JPS625019A - 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】 産業上の利用分野 本発明はガス、石油などの各種燃料の点火装置に関し、
ライター、暖房機器、各機関などに用いる点火装置。特
に内燃機関用点火装置を提供するものである。

従来技術 公知技術として特開昭５２‐１０４６３４号に示されて
いる点火方式がある。これはコンデンサの充電時と放電
時にスパークを発生させる方式で、第２図にその基本回
路を示す。

図中で、２１は直流電流、２２は切り替えスイッチ、２
３はコンデンサ、２４は１次コイル２４ａと２次コイル
２４ｂを有する点火コイル、２５は点火用放電ギャップ
である。

この動作は次の様になる。直流電流２１の電流容量は負
荷に対して充分なものとし、最初にコンデンサ２３の電
圧はゼロとする。

切り替えスイッチ２２を第２図の状態から直流電流２１
のプラス側に切り替えると、コンデンサ２３は１次コイ
ル２４ａを介して直流電流２１から充電される。

図中でプラス記号のある方をコンデンサ２３のプラス電
圧とすると、このとき、コンデンサ２３の電圧と電流、
及び１次コイル２４ａの電圧は第３図（イ）で示される
波形になる。それぞれの電圧は減衰振動しながら直流電
源２１の電圧Ｖと電圧ゼロに収束する。この振動周期は
１次側からみた点火コイル２４のインダクタンスｌとコ
ンデンサ２３のキャパシタンスＣでほぼ決まる。

また、２次コイル２４ｂには昇圧した高電圧が誘起され
るので、点火用放電ギャップ２５で絶縁破壊が起こり、
スパークが生じる。

このとき、コンデンサ２３の電圧と電流、及び１次コイ
ル２４ａの電圧は第３図（ロ）で示される波形になる。

両電圧は減衰振動しながら電圧ゼロに収束する。

以下同様に切り換えスイッチ２２をつぎつぎに切り換え
ていくと、切り換えるたびにスパークする。

さらに、この機械的な切り換えスイッチ２２の代わりに
半導体スイッチング素子を用いて所定の点火期間の間ス
パークを何回も繰り返す多重連続スパークの例が特開昭
５４‐３６２７号、特開昭５９‐５４７７２号、及び特
開昭５９‐１７３５５８号に示されている。

これらに共通した回路動作部分を第４図の動作説明図に
示す。図中では、２６は直流電源、２７はトリガー信号
３４によりオンするサイリスタ、２８はトリガー信号３
５によりオンするサイリスタ、２９はコンデンサ、３０
は１次コイル３０ａと２次コイル３０ｂを有する点火コ
イル、３１は点火用放電ギャップ、３２は点火信号３３
によりサイリスタ２７、２８それぞれを交互に所定のタ
イミングでオンにするためにトリガー信号３４及び３５
を発生するトリガー信号発生回路である。

その動作の一例を挙げると理論的には次の様になる。第
５図に各部の信号波形と電圧波形を示す。点火スイッチ
（図示せず。）を操作して単安定マルチバイブレータ（
図示せず。）から第５図（１）の所定の点火信号３３を
トリガー信号発生回路３２に与える。

内燃機関の場合はそのクランク角センサー（図示せず。

）の信号等から割り出された点火タイミングのときに前
記単安定マルチバイブレータをトリガーする。

この点火信号３３が立ち上がるところが点火開始の時点
で、ハイ・レベルにある期間が点火期間である。この点
火期間中に多重連続スパークが発生する。

そのためにトリガー信号３４及び３５それぞれが第５図
（２）、（３）の様に一定の時間間隔をあけて交互にハ
イ・レベルになり、トリガー信号発生回路３２が各サイ
リスタ２７、２８をトリガーする。その結果、１次コイ
ル３０ａの電圧は第５図（４）の波形になる。

まづ、サイリスタ２７がトリガー信号３４によりオンす
ると、コンデンサ２９の電圧と直流電源２６の電圧Ｖの
和が１次コイル３０ａに印加される。

ここで、サイリスタ２７が両方向の電流を流すオンしっ
放しのスイッチならば、コンデンサ２９の電流は第３図
（イ）の（３）の様に減衰振動しながら電流ゼロに収束
する。そして、１時コイル３０ａの電圧も第３図（イ）
の（２）の様に減衰振動しながら電圧ゼロに収束する。

しかし、サイリスタ２７は一方向の電流１が流さず、し
かも、その電流がサイリスタ２７の保持電流（ゼロに近
い電流値）以下になるとオフしてしまうので、第３図（
イ）で言えばコンデンサ２３の電流がプラスからゼロに
なったとき、すなわち、サイリスタ２７がオンしてから
減衰振動の半周期後にサイリスタ２７はオフとなる。

従って、１次コイル３０ａの電圧波形とコンデンサ２９
の電流波形は、第３図（イ）の（２）と（３）の初めか
ら半周期分にあたる波形となるので、第５図（４）、（
５）においてトリガー信号３４がハイ・レベルになって
からトリガー信号３５がハイ・レベルになる前までの波
形になる。

また、サイリスタ２７がオフになったときのコンデンサ
２９の電圧は、第３図（イ）のコンデンサ２３の電圧波
形で言えば最大値に相当する電圧となる。

次にサイリスタ２７がオフした後、サイリスタ２８がト
リガー信号３５によりオンすると、今度はコンデンサ２
９の電圧だけが１次コイル３０ａに印圧される。

この場合も同様に、第３図（ロ）で言えばコンデンサ２
３の電流がマイナスからゼロになったとき、すなわち、
サイリスタ２８がオンしてから減衰振動の半周期後にサ
イリスタ２８はオフとなる。

従って、１次コイル３０ａの電圧波形とコンデンサ２９
の電流波形は、第３図（ロ）の（２）と（３）の初めか
ら半周期分にあたる波形となるので、第５図（４）、（
５）においてトリガー信号３５がハイ・レベルになって
からトリガー信号３４がハイ・レベルになる前までの波
形になる。

