JPH063182B2 - 点火装置 - Google Patents

点火装置

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JPH063182B2
JPH063182B2 JP19025185A JP19025185A JPH063182B2 JP H063182 B2 JPH063182 B2 JP H063182B2 JP 19025185 A JP19025185 A JP 19025185A JP 19025185 A JP19025185 A JP 19025185A JP H063182 B2 JPH063182 B2 JP H063182B2
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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
電流を制限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。
ところが、特開昭56−34964号公報で示される方
式は、両スイッチング素子が同時通電される期間があ
り、両スイッチング素子の発熱や効率低下の原因にな
る。この問題は、特開昭55−61282号公報で公知
である方式と組合わせることにより、同時通電を防止す
ることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、特開昭55−61282号公報の方式は2個
のパワートランジスタを必要とし、コストアップや体格
が大きくなる問題があった。
本発明は、この問題を解決するためにパワー素子を使用
しないで、小信号の論理回路を用いて同一の機能を実現
することにより、コストアップや体格の大形化を解決す
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共に、前
記両閉回路のうちの一方の通電電流が前記設定値に達し
てから該設定値以下に低下するまでの期間だけ時間を遅
らせた後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、第1、第2の電流検出素子からの両電流検
出信号を有効に利用して、一方の閉回路に電流が流れて
いる間は他方の閉回路に電流が流れ始めるのを防止す
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
図は本発明の第1実施例を示す全体回路図であり、特開
昭56−34964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、4は直流電源である車載バッテリ、1
は図示しない内燃機関の回転と同期して点火信号を発生
する信号発生器、20は論理回路である。この回路20
中のANDゲート202は、信号発生器1の出力信号と
判別回路10の出力信号とNOTゲート51の出力信号
とAND論理をとる3入力の回路で、信号発生器1が1
レベル信号を出力している間、判別回路10の出力パル
ス信号とNOTゲート51の出力パルス信号とのAND
論理の結果を出力し、他方、信号発生器1がOレベル信
号を出力すると常にOレベル信号を出力する。ANDゲ
ート203は、信号発生器1の出力信号と判別回路10
の出力信号を反転させるNOTゲート201の出力信号
とNOTゲート52の出力信号とのAND論理をとる3
入力の回路で、信号発生器1がレベルを出力している間
中NOTゲート201の出力パルス信号とNOTゲート
52の出力パルス信号とのAND論理の結果を出力し、
信号発生器1がOレベル信号を出力すると常に、Oレベ
ル信号を出力する。
42、45はANDゲート202、203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で、トラン
ジスタ42のベースはANDゲート202の出力端子に
接続され、他方トランジスタ45のベースはANDゲー
ト203の出力端子に接続されている。トランジスタ4
2、45のコレクタは、それぞれダイオード41、46
を介して点火コイル30の第1、第2の1次コイル30
1、302に接続されており、各コレクタがそれぞれダ
イオード41、46のカソードに接続されている。各パ
ワートランジスタ42、45のエミッタは、第1、第2
の電流検出素子をなす微小抵抗値をもつ電流検出抵抗4
3、44を介して共通の直流電源4のマイナス端子に接
続されている。
点火コイル30は巻数比200〜300程度の第1、第
2の1次コイル301、302および2次コイル303
と、鉄心304とからなっており、両1次コイル30
1、302と2次コイル303は鉄心304を介して磁
