JPH063181B2 - 点火装置 - Google Patents

点火装置

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JPH063181B2
JPH063181B2 JP19025085A JP19025085A JPH063181B2 JP H063181 B2 JPH063181 B2 JP H063181B2 JP 19025085 A JP19025085 A JP 19025085A JP 19025085 A JP19025085 A JP 19025085A JP H063181 B2 JPH063181 B2 JP H063181B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は点火装置に関し、特に点火コイルの1次コイル
電流を制御する交流連続放電型の点火装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、火花点火式内燃機関用の交流連続放電型の点火装
置としては、例えば特開昭56−34964号公報で示
される方式が公知であり、内燃機関の1回の燃焼工程に
おいて点火プラグの放電持続時間を必要なだけ長くする
ことができ、平均放電電流値は50mA以上と大きく、高
エネルギー点火が可能であり、混合気の着火性に優れて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、特開昭56−34964号公報で示される方
式は、内燃機関の高速回転時や高負荷時に放電火花の吹
き消えにより放電が途切れ易く、一度途切れると放電が
再開するまでの時間が長く、着火性が良くないという問
題があった。
本発明は、この問題を解決するために、放電火花が途切
れても放電が再開するまでの時間を短くするように制御
し、内燃機関の着火性を損なわない点火装置を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため本発明は、直流電圧を発生する直流電源と、第
1,第2の1次コイル及び2次コイルを有する点火コイ
ルと、前記直流電源及び前記第1の1次コイルを含む第
1の閉回路を構成する第1のスイッチング素子と、前記
直流電源及び前記第2の1次コイルを含む第2の閉回路
を構成する第2のスイッチング素子と、前記第1の閉回
路及び前記第2の閉回路の通電方向をそれぞれ一方向に
規定する逆流防止素子と、前記第1及び第2の閉回路の
通電電流をそれぞれ検出する第1及び第2の電流検出素
子と、外部より到来する点火指示信号に従って動作し、
前記第1,第2の電流検出素子からの両電流検出信号を
入力として、前記両閉回路のうちの一方の通電電流が設
定値に達したときその一方の閉回路の通電を遮断する信
号を前記両スイッチング素子の一方に与えるとともに、
他方の閉回路の通電を開始させる信号を前記両スイッチ
ング素子の他方に与えて、前記両スイッチング素子をプ
ッシュプル動作させる制御回路と、前記両閉回路のうち
の一方の閉回路の通電時間が設定値を越えた時その一方
の閉回路の通電を遮断するとともに、他方の閉回路の通
電を開始させる信号を発生するタイマー回路とを備え、
トリガ高電圧と持続放電電圧とを周期的に発生させ、こ
の周期が設定値以下であるようにしたことを特徴とする
点火装置を提供するものである。
〔作用〕
これにより、交流点火中において、吹消えにより放電が
途切れても、タイマー回路により通電時間が設定値を超
えると、通電電流が設定値に達する以前に第1,第2の
閉回路を切換えて放電を短時間で再開させる。
〔実施例〕
以下本発明を図面に示す実施例により説明する。第1図
は本発明の一実施例を示す全体回路図であり、特開昭5
6−34964号公報で示される回路図と一部異なって
いる。
第1図において、1は直流電源である車載バッテリ、2
は図示しない機関の回転と同期して点火信号を発生する
信号発生器、3は論理回路である。この回路3中のAN
Dゲート4は、信号発生器2の出力信号と判別回路40
中のフリップフロップ26のQ出力信号とのAND論理
をとる回路で、信号発生器2が1レベル信号を出力して