以下同様に点火期間中にトリガー信号３４、３５がハイ
・レベルになった回数だけ繰り返す。

尚、第５図（４）において半周期分の各振動波形の間に
時間的に間隔（第５図（４）の場合は電圧がゼロになっ
ている期間）があるのは、サイリスタ２７及び２８が同
時にオン状態となって直流電源２６の出力を短絡しない
様にするためである。以後、この期間のことを休止期間
と呼ぶ。

また、一方サイリスタ２７あるいは２８がオフするとき
の１次コイル３０ａの電圧と、もう一方のサイリスタ２
８あるいは２７がオンするときの１次コイル３０ａの電
圧とで段差があるのは、サイリスタ２７がオンしている
ときはその電流経路に直流電源２６が含まれるが、サイ
リスタ２８がオンしているときにはその電流経路に直流
電源２６が含まれないからである。

つまり、直流電源２６の電圧分Ｖが段差となって電圧波
形に現れるのである。

以上が理論的な動作説明である。

ところが、実際の動作では今までにサイリスタ２７ある
いは２８がオフすると述べて来た時点ではこのサイリス
タは完全なオフ状態になっておらず、そのターン・オフ
・タイムを経て完全なオフ状態になる。

サイリスタは逆方向の電流に対してオフになっても、キ
ャリアがカソードとベースの間に残っている限り、完全
なオフ状態を回復したとは言えない。

というのは、ここで再び順電圧をそのサイリスタに加え
ると、ゲート電流を流さなくても再びオンしてしまうか
らである。

第４図の２つのサイリスタ２７及び２８は直流電源２６
の出力を短絡する様な構成で直列接続されている。（も
ちろん、この短絡はあってはならない。） そこで、一方のサイリスタ２７あるいは２８がオンする
とき、必ずもう一方のサイリスタ２８あるいは２７だけ
に電源電圧Ｖが『単独で順方向に』印加されるので、そ
のもう一方のサイリスタ２８あるいは２７は完全なオフ
状態を回復していなければならない。

従って、このターン・オフ・タイムの分を考慮に入れて
余裕を持ってトリガー信号３４、３５のタイミングを設
置しないと、２つのサイリスタ２７、２８が同時にオン
状態となって直流電源２６の出力を短絡してしまうこと
になる。

第６図はそのことを考慮して実際に動作させたときの、
トリガー信号３４、３５のタイミングと１次コイル３０
ａの電圧波形である。

第６図の場合、２つのサイリスタ２７，２８に一般用サ
イリスタ（東芝製のＳＦ型）を、直流電源２６としてＤ
Ｃ‐ＤＣコンバータと６８０マイクロ・ファラッドの電
解型コンデンサを並列接続したものを、コンデンサ２９
に３マイクロ・ファラッドのものを用いている。

また、スパイク状のノイズ電圧を抑えるために１次コイ
ル３０ａと並列に０・０１マイクロ・ファラッドのコン
デンサ（図示せず。

）を接続している。

そして、シパーク時に発生する電波雑音対策としてシー
ルドなどの対策が施してある。

第６図において、期間ｔ１は本来のサイリスタ導通期間
（以後、単に導通期間と呼ぶ。）で、この場合共振回路
の半周期分（約０．１５ミリ・セカンド）にあたり、こ
の間にスパークが発生する。

期間ｔ２はターン・オフ・タイムを考慮にした休止期間
で、サイリスタ２７、２８の完全なオフ状態を確保して
いる。また、この期間ｔ２の初めにサージ電圧が発生し
、減衰している。

期間ｔ３、ｔ４はサイリスタ２７、２８のターン・オフ
・タイムで、使用する個々のサイリスタのターン・オフ
・タイムが実際にどれくらいばらつくかを示すために一
例として書き加えた。

期間ｔ３をばらつくターン・オフ・タイムの最大値とす
ると、第６図からもわかる様に（ｔ２−ｔ３）が、２つ
のサイリスタ２７、２８が同時にオン状態となって直流
電源２６の出力を短絡しない様にするための期間である
。

第６図の従来技術では電源短絡防止機能を本来有してな
いので、短絡防止はこの期間の挿入のみに依存しており
、この期間の長さによってその信頼性は変わる。

しかし、多重連続スパークの点火性能の面からすると、
点火期間中に占める全ズパーク期間（これは全導通期間
と比例する。おおざっぱに言えばほぼ同じ。）の比率が
減少して、点火性能が低下するので、電源短絡を起こさ
ずにこの期間（ｔ２−ｔ３）を無くすことが望まれる。

〈第１の問題点〉 また、この従来技術においては、トリガー信号３４、３
５のタイミングが固定されており、ターン・オフ・タイ
ムｔ３、ｔ４それぞれに対応して自動的に前記タイミン
グを最適に調整する機能を有していないので、（ｔ３−
ｔ４）の時間分が無駄となる。

〈第２の問題点〉 つまり、もし、ターン・オフ・タイムがｔ３の時には休
止期間ｔ２をそのままにしておき、ターン・オフ・タイ
ムがｔ４のときには休止期間ｔ２をｔ４に対応して電源
短絡の恐れがない程度に短くする、すなわち、そうなる
様にトリガー信号３４、３５のタイミングを自動的に調
整できれば、点火期間中に占める全スパーク期間の比率
を増加させることができるので、点火性能を向上させる
ことができるということである。

尚、点火装置ごとに使用サイリスタのターン・オフ・タ
イムを測定して、トリガー信号３４、３５のタイミング
を調整することもできないではないが、大変であり、し
かも、その特性は温度などの条件で変わるので、常用的
ではない。

次に、２つのサイリスタ２７、２８にターン・オフ・タ
イムの短い高速用サイリスタ（東芝製のＳＨ型）を用い
ると、ターン・オフ・タイムのばらつきによって生じる
先程の無駄な時間（ｔ３−ｔ４）はもとより、ターン・
オフ・タイムそのものによる無駄な時間を無視できる程
小さくできる。