気的に結合しており、各1次コイル301、302に発
生する電圧を昇圧して2次コイル303から出力するも
ので、各1次コイル301、302の端子はそれぞれダ
イオード41、46のアノードに接続され、中間端子3
05は直流電源4のプラス端子に接続されている。2次
コイル303の出力端子と点火プラグ3は高圧ケーブル
により接続されている。
判別回路10は両電流検出抵抗43、44の電圧降下を
検出して点火コイル30の各1次コイル301、302
の電流Ic1,Ic2の大きさを判定するものである。この
判別回路10において、第1のコンパレータ101の正
入力端子には一方の電流検出抵抗43の降下電圧が印加
され、負入力端子には基準電圧V1が印加されているの
で、第1のコンパレータ101は両電圧を比較して降下
電圧の方が基準電圧V1よりも大きいとき1レベルの信
号を出力し、降下電圧の方が基準電圧V1よりも小さい
ときOレベルの信号を出力する。
他方、第2のコンパレータ102については、その正入
力端子には他方の電流検出抵抗44の降下電圧が印加さ
れ、負入力端子には基準電圧V2が印加されているの
で、降下電圧の方が基準電圧V2よりも大きいとき、第
2のコンパレータ102は1レベルの信号を出力し、降
下電圧の方が基準電圧V2よりも小さいときはOレベル
の信号を出力する。
また、RSフリツプフロツプ103の端子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
である。このフリツプフロツプ103の端子S、端子R
は各コンパレータ102、101の出力端子にそれぞれ
接続されており、第1のコンパレータ101が1レベル
を出力した時、端子QはOレベルを出力し、第2のコン
パレータ102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。
NOTゲート51は第2のコンパレータ102の出力端
子とANDゲート202の入力端子の間に接続され、第
2のコンパレータ102の出力の反転論理信号をAND
ゲート202に入力する。同様にNOTゲート52は第
1のコンパレータ101とANDゲート203との間に
接続され、第1のコンパレータ101の出力の反転論理
信号をANDゲート203に入力する。
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1は第2図(a)に示す様な方形波パルス信号を出
力する。即ち、信号発生器1の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10は点火コイル30を含めた回路設計
できまる2〜5KHz程度の固有周波数で第2図(b)に示す
様な方形波パルス信号を出力し、またNOTゲート20
1はこのパルス信号を反転した第2図(c)に示す様な方
形波パルス信号を出力する。
各パワートランジスタ42、45はそれぞれANDゲー
ト202、203の出力に応じてオン、オフするので、
第2図の期間Tにおいては両パワートランジスタ20
2、203のベースに互いに逆位相のパルス信号が加わ
り、これにより各パワートランジスタ42、45は交互
にオン、オフを繰返す。
第3図は第2図の期間Tにおける各部波形の時間軸を拡
大して示したものである。信号発生器1の出力が第3図
(a)に示す様に時刻t1においてOレベルから1レベルに
立ち上がると、第3図(g)に示す様にベース電流Ib1
流れ始め、一方のトランジスタ42とダイオード41が
オフ状態からオン状態になり、第3図(c)に示す様に第
1の1次コイル301の電流Ic1が時間とともに増加す
る。時刻t2において第1の1次コイル301の電流I
c1が19アンペアに達すると、電流検出抵抗43の両端
には19アンペアの電流に対応した電圧降下が生じ、こ
の電圧降下と基準電圧V1が同じになるようにV1を設定
してある。従って、時刻t2を過ぎると一方の電流検出
抵抗43の電圧降下の方が基準電圧V1よりも大きくな
るので、第1のコンパレータ101の出力は第3図(e)
に示すように時刻t2においてOレベルから1レベルに
変化する。そして、この1レベル信号がフリツプフロツ
プ103の端子Rに入力されるので、第3図(b)に示す
様に時刻t2において端子Qの出力は1レベルからOレ
ベルに変化し、この変化に応じて第3図(g)に示す様に
ベース電流Ib1が0に変化する。ところが、ベース電流
b1が0になっても、一方のパワートランジスタ42は
ベース電荷蓄積現象により瞬時に遮断することができ
ず、第3図(c)に示す様に一方の1次コイル301の電
流、すなわち一方のパワートランジスタ42のコレクタ
電流Ib1は時刻t3まで流れ続け20アンペアに達す
