JPS60184972A - 内燃機関用点火装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は、混合気の点火のための少くとも１個の点火コ
イルと複数個の点火プラグを備えた燃焼動力機用点火装
置に関するものである。更に詳述すれば、本発明は、点
火プラグの点火電極が、エンジンの電位（大地電位）で
なしに、一般に大地電位と異なる電圧を有する内燃機関
用７点火装置に関するものである。

この“非接地”構成では、点火電極を大地電位に対する
イオン化ゾンデとして使用することが可能である。本発
明の目的は、該構成を利用してイオン電流（Ｉｏｎｅｎ
ｓｔｒｏｍ　）を測定することにより、エンジンの根本
的な修正をせずに、いつ混合気が点火されたかどうかを
決めることができることである。更に、圧力波によって
変調されたイオン電流によって、エンジンの騒音を抑制
することかできる。イオン電流から得られる出力パルス
を使って、所定の燃焼特性が得られるように、点火シス
テムと混合気発生システムが調整される。

従来技術 このような制御能力は公知であり、本発明の対象ではな
い。例えば、西独特許公開公報第２４４３４１３号（Ｂ
ｏｓｃｈ　）　には分離したイオン化ゾンデを必要とす
る構成が開示されている。同様に、例えば、西独特許明
細書第１９１７３８９号から、エンジンのパラメータに
よって制御できると共に、゛燃焼に関する閉じた制御回
路を実現する電子式点火噴射システムは公知である。

更に、ＭＴＺ３９（，１９７８）７／８，３３３頁、ｌ
−１ａａｈｉｅｌａにはイオン化ゾンデを設けた点火プ
ラグが記載されている。

西独特許公開公報第報第２５０７２８６号から、内燃機
関の燃焼欠陥の検出方法が公知である。該検出方法にお
いては、点火電流に対して並列に。

測定電圧か点火プラグ電極に接続されている。効果的な
点火において、燃焼中に生じるプラズマを流れる付加的
な電流が発生する。本構成により、混合気の燃焼の状態
が良好か否かでなしに、混合気が点火されたかどうかの
みが検出される。イオン電流測定の場所は点火が起こる
スパークギャップと同一であるので、イオン電流測定は
点火中は不可能であり、点火スパークが消えた時に初め
て可能となる。

これと反対に、本発明においては、プラズマ電流の測定
は点火スパークの燃焼中でも可能である。

点火した混合気が燃焼室壁に衝突する時、即ち、発生し
た火の玉が約５ｍｍに達した時、出力パルスか発生する
。

西独特許公開公報第２５４３１２５号から、２個の絶縁
した点火電極を備える１個のスパークキャップを使用す
る内燃機関用点火装置か公知である。該点火装置により
、点火に使用される高周波電圧の印加が改良される。イ
オン電流の測定は行われない。

又、スイス特許明細書第９９１２１号から、大地に対し
て絶縁した点火プラグ組立物が公知である。該組立物は
、存在する点火電流源 （Ｚｕｎｄｓｔｒｏｍｑｕｅｌｌｅ　）を用いて、同一
の燃焼室内の２個のスパークギャップを直列に点火する
。

更に、米国特許明細書第４４０７２５９号から。

プラズ゛７燃焼システムが公知である。該システムにお
いては、−ツノ電流源（Ｓｔｒｏｍｑｕｅｌ　Ｉｅ　）
がスパークギャップを点火し、且つ、別の電流源がプラ
ズマ発生のためのエネルギを供給する。プラズマ電流と
、プラズマ状態に対応する出力パルスの発生とについて
の測定は行われない。

公知の構成では、一般に、イオン電流測定と同様に、点
火システムも又、エンジンの大地電位に接続されている
。これにより、例えばヘロン（１−１ｅｒｏｎ）燃焼室
の燃焼室形状及び弁位置のためにそのまま設置できない
分離したイオン電流ゾンデが必要となるか又は、イオン
化ゾンデを備えるゾンデ点火プラグが必要となるであろ
う。該ゾンデ点火プラグは、製作技術上の問題を伴う一
方、点火点に近接してイオン化を測定する。