このときの各部の波形を第７図に示す。第７図（１）、
（２）はトリガー信号３４、３５のタイミング、第７図
（３）は１次コイル３０ａの電圧波形である。

第６図と比べて同じ同通期間ｔ１に対して休止期間ｔ′
２が短いので、点火性能が向上する。

ただし、電源短絡が起こらない様に余分な期間（この場
合、休止期間ｔ′２とほとんど同じ。）が必要なことに
は変わりはない。

〈第１の問題点〉 ところで、第６、第７図においてサイリスタ２７の側が
カソードとなる様にダイオード３６をコンデンサ２９に
並列接続するといくつかの利点がある。

しかしながら、この従来技術ではそのうちの１つの利点
を有効に活用できない。

第８図にトリガー信号３４、３５などの部分を省略して
主な箇所だけを改めて示す。また、この場合の各波形を
第９図に示す。第９図（１）、（２）に１組のトリガー
信号３４、３５のタイミングだけを、第９図（３）に１
次コイル３０ａの電圧波形を示す。

尚、直流電源２６′の電圧Ｖは、１次コイル３０ａに印
加される最初のプラス電圧を第６、第７図の場合と同じ
くらいにしようとするならば、第６、第７図の場合に比
べて約２倍にする必要がある。

第９図（３）の様にサイリスタ２８の方の導通期間ｔＤ
はダイオード３６の効果で共振回路の半周期ｔ１の約３
倍に延びており、スパーク期間の方も対応して延びる。

ただし、この導通期間ｔＤは半周期ｔ１の様に電源電圧
Ｖに対して一定ではなく、電源電圧Ｖが増えると長くな
る。

さらに、多重連続スパーク中でスパークを数回（この回
数はばらつく。）行うたびにもっと極端（ｔＤの約５倍
、半周期ｔ１の約１５倍。このときの導通期間をｔｃと
する。）に延びるという現象が起こる。

いずれにしても、多重連続スパーク中の個々のスパーク
期間が延びれば、点火期間は定まっているので、点火期
間中のスパークの回数を減らすことができる。従って、
その分消費エネルギーを節約できる。

一方、ダイオード３６が無い場合、個々のスパークは相
当強力な反面、点火エネルギーが大きいため、その消費
エネルギーも相当大きくなるという欠点がある。

そこで、点火期間中に占める全スパーク期間の比率を減
らさずに消費エネルギーを節約したい場合には、このダ
イオード３６の接続はたいへん有効的となる。

尚、そのために電流電圧Ｖを約２倍にすると、サイリス
タ２７がオンするたびの直流電源２６からの供給エネル
ギーも増えるけれど、先程述べた様な導通期間の極端な
延びなどがそれを補って余り有る程上まわるので、消費
エネルギーの節約となる。

ところが、この従来技術においては前述した様にサイリ
スタ２８の導通期間■の大幅な変動を考慮しなければな
らず、第６図で説明したターン・オフ・タイムのばらつ
きによって生じる無駄な時間（ｔ３−ｔ４）と全く同じ
様な事が、こちらでも当てはまってしまうのである。

つまり、電源短路を回避するためにトリガー信号３４、
３５のタイミングは極端に延びる導通期間ｔＬに合わせ
て長く設定しなければならず、普通に延びる導通期間ｔ
Ｄのときは、それらの差（ｔＬ−ｔＤ）が無駄な時間と
なるのである。

その結果、この期間（ｔＬ−ｔＤ）はスパーク期間では
ないから、点火期間中に占める全スパーク期間の比率は
当初述べて来た様に増えないので、ダイオード３６の接
続による本来の効果を充分に発揮することができない。

〈第３の問題点〉 従って、第２の問題点の場合と同様にトリガー信号３４
、３５のタイミングを自動的に導通期間ｔ１、ｔＤ、ｔ
Ｌに対応して最適■に調整する機能を有することが望ま
れる。

第４の問題点として共振回路のインダクタンスやキャパ
シタンスの変化により半周期ｔ１が変化し、２つのサイ
リスタ２７、２８の導通期間それぞれが変化したときに
、トリガー信号３４、３５がこの変化に対応できないと
いう問題点がある。

このインダクタンス、キャパシタンスの変化要因として
温度変化による、その透磁率、誘電率の変化も挙げられ
るが、点火コイル３０の２次側でスパーク発生するか、
しないかで１次側からみた点火コイル３０のインダクタ
ンスが大幅に変わることが挙げられる。

スパークが発生しない原因として、 （１）　２次コイル３０ｂから点火用放電ギャップ３１
への接続がはずれている場合、 （２）　２次側を開放して２次側最大出力電圧を測定す
る場合、 （３）　前記２次側最大出力電圧が点火用放電ギャップ
３１の絶縁破壊電圧に達しない場合が考えられる。

一例として、サイリスタ２７だけをオンにした場合、第
１０図（１）にスパークが発生したときの１次コイル３
０ａの電圧波形を、第１０図（２）にスパークが発生し
なかったときの１次コイル３０ａの電圧波形を示す。

両波形の比較から、スパークが発生しないと、その電圧
がゼロになるまでの期間ｔＮが、半周期ｔ１の約６倍あ
ることがわかる。

この理由を簡単に言えば、スパーク発生の有無によって
２次コイル３０ｂの両端が短絡か、開放かに分かれるの
で、１次側からみた点火コイル３０のインダクタンスは
その影響を受け、変化するからである。

その結果、第１０図（２）の場合、今まで示して来たト
リガー信号３４、３５のタイミング（第６、第７図の（
１）、（２））では、サイリスタ２８がオンになるとき
、サイリスタ２７はまだ導通状態にあり、電源短絡を起
こしてしまう。

ただし、第１０図（２）の様にスパイクが現われる場合
（これは、２次側の開放端での反対が原因と考えられ、
主に点火コイル３０に閉磁路型を用いると顕著に現われ
る。）で、しかも、サイリスタ２７、２８に高速用サイ
リスタを使うと、このスパイクが逆印加電圧となってサ
イリスタ２７、２８それぞれを自動的にターン・オフし
てしまう場合があるので、このときの導通期間は半周期
ｔ１より短くなり、電源短絡は起こらない。

しかし、このスパイクが現われない場合、あるいは、現
われてもターン・オフさせるのに充分な逆印加電圧と時
間幅が無い場合は駄目である。

そんな訳でこのスパイクによるターン・オフがない場合
、電源短絡を防ぐために休止期間を大幅に長く設定しな
ければならず、結果として点火期間中に占める全スパー
ク期間の比率はかなり小さくなり、点火性能は大幅に低
下する。

