JPS6151666B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のプラズマ点火装置に関し、
特に低電圧プラズマ発生用点火プラグ（以下ロー
テンシヨンプラグと記す）を用いたプラズマ点火
装置に関する。

従来のプラズマ点火装置は、通常の火花放電を
行なわせるための10〜20kVの第１の高圧電源
と、プラズマ発生用の２〜3kVの第２の電源とを
備えている。そして点火時に、点火プラグの中心
電極と側方電極との間に火花放電が生じると、放
電空間の絶縁が破壊されて２〜3kVの比較的低い
電圧でも放電可能な状態が形成され、、プラズマ
発生用の第２の電源から与えられる電荷によつて
必要な時間だけ放電が持続する。この放電によつ
て生じた高温、高エネルギーのプラズマ状ガスに
よつて燃焼室内の混合気中に多数の火炎核が生成
され、希薄混合気でも確実な着火が行なわれる。

しかし上記のごときプラズマ点火装置において
は、高圧電源を２種必要とするので高価になり、
かつ、高圧電源と点火プラグを接続する高電圧コ
ードにはプラズマ用の大電流が流れるので、電波
雑音抑制用の抵抗を高電圧コードに挿入すると点
火エネルギーの損失が非常に大きくなるという問
題があるため、抵抗を挿入することが出来ないの
で、電波雑音の抑制が困難である等の問題があつ
た。

上記の問題を解決するため本出願人は、ローテ
ンシヨンプラグを用いて電源を一種にしたプラズ
マ点火装置を既に出願（特願昭54−152062号）し
ている。

ローテンシヨンプラグは、例えば第１図に示す
ごとく、中心電極１と側方電極２との間に設けら
れた絶縁体３（セラミツクス）の表面に半導体４
（例えばセラミツク半導体）をコーテイング又は
焼結したものであり、比較的低電圧（1.5〜
3kV）でも放電を生じさせることが出来る。その
ため通常の数十kVの高電圧電源は不要となる。

第２図はローテンシヨンプラグを用いたプラズ
マ点火装置の一例図である。

第２図において、電源５（通常12Vのバツテ
リ）の電圧を昇圧器６（例えばDC−DCコンバー
タと変圧器で構成）で―２〜―3kVに昇圧し、そ
れをコンデンサ７に蓄電（数百ミリジユール〜数
ジユール）する。

コンデンサ７は、インダクタ８と各サイリスタ
２１〜２４を介して各気筒ごとに設けられたロー
テンシヨンプラグ３１〜３４に接続されている。

制御回路９は、クランク角度信号S₁（例えばク
ランク角１゜毎に１パルス出力される信号）と気
筒判別信号S₂（例えばクランク角720゜毎に１パ
ルス出力される信号）とから、各気筒毎の点火信
号S₁₁〜S₁₄を出力する。

これらの点火信号S₁₁〜S₁₄は、それぞれサイリ
スタ２１〜２４のゲートに与えられ、点火信号の
与えられたサイリスタがオンになり、そのサイリ
スタに接続されたローテンシヨンプラグにコンデ
ンサ７の電荷が与えられ、そのローテンシヨンプ
ラグの設けられた気筒でプラズマ放電が行なわれ
る。

なおインダクタ８は、放電電流と放電持続時間
とを設定するものである。

上記のごときプラズマ点火装置においては、各
ローテンシヨンプラグ毎にサイリスタを設けて点
火を制御しているので、点火気筒以外のサイリス
タが外来雑音等によつてターンオンすることがあ
り、そのため不整点火が生ずるおそれがあつた。
またサイリスタの代りに機械的スイツチ（リレー
等）を用いることも考えられるが、これらのスイ
ツチには、オンになつた瞬間に大電流が流れるの
で接点の損耗が激しく、耐久性の点で問題が残
る。

本発明は上記の問題を解決するためになされた
ものであり、各気筒に対応するコンデンサを設
け、次に点火する気筒のコンデンサのみに充電し
ておき、点火時には全てのコンデンサに共通の一
個のサイリスタをオンにするように構成すること
により、不整点火のおそれがなく、かつ耐久性に
優れたプラズマ点火装置を提供することを目的と
する。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

