JPS58106175A - デイ−ゼル機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ディーゼル機関の点火装置に関する。

従来のディーゼル機関の点火装置としては、例えば特願
昭５５−５８３７７号明＋ｌ＋ｌＩｌ書にも記載されて
いるように、クランク角の７２０°信号による気筒判別
と、１８０°信号による点火信号によって、直流＋ｆ１
圧回路であるＤＣ／ＤＣコンバータで充電された高圧回
路のコンデンサの電荷を、各気筒阿にゲートオンして燃
焼室（ユ取付けた点火栓により、燃料噴射後に火花放電
させて点火するものがある。

そこで、先ずこのような従来のディーゼル機関の点火装
置を第１図によって説明する。

内燃機関１のシリンダブロック１ａには、各気筒のピス
トン２の上方に主燃焼室３があるが、この主燃焼室３に
通ずるシリン゛ダヘッド１ｂ（ｒ）渦流室４に、図示し
ない燃料噴射ポンプによって機関の回転に同期して燃料
を直接噴射供給する燃料噴射弁５と、その噴射された混
合気を着火燃焼させるための点火栓６とが設けられてい
る。

各気筒の点火栓乙には、高電圧を発生する高圧回路７の
出力が高圧線８を介して供給される。

高圧回路７は、点火時期を制御する制御回路９によって
スイッチングされ、燃料噴射のタイミングに合わせて点
火栓６に高電圧を印加する。

この高圧回路７は、点火コイル１０２点火コンデンサ１
１．ダイオード１２，１３．１次側コンデンサ１４．及
び例えば三端子サイリスタ（ＳＣＲ）等の電気的スイッ
チ素子１５からなる各気筒の点火栓用の高電圧発生回路
を備えている。

また制御回路９は、直流昇圧回路であるＤＣ／ＤＣコン
バータ１６．その出力高電圧を一定（＝保つための高電
圧制御回路１７．レギュレータ１８２発振一時停止回路
１９．各気筒用のトリガ発生器２０、及び点火時期検出
回路２１からなり、バッテリ２２からイグニッションス
イッチ２６を介してバッテリ電圧（１２Ｖ）が供給され
ている。

高圧回路７は、高エネルギ放電の点火回路であ０、ＤＣ
／ＤＣコンバータ１６によって発生する高電圧（約２Ｋ
Ｖ）によって充電された点火コンデンサ１１の電荷を、
スイッチング素子１５のターンオン（二よって、点火コ
イル１０の１次コイル及び１次側コンデンサ１４を介し
て一部放電させ、点火コイル１０の２次側コイルに高電
圧を発生させて点火栓６の火花ギャップ６ａ間に放電を
開始させ、その後コンデンサ１１の充電エイ・ルギの大
部分をその火花ギャップ６ａに放出させる。

制御回路９に内蔵する点火時期検出回路２１は、例えば
リングカウンタ、シフトレジスタ等を用いて構成されて
おり、点火信号発生器２４によって発生される点火信号
Ａ及び気筒判別のための基準信号Ｂを入力して、各気筒
毎の点火時期に応じた出力信号Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆを出力す
る。

点火信号発生器２４は、クランクプーリ２５がらコグベ
ルト２６によって駆動されるインジェクションポンププ
ーリ２７に取付けたマグネットピックアップ２８．２９
からなり、燃料の噴射タイミングに同期して、例えば４
気筒の場合には、ピックアップ２８からクランクプーリ
２５の１８０°回転毎に点火信号Ａを、ピックアップ２
９からクランクプーリ２５の７２０°回転（２回転）毎
に基準信号Ｂを発生する。

この基準信号Ｂは、点火時期検出回路２１中の第１〜第
４気筒の点火順序を決めるシフトレジスタ等のリセット
信号となる。　そして、点火信号Ａはそのシフトレジス
タ等によって分配され、各気筒用のトリガ発生回路２０
によって、高圧回路７の各気筒毎の高電圧発生回路の各
スイッチング素子１５をターンオンさせるゲート信号Ｃ
Ｉ　、　Ｄ／。

Ｅ’、Ｆ’　を順次発生する。

なお、スイッチング素子１５のターンオン後に、ターン
オフしてもとの状態に戻すため、点火時期検出回路２１
に入力した基準信号Ａを若干遅らせて、ターンオフ指令
信号Ｇとして発振一時停止回路１９に入力し、その出力
信号Ｈ（二よってＤＣ／ＤＣコンバータ１６の１次側発
振部の発振を停止させ、点火コンデンサ１１への充電を
順次中断させて各スイッチング素子１５を次々にターン
オフさせる。