この場合も第２、第３の問題点と同様にトリガー信号３
４、３５のタイミングを自動的に状況変化に対応して調
整する機能を有すれば解決する。

発明が解決しようとする問題点 第４図の従来技術においては、以上述べて来た通り４つ
の問題点があった。

これらの原因は、この従来技術が本来、電源短絡の防止
機能を有しておらず、しかも、トリガー信号３４、３５
のタイミング、すなわち、サイリスタ２７、２８のそれ
ぞれがオンになるタイミングが固定されていて、個々の
状況変化に対応して自動的に前記タイミングを最適に調
整する機能を有していない、からである。

ここで、もう一度４つの問題点を簡単にまとめると、次
の様になる。

（１）　電源短絡防止のため、余分な期間（ｔ２−ｔ３
）が必要である。

（２）　ターン・オフ・タイムが長い場合、そのターン
・オフ・タイムのばらつきによる無駄な時間（ｔ３−ｔ
４）が生じる。

（３）　サイリスタ２７の側がカソードとなる様にダイ
オード３６をコンデンサ２９に並列接続した場合、その
効果を充分に発揮できない。

（４）　点火コイル３０の２次側でスパークが発生しな
かった場合などによる共振周期や導通期間の変化にうま
く対応できない。その結果、（２）と似た様な訳で無駄
な時間が生じる。

以上、これらの問題点は点火性能の向上を妨げるか、ま
たは、その低下に結びつく。

そこで、本発明は前記の原因を取り除き、これら４つの
問題点を解決した点火装置を提供することを目的とする
。

問題点を解決するための手段 １次コイルと２次コイルを有する点火コイルと、該１次
コイルと直列接続されたコンデンサと、この直列回路ｋ
の両端をつなぐスイッチング手段Ａと、該直列回路ｋと
直列接続されたスイッチング手段Ｂと、該スイッチング
手段Ｂを介して該直列回路ｋに電圧を印加する直流電源
を有する点火装置において、該スイッチング手段Ａのオ
ン、オフを検出するオン・オフ検出手段ＳＡと、その検
出信号から該スイッチング手段Ａがオンから完全なオフ
になったことを確認したときに該スイッチング手段Ｂを
オンにするスイッチング制御手段ＣＢと、該スイッチン
グ手段Ｂのオン、オフを検出するオン・オフ検出手段Ｓ
Ｂと、その検出信号から該スイッチング手段Ｂがオンか
ら完全なオフになったことを確認したときに該スイッチ
ング手段Ａをオンにするスイッチング制御手段ＣＡ、を
設けることにより発振回路を構成し、かつ、外部から与
えられる点火信号に従って動作し該発振回路の動作を制
御する点火制御手段を設けたことを特徴とする点火装置
。

作用 前記構成によれば、スイッチング手段Ａ、オン・オフ検
出手段ＳＡ、スイッチング制御手段ＣＢ、スイッチング
手段Ｂ、オン・オフ検出手段ＳＢ、スイッチング制御手
段ＣＡを一巡する発振回路を構成する。

しかも、その途中、スイッチング手段Ａ、Ｂ、それぞれ
のところでこれらの導通期間に影響を与える、前記コン
デンサと前記点火コイルが形成する共振回路を含んでい
る。

その結果、点火期間中において、この共振回路の周期、
前記導通期間、スイッチング手段Ａ、Ｂそれぞれのター
ン・オフ・タイム、２次側でのスパークの有無、スイッ
チング手段Ｂの側がカソードとなる様に前記コンデンサ
に並列接続されるダイオードの有無、などが前記発振回
路の周期を決める。

そんな訳で、スイッチング手段Ａ、Ｂそれぞれがオンに
なるタイミングは、状況変化に対応して最適になる様に
自然に調整され、本発明ではそういう機能を本質的に有
しているのである。

また、前記発振回路が電源短絡を起こさずに正常な発振
動作を行うように、一方のスイッチング手段ＡまたはＢ
がオンしているときは、もう一方のスイッチング手段Ｂ
またはＡは必ずオンしない様にしてあるため、本発明で
は初めから電源短絡の防止機能を有しているのである。

これで、前記２つの機能により先程述べた４つの問題点
は解決される。

ここで、本発明の一例としてその構成と動作を説明する
ための図を第１図に示しておく。

図中で、１は直流電源、２と３はスイッチング手段、４
はコンデンサ、５は１次コイル５ａと２次コイル５ｂを
有する点火コイル、６は点火用放電ギャップ、７と９は
オン・オフ検出手段、８と１０はスイッチング制御手段
、１１は発振回路、１２は点火制御手段、１３は外部か
ら与えられる点火信号、１４は点火制御手段１２が発振
回路１１を制御することを示す矢印である。

７ａ、７ｂと９ａ、９ｂはオン・オフ検出手段７、９そ
れぞれが行うオン・オフ検出動作を示している。７ｓ、
９ｓはオン・オフ検出手段７、９それぞれが出力する検
出信号で、８ｓ、１０ｓはスイッチング制御手段８、１
０それぞれが出力するスイッチング制御信号である。

２ａ、３ａはスイッチング制御信号１０ｓ、８ｓそれぞ
れによってスイッチング手段２、３それぞれがオンする
動作を示している。

実施例 本発明の実施例を図面に基づいてされに詳細に説明する
。最初に一実施例の個々の機能を説明するためにその回
路図を第１２図と第１４図に分け、全体の回路図を第１
５図に示す。

まず、第１２図は、サイリスタＴＨ１がオンから完全な
オフになったことが確認されると、すぐにサイリスタＴ
Ｈ２をオンにするまでの機能を表している。

図中で、６０は直流電流、６１はＤＣ‐ＤＣコンバータ
、６２はスイッチ、Ｃ１〜Ｃ６はコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ
２２は抵抗、ＴＲ３〜ＴＲ６はトランジスタ、Ｄ４〜Ｄ
９はダイオードである。Ｖ１０〜Ｖ１５は各部の電圧で
、それらの電圧波形を第１１図に示す。

