JPH06213119A - Piezoelectric ignition device - Google Patents
Piezoelectric ignition deviceInfo
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- JPH06213119A JPH06213119A JP601693A JP601693A JPH06213119A JP H06213119 A JPH06213119 A JP H06213119A JP 601693 A JP601693 A JP 601693A JP 601693 A JP601693 A JP 601693A JP H06213119 A JPH06213119 A JP H06213119A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、圧電体の発生する高
電圧を利用して内燃機関の点火を行う圧電点火装置に係
り、特に放電エネルギを確保でき、且つ点火時期の信頼
性を高めることができる圧電点火装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric ignition device for igniting an internal combustion engine by utilizing a high voltage generated by a piezoelectric body, and in particular, it is possible to secure discharge energy and improve reliability of ignition timing. The present invention relates to a piezoelectric ignition device capable of
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は従来の圧電点火装置の構成を一部
断面で示す構成図、図4は圧電点火装置の要部の電圧を
示すタイムチャートである。従来の圧電点火装置は、点
火プラグ1に接続され、歪みエネルギを電気エネルギに
変換して電圧を発生する圧電体2と、この圧電体2に隣
接され、電気エネルギを歪みエネルギに変換して圧力を
発生する圧電アクチュエータ3と、これら圧電体2と圧
電アクチュエータ3とを固定支持する筺体4と、圧電ア
クチュエータ3に接続され、圧電アクチュエータ3に電
気エネルギとしての電圧を印加する駆動回路5とを備え
て構成され、圧電体2と圧電アクチュエータ3とは、筺
体4にて圧電点火部6として構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram showing the structure of a conventional piezoelectric ignition device in a partial section, and FIG. A conventional piezoelectric ignition device is connected to a spark plug 1 and converts a strain energy into an electric energy to generate a voltage, and a piezoelectric body 2 adjacent to the piezoelectric body 2, which converts the electric energy into a strain energy to generate a pressure. A piezoelectric actuator 3 for generating a voltage, a housing 4 for fixedly supporting the piezoelectric body 2 and the piezoelectric actuator 3, and a drive circuit 5 connected to the piezoelectric actuator 3 for applying a voltage as electric energy to the piezoelectric actuator 3. The piezoelectric body 2 and the piezoelectric actuator 3 are configured as a piezoelectric ignition unit 6 in the housing 4.
【0003】圧電体2は、例えばPZT(チタン酸ジル
コン酸鉛)等の圧電素子が圧力を受けた場合に分極電荷
を発生することによって電圧を発生するという原理を利
用したものであって、印加圧力Fに対して次式で表せる
電圧を発生する。The piezoelectric body 2 uses the principle that when a piezoelectric element such as PZT (lead zirconate titanate) receives a pressure, it generates a voltage by generating a polarization charge, and is applied. A voltage represented by the following equation is generated with respect to the pressure F.
【0004】V=gLF/SV = gLF / S
【0005】ここで、gは電圧出力定数、Lは圧電体の
長さ、Sは圧電体の断面積である。図3ではこのような
圧電体2を2個対向させて使用し、これらの対向面2a
に同符号の電荷(負電荷)が発生するようにして、ここ
に点火プラグ1に接続された電極2bを設け、それらの
反対側の端面2cをアース電極側としている。Here, g is the voltage output constant, L is the length of the piezoelectric body, and S is the cross-sectional area of the piezoelectric body. In FIG. 3, two such piezoelectric bodies 2 are used facing each other, and these facing surfaces 2a are used.
Is provided with an electrode 2b connected to the spark plug 1 so that an electric charge (negative electric charge) of the same sign is generated, and the end surface 2c on the opposite side of the electrode 2b is the ground electrode side.
【0006】圧電アクチュエータ3は、複数の薄い圧電
素子3aが、正負交互に配列された電極3bを挟んで電
気的には並列に設けられた積層構造をなし、一つの圧電
素子に対して印加された電圧によって全ての圧電素子3
aが同じ歪み(伸びまたは縮み)を発生し、この歪みを
筺体4と圧電体2で制限することによって圧電体2に大
きな圧力を印加するよう構成されている。この圧電アク
チュエータ3の両端部にはアース電極をなすとともに複
数の薄い圧電素子3aの保護のための金属体3cが設け
られている。The piezoelectric actuator 3 has a laminated structure in which a plurality of thin piezoelectric elements 3a are electrically provided in parallel with each other with electrodes 3b arranged alternately in positive and negative, and is applied to one piezoelectric element. All piezoelectric elements 3 depending on the applied voltage
a generates the same strain (elongation or contraction), and this strain is limited by the housing 4 and the piezoelectric body 2 so that a large pressure is applied to the piezoelectric body 2. At both ends of the piezoelectric actuator 3, a metal body 3c is provided which serves as a ground electrode and protects a plurality of thin piezoelectric elements 3a.
