JPH10184509A - 内燃機関点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放電持続時間が長い点火火花を得ることができ
るコンデンサ放電式の内燃機関点火装置を提供する。 【解決手段】内燃機関と同期回転する磁石発電機４内に
設けたエキサイタコイルＷ1 の出力により充電される点
火エネルギ蓄積用コンデンサＣ1 と、点火信号Ｖi が与
えられた時に導通してコンデンサＣ1 の電荷を点火コイ
ル１２の一次コイル１２ａを通して放電させるサイリス
タＴh とを点火コイル１２の一次側に設ける。磁石発電
機内に設けた重ね放電用発電コイルＷ3 の出力電圧を点
火コイルの二次コイル１２ｂに誘起する点火用高電圧Ｖ
h に重畳して点火プラグ２に印加し、高電圧Ｖh をトリ
ガとして点火プラグに発生させた火花放電を、重ね放電
用発電コイルＷ3 の出力により持続させて火花放電時間
を長くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサ放電式
の内燃機関点火装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関の排気ガスによる大気汚
染が社会的な問題になっており、内燃機関の排気ガスの
清浄化を図ることが強く要請されている。特に２サイク
ル機関においては、吹抜け（掃気の際に新気の一部が排
気ポートに吹き抜ける現象）により排気ガスが汚染され
るため、排気ガスの清浄化を図ることの必要性が強調さ
れており、その対策を図るために各種の研究が進められ
ている。

【０００３】２サイクル機関の吹抜けを防ぐ１つの方法
として、機関のシリンダにインジェクタ（燃料噴射弁）
を取り付けて該シリンダ内に直接燃料を噴射する筒内噴
射が行われようとしている。この筒内噴射を行う場合に
は、排気ポートが閉じた後に燃料の噴射を行わせるか、
または噴射された燃料が排気ポートや掃気ポートに到達
しないようなタイミングで燃料を噴射させるように燃料
の噴射タイミングを設定し、所定の点火位置で点火プラ
グに火花を生じさせることにより燃料に着火して燃焼を
行わせる。

【０００４】排気ガスの清浄化を図るためには、燃料の
燃焼を完全に行わせることが必要であり、そのために
は、点火が行われる時点で燃料が十分に気化しているこ
とが必要である。

【０００５】筒内噴射を行わせる場合には、燃料が噴射
されてから点火が行われるまでの短い時間の間に燃料を
気化させる必要があるため、燃料の気化を完全に行わせ
るためには、気化を促進するための工夫が必要である。
一般に、噴射された燃料の気化を促進するためには、噴
射された燃料の粒径をできるだけ小さくすることが必要
であり、そのためには、例えば燃料ポンプからインジェ
クタに与えられる燃料の圧力を高くすることが有効であ
るとされている。

【０００６】しかしながら、燃料の気化を促進するため
にいかなる工夫をしても、実際には、理想どおりに行か
ないことが多く、特に機関の高速回転時には、燃料の噴
射が行われてから点火が行われるまでの時間が極めて短
くなるため、噴射された燃料を十分に気化させることが
困難になることが多い。

【０００７】燃料の気化が十分に行われない状態で点火
が行われると、燃料が完全に燃焼しないために煤が生
じ、点火プラグの電極部にカーボンが付着する。点火プ
ラグの電極部にカーボンが付着すると、非接地側電極と
接地側電極との間の絶縁耐力が低下するため、点火プラ
グに点火用の電圧が印加された際にリーク電流が流れて
電極間に印加される電圧が低下し、火花の発生に失敗す
ることがある。カーボンが付着した点火プラグを正常な
状態に回復させるためには、点火装置から点火プラグに
大きな電流を流して、点火プラグの電極部に付着したカ
ーボンを焼き切ることが必要である。

【０００８】また筒内噴射を行わせて排気ガスの浄化を
図るには、混合気の濃度を薄くして（希薄混合気とし
て）燃焼を行わせる必要がある。希薄混合気の燃焼を完
全に行わせるためには、点火動作時に発生させる火花放
電の持続時間を十分に長くする必要がある。火花放電の
持続時間を長くすると、混合気の燃焼により生じる火炎
核の中心部にエネルギを注入して、火炎核が冷えるのを
防ぐことができるため、希薄混合気でも適正な燃焼を行
わせることが可能になる。

【０００９】従って、筒内噴射を行わせる内燃機関を点
火装置は、上記２つの要求を満たすために、点火プラグ
に十分に大きな電流を流すことができ、しかも放電持続
時間を十分に長くすることができるものであることが望
ましい。

【００１０】内燃機関用の点火装置としては、点火コイ
ルの一次側に設けた点火エネルギ蓄積用コンデンサに蓄
積しておいた電荷を点火位置で点火コイルの一次コイル
を通して放電させることにより点火コイルの二次コイル
に点火用の高電圧を発生させるコンデンサ放電式の点火
装置と、点火コイルの一次コイルまたは該一次コイルに
対して並列に接続した点火電源コイルに流しておいた電
流を点火位置で遮断することにより点火コイルの二次コ
イルに点火用の高電圧を発生させる電流遮断形の点火装
置とが知られている。