尚、サイリスタＴＨ１、ＴＨ２に高速用サイリスタを、
ダイオードＤ４〜Ｄ９にファースト・リカバリー型を用
いている。

コンデンサＣ２とＤＣ‐ＤＣコンバータ６１とで１次コ
イル５ａの印加電圧用の直流電源１′を構成している。

ダイオードＤ４、Ｄ５は抵抗Ｒ９と共にサイリスタＴＨ
１のオン・オフ検出手段を形成している。抵抗Ｒ９はサ
イリスタＴＨ１のオン・オフを電圧出力としてとらえる
ためのもので、第１１図（２）の様にサイリスタＴＨ１
がオフのとき、その出力電圧Ｖ１１はゼロであり、オン
のときダイオードＤ４を通じてコンデンサＣ２の電圧と
ほとんど等しい出力電圧となる。

ただし、サイリスタＴＨ１がオンのときに抵抗Ｒ９を流
れる電流がサイリスタＴＨ１の保持電流よりも充分に小
さい値になる様に抵抗Ｒ９を大きい値に設定しなければ
ならない。さもないと、サイリスタＴＨ１はＤ５を流れ
る電流がゼロになってもオフにならず、オンしっ放しに
なってしまうからである。

ダイオードＤ４、Ｄ５は、コンデンサ４のプラス、マイ
ナスの電圧が１次コイル５ａを介して抵抗Ｒ９に印加し
ない様にしている。

コンデンサＣ３と抵抗Ｒ１０は微分回路で、第１１図（
３）の様にサイリスタＴＨ１のオフからオンへの変化と
、オンから完全なオフへの変化をとらえている。

サイリスタＴＨ１が初めオフ状態にあるとこの数分電流
はゼロで、ダイオードＤ７、Ｄ８には抵抗Ｒ１１を介し
て直流電源６０から電流が流れているので、第１１図（
４）の様にＶ１３は約プラス１．２ボルトであり、この
電圧によってトランジスタＴＲ３は抵抗Ｒ１２を通じて
オン状態にある。

ここで、サイリスタＴＨ１がオンになると、前記微分回
路によってその微分電流がダイオードＤ８に流れるが、
Ｖ１３はほんのわずか変化するだけでほぼ一定である。

ところが、サイリスタＴＨ１がオンから完全なオフにな
ると、コンデンサＣ３の電荷は抵抗Ｒ９、ダイオードＤ
６、抵抗Ｒ１０を介して放電するので、わずかの間ダイ
オードＤ８はオフとなり、ダイオードＤ７を流れる電流
は抵抗Ｒ１０、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ９を介してアー
スへ流れる。そして、ダイオードＤ８はオンに戻る。

このわずかの時間（サイリスタＴＨ２をトリガーするの
に充分な時間）の間、ダイオードＤ６及びＤ７のカソー
ド電位は約マイナス０．４ボルトになり、第１１図（４
）の様にＶ１３はアース電位くらいまで下がるので、ト
ランジスタＴＲ３は第１１図（５）の様にそのわずかの
間オフとなる。

一方、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６はサイリス
タＴＨ２のゲートを制御している。トランジスタＴＲ６
はサイリスタＴＨ２にゲート電流を与えないときは、そ
のゲートとカソードを短絡してサイリスタＴＨ２が誤動
作でオンしない様にしている。トランジスタＴＲ５はサ
イリスタＴＨ２に直接ゲート電流を与えるものであり、
トランジスタＴＲ４はトランジスタＴＲ５とＴＲ６の動
作がうまくかみ合う様にそれらを制御している。

いま、トランジスタＴＲ３がオンだと、トランジスタＴ
Ｒ４、ＴＲ５はオフ、トランジスタＴＲ６はオンでサイ
リスタＴＨ２のゲートとカソードは短絡されるので、第
１１図（６）の様にＶ１５はゼロとなる。

ここで、サイリスタＴＨ１がオンから完全なオフになる
と、前述した通りトランジスタＴＲ３がわずかの時間オ
フとなるので、この間、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５は
オン、トランジスタＴＲ６はオフとなり、Ｖ１５はプラ
ス電圧となってサイリスタＴＨ２をトリガーしてオンに
する。

そして、共振回路が半周期だけ振動してからサイリスタ
ＴＨ２のターン・オフ・タイムを経て、サイリスタＴＨ
２は完全なオフとなる。

この結果、第１１図（１）の１次コイルの５ａの電圧Ｖ
１０からもわかる通り、サイリスタＴＨ１が完全にオフ
するとすぐにサイリスタＴＨ２がオンになっており、休
止期間はほとんどゼロと見なせる。

これにはサイリスタＴＨ１、ＴＨ２に高速用サイリスタ
（東芝製のＳＨ型）を用いたせいもある。

次に、第１４図は、サイリスタＴＨ２がオンから完全な
オフになったことが確認されると、すぐにサイリスタＴ
Ｈ１をオンにするまでの機能と、回路中に構成される発
振回路の発振の起動、持続、及び停止を制御する点火制
御機能を表している。

図中で、ＰＣ１はフォト・カプラー、Ｃ１〜Ｃ６はコン
デンサ、Ｒ１〜Ｒ２９は抵抗、ＴＲ１〜ＴＲ８はトラン
ジスタ、Ｄ１〜Ｄ１３はダイオードである。Ｖ１０、Ｖ
１７〜Ｖ２１は各部の電圧で、それらの電圧波形を第１
３図に示す。

尚、ダイオードＤ１〜Ｄ１３にファースト・リカバリー
型を用いている。

ダイオードＤ１０、Ｄ１１と抵抗Ｒ２３とでサイリスタ
ＴＨ２のオン・オフ検出手段を形成している。抵抗Ｒ２
３はサイリスタＴＨ２のオン・オフを電圧出力としてと
らえるためのものである。ダイオードＤ１１、Ｄ１０は
この出力電圧にコンデンサ４のプラス、マイナスの電圧
が影響しない様に両者を分けている。

ダイオードＤ１２と抵抗Ｒ２４とでノイズ・フィルター
の役目を果たし、ダイオードＤ１１側から混入するサー
ジ電圧を抑えている。

尚、点火信号電圧Ｖ１７がゼロのとき（点火指示のとき
）だけとレンジスタＴＲ７がオンとなるので、このとき
、抵抗Ｒ２４の一端はプラスの電源ラインと接続状態に
ある。

