JPS594545B2 - ナイネンキカンテンカソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用コイルディスチャージ式点火装置の
改良に係る。

内燃機関の電気点火の機構が容量放電と誘導放電の２つ
のモードよりなることは周知である。

容量放電は点火コイルｔこ蓄積されたエネルギーが放電
開始直後の極く短時間に放出されることによって形成さ
れる短時間大電流の放電であり、誘導放電は点火コイル
のインダクタンスによって先の容量放電に引き続き形成
される比較的長時間小電流の連続的放電である。

周知のように内燃機関の点火効率を上げるためには誘導
放電を強化することが必要であり、このために放電ギャ
ップに対し点火コイルと並列関係になるように補助電源
を接続しておき、点火コイルによる通常の放電を起させ
た後、補助電源から放電エネルギーを供給して、誘導放
電を強化し、かつその持続時間を長くすることが提案さ
れている。

しかしながら、このような並列型の補強方式では、例え
ば、特開昭５０−７４０３０号公報に記載されるように
、（１）両回路を分離するための高圧ダイオードおよび
放電安定化用のインピーダンス素子を補助回路に設ける
必要があるため構造複雑、高価となる、（２）誘導放電
の持続時間を所定値に制御するために、消弧手段を必要
とする、などの欠点があった。

本発明は、補助直流電源を点火コイルの２次巻線に直列
に接続することにより、前述の欠点を改善して十分な火
花放電の強化ができ、しかも構造簡単、かつ廉価な内燃
機関点火装置を提供するものである。

以下図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の１実施例の概略回路図であり、その動
作の概要は次の通りである。

ブレーカ−ポイント３５が閉じると、電池３１から点火
コイル３２の１次巻線３３に電流が流れ、点火コイル３
２を励磁する。

この時蓄えられた電磁エネルギーはブレーカ−ポイント
３５が開く時放出され、点火コイル３２の２次巻線３４
には高電圧が誘起され、デストリピユータ４３を経てプ
ラグ４４に供給される。

この時、補助直流電源１９の電位が、前記２次高電圧と
同極性でプラグ４４の放電ギャップに重畳印加されて火
花放電を生起させ、これにより内燃機関を点火爆発させ
る。

コンデンサ３６はブレーカ−ポイント３５が開く時、電
流のしゃ断を早めて２次巻線に誘起される高圧電圧を強
化する作用と、ブレーカ−ポイント間に発生する火花を
吸収し、ブレーカ−ポイントを損耗から保護する役割を
有する。

なお、補助電源１９の電圧はギャップ４４の放電開始電
圧よりは低く、数１００ないし数１０００ボルトに選ぶ
のがよい。

本発明においては、２次巻線３４に誘起される高電圧と
補助電源１９の電圧とはプラグギャップでの放電開始前
から同極性で重畳されてプラグ４４に印加されるので、
本発明者の実験によれば放電開始電圧が上昇して（その
理由については不明であるが）、初期の容量放電が強化
され、着火確率が向上するばかりでなく、これに続く誘
導放電も補助電源１９よりのエネルギー補給によって強
化され、その持続時間も長くなるので、点火効率が改善
される。

また、良く知られているように、コイルディスチャージ
式点火装置においては、コンデンサディスチャージ式の
場合とは異なり、放電開始時の放電電流初期値がＯでは
なく、ある有限値となり、さらにその極性が反転するこ
ともなく、単極性であるので、放電の全期間を通じて継
続的な火花増強が行なわれる。

ここで、１次巻線３３の励磁電流によって生ずる火花放
電電流を１□、補助電源１９による電流増加分を■２、
放電火花のインピーダンスをＺとすると、放電火花電力
Ｐは であられされる。

前述のように、本発明では電流■１．■２はいずれもＯ
ではなく、かつ■１．■２の極性は常に等しいから、上
式の右辺第１項および第２項で示される加算的効果の外
に、さらに第３項で表わされる相乗効果が発生する。

また、上式から明らかなように、補助電源による電流増
加分■２をほぼ■１に等しく設定しておけば、放電開始
時の放電火花電力Ｐをほぼ倍増させることができる。

さらに、ブレーカポイント３５が閉じて点火コイル３２
の１次巻線３３に励磁電流が流れると、これによって２
次巻線３４にはさきと逆極性の高電圧が誘起され、プラ
グ４４の放電ギャップに印加されている電圧を打消して
、放電を確実に停止させるという好ましい特性を呈する
ことになる。

このような火花消弧特性については、従来は全く認識さ
れていなかったものであるばかりでなく、従来のコイル
ディスチャージ式点火装置では、機関の高速回転時にお
いても、火花放電が、次のブレーカポイント閉成時まで
持続することは無かったので、前記の火花消弧特性は通
常の動作時には全く無関係であったものである。