【００１１】これらのうち、コンデンサ放電式の点火装
置は、点火コイルの二次コイルから点火プラグに流すこ
とができる電流を多くとることができるが、放電持続時
間が短いという問題を有している。これに対し、電流遮
断形の点火装置は、放電持続時間を長くすることができ
るが、点火コイルの二次コイルから点火プラグに流す電
流を大きくすることができないという問題がある。

【００１２】そこで、バッテリの出力電圧を１０００
［Ｖ］ないし１５００［Ｖ］まで昇圧するＤＣ−ＤＣコ
ンバータをコンデンサ放電式の点火装置の電源として用
いて、該コンバータの出力電圧により点火エネルギ蓄積
用コンデンサを充電するとともに、該コンバータの出力
電圧を点火コイルの二次出力電圧に重畳することによ
り、放電の持続時間を長くするようにした重ね放電式の
コンデンサ放電式内燃機関点火装置が提案された。

【００１３】この点火装置によれば、点火コイルの二次
誘起電圧をトリガ電圧として点火プラグに火花を生じさ
せた後、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により点火プ
ラグの放電間隙にエネルギを供給して放電電流を流し続
けることができるため、火花放電の持続時間を長くする
ことができ、希薄混合気の燃焼を良好に行わせることが
できる。また点火プラグの電極にカーボンが付着して電
極間にリーク電流が流れる状態になった場合には、ＤＣ
−ＤＣコンバータから点火プラグの電極間を通して大き
なリーク電流を流して電極に付着したカーボンを焼き切
ることができるため、点火プラグを正常な常態に回復さ
せることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】コンデンサ放電式の点
火装置の二次コイルの誘起電圧にＤＣ−ＤＣコンバータ
の出力電圧を重畳して重ね放電を行わせるようにした従
来の内燃機関点火装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出
力インピーダンスを小さく設定すると、ＤＣ−ＤＣコン
バータから点火プラグに流れる放電電流が何時までも減
衰しないため、点火火花を消滅させることができなくな
る。適当な時期に点火火花を消滅させるためには、ＤＣ
−ＤＣコンバータの出力インピーダンスを大きくするこ
とにより、該コンバータから点火プラグに放電電流が流
れたときにコンバータの出力インピーダンスにより生じ
る電圧降下を大きくして、放電電流を抑制する必要があ
る。ところが、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力インピーダ
ンスを大きくすると、該コンバータにより点火コイルの
一次側に設けられている点火エネルギ蓄積用コンデンサ
を充電する際に時間がかかるようになるため、特に機関
の高速回転時に点火エネルギ蓄積用コンデンサの充電電
圧が不足して、点火性能が低下するという問題が生じ
る。

【００１５】また上記の点火装置では、バッテリを電源
として用いることになるが、点火装置の電源としてバッ
テリを用いると、バッテリが過放電状態になったときに
機関を運転することができなくなるという問題が生じ
る。特に船外機やスノーモビルなどに用いる内燃機関の
場合には、機関を運転することができなくなると、乗員
が遭難するおそれがあるため、バッテリを電源とした点
火装置を用いることは好ましくない。

【００１６】本発明の目的は、高速時の点火性能を低下
させることなく、点火動作時に重ね放電を行わせて、放
電の持続時間を長くすることができるようにしたコンデ
ンサ放電式の内燃機関点火装置を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、点火プラグの電極に
カーボンが付着してリーク電流が流れる状態になったと
きに、点火プラグの電極間を通して大きな電流を流して
カーボンを焼き切ることにより、点火プラグを正常な常
態に回復させることができるようにした内燃機関点火装
置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関と同
期回転するように設けられた磁石発電機と、点火コイル
と、該点火コイルの一次側に設けられて磁石発電機内に
設けられたエキサイタコイルの出力電圧で一方の極性に
充電される点火エネルギ−蓄積用コンデンサと、点火信
号が与えられた時に導通して点火エネルギー蓄積用コン
デンサに蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを通
して放電させるように設けられた放電用スイッチと、内
燃機関の点火位置で放電用スイッチに点火信号を与える
点火位置制御手段とを備えて、点火エネルギ蓄積用コン
デンサに蓄積された電荷の放電により点火コイルの二次
コイルに点火用高電圧を誘起させるようにしたコンデン
サ放電式の内燃機関点火装置に係わるものである。

【００１９】本発明においては、磁石発電機内にエキサ
イタコイルと別個に重ね放電用発電コイルを設け、この
重ね放電用発電コイルの出力電圧と点火用高電圧とを同
じ極性で重畳した電圧を点火装置の出力電圧として出力
するように、上記重ね放電用発電コイルと点火コイルの
二次コイルとを接続するようにした。

