JPS6187969A

JPS6187969A - 内燃機関の点火装置

Info

Publication number: JPS6187969A
Application number: JP20999484A
Authority: JP
Inventors: Norihito Tokura; 規仁戸倉; Michiyasu Moritsugu; 森次　道泰; Takeshi Tanaka; 猛田中; Seiji Fujino; 藤野　誠二
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1984-10-05
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1986-05-06

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】〔産業上の利用分野〕本発明はイグニッションスパーク方式を用いた内燃機関
の点火装置に関する。この装置は主に自動車用内燃機関
あ点火に用いられる。

〔従来の技術〕

内燃機関に用いられるＣＤ１方式点火装置は、アーク時
間が短くまた１気筒当り１個の点火プラグしか付いてい
ないため、始動時、低速回転時、又はリーンバーン時に
は火炎が成長しないので失火しやすいという問題がある
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、内燃機関の１気筒当りに複数個の点火
プラグを装着し、さらに極めて短い周期で複数のスパー
クを適当な期間中連続して発生させるという構想に基づ
き、高速回転時に点火エネルギーが不足しないよう確保
し、また低速回転時やリーンバーン時に火炎不成長や失
火が生じないよう火炎持続時間を確保し、それにより着
火性能の向上をはかり、中高速回転時で燃焼速度が速い
時は気筒当りの点火プラグ数を減少させて燃焼室内の圧
力上昇率を低下させ、爆音やエンジン振動を少なくする
ことにある。

〔発明の構成〕

本発明においては、直流電圧を発生する直流電源、第１
．第２及び第３の３個の１次コイルと第１及び第２の２
（［１ｉｌの２次コイルを有し、第１及び第２の１コイ
ルと第１の２次コイルを第１の鉄心に巻装し、第３の１
次コイルと第２の２次コイルを第２鉄心に巻装した点火
コイルと、２個の２次コイルに接続される複数個の点火
プラグ、第１及び第２の１次コイルの共通接続点である
１次コイル中点に接続されるコンデンサ、第１の１次コ
イルとコンデンサと該直流電源とともに閉回路を構成す
る第１のスイッチング素子、第２の１次コイルとコンデ
ンサとともに閉回路を構成する第２のスイッチング素子
、第３の１次コイルとコンデンサとともに閉回路を構成
する第３のスイッチング素子、及び点火指示信号に従っ
て動作し、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチ
ング素子、又は第１のスイッチング素子及び第３のスイ
ッチング素子が所定のタイミングで交互に導通するよう
に通電信号を発生する信号発生回路、とを具備した内燃
機関の点火装置が提供される。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての内燃機関の点火装置が第１図
に示される。

直流電源１は例えばバッテリを用いた電源であり、エン
ジンキースイッチ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３に
直流電圧を供給する。エンジンキースイッチ２は運転時
には閉成し、停止時には開放するスイッチである。また
、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は直流電源１の直流電圧例え
ば１２Ｖを約２００■の直流電圧に変換するコンバータ
であり、トランジスタを自励発振させてトランスで昇圧
した後、整流して直流高電圧を供給する周知の回路構成
のものである。コンデンサ４はＤＣ−ＤＣコンハーク３
の出力電圧を平滑化して蓄え、後述の過渡的な大電流を
供給するだめのものである。

点火時期検出装置５はシグナルロータ５１、ピックアッ
プ５３を備える。シグナルロータ５１は磁性材料よりな
る点火時期検出用のものであり、気筒数に対応する数の
突起部５２を有し、エンジン回転数の１／２の回転数で
同期して回転する図示しないシャフトに取り付けられて
いる。ピンクアップ５３は点火時期検出用のものであり
、磁性材料からなる磁心５３１のまわりに巻装されたコ
イル５３３と永久磁石５３２とから構成され、シグナル
ロータ５１の突起部５２がピックアップ５３の磁心５３
１と対向したときに閉磁路が形成されるように配置され
る。

シグナルロータ５１とピックアップ５３の位相関係は、
図示しないがエンジン回転数、負荷に応じて適当に変化
するようになっており、最適な点火時期が得られるよう
になっている。

整形回路６はピンクアップ５３の出力信号を波形整形し
、点火時期に対応したｒｌＪレベル（以下、単に「１」
と記す）の信号を出力する回路である。

この整形回路６の詳細が第２図に示される。抵抗６１１
．６１２、コンデンサ６１３で設定されたバイアス電圧
ｖｂが端子６０１を介してピックアップ５３のコイル５
３３の一昂１に印加される。

このバイアス電圧ｖｂはさらにコンパレータ６１４の反
転入力端子に基準電圧として印加される。

コンパレータ６１４の非反転入力端子は端子６゜２を介
してコイル５３３の他端に接続されており、コイル５３
３の起電力の正負に応じてコンパレータ６１４の出力に
は「１」、またはｒ（ＩＪレヘル（以下、単に「０」と
記す」の信号が発生する。

コンパレータ６１４の出力から非反転入力端子に抵抗６
１５を介して正帰還がかけられており、この正帰還回路
はヒステリシスをもつシュミットトリガの機能を有する
ためノイズに対して誤動作を防止する効果がある。コン
パレータ６１４の出力はインバータ６１６で反転されて
端子６０３を介して点火時期信号として出力される。