しかしながら、このような従来のディーゼル機関の点火
装置にあっては、燃料噴射と点火のタイミングの設定が
困難であった。　すなわち、燃料噴射時の噴霧が点火栓
の電極間ギャップに到達していて、しかも着火の適正混
合気に形成されていなければ、点火しても着火しない。

そこで、エンジンの回転数の変化（＝対応して、その都
度適正点火時期を見出して燃料噴射と点火のタイミング
をとるために、非常に大がかりな点火進角制御装置を必
要とするという問題点があった。

この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、燃料噴
射弁に圧電素子を内蔵し、この圧電素子を燃料噴射時Ｃ
二おける噴射ばねの反力によって圧縮することにより、
点火栓の電極間破壊電圧を発生させると共に、直流昇圧
回路の出力側（二点大検と直列にコイルを介挿して、圧
電素子に発生した破壊電圧によって点火栓に火花放電を
起こさせた後、直流昇圧回路の出力側のコンデンサ（二
蓄えられた電荷エネルギを、上記コイルを介して点火栓
に注人し、その点火栓の電極間ギャップに噴霧が到達す
るまでの期間より長い時間放電を持続させるようにして
、点火進角制御装置を不要にしたディーゼル機関の点火
装置を提供するものである。

以下、添付図面の第２図乃至第４図を参照して、この発
明の詳細な説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す構成図であって、
第１図と同一部分には同一符号を付し、それらの説明を
省略する。　またこの図では、シリンダヘッド１しは多
数のうちの１気筒分だけを示し、その他の気筒は燃料噴
射のタイミングが異なるだけで全く同じなので、図示を
省略しである。

燃料噴射弁５には、その噴射はね５０の座に弁棒５１を
設け、圧電素子５２をその周囲の絶縁体５６を介してホ
ルダ５４によって保持し、予圧ねじ５５で圧電素子５２
の一端を押し、その他端が弁棒５１に適切な圧力で圧接
するように収納しである。

燃料噴射時における燃圧によって弁棒５１が噴射ばね５
０を圧縮しながら押し下げられ、ノズル弁が開くときに
、噴射はね５０の反力によって弁棒５１が急速に押し戻
され、この弁棒５１に押されて圧電素子５２が高電圧（
１５〜２５ＫＶ）を発生する。

この高電圧を抵抗入りの高圧線５６及び同じく抵抗入り
のハイテンションコード５７を介して点火栓６に伝え、
点火栓６の正負電極間ギャップを破壊して火花放電を起
こさせる。

一方、直流昇圧回路であるＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ３
０は、バッテリ２２からスイッチ２６を介して直流１２
Ｖを供給される１次側にトランジスタＱｔ。

Ｑ２その他からなる発振回路をもち、昇圧トランスＴ１
によって昇圧された２次側の交番電圧を、ダイオードＤ
ｉ　、Ｄ２で整流して出力側のコンデンサＣＩ、Ｃ’２
を充電して約−２ＫＶの直流電圧を発生させるようにな
っており、さらにこの出力側（ニコイルＬを点火栓６と
直列に介挿されるように内蔵している。

したがって、前述のように点火プラグ５の電極間ギャッ
プに火花放電が生じてイオンが満ちた状態になると、コ
ンデンサＣＩ、Ｃ２に蓄えられた電荷エイ・ルギがコイ
ルＬ及びダイオード５８．）ハイテンションコード５７
を経て、点火栓６のギャップ間にある時間経過を伴って
放電してエネルギを注入する。　この放電時間の長さは
、コイルＬのインダクタンス成分の大小によって変化す
る。

燃料噴射と同時に圧電素子５２によって高電圧が発生す
るが、この時には、噴霧は点火栓６の電極ギャップに到
達していない。　しかし、点火栓６の枚重がコイルＬの
インダクタンス成分によって遅延され、このインダクタ
ンス成分の設定によって長放電期間を得ることができる
ので、燃料が点火栓６の電極間ギャップ（＝到達するま
での時間より長く放電を持続させることができる。

