JPS58167883A - デイ−ゼルエンジンの始動用プラズマ点火装置 - 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エンジンの始動用プラズマ点火装
置に関し、より詳細には、渦流室や予燃焼室などの副室
を有するディーゼルエンジンにおいて、従来始動用とし
て用いられていた抵抗赤熱型のグロープラグ５代えて、
大きな電気エネルギをプラズマ状に放電させるプラズマ
点火プラグを用いて始動を行うプラズマ点火装置に関す
る。

従来の副室式ディーゼルエンジン、例えば渦流室式ディ
ーゼルエンジンの始動装置としては、第１図に示すよう
な抵抗赤熱型のグロープラグを用いたものが一般的であ
る。すなわち、第１図において、１はシリンダブロック
、２はピストン、３は主燃焼室、４はシリンダヘッド、
５゛は吸気パルプ、６はシリンダへラド４に形成された
渦流室、７は燃料噴射弁、モして８ａは電流を通じた時
に赤熱する抵抗赤熱型のグロープラグで、渦流室６に装
着される。

このグロープラグ８ａは、第２図に示す点火装置により
作動されるが、第２図において、９は運転、始動の各端
子間で切換え操作される。１１はスタータスイッチ１０
が予熱位置にある時に点灯して、これを表示するパイロ
ットランプ、８ａ〜８ｄは各気筒の渦流室６に装着され
るグロープラグで、スタータスイッチ１ｏの始動端子と
パイロットランプ１１を介して予熱端子に接続される。

この渦流室式ディーゼルエンジンを始動させるには、ま
ず、スタータスイッチ１ｏを予熱位置にし、グロープラ
グ８ａ〜８ｄに電流を通じる。電流を数〜数１０秒間通
じるとグロープラグ８ａ〜８ｄが赤熱するので、このグ
ロープラグ８ａ〜８ｄが赤熱したら、スタータスイッチ
１０を始動位置にし、グロープラグ８ａ〜８ｄを継続し
て赤熱させながら、スタータモータ（図示しない）を回
転してエンジンを回転させ、高温圧縮された室に燃料が
燃料射噴弁７から噴射されることにより燃焼が開始され
、このようにしてエンジンの始動を行なっている・ しかしながら、このような従来のディーゼルエンジンの
始動装置にあっては、スタータモータを回してエンジン
のクランキングを始める前に、グロープラグ８ａ〜８ｄ
が赤熱するまでの数〜１ｉｌＯ秒間を待たねばならない
ので、始動に際して時間が掛り、しかも予熱操作により
グロープラグ８８〜８ｄが始動に適した温度にまで赤熱
されたか否かを判断するのが難しく、グロープラグ８８
〜８ｄを予熱した後でスタータモータを回しても予熱不
足や燃料カブリなどによって、ニシジンの始動に失敗す
るなどの問題点がある。

近年、主としてガソリンエンジンの点火装置用として高
い電気エネルギを与えてプラズマ状に放電させるプラズ
マ点火プラグ、およびこれを動作させるためのプラズマ
点火装置の開発と実用化が進んでいるが、この発明はデ
ィーゼルエンジンの始動用として、従来の抵抗赤熱型の
グロープラグに代えて、そのプラズマ点火プラグを用い
たプラズマ点火装置を適用することにより、上記問題点
を解消することを目的とする。

以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第３図に示す渦流室式ディーゼルエンジンの渦流室６に
は従来の抵抗赤熱型のグロープラグに代えて、高い電気
エネルギを与えてプラズマ状の放電を起こすプラズマ点
火プラグ１２ａが装着される。

ｗｔＪ４図は、このプラズマ点火プラグ１２ａ　Ｎ１２
ｄを動作させるプラズマ点火装置の回路図である。

第４図において、１３はバッテリ９の電圧ＶＢ（＝１２
Ｖ）を直流の高電圧Ｖ。（例えば約１５００Ｖ　）に昇
圧するＤＣ−ＤＣコンバータである。　１４はクランク
角センサで、エンジンのクランク軸に取り付けられ、ク
ランク角の基準信号を発し、例えば４気筒エンジンの場
合は、エンジンの１回転につき２回の割合で（すなわち
クランク角１８０°毎に）、燃料噴射弁７からの燃料噴
射の後に予め決められた角度だけエンジンが回転した時
に、パルスを基準信号として出力する。　１５は第１の
単安定マルチバイブレータで、クランク角センサ１４か
らの基準パルス信号をトリガパルスとして、一定時間だ
けオンとなるパルスを出力し、このパルスが出力されて
いる間だけ、ＤＣ−ＤＣコンバーター３をオフにする。

