 が遮断状態になり、昇圧用コイル５の通電電流が零に なる。これにより昇圧用コイル５に高い電圧Ｖ3 が誘起し、該電圧Ｖ3 によりダ イオード４及び６を通してコンデンサ２が図示の極性に充電される。この時に流 れる充電電流Ｉ2 の波形を図３（Ｅ）に示してあり、サイリスタ３の両端の電圧 （コンデンサ２の両端の電圧に相応している。）Ｖ4 の波形を図３（Ｆ）に示し てある。発振回路１２の発振周波数を十分高くすることにより、１点火サイクル 当りのコンデンサ２の充電回数（昇圧用コイル５が電圧Ｖ3 を誘起する回数）を 多くして、昇圧用コイルを大形化することなく、また昇圧用コイルの通電電流を それほど大きくすることなくコンデンサ２を高い電圧まで充電して該コンデンサ に十分な点火エネルギーを蓄積することができる。

【００２２】 図３（Ｈ）に示すように点火時期制御回路７が点火信号Ｖ5 を出力すると、サ イリスタ３が導通するため、コンデンサ２の電荷がサイリスタ３及び１次コイル １ａを通して放電し、図３（Ｇ）に示すような放電電流Ｉ3 が流れる。これによ り２次コイル１ｂに高電圧Ｖ7 が誘起し、点火プラグ１０に火花が生じる。

【００２３】 放電制御用サイリスタ３が導通した時には、該サイリスタ３のゲートカソード 間に電圧Ｖ5 が生じる。スイッチ動作停止回路１４の抵抗Ｒ12の両端に得られる 基準電圧Ｖ6 はこの電圧Ｖ5 （サイリスタ３のゲート電位）より低く設定されて いるため、サイリスタ３が導通すると比較器ＣＭ3 の出力端子の電位が低レベル になり、トランジスタＴ2 が強制的に遮断状態に保たれる。この状態はサイリス タ３が導通している間続き、昇圧用コイル５には図３に示したＩ1'のように電流 が流れ続ける。従ってサイリスタ３が導通している間に発振回路１２がパルス信 号Ｖ1 を発生しても昇圧用コイル５には電圧Ｖ3'が誘起せず、昇圧用コイル５か らダイオード４及びサイリスタ３を通して大きな電流Ｉ2'及びＩ3'（図３Ｅ及び Ｇ参照。）が流れることはないので、ダイオード４及びサイリスタ３として容量 の小さいものを用いることができる。またこの時サイリスタ３の転流に利用でき る時間は図３（Ｇ）に示したｔ1 となり、電流Ｉ2'及びＩ3'が流れた場合にサイ リスタの転流に利用できる時間ｔ1'に比べて相当に長くなる。そのため発振回路 １２の発振周波数を高めてコンデンサ２の充電電圧を高めることができ、点火性 能を向上させることができる。

【００２４】 上記のようにサイリスタ３が導通した時には図３（Ｃ）にＩ1'で示したように 昇圧用コイル５に電流が流れ続け、サイリスタ３が遮断した後最初に昇圧用コイ ルの電流を遮断する際の電流遮断値が大きくなるため、サイリスタ３が遮断した 後にコンデンサ２に流れる充電電流Ｉ2'は相当に大きくなる。

【００２５】 尚本実施例のように、昇圧用コイルとしてチョークコイルを用いた場合には、 トランジスタスイッチ１１がスイッチ動作を停止して導通状態を保持した場合に 、トランジスタスイッチの両端の微小電圧が昇圧回路の出力電圧として現れるが 、昇圧用コイルとしてトランスの１次コイルを用いて、該トランスの２次側に昇 圧回路の出力を得る場合には、トランジスタスイッチ１１がオンオフ動作を停止 したときに昇圧回路の出力が零になる。

