JPS5859370A - 内燃機関の点火装置 - 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】 本発明は１点火用電源として圧電素子を利用した内燃機
関の点火装置に関する。

燃焼室の圧縮された混合気中で点火プラグにスパークを
発生魯せるためＫは１５〜２０　ｋＶの高置では、一般
に点火コイルを用いて上記のスパーク発生に必要な高電
圧を得ている。

第１図は従来の点火装置の一例として、さきに本発明者
らが提案したディーゼル機開始動用の点火装置を示す。

第１図において、１はシリンダヘッド、２は燃料噴射弁
、３は渦流室６４は主燃焼室、５はピストン、６は点火
プラグ、７は高圧コード、８は高電圧発生回路、９は点
火制御回路。

１０は点火装置をＭ＋’＠１せるスタータスインチ。

１１はバッテリである。１２はクランク軸の１７２の速
度で回転する噴射ポンプ駆動ブーＩＪ’、１３゜１４は
パルス発生器（電磁ピックアップ）で、パルス発生器１
３はプーリ１２上の突起１５と対向して、４気筒の場合
クランク角１８ｏ＠ごとに１個のパルス（１８０°信号
）を発生し、パルス発生器１４はプーリ１．２上の突起
１６と対向してクラ７　り角７２０’ごとに１個のパル
ス（７２０”信号）を発生−す゛る。これらパルス信号
は２芯コード１７．１８により点火制御回路９へ送られ
。

１８０°信号は燃料噴射タイミングに同期した点火信号
として＝、また７２６°信号は一＃１〜＃４各気筒の点
火順序を定める基準４号として、用いられる。

点火制御１回路９は、バッテリ電圧（１２Ｖ）をたとえ
ば１〜２　ｋＶ程度に昇圧する電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ
コンバー−）　１９と、バッテリ電圧゛をレギユレータ
２０により調整して得られた電圧（たとえば８Ｖ）で作
動テる点火信号分配器２１トリガ回路２２９発振一時停
止回路２３から構成されている。点火信号分配器２′１
は、パルス発生器１３からの１８０°信号をクロック入
力とし。

パルス発生器１４からの７２ｏ°信号をリセット入力と
するシフトレジスタなどで構成され、１８０’信号が１
介入るごとにその４本の出方線から順次出力（気筒別点
火信号）を発生し、７２０°信号によりリセットされて
初期状態にもどる。トリガ回ｊｉ２１２２は、上記点火
信号分配器２１の出力をそれぞれサイリスタの点弧に適
したゲート信号に変換する。

高電圧発生回路８はコンデンサ２４，２５．サイリスタ
２６．ダイオード２７．　２　Ｂ、　点火コイル２９を
気筒別に接続して構成され、サイリスタ２６の非導通時
に電圧変換器１９の出力によりダイオード２７．２８を
通じてコンデンサ２４を充電し、トリガ回路乏２からの
ゲート信号によるサイリスタ２６の導通時にコンデンサ
２４の電荷を放電させて、一端がコンデンサ２５を介し
て接地された点火コイル２９の一次側に電流を流し、こ
の時点火コイル２９の二次＠に発生する１５〜２０　ｋ
Ｖの高電圧を渦渡室２内・に位置する点火プラグ６の火
花ギヤングに印加してそこにスパークを発生させる。コ
ンデンサ２５はコンデンサ２４より小容量のもので、該
コンデンサ２５が充電されると１点火コイル２９の一次
側に電流が流れなくなり、コンデンサ２５の残りの電荷
はスパークにより放電電圧が低下した点火プラグ６の火
花ギャップを通って放電する。コンデネンサ２４の放電
時には、１８０°信号により発振一時停止回路２３が作
動［７て電圧変換器１９の発振を一時停止させ、これに
よりサイリスタ２６Ｆｉ放電終了時に自然消弧する、第
４図はその動作タイムチャートである。

このように第１図に示す点火装置は、シリンダヘッド１
が冷えている機関始動時に各気筒の燃料噴射タイミング
に合わせて点火プラグ６の火花ギャップにスパークを飛
ばし、これにより噴射弁２から噴射された燃料噴霧の着
火を助け、ディーゼル機関の始動補助装置として、通常
用いられてやるグロープラグのように始動前の予熱を要
せずに。