観点をかえれば本発明の点火装置に於ては、点火コイル
の１次側に蓄積されるエネルギ（−！−Ｌｉ２）が少な
い設計の点火コイルを使用しても、最初だけプラグに放
電トリガーを与えて容量放電を起させさえすれば、これ
に続く誘導放電は補助電源１９からのエネルギーで持続
させることが可能であり、点火の確実性を増し着火率を
向上させるのに非常に有効であるのみならず、前述のよ
うに、放電開始時の放電火花電力も増強されるので、着
火率のより一層の向上が達成できる。

従来の点火装置に於いてはプラグを空気中で放電させて
その状態を観察すると、容量放電から安定な誘導放電に
必ず移行するとは限らず、しばしば誘導放電の消失現象
が認められるが、本発明の点火装置による同様の実験結
果では、このような誘導放電の消失現象は認められなか
った。

本発明の点火装置では、補助電源より供給されるエネル
ギーは、主としてプラグのギャップの寸法と補助電源電
圧によって決定される。

即ちプラグのギャップを一定として補助電源電圧を次第
に増加して行くと、誘導放電電流が増加し、又誘導放電
時間が増加して行き、やがてブレーカ−ポイントが開い
ている期間中完全に誘導放電を持続するようになる。

しかも前述のように、この持続誘導放電は、ブレーカ−
ポイントの閉によって停止しゃ断されるという好ましい
特性を備えている。

このようにブレーカ−ポイントが開いている期間中完全
に誘導放電をさせると、この放電電流の大きさは回転数
にほとんど無関係に一定の値を示す。

本発明の点火装置に於いて補助電源の電圧を増加させる
と、誘導放電の持続時間が増大することは前述したが、
この時プラグの両極間の電圧は補助電源の電圧の増加に
伴って逆に低下して行く。

このことはギャップ間放電の安定化を意味している。

また、本発明によれば、補助電源より供給するエネルギ
ー量を加減調整することにより、誘導放電時間を任意に
設定でき従って回転数に関係なく一定の点火エネルギー
を供給できるという大きな特長を有し、これがため内燃
機関の着火率向上に卓抜した効果を有するものである。

この補助電源の電圧を７００ボルトに撰定した場合、こ
の電源から供給される電流は平均値で数ミリアンペア程
度、電力としては数ワット前後である。

このように微少な電力にもかかわらず、誘導放電の持続
時間を２倍前后に増強するから、本発明の実用性は高い
。

さてプラグに容量放電が生起すると、本発明では直ちに
引き続き誘導放電に移行するが、従来の点火装置ではこ
のエネルギーは全て点火コイルから供給されていた訳で
ある。

しかるに本発明の点火装置では、補助電源から直後この
誘導放電のエネルギーが、補充供給されるので点火コイ
ルから供給するエネルギー量を巨大化することなしに、
誘導放電エネルギー量を能率よく増強でき、電源の有効
利用率が大幅に向上する。

機関の高速回転時には、ブレーカポイントの閉成期間−
すなわち、一次電流による励磁期間が短かくなるので、
従来の方式では点火コイルに蓄えられる電磁エネルギー
が減少し、火花電力が低減する傾向があったが、本発明
によれば、ブレーカポイントの閉成直前には依然として
二次電流が流れており、これによる電磁エネルギーが残
留している状態から、これに加算する形で一次電流によ
る点火コイルの励磁が行なわれるので、高速回転時にも
十分な電磁エネルギーを点火コイルに蓄積し、十分に強
力な火花放電をプラグギャップに生じさせることができ
る。

すなわち、本発明によれば、機関の高速回転時にも点火
特性を改善することができる。

次に波形の上から本発明と従来の点火装置との比較をの
べる。

波形としてはプラグに流れる電流と上記したプラグの両
極間電圧の各々を比較する第３図イは従来の点火装置に
於けるプラグ電流の波形であり、第３図口は同じくプラ
グの両極間電圧の波形である。

第４図イは本発明の点火装置に於ける同様のプラグ電流
波形であり、第４図口は同じくプラグ両極間電圧の波形
である。

いずれの場合も、エンジン回転数は１０００ ＲＰＭで
あり本発明の点火装置に於ける補助電源電圧は７００ボ
ルトである。

第３図イと第４図イを比較すれば本発明の点火装置の誘
導放電時間の増加は明かであり、第３図口と第４図口を
比較すれば同じくプラグ両極間電圧の低下は明かである
。

エンジン回転数を５０００ ＲＰＭとした場合の波形は
第５図イ２０、第６図イ、ｏｌこ示す。

第５図イは従来の点火装置のプラグ電流の波形であり第
５図口は同じくプラグの両極間電圧の波形である。

第６図イは本発明の点火装置に於ける同様のプラグ電流
波形であり、第６図口は同じく、プラグ両極間電圧の波
形である。

第５図イ及び第６図イ、又第５図口及び第６図口を比較
すれば、前述と同様により誘導放電時間が増加し、プラ
グ両極間電圧が低下していることは明かである。

第２図は本発明の他の実施例であり、第１図と同一の符
号は同一部分をあられす。

本例では点火コイル３２の高圧端子ＨＶとデストリビュ
ーター４３との間に、ＤＣ−ＤＣコンバーターにより、
電池３１の電源から昇圧した直流電源を得て、これを補
助電源として使用するものである。