いる間、フリップフロップ26のQ出力信号を通過さ
せ、他方信号発生器2が0レベル信号を出力すると常に
0レベル信号を出力する。ANDゲート5は、信号発生
器2の出力信号とフリップフロップ26の出力信号と
のAND論理をとる回路で、信号発生器2が1レベル信
号を出力している間中フリップフロップ26の出力信
号を通過させ、信号発生器2が0レベル信号を出力する
と常に0レベル信号を出力する。
7,8はANDゲート4,5の出力によりプッシュプル
動作を行なうよう結線されたパワートランジスタで、ト
ランジスタ7のベースはANDゲート4の出力端子に接
続され、他方トランジスタ8のベースはANDゲート5
の出力端子に接続されている。トランジスタ7,8のコ
レクタは、それぞれダイオード9,10を介して点火コ
イル11の1次端子16,18に接続されており、各コ
レクタがそれぞれダイオード9,10のカソードに接続
されている。トランジスタ7,8のエミッタは微小抵抗
値をもつ電流検出抵抗22,24を介して共通の直流電
源1のマイナス端子に接続されている。
点火コイル11は巻数比200〜300程度の1次コイ
ル13,14と2次コイル15と鉄心12から成ってお
り、1次コイル13,14と2次コイル15は鉄心12
を介して磁気的に結合しており、1次コイル13,14
に発生する電圧を昇圧して2次コイル15から出力する
もので、1次コイルの端子16,18はダイオード9,
10のアノードに接続され、中間端子17は直流電源1
のプラス端子に接続されている。2次コイル15の出力
端子19と点火プラグ30は高圧ケーブルにより接続さ
れている。
判別回路40は、電流検出抵抗22,24の電圧降下を
検出して点火コイル11の1次コイル電流Ia,Ibの大き
さを判定するものである。この判別回路40において、
コンパレータ27の正入力端子には電流検出抵抗22の
降下電圧が印加され、負入力端子には比較基準電圧Vref
が印加されているので、コンパレータ27は両電圧を比
較して降下電圧の方が比較電圧Vrefよりも大きいとき1
レベルの信号を出力し、降下電圧の方が比較電圧Vrefよ
りも小さいとき0レベルの信号を出力する。他方コンパ
レータ28については、その正入力端子には電流検出抵
抗24の降下電圧が印加され、負入力端子には比較電圧
Vrefが印加されているので、降下電圧の方が比較電圧Vr
efよりも大きいときコンパレータ28は1レベルの信号
を出力し、降下電圧の方が比較電圧Vrefよりも小さいと
きは0レベルの信号を出力する。また、フリップフロッ
プ26はDタイプフリップフロップ(例えば東芝製TC
4013BP)であり、端子Sはセット入力端子、端子
Rはリセット入力端子、端子Qは出力端子、端子は反
転出力端子、端子Dはデータ入力端子、端子CPはクロ
ック入力端子である。このフリップフロップ26の端子
S,端子Rはコンパレータ28,27の出力端子にそれ
ぞれ接続されており、コンパレータ27が1レベルを出
力したとき端子Qは0レベルを出力し、コンパレータ2
8が1レベルを出力したとき端子Qは1レベルを出力す
る。
一方、端子は端子Qの反転論理のレベルを出力する。
フリップフロップ26の端子Dは端子に接続されてい
るため、フリップフロップ26において端子CPのレベ
ルが0→1に変化した時端子Qのレベルは反転する。
タイマー回路50は、判別回路40中のフリップフロッ
プ26のQ端子出力レベルの立上り及び立下りエッジを
トリガとして作動するタイマーである。このタイマー回
路50において、ワンショットマルチ51の+Tr端子
(立上りエッジ検出端子)とワンショットマルチ52の
−Tr端子(立下りエッジ検出端子)とは共通にしてフ
リップフロップ26のQ端子に接続されている。またワ
ンショットマルチ51,52のQ端子(出力端端子)は
ORゲート53の入力端子にそれぞれ入力され、OR論
理をとった結果をORゲート53の出力端子から出力す
る。従って、フリップフロップ26のQ端子のレベルの
立上りタイミングをワンショットマルチ51が、立下り
タイミングをワンショットマルチ52がそれぞれ検出し
て、これらのタイミングに対応するトリガパルスの合成
信号がORゲート53から出力される。これらのトリガ