る。時刻t3においてコレクタ電流Ic1は20アンペア
をとった直後に急激に減少する。そのため、2次コイル
303には第3図(i)に示す様に約−35kVの逆起電力
が発生し、点火プラグ3を放電させることができる。
ところが、第1のコンパレータ101の出力は第3図
(e)に示す様に時刻t2においてOレベルから1レベルに
変化した後、時刻t3まで1レベルを持続し、時刻t3
おいて第1の1次コイル301の電流Ic1が19アンペ
アよりも低下すると第1のコンパレータ101の出力は
1レベルからOレベルに変化する。即ち、一方のトラン
ジスタ42のベース電荷蓄積現象による遮断遅れ時間
(時刻t2〜t3)の間だけ、第3図(e)に示す様に第1
のコンパレータ101は1レベルのパルス信号を出力す
る。
時刻t2を過ぎると第3図(b)に示す様にフリップフロッ
プ103の出力がOレベルになり、この信号をNOTゲ
ート201で反転させて得た1レベルの信号がANDゲ
ート203を介して他方のパワートランジスタ45をオ
ン状態からオン状態に変化させようとする。ところが、
第3図(c)に示す様に時刻t2を過ぎても、一方のパワー
トランジスタ42はオン状態が持続しているため、時刻
2〜t3の期間は両パワートランジスタ42、45が同
時にオン状態となる。この不具合を防止するため、第3
図(e)に示す第1のコンパレータ101の出力信号を利
用し、この信号をNOTゲート52で反転して得た信号
を同時オン状態禁止信号としてANDゲート203に入
力する。そして、第3図(h)に示す様に他方のパワート
ランジスタ45のベース電流Ib2の通電開始を、一方の
パワートランジスタ42のコレクタ電流Ic1が遮断する
時刻t3まで遅らせることにより、両パワートランジス
タの同時オン状態を防止する。
時刻t3には他方のトランジスタ45とダイオード46
が導通し、他方の1次コイル302の電流Ic2が第3図
(d)に示す様に時間とともに増加する。時刻t4において
第2の1次コイル302の電流Ic2が19アンペアに達
すると、他方の電流検出抵抗44の両端には19アンペ
アの電流に対応した電圧降下が生じ、この電圧降下と基
準電圧V2が同じになるようにV2を設定してある。従っ
て、時刻t4を過ぎると他方の電流検出抵抗44の電圧
降下の方が基準電圧V2よりも大きくなるので、第2の
コンパレータ102の出力は第3図(f)に示す様に時刻
4においてOレベル1レベルに変化する。そして、こ
の1レベルの信号がフリップフロップ103の端子Sに
入力されるので、第3図(b)に示す様に時刻t4において
端子Qの出力はOレベルから1レベルに変化し、この変
化に応じて第3図(h)に示す様に他方のパワートランジ
スタ45のベース電流Ib2が0に変化する。ところが、
前述の一方のパワートランジスタ42の場合と同様に他
方のパワートランジスタ45においてもベース電荷蓄積
現象により、第3図(d)に示す様に他方の1次コイル3
02の電流Ic2は時刻t5まで流れ続け20アンペアに
達する。そして時刻t5においてこの電流Ic2は20ア
ンペアをとった直後に急激に減少する。そのため、2次
コイル303には第3図(i)に示す様に約+35kVの逆
起電力が発生し、点火プラグ3の放電を継続させること
ができる。
ところで、他方のコンパレータ102の出力は前述の一
方のコンパレータ101の場合と同様に、他方のパワー
トランジスタ45のベース蓄積電荷現象による遮断遅れ
時間(時刻t4〜t5)の間だけ、第3図(f)に示す様に
1レベルのパルス信号を出力する。そして、この信号を
NOTゲート51で反転して得た信号を同時オン状態禁
止信号としてANDゲート202に入力する。そして第
3図(g)に示す様に一方のパワートランジスタ42のベ
ース電流Ib1の通電開始を、他方のパワートランジスタ
45のコレクタ電流Ic2が遮断する時刻t5まで遅らせ
て通電することにより、両パワートランジスタ42、4
5の同時オン状態を防止する。
時刻t5には一方のパワートランジスタ42とダイオー
ド41が、導通し、第1の1次コイル301の電流Ic1
が第3図(c)に示す様に時間とともに増加する。
以下、上述の作動を繰り返し、2個のパワートランジス
タ42、45がプッシュプル作動し、2次コイル303
に第3図(i)に示す様なトリガ高電圧と約3kVの持続放
電電圧とを交互に発生して点火プラグ3に連続放電を行
わせることができる。ここで重要なことは、各パワート
ランジスタ42、45のベース電荷蓄積現象によるコレ
クタ電流遮断遅れが原因で2個のパワートランジスタ4
2、45が同時通電する期間が発生する不具合を、NO
Tゲート51、52と3入力ANDゲート202、20
3とを用いて防止することである。
次に第2実施例について説明する。第1図に示す第1実
