JPS58185979A - 容量放電式複数火花点火装置 - 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】 本発明は、車輌の内燃機関の点火装置、殊に容量放電式
複数火花点火装置の改良【関するっ近年、排気循環制御
や希薄燃焼等の車輌における排気ガス対策により、機関
の点火栓は汚損２− しやすい状況にある。このような状況下では、放電火花
の立ち上がりが早い容量放電式の点火装＃、が本来は有
利な筈であるが、放電特続時間が短いために着火性に問
題がある。放電特続時間は、コンデンサ容量と点火コイ
ル−次インダクタンスとで決定されるので、−次インダ
クタンスを大きくすれは（容量の方は充電応答、外形状
等々の実際的制約から無闇に太きくはできない）、放電
特続時間を伸ばすことはできるが、そのようにすると、
点火コイル二次電圧の立ち上がりが遅くなり、容量放電
式であるが故の長所が損われてしまう。

そこで、従来からも、容量放電式の本来的長所、即ち放
電立ち上がり特性の良好さを損わずに等価的に放電特続
時間を伸ばそうということから、−回の点火動作で複数
の火花を発生させる複数火花点火装置が本出願人の手に
よっても開示されてきた。

本発明は、方式としては、この種の容量放電式複数火花
発生型の点火装置に係るものである−３− が、更に回路的工夫を施し、放電動作時間乃至単位点火
動作当たりの放電回数を機関の運転状況に応じて変更し
たい、等の要請に応えるために、放電特性の外部制御が
可能な回路構成を持つ点火装置を提供せんとするもので
ある。

以下、添付の図面に即し、本発明の実施例に就き説明す
る。

第１図は第一の実施例の回路構成を示しており、電源電
池／の電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ等の直流高
圧１１Ｌ源１の出力は、チョークコイル３、ダイオ−ト
ゲを経て、放電用エネルギ畜積コンデンザｊに与えられ
る。

コンデンサｊの両端には、点火コイル乙の一次コイルｔ
αと、第一スイッチング素子としてのザイリスタタの直
列回路が接続され、サイリスタタには並列逆方向接続の
ダイオード♂が抱かされていて、後述の点火動作に伴う
コンデンサ充放電ループを形成している。この充放電ル
ープには、従って、点火動作に伴い、双方向性のループ
電流Ｉｔが流れれ（後述）、また、点火コイル乙の二次
コイルｔｂには、放電間隙２．２が接続されている。

充放電ループを流れる電流を検出して、帰還信号電圧を
得るために、該ループに対して磁気的に結合した検出コ
イル、２３が設けられるが、この第一の実施例では、こ
の検出コイル、！３Ｆｉ、−次コイル７ａを充放電ルー
プ中に直列に入れたトランス７の二次コイル７ｂとして
形成しである。

また、第一スイツチング素子りのトリガ入力乃至制御入
力、この場合のサイリスタタのゲートに関しては、検出
コイル−２３（７ｂ）　、コンデンサ２０、抵抗ｌり、
ダイオード／Ｉ、　コンデンサ／ｌＩ−より成る自励発
振帰還部としての放電繰返指令回路と、放電時間乃至単
位点火動作当たりの放電繰返回数を外部から制御し得る
ための放電制御回路としての、第ニスイツチング素子（
この場合ｐｎ’ｌ）　）ランジスタ）／６、抵抗／７、
コンデンサ／３、ダイオ−トン、２、第三スイッチング
素子（この場合、ｎｐｎ）ランジスタ）　／Ｓよｐ成る
回Ｍが設けられている。そして、各トランジスタ／ｊ。

Ｓ− ／２のペースには、後述する例に見られるようガ適当な
点火制御信号発生回路２／からの各制御信号Ｓ１５＋　
ｓ＋６が与えられる。尚、サイリスタのゲート、カソー
ド間に入ったダイオード／／と抵抗ＩＯの並列回路は、
良く用いられているように、このサイリスタのゲート保
護用である。

点火制御信号発生回路には、機関の回転に同期して所定
の放電火花を生起させるため、断続器等、機関回転に同
期した装置からの点火信号Ｓｐが入力される。ここでは
、例えば断続器の閉、開に呼応する信号のように、点火
動作を促す場合を１＼発生〃、そうでない場合を六滅〃
として第２図中に示し、ているが、勿論、既存の点火信
号ｓｐの種類に応じて、断続、開閉、オンオフ、高レベ
ル低レベル、等と読み替えることができる。

