JPH08189446A - イグナイターおよび内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次電流立上り時の二次電圧変動を抑制し、
過早着火を防止した点火装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 入力信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨに立上る時、該
入力信号の電流はトランジスタ１４を通じて、容量１５
に蓄えられる。これにより一次コイル３の一次電流の立
上りがソフトに、つまり、電流変化ｄｉ／ｄｔを小さく
することができる。従って、このときに発生する二次電
圧の変動を抑制することができる。容量１５に蓄えられ
た電荷は、入力信号がＨＩＧＨ→ＬＯＷに立下がる時に
ダイオード１６を通じて放電される。 【効果】 過早着火を防止できる。小型、低コストであ
る。プラグトップタイプの同時着火コイルに特に有効で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用点火装置に
おける点火コイルの、一次電流の通電開始時に発生する
二次電圧によるエンジンの過早着火を防止したイグナイ
ターおよび内燃機関用点火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】点火装置を用いた内燃機関には、点火装
置の一次電流の通電開始時に発生する二次電圧によって
エンジンが所定のタイミングよりも速いタイミングで着
火してしまう現象（以下、”過早着火”という）があ
る。このような現象はエンジン、環境いずれにとっても
好ましくないため、これを抑制する技術が従来から各種
提案されている。

【０００３】以下、過早着火を防止する技術の一例を、
従来の内燃機関の点火系の概要とともに図７を用いて説
明する。エンジンコントロ−ルユニット（以下”ＥＣ
Ｕ”と称す）１の出力する点火信号は、内燃機関用点火
装置２に入力され、抵抗６を介して、パワ−トランジス
タ１２のベ−スに入力される。パワ−トランジスタ１２
は、該点火信号に従って点火コイル３の一次側電流を通
電／遮断することで二次側に高電圧を発生させる。該高
電圧は、点火プラグ４に印加されて、点火が行われる。

【０００４】点火コイル３の一次電流は、抵抗１１によ
り電圧変換され、さらに抵抗９、１０によって分圧され
ている。このような回路構成において、一次電流が規定
の値を超えると、トランジスタ８は、ＯＦＦ→ＯＮへ移
行する。これにより、パワ−トランジスタ１２のベ−ス
電流がトランジスタ８の側に引き込まれて、一次電流は
制限されることとなる。なお、コンデンサ７は、外来サ
−ジ保護用である。

【０００５】また、過早着火を防止する技術には、この
他にも、例えば、実公昭５８−７０９９号公報に開示さ
れているものがある。実公昭５８−７０９９号公報２頁
カラム３，２３行目〜３２行目には、『パワ−トランジ
スタのベ−ス、コレクタ間にダイオ−ドとコンデンサを
接続して、パワ−トランジスタの遮断から導通したとき
の立ち下がり、すなわち点火コイルの一次側コイルにに
通電するときの一次コイル電圧の立ち下がりをゆるやか
にすることにより、一次側コイルに通電した瞬間に二次
側に発生する高電圧を抑制し、早期点火という不都合を
解決する』ことが記載されている。また、２頁カラム
４，３行目〜７行目には、『コンデンサ１２の一端はパ
ワ−トランジスタ８のベ−スに、他端はダイオ−ド１３
のアノ−ドに接続し、該ダイオ−ド１３のカソ−ドは前
記パワ−トランジスタ８のコレクタに接続されている』
ことが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】点火装置におけるパワ
−トランジスタは、放熱性を考慮して、通常、駆動回路
部とは別に配置することが多く、ワイヤリング等によっ
て回路部と接続している。特にコレクタ部は回路部へ戻
さず出力することが多い。そのため、上記従来技術のよ
うに、パワ−トランジスタのコレクタの高電圧部と、ベ
−スの低圧部と、間に部品を挿入する構成を採用した場
合、配線が複雑になるという問題があった。また、コレ
クタ側に接続するダイオ−ドには高耐圧部品を使用せざ
るをえず、コストアップ、装置大型化の原因の一つとな
っていた。

【０００７】本発明は、過早着火防止回路を備えなが
ら、低コスト、小型化を図ったイグナイターおよび内燃
機関用点火装置を提供することを目的とする。

【０００８】本発明は、内燃機関における過早着火防止
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、パワ−トラン
ジスタのベ−スとＧＮＤ間にＰＮＰトランジスタとコン
デンサとを挿入することにより、ベ−ス信号が入力（Ｈ
ＩＧＨ）されたとき、ベ−ス信号の立上りを鈍らせて点
火コイルの一次電流をソフトに立ち上げ、二次側に発生
する電圧を抑制し、過早着火防止を達成したものであ
る。以下、本発明の構成をより詳細に述べる。