発明の目的 本発明の目的は、特に、イオン電流を同時に測定するこ
とができる冒頭に述べた型式の点火システムを提供する
ことにより、公知の構成の欠点を解ｌ肖することである
。

ノをぜ１月１ 上記本発明の目的は、例えば、ねじと台を備える絶縁ス
ペーサを適当な材料で形成して９点火プラグを絶縁する
ことにより達成される。このように構成することにより
、スパークギャップの両方の点火電極は内燃機関の大地
電位から絶縁される。

電圧源（Ｓｐａｎｎｕｎｇｓｑｕｅｌｌｅ　）が点火電
極の少くとも一つに電圧を供給する結果、点火した混合
気が燃焼室壁に衝突するや否や、イオン電流が点火電極
と燃焼室壁の間を流れる。

本発明にかかる内燃機関用点火装置は以下のものを備え
る。

ｔａ）　点火スパークを発生する２個の点火電極の間に
形成される少くとも１個のスパークギャップ。

両方の点火電極のいずれも内燃機関の大地電位に接続さ
れていない− （１））点火スパークを発生するように大地から絶縁し
た点火電極に接続され、且つ、点火電極と共に点火回路
を形成する点火電流源。

ｆｃ）　一方の極を大地に配設していると共に、他方の
極を点火電流回路に接続した電圧源。点火回路を電圧源
の電位に設定すると共に、隔離されたプラズマ回路が形
成され、該プラズマ回路は、電圧源と、両方の点火電極
の少くとも１個と、直列接続された点火電極と大地の間
の高温燃焼ガスから発生するプラズマとを含む。

ｆｄ）　プラズマ回路に設けた手段。該手段は、プラズ
マ回路の電流の強度と時間パターンに応じた出力パルス
を供給する。

特に、本点火装置においては、出力パルスの発生のため
の上記手段は、プラズマ回路の電流に対応して発生する
出力パルスが印加されるように、プラズマ回路に配設さ
れた抵抗器である。と共に、点火電流回路は大地から電
気的に絶縁されている。

更に、本発明にかかる点火装置では、電流源は電気的に
絶縁した２次巻線を備える点火コイルである。

本発明にかかる点火装置の一実施例において、出力パル
スを発生する前記手段は変圧器であり、該変圧器は、電
流を点火電極まで流す２個の２重巻きの１次巻線と、出
力パルスが印加される１個の２次巻線とを備える。

本発明にかかる点火装置か、点火回路に少くとも２個の
スパークギャップを設ける時、一方のスパークギャップ
の点火電極を他方のスパークギャップの点火電極に直接
に接続し、更に゛、電圧源を、これら両方の点火電極の
接続点と大地の間に配設すると共に、別の両方の点火電
極が電流源に接続されている。

上記点火装置では、出力パルスを発生する前記手段とし
て、接続点と電圧源の間に接続した抵抗器を設け、且つ
、点火回路を大地から電気的に絶縁することが望ましい
。

次に、本発明にかかる点火装置では、点火回路に機械的
なディストリビュータを設け、更に、該ディストリビュ
ータを、内燃機関の動作サイクルに応じて９点火回路に
複数個のスパークギャップの内の１個のスパークギャッ
プを接続し、且つ、各々のスパークギャップが大地から
絶縁された２個の点火電極を備えている。

最後に、本発明にかかる点火装置においては、電流源は
電気的に絶縁した２次巻線を備える点火コイルであり、
大地から絶縁した２個の点火電極を各々が備える４個の
スパークギャップが以下のように接続されている。

（ａ）２次巻線の一端子を、ダイオードを介して、２個
のスパークギャップの各点火電極と接続して、両方のダ
イオードが反対の導電方向を有する。

（１））　２次巻線の他端子を、別のダイオードを介し
て、別の２個のスパークギャップの各点火電極と接続し
て、両方のダイオードが反対の導電方向を有する。

ｔｃ）　電流源の極性に対応してスパークギャップの各
対を介して電流が流れるように、別の点火電極が互いに
対を成して接続される。

ｔｄ）　両方の対の点火電極の接続点が、出力パルスを
発生するための上記手段としての少くとも１個の抵抗器
を介して、電圧源に接続されている。本発明の別の実施
例において、これらの接続点を、各々、抵抗器を介して
電圧源に接続することもできる。