【0007】駆動回路5は、圧電アクチュエータ3を駆
動して圧電体2に高電圧を発生させるためのアクチュエ
ータ駆動パルスを発生する。このアクチュエータ駆動パ
ルスは、図4に示されるように、矩形状の点火信号
(A)の立ち下がりに同期して発生される。そしてこの
アクチュエータ駆動パルス(B)によって駆動された圧
電アクチュエータ3によって、圧電体2は高電圧の圧電
体出力電圧(C)を発生し、点火プラグ1に火花を生じ
させる。The drive circuit 5 drives the piezoelectric actuator 3 to generate an actuator drive pulse for generating a high voltage in the piezoelectric body 2. As shown in FIG. 4, this actuator drive pulse is generated in synchronization with the falling edge of the rectangular ignition signal (A). The piezoelectric actuator 3 driven by this actuator drive pulse (B) causes the piezoelectric body 2 to generate a high-voltage piezoelectric output voltage (C), which causes the spark plug 1 to spark.
【0008】筺体4は、円柱状の外形状をなして、その
中心軸に沿って設けられた穴4aを有し、この穴4aに
圧電体2と圧電アクチュエータ3とを順次挿入した後、
固定ネジ4bで圧電アクチュエータ3の後端部をなす金
属体3cを支持して固定する。The housing 4 has a cylindrical outer shape and has a hole 4a provided along the central axis thereof. After the piezoelectric body 2 and the piezoelectric actuator 3 are inserted into the hole 4a sequentially,
The metal body 3c forming the rear end of the piezoelectric actuator 3 is supported and fixed by the fixing screw 4b.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電体
2による放電は容量放電であり、放電エネルギが小さ
く、放電時間も短くなる。したがって、このような放電
エネルギのみでは十分な点火を行わせることができず、
このため従来では、この放電エネルギを補充するために
数Kvの直流電圧を重畳させることが行われているが、
このような直流電圧を常時点火プラグ1に印加するよう
にすると点火信号による点火時期以外のタイミングで点
火を行ってしまう恐れが生じ、点火時期の信頼性にかけ
るという問題点があった。However, the discharge by the piezoelectric body 2 is capacitive discharge, the discharge energy is small, and the discharge time is short. Therefore, it is not possible to perform sufficient ignition only with such discharge energy,
Therefore, in the past, a DC voltage of several Kv has been superimposed to supplement this discharge energy.
If such a DC voltage is constantly applied to the ignition plug 1, there is a risk that ignition will be performed at a timing other than the ignition timing by the ignition signal, and there is a problem that reliability of the ignition timing is impaired.
【0010】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、放電エネルギを確保できて確実な点火
を行わせることができ、且つ点火時期の信頼性をも高め
ることができる圧電点火装置を得ることを目的としてい
る。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to secure discharge energy and perform reliable ignition, and also to improve reliability of ignition timing. The purpose is to get the device.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明に係る圧電点火
装置は、点火信号に基づいて圧力を発生する圧力発生手
段と、この圧力発生手段による圧力を受けて高電圧を発
生する圧電体と、上記点火信号に同期してバッテリ電圧
を昇圧する昇圧手段と、この昇圧手段によって昇圧され
た上記バッテリ電圧を充電する充電手段と、この充電手
段によって充電された充電電圧を上記圧電体によって発
生された上記高電圧に重畳させる電圧重畳手段とを備え
たものである。A piezoelectric ignition device according to the present invention comprises a pressure generating means for generating a pressure based on an ignition signal, and a piezoelectric body for generating a high voltage by receiving pressure from the pressure generating means. Boosting means for boosting the battery voltage in synchronization with the ignition signal, charging means for charging the battery voltage boosted by the boosting means, and charging voltage charged by the charging means are generated by the piezoelectric body. And a voltage superimposing means for superimposing the high voltage.
【0012】[0012]
【作用】圧力発生手段が点火信号に基づいて圧力を発生
すると、圧電体が応力を受けて分極電荷を発生すること
により高電圧を発生する。この高電圧は、昇圧手段によ
って昇圧されて更に充電手段によって充電されたバッテ
リ電圧に重畳され、十分な放電エネルギとなって点火プ
ラグに印加される。When the pressure generating means generates pressure on the basis of the ignition signal, the piezoelectric body receives stress to generate polarized charge, thereby generating a high voltage. This high voltage is superposed on the battery voltage which is boosted by the boosting means and further charged by the charging means, becomes sufficient discharge energy, and is applied to the spark plug.