第１図において、気筒判別装置８はシグナルロータ８０
とピックアップ８２とを備える。シグナルロータ８０は
気筒判別用のものであり、エンジン回転数の１／２の回
転数で同期して回転する図示しないシャフトに取り付け
られており、１つの突起部８１を有している。ピックア
ップ８２は気筒判別用のピックアップであり、前述の実
施例のピンクアップ５３と同じ原理のものであるが、異
なる点としてピックアップ５３の磁心はシグナルロータ
５１の４つの突起部と閉磁路を形成する構造となってい
るのに対し、ピックアップ８２の磁心は開磁路となるこ
とである。

゛シグナルロータ８０とピックアップ８２の位相関係は
前述のシグナルロータ５１とピンクアップ５３とは異な
り、エンジン回転数、負荷により変化しない固定のもの
である。シグナルロータ８０が１回転すると、ピンクア
ップ８２の出力に１パルスを出力する。このパルス位置
は第１気筒の上死点前６０°の位置に設定する。ピンク
アップ８２の出力は整形回路６′に導かれる。整形回路
６′は整形回路６と同一の回路構成である。

点火プラグ数制御回路１０は、図示しないエンジンの各
種センサ信号に基づいてエンジンの空燃比（Ａ／Ｆ）を
設定する機能をもう、理論空燃比とリーンバーンの２種
類の空燃比（Ａ／Ｆ）を設定することができ、論理空燃
比の時はｒｌＪを、リーンパンの時はｒＯＪの点火プラ
グ数制御信号を端子１０１から出力するものである。

トリガ信号発生回路９は整形回路６からの点火時期信号
と整形回路６′からの気筒判別信号から、所定の期間だ
け短周期で繰り返す互いに１８０゜位相の異なる２つの
トリが信号Ｓ　（Ａ）１〜４、Ｓ　（Ｂ）１〜２を作る
。このトリガ信号発生回路９の詳細が第３図に示される
。端子９０１を介してワンショットマルチ７１１に、整
形回路６からの点火時期信号が導かれる。ワンショット
マルチ７１１はこの点火時期信号の立ち上がりでトリガ
され、コンデンサ７１２、抵抗７１３で定ま□る一定時
間（例えば２ｍ５ｅ’ｃ）にわたり「１」の信号を出力
端子Ｑに発生する。

ノアゲート７１４．７１５はセントリセット、フリップ
フロップとなるように互いに接続されており、ワンショ
ットマルチ７１１の出力がｒｌＪになるとノアゲート７
１４の出力は「０」、ノアゲート７１５の出力は「１」
となる。バイナリプリセッタブル・アップダウンカウン
タ７１７は４ビツトのカウンタ回路であり、そのリセッ
ト端子にノアゲート７１４の出力が導かれており、ノア
ゲート７１４の出力が「０」になるとカウントを開始し
、「１」になるとリセットされる。なお、このカウンタ
７１７はダウンカウントモードにセントされており、プ
リセット機能は使用していない。

クロック発生回路７１６は例えば約８０ＫＨｚの周波数
のクロック信号を連続して発生する回路であり、該クロ
ック信号はカウンタ７１７のクロック入力端子に導かれ
る。ノアゲート７１８は一方の入力端子がワンショット
マルチ７１１の出力端子に接続され、他方の入力端子が
カウンタ７１７の１６分の１分周出力であるＱＤ出力端
子に接続される。そして両出力端子のレベルが「０」と
なったとき、ノアゲート７１８の出力は「１」となる、
この出力はノアゲート７１５に導かれており、ノアゲー
ト７１４，７１５で構成されるフリップフロップを反転
させる。

カウンタ７１７のＱｏ比出力、さらにそれぞれインバー
タバッファ７１９，７２０を介してワンショットマルチ
７２１，７２８に導かれる。ワンショットマルチ７２１
はインバータバッファ７１９の出力の立ち下がりでトリ
ガされ、コンデンサ７２２、抵抗７２３で定まる一定時
間（例えばｌＯμ５ｅｃ）にわたり「０」の信号を出力
端子方に発生する。この信号は抵抗７２４，７２５を介
してトランジスタ７２６のベースに導かれる。ワンショ
ットマルチ７２１の−ｄ一端子が「０」のとき、トラン
ジスタ７２６はオンとなり、そのコレクタずなわち端子
７０２に「１」のトリガ信号Ｓ　（Ａ）を発生する。

ワンショットマルチ７２８はインハータパソファ７２０
の出力の立ち上がりでトリガされ、コンデンサ７２９、
抵抗７３０で定まる一定時間（例えば５μ５ｅｃ）にわ
たり「０」の信号を出力端干すに発生する。この信号は
抵抗７３１，７３２を介してトランジスタ７３３のベー
スに導かれる。

ワンショットマルチ７２８のＱｉ子が「０」のとき、ト
ランジスタ７３３はオンとなり、そのコレクタすなわち
端子７０３に「１」のトリガ信号５（１３）を出力する
。カウンタ９１２はデコーダ付カウンタであり、そのリ
セット端子Ｒには整形回路６′の出力（ｆｉ号が入力さ
れ、この出力信号によりカウンタ９１２はリセットされ
る。またクロック端子Ｃには整形回路６の出力信号が入
力され、カウンタ９１２はこの出力信号をカウントする
。