実施例 以下に本発明の構成を各実施例について添付した図面に
従って説明する。

第１図は、点火電圧端子１．中央の点火電極２゜大地電
極３．ねじ込みブツシュ４と絶縁体５とを備える公知の
点火プラグの構成を示す。該構成において、燃焼圧力に
より絶縁体が疲労して、点火プラグの交換時に絶縁体を
交換する必要が多く生じる。

第２図は、第１図の点火プラグの変形例を示す。

該変形例において、絶縁体５は大地電極３とねじ込みブ
ツシュ４の間に配置されている。大地電極３は上方に延
在して、同軸の端子がねじ込みブツシュ４の上方に突出
し、該端子は対応して設けた点火プラグコネクタと容易
に当接し得る。密封性。

圧縮強さ、絶縁及び自由噴射室のために必要な構造上の
制約についての説明に関しては、十分に公知であると共
に本発明の主題でもないので、省略する。

第３図乃至第６図は本発明にかかる構成のいくつかの実
施例の電気回路図である。

第３図は、機械的なディストリビュータ１ｏと絶縁した
点火電極１１を備える４気筒エンジンの制御に関するも
のである。点火コイル９と接続されたトランジスタ８の
最初のキックバックパルスは、ダイオード１２を介して
、コンデンサ１３に印加される結果、約３００■の電圧
を有する電流源が発生する。該電流源は、抵抗器１４を
介して、点火回路（イオン電流ゾンデ）に電圧を供給す
る。

明らかに、本発明にかかる構成は、この型式の電圧発生
のみに限定されるものではなく、全ての公知の直流電源
及び交流電源が適用できる。保護抵抗器１５の後、点火
回路と大地の間のイオン電流の量に対応する出力パルス
が発生し、該出力パルスは図示しないエンジン制御／ス
テムに導かれる。

第４図は同様のシステムを示すが、該システムにおいて
は、個々の点火電極１１はダイオード１６゜１７．１８
及び１９を介して分離されており、更に、個々のイオン
電流パルスは夫々、保護抵抗器１５に印加される。ダイ
オードと抵抗器を備える分離回路は公知であり、その構
成は現存の電圧の極性に依存する。明らかに、第６図に
示す如く、共同の抵抗器１４を分割することができるよ
うに、個々の点火プラグをいくつかのグループ１こまと
めることができる。残留ガスのイオン化の結果、特に多
気筒エンジンにおいてイオン電流パルスがオーバーラツ
プする時、又は、別の装置をイオン電流パルスと同期操
作しなけれはならない時、イオン電流パルスの分離が必
要となる。点火点が高いため、容量の非対称により、イ
オン電流パルスと重なる干渉パルスが発生する。点火点
において抵抗器１４がスイッチ装置を介してブリッジ接
続されて、点火回路の抵抗を大地に対して小さくするこ
とにより、上記現象を避けることができる。本実施例に
おいて、トライアック２７がその機能を有し、該トライ
アック２７は対応する瞬間において点火制御される。電
圧ピークを抑制することが必要であり、そのために制御
されるスイッチ装置の代りにコンデンサが使用される。

これは本回路にのみに限定されるものでない。

第５図は２気筒エンジンの実施例を示す。明らかに、４
，６．８及び１２気筒エンジンに対しては対応するかけ
算をした数だけ用いればよい。本実施例においてスイッ
チ装＠２７を使用しなけれは２点火点において出力パル
スを得る。該出力パルスの極性は、どの点火プラグがよ
り高い点火電圧条件を有するかに依存する。

第６図は、西独特許明細書第２３３９７８４号で記載さ
れているように点火コイルの２重使用の構成を示す。点
火コイル９は、４個のトランジスタを備える２個の補助
スイッチから成るブリッジ回路２０によって時々、磁気
を反転せしめられる。

その結果、点火パルスは異なる極性を形成し、該点火パ
ルスはダイオード２１．２４及び２２．２３によって２
個の点火プラグ・点火回路に分配される。電圧供給線は
分離された抵抗器２５及び２６を介して延在する。ブリ
ッジ回路の特性を考慮して、ダイオード１２は２個ある
。前記の全ての回路と同様に、イオン電流パルスを基準
用の抵抗器１５に使用することができる。

