JPS6156418B2 - - Google Patents

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JPS6156418B2
JPS6156418B2 JP57210569A JP21056982A JPS6156418B2 JP S6156418 B2 JPS6156418 B2 JP S6156418B2 JP 57210569 A JP57210569 A JP 57210569A JP 21056982 A JP21056982 A JP 21056982A JP S6156418 B2 JPS6156418 B2 JP S6156418B2
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JP
Japan
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ignition
converter
circuit
time
signal
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JP57210569A
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English (en)
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JPS59101582A (ja
Inventor
Akio Kawai
Masazumi Sone
Yasutake Ishikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Nissan Motor Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP21056982A priority Critical patent/JPS59101582A/ja
Publication of JPS59101582A publication Critical patent/JPS59101582A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/005Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by weakening or suppression of sparks to limit the engine speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、通常の点火装置に加えて点火コイ
ルの2次側に点火エネルギを注入するDC−DCコ
ンバータを持つ内燃機関用点火装置の改良に関す
る。
従来のこの種の点火装置としては、例えば特開
昭56−124672号公報等に記載されているようなも
のがある。
この点火装置は第1図に示すように、バツテリ
1、1次側と2次側とが分離された四端子型点火
コイル2、エンジン回転に同期して点火時期を検
出する点火時期検出手段6、点火コイル2の1次
側の電流を点火時期検出手段6が点火時期を検出
する毎に遮断して点火コイル2の2次側に高電圧
を発生させるためのフルトラ式点火装置7、点火
コイル2の2次側の一端に高電圧出力端を接続
し、バツテリ1の電圧を昇圧するDC−DCコンバ
ータ8、点火コイル2の2次側に発生する高電圧
を各気筒の点火プラグ5a〜5dに分配するデイ
ストリビユータ3、デイストリビユータ3から点
火プラグ5a〜5dに高電圧を供給するハイテン
シヨンケーブル4a〜4d等によつて構成されて
いる。
なお、DC−DCコンバータ8は、例えば第2図
に示すような構成となつており、昇圧トランスT
に設けられた帰還巻線12の作用によつてパワー
トランジスタ9,10を交互にオン、オフさせ
て、昇圧トランスTの1次コイル11に流れる電
流を遮断し、それによつて昇圧トランスTの2次
コイル13に高電圧を発生させて、その高電圧を
整流平滑回路14を介して出力するようになつて
いる。
そして、その作用は点火時期検出手段6が点火
時期を検出する毎に、フルトラ式点火装置7が点
火コイル2の1次側を流れる電流を遮断すると、
点火コイル2の2次側にマイナス数KVの高電圧
が発生して、その高電圧がデイストリビユータ3
及びハイテンシヨンケーブル4a〜4dを介して
点火プラグ5a〜5dに順次供給されて放電が開
始される。
さらに、バツテリ1の電圧をDC−DCコンバー
タ8によつて昇圧して得たマイナス2KV程度の高
電圧が、点火コイル2の2次側を介して点火プラ
グ5a〜5dに供給されて、放電継続時間が延長