カウンタ９１２のデコード出力端子の、■、■。

■の出力信号はそれぞれアンドゲート９０８，９０９．
９１０，９１１の一方の入力端子に導かれ、他方の入力
端子に端子７０２より導かれたトリガ信号Ｓ　（Ａ）と
アンド論理をとり、トリガ信号５（Ａ）１、Ｓ　（Ａ）
２、Ｓ　（Ａ）３、Ｓ　（Ａ）　　４を端子９０３，９
０４，９０５，９０６にそれぞれ出力する。

端子７０３より導かれたトリガ信号Ｓ　（Ｂ）は、アン
ドゲート９２０と９２１により点火プラグ数制御信号入
力端子９０９の信号及びインバータ９２２で反転した信
号とアンド論理をとり、トリガ信号Ｓ　（Ｂ）　　１．
　Ｓ　（Ｂ）　２を端子９０７，９０８にそれぞれ出力
する。

第１図において、各パワー回路１８ａ、１８ｂ。

１８ｃ、１８ｄ　（１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは１８ａと
同一なので省略）は気筒毎に合計４（ｆｌｉｔ設けられ
、共通パワー回路２０．２１とともに作動し、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ３からの電源供給とトリガ信号発生回路９
からのトリガ信号Ｓ　（Ａ）１〜４、Ｓ　（Ｂ）１〜２
により、所定の期間だけスイッチング動作を行ない、気
筒毎に４個有する点火プラグ２４１ａ、２４２ａ、２４
３ａ、２４４ａのうち、２個又は４１１１ｉ１をスパー
クさせる。

次にパワー回路１８ａと共通パワー回路２０゜２１につ
いて説明する。

サイリスタ１３ａはそのアノードがコンデンサ４の正極
端子に接続され、そのカソードが点火コイル１６ａの第
１の１次コイル１６１ａの一端に接続される。このサイ
リスタ１３ａのゲートにはトリガ信号発生回路９からト
リガ信号Ｓ　（Ａ＞　　１が絶縁用のパルストランス１
３５ａを介し、さらにダイオ−１”　１３１　ａ　、抵
抗１３２ａ、コンデンサ１３３ａ、抵抗１３４ａからな
るノイズ防止回路を経て供給される。

共振用コンデンサ１５ａは、点火コイル１６ａの１次コ
イル中点１６９ａに接続される。このサイリスタ１３ａ
によって、コンデンサ４、サイリスタ１３ａ、第１の１
次コイル１６１　ａ、共振用コンデンサ１５ａからなる
第１の閉回路が形成される。

サイリスク２００はそのアノードがダイオード１７１ａ
を介して、点火コイル１６ａの第２の１次コイル１６２
ａの一端に接続され、そのカソードが共振用コンデンサ
１５ａの一端（アース）に接続される。サイリスタ２０
０のゲートにはトリガ信号発生回路９からトリガ信号Ｓ
　（Ｂ）１がパルストランス２０５を介し、さらにダイ
オード２０１、抵抗２０２，２０４、コンデンサ２０３
からなるノイズ防止回路を経て供給される。このサイリ
スタ２００によって、第２の１次コイル１６２ａ、ダイ
オード１７１ａ、サイリスタ２００、共振用コンデンサ
１５ａからなる第２の閉回路が形成される。

サイリスタ２１０はそのアノードからダイオード１７２
ａを介して、点火コイル１６ａの第３の１次コイル１６
３ａの一端に接続され、そのカソードが共振用コンデン
サ１５ａの一端（アース）に接続される。サイリスタ２
１０のゲート１２はトリガ信号発生回路９からトリガ信
号Ｓ　（Ｂ）２がパルストランス２１５を介し、さらに
ダイオード２１１、抵抗２１２，２１４、コンデンサ２
１３からなるノイズ防止回路を経て供給される。このサ
イリスク２１０によって、第３の１次コイル１６３ａ、
ダイオード１７２ａ、サイリスタ２１０、共振用コンデ
ンサ１５ａからなる第３の閉回路が形成される。

点火コイル１６ａは、第１の１次コイル１６１ａ、第２
の１次コイル１６２ａ、第３の１次コイル１６３ａ、第
１の２次コイル１６４ａ、第２の２次コイル１６５ａ、
第１の鉄心１６６ａ、第２の鉄心１６７ａからなり、第
４図にこの点火コイル１６ａの構造を示す。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ、１６２ａの巻数は
それぞれ約４０ターン、第１の２次コイル１６４ａの巻
数は４０００ターンで、第１の鉄心１６６ａ上に巻線さ
れており、この１次コイルと２次コイルの巻数比は約１
００に設定しである。

第３の１次コイル１７６３ａの巻数は約４０ターン、第
２の２次コイル１６５ａの巻数は約４０００ターンで、
第２の鉄心１６７ａ上に巻線されており、この１次コイ
ルと２次コイルの巻数比は約１００に設定しである。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ、１６２ａは、通電
時に第１鉄心１６６ａ中に互いに同一方向に磁界が発生
する様に、第１及び第２の１次コイル１６１ａ、１６２
ａの一端を共通した接続点（１次コイル中点）１６９ａ
を有する。

第１の２次コイル１６４ａは鉄心１６６ａを介して第１
及び第２の１次コイル１６１ａ、１６２ａと磁気的に結
合しており、１次コイル１６１　ａ。

１６２ａに発生する電圧を昇圧して２次コイル１６４ａ
から出力する。

第２の２次コイル１６５ａは鉄心１６７ａを介して第３
の１次コイル１６３ａに磁気的に結合しており、１次コ
イル１６３ａに発生する電圧を昇圧して２次コイル１６
５ａから出力する。