ＤＣ−ＤＣコンバーター駆動回路４０により絶縁変圧器
３９の２次巻線４２に発生する交流は、整流器３８と平
滑用コンデンサ３７により直流化され、これが補助電源
となりデストリビューター４３を経て、プラグ４４に供
給される。

動作については第２図の場合と同様であるが、点火コイ
ル３２に第１図のＢのような特別の端子を設けずに実施
出来ることが特徴で、更に何等かの原因でＤＣ−ＤＣコ
ンバーターが動作を停止しても誘導放電強化作用が停止
するだけで基本的点火動作には障害を与えないという特
長を有する。

本発明の点火装置は上記の構成であるので、内燃機関の
コイルディスチャージ式点火装置として用いると、低速
回転時にはもちろん高速回転時にも、着火の安定化すな
わち着火率の著しい向上が得られる。

特に当該内燃機関の空燃比が比較的希薄である場合、従
来の点火装置では充分満足出来る結果が得られなかった
が、本発明の点火装置ではそのような欠点は解消する。

従って内燃機関に要求される、排出ガスに対する厳しい
規制条件と、燃料効率の改善という二つの問題を解決す
るのに極めて有用なものである。

自動車用内燃機関に本発明の点火装置を実施した場合の
利点を以下に列記する。

ａ）始動性が改善される。

電池の減電圧状態に於いて高い点火性能を有するから、
冬期は特に有効である。

ｂ）アイドル回転が安定化される。

従ってアイドル空燃比のより希薄化が可能となりアイド
ル回転数も低く設定出来る。

Ｃ）加速性能が向上する。

特に発進時及び加速時などの重負荷時に起きる、いわゆ
る加速時失火を低減するのに極めて有効である。

従って経済性を重視すれば、より希薄な空燃比に設定出
来る。

ｄ）異常燃焼が生起しにくくなる。

いわゆるノッキング音などの異常音発生が軽減される。

これにより点火時期を、より燃料効率の高い数値に設定
出来る。

ｅ）低品位燃料でも使用可能となる。

ｆ）プラグのくすぶりや、かぶりを起こしにくくなる。

特に燃料として無鉛化燃料を使用した場合にこの効果は
著しい。

ｇ）最大トルク、最高出力が向上する。

ｈ）燃費が軽減される。

燃料効率の基本的な改善に加えて更に上記のような空燃
比の希薄化、点火時期や、アイドル回転数の経済的設定
、低品位、低価格燃料の使用など、一連の経済的対策を
併せて実施すると、この燃費軽減は非常に大きなものと
なる。

ｉ）排出ガスが低公害化される。

特に希薄空燃比機関との関連に於て、本発明の有する工
業的役割は極めて重要である。

ｊ）従来のコイルディスチャージ式点火装置では高エネ
ルギ一点火を行う為には、高エネルギーの点火コイルが
必要であり、この高エネルギ一点火コイル励磁のために
多量の電力を必要とし極めて効率が悪かった。

本発明の点火装置では高エネルギーの点火コイルは必ず
しも必要でなくこの点で点火装置の故障率の低減信頼性
の向上、保守維持の容易さを実現するものである。

【図面の簡単な説明】

第１，２図はそれぞれ本発明の実施例の概略図、第３，
５図は従来の点火装置によるプラグ電流・電圧波形図、
第４，６図は本発明の点火装置によるプラグ電流・電圧
波形図である。 １９・・・・・・補助電源、３２・・・・・・点火コイ
ル、３４・・・・・・２次巻線、３５・・・・・・ブレ
ーカ−ポイント、３８・・・・・・整流ダイオード、３
９・・・・・・絶縁変圧器、４０・・・・・・ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ、駆動回路、４３・・・・・・デストリピ
ユータ、４４・・・・・・プラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関用コイルディスチャージ式点火装置に於い
   て当該点火装置の高圧２次巻線に直列かつ同極性に補助
   直流電源を接続し、高圧１次巻線回路のオン・オフに無
   関係に補助直流電源の出力電圧をほぼ一定に保持するよ
   うに構成したことを特徴とする内燃機関点火装置。