【００２０】上記のように、重ね放電用発電コイルの出
力電圧を点火コイルの二次コイルの出力電圧に重畳する
には、点火エネルギ蓄積用コンデンサの放電開始時に点
火コイルの二次コイルに誘起する点火用高電圧の極性と
同じ極性の電圧を発生するように重ね放電用発電コイル
を設けて、該重ね放電用発電コイルを点火コイルの二次
コイルに直列に接続すればよい。

【００２１】本発明を実施するに際しては、重ね放電用
発電コイルが、点火コイルの二次コイルに誘起した点火
用高電圧をトリガ電圧として点火プラグの放電間隙に生
じさせた火花放電を持続させるために必要な電圧値以上
の電圧を、少なくとも希薄混合気を良好に燃焼させるた
めに必要な時間だけ発生するように、該重ね放電用発電
コイルの巻数と該発電コイルを設ける磁石発電機の極数
とを設定しておく。

【００２２】上記の点火装置において、点火位置で点火
信号が与えられると、放電用スイッチが導通するため、
点火エネルギ蓄積用コンデンサの電荷が放電用スイッチ
と点火コイルの一次コイルとを通して放電し、点火コイ
ルの二次コイルに点火用高電圧が誘起する。この高電圧
は、磁石発電機内に設けた重ね放電用発電コイルの出力
電圧に同じ極性で重畳されて点火プラグに印加される。
このとき点火プラグの放電間隙では、点火用高電圧をト
リガ電圧として火花放電が生じる。一旦点火プラグに火
花放電が生じると、該点火プラグの放電間隙のインピー
ダンスが低下するため、重ね放電用発電コイルから点火
プラグの放電間隙を通して大きな電流が流れ、該放電間
隙にエネルギが補給される。従って、点火用高電圧が消
滅した後も点火プラグの放電間隙に放電電流が流れ続
け、火花放電が持続させられる。重ね放電用発電コイル
の出力電圧の大きさが所定値以下になると、火花放電は
消滅する。

【００２３】上記のように、重ね放電用発電コイルの出
力電圧を、点火位置で点火コイルの二次コイルに誘起す
る点火用高電圧と同じ極性にして該点火用高電圧に重畳
するようにすると、点火プラグに生じる放電の持続時間
を長くすることができるため、希薄混合気の燃焼を良好
に行わせることができる。また点火プラグにカーボンが
付着して、点火プラグの電極間を通してリーク電流が流
れる状態になった場合には、重ね放電用発電コイルの正
負の半サイクルの出力で点火プラグの電極間を通して大
きな電流を流してカーボンを焼き切ることができるた
め、点火プラグの電極を正常な状態に回復させることが
できる。

【００２４】このように、本発明によれば、点火プラグ
にカーボンが付着した場合にカーボンを焼き切って点火
プラグを正常な状態に回復させることができるだけでな
く、火花放電の持続時間を長くして希薄混合気の燃焼を
も良好に行わせることができるため、着火ミスが生じる
確率を少なくして排気ガス中の有害物質を減少させるこ
とができ、排気ガスの浄化に寄与することができる。

【００２５】上記の点火装置において、点火動作時の放
電持続時間は、重ね放電用発電コイルの出力電圧の波高
値と、重ね放電用発電コイルの出力電圧の半サイクルの
期間の時間幅（磁石発電機の回転子の磁極数により決ま
る）とにより決まる。点火火花は、点火動作が行われた
後、重ね放電用発電コイルの出力電圧の極性が反転する
までの間に確実に消滅させることができる。

【００２６】また上記のようにエキサイタコイルを用い
て点火エネルギ蓄積用コンデンサを充電するようにする
と、エキサイタコイルの出力特性を適当に設定しておく
か、または低速時に高い電圧を出力する低速時用のエキ
サイタコイルと高速時に高い電圧を出力する高速時用の
エキサイタコイルとを設けて両エキサイタコイルにより
コンデンサを充電する周知の方法をとることにより、機
関の高速時にも点火エネルギ蓄積用コンデンサを十分に
高い電圧まで充電して、点火性能の低下を防ぐことがで
きる。

【００２７】上記のように構成すると、バッテリを設け
ることなく点火動作を行わせることができるため、船外
機などのように、機関の運転が不能になることが許され
ない用途に用いる内燃機関に対しても問題なく適用する
ことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図３は、本発明に係わる点火装置
が用いられる内燃機関の構成を、その周辺の機器ととも
に示したものである。同図において１は２サイクル内燃
機関で、この機関は、シリンダ１ａ及びクランクケース
１ｂと、シリンダ１ａ内に嵌合されたピストン１ｃと、
ピストン１ｃにコンロッド１ｄを介して連結されたクラ
ンク軸１ｅとを備えている。クランクケース１ｂにはリ
ードバルブ１ｆを備えた吸気ポート１ｇが設けられ、ク
ランクケース１ｂ内の空間は掃気通路１ｈを通してシリ
ンダ１ａの周壁部に開口した掃気ポート１ｉに接続され
ている。またシリンダ１ａの周壁部には、排気ポート１
ｊが設けられ、該排気ポート１ｊは排気管１ｋを通して
マフラ（消音器）１ｍに接続されている。吸気ポート１
ｇは吸気マニホールド１ｎとスロットルバルブ１ｐとエ
アフィルタ１ｑとを通して外気に連通させられている。
シリンダ１ａの頂部には点火プラグ２が取り付けられて
該点火プラグの電極部が燃焼室内に挿入されている。シ
リンダ１ａの頂部にはまた直噴式のインジェクタ３が取
り付けられ、該インジェクタから燃焼室内に直接燃料が
噴射されるようになっている。