第７図はイオン電流パルスの変圧回路を示す。

本回路は、ディストリビュータを含む点火システムの修
正無しに実施し得るので特に好都合である。

イオン電流は、例えば環状コア３４を介して変圧される
。環状コア３４に点火電極の端子が挿通され、本実施例
においては、２個の１次巻線３６及び３７が形成されて
いる。２次巻線３５においては、イオン電流が流れる時
出力パルス３０が発生する。第２の電流源はコンデンサ
１３である。コンデンサ１３には、ツェナーダイオード
３８で決定される電圧になるまで、スパーク電流が印加
される。第２の電流源として、装置２８と、第１図に示
す電気的に絶縁した２次巻線を備える点火コイル９を使
用することができるので、スパークギャップが減少する
ことがない。

明らかに、各点火プラグの前の各変圧器３４の代りに、
共同の変圧器を使用することができる。

該共同の変圧器は、ディストリビュータ１０によって対
応する点火プラグに切準えられる。この場合、２重巻き
の１次巻線は線路３９及び４０である。

スパークの燃焼時間中にプラズマ電流を測定する可能性
を放棄した場合、変圧器３４は不必要となる。何故なら
、変圧器３４は点火電流を補償する機能を有するからで
ある。トランジスタ８及び点火コイル９を適当に構成す
ることにより、プラズマ回路に電流が流れ始める前に点
火スパークが消滅する。

この特殊な場合、出力パルスの発生は抵抗器１４を介し
て極めて簡単に起こり、この時、抵抗器１４を第７図の
線路３９に第７ａ図により追加し、且つ、抵抗器１４に
ダイオード４１を並列に接続している３、第４図により
、この単一のダイオードの代りに、複数個のダイオード
１６　、１７　、、、１８及び１９を使用して、出力パ
ルスを分離印加することもできる。

第８図は第５図に対応する構成を示す。該構成において
、２個のスパークギャップが直列に配置されていると共
に、イオン電流は変圧をされて測定及び印加される。同
様に変圧測定可能と説明した抵抗器２５及び２６におけ
る電圧降下の代りに、イオン電流は第６図に適用される
。

を後に、第９図は、１気筒エンジンについての最も簡単
な形態における本発明にかかる点火装置の原理を示す。

点火コイル９の２次巻線は、点火電極１１と共に点火回
路を形成すると共に、２次巻線の電圧に対応して、点火
電極の間に点火スパークか発生する。該点火スパークは
、燃焼室内の混合気を点火する。

点火スパークの付近において、最初に小さな火の玉がイ
オン化したプラズマから発生する。該火の玉は燃焼が進
行すると共に直径が増大する。火の玉の直径が所定の大
きさに達すると、火の玉は燃焼室壁と当接して、燃焼室
壁と点火電極の間かプラズマを介して導電接続される。

この瞬間、電圧源４２、点火電極及びプラズマから成る
プラズマ回路は閉じられるので、電流がプラズマを流れ
る。回路に設けられた抵抗器１４にプラズマ回路の電流
の流れに適合した出力パルスを印加することができる。