され、それによつて燃焼の安定化及び燃費の向上
を図ることができる。
しかしながら、このような従来のDC−DCコン
バータを備えた点火装置は、DC−DCコンバータ
が常時動作して、高圧出力を点火コイルの2次側
に印加する構成になつている。
そのため、DC−DCコンバータは点火放電がさ
れない無負荷時にも高電圧を出力するので、無負
荷時でも1〜2Aの電流が消費される。
また、デイストリビユータのロータ電極とサイ
ド電極とが点火放電を維持できる限り、DC−DC
コンバータからエネルギが注入されることによつ
て、長い場合には20msec以上点火放電が継続し
て、長期間6〜10A又はそれ以上の電流が消費さ
れる。
そして、このように放電時間が長くなることに
よる消費電流の増加によつて、オルタネータ(発
電機)の負荷が増大して燃費が悪化する。
第3図は、1800c.c.4気筒エンジンの750rpmア
イドリング時の燃料消費と放電時間との関係の実
験結果の一例を示す図である。
この図からも分るように、放電時間が5msec
程度の時に最も燃費が良いが、それを越えて長く
なると再び燃費が悪化する。
このように、従来のDC−DCコンバータを備え
た点火装置にあつては、DC−DCコンバータが常
時動作しているために、消費電流が大きくなると
共に燃費が悪化することがあるという問題があつ
た。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであ
り、上述のような内燃機関用点火装置における消
費電流を減少すると共に、アイドリング運転時の
燃費を向上させることを目的とする。
そのため、この発明による内燃機関用点火装置
は、機関回転数が予め定めた機関回転数以下で且
つ点火時期付近でのみDC−DCコンバータを動作
させるようにしたものである。
以下、この発明の実施例を添付図面の第4図以
降を参照して説明する。
第4図は、この発明を実施した内燃機関用点火
装置の一例の要部のみを示す回路図である。
同図において、まずDC−DCコンバータ21に
ついて簡単に説明すると、昇圧トランス22の一
次巻線23のセンタタツプにバツテリ24からの
バツテリ電圧を印加して、その一次巻線23の両
端を、各々エミツタをアースに接続したパワート
ランジスタ25,26のコレクタに接続してあ
る。
そして、そのパワートランジスタ25,26の
各ベースをベース電流制限用抵抗27,28を介
して、センタタツプに抵抗29を介してバツテリ
電圧が印加される帰還巻線30の両端に接続して
ある。
なお、パワートランジスタ25,26の各ベー
スは後述するスイツチング回路35に接続されて
いるが、その詳細は後述する。
これ等のパワートランジスタ25,26は、帰
還巻線30の作用によつて交互にオン・オフし
て、一次巻線に流れる電流を断接し、二次巻線3
1に高電圧が発生する。
この二次巻線31に発生する高電圧は、ダイオ
ードD1〜D4からなる全波整流回路32で全波整
流された後、コンデンサ33で平滑されて図示し
ない点火コイルの二次側端子に出力される。
次に、このDC−DCコンバータ21の動作を制
御するコンバータ制御手段について説明する。
このコンバータ制御手段は、DC−DCコンバー
タ21のパワートランジスタ25,26をオフ状
態又はオン・オフ可能状態にするスイツチング回
路35と、このスイツチング回路35を制御する
スイツチング制御回路36とから構成されてい
る。
まず、スイツチング回路35は、スイツチング
トランジスタ37,38の各エミツタをアースに
接続して、その各コレクタをDC−DCコンバータ
21の各パワートランジスタ25,26のベース
に接続すると共に、このスイツチングトランジス
タ37,38の各ベースに、抵抗39を介してバ
ツテリ24からのバツテリ電圧又はスイツチング
制御回路36からの動作信号PSをベース電流制
限用抵抗40,41を介して入力してなる。
また、スイツチング制御回路36は、第5図に
示すように動作指令回路43と、動作開始タイミ
ング回路44と、動作時間設定回路45とからな
る。
その動作指令回路43は、点火コイル一次側
端子からの信号P1を入力して、機関回転数が予め
定めた回転数を越えた時に動作指令信号P2を出力
する。
この動作指令回路43は、例えば第6図に示す
ように信号P1を入力する抵抗43A及び定電圧ダ
イオード43Bと、信号P1の入力間隔がΔT、例
えば4気筒機関の回転数2000rpmの時の点火周期
15msecを越えると出力レベルが変化しなくなる
リトリガブルワンシヨツト回路43cとからな
る。
動作開始タイミング回路44は、動作指令回路
43からの動作指令信号P2が入力された時に、点
火コイルへ通電が開始された時からDC−DCコン
バータ21が動作を開始するまでの時間のパルス