第３図は本発明の一実施例図である。

第３図において、１０は点火制御用のサイリス
タ、２０は制御回路、４１〜４４はスイツチ（例
えばリレー）、５１〜５４はコンデンサ、６１〜
６４は逆流阻止用のダイオードであり、その他第
２図と同符号は同一物を示す。

また第５図は、第３図の回路の信号波形図であ
り、S₂₀〜S₂₄はそれぞれ第３図の同符号を付した
個所の信号波形、V₅₁〜V₅₄はそれぞれ第３図のコ
ンデンサ５１〜５４の端子電圧（破線は昇圧器６
側、実線はローテンシヨンプラグ３１〜３４側）
を示す。

以下、第５図を参照しながら第３図の回路動作
を説明する。

制御回路２０は、クランク角度信号S₁と気筒判
別信号S₂とを入力し、点火時期には点火信号S₂₀
を出力する。

また制御回路２０は、次に点火する気筒を判別
し、各気筒毎に異なつたタイミングで、点火信号
S₂₀が立下つた時点から次に立下る時点まで継続
する切換信号S₂₁〜S₂₄を出力する。

スイツチ４１〜４４は、切換信号S₂₁〜S₂₄が与
えられている間のみオンになる。

したがつて各気筒毎に設けられているコンデン
サ５１〜５４は、第５図のS₂₁〜S₂₄から判るよう
に、次に点火されるコンデンサのみが充電される
ことになる。なお昇圧器６は、例えば＋1500Vの
電圧を出力するから、コンデンサ５１〜５４の昇
圧器側の端子電圧は、＋1500Vになる。

次に、点火時期になると、点火信号S₂₀によつ
てサイリスタ１０がオンになり、そのためコンデ
ンサ５１〜５４の昇圧器側が接地される。

昇圧器側が接地されると、コンデンサ５１〜５
４のうちの1500Vに充電されていたコンデンサの
昇圧器側が＋1500Vから0Vになり、したがつてそ
のコンデンサのローテンシヨンプラグ側は−
1500Vになるため、ローテンシヨンプラグ３１〜
３４のうちの該当するものに−1500Vが印加され
てプラズマ点火が行なわれる。

上記のように第３図の回路においては、スイツ
チ４１〜４４がオンになつた瞬間に流れるのは、
比較的小さな充電電流のみであり、大きな放電電
流が流れる時点では、スイツチ４１〜４４のうち
の該当するものは既にオンになつており、放電電
流はサイリスタ１０の開閉によつて制御される。
したがつてスイツチ４１〜４４の接点の損耗は非
常に小さくなり、かつコンデンサ５１〜５４のう
ちの次に放電するもののみが充電されているので
他のコンデンサが誤つて放電することはなく、不
整点火のおそれがない。

なお第３図の実施例においては、スイツチ４１
〜４４をコンデンサ５１〜５４の電源側に挿入し
ているが、第４図の実施例のように各コンデンサ
の接地側に挿入してもよい。

次に、第４図は本発明の他の実施例図である。

第４図の実施例は、第３図のスイツチ４１〜４
４の代りにトランジスタ７１〜７４を用い、かつ
トランジスタ７１〜７４をコンデンサ５１〜５４
の接地側（ローテンシヨンプラグ３１〜３４への
分岐点よりも更に接地側）に設けたものである。

このように各コンデンサの接地側にトランジス
タを挿入すれば、各トランジスタには小さな充電
電流のみが流れることになる。

すなわち放電時には、「接地」−「サイリスタ１
０」−「インダクタ８」−「該当するコンデンサ」−
「該当するローテンシヨンプラグ」−「接地」の経
路で放電電流が流れるから、トランジスタには放
電電流は全く流れない。

このことは、第３図の回路においてスイツチ４
１〜４４をコンデンサ５１〜５４の接地側に挿入
した場合でも全く同様であり、大きな放電電流が
全く流れないので、スイツチの接点やトランジス
タの寿命を延長することが出来るという効果があ
る。