従って、点火指示のとき、サイリスタＴＨ２がオフであ
るとＶ１８は第１３図（３）の様に直流電源６０の電圧
と大体同じになり、オンであるとゼロに近い値となる。

ただし、サイリスタＴＨ２がオンのとき、抵抗Ｒ２３と
Ｒ２４を介して直流電源６０からダイオードＤ１１に流
れる電流は、サイリスタＴＨ２の保持電流よりも充分に
小さくなる様にしなければならない。さもないと、Ｄ１
０を流れる電流がゼロになっても、サイリスタＴＨ２は
オフのならず、オンしっ放しになってしまう。

コンデンサＣ４は抵抗Ｒ２４、Ｒ２５と共に微分回路を
形成している。抵抗Ｒ２６はこの微分動作を妨げない様
に抵抗Ｒ２４、Ｒ２５の和より充分に大きい値に設定し
てあり、その役目は、トレンジスタＴＲ７がオフのとき
、コンデンサＣ４の電圧をゼロにするための放電抵抗で
ある。

また、抵抗Ｒ２５は、サイリスタＴＨ２がオンになって
、コンデンサＣ４の電荷がダイオードＤ１２、Ｄ１１、
サイリスタＴＨ２、ダイオードＤ１３を介して放電する
ときに、その放電々流のピークを抑えるためのものであ
る。

この放電時間中、トランジスタＴＲ８のベース・エミッ
タ間にマイナスの過電圧が印加されない様にダイオード
Ｄ１３で防いでいる。

ドランジスタＴＲ７、抵抗Ｒ２８、Ｒ２９で構成される
点火制御手段は、点火信号が点火停止（Ｖ１７がハイ・
レベルのとき。）でトランジスタＴＲ７がオフのとき、
コンデンサＣ４の充電を妨げ、その充電々流によってト
ランジスタＴＲ８がオンになってサイリスタＴＨ１がト
リガーされるのを阻止し、点火停止状態を保っている。

ここで、点火信号電圧Ｖ１７が第１３図（２）の様にゼ
ロになると、トランジスタＴＲ７がオンになり、コンデ
ンサＣ４の充電々流によってトランジスタＴＲ８が第１
３図（５）の様にわずかの時間（サイリスタＴＨ１をト
リガーするのに充分な時間）オンになり、後述する段階
を経てサイリスタＴＨ１がトリガーされる。

その後、サイリスタＴＨ１が完全なオフになると、第１
１、１２図の説明のところで述べた通りサイリスタＴＨ
２がオンになるので、コンデンサＣ４の電荷はサイリス
タＴＨ２を通って放電するが、トランジスタＴＲ８は第
１３図（５）の様にオフのままである。このとき、Ｖ１
９は第１３図（４）の様になる。

そして、サイリスタＴＨ２が完全なオフになると、コン
デンサＣ４は再び充電されるので、その充電々流によっ
てトランジスタＴＲ８が第１３図（５）の様に再びわず
かの間オンになり、サイリスタＴＨ１がトリガーされる
。このサイリスタＴＨ１のトリガーは、点火信号が点火
指示である限り、トランジスタＴＲ７はオン状態にある
ので、繰り返される。

以上の様にして前記点火制御手段は回路中に構成される
発振回路の発振の起動、持続、及び停止を制御している
。

また、フォト・カプラーＰＣ１はサイリスタＴＨ１にゲ
ート電流を与えないときは、そのゲートとカソードを短
絡してサイリスタＴＨ１が誤動作でオンしない様にして
いる。これを制御しているのがトランジスタＴＲ２であ
る。

トランジスタＴＲ１はサイリスタＴＨ１にゲート電流を
与えるためのもので、ダイオードＤ３はコンデンサ４の
逆電圧によって電流の逆流を防ぎ、ダイオードＤ２はト
ランジスタＴＲ１をサージによる逆過電圧から保護して
いる。

トランジスタＴＲ８、トランジスタＴＲ１とＴＲ２の動
作がうまくかみ合う様にそれらを制御している。

尚、コンデンサＣ６はスパイク状のノイズ電圧を抑える
ためのもので、コンデンサ４の容量の約３００分の１に
してある。

他にも、シールドなどによる充分な点火ノイズ対策を施
す必要がある。

以上で本実施例の各機能の説明を終え、第１５図に全体
の回路図を示す。

さらに、次の実施例を第１６図に示す。図中で、ＴＨ３
はトライアック（双方向サイリスタ）、ＰＣ２はフォト
・カプラー、Ｃ８〜Ｃ９、Ｃ２′はコンデンサ、Ｒ３１
〜Ｒ４４は抵抗、ＴＲ１０〜ＴＲ１２はトランジスタ、
Ｄ１５〜Ｄ２１はダイオードである。

尚、ダイオードＤ１５〜Ｄ２１にファースト・リカバリ
ー型を用いている。

１″はＤＣ‐ＤＣコンバータ６１′とコンデンサＣ２′
で構成される直流電源である。

さて、第１６図は、第１５図の回路で数箇所を変更した
ものであるが、その回路動作の大筋は変わっていない。

まず、トライアックＴＨ３とダイオードＤ５で第１５図
のサイリスタＴＨ１の役割を果たす。

従って、この場合、ダイオードＤ５はオン・オフ検出手
段の構成要素であるばかりでなく、スイッチング手段の
構成要素でもある。

このトライアックＴＨ３に変更した結果、そのスイッチ
ング制御手段のところが幾分簡単になった。トランジス
タＴＲ１０がトランジスタＴＲ１１を介してトライアッ
クＴＨ３にゲート電流を供給するために働くと共に、フ
ォト・カプラーＰＣ２を制御している。

次に、点火制御手段はトランジスタＴＲ１２と抵抗Ｒ４
３、Ｒ４４とで構成され、点火停止状態においてコンデ
ンサＣ９の電荷はトランジスタＴＲ１２を介して放電す
るので、コンデンサＣ９の並列抵抗は不要になる。