幅のタイミング信号P3を出力する。
この動作開始タイミング回路44は、例えば第
6図に示すように、リトリガブルワンシヨツト回
路43cからの停止信号P2の立上りでトリガされ
て、パルス幅が例えば4msecのタイミング信号
P3を出力する立上りワンシヨツト回路44からな
る。
動作時間設定回路45は、動作開始タイミング
回路44からのタイミング信号P3を入力して、予
め定めた所定時間(点火時期付近)だけローレベ
ル“L”の動作信号PSをスイツチング回路35
の各スイツチングトランジスタ37,38に出力
する。
この動作時間設定回路45は、例えば第6図に
示すように、立上りワンシヨツト回路44からの
タイミング信号P2の立下りでトリガされて、予め
定めた所定時間、例えば通常の点火装置による点
火コイルへの通電時間(ドウエル角)を5msec
と仮定して点火時期前1msecから点火後5msec
の間、つまり6msecのパルス幅のハイレベル
“H”の信号を出力する立下りワンシヨツト回路
45Aと、この立下りワンシヨツト回路45Aから
の信号を抵抗45Bを介して入力し、入力が
“H”の時にオン状態になつて動作信号PS
“L”(アース)にするトランジスタ45cとから
なる。
なお、点火コイル、フルトラ式点火装置、デイ
ストリビユータ等の通常の点火装置の部分は、第
1図と同様であるので、その説明は省略する。
第7図及び第8図は、この実施例の点火装置の
外観を示す正面図及びその左側面図である。
両図において、この点火装置は、点火コイル、
DC−DCコンバータ21、スイツチング回路35
及びスイツチング制御回路36を一体でモールド
成形してなり、DC−DCコンバータ21、スイツ
チング回路35及びスイツチング制御回路36
は、DC−DCコンバータ21のパワートランジス
タ25,26の放熱器50の内側に設けてあり、
またDC−DCコンバータ21で発生した高電圧
は、ケーブル51を介して点火コイルの二次側端
子に接続してある。
次に、このように構成した実施例の作用につい
て第9図をも参照して説明する。
まず、第4図のスイツチング制御回路36から
動作信号PSが出力されていない、つまり動作信
号PSが“H”のときには、スイツチング回路3
5のトランジスタ37,38の各ベースにバツテ
リ24からのベース電圧が給電されてオン状態に
なつているので、DC−DCコンバータ21の各パ
ワートランジスタ25,26のベースが接地され
て常時オフ状態になり、高電圧を出力しない。
つまり、DC−DCコンバータ21は動作しな
い。
この状態で、機関回転数が2000rpm以下、例え
ば1200rpmであれば、第9図の時点t1で同図イに
示す点火コイル一次側端子から信号P1がスイツ
チング制御回路36の動作指令回路43に入力さ
れることによつて、動作指令回路43から同図ロ
に示すように信号P1の立下りで立上る動作指令信
号P2が出力される。
それによつて、動作開始タイミング回路44
は、第9図ハに示すように停止パルスP2の立上り
(時点t1)で立上がるパルス幅が4msecのタイミ
ング信号P3を出力する。
このタイミング信号P3が立下がつた第9図の時
点t2で、動作時間設定回路45は同図ニに示すよ
うにパルス幅が6msecの動作信号PSをスイツチ
ング回路35に出力する。つまり、第6図のトラ
ンジスタ45cがオン状態になり、動作信号PS
が“L”になる。
したがつて、スイツチング回路35のトランジ
スタ37,38のベースが接地されてオフ状態に
なり、DC−DCコンバータ21のパワートランジ
スタ25,26の各ベースがアースから切離され
てオン・オフ可能状態になる。
そのため、DC−DCコンバータ21が動作し
て、その昇圧トランス22の二次巻線31に高電
圧が発生し、第9図ホに示すように約−2KVの負
の高電圧Vを点火コイル二次側端子に出力する。
そして、動作時間設定回路45からの動作信号
Sが時点t2から6msec経過して再び“H”にな
つた時点t3で、スイツチング回路35のトランジ
スタ37,38がオン状態になつてDC−DCコン
バータ21のパワートランジスタ25,26がオ
ン不能状態になる。つまり、DC−DCコンバータ
21が動作しなくなる。
次に、機関回転数が2000rpm以下であれば、第
9図の時点t1から15msecを越える時間ΔT1が経
過した時点t4で、再び点火コイルの一次側端子
から信号P1が入力されることによつて、前述と同
様にして、スイツチング制御回路36の動作指令
回路43から動作指令信号P2が出力されて(立上
つて)、動作開始タイミング回路44からタイミ
ングパルスP3が出力され、その立下り時点t5から
時点t6までの間動作時間設定回路45から動作信
号PSが出力されて、DC−DCコンバータ21が