【００２９】４は内燃機関１により駆動される磁石発電
機（マグネト）で、図示の磁石発電機は、８極の磁石回
転子４Ａと、８極の固定子４Ｂとを備えている。磁石回
転子４Ａは、鉄などの強磁性材料によりカップ状に形成
された回転子ヨーク４０１の周壁部の内周に永久磁石４
０２を取り付けて、該永久磁石を着磁することにより８
極の磁石界磁を構成したもので、この回転子はクランク
軸１ｅに取り付けられている。固定子４Ｂは、環状の継
鉄部から８個の突極部を放射状に突出させた星形環状鉄
心の８個の突極部にそれぞれ発電コイルＷ1 〜Ｗ8 を巻
いたものである。この固定子は、機関のクランクケース
などに設けられた固定子取付け部に固定され、発電コイ
ルＷ1 〜Ｗ8 がそれぞれ巻かれた突極部の先端の磁極部
が磁石回転子４Ａの磁極部に対向させられている。この
例では、発電コイルＷ1 が点火装置を駆動するエキサイ
タコイルとして用いられ、発電コイルＷ2 がインジェク
タの駆動電源として用いられる。また発電コイルＷ3 が
点火装置の出力電圧に重畳する電圧を発生する重ね放電
用発電コイルとして用いられ、発電コイルＷ8 が後記す
る制御ユニットに電源を供給する電源コイルとして用い
られる。また他の発電コイルＷ4 〜Ｗ7 は、ランプ負荷
などの他の一般負荷を駆動するために用いられる。

【００３０】回転子ヨーク４０１の外周には内燃機関始
動用電動機により駆動されるピニオンギアが噛み合わさ
れるリングギア４０３が取り付けられ、始動用電動機の
回転がピニオンギア（図示せず。）とリングギア４０３
とを介してクランク軸に伝達されて機関の始動操作が行
われるようになっている。

【００３１】回転子ヨーク４０１の外周には、該回転子
の回転方向に伸びる円弧状の突起または凹部からなるリ
ラクタが設けられ、該リラクタが設けられた回転子ヨー
クの外周部に信号発電子５が対向させられている。また
リングギア４０３は鉄などの強磁性材料からなってい
て、該リングギア４０３の外周の歯に、信号発電子６が
対向させられている。

【００３２】信号発電子５は、回転子ヨークの外周に対
向する磁極部を先端に有する鉄心に巻回された信号コイ
ルと、該鉄心に磁気結合された永久磁石とを有する周知
のもので、回転子ヨーク４０１の外周に形成されたリラ
クタが鉄心の磁極部に対向し始める際及び該対向を終了
する際にそれぞれ鉄心中で生じる磁束の変化により、信
号コイルに極性が異なる第１のパルス信号及び第２のパ
ルス信号を誘起させる。この信号発電子５は、内燃機関
のピストンが上死点に達したときのクランク軸１ｅの回
転角度位置よりも位相が進んだ位置に設定された第１の
基準位置で第１のパルス信号Ｖp1を発生し、該第１の基
準位置よりも遅れ、上死点よりは僅かに進んだ位置に設
定された第２の基準位置で第１のパルス信号と極性が異
なる第２のパルス信号Ｖp2を発生するように設けられて
いる。信号発電子５が第１のパルス信号を発生する第１
の基準位置は、点火位置の最大進角位置または該最大進
角位置よりも更に進角した位置に設定されている。信号
発電子５が発生する第１及び第２のパルス信号Ｖp1及び
Ｖp2は、内燃機関の回転角度位置情報及び回転速度情報
を得るための信号として用いられる。

【００３３】また信号発電子６は、リングギア４０３の
歯に対向する磁極部を先端に有する鉄心に巻回された信
号コイルと、該鉄心に磁気結合された永久磁石とを有し
ていて、リングギア４０３の各歯が磁極部に対向し始め
る際及び該対向を終了する際に、それぞれ鉄心中で生じ
る磁束の変化により信号コイルに極性が異なるパルス信
号を発生する。この信号発電子６が発生する一方の極性
のパルス信号Ｖｓは、クランク軸１ｅがリングギア４０
３の歯のピッチに相当する微小角度回転するごとに発生
する信号となる。このパルス信号Ｖｓはクランク軸の回
転角度を検出する回転角度検出パルスとして用いられ
る。この例では、信号発電子６とリングギア４０３とに
より、機関のクランク軸が微小回転角度回転するごとに
回転角度検出パルスを発生するエンコーダが構成されて
いる。

