JPS62276267A - 内燃機関の点火装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の点火装置に関し、特に、過濃混合気
の燃焼で生じるカーボンの点火プラグの碍子への付着を
洗浄することができる別の点火装置が設けられた内燃機
関の点火装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関（エンジン）では、高負荷時等に燃焼室
温度が上昇し、熱が放敗しにくくなって点火プラグの電
極部の温度が高くなり過ぎると、この部分が熱源となっ
て正規の火花放電による点火より前に混合気が燃焼しは
じめ、プレイゲニンジョンを起こすことになる。逆に、
熱が放散しすぎて電極部の温度が低すぎると、燃焼時に
生じたカーボンが、点火プラグの碍子に付着して絶縁不
良となり、この部分で高電圧が漏洩して電極部で放電が
行われなくなり、失火を起こし易い。

このため、点火プラグの電極部は適切な温度の範囲で使
用されなければならず、従って、低速走行の多い車両で
は放熱しにくい熱特性を持った点火プラグ（低熱価型プ
ラグ）が用いられ、高速走行の多い車両では放熱し易い
熱特性を持った点火プラグ（高熱価型プラグ）が用いら
れるようになっている。

（発明が解決しようする問題点〕 一方、近年のエンジンは高出力化の傾向にあるので、プ
レイグニツシヨンによるエンジン破損を避けるために、
点火プラグの熱価は放熱特性の良い冒熱価型になりつつ
ある。ところが、このように点火プラグの熱価を高負荷
側（高温側）に重点をおいて決めると、冷間始動後のア
イドル時等のように、低温時の過濃混合気の燃焼により
生じたカーボンが点火プラグの碍子に付着することによ
り起こるくすぶり　（失火）が問題となる。

このくすぶりを対策するためには、混合気を薄くする方
法、点火プラグに付着したカーボンを吸入行程末期で焼
き切る方法等があるが、混合気を薄くするとドライバビ
リティが悪化するという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明の目的は前記従来のエンジンの点火装置の有する
問題点を解消し、過濃混合気の燃焼で生じるカーボンの
点火プラグへの付着を、簡単な構成の装置により洗浄す
ることができ、点火プラグの寿命の向上、更には、点火
プラグの点検不要が実現できて点火プラグの配置を自由
に行うことが可能な、優れた内燃機関の点火装置を提供
することにある。

前記目的を達成する本発明の内燃機関の点火装置は、点
火コイルの１次側に所定期間通電し、通電終了により該
点火コイルの２次側に高電圧を発生させる第１の点火装
置と、各気筒の点火プラグに接続する第２の点火コイル
と、所定条件成立時に前記点火コイルの１次側に高周波
電圧を印加するイグナイタとを備えた第２の点火装置と
を備えていることを特徴としている。

〔作　用〕

本発明の内燃機関の点火装置によれば、エンジン運転中
の所定条件成立時、例えばスロットル弁の全閉という条
件が成立した時に、エンジン制御ユニットから第２のイ
グナイタに信号が出力され、この信号により第２のイグ
ナイタから高周波電圧が出力され、この高周波電圧は圧
電素子により増幅されて点火プラグに印加され、点火プ
ラグに付着したカーボンが洗浄される。

以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明の内燃機関の点火装置の一実施例の構成
を示すものであり、この実施例の点火装置はフルトラン
ジスタ式の点火装置である。第１図において、ｌはＥＣ
Ｕ　（エンジンコントロールコンピュータ）であり、こ
のＥＣＵ　１には吸気圧センサ２、回転角センサ３、水
温センサ４およびスロットル位置センサ７等が接続され
ており、これらセンサからエンジンの運転状態パラメー
タのデータが入力されている。また、ＥＣＵ　１には第
１の点火装置であるイグナイタ５が接続されており、こ
のイグナイタ５は第１の点火コイル６の１次側に接続さ
れ、第１の点火コイル６の２次側は各気筒の点火プラグ
８１に電気を分配するディストリビュータ８に接続され
ている。

更に、前記ＥＣＵ　１には発振器１１、ＡＮＤ回路１２
、トランジスタ１３．１４、インバータ１５からなる第
２のイグナイタ１０が接続しており、この第２のイグナ
イタ１０は第２の点火コイル９の１次側に接続され、第
２の点火コイル９の２次側は圧電素子１７および間圧ダ
イオード１８を介して各気筒の点火プラグ８１にそれぞ
れハイテンシコンコードで接続されている。なお、この
実施例では前記ダイオード１８はそのカソードが圧電素
子１７に、アノードが各気筒の点火プラグ８１に接続さ
れている。また、１６は前述の各部に電気を供給するバ
ッテリである。

絶縁碍子８４、接地電極８５等で構成されている。ハウ
ジング８２はｋｆｆｉ　８ｍ碍子８４の支持および点火
プラグ８１をエンジンに取り付けるためのものであり、
ハウジング８２の下部に接地電極８５が溶接されていて
、ディストリビュータ８に接続する中心電極８３との間
に火花ギャップ８６が形成されている。