以下、第２図の各要部波形の模式的な説明図も診照して
、この実施例装置の製作を説明するが、この実施例では
、先づ、第ニスイツチング素子としてのトランジスタ／
ｌへの制御ｍ　号ＳｅａＡ− は、点火信号ｓｐの発生と共に、高レベル（Ｈ）から低
レベル（Ｌ）に遷移し、時間Ｔ、後に再び発生するパル
ス幅比のパルス信号であり、第三スイッチング素子とし
てのトランジスタ／ｊへのＩ＋１　両信号Ｓ１５は、点
火信号Ｓｐの発生と共にＨレベルからＬレベルに向かい
、時間りを経過後にＬレベルからＨレベルに戻るものと
、予じめ定めておく。このような信号は、後述の点火制
御信号発生回路、２／の一例に依らずとも、既存の信号
処理技術をして得ることができる。

先つ、第２図中、左手の波形群に見られるように、−回
の点火動作当たりの放電時間を時間Ｔ４で一義的に定め
ておいて、その間の放電繰返動作から説明する。

機関が点火位置に就き、点火信号ｓｐが発生すると、制
（ｉ［ｌＩ信号Ｓ＋Ｉｌ　ｒ　ｓｌｇ　＋　共にＬレベ
ルとなり、ｎｐｎ　）ランジスタ／ｊはオフ、ｐｎｐト
ランジスタ／６はオンとなる。すると、抵抗／７．コン
デンサ１３を介して、サイリスタタのゲート電流ＩＧｏ
が流れ、当該サイリスタタはターン・オンする。

−７− これにより、コンデンサｊに高圧電源λから蓄積されて
いた光電、’ｍ荷は点火コイル乙の一次コイルｔαに放
出され、ザイリスタアノード電流ＩＡ９としてのルーフ
電流Ｉｔの正の半サイクルが流れ、点火コイル乙の二次
コイル６ｂには高電圧が発生し、第２図中、ギャップ電
圧ｖ４で示すように、放電間隙、２．２には先づ一発白
の火花放電が起きる。

この−発白の火花放電を起こすだめの最初のザイリスタ
ゲー）１流ＩＧ、たけは、上述のように電源電池／から
トランジスタｌＡを介して与えられるが、以下の放電繰
返動作には、最早、トランジスタ／６の助けは必賛とせ
す、自励発振モードとなる。逆に、トランジスタ／ｌは
自励発振稼動のきっかけとなる最初のゲート電流ＩＧ９
を与えたなら、以後の動作には干渉しないように、パル
ス幅Ｐｗヲもってトランジスタ／６をターンオフするよ
うになっている。

上述のようにして、最初の火イＥが飛ぶに伴い、トラン
ス７の二次コイル乃至検出コイル、２３にもループ電流
検出電圧が発生し、第１図中で＋。

−の極性で示すように、コンデンサ２０を光電するが、
この時にＨｔだ、この充ＸＷ荷は一方向短絡用タ゛イオ
ードｌざにて短絡されるため、サイリスタタのケートに
は影！＃を与えない。

しか１７、コンデンサｊの放電電流乃至ルーフ電流ＸＺ
は、当該コンデンサ容量とループ内直列インタクタンス
（、この場合は点火コイル６及びトランス７の各−次コ
イルインダクタンス和）とによるＬＣ共振回路の存在に
より振動的となり、その極性か反転すると、ザイリヌタ
タはオフとなってアノード電流ＩＡ９も遮断されるが、
これと並列になっている逆方向接続のダイオードｒに側
方向１．流■８が流れ、これがループ電流１ｔの負の半
すイクルヲ構成し、各−次コイル６α。

γαを介してコンデンサｊを高圧ｔｍλの出力に重畳的
に朽充電する。この時にも、点火コイル乙の二次コイル
６ｂには高電圧が発生し、放電間＠ノλに第二の放電火
花（Ｖ２２）金飛ばす。同時に、この時の負の半サイク
ルのループＩＩ流Ｉｔ−ター （Ｉ８）は、検出コイル、２３にて検出されて電圧変換
され、コンデンサ２０を第１図中、（−）　、　（＋）
で示す極性に充電する。すると、このコンデンサ２０を
電圧源として、ダイオード／／を介してコンデンサ／ｌ
が充電されていき、その両端電位Ｖ＋４は第２図中に示
すように上昇していく。

主コンデンサｊの充電電流が零となって、再度極性が反
転しようとすると、コンデンザ／グに充電されていた電
荷がザイリスタタのゲートに二発白のトリガ電流として
放出され、サイリスタタがターンオンして、アノード電
流Ｉ　Ｇ９としてのループ電流Ｉｔの二回目の正の半サ
イクルが流れ、もって三発白の放電火花が間隙、２．２
に生ずる。

以下、この動作を繰返し、もって複数火花を得ることが
できる。乙の一連の動作は、予じめ定めた期間Ｔ４後に
、先に既に述べて置いたように、制御信号８１６をＨレ
ベルに戻し、同時に制御信号Ｓｅ６を再びＬレベル側に
発生させれば停止させることができる。即ち、両トラン
ジスタ１０− １５、／ｌの同時ターンオンにより形成された電流路を
介１７て夕“イオード／２を通じ、サイリスタタのゲー
トをカソード電位に引き落とせば良い。