【００３４】７は内燃機関を制御する制御ユニットで、
この制御ユニットには、磁石発電機の発電コイルＷ1 ，
Ｗ2 ，Ｗ3 及びＷ8 の出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 及びＶ
8 と、スロットルバルブ１ｐの開度を検出するスロット
ルセンサ８の出力Ｖthと、エアフィルタの吸入口の所で
吸気温度を検出する吸気温度センサ９の出力Ｖt と、機
関の温度を検出する機関温度センサ１０の出力Ｖetと、
大気圧を検出する大気圧センサ１１の出力Ｖatと、信号
発電子５が出力するパルス信号Ｖp1及びＶp2と、信号発
電子６が出力する回転角度検出パルスＶｓとが入力され
ている。

【００３５】制御ユニット７は、点火回路７Ａと、イン
ジェクタ駆動回路７Ｂと、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ，タ
イマ等を有するマイクロコンピュータ７Ｃと、発電コイ
ルＷ8 の出力電圧Ｖ8 を入力としてマイクロコンピュー
タ７Ｃを駆動する直流電圧を出力する制御電源回路７Ｄ
と、発電コイルＷ2 の出力を入力としてインジェクタ駆
動回路７Ｂを駆動する直流電圧を発生する電源回路７Ｅ
とを備えている。

【００３６】点火回路７Ａは、点火コイル１２とともに
内燃機関点火装置を構成する。点火回路７Ａは、点火コ
イル１２の一次側に設けられて、磁石発電機４の発電コ
イル（エキサイタコイル）Ｗ1 の出力により一方の極性
に充電される点火エネルギ蓄積用コンデンサと、点火信
号Ｖi が与えられたときに該コンデンサの電荷を点火コ
イル１２の一次コイルに放電させる放電用スイッチとを
備えたもので、点火エネルギ蓄積用コンデンサの放電に
より点火コイル１２の二次コイルに点火用の高電圧Ｖh
を誘起させる。点火コイル１２の二次コイルに誘起した
高電圧Ｖh は、磁石発電機４内に設けられた重ね放電用
発電コイルＷ3 の出力電圧Ｖ3 に重畳されて点火プラグ
２に印加される。

【００３７】インジェクタ３に燃料を供給するため、内
燃機関のクランク軸１ｅによりカム機構等を介して駆動
される燃料ポンプ１３が設けられている。燃料ポンプ１
３は、燃料タンク１４内の燃料を配管１５を通してイン
ジェクタ３に供給する。燃料ポンプ１３から配管１５を
通してインジェクタに与えられる燃料の圧力を一定に保
つため、配管１５の途中に圧力調整器１６の入口側のポ
ート１６ａが接続され、圧力調整器１６の出口側のポー
ト１６ｂは燃料タンク１４に接続されている。圧力調整
器１６は入口側のポート１６ａ内の圧力が設定値を超え
たときに開くバルブを備えていて、配管１５を通してイ
ンジェクタ３に供給される燃料の圧力が設定値を超えた
ときに配管１５を流れる燃料の一部を燃料タンク１４に
戻すことにより、インジェクタ３に供給される燃料の圧
力を一定に保つ。図示のように、インジェクタ３により
シリンダ１ａ内に直接燃料を噴射する場合には、インジ
ェクタ３からシリンダ１ａ内に噴射される燃料の粒径を
できるだけ小さくするため、インジェクタ３に供給され
る燃料の圧力を高め（例えば５０Ｋｇ／ｃｍ² ）に設定
する。

【００３８】インジェクタ３は、ニードルバルブなどか
らなる燃料噴射バルブと、該バルブを操作する電磁石と
を備えていて、該電磁石には、制御ユニット７のインジ
ェクタ駆動回路７Ｂから矩形波状のインジェクタ駆動電
圧Ｖd が与えられる。インジエクタ３は、制御ユニット
７から与えられる駆動電圧Ｖd がしきい値レベルに達し
た時にそのバルブを開いて燃料を噴射し、該駆動電圧が
しきい値以下になった時にバルブを閉じて燃料の噴射を
停止する。インジェクタ３が燃料を噴射する時間（噴射
時間）は駆動電圧Ｖd の時間幅により決まり、該噴射時
間と燃料ポンプ１３から供給される燃料の圧力とにより
燃料の噴射量が決まる。インジェクタに供給される燃料
の圧力は一定に保たれているため、燃料の噴射量は駆動
電圧Ｖdの時間幅により制御することができる。

【００３９】制御ユニット７に設けられたマイクロコン
ピュータ７Ｄは、ＲＯＭに記憶された所定のプログラム
を実行することにより、インジェクタ３が燃料の噴射を
開始する噴射開始位置と噴射時間とを制御するインジェ
クタ制御手段と、内燃機関の点火位置を制御する点火位
置制御手段とを実現する。