機関を自発火燃焼に至ら［−める。

しかし、このような点火コイルを用いて高電圧を発生さ
せる従来の点火装置では１点火コイルのエネルギー変換
効率が低く（４０〜５０％程度）かつ点火装置の入力は
すべて車載バッテリから取り、ているため、特に上記の
ようなディーゼル機関の始動補助装置として用いる場合
、始動時の点火装置の電力消費が大きく、バッテリの負
担が増すという問題点があり、またエネルギー損失を低
減するため点火コイルにフェライトからなるトロイダル
コアを用いた場合には、−次側、二次側の巻線工程が複
雑で、高価なものとなっていた。

本発明は上記の点にかんがみ、従来の点火コイルを用い
たものに比べて、エネルギー変換効率が高く１機関の実
質燃費を改善でき、かつ簡単安価に構成できる内燃機関
の点火装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では１点火コイルを用い
る代わりに１機関の回転−に同期して圧電素子に圧縮力
を加え、その時１圧ｉ素子に発生すを開始させ、この絶
縁破壊された火花ギャップにあらかじめバッテリから電
圧変換装置を介して充電されたコンデンサの蓄積電荷を
放電させて火花点火を行なうようにしたものである。

以下１本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す。同図において、第１
の点火エネルギー供給手段である圧電変換器６０は、２
個の圧電素子３１．３２を対極させて重ね、４気筒の場
合クランク軸ｔｐ２倍の速度で回転する機関の回転軸３
５に偏心円カム５４を設け、この偏心円カム３４０回転
により加圧レバー３５を作動させて機関°の回転に同期
したクランク角１８０“を周期とす・る圧縮力を上記圧
電素子５１．５２に加え、その時発生する高電圧（１５
〜２ｏｋＶ）を中間電極５６から泡り出すようにしたも
ので、この高電圧をクランク軸の１７２の速度で回転す
るロータと対向電極とを有するディストリビュータ５７
によつｉ　町〜＃４各気筒の点火プラグ６の火花ギャッ
プに順次印加する。仁の圧電素子から発生する高電圧は
０点火エネルギーとしではそれ程大きくないが、火花ギ
ャップの絶縁破壊を起こさせるには充分である。

第２の点火エネルギー供給手段３日は、バッテリ１１か
ら電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）５９を、介して
、−コンデンサ４０を火花ギャップの放−開始電圧より
は低いが放電を維持するには充分な電圧（たとえば１〜
２ｋＶ）Ｋ充電して点火エネルギーを蓄積し、上記圧電
素子３１．３２から発生する高電圧により絶縁破壊され
た点火プラグの火花ギャップに上記コンデンサ４０の蓄
積電荷をそれぞれダイオード４１を介し放電させて必要
な時間スパーク放電を持続させる回路である。４２゜４
３は逆阻止用ダイオードである。

本実施例は、スタータスイッチ１０でバッテリ１１から
の電力の供給を制°御することにより、第１図の従来例
と同様にディーゼル機関の始動補助装置として使用でき
るほか、一般のガソリン機関の点火装置にも応用するこ
とができる。

本実施例はディス）　ＩＪビエータを用いて各気筒の点
火プラグに高電圧を配電♀る例で２．、ｈるが、圧電素
子とコンデンサを各気筒ごとに独立して設ければディス
トリビュータは不要である。

第３図は本発明の他の実施例を示す。本実施例はディー
ゼル機関の始動補助装置として用いられるもので９図中
第１図および第２図と対応する部分には同一符号を付し
である。

燃料噴射弁２はノズル４４．ノズルホルダ４５゜ニード
ル弁４６．調圧ばね４７を有し０図示しない噴射ポンプ
から送られてきた高圧の燃料がノズルホルダ４５の油路
４８を通ってノズル４４の油溜り４９に入り、油溜り４
９内の圧力が調圧はね４７の力より強くなるとはね４７
を圧縮してニードル弁４６を押し開き、燃料の噴射が行
なわれる。