【0013】[0013]
実施例1.以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1はこの発明に係る圧電点火装置を示すブロック
図、図2は圧電点火装置の要部の電圧を示すタイムチャ
ートである。図1に示されるように、この発明の圧電点
火装置は、点火信号を発生する点火信号発生器7と、こ
の点火信号発生器7に接続された駆動回路5と、この駆
動回路5に接続された圧電点火部6と、点火信号発生器
7に接続されたDC/DCコンバータ8と、圧電点火部
6の出力側とDC/DCコンバータ8の出力側との間
に、DC/DCコンバータ8側に順方向として接続され
たダイオード9と、このダイオード9のカソードとアー
ス間に接続されたコンデンサ10とを備えて構成され、
圧電点火部6の出力側に点火プラグ1が接続されてい
る。尚、圧電点火部6は図3に示したように、圧電体
2、圧電アクチュエータ3、及びこれらを支持する筺体
5とから構成されている。Example 1. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a piezoelectric ignition device according to the present invention, and FIG. 2 is a time chart showing a voltage of a main part of the piezoelectric ignition device. As shown in FIG. 1, the piezoelectric ignition device of the present invention includes an ignition signal generator 7 for generating an ignition signal, a drive circuit 5 connected to the ignition signal generator 7, and a drive circuit 5 connected to the drive circuit 5. The piezoelectric ignition unit 6, the DC / DC converter 8 connected to the ignition signal generator 7, and the DC / DC converter 8 side between the output side of the piezoelectric ignition unit 6 and the output side of the DC / DC converter 8. And a capacitor 10 connected between the cathode of the diode 9 and the ground.
The ignition plug 1 is connected to the output side of the piezoelectric ignition unit 6. As shown in FIG. 3, the piezoelectric ignition unit 6 is composed of a piezoelectric body 2, a piezoelectric actuator 3, and a housing 5 supporting these.
【0014】以上の構成によって、点火信号発生器7が
図2に示すような点火信号(A)を発生すると、これに
同期して駆動回路5が図4に示したアクチュエータ駆動
パルス(B)を圧電点火部6に出力し、この駆動パルス
(B)を受けた圧電アクチュエータ3が点火信号に同期
して大きな圧力を発生する。この圧力は圧電点火部6の
圧電体2に印加されて、圧電体2は高電圧を圧電体出力
電圧(C)として発生する。With the above construction, when the ignition signal generator 7 generates the ignition signal (A) as shown in FIG. 2, the drive circuit 5 outputs the actuator drive pulse (B) shown in FIG. 4 in synchronization with this. The piezoelectric actuator 3 which outputs to the piezoelectric ignition unit 6 and receives this drive pulse (B) generates a large pressure in synchronization with the ignition signal. This pressure is applied to the piezoelectric body 2 of the piezoelectric ignition unit 6, and the piezoelectric body 2 generates a high voltage as the piezoelectric body output voltage (C).
【0015】一方、点火信号(A)を受けたDC/DC
コンバータ8は、この点火信号に同期してバッテリ(図
示しない)電圧を負電圧として昇圧し、この昇圧された
電圧は、コンデンサ10にコンデンサ充電電圧(D)と
して充電される。そして、ダイオード9を介して圧電体
出力電圧(C)とコンデンサ充電電圧(D)とが重畳さ
れて点火プラグ印加電圧(E)として点火プラグ1に印
加される。On the other hand, DC / DC receiving the ignition signal (A)
The converter 8 boosts a battery (not shown) voltage as a negative voltage in synchronization with this ignition signal, and the boosted voltage is charged in the capacitor 10 as a capacitor charging voltage (D). Then, the piezoelectric output voltage (C) and the capacitor charging voltage (D) are superimposed via the diode 9 and applied to the ignition plug 1 as the ignition plug application voltage (E).
【0016】この点火プラグ印加電圧(E)は、図3に
示した圧電体出力電圧(C)に比較すると高電圧となっ
ている時間が長く、点火プラグ1により大きな放電電力
を与えることができ、確実な点火を行わせることができ
ると共に、点火プラグ1に高電圧を印加するタイミング
は点火信号に同期することとなるので、従来のように点
火時期以外のタイミングで放電が行われるということも
防止される。The ignition plug applied voltage (E) is at a high voltage for a long time as compared with the piezoelectric output voltage (C) shown in FIG. 3, and a large discharge power can be given to the ignition plug 1. As well as being able to perform reliable ignition, the timing of applying a high voltage to the spark plug 1 is synchronized with the ignition signal, so that discharge may be performed at a timing other than the ignition timing as in the conventional case. To be prevented.