【００４０】インジェクタ制御手段は、例えば、スロッ
トルセンサ８から得られるスロットルバルブ開度検出信
号Ｖthと、吸気温度センサ９から得られる吸気温度検出
信号Ｖt と、機関温度センサ１０から得られる機関温度
検出信号Ｖetと、大気圧センサ１１から得られる大気圧
検出信号Ｖatとを用いて、スロットルバルブ開度検出信
号Ｖthにより検出されたスロットルバルブ開度に相当す
る吸気量に対して所定の空燃比を得るために必要な噴射
時間を演算する噴射時間演算手段と、内燃機関の点火位
置よりも進んだ適当な位置を噴射開始位置として演算す
る噴射開始位置演算手段と、機関の一定の回転角度位置
が検出された時、例えば、信号発電子５が上死点よりも
僅かに進んだ第２の基準位置で第２のパルス信号Ｖp2を
発生したことが検出された時に、信号発電子６が発生す
る回転角度検出パルスＶｓを計数することにより機関の
回転角度を検出して、演算された噴射開始位置が検出さ
れた時に、演算された噴射時間を与える時間幅の矩形波
状の駆動指令信号Ｖj をインジェクタ駆動回路７Ｂに与
える駆動指令信号発生手段とにより構成される。インジ
ェクタ駆動回路７Ｂは、ＣＰＵから駆動指令信号Ｖj が
与えられている間インジェクタ３に駆動電圧Ｖd を与え
て燃料の噴射を行わせる。

【００４１】燃料の噴射開始位置は、点火位置よりも位
相が進んだ回転角度位置で、かつ噴射された燃料が掃気
ポート１ｉ及び排気ポート１ｊに流入するおそれがない
回転角度位置（好ましくはピストン１ｃが掃気ポート１
ｉ及び排気ポート１ｊを閉じる位置よりも遅れ、点火位
置よりは進んだ回転角度位置）に設定する。

【００４２】なお上記のように、燃料の噴射開始位置を
演算により決める代りに、インジェクタ３から燃料を噴
射しても掃気ポート及び排気ポートに燃料が到達するこ
とがない回転角度位置を第１の基準位置として、該第１
の基準位置で信号発電子５が第１のパルス信号を発生す
るようにしておき、該第１のパルス信号が発生したこと
が検出された時に燃料の噴射を開始させるようにしても
よい。

【００４３】点火位置制御手段は、例えば、信号発電子
５が発生する第１のパルス信号Ｖp1と第２のパルス信号
Ｖp2との発生間隔から機関の回転速度を演算する回転速
度演算手段と、回転速度演算手段により演算された回転
速度における点火位置をＲＯＭに記憶されたマップまた
は演算式を用いて演算する点火位置演算手段と、信号発
電子５が第１の基準位置で第１のパルス信号Ｖp1を発生
した時に演算された点火位置の計測を開始して、演算さ
れた点火位置が計測された時に点火回路７Ｄに点火信号
を与える点火信号発生手段とにより構成される。

【００４４】点火位置演算手段は、例えば内燃機関が第
１の基準位置から点火位置まで回転する間にマイクロコ
ンピュータ内に設けられたタイマに計数させるクロック
パルスの計数値の形で点火位置を演算する。点火信号発
生手段は、第１のパルス信号Ｖp1が発生した時にタイマ
に点火位置を与える計数値をセットし、該タイマがセッ
トされた計数値の計数を完了した時に点火信号Ｖi を発
生させる。点火回路７Ａは、点火信号Ｖi が与えられた
時に点火エネルギ蓄積用コンデンサを放電させて点火コ
イル１２の二次コイルに点火用の高電圧Ｖh を誘起させ
る。この高電圧は、重ね放電用発電コイルＷ3 の出力電
圧Ｖ3 に重畳されて点火プラグ２に印加される。これに
より、点火プラグ２で火花放電が発生し、機関が点火さ
れる。

【００４５】上記点火位置制御手段により、内燃機関１
の点火位置が、回転速度に対して最適の位置になるよう
に制御される。

【００４６】なお上記のように機関が微小角度回転する
ごとに回転角度検出パルスＶｓを発生するエンコーダが
設けられている場合には、第１の基準位置から該回転角
度検出パルスＶｓを計数することにより点火位置を計測
するように、上記点火位置演算手段及び点火信号発生手
段を構成することもできる。