施例と異なる部分のみを第4図に示す。異なる部分は判
別回路10の第1、第2のコンパレータ101、102
の入出力特性のヒステリシスを持たせるために、抵抗1
05〜108を備えたことである。
その作動を第5図に示す。第5図(a)に示す様に第1の
コンパレータ101の正入力端子電圧は、実際には直線
的でなめらかではなくて、小刻みに変動している。この
原因は電流検出抵抗43を流れる電流が小刻みに変動す
ることと、周囲から誘導したノイズに起因する。
従って、第1図に示すヒステリシスの無い判別回路10
の場合は、第5図(b)に示す様に第1のコンパレータ1
01の出力は第1のコンパレータ101の正入力端子電
圧の変動の影響を受けて、時刻t2〜t3の間でレベルが
安定せずいわゆるチャタリング現象が生じる。一方、第
4図に示すヒステリシスを持たせた判別回路10′の場
合は、上記チャタリング現象を除去でき第5図(c)に示
す様に時刻t2〜t3の間、安定した1レベルのパルス信
号を出力する。また、このチャタリング除去効果は第2
のコンパレータ102についても第1のコンパレータ1
01と同様に発揮する。
以上、上述した様に第4図に示す抵抗105〜108を
備えて第1、第2のコンパレータ101、102の入出
力特性にヒステリシスを持たせた第2実施例により、各
1次コイル301、302の電流Ib1,Ic2の小刻みの
変動や周囲からの誘導ノイズに起因して生じる第1、第
2のコンパレータ101、102のチャタリング現象が
防止でき、安定したスイッチング動作が可能になる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明では、特開昭56−34964
号公報で示される交流連続放電型の点火装置が、スイッ
チング素子の遮断遅れに起因して2個のスイッチング素
子が同時に通電する不具合を、論理回路の一部の追加の
みでたくみに解決でき、スイッチング素子の発熱防止、
効率向上をはかることができる。この不具合は、特開昭
55−61282号公報で示される方式によっても解決
できるが、パワートランジスタを2個必要とし、コスト
アップ、体格の大型化という問題がある。これに対し本
発明の方式によれば、電子回路部をIC化すればコスト
アップ、体格増加は皆無であるという優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の第1実施例を示す電気回路図、第
2図及び第3図は本発明装置の作動説明に供する各部波
形図、第4図は本発明装置の第2実施例を示す電気回路
図で、第1実施例の電気回路図と異なる部分のみを示
す。第5図は第2実施例の作動を説明する各部波形図で
ある。 1…信号発生器,3…点火プラグ,4…直流電源をなす
バッテリ,10,10′20…制御回路を構成する判別
回路と論理回路,30…点火コイル,41,46…逆流
防止素子をなすダイオード,42,45…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,43,4
4…第1、第2の電流検出素子をなす電流検出抵抗,5
1,52…NOTゲート,101,102…第1、第2
のコンパレータ,301,302…第1、第2の1次コ
イル,303…2次コイル。

Claims (3)

    【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共に、前記両閉
    回路のうちの一方の通電電流が前記設定値に達してから
    該設定値以下に低下するまでの期間だけ時間を遅らせた
    後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るようにした
    こを特徴とする点火装置
  2. 【請求項2】前記制御回路は、それぞれ前記第1、第2
    の電流検出素子からの両電流検出信号を前記設定値と比
    較する第1、第2のコンパレータと、該第1、第2のコ
    ンパレータの出力信号が入力され、前記両閉回路のうち
    の一方の通電電流が前記設定値に達してから再び該設定
    値以下に低下するまでの期間だけ他方の閉回路の通電を
    遅らせる論理回路とを含んでなることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の点火装置。
  3. 【請求項3】前記第1、第2のコンパレータにヒステリ
    シス特性を持たせたことを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載の点火装置。
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