　１Ｂは第２の単安定マルチバイブ−レータで、同様に
クランク角センサー４からの基準パルス信号をトリガパ
ルスとして、一定時間（約１００ｇｇ）だけオンとなる
パルスを気筒数に等しい数ａｂ、　ｃ、　ｄだけ出力す
る。

ＤＣ−ＤＣコンバーター３の出力側は気筒数と同数のダ
イオードＤ１に並列に接続され、各ダイオードＤ１の陰
極側には点火エネルギ充電用（容量的ｌμＦ）のコンデ
ンサＣ１が接続される。ダイオードＤ　とコンデンサＣ
１の間は、好ましくはサイリスタ１７などの高耐圧の半
導体スイッチを介して接地され、各サイリスタ１７のゲ
ー）ａ、　ｂ、　ｃ。

ｄは上述した第２の単安定マルチバイブレータ１６の出
力に接続され、従って、第２の単安定マルチバイブレー
タ１６の出力がオン（すなわち°゛ｌ′ｌ′ルベルると
、サイリスタ１７は導通する。

Ｔは昇圧トランスで、１次側コイルＬｐと２次側コイル
ＬＳとを有する０点火エネルギ充電用のコンデンサＣ１
と昇圧トランスＴの間は、コンデンサＣ１を充電する際
に昇圧トランスＴへ電流が流れることを阻止するための
ダイオードＤ２の陽極側に接続され、このダイオードＤ
２の陰極側は接地される。昇圧トランスＴの１次側コイ
ルＬ。

は前述した点火エネルギ充電用のコンデンサＣ１よりも
小容量（約０．２＃ＬＦ　）の補助コンデンサＣを介し
て接地され、２次側コイルＬＳは各党筒のプラズマ点火
プラグ１２ａ〜１２ｄの中心電極に接続される。

次に動作を、第４図および各気筒の燃料噴射タイミング
と第４図の主要構成部品の出力波形を示す第５図（ａ）
〜（ｋ）により説明する。

’　ｙ　７　’）　電圧Ｖ　Ｂ（１２Ｖ）はＤＣ−ＤＣ
：１７バータ１３により高電圧Ｖ。（例えば１５００Ｖ
　）に昇圧される。一方、エンジンの回転に伴ない、所
定の時期に各気筒について燃料噴射弁７から燃料が噴射
され（第５図（ａ）〜（ｄ））、また、その燃料噴射タ
イミングに関連して予め決められたクランク角度でクラ
ンク角センサー４から基準パルス信号（第５゜図（ｅ）
）が出力される。第１の単安定マルチバイブレータ１５
は、この基準パルスをトリガパルスとして所定時間だけ
オンとなるパルス（第５図（ｇ））を出力し、この出力
パルスによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を一定時間
だけオフさせる。第２の単安定マルチバイブレータ１６
もクランク角センサ１４からの基準パルスをトリガパル
スとして約１００ｇ５ｆ）パルスａ、　ｂ、　ｃ、　ｄ
　（第５図（ｆ））を出力し、この出力パルスａ、　ｂ
、　ｃ、　ｄは後述するようにサイリスタ１７のゲート
パルスとなる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ！３がオンの間は、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ１３から出力される高電圧Ｖ。がダイオードＤ
　　、Ｄ　　を介してコンデンサＣ１に印２ 加され、コンデンサＣ１に高点火エネルギ（約１ジユー
ル）が充電される。

クランク角センサ１４からの基準パルスが第２単安定マ
ルチパイプレーク１６に入力されると、第２単安定マル
チバイブレータｌＢは１００　ＪＬｓ程度のパルスを出
力し、このパルスをゲートパルスとして、全てのサイリ
スタ１７が同時に導通状態となる。この結果、コンデン
サＣ１の端子Ａが接地され、端子Ｂの電位がｖｏからＯ
Ｖに急落するため、コンデンサＣ１の電荷が昇圧トラン
スＴの１次側コイルＬＰを通じてコンデンサＣ２に流れ
込み、このため２次側コイルＬｓに高電圧が誘起さ　。

れ、プラズマ点火プラグ１２ａ〜１２ｄを導通状態とす
る０次いでコンデンサＣ１の残りの電荷が２次側コイル
Ｌｓを通じてプラズマ点火プラグ１２ａ〜１２ｄに急速
に流れ込み、プラズマ点火プラグ１２ａ〜１２ｄはプラ
ズマ状の放電を行ない、渦流室６内に噴射されている燃
料を着火・燃焼させ、ディーゼルエンジンの始動を行な
う。

プラズマ点火プラグ１２　ａ−１２ｄによる点火が終Ｙ
した後に、第１単安定マルチバイブレータ１Ｂの出力が
オフとなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３が動作し、こ
の時サイリスタ１７はオフになっており、コンデンサＣ
１への充電が行われる。