そして、過濃混合気の燃焼により生じるカーボンＣは、
第２図に示すように中心電極８３の先端側部から、絶縁
碍子８４の表面に主として付着し、その付着領域は絶縁
碍子８４のハウジング８２への取付部にまでおよぶので
、導電性のカーボンＣとハウジング８２との間にリーク
放電が起こり、くすぶりが発生するのである。

以上のような構成において、ＥＣＵｌは各センサから人
力される運転状態パラメータの信号に基づき、運転状態
に適した点火時期を計算し、第１のイグナイタ５に制御
信号ＩＧＴＩを出力し、第２のイグナイタ１０に制御信
号ＰＧＴを出力する。そして、第１のイグナイタ５から
は、第１の点火コイル６の１次電流をスイッチングする
パワートランジスタ（図示せず）のコレクタ電圧より作
られる点火作動信号（フェイル信号）　ＩＧｆがＥＣＵ
ｌに入力される。

前記制御信号ＩＧＴＩおよびＰＧＴのタイミング図は第
３図の（ａ）および（ｂｌに示す通りであり、制御信号
ＩＧＴＩがイグナイタ５に印加されたときに点火プラグ
８１に現れるブレイクダウン波形が同図（Ｃ）に表わさ
れている。制御信号ＩＧＴＩのオフ時刻ｔ２は、点火プ
ラグ８１にブレイクダウンが発生する時刻に一致してい
る。

第２のイグナイタ１０のＡＮＤ回路１２の一方の端子に
は、第３図（ｄ）に示されるような波形で発振している
発振器１１からの出力信号が入力されているので、ＥＣ
Ｕｌからの制御信号ＰＧＴがＡＮＤ回路１２のもう一方
の端子に入力されると、ＡＮＤ回路１２の出力波形は第
３図ｔｅｌのようになる。ここで、ＥＣＵ　１から第２
のイグナイタ１０に送られる制？′ｌＩｌ信号ＰＧＴは
、この実施例ではスロットル弁がアイドル時または減速
時等に全閉状態になり、スロットル位置センサ７がこれ
を検出した時点ｔｌでハイレベル（５ｖ）になり、スロ
ットル位置センサ７がスロットル弁が開弁じたことを検
出した時点でローレベル（Ｏｖ）になる。なお、前記発
振器１１からの信号は第１図に示す圧電素子１７を共振
周波数で共振させるためであり、従って発振器１１の発
振周期はおよそ８〜１０μｓとなっている。

ＡＮＤ回路１２を通った信号は、ハイレベルのときトラ
ンジスタ１３をオンさせ、ローレベルのときはインバー
タ１５によってローレベルの信号がハイレベルに変換さ
れるので、トランジスタ１４をオンさせる。そして、点
火コイル９に所定の負荷が接続されている場合、トラン
ジスタ１３がオンすると第２の点火コイル９の１次側に
ＩＩＬＶで示すバッテリ電圧１２Ｖの１次電流が流れ、
また、トランジスタ１４がオンしたときには点火コイル
９の１次側にＬＬＶで示す電圧１２Ｖの１次電流が流れ
る。その結果２次側には昇圧された高圧２次交番電圧が
発生する。この場合、点火コイル９の昇圧比を約４０倍
にしておくと、バッテリ電圧の１２Ｖにより２次側には
約±０．５ＫＶの高圧２次交番電圧が発生する。

このようにして点火コイル９で作られた±０．５にＶの
電圧は圧電素子１７に入力され、圧電素子１７の昇圧比
が約１０倍あることから、第３図（ｆ）に示すように最
終的に±５ＫＶの交番電圧を得ることができる。

圧電素子１７の出力が入力信号により直ちに最大出力に
ならず、徐々に大きくなっである電圧まで達するのに一
定の時間がかかるのは、圧電素子の共振現象を利用して
いるためであり、交番電圧を圧電素子１７に印加しても
直ちには圧電素子１７が最大振幅に振動しないためであ
る。なお、この場合、圧電素子１７を通った交番電圧の
周波数は、１００〜１２０ＫＨｚ　（周期８〜ｌＯμＳ
であるから）となっている。

このように、圧電素子１７の出力側には±５ＫＶの交番
電圧が発生するが、この実施例では圧電素子１７の出力
側と各気筒の点火プラグとの間に、カソードが圧電素子
１７側に接続された高圧ダイオード１８がそれぞれ挿入
されているので、実際の圧電素子１７の出力電圧は第゛
３図Ｆｇ＋に示すように＋側がカットされたＯ〜−５Ｋ
Ｖの交番電圧波形となる。このように点火プラグ８１に
印加する清浄用の電圧を５ＫＶとしたのは、圧縮行程に
て点火プラグに火花放電が発生しないようにするためで
ある。また、第３図（ｇｌに示す圧電素子１７の出力波
形は、点火プラグ９において清浄放電が行われていない
時の波形である。