また、ダイオードＤ１６〜Ｄ１８付近の結線変更は、ト
ランジスタＴＲ３のオフ動作を一層確実にするためであ
る。

尚、抵抗Ｒ３６、Ｒ３７などの値を変えてダイオードＤ
１６〜Ｄ１８を一個のツェナー・ダイオードに置き換え
ることも考えられる。

ところで、点火制御手段として単安定マルチバイブレー
タを用いることもできる。

これを３番目の実施例としてこの点火制御手段とその接
続部分だけを第１７図に示す。

あとは第１６図と全く同じである。

図中で、Ｃ１１〜Ｃ１２はコンデンサ、Ｒ４６〜Ｒ５４
は抵抗、ＴＲ１４〜ＴＲ１５はトランジスタ、Ｄ２３〜
Ｄ２５はダイオード、６４はスイッチである。

抵抗Ｒ４６、Ｒ４７は抵抗Ｒ３９とコンデンサＣ９と共
に微分回路を形成する。

ダイオードＤ２３はコンデンサＣ９の放電をすみやかに
する。

第１７図の右半分は、抵抗Ｒ４９とダイオードＤ２５を
除けば、よく知られている単安定マルチバイブレータ回
路とそのトリガー回路である。

抵抗Ｒ４９は耐ノイズ性を向上させるために、ダイオー
ドＤ２５はトランジスタＴＲ１４の入力側を逆週電圧か
ら守るために、それぞれ付け加えた。

回路中でスイッチ６４のオン、オフが点火信号に相当す
る。

単安定マルチバイブレータに直接外部からトリガー信号
を与えてこれを動作させる場合は、このトリガー信号が
点火信号になる。

この単安定マルチバイブレータの出力が立ち上がるとき
が点火の開始時点で、この出力がハイ・レベルにある期
間Ｐの間にトライアックＴＨ３とサイリスタＴＨ２がト
リガーされた回数だけスパークする。

尚、厳密に言えば、第１３図の（１）と（２）の関係の
様に期間Ｐと点火期間は全く同じではない。

また、期間Ｐはこの単安定マルチバイブレータの時定数
で決まっており、この期間Ｐに関するデータは前記点火
信号には含まれていない。

しかし、１番目、２番目の実施例では期間Ｐに相当する
期間Ｐ′のデータはその点火信号に含まれており、その
点火信号が期間Ｐ′を決めるので、外部からその値を自
由に設定できる。こればコンピュータ等で制御する場合
都合がよい。特に、自動車などで使う場合。

単安定マルチバイブレータの方も時定数を変えられる機
能を付加すれば可能である。

例えば、両方向の電流を流すフォト・カプラーの出力側
と所定のコンデンサを直列接続したものをいくつか、第
１７図のコンデンサＣ１１と並列に接続し、それらのフ
ォト・カプラーのスイッチングを外部から制御すればよ
い。

内燃機関に用いる場合はそのクランク角センサー等（図
示せず。）の信号から割り出された点火タイミング時に
、前記単安定マルチバイブレータをトリガーすればよい
。

発明の効果 以上で述べて来た通り、本発明では第４図の従来技術が
有していない、電源短絡の防止機能と、２つのスイッチ
ング手段それぞれをオンにするタイミングを個々の状況
（導通期間やターン・オフ・タイム等。）の変化に対応
して自動的に最適に調整する機能、を有しているので、
前述した４つの問題点を解決することができる。

第１５図の実施例を基にその効果の実例を示す。

第１の問題点、余分な期間が必要である点については、
どちらの場合も２つのサイリスタに高速用サイリスタを
用いた第７図（３）《従来技術》と第１３図（１）《本
実施例》を比較すれば、その余分な期間はゼロと言って
もよいくらいまで改善されているのがわかる。

第２の問題点、ターン・オフ・タイムの長い一般用サイ
リスタを用いたときに、各ターン・オフ・タイムのばら
つきによって生じる無駄な時間（ｔ３−ｔ４）について
は、第６図（３）《従来技術》と第１８図《本実施例》
を比較すれば、本実施例では各ターン・オフ・タイムに
対応して各休止期間が最適になっており、各ターン・オ
フ・タイムの分だけを残して前記の無駄な時間が取り除
かれていることがわかる。

第３の問題点、第８図でダイオード３６の効果を充分に
発揮できない点については、第１５図でサイリスタＴＨ
１の側がカソードとなる様に新しくダイオードをコンデ
ンサ４に並列接続し、直流電源１′の出力電圧を約２倍
にしたときの１次コイル５ａの電圧波形を第１９図に示
す。

ただし、時間軸は第９図（３）《従来技術》の５分の１
に締めている。また、どちらの場合も２つのサイリスタ
に高速用サイリスタを使っている。

この電圧波形から、導通期間の実働に対して充分な対応
がなされていることがわかる。

第４の問題点、２次側でスパークが発生しない場合など
による共振周期の変化に対応できないという点に対して
は、本実施例の１次コイル５ａの電圧波形を第２０図に
示す。

この電圧波形からわかる通り、共振周期の大幅な変化に
対して完全に対応している。

尚、この場合、コンデンサ４に並列接続した前記ダイオ
ードははずしたが、接続したままでも大丈夫である。

また、点火コイル５に閉磁路型、２つのサイリスタに一
般用サイリスタを用いたが、閉磁路型と開磁路型、一般
用と高速用を問わず、どの組み合せに対しても完全に対
応できる。

以上の様に、本実施例では４つの問題点を全部解決する
ことができる。第１６、第１７図の実施例に関しても同
じである。

尚、最後に以下の事を付け加える。

第１図において、各種構成手段はその構成によっては個
々に分かれている必要はなく、必要に応じて複数の前記
構成手段が１つにまとまって、それぞれの機能を果たし
てもよい。

また、本発明の構成は第１図で限定されるものではなく
、例えば、１次コイル５ａとコンデンサ４の接続位置が
入れ換わってもよいし、スイッチング手段２と直流電源
１の接続位置も入れ換わってもよい。そして、点火コイ
ル５の１次側でアースする箇所も第１図の箇所に限定さ
れるものではない。