第４図に構造を示す様に、点火コイル１６ａの第１の１
次コイル１６１ａ及び第２の１次コイル１６２ａが共に
第１の２次コイル１６４ａに磁気結合する様に鉄心１６
６ａ上に巻線されてい、る。

また、第３の１次コイル１６３ａ、と第２の２次コイル
１６５ａは互いに磁気結合する様に鉄心１６７ａ上に巻
線されている。

第１及び第２の２次コイル１６４ａ、１６５ａの各出力
端子には点火プラグ２４１ａ、２４２ａ。

２４３ａ、２４４ａの合計４個が接続される。

上述の如くパワー回路ｔｅａの構成を詳述したが、パワ
ー回路１８　ｂ、　　１８　ｃ、　　１８　ｄの構傅も
パワー回路１８ａに全く同一であるため説明を、略す。

異なる点は、トリガ信号発生回路９から導かれるトリガ
信号が、パワー回路１８ｂ、１８ｃ、１８ｄに対して、
それぞれＳ　（Ａ）２、Ｓ　（Ａ）３、Ｓ　（Ａ）４で
あることだけである。

なお、この第１図装置における各半導体装置としては下
記のものを使用した。

ワンショットマルチ７１１　　・・・東芝製ＴＣ４５２
８ＢＰノアゲート　７１４，７１５．７１８　　　　〃
ＴＣ４００１ＢＰアップダウンカウンタ　７１７・・・
　〃ＴＣ４５１６ＢＰインパーク　７１９．７２０．９
２２　　・・・　〃ＴＣ４０４９ＢＰワンショットマル
チ７２１　、７２８・・・ＴＩ社製７４ＬＳ２２１デコーダ付カウンタ９１２　　・・・東芝製ＴＣ４０１
７ＢＰアンドゲート９０８．９０９，９１０，９１１，
９２０．９２１・・・東芝製ＴＣ４０１８８Ｐ次に第１図装置の動作について説明する。

第５図は第１図装置の各部信号波形図であり、それぞれ
（１）はピックアップ５３の出力電圧、（２）はピンク
アップ８２の出力電圧、（３）は整形回路６の出力であ
る点火時期信号、（４）は整形回路６′の出力である気
筒判別信号、（５）はワンショットマルチ７１１の出力
である点火時期信号、（６）はノアゲート７１４の出力
信号、（７）はカウンタ７１７のＱＤ出力信号、（８）
はインバータバッファ７１ｂ、７２０の出力信号、（９
）はトリガ信号Ｓ　（Ａ）、（１０）はトリガ信号Ｓ　
（Ｂ）の波形をあられす。（１１）、（１２）、（１３
）、（１４）はそれぞれカウンタ９１２の出力端子■、
■、■、■の出力である気筒選択信号、（１５）、（１
６）、（１７）、（１８）はそれぞれアンドゲート９０
８，９０９，９１０，９１９の出力であろトリガ信号Ｓ
　（Ａ）１、Ｓ　（Ａ）２、Ｓ　（Ａ）３、Ｓ　（Ａ）
４、（１９）はトランジスタ７３３の出力であるトリガ
信号Ｓ　（Ｂ）である。

まず、エンジンキースイッチ２をオンにするとＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ３に直流電源１から＋１２■の直流電圧が
供給されてここで＋２００■に昇圧され、この２　’Ｏ
ＯＶの直流電圧はコンデンサ４に常時蓄えられる。

エンジンの回転に応じてシグナルロータ５１が回転し、
ピックアップ５３のコイル５３３に第５図（１）に示す
波形をした起電力が発生する。この起電力の正から負に
切り替わる点が点火時期である。

コイル５３３は整形回路６によってバイアス電圧ｖｂで
バイアスされており、コンパレータ６１４が正常に作動
できるようにしである。このコンパレータ６１４の作動
に基づく波形回路６で波形整形され、第５図（３）に示
す点火時期でｒｌＪに立ち上がる信号となる。

エンジンの回転に応じてシグナルロータ８０が回転し、
前記ピックアップ５３と同様の原理でピックアップ８２
に第５図（２）に示す波形をした起電力が発生する。こ
の起電力の正から負に切り替わる点が気筒判別時期であ
る。この起電力は前記整形回路６と同一構成の整形回路
６′で波形整形され、第５図（４）に示す気筒判別時期
で「１」に立ち上がる信号となる。

整形回路６の出力信号はトリガ信号発生回路９に入力さ
れ、その立ち上がり部分でワンショットマルチ７１１を
トリガし、第５図（５）に示すパルス幅約２ｍ５ｅＣの
パルス状の点火時期信号を発生させる。このパルス幅を
点火期間とする。点火期間信号はノアゲート７１４に入
り、ノアゲート７１４．７１５で構成されるフリップフ
ロップを反転させる。これにより第５図（６）に示すよ
うにノアゲート７１４の出力は「０」となる。