なお上記のようにスイツチやトランジスタをコ
ンデンサの接地側に挿入した場合には、スイツチ
等は充電時にのみオンになつていれば良く、放電
時にはオフになつていてもよい。したがつてその
場合には、第５図のS₂₁〜S₂₄を、S₂₀が立下つた
時点から次に立上る時点まで高レベルになる信号
にすれば良い。

また昇圧器６としては、例えば第６図に示すご
とく、発振器６ａ、該発振器６ａからの信号によ
つて交互に導通するトランジスタ６ｂ，６ｃ、変
圧器６ｄ及びダイオード６ｅからなるDC−DCコ
ンバータを用いることが出来る。

なお第３図及び第４図の回路において、サイリ
スタ１０がオンになつた時には、昇圧器６の出力
が短絡されることになるが、昇圧器６が第６図に
示すごときものである場合には、12Vのバツテリ
電圧から数千Ｖに昇圧するため変圧器の２次巻線
の巻数が多いので、インピーダンスがかなり大き
く、かつサイリスタ１０のオン時間が数100μｓ
程度であつて非常に短いので、出力を短絡しても
支障はない。

以上説明したごとく本発明によれば、各気筒ご
とにコンデンサを設け、次に点火する気筒のコン
デンサのみを充電するようにし、１個のサイリス
タで全体の点火制御を行なうように構成している
ので、点火時期に該当しない気筒が不整点火する
おそれがなく、かつコンデンサの充電を制御する
スイツチには大きな放電電流が流れないので、耐
久性の点でも優れている。

なお本発明は通常のガソリンエンジンにも勿論
適用することが出来るが、デイーゼルエンジンに
も適用することが出来る。

すなわちデイーゼルエンジンにプラズマ点火装
置を設けて始動時にのみプラズマ点火を行なわせ
れば、従来のグロープラグを廃止できると共に即
時始動が可能になり、かつ始動性を向上させるた
めに不必要な高圧縮比にする必要もなくなるの
で、極めて優れたデイーゼルエンジンを実現する
ことが出来る。また始動時にのみプラズマ点火を
行なうのであるから、耐久性の点で多少問題のあ
るローテンシヨンプラグを用いても、実用上全く
支障がなく、その点からもローテンシヨンプラグ
を用いたプラズマ点火装置は、デイーゼルエンジ
ンの始動用点火装置として適している。

しかし前記のごとく従来の装置では、不整点火
や接点損耗のため実用化が困難であつたが、本発
明を適用すれば上記の問題が全て解決するので、
始動性に優れたデイーゼルエンジンを実現するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるローテンシヨンプラグ
の一例図、第２図は従来のローテンシヨンプラグ
を用いたプラズマ点火装置の一例図、第３図及び
第４図はそれぞれ本発明の実施例図、第５図は本
発明の回路の信号波形図、第６図は昇圧器の具体
的回路の一例図である。 符号の説明、１……中心電極、２……側方電
極、３……絶縁体、４……半導体、５……電源、
６……昇圧器、７……コンデンサ、８……インダ
クタ、９……制御回路、１０……サイリスタ、２
０……制御回路、２１〜２４……サイリスタ、３
１〜３４……ローテンシヨンプラグ、４１〜４４
……スイツチ、５１〜５４……コンデンサ、６１
〜６４……ダイオード、７１〜７４……トランジ
スタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンデンサと第１のスイツチング手段と逆流
   阻止用ダイオードとの直列回路を内燃機関の気筒
   数と同数だけ電源と接地間に並列に接続し、かつ
   各コンデンサの接地側端子を各気筒毎に設けられ
   た低電圧プラズマ発生用点火プラグにそれぞれ接
   続し、また電源の出力端子と接地間に接続された
   第２のスイツチング手段と、気筒数と同数だけ設
   けられた第１のスイツチング手段のうちの次に点
   火される気筒に対応するもののみを順次にオンに
   し、かつ点火時期には第２のスイツチング手段を
   オンにする制御手段とを備え、各気筒毎に設けら
   れたコンデンサのうちの次に点火される気筒に該
   当するものにのみ充電し、第２のスイツチング手
   段によつて全気筒の点火を制御するように構成し
   た内燃機関のプラズマ点火装置。