【００１０】本発明の第１の一態様としては、１次コイ
ルと、該１次コイルへの通電状態に応じて電圧を発生さ
せる２次コイルとを備えた点火コイルへの通電状態を制
御するイグナイターにおいて、入力信号線を備え、該入
力信号線に別途入力される入力信号に従って、別途設け
られた電源から上記１次コイルへの通電状態を変更する
スイッチング手段と、上記１次コイルへ通電開始させる
入力信号が上記入力信号線へ入力された瞬間から所定時
間、上記通電開始を妨げる方向に該入力信号線に電流を
流すことで、上記１次コイルへの通電電流を徐々に増大
させる過早着火防止回路と、を有することを特徴とする
イグナイターが提供される。

【００１１】この場合、上記入力信号は、電圧信号であ
って、上記スイッチング手段は、上記入力信号がＬＯＷ
からＨＩに切り替わるのを契機として、上記１次コイル
への通電を開始するものであり、上記過早着火防止回路
は、上記入力信号線にエミッタを、また、ＧＮＤにコレ
クタを、接続されたＰＮＰ型のトランジスタと、上記ト
ランジスタのベースと上記入力信号線との間に、該ベー
スから上記入力信号線に向かう電流が純方向となるよう
な向きで接続された、ダイオードと、上記トランジスタ
のベースとＧＮＤとの間に接続された容量と、を含んで
構成されるものであってもよい。

【００１２】あるいは、上記入力信号は、電圧信号であ
って、上記スイッチング手段は、上記入力信号がＬＯＷ
からＨＩに切り替わるのを契機として、上記１次コイル
への通電を開始するものであり、上記過早着火防止回路
は、上記入力信号線にエミッタを、また、ＧＮＤにコレ
クタを、接続されたＰＮＰ型のトランジスタと、上記ト
ランジスタのベースと上記入力信号線との間に接続され
た抵抗と、上記トランジスタのベースとＧＮＤとの間に
接続された容量と、を含んで構成されるものであっても
よい。

【００１３】本発明の第２の態様としては、上述のイグ
ナイターと、１次コイルと、該１次コイルへの通電状態
に応じて電圧を発生させる２次コイルとを備えた点火コ
イルと、を備えた内燃機関用点火装置が提供される。

【００１４】上記２次コイルは、上記１次コイルの通電
状態に応じて発生させた電圧を点火プラグへ出力する出
力端子を、該２次コイルの両端にそれぞれ備えたもので
あることが好ましい。

【００１５】上記１次コイルと上記２次コイルとの巻数
比は、１００以上であってもよい。

【００１６】上記点火コイルは、プラグトップタイプで
あってもよい。

【００１７】

【作用】スイッチング手段は、入力信号線に別途入力さ
れる入力信号に従って、別途設けられた電源から上記１
次コイルへの通電状態を変更する。過早着火防止回路
は、１次コイルへ通電開始させる入力信号が上記入力信
号線へ入力された瞬間から所定時間、通電開始を妨げる
方向に入力信号線に電流を流すことで、１次コイルへの
通電電流を徐々に増大させる。

【００１８】例えば、スイッチング手段が、上記入力信
号がＬＯＷからＨＩに切り替わるのを契機として、上記
１次コイルへの通電を開始するものであるならば、以下
のような過早着火防止回路を採用することができる。

【００１９】過早着火防止回路が、入力信号線にエミッ
タを、また、ＧＮＤにコレクタを、接続されたＰＮＰ型
のトランジスタと、トランジスタのベースと入力信号線
との間に、該ベースから入力信号線に向かう電流が純方
向となるような向きで接続された、ダイオードと、上記
トランジスタのベースとＧＮＤとの間に接続された容量
と、を含んで構成している場合には、該過早着火防止回
路の動作は以下のようなものとなる。

【００２０】入力信号がＬＯＷからＨＩに切り替わった
瞬間に、該入力信号によってＰＮＰトランジスタがＯＮ
になる。その結果、ＰＮＰ型トランジスタを通じて（エ
ミッタ→ベース）入力信号線から電流が引き込まれる。
その結果、入力信号の立上り、すなわち、１次コイルを
流れる電流の立上りが滑らかなものとなり、この時に、
２次コイルに電圧が発生するのを防止できる。なお、Ｐ
ＮＰトランジスタを通じて引き込まれた電流は、一旦、
容量に蓄えられ、その後、ダイオードを通じて入力信号
線に放出される。