ノアゲート７１４の出力はカウンタ７１７のリセット端
子に導かれ、この出力がｒＯＪのときカウンタ７１７は
リセットが解除される。このリセット解除によりカウン
タ７１７はクロック発生回路７１６からの約８０ＫＨｚ
のクロック周波数でカウントを開始する。ここでカウン
タ７１７は４ピツトのバイナリカウンタであり、ダウン
カウントモードにセットしであるから、最初のクロック
信号の立ち上がりでカウンタ７１７の内容は０から１５
へ変化する。すなわちカウンタ７１７のＱＤ小出力「０
」から「１」となる。以降、クロック信号が到来するた
びにダウンカウントを繰り返し、０．１５．１４．　　
・・・、２，１，０，１５．　　・・・と周期的に内容
が変化していく。このとき１６分の１分周出力であるＱ
Ｄ小出力、カウンタ７１７の内容が８〜１５のとき「１
」となる′ため、クロ・ツク周波数の１６分の１の周波
数である第５図（７）に示すデユーティ比５０％の方形
波を発生する。第５図（７）におけるパルス１個の幅は
１００μｓｅｃ、パルスとパルスの間隔は１００μｓｅ
ｃである。

点火時期信号が立ち上がってから約２ｍｓ　ｅ　ｃ後、
ノアゲー１−７１４の入力は「０」となる。このときず
くにカウンタ７１７にリセットをかけてしまうと、その
直前のＱＤ小出力「１」の時間幅が短くなってしまい、
後述のサイリスクの転流がうまく行われなくなる。この
対策としてワンショットマルチ７１１の出力とカウンタ
７１７の出力とをノアゲート７１８の入力に導くことに
より、ＱＤ小出力ｒＯＪのときにのみノアゲート７１８
の出力が「１」となってノアゲート７１４，７１５から
なるフリップフロップを反転させ、それによりノアゲー
ト７１４の出力をｒｌＪにしてカウンタ７１７にリセッ
トをかけるようにしている。

以上の説明のように、点火時期信号からクロック信号１
周期（１２，５μ５ｅｃ）以内の遅れでＱＤ小出力クロ
ック周波数の１６分の１　　（５ＫＨｚ）の方形波が少
なくとも点火期間中、整数個発生する。この信号はイン
バータバッファ７１９，７２０で反転されて第５図（８
）に示す信号となる。

ワンショットマルチ７２１はインバータバッファ７１９
の立ち下がりでトリガされ、約５μｓｅｃのパルスを発
生し、トランジスタ７２６をオンにして第５図（９）に
示すトリガ信号Ｓ　（Ａ）を端子７０２へ出力する。ま
たワンショットマルチ７２８はインバータバッファ７２
０の出力の立ち上がりにてトリガされ、約５μｓｅｃの
パルスを発生し、トランジスタ７３３をオンにして第５
図（１０）に示すトリガ信号Ｓ　（Ｂ）を端子７０３へ
出力する。すなわちトリガ信号Ｓ　（Ａ＞とＳ　（Ｂ）
は位相が相互に１８０″異なる、周期２００μ５ｅｃｓ
パルス幅５μｓｅｃの信号である。

整形回路６′の出力信号はトリガ信号発生回路９に入力
され、その立ち上がり部分でカウンタ９１２がリセット
されてから、整形回路６からの１番目の信号を受けるこ
とにより、カウンタ９１２の出力端子■には第５図（１
１）に示す波形のデコードされた第１気筒選択信号が出
力される。同様に、２番目の信号により出力端子■に第
５図（１２）に示す第３気筒選択信号が、３番目の信号
により出力端子■に第５図（１３）に示す第４気筒選択
信号が、４番目の信号により出力端子■に第５図（１４
）に示す第２気筒選択信号がそれぞれあられれる。なお
、出力端子■のｒｌＪの時間が他の出力よりも短いのは
途中でリセットされるからである。

アンドゲート９０８，９０９，９１０，９１１の一方の
入力にはそれぞれカウンタ９１２の出力端子■、■、■
、■の出力波形が入力され、他方の入力にはトランジス
タ７２６より第５図（９）に示すトリガ信号Ｓ　（Ａ）
が共通に入力される。したがって、端子９０３には第１
気筒用のトリガ信号Ｓ　（Ａ）１が、端子９０４には第
３気筒用のトリガ信号Ｓ　（Ａ）２が、端子９０５には
第４気筒用のトリガ信号Ｓ　（Ａ）３が、端子９０６に
は第２気筒用のトリガ信号Ｓ　（Ａ）４が、それぞれ出
力される。また端子９０７にはトリガ信号Ｓ　（Ｂ）が
出力される。これらトリガ信号Ｓ　（Ａ）１．５（Ａ）
２、Ｓ　（Ａ）　３、Ｓ　（Ａ）　４、Ｓ　（Ｂ）の各
信号波形は第５図（１５）　、　　（１６）　、　　（
１７）、（１８）、（１９）に示される。

アンドゲート９２０．９２１の一方の入力にはそれぞれ
点火プラグ数制御信号入力端子９０９の信号及びインバ
ータ９２２で反転された信号が入力されており、他方の
入力端子には端子７０３からのトリガ信号Ｓ　（Ｂ）が
入力されている。従って、点火プラグ数制御信号が「１
」の時はトリガ信号Ｓ　（Ｂ）が端子９０７からトリガ
信号Ｓ　（Ｂ）１として出力され、また点火プラグ数制
御信号が「０」の時はトリガ信号Ｓ　（Ｂ）が端子９０
８からトリガ信号Ｓ　（Ｂ）２として出力される。