以上を鑑るに、−回の点火動作中の放電火花数は、信号
Ｓ＋ｓのパルス間隔Ｔ４及びこれと同じ時間の信号Ｓ＋
＋のパルス幅Ｔ４を短くすれば少く、長くすれば多くす
ることができる。尚、第２図中では、模式的に放電火花
数は実際よりもずっと少なく示しである。

而して、次に、車輌加速時等において、放電時間を長く
シ、点火エネルギを増加させ、点火能力を向上させるこ
とも、本発明装置のように、二つの制御用スイッチング
素子／ｊ、　／ｌを内蔵していれば容易にできることを
証する。

即ち、第２図中、右半分に示すように、左半分の時間Ｔ
４を加速時に長くしてＴｉｎｃ　＝　ＴＪ十ΔＴとする
ことにより、単位点火動作当たりの放電火花数を増すた
めに好適な、点火制御信号発生回路、２／の一例に就き
第２　、５’、　４図に即して説明する。

−／ｌ　− 第４図において、点火信号ｓｐは、第２図中のそれの六
発生〃をＨレベル、電数ｌをＬレベルとする。

この信号ｓｐは、第５図示の点火制御信号発生回路、２
／中の波形変換回路、２１．ｔに入力され、第４図工段
目に示すように、点火信号ｓｐの立ち上がシで電源電位
ＥＢから接地電位Ｅ。に向けて急速に立ち下がり、点火
信号Ｓｐの終燻までに掃引的に電圧値がリニアに上昇し
て電源電位ＥＢに戻る三角波形Ｓｐ′に変換された後、
比較器２！の正入力（非反転入力）に入力される。

一方、第２図中、最下段に模式的に示すように、非加速
時（定速、減速時）はＬレベルで、加速時にＨレベルを
出力する加速信号Ｓ　ｉｎｃは、レベル制限回路乃至レ
ベルシフト回路２乙を介して、第４図中、三段目に示す
ように、Ｌレベル時は成るアナログレベルＥＴ□、Ｈレ
ベル時は別の、それより高いアナログレベルＥＴ２とな
る変換信号Ｓ　ｉｎｃ’とされ、比較器２ｊの負入力（
反転入力）に入力される。

従って、比較器は、−人力の信号５ｉｎｃ’の電位を基
準レベル乃至閾値として他入力Ｓｐ′の電位を監視し、
閾値の上下に亘ることによって出力をＨ，Ｌレベル間で
反転させる閾値回路を構成している。

この閾値回路、２ｊの出カー！光は、そのまま、第三ス
イッチング素子としてのｎｐｎ　）ランジスタ／ｊの制
御信号５ｌｌｌとして採り出される外、夫々、立ち上が
りでセットされる一対の単安定マルチバイブレータ！り
α１．２りｂに、一方一タｂにはそのまま、他方２７α
にはインバータ、２７ヲ介して入力される。

両バイブレータλりα１．２りｂの出力Ｓυα、Ｓυｂ
ｎ、ノア回路、２Ｊ’を介して、第ニスイツチング素子
としてのｐｎｐ　）ランジスタ／６への制御信号８１６
として出力される。

以下、各制御信号ＳＩＩ＋　ｓ＋６が得られるメカニズ
ムと、それ等に関しての先掲の時間Ｔ４が加速信号の存
在（）Ｉ）によりΔＴだけ延長されてＴｉｎｃ　＝　’
Ｌ十ΔＴとなるメカニズムを各説明する。

−／３一 点火時期が到来して、点火（Ｎ号Ｓｐが立ち上がり、変
換点火信号Ｓｐ′が立ち下がると、加速信号Ｓ請Ｃがな
い場合、変換加速信号レベルはＥ　ＴＩであり、このレ
ベルを閾値として当該変換点火信号Ｓｐ′の電位がこれ
を下回るため、比較器出力、２ｊａは高低遷移を起こし
てＬレベルとなる。この状態は、変換点火信号Ｓｐ′が
電圧上昇傾向にあって第一閾値ＥＴ、金上回るまで続け
られ、よって、それまでの時間Ｔ４が制御信号５ｌ１１
の第２図中と同様なパルス幅Ｔｊとなる。