なお、コイルＬを１）Ｃ／ＤＣコンバータに内蔵させた
例を示したが、これをＩ）Ｃ／ＤＣコンバータの外部に
設けるようにしてもよい。

第６図は、この発明による点火のタイムチャートであっ
て、４気筒エンジンにおける噴射気筒順序＃１→Ｉ＃３
→＃４→＃２の揚台の噴射リフトと点火電圧の関係を示
す。

図中、Ｖｓは圧電素子５２による高電圧すな））チ破壊
電圧、Ｖｃ　ハＤＣ／ＤＣ：Ｉ７　ｔＺ　−夕Ｓ　Ｏの
２次電圧、ＴｄはコイルＬのインダクタンス成分（二比
例する持続放電期間である。　また斜線）・ツチ部はＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ６０から注入される点火エネルギ量
を表わしている。

第４図は、注入点火エネルギの特性図であって、エンジ
ン回転数ｎｅ（ｒｐｍ）に応じて低下して行く様子を示
している。　図中、右傾斜線を施したへの部分は圧電素
子５２による点火エネルギを示し、左傾斜線を施したＢ
の部分はＤＣ／ＤＣコンノ（−夕６０による長放電期間
中（二注入される点火エネ亡ギを示す。

一般に、ディーゼル機関の低温始動時には、高エネルギ
で点火すると着火が良く、完爆時間も短い。　またＤＣ
／ＤＣコンバータ３０の発振特性によるコンデンサＣＩ
、Ｃ２の充電能力により、エンジン回転数が上昇すると
点火エネルギは低ドする。

しかしながら、この発明による点火装置では、点火がビ
・要な回転数例えば２５００　ｒｐｍまで長放電期間ζ
二よる着火効果を保つことができるので充分である。

以旧説明してきたように、この発明によれば、燃料噴射
のための燃圧を利用して、圧電素子に！つで点火栓の破
壊電圧を発生し、これに続いてＤＣ／ＤＣコンバータに
よって長放電の点火エイ・ルギな注入し、さらにＤＣ／
ＤＣコンバータの出力側に介挿したコイルのインダクタ
ンス成分の設定によって長放電期間を充分にとるように
したため、点火時期の設定に精度を要さず、しがもエン
ジン回転数のヒ昇及び負荷の変化による噴射時期の変化
に対応した長期間の放電で噴霧をキャッチして点火を確
実Ｃ１行うことができ、しかも複雑な進角装置を用いる
必要がない。

さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータの能力ヲ変え、コイルの
インダクタンス成分を変えることにより、始動を含む低
同転域の点火エイ・ルギの増減を容易（＝行うことがで
き、また圧電素子、ＤＣ／ＤＣコンバータのコストは安
いため、従来の点火装置よりもコストを大幅に引下げる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のディーゼル機関の点火装置の例を示す
構成図、 第２図は、この発明の一実旌例を示す構成図。 第３図は、この発明の実旌例（二よる噴射リフトと点火
電圧との関係を示すタイムチャート、第４図は、この発
明の実旌例における注入点火エネルギの特性図である。 １ト・・・シリンダヘッド　２・・・ピストン３・・・
主燃焼室　　　　４・・・渦流室（副室）５・・・燃料
噴射弁　　　６・・・点火栓３０・・・ＤＣ／ＤＣコン
バータ（直流昇圧回路）５２・・・圧電素子　　　Ｃ１
，Ｃ２・・・コンデンサＬ・・・コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　出力側にコンデンサを有する直流昇圧回路なＩｌｌ
   いて点火を行うディーゼル機関において、燃料噴射弁に
   原電素子を内蔵し、燃料噴射時における噴射ばねの反力
   による圧縮ルら：力によって前記圧電素−ｒ−に点火栓
   の電極間破壊電工を発生させると共に、前記直流昇圧回
   路の出力側に点火栓と直列にコイルを介挿し、前記破壊
   電圧による火花放電を起こした点火栓に、前記直流昇圧
   回路のコンデンサに蓄えられた電荷エイ・ルギな前記コ
   イルを介して住人するようにしたことを特徴とするディ
   ーゼル機関の点火装置。 ２　前記コイルのインダクタシスが、燃料噴射弁の先端
   ノズルから噴出された燃料が燃焼室に取付けた点火栓の
   電極間ギャップに到達するまでの時間より長く前記コン
   デンサに蓄えられた電荷エイ・ルギによる放電を持続さ
   せるように設定されてし・る特許請求の範囲第１項記載
   のディーゼル機関の点火装置。