パルス幅は、抵抗511,521,コンデンサ512,
522の時定数で決定される。
ワンショットマルチ54はリトリガ可能なワンショット
マルチ(例えば東芝製TC4047BP)であり、+Tr
端子(立上りエッジ検出端子)とReTr端子(リトリ
ガ端子)とを共通にしてORゲート53の出力端子に接
続されている。またワンショットマルチ54の端子は
フリップフロップ26のCP端子に接続されている。リ
トリガが無い時のワンショットマルチ54の出力パルス
幅(タイマー時間)Ttは抵抗541とコンデンサ542
の時点数で決定される。従って、ORゲート53から出
力されるトリガパルス間隔Tpがタイマー時間Ttよりも小
さい時、すなわちTp<Ttの時はワンショットマルチ54
の端子は0レベルを出力し、Tp<Ttになった時1レベ
ルを出力する。
次に、上記構成においてその作動を説明する。内燃機関
の作動中機関の回転と同期して点火信号を発生する信号
発生器2は第2図(a)に示すような方形波パルス信号を
出力する。即ち、信号発生器2は火花放電期間中のみ1
レベル信号を出力する。一方、判別回路40は点火コイ
ル11を含めた回路設計によって決まる2〜5KHz程度
の固有周波数で方形波パルス信号を出力する。従って、
ANDゲート4は第2図(b)に示すようなパルス信号を
出力し、他方ANDゲート5は第2図(c)に示すような
パルス信号を出力する。トランジスタ7,8はそれぞれ
ANDゲート4,5の出力に応じてオン,オフするの
で、第2図の期間Tにおいては両トランジスタ7,8の
ベースに互いに逆位相のパルス信号が加わり、これによ
りトランジスタ7,8は交互にオン,オフを繰り返す。
第3図は期間Tにおける各部波形の時間軸を拡大したも
ので、第3図(a)は信号発生器2が出力する点火指示信
号である。時刻t1で0レベルから1レベルに立上る。
すると、第3図(f)に示す様にフリップフロップ26の
Q出力は1レベルであるからANDゲート4の出力は1
レベルに立上がり、トランジスタ7がオフ状態になり1
次コイル13を流れる電流Iaが第3図(b)に示す様に時
間とともに増加する。時刻t2において1次コイル13
の電流Iaが20Aに達すると、電流検出抵抗22の電圧
降下により端子23には電流20Aに対応した電圧が生
じ、この電圧と比較基準電圧Vrefが同じになるようにVr
efを決めてある。
従って、時刻t2を過ぎると電流Iaに対応した端子23
の電圧が比較基準電圧Vrefよりも大きくなるので、第3
図(d)に示すように時刻t2においてコンパレータ27の
出力は0レベルから1レベルに変化する。そこで、この
1レベル信号がフリップフロップ26の端子Rに入力さ
れるので、第3図(f)に示すように時刻t2において端子
Qの出力は1レベルから0レベルに変化し、トランジス
タ7がオン状態からオフ状態になるため1次コイル13
の電流Iaは第3図(b)に示すように最大値20Aをとっ
た直後に急激に減少する。そのため、1次コイル13に
は第1図中の矢印×方向に逆起電力が発生し、2次コイ
ル15の端子19には第3図(k)に示す様に−30kVの
トリガ高電圧が発生し、点火プラグ30をスパークさせ
ることができる。放電開始後約−2kVの一定電圧を出力
し、第3図(l)に示すごとく2次コイル15に放電電流
が流れる。
また、コンパレータ27の出力は時刻t2において0レ
ベルから1レベルに変化した後、1次コイル13の電流
Iaは減少して電流20Aよりも小さくなり、端子23の
降下電圧が比較基準電圧Vrefよりも小さくなるので、コ
ンパレータ27の出力は1レベルから0レベルに変化す
る。従って、第3図(d)に示すようにコンパレータ27
の出力としては時刻t2の直後に短いパルス波形を発生
する。
時刻t2において、フリップフロップ26のQ出力は第
3図(f)に示す様に1レベルから0レベルに変化するの
に対応して、この反転論理出力である端子は第3図
(g)に示す様に0レベルから1レベルに変化する。
続いて、時刻t2以降はトランジスタ8とダイオード1
0が導通し、1次コイル14の電流Ibが第4図(c)に示
すように時間とともに増加する。時刻t3において1次