【００２１】この場合、ＰＮＰトランジスタを使用して
いるため、入力信号線から引き込むことのできる電流を
大きく（＝（容量にチャ−ジする電流）＋（ＰＮＰトラ
ンジスタの電流増幅率×容量にチャ−ジする電流））で
きる。そのため、容量の容量が小さくても大きな効果を
出せる。これにより、さらに小形、低コストが達成でき
る。

【００２２】上述のダイオードに代わって抵抗を用いて
いる場合にも、ほぼ同様の動作となる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。

【００２４】［実施例１］実施例１を図１を用いて説明
する。

【００２５】本実施例は、図７を用いて説明した従来回
路に、過早着火防止回路１３を追加したものである。

【００２６】エンジンコントロ−ルユニット（以下ＥＣ
Ｕと称す）１より出力される点火信号は、イグナイター
２に入力されて、抵抗６を備えた入力信号線１００を介
してパワ−トランジスタ１２（特許請求の範囲において
言う”スイッチング手段”は、主として該パワートラン
ジスタに相当する。）のベ−スに入力される。これによ
り、パワ−トランジスタ１２は点火コイル３の一次コイ
ルに流れる電流を通電／遮断することで、二次コイルに
高電圧を発生させて点火プラグ４により点火する。抵抗
１１により一次電流を電圧変換し、抵抗９、１０により
分圧する。

【００２７】一次電流が規定の値を超えるとトランジス
タ８はＯＦＦ→ＯＮへ移行しパワ−トランジスタ１２の
ベ−ス電流を引込み一次電流を制限する。すなわち、抵
抗９，１０、トランジスタ８は、電流制限回路を構成し
ている。コンデンサ７は、外来サ−ジ保護用である。

【００２８】過早着火防止回路１３は、１次コイルへの
通電開始を妨げる方向に、入力信号線１００に電流を流
すことで、１次コイルの通電電流の立上りを滑らかにす
るためのものである。本実施例の過早着火防止回路１３
は、トランジスタ１４と、コンデンサ１５と、ダイオー
ド１６とによって構成されている。

【００２９】ダイオード１６およびコンデンサ１５は、
ＧＮＤと、抵抗６との間に設置されている。トランジス
タ１４は、ＰＮＰトランジスタである。該トランジスタ
１４は、エミッタを抵抗６の側に、また、コレクタをＧ
ＮＤに接続されている。トランジスタ１４のベースは、
コンデンサ１５とダイオード１６との間に接続されてい
る。以下の説明では、トランジスタ１４の電流増幅率を
ｎとする。

【００３０】入力信号（パワートランジスタのベース信
号）がＬＯＷ→ＨＩＧＨとなるときエミッタ→ベ−スを
介してコンデンサ１５に電荷がチャ−ジされる。

【００３１】入力信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨとなる時、ト
ランジスタ１４（エミッタ→ベ−ス）を通じてコンデン
サ１５に電荷が充電される。この時、コンデンサ１５に
チャ−ジされる電荷のｎ（＝トランジスタ１４の電流増
幅率）倍の電流が、トランジスタ１４（エミッタ→コレ
クタ）を通じてＧＮＤに流れる。これにより入力信号の
急峻な立上りを抑制し、点火コイルの一次電流の立上り
をソフトに立ち上げることができる。従って、一次電流
の立上り時に発生する二次電圧を抑制できる。

【００３２】入力信号がＨＩＧＨ→ＬＯＷになった時、
コンデンサ１５に充電されていた電荷は、ダイオ−ド１
６を通じて入力信号線１００へ放電される。該放電は、
点火毎に行われるため、過早着火防止の効果は毎回確実
に得られる。

【００３３】［実施例２］本実施例は、イグナイター２
の電流制限回路と、過早着火防止回路と、を共用化する
とともに、点火には同時着火方式を用いたものである。

【００３４】以下、図２を用いて実施例２を説明する。

【００３５】本実施例は同時着火方式であるため、点火
コイル３は、点火プラグ４ａ，４ｂに電圧を出力する出
力端子を、その両端にそれぞれ備えている。

【００３６】該点火装置２は、電流制限回路と、過早着
火防止回路とを備えている。

【００３７】電流制限回路は、点火コイル３の１次側に
過剰な電流が流れるのを防止するための回路であり、ト
ランジスタ１４と、ツェナーダイオード１７とによって
構成されている。

【００３８】過早着火防止回路は、トランジスタ１４
と、コンデンサ１５と、ダイオ−ド１６とによって構成
されている。既に述べたとおり、電流制限回路と、過早
着火防止回路とでトランジスタ１４を共用している。過
早着火防止回路の動作は実施例２と同様である。