次に高圧発生部の動作を説明する。第６図は本実施例に
おける各部の信号を第５図よりも時間的に拡大して示し
た波形図である。

点火プラグ数制御信号はｒｌＪとし、点火プラグ数が２
個の場合をまず説明する。第６図において、それぞれ（
］）はトリガ信号Ｓ　（Ａ）ＩＳ（２）はトリガ信号Ｓ
　（Ｂ）　、（３）はコンデンサ１５ａの端子電圧、（
４）はサイリスタ１３ａのカソード電圧、（５）はサイ
リスタ１３ａの通電電流、（６）はサイリスク２００の
アノード電圧、（７）はサイリスタ２００のアノード電
圧、（７）はサイリスク２００の通電電流の波形を示す
。

第６図（１）に示すトリガ信号Ｓ　（Ａ）１はパルスト
ランス１３５ａ、ノイズ防止回路を介してサイリスク１
３ａをトリガする。同様に第６図（２）に示すトリガ信
号Ｓ　（Ｂ）はパルストランス２０５、ノイズ防止回路
を介してサイリスタ２００をトリガする。

まず、サイリスタ１３ａがトリガされてオンとなると、
コンデンサ４、サイリスタ１３ａ、１次コイル１６１ａ
、コンデンサ１５ａからなる閉回路に電流が流れる。こ
のとき、コンデンサ４の容量はコンデンサ１５ａの容量
に比べて十分に大きいので、コンデンサ４を一定電圧（
２００Ｖ）の電源と考えることができる。また、第１の
１次コイル１６１ａの抵抗とサイリスタ１３ａの抵抗と
からなる回路の抵抗分は十分に小さいため、この第１の
閉回路はコンデンサ１５ａの容量Ｃ（例えば２μＦ）と
第１の１次コイル１６１ａのインダクタンスしく例えば
５０μＨ）とで決る条件で共振する。

共振時の電流は第１図におけるコンデンサ４の正極端子
、サイリスタ１３ａ、第１の１次コイル１６１ａ、コン
デンサ１５ａ、コンデンサ４の接′地極端子の方向に流
れ、第６図（５）に示す正弦半波状の波形となる。その
ピーク電流値は約１５０Ａ、通電時間は約２０μｓｅｃ
である。この通電によりコンデンサ１５ａに加わる電圧
は、第６図（３）に示す様に約５００Ｖまで増加する。

サイリスク１３ａはｉ＞Ｑのときのみオン状態を持続す
るが、第６図（５）に示す様にｉ≦０となると転流して
オフ状態となる。

この様に、第１図装置においては、１次コイル１６ａ、
コンデンサ１５ａ１スイツチング素子１３ａ、及び直流
電源を含む回路に共振による振動電流が流れるため、サ
イリスタ１３ａは自動的に転流するので、特別に転流回
路を付加する必要がなくなる。

サイリスタ１３ａがオフした時、コンデンサ１５ａに蓄
積されている電圧は約６００ｖであり、直流電源電圧２
００Ｖの約３倍であるが、この原因は前記共振現象に基
づ（増幅作用によるものである。

次に、サイリスク２００がトリガされた場合について説
明する。サイリスタ２００がオンになると、コンデンサ
１５ａ１第２の１次コイル１６２ａ１ダイオード１７ａ
、サイリスク２００からなる閉回路が形成され、コンデ
ンサ１５ａに蓄えられた電荷はコンデンサ１５ａの上側
端子、第２の１次コイル１６２ａ、ダイオード１７１ａ
、サイリスク２００、コンデンサ１５ａの下側端子の方
向に流れ、第６図（７）に示す正弦半波状の波形となる
。サイリスク２００は前記サイリスタ１３ａの時と同時
に、ピーク電流値は約１５０Ａ、通電時間は約２０μｓ
ｅｃである。この通電によりコンデンサ１５ａに加わる
電圧は、第６図（３）に示す様に約６００ｖから約−４
００■まで減少する。第６図（７）に示すサイリスク２
０の通電電流波形がゼロになると、前記サイリスタ１３
ａの時と同様に自然転流するので、特別な転流回路は不
要である。

この時、連続してサイリスタ１３ａとサイリスク２００
とを交互にトリガすることで、第１の１次コイル１６１
ａと第２の１次コイル１６２ａに交互に電流が流れる。

ここまでの説明では、点火コイル１６ａの第１の２次コ
イル１６４ａについては述べていないので、次にこれに
ついて説明する。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ、１６２ａと第１の
２次コイル１６４ａとは巻数比が約１００に設定しであ
るので、１次コイルの印加電圧の約１００倍の電圧が２
次コイルに発生する。

第１及び第２の１次コイル１６１ａ、１６２ａに印加す
る電圧は約６００■であるから、前記巻数比的１００よ
り６００　（Ｖ）ｘｌｏｏ＝６０（ＫＶ）の高電圧が第
１の２次コイルに発生する計算になるが、実際には点火
コイル１６ａの損失等により約４０ＫＶが発生し、放電
による点火を行なうに十分な電圧となる。

第１の２次コイル１６４ａの発生電圧は、このコイルに
接続された２個の点火プラグ２４１　ａ。

２４２ａに供給され、点火ギャップの接地電極へ放電さ
れて点火が行われる。

放電によりいったん放電路が形成されると、付近の空気
がイオン化されてアーク放電となり、その放電維持電圧
（約５００Ｖ〜ＩＫＶ）以下になるので誘導放電を持続
する。この持続時間は通常の点火装置のそれ（約２ｍｓ
　ｅ　ｃ）と比べると短いが、この誘導放電が終われば
すぐに次のサイクルが介しするため、放電ギャップ間に
残存されているイオンにより容易に再放電が起き、放電
はほとんど途切れることなく持続される。この持続時間
はトリガ信号発生回路９において電気的に設定した点火
時期によって決めることができるため、完全な着火を行
なえるよう十分に長い時間に設定することは容易である
。