第３図（ｈｌはスロットル弁全閉後のくすぶり除去の清
浄放電が行われた時の波形を示すものである。

点火プラグ８１への高周波電圧の印加はスロットル弁全
閉後は連続して行われるが、印加電圧が一５ＫＶと低い
ため、同図に示すように点火プラグにおける清浄放電は
排気行程末期と吸入行程および圧縮行程前記にしか行わ
れない。これは、前記以外の行程では燃焼室の筒内圧力
が大きいために、−５にＶの印加電圧では低すぎて放電
が起こらないためである。

このように点火プラグ８１で清浄放電が行われて、点火
プラグ８１に付着したカーボンが清浄されるのは、プラ
グポケット　（第２図に８７で示す）内にカーボンが付
着すると、中心電極８３と接地電極８５（あるいはハウ
ジング８２）との間の絶縁が低下し、正常時（カーボン
無付着時）は正規のギャップ８６で行われる放電がプラ
グポケット８７で行われるようになるためであり、この
放電電流によりカーボンが焼き切られるからである。

なお、清浄効果（点火プラグ８１に付着したカーボンを
焼き切る効果）が生じる期間は、酸素が充分ある吸入行
程と圧縮行程前記というように長く、また圧電素子を使
用している関係上、交番電圧の周波数が高く、１秒間に
約１０万回の放電が行われるため、清浄効果は非常に大
きいものとなる。

第４図は本発明の他の実施例の構成を示すものであり、
第１図の実施例例と同じ部品には同じ番号が付されてい
る。前述の実施例においてはスロットル弁の全閉状態を
スロットル位置センサ７により検出していたが、この実
施例ではスロットル位置センサ７の代わりにスロットル
弁の全閉を構造の簡単なアイドルスイッチにより検出し
ている。

即ち、第４図の実施例ではスロットル弁全閉時にオフと
なるアイドルスイッチ２０の一方の端子２０ａが接地さ
れており、他方の端子２０ｂは第２のイグナイタ１０の
ＡＮＤ回路１２の一方の入力端子に接続されていると共
に、抵抗１９を介して電１Ｖｃｃ（５ｖ）に接続されて
いる。ＡＮＤ回１Ｗ１２の他の入力端子には発振器１１
が接続されており、ＡＮＤ回路１２以降の構成は前述の
実施例と同じである。

このように構成された実施例の点火装置では、スロット
ル弁が全閉状態になるとアイドルスイッチ２０がオフし
、第２のイグナイタ１０のＡＮＤ回路１２に電源Ｖｃｃ
から５■の信号が入力される。これにより、ＡＮＤ回路
１２からは発振器１１からの高周波信号がそのまま出力
され、前述の実施例同様に点火プラグ８１に高周波電圧
が印加される。

この実施例においては、スロットル弁の全開状態の検出
にスロットル位置センサの代わりに安価なアイドルスイ
ッチを用いているため、コストが低くなると共に、ＥＣ
Ｕｌを清浄電圧の発生用に使用しなくて良くなるので、
ＥＣＵ内のワード数を減少でき、ＥＣＵのコストダウン
を図れると共に、余ったワード数を他の制御に使用する
ことができるようになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、アイドル時や減速
時のスロットル弁全開時などのような所定条件の時に、
点火プラグに第２のイグナイタよりの高周波交番電圧が
印加され、点火プラグに付着したカーボンを焼き切るこ
とができるので、点火プラグにくすぶりが発生すること
がなくなり、点火プラグのメンテナンスフリー化を図る
ことができる。また、くすぶりの除去により点火プラグ
の長寿命化が図れるという効果がある。更に、点火プラ
グのメンテナンスフリー化により、エンジンへの点火プ
ラグの取付場所の制限（点火プラグ交換のための）がな
くなり、エンジン設計の自由度が増すという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の点火装置の一実施例の構成
を示す概略図、第２図は第１図の点火プラグの先端部の
詳細を示す部分断面図、第３図は第１図の実施例の装置
の各部位に動作波形を示す波形図、第４図は本発明の内
燃機関の点火装置の別の実施例の構成を示す図である。 ｌ・・・ＥＣＵ、　　　５・・・第１のイグナイタ、６
・・・点火コイル、７・・・スロットル位置センサ、８
・・・ディストリビュータ、 ９・・・第２の点火コイル、 １０・・・第２のイグナイタ、 １１・・・発振器、　　１７・・・圧電素子、１８・・
・ア”イドルスイッチ、 ８１・・・点火プラグ、８２・・・ハウジング、８３・
・・中心電極、　８４・・・絶縁碍子、８５・・・接地
電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、点火コイルの１次側に所定期間通電し、通電終了に
   より該点火コイルの２次側に高電圧を発生させる第１の
   点火装置と、 各気筒の点火プラグに接続する第２の点火コイルと、該
   点火コイルの１次側に所定条件成立時に高周波電圧を印
   加するイグナイタとを備えた第２の点火装置と、 を備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。 ２、前記所定条件がスロットル弁の全閉状態である特許
   請求の範囲第１項記載の内燃機関の点火装置。 ３、前記第２の点火コイルが圧電素子およびダイオード
   を介して点火プラグに接続されている特許請求の範囲第
   １項記載の内燃機関の点火装置。