【0017】以上の構成において、点火信号発生器7、
駆動回路5、及び圧電アクチュエータ5はこの発明にお
ける圧力発生手段を構成し、DC/DCコンバータ8は
この発明における昇圧手段を構成し、コンデンサ10は
この発明における充電手段を構成し、ダイオード9及び
コンデンサ10はこの発明における電圧重畳手段を構成
している。In the above configuration, the ignition signal generator 7,
The drive circuit 5 and the piezoelectric actuator 5 compose pressure generating means in the present invention, the DC / DC converter 8 composes boosting means in the invention, the capacitor 10 composes charging means in the invention, the diode 9 and the capacitor. Reference numeral 10 constitutes the voltage superimposing means in the present invention.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上の構成より明らかなようにこの発明
に係る圧電点火装置によれば、点火信号に基づいて圧力
を発生する圧力発生手段と、この圧力発生手段による圧
力を受けて高電圧を発生する圧電体と、上記点火信号に
同期してバッテリ電圧を昇圧する昇圧手段と、この昇圧
手段によって昇圧された上記バッテリ電圧を充電する充
電手段と、この充電手段によって充電された充電電圧を
上記圧電体によって発生された上記高電圧に重畳させる
電圧重畳手段とを備えたため、放電エネルギを確保でき
て確実な点火を行わせることができ、且つ点火時期の信
頼性をも高めることができるという効果を奏する。As is apparent from the above structure, according to the piezoelectric ignition device of the present invention, the pressure generating means for generating the pressure based on the ignition signal and the high voltage generated by the pressure generated by the pressure generating means are generated. The generated piezoelectric body, boosting means for boosting the battery voltage in synchronization with the ignition signal, charging means for charging the battery voltage boosted by the boosting means, and charging voltage charged by the charging means Since the voltage superimposing means for superimposing the high voltage generated by the piezoelectric body is provided, discharge energy can be secured, reliable ignition can be performed, and reliability of ignition timing can be enhanced. Play.
【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】実施例1の要部の電圧を示すタイムチャートで
ある。FIG. 2 is a time chart showing a voltage of a main part of the first embodiment.
【図3】従来の圧電点火装置の構成を一部断面で示す構
成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional piezoelectric ignition device in a partial cross section.
【図4】従来の圧電点火装置の要部の電圧を示すタイム
チャートである。FIG. 4 is a time chart showing a voltage of a main part of a conventional piezoelectric ignition device.
2 圧電体 3 圧電アクチュエータ 5 駆動回路 6 圧電点火部 8 DC/DCコンバータ 9 ダイオード 10 コンデンサ 2 Piezoelectric body 3 Piezoelectric actuator 5 Drive circuit 6 Piezoelectric ignition unit 8 DC / DC converter 9 Diode 10 Capacitor
Claims (1)
発生手段と、 この圧力発生手段による圧力を受けて高電圧を発生する
圧電体と、 上記点火信号に同期してバッテリ電圧を昇圧する昇圧手
段と、 この昇圧手段によって昇圧された上記バッテリ電圧を充
電する充電手段と、 この充電手段によって充電された充電電圧を上記圧電体
によって発生された上記高電圧に重畳させる電圧重畳手
段と、 を備えたことを特徴とする圧電点火装置。1. A pressure generating means for generating a pressure based on an ignition signal, a piezoelectric body for generating a high voltage in response to the pressure generated by the pressure generating means, and a booster for boosting a battery voltage in synchronization with the ignition signal. Means, charging means for charging the battery voltage boosted by the boosting means, and voltage superposition means for superposing the charging voltage charged by the charging means on the high voltage generated by the piezoelectric body. A piezoelectric ignition device characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP601693A JPH06213119A (en) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Piezoelectric ignition device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP601693A JPH06213119A (en) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Piezoelectric ignition device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06213119A true JPH06213119A (en) | 1994-08-02 |
Family
ID=11626907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP601693A Pending JPH06213119A (en) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Piezoelectric ignition device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06213119A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014010097A1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-16 | 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 | Ignition device for internal combustion engine |
CN104603450A (en) * | 2012-09-12 | 2015-05-06 | 罗伯特·博世有限公司 | Ignition system for an internal combustion engine |
US9784230B2 (en) | 2012-09-12 | 2017-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Ignition system for an internal combustion engine |
-
1993
- 1993-01-18 JP JP601693A patent/JPH06213119A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104603450A (en) * | 2012-09-12 | 2015-05-06 | 罗伯特·博世有限公司 | Ignition system for an internal combustion engine |
JP2015529775A (en) * | 2012-09-12 | 2015-10-08 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | Ignition device for internal combustion engine |
US9651016B2 (en) | 2012-09-12 | 2017-05-16 | Robert Bosch Gmbh | Ignition system for an internal combustion engine |
CN104603450B (en) * | 2012-09-12 | 2017-06-23 | 罗伯特·博世有限公司 | For the ignition system of internal combustion engine |
US9784230B2 (en) | 2012-09-12 | 2017-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Ignition system for an internal combustion engine |
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