【００４７】本発明に係わる内燃機関点火装置の具体的
な構成例を図１に示した。図１に示した例では、点火コ
イル１２の一次コイル１２ａの一端と接地間に点火エネ
ルギ蓄積用コンデンサＣ1 が接続され、一次コイル１２
ａの他端と接地間に、放電用スイッチを構成するサイリ
スタＴh のアノードカソード間回路が、カソードを接地
側に向けた状態で接続されている。磁石発電機４内に設
けられたエキサイタコイルＷ1 の一端は接地され、該エ
キサイタコイルの非接地側端子がアノードを該エキサイ
タコイル側に向けたダイオードＤ1 を通してコンデンサ
Ｃ1 と一次コイル１２ａとの接続点に接続されている。
点火コイルの一次コイル１２ａの両端には、サイリスタ
Ｔｈのアノード側にアノードを向けたダイオードＤ2 が
接続され、該ダイオードＤ1 を通してエキサイタコイル
Ｗ1 の非接地側端子に接続されている。コンデンサＣ1
とサイリスタ（放電用スイッチ）Ｔh とダイオードＤ1
及びＤ2 とにより、点火回路７Ａが構成されている。

【００４８】点火コイル１２の二次コイル１２ｂの一端
は高圧コードを通して点火プラグ２の非接地側端子に接
続され、二次コイル１２ｂの他端は重ね放電用発電コイ
ルＷ3 の一端に接続されている。重ね放電用発電コイル
Ｗ3 の他端は接地され、二次コイル１２ｂと重ね放電用
発電コイルＷ3 とが直列に接続されている。重ね放電用
発電コイルＷ3 は、点火エネルギ蓄積用コンデンサＣ1
の放電開始時に、点火コイル１２の二次コイル１２ｂに
誘起する高電圧Ｖh の極性と同じ極性の電圧を発生する
ように設けられている。図示の例では、コンデンサＣ1
の電荷が点火コイルの一次コイルを通して放電した際
に、点火コイルの二次コイル１２ｂに誘起する高電圧Ｖ
h が、点火プラグ２の非接地側端子を接地側端子に対し
て負電位とする極性になるように、二次コイル１２ｂが
設けられている。重ね放電用発電コイルＷ3 は、コンデ
ンサＣ1 の放電により二次コイル１２ｂに高電圧Ｖh が
誘起したときに、重ね放電用発電コイルＷ3 が出力する
交流電圧が負の半サイクルの期間のピーク付近にあるよ
うに、二次コイル１２ｂの誘起電圧Ｖh の極性と重ね放
電用発電コイルＷ3 の出力の位相とを合わせた状態で、
重ね放電用発電コイルＷ3 と二次コイル１２ｂとが直列
に接続されている。

【００４９】重ね放電用発電コイルＷ3 は十分に大きな
巻数を有していて、点火用高電圧Ｖh をトリガとして点
火プラグ２に生じた火花放電を持続させるために必要な
電圧（例えば１０００〜１５００［Ｖ］）を所定の期間
出力するように設けられている。

【００５０】図１に示した点火装置においては、磁石発
電機４が８極に構成されているため、エキサイタコイル
Ｗ1 は、図２（Ａ）に鎖線で示したように、機関が１回
転する間に４サイクルの交流電圧Ｖ1 を出力する。エキ
サイタコイルＷ1 の各正の半サイクルの出力電圧によ
り、ダイオードＤ1 を通してコンデンサＣ1 が図示の極
性に充電され、該コンデンサＣ1 の両端の電圧Ｖc は図
２（Ｂ）に示すように上昇していく。図２（Ｃ）に示し
たように、内燃機関の点火位置θi においてサイリスタ
Ｔh のゲートに点火信号Ｖi が与えられると、該サイリ
スタＴh が導通するため、コンデンサＣ1 の電荷がサイ
リスタＴh と点火コイルの一次コイル１２ａとを通して
放電する。この放電により点火コイル１２の二次コイル
１２ｂに点火用高電圧Ｖh が誘起する。この時重ね放電
用発電コイルＷ3 の出力電圧Ｖ3 は負の半サイクルの期
間にあるため、該負の半サイクルの電圧と点火用高電圧
Ｖhとを重畳した電圧Ｖh ＋Ｖ3 が点火プラグ２に印加
される。点火用高電圧Ｖh が発生すると、点火プラグ２
の電極間のギャップで火花放電が生じ、図２（Ｄ）に示
すように放電電流ｉ2 が流れる。点火プラグに一旦放電
が生じると、点火プラグの電極間のインピーダンスが低
下し、発電コイルＷ3 から該電極間を通して大きな電流
が流れる。これにより点火プラグの電極間にエネルギが
補給されるため、点火用高電圧Ｖh が消滅した後も放電
電流が流れ続ける。放電電流ｉ2 は、重ね放電用発電コ
イルＷ3 の負の半サイクルの出力電圧の大きさが所定の
レベル以下になったときに消滅する。

【００５１】このように、本発明によれば、点火位置で
点火プラグに生じる放電の持続時間を長くすることがで
きるため、機関のシリンダ内の混合気が希薄混合気であ
る場合でも、その燃焼を良好に行わせることができる。

【００５２】また点火プラグ２の電極にカーボンが付着
して、該電極間でリークが生じる状態になったときに
は、重ね放電用発電コイルＷ3 の正負の半サイクルの出
力により点火プラグ２の電極間を通して大きなリーク電
流を流して電極に付着したカーボンを焼き切ることがで
きるため、点火プラグの電極を正常な状態に回復させる
ことができる。