また、一方のサイリスクがオンとなっている時間の約半
分は他方のサイリスクは逆阻止状態になるので、トリガ
信号Ｓ　（Ａ）１．Ｓ　（Ｂ）の繰り返し周期を短くす
ることができる。このように第１図装置は自動車用内燃
機関の点火制御において、極めて短い周期で複数のスパ
ークを適当な時間にわたり連続して発生させることがで
きるので、内燃機関の着火性能の向上を図れる。

以上の説明は、点火プラグ数制御信号が「１」であり、
点火プラグ２４１ａと２４２ａの２ＩｖＡのみを点火さ
せる場合であり、混合気の着火が良く燃焼速度が速い場
合に適用する。

次に、点火プラグ数制御信号が「０」で、点火プラグ数
が４個の場合について説明する。

点火プラグ数が２個の場合と異なる点は、第６図（２）
のトリガ信号Ｓ　（Ｂ）が共通パワー回路２１に導かれ
、サイリスタ２１０が作動する点である。

従って、第６図（１）、（２）に示すトリガ信号Ｓ　（
Ａ）Ｌ　Ｓ　（Ｂ）に応じてサイリスタ１３ａと２１０
が交互に通電する。この結果、第１の１次コイル１６１
ａには第６図（５）に示す電流が流れ、第３の１次コイ
ル１６３ａには第６図（７）に示す電流が流れ、第２の
１次コイル１６２ａには電流が流れない点が異なる。

第１の１次コイル１６１ａと第１の２次コイル２４２ａ
とは巻数比が約１００に設定しであるので、１次コ・ｆ
ルの印加電圧の約１００倍の電圧が第１の２次コイル２
４２ａに発生する。また、第３の１次コイル１６３ａと
第２の２次コイル１６５ａとは巻数比が約１００に設定
しであるので、１次コイルの印加電圧の約１００倍の電
圧が第２の２次コイル１６５ａに発生する。

第１及び第３の１次コイル１６１ａ、１６３ａに印加す
る電圧は約６００■であるから、前記巻数比約１００倍
より６００　（Ｖ）ｘ１００＝６０（Ｋ　Ｖ）の高電圧
が第１及び第２の２次コイルに発生する計算になるが、
実際には点火コイル１６ａの損失等により約４０ＫＶが
発生し、放電による点火を行なうに十分な電圧となる。

２４２ａに供給され、また第２の２次コイル１６５ａの
発生電圧は、このコイルに接続された２ｆ囚の点火プラ
グ２４３ａ、２４４ａに供給され、合計４個の点火プラ
グがそれぞれの点火ギャップの接地電極へ放電されて点
火が行われる。

以上の説明は、点火プラグ数制御信号がｒＯＪであり、
４個の点火プラグ２４ｔａ、２４２ａ。

２４３ａ、２４４ａを、２４１ａと２４２ａを１組、２
４３ａと２４４ａを１組として、１組づつ交互にスパー
クすることができ、結局４個の点火プラグをスパークす
ることができるため、エンジン低回転時やリーンバーン
時の様に混合気の着火が悪く燃焼速度が遅い場合に通用
する。

以上の説明は、第１図に示す回路のうち第１気筒の点火
に関わる部分のみについて述べた。つまり、高電圧発生
部については、パワー回路１８ａとパワー回路２０．２
１についてのみ述べた。

他の３．４．２気筒についても以上説明した第１気筒の
点火の場合と全く同様であり、詳しい説明は省略するが
、第３気筒の場合はパワー回路１８ｂとパワー回路２０
．２１が、第４気筒の場合はパワー回路１８ｃとパワー
回路２０．２１が、第２気筒の場合はパワー回路１８ｄ
とパワー回路２０．２１がそれぞれ１組となって点火時
期で交互に繰り返して作動し、それぞれの気筒に備え付
けた点火コイル１６　ａ、　　１６　ｂ、　　１６　ｃ
、　　１６　ｄが適当な時期に繰り返し通電する。

ここで、各気筒のパワー回路１８　ａ、　　１８　ｂ。

１８ｃ、１８ｄが相互干渉を起こさない様にダイオード
１７１　ａ、　　１７２　ａ、　　１７　ｌ　ｂ、　　
１７２　ｂ。

１７１ｃ、１７２ｃ、１７１ｄ、１７２ｄが設けである
。これらのダイオードの機能を説明する。

まず、点火プラグ数制御信号が「１」の時で、ダイオー
ド１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、１７１ｄが作動する
場合について説明する。

各気筒のパワー回路１８　ａ、　　１８　ｂ、　　１８
　ｃ。

１８ｄと共通のパワー回路２０は各気筒点火終了が共通
のパワー回路２０の通電、つまりサイリスタ２００の通
電で終了するようにしであるので、第６図（３）、　（
７１よりサイリスク２００の通電後はコンデンサ１５ａ
、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの電圧は約−４００ｖに蓄電
した状態で終了する。従って、各軍部のパワー回路１６
　ａ、　　１６　ｂ、　　１６　ｃ。

１６ｄのダイオード１７１ａ、１７１ｂ、１７１Ｃ，１
７１ｄの中で、点火期間でない気筒のパワー回路のダイ
オードは常に逆阻止状態である。

この結果、各気筒のパワー回路の中で点火期間でないパ
ワー回路は、ダイオード１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ
、１７１ｄにより切り離されて、点火期間である気筒の
パワー回路に全く影響を与えない。