コイル14の電流Ibが電流20Aに達すると、電流検出
抵抗24の電圧降下により端子25には電流20Aに対
応した電圧が生じ、この電圧と比較基準電圧Vrefが同じ
になるようにVrefを決めてある。従って、時刻t3を過
ぎると電流Ibに対応した端子25の降下電圧が比較基準
電圧Vrefよりも大きくなるので、第3図(e)に示すよう
じ時刻t4においてコンパレータ28の出力は0レベル
から1レベルに変化する。そこで、この1レベル信号が
フリップフロップ26の端子Sに入力されるので、第3
図(f)に示すように時刻t3において端子Qの出力は0レ
ベルから1レベルに変化し、トランジスタ8がオン状態
からオフ状態になるため1次コイル14の電流Ibは第3
図(c)に示すように最大値20Aをとった直後に急激に
減少するので、1次コイル14には第1図中の矢印Y方
向に逆起電力が発生し、2次コイル15の端子19に
は、第3図(k)に示す様に−2kVの負電圧から+2kVの
正電圧に瞬時に極性が切換わる電圧が発生し、第3図
(l)に示す放電電流が途切れることなく継続する。
また、コンパレータ28の出力は時刻t3において0レ
ベルから1レベルに変化した直後、1次コイル14の電
流Ibは減少して電流20Aよりも小さくなり、端子25
の降下電圧が比較基準電圧Vrefよりも小さくなるのでコ
ンパレータ28の出力は1レベルから0レベルに変化す
る。従って、第3図(e)に示すようにコンパレータ28
の出力信号は時刻t3の直後に短いパルス波形を発生す
る。時刻t3以降はトランジスタ7とダイオード9が導
通し、再び電流Iaが第3図(b)に示すように増加する。
ここで、本実施例ではダイオード10がトランジスタ8
のベース・コレクタ間の導通を阻止するため負のパルス
高電圧を吸収しないので、時刻t2において1次コイル
13に発生するX方向の逆起電力が安定に発生し、2次
コイル15に負のトリガ高電圧が発生する。
一方、ダイオード9がトランジスタ7のベース・コレク
タ間の導通を阻止するため負のパルス高電圧を吸収しな
いので、時刻t3において1次コイル14に発生するY
方向の逆起電力が安定に発生し、点火プラグ30の放電
が途切れている時は、2次コイル15に正のトリガ高電
圧が発生し、放電が途切れていない時は瞬時に電圧の極
性が変化し、点火プラグ30の放電を持続させる。
以下、上述の作動を繰返し行ない、第3図(k),(l)に示
す電圧、電流波形を2次コイル15に発生させて、点火
プラグ30に交流で連続的な放電を行わせることができ
る。
次に、点火プラグ30近傍における気流等により、放電
が吹き消えて途切れた場合について、途切れない場合と
比較して説明する。
概略的には、放電が途切れた場合に途切れない場合と異
なる点は、途切れてから再放電するまでの非放電期間を
短くするために、タイマー回路50が働いてこのタイマ
ー回路が信号を発生して強制的にフリップフロップ26
を反転させることである。そこで、タイマー回路50の
作動を中心に説明する。
タイマー回路50は第3図(f),(h),(i)に示す様に、フ
リツプフロツプ26のQ出力の立上り及び立下りエッジ
を検出してトリガ信号を発生してこの信号をリトルガ作
動が可能な様に結線したワンショットマルチ54の+Tr
端子に入力する。
このトリガ信号の間隔Tp(例えば約200μsec)と、ワン
ショットマルチ54の出力パルス幅(タイマー時間)Tt
は、Tp<Ttの関係に設定してある(例えばTt=400μ
sec)。従って、第3図(j)に示す様に、時刻t2において
ワンショットマルチ54の出力が1レベルから0レベ
ルに変化した後、時刻t7まではリトルガされるため0
レベルを持続する。
ところが、時刻t8において第3図(l)に示すように2次
コイル15の電流が放電切れにより0になると、第3図
(b)に示す1次コイル13の電流Iaが急激に減少する。
この電流Iaは時間とともに単調増加するが、図中点線で
示す様に20Aに達するのは時刻t11であり、1次コイ
ル13が通電開始する時刻t7から時刻t11までの期間T
t′は第3図図中のTpよりもかなり大きく、しかもタイ
マー時間Ttよりも大きい。すなわち、 Tp<Tt<Tt′。(例えばTt′=800μsec)。