【００５３】上記の例では、点火エネルギ蓄積用コンデ
ンサＣ1 を点火コイルの一次コイル１２ａの一端と接地
間に接続したが、点火コイルの一次側の回路の構成は上
記した例に限定されない。例えば、図１において、コン
デンサＣ1 を一次コイル１２ａの一端とダイオードＤ1
のカソードとの間に接続するとともに、一次コイル１２
ａの他端を接地し、コンデンサＣ1 とダイオードＤ1 と
の接続点と接地間にサイリスタＴh を接続するようにし
た周知の回路を用いることもできる。この場合、ダイオ
ードＤ2 はそのカソードを接地側に向けた状態で一次コ
イル１２ａに並列接続する。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、点火プ
ラグにカーボンが付着した場合にカーボンを焼き切って
点火プラグを正常な状態に回復させることができるだけ
でなく、火花放電の持続時間を長くして希薄混合気の燃
焼をも良好に行わせることができるため、着火ミスが生
じる確率を少なくして排気ガス中の有害物質を減少させ
ることができ、排気ガスの浄化を図ることができる利点
がある。

【００５５】また本発明によれば、重ね放電用発電コイ
ルの半サイクルの出力電圧が所定の大きさ以下になった
時に重ね放電の点火火花を消滅させることができるた
め、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を点火コイルの二次出
力に重畳して重ね放電を行わせる場合のように、点火火
花を消滅させることができなくなるおそれを無くすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる内燃機関点火装置の構成例を示
した回路図である。

【図２】図１の各部の電圧波形と信号波形とを示した波
形図である。

【図３】本発明に係わる内燃機関点火装置を適用する内
燃機関の構成をその周辺機器の構成とともに示した構成
図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 点火プラグ ４ 磁石発電機 １２ 点火プラグ Ｗ1 エキサイタコイル Ｗ2 インジェクタ駆動用発電コイル Ｗ3 重ね放電用発電コイル Ｗ4 〜Ｗ7 発電コイル Ｗ8 制御電源用発電コイル Ｃ1 点火エネルギ蓄積用コンデンサ Ｔh サイリスタ（放電用スイッチ） Ｄ1 ダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関と同期回転するように設けられ
   た磁石発電機と、点火コイルと、該点火コイルの一次側
   に設けられて前記磁石発電機内に設けられたエキサイタ
   コイルの出力電圧で一方の極性に充電される点火エネル
   ギ−蓄積用コンデンサと、点火信号が与えられた時に導
   通して前記点火エネルギー蓄積用コンデンサに蓄積され
   た電荷を前記点火コイルの一次コイルを通して放電させ
   るように設けられた放電用スイッチと、内燃機関の点火
   位置で前記放電用スイッチに点火信号を与える点火位置
   制御手段とを備えて、前記点火エネルギ蓄積用コンデン
   サに蓄積された電荷の放電により前記点火コイルの二次
   コイルに点火用高電圧を誘起させるコンデンサ放電式の
   内燃機関点火装置において、 前記磁石発電機内に前記エキサイタコイルと別個に重ね
   放電用発電コイルが設けられ、 前記重ね放電用発電コイルの出力電圧と前記点火用高電
   圧とを同じ極性で重畳した電圧を点火装置の出力電圧と
   して出力するように前記重ね放電用発電コイルと点火コ
   イルの二次コイルとが接続されていることを特徴とする
   内燃機関点火装置。
2. 【請求項２】 内燃機関により同期回転するように設け
   られた磁石発電機と、点火コイルと、該点火コイルの一
   次側に設けられて前記磁石発電機内に設けられたエキサ
   イタコイルの出力電圧で一方の極性に充電される点火エ
   ネルギ−蓄積用コンデンサと、点火信号が与えられた時
   に導通して前記点火エネルギー蓄積用コンデンサに蓄積
   された電荷を前記点火コイルの一次コイルを通して放電
   させるように設けられた放電用スイッチと、内燃機関の
   点火位置で前記放電用スイッチに点火信号を与える点火
   位置制御手段とを備えて、前記点火エネルギ蓄積用コン
   デンサに蓄積された電荷の放電により前記点火コイルの
   二次コイルに点火用高電圧を誘起させるコンデンサ放電
   式の内燃機関点火装置において、 前記磁石発電機内に前記エキサイタコイルと別個に重ね
   放電用発電コイルが設けられて該重ね放電用発電コイル
   が前記点火コイルの二次コイルに対して直列に接続さ
   れ、 前記重ね放電用発電コイルは、前記点火エネルギ蓄積用
   コンデンサの放電開始時に前記点火コイルの二次コイル
   に誘起する点火用高電圧の極性と同じ極性の電圧を発生
   するように設けられていることを特徴とする内燃機関点
   火装置。