【００２６】 上記の装置においては、パルス信号Ｖ1 が消滅するとトランジスタＴ2 が遮断 し、トランジスタＴ1 が導通するため、ダイオード４のリカバリタイムの間にコ ンデンサ２→ダイオード４→トランジスタＴ1 →１次コイル１ａ→コンデンサ２ の経路で電流が流れる。トランジスタＴ1 が瞬時に導通すると、この電流の立上 がりが速くなるため２次コイル１ｂに高い電圧が誘起する。特にサイリスタ３が 遮断した後に行われるコンデンサ２の１回目の充電時には、図３（Ｅ）に示すＩ 2"のように大きな充電電流がダイオード４を通して流れるため、この電流が遮断 した後ダイオード４のリカバリ時に流れる電流は相当に大きくなり得る。従って この時トランジスタＴ1 が瞬時に導通すると、ダイオード４のリカバリ時に流れ る電流Ｉ2bはかなり大きくなる。この時コンデンサ２の電圧は図３（Ｆ）に示す Ｖ4'のように大きく落込み、点火コイルの２次コイルに相当高い誘起電圧Ｖ7'が 生じて点火時期以外の時期に不正火花が生じるおそれがある。

【００２７】 また内燃機関を回転速度に応じて制御するような場合には、正規の点火時期に 点火コイルの１次コイルに誘起するパルス電圧を内燃機関の速度の検出に利用す ることが多いが、この場合点火時期以外の時期に電圧が発生すると検出誤差が生 じ、制御を適確に行わせることができなくなる。

【００２８】 上記の実施例では、発振回路１２の出力により直接トランジスタＴ1 をオンオ フ制御するのではなく、発振回路１２とトランジスタＴ1 との間にトランジスタ スイッチ制御回路１３を設けてトランジスタＴ2 が遮断した時にトランジスタＴ 1 に徐々にベース電流を供給するようにしているため、該トランジスタＴ1 を徐 々に導通状態にすることができ、ダイオード４のリカバリ時に１次コイル１ａに 立上りの速い電流が流れるのを防ぐことができる。従ってダイオード４のリカバ リ時に流れる１次電流により点火コイルに電圧が誘起するのを防ぐことができる 。コンデンサ２に大きな充電電流Ｉ2"が流れた後に不正火花が生じたり、点火コ イルの１次電圧から機関の速度を検出する速度検出回路を誤動作させたりするお それを無くすことができる。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、放電制御用サイリスタのゲートの電位を検出 して、検出されたゲート電位が設定値を超えている間コイル通電制御用トランジ スタスイッチのスイッチ動作を停止させるスイッチ動作停止回路を設けたので、 放電制御用サイリスタが導通している間昇圧回路の出力をほぼ零にすることがで きるため、昇圧回路の発振回路の発振周波数を高く設定しても放電制御用サイリ スタの転流を確実に行わせることができる。従って昇圧回路の発振周波数を高く して点火エネルギー蓄積用コンデンサの充電電圧を高くすることができ、小形の 昇圧用コイルを用いて、しかも該コイルでの発熱を少なくして点火性能を向上さ せることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示すブロック図である。

【図２】図１の各部を具体的にした実施例を示した回路
図である。

【図３】（Ａ）ないし（Ｉ）は図２の回路の各部の信号
波形を示した信号波形図である。

【符号の説明】

１ 点火コイル ２ 点火エネルギー蓄積用コンデンサ ３ サイリスタ ４ コンデンサ充電用ダイオード ５ 昇圧用コイル １１ コイル通電制御用トランジスタスイッチ １２ 発振回路 １３ トランジスタスイッチ制御回路 １４ スイッチ動作停止回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火コイルと、前記点火コイルの１次側
   に設けられた点火エネルギー蓄積用コンデンサと、導通
   した際に前記コンデンサの電荷を前記点火コイルの１次
   コイルに放電させるように設けられた放電制御用スイッ
   チと、昇圧用コイルと該コイルに対して直列に接続され
   たコイル通電制御用トランジスタスイッチとを備えて該
   トランジスタスイッチのオンオフにより昇圧された電圧
   を得る昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧で前記点火
   エネルギー蓄積用コンデンサを充電するコンデンサ充電
   回路とを備えたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置に
   おいて、 前記放電制御用サイリスタのゲートの電位を検出して、
   検出されたゲート電位が設定値を超えている間前記コイ
   ル通電制御用トランジスタスイッチのスイッチ動作を停
   止させるスイッチ動作停止回路を具備したことを特徴と
   するコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。