以上の動作を第１．第３．第４．第２の気筒の順に行な
うことで、各気筒の上死点付近で２個の点火プラグで繰
り返し放電を行ない、確実な着火を行なえる。

次に、点火プラグ数制御信号が「０」の時で、ダイオー
ド１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄが作動する
場合について説明する。

各気筒のパワー回路１８　ａ、　　１８　ｂ、　　１８
　ｃ。

１８ｄと共通のパワー回路２１は、各気筒点火終了が共
通のパワー回路２１の通電、つまりサイリスク２１０の
通電で終了するようにしであるので、第６図（３）、　
（７）よりサイリスク２１００通電後はコンデンサ１５
ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの電圧は約−４００Ｖに蓄
電した状態で終了する。従って、各気筒のパワー回路１
６　ａ、　　１６　ｂ、　　１６　ｃ。

１６ｄのダイオード１７２ａ、１７２ｂ、１７２Ｃ，１
７２ｄの中で、点火期間でない気筒のパワー回路のダイ
オードは常に逆阻止状態である。

この結果、各気筒のパワー回路の中で点火期間でないパ
ワー回路は、ダイオード１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ
、１７２ｄにより切り離されて、点火期間である気筒の
パワー回路に全く影響を与えない。

以上の動作を第１．第３．第４．第２の気筒の順に行な
うことで、各気筒の上死点付近で４個の点火プラグで繰
り返し放電を行ない、確実な着火と燃焼のスピードアッ
プをはかれる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、内燃機関の点火に際して、極めて短い
周期で繰り返し複数の放電が可能で、しかも１個の点火
コイルで１気筒当り４個又は２個の点火プラグを放電す
ることができ、中高速回転時で燃焼速度が速い時は気筒
当り２個の点火プラグで点火し、燃焼室内の圧力上昇率
を低下させ、爆音やエンジン振動を少なくし、低速回転
時やリーンバーン時で着火性が悪く燃焼速度が遅い時は
気筒当り４個の点火プラグで点火することができて、確
実な着火を行なうとともに燃焼速度を上げることができ
る。この結果、未燃ガスの減少、急速燃焼によるパワー
アップ、ノンキングの低減が可能になり、低速回転時に
は燃焼の安定性向上により回転ムラの減少、アイドル回
転数の低下による燃費向上、中高速回転時においてはパ
ワーアップのみならず、着火性の向上によるリーンバー
ン化が可能となり、さらにノッキング低減により点火時
期の進角が容易になって、この結果大幅な燃費向上がは
かれるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての内燃機関の点火装置
を示す電気回路図、第２図は第１図装置における整形回
路の電気回路図、第３図は第１図装置におけるトリガ信
号発生回路の電気回路図、第４図は第１図装置における
点火コイルの模式構造図、第５図は第１図装置における
各部信号波形図、第６図は第１図装置における各部信号
波形図を第５図よりもさらに時間的に拡大した各部波形
図である。１．３．４・・・直流電源を構成するバッテリ、ＤＣ−
ＤＣコンバータ、コンデンサ、５・・・点火時期検出装
置、６．６′・・・整形回路、９・・・トリガ信号発生
回路、８・・・気筒判別装置、１８ａ〜１８ｄ・・・各
気筒パワー回路、１３ａ・・・第１のスイッチング素子
をなすサイリスク、２００・・・第２のスイッチング素
子をなすサイリスク、２１０・・・第３のスイッチング
素子をなすサイリスク、１３５ａ、２０５．２１５・・
・パルストランス、１５ａ・・・共振用コンデンサ、１
６ａ・・・点火コイル、１６１ａ・・・第１の１次コイ
ル、１６２ａ・・・第２の１次コイル、１６３ａ・・・
第３の１次コイル、１６４ａ・・・第１の２次コイル、
１６５ａ・・・第２の２次コイル、１６９ａ・・・１次
コイル中点、２４１ａ、２４２ａ、２４３ａ、２４４ａ
・・・点火プラグ、１６６ａ・・・第１の鉄心、１６７
ａ・・・第２の鉄心。

Claims

【特許請求の範囲】直流電圧を発生する直流電源、第１、第２及び第３の３個の１次コイルと第１及び第２
の２個の２次コイルを有し、前記第１及び第２の１次コ
イルと前記第１の２次コイルを第１の鉄心に巻装し、前
記第３の１次コイルと前記第２の２次コイルを第２の鉄
心に巻装した点火コイルと、前記２個の２次コイルに接続される複数個の点火プラグ
と、前記第１及び第２の１次コイルが、通電時に互いに同一
方向に磁界を発生する様に、それぞれの一端を共通に接
続した１次コイル中点に接続されるコンデンサと、前記第１の１次コイルと前記コンデンサ及び前記直流電
源とともに閉回路を構成する第１のスイッチング素子と
、前記第２の１次コイルと前記コンデンサとともに閉回路
を構成する第２のスイッチング素子と、前記第３の１次
コイルと前記コンデンサとともに閉回路を構成する第３
のスイッチング素子と、点火指示信号に従って動作し前
記第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子
、又は前記第１のスイッチング素子及び前記第３のスイ
ッチング素子が所定のタイミングで交互に導通するよう
に通電信号を発生する信号発生回路とを具備した内燃機
関の点火装置。