逆に舊えば、非加速時に必賛な時間Ｔ４が得られるよう
に第一閾値Ｌ　Ｔ　Ｉ又は変換点火信号電圧上昇率を設
定する。

同時に、比較器−！の出力の立ち下がシはインバータ、
２７で反転されて立ち上がりとなり、第一バイブレータ
、２りｃＬヲトリガして、このバイブレータに予じめ与
えられている時定数に応じた既述の所望のパルス幅Ｐｗ
の第一出力パルスＳｖαを発せさせる（第４図下から二
段目）。このパルス８ｖαはノア回路、ｌＪｆでのノア
が採れることに一／≠− よυ、制御信号ＳＩ６の一発白のパルスとして出力され
る。

時間す経過後に、比較器出力、即ち信号５ＩＩｌが既述
の通り低高遷移を起こすと、この立ち上がシは第二バイ
ブレータλりｂをセットし、同様ノハルス幅Ｐｗに定め
られているパルスＳｖｂ　’に発する（第４図下から三
段目）。このパルスＳｖｂは、やはりノア回路、２了で
のノアを採ったことから、制御信号ｓｅａの後段のパル
スとして出力され、結局、制御信号Ｓ＋ａは、所望の通
り、パルス繰返周期Ｔ、でパルス幅Ｐｗの負論理の一対
のパルスとして得られる（第４図最下段；第２図第二段
相当）。

而して、加速信号が存在し、第二閾値ＥＴ　２が閾値回
路乃至比較器、２６の反転閾値となると、変換点火信号
）′が立ち下がってから再びこの第二閾値ＥＴ、金上回
るまでに要する時間は先の時間すよす確実に長くなり、
第４図右手分に示すように、上記したメカニズムによシ
発生される制御信号Ｓｌｌ＋のパルス幅、Ｓｉｌ＋の繰
返周期も長く−／ｊ− なる。この延長分をΔＴとして、これが所望のＴｉｎｃ
　＝　ＴＪ十ΔＴ　を満たすように第二閾値ＥＴ、又は
変換点火信号電圧上昇率を調整すれば、所望の延長放電
時間乃至単位点火動作尚たシの放電回数増分が得られる
。

尚、加速信号は、既存の車輌において他の用途に用いら
れている各種センサから採り出すことができる。例えば
インテークマニフォルド内の負圧を感知するセンサとか
、その他点火コイル信号、カム軸、クランク＠ｌの回転
角信号、駆動軸、推進転の角速度信号婢を利用でき、セ
ンサ出力の処理も、既存の回路系におけるのは勿論、本
出願人が別途開示する純電子的なものでも良い。

着た、充放電ループの電流検出コイル２３は、第５図示
の第二実施例のように、点火コイル乙の三次巻線として
構成しても良い。この実施例の他の構成子及び動作は第
一実施例と同じで良いので、図中、第−実施例中と対応
する構成子に同一の符号を付すに留めて説明は省略する
。

更に、第一スイッチング素子はサイリスタに限らすＧＴ
Ｏその他適宜なもので良く、喪は自励発振を行える回路
となっていれば良い。

本発明の要旨構成は、従来、外部からの制御という思想
のなかったこの横点火装置において、自励発振回路部中
に起動、停止を制御信号により制御し得る制御用スイッ
チング素子（この場合、／ｓ、ｔＡ　）を導入したこと
にあるから、本発明が開示された以上、どのような制御
信号としてどのような制御を行うかは当業者には設Ｋ［
、選択の問題となる。

例えば、加速信号に替えて、或いはこれに加えて、登板
信号等の高負荷時検出信号に基づきその時の点火エネル
ギを増すために放電時間を長くしたｐ１或いはまた、更
に進んで点火制御信号発生回路ｌ／を揮々の車輪走行要
因、条件に基づいたプログラム制御を行うためのマイク
ロプロセッサシステムとしても良い。

ともかくも、本発明によれば、単位点火動作当たりの放
電回数乃至放電繰返時間を外部から一／７− 変更制御できるため、高効率、省エネルギの点火装置と
することができる本のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一の実施例回路の構成図、第２図は第
−実施例中の要部波形の説明図、第５図は点火制御信号
発生回路の一例の構成図、第４図は第６図示回路の要部
波形の説明図、第５図は第二の実施例回路の構成図、で
ある。 図中、／は電源電池、ｊはエネルギ蓄積コンテンザ、’
Ｂ点火コイル、１１′はダイオード、りは第一スイッチ
ング素子、／ｊ、７６は第ニスイツチング素子、２／は
点火制御信号発生回路、２３は電流検出コイル、である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 放電用エネルギ蓄積コンデンサに対して点火コイルの２
   次コイルを含む充放電ループを構成し、上記コンデンサ
   の振動的放電電流に同期して該ループ中に充放電電流を
   継続させる第一のスイッチング素子を有する容量放電式
   複数火花点火装置において、 外部制御信号により上記第一のスイッチング素子の動作
   を制御する制御用スイッチング素子を有することを特徴
   とする容量放電式複数火花点火装置。