Ｅ記実施例では、全てのプラズマ点火プラグを同時にプ
ラズマ放電させている。（第５図（ｈ）〜（ｋ））通常
ディーゼルエンジンは、燃料噴射ポンプによって爆発行
程にある気筒にのみ燃料を順次噴射するので、燃料が噴
射された気筒は点火により燃焼する。また、爆発行程に
ない気筒には燃料噴霧がなく、かつ点火が行われるが、
燃料噴霧のない気筒で点火が行われても、特にエンジン
に悪影響を与えることはなく、かえって点火プラグが燃
料カブリに強くなるという効果がある。

以上説明したように、この発明によれば、ディーゼルエ
ンジンの副室にプラズマ点火プラグおよびその点火装置
を用いたことにより、ディーゼルエンジンを瞬時に始動
させることができると共に、副室内に噴霧された燃料の
霧化状態が良くないような場合でも、燃料を確実に着火
することができ、エンジンを瞬時に始動できる。また点
火装置の制御回路が単純なため、コストが安く、故障や
誤動作が少ない、さらに金気筒のプラズマ点火プラグを
同時に点火させ、爆発行程にない気筒をも点火させるの
で、プラズマ点火プラグが燃料カブリを起すことが防止
される等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のディーゼルエンジンにおけるグロープラ
グの取付は状態を示す断面図、第２図は第１図のグロー
プラグを動作させる点火装置の回路図、第３図はこの発
明によるディーゼルエンジンにおけるプラズマ点火プラ
グの取付は状態を示す断面図、第４図は第３図のプラズ
マ点火プラグを動作させる点火装置の回路図、第５図（
ａ）〜（ｋ）は燃料噴射タイミングと第４図の主要構成
部品の出力波形を示す図である。 １、、、、、シリンダブロック、 ４、、、、、シリンダヘッド、 ６、、、、、渦流室、 ９、、、、、バッテリ、 １２ａ−１２ｄ　、　、　、　、　、プラズマ点火プラ
グ、１３、、、、、ＤＣ−ＤＣコンバータ、１４、、、
、、クランク角センサ、 １５、、、、、第１単安定マルチバイブレータ。 ｆｉｌｌ、、、、、第２単安定マルチバイブレータ。 １？、、、、、サイリスタ。 Ｃ、、、、点火エネルギ充電用コンデンサ、Ｃ、、、、
補助コンデンサ、 Ｄ　　　、Ｄ　　　、、、、、ダイオード。 ２ Ｌ　　、、、、１次側コイル、 Ｌ　　、、、、２次側コイル、 Ｔ、、、、、昇圧トランス。 特許出願人　　日産自動車株式会社 特許出願代理人　　弁理士　山　木　恵　−３ −必

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源電圧を直流高電圧に昇圧するＤＣ−ＤＣ
   コンバータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子に一
   端子が接続された点火エネルギを蓄える気筒数分の点火
   エネルギ充電用コンデンサと、該点火エネルギ充電用コ
   ンデンサの前記ＤＣ−ＤＣコンバータ側端子に一端子が
   接続されると共に他端子が接地され、燃料噴射後所定の
   クランク角だけエンジンが回転した後に導通状態となる
   気筒数分のスイッチ回路と、前記点火エネルギ充電用コ
   ンデンサの他端子に入力端子を接続し、１次側コイルと
   ２次側コイルを有する気筒数分の昇圧トランスと、前記
   点火エネルギ充電用コンデンサの前記昇圧トランス側の
   端子に陽極を接続し、陰極を接地した気筒数分のダイオ
   ードと、前記昇圧トランスの１次側コイルの出力端に一
   端が接続されると共に他端が接地された気筒数分の補助
   コンデンサと、前記昇圧トランスの２次側コイルの出力
   端に負電極が接続され、ディーゼルエンジンの燃焼室に
   取付けられた気筒数分のプラズマ点火プラグとから構成
   され、前記スイッチ回路の導通時に、前記点火エネルギ
   充電用コンデンサから前記昇圧トランスの１次側コイル
   を介して前記補助コンデンサに流れる放電電流により２
   次側コイルに高電圧を誘起し、該高電圧により前記プラ
   ズマ点火プラグの電極間を導通状態にし、引続き前記点
   火エネルギ充電用コンデンサから前記昇圧トランスの２
   次側コイルを通して前記プラズマ点火プラグの電極間に
   大エネルギを供給し、該電極間にプラズマ放電を発生、
   させることを特徴とするディーゼルエンジンの始動用プ
   ラズマ点火装置。
2. （２）エンジンが燃料噴射後所定Ｑクランク角だけ回転
   した後に全気筒数分のスイッチ回路を同時に導通状態に
   し、全気筒数分のプラズマ点火プラグを同時にプラズマ
   放電させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の装置。