【００３９】電流制限回路の動作を説明する。

【００４０】

【数１】Ｖ１＋ＶＢＥＰ＞ＶＢＥ１＋ＶＺ Ｖ１：抵抗１１で降下する電圧 ＶＢＥＰ：パワ−トランジスタ１２のベース−エミッタ
間の電圧 ＶＢＥ１：トランジスタ１４のベース−エミッタ間の電
圧 ＶＺ：ツェナ−ダイオ−ド１７のツェナ−電圧 数１が成立する状態となると、入力信号の電流は、トラ
ンジスタ１４（エミッタ→ベ−ス）、ツェナ−ダイオ−
ド１７を通じてＧＮＤに流れる。また、その電流増幅倍
の電流が、トランジスタ１４（エミッタ→コレクタ）を
通じて流れる。これにより下記数２が成立する状態を維
持し、一次電流を制限する。

【００４１】

【数２】Ｖ１＋ＶＢＥＰ＝ＶＢＥ１＋ＶＺ 過早着火防止回路の動作は、実施例１と同様である。

【００４２】本実施例２では、過早着火防止回路と、電
流制限回路とでトランジス１４を共用化しているため、
コンデンサ１５、ダイオ−ド１６を追加するだけで実現
できる。従って、本実施例では、過早着火防止をより低
コストで実現できる。

【００４３】なお、図３に示すように、ダイオ−ド１６
に代わって抵抗１８を用いた構成とすることも可能であ
る。

【００４４】以上述べた実施例１，２における、入力信
号（パワートランジスタ１２のベース信号）、点火コイ
ル３の一次電流、二次電圧の挙動を図４を用いて説明す
る。

【００４５】入力信号は立上り部ｇにおいて、上述の過
早着火防止回路の作用によって鈍らせられている。これ
に対応して、一次電流立上りｈはソフトに立上り、ま
た、二次電圧も符号ｉで示すとおり共振波形が小さくな
る。その結果、過早着火防止回路無しの場合に比べて１
次電流の通電開始時に発生する電圧を３０〜４０％低減
させることが可能である。但し、該数値は、回路を構成
する素子の仕様によって異なるものである。

【００４６】比較のため、過早着火防止のための回路を
備えていない場合の、入力信号、一次電流、二次電圧の
挙動を図５に示した。入力信号のＬＯＷ→ＨＩＧＨの立
上り部ｄにおいて、一次電流は立上り時に共振波形ｅを
発生する。これにより二次電圧にも、点火コイルの巻数
比に応じた電圧が発生する。そのため、正規の点火時期
は符号ｊで示すタイミングであるにも関わらず、符号ｆ
で示す電圧によって点火してしまう場合がある。

【００４７】［実施例３］次に、本発明を、プラグトッ
プタイプの同時着火コイルに適用した例を図６に示す。
図中、符号２３を付した部分は、シリンダ、符号２４を
付した部分は、ピストンである。

【００４８】点火コイル１９は、鉄心２０と一体となっ
ており、この鉄心２０をエンジンにネジ止めにより固定
している。点火コイル１９の一方の高圧出力部と、点火
プラグ２２ａと、は中継用ブ−ツ２１ａにより接続され
ている。点火コイル１９のもう一方の高圧出力部は、高
圧コ−ド２５および中継用ブーツ２１ｂによって、他の
気筒のプラグ２２ｂと接続されている。

【００４９】同時着火方式では、１つの点火コイルが火
花を発生させるための高電圧を２サイクル毎に出力する
ことで、２気筒分の点火を一括して制御している。つま
り、火花が発生されたとき、一方の気筒は爆発工程であ
り、もう一方の気筒は排気工程となっている。このよう
な同時着火方式では、２つのプラグに同時に火花を発生
させる必要があるため、１次コイルと２次コイルとの巻
数比が１００を超える、高エネルギー，高出力仕様の点
火コイルを使用しなければならない。さらに、プラグト
ップ型の点火コイルでは、２次コイルの有する２つの高
圧出力部のうち一方は、高圧コード２５を介して点火プ
ラグと接続されているため、高圧コ−ド２５を用いた側
と用いない側とで２次コイルの負荷が異なり、過早着火
が発生しやすい。特に高圧コ−ドを用いない側は負荷が
軽くなるため、１次コイルへの通電開始時に二次コイル
の側で発生する電圧が大きくなる。

【００５０】以上のような事情から同時着火方式、プラ
グトップタイプでは、特に過早着火が生じやすかった。
しかし、本発明を適用した場合には、このような場合で
も、過早着火を防止することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、イ
グナイターの入力部の低圧部で過早着火防止回路を構成
するため、汎用の部品が使用でき、配線を容易にできる
ことから、過早着火防止、小形、低コストの要件を満た
したイグナイターあるいは点火装置が得られる。