混合気の所定部分が実際に点火した時、出力パルスが発
生する。ノッキング燃焼において生するように、プラズ
マ電流を圧力波で変調することも可能である。不都合な
ノッキング燃焼をエンジンのための別の混合気データ又
は点火データを採用することにより避けるように、電子
回路において変調を解析することは公知である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる点火装置が適用される点火プラ
グの断面図であり、第２図は第１図の変形例であり、第
３図乃至第９図は本発明の各実施例にかかる点火装置の
電気回路図である。 １・・・点火電圧端子、２．１１・・・点火電極、３・
・・大地電極、４・・・ねじ込みブツシュ、５−絶縁体
、８・・・トランジスタ、９・・・点火コイル、１０・
・・ディストリビュータ、１２，１６，１７，１８，１
９゜２１．２２，２３，２４．４１・・・ダイオード、
１３・・・コンデンサ、１４，２５，２６・・・抵抗器
、２７・・・スイッチ装置、３０・・・出力パルス、３
４・・・環状コア、３５・・・２次巻線、３６．３７・
・・１次巻線、３８・・・ツェナーダイオード、４２・
・・電圧源。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、Ｉ　ＦＩＧ、２ ゝＢＪ ＦＩＧ、３　ＦＩＧ、４ ＦＩ（’、ら ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、９ 手続補正書 昭和６０年　４月　３日 特許庁長官　殿 ２発明の名称 内燃機関用点火装置 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名　グンターーハルティッヒ 国籍　ドイツ連邦共和国 ４代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関用点火装置において、 点火スパークを発生する２個の点火電極の間に形成され
   る少くとも１個のスパークギャップと、点火スパークを
   発生するように大地から絶縁した点火電極に接続され、
   且つ、点火電極と共に点火回路を形成する点火電流源と
   、一方の極を大地に接続していると共に、他方の極を点
   火回路に接続した電圧源と、出力パルス供給手段とを備
   え、又、前記両方の点火電極のいずれも内燃機関の大地
   電位に接続せず、一方、点火回路を電圧源の電位に設定
   すると共に、隔離されたプラズマ回路が形成され、該プ
   ラズマ回路は、前記電圧源と、前記両方の直火電極の少
   くとも１個と、直列接続された点火電極と大地ｐ間の高
   温燃焼ガスから発生するプラズマとを備え、更に、出力
   パルス供給手段をプラズマ回路に設け、且つ、出力パル
   ス供給手段は、プラズマ回路の電流の強度と時間パター
   ンに応じた出力パルスを供給することを特徴とする内燃
   機関用点火装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載した点火装置において
   、前記出力パルス供給手段は、プラズマ回路の電流に対
   応した出力パルスが印加されるように、プラズマ回路に
   接続された抵抗器であると共に、点火回路を大地から電
   気的に絶縁していることを特徴とするもの。 ３、特許請求の範囲第１項に記載した点火装置において
   、前記点火電流源は、電気的に絶縁した２次巻線を備え
   る点火コイルであることを特徴とするもの。 ４４　特許請求の範囲第１項に記載した点火装置におい
   て、前記出力パルス供給手段は変圧器であり、更に、該
   変圧器は、電流を点火電極まで流す２個の２重巻きの１
   次巻線と、出力パルスが印加される１個の２次巻線とを
   備えることを特徴とするもの。 ５、特許請求の範囲第１項に記載した点火装置において
   、前記点火回路に２個のスパークギャップを設け、且つ
   、一方のスパークギャップの点火電極を他方のスパーク
   ギャップの点火電極に直接に接続し、更に、前記電圧源
   を、これらの両方の点火電極の接続点と大地の間に配設
   すると共に、別の両方の点火電極を点火電流源に接続し
   たことを特徴とするもの。 ６４￥許請求の範囲第５項に記載した点火装置において
   、前記出力パルス供給手段として、接続点と電圧源の間
   に接続した抵抗器を設け、更に、点火回路を大地から電
   気的に絶縁したことを特徴とするもの。 ７　特許請求の範囲第１項に記載した点火装置において
   、前記点火回路に機械的なディストリビュータを設け、
   更に、該デーストリピユータは、内燃機関の動作サイク
   ルに応じて、点火回路に複数個のスパークキャップの内
   の１個のスパークキャップを接続し、且つ、各々のスパ
   ークギャップが大地から絶縁された２個の点火電極を備
   えることを特徴とするもの。 ８　特許請求の範囲第３項に記載した点火装置において
   、４個のスパークキャンプと、各々のスパークギャップ
   に大地から絶縁された２個の点火電極を設け、更に、前
   記２次巻線の一端子を、ダイオードを介して、２個のス
   パークギャップの各点火電極と接続して、両方の該ダイ
   オードか反対の導電方向を有し、又、２次巻線の他端子
   を、別のダイオードを介して、別の２個のスパークギャ
   ップの各点火電極と接続して、両方の該ダイオードが反
   対の導電方向を有し、更に、点火電流源の極性に対応し
   てスパークキャンプの各対を介して電流が流れるように
   、別の点火電極を互いに対を成して接続し、且つ、両方
   の対の点火電極の接続点を、出力パルス供給手段として
   の少なくとも１個の抵抗器を介して、電圧源と接続した
   ことを特徴とするもの。