本実施例は、第１の点火エネルギー供給手段である圧電
変換器３０を燃料噴射弁２ＶＣ組み込み。

開弁時に調圧ばね４７に生ずる圧縮応力を利用して圧電
変換器３０を作動させようとするもので。

ノズルホルダ４５の後部−内に対極させた２個の圧電素
子３１．３２を絶縁体５０と絶縁体ホルダ５１　Ｋより
電圧リークが生じないように絶縁して保持し、圧電素子
３１の一端に調圧ばね４７の台座５２から突出した押し
棒５３の先端を当て、圧電素子３２の反対端は予圧ねじ
５４で受け、常時ある程度の圧縮力を圧電素子３１．５
２に加えて琴生電圧の安定化を図っている。

押し棒５３の断面積を要求される発生電圧に応じた大き
さにとると、開弁時に調圧ばね４７に生ずる急激な圧縮
応力が押し棒５６を介して圧電素子５１．５２に加わり
、その時発生する高電圧□（１５〜２０ｋＶ）が高圧コ
ード５５．ダイオード５６を介Ｌ７て点火プラグ６の火
花ギャップに印加される。第２図で説明したのと同様に
、この高電圧による火花ギャップの絶縁破壊は第２の点
火エネルギー供給手段３８内にあるコンデンサ４゜の放
電を誘発し、燃料噴射弁２がら噴射された燃料噴霧の火
花点火が行なわれる。

本実施例は、各気筒′ごとに独立した圧電素子３１．３
２とコンデンサ４０を設けて、各気筒の燃料噴射タイミ
ングに合わ紘て火花点火が行なえるように構成されてお
り、第２図の倹施例に些べて噴射一点火のタイミングを
とりやすく、また圧電素子に圧縮力を加えるための特別
な駆動機構が不要で機構的にも簡単である。

第５図は、第２図、第３図に示した実施例の動作タイム
チャートである。

以上説明したように本廃明では１機関の機械力を利用し
て圧電変換により得た高電圧を点火プラ積した点火エネ
ルギーを供給して火゛花点火を行なう構成としたため、
バッテリ電圧を点火コイルで昇圧して高電圧を発生させ
る従来の点火装置に比べて、高電圧発生時のエネルギー
変換効率がよくバッテリの負担を、軽減でき、また点火
コイルの損失低減のためトロイダルコアのよう表高価で
占有スペースの大きな回路部品を用いる必要もなくなり
、コスト低減と燃費向上が図れる・。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の点火装置の一例を示す説明図。 第２図は本発明の一実施例を示す説明図、第３図は本発
明の他の実施例を示す説明図、第４図は従来の点火装置
の動作タイムチャート、第５図は本発明による点火装置
の動作タイムチャートである。 ２：燃料噴射弁　　　　６：点火プラグ１１、バッテリ
　　　　ＳＤ：第１の点火エネルギー供給手段 ５１．５２：圧電素子 ５３、機関の回転軸　　５４＝カム ５５二加圧レバー ５８：第２の点火エネルギー供給手段。 ｊ　　　　＋ ５９：電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）４０：コン
デンサ　　　４６：ニードル弁４７、調圧ばね　　　　
５２．ばね台座５６、押し棒 代理人弁理士　中村純之助

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）点火プラグと１機関の回転に同期して圧電素子に
   圧縮力を加え、その時該圧電素子に発生する高電圧を上
   記点火プラグの火花ギャップに印加する第１の点大エネ
   ルギー供給手段と、バッテリから電圧変換器を介してコ
   ンデンサを充電し１点大エネルギーを蓄積する第２の点
   火エネルギー供給手段を有し、前記圧電素子から発生す
   る高電圧により点火プラグの火花ギヤングに放電を開始
   させ、この絶縁破壊された火花ギャップに前記コンデン
   サの蓄積電荷を放電させるようにしたことを特徴とする
   内燃機関の点火装置。
2. （２）前記第１の点火エネルギー供給手段が８機関の回
   転軸に設けたカムにより加圧レノく−を介して圧電素子
   に圧縮力を加えるように構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲（１）項記載の内燃機関の点火装置。
3. （３）前記第１の点火エネルギー供給手段が３機関の燃
   料噴射時に噴射弁の調圧ばねに生ずる圧縮応力をばね受
   座を介して圧電素子に加えるように構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲（，１）項記載の内燃機関
   の点火装置。