従って、ワンショットマルチ54はTt′の期間リトリガ
されないため、時刻t7からTt(例えば400μsec)だ
け時間経過した時刻t9に作動し、第3図(j)に示す様に
0レベルから1レベルに変化する。このレベル変化がフ
リツプフロツプ26のCP端子に入力されて、第3図
(f),(g)に実線で示す様にQ出力、出力のレベルが反
転する。そして、時刻t9に第3図(k)に実線で示すトリ
ガ高電圧が発生して点火プラグ30に放電が再開する。
時刻t9以降は前述の時刻t2以降と同様に交流連続放電
が行なわれる。
ここで重要なことは、タイマー回路50を設けない場合
は、t8〜t11の期間(約700μsec)だけ放電が途切れ
るのに対し、タイマー回路を設けたことにより、放電が
途切れる期間をt8〜t9の期間(約300μsec)に短縮す
ることができることである。
以上の説明から、点火プラグ30はトリガ高電圧により
容量放電し、その後交流連続放電により長時間放電が可
能であるが、もし内燃機関の燃焼室内の気流により一時
的に点火プラグ30の放電が途絶えても、タイマー回路
50の作動によりすみやかに放電が再開して放電が途絶
える時間を短くできる。
〔発明の効果〕
以上述べた様に本発明では、特開昭56−34964号
公報に示される交流連続放電型点火装置にタイマー回路
を追加し、1対のパワートランジスタのスイッチング周
期が設定値よりも大きくなった時に、タイマー回路が働
いて1対のパワートランジスタのスイッチングを強制的
に行なうようにしたから、もし点火プラグの放電が途絶
えてもすみやかに放電を再開できることから、長時間ほ
ぼ連続的に点火プラグを放電させることが可能となり、
エンジン等の燃焼放電の燃費を向上でき、かつ排気ガス
有害成分の排出量を低減できるという優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一実施例を示す電気回路図、第2
図及び第3図は第1図図示装置の作動説明に供する各部
波形図である。 1…直流電流をなす車載バッテリ,2…信号発生器,
3,40…制御回路を構成する判別回路と論理回路,
7,8…それぞれ第1,第2のスイッチング素子をなす
パワートランジスタ,9,10…逆流防止素子をなすダ
イオード、11…点火コイル,13,14…1次コイ
ル,15…2次コイル,22,24…それぞれ第1,第
2の電流検出素子をなす電流検出抵抗,30…点火プラ
グ,50…タイマー回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電圧を発生する直流電源と、第1,第
    2の1次コイル及び2次コイルを有する点火コイルと、
    前記直流電源及び前記第1の1次コイルを含む第1の閉
    回路を構成する第1のスイッチング素子と、前記直流電
    源及び前記第2の1次コイルを含む第2の閉回路を構成
    する第2のスイッチング素子と、前記第1の閉回路及び
    前記第2の閉回路の通電方向をそれぞれ一方向に規定す
    る逆流防止素子と、前記第1及び第2の閉回路の通電電
    流をそれぞれ検出する第1及び第2の電流検出素子と、
    外部より到来する点火指示信号に従って動作し、前記第
    1,第2の電流検出素子からの両電流検出信号を入力と
    して、前記両閉回路のうちの一方の通電電流が設定値に
    達したときその一方の閉回路の通電を遮断する信号を前
    記両スイッチング素子の一方に与えるとともに、他方の
    閉回路の通電を開始させる信号を前記両スイッチング素
    子の他方に与えて、前記両スイッチング素子をプッシュ
    プル動作させる制御回路と、前記両閉回路のうちの一方
    の閉回路の通電時間が設定値を越えた時その一方の閉回
    路の通電を遮断するとともに、他方の閉回路の通電を開
    始させる信号を発生するタイマー回路とを備え、トリガ
    高電圧と持続放電電圧とを周期的に発生させ、この周期
    が設定値以下であるようにしたことを特徴とする点火装
    置。
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