さらに、２次コイル５ｂの出力電圧は第１図の様に１個
の点火用放電ギャップ６に直接印加してもよいし、よく
知られている機械的配電手段（ディストリビュータ）あ
るいは複数の高耐圧ダイオード、サイリスタ等を用いた
電気的配電手段を通じて所定の複数の点火用放電ギャッ
プそれぞれに印加する様にしてもよい。

ところで、直流電源１、１′、１″の方は、交流発電機
の出力を整流してコンデンサ等で平滑する方法でもよい
し、点火コイルの巻数比を大きくして直接バッテリー等
を使用し、バッテリー電圧で動作させる方法でもよい。

どういう方法を採るにしても、シールドなどによる充分
な点火ノイズ等に対する対策が必要である。

また、スイッチング手段としては、サイリスタ、トライ
アック（双方向サイリスタ）の他にもＧＴＯ、トランジ
スタ、ＦＥＴ等のパワー、スイッチング素子を使うこと
ができる。

本発明を内燃機関等に用いる場合、点火開始のときに２
次コイル５ｂが一番最初に出力する電圧の極性はマイナ
スだと都合がよい場合がある。というのは、普通の点火
プラグはその中心電極にマイナス電圧を印加した方がそ
のギャップ間の絶縁破壊電圧が低くなるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成と動作の一例を説明するための図
、第２図は従来技術の回路図、第３図はその従来技術の
各部動作波形図、第４、第８図は別の従来技術の動作説
明図、第５〜第７、第９、第１０図はその従来技術の各
部動作波形図、第１２、第１４、第１５図は本発明１番
目の実施例の回路図、第１１、第１３図はその実施例の
各部動作波形図、第１Ｂ〜第２０図はその実施例の１次
コイルの電圧波形図、第１６図は本発明の２番目の実施
例の回路図、第１７図は本発明の３番目の実施例の回路
図である。 （符号の説明） １・・・・・・直流電源、２，３・・・・・・スイッチ
ング手段、４・・・・・・コンデンサ、５・・・・・・
点火コイル、５ａ・・・・・・１次コイル、５ｂ・・・
・・・２次コイル、６・・・・・・点火用放電ギャップ
、７，９・・・・・・オン・オフ検出手段、７ａと７ｂ
、９ａと９ｂ・・・・・・オン・オフ検出動作を示す矢
印、７ｓ、９ｓ・・・・・・検出信号、８，１０・・・
・・・スイッチング制御手段、８ｓ，１０ｓ・・・・・
・スイッチング制御信号、１１・・・・・・発振回路、
１２・・・・・・点火制御手段、１３・・・・・・点火
信号、１４・・・・・・制御することを示す矢印、２ａ
，３ａ・・・・・・オン動作を示す矢印、 ２１・・・・・・直流電源、２２・・・・・・切り換え
スイッチ、２３・・・・・・コンデンサ、２４・・・・
・・点火コイル、２４ａ・・・・・・１次コイル、２４
ｂ・・・・・・２次コイル、２５・・・・・・点火用放
電ギャップ、２６・・・・・・直流電源、２７，２８・
・・・・・サイリスタ、２９・・・・・・コンデンサ、
３０・・・・・・点火コイル、３０ａ・・・・・・１次
コイル、３０ｂ・・・・・・２次コイル、３１・・・・
・・点火用放電ギャップ、３２・・・・・・トリガー信
号発生回路、３３・・・・・・点火信号、３４，３５・
・・・・・トリガー信号、３６・・・・・・ダイオード
、 ｔ１・・・・・・導通期間、ｔ２・・・・・・休止期間
、ｔ３，ｔ４・・・・・・ターン・オフ・タイム、ｔＤ
・・・・・・導通期間、ｔＮ・・・・・・１次コイルに
電圧が印加されてからその電圧がゼロになるまでの時間
、 １′，１″，６０・・・・・・直流電源、６１，６１′
・・・・・・ＤＣ‐ＤＣコンバータ、６２・・・・・・
スイッチ、ＴＨ１，ＴＨ２・・・・・・サイリスタ、Ｔ
Ｈ３・・・・・・トライアック、ＰＣ１，ＰＣ２・・・
・・・フォト・カプラー、Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ６，Ｃ２′，
Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１１，Ｃ１２・・・・・・コンデンサ、
Ｒ１〜Ｒ２９，Ｒ３１〜Ｒ４４，Ｒ４６〜Ｒ５４・・・
・・・抵抗、ＴＲ１〜ＴＲ８，ＴＲ１０〜ＴＲ１２，Ｔ
Ｒ１４，ＴＲ１５・・・・・・トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ
１３，Ｄ１５〜Ｄ２１，Ｄ２３〜Ｄ２５・・・・・・ダ
イオード、Ｖ１０〜Ｖ１５，Ｖ１７〜Ｖ２１・・・・・
・各部の電圧。６４・・・・・・スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１次コイルと２次コイルを有する点火 コイルと、該１次コイルと直列接続されたコンデンサと
   、この直列回路ｋの両端をつなぐスイッチング手段Ａと
   、該直列回路ｋと直列接続されたスイッチング手段Ｂと
   、該スイッチング手段Ｂを介して該直列回路ｋに電圧を
   印加する直流電源を有する点火装置において該スイッチ
   ング手段Ａのオン、オフを検出 するオン・オフ検出手段Ｓ＿Ａと、その検出信号から該
   スイッチング手段Ａがオンから完全なオフになったこと
   を確認したときに該スイッチング手段Ｂをオンにするス
   イッチング制御手段Ｃ＿Ｂと、該スイッチング手段Ｂの
   オン、オフを検出するオン・オフ検出手段Ｓ＿Ｂと、そ
   の検出信号から該スイッチング手段Ｂがオン から完全なオフになったことを確認したときに該スイッ
   チング手段Ａをオンにするスイッチング制御手段Ｃ＿Ａ
   、を設けることにより発振回路を構成し、かつ、外部か
   ら与えられる点火信号に従って動作し該発振回路の動作
   を制御する点火制御手段を設けたことを特徴とする点火
   装置。 ２、前記スイッチング手段Ｂとしてトライ アックとダイオードを直列接続したものが用いられるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の点火装置。 ３、前記点火制御手段として単安定マルチ バイブレータが用いられることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の点火装置。