動作して高電圧Vが出力される。
ここで機関回転数が2000rpmを越えると、第9
図の時点t4から15msec以下の時間ΔT2が経過し
た時点t7で、点火コイルの一次側端子から信号
P1がスイツチング制御回路36の動作指令回路4
3に入力される。
しかしながら、この時には動作指令回路43
は、第6図に示すように例えばリトリガブルワン
シヨツト回路で構成してあるので、動作指令信号
P2を出力しない、つまり立上りエツジが生じな
い。
そのため、第9図ロに示すように、動作開始タ
イミング回路44からタイミング信号P3が出力さ
れず、動作時間設定回路45から動作信号PS
出力されないので、スイツチング回路35のトラ
ンジスタ37,38がオン状態のままになつて、
DC−DCコンバータ21のパワートランジスタ2
5,26がオン・オフ不能状態になる。つまり、
DC−DCコンバータ21が動作しない。
このように、この実施例では、機関回転数が
2000rpm以下で、且つ点火時期前1msecから点
火後5msecの間だけDC−DCコンバータ21が
動作して、消費電流が大幅に減少すると共に、長
時間に亘つて点火放電が生ずることがなく、燃費
が向上する。
また、点火時期付近、すなわち負荷のかかつた
状態の時だけDC−DCコンバータ21が動作し
て、点火プラグに高電圧が印加されるため、無負
荷のときに高電圧が印加されることによつて起こ
る不整放電を防止できる。
さらに、この実施例では、点火コイルとDC−
DCコンバータを一体にモールド成形しているの
で、点火コイル二次側とDC−DCコンバータを直
結することができ、ハイテンシヨンケーブルを使
うことによるエネルギ損失を減少させることがで
きると共に、高圧発生部が露出しないので安全性
が向上する。
なお、実験によると、DC−DCコンバータを使
用した点火装置による燃焼特性効果の改善は、主
にアイドリング時に現われ、例えば1800c.c.4気筒
機関では750rpmのアイドリング時の燃費が8〜
12%向上した。
これは、本来アイドリングの点火時期は10〜20
゜BTDC(上死点前)程度であるが、これを進角
させることによつて燃費が向上する。しかし、こ
れ以上進角させると失火率が増大してアイドリン
グが安定を保てなくなる。
そこで、この発明を実施した点火装置を使用す
ると、50゜BTDC程度までアイドリングが安定を
保つことができ、大幅に燃費が向上した。
また、アイドル以外でもEGR率を大きくした
場合に、同様の効果が得られることも判つたが、
特にアイドリング時の効果が顕著で、道路渋滞や
大都市の走行時に大きく燃費が向上する。
なお、前述したように、放電時間5msec程度
がアイドリング時の燃焼改善と消費電力低減の効
果が得られる最適値であり、これは750rpmでク
ランク角22〜23゜程度であり、燃焼速度が早い高
回転でDC−DCコンバータを動作させる場合には
クランク角を合わせて時間を設定すればよい。
以上説明したように、この発明によれば、点火
装置の消費電流が減少すると共に、アイドリング
運転時の燃費が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、従来の内燃機関用点火装
置の一例を示す構成図及びそのDC−DCコンバー
タを示す回路図である。第3図は、放電時間と燃
料消費との関係の一例を示す線図、第4図は、こ
の発明を実施した内燃機関用点火装置の一例の要
部を示す回路図、第5図及び第6図は、そのスイ
ツチング制御回路の詳細を示すブロツク図及びそ
の具体例の一例を示すブロツク図、第7図及び第
8図は、同じく点火装置の外観を示す正面図及び
左側面図、第9図は、第4図の動作説明に供する
タイミングチヤートである。 21……DC−DCコンバータ、24……バツテ
リ、35……スイツチング回路、36……スイツ
チング制御回路、43……動作指令回路、44…
…動作開始タイミング回路、45……動作時間設
定回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 機関の通常の点火装置に加えて点火コイルの
    2次側に点火エネルギを注入するDC−DCコンバ
    ータを備えた内燃機関用点火装置において、前記
    DC−DCコンバータを機関回転数が予め定めた機
    関回転数以下で且つ点火時期付近でのみ動作させ
    るコンバータ制御回路を設けたことを特徴とする
    内燃機関用点火装置。
JP21056982A 1982-12-02 1982-12-02 内燃機関用点火装置 Granted JPS59101582A (ja)

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