【００５２】本発明のイグナイター、点火装置は、特
に、電子配電点火方式における同時着火方式に有効であ
る。同時着火方式と巻数比の大きいコイルとを組み合わ
せる場合には、本発明は必要不可欠の技術といえる。プ
ラグトップタイプの同時着火方式の点火コイルを採用す
る場合には、さらに有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す内燃機関用点火装
置の回路構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す内燃機関用点火装
置の回路構成図である。

【図３】図２のダイオード１６に代わって抵抗１８を採
用した場合の回路構成図である。

【図４】本発明を適用した内燃機関用点火装置の動作波
形図である。

【図５】本発明を適用していない内燃機関用点火装置の
動作波形図（比較例）である。

【図６】プラグトップタイプの同時火荷コイルの実装状
態を示す模式図である。

【図７】従来の内燃機関点火装置の一例を示す回路構成
図である。

【符号の説明】

１…ＥＣＵ ２…点火装置 ３…点火コイル ４
…点火プラグ ５…バッテリ ６…抵抗 ７…コ
ンデンサ ８…トランジスタ ９…抵抗 １０…抵抗 １１…抵抗 １２…パワ−トランジス
タ １３…過早着火防止回路 １４…ＰＮＰトラン
ジスタ １５…コンデンサ １６…ダイオ−ド
１７…ツェナ−ダイオ−ド １８…抵抗 １９…プ
ラグトップ同時着火コイル ２０…鉄心 ２１…ブ
−ツ ２２…点火プラグ ２３…シリンダ ２４
…ピストン １００…入力信号線

フロントページの続き (72)発明者 杉浦 登 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次コイルと、該１次コイルへの通電状態
   に応じて電圧を発生させる２次コイルとを備えた点火コ
   イルへの通電状態を制御するイグナイターにおいて、 入力信号線を備え、該入力信号線に別途入力される入力
   信号に従って、別途設けられた電源から上記１次コイル
   への通電状態を変更するスイッチング手段と、 上記１次コイルへ通電開始させる入力信号が上記入力信
   号線へ入力された瞬間から所定時間、上記通電開始を妨
   げる方向に該入力信号線に電流を流すことで、上記１次
   コイルへの通電電流を徐々に増大させる過早着火防止回
   路と、 を有することを特徴とするイグナイター。
2. 【請求項２】請求項１記載のイグナイターにおいて、 上記入力信号は、電圧信号であって、 上記スイッチング手段は、上記入力信号がＬＯＷからＨ
   Ｉに切り替わるのを契機として、上記１次コイルへの通
   電を開始するものであり、 上記過早着火防止回路は、 上記入力信号線にエミッタを、また、ＧＮＤにコレクタ
   を、接続されたＰＮＰ型のトランジスタと、 上記トランジスタのベースと上記入力信号線との間に、
   該ベースから上記入力信号線に向かう電流が純方向とな
   るような向きで接続された、ダイオードと、 上記トランジスタのベースとＧＮＤとの間に接続された
   容量と、を含んで構成されるものであること、 を特徴とするイグナイター。
3. 【請求項３】請求項１記載のイグナイターにおいて、 上記入力信号は、電圧信号であって、 上記スイッチング手段は、上記入力信号がＬＯＷからＨ
   Ｉに切り替わるのを契機として、上記１次コイルへの通
   電を開始するものであり、 上記過早着火防止回路は、 上記入力信号線にエミッタを、また、ＧＮＤにコレクタ
   を、接続されたＰＮＰ型のトランジスタと、 上記トランジスタのベースと上記入力信号線との間に接
   続された抵抗と、 上記トランジスタのベースとＧＮＤとの間に接続された
   容量と、を含んで構成されるものであること、 を特徴とするイグナイター。
4. 【請求項４】請求項１，２または３記載のイグナイター
   と、 １次コイルと、該１次コイルへの通電状態に応じて電圧
   を発生させる２次コイルとを備えた点火コイルと、 を有すること特徴とする内燃機関用点火装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の内燃機関用点火装置におい
   て、 上記２次コイルは、上記１次コイルの通電状態に応じて
   発生させた電圧を点火プラグへ出力する出力端子を、該
   ２次コイルの両端にそれぞれ備えたものであること、 を特徴とする内燃機関用点火装置。
6. 【請求項６】請求項４記載の内燃機関用点火装置におい
   て、 上記１次コイルと上記２次コイルとの巻数比は、１００
   以上であること、 を特徴とする内燃機関用点火装置。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の内燃機関用点火装
   置において、 上記点火コイルは、プラグトップタイプであること、 を